（煤炭工业合肥设计研究院，安徽，合肥，230041）
【摘 要】由于我国位于环太平洋地震带和欧亚地震带交汇处，地震的发生频率特别多，尤其是西南地区。近年来国内不断发生的各种地震都会对中小学多层框结构教学楼带来严重的损坏。在08年汶川地震中，中小学多层框结构教学楼的倒塌和破坏现象特别严重，造成非常重大的学生伤亡，并引起社会的强烈关注。目前我国已积极展开对中小学教学楼的质量排查鉴定，并积极采取了相应的加固设计，以提高中小学多层框结构教学楼的抗震能力，保障学校人员和物质的安全。
【关键词】中小学多层框结构教学楼；抗震鉴定；加固设计
地震灾害对房屋建筑的损坏特别严重，而房屋建筑的倒塌会给人们的生命和财产安全带来非常严重的威胁，特别是中小学场所人员较为密集，学生逃生能力相对较差，严重的地震灾害造成的教学楼倒塌，极易造成重大的学生伤亡现象。08年汶川地震灾害严重的主要原因之一就是教学楼建筑结构的抗震能力特别弱，校区教学楼的倒塌特别严重，从而导致严重的师生伤亡事件。积极加强对现有中小学多层框结构教学楼抗震鉴定，并采取合理的加固设计，可以有效提高中小学教学楼的抗震能力，保障学校师生的生命安全，最终维持社会的稳定。
1 中小学多层框结构教学楼的主要震害特征
1.1框架柱的破坏
通过对汶川地震中多层框结构教学楼震害情况的分析和检测资料可以明显地看出，框架柱通常都是比框架梁更早地出现破坏，而且框架柱的破坏部位主要是出现的柱子的上下两端。这是因为框架柱的上下两端节点部位，在水平地震的作用力下，框架柱受力以承压为主改变为剪切为主的受力构件。节点部位的箍筋配置不足甚至没有。节点的抗剪能力差。在框架柱刚度变化的地方，由于受拉应力的破坏，进行产生不同斜角度的裂缝，情况特别严重的时候，框架柱的局部混凝土会产生崩裂、钢筋外露的现象。
1.2框架梁的破坏
与框架柱的破坏情况相比，框架梁的震害情况相对较轻，其主要出现的震害情况是梁柱节点地方的框架梁斜剪破坏，部分框架梁还有可能会产生弯曲现象。在框架梁柱节发生破坏的时候，节点区域的保护层会产生脱落以及混凝土破碎的现象。梁柱的钢筋会被压屈，箍筋容易外凸或者被拉断。
1.3楼梯间的破坏
多层框架结构教学楼的楼梯间通常都是在教学楼的端部，而且竖向承重构件承受的压力也特别大。在地震发生的时候，多层框结构教学楼的楼梯间抗震能力相对较弱，极易出现楼梯倒塌破坏的情况。震害中，楼梯的踏板由于受到拉力的影响，很容易产生裂缝，情况严重时，楼梯板很有可能会被全部拉断。而部分楼梯休息平台的梁板，在地震的时候，容易被上下踏步板的剪坏。
1.4填充墙体的破坏
在多层框结构教学楼的填充墙中，由于其抗侧刚度较大，这就使得填充墙体的水平地震剪力也就更大，并且框结构教学楼填充墙体主要是由脆性材料所组成的，墙体抗剪和抗拉的能力特别薄弱，当发生地震，且受地震作用力的影响下，填充墙体很容易产生断裂、压碎，最终形成墙体倒塌的现象。同时，框架结构的窗下填充墙体使框架长柱变成短柱，发生剪切破坏；底层的框架填充墙较少，甚至没有，刚度太小，形成薄弱层破坏。
2 多层框结构教学楼的抗震鉴定
本次研究的某中学多层框结构教学楼共5层，建筑的面积大约为3000m2，每一层楼的平均楼层高度约为3.30m，1996年设计，并且于1998年竣工。依据相关的规定，这座教学楼属于C类建筑，使用的年限为50年，原设计教学楼的具体抗震参数如下：教学楼结构类型为框架式结构。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆安全等级为二级，抗震设防烈度为7度，建筑抗震设防类别为丙类，框架结构的抗震等级为三级，地震加速度为0.1g，场地类别为Ⅱ，地震分组为第一组，基本风压为0.40kN/m2。
