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某中学礼堂可靠性鉴定与加固设计探索 魏常宝，吴生祥，王正东* 作者简介：魏常宝，（1979-），男，工程师，主要从事工业与民用建筑工程检测、鉴定与加固改造的技术 工作。E-mail: dable2005@126.com （甘肃土木工程科学研究院，兰州 730020） 5 摘要：本文通过对某中学礼堂的可靠性鉴定，对这类型中小学老旧校舍建筑进行可靠性评定， 确定其可靠性，再针对其可靠性的不足，有针对性的对这类型建筑按照使用要求进行加固改 造。经可靠性鉴定提出结构加固概念设计，再通过空间模型结构验算，进行结构加固概念设 计复核和进一步优化，最终形成切实可行的加固改造设计。此类鉴定与加固改造设计的思路 和方法可为同类型的工程提供参考。礼堂柱采用外包混凝土法加固，梁根据不同情况采用部 10 分外包混凝土、部分高强不锈钢绞线聚合物砂浆面层法加固，加固效果良好。 关键词：礼堂；可靠性；鉴定；加固；设计 中图分类号：TU375 A auditorium reliability appraisal and reinforcement design 15 of middle school Wei Changbao, Wu Shengxiang, Wang Zhengdong (GanSu Civil Engineerring Science Research Academe, LanZhou 730020) Abstract: Through to reliability evaluation of a middle school auditorium in this article, construction for reliability assessment, and determine its reliability for this type of primary and old 20 buildings of a middle school. In view of its reliability is insufficient, targeted to this type of construction and according to the use requirements of reinforcemen. Put forward the reliability evaluation of structural strengthening concept design, and then through the space model structure calculation, structure strengthening concept design review and further optimization, and finally form a practical and feasible reinforcement and reconstruction design. This kind of appraisal and 25 reinforcement and reconstruction design train of thought and method for the same type of project to provide reference.The auditorium column using outsourcing concrete method to reinforce, beam, according to the different conditions using part of the outsourcing concrete, part of the high strength stainless steel stranded wire polymer mortar layer method to reinforce, strengthening effect is good. 30 Keywords: auditorium; reliability; appraisal; reinforcement; design 0 引言 2008 年汶川地震后，全国各个地区中小学校舍安全提上议事日程，由于各个地区中小 学校舍建筑大多为旧建筑，建筑的安全性已经达不到汶川地震后的安全要求。