中小学建筑抗震论文

2022-04-20

摘要:文章通过对香河县中小学校舍进行的抗震安全排查,对已有校舍存在的抗震缺陷进行了总结和分类,并提出了相应的处理建议,以期为国内同类校舍鉴定和处理对策方面提供一些有价值的参考。今天小编给大家找来了《中小学建筑抗震论文(精选3篇)》相关资料,欢迎阅读!

中小学建筑抗震论文 篇1:

浅析城市既有建筑抗震加固与节能改造一体化

摘 要:文章通过对城市既有建筑抗震加固与节能改造现状进行分析,指出城市既有建筑抗震加固的迫切性与节能改造的必要性,提出抗震加固与节能改造一体化技术的新策略,探讨推行一体化技术的措施,旨在为其推广实施起到借鉴和指导的作用。

关键词:既有建筑;抗震加固;节能改造;一体化

目前,按照国家相关政策法规的出台,关于既有建筑抗震加固与节能改造已经做出一些改善,但是二者缺乏有机结合,针对这一现状本文提出抗震加固與节能改造一体化技术的新策略,一体化技术的实施可以有效提高工程的改造效率,为国家节约大量的人力、物力和财力,从而为我国城市既有建筑的抗震减灾与节能事业做出贡献。

1 我国城市既有建筑抗震加固与节能改造的现状

1.1 城市既有建筑抗震加固的紧迫性

国外对既有建筑的抗震加固十分重视,已建立了较为完善的标准法规。据不完全统计,我国现存大量既有建筑虽然采取抗震加固措施,但存在大约20%~30%的建筑其抗震性能不满足现行规范要求。此外,我国位于抗震设防区的7亿多平方米需进行抗震鉴定的既有建筑中,尚有70%以上未进行抗震鉴定。由此看见,我国城市既有建筑抗震加固任务日益紧迫。

1.2 城市既有建筑节能改造的必要性

近年来,我国经济快速发展的同时能源和资源的消耗也逐年递增,其中建筑能耗所占比重巨大,据建设部统计数据得知建筑在建造和使用过程中直接、间接消耗的能源占全社会总能耗的46.7%,其中建筑直接能耗在我国社会能源消耗总量中所占的比例从1978年的10%上升到2003年的27.5%(图 1),并且这一比例还在逐年上升。

图1 我国社会能耗总量与建筑能

2 城市既有建筑抗震加固与节能改造一体化技术策略的提出

抗震加固与节能改造一体化的概念主要是针对我国既有建筑提出的,是结合新的历史时期既有建筑同时面临的抗震和节能双重迫切要求,一体化技术的提出适应我国现阶段社会发展需求,是解决城市既有建筑抗震和节能的一个新思路和新策略,该策略的实施将提高工程改造效率、节约成本,符合我国大力倡导的可持续发展战略。

本文主要从设计施工、质量验收、政策管理、材料选取等方面对城市既有建筑抗震加固与节能改造进行探析。

3 城市既有建筑抗震加固与节能改造一体化措施

3.1 设计施工一体化

既有建筑进行抗震加固和节能改造的实施过程中,虽然二者改造目的有所不同,但前期工作内容相近,大量前期准备工作都是共有的,如均需进行现场勘查,调查现状与原始资料的符合度、与现行规范的符合度,需要对重要结构构件的安全性进行评价,对建筑整体进行综合评价分析等等,工作繁杂,各项资源投入大。若能充分利用两项工作的共同点,实现抗震加固与节能改造设计施工的一体化技术,可将前期大量准备工作合二为一,避免分次重复作业造成的人力、物力等不必要的浪费,此外,在施工时作为同一单位的两个分部工程可以进行统一管理和有效衔接,在降低综合成本的同时还可确保工程的施工质量,两项工作相辅相成。

