某RC框架结构教学楼防震缝处的使用性评价与分析

杨源远 何训

摘 要：钢筋混凝土框架结构以其大空间以及分区布置灵活等特点非常适合大型的公共建筑采用，但同时考虑抗震、屋面温度伸缩等的影响，需要在一定距离间隔或平面结构局部设置防震缝。但防震缝区域在服役过程中，几乎无法避免地会出现一些问题，为了更好地了解其中的问题以及老化程度，以某高校教学楼作为研究对象展开工作，进行实地勘察统计记录、整理、使用性评价，分析了教学楼中各防震缝存在的问题和其损害程度大小的成因。

关键词：RC框架结构;防震缝;使用性评价

一、绪论

混凝土框架结构是应用最广泛的一种结构形式。为了满足功能分区、外观建筑平面的设计等要求，同时考虑抗震、屋面温度伸缩等的影响，经常需要设置防震缝。而防震缝的在使用中随着服役时间的增加，大大小小的问题就会慢慢出现。

特别是四川境内，有很多框架结构的建筑是在汶川地震之前修建，当时对于最小防震缝宽度的设置可能偏小（原GB 50011-2001：框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm;超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm），而现行规范[1]（框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用100mm;超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm）对最小防震缝的宽度设置要更大一点，而防震缝处在罕遇地震的作用下，相邻结构是很难避免不发生碰撞的，雖然在汶川地震十多年后的今天，结构的整体安全性上可能不会留下太大的影响，这也许存在幸存者偏差，但是在使用性上很多地方还是留下了很多难以解决的问题，比如防水和一些附属结构的破坏，加速了一些地方的风化老化或者一些构件的局部损坏但不至于影响整个结构的安全性，但还是会在日常使用中带来一定的问题或者隐患。例如位于成都市的某高校RC框架结构教学楼，建于2001年，主体5层，建筑面积5100m2，建筑高度为2070m。由于建筑的体量较大，设置了多处的抗震缝，目前出现很多裂缝。本文对此进行了调查和分析。

二、现场调查情况

该教学楼分为四个区域，建筑面积共计5100m2，建筑高度20.7m;外墙采用200厚（局部250厚）防水泡沫混凝土砌块墙，墙身在-0.600处设防潮层（1∶2.5水泥砂浆，5%防水剂，20厚），防震缝共设置了16处（见图3—图7的横线处的编号）。该教学楼在汶川地震后除去院系内部对其所在区域防震缝的修缮工作，学校层面仅仅进行过局部卫生间墙体的修缮、部分结构的鉴定还有防震缝处加装排水设施以及顶部防震缝处覆盖改性沥青卷材来改善下部室内的渗水问题。所以说整个结构以及围护结构设施在震后的风化老化过程还是比较完整，具有可信度的。几乎从每一个围护设施的连接处也可以清楚地推断当时楼层位移的大小（图1）。

调查人员调取了的教学楼的原始资料，并调查了所有防震缝处区域的损坏情况。根据《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）中表3.2.2的使用性评价要求，分为as，bs，cs三个等级：as为满足标准规定的正常使用的功能，不必采取措施;bs为略低于as的等级标准，尚不显著影响使用功能，可不采取措施;cs为不符合as的等级标准，显著影响使用功能，应采取措施。该教学楼防震缝区域处的损坏情况如下：

第一层，对于防震缝区域2、3、6、8、15、16柱角、双柱缝间保护有破损;缝间天花板有渗水，缝一侧教室门处填充墙体有沿角部的明显斜裂缝;最大缝宽约3mm，天花板有水侵蚀痕迹但无明显外观破坏。

第二层，防震缝区域3、4、5、8、9、12、13、14盖板锈蚀;卷帘门锈蚀严重，吊顶变形严重，有渗水。现已经修复;缝一侧橡胶填充有明显的挤压，橡胶盖板老化破裂，钢盖板锈蚀脱落。

