谈中小学校舍抗震加固技术方案

杨果林 刘立柱

(1．忻州蓝图工程监理有限公司，山西 忻州 034000;2．忻州田家炳中学，山西 忻州 034000)

0 引言

中小学校舍的安全直接关系着广大师生的生命和财产安全，党中央、国务院高度重视中小学校舍安全工作，胡锦涛总书记、温家宝总理多次做出重要指示，要求把学校校舍建成最牢固、最安全、最让人民群众放心的建筑。

GB 50223-2008建筑工程抗震设防分类标准中6．0．8条规定: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(简称乙类)。因为资金和规范的限制，既有的中小学校舍有相当一部分都未达到标准，尤其是20世纪90年代以前和“普九”早期建设的校舍，问题更为突出。对既有校舍改造、加固，使其符合GB 50223-2008中的设防标准和规范要求，是校安工程的主要内容。

本文拟针对不同的中小学校舍，采取不同抗震加固技术进行比较说明。

1 中小学校舍建筑工程特点

中小学校舍建筑多为砖混结构或多层钢筋混凝土房屋，其与一般的民用建筑的最大区别就是其使用空间相对要大的多，普通教室建筑面积为60 m2～100 m2，开间一般在8 m～10 m，整体刚度大大降低，地震时受到水平地震力作用容易破坏或坍塌;另一方面，中、小学校舍为保证日照，多设计为长外廊式，进深方向较小，结构整体的联系不稳定。同时为了保证房间采光，大部分中、小学校舍多采用大面积的门、窗，从而削弱了墙体之间的连接，也影响其抗震性能。

另外，学校人员密集，中小学生年龄小，各种知识和经验很少，自救、逃生能力差。一旦遇到特殊情况，极易恐慌，产生拥堵，在一定的时间内不能及时疏散，导致人员伤亡。

2 现阶段几种常用的抗震加固技术方案

目前，针对校安工程常用的抗震加固方法主要有以下几种。每种抗震加固技术各具优缺点，因而也各具不同的适用范围，下面分别加以介绍。

2．1 增设构件加固法

增设构件加固法包括增设抗震墙或翼墙加固法、增设钢筋混凝土柱加固法、增设钢筋混凝土圈梁加固法、增设支撑或支架加固法等。

1)增设抗震墙或翼墙加固法。

既有建筑结构的抗震墙体间距和墙体的抗震承载力一般达不到现行规范要求，当基础结构有富足承载力，或房屋刚度较弱、明显不均匀或有明显的扭转效应时可采用此方法。该方法是使新增的抗震墙在地震时承担主要的地震应力，减小结构变形。增设抗震墙时需注意处理好新旧结构的连接，特别要避免对原结构构件造成过多的损伤。此外，因为增设抗震墙有可能造成薄弱层的转移，因此要充分考虑加固后结构刚度的均匀性。还有就是，新增抗震墙基础埋深要符合规范规定。

此法优点是结构计算简单，应力分配合理、刚度强度高、施工相对简单。缺点是新增构件重量大，基础施工比较复杂，施工过程中产生噪声、振动很大，工期相对较长。

2)增设钢筋混凝土柱、圈梁加固法。

当原有结构的纵横墙连接较差，圈梁设置不符合现行规范要求时，可在适当部位增设钢筋混凝土柱和圈梁。新增圈梁宜采用现浇钢筋混凝土结构，内墙圈梁也可用钢拉杆或在进深梁端加锚杆代替。增设钢筋混凝土柱加固法，要求柱应与原有墙体可靠连接，与圈梁、拉杆连成整体或与现浇钢筋混凝土楼、屋盖可靠连接。新增设圈梁尽量在楼、屋盖的同一标高闭合，遇到在阳台、楼梯间等圈梁标高变换处，应采取局部加强措施。在适当部位增设钢筋混凝土柱和圈梁加固，可大大提高房屋的整体性，其缺点是施工过程中噪声大，工期长。

3)增设支撑或支架加固法。

当房屋跨度较大，刚度较差时，可增设型钢或钢筋混凝土的支撑或支架，进行抗震加固。增设支撑或支架加固法对加固用材料有很高的要求，其抗压强度和延度必须符合设计要求，采取该加固措施时应控制层间位移和提高其变形能力。其优点是布置灵活、支撑重量较轻、易于平行作业，结构的强度和延性能得到较大的提高。缺点是在往复地震力作用下，构件易产生屈曲破坏，耗能能力相对较弱，一旦破坏必须替换。

2．2 增强构件加固法

因为建筑物结构的不同，有的建筑无法新增构件加固，也可以对原部分结构构件进行加固，提高原有构件的承载力，主要有以下几种方法:

1)外粘型钢加固法:该方法是将型钢用灌浆或焊接等方法外包于构件外边缘，通过约束原构件使之与原构件共同承载，能较大的提高其承载能力和变形能力。该方法适用于原构件截面尺寸不允许增大，却要求较大幅度地提高承载能力的混凝土梁、柱等构件的加固。其优点是现场工作量较小，施工简便，结构自重增加较小，构件截面尺寸变化不大，构件的单向承载能力、刚度和延性都能得到较大改善。

