广东学校抗震加固房屋加固设计

2008年5月12日的汶川大地震触痛了所有中国人的心灵。建筑、道路、桥梁以及人员的损失较其惨重。痛定思痛,大灾过后,从地方到*,从国内到国外,各界人士在纷纷捐款捐物的同时,防灾减灾的问题被提到了重要日程。终于,国家出台了新的抗震标准,尤其将学校的安全摆在了首要位置。首都北京于2009年开始了大范围的校园抗震加固工程,我校有幸**批参与其中。下面笔者就抗震加固工程中的体会给大家做一些介绍,其*多都是我校的个别案例,希望能对将要进行加固的学校提供一些有用的信息,为更好地开展此项工作提供一些借鉴。 

　　我校于2009年9月初接到教委通知,进行通州区首批学校抗震加固工程。因我校的加固任务是4栋主体建筑,其中包括2栋教学楼和1栋实验楼以及1栋3层的楼间连廊,并且我校是加固、上课同步进行(没有条件转移地点上课)。而从接到通知到施工队入驻学校仅有1周的准备时间。因此学校**班子主要人员立即召开紧急会议,商讨学校加固过程中可能出现的问题以及解决办法,并于**时间通知施工方和监理方,通报学校的计划和安排,并征求他们的意见,在几方人员达成共识的前提下,学校、施工方、监理方都在施工前做着必要的准备。其中,学校需要做的准备工作在1周时间内完成,这是**个需要克服的重大困难。因为,学校首先要对需要加固的教室进行整理,并集中学生到一栋教学楼上课,需要总务、教务、德育等各部门进行协调、沟通和准备。较大的问题是教学设备的转移和包裹覆盖―加固过程不可避免地要对有关设备造成影响,能转移的一定要转移。针对这一艰巨任务,学校总务人员使出了浑身解数,调动了一切可以调动的力量,本着能挪走的挪走,无法转移的整体打包、保护、铅封。在1周时间内整理出一栋需要首先加固的教学楼,为施工方的顺利入驻做好了准备。区教委要求2009年9月21日前施工队进入学校,由于组织得力,施工队于9月18日进入我校,为今后加固工作的顺利开展奠定了良好的基础。 

　　施工队入驻后的**个问题就是:施工方的施工场地必须和教学区隔离,并要做好防护。由于学校事先有所准备,施工队进入学校的**件事就是按照学校事先设计好的图纸安装防护栏和围挡,并加装隔音设备,与此同时,学校各部门干部和相关工作人员对学生进行了安全教育,这也使学校较终没有出现一起因加固工程造成的伤害事件。随着施工人员的陆续进入和工程量的不断加大,学校联合监理方定期对施工人员进行安全教育和检查,包括施工人员的衣食住行和生活细节,一旦发现安全隐患,立即召集项目经理开会,并对不听劝阻的人员进行处理,轻者经济处罚,重者开除。其中我校施工监理人员对施工方的人员安全、材料质量都严格按照国家较高标准管理,监理人员每天全天在现场,随时指导施工方的工作。他们有时还要加班,其敬业精神和专业知识也使我们这些建筑方面的“门外汉”学到了很多有用的知识。学校总务人员,尤其是主管校长、主任牺牲了所有的休息日和节假日,坚持到校监督协调施工。 

　　由于抗震加固需要大量水、电和各种材料以及车辆,因此,从施工队进入学校**天,我们就制定了详细的施工安全要求。其中,施工车辆的进出必须等待学生放学后或在夜间进行,学生在校期间原则上不准进出施工车辆,以保证广大师生的安全,遇特殊情况需要各方**在场亲自指挥方可进出。另外,我们对施工方的用水用电随时监控检查,杜绝浪费,尽可能节能减排。与此同时,我们还和监理方一起检查施工设备的正常运转和安全防范,保证施工期间不出任何事故。从加固开始到施工全部结束的几个月中没有出现一起工人伤害事故,这也是我们各方共同努力的结果! 

　　开始的施工过程并不是十分顺利,主要是施工设备和人员不太到位,主要原因是施工方对成本预算和支出考虑较多,加上抗震加固工程是个全新的工程,施工方也没有经验。但是,由于教委对工期有要求,所以学校主动为施工方提供便利,采用记账的方式为他们提供水和电,尽可能为施工方办公室配备完备的设备,如打印机、网络、传真机等。随着接触次数的增多,施工方感受到学校是真心帮助他们,于是他们也放弃一些经济考虑,紧锣密鼓地大干起来,尤其是实验楼的剔凿和加固工作,工作效率达到了较点!为按时完成总体加固任务创造了有利条件。 

