摘要：本文以蘭州市某小學(xué)校四層框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓基礎(chǔ)隔震抗震加固為研究背景，探討了利用疊層橡膠隔震支座對(duì)既有建筑基礎(chǔ)進(jìn)行托換改造，減小結(jié)構(gòu)在水平地震力作用下剪切破壞力，從而提高房屋的結(jié)構(gòu)安全性。通過工程設(shè)計(jì)概算評(píng)價(jià)，該項(xiàng)研究成果對(duì)高烈度抗震設(shè)防地區(qū)中小學(xué)教學(xué)用房提高結(jié)構(gòu)的抗震安全性具有重要的參考和推廣價(jià)值。

　　關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu);隔震;加固

　　1　項(xiàng)目的研究背景

　　在我國普及9年制義務(wù)教育階段，新建的農(nóng)村中小學(xué)教學(xué)樓相當(dāng)一部分為4-5層框架結(jié)構(gòu)。5.12汶川8.0級(jí)特大地震和7.24岷縣漳縣6.6級(jí)大地震震害證明，框架結(jié)構(gòu)房屋雖然其抗震性能總體優(yōu)于砌體結(jié)構(gòu)，但結(jié)構(gòu)受到當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)規(guī)范的制約，結(jié)構(gòu)整體抗震性能差、延性低、易發(fā)生脆性破壞、容易造成大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的案例同樣較多。國家在2008年7月頒發(fā)的《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》 GB 50223-2008第6.0.8條將教育建筑中，幼兒園、小學(xué)、中學(xué)的教學(xué)用房以及學(xué)生宿舍和食堂的抗震設(shè)防類別定為應(yīng)不低于重點(diǎn)設(shè)防類(乙級(jí))。2009年國務(wù)院發(fā)文強(qiáng)調(diào)確保校舍工程安全，要求對(duì)全國各中小學(xué)校舍啟動(dòng)整體質(zhì)量狀況調(diào)查和改造重建工作，9年多過去了，受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平制約，西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)校舍建筑抗震改造推進(jìn)任然比較緩慢，不少校舍未達(dá)到國家現(xiàn)行的抗震設(shè)防要求;對(duì)中小學(xué)校舍抗震排查、建筑隔震改造、抗震加固，把學(xué)校建成最安全、家長最放心的地方成為學(xué)校和教育主管部門義不容辭責(zé)任，是推動(dòng)和諧社會(huì)建設(shè)的基本保障。本研究項(xiàng)目通過采用建筑物基礎(chǔ)隔震技術(shù)對(duì)舊建筑進(jìn)行基礎(chǔ)改造施工，通過橡膠支座的減震作用，減少上部結(jié)構(gòu)的地震能量輸入，降低水平地震力對(duì)上部結(jié)構(gòu)的剪切破壞作用，提高房屋的整體抗震性能。通過對(duì)工程實(shí)際案例的分析研究，對(duì)高烈度抗震設(shè)防地區(qū)中小學(xué)框架結(jié)構(gòu)教學(xué)用房提高抗震安全性具有重要的參考和推廣價(jià)值。

　　2　研究對(duì)象的工程概況

　　該研究項(xiàng)目位于蘭州市西固區(qū)，為該區(qū)某小學(xué)四層全框架結(jié)構(gòu)的教學(xué)樓，建筑物長40.90米，寬15.40米，平面布局為不規(guī)則矩形，建筑物地上四層，一至四層層高均為3.60 米，五層為3.30米，設(shè)計(jì)室內(nèi)外高差-0.45米，建筑物高度為 14.150米，無地下室，工程總建筑面積2637.86平方米。2002 年7月工程完成竣工驗(yàn)收并交付使用，施工資料比較齊全。

　　3　通過工程結(jié)構(gòu)鑒定評(píng)估，判斷基礎(chǔ)加固的可行性

　　對(duì)建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定與評(píng)估，是建筑物進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固的依據(jù)，也是工程加固是否可以進(jìn)行的首要問題，為掌握既有建筑結(jié)構(gòu)的安全、適用和耐久性是否滿足正常使用要求，在改造加固前必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測(cè)評(píng)估加固的可行性。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，依據(jù)現(xiàn)行國家的、行業(yè)、地方的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)既有建筑進(jìn)行分析計(jì)算，評(píng)價(jià)原有結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，編制加固施工技術(shù)路線圖。依據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》 GB50023-2009條款，A類鋼筋混凝土房屋應(yīng)進(jìn)行抗震能力兩級(jí)鑒定，當(dāng)符合第一級(jí)鑒定時(shí)，除9度地區(qū)外，不進(jìn)行抗震驗(yàn)算而評(píng)為滿足抗震鑒定要求;不符合第一級(jí)鑒定要求時(shí)，需要在第二級(jí)鑒定中采用屈服強(qiáng)度系數(shù)和綜合抗震能力指數(shù)的方法進(jìn)行判斷。該工程為雙向全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，框架梁板柱為整澆節(jié)點(diǎn)，平面局部突出較小，且不大于該方向總長度的30%，立面局部縮進(jìn)的尺寸不大于該方向水平總尺寸的25%，樓層剛度不宜小于其相鄰上層剛度的 70%，且連續(xù)三層總的剛度降低不宜大于50%，平面內(nèi)的抗側(cè)力構(gòu)件及質(zhì)量分布基本均勻?qū)ΨQ。

