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關于學校教育類建筑物結構檢測鑒定及加固需認識的要點

 二維碼 260
發表時間:2020-04-11 11:12作者:建筑結構鑒定來源:建筑工程結構抗震

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  一、關于建筑結構工程抗震的基本概念

  在工程抗震中,地震強度通常用地震震級和地震烈度等反映。

  地震震級表示一次地震本身強弱程度和大小的尺度,一次地震只有一個震級,如四川汶川地震震級為8.0級,青海玉樹地震震級為7.1級。

  地震烈度是指地震時某一地區的地面和各類建筑物遭受到一次地震影響的強弱程度,一次同樣大小的地震,若振源深淺、離震中的距離和土質條件等因素不同,則地面和建筑物的破壞程度也不同。這時若只用震級來表示地震強度,還不足以區別地面和建筑物破壞輕重的程度。因此雖然一次地震只有一個震級,但距離震中不同的地點,地震的影響是不一樣的,即地震烈度不同。一般來說,離震中越近,地震影響程度越大,地震烈度越高;離震中越遠,地震影響程度越小,地震烈度越低。例如:四川汶川地震震級為8.0級,震中映秀鎮及北川縣城的地震烈度為高達11度或12度,成都市區的地震烈度為6度或7度,太原地區的地震烈度約為3度或4度。

  而為評定地震烈度,就需要建立一個標準,這個標準就是《中國地震烈度表》,它是以描述震害宏觀現象為主的,即根據人的感覺、器物的反應,建筑物的損壞程度和地貌變化特征等方面的宏觀現象進行判定和區分的。上面所舉例子中的烈度數值就是根據《中國地震烈度表》得到的。

  然而,上述地震烈度是在地震發生以后,查《中國地震烈度表》才得到的烈度值。而建筑工程中進行抗震設計時,不可能事先知道建筑工程所在地區何時發生地震,震級為多大,當地地震烈度為多大等信息。這就需要事先擬定一個目標烈度,就稱為抗震設防烈度,抗震設防烈度是按國家規定的權限批準作為一個地區抗震設防依據的地震烈度。當本地區發生地震或附近地區發生地震,致使本地區達到目標烈度(抗震設法烈度時)時,建筑物可滿足小震不壞,中震可修,大震不倒的設防要求。此處抗震設防烈度對應于中震可修。如:《建筑抗震設計規范》GB50011-2001(2008版)規定大同(4個市直轄區)抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.15g,g為重力加速度值,因此當地震發生時,大同地區地震烈度達到7度或超過7度時,是允許建筑物出現一定程度的破壞的(可修復的破壞),但必須不能出現整體倒塌或局部倒塌。

  二、大同地區抗震設防烈度及抗震鑒定要求

  根據住房和城鄉建設部落實國務院《汶川地震災后重建條例》的要求,依據《中國地震動參數區劃圖》GB18306-2001第1號修改單,相應調整了災區的設防烈度等,并對其他部分條文進行了修訂。但本次修訂并不涉及大同地區,故《建筑抗震設計規范》GBJ11-89、《建筑抗震設計規范》GB50011-2001、《建筑抗震設計規范》GB50011-2001(2008版)均規定大同(4個市直轄區)抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.15g,g為重力加速度值。

  學校建筑均屬于教育類建筑,依據現行《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223-2008第6.0.8條的規定,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,抗震設防類別不應低于重點設防類

  依據《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223-2008第3.0.2條2規定重點設防類:指地震時使用功能不能中斷或需盡快恢復的生命線相關建筑,以及地震時可能導致大量人員傷亡等重大災害后果,需要提高設防標準的建筑,簡稱乙類。

  因此,依據上述規定,本次鑒定所涉及的所有建筑物的建筑抗震設防類別均應防按重點設防類(乙類)對待?,F行《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223-2008相比《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223-2004,提高了學校建筑的抗震設防類別,由原先的丙類提高到乙類,這一調整是隨著近年來我國經濟水平的較大提升而提出的。

  校舍結構抗震鑒定需依據現行《建筑抗震鑒定標準》GB50023-2009執行。依據《建筑抗震鑒定標準》GB50023-2009第1.03條、現有建筑應按《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223分為四類,其抗震措施和抗震驗算的綜合鑒定應符合下列要求:重點設防類(乙類),6~8度應按比本地區設防烈度提高一度的要求核查其抗震措施,9度時應適當提高要求;抗震驗算應按不低于本地區設防烈度的要求采用。其中抗震驗算包括地震作用計算和抗力計算,抗震措施指除地震作用計算和抗力計算以外的抗震設計內容,包括抗震構造措施。

  目前學校建筑均屬于大同地區按7度(0.15g)抗震設防的重點設防類(乙類)建筑,故本次抗震鑒定時,其抗震措施按提高一度(即8度)進行核查,抗震驗算仍按7度(0.15g)采用。

