1、苏州某教学楼抗震鉴定分析 戴上秋 朱永顺 苏州市建设工程质量检测中心有限公司 摘 要： 随着抗震设防要求的提高, 既有建筑抗震鉴定的需求日益增大, 尤其是学校等人口密集的建筑物更需重点关注.本文以苏州某中学砖混结构教学楼为例, 从现场检查、实体检测、抗震构造措施核查、承载力验算等方面, 详细阐述了既有教学楼抗震鉴定的各个环节, 可为教学楼的加固设计提供依据, 并为类似工程鉴定项目提供参考.关键词： 抗震鉴定; 砖混结构; 既有建筑; 教学楼; 作者简介：戴上秋 (1987-) , 男, 博士, 主要从事工程结构可靠性鉴定及研究工作.E-mail:收稿日期：2017-08-14基金：“十三五”国
2、家重点研发计划子课题 (2016YFC0701804-05) Seismic Appraisal of a School Building in SuzhouDai Shangqiu Zhu Yongshun Suzhou Building Construction Quality Inspection Abstract： Due to the improvement of seismic fortification intensity, the requirements of the seismic appraisal for existing buildings are growing q
3、uickly, especially for densely populated buildings, such as the school buildings.In this paper, a masonry-concrete school building in Suzhou is taken as an example to introduce all the aspects of the seismic appraisal for existing school buildings.The necessary parts, for instance, the field investi
4、gation, structural testing, structural measures determining and bearing capacity calculating, are all included in this example.The results have certain reference value to the similar engineering projects.Keyword： seismic appraisal; masonry-concrete structure; existing building; school building; Rece
5、ived： 2017-08-14建筑物的抗震性是否满足要求是判断建筑物质量是否合格的重要指标之一.我国现有混凝土结构抗震鉴定主要依据是建筑抗震鉴定标准, 该标准根据后续使用年限将建筑物分为 A 类、B 类、C 类建筑, 并根据不同类型进行鉴定.日本于 2001 年颁布了最新鉴定标准既有 RC 建筑抗震鉴定标准, 其主要以抗震性能综合指数来判定建筑物抗震性能.美国将建筑物抗震性能划分为两类:生命安全和立即居住, 并根据需要分别进行 13 级评估1.随着新版中国地震动参数区划图的颁布实施, 我国部分区域的抗震设防烈度发生了改变, 为确保人民的生命财产安全, 对于设防烈度提高区域的既有建筑应进行抗震
6、鉴定2-3, 并根据鉴定结果采取相应的加固措施, 其中学校等人口密集的建筑物更需重点关注.由于早期建成的中小学建筑多为砖混结构, 其结构形式复杂、年代跨度大、鉴定任务相对繁重, 需要鉴定人员熟练掌握建筑物的抗震鉴定方法.本文针对以上情况, 以某中学教学楼为例, 系统阐述抗震鉴定的各个环节, 为类似鉴定项目提供参考.1 工程概况某中学教学楼位于苏州市, 始建于 20 世纪 80 年代, 主体结构为 4 层, 总建筑面积约 5 900m.该建筑物主体采用砖墙承重, 局部大开间采用混凝土框架结构, 楼面主要采用混凝土预制空心楼板, 局部采用钢筋混凝土现浇楼板.整栋建筑物长 64m, 未设置变形缝.基
7、础采用墙体条形基础及柱下独立基础.该教学楼外立面如图 1 所示.图 1 教学楼立面图 下载原图2 现场检查与实体检测对结构进行抗震鉴定前, 为了解建筑的基本情况, 首先需要对原有结构进行现场检查与实体检测, 主要包括混凝土构件外表面观测、结构性裂缝检查、结构变形测量、构件的几何尺寸、材料强度是否与设计资料相符合等.2.1 结构构件外观质量检查如图 23 所示, 教学楼砌体结构墙体采用八五粘土砖砌筑, 经开凿检查, 多处外墙表面存在结构性裂缝, 且墙体砌筑砂浆不饱满.如图 4 所示, 该教学楼连廊与主体结构连接处的牛腿存在不同程度的开裂、露筋、钢筋锈蚀现象, 其他区域结构节点未发现工作异常情况.
