某中學教學樓抗震性能鑒定及處理建議

田 寶 林

(山西省建筑科學研究院有限公司，山西 太原 030001)

1 概述

某中學教學樓建于1999年4月，為地上4層框架結構建筑，平面布置呈矩形，建筑總長39.5 m，總寬18.15 m；室內外高差300 mm，1層層高3.9 m，2層、3層層高均為3.6 m，4層層高4.2 m；建筑總高為15.6 m，建筑面積為2 581.6 m2。教學樓2層平面示意圖如圖1所示。

該教學樓框架柱最小截面尺寸500 mm×500 mm，框架梁最小截面尺寸250 mm×500 mm；樓(屋)蓋均為鋼筋混凝土現澆板，基礎采用柱下獨立基礎，基礎埋深2.4 m；基礎混凝土強度等級C40，±0.000以上框架柱混凝土強度等級C30，框架梁、板混凝土強度等級C25。該樓抗震設防烈度為8度，抗震設防分類為乙類。

2 現場調查及檢測結果

經現場調查與檢查，該教學樓框架梁、柱結構構件無明顯變形、傾斜或歪扭；梁、柱及其連接節點處未發現明顯裂縫或局部混凝土剝落，無露筋、銹蝕等現象；填充墻無明顯裂縫，未與框架明顯脫開；基礎未發生不均勻沉降等不良現象；現場對該教學樓部分主要結構構件表面抹灰層剔鑿后，發現混凝土表觀澆筑質量較好，無蜂窩、麻面等缺陷。該教學樓的外觀和內在質量符合GB 50023建筑抗震鑒定標準中第6.1.3條的要求。

為確定該樓材料實際強度，采用鉆芯法隨機抽樣檢測現齡期混凝土抗壓強度。抽樣數量及批次的劃分，參照GB/T 50344建筑結構檢測技術標準與JGJ/T 384鉆芯法檢測混凝土強度技術規程來確定。經對檢測數據的分析計算，得出該樓框架柱的實際混凝土抗壓強度推定值為33.7 MPa，框架梁的實際混凝土抗壓強度推定值為28.6 MPa，均滿足原設計材料強度的要求。

依據相應的規范標準，采用電磁感應法抽樣檢查該樓框架梁、柱及頂板的鋼筋配置情況(包括主筋數量、鋼筋網間距、加密箍筋間距、箍筋加密區長度等)，通過對抽樣數據的整理，可知該樓框架梁、柱及頂板底的主筋數量、鋼筋網間距基本與設計圖紙相符。

3 抗震鑒定

教學樓建于1999年，依據國家現行GB 50023建筑抗震鑒定標準中第1.0.4條規定，該樓后續使用年限采用40年，按B類建筑進行抗震鑒定。由于該建筑作為中學的教學用房使用，按照現行GB 50223建筑工程抗震設防分類標準的規定，該建筑屬于重點設防類建筑，即乙類建筑。按照GB 50023建筑抗震鑒定標準中第1.0.3條的規定，提高1度的要求核查其抗震措施，按設防烈度進行抗震驗算。該樓位于抗震設防烈度8度的地區，其抗震措施的核查應按設防烈度9度的要求來進行核查，抗震驗算仍按本地區設防烈度來進行抗震驗算。

按照GB 50023建筑抗震鑒定標準之規定，該房屋應按結構體系的合理性、結構構件材料的實際強度、結構構件的縱向鋼筋橫向箍筋的配置和構件連接的可靠性、填充墻與主體結構的拉接構造以及構件抗震承載力來進行綜合分析，對整幢房屋的抗震能力進行鑒定。根據鑒定標準中第3.0.3條規定，B類建筑的抗震鑒定，應檢查其抗震措施和現有抗震承載力再作出判斷。當抗震措施不滿足鑒定要求而現有抗震承載力較高時，可通過構造影響系數進行綜合抗震能力的評定；當抗震措施鑒定滿足要求時，主要抗側力構件的抗震承載力不低于規定的95%，次要抗側力構件的抗震承載力不低于規定的90%，也可不要求進行加固處理。

4 抗震措施鑒定

依據GB 50023建筑抗震鑒定標準中第6.3.1條的規定，現有B類鋼筋混凝土房屋的抗震鑒定，應按鑒定標準中表6.3.1確定鑒定時所采用的抗震等級，并按其所屬抗震等級的要求核查抗震構造措施。該樓結構形式為框架結構，高度15.6 m，且為乙類設防，該樓的框架抗震等級為一級。

1)房屋的最大高度和層數。

該教學樓為4層框架結構，房屋高度15.6 m，按9度設防烈度核查，滿足鑒定標準最大高度25 m的要求。

2)房屋內外觀質量。

該教學樓外觀和內在質量的檢查結果見文章第2節現場調查檢查結果，滿足GB 50023建筑抗震鑒定標準的要求。

3)結構體系。

依據鑒定標準第6.3.2條第一～第三款的規定，該教學樓為橫向兩跨，縱向七跨，房屋平、立面規則，剛度和質量分布均勻，無砌體結構相連，滿足鑒定標準要求。經核算，框架梁、柱實際受彎承載力也滿足GB 50023建筑抗震鑒定標準的要求。

