中小学校舍抗震加固与鉴定若干个问题探讨
摘要：若中小学校舍全部加固将超出政府支付能力，必须从工程抗震角度，视建筑物不满足鉴定标准的指标类别和程度，在安全性和经济性之间寻求解决方案。本文阐述了中小学校舍抗震加固与鉴定的若干个问题，对中小学校舍抗震加固设计提出一些建议，最后用实例加以说明。
关键词：中小学校舍；抗震鉴定；加固
Abstract: if the primary and middle school school buildings all than the government’s ability to pay reinforcement, must from the Angle of seismic resistance, the engineering, depending on the buildings don’t meet the standard of appraisal index category and degree, in the safety and economic behavior between seek solutions. This paper expounds the seismic strengthening and identification of primary and middle school school buildings of the several problems, for primary and secondary school school buildings seismic strengthening design and presents some Suggestions, with the last instance to illustrate.
Keywords: primary and middle school school buildings; Aseismatic appraisal; reinforcement
校舍安全直接关系广大师生的生命安全，关系社会和谐稳定。2009年，国务院决定实施全国中小学校舍安全工程，将学校建成最安全、家长最放心的地方。规定要求各类教学用房的设防类别均予以提高，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强抗震。对某小学教学楼进行全面检测、鉴定和分析，根据鉴定评价结果，提出了加固设计建议。
1、抗震加固与鉴定的若干个问题
1.1装配式钢筋混凝土楼盖结构的鉴定与加固
横墙最大间距主要为保证横向地震作用下有足够的抗侧力构件和顺利传递地震剪力的途径。因此，最大间距与楼盖的刚度有关。抗震规范把楼盖按刚度分为3类，即刚度较大的现浇或装配整体式楼盖，中等刚度的装配式钢筋混凝土楼盖和刚度极差的木楼盖。
对横墙布置最大间距，必须遵守横向地震作用下横墙的最大距离以不使纵墙出现平面外破坏为准。由此可见，在确定横墙的最大间距时，应综合考虑上述因素及技术经济指标和使用上的合理要求。
《建筑抗震鉴定标准》（GB50023－2009）第5.2节表5.2.2 对砌体房屋刚性体系抗震横墙的最大间距作了规定，同时在表5.2.14-1体系影响系数值规定：“当横墙间距超过表5.2.2最大值4m以内时，楼层的墙体综合抗震能力指数计算时应乘以0.90的体系影响系数”。也就是说：当抗震横墙的最大间距超过表5.2.2
