導(dǎo)讀:
既有建筑加固改造已經(jīng)成為 “城市更新” 的新亮點(diǎn)。日前,林樹枝博士以廈門市危舊房屋為背景,分析了不同類型房屋存在的問題及相應(yīng)的加固改造方法。介紹了廈門市既有建筑加固改造的成功案例,并系統(tǒng)闡述了廈門市中小學(xué)校舍抗震加固綜合技術(shù)。內(nèi)容詳實(shí),分析透徹,現(xiàn)將相關(guān)內(nèi)容分享如下:
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既有建筑加固改造意義重大
地震時(shí)人員傷亡,主要是由不符合抗震要求的房屋垮塌造成的。城市及農(nóng)村危舊房屋,抗震性能差,應(yīng)及時(shí)加固改造。
每棟建筑物都有其規(guī)定的使用年限(一般是50年),一旦既有建筑超過正常使用年限,若其安全性能不能滿足居住要求,可采取相應(yīng)的加固措施延長(zhǎng)其安全使用壽命。
既有建筑改變使用功能,如:增加荷載、增設(shè)電梯、增建車庫(kù)等,可以通過加固改造來實(shí)現(xiàn)。
既有建筑周邊若有工程建設(shè),如城市地鐵施工、地基基礎(chǔ)施工等,勢(shì)必會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成安全影響,建筑物需采取相應(yīng)的加固措施,以確保安全。
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加固改造已成為“城市更新”的手段
“新城建設(shè)”和 “舊城改造”共存,是城市更新發(fā)展的特點(diǎn)。其中以拆建為主的建筑更新是目前我國(guó)城市更新發(fā)展的主要方式。但在城市建設(shè)中,既有建筑的保護(hù)和改造再利用已引起各界的高度重視。
對(duì)既有建筑進(jìn)行主動(dòng)式開發(fā)利用,以加固改造、改建擴(kuò)建、設(shè)施維護(hù)為主,有針對(duì)性地采取諸如增加建筑使用功能、改造內(nèi)部空間、更新外墻立面、以及新舊建筑之間的藝術(shù)化銜接等措施,使建筑物重新煥發(fā)活力。許多城市已有了成功案例,成為“城市更新”的新亮點(diǎn)。
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城市危舊房屋加固改造量大面廣
年久失修、結(jié)構(gòu)材料老化、破損,危房率逐年上升。水電設(shè)施老化,影響正常使用。存在重大安全隱患。人口密度大、產(chǎn)權(quán)關(guān)系復(fù)雜,住戶多為低收入階層,不愿搬遷,加固改造困難。
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農(nóng)村危舊房屋抗震能力不足
多數(shù)農(nóng)民在建房時(shí)沒有考慮抗震設(shè)防的要求。磚石結(jié)構(gòu)等抗震性能差的房屋仍大量存在。
施工方法落后。農(nóng)民建房多交給當(dāng)?shù)毓そ常┕し椒ú划?dāng)甚至錯(cuò)誤。如砌體房屋不設(shè)置構(gòu)造柱、圈梁;屋面磚砌女兒墻未設(shè)構(gòu)造柱、壓頂梁;基礎(chǔ)埋深不足;基礎(chǔ)尺寸太小;磚墻、砂漿強(qiáng)度低;內(nèi)外墻只留直槎,無拉結(jié);工程接縫處理不當(dāng),等;采用包心柱、立磚立砌空斗承重墻等錯(cuò)誤的施工方法。
建筑材料不滿足要求。采用石灰摻黃土代替砂漿或砂漿配合比不符合要求,磚體材料質(zhì)量偽劣,有些甚至使用舊磚。
在軟弱地段或山坡地建房,房屋選址沒有考慮地質(zhì)災(zāi)害影響。
(1)無圈梁構(gòu)造柱房屋
農(nóng)村地區(qū),仍有不少?zèng)]有圈梁構(gòu)造柱的房屋,這些房屋應(yīng)加固改造或拆除。
(2)抗震性能差的石砌房屋
農(nóng)村地區(qū)(尤其是閩南地區(qū)),仍有不少石砌房屋,這些房屋抗震性能較差,應(yīng)逐步拆除。
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歷史風(fēng)貌建筑是加固改造的重點(diǎn)
