房屋结构的抗震鉴定与加固探讨

房屋结构的抗震鉴定与加固探讨

发表时间：2012-12-06T17:16:09.093Z 来源：《建筑学研究前沿》2012年7月Under供稿作者：张国辉[导读] 一般来说，在工程结束之后，需要按照一定标准，认真地对桩基做承载力检验及桩体进行相应的质量核查和质量检测。

张国辉

建研科技股份有限公司深圳分公司广东深圳518057

摘要：地震，给我们国家造成的经济损失无可估量，就一个汶川地震给我们国家造成了非常大的损失。因此，房屋的抗震鉴定与加固改造设计意义重大。本文根据工程实例，对工程结构的抗震鉴定方法及加固方案进行论述。

关键词：工程结构；抗震鉴定；加固

The structure of the building aseismic accrediting and strengthening discussion

ZhangGuoHui

Shenzhen zhongjian courtyard building technology Co., LTD, 518057, shenzhen city, guangdong province Abstract: earthquake, to our country economic losses caused by beyond measure, a wenchuan earthquake to our nation created a very big loss. Therefore, the building of the aseismic accrediting and reinforcement and reconstruction design is of great significance. In this paper, according to the project examples, engineering structure seismic identification method and strengthening plan were discussed. Keywords: engineering structure; Aseismatic appraisal; reinforcement

一、工程概况

某教学办公楼建筑体型及布置为矩形外廊式，建筑面积2625m2，建筑标准层平面布置见图1。房屋为RC框架—砌体墙平面混合结构，纵向采用砌体结构承重，横向采用RC框架结构—砌体抗震墙结构体系，楼、屋盖为预制空心板装配而成，基础类型为钢筋混凝土条形基础。该建筑共五层，总高18.2m，1～5层各层层高依次为3.2m、3.2m、3.2m、3.6m、5.0m，房屋宽度为6.0m，高宽比3.003。7度(0.1g)抗震设防，设计地震分组第三组，场地类别为II类。墙体采用烧结普通砖砌筑，平面内闭合，最大横墙间距9m，横墙厚度为240mm。

图1 标准层结构平面图

二、房屋抗震鉴定

（1）抗震鉴定方法

笔者认为，横向框架与砌体墙共同承担水平地震作用，结构的受力情况类似于钢筋混凝土框架—剪力墙结构。在弹性工作阶段，砌体抗震墙作为第1道防线，是主要的承担水平地震作用的构件，而框架的侧移刚度可以略去，不考虑框架承担的水平地震作用;随着结构进入弹塑性阶段，砌体抗震墙的有效抗侧刚度逐渐下降，部分退出工作，水平地震剪力重新分布，一部分水平地震剪力转由框架承担，框架承受的水平地震作用逐渐变大，起到第二道防线的作用。因此在抗震鉴定时，纵向可按砌体结构考虑，横向可偏安全地仅考虑第一道抗震防线，即横向也按砌体结构考虑。所以，本工程可按照砌体结构采用《建筑抗震鉴定标准》中规定的方法进行抗震鉴定。根据《建筑工程抗震设防分类标准》，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，因此该教学办公楼抗震设防类别为乙类。根据《建筑抗震鉴定标准》，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，因此该教学办公楼的后续使用年限可选择为40年，为B类建筑，应采用《建筑抗震鉴定标准》各章规定的B类建筑鉴定方法。

抗震鉴定应分两级，第一级鉴定应以宏观控制和构造鉴定为主进行综合评价，第二级鉴定应以抗震验算为主、结合构造影响进行综合评价。对于B类建筑的抗震鉴定，应根据其抗震措施和现有抗震承载力综合做出判断。

（2）场地、地基和基础

该教学办公楼建造于对抗震有利的地段，因此可不进行场地对建筑影响的抗震鉴定。地基受力层范围内不存在软弱土、饱和砂土或饱和粉土;基础无腐蚀、酥碱、松散和剥落;上部结构向南倾斜，最大倾斜量12mm，倾斜率0.83‰，预制板出现2～3mm拼接板缝，但倾斜和裂缝均不严重且无发展趋势，因此该地基基础可评为无严重静载缺陷，可不进行地基基础的抗震鉴定。

（3）外观和内在质量

房屋四周散水完好，上部结构未发现墙体沉降裂缝和地基不均匀沉降的迹象。墙体无空鼓、严重酥碱、裂缝等现象。混凝土构件无开裂、露筋、锈蚀，主体结构构件无明显变形、倾斜或歪扭等。维护构件也未发现非结构性损伤。