3.2 政策管理制度化

国家在宏观管理方面,可以对两项工作进行一体化并案管理,进行统一指挥安排,有利于加快我国城市既有建筑抗震防灾和节能的工作进程。在具体实施过程中可以从以下几个方面着手:(1)对于既有建筑在新形势下其抗震加固和节能改造应该达到的目标针对不同地区制定相应标准,使得加固和改造工作有可遵循的依据,又能避免“一刀切”的衡量标准。(2)对加固和改造成功的案例积极进行示范展示,将其经验进行推广,带动项目的进行。(3)国家应该组织相关部门研究出台相关政策,引导和鼓励城市既有建筑抗震加固和节能改造工作的实施。(4)对于城市既有建筑抗震减灾和节能改造项目相关部门应严把质量关,坚决杜绝验收检查过程的不良现象。

3.3 材料应用创新化

对既有建筑进行保温节能与抗震加固过程中,建筑材料是影响这两方面问题的重要因素。合理选用新型建筑材料,充分发挥其优良性能,对建筑的可持续发展意义重大。

玻化微珠是一种无机玻璃矿物材质保温材料,表面光泽平滑,理化性能稳定,具有隔热防火、耐高低温、抗老化等良好性能,该材料无毒无害、无辐射,是一种绿色、环保的高性能新型生态建筑材料。在对既有建筑进行抗震加固工程中可用于墙体的修复和补强,效果较好。

4 结语

随着我国可持续发展战略的提出和实施,城市既有建筑的抗震减灾和节能改造任务已经迫在眉睫,而一体化技术策略的落实和推行将会有效提高工程的改造效率,可以节约时间、节省人力和物力。城市既有建筑抗震加固和节能改造一体化技术在设计、施工和经济等方面的优势已充分显现,该项技术措施将很快被业界认同,全面应用于我国城市既有建筑的抗震加固和节能改造项目中。

参考文献

[1] Fema547.NEHRP techniques for the seismic rehabilitation of existing buildings[S].Washington D.C.:National Institute of Standards and Technology,2006.

[2] 冯琪.基于性能的既有建筑抗震加固方法[J].山西建筑,2013(12).

[3] 马云飞.山东省既有中小学教学楼围护结构节能改造技术研究[J].山东建筑大学,2009.

[4] 李珠,岳俊峰,石峰,王泽.既有建筑抗震加固与节能改造一体化技术[J].施工技术,2009(5).

基金项目:本文系河南省科技攻关课题,课题名称:既有建筑结构抗震加固与节能改造一体化技术研究,项目编号:142102310469。

作者:杜娟 曲志

中小学建筑抗震论文 篇2:

香河县中小学校舍抗震设防现状及对策

摘要:文章通过对香河县中小学校舍进行的抗震安全排查,对已有校舍存在的抗震缺陷进行了总结和分类,并提出了相应的处理建议,以期为国内同类校舍鉴定和处理对策方面提供一些有价值的参考。

关键词:校舍抗震;抗震缺陷;抗震设防

1 概述

近年来,由于我国中小学校舍用房(包括教学楼、宿舍楼、办公楼、食堂等)不断出现倒塌等恶性事故,特别是2008年5月12日发生的汶川地震造成大量校舍用房的垮塌,导致了大量在校学生的伤亡,在社会上引起了较多的关注和影响。在最新颁布的《建筑工程设防分类标准》(GB50223-2008)中,有关条文已明确标明: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。在已有的中小学校舍建筑中,由于按照此前国家标准建设或其他问题,有部分建筑不能达到目前现行国家标准对于建筑抗震安全的要求,故须进行相应的鉴定和加固。

香河县隶属河北省廊坊市,县教育部门于2009年组织有关专业技术人员对管辖区内的中小学校舍开展了针对于抗震安全的排查鉴定工作,现将排查鉴定中得到的部分现状和处理建议予以整理,以期在国内同类校舍鉴定和处理对策方面提供一些有价值的参考。

2 基本情况

按照现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008年版)中的规定,香河县抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.20g,设计地震分组为第一组。辖区内共有职业高中1所,特殊教育学校1所,中学13所,小学68所,公立幼儿园6所,私立学校2所,学校校舍主要结构包括框架结构、砖混结构、平房结构等几种类型,按建造年代进行统计的结果见表1(按照我国建筑抗震设计规范的发布情况,近期较大规模的规范更新基本为1977年、1989年、2001年,故大致按这几个时间段进行分类)。由于2002年及以后校舍建筑物基本为按照现行系列国家设计规范设计、建造,在各项资料都齐全的前提下,其抗震安全是有基本保证的,故本次校舍抗震安全的排查鉴定原则为:对2001年及以前建造的校舍建筑进行普检,同时选取部分2002年及以后的校舍建筑进行抽检。

