中小學(xué)抗震加固方式探索

四川5?12大地震讓每一個(gè)中國(guó)人傷痛不已，地震造成許多砌體結(jié)構(gòu)的中小學(xué)教學(xué)樓倒塌，眾多學(xué)生遇難，在此次地震中僅四川省就有7000余間校舍倒塌,很多學(xué)校成了災(zāi)區(qū)孩子們的共同墳?zāi)?，現(xiàn)狀之慘烈讓人觸目驚心。隨后我國(guó)又經(jīng)歷了幾次不同程度的地震。

在汶川地震后，國(guó)家的抗震規(guī)范就快速做了調(diào)整。《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2008，按照“對(duì)學(xué)校、醫(yī)院、體育場(chǎng)館、博物館、文化館、圖書(shū)館、影劇院、商場(chǎng)、交通樞紐等人員密集的公共服務(wù)設(shè)施，應(yīng)當(dāng)按照高于當(dāng)?shù)胤课萁ㄖ目拐鹪O(shè)防要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，增強(qiáng)抗震設(shè)防能力”的要求，提高了某些建筑的抗震設(shè)防類(lèi)別，特別加強(qiáng)對(duì)未成年人在地震等突發(fā)事件中的保護(hù)。規(guī)范第6.0.8中規(guī)定：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，抗震設(shè)防類(lèi)別應(yīng)不低于重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)。

中小學(xué)傳統(tǒng)抗震加固方式

傳統(tǒng)的抗震加固方式：

1.水泥砂漿或鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固

2.粘貼鋼板或碳纖維布加固

3.鋼筋混凝土板墻加固

4.增設(shè)抗震墻或翼墻加固

5.外加圈梁一構(gòu)造柱加固

6.鋼絞線(xiàn)網(wǎng)一聚合物砂漿面層加固

7.面層組合柱、組合壁柱加固

8.改變結(jié)構(gòu)體系加固

9.鋼構(gòu)套加固

中小學(xué)抗震加固方式革新

鑒于中小學(xué)建筑抗震設(shè)防類(lèi)別的提高，一些已建中小學(xué)建筑的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)明顯不滿(mǎn)足規(guī)范要求，對(duì)存在安全隱患的校舍進(jìn)行抗震加固工作迫在眉睫。

中小學(xué)校舍結(jié)構(gòu)建筑形式大多活潑開(kāi)放，比如采用一些U型L型的平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)，存在高寬比超限或高度超限或豎向剛度突變等問(wèn)題。對(duì)這些結(jié)構(gòu)利用傳統(tǒng)的加固方法也難以改變其高度或高寬比超限的致命弱點(diǎn)，必須采用隔震減震等抗震加固新技術(shù)來(lái)加強(qiáng)其抗震性能來(lái)滿(mǎn)足規(guī)范要求?？拐鸺庸绦录夹g(shù)主要包括隔震、耗能減震、主動(dòng)控制和混合控制等技術(shù)。

隔震技術(shù)

目前結(jié)構(gòu)控制技術(shù)中，應(yīng)用zui為廣泛和zui為成熟的就是基礎(chǔ)隔震技術(shù)。隔震加固是在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部位設(shè)置專(zhuān)門(mén)的隔離層，阻止地面運(yùn)動(dòng)向上部結(jié)構(gòu)傳遞。從抗震原理來(lái)看，實(shí)際上是增大結(jié)構(gòu)周期，減小上部結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)，這是一種間接抗震加固方法。并且，由于隔震裝置的水平剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上部結(jié)構(gòu)的層間水平剛度，上部結(jié)構(gòu)在地震中的水平變形，將從傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)的“放大晃動(dòng)型”變?yōu)楦粽鸾Y(jié)構(gòu)的“整體平動(dòng)型”，從有較大的層間變位變?yōu)橹挥形⑿〉膶娱g變位，因而上部結(jié)構(gòu)在強(qiáng)地震中仍處于彈性狀態(tài)，不需要另行采取加固措施。

