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关于学校教育类建筑物结构检测鉴定及加固需认识的要点

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发表时间:2020-04-11 11:12作者:建筑结构鉴定来源:建筑工程结构抗震

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  一、关于建筑结构工程抗震的基本概念

  在工程抗震中,地震强度通常用地震震级和地震烈度等反映。

  地震震级表示一次地震本身强弱程度和大小的尺度,一次地震只有一个震级,如四川汶川地震震级为8.0级,青海玉树地震震级为7.1级。

  地震烈度是指地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度,一次同样大小的地震,若振源深浅、离震中的距离和土质条件等因素不同,则地面和建筑物的破坏程度也不同。这时若只用震级来表示地震强度,还不足以区别地面和建筑物破坏轻重的程度。因此虽然一次地震只有一个震级,但距离震中不同的地点,地震的影响是不一样的,即地震烈度不同。一般来说,离震中越近,地震影响程度越大,地震烈度越高;离震中越远,地震影响程度越小,地震烈度越低。例如:四川汶川地震震级为8.0级,震中映秀镇及北川县城的地震烈度为高达11度或12度,成都市区的地震烈度为6度或7度,太原地区的地震烈度约为3度或4度。

  而为评定地震烈度,就需要建立一个标准,这个标准就是《中国地震烈度表》,它是以描述震害宏观现象为主的,即根据人的感觉、器物的反应,建筑物的损坏程度和地貌变化特征等方面的宏观现象进行判定和区分的。上面所举例子中的烈度数值就是根据《中国地震烈度表》得到的。

  然而,上述地震烈度是在地震发生以后,查《中国地震烈度表》才得到的烈度值。而建筑工程中进行抗震设计时,不可能事先知道建筑工程所在地区何时发生地震,震级为多大,当地地震烈度为多大等信息。这就需要事先拟定一个目标烈度,就称为抗震设防烈度,抗震设防烈度是按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。当本地区发生地震或附近地区发生地震,致使本地区达到目标烈度(抗震设法烈度时)时,建筑物可满足小震不坏,中震可修,大震不倒的设防要求。此处抗震设防烈度对应于中震可修。如:《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(2008版)规定大同(4个市直辖区)抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g,g为重力加速度值,因此当地震发生时,大同地区地震烈度达到7度或超过7度时,是允许建筑物出现一定程度的破坏的(可修复的破坏),但必须不能出现整体倒塌或局部倒塌。

  二、大同地区抗震设防烈度及抗震鉴定要求

  根据住房和城乡建设部落实国务院《汶川地震灾后重建条例》的要求,依据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001第1号修改单,相应调整了灾区的设防烈度等,并对其他部分条文进行了修订。但本次修订并不涉及大同地区,故《建筑抗震设计规范》GBJ11-89、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(2008版)均规定大同(4个市直辖区)抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g,g为重力加速度值

  学校建筑均属于教育类建筑,依据现行《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008第6.0.8条的规定,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,抗震设防类别不应低于重点设防类

  依据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008第3.0.2条2规定重点设防类:指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑,以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果,需要提高设防标准的建筑,简称乙类。

  因此,依据上述规定,本次鉴定所涉及的所有建筑物的建筑抗震设防类别均应防按重点设防类(乙类)对待。现行《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008相比《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2004,提高了学校建筑的抗震设防类别,由原先的丙类提高到乙类,这一调整是随着近年来我国经济水平的较大提升而提出的。

  校舍结构抗震鉴定需依据现行《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009执行。依据《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009第1.03条、现有建筑应按《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223分为四类,其抗震措施和抗震验算的综合鉴定应符合下列要求:重点设防类(乙类),6~8度应按比本地区设防烈度提高一度的要求核查其抗震措施,9度时应适当提高要求;抗震验算应按不低于本地区设防烈度的要求采用。其中抗震验算包括地震作用计算和抗力计算,抗震措施指除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施。

  目前学校建筑均属于大同地区按7度(0.15g)抗震设防的重点设防类(乙类)建筑,故本次抗震鉴定时,其抗震措施按提高一度(即8度)进行核查,抗震验算仍按7度(0.15g)采用。

  本次鉴定报告中出现大同地区7度(0.15g)的抗震设防要求是按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(2008版)规定的大同(4个市直辖区)抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g,g为重力加速度值进行叙述的,并不与《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009及《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008相矛盾。

  三、关于鉴定报告鉴定结论的说明

  依据《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-1999)1.0.3条及条文说明,由于建筑场地处于地震区,本次鉴定把不考虑抗震设防时的结构静力安全性鉴定与结构抗震鉴定结合进行。因此,本次报告结论总体分为3种情况:

