宿松县中小学工程抗震加固要点

浅谈宿松县中小学工程抗震加固要点固碳纤维技术
一、研究背景
2008年5月12日四川省汶川大地震造成了巨大的生命伤亡和经济损失,其中以学校类建筑灾害最为严重,学校类建筑在此次地震中大范围崩塌损坏,产生了非常恶劣的社会影响。

汶川地震中共造成了50多万间房屋的倒塌,而其中学校建筑6898间,一方面是由于施工质量存在各种问题,另外一方面是由于结构本身的因素所造成的。

通过震害的情况来看,在地震中损坏以致倒塌的中小学建筑主要为砖砌结构,且建造时间均较早,并没有进行正规的抗震设计,另外一些倒塌建筑则为预制板结构,与此相对应的近10年建造的钢筋混凝土框架结构在地震中则表现良好,损伤较轻,且多为填充墙破坏。

根据这次大地震带来的惨痛教训,我国颁布了《建筑工程抗震设防分类标准》,其中规定:幼儿园、小学、中学的教学用房以及宿舍和食堂,抗震设防类别应不低于重点设防类,即不低于乙类。

基于此,我国从2009年开始对学校的既有建筑物进行大规模的抗震加固改造工作,目的是尽量提高学校类建筑的抗震水准,以满足标准要求,加固设计和措施对抗震效果的影响十分巨大。

本文正是从此点出发,详细分析了学校类建筑的结构形式特点和几种类型与加固的要点,进一步阐述了加固措施,最后对学校建筑的加固提出了几点建议,以供参考。

二、学校类建筑分类与结构特征
学校建筑按照结构形式来区分,主要分为砌体结构、混凝土框架结构和混合结构几类。

砌体结构其为水泥砂浆、转和石块建造的结构,缺乏钢筋串联,其一方面各部分连接较弱,同时没有延性阶段,
如果其破坏则为突然的脆性破坏,这种结构特点导致了其破坏毫无征兆,且极容易发生连续倒塌破坏;混凝土框架结构是现代建造技
术常采用的一种结构形式,具备较好的抗震性,现在建造的通过可
以满足抗震需求,然而一方面对于老旧建筑,由于当初设计规范与
当前不符以及结构老化等方面原因,导致了抗震不能满足当前需求,另外是2008年汶川地震后国家对学校类建筑提出了新的明确要求,即其抗震设防不能低于重点设防工程,之前建造的建筑同样需要进行一定的加固补强。

学校类建筑具有大开间、大采光窗的建筑形式,需要墙体凿开,抗震墙面积则会较少且不规则,墙体的不连续导致了抗侧刚度低,
这种形式下墙体很容易破坏,如为砌体结构,则抗震性能会很差。

此外,学校建筑中的横向往往建造容易超限,主要则是为了刻意满足
大空间的需求,这种超限会导致建筑物的整体性较差。

正如汶川地震中造成惨重伤亡的情况,当前既有的学校类建筑往往采用预制楼板,这是具有争议的,如切实按照连接部位整浇,加强节点,可具备
良好的整体性,然而以我国现在的建造施工技术此点往往是很难达到的,在地震下随着墙体的平移,预制板与墙体非常容易脱离,导致预制板滑移脱落,真正的成为了“杀人板”。

三、宿松县中小学建筑钢筋混凝土结构加固的要点
钢筋混凝土结构是目前使用最为广泛的结构形式，尤其是在工业建筑中钢筋混凝土结构所占比重大，但是钢筋混凝土结构在超过使用年限后，会出现明显的损伤。

这些建筑物有的由于使用超出建筑物本身的使用极限；有的由于建造质量差；考虑到国家对中小学教育资金的投入和重建中小学教学楼的周期长等特点，在这种情况下，往往不会因此而拆除重建，但又怕以前建造的中小学教学楼远远不能满足今天的抗震要求，结构均需要进行增强，补强，改造和维修。

混凝土结构的加固可以分为直接加固与间接加固两个种类，在设计人员设计时可根据实际情况选择合适的方法和施工技术。

直接加固的一般方法有:加大截面加固法、置换混凝土加固法、有粘结外包型钢加固法、粘贴钢板加固法、粘贴纤维增强塑料加固法、绕丝法、锚栓锚固法等。

间接加固法包括预应力加固法、增设支点加固法等。

四、宿松县中小学抗震加固措施与加固要点
根据国家标准规定，当前已有的学校建筑大部分均需要进行一定的加固补强措施。

相应于不同的结构形式具有不同的实施措施。

按照加固的不同施工方法和位置,主要分为外加固、内加固和夹板墙加固三类。

外加固,顾名思义就是通过在建筑物的外侧增加构造柱、圈梁和抗震墙等方法来加固建筑物,从而加强整体性,实现抗震协同工作,此方法的优势在于不占用室内面积,完全不影响原建筑的使用功能。

