某中学教学楼抗震性能鉴定及处理建议

田 宝 林

(山西省建筑科学研究院有限公司，山西 太原 030001)

1 概述

某中学教学楼建于1999年4月，为地上4层框架结构建筑，平面布置呈矩形，建筑总长39.5 m，总宽18.15 m；室内外高差300 mm，1层层高3.9 m，2层、3层层高均为3.6 m，4层层高4.2 m；建筑总高为15.6 m，建筑面积为2 581.6 m2。教学楼2层平面示意图如图1所示。

该教学楼框架柱最小截面尺寸500 mm×500 mm，框架梁最小截面尺寸250 mm×500 mm；楼(屋)盖均为钢筋混凝土现浇板，基础采用柱下独立基础，基础埋深2.4 m；基础混凝土强度等级C40，±0.000以上框架柱混凝土强度等级C30，框架梁、板混凝土强度等级C25。该楼抗震设防烈度为8度，抗震设防分类为乙类。

2 现场调查及检测结果

经现场调查与检查，该教学楼框架梁、柱结构构件无明显变形、倾斜或歪扭；梁、柱及其连接节点处未发现明显裂缝或局部混凝土剥落，无露筋、锈蚀等现象；填充墙无明显裂缝，未与框架明显脱开；基础未发生不均匀沉降等不良现象；现场对该教学楼部分主要结构构件表面抹灰层剔凿后，发现混凝土表观浇筑质量较好，无蜂窝、麻面等缺陷。该教学楼的外观和内在质量符合GB 50023建筑抗震鉴定标准中第6.1.3条的要求。

为确定该楼材料实际强度，采用钻芯法随机抽样检测现龄期混凝土抗压强度。抽样数量及批次的划分，参照GB/T 50344建筑结构检测技术标准与JGJ/T 384钻芯法检测混凝土强度技术规程来确定。经对检测数据的分析计算，得出该楼框架柱的实际混凝土抗压强度推定值为33.7 MPa，框架梁的实际混凝土抗压强度推定值为28.6 MPa，均满足原设计材料强度的要求。

依据相应的规范标准，采用电磁感应法抽样检查该楼框架梁、柱及顶板的钢筋配置情况(包括主筋数量、钢筋网间距、加密箍筋间距、箍筋加密区长度等)，通过对抽样数据的整理，可知该楼框架梁、柱及顶板底的主筋数量、钢筋网间距基本与设计图纸相符。

3 抗震鉴定

教学楼建于1999年，依据国家现行GB 50023建筑抗震鉴定标准中第1.0.4条规定，该楼后续使用年限采用40年，按B类建筑进行抗震鉴定。由于该建筑作为中学的教学用房使用，按照现行GB 50223建筑工程抗震设防分类标准的规定，该建筑属于重点设防类建筑，即乙类建筑。按照GB 50023建筑抗震鉴定标准中第1.0.3条的规定，提高1度的要求核查其抗震措施，按设防烈度进行抗震验算。该楼位于抗震设防烈度8度的地区，其抗震措施的核查应按设防烈度9度的要求来进行核查，抗震验算仍按本地区设防烈度来进行抗震验算。

按照GB 50023建筑抗震鉴定标准之规定，该房屋应按结构体系的合理性、结构构件材料的实际强度、结构构件的纵向钢筋横向箍筋的配置和构件连接的可靠性、填充墙与主体结构的拉接构造以及构件抗震承载力来进行综合分析，对整幢房屋的抗震能力进行鉴定。根据鉴定标准中第3.0.3条规定，B类建筑的抗震鉴定，应检查其抗震措施和现有抗震承载力再作出判断。当抗震措施不满足鉴定要求而现有抗震承载力较高时，可通过构造影响系数进行综合抗震能力的评定；当抗震措施鉴定满足要求时，主要抗侧力构件的抗震承载力不低于规定的95%，次要抗侧力构件的抗震承载力不低于规定的90%，也可不要求进行加固处理。

4 抗震措施鉴定

依据GB 50023建筑抗震鉴定标准中第6.3.1条的规定，现有B类钢筋混凝土房屋的抗震鉴定，应按鉴定标准中表6.3.1确定鉴定时所采用的抗震等级，并按其所属抗震等级的要求核查抗震构造措施。该楼结构形式为框架结构，高度15.6 m，且为乙类设防，该楼的框架抗震等级为一级。

1)房屋的最大高度和层数。

该教学楼为4层框架结构，房屋高度15.6 m，按9度设防烈度核查，满足鉴定标准最大高度25 m的要求。

2)房屋内外观质量。

该教学楼外观和内在质量的检查结果见文章第2节现场调查检查结果，满足GB 50023建筑抗震鉴定标准的要求。

3)结构体系。

依据鉴定标准第6.3.2条第一～第三款的规定，该教学楼为横向两跨，纵向七跨，房屋平、立面规则，刚度和质量分布均匀，无砌体结构相连，满足鉴定标准要求。经核算，框架梁、柱实际受弯承载力也满足GB 50023建筑抗震鉴定标准的要求。

