某医院多层砌体结构抗震鉴定与加固

陈小才

0 引言

我国是一个多地震的国家，地震活动的分布范围十分广泛，2008年5·12汶川8.0级地震带来的灾难，促使国家规范修订并在全国开展中小学危房排查，与此同时各单位对自身建筑重新审视，尤其对原砌体结构建筑。本文在此背景下，对原有砌体结构的抗震鉴定与加固进行分析。

1 工程概况

图1 一层平面图

太原市某社区卫生服务中心位于太原市区，1984年第一次设计，原设计为筏形基础，砖混结构，地上五层，地下一层，建筑总高度17.8 m，建筑面积约3 884.9 m2。该建筑场地属Ⅲ类场地，抗震设防烈度为8度，设计基本抗震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组。建筑地下一层层高2.2 m，一层层高3.6 m，二层～五层层高3.4 m，室内外高差为0.6 m，总高度17.8 m(一层平面图见图1)。

楼板结构采用预应力混凝土空心板，局部为框架结构及现浇板，大梁、过梁、楼梯及雨棚等为现浇。地下一层墙体厚度为360 mm，其余各层内墙墙厚240 mm、外墙墙厚为360 mm。经现场取样试验评定知:砖的强度等级地下一层～二层为MU10，三层～五层为MU7.5，与原设计砌体规格为地下一层～二层100号机制砖，三层～五层75号机制砖基本相符;砂浆强度等级:地下一层～二层为M5，三层 ～五层为 M2.5，与原设计为地下一层 ～二层50号混合砂浆，三层～五层25号混合砂浆基本相符;上部结构现浇部分混凝土强度实测强度均为C20，高于原设计混凝土标号200号(C18)，按实测值取值。

2 原有建筑抗震鉴定

我国目前抗震鉴定依据的标准是GB 50023-2009建筑抗震鉴定标准(以下简称“标准”)，就是“结构综合抗震能力二级鉴定方法”。

2.1 第一级抗震鉴定

根据现场勘察，对照“标准”对房屋进行的一级鉴定表明，有以下几点不符合鉴定标准的要求:

1)房屋高度和宽度超出限值，但仍按本鉴定标准进行鉴定。

2)房屋中构造柱设置量少，不满足要求。

3)抗震横墙间距限值不满足要求。

4)房屋结构中支承跨度大于5 m的大梁的内墙阳角至门窗洞的距离小于1.0 m，不满足要求。

综上所述，该医院楼在第一级抗震鉴定时有以上四项不符合鉴定标准的要求，依据“标准”规定，该医院楼需要进行第二级抗震鉴定来进一步判断其是否满足抗震鉴定要求。

2.2 第二级抗震鉴定

根据现场取样及室内试验得知:墙体砖和砂浆实际强度满足原设计要求。故在该医院楼的第二级抗震鉴定中按原设计所使用的材料强度进行。本工程结构体系、楼屋盖整体性连接符合第一级抗震鉴定要求，但房屋高度、房屋宽度、构造柱设置、横墙间距及易引起局部倒塌的结构构件不符合第一级抗震鉴定的要求。根据“标准”规定要求采用楼层平均抗震能力指数和楼层综合抗震能力指数方法进行第二级鉴定。楼层综合抗震能力指数和平均抗震能力指数按下式计算:

其中，参数意义参照“标准”。

第二级抗震鉴定结论:

从表1和表2的计算结果可以看出，房屋一层～五层的横墙综合抗震能力指数和纵墙综合抗震能力指数βci均小于1，地下一层大于1，因此一层～五层的纵横墙不满足抗震鉴定要求，结构需加固。

