中小学校舍抗震鉴定过程中若干问题的综述
2021-08-24吕勇良张龙飞
吕勇良张龙飞
1河南省建筑工程质量检验测试中心站有限公司(450053)2河南省建筑科学研究院有限公司(450053)
0 引言
自汶川及玉树地震以来,我国对中小学校舍的安全性问题越来越重视,2013年发布了《国务院办公厅转发教育部等部门关于建立中小学校舍安全保障长效机制意见的通知》,2017年河南省也发布了《河南省教育厅关于切实加强中小学校舍排查工作的通知》,但由于建设年代久远,设计图纸或有缺失,导致实际的检测调查过程中出现容易疏漏的问题。
经过鉴定排查和部分工程实例不完全统计,河南省大多数中小学,特别是乡镇的中小学校舍为砖混结构,且这一部分的校舍多为当地村民自行修建,没有经过勘察、设计及正规的施工,也未考虑抗震设防要求;部分县市地区学校的老旧校区,也多为砖混结构,也同时存在这些问题,在实际的检测鉴定工作中,发现了一些应该重点注意的问题:
1 抗震设防分类的划分
《建筑抗震设计规范》(GBJ 11—89)中首次提出并实施了抗震设防分类的划分,校舍为丙类建筑。
《建筑抗震设防分类标准》GB 50223—95民用及其他建筑中,教学楼、幼儿园等校舍为丙类建筑。
《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223—2004教育建筑中,人数较多的幼儿园、小学的低楼教学楼,抗震设防类别应划分乙类,这类房屋采用抗震性能较好的结构类型时,可仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。
《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223—2008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,抗震设防类别应不低于重点设防类[1]。
综上,对为无法找到图纸或图纸中未明确抗震设防分类的校舍,可根据建设时间来判断校舍在设计时的抗震设防类别。需要注意的是,只有现行规
范中,学生宿舍和食堂才被纳入重点设防类别。
2 鉴定方法的选择
《建筑抗震鉴定标准》GB 50023—2009规定:
1)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。
2)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。
3)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。
即70年代及以前建造房屋为A类建筑,80年代建造房屋根据房屋现状不同分为A类建筑或B类建筑,90年代建造房屋根据房屋现状不同分为B类建筑或C类建筑,2001年以后建造建筑为C类建筑[2]。
3 现场结构构造的排查
由于建设年代久远,部分校舍建设过程中未考虑抗震设防的要求或因当时设计、施工未考虑抗震要求等原因造成的建筑结构抗震构造措施不足。
3.1 结构形式
在校舍的鉴定过程中,存在着部分混凝土—砌体混合结构校舍,即砖砌体和混凝土结构混合承重,此类混合结构由于结构形式复杂、材料弹性模量和力学性能相差很大,结构受力不明确,在地震作用力下易发生破坏,所以鉴定中遇到此类混凝土—砌体混合结构的房屋,应建议其改变房屋的结构形式。
《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010(2016年版)中也明确指出,乙类建筑不应采用底部框架—抗震墙砌体结构,故鉴定中遇到此类底部框架—抗震墙砌体结构房屋,应建议其改变房屋的结构形式或使用功能[3]。
3.2 房屋的整体性
房屋的整体性主要包括墙体平面内应闭合、纵横墙交接处应有可靠连接以及圈梁、构造柱的布置。在实际的校舍鉴定过程中,只有少部分校舍房屋墙体在平面内不闭合、纵横墙交接处的连接不合理;建于20世纪80年代之前的校舍,基本没有圈梁构造柱,80年代之后校舍的圈梁布置基本合理,但构造柱的设置均不符合要求,90年代之后的校舍圈梁和构造柱都基本符合要求。对于圈梁、构造柱不符合要求的校舍房屋,建议在后续的加固过程中增设圈梁、构造柱。
3.3 房屋的结构体系
结构体系中主要的检测项目有:抗震横墙间距、高宽比、房屋规则性要求及楼板类型等。
抗震横墙间距与房屋的楼、屋盖类别、墙体厚度、墙体类别等因素有关。在一般的校舍中,由于使用功能的需要,房屋的抗震横墙间距多不满足要求,因此对抗震横墙间距需要特别注意,必要时需增设抗震横墙;房屋的高度与宽度(有外廊的房屋,此宽度不包括其走廊宽度)之比不宜大于2.2,且高度不大于底层平面的最长尺寸;在2001年之前的校舍多为空心预制板楼板,校舍这种横墙间距较大的建筑,宜为现浇或装配整体式楼、屋盖。
3.4 房屋高度与房屋的层数设置
规范《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023—2009)中对房屋高度与房屋层数都做出了明确要求。
其中,对于横墙较少的房屋总高度,因比表中规定降低3 m,层数相应减少1层;横墙较少的还应再减1层。横墙较少是指同一楼层内开间大于4.2 m的房间占该层总面积的40%以上;其中,开间不大于4.2 m的房间占该层总面积不到20%且开间大于4.8 m的房间占该层总面积的50%以上为横墙较少。当房屋的层数与高度超过最大限值时,应提高综合抗震能力的要求或提出改变结构体系等抗震减灾措施[3]。
4 实际鉴定过程中需要注意的问题
4.1 房屋砖强度与砂浆强度等级的要求
房屋的混凝土强度等级、砖强度等级与砂浆强度等级是砌体结构校舍房屋的主要检测项目,检测中应以砌体结构强度为主,其他结构可选择性抽检,砖强度等级的最低要求为M7.5,且不低于砌筑砂浆的强度,中型砌块砖强度等级不宜低于M10,小型砌块砖强度等级不宜低于M5;墙体砌筑砂浆强度等级在7度或超过7度时,砌块墙体不宜低于M2.5。当强度不满足要求时,建议对墙体采取加固措施。
表1 A类砌体房屋的最大高度(m)和层数限制
表2 B类砌体房屋的最大高度(m)和层数限制
4.2 地基基础
在鉴定过程中发现,大多数乡镇校舍的基础为墙下砖基础,因建设时间较为久远,基础沉降已基本稳定,故对主体结构无影响,但部分校舍基础由于无防水防渗措施,导致基础长期受地下水浸泡,产生不均匀沉降[4]。
5 抗震承载能力的验算
抗震验算对于A类和B类有不同的要求。A类砌体房屋分两级鉴定,当房屋高宽比、横墙间距和砌筑砂浆强度满足现行规范要求且整体性良好、易引起局部倒塌部位连接良好。局部尺寸、楼梯间、女儿墙满足要求时,可不需要进行第二级鉴定直接判断满足抗震要求,当上述条件不满足要求时,进入第二级鉴定,第二级鉴定满足要求时判断满足抗震要求;对B类建筑抗震鉴定时,除需要鉴定A类房屋第一级鉴定的同时,还需要经过墙体抗震承载力验算,才能对房屋的抗震能力进行评定,同时也可参照A类建筑抗震鉴定的方法,进行抗震能力的综合评定。