1、1淮北市某中学教学楼检测与抗震鉴定吴本华 1（淮北师范大学新校区建设办公室 安徽 淮北 235000）摘要：汶川地震造成许多中小学校舍倒塌，校舍安全引起学术界和工程界的普遍关注。本文以淮北市某中学教学楼为例，介绍了该教学楼抗震现状。根据对该教学楼的现场检测、抗震调查和鉴定分析，提出几点中小学教学楼抗震鉴定和加固设计的建议。关键词：中学教学楼；检测；抗震；鉴定中图分类号： TU312 文献标识码：A 文献编号：Inspection and Seismic Appraisal of the Middle School Building in Huaibei WU Ben-hua(Departmen
2、t of infrastructure construction in new campus, Huaibei Normal University, Huaibei 235000, China)Abstract: Wenchuan earthquake caused collapse of many local primary and secondary schools. Building safety attracted universal attention from academia and engineering . This paper took a middle school bu
3、ilding in Huaibei as an example to introduce its seismic status. According to the inspection, seismic investigation and identification of this building ,some suggestions for seismic appraisal and strengthening design of the primary and secondary school buildings were also proposed.Key word: Middle s
4、chool building; Inspection; Seismic; Appraisal1引言淮北市某中学教学楼建于 1974 年，总建筑面积为 3800m2，建筑物总长度为 79.2m，建筑体型平面内呈 Z 型，砖混结构，中部无变形缝，楼梯布置在建筑的东西两侧，建筑物主体四层，房屋总高度为 13.2m，条形基础，预制空心楼板楼面。设计和施工单位不详，缺乏相关图纸及资料信息。依据国家及地方有关文件要求，需要对现有建筑物进行检测和鉴定，并据此选择加固或拆除重建方案123。目前，建设单位委托检测公司对该教学楼进行了现场检测与鉴定。图 1 为教学楼照片，图 2 教学楼一层平面图。检测发现，该建筑
5、承重墙体多处开裂，屋面、墙体严重渗漏，部分混凝土开裂脱落造成钢筋严重锈蚀，存在严重的安全隐患。图 1 教学楼照片1 项目基金：安徽省教育基本建设学会课题(编号 0912-5)。作者简介:吴本华,男,64 年 2 月生，高级工程师,工学硕士，主要从事钢筋混凝土结构抗震、工程建设技术管理。2图 2 教学楼一层平面图2中学教学楼抗震现状和全国其它抗震设防地区一样，该教学楼抗震现状不容乐观，建设年代已久，综合性能差，主要表现在以下几个方面：21 结构形式为砌体结构该建筑采用砌体结构，建设时间在 70 年代，建设标准低，没有抗震设防要求。当时建设程序不规范，目前房屋存在结构材料强度低、损坏严重、结构整体
6、性差、房屋各构件之间的连接薄弱等问题，在遭遇强烈地震时，必将造成严重破坏或倒塌。22 建筑形式为单面外廊式结构该教学楼采用单面外廊式结构，光线好、干扰小。但由于结构布置不对称，竖向不规则，不利于结构抗震 2。 23 预制装配式楼、屋盖2000 年以前，大多数中学教学楼的楼盖及屋盖均采用装配式预制多孔板。多孔板具有施工速度快，造价低等优点，但整体性差，脆性大，也不利于结构抗震，历次震害表明，装配式楼盖受灾严重 4 5。24 结构抗震设计不合理由于建设年代经济相对落后、教育投入不足，程序不规范，人们对结构抗震的认识不到位等原因，造成许多教学楼没有抗震设计，甚至部分教学楼没有施工图，不能满足现行抗震