3 校舍抗震设防现状

对香河县校舍进行的本次抗震安全普检工作,共历时约3个月,对辖区内的校舍进行摸底排查,并抽取了36所学校校舍进行了详细的工程检测及鉴定。香河县中小学校舍的抗震设防现状较为复杂,为便于分析,现将校舍按建造年代分类整理如下:

(1)1978年及以前的校舍:该期间建造的楼房多为砖混结构,抗震设防构造简单,没有设置圈梁、构造柱等主要抗震构造措施,(楼)屋盖多为预应力空心楼板,板间连接措施较差;该期间建造的平房校舍多为砖木结构,抗震设防更为简单,部分平房无任何抗震设防措施。该类校舍按现行《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)(以下称:现行抗震鉴定标准)中后续使用年限为30年的建筑抗震鉴定方法进行鉴定,其综合抗震能力不能满足要求(部分已做过抗震加固的校舍建筑除外)。

(2)1979~1989年间的校舍:该期间建造的楼房校舍多为砖混结构,大部分设有圈梁、构造柱等基本的抗震设防构造措施,(楼)屋盖多为预应力空心楼板,板间连接措施较差;该期间建造的平房校舍多为砖木结构,无圈梁、构造柱等抗震设防措施。该类校舍按现行抗震鉴定标准中后续使用年限为30年的建筑抗震鉴定方法进行鉴定,有部分建筑物的综合抗震能力不能满足要求。

(3)1990~2001年间的校舍:该期间建造的楼房校舍多为砖混或框架结构,砖混结构均设有圈梁、构造柱,框架结构也设有抗震构造配筋,(楼)屋盖多为预应力空心楼板或现浇楼板;该期间建造的平房校舍多为砖木或砖混结构,部分设置了圈梁、构造柱等抗震设防措施。该类校舍按现行抗震鉴定标准中后续使用年限为30年的建筑抗震鉴定方法进行鉴定,建筑物的综合抗震能力基本满足要求;若按后续使用年限为40年的建筑抗震鉴定方法进行鉴定,则大部分建筑物的综合抗震能力不能满足要求。

(4)2002年及以后的校舍:该期间建造的楼房校舍多为框架、剪力墙或砖混结构,框架、剪力墙结构均按现行规范设计和施工,抗震构造措施较为齐全,砖混结构均设有圈梁、构造柱等措施;(楼)屋盖多为现浇楼板;该期间建造的平房校舍多为砖混结构,均设置了圈梁、构造柱等抗震设防措施。该类校舍按现行抗震鉴定标准中后续使用年限为40年的建筑抗震鉴定方法进行鉴定,建筑物的综合抗震能力基本满足要求;若后续使用年限为50年的建筑抗震鉴定方法进行鉴定,个别建筑物的综合抗震能力不能满足要求。

(5)其他:对于建造不规范(设计、施工、监理不规范甚至无相应环节等)的校舍,其大部分建筑物的综合抗震能力不能满足现行抗震鉴定标准的要求。

4 处理建议

4.1 总体处理原则

对于抗震能力不满足现行规范(标准)要求的校舍建筑物,应采取合理的对策(加固、翻建等)进行处理。根据普检结果,全县中小学校舍约有近25万m2的建筑物需要进行抗震加固或翻建,由于面积大、范围广,在资金筹措和实施方面宜采取“先重后轻、先急后缓”的原则,分部、分类进行处理,对存在现实安全隐患和急需进行加固的校舍先行处理,对不存在现实安全隐患的校舍稍后进行处理。根据本次排查和鉴定的结果,按校舍抗震缺陷的程度由轻至重分类如下:

4.1.1 1978(含)年以前的校舍和目前评定为危房的

校舍。

4.1.2 1979~2001年间的校舍,还可细分为先教学用房,后教学配套用房;先砖混结构、平房,后框架结构

房屋。

4.1.3 2002年(含)以后的校舍。

4.2 具体加固方式

4.2.1 砖混结构:承重墙体可采用钢筋混凝土板墙加固的方式进行处理,钢筋网规格Φ6~8@200,混凝土层厚度为50~60mm,最好采用喷射混凝土;无圈梁、构造柱的情况下,可在纵、横墙交接处增设构造柱,层间增设圈梁。对于预制楼板连接较差的情况,可在板面新增一层40~60mm厚钢筋混凝土迭合层。

4.2.2 框架结构:对于抗震层间位移超限的建筑,可在超限层增加抗震墙或支撑进行改善;框架柱可采用增大截面或外包型钢的方式进行加固。

4.2.3 平房:对于无圈梁、构造柱的砖混结构平房,增设圈梁、构造柱;对于砖木结构平房,由于屋顶木结构不宜改造,可整体改建为砖混结构平房,同时增设圈梁、构造柱。

4.2.4 砖砌围墙、厕所等:可隔段设置混凝土构造柱及压顶梁,情况允许时最好进行翻建。

5 结语

我国是一个地震多发的国家,尽管已经形成了较完整的建筑抗震设计规范体系,但由于多种原因,我国现在中小学校舍的实际抗震设防能力是较低的;目前国家已经成立了专门的校舍安全部门,负责解决一系列关于校舍安全的遗留问题,希望本文所做的工作能对国内同类校舍鉴定和处理对策方面提供一些有价值的参考。

参考文献

[1] 建筑工程设防分类标准(GB50223-2008)[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[2] 建筑抗震设计规范(GB50011-2001)[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[3] 香河县教育局.香河县各级各类学校校舍建筑明细统计表[J].香河,2009,(9).

[4] 清华大学房屋安全鉴定室.香河县中小学校舍安全排查及鉴定报告(检)2009-01-021[R].北京,2009.

[5] 建筑抗震鉴定标准(GB50023-2009)[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.

作者:郭建民 张静

中小学建筑抗震论文 篇3:

南桥小学教学楼结构加固设计的概念与分析

【摘要】简述南桥小学教学楼的结构现状,并根据现行的抗震设计要求提出该项目加固设计的概念。在对该项目进行计算后,对项目进行施工图设计分析,最终实现对该项目的加固设计工作。

【关键词】钢筋砂浆面层加固;混凝土板墙加固;增加外构造柱;柱增大截面加固

1、项目概况

汶川地震后,校舍的结构安全问题凸显出来。2009年开始上海市应《国务院办公厅关于印发全国中小学校舍安全工程实施方案的通知》文件要求,全市展开了对不符合重点设防7度抗震烈度要求的中小学校舍进行加固的工作。南桥小学教学楼于2017年补充开展此项工作。

南桥小学教学楼分为三个单体,北楼、南楼、辅助楼,均为4层砖混结构。三个单体楼分别于上世纪80年代~90年代建造,单体间设伸缩缝脱开。本结构加固设计安全等级:一级;抗震设防烈度:7度(0.10g);设计地震分组为第二组;建筑抗震设防类别:乙类;B类建筑,加固后的设计使用年限:40年。本工程承重墙为240厚粘土砖,横墙间距为7.8米,楼面采用预制空心楼板,圈梁的布置基本完整,设计保留单体间的伸缩缝。

2、主要问题及相应采取的加固措施

按上海市房地产科学研究院提供的《奉贤南桥小学北教学楼、南教学楼、辅助用房抗震鉴定》(2018-K003)结构主要情况及主要存在问题如下。

(1)乙类设防房屋总高度与总宽度(单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度)的最大比值为2.3,大于2.0。(2)构造柱与墙体连接处砌成马牙槎,但无拉结筋。(3)部分墙体抗震承载力不足,部分墙体抗压承载力不足。(4)北楼承重墙体的砌筑砂浆实际达到的强度等级低于M2.5,砌筑砂浆强度推定值一层至四层均为1.2MPa。(5)教学楼横墙较少、跨度较大的房间,宜为现浇或装配整体式楼屋盖,现状为预制空心楼板。(6)乙类设计的教学楼横墙较少,外墙四角、内外墙交接处、楼梯间四角未设置构造柱或构造柱设置不足。(7)南楼的北侧端头处,结构布置在平面内不闭合,仅靠楼板拉结。(8)承重窗间墙最小宽度1.2m、承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离为1.5m等局部砌体墙段尺寸略小。