2010 年后新 35 的抗规[1]发布并实施，现有的老旧建筑的安全性已经达不到现行抗规要求（尤其是中小学校 舍建筑），需要进行可靠性（或者安全性、抗震等）鉴定和相应的加固改造，使得该批不能 拆除的老旧建筑的安全性达到要求，中小学老旧建筑的加固改造刻不容缓。通过对中小学老 旧校舍建筑的可靠性鉴定，确定其可靠性等级，针对建筑使用要求进行相应的加固改造，使 其安全性和实用性达到规范要求，能够在设计后续使用年限内安全可靠地使用，解决了中小 40 学校舍老旧建筑的安全隐患。 1 工程概况 某中学礼堂建于1985 年，结构呈矩形布置，长度42 m，宽度18m，为二层混凝土框排 架结构，一层为双向柱距6m 的框架结构，作为健身房，二层为纵向柱距6m 横向柱距为18m， 作为学校礼堂兼羽毛球训练馆，一层楼板为混凝土预制空心板，屋面板为混凝土预制大型屋 45 面板，二层屋架为钢屋架。该建筑基础为钢筋混凝土灌注桩基础。 根据规范[1]要求，此类型建筑抗震设防类别为乙类，建筑所在地区抗震设防烈度为8 度， 基本地震加速度为0.20g，设计地震为第三组，建筑场地为II类。 经可靠性鉴定，该建筑可靠性为Ⅳ级，其可靠性不符合鉴定标准要求，结构安全性、抗 震性能均不符合规范及鉴定标准要求，已严重影响结构安全使用功能，存在严重安全隐患， 50 应立即采取全面加固进行处理[2]。 2 现场调查与检测 2.1 场地、地基基础 某中学礼堂场地地势平坦，属黄河南岸Ⅱ级阶地，场地地层分为填土层、黄土状粉土层、 卵石层。填土层的厚度变化较大，成分为杂填土，土质不均匀，含有大量杂物。黄土状粉土 55 层厚度变化较大，土质均匀，空隙发育，含有白色钙质斑点，稍湿、稍密。卵石层埋深约8 米左右，杂色，冲击成因，分选较好。卵石颗粒磨圆度较好，其间细沙填充。卵石层地层承 载力标准值为500kPa，卵石层极限端阻力标准值为2500kPa。 通过开挖探井检测，该建筑基础为桩基础，桩径为1.0m，桩顶标高为-0.85m，持力层 为卵石层。检测中未发现桩基础不均匀沉降引起的地梁裂缝和主体结构裂缝以及墙体裂缝 60 [2]，混凝土灌注桩实测强度在 17.58MPa～22.97MPa 之间，强度均高于C18。 2.2 材料强度 经回弹法检测并通过规范[3]对其强度进行修正，混凝土柱实测强度在11.25MPa～22.04 MPa 之间，部分构件强度低于C18。混凝土梁实测强度在 18.69MPa～25.95MPa 之间，强 度均高于C18。 65 2.3 结构变形 根据层间侧向位移测量结果，一层框架柱顶侧向最大位移为7mm，满足鉴定标准]要求。 根据角柱全高侧向位移测量结果，柱顶点侧向最大位移为2mm，满足鉴定标准要求。根据 框架梁挠度测量结果，一层框架梁最大挠度变形为17.5mm，满足鉴定标准[4]要求。 2.4 结构裂缝与破损 70 通过对框架结构梁、柱进行裂缝与破损检测发现，仅有一次梁处有略斜向裂缝一道，裂 缝长度贯穿整个梁高，裂缝最大宽度为0.1mm。其余框架梁柱上均未发现裂缝。 建筑填充墙裂缝与破损检测中发现，墙体裂缝部分是由粉刷层空鼓导致，部分是墙面渗 水所致。建筑墙体无因为地基与基础不均匀沉降而导致的有规律裂缝与变形。 2.5 结构构造与连接 75 经现场调查检测，礼堂各层结构构件布置规则，无洞口，无错层现象，楼层平面内及立 面刚度变化小，刚度分布基本均匀。一层柱布置均匀合理，框架柱布置均匀，质量分布均匀。 二层柱仅建筑四周布置，框架柱布置不均匀，质量分布不均匀。 礼堂二层端头钢屋架设置上弦支撑、下弦支撑、端部垂直支撑、中部垂直支撑，满足规 钢结构构造的要求。屋架与排架柱顶连接采用螺栓连接，满足构造与连接要求[5]。礼堂屋面 80 板、楼面板均连接良好，连接处无错动、破损及裂缝现象。 2.6 耐久性 检测混凝土构件碳化深度均大于6mm。混凝土保护层厚度抽查最小厚度为5mm，最大 厚度为66mm，抽查7 根混凝土柱中有4 根柱混凝土保护层厚度不满足规范要求。