廈門市歷史風(fēng)貌建筑主要有:鼓浪嶼“萬國(guó)建筑博覽”;中山路騎樓建筑;廈大、集美的嘉庚建筑;閩南大厝等。
一些很有價(jià)值的歷史風(fēng)貌建筑經(jīng)過近百年的風(fēng)霜雨蝕,已破舊不堪,有的已面貌全非。還有一些建筑物存在安全隱患,甚至已成為危房,急需對(duì)其進(jìn)行維修加固改造。
尋找有效的加固改造方法,即要保持原有建筑風(fēng)貌,又要確保結(jié)構(gòu)安全,已成為加固改造成功的關(guān)鍵。
廈門市歷史風(fēng)貌建筑主要分布區(qū):
五片
本島舊城片
同安舊城片
鼓浪嶼片
集美學(xué)村片
新垵霞陽(yáng)片
兩線
本島東部環(huán)島路線
馬鑾灣北線
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抗震加固的基本原則
現(xiàn)有建筑抗震加固前應(yīng)進(jìn)行抗震鑒定,依據(jù)抗震鑒定結(jié)果進(jìn)行抗震加固。
對(duì)建筑物進(jìn)行加固之前,應(yīng)對(duì)建筑物的現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查,查明建筑物是否存在各種隱患。
應(yīng)根據(jù)《房屋抗震鑒定報(bào)告》綜合確定加固方案,包括房屋整體加固、局部加固或構(gòu)件加固。
加固方案應(yīng)便于施工,盡量減少對(duì)生產(chǎn)、生活、環(huán)境的影響。應(yīng)優(yōu)先考慮外加固,減少對(duì)內(nèi)部活動(dòng)的干擾。
為降低施工影響,宜減少地基基礎(chǔ)的加固工程量,多采取提高上部結(jié)構(gòu)抵抗不均勻沉降能力的措施。
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抗震加固設(shè)計(jì)要求
加固方案應(yīng)根據(jù)抗震鑒定結(jié)果進(jìn)行綜合分析,分別采用房屋整體加固、區(qū)段加固或構(gòu)件加固,加強(qiáng)整體性、改善構(gòu)件的受力狀況、提高綜合抗震能力。
加固或新增構(gòu)件的布置,應(yīng)消除或減少不利因素,防止局部加強(qiáng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度或強(qiáng)度突變。
新增構(gòu)件與原有構(gòu)件之間應(yīng)有可靠連接;新增的抗震墻、柱等豎向構(gòu)件應(yīng)有可靠的基礎(chǔ)。
加固所用材料類型與原結(jié)構(gòu)相同時(shí),其強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于原結(jié)構(gòu)材料的實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)。
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砌體結(jié)構(gòu)抗震加固方法(節(jié)選)
抗震加固的目的是提高房屋的抗震承載能力、變形能力和整體抗震性能,為了達(dá)到以上要求,可根據(jù)房屋的實(shí)際情況,選用以下一種或多種加固措施(詳下圖):
增強(qiáng)構(gòu)件自身承載能力:如修補(bǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫缺陷、砌體外包鋼絲網(wǎng)水泥等。
增設(shè)構(gòu)件加強(qiáng)整體性:增設(shè)磚砌體抗震墻、外包圈梁、鋼筋混凝土柱,砌體內(nèi)增補(bǔ)構(gòu)造柱等。
增強(qiáng)構(gòu)件之間的連接:磚墻與構(gòu)造柱之間增設(shè)拉結(jié)鋼筋, 懸挑構(gòu)件下加設(shè)圈梁,加強(qiáng)墻體與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連結(jié)。
砌體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)加固
