广州市建筑工程职业学校 广东广州 510000
摘要：广州市教育局直属的中小学共有31所，建筑物共有425栋。这些宿舍或教学楼经常聚集数千学生，由于中小学生的自救能力和自我保护的意识较差，若发生地震，学生的伤亡会很惨重。本文分析了广州市属中小学校舍的现状，校舍抗震加固的情况及常用的抗震加固方法，在校舍加固改造工程施工中具一定的参考价值。
关键词：抗震加固；房屋加固；房屋安全
1 广州市属中小学校舍状况
广州有三个地震断裂带，如图1所示。教育部门要对落在地震断裂带上的校舍进行有效的监控，优先考虑迁移学校，还没有迁移的学校应对其危房校舍进行抗震加固，使学校发挥应急避难中心的功能。
图1 广州地震断裂带分布图
广州市属中小学一共有31所，学生约90000人，教学楼宿舍约450栋，建筑面积约145万平方米，危房面积约3万平方米。
这些校舍的房屋结构大多数为框架结构，抗震等级因建造年代不同而不同（一～三级抗震等级）。框架结构的建筑物约有300栋，砖混结构的建筑物约有120栋，此外还有少量的木结构和钢结构。教育局委托广州某设计研究院组织结构专家到每一所学校现场，实地对每一栋建筑物进行结构安全排查。统计核实后，需要加固改造以符合现行抗震规范要求的建筑物共有124栋，面积约有29万平方米，砖木结构建筑有9栋，其中的3栋建筑物分别在两所学校使用，需要进行抗震加固处理，而另外的6栋建筑物需要拆除。有些砖混结构或木结构的建筑物，由于具有历史文物的价值，不能拆除。
学校建筑物是师生日常的教学与生活场所，对于存在风险的建筑物，学校要立即停止使用。由于学校的特殊性，维修加固只能安排在寒暑假期间进行。因资金限制，维修加固的统筹安排要合理，需要紧急维修或拆除重建的建筑物要优先安排。为了避免影响正常的教学秩序，需要拆除建筑物的学校可以考虑租用临时的场所。
国家要求学校需要作为应急避难场所，所有校舍的抗震等级要比现行的民用建筑高一个等级。需要加固抗震的框架结构校舍大多数是为了满足上述的要求。按照教育局的统筹，对需要提高抗震等级的校舍进行抗震加固。根据校舍的实际情况，在满足安全和财政预算的前提下，从已有的常用加固技术中采用适合的施工方法进行抗震加固处理。今后新建的校舍要优先采用基础隔震技术。
2 广州某市属学校抗震加固工程实例
图 2 某学教学楼抗震加固工程
2.1 工程实例简介
如图2所示，该教学楼的结构形式采用框架结构形式，总建筑面积约4000平方米。教学楼的设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，抗震分类为丙类，抗震设防烈度为7度，实际地震基本加速度0.1g，设计地震分组第一组，结构的抗震等级为三级，耐火等级为地上部分一级。由于该教学楼的楼龄已近20年，外墙瓷片脱落情况严重，顶层楼板有渗水现象，各层的走廊通道地面不平，出现积水。设计院根据该教学楼的房屋鉴定报告、现行规范要求和经济合理性，对该教学楼的结构受力情况进行分析，根据实际的使用情况进行合理的调整，制定出相应的抗震加固处理方案，及对天面楼板做防水处理，外墙贴新瓷片，走廊通道地面防滑处理等。
2.2 教学楼的结构抗震加固方法
该教学楼的结构抗震加固方法采用了外包钢加固法、外包混凝土加固方法，对框架柱、梁、楼板、楼梯等主要受力构件进行加固处理，墙体喷高强混凝土加钢筋网。结构抗震加固改造工程完成后，该教学楼的结构设计符合抗震规范的要求，检测结果显示其抗震加固达到预期的效果。
3 校舍抗震加固处理方法的探讨
3.1 校舍加固采用的结构形式
目前市属中小学校的教学楼主要采用框架结构体系的结构形式，大多数是单跨框架梁加悬挑走廊的形式，如图3所示。单跨框架结构的缺点是侧向刚度较小，地震发生时，楼房会发生较大的水平位移，导致框架梁柱节点处的内力大大增加而破坏。在进行抗震加固结构设计时，可以在教学楼走廊的一侧增加一排框架柱，使楼房的框架结构由一跨变成两跨。这种加固方法可以有效提高教学楼的抗震能力。
