浅议板墙加固法在校舍抗震加固中的应用

黄 欣

浅议板墙加固法在校舍抗震加固中的应用

黄 欣

针对校舍墙体加固的两种常用方法：板墙加固法和钢筋网砂浆面层法,从加固效果、施工质量、经济性等方面作了比较,进而对比出两种加固方法在中小学校舍加固工程中各自的适用范围,以指导实践。

抗震加固,板墙加固,钢筋网砂浆面层

0 引言

中小学校舍建筑中的砖混结构由于“开间大、横墙少”的特点,决定了此类建筑抗震性能较差,经历汶川地震的学校建筑印证了此类问题。鉴于这些情况我国新修订的GB 50223-2008建筑工程抗震设防分类标准,在抗震鉴定及抗震加固设计中需相应的提高其抗震措施。

2008年汶川地震后,国务院提高了中小学校舍建设标准,要求新建校舍必须按照重点建设设防类别抗震设防标准建设。同时要求对全国中小学进行排查,抗震鉴定和加固设计,用三年时间改造完全国隐患学校建筑,提高其抗震性能。全国各省市都加快了中小学校舍加固的步伐,太原市委、市政府举全市之力实施了“百校兴学”工程。

1 加固概述

1)国家相应规范的更新。

我国抗震鉴定与加固的发展经历了一个曲折的过程。1975年辽宁海城地震后,制订了《京津地区工业与民用建筑抗震鉴定标准(试行)》,这是我国第一个抗震鉴定标准。直至 2008年 512汶川地震的发生,四川省建设厅随即出台了 DB 51/T 5059-2008四川省建筑抗震鉴定与加固技术规程,同年国家重新修改并发布了GB 50223-2008建筑工程抗震设防分类标准和GB 50011-2001建筑抗震设计规范(2008年版),在 2009年新修订了 JGJ 116-2009建筑抗震加固技术规程和 GB 50023-2009建筑抗震鉴定标准,这是我国建筑抗震鉴定方面的最新国家标准。相应新出版了09SG619-1房屋建筑抗震加固图集。按照 JGJ 116-2009建筑抗震加固技术规程对多层砌体房屋的加固要求：当房屋抗震承载力不满足要求、房屋的整体性不满足要求时,对房屋中易倒塌的部位,均可采用板墙加固法和钢筋网砂浆面层法。

2)定义。

根据国家建筑标准设计图集 03SG 611砖混结构加固与修复中的描述：

现浇钢筋混凝土板墙加固,是在砌体两侧或一侧增设现浇混凝土组合层,行成“砌体—混凝土”组合墙体,从而达到大幅提高墙体承载力和变形性能的一种加固方法。其优点是墙体在平面内及平面外的抗弯强度、抗剪强度及延性均得到较大提高,适用于增幅较大的静力加固及抗震加固。

钢筋网砂浆面层加固,是在面层砂浆中配设一道钢筋网或钢板网或焊接铁丝网,达到提高墙体承载力和变形性能(延性)的一种加固方法。其优点是平面抗弯强度有较大幅度提高,平面内抗剪强度和延性提高较多,墙体抗裂性有较大幅度改善,尤其是钢板网和焊接钢丝网,适用于静力加固和中高烈度的抗震加固。

3)适用范围。

根据国家建筑标准设计图集 09SG 619房屋建筑抗震加固中的描述：

钢筋混凝土加固适用范围：现有校舍层数和总高度不超过规定,但墙体抗震承载力不满足要求,可采用此法加固。或现有校舍层数或总高度超过规定且无法拆除或改变使用功能,需继续使用时,可采用此法加固。其中改变结构体系有以下两种形式：双面普遍加钢筋混凝土板墙形成组合墙的方法;增设一定数量的钢筋混凝土单面或双面板墙的方法,板墙厚度不小于 140mm且结构全部地震作用分别由两个方向增设的钢筋混凝土板墙承担,并应计入竖向压应力滞后的影响,墙体配筋按混凝土剪力墙结构计算确定(原砌体墙不承担地震作用)。

钢筋网砂浆面层加固适用范围：双面钢筋网砂浆面层加固法应根据砌体墙的厚度和砂浆实际强度等级,经计算其综合抗震承载力与现有校舍所需要的抗震承载力相差 10%～70%时,且墙体砌筑砂浆的实际强度等级不大于 M2.5的砌体结构,可采用此法加固。

4)后续使用年限。

根据 GB 50023-2009建筑抗震鉴定标准 1.0.4,现有建筑应根据实际需要和可能,按下列规定选择其后使用年限：a.在 70年代及以前建造经耐久性鉴定可继续使用的现有建筑,其后续使用年限不应少于 30年;在 80年代建造的现有建筑,宜采用 40年或更长,且不得少于 30年(A类)。b.在 90年代(按当时施行的抗震设计规范系列设计)建造的现有建筑,后续使用年限不宜少于 40年,条件许可时应采用 50年(B类)。c.在 2001年以后(按当时施行的抗震设计规范系列设计)建造的现有建筑,后续使用年限宜采用 50年(C类)。