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砌體結(jié)構(gòu)墻體加固
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砌體結(jié)構(gòu)墻體加固(鋼筋網(wǎng) + 噴射混凝土)
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砌體結(jié)構(gòu)新增砌體抗震墻
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砌體結(jié)構(gòu)外加構(gòu)造柱加固
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砼框架結(jié)構(gòu)抗震加固方法(節(jié)選)
框架柱加大截面法
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框架柱外包鋼板加固
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其他抗震加固方法(節(jié)選)
搖擺墻與剪力墻的區(qū)別在于:將剪力墻底部從固接變?yōu)殂q接,墻體承載力需求減小,墻底彎矩釋放,因此對(duì)基礎(chǔ)需求也減小。
搖擺墻加固:1)利用整體型構(gòu)件控制結(jié)構(gòu)的變形模式;2)使墻體免受損傷;3)使結(jié)構(gòu)擁有自復(fù)位能力。
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廈門市既有建筑加固改造成功案例
一、廈門鄭成功紀(jì)念館
歷史風(fēng)貌建筑加固有了新方法
老舊建筑加固,一般采用的傳統(tǒng)方法有三種,一是加大截面法,二是粘鋼加固法,三是粘貼碳纖維和玻璃纖維加固法。但這三種加固方法,優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)并存。像加大截面法,缺點(diǎn)是破壞建筑風(fēng)貌和使用空間,對(duì)原結(jié)構(gòu)造成損傷,增加重量。
鄭成功紀(jì)念館是廈門的一座重要建筑,二層和三層抗震橫墻間距過大,抗震能力不足;一至三層縱墻尤其是二層縱墻,抗震能力不足;部分鋼筋混凝土梁和大開間樓板配筋不足。因此,建筑應(yīng)當(dāng)進(jìn)行加固。
為保持該紀(jì)念館的外觀原貌,需在建筑內(nèi)部采取加固措施。且必須選擇對(duì)歷史風(fēng)貌建筑的保護(hù)更有利的方法。本工程加固實(shí)施單位中國(guó)建筑科學(xué)研究院工程抗震研究所,采用“鋼絞線-高強(qiáng)聚合物砂漿加固法”,施工工藝十分簡(jiǎn)單。就是把鋼絞線固定在需要加固的柱子、梁、樓板、墻體上,噴射界面劑,敷抹聚合物砂漿面層。鋼絞線的直徑只有3.05毫米,砂漿厚度為25毫米,加固后等于在建筑的表面進(jìn)行粉刷裝修,既保持原建筑風(fēng)貌、空間和使用功能,其承載力又有了很大的提高。
基本原則:不改變建筑風(fēng)貌
僅對(duì)結(jié)構(gòu)縱向和橫向墻體進(jìn)行加固。
為保持該紀(jì)念館的外觀原貌,在建筑內(nèi)部采取加固措施:板底、梁底、墻內(nèi)表面。
對(duì)梁、板混凝土碳化、堿酥、裂縫,鋼筋銹蝕進(jìn)行清銹補(bǔ)強(qiáng)。
采用不銹鋼絞線和高強(qiáng)聚合物砂漿加固梁、樓板和磚墻。
二、廈門中山南音宮
三、廈門特區(qū)紀(jì)念館
四、廈門國(guó)際會(huì)議中心
五、廈門文化藝術(shù)中心
六、廈門枋湖客運(yùn)中心
七、廈門人民檢察院綜合樓
既有建筑保護(hù)的觀念更新
中國(guó)“第一挪”——市檢察院綜合樓“圓弧曲線”完美挪位,這是廈門建筑界在觀念上的一次大更新。今后在歷史風(fēng)貌建筑保護(hù)和舊城改造中,若建筑物與城市規(guī)劃發(fā)生沖突,應(yīng)優(yōu)先考慮平移,而不是傳統(tǒng)的拆樓方案。
