江苏某县民办幼儿园房屋的检测鉴定与加固建议

2019-07-16王辰宇

工程质量 2019年6期

王辰宇

（江苏省建筑工程质量检测中心有限公司，江苏南京 210028）

0 引言

根据 GB 50233-2008《建筑工程抗震设防分类标准》［1］规定，幼儿园的教室、宿舍及食堂等，抗震设防类别应不低于乙类，其抗震措施应按照比本地区抗震设防烈度提高一度的要求后设防。受经济条件等因素制约，大部分县城及乡镇地区的民办幼儿园房屋未经过正规设计院合理设计，施工水平参差不齐，且部分幼儿园房屋原用途为普通民房，导致民办幼儿园房屋的抗震措施普遍不满足上述标准的要求；受委托方委托，笔者单位近期对江苏某县民办幼儿园的教学及生活用房进行调查，通过实地调查指出该批房屋在结构布置、抗震措施等方面存在的问题，并在此基础上提出加固建议。

1 民办幼儿园房屋现状调查

1.1 调查概况

根据 GB 50011-2010《建筑抗震设计规范（2016 版）》（以下简称“GB 50011-2010”）［2］，该地区的抗震设防烈度为 6 度（0.05 g），地震分组为第三组。本次调查的民办幼儿园共 47 所，各类教学及生活用房共 85 栋，房屋的层数、结构类型等基本情况如表1 所示。此次调查情况表明，约 96 % 的民办幼儿园房屋为砌体、砖混或局部内框及底框结构，砌筑主材以烧结普通粘土砖或多孔砖为主。

本次调查房屋的屋面可分为木屋架屋面、现浇或装配式钢筋混凝土屋面、轻钢檩条或混凝土檩条屋面，各类屋面比例如表2 所示。此次调查情况表明，约 70 % 的民办幼儿园房屋屋面采用现浇或装配式钢筋混凝土屋面。

表1 房屋结构类型基本状况

表2 屋面类型基本状况

1.2 结构布置及抗震措施检查概况

历次地震震害经验总结及理论研究表明，按照规范要求对砌体房屋设置圈梁、构造柱，能够形成约束砌体，使之有较高的变形能力，提高砌体的受剪承载力，有助于实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标。

本次调查的 85 栋幼儿园房屋的最大开间为 6～ 15 m，根据 GB 50011-2010 第 7.1.2 条规定，大部分房屋属于横墙较少或横墙很少房屋；根据 7.3.1 条规定，7 度 4 层以下时，构造柱设置要求为“楼、电梯间四角，外墙四角和对应转角，大房间内外墙交接处，较大洞口两侧，隔 12 m 或单元横墙与外纵墙交接处”，7 度 5 层时增设位置为“隔开间横墙与外墙交接处，山墙与内纵墙交接处”；根据第 7.3.3 条规定，装配式楼、屋盖或木屋盖房屋的圈梁设置要求为“外墙、内纵墙和内横墙于屋盖处及每层楼盖处设置，且内横墙在屋盖处间距不应大于 4.5 m，楼盖处间距不应大于 7.2 m”；现浇楼、屋盖与墙体有可靠连接时，应允许不另设圈梁，但楼板沿抗震墙体周边应加强配筋并应与构造柱钢筋可靠连接。

本次调查的幼儿园房屋中，有 45 栋房屋未设置圈梁及构造柱，另有 13 栋房屋仅设置圈梁未设置构造柱，房屋数量占所调查砌体、砖混或局部内框及底框房屋总数的 70.7 %。历次地震震害经验表明，此类房屋整体性较差，在地震作用下墙体极易出现裂缝、承载力降低进而导致房屋破坏。

GB 50011-2010 第 7.3.9 条规定，坡屋顶房屋的屋架应与顶层圈梁可靠连接，檩条应与墙体、屋架可靠连接。本次调查的幼儿园房屋中，有 17 栋单层砌体及 5 栋二层/三层砌体房屋的屋面采用木屋架+木檩条+瓦的做法，典型实景如图1 所示。调查结果表明此类房屋未设置圈梁及构造柱或圈梁、构造柱的设置不符合规范要求，且屋架端部、檩条端部大部分无可靠连接，屋架间未设置水平或竖向支撑，房屋整体性极差，地震作用下有倒塌伤人的危险。