3 原有建筑抗震加固

3.1 对原结构加固后进行整体性分析

针对原结构特点，原结构在外横、纵墙均布置240 mm×240 mm构造柱，考虑到医院在加固过程中需继续使用，将构造柱外扩并在原圈梁处设混凝土链杆，同时将局部横向梁形成整个横向梁，对整个结构形成“套箍效应”，增强结构的整体性。以下是利用分析软件MIDAS对结构在加固后弹塑性时程分析结果及其分析:选用5条地震波作为输入地面运动:Taft Lincoln School，El Centro，San Fernando，HYOUGOKEN-South，人工波。5条地震波的加速度值作调整，使峰值加速度为400 gal。结构第一振型周期为0.55 s，地震计算持时均取6 s。层位移Δu、层间位移和层高之比Δu/h、顶点位移和高度之比u/H如表3所示。

表1 主楼横墙综合抗震能力指数

表2 主楼纵墙综合抗震能力指数

表3 结构层间位移、位移角与整体位移、位移角

由表3可知结构在罕遇地震下各波的薄层均为3层，结合文献[2］试验结果，该结构加固后最大位移角均满足要求，确保《建筑抗震设计规范》中实现当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏即“大震不倒”目标。

3.2 局部墙段加固和增设混凝土柱

对PKPM分析中非抗震抗力与载荷比小于0.95的墙段和本地区基本烈度8度墙体剪力抗震不足墙段进行加固，增设圈梁、混凝土柱。经比较分析，对墙体采用细石混凝土钢筋网方案进行加固。间距较大的内横墙及建筑中的大拐角处墙体采用双面细石混凝土钢筋网予以加固，其余采用单面细石混凝土钢筋网。对房屋中易倒塌的部位:承重窗间墙宽度过小、支承大梁墙段、大拐角处等抗震能力不能满足要求时，可以增设钢筋混凝土柱加固，钢筋混凝土柱与砖墙用封闭箍筋连接，钢筋通过墙上钻出的孔洞穿过墙体，紧贴剔除抹灰层的墙皮，伸入钢筋混凝土柱与其钢筋锚牢。

加钢筋混凝土柱作法及墙体加固构造如图2，图3所示。

图3 墙体加固构造

图2 加钢筋混凝土柱作法

加固后结构满足现行国家有关标准规范对加固后的房屋结构验算要求，实现《建筑抗震设计规范》中当遭受多遇地震时，一般不受损坏或不需修理可继续使用。

通过增设圈梁和混凝土柱等加强构造措施使结构满足《建筑抗震设计规范》中当遭受相当于本抗震设防烈度地震时，经一般修理或不需修理仍可继续使用。最终达到抗震中“小震不坏，中震可修”的目标。

4 结语

1)在高地震区对原有建筑应建立“结构健康监控”制度，查找危房，及时处理:对规范调高要求的建筑如中小学，医院等对人们生产、生活有重大影响的建筑应普查并及时加固与重建。

2)砌体抗震鉴定可以借鉴《建筑抗震鉴定规范》中“结构综合抗震能力二级鉴定方法”对建筑综合鉴定。对抗震鉴定不满足要求且仍有使用要求建筑的加固应强调先整体后局部的加固思路，并利用MIDAS分析软件做有益尝试。

3)本文以砌体结构为例，籍此对同类建筑抗震鉴定和加固提供有益思路，同时对混凝土结构的鉴定和加固也有一定的指导意义。

[1]李 黎，尹 鹏.多层砌体结构抗震鉴定实例[J］.地震工程与加固改造，2006，28(1):106-109.

[2]薛彦涛，刘经纬，徐德良.大开间约束砖砌体结构模型的拟静力试验研究[J］.建筑结构学报，2002(1):48-52.

[3]徐德良，刘伟庆，刘经纬.约束砖砌体结构的弹塑性时程分析[J］.地震工程与工程振动，2002，22(5):57-61.

[4]刘向华.结合节能改造的办公楼抗震加固[J］.四川建筑科学研究，2010，36(1):68-70.

[5]隋翔宇.浅谈多层砌体房屋抗震设计[J］.山西建筑，2011，37(1):40-41.