对砌体房屋刚性体系抗震横墙的最大间距规定值4m以内时，可以通过第二级鉴定验算楼层的墙体综合抗震能力指数，当该指数大于等于1.0时，应评定为满足抗震鉴定要求；只有当楼层的墙体综合抗震能力指数小于1.0时，才需进行加固，且应根据建筑物现场情况采取切合实际的方法，并非必须通过加固使原有房屋抗震横墙的最大间距满足表5.2.2的规定，而是只要通过加固使楼层的墙体综合抗震能力指数大于等于1.0即可。但在实际中小学校舍鉴定、加固过程中，不少单位不能做到不同情况区别对待，只要抗震横墙最大间距不满足表5.2.2的规定，就要想尽办法使其达到表5.2.2的要求。如上世纪五六十年代建造的装配式钢筋混凝土楼、屋盖的学校教学楼，抗震横墙间距一般为9～11m，大于表5.2.2规定，但超过值均在4m以内。鉴定、加固设计时千篇一律，通过在原有预制钢筋混凝土圆孔板上增加现浇钢筋混凝土叠合层，将原来的装配式楼盖改变为装配整体式楼盖，这样，理论上横墙间距就满足规范要求了。然而，实际情况却并非如此：首先是预制圆孔板混凝土强度等级一般为C28左右，对其进行大面积人工凿毛处理难度非常大，往往处理不到位，清理不干净，造成后浇叠合层空鼓、开裂，与原有预制板结合不好，有的现浇层甚至除了增加荷载外，根本形成不了整体式楼、屋盖结构；现场还发现有的施工单位为了赶进度、节省人力，就直接将公路凿毛的机械用到楼板凿毛处理上，这种机械振动相当大，用它对砌体房屋的楼、屋面板进行大面积凿毛，将直接损伤承重墙体，特别是楼、屋面板附近的墙体，这样不但达不到加固效果，反而降低了结构的抗震能力。当少数横墙间距超过表
5.2.2 最大值4m以上时，由于横向地震作用确实不能很好地传递到横墙，此时还是应结合墙体加固同时增大楼板刚度，使之满足国家现行有关规范、标准的要求。
1.2 构件支承长度不足的处理
砖混结构由于支承长度不足引起局部倒塌的现象，在以往地震中时有发生，尤其是楼梯间及门厅跨度较大的大梁，当其支承长度不足时更容易发生破坏。《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）第7.3.5条、第7.3.8条第2款分别对钢筋混凝土楼、屋面板的支承长度和楼梯间及门厅内墙阳角处大梁的支承长度作了强制性规定；《建筑抗震鉴定标准》（GB50023－2009）第5.2.5条、5.2.8条也分别对楼、屋盖的支承长度和楼梯间及门厅内墙阳角处大梁的支承长度作了规定，但因为鉴定标准针对既有建筑，在程度上以及支承长度的具体数值上均较抗震设计规范的规定有所降低，5.2.5条及5.2.8条均不是强制性条文。尽管《建筑抗震加固技术规程》第5.2.2条第3款规定：楼、屋盖构件支承长度不满足要求时，可增设托梁或采取增强楼、屋盖整体性等措施，但从实际情况考虑，若仅是预制楼、屋盖构件支承长度不足，一般不宜采用后浇钢筋混凝土叠合层增强楼、屋盖整体性，最好采用增设托梁的办法；若大梁支承长度不足，则可采用面层、板墙加固，条件允许，也可增设支柱。
1.3角部墙体加固
受双向地震作用的影响，建筑物的角部受力复杂，容易产生应力集中，因此地震作用下容易发生破坏，轻者只是角上局部区域开裂，重者则发生垮塌破坏。图1、2分别为2008年5月12日发生在四川省汶川县地震中某一住宅楼和
某一学校教学楼角部墙体破坏情况，其中住宅楼角部墙体局部垮塌，而教学楼角部墙体则整个倾覆倒掉。所以在砌体结构校舍抗震加固设计时，角部应为重点考虑部位，加固可采用包角或镶边方法，即在墙角或门窗洞边用型钢或钢筋混凝土包角或镶边，也可用现浇钢筋混凝土套加固。
图1 某砖混房屋楼角局部垮塌 图2 某学校教学楼角墙倾覆倒塌
1.4楼梯间墙体加固
发生地震时，楼梯是重要的疏散逃生通道，只有确保楼梯间安全，才能在强烈地震中尽量避免大范围人员伤亡。图3～6为汶川地震中一些砌体结构中楼梯间墙体破坏或倒塌情况。其实早在唐山地震的震害调查中就已发现，砌体结构楼梯间墙体的震害较为严重。
图3 某砌体楼梯间局部倒塌图4 某4层砖混楼楼梯间倒塌
图5 某中学楼梯间弧形墙开裂 图6 某师范学校楼梯间局部墙体垮塌
楼梯间墙由于没有楼板作横向隔膜支承墙体，形成楼梯间墙的自由高度较大，竖向压力较小，抗剪能力较弱。尤其是到顶层时，楼梯间墙为一层半高，更容易破坏。有时还因为楼梯踏步嵌入墙体而削弱了墙截面，造成严重震害。此外，一般多层砖房的震害，尽端较中部为重，而楼梯间设置在尽端时，更使楼梯间墙体首先遭到破坏。