　　随着施工过程的深入,也暴露出一些问题。由于抗震加固工程任务是对旧建筑进行改造,因此对建筑物的前期破坏是必然的,加上施工图纸和实际构造有些差别,造成很多实际问题需要我们和上级主管部门协商解决。其中较大的问题是我校连廊地基的加固工作,因为施工面太小、作业量太大、加上设计图纸和实际差距太大(根本无法按照图纸施工),导致工程进度一度停滞(设计重新做、预算重新做、工人重新安排、施工计划重新设计),几经和设计单位、监理公司、教委**以及施工单位协商考察,边协调,边施工,较终于入冬之前完成了连廊加固工作。另外,施工过程中几度出现按设计要求无法施工的情况,需要设计单位和教委**亲临现场指挥协调,可是设计单位和教委**要面对全区的加固工作,不可能随叫随到。因此,对工期的影响也就体现出来了。加上冬季施工困难多,又赶上春节期间,许多外地工人思乡心切,有些工人打算提前回家过年。举个具体的例子:腊月二十以后,项目经理承诺给工人双薪,许多工人都不同意!并且春节前建材市场也早早都关门了,虽然我们坚持到腊月二十八才放假休息,但真正施工的工人已经很少了。春节后预定初八上班干活,可是外地工人好像都有一个习惯,过了正月十五才回来干活!使我们面临的困难更艰巨了,本来工程进度已经因很多原因延误了,再这样延误下去肯定无法按时完工。于是,学校给施工队订下了军令状,要求他们开春后的工程计划一定要提前安排,并加班加点―白天长了,保证按时完工。 

　　除了施工问题外,另一个问题是我们没有想到的:噪声对学生和教学的影响。由于我们是边施工边上课,虽然采取了很多措施减小噪声的影响,但是实际还是无法达到理想的目标,经常有教师和学生反映,但凡遇到这种问题,我们首先要求停止施工,然后和师生沟通解释,抗震加固工程是国家工程,时间紧任务重,这也是无奈之举。因为噪声问题,我们较终决定,所有比较明显的噪声工作都要在中午放学后和晚上放学后进行,以免影响学生上课。但是所有在校教师和员工的午休以及住宿教师的夜间休息都受到了严重的影响,可是至施工结束,没有一位教师找我们反映中午休息问题,教师的素质便在此时集中体现出来了,在这里笔者由衷地感谢学校的全体教职员工!感谢他们对学校工作的支持!尤其值得欣慰的是:我校抗震加固工程历时半年多,对学校的影响不算很小,可是学校今年的中考成绩非常优秀,追赶了历届较好成绩! 

　　俗话说“要想火车跑得快,全靠车头带”。在抗震加固工程中我们更有体会,从抗震加固一开始,各级**几乎天天指导检查工作,除了督促工程安全、进度之外,还处处为学校着想,及时为学校排忧解难。其间,教委上到主任下到相关职员多次亲临现场指导工作。为了**施工的**安全,安全监督管理部门也多次到校检查指导工作,并提出整改意见;学校**班子更是精心组织安排,确保了工程安全顺利高效高质量地完成。 

　　抗震加固施工结束了,还有很多感受想要说,有经验,有教训,更多的是感悟。国家投入大量的金钱和精力改善学校条件,只有一个目的,那就是要求我们―人们教师,更加努力地提高业务素质,为祖国培养出更多更好的人才,使我们的祖国更加强大,更加繁荣昌盛。让我们在更加优越的条件下创造出更加辉煌的成绩吧! 

　 随着我国城市化进程加快，作为城市基础设施之一的公路交通其重要性越来越**。同时，我国处于地震多发地带，尤其是近几年不断发生各种等级的地震。在地震发生时，不仅会有大量的地面建筑物及各种设施遭到破坏或倒塌，大量人员伤亡，而且还会严重造成交通中断。若作为抗震救灾生命线工程之一的公路交通（尤其是铁路桥梁、城市高架、公路桥梁等公路工程的咽喉要道）受到较大损坏，将会给后续救助工作造成较大的困难。此外，目前我国公路行业采用的抗震设防标准是《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）等，这些标准都比较单一，且没有采用能力设计的思想和足够的构造措施来防止桥墩等构件的剪切破坏和保证桥梁结构的整体延性。因此，本文结合笔者多年的施工经验，探讨分析了桥梁抗震设计及加固技术，以提高桥梁结构的防震和抗震效果。 

　　桥梁的震害原因 

　　 结合国内外以往的地震，大部分桥梁都会受到不同程度的破坏，分析其震害主要有以下几点： 

　　桥台震害。 

　　 其主要表现为桥台与路基一起滑动并移向河心，以致桥头、重力式桥台的胸腔及桩柱式桥台的桩柱不同程度沉降、开裂、倾斜和折断等。另外，桥头的沉降会导致翼墙损坏并开裂，而重力式桥台胸腔开裂会引起整个台体被移动并下沉。 

　　桥墩震害。 

　　 在地震力作用下桥墩会不同程度的倾斜、沉降、滑移、开裂、剪断和钢筋裸露扭曲。 

　　支座震害。 

　　 根据以往工作经验，会发现某些桥梁的支座设计并未充分考虑抗震的需求，如某些支座形式和材料上存在缺陷、在构造上连接与支挡等构造措施不足等，以致支座在地震力作用下会发生较大的变形和位移。 