  本次鑒定報告中出現大同地區7度(0.15g)的抗震設防要求是按《建筑抗震設計規范》GB50011-2001(2008版)規定的大同(4個市直轄區)抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.15g,g為重力加速度值進行敘述的,并不與《建筑抗震鑒定標準》GB50023-2009及《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223-2008相矛盾。

  三、關于鑒定報告鑒定結論的說明

  依據《民用建筑可靠性鑒定標準》(GB50292-1999)1.0.3條及條文說明,由于建筑場地處于地震區,本次鑒定把不考慮抗震設防時的結構靜力安全性鑒定與結構抗震鑒定結合進行。因此,本次報告結論總體分為3種情況:

1、現有結構靜力安全性滿足要求,現有結構抗震性能滿足要求;

2、現有結構靜力安全性滿足要求,現有結構抗震性能不滿足要求;

3、現有結構靜力安全性不滿足要求,現有結構抗震性能不滿足要求;

  其中靜力安全性鑒定部分,根據結構具體情況,分別鑒定為ASU級、BSU級、CSU級、DSU級。通俗的可理解為優、良、中、差,鑒定結論認定ASU級和BSU級為安全性滿足或基本滿足,認定CSU級和DSU級為安全性不滿足。對結構抗震鑒定部分,根據結構具體情況,分別鑒定為滿足和不滿足。

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  對于的靜力安全性級別為BSU級,結構抗震性能不滿足鑒定要求的綜合鑒定結論,以下做一些說明。

  建筑結構在日常靜力情況下的受力狀態和偶然地震作用下的受力狀態有很大差別。在日常靜力狀態下,結構以受到豎向荷載為主,如結構自重、樓面人員、家具等重量、屋面保溫層、防水層、下雪時雪的自重等,起承重作用的粘土磚墻及鋼筋混凝土柱以受到壓力為主。因此只要是構件材料強度不至于很低、構件在平時使用時沒有過大的損壞和傾斜,大體都可滿足日常靜力安全要求。比如建于五六十年代的建筑物,基本沒有什抗震設防措施,但也使用至今,未出現事故,表明其滿足日常使用要求。

  而當發生偶然地震時,地震能量以地震波的形式從震源經地基土傳遞到建筑物,建筑物產生水平的或上下的振動,主要是水平振動,這一點經歷過地震的人員都有親身體會。在水平振動時,運動的結構物會產生加速度,根據物理知識中牛頓第二定理,我們知道慣性力等于質量乘以加速度,建筑物本身具有質量,當其產生加速度時,在建筑物上就會產生慣性力,也就是平常說的地震力(也稱地震作用)。建筑結構在水平地震力的作用下,墻體受到水平推力,柱受到彎矩和剪力作用,結構構件內力形式完全不同于靜力狀態。地震作用在結構中產生的內力往往會大于靜力荷載在結構中產生的內力,且地震作用屬于動態作用,其作用力的大小與結構平面布置規則性、立面布置規則性連續性、層數、層高、結構形式、建筑物整體性等多方面因素有關。

  因此,對一棟建筑物評定為結構靜力安全性滿足要求BSU級,現有結構抗震性能不滿足要求屬正常情況,即指目前結構可滿足日常安全使用,但在地震作用下抗震性能不足或抗震防災能力差。

  例如:一棟建筑物材料強度均滿足設計要求,施工質量較好,日常使用沒有出現異常情況,一般情況下可滿足日常安全使用,即靜力安全性鑒定滿足,可評為BSU級,但結構體型嚴重不規則,建筑平面呈現L型、或字型或字型,這些體型在地震作用下極易出現扭轉效應,在建筑物拐角處出現應力集中,導致拐角處產生嚴重震害;或者是結構沒有設置鋼筋混凝土圈梁和鋼筋混凝土構造柱,及縱橫墻體之間的拉結措施不可靠,致使結構整體性差,使得抗震性能差。墻體構件本身很結實、承載力滿足,但整體結構是由構件組合而成的,構件之間的聯系極為重要,圈梁、構造柱的設置及墻體之間的拉接措施正是起到加強結構聯系和整體性的作用,正如搭積木一樣,積木塊本身很結實,但各個積木之間為虛搭,在豎向力的作用下,尚能保持承載和穩定,但在水平推力的作用下,積木便會倒塌。

  四、結構檢測、鑒定與加固設計的聯系

  建筑物的壽命與人的壽命有相似之處,建筑物在設計階段、施工建設階段可能有先天不足之處,而在使用階段,又受到各種外部因素的影響或內部自身變化的影響,其可靠性必然會降低,建設年代越久,其出現事故的概率越大,可靠性越低。這一點與人的壽命有相似之處,如老年人相比青年人,其生病去醫院就診的時候就多些,發生死亡的概率就大些。

  結構檢測、鑒定與加固設計是一項具有明確前后因果關系的工作,沒有可靠的檢測數據,就不可能作出科學的鑒定結論,更不能給加固設計提供依據。

  結構現場檢測是為了獲得反映結構實際情況的第一手數據資料,就好像人到醫院做B超、抽血化驗等檢驗一樣。

  技術人員根據現場檢測數據及原始資料,依據有關規范對現有結構進行安全性鑒定及抗震鑒定,作出鑒定結論。就好像醫生拿到B超或抽血化驗報告單后,根據檢驗結果,判斷病癥所在,指出病灶,或是內臟問題,或是外科問題,就可作出診斷結論。