总之，在砌体结构的楼梯间区域，由于楼梯结构自身的复杂性，楼梯间周边墙体与楼梯构件的约束不足，致使楼梯间成为整个砌体结构中的薄弱部位，从而造成其在地震中遭受到严重的震害。
鉴于上述原因和楼梯间在抗震救灾中的重要性，所以在砌体结构校舍加固设计中，应特别注意该部位的加强，尤其是选用区段加固的方案时，更应对楼梯间的墙体采取加强措施。
2工程实例
某小学教学楼建于1989年，为3层砌体房屋，8度设防。建筑长46.0m，宽15.0m，楼、屋盖均为预制钢筋混凝土圆孔板，墙厚均为370mm，纵墙承重，结构平面布置见图7。室内外高差为0.6m，各层层高均为3.6m。现场检测砖和砂浆推定强度值见表1。该建筑抗震设防类别为乙类，根据《建筑抗震鉴定标准》（GB50023－2009）第1.0.3条的规定，抗震横墙最大间距应按9度对应的规定
进行检查。由于楼、屋面预制钢筋混凝土圆孔板上无现浇钢筋混凝土叠合层，因而楼、屋盖类别为装配式钢筋混凝土，由鉴定标准表5.3.3-1可查得，抗震横墙最大间距7m，而实际横墙最大间距为11m，大于鉴定标准规定值4m；其他项抗震措施则均满足《建筑抗震鉴定标准》（GB50023－2009）的有关规定。在进行抗震承载力验算时，考虑了抗震横墙最大间距不符合鉴定标准规定的影响，乘了体系影响的折减系数，抗震承载力仍然满足要求，最后认为该教学楼满足鉴定标准要求，无需加固。这样既避免了对楼、屋面板进行凿毛处理造成对原结构墙体的损伤，同时又减少了不必要的投资。
图7结构平面布置示意图
3结论
建成于不同年代、不同地点的中小学校舍，结构布置不尽相同，其抗震承载能力千差万别。作为工程技术人员，应根据结构实际情况，分析受力特点，把握关键，突出重点，做到具体情况具体对待，尽量采用易于实现且对原结构损伤小的加固措施。千万不能一概而论，只要是装配式钢筋混凝土楼、屋盖，抗震横墙最大间距稍不满足鉴定标准的规定，就大范围地浇筑钢筋混凝土叠合层。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
中小学校舍抗震加固与鉴定若干个问题探讨
摘要：若中小学校舍全部加固将超出政府支付能力，必须从工程抗震角度，视建筑物不满足鉴定标准的指标类别和程度，在安全性和经济性之间寻求解决方案。本文阐述了中小学校舍抗震加固与鉴定的若干个问题，对中小学校舍抗震加固设计提出一些建议，最后用实例加以说明。
关键词：中小学校舍；抗震鉴定；加固
Abstract: if the primary and middle school school buildings all than the government’s ability to pay reinforcement, must from the Angle of seismic resistance, the engineering, depending on the buildings don’t meet the standard of appraisal index category and degree, in the safety and economic behavior between seek solutions. This paper expounds the seismic strengthening and identification of primary and middle school school buildings of the several problems, for primary and secondary school school buildings seismic strengthening design and presents some Suggestions, with the last instance to illustrate.
