某中学校舍抗震鉴定及加固设计实例

何禄源 崔朋勃 薛学涛

1河南省建筑科学研究院有限公司（450053）2河南省建筑工程质量检验测试中心站有限公司（450053）

1 工程概况

河南省郑州市某中学校舍建于1985年，主体结构形式为砖混结构，地上4层，层高3.2 m，总高度12.8 m，建筑面积约2 980.6 m2，建筑平面呈矩形，结构平面布置图如图1所示。使用功能为学生宿舍楼，目前正在使用中[1]。

图1 标准层平面布置图

该建筑抗震设防裂缝为7度，设计基本地震加速度值0.15 g，设计地震分组第二组，建筑场地类别Ⅲ类，特征周期值0.55 s。

由于甲方拟利用假期时间对该建筑进行装修翻新，为了解该建筑现状，保证房屋结构安全及后续装修方案的可行，受甲方委托，检测鉴定单位对该建筑进行了检测鉴定，在此基础上，通过计算分析，合理选取加固设计方案，在保证房屋结构安全性的基础上有效缩短工期和成本。

2 结构检测

依据国家现行有关规范及相关标准，对该建筑主体结构进行了现场检测，主要检测内容包括:结构平面布置、混凝土强度检测、混凝土构件钢筋数量检测、混凝土构件钢筋保护层厚度检测、砖强度检测、砌筑砂浆强度检测、整体垂直度检测、外观调查及其他影响房屋结构安全的因素。

该建筑基础形式为条形基础，未发现基础有明显的开裂及变形现象。上部结构未发现明显地基基础不均匀沉降引起的墙体裂缝及变形。建筑地基和基础使用正常，地基主要受力层范围内不存在软弱土、液化土和严重不均匀土层，地基基础基本完好。

该建筑楼梯间设置有混凝土梁，墙体未设置圈梁及构造柱，除卫生间采用现浇板外，楼面及屋面均采用预制板[2]。

经现场检测所采集数据如下:

该建筑混凝土构件现龄期混凝土强度推定值为25.0~26.4 MPa；该建筑砌筑砂浆强度推定值为1.5~5.1 MPa；该建筑烧结砖抗压强度平均值为9.32~10.43 MPa；该建筑整体垂直度满足规范要求。

3 抗震鉴定

《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223—2008）中第6.0.8条规定:“教育建筑中，幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂，抗震设防类别不应低于重点设防类”。第3.0.2条规定:“重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施”。

依据《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）中第1.0.4的规定，现有建筑应根据实际需要和可能，按下列规定选择其后续使用年限[3]。

在20世纪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20世纪80年代建造的现有建筑，宜使用40年或更长，且不得少于30年。

在20世纪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，条件许可时使用50年。

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。

依据《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）中第1.0.5的规定，不同后续使用年限的现有建筑，其抗震鉴定方法应符合下列要求。

后续使用年限30年的建筑（简称A类建筑），应采用本标准各章规定的A类建筑抗震鉴定方法。

后续使用年限40年的建筑（简称B类建筑），应采用本标准各章规定的B类建筑抗震鉴定方法。

后续使用年限50年的建筑（简称C类建筑），应按现行国家标准《抗震设计规范》GB 50011的要求进行抗震鉴定[4]。

该建筑抗震设防烈度为7度，抗震设防标准为重点设防类。根据《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）的相关规定，该建筑建于1985年，后续使用年限采用40年，应采用B类建筑抗震鉴定方法进行鉴定。

3.1 抗震措施鉴定

该建筑房屋总高12.8 m，共4层，满足《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）第5.3.1条的规定。

该建筑各层层高均为3.2 m，满足《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）第5.3.2条的规定。

该建筑总长53.84 m，总宽13.84 m，总高12.8 m，最大高宽比约为0.94，抗震横墙最大间距3.3 m，纵横墙布置基本均匀，竖向上下基本连续。同一轴线的窗间墙宽度基本均匀，房屋的近端和转角处无楼梯间，满足《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）第5.3.3条的规定。

抽检该工程1～4层墙体、混凝土梁，所抽检砖抗压强度等级均大于MU7.5，满足《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）5.3.4条的规定。所抽检砌筑砂浆强度等级部分低于M2.5，不满足《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）5.3.4条的规定。所抽检该建筑混凝土梁构件的混凝土强度等级均大于C25，满足《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）

5.3.4 条的规定[5]。

该建筑墙体布置在平面内闭合，墙体内无烟道、通风道等竖向孔道削弱墙体，满足《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）第5.3.5.1条的规定。

该建筑外墙四角、楼梯间四角无构造柱设置，不满足《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）第

5.3.5.2 条的规定。局部内纵墙与横墙交接未设置构造柱，不满足《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）第5.3.5.2条的规定。

3.2 抗震承载力验算

根据以上检测结果，根据《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）第5.3节的规定，对该建筑抗震承载能力进行验算。经验算，该建筑抗震承载力不能满足相关标准要求。

4 加固设计

采用中国建筑科学研究院SATWE软件计算，该建筑纵、横墙体抗力与效应之比不满足计算要求，如图2所示。针对原结构的上述问题，加固设计时重点解决原有结构材料强度较低的问题，在不影响建筑使用功能的前提下，提高结构整体性，从而解决该建筑抗震承载力不能满足相关标准要求的问题[6-8]。

图2 首层验算结果

综合分析结构现状和甲方使用要求，结合后期装修改造工期要求及成本考量，在不改变原有结构体系的条件下，确定加固措施如下:

1）对原有墙体采用高延性混凝土面层法加固，如图3所示。

2）对圈梁及构造柱缺失采用新增组合圈梁和组合构造柱法加固，如图4、图5所示。

图3 首层加固平面图

图4 新增组合圈梁

加固后的结构各项指标均满足规范要求，结构布置趋于合理，结构的整体抗震性能得到了合理的改善。

5 结语

对于改造加固项目，设计前应先进行主体结构的检测鉴定，为设计提供翔实的数据。加固设计方案选取时，应以前期检测鉴定所提供的数据为依据，结合甲方改造要求并综合考虑工期、造价等客观因素，在保证建筑物安全性满足相关规范和标准的前提下，选择合理的加固方案，才能取得良好的经济效益和社会效益。