2)粘贴钢板加固法:该方法与外粘型钢加固法相类似。适用于对钢筋混凝土大偏心受压、受弯和受拉构件的加固。

3)纤维增强复合材料加固法:该方法是将纤维或其制品做成的复合增强材料采用高性能粘结剂粘贴在构件表面，进而提高构件的抗震能力。主要适用于钢筋混凝土受弯、受拉构件的加固。优点是:材料强度高，不改变原有结构的外形和尺寸;操作简单，施工周期短;加固施工时噪声小，不增加荷载，对原有结构进行保护。

4)面层或板墙加固法:面层加固法是在砌体墙一侧表面增抹一定厚度的水泥砂浆或钢筋、水泥砂浆的加固方法;板墙加固法是指在砌体墙一侧表面浇筑或喷射钢筋混凝土的加固方法。当原有砌体结构的抗震能力不能满足要求时，宜采用面层或板墙加固法。该法施工前要求原墙面必须清理干净，原墙面碱蚀严重时应先清除松散部分，已松动的勾缝砂浆应剔除。抹面层砂浆、浇筑或喷射钢筋混凝土前对原墙体要充分湿润，并刷一道素水泥浆，面层施工完成后要进行养护。

2．3 隔震、耗能减震加固法

1)隔震加固法是将隔震技术应用于既有建筑抗震加固的一种新方法。通过在适当部位设置隔震层，限制地震能量向上部结构传递，减小上部结构地震反应的强度，可极大提高了建筑的抗震安全度。采用隔震技术加固有诸多优势:a．相对于前面几种加固方法造价较低;b．施工作业仅仅在地下室或一层，基本不影响正常的教学与生活;c．对原有结果损伤很小，工程量不到传统加固办法的1/10;d．安全储备高，通过技术分析可知，加固后的建筑抗震能力明显提高，上部建筑的地震力大大降低，通常可以降低3倍～4倍。

应该注意的是，穿过隔震层的配管、配线等需采用合理的柔性连接方式进行连接。

2)耗能减震加固法是通过在结构某些部位增设耗能阻尼减震装置以减小结构地震反应，是抗震加固的一条新途径。大量试验表明，耗能减震结构能大大减小地震反应，与传统抗震结构相比，可减小40%～60%。相对于传统加固方法，耗能减震结构造价低、施工简单。

3 校安工程抗震加固技术方案制定的基本原则

既有建筑抗震加固工作程序:检测鉴定→方案论证→加固设计→施工、监理→验收。

1)既有建筑抗震加固应按现行国家标准GB 50023建筑抗震鉴定标准进行检测鉴定;

2)抗震加固方案应根据具体情况结果鉴定报告具体确定，在加固过程中要注意不影响使用功能;

3)加固方法应便于施工，低碳环保，尽量减少对教学、生活的影响;

4)加固的总体布局，要符合《全国中小学校舍安全工程实施细则》《全国中小学校舍安全工程技术指南》《山西省中小学校舍安全工程新建改扩建与加固技术导则》等文件规定;

5)加强或新增构件的布置，要使加固后结构的质量和刚度分布均匀、对称，避免产生新的结构薄弱面;

6)新增构件与原有构件之间应可靠连接，新增设的抗震墙、柱等竖向构件应有可靠的基础;

7)中小学校舍抗震加固方案更要针对不同校舍、不同单体建筑的具体情况来制订。

4 校安工程抗震加固技术方案选择

中小学校舍每个学校、每个建筑都有自己不同的特点。要根据有关文件精神，针对不同的情况，根据抗震加固技术方案制定的基本原则，认真进行经济技术的比较，选择科学、合理、先进的加固方案，要符合经济性、科学性、先进性等要求。

5 把好设计关、图审关

合格的设计文件，是施工成功的前提和保障，所以设计单位不仅要严格依照规范进行设计，也要合理创新，更要针对性强、要对具体工程有指导意义。每一份图纸，图审后还难免存在与实际不符的地方，所以设计人员要经常亲临施工一线，发现问题指导施工。

6 抓好施工阶段的每一个环节

1)严格审批程序，保证各有关参建主体的合法性、程序的合法性，以保证工程的顺利实施。

2)施工单位必须严格执行设计文件及有关的法律、法规，要建立健全完善的质量保证体系，每一道工序完工必须按规范要求进行自检，自检合格报监理验收，验收合格方可进行下道工序。施工组织设计中要明确关键部位、关键工序的施工方法，要明确整个工程的质量控制点，施工中要严格按施工组织设计来实施，确保施工过程中的每一个环节合格。

7 结语

随着我国社会现代化程度的不断提高，以及科学技术的飞速发展，为地震灾害的预防提供了更大的可能。中小学校安工程的实施，是进行抗震减灾的一部分内容，是既有建筑抗震改造的开始。

在工作中应注意以下两方面的问题:

1)按现行规范标准，加强新建建筑物的抗震设计;

2)对既有建筑物进行抗震检测鉴定，科学地选择加固改造方案，使之满足抗震设计的要求。

［1］GB 50223-2008，建筑工程抗震设防分类标准［S］．

［2］GB 50023，建筑抗震鉴定标准［S］．

［3］JGJ 116-98，建筑抗震加固技术规程［S］．

［4］李 珠，岳俊峰，石 峰，等．既有建筑抗震加固与节能改造一体化技术［J］．施工技术，2009，38(5):21-22．

［5］曹炳政，朱春明．消能减震技术在某既有综合楼抗震加固中的应用研究［J］．四川建筑科学研究，2009，35(4):1-2．

［6］李善晓．碳纤维布在加固钢筋混凝土梁中的应用［J］．山西建筑，2011，37(10):46-47．