Keywords: primary and middle school school buildings; Aseismatic appraisal; reinforcement
校舍安全直接关系广大师生的生命安全，关系社会和谐稳定。2009年，国务院决定实施全国中小学校舍安全工程，将学校建成最安全、家长最放心的地方。规定要求各类教学用房的设防类别均予以提高，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强抗震。对某小学教学楼进行全面检测、鉴定和分析，根据鉴定评价结果，提出了加固设计建议。
1、抗震加固与鉴定的若干个问题
1.1装配式钢筋混凝土楼盖结构的鉴定与加固
横墙最大间距主要为保证横向地震作用下有足够的抗侧力构件和顺利传递地震剪力的途径。因此，最大间距与楼盖的刚度有关。抗震规范把楼盖按刚度分为3类，即刚度较大的现浇或装配整体式楼盖，中等刚度的装配式钢筋混凝土楼盖和刚度极差的木楼盖。
对横墙布置最大间距，必须遵守横向地震作用下横墙的最大距离以不使纵墙出现平面外破坏为准。由此可见，在确定横墙的最大间距时，应综合考虑上述因素及技术经济指标和使用上的合理要求。
《建筑抗震鉴定标准》（GB50023－2009）第5.2节表5.2.2 对砌体房屋刚性体系抗震横墙的最大间距作了规定，同时在表5.2.14-1体系影响系数值规定：“当横墙间距超过表5.2.2最大值4m以内时，楼层的墙体综合抗震能力指数计算时应乘以0.90的体系影响系数”。也就是说：当抗震横墙的最大间距超过表5.2.2
对砌体房屋刚性体系抗震横墙的最大间距规定值4m以内时，可以通过第二级鉴定验算楼层的墙体综合抗震能力指数，当该指数大于等于1.0时，应评定为满足抗震鉴定要求；只有当楼层的墙体综合抗震能力指数小于1.0时，才需进行加固，且应根据建筑物现场情况采取切合实际的方法，并非必须通过加固使原有房屋抗震横墙的最大间距满足表5.2.2的规定，而是只要通过加固使楼层的墙体综合抗震能力指数大于等于1.0即可。但在实际中小学校舍鉴定、加固过程中，不少单位不能做到不同情况区别对待，只要抗震横墙最大间距不满足表5.2.2的规定，就要想尽办法使其达到表5.2.2的要求。如上世纪五六十年代建造的装配式钢筋混凝土楼、屋盖的学校教学楼，抗震横墙间距一般为9～11m，大于表5.2.2规定，但超过值均在4m以内。鉴定、加固设计时千篇一律，通过在原有预制钢筋混凝土圆孔板上增加现浇钢筋混凝土叠合层，将原来的装配式楼盖改变为装配整体式楼盖，这样，理论上横墙间距就满足规范要求了。然而，实际情况却并非如此：首先是预制圆孔板混凝土强度等级一般为C28左右，对其进行大面积人工凿毛处理难度非常大，往往处理不到位，清理不干净，造成后浇叠合层空鼓、开裂，与原有预制板结合不好，有的现浇层甚至除了增加荷载外，根本形成不了整体式楼、屋盖结构；现场还发现有的施工单位为了赶进度、节省人力，就直接将公路凿毛的机械用到楼板凿毛处理上，这种机械振动相当大，用它对砌体房屋的楼、屋面板进行大面积凿毛，将直接损伤承重墙体，特别是楼、屋面板附近的墙体，这样不但达不到加固效果，反而降低了结构的抗震能力。当少数横墙间距超过表
5.2.2 最大值4m以上时，由于横向地震作用确实不能很好地传递到横墙，此时还是应结合墙体加固同时增大楼板刚度，使之满足国家现行有关规范、标准的要求。
1.2 构件支承长度不足的处理
砖混结构由于支承长度不足引起局部倒塌的现象，在以往地震中时有发生，尤其是楼梯间及门厅跨度较大的大梁，当其支承长度不足时更容易发生破坏。《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）第7.3.5条、第7.3.8条第2款分别对钢筋混凝土楼、屋面板的支承长度和楼梯间及门厅内墙阳角处大梁的支承长度作了强制性规定；《建筑抗震鉴定标准》（GB50023－2009）第5.2.5条、5.2.8条也分别对楼、屋盖的支承长度和楼梯间及门厅内墙阳角处大梁的支承长度作了规定，但因为鉴定标准针对既有建筑，在程度上以及支承长度的具体数值上均较抗震设计规范的规定有所降低，5.2.5条及5.2.8条均不是强制性条文。尽管《建筑抗震加固技术规程》第5.2.2条第3款规定：楼、屋盖构件支承长度不满足要求时，可增设托梁或采取增强楼、屋盖整体性等措施，但从实际情况考虑，若仅是预制楼、屋盖构件支承长度不足，一般不宜采用后浇钢筋混凝土叠合层增强楼、屋盖整体性，最好采用增设托梁的办法；若大梁支承长度不足，则可采用面层、板墙加固，条件允许，也可增设支柱。
