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淺析學校抗震加固1、中小學校建筑存在的問題

目前教學樓存在的主要問題：

1)沒有采取抗震構造措施，砌體結構無圈梁及構造柱；

2)有抗震設防，但抗震措施沒有達到《建筑抗震設計規范》規定的要求；

3)單面走廊砌體較多；

4)樓梯間在兩端；

5)砌體結構縱墻承重；

6)單跨框架結構，兩方向剛度相差較大；

7)施工質量差，預制板無扒子筋，砌筑砂漿標號低。

單面走廊砌體教學樓只有兩道縱墻，縱墻上門窗洞較多，對縱墻的削弱很大，且單面走廊砌體教學樓高寬比較大，由高烈度的作用產生的傾覆力矩所引起的彎曲應力超過磚砌體抗拉強度時，磚墻就會開裂，是抗震性能稍差的一種結構形式。

砌體結構縱墻承重的教學樓數目也較多，唐山大中，縱墻承重的砌體結構的破壞比橫墻承重、縱橫墻承重結構的破壞都大。

單跨框架整體結構缺乏贅余，沒有多道抗震防線。由于橫向跨度較大，梁截面尺寸較大，設計中不容易控制梁的配筋量及樓板對框架梁的承載力和剛度增大的影響，極易設計成強梁弱柱的結構，結構的延性和耗能能力大大降低，且兩個方向剛度相差較大，大震中容易倒塌。

有的框架結構在外廊的外側增加了一道框架柱，但由于兩排框架柱相鄰較近，不但沒有起到多道防線的作用，反而由于兩側剛度不均，在作用下容易造成扭轉破壞。

總之，由于經濟水平的限制，目前我國中小學校舍中絕大部分為砌體結構，而且許多無抗震設防，因此對砌體結構的抗震加固就顯得尤為重要。

2、對教學建筑的抗震加固設計的思考

2.1多層砌體結構教學樓的震害

汶川的震害表明，教學建筑由于沒有抗震設防，或雖有抗震設防但設計及施工質量不到位，造成許多房屋嚴重破壞或倒塌。

中小學多層結構教學樓主要的抗側力構件為磚墻，磚墻的間距一般較大，需要樓板、屋蓋有足夠的強度和剛度，以便傳遞水平力并限制墻體的水平位移。但目前校舍預制板與墻體無連接，板與板之間的連接不是鋼筋混凝土而是細石混凝土灌縫，在作用下，板無法起到傳遞力的作用，更無法限制墻體的位移，且還會在墻體間滑動或脫落，容易使樓體倒塌。

很多教學樓縱橫墻無連接或連接較差、有的校舍無圈梁及構造柱，使校舍在作用下外墻與內墻拉脫進而失穩倒塌；還有的校舍窗間墻尺寸較小、砌體強度差，在作用下發生剪切破壞，窗間墻產生斜裂縫或交叉裂縫，進而喪失承受豎向荷載的能力，造成樓體倒塌。

歷次表明，樓梯間在房屋兩端的房屋破壞嚴重。89版《建筑抗震設計規范》第五章多層砌體房屋中的第5.1.4條明確規定：樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處。樓梯間外側的墻體由于沒有樓板約束并傳遞力，沒有其他墻體和這道墻共同工作，如遇作用，容易首先破壞，該道墻的破壞會導致樓梯的破壞，從而造成人員無法逃生。

2.2加固設計需要特別注意的有關規定

《建筑工程抗震設防分類標準》第6.0.8條“教育建筑中，幼兒園、小學、中學的教學用房以及學生宿舍和食堂，抗震設防類別不低于重點設防類”，第3.0.3條“重點設防類，應按高于本地區抗震設防烈度一度的要求加強其抗震措施；但抗震設防烈度為9度時應按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基礎的抗震措施，應符合有關規定。同時，應按本地區抗震設防烈度確定其作用。”

根據上述條款，有一部分砌體結構的教學樓在抗震設防類別變為乙類后，其圈梁、構造柱的設置位置及圈梁的配筋將不滿足規范要求，因此需在加固設計時結合所使用的加固方法考慮進行抗震加固。還有的砌體教學樓層數及高度超過了要求，也需進行抗震加固。

由于外廊式及單面走廊式砌體校舍抗震性能稍差，B類砌體應根據《建筑抗震鑒定標準》第5.3.5條第2款第4項：“外廊式和單面走廊式的多層房屋，應根據房屋增加一層后的層數，分別按本款)～3)項的要求檢查構造柱或芯柱，且單面走廊兩側的縱墻均應按外墻處理”的規定進行加固設計。