图1 典型木屋架房屋内部实景

历次地震调查表明，楼梯间布置于砌体房屋端部时，由于各层楼板在此处开设较大洞口，未对墙体形成有效的侧向支承，导致楼梯间墙体普遍出现震害。GB 50011-2010 第 7.1.7 条规定，楼梯间不宜设置在房屋的尽端或转角处。本次调查的幼儿园房屋中，有 18 栋房屋的楼梯间位于端部，地震作用下容易造成楼梯间破坏，从而造成人员无法及时疏散撤离。

GB 50011-2010 第 7.1.7 条规定，纵横向砌体抗震墙的布置宜均匀对称，沿竖向应上下连续。本次调查的幼儿园房屋中，有 8 栋二层/三层砌体房屋于底层设置纵横向抗震墙，但二层、三层为取得大空间使用要求均取消部分或全部纵向抗震墙，于挑梁端部的封口梁上砌筑纵墙，且纵墙开设大洞口，典型三层房屋实景如图2、3 所示。此类房屋由于二层、三层纵向墙体数量很少，导致纵向抗震承载力严重不足，且地震来临时上、下层地震剪力不能有效连续传递，形成薄弱层进而导致房屋破坏。

图2 三层房屋外景

图3 三层房屋顶层内景

GB 50011-2010 第 3.4.2 条规定，平、立面布置宜选用规则的形体，抗侧力构件的侧向刚度沿竖向宜均匀变化，避免侧向刚度和承载力突变。本次调查的幼儿园房屋中，有 1 栋砌体房屋原为单层，为扩大办学规模加建二层，二层的主体承重结构为钢结构，由于一层砖砌体的刚度大，二层钢构件截面的刚度小，在地震作用下由于上、下层刚度差异较大容易导致结构破坏。

底框结构由于底层及上部各层的抗侧力结构体系不同，在历次地震中倒塌破坏较多，因此GB 50011-2010 对其在材料强度、结构布置、抗震措施、作用效应、抗震计算等方面作出严格规定，且明确规定其不应用于乙类房屋。本次调查的幼儿园房屋中，有 2 栋房屋采用局部底框结构，且圈梁、构造柱设置及托墙梁的截面高度不符合规范要求，其中 1 栋房屋的底层抗震横墙最大间距达到规范限值 15 m（现浇楼板），因此建议这 2 栋房屋改变使用用途。

由于内框架及空斗墙结构体系的抗震性能较差，现行设计规范已不采用这二种结构体系。本次调查的幼儿园房屋中，6 栋房屋采用局部内框结构，8 栋房屋采用空斗墙结构，且未设置圈梁及构造柱或圈梁、构造柱的设置不符合规范要求，因此建议其停止使用或加固处理后改变使用用途。

历次地震震害表明，单跨框架结构由于缺少必要的冗余度，没有多道抗震防线，在地震作用下极易发生严重破坏，因此 GB 50011-2010 第 6.1.5 条明确规定其不应用于乙类房屋。本次调查的幼儿园房屋中，有 2 栋房屋采用单跨框架结构，因此建议其加固处理或改变使用用途。

2 加固改造方案建议

当砌体结构校舍层数和总高度不超过规范限值，但墙体抗震承载力不满足要求时，应以实测平面布置、抽测建筑材料强度等对房屋进行抗震承载力分析；根据墙体所需抗震承载力与现有综合抗震能力的差值，分别采用钢筋混凝土板墙加固或双面钢筋网砂浆面层加固［3］。

当砌体结构校舍的实际圈梁和构造柱不符合 GB 50011-2010，可采用外加钢筋混凝土圈梁-构造柱的加固方案，外加柱从房屋底层设起并沿房屋全高贯通，且应与圈梁形成闭合系统。

当砌体校舍的木屋架屋面整体性不符合规范要求时，可采用外加圈梁-构造柱、同时完善屋面构造措施的加固方案，增设屋架间水平系杆及垂直支撑，窗间墙承载力不足时应设置组合柱。

对于单跨框架结构校舍，可在不大于抗震规范规定的框架-抗震墙结构的抗震墙最大间距且不大于 24 m 的间距内增设抗震墙、翼墙等抗侧力构件；当综合抗震承载力与地震作用相差较小时，可只在单跨的主轴方向增设抗震墙，另一个主轴方向不设抗震墙；另一个方向承载力不满足要求时，可直接加固梁柱，但应保持两个方向的刚度宜接近。