在实际的加固工程中,对于选择两种加固方法的建筑后续使用年限也是按此分类方法确定。

5)计算依据。

在实际计算时,两种加固方法加固的墙体一般都采用加固后的楼层和墙段的综合抗震能力指数,根据JGJ 116-2009建筑抗震加固技术规程 5.1.4。

目前国内外加固软件并不是很多,国内多是一些小软件。中国建筑科学研究院开发的PKPM-JDJG软件兼备鉴定和加固设计故得到设计行业的大面积应用。此程序对于两种加固方法均可以进行建模计算并出具计算书。

2 两种加固方法的适用性比较

1)加固后建筑抗震能力的比较。

限于钢筋网砂浆面层加固要求,原墙体砌筑砂浆的实际等级不大于 M2.5,且原建筑高度、层数不能超过规范限值。列举工程实例如下：

8度抗震区的三层砖混教学楼,层高 3.6m,原砖砌体强度等级经现场测定为M 7.5,砂浆强度为 M 1.5。平面布置如图 1所示。

原结构抗震分析见表1。

表1 原结构楼层综合抗震能力指数

按照规范要求,只需对不满足要求的一、二层墙体进行加固。分别用单面板墙和单面钢筋网砂浆面层加固后,得出的楼层综合抗震能力指数见表 2。

经过对比,当都采用单面加固墙体时,板墙加固效果好于钢筋网砂浆面层加固。

2)加固施工工艺的比较。

板墙施工时：混凝土首选喷射,强度等级宜采用C 20,单面厚度为 60mm～100mm,钢筋宜采用HPB235级或 HRB335级热轧钢筋,且板墙必须有基础。板墙内宜设置水平及竖向配筋加强带,以代替圈梁、构造柱。

表2 加固后楼层综合抗震能力指数

钢筋网砂浆面层加固时：砂浆强度等级采用 M 10,厚度为35mm,且先在原墙面刷水泥砂浆一道,再分层抹灰,且每层厚度不应超过 15mm。底层的面层在室外地面下加厚并伸入地面下500mm,不需另作基础。其他同板墙施工要求。

经过对比,在相同的施工熟练程度下,喷射混凝土的强度和质量都比较容易保证,且施工速度快;但是板墙需要伸入到原基础面,所以对原基础开挖还是具有额外要求的。

3)经济性比较。

在墙体加固面积相同的情况下,都为单面加固,板墙加固费用比钢筋网砂浆面层大概高出 1/3造价。但要得到相同的加固效果,钢筋网砂浆面层往往需要双面加固,且规范和图集中也是建议钢筋网砂浆面层采用双面加固,故单面板墙和双面钢筋网水泥砂浆面层平米造价相差无几。

3 结语

在砖混墙体加固的应用中,两种加固方法都有自己的优势,如何选择就是我们设计人员应该重视的,以下是我个人在实际工程中的一点设计经验,供广大设计人员讨论：

1)当原建筑层数或高度超过规范限值且无法拆除或改变使用功能时,只能采用板墙加固。例如太原地区砌体横墙很少的 B类中小学校舍规范限值是三层 9m。超过三层的此类建筑所有墙体均采用双面板墙加固。2)对于带外挑走廊的校舍建筑,支撑挑梁的整道纵墙采取双面板墙加固,其余墙体采用单面板墙加固。3)一般楼梯间的墙体采用双面板墙加固。4)符合规范高度和层数限值的建筑,当抗震鉴定为C级的一般采用钢筋网砂浆网片;抗震鉴定为D级的均采用板墙加固。5)一、二层的普通校舍加固多采用钢筋网砂浆面层加固。

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[8]09SG 619,房屋建筑抗震加固(中小学校舍抗震加固)国家建筑标准设计图集[S].

On application of wall strengthening method in anti-seism ic and strengthening of cam pus dorm itories

HUANG X in

Aiming at the two common methods of the wall strengthening of campus dorm itories,that is the wall strengtheningmethod and the mesh reinforcement cementmortarmethod,the paper compares the twomethods from the strengtheningeffect,the construction quality,the econom ics and contrasts their respective applied scopes for the two strengtheningmethods in campus dormitories inm iddle and primary schools,so as to guide practice.

anti-seismic strengthening,wall strengthening,mesh rein forcement cementmortar

TU352.2

A

1009-6825(2011)09-0040-03

2010-11-24

黄 欣(1980-),男,太原理工大学建工学院工程硕士研究生,工程师,山西省建筑科学研究院,山西太原 030001