2.3多層砌體結構抗震加固設計

校舍的加固受限于校舍的實際情況，往往很難實現理想的加固方案，如外墻、樓地面的裝修完好，對于此種情況，宜著重檢查樓板的連接情況，扒子筋是否完好，板縫間是否用鋼筋混凝土填實以及樓板支承在梁或墻上的長度是否滿足規范要求等。優先采用不破壞地面裝修的加固方案，如板下加支撐等，以減少樓板在拆除樓面的過程中的損傷。外墻已裝修完好的砌體校舍可采用單面鋼筋混凝土板墻的方法加固，在教室內部增設板墻，避免破壞外裝修，盡量減少因加固而引起的不必要的浪費。

當層數和總高度不超過規定，但墻體抗震承載力不滿足要求時，國標圖集《房屋建筑抗震加固(一)(中小學校舍抗震加固)》(09SG619-1)推薦的加固方法有以下幾種：

1)墻體所需要的抗震承載力與綜合抗震承載力的差值＜60%(墻體砌筑砂漿實際強度等級為M2.5和M5)、＜50%(墻體砌筑砂漿實際強度等級為M7.5)、＜45%(墻體砌筑砂漿實際強度等級為M10)時，可采用鋼筋混凝土板墻加固；單面板墻和雙面板墻加固方法的選擇主要受校舍加固條件的限制，其加固后的墻段提高系數相同。

2)砌體墻經計算，其綜合抗震承載力與現有校舍所需要的抗震承載力相差10%～70%時，且墻體砌筑砂漿的實際強度等級＜M2.5的砌體結構，可采用鋼筋網砂漿面層法加固；由于單面鋼筋網砂漿面層對砌體強度的提高有限，且加固效果較差，對于抗震設防類別為乙類的中小學校舍，建議采用雙面鋼筋網砂漿面層法加固。

3)實際圈梁和構造柱布置不符合《建筑抗震鑒定標準》要求或需要加強內外墻連接整體性的校舍，可采用外加圈梁-鋼筋混凝土柱的加固方法。采用以上加固方法時，單面板墻及單面鋼筋網砂漿面層內的配筋加強帶不能代替圈梁和構造柱。

當校舍總高度及層數超過規定限值時，應采用改變結構體系的加固方案。國標圖集《房屋建筑抗震加固(一)(中小學校舍抗震加固)》(09SG619-1)介紹的改變結構體系法有兩種方式：

雙面普遍加鋼筋混凝土板墻形成組合墻的方法及增設一定數量的鋼筋混凝土單面或雙面板墻的方法。此時水平及豎向配筋加強帶均應設置，且配筋宜按剪力墻結構配筋，墻端、縱橫墻連接處及門窗洞口邊宜設置邊緣構件。

對于獨立磚柱，當其截面尺寸較小時，如采用較薄的鋼筋混凝土套加固，由于所增加的剛度有限，在作用下，其所承擔的力相對較小，在進行剪力分配時可忽略不計，只按組合磚砌體受壓構件進行配筋的計算。

對于內框架及空斗墻結構的中小學校舍，由于其抗震性能較差，且即便經過加固其抗震性能的提高依然有限，建議拆除。

2.4加固設計及施工單位選擇的重要性

抗震加固受現有校舍的條件限制，對設計及施工的要求均較高，因此提高設計施工技術人員的整體素質就顯得尤為重要。在調研中曾發現，新加固的建筑就沒有達到加固效果，主要原因是加固設計人員設計水平有限，沒有加固需加固的部位或沒有采用正確的加固方法。建議各省市應根據具體情況，選擇有一定設計水平及施工經驗的專門的單位進行加固設計及加固施工，避免由于設計及施工不當而造成加固效果不佳或達不到預期效果的情況出現，避免國家財力、物力的損失。

結語

學校建筑的抗震加固設計及施工的意義特別重大，應引起設計及施工人員的高度重視，認真對待，并且應熟悉相關規范的規定，避免錯誤的設計及施工造成有嚴重缺陷的結構，以提高學校建筑的抗震性。