第三层，防震缝区域1、3、4、5、6、8、9、10、11室内地面破坏出现裂缝，中间走廊分隔带有缺陷;盖板脱落锈蚀;橡胶盖层老化，防火卷帘锈蚀。

第四层，防震缝区域1、3、4、5、6、8、9、12、13、14、15、16中间走廊比较完好，但是室内地面损毁严重，明显翘起约5cm，天花板角部有渗水;室内踢脚线向墙内倾斜。两侧盖板变形，缝间凹陷处最大约2.5cm;外墙缝处有墙砖脱落，天花板渗水;吊顶脱落，渗水严重。

第五层，防震缝区域3、4、5、6、8、9、10、11、12、13、14、15、16两端盖板变形严重，一侧女儿墙体严重开裂且有平面外倾斜，是否影响安全性还需进一步验证;瓷砖和混凝土破碎脱落，盖板脱离原位;凝土盖板两侧混凝土破裂，女儿墙上金属盖板脱离墙体;盖板混凝土破碎，钢筋裸露;盖板两侧混凝土均破碎。

据此，调查人员对教学楼防震缝区域进行了使用性评级（见图2—图6，横线处为防震缝，图中绿线处为as，黄线处为bs，红线处为cs）。

三、数据分析

（1）从统计的数据可以明显看到上层比下层判定为cs的数量多，这符合RC框架结构在水平地震作用下的力学特点，上部绝对位移比下部大，而率先与相邻结构发生作用甚至碰撞，在一定程度上破坏后，加速了该部位的老化也是其中的一个原因。

（2）在底层处15/16号防震缝处判定为cs，是由于防震缝邻近的两侧墙体都出现了斜裂缝，如图10，说明在此处曾承受了很大的剪力，墙体对于抗震还是有一定积极的作用，但是就要考虑正常使用下的外观影响和二次危害的风险以及后期维护的问题[2]。

（3）绝大多数的防震缝覆盖层均有不同程度的破损老化问题，其程度大小与相邻结构间的平面形状（防震缝的破碎）以及周围环境（老化分化）有直接关系。

（4）顶层女儿墙是受损数量和程度最多最高的地方，同时也是防水问题比较突出的地方。

（5）对于后期补救使用的防水卷材无法满足工作性能的要求，这也和地震频发有一定关系，因为在补救后附近地区发生过一次震级较明显的地震（所在地有明显震感），可能是导致了这一情况的发生原因之一。

四、结语

在地震频发地区，对于新建的建筑平面较为复杂的大型RC框架结构来说，防震缝是必不可少的设置点，在设置时除了要考虑好其防震缝宽度，还要考虑到其具体做法上的讲究。

而对于建造时间较早的既有建筑来说，其整体已经无法改变，避免不了一些在罕遇地震下附属结构的结构性破坏，所以需要适当增加在该类结构设施的检修频率，排查有二次危害风险附属结构，及时做出加固方案和其他补救措施，提高结构的正常使用的寿命，作为公共建筑来说也提高了使用者的舒适度，可以考虑一些补救的措施，对于此类建筑来说，顶楼的渗水和防震缝的漏水情况虑见不鲜，这需要重新规划有组织排水的路线，及时清理排水口的杂物。对于一些偏于临时性的补救措施来说，可以采用一些拉伸性能、抗老化性能更优秀的防水卷材，而对于根本性的补救来说，需要采用和研发一些抗震性能更优秀的防震缝做法，但是对于女儿墙来说，碰撞是无法避免的，无一例外，案例中顶楼女儿墙都出现了不同程度的剪切破坏，所以除了可以考虑女儿墙的耗能效果，也要注意后期的维护。

参考文献：

[1]GB 50011—2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]李英民，韩军，田启祥，陈伟贤，赵盛位.填充墙对框架结构抗震性能的影响[J].地震工程与工程振动，2009，（3）.

基金项目：本项目系2019年四川省大学生创新创业基金项目支持，项目名称：变形缝的常见病害及应对措施，项目编号：S201910615041，指导教师：蒲万丽、隆翀

作者简介：杨源远（1999— ），男，汉族，四川自贡人，西南石油大学本科生;何训（1999— ），男，汉族，四川泸州人，西南石油大学本科生。