采取加固措施如下:(1)整体上建筑采用加大墙体截面法加固,北楼采用单面、双面混凝土板墙加固方法;南楼、辅助楼采用单面、双面钢筋砂浆面层加固。钢筋砂浆面层加固或者混凝土板墙加固,可较大程度的提高砌体的抗剪、抗压能力。新增砂浆面层或混凝土墙板的内部钢筋使得构造柱、圈梁、墙体与新增混凝土形成有效拉结、形成整体,结合原有砖墙形成抗震墙,以达到加强墙体抗震承载力、加强砂浆强度、增大墙体厚度的效果。(2)预制空心楼板的加固上,采用墙顶增加角钢方式,以增加预制空心楼板搭接宽度,增强整体性。(3)外墙四周、楼梯四角内外墙纵横墙交界处设构造柱,外墙采用捆绑方式增加钢筋混凝土构造柱,内墙采用捆绑方式增加鋼箍砖核心构造柱,以改善其承载力、增强建筑整体性。(4)南楼的北侧端头处楼面下增设梁,与两侧原有柱子拉结,以形成结构围合。(5)在满足建筑规范及使用的前提下,门窗适当缩小,以增设混凝土收口,局部增设构造柱,以补强门窗洞口削弱的影响。

除了上述处理方式,结构设计时还采取了下列方法作为加强措施:(1)南楼最北侧外伸段端头的两个承重柱采用截面加大法增大柱加强,以更好的控制建筑在地震作用下产生的扭转效应。(2)通道、开洞四周、窗间墙宽度过小或抗震能力不满足要求的部位,周边增设构造柱,采用双面钢筋砂浆面层或者双面混凝土板墙加固。(3)建筑四角增设构造柱外,建筑四角周边原有墙体即便计算满足,设计也人为的布置了钢筋砂浆面层或者混凝土板墙,以加强其角部刚度、改善平面抵抗地震的影响。

3、电子计算与手算复核

计算上主要采用PKPM鉴定加固模块按时建模,经计算加固后的高厚比、抗震(抗力与效应之比)、受压承载力计算、局部受压计算等计算均符合设计要求。考虑实际的加固工程有一定的复杂度,电子计算程序可能存在计算偏差,故此进行手算抗震承载力以复核。计算思路及过程如下,依据抗震鉴定报告,本工程为B类建筑,一二级鉴定都应满足,由于高宽比等不满足规范要求,应按《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)公式5.2.14计算墙体综合抗震能力指数

βi-为楼层墙体平均抗震能力指数,此处 应为加固后楼层平均抗震能力指标进行计算,故此应乘以加固增强系数η。即公式为

其中φ1φ2-分别为体系影响系数和局部影响系数。φ1φ2按 《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116-2009)中表5.2.11-1及5.2.11-2取值, 按《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116-2009)中公式5.3.2-2及公式5.3.2-1计算, η0查表5.3.2.1,插入法求值,tw0原墙厚为240。按《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)公式5.2.13,

Ai-楼层抗震墙在层高1/2处净截面积的总面积,Abi-楼层建筑平面面积,ζoi-抗震墙的基准面积率,λ-地震7度烈度及设计基本地震加速度0.1g参数为1。取最弱处计算,βci大于1,满足要求,不必计算局部墙体综合抗震能力指数。因此,加固后墙体抗震承载力计算满足。

4、加固设计与施工措施

4.1承重墙增大截面加固法

采用钢筋砂浆面层加固及混凝土板墙加固是砌体结构砖墙较为传统的加固方法,也是目前最为通常的技术。钢筋砂浆面层加固及混凝土板墙加固方法:凿除砖墙粉刷面层,凿除墙顶斜砖,墙体如有裂缝进行修补,敷设钢筋网,钢筋网与墙及构造柱用拉结筋拉结,与原有构造柱拉结措施采用化学植筋,墙顶空隙采用微膨胀细石混凝土灌实,墙面抹高标号(钢筋砂浆面层加固)砂浆或者浇筑混凝土(混凝土板墙加固)。