4)梁、柱截面尺寸。

依據鑒定標準第6.3.2條第三款的規定：梁截面寬不小于200 mm；梁截面高寬比不大于4；梁凈跨與截面高度之比不小于4；柱截面寬度不小于300 mm；柱凈高與截面高度(圓柱直徑)之比不小于4。

該教學樓框架梁的截面最小寬度250 mm，梁截面高寬比最大為3，梁凈跨與截面高度之比均大于4；柱截面最小寬度500 mm，柱凈高與截面高度之比均大于4。所以梁、柱截面尺寸均滿足GB 50023建筑抗震鑒定標準的要求。

5)柱軸壓比限制。

依據鑒定標準第6.3.2條的規定，一級框架柱軸壓比不宜超過0.7，超過時宜采取措施。

經計算校核，該教學樓框架柱最大軸壓比為0.49，滿足GB 50023建筑抗震鑒定標準的要求。

6)梁、柱的實際強度等級。

依據鑒定標準第6.3.3條的規定，梁、柱、墻實際達到的混凝土強度等級不應低于C20。一級框架梁、柱和節點不應低于C30。

經對檢測批中混凝土芯樣數據的分析計算，該教學樓混凝土框架柱實際混凝土強度等級為C30，滿足GB 50023建筑抗震鑒定標準的要求；框架梁實際混凝土強度等級為C25，不滿足GB 50023建筑抗震鑒定標準的要求。

7)梁鋼筋配置。

依據GB 50023建筑抗震鑒定標準中第6.3.4條的規定，查看該樓原設計圖紙中梁的配筋，并結合現場對梁中鋼筋配置的檢查情況知，該教學樓框架梁端縱向受拉鋼筋的配筋率最大為1.64%，小于鑒定標準規定的2.5%，但該教學樓框架梁的混凝土受壓區高度與有效高度之比大于0.25，不滿足GB 50023建筑抗震鑒定標準的要求；該教學樓框架梁箍筋直徑為8 mm，不滿足GB 50023建筑抗震鑒定標準中最小10 mm的要求；箍筋加密區長度為950 mm或1 000 mm，不滿足GB 50023建筑抗震鑒定標準中2hb(1 200 mm)的要求；其他框架梁的所檢測項基本滿足GB 50023建筑抗震鑒定標準的要求。

8)柱鋼筋配置。

依據鑒定標準第6.3.5條～6.3.6條的規定，查看該教學樓原設計圖紙中框架柱的配筋，并結合現場對框架柱中鋼筋配置的檢查情況知，該教學樓框架柱箍筋直徑為8 mm，不滿足鑒定標準最小10 mm的要求；箍筋加密區體積配筋率為0.75%～0.92%。軸壓比小于0.4的柱基本滿足體積配筋率0.8%的要求，軸壓比大于0.4的柱不滿足體積配筋率1.2%的要求；框架柱角柱箍筋未全高加密，不滿足鑒定標準要求；框架柱縱向鋼筋最小配筋率、柱箍筋最小間距、加密區高度等均滿足鑒定標準的要求。

9)鋼筋接頭和錨固。

查看原設計圖紙，該樓鋼筋接頭和錨固滿足鑒定標準的要求。

10)填充墻。

由現場檢查結果和設計圖紙知，該教學樓填充墻設置均勻對稱，與主體結構之間的連接符合鑒定標準的要求。

5 抗震承載力驗算

采用PKPM結構計算軟件對該教學樓的主體結構構件進行抗震承載力驗算，由于抗震構造措施不滿足鑒定標準的要求，需考慮構造影響，驗算時體系影響系數按0.9取值。

由計算結果知：部分框架梁抗震承載力不滿足要求，不滿足要求的框架梁實際配筋與計算配筋對比見表1；部分框架柱抗震承載力不滿足要求，不滿足要求的框架柱實際配筋與計算配筋對比見表2。

表1 抗震承載力不滿足的梁實際配筋與計算配筋對比

表2 抗震承載力不滿足的柱實際配筋與計算配筋對比

6 鑒定結論及處理建議

1)鑒定結論。根據以上的檢測鑒定結果，對該教學樓的綜合抗震能力得出以下結論：a.部分框架梁實際配筋比計算配筋小9%～15%；b.框架梁的實際混凝土抗壓強度、箍筋加密區長度、箍筋直徑不滿足鑒定標準要求；c.部分框架柱實際配筋比計算配筋小6%～25%；d.柱箍筋加密區、箍筋直徑、軸壓比大于0.4的柱的加密區體積配筋率不滿足鑒定標準要求；e.角柱箍筋未全高加密，不滿足鑒定標準要求。

2)處理建議。根據GB 50367混凝土結構加固設計規范和現行JGJ 116抗震加固技術規程中相關規定，結合該教學樓的實際鑒定結果，建議應對該教學樓可采用增加適量鋼筋混凝土抗震墻的方法進行加固(見圖2)，這樣就將該教學樓原框架結構體系改為框架—抗震墻結構體系，使得原框架的抗震等級相應降低，同時又能提高結構整體的抗震承載能力。

7 結語

通過對該框架結構教學樓的實際檢測鑒定，發現目前房屋主體結構在抗震構造連接措施及承載能力等方面存在薄弱環節，進而在不改變房屋目前使用功能的前提下，制定出該加固方案。按照加固后的房屋結構，建立模型進行分析計算，證明所采取的改變原有結構體系的加固方案可行有效，更能滿足后續房屋在安全和抗震中的正常使用要求。