  至于加固設計,只有在較科學的鑒定結論的指導下,才可能有的放矢,多快好省的完成。根據鑒定報告指出的承載力不足的構件或存在其它缺陷的構件,有針對性的進行加固設計。就好像醫生指出的病灶在肝部,則下一步工作就是對肝部進行處理。

  一些設計單位拿到一些語焉不詳的鑒定報告時,由于缺乏指導依據,為了最大程度的免除應承擔的設計責任,往往提出對所有結構構件全面加固(滿體積加固)的設計方案。首先從技術角度考慮,全面加固并不完全可靠,全面加固后,原本承載力薄弱的構件在整個結構中仍處于相對薄弱狀態,造成整體抗震性能不協調。其次,全面加固必然不能突出重點,造成抗震加固資金的浪費,經濟效益降低。因此,語焉不詳的鑒定報告對于加固設計完全失去指導意義。

  本次大同地區校舍建筑的抗震加固應以提高房屋安全性(包括靜力安全性和抗震安全性)為基本原則,當遇到加固設計困難及加固施工困難時,應想方設法克服,采取靈活多變的技術措施,切實達到提高房屋安全性的目的,同時適當兼顧建筑美觀和建筑經濟指標。

  對磚混結構,常規的加固方法有:基礎加大截面,新增鋼筋混凝土圈梁及構造柱,設置鋼拉桿,墻體采用單面或雙面鋼筋網片砂漿面層,在預制樓板支座處增加角鋼支座,板面增加鋼筋混凝土網片疊合層,注漿法加固墻體裂縫。

  對于鋼筋混凝土框架結構,常規的加固方法有:增加鋼筋混凝土墻將框架結構改為框-剪結構,對梁、柱采用加大截面法或外包型鋼法等。

  五、抗震加固的基本原則

  現有建筑,按國家鑒定標準進行抗震鑒定當不符合鑒定要求,則需進行抗震加固

1、抗震加固設計總的要求

 ?。?/span>1)根據抗震鑒定結果確定加固方案,包括整體房屋加固,區段加固或構件加固,并宜結合維修改造,改善其使用功能;

 ?。?/span>2)加固方案應便于施工,并注意減少對生產,生活的影響。

 ?。?/span>3)加固后,建筑物抗震措施基本滿足8度設防的構造要求。

 ?。?/span>4)有關非抗震問題一并考慮。

2、對抗震加固時的結構布置與連接構造的要求

 ?。?/span>1)加固的總體布局,應優先采用增強結構整體性能的方案,應有利于消除不利因素,(如結合建筑物的維修改造,將不利于抗震的建筑平面形狀分割成規則單元)。

 ?。?/span>2)改善構件的受力狀況??拐鸺庸虝r,應注意防止結構的脆性破壞,避免結構的局部加強使結構承載力和剛度發生突然變化??蚣芙Y構經加固后宜盡量消除強梁弱柱不利于抗震的受力狀態。

 ?。?/span>3)加固或新增構件的布置,宜使加固后結構質量和剛度布較均勻,對稱,減少扭轉效應,應避免局部的加強,導致結構剛度或強度突變。

 ?。?/span>4)減少場地效應。加固方案宜考慮建筑場地情況和現有建筑的類型,盡可能選擇地震反應較小的結構體系,避免加固后地震作用的增大超過結構抗震能力的提高。

 ?。?/span>5)加固方案中宜減少地基基礎的加固工程量,因為地基處理耗費巨大,且比較困難。多采取提高上部結構整體性措施等抵抗不均勻沉降能力的措施。

 ?。?/span>6)加強抗震薄弱部位的抗震構造措施。如房屋的局部凸出部分易產生附加地震效應,成為易損部位。又如不同類型結構相接處,由于兩種結構地震反應的不協調、互相作用,其連接部位震害較大。在抗震加固這些部位時,應使其承載力或變形能力比一般部位增強。

 ?。?/span>7)新增構件與原有構件之間應有可靠連接。并提出具體要求,其他構件也應相應采取措施進行處理。

 ?。?/span>8)新增的抗震墻、柱等豎向構件應有可靠的基礎。因為這些構件,既是傳遞豎向荷載,而且是直接抵抗水平地震作用的主要構件,應該自上而下連續設置并落在基礎上,不允許直接承載在樓層梁板上。對于基礎的埋深與寬度,新建墻、柱的基礎應根據計算確定。

  房屋安全鑒定是一項全方位的技術工作,對房屋進行全面的安全鑒定能夠保證房屋更加合理,使用更加安全,從而保障房使用過程中的安全性,隨著房屋安全鑒定的需求越來越高,選對專業的廣州房屋鑒定公司很重要。

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