混凝土结 构构件表面无腐蚀痕迹，混凝土表面无腐蚀和损伤，表面保持混凝土本色，未见大于0.2mm 85 的裂缝，锤击声音清脆[6]。 3 抗震性能鉴定 3.1 第一级抗震鉴定 3.1.1 结构体系鉴定鉴定 一层为双向框架结构，现浇节点；二层为X 向框架结构，Y 向除两端山墙处为排架， 90 框架节点为现浇节点，排架节点为铰接节点，，满足鉴定标准[4]要求。 建筑呈矩形布置，平面局部无突出部分，仅有室外悬挑楼梯，立面局部无缩进。 建筑无砌体结构与框架结构相连，且平面内抗侧力构件及质量分布宜基本均匀对称。 建筑一层双向柱距6.0m，抗侧力构件分布均匀，二层为大空间礼堂，作为抗侧力构件 的框架柱沿建筑外围布置，纵向柱距为6.0m，除山墙处外横向柱距18.0m。二层由于框架柱 95 分布不均匀，楼层刚度较弱，不满足鉴定标准要求[4]。 3.1.2 结构材料性能鉴定 检测混凝土柱个别构件强度低于C18，混凝土梁强度均高于C18，混凝土地梁强度均高 于C18。仅有个别柱的混凝土强度个别未达到C18。 3.1.3 结构抗震构造与连接鉴定 100 填充墙最小厚度为240mm，达到鉴定标准不小于180mm 的要求，且填充墙嵌砌于框架 平面内，砖砌体填充墙满足鉴定标准要求。 建筑框架梁箍筋为Ф6@200，满足鉴定标准要求。框架柱箍筋为Ф8@200，鉴定标准要 求框架柱上、下端，柱净高各1/6 的范围内，箍筋植筋不小于Ф6，间距不应大于200mm， （8 度，Ⅱ类场地），箍筋最大间距为8d（d 为纵筋直径，本建筑柱纵筋为Ф20）或100 取 105 小值。本建筑作为8 度Ⅱ类场地乙类建筑梁箍筋满足鉴定标准要求，作为8 度Ⅱ类场地下的 乙类建筑梁箍筋不满足鉴定标准[4]要求。 角柱配筋率为1.26%，其他各柱配筋率为1.57%，满足鉴定标准[4]要求。 3.2 第二级抗震鉴定 3.2.1 抗震鉴定计算软件与公式 110 计算程序采用PKPM 软件鉴定加固模块按A 类建筑进行可靠性鉴定，计算公式为[1]： Ra S≤R/γ 其中：S—结构构件的内力组合的设计值 R—结构构件承载力设计值 γRa—抗震鉴定的承载力调整系数，对于A 类建筑抗震鉴定时，钢筋混凝土构件 115 应抗震设计规范[4]承载力抗震调整系数值的0.85 倍采用。 3.2.2 第二级抗震鉴定结果 经计算，1 层X 向楼层综合抗震能力指数为2.48， Y 向楼层综合抗震能力指数为1.09。 2 层X 向楼层综合抗震能力指数为1.51， Y 向楼层综合抗震能力指数为0.57。 4 结构鉴定计算与分析 120 4.1 上部结构计算与分析 经计算，周期比 T3 /T1=0.87＜0.90， X 方向和Y 方向各层剪重比满足鉴定标准要求， 各层轴压比满足规范要求。建筑在多遇地震作用下楼层内最大的弹性层间位移二层Y 向不 满足规范[1]要求。 根据结构承载力验算，一层36 根柱中有31 根柱实配钢筋不足，占一层总数的86.1%。 125 二层20 根柱中有19 根柱实配钢筋不足，占二层总数的95.0%。一层56 道框架梁中有56 根 框架梁实配钢筋不足，占一层总数的100.0%，其中有4 道框架梁计算超筋。二层20 道框架 梁中有20 根框架梁实配钢筋不足，占二层总数的100.0%，结构构件承载力严重不满足计算 要求。 4.2 地基与基础 130 根据建筑场地资料对灌注桩单桩竖向承载力设计值进行计算验证。大直径灌注桩单桩极 限承载力标准值[7]为： sik i p pk = Σψ q l +ψ q uk si Q u 根据地勘资料进行计算，该建筑灌注桩单桩竖向极限承载力标准值为3649.0 kN，单桩 竖向极限承载力特征值为1824.5 kN 。 135 根据PKPM 模型计算得知，该建筑加固前底层柱最大竖向力为1440kN，加固后底层柱 最大竖向力为1611kN，均小于灌注桩单桩极限承载力标准值，桩基础满足承重要求。 5 可靠性分析 根据可靠性各项评定，某中学礼堂结构可靠性评定为Ⅳ级，其结构安全性、抗震性能均 原创学术论文网Tag：代写论文 代写MBA论文 代写硕士论文 代写博士论文 |
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