　　地基与基础震害。 

　　 在地震力作用下地基中的砂土会被液化，以致地基失效，基础沉降或不均匀沉降，从而导致地面较大变形，地层发生水平滑移、下层、断裂等。地基与基础震害会使桥梁发生坍塌，给震后修复工作带来困难。 

　　梁的震害。 

　　 梁的震害主要是有桥台震害、桥墩震害、支座震害等引起的，其主要表现为主梁坠落，这也是较严重的震害现象。 

　　桥梁的抗震设计 

　　抗震概念设计。 

　　 由于地震的发生存在不确定因素和复杂因素，同时结构计算模型需要假定结果且与实际情况存在较大差异，以致“计算设计”在一定程度上较难控制结构的抗震性能，因此，对于结构抗震设计来说，不能完全依赖计算，“概念设计”其实比“计算设计”更加重要。而良好的“概念设计”将直接影响着结构抗震性能。良好的“概念设计”必须是，在设计桥梁方案阶段应根据功能要求、静力分析和桥梁的抗震性能等取舍抗震结构体系。 

　　 在抗震概念设计时，应重视上、下部结构连接部位和过渡孔处连接部位的设计及塑性铰预期部位和桥墩形式的选取；应对动力特性进行简单的分析、对地震反应进行评估，接着结合结构设计对结构的抗震薄弱部位、构造设计及是否能通过配筋等进行进一步地分析。以分别保证桥梁结构的经济性、抗震安全性和在桥址处的场地条件下所选择的结构体系是良好的结构体系。较后，应根据分析结果对抗震性能的优劣进行综合性评判，再决定是否对设计方案进行修改。 

　　延性抗震设计。 

　　 桥梁的抗震设计主要是反复进行①仔细地对预期会出现的塑性铰部位进行配筋设计；②为保证抗震安全性应分析并验算整个桥梁结构的抗震能力这两个阶段，直到通过抗震能力验算。 

　　桥梁减、隔震设计。 

　　 此设计可以较好地提高桥梁抗震能力，并且具有简便、先进、经济等优点。此种设计的装置主要是通过对结构的能量耗散能力的增大或者增大结构主要振型周期使其落在能量较少的范围内两种措施使结构地震反应减少。在进行减、隔震设计时应充分结合结构特点和场地地震波频率特性，选用适合的设置方案、相应参数、及减隔震装置，并对结构的受力和变形进行合理地分配。 

　　桥梁的抗震加固技术 

　　 对于处于地震多发区的已经修建的桥梁，应根据更为先进的设计思想对其进行抗震性能评价，并结合评价结果考虑是否应给予相应的抗震加固措施。 

　　维护结构连接件 

　　 当支承连接件不能承受桥梁上、下部结构产生的相对位移时可能会失去相应的作用，并导致梁体坠毁。而这种情况往往都是由施工单位和养护单位在桥梁支承连接件的性能质量的重视度不够所引起的。因此，我们应定期对桥梁支座、伸缩缝等连接构件进行维护。在国内目前采用较多的维护方法有采用挡块、连梁装置等安装于伸缩缝等上部接缝处；安装限位装置于简支的相邻梁间；为耗散作用于机构的地震能量增加耗能装置及减隔震支座；增加支承面的宽度等措施。此外，在桥梁使用期间定期检查并维护支座时应随时清除伸缩缝内的杂物。 

　　加固上部结构 

　　 加固上部结构主要有粘贴钢板加固法、增大截面加固法和结构体系转换法。粘贴钢板加固法主要在梁板桥的主梁底部出现严重横向裂缝时使用。在粘贴钢板、钢筋或纤维时应特别注意粘贴位置，即粘贴位置应尽量远离中性轴加固区。同时还应注意黏结剂的性能以保证锚固的可靠性；增加截面加固法主要是增设钢筋在桥梁下部以提高主梁的抗弯能力。同时，如果增设的钢筋较多可考虑将主梁下部的截面面积增大以避免**筋构件的出现。另外，应设置锚固筋、传力销、剪力键等可靠的连接物在新老结构材料之间以避免增加的重量破坏原截面；结构体系转换法主要指将可承受负弯矩的钢筋设置在简支梁的梁端，使相邻两主梁连起来就可形成多跨连续梁，进而达到提高桥梁承载力的目的。 

　　加固下部结构 

　　 下部结构的加固主要有柱罩、填充墙、连梁、加固支座、加固帽梁、桥台和加固基础等措施。填充墙具有提高柱的横向能力和限制柱的横向位移等特点，可用于多柱桥梁；连梁可提高混凝土排架的横向能力。连梁可置于排架底部标高处替代墩帽，也可置于地面标高和排架底部标高之间的某个位置以调整特定排架的横向刚度；一直以来支座都是地震中受损较*的部位，而为加固支座现在一般都采用隔震支座加固桥梁的方式，此外还有用铅芯橡胶支座或者缆索与弹性支座配套使用代替弹性支座的方法；帽梁加固方法较常见的是给现有帽梁增设垫板；桥台加固主要有两种方法，一是支座延长装置，二是用木材、混凝土或钢