图3 单跨框架结构
3．2 校舍采用的抗震加固方法
3.2.1 外包混凝土加固法
外包混凝土加固方法是通过在建筑物主要受力构件的混凝土表面喷灌新的高强混凝土和增加钢筋配筋，来提高构件的承载能力和刚度。此方法主要应用于框架结构的梁、楼板、柱等受力构件。实践表明该方法可以有效减少地震作用对建筑物的损伤，最大限度减少地震发生时对建筑物内人员的伤亡。
3.2.2、外包钢加固法
外包钢加固法有湿式外包钢法和干式外包钢法两种，如图4、图5所示。适用于混凝土柱、梁等。干式外包法是直接用角钢包在受力构件的四个角或两侧，此加固法工艺简便、工期短，但角钢与受力构件粘合面的剪力传递效果不佳。而湿式外包法是施工时在外包钢与混凝土受力构件之间的间隙灌注结构胶或环氧数脂浆料，利用套箍作为连接件，提高加固后构件的整体承载力、性和刚度，而且没有明显增大构件的尺寸。
图4 干式外包钢法
图5 湿式外包钢法
3.2.3 调整受力体系加固技术
调整受力体系加固技术主要利用新设置的钢支撑或混凝土抗震墙来承受地震发生时产生的地震作用。房屋的层间变形会因为增设了抗震墙或钢支撑而减少，并会提高房屋的整体刚度。此方法适合于单跨框架结构教学楼的结构抗震加固。
3.2.4 基础隔震技术
基础隔震技术就是在楼房的基础和上部结构之间设置隔震装置，当地震发生时，隔震装置能有效地缓冲地震所释放的能量，地震作用对上部结构构件的破坏因而减少。传统的建筑物基础和上部结构是直接连接在一起的，所以地震发生时，地震的破坏力会直接通过基础传递到建筑物的上部结构，地震作用直接破坏上部结构构件。若能把基础和上部结构通过基础隔震技术隔离开，发生地震时，地震作用对结构上部构件的破坏作用就会大大减低。
3.2.5、高强聚合物砂浆+高强钢绞线加固技术
高强聚合物砂浆因具有粘合性能好、抗渗性能好、施工方便、早强、高强等优点，被广泛应用于破损的混凝土构件梁、板、柱等中。钢绞线一般是采用镀锌钢丝绳，加工成钢绞线网，抗拉强度比普通钢筋高。高强聚合物砂浆将被加固的混凝构件和高强钢绞线紧紧粘合在一起，把混凝土构件所受到的荷载作用力传给受拉的高强钢绞线。该技术具有施工方便、耐火、不生锈和超强度等优点，开始被广泛推广应用。
4 结语
市属学校根据每栋校舍的房屋鉴定报告的结论和房屋的历史价值，将建筑物进行分类。对于没有使用价值的危房，马上拆除。排查发现在广州的地震断裂带上的学校，要优先考虑校舍迁移，还没有迁移的要对校舍进行抗震加固处理。根据每年的经费安排，优先加固文物级的建筑物和剩余使用年限较长的建筑物。
文物级的房屋多为砖混结构，这类房屋的数目较少。主要采用了基础补强注浆法和加大基础底面积法；而墙体则采用了钢筋网砂浆面层法加固。经过加固处理的房屋满足现行规范的要求，施工速度较快，经济效益高，对教学活动的影响不大。
对于需要进行抗震加固的框架结构校舍，从经济、效率和施工工期的因素综合考虑，应优先采用高强聚合物砂浆+高强钢绞线加固技术，基础隔震技术和湿式外包钢法进行加固改造。
本文通过对市属学校校舍抗震加固工程的探讨，讨论适合广州地区实际情况的校舍抗震加固方法，为今后一百多栋的校舍抗震加固工程提供了有效的解决方法，具有一定的参考价值。
参考文献：
[1] 广州市教育统计手册
[2] 薛彦涛，范苏榕.传统 抗震加固技术与抗震加固新技术的介绍[J].工程建设与设计，2006，38（8）.凝土结构的抗震级别
论文作者:邓炽平,刘粤
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/15
标签：校舍论文; 建筑物论文; 结构论文; 构件论文; 教学楼论文; 外包论文; 学校论文; 《基层建设》2018年第19期论文;