廈門有極富特色的閩南大厝、騎樓式建筑、嘉庚式建筑、堪稱萬國(guó)建筑博覽的鼓浪嶼歷史風(fēng)貌建筑,前人留下的珍貴遺產(chǎn),應(yīng)該想方設(shè)法留下來的。留住建筑就等于留住歷史。今后對(duì)這類值得回味、具有歷史風(fēng)貌價(jià)值的建筑,當(dāng)與城市規(guī)劃沖突時(shí),可采用建筑平移技術(shù),結(jié)合功能性的改造提升,最大限度地保護(hù)好原有建筑物的歷史價(jià)值。
八、廈門市中小學(xué)校舍抗震加固
校舍抗震設(shè)計(jì)普遍存在的問題
雙向剛度不均勻。中小學(xué)校建筑平面設(shè)計(jì),為保證教室有良好自然采光和通風(fēng),在縱向需要布置設(shè)計(jì)大量的采光窗(大的窗口洞口),并為滿足消防疏散安全的需要,考慮密集人員疏散的要求,縱向布置疏散走廊。若采用磚混,則縱墻偏少,縱向薄弱易導(dǎo)致在地震破壞作用下縱向倒塌。
結(jié)構(gòu)體系不佳。早期的校舍,還有采用橫墻承重磚混結(jié)構(gòu),這是剛度低于框架結(jié)構(gòu)的一種半剛性結(jié)構(gòu)體系,學(xué)校的空間跨度大,橫波來的時(shí)候,跨度大的結(jié)構(gòu)更容易垮塌。橫墻承重屬單向承重,縱向沒有足夠的拉結(jié)承重,所以地震一來,來回一晃,容易瞬間垮塌。
加固措施1:?jiǎn)慰缈蚣芙Y(jié)構(gòu)增設(shè)外廊柱
外廊式單跨框架的加固改造做法
外廊式單跨框架加固改造,可在外廊的外側(cè)邊增設(shè)一排鋼筋混凝土柱,使結(jié)構(gòu)橫向大梁成為三點(diǎn)支承,變單跨為多跨體系;大空間校舍,不宜采用磚混結(jié)構(gòu),宜采用全現(xiàn)澆的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu);高烈度區(qū)推薦采用內(nèi)廊式框架教學(xué)樓方案。
加固措施3:板墻加固
加固措施4:粘貼鋼板加固
加固措施5:高強(qiáng)鋼絞線聚合物砂漿加固
加固措施6:屈曲約束支撐加固
加固措施7:在加固改造中推廣減隔震技術(shù)
隔震:不讓地震力直接傳遞給建筑物,可減輕地震的搖晃約1/3左右,對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)較為有利;減震:通過減震器對(duì)地震力產(chǎn)生阻尼,可減輕地震的搖晃約3/4左右,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)尤為適合。
在國(guó)內(nèi),減隔震技術(shù)也已經(jīng)得到應(yīng)用,在一些常規(guī)的建造中,也積累了不少經(jīng)驗(yàn)。廈門市已施工完成多個(gè)減隔震項(xiàng)目,并進(jìn)行了最大水平位移值的實(shí)際隔震結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性試驗(yàn)。
在加固改造中,可通過推廣減隔震技術(shù),減少建筑物構(gòu)件的加固量。廈門市在中小學(xué)校舍加固中,采用屈曲約束支撐等減震技術(shù),取得良好效果。
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結(jié)束語(yǔ)
地震時(shí)人員傷亡,主要是由不符合抗震要求的房屋垮塌造成的。城市及農(nóng)村危舊房屋,抗震性能差,加固改造意義重大。
在抗御重大意外災(zāi)害時(shí),學(xué)校應(yīng)成為周邊地區(qū)的應(yīng)急避難場(chǎng)所。廈門市中小學(xué)校舍抗震加固綜合技術(shù)可為全國(guó)中小學(xué)校舍抗震加固提供借鑒。
對(duì)既有建筑進(jìn)行主動(dòng)式開發(fā)利用,已成為“城市更新”的新亮點(diǎn)。但對(duì)于沒有歷史風(fēng)貌建筑保留價(jià)值的危舊片區(qū)、舊村落,也可考慮成片拆除重建。
為了提升結(jié)構(gòu)的抗震能力,重要建筑、重點(diǎn)設(shè)防類建筑在抗震加固時(shí),可結(jié)合采用減隔震技術(shù)。
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