1、现有结构静力安全性满足要求,现有结构抗震性能满足要求;

2、现有结构静力安全性满足要求,现有结构抗震性能不满足要求;

3、现有结构静力安全性不满足要求,现有结构抗震性能不满足要求;

  其中静力安全性鉴定部分,根据结构具体情况,分别鉴定为ASU级、BSU级、CSU级、DSU级。通俗的可理解为优、良、中、差,鉴定结论认定ASU级和BSU级为安全性满足或基本满足,认定CSU级和DSU级为安全性不满足。对结构抗震鉴定部分,根据结构具体情况,分别鉴定为满足和不满足。

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  对于的静力安全性级别为BSU级,结构抗震性能不满足鉴定要求的综合鉴定结论,以下做一些说明。

  建筑结构在日常静力情况下的受力状态和偶然地震作用下的受力状态有很大差别。在日常静力状态下,结构以受到竖向荷载为主,如结构自重、楼面人员、家具等重量、屋面保温层、防水层、下雪时雪的自重等,起承重作用的粘土砖墙及钢筋混凝土柱以受到压力为主。因此只要是构件材料强度不至于很低、构件在平时使用时没有过大的损坏和倾斜,大体都可满足日常静力安全要求。比如建于五六十年代的建筑物,基本没有什抗震设防措施,但也使用至今,未出现事故,表明其满足日常使用要求。

  而当发生偶然地震时,地震能量以地震波的形式从震源经地基土传递到建筑物,建筑物产生水平的或上下的振动,主要是水平振动,这一点经历过地震的人员都有亲身体会。在水平振动时,运动的结构物会产生加速度,根据物理知识中牛顿第二定理,我们知道惯性力等于质量乘以加速度,建筑物本身具有质量,当其产生加速度时,在建筑物上就会产生惯性力,也就是平常说的地震力(也称地震作用)。建筑结构在水平地震力的作用下,墙体受到水平推力,柱受到弯矩和剪力作用,结构构件内力形式完全不同于静力状态。地震作用在结构中产生的内力往往会大于静力荷载在结构中产生的内力,且地震作用属于动态作用,其作用力的大小与结构平面布置规则性、立面布置规则性连续性、层数、层高、结构形式、建筑物整体性等多方面因素有关。

  因此,对一栋建筑物评定为结构静力安全性满足要求BSU级,现有结构抗震性能不满足要求属正常情况,即指目前结构可满足日常安全使用,但在地震作用下抗震性能不足或抗震防灾能力差。

  例如:一栋建筑物材料强度均满足设计要求,施工质量较好,日常使用没有出现异常情况,一般情况下可满足日常安全使用,即静力安全性鉴定满足,可评为BSU级,但结构体型严重不规则,建筑平面呈现L型、或字型或字型,这些体型在地震作用下极易出现扭转效应,在建筑物拐角处出现应力集中,导致拐角处产生严重震害;或者是结构没有设置钢筋混凝土圈梁和钢筋混凝土构造柱,及纵横墙体之间的拉结措施不可靠,致使结构整体性差,使得抗震性能差。墙体构件本身很结实、承载力满足,但整体结构是由构件组合而成的,构件之间的联系极为重要,圈梁、构造柱的设置及墙体之间的拉接措施正是起到加强结构联系和整体性的作用,正如搭积木一样,积木块本身很结实,但各个积木之间为虚搭,在竖向力的作用下,尚能保持承载和稳定,但在水平推力的作用下,积木便会倒塌。

  四、结构检测、鉴定与加固设计的联系

  建筑物的寿命与人的寿命有相似之处,建筑物在设计阶段、施工建设阶段可能有先天不足之处,而在使用阶段,又受到各种外部因素的影响或内部自身变化的影响,其可靠性必然会降低,建设年代越久,其出现事故的概率越大,可靠性越低。这一点与人的寿命有相似之处,如老年人相比青年人,其生病去医院就诊的时候就多些,发生死亡的概率就大些。

  结构检测、鉴定与加固设计是一项具有明确前后因果关系的工作,没有可靠的检测数据,就不可能作出科学的鉴定结论,更不能给加固设计提供依据。

  结构现场检测是为了获得反映结构实际情况的第一手数据资料,就好像人到医院做B超、抽血化验等检验一样。

  技术人员根据现场检测数据及原始资料,依据有关规范对现有结构进行安全性鉴定及抗震鉴定,作出鉴定结论。就好像医生拿到B超或抽血化验报告单后,根据检验结果,判断病症所在,指出病灶,或是内脏问题,或是外科问题,就可作出诊断结论。