　　4　既有建筑的隔震設(shè)計(jì)

　　建設(shè)場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為8.0度(基本地震加速度為 0.20g)，建筑場(chǎng)地為Ⅱ類三組，場(chǎng)地特征周期為0.45s，多遇地震時(shí)加速度峰值為70cm/s2 ，設(shè)防烈度下加速度峰值為 200cm/s2 ，罕遇地震時(shí)加速度峰值為400cm/s2 ，本結(jié)構(gòu)的建筑高度是14.15m，寬度是15.40m，高寬比是小于4，滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011-2010)結(jié)構(gòu)高寬比宜小于4 的要求。建筑物原基礎(chǔ)形式為下柱大直徑人工成孔灌注樁基礎(chǔ)，采用的基礎(chǔ)穩(wěn)定性較好，本工程風(fēng)荷載產(chǎn)生的最大水平剪力標(biāo)準(zhǔn)值為小于結(jié)構(gòu)總水平力不超過結(jié)構(gòu)總重力的 10%，建筑上部結(jié)構(gòu)特征適合采用基礎(chǔ)隔震措施。

　　5　基礎(chǔ)隔震層構(gòu)造設(shè)計(jì)

　　在建筑物基礎(chǔ)部分增加隔震層的關(guān)鍵技術(shù)首先要保證基礎(chǔ)下支墩(截樁后的樁頭下部分)、上支墩(截樁后的樁頭上部分)都要有足夠的水平剛度，為此本項(xiàng)目中在距離截樁后樁頂下方0.20米以下增設(shè)不小于0.25米的全現(xiàn)澆鋼筋混凝土底板，底板的范圍必須延伸到隔震溝的外側(cè)，底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C35，雙層雙向鋼筋網(wǎng)片的配筋率不得小于0.20%。在地梁標(biāo)高處增設(shè)隔震層頂板，厚度不得小于0.18米，頂板四周與外墻地梁錨固，頂板混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C35，雙層雙向鋼筋網(wǎng)片的配筋率不得小于 0.20%，頂板與地梁之間通過化學(xué)植筋錨固。為方便支座安裝，在上支墩下方和下支墩上方安裝厚度不小于20毫米的鋼板墩帽，墩帽直徑要完全吻合與支墩，橡膠支座安裝完成后用角鋼將支座圍焊在墩帽上。支座施工完成后，隔震層凈高1.500米，能夠滿足日常檢修和維護(hù)要求。同時(shí)要求在建筑物四周設(shè)置寬度0.40米，深1.00米隔震溝，建筑物臺(tái)階、坡道、散水與建筑物之間設(shè)計(jì)能夠滿足建筑物水平移動(dòng)要求的柔性變形連接，對(duì)穿過隔震層的水暖管道、電線電纜均采用柔性接頭過度，建筑物施工完成后，要做好隔震支座的防火封堵。

　　6　基礎(chǔ)隔震脫換施工

　　該工程中的主要工藝流程為：切斷原建筑物供水、排水、暖氣管網(wǎng)和強(qiáng)弱電供電網(wǎng)絡(luò);拆除一層地面的裝飾層、散水、素混凝土和灰土墊層、拆除原建筑物范圍內(nèi)的防水地溝;開挖房心回填土至設(shè)計(jì)標(biāo)高;施工基礎(chǔ)隔震層底板和隔震溝;安裝框架柱臨時(shí)支撐系統(tǒng);截?cái)嘣�有井�?安裝橡膠支座下連接板;安裝隔震橡膠支座和上連接板;固定橡膠支座;地梁植筋，支隔震層頂板模板、綁扎隔震層頂板鋼筋;澆筑隔震層頂板混凝土;安裝隔震層內(nèi)水、暖管網(wǎng)，布強(qiáng)弱電橋架和電纜;安裝隔震溝蓋板、恢復(fù)室外臺(tái)階。 1)該工程地處蘭州市西固區(qū)，天然地面2.00米以下地基土比較松軟，地基土的承載了較低，需要進(jìn)行翻夯換填處理，處理后的3：7灰土和素土壓實(shí)系數(shù)均不得小于0.95，平板載荷實(shí)驗(yàn)承載力特征值不得小于180MPa。 2)在基礎(chǔ)脫換施工前要進(jìn)行臨時(shí)支撐系統(tǒng)承載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理布置液壓伺服頂升控制系統(tǒng)，通過系統(tǒng)調(diào)試給結(jié)構(gòu)施加頂升力。

　　7　結(jié)語

　　隨著我國的快速發(fā)展，隔震技術(shù)應(yīng)用在了新建的建筑中，但還有大批的建筑面臨著加固改造的問題，既有建筑隔震加固技術(shù)在以后的應(yīng)用前景非常廣泛，相比于抗震加固會(huì)取的更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本項(xiàng)目通過對(duì)技術(shù)方案的工程投資估算，改造施工的平方米造價(jià)為1250元(含稅)，工程造價(jià)適中，建設(shè)單位能夠接受。但在隔震加固改造中施工技術(shù)方面都還存在不足，還有很多問題沒有解決，需要我們共同努力研究。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]GB 50011-2010(2016年版)，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

　　[2]GB 50367-2013，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

　　《某小學(xué)框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓隔震加固關(guān)鍵技術(shù)研究》來源：《中國建材科技》，作者：李貴文。