4)梁、柱截面尺寸。

依据鉴定标准第6.3.2条第三款的规定：梁截面宽不小于200 mm；梁截面高宽比不大于4；梁净跨与截面高度之比不小于4；柱截面宽度不小于300 mm；柱净高与截面高度(圆柱直径)之比不小于4。

该教学楼框架梁的截面最小宽度250 mm，梁截面高宽比最大为3，梁净跨与截面高度之比均大于4；柱截面最小宽度500 mm，柱净高与截面高度之比均大于4。所以梁、柱截面尺寸均满足GB 50023建筑抗震鉴定标准的要求。

5)柱轴压比限制。

依据鉴定标准第6.3.2条的规定，一级框架柱轴压比不宜超过0.7，超过时宜采取措施。

经计算校核，该教学楼框架柱最大轴压比为0.49，满足GB 50023建筑抗震鉴定标准的要求。

6)梁、柱的实际强度等级。

依据鉴定标准第6.3.3条的规定，梁、柱、墙实际达到的混凝土强度等级不应低于C20。一级框架梁、柱和节点不应低于C30。

经对检测批中混凝土芯样数据的分析计算，该教学楼混凝土框架柱实际混凝土强度等级为C30，满足GB 50023建筑抗震鉴定标准的要求；框架梁实际混凝土强度等级为C25，不满足GB 50023建筑抗震鉴定标准的要求。

7)梁钢筋配置。

依据GB 50023建筑抗震鉴定标准中第6.3.4条的规定，查看该楼原设计图纸中梁的配筋，并结合现场对梁中钢筋配置的检查情况知，该教学楼框架梁端纵向受拉钢筋的配筋率最大为1.64%，小于鉴定标准规定的2.5%，但该教学楼框架梁的混凝土受压区高度与有效高度之比大于0.25，不满足GB 50023建筑抗震鉴定标准的要求；该教学楼框架梁箍筋直径为8 mm，不满足GB 50023建筑抗震鉴定标准中最小10 mm的要求；箍筋加密区长度为950 mm或1 000 mm，不满足GB 50023建筑抗震鉴定标准中2hb(1 200 mm)的要求；其他框架梁的所检测项基本满足GB 50023建筑抗震鉴定标准的要求。

8)柱钢筋配置。

依据鉴定标准第6.3.5条～6.3.6条的规定，查看该教学楼原设计图纸中框架柱的配筋，并结合现场对框架柱中钢筋配置的检查情况知，该教学楼框架柱箍筋直径为8 mm，不满足鉴定标准最小10 mm的要求；箍筋加密区体积配筋率为0.75%～0.92%。轴压比小于0.4的柱基本满足体积配筋率0.8%的要求，轴压比大于0.4的柱不满足体积配筋率1.2%的要求；框架柱角柱箍筋未全高加密，不满足鉴定标准要求；框架柱纵向钢筋最小配筋率、柱箍筋最小间距、加密区高度等均满足鉴定标准的要求。

9)钢筋接头和锚固。

查看原设计图纸，该楼钢筋接头和锚固满足鉴定标准的要求。

10)填充墙。

由现场检查结果和设计图纸知，该教学楼填充墙设置均匀对称，与主体结构之间的连接符合鉴定标准的要求。

5 抗震承载力验算

采用PKPM结构计算软件对该教学楼的主体结构构件进行抗震承载力验算，由于抗震构造措施不满足鉴定标准的要求，需考虑构造影响，验算时体系影响系数按0.9取值。

由计算结果知：部分框架梁抗震承载力不满足要求，不满足要求的框架梁实际配筋与计算配筋对比见表1；部分框架柱抗震承载力不满足要求，不满足要求的框架柱实际配筋与计算配筋对比见表2。

表1 抗震承载力不满足的梁实际配筋与计算配筋对比

表2 抗震承载力不满足的柱实际配筋与计算配筋对比

6 鉴定结论及处理建议

1)鉴定结论。根据以上的检测鉴定结果，对该教学楼的综合抗震能力得出以下结论：a.部分框架梁实际配筋比计算配筋小9%～15%；b.框架梁的实际混凝土抗压强度、箍筋加密区长度、箍筋直径不满足鉴定标准要求；c.部分框架柱实际配筋比计算配筋小6%～25%；d.柱箍筋加密区、箍筋直径、轴压比大于0.4的柱的加密区体积配筋率不满足鉴定标准要求；e.角柱箍筋未全高加密，不满足鉴定标准要求。

2)处理建议。根据GB 50367混凝土结构加固设计规范和现行JGJ 116抗震加固技术规程中相关规定，结合该教学楼的实际鉴定结果，建议应对该教学楼可采用增加适量钢筋混凝土抗震墙的方法进行加固(见图2)，这样就将该教学楼原框架结构体系改为框架—抗震墙结构体系，使得原框架的抗震等级相应降低，同时又能提高结构整体的抗震承载能力。

7 结语

通过对该框架结构教学楼的实际检测鉴定，发现目前房屋主体结构在抗震构造连接措施及承载能力等方面存在薄弱环节，进而在不改变房屋目前使用功能的前提下，制定出该加固方案。按照加固后的房屋结构，建立模型进行分析计算，证明所采取的改变原有结构体系的加固方案可行有效，更能满足后续房屋在安全和抗震中的正常使用要求。