建筑物隔震技術(shù)應(yīng)用具有較長(zhǎng)的歷史。例如紫禁城地下的“煮過(guò)的糯米拌石灰”，又如日本的“橫豎交錯(cuò)的多層圓木”等都是所謂的隔震裝置。而現(xiàn)代隔震技術(shù)可追溯到1881年日本學(xué)者河合浩藏的文章《地震時(shí)不遭受大震動(dòng)的結(jié)構(gòu)》，作者在文中提出了滾木隔震方法。我國(guó)上世紀(jì)80年代后期開(kāi)始進(jìn)行對(duì)橡膠隔震墊的研究。杭州大學(xué)周福霖教授shuaixian進(jìn)行橡膠墊的隔震研究，并于1993年9月在浙江汕頭建成首棟采用疊層橡膠支座隔震的房屋建筑。

此后，華中科技大學(xué)唐家祥教授在文獻(xiàn)

采用橡膠隔震支座進(jìn)行隔震是一種常用的建筑物隔震方式。對(duì)建筑物破壞zui大的水平地震運(yùn)動(dòng)，橡膠支座可以通過(guò)大幅度扭曲，大大的削弱傳播到建筑物上的能量，從而有效降低水平地震作用達(dá)80%以上。 這樣，在碰到一般地震時(shí)，可以使建筑物結(jié)構(gòu)本身不被破壞，還能使室內(nèi)設(shè)備、貴重物品及信息系統(tǒng)安然無(wú)恙，人們的正常生產(chǎn)、生活及服務(wù)活動(dòng)不會(huì)被中斷。我國(guó)己頒布了疊層橡膠墊隔震建筑的設(shè)計(jì)規(guī)范，這必將加快隔震技術(shù)在我國(guó)推廣和應(yīng)用。

近年來(lái)，為使隔震層造價(jià)更為經(jīng)濟(jì)合理，采用由滑動(dòng)摩擦隔震支座和疊層橡膠隔震支座并聯(lián)組成混合隔震體系也做了相應(yīng)研究，并取得了較大發(fā)展。相信這種技術(shù)應(yīng)用于中小學(xué)的加固改造中會(huì)逐漸增多并不斷完善。

消能減震技術(shù)

結(jié)構(gòu)消能減震加固主要是通過(guò)增加結(jié)構(gòu)阻尼來(lái)達(dá)到減小結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的目的。屬于一種間接抗震加固方法。這種加固方法通常不需對(duì)原結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行較多的加固處理，具有較大的適用性。在風(fēng)或小震時(shí)，這些消能構(gòu)件或消能裝置具有足夠的初始剛度，處于彈性狀態(tài)，結(jié)構(gòu)仍具有足夠的側(cè)向剛度以滿(mǎn)足使用要求。當(dāng)出現(xiàn)大震或大風(fēng)時(shí)，隨著結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的增大，消能構(gòu)件或消能裝置shuaixian進(jìn)入非彈性狀態(tài)，產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震或風(fēng)振能量，其消耗的能量瓦zui大可達(dá)到輸入結(jié)構(gòu)的地震能量或風(fēng)振能量的的90%，使主體結(jié)構(gòu)避免出現(xiàn)明顯的非彈性狀態(tài)，并且迅速衰減結(jié)構(gòu)的地震或風(fēng)振反應(yīng)(位移、速度、加速度等)，從而保護(hù)主體結(jié)構(gòu)及構(gòu)件在強(qiáng)地震或大風(fēng)中免遭破壞。

我國(guó)的一些科研院校在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量卓有成效的研究，研制出加勁阻尼裝置、摩擦阻尼器、粘彈性阻尼器和粘性流體阻尼器等，這些耗能裝置正被愈來(lái)愈多地應(yīng)用于抗震加固工程中。

經(jīng)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，消能減震技術(shù)能有效的減輕結(jié)構(gòu)的變形和損傷，改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。這種加耗能支撐的做法在日本建筑中大量普及。如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，不僅美觀更能提高校舍的抗震安全性。