8、对主体结构顶点位移进行检测, 未发现明显变形、歪扭等情况.图 2 墙体结构性裂缝 下载原图图 3 墙体砌筑砂浆不饱满 下载原图图 4 牛腿处开裂、露筋现象 下载原图2.2 构件尺寸及钢筋配置检测根据现场调查结果, 对基础及梁、柱构件进行分类整理并根据建筑结构检测技术标准 (GB-T50344-2004) 中的要求, 在不同类型构件中抽样, 进行构件尺寸及钢筋配置检测, 其中钢筋配置采用钢筋位置测定仪和局部破损相结合的方法检测.实测结果显示, 梁、柱、基础尺寸及纵向钢筋配置与设计图纸相符, 基本符合原设计资料的要求.2.3 结构材料强度检测由于该教学楼为砖混结构, 对于混凝土区域, 采用钻芯法测
9、定混凝土强度;对于砌体区域, 分别采用贯入法测定砌筑砂浆抗压强度, 回弹法测定烧结粘土砖抗压强度.检测结果表明:混凝土强度基本小于 20MPa, 不满足设计强度等级 C20的要求;砌筑砂浆抗压强度推定值在 0.51.2MPa 之间, 粘土砖强度推定值在11.019.1MPa 之间, 可见砌体结构部分质量普遍较差且离散性较大.3 抗震鉴定新版中国地震动参数区划图中, 苏州的基本地震动峰值加速度已由 0.05g调整到 0.10g (抗震设防烈度由 6 度调整为 7 度) .同时, 根据建筑工程抗震设防分类标准 (GB50223-2008) 4, 中小学宿舍、教学楼属于乙类建筑, 应划分为重点设防类
10、.根据抗震设防分类标准的相关规定, 重点设防类建筑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, 故该教学楼按 8 度标准进行抗震构造措施核查.由于该教学楼建于 20 世纪 80 年代, 后续使用年限按 30 年考虑, 依据抗震鉴定标准, 应采用 A 类建筑的抗震鉴定方法, 分别进行第一级鉴定和第二级鉴定5-6.3.1 第一级鉴定A 类砌体房屋抗震第一级鉴定主要检查房屋的抗震措施是否满足要求, 主要核查以下 5 个部分:房屋的高度和层数, 房屋的结构体系, 材料强度, 房屋的整体性连接构造以及房屋中易引起局部倒塌的部件及其连接.根据原始建筑结构设计图纸和现场调查结果, 该工程的抗震措施不
11、满足 A 类建筑的抗震鉴定要求, 其中主要体现在以下几个方面:1) 教学楼最大高度超过13m;2) 部分墙体砌筑砂浆强度低于 M1;3) 跨度较大的房间未采用现浇或装配整体式楼盖、屋盖.3.2 第二级鉴定根据第一级鉴定结果及建筑抗震鉴定标准 (GB50023-2009) 7中相关规定, 该教学楼采用楼层综合抗震能力指数方法进行二级鉴定, 其中楼层综合抗震能力指数按下式计算:式中, ci, i分别是第 i 楼层的纵向或横向墙体综合抗震能力指数和平均抗震能力指数; 1, 2分别为体系影响系数和局部影响系数;A i和 Abi分别表示抗震墙在层高 1/2 处净截面积的总面积和第 i 楼层建筑平面面积;
12、 0i是第 i 层楼的抗震墙基准面积率; 是烈度影响系数, 该教学楼按 1.0 取值.第二级鉴定分析时, 构件截面尺寸、钢筋直径及间距均根据现场检测结果进行取值;混凝土强度、砌筑砂浆强度和砌筑粘土砖强度等材料参数按现场检测最小值取值, 即上部结构混凝土强度取 17.9MPa、砌筑砂浆强度取 0.5MPa、砌筑粘土砖强度等级相当于 MU10 级;结构所受荷载按砌体结构设计规范及建筑抗震设计规范中相关规定进行取值, 若结构存在拆改等改变使用荷载的情况应按实际情况折算其荷载.对该教学楼采用 PKPM 软件进行建模分析, 经计算该教学楼第二级鉴定结果见表1.由表 1 可知, 该教学楼一、二、三层纵向、
13、横向综合抗震能力指数均小于 1, 故该工程不满足抗震鉴定要求, 需要进行抗震加固处理.表 1 教学楼各楼层综合抗震能力指数 下载原表 4 鉴定结果与处理建议通过对教学楼的现场检查、检测及抗震鉴定分析, 该教学楼主要存在以下几个问题:1) 部分外墙表面存在结构性裂缝;2) 墙体砌筑砂浆不饱满, 且部分砂浆强度低于抗震鉴定要求;3) 连廊与主体结构连接处的牛腿开裂破损严重;4) 房屋最大高度及屋盖结构不满足抗震鉴定要求;5) 教学楼 13 层的承载力不满足结构安全性要求.根据鉴定结果, 应充分考虑现有结构实际情况对教学楼进行加固处理, 重点针对承载力不足及破损严重的构件, 可采用钢筋网砂浆面层加固
14、、黏贴碳纤维布等方法进行处理.此外, 对于不满足抗震构造措施要求的部位, 可采取增设构造柱、提高地面标高等改造措施进行处理.5 结论由于我国地震灾害较多, 为确保广大人民的生命财产安全, 各级政府高度重视建筑物的抗震安全性能, 尤其是量大面广的中小学建筑.本文通过具体的工程实例, 根据其自身特点进行抗震分析, 详细阐述了教学楼抗震鉴定的各个环节, 解决了既有教学楼由于抗震设防分类提高带来的安全问题.此教学楼的抗震鉴定可以为类似工程鉴定项目提供参考.参考文献1白雪霜.现有钢筋混凝土框架结构抗震鉴定方法试验研究D.中国建筑科学研究院, 2012. 2韩芳, 黄克戳.偏心化工厂房结构抗震性能分析J.三峡大学学报:自然科学版, 2004, 26 (6) :520-523. 3毕继红, 常献辉, 逯鹏, 等.基于 ANSYS 的剪力墙结构抗震性能分析J.三峡大学学报:自然科学版, 2012, 34 (6) :68-72. 4GB 50223-2008.建筑工程抗震设防分类标准S. 5程绍革, 史铁花, 戴国莹.现有建筑抗震鉴定的基本规定J.建筑结构, 2010, 40 (5) :1-3. 6程绍革.建筑抗震鉴定标准GB50023 修订介绍J.工程抗震与加固改造, 2010, 32 (1) :117-121. 7GB 50023-2009.建筑抗震鉴定标准S.