（4）上部结构

①抗震措施鉴定

a.最大层数和总高度:房屋为240mm普通砖实心墙，五层，总高18.2m，为横墙很少的房屋，不满足B类房屋最大层数四层、最大高度12m的要求，因此应提高对综合抗震能力的要求或提出采取改变结构体系等抗震减灾措施。

b.层高:1～3层层高为3.2m，4层层高为3.6m，5层层高为5.0m，不满足层高不宜超过4m的要求。

c.结构体系:抗震横墙最大间距9m，满足最大间距限值11m的要求;房屋高宽比为3.033，不满足最大高宽比为2.0的要求;平面布置为矩形，质量和刚度沿高度分布比较规则均匀，立面高度变化较多，逐层退层，同一楼层的楼板标高相同，满足要求;楼梯位于建筑左侧和前面，不满足“房屋的尽端和转角处不宜有楼梯间”的要求;跨度不小于6m的大梁由钢筋混凝土柱支承，满足“不应由独立砖柱支承”的要求;楼、屋盖为预制空心板，不满足“对教学楼等横墙较少、跨度较大的房间宜为现浇或装配整体式楼盖、屋盖”的要求。

d.材料强度:实测砌筑砂浆强度等级M0.8，不满足不应低于M2.5的要求;砖强度等级MU10，满足不应低于MU7.5的要求;构造柱、圈梁混凝土强度等级均为C20，满足不宜低于C15的要求。

f.整体性连接构造:墙体布置在平面内闭合，纵横墙交接处咬槎砌筑，满足要求;建筑四角、楼梯四角、纵横墙交接处均设置构造柱，构造柱截面为240 mm×240 mm，内配6ф 16，箍筋ф6@200，满足要求;屋盖处、楼盖处内外墙均设置圈梁，圈梁截面为240mm×400mm，内配4ф14，箍筋ф6@200，满足要求;楼、屋盖构件伸入山墙的支承长度为120mm，伸入内墙的支承长度大于100mm，满足要求。

e.易引起局部倒塌的部件及连接:非结构构件如预制挑檐等均设置锚固，满足要求;门窗过梁为混凝土过梁，且支承长度≥240mm，满足要求;承重窗间墙最小宽度为600mm，小于1.2m限值，承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离为420mm，小于1.5m的限值，因此墙段局部尺寸不满足要求。

②抗震承载力验算

根据《建筑抗震鉴定标准》，B类砌体房屋墙体的抗震承载力应采用现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的底部剪力法等方法进行验算，或按照A类砌体房屋计入构造的整体影响或局部影响进行综合抗震能力的评定。

此处，采用A类砌体房屋的评定方法评定该房屋的综合抗震能力。综合考虑该楼抗震措施的不满足项，采用08版PKPM进行抗震承载力简化验算，楼层综合抗震能力指数见表1，由表可见该建筑1～5层纵、横墙抗震计算结果均不能满足要求。

表1各楼层综合抗震能力指数

第一层第二层第三层第四层第五层

纵向 0．19 0．18 0．18 0．17 0．40

横向 0．51 0．50 0．50 0．49 0．86

(5)综合抗震性能评定

从以上几点分析可知:房屋的地基基础满足抗震要求;房屋的外观和内在质量满足抗震要求;上部结构不满足抗震要求，不满足项主要包括:墙体抗震承载力，房屋高度和层数，刚性体系要求，砂浆强度等级，楼、屋盖类型，楼梯设置位置，墙段局部尺寸等。根据《建筑抗震鉴定标准》的规定，该教学办公楼不满足B类建筑抗震鉴定要求，应对其采用加固或相应措施。

三、加固方案

原结构纵、横墙的综合抗震能力指数均小于1，尤其是纵向墙体的综合抗震能力指数缺口很大。根据《建筑抗震加固技术规程》，若采取常用的面层或板墙加固方法，经验算即使对所有墙体采用双面加固，纵、横墙的综合抗震能力指数仍不能提高到1，达不到抗震加固效果。因此，选择改变结构体系的处理方法，即改原RC框架－砌体墙平面混合结构为翼缘框架柱框架结构，标准层加固结构平面见图2。

图2 标准层加固结构平面图

翼缘框架柱框架结构在受力性能上兼有框架结构和带边框短肢剪力墙的框剪结构的特点，是介于二者之间的新型结构体系，当翼缘构件长度为0时即为普通框架结构，当翼缘布置于整跨时即转变为框剪结构。对框架柱增设的翼缘构件，在罕遇地震作用下将首先屈服、开裂，从而消耗地震能量，在理论上实现了构件两道抗震防线的设计理念，从而使本工程中的翼缘柱框架结构区别于仅有一道抗震防线的单跨框架结构体系。

原预制空心板装配式楼、屋盖不满足整体性要求，采用板底喷射聚合物改性水泥砂浆－钢筋网面层的加固方法。

对结构纵向原圏梁采用双梁加固，改造为纵向框架梁，两种做法详见图3。增设翼缘构件与框架柱的连接示意图见图4(此处仅列出丁字型，其余类似)。

四、结束语

(1) 钢筋混凝土—砌体混合结构砌体墙起到第一道抗震防线的作用，在地震过程中首先承担较大的地震作用，进入弹塑性阶段后，砌体墙吸收大量地震能量，刚度退化，翼缘框架柱框架承担水平地震作用的比例提高，起到第二道抗震防线的作用。因此，该类混合结构可偏安全地按砌体结构进行抗震鉴定。

( 2) 单跨框架结构由于多余约束较少，且仅有一道抗震防线，对抗震非常不利，应严格控制这类结构体系的使用，且在对既有结构进行加固改造时宜避免出现单跨框架结构体系。

(3)在翼缘框架柱框架结构体系中，框架柱的翼缘不仅可以提高柱单元的线刚度，而且在地震发生时，翼缘将作为第一道防线首先开裂、屈服，消耗地震能量，而框架柱则是第二道防线，从而显著提高了结构的抗震性能。