“四大不同”解讀碳纖維加固砌體結構與混凝土結構由于我國先前建筑的房屋、橋梁等，因為年久失修或自然原因等，導致許多房屋、橋梁存在一定的安全隱患不能正常使用，所以對其進行維修加固意義重大。粘貼碳纖維布作為一種比較成熟的新型結構加固補強技術，在土木工程領域中得到了廣泛應用，但是在不同結構中碳纖維布的使用方法，你是否清楚呢？在此卡本經過查閱相關技術資料，在此卡本用“四不同”向大家闡述不同結構粘貼碳纖維布施工有何不同

粘貼碳纖維布的基材不同：

混凝土結構粘貼混凝土時，基材為混凝土，混凝土是由膠凝材料將骨料膠結成整體的工程復合材料，且混凝土可以視為均勻、連續材料，具有較好的整體性。

砌體結構粘貼碳纖維布的時候，基材為磚塊和砂漿兩種材料組成，因為砌體建筑是單塊磚和砂漿人工砌筑，砂漿的飽和度不能得到有效的控制，整體性和質均性較差。

粘貼界面情況不同：

混凝土結構表面強度較高，《混凝土結構加固設計規范》中規定當混凝土構件粘貼碳纖維布加固的時候混凝土表面強度等級不得小于C15，且混凝土表面正拉粘結強度不應小于1.5MPa。

然而砌體結構由大量的磚塊和砂漿堆砌而成，其結構存在大量的灰縫，灰縫間砂漿的飽滿程度不一致，且不同砌塊的強度也大不相同，無法統一評定其表面強度，只能分別確定砌塊和砂漿的表面強度。一般情況下，砌體結構的表面強度均不如混凝土結構的表面強度。

材料表面缺陷不同：

在進行粘貼碳纖維布加固之前需要對混凝土結構和砌體結構表面進行處理，因為其材質不同材料表面會存在不同的缺陷，期常見缺陷如下：

因為混凝土屬于多孔性建筑材料，在其施工過程中往往會根據施工工藝以及其它方面的因素，會使混凝土表面出現蜂窩、麻面、孔洞、露筋及腐蝕和裂縫等缺陷，在進行施工粘貼碳纖維布時需采用卡本環氧修補砂漿將其進行修補之后才能進行下一步施工。

砌體表面存在的缺陷，由于砌體結構存在大量灰縫，由于灰縫之間砂漿不飽滿，水平灰縫和豎直灰縫明顯低于砌塊表面形成凹槽；在進行砌筑的時候砌塊存在缺陷，腳手架未及時填充在砌體結構中留有孔洞，以及由于砌筑水平和砌塊的尺寸不規則等因素，墻體的平整度較差。

施工方法不同：

混凝土結構粘貼碳纖維布的時候，需要將所加固構件進行打磨露出新混凝土，將松動混凝土剔除，表面清潔并對混凝土構件陽角進行鈍化處理，將有缺陷地方進行修補，配置浸漬膠粘貼碳纖維布。

對于砌體結構來說，當砌體結構采用粘貼碳纖維加固的時候，需要將砌體結構表面缺陷進行修補，然后在其墻、柱表面需先做一層水泥沙漿抹平層，層厚不應小于15mm且平整，水泥砂漿強度不應小于M10，待抹平層彎曲固化后，按照混凝土結構粘貼碳纖維布的方法來進行施工。

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建筑地基基礎事故的補救與預防

設計、施工或使用不當引起事故的補救

（一）對于建造在軟土地基上出現損壞的建筑,可采取下列補救措施：

1由于建筑體型復雜或荷載差異較大,引起不均勻沉降,而造成建筑物損壞者,可根據損壞程度選用局部卸荷、增加上部結構或基礎剛度、加深基礎、錨桿靜壓樁、樹根樁或注漿加固等補救措施;

2由于局部軟弱土層或暗塘、暗溝等引起差異沉降過大,而造成建筑物損壞者,可選用錨桿靜壓樁、樹根樁或旋噴樁等進行局部加固;

3由于基礎承受荷載過大、或加荷速率過快,引起大量沉降或不均勻沉降,而造成建筑物損壞者,可選用卸除部分荷載、加大基礎底面積或加深基礎等;

4由于大面積地面荷載或大面積填土引起柱基、墻基不均勻沉降、地面大量凹陷、或柱身、墻身斷裂者,可選用錨桿靜壓或樹根樁加固等;5由于地質條件復雜或荷載分布不均,引起建筑物過大傾斜者,可按本規范第9章有關規定選用糾傾措施。