  至于加固设计,只有在较科学的鉴定结论的指导下,才可能有的放矢,多快好省的完成。根据鉴定报告指出的承载力不足的构件或存在其它缺陷的构件,有针对性的进行加固设计。就好像医生指出的病灶在肝部,则下一步工作就是对肝部进行处理。

  一些设计单位拿到一些语焉不详的鉴定报告时,由于缺乏指导依据,为了最大程度的免除应承担的设计责任,往往提出对所有结构构件全面加固(满体积加固)的设计方案。首先从技术角度考虑,全面加固并不完全可靠,全面加固后,原本承载力薄弱的构件在整个结构中仍处于相对薄弱状态,造成整体抗震性能不协调。其次,全面加固必然不能突出重点,造成抗震加固资金的浪费,经济效益降低。因此,语焉不详的鉴定报告对于加固设计完全失去指导意义。

  本次大同地区校舍建筑的抗震加固应以提高房屋安全性(包括静力安全性和抗震安全性)为基本原则,当遇到加固设计困难及加固施工困难时,应想方设法克服,采取灵活多变的技术措施,切实达到提高房屋安全性的目的,同时适当兼顾建筑美观和建筑经济指标。

  对砖混结构,常规的加固方法有:基础加大截面,新增钢筋混凝土圈梁及构造柱,设置钢拉杆,墙体采用单面或双面钢筋网片砂浆面层,在预制楼板支座处增加角钢支座,板面增加钢筋混凝土网片叠合层,注浆法加固墙体裂缝。

  对于钢筋混凝土框架结构,常规的加固方法有:增加钢筋混凝土墙将框架结构改为框-剪结构,对梁、柱采用加大截面法或外包型钢法等。

  五、抗震加固的基本原则

  现有建筑,按国家鉴定标准进行抗震鉴定当不符合鉴定要求,则需进行抗震加固

1、抗震加固设计总的要求

  (1)根据抗震鉴定结果确定加固方案,包括整体房屋加固,区段加固或构件加固,并宜结合维修改造,改善其使用功能;

  (2)加固方案应便于施工,并注意减少对生产,生活的影响。

  (3)加固后,建筑物抗震措施基本满足8度设防的构造要求。

  (4)有关非抗震问题一并考虑。

2、对抗震加固时的结构布置与连接构造的要求

  (1)加固的总体布局,应优先采用增强结构整体性能的方案,应有利于消除不利因素,(如结合建筑物的维修改造,将不利于抗震的建筑平面形状分割成规则单元)。

  (2)改善构件的受力状况。抗震加固时,应注意防止结构的脆性破坏,避免结构的局部加强使结构承载力和刚度发生突然变化。框架结构经加固后宜尽量消除强梁弱柱不利于抗震的受力状态。

  (3)加固或新增构件的布置,宜使加固后结构质量和刚度布较均匀,对称,减少扭转效应,应避免局部的加强,导致结构刚度或强度突变。

  (4)减少场地效应。加固方案宜考虑建筑场地情况和现有建筑的类型,尽可能选择地震反应较小的结构体系,避免加固后地震作用的增大超过结构抗震能力的提高。

  (5)加固方案中宜减少地基基础的加固工程量,因为地基处理耗费巨大,且比较困难。多采取提高上部结构整体性措施等抵抗不均匀沉降能力的措施。

  (6)加强抗震薄弱部位的抗震构造措施。如房屋的局部凸出部分易产生附加地震效应,成为易损部位。又如不同类型结构相接处,由于两种结构地震反应的不协调、互相作用,其连接部位震害较大。在抗震加固这些部位时,应使其承载力或变形能力比一般部位增强。

  (7)新增构件与原有构件之间应有可靠连接。并提出具体要求,其他构件也应相应采取措施进行处理。

  (8)新增的抗震墙、柱等竖向构件应有可靠的基础。因为这些构件,既是传递竖向荷载,而且是直接抵抗水平地震作用的主要构件,应该自上而下连续设置并落在基础上,不允许直接承载在楼层梁板上。对于基础的埋深与宽度,新建墙、柱的基础应根据计算确定。

  房屋安全鉴定是一项全方位的技术工作,对房屋进行全面的安全鉴定能够保证房屋更加合理,使用更加安全,从而保障房使用过程中的安全性,随着房屋安全鉴定的需求越来越高,选对专业的广州房屋鉴定公司很重要。

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