7、设计规范要求 2。地震灾害资料表明，这类教学楼具有很大的抗震安全隐患。25 交通疏散系统设计不合理、关键部位存在隐患检测调查资料表明，楼梯在两端，距离中部较远，楼梯及走廊宽度不能满足要求，栏板整体性、抗震能力很差。如果发生紧急情况，师生无法及时疏散，后果不堪设想。楼梯部位没有设计构造柱，不能满足现行抗震设计要求，一旦地震发生，楼梯可能先于主体结构遭到破坏，导致人员无法疏散，产生严重次生灾害。26 结构使用材料标准较低，缺少正常维护检测结果表明，教学楼使用材料标准较低，如采用粘土砂浆砌筑，不能满足现行规范要求。地震发生时，这样的砌体很快就会开裂，关键部位如梁下、楼梯间等处可能首先遭到破坏，造成人
8、员伤亡和财产损失。教学楼没有得到正常维修，局部损坏严重，局部梁下混凝土脱落、开裂，钢筋锈蚀，如图 4（b）所示，在使用荷载作用下存在严重安全隐患。33中学教学楼检测与鉴定3.1 检测目的根据当年的建设标准和设计规范，该建筑不需要进行抗震设计。经过 36 年使用，现状质量很差，建筑、结构设计图纸及改造、修缮记录等原始资料不详。为了进一步查明结构现状，提供教学楼的抗震鉴定依据，有必要对该教学楼进行结构检测。3.2 检测依据为了做好检测工作，使其正常有序地进行，本次检测主要依据的现行标准及规范有：建筑结构检测技术标准 、 砌体工程现场检测技术标准 、 建筑抗震鉴定标准 等。图 3 现场检测照片。(a
9、)砖强度检测 (b)混凝土强度检测 图 3 现场检测照片3.3 检测内容（1）结构尺寸校核。由于所检测的教学楼施工图纸不详，检测人员对建筑屋尺寸进行了详细地实际测量。主要结构尺寸有：教学楼的每个教室开间为 7.8m，进深 9.9m，层高 3.3m，墙厚 240mm；支承大梁墙垛截面尺寸为 250mm500mm。（2）结构抗震构造措施复核。教学楼建成时间在 1990 年之前，按照现行建筑抗震鉴定标准的规定，为 A 类砌体房屋。建筑结构的抗震构造措施主要包括房屋的高度、层数、层高、结构体系、整体性连接构造和宜引起局部倒塌的部位及其连接等。现场检测结果是：房屋总高度、层数及层高满足要求；结构体系部分
10、指标不合格；房屋整体性连接构造所有指标不合格；易引起局部倒塌的部件及其连接的多数指标不合格；（3） 结构材料强度检测。按照有关技术规程及检测标准要求，选取结构的部分构造柱、支承大梁以及重要部位的墙体作为检测对象，经现场实际检测，得到相关部位材料的检测数据。从检测数据可知，教学楼的大梁的现龄期混凝土强度推定值为 14.4MPa；普通粘土砖的抗压强度标准值为5.8MPa，评定为 MU5；砂浆的抗压强度换算值为 1.4MPa，评定为 M1。（4）房屋损伤状况检测分析。通过对教学楼进行现场调查，发现教学楼结构承重部位存在下列重要损伤现象：局部墙体开裂（图 4a)，部分裂缝宽度较大，墙体渗水严重，粉刷层
11、脱落。走廊连梁混凝土严重破损，钢筋锈蚀（图 4b),梁刚度下降，地面多处出现裂缝，人员集中时出现颤动现象。女儿墙高度超过规范要求，且出现裂缝。检测还表明，钢筋保护层厚度实测值部分小于 25mm，不满足规范要求。4(a) 局部墙体开裂 (b) 梁下混凝土剥落钢筋锈蚀 图 4 房屋损伤照片（5）结构安全性分析为了对房屋结构的安全性能做出正确的评价，对该建筑的使用荷载进行了调查分析，为房屋结构性能的计算分析提供依据。荷载调查主要包括恒载、屋面活荷载、雪荷载和风荷载等全面调查。荷载取值主要根据实际建筑功能并按照国家标准建筑结构荷载规范和原建筑物的功能加以确定。屋面活荷载为 0.5kN/m2，基本风压为
12、 0.4kN/m2，基本雪压为 0.4kN/m2。因此，计算时取屋面活荷载为 0.5kN/m2。楼面活荷载取值：2.0kN/m 2，阳台、楼梯取 2.5 kN/m26。为了保证结构的使用安全，对房屋结构采用大型设计软件 PKPM 进行了结构计算校核，计算时结构尺寸和材料强度取现场实测值，其他荷载参考设计规范和本检测调查结果。计算结果表明，一、二层多数纵、横墙的受压承载力均不满足使用要求和抗震要求；且墙体的高厚比不满足要求。3.4 检测结果（1）教学楼属于砌体结构，建造时间较早，无构造柱和圈梁，根据现行建筑抗震设计规范 ，此类建筑物的结构不利于抗震。（2）教学楼的主要损伤现象：主要部位结构墙体出