设计上值需注意,钢筋宜采用HRB335或HRBF335级钢筋,钢筋网的横向钢筋遇有门窗时,单面加固宜将钢筋弯入洞口侧边锚固,双面加固宜将两侧横向钢筋在洞口闭合。双面的钢筋网应采用Ф6的S型穿墙筋固定,间距宜为900mm,单面加面层的钢筋网应采用Ф6的L型锚墙筋固定,间距宜为600mm,锚固长度宜不小于180mm。钢筋遇楼板时应进行穿洞,为了减少穿洞对楼板的影响,建议每隔800mm设穿楼板洞,竖向钢筋面积应不小于设计的每延米的竖向钢筋面积。

混凝土板墙加固混凝土面层厚度不应小于60mm,当采用喷射混凝土施工时,不应小于50mm,竖向受力钢筋直径不应小于12mm。板墙加固应自基础起,混凝土锚入原有基础。

钢筋砂浆面层加固的厚度室内应为35~45mm,室外或潮湿环境钢筋砂浆面层应45~50mm。钢筋网外保护层厚度不应小于10mm,钢筋网片与墙面的空隙不应小于5mm,钢筋网的钢筋直径宜为4mm或6mm,实心墙宜为300x300。底层的面层,在室外地面下宜加厚并伸入地面下500mm。

4.2增加外构造柱做法

外墙四角、楼梯间四周及墙体交汇处如无构造柱按计算及相关构造增设构造柱,构造柱布置应上下层对齐,平面上也宜左右对称。设构造柱可提升房屋的整体抗震性,并解决局部承重墙承压不足的问题。

构造柱应埋置至基础,并于原有条基上增设混凝土锚固柱墩,以使构造柱与原有基础有良好的拉结。构造柱直径应不小于12,与楼层圈梁有可靠连接,形成整体,上述措施这样可以使构造柱与圈梁共同作用,将砌体分块包围又共同作用,同时采用刚4Ф12拉杆于楼层1/3及2/3层高处与垂直方向的内墙进行拉结,使内墙与构造柱形成一个整体,上述措施能良好的控制砌体的裂缝产生,保证建筑的整体性完整及与原有结構的共同作用效应。

4.3预制空心楼板增设角钢加固

预制空心楼板下采用化学锚栓锚固与墙顶圈梁固定角钢,角钢固定后缝隙灌注环氧树脂胶粘结角钢,以增加其搁置长度,避免其地震中预制楼板突然脱落、瞬时倒塌的可能性。采取角钢加固是目前广泛应用的楼板加固方式,相对其他方法也很大程度上减少了施工的复杂程度。

4.4柱增大截面加固法

南楼最北侧外伸段端头的两个承重柱经计算,其纵筋已不满足设计强度要求,其箍筋设置不满足现行规范的要求,截面加大法能较好的解决柱子的纵筋和箍筋不足的问题。增大截面也有利于其抵抗地震力。

小结:

加固工程有多种方式方法,设计人员应结合实际进行恰当的加固方法选择,尤其校安工程加固的设计其特殊性:它牵涉广大师生们的安全,是社会的焦点;校安工程加固的作业时间不宜拉长,尽量控制施工周期,以让学校尽早回迁,开展正常的教学秩序。所以在设计应进行合理的计算和分析,选用安全上可靠,技术上成熟,时间上可控的方案进行加固作业。

参考文献:

[1]李亮如,刘劲松,陈大川.砌体结构房屋墙体加固方法分析[J].墙材革新与建筑节能,2018(08):61-65.

[2]DGJ08-81-2015,现有建筑抗震鉴定与加固规程[S].上海:同济大学出版社,2015.

[3]JGJ116-2009,建筑抗震加固技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.

作者:袁军

上一篇:操作系统教学法论文下一篇:中小学道德教育论文