（二）對于建造在濕陷性黃土地基上出現損壞的建筑,可采取下列補救措施 ：

1、對非自重濕陷性黃土場地,當濕陷性土層不厚、濕陷變形已趨穩定、或估計再次浸水產生的濕陷量不大時,可選用上部結構加固措施;當濕陷性土層較厚、濕陷變形較大、或估計再次浸水產生的濕陷量較大時,可選用石灰樁、灰土擠密樁、坑式靜壓樁、鋪桿靜壓樁、樹根樁、硅化法或堿液法等,加固深度宜達到基礎壓縮層下限；

2、對自重濕陷性黃土場地,可選用灰土井、坑式靜壓樁、錨桿靜壓樁、樹根樁或灌注樁加固等。加固深度宜穿透全部濕陷性土層。

（三）對于建造在人工填土地基上出現損壞的建筑,可采取下列補救措施 ：

1、對于素填土地基由于浸水引起過大的不均勻沉降而造成建筑物損壞者,可選用錨桿靜壓樁、樹根樁、坑式靜壓樁、石灰樁或注漿加固等。加固深度應穿透素填土層;

2、對于雜填土地基上損壞的建筑,可根據損壞程度選用加強上部結構和基礎剛度、鋪桿靜壓樁、樹根樁、旋噴樁、石灰樁或注漿加固等;

3、對于沖填土地基上損壞的建筑,可按（一）的有關規定選用加固方法。

（四）對于建造在膨脹土地基上出現損壞的建筑,可采取下列補救措施 ：

1、對建筑物損壞輕微,且脹縮等級為I級的膨脹土地基,可采用設置寬散水及在周圍種植草皮等措施;

2、對建筑物損壞程度中等,且脹縮等級為I、II級的膨脹土地基,可采用加強結構剛度和設置寬散水等措施;

3、對建筑物損壞程度較嚴重,或脹縮等級Ⅲ級的膨脹土地基,可采用錨桿靜壓樁、樹根樁、坑式靜壓樁或加深基礎等方法。樁端或基底應埋置在非膨脹土層中或伸入到大氣影響深度以下的土層中;

4、建造在坡地上的損壞建筑,除可選用相應的地基或基礎加固方法外,尚應在坡地周圍采取保濕措施,防止多向失水造成的危害。

（五）對于建造在土巖組合地基上出現損壞的建筑,可采取下列補救措施 ：

1、由于土巖交界部位出現過大的差異沉降,而造成建筑物損壞者,可根據損壞程度,采用局部加深基礎、錨桿靜壓樁、樹根樁、坑式靜壓樁或旋噴樁加固等措施;

2、由于局部軟弱地基引起差異沉降過大,而造成建筑物損壞者,可根據損壞程度,采用局部加深基礎或樁基加固等措施;

3、由于基底下局部基巖出露或存在大塊孤石,而造成建筑物損壞者,可將局部基巖或孤石鑿去,鋪設褥墊,或采用在土層部位加深基礎或樁基加固等。

　施工技術措施

　1、錨桿靜壓樁施工前進行兩根試樁，確定壓樁力和樁長標準，作為后續壓樁的控制標準。首先壓樁力不得大于強度允許值。其次，當達到樁長后，壓樁力小于標準值5MPa以上，接長樁長，當未達到樁長而連續0.5m的壓樁力超過標準值5MPa可截樁。

　2、建筑物基礎靜壓鋼管樁采取跳打法，間隔施工，防止應力集中產生附加破，在錨桿靜壓樁封樁前，先對樁內注漿，在隧道內拱部同時注漿，靜壓樁注漿壓力控制在0.3～0.5MPa，地下隧道注漿壓力控制在0.8～1.0MPa，通過注漿加固土體，使基礎上升2～5mm后，再立即用C30砼（內摻速凝劑快速凝結）封樁，待砼達到設計強度70%（3d）后停止洞內注漿，使基礎開始借自重產生下沉趨勢，這樣，會對錨桿靜壓樁產生預加應力，對今后建筑物沉降控制效果顯著。

在靜壓樁施工過程中，建立監測網絡系統，實現信息化施工。壓樁順序及進度由沉降觀測數據確定，沉降大的部位先壓樁，沉降小的部位后壓樁，甚至不壓樁。采用水準儀監測基礎沉降，用游標卡尺量測裂縫寬度變化，采用差異沉降法量測房屋傾斜。