根据相关的建筑抗震鉴定标准，经过此次抗震检测，这座教学楼主要有以下几项检测项目不符合抗震鉴定标准的要求[1]。（1）1层和2层的部分框架柱的柱配筋不足，实际所配钢筋值与计算得出的钢筋值普遍小于15%～25% 。（2）结构平面布置局部不规则，结构在多遇地震作用的情况下不能满足最大层间的位移要求。（3）有些地方的填充墙体与框架梁柱的连接不够牢固，部分填充墙体出现裂缝等问题。（4）框架柱的轴压比超过了相关的规范要求。
3 现有中小学多层框结构教学楼的加固设计方案
3.1加大框架柱的横截面
对于多层框结构教学楼的框架柱钢筋配备不足的问题，可以采用加大框架柱横截面积的方式进行加固处理[2]。这种加固设计处理的方式不但可以有效解决框架支柱钢筋配备不足的情况，而且还可以增加框架柱的整体刚度，体现强柱弱梁的设计目标，减少结构在地震作用下的水平位移。
3.2结构平面布置不规则问题的加固设计
当多层框结构教学楼的结构平面布置不够规范，而且有明显的扭转效应时，这种结构从楼层设计的角度分析，是不能够满足规则、对称以及均匀等要求。当发生地震的时候，教学楼的拐角等边角部位在地震作用下，因应力过于集中进而产生结构的破坏。在加固设计的处理方案中，可以在教学楼相应的位置增加一堵抗震墙，或者其他的抗震支撑方式，进而改善结构不均匀的情况。新增的抗震墙或者抗震支撑物可以大幅度地承受地震的作用力，从而有效减轻原来的框架结构的负担，提高原结构的抗震承载力。
3.3填充墙体与框架梁柱连接不牢固的加固设计问题
在现有的多层框结构教学楼填充墙与主体梁柱连接不够牢靠的时候，在地震作用力的情况下，很容易使填充墙出现破坏。当出现这种情况的时候，可以通过采用在水平方向增设水平拉结筋和在数值方向增设钢夹套的方式加强梁柱与填充墙的连接。若填充墙出现裂缝或者断裂等情况，可以根据教学楼的现实情况，进行局部或者整体的拆除，重新搭建一堵新的墙体。
对楼梯间及公共走廊部位的填充墙设双层钢丝网砂浆面层加强。
3.4框架柱的轴压比超过相关规范要求的加固设计问题
轴压比是衡量多层框结构建筑的框架柱延展性的重要指标[3]。当轴压比超过一定的限定值时，在地震作用力的情况下，很容易出现框架柱被剪切的现象。在出现这种问题的时候，可以采用以下方法加固处理：①加大原有框架柱截面；②可以在原来的框架柱一侧增设翼墙或者抗震墙，进行减轻原来框架柱上需要承受的轴力。③可以对原来的框架柱的承载力进行提升的方案进行加固。在原框架柱上外包型刚，粘贴钢板或粘贴纤维复合材料等措施。不但可以大幅度等提高原框架柱的承载力和延展性，提高原框架柱的整体刚度，而且还使原框架柱的损坏情况得到有效的修复，延长原框架柱的使用寿命。
4 结语
综上所述，针对现有中小多层框结构教学楼抗震能力存在薄弱环节，要积极采取有效的加固处理措施，满足结构在地震力作用下，多层框结构教学楼的不发生破坏，或破坏轻微。确保教学楼建筑的结构安全，进而为学校师生以及学校的财产提供一个很好地安全保障，降低地震灾害过程中的人员和财产的损失，减少社会不必要的恐慌，维持社会秩序的稳定。
参考文献：
[1]杨立军,陆守明,孙晋.某中学框架结构教学楼抗震鉴定及加固[J].湖南文理学院学报(自然科学版),2013,02(04):156-159
[2]任晓崧,翁大根,吕西林.四川灾区砌体结构房屋震害与中小学建筑的抗震设计[J].工程抗震与加固改造,2012,25(20):123-125
[3]丁爱民.钢筋混凝土多层框架房屋结构设计核心问题要议[J].河南建材,2014,12 (05):204-206
论文作者:焦学林
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年7月供稿
论文发表时间:2015/11/9
标签：教学楼论文; 框架论文; 结构论文; 多层论文; 梁柱论文; 墙体论文; 中小学论文; 《工程建设标准化》2015年7月供稿论文;