B类多层框架教学楼抗震鉴定及加固
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【摘要】：分级对B类多层框架校舍进行抗震鉴定，评定了其抗震能力，提出了抗震加固方案。
【关键词】：中小学校舍，抗震鉴定，多层框架，抗震加固，屈服支撑
1.引言
汶川地震中，中小学校舍破坏严重，学生伤亡人数较多。而现有中小学校舍相当一部分未考虑抗震设防，有些虽然考虑了抗震设防，但不能满足重点设防类设防要求。因此对现有中小学校舍进行抗震鉴定和加固是必要的。
2.工程概况
本工程为建于20世纪90年代的某中学教学实验楼。五层框架结构，层高3.6米。室内外高差0.6米，女儿墙高1.0米。总高度18.6米。
基础：地基采用水泥深层搅拌桩加固，加固后地基土承载力为130kPa，基础采用柱下条形基础
结构体系：本工程采用钢筋混凝土框架结构体系。
楼盖：采用120厚预应力空心板，局部采用100厚钢筋混凝土现浇板。屋面采用80厚钢筋混凝土现浇板
本工程位于7度区，0.1g，IV类场地，抗震设防类别为乙类。
3.抗震鉴定
B类多层框架房屋应根据所属的抗震等级进行结构布置和构造检查，并应通过内力调整进行抗震承载力验算；或按照A 类钢筋混凝土房屋计入构造影响对综合抗震能力进行评定。
3.1抗震措施鉴定
根据现场检测，本建筑混凝土梁、柱及其节点的混凝土仅有少量微小开裂或局部剥落，钢筋无漏筋、锈蚀；填充墙无明显开裂或与框架脱开；主体结构构件无明显变形、倾斜或歪扭。本建筑抗震措施鉴定可根据结构体系、材料、框架梁柱节点配筋和构造、钢筋接头和锚固、非结构构件五个方面进行。按照抗震鉴定标准的要求，逐项检查，第一级鉴定见表1
综合表3.1，可得该房屋抗震措施鉴定中部分抗震措施不满足《鉴定标准》的要求，主要包括：
1) 粱加密区箍筋直径
2) 柱箍筋体积配箍率
3)填充墙构造
3.2抗震承载力验算
采用《建筑抗震设计规范》GB50011的规定的方法进行抗震承载力验算。利用中国建筑科学研究院提供的PKPM软件进行地震力计算、截面验算。
3.2.1水平位移、轴压比和周期
地震荷载作用下X向和Y向的最大层间位移角分别为1/607和1/423，X向和Y向的最大层间位移和平均层间位移比分别为1.05和1.31。结构模型前3个振型计算周期见表2。结构扭转效应明显。
表2结构分析主要结果
3.2.2.构件承载力
经验算柱轴压比基本满足。部分现有框架柱、梁承载力不满足要求。
3.3鉴定结论
抗震能力不满足抗震鉴定标准的要求，需要进行抗震加固。
4.抗震加固方案
抗震加固时应根据房屋的实际情况选择加固方案，分别采用主要提高结构构件抗震承载力、主要增强结构变形能力或改变框架结构体系的方案。
该教学楼纵横向刚度相差较大，扭转效应明显，Y向刚度弱变形大；同时存在构件承载力、箍筋构造、填充墙构造不满足要求等问题，可以先采用增加结构整体刚度的加固方法，再进行构件加固。
增加结构整体刚度的加固方法主要有增设抗震墙、抗震支撑或将单跨框架改为多跨框架。本工程拟采用屈曲约束支撑进行加固。屈曲约束支撑是一种新型钢结构支撑，也是一种耗能支撑。屈曲约束支撑的中心是芯材，是用低屈服点钢材制成的，在轴向力作用下允许有较大的塑性变形，通过这种变形可以达到耗能的目的。为避免芯材受压时整体屈曲，即在受拉和受压时都能达到屈服，芯材被置于一个钢套管内，然后在套管内灌注混凝土或砂浆。在约束支撑的设计时，不必考虑失稳，只计算其强度，认为支撑受拉和受压性能完全相同，在受压时不会发生屈曲。与增设剪力墙相比，屈曲约束支撑不增加结构重量，基础无需加固，较少加固工程量，工期短。与普通钢支撑相比，屈曲约束支撑具有承载力高、延性好、截面小及减小相邻构件受力等优点。
屈曲约束支撑布置见图1。采用PKPM软件对布置支撑后结构进行计算，主要结果见表2。采用屈曲约束支撑进行加固不仅提高了结构抗扭刚度，减小了结构的位移，提高了结构承载能力；而且地震力增加不大，与支撑相连的柱梁承载力、轴压比也满足要求，其他柱梁的计算配筋均有所减小，减少了加固的工程量,降低了造价。
框架梁柱配筋不满足鉴定要求时，可采用粘贴钢板、碳纤维布等加固。砌体墙与框架连接的加固可增设拉筋加强，在工期、造价允许的情况下，建议将原粘土多孔砖填充墙拆除，采用砂加气砌块或其他轻质墙体材料替代，可减少地震力。
5.结论
基于中小学校抗震设防要求的提高，该实验楼抗震能力不满足抗震鉴定标准的要求，需要进行抗震加固。通过设置屈曲约束支撑，结构刚度增大；周期、位移及扭转效应减小。再通过部分构件的加固，使结构满足了提高一级抗震设防的要求，达到抗震加固目标。
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