13、现不同程度的开裂，走廊挑梁混凝土破损，钢筋锈蚀，大部分预制楼板接缝处出现裂缝，屋面防水层破坏严重，渗水现象严重。（3）教学楼大梁的现龄期混凝土强度推定值为 14.4MPa；普通黏土砖的抗压强度标准值为 5.8MPa，评定为 MU5；砂浆的抗压强度换算值为 1.4MPa，评定为 M1。（4）结构理论计算结果表明，教学楼的抗压承载力和抗震承载力均不满足规范要求。（5）根据危险房屋鉴定标准(JGJ125-99)和现场检测结果，教学楼的危险性等级为 D 级 3。当时的建造标准较低，房屋质量很差，又无抗震设防，建议结合本地区规划，拆除重建为宜。3.5 抗震鉴定（1）外观和内在质量不满足建筑抗震鉴定标准规
14、定。（2）结构体系不合理性，在房屋平、立面和墙体布置和楼盖、屋盖形式方面不满足抗震鉴定标准要求。（3）材料强度等级不满足建筑抗震鉴定标准规定。（4）房屋整体连接构造不符合抗震鉴定标准有关规定。（5）引起局部倒塌的部件及其连接如外墙尽端至洞边距离 0.37m，雨蓬质量较差，不满足抗震鉴定标准要求。（6）抗震承载力验算不符合抗震鉴定标准要求。4.结论与建议对汶川地震灾害的调查和各项工作的总结，提高了人们对抗震设防工作重要性的认识，当前，国家正在积极推进并实施中小学校舍安全工程，认真做好工程检测和抗震鉴定工作，这对落实和最终实施中小学校舍安全工程具有重大意义。通过现场检测、抗震调查和鉴定分析，得出以
15、下结论与建议：（1）中小学校舍抗震鉴定和加固工作刻不容缓。例如本文所述的教学楼使用已有 36 年历史，属于全砌体结构，无构造柱和圈梁。当年建设时没有抗震设防要求，但按照现行建筑抗震设计规范 ，该教学楼不符合相关要求，必须进行抗震鉴定，并根据鉴定结论，决定加固方案。如果没有加固价值，应拆除重建。（2）对抗震不利地段的教学楼，即使结构布置合理，抗震性能较好，抗震鉴定结论较好，为防患于未然，也应拆除异地重建，防止历次地震教训发生。（3）建议依据检测结果和相关文献资料，同时充分考虑实际情况，对教学楼的鉴定作出结论。90 年代前建设的建筑尤其是唐山地震之前建设的教学楼，即使检测结果比较理想，也应选择拆除
16、重建方案。因为当年建设标准低，建筑技术比较落后，技术人员少，管理水平不高，建筑质量较差。如选择加固方案则造价偏高，加固后效果未必理想。（4）为了有序推进校舍安全工程有序进行，2000 年以后建设的建筑也应该按照相关程序进行抗震鉴定，并根据鉴定意见进行加固或改造。对抗震不利地段的建筑物尤其是教学楼，建议异地重建，5彻底解决抗震安全隐患。（5）鉴定报告内容应完整准确，结论应可靠，以便于更好的在技术上、经济上指导抗震加固设计和施工工作。抗震加固方案也应当依据抗震鉴定报告进行设计，实施过程中遇到技术问题要及时调整，防止出现加固设计不科学或盲目加固现象。（6）对于鉴定结论需要加固且有加固意义的校舍，加固
17、设计前应认真研究目前的装饰情况和效果，综合考虑技术、经济等因素后确定形成加固方案，这样更有利于加快进度，节约投资，减少对结构的破坏。参考文献：1 郑中明等.附属学校教学楼抗震鉴定报告. 合肥工业大学，2010.2 GB50011-2001. 建筑抗震设计规范（2008 版）S，中国建筑工业出版社.3 GB50023-2009. 建筑抗震鉴定标准S，中国建筑工业出版社.4 邵莲芬等. 从汶川地震之影响谈我国“中小学教学楼的加固与设计 ”J.工程抗震与加固改造, 2008,30（4）：8182.5 姚秋来等. 5.12 汶川特大地震都江堰灾区震害调查J.工程抗震与加固改造, 2008,30（4）：1223.6 GB50009 -2001. 建筑结构荷载规范S, 中国建筑工业出版社.项目基金：安徽省教育基本建设学会课题(编号 0912-5)。