内加固法则是在内部添加构造柱、圈梁和拉杆等,一般不会增设抗震墙,因在内部这会严重影响其原有功能,如实在必
要且可改变功能时,抗震墙间距过大则可适当添加。

夹板墙加固法则是在原有墙体基础上的加固措施,其通过采用钢筋网水泥砂浆面层等手段加固墙体,提高墙体的抗剪切能力。

基于上述三点，宿松县中小学加固工程主要采用外加固法和夹板墙加固法并重的加固
理念进行加固。

宿松县中小学碳纤维加固结构构件与要点
外贴纤维增强复合材料加固混凝土技术是通过在混凝土结构外部粘贴纤维增强复合材料片材，通过二者协同受力，达到加固目的。

碳纤维材料具有高强度、高弹性摸量、重量轻及耐腐蚀性好等特点，其抗拉强度是普通钢筋的十倍左右，弹性模量略高于普通钢筋的弹性模量。

加固修复混凝土结构所有碳纤维材料主要为两种：碳纤维材料与配套树脂。

其中碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的十倍，而弹性模量与钢材相当，某些（如高弹性）碳纤维的弹性模量甚至在钢材的两倍以上，且施工性能与耐久性良好，是一种很好的加固修复材料；配套树脂则包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂，前两者的作用是为了提高碳纤维的粘结质量，而后者的作用则是使碳纤维与混凝土能够形成一个复合性整体，并且共同工作，提高结构构件的抗弯、抗剪承载力，达到对结构构件进行加固、补强的目的。

六、浅谈常用的加固方法与加固要点
1、粘贴纤维增强塑料加固法。

外贴纤维加固是用树脂类胶结材料将纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能
的目的。

它是一种非常简单且优良的加固补强方法，但要求被加固混凝土强度等级不得低于c15，且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5 mpa，除了具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。

2、增加支承加固法。

增设支点加固法是通过增设支承点，减少受弯构件的跨度，达到减少作用在被加固构件上的荷载效应，提高结构承载水平的目的。

根据支承结构受力性能的不同分为刚性支点和弹性支点两种加固方法。

该法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间；适用于梁、板、析架、网架等结构的加固。

3、有粘结外包型钢加固法。

外包钢加固是把型钢(一般为角钢或槽钢)或钢板包于构件的四角或两角的加固方法，外包钢加固钢筋混凝土梁也称湿式外包钢加固法，采用该方法加固混凝土结构构件时，应采用环氧树脂胶粘剂进行灌注，把型钢与被加固构件粘结成一整体，以保证型钢架和原构件形成一个整体共同受力。

其特点是受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于60度以上高温场所；适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。

4、粘贴钢板加固法。

钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构
件承载力不足区段(正截面受拉区、正截面受压区或斜截面)表面粘贴强度高的钢板，使原有混凝土和钢板作为一个新的整体共同受力，约束混凝上变形，提高了加固构件的刚度和抗裂度，有效发挥了粘贴钢板的抗弯、抗剪、抗压性能，且不会在混凝土中产生应力集中采用该方法加固时，要求被加固的混凝土结构构件，其现场实测混凝土强度等级不得低于c15，且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5 mpa，并且应将钢板设计成仅承受轴向应力作用，钢板表面应进行防锈蚀处理，表面防锈蚀材料对钢板及胶粘剂无害。

它的特点是施工简单、速度快、上期短；现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小；传力直接，加固效果好，耐久性好；且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平；适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。

结论与建议
正如本文前面所阐述,汶川地震之后,按照我国现行的标准规定,学校类建筑具有不同于一般建筑的抗震重要性,这对许多原有建筑提出了抗震加固的要求。

我县110多项中小学抗震加固工程全部实行公开召标，有专业资质的建筑公司和项目经理才能参加投标，严格按设计图纸（图审后）施工，其次质量监督和检测是加固技术中应加强的重要环节，对加固建筑材料质量把关检测更是重中之重，对结构隐蔽工程也是质量监督的重点。

施工现场由专业的监理公司派有持证上岗的监理员驻点全过程监督。

在进行加固之前,首先需
要对原结构进行评估,分清其结构体系,鉴定其强度等级,并对关键部位进行检测,以此做好原建筑的评估工作,才方便下一步工作进行。

加固完成后对工程分项验收，五方责任主体均需签字，才进行工程竣工备案，其后对工程造价进行及时审计。