1.3角部墙体加固
受双向地震作用的影响，建筑物的角部受力复杂，容易产生应力集中，因此地震作用下容易发生破坏，轻者只是角上局部区域开裂，重者则发生垮塌破坏。图1、2分别为2008年5月12日发生在四川省汶川县地震中某一住宅楼和
某一学校教学楼角部墙体破坏情况，其中住宅楼角部墙体局部垮塌，而教学楼角部墙体则整个倾覆倒掉。所以在砌体结构校舍抗震加固设计时，角部应为重点考虑部位，加固可采用包角或镶边方法，即在墙角或门窗洞边用型钢或钢筋混凝土包角或镶边，也可用现浇钢筋混凝土套加固。
图1 某砖混房屋楼角局部垮塌 图2 某学校教学楼角墙倾覆倒塌
1.4楼梯间墙体加固
发生地震时，楼梯是重要的疏散逃生通道，只有确保楼梯间安全，才能在强烈地震中尽量避免大范围人员伤亡。图3～6为汶川地震中一些砌体结构中楼梯间墙体破坏或倒塌情况。其实早在唐山地震的震害调查中就已发现，砌体结构楼梯间墙体的震害较为严重。
图3 某砌体楼梯间局部倒塌图4 某4层砖混楼楼梯间倒塌
图5 某中学楼梯间弧形墙开裂 图6 某师范学校楼梯间局部墙体垮塌
楼梯间墙由于没有楼板作横向隔膜支承墙体，形成楼梯间墙的自由高度较大，竖向压力较小，抗剪能力较弱。尤其是到顶层时，楼梯间墙为一层半高，更容易破坏。有时还因为楼梯踏步嵌入墙体而削弱了墙截面，造成严重震害。此外，一般多层砖房的震害，尽端较中部为重，而楼梯间设置在尽端时，更使楼梯间墙体首先遭到破坏。
总之，在砌体结构的楼梯间区域，由于楼梯结构自身的复杂性，楼梯间周边墙体与楼梯构件的约束不足，致使楼梯间成为整个砌体结构中的薄弱部位，从而造成其在地震中遭受到严重的震害。
鉴于上述原因和楼梯间在抗震救灾中的重要性，所以在砌体结构校舍加固设计中，应特别注意该部位的加强，尤其是选用区段加固的方案时，更应对楼梯间的墙体采取加强措施。
2工程实例
某小学教学楼建于1989年，为3层砌体房屋，8度设防。建筑长46.0m，宽15.0m，楼、屋盖均为预制钢筋混凝土圆孔板，墙厚均为370mm，纵墙承重，结构平面布置见图7。室内外高差为0.6m，各层层高均为3.6m。现场检测砖和砂浆推定强度值见表1。该建筑抗震设防类别为乙类，根据《建筑抗震鉴定标准》（GB50023－2009）第1.0.3条的规定，抗震横墙最大间距应按9度对应的规定
进行检查。由于楼、屋面预制钢筋混凝土圆孔板上无现浇钢筋混凝土叠合层，因而楼、屋盖类别为装配式钢筋混凝土，由鉴定标准表5.3.3-1可查得，抗震横墙最大间距7m，而实际横墙最大间距为11m，大于鉴定标准规定值4m；其他项抗震措施则均满足《建筑抗震鉴定标准》（GB50023－2009）的有关规定。在进行抗震承载力验算时，考虑了抗震横墙最大间距不符合鉴定标准规定的影响，乘了体系影响的折减系数，抗震承载力仍然满足要求，最后认为该教学楼满足鉴定标准要求，无需加固。这样既避免了对楼、屋面板进行凿毛处理造成对原结构墙体的损伤，同时又减少了不必要的投资。
图7结构平面布置示意图
3结论
建成于不同年代、不同地点的中小学校舍，结构布置不尽相同，其抗震承载能力千差万别。作为工程技术人员，应根据结构实际情况，分析受力特点，把握关键，突出重点，做到具体情况具体对待，尽量采用易于实现且对原结构损伤小的加固措施。千万不能一概而论，只要是装配式钢筋混凝土楼、屋盖，抗震横墙最大间距稍不满足鉴定标准的规定，就大范围地浇筑钢筋混凝土叠合层。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。