中小學抗震加固方式探索

四川5?12大地震讓每一個中國人傷痛不已，地震造成許多砌體結(jié)構(gòu)的中小學教學樓倒塌，眾多學生遇難，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。隨后我國又經(jīng)歷了幾次不同程度的地震。

在汶川地震后，國家的抗震規(guī)范就快速做了調(diào)整?！督ㄖこ炭拐鹪O(shè)防分類標準》GB50223-2008，按照“對學校、醫(yī)院、體育場館、博物館、文化館、圖書館、影劇院、商場、交通樞紐等人員密集的公共服務(wù)設(shè)施，應(yīng)當按照高于當?shù)胤课萁ㄖ目拐鹪O(shè)防要求進行設(shè)計，增強抗震設(shè)防能力”的要求，提高了某些建筑的抗震設(shè)防類別，特別加強對未成年人在地震等突發(fā)事件中的保護。規(guī)范第6.0.8中規(guī)定：教育建筑中，幼兒園、小學、中學的教學用房以及學生宿舍和食堂，抗震設(shè)防類別應(yīng)不低于重點設(shè)防類。

中小學傳統(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

中小學抗震加固方式革新

鑒于中小學建筑抗震設(shè)防類別的提高，一些已建中小學建筑的抗震設(shè)防標準明顯不滿足規(guī)范要求，對存在安全隱患的校舍進行抗震加固工作迫在眉睫。

中小學校舍結(jié)構(gòu)建筑形式大多活潑開放，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題。對這些結(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，必須采用隔震減震等抗震加固新技術(shù)來加強其抗震性能來滿足規(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)置專門的隔離層，阻止地面運動向上部結(jié)構(gòu)傳遞。從抗震原理來看，實際上是增大結(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遠小于上部結(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“放大晃動型”變?yōu)楦粽鸾Y(jié)構(gòu)的“整體平動型”，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)用具有較長的歷史。例如紫禁城地下的“煮過的糯米拌石灰”，又如日本的“橫豎交錯的多層圓木”等都是所謂的隔震裝置。而現(xiàn)代隔震技術(shù)可追溯到1881年日本學者河合浩藏的文章《地震時不遭受大震動的結(jié)構(gòu)》，作者在文中提出了滾木隔震方法。我國上世紀80年代后期開始進行對橡膠隔震墊的研究。杭州大學周福霖教授shuaixian進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，華中科技大學唐家祥教授在文獻

采用橡膠隔震支座進行隔震是一種常用的建筑物隔震方式。對建筑物破壞zui大的水平地震運動，橡膠支座可以通過大幅度扭曲，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80%以上。 這樣，在碰到一般地震時，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)安然無恙，人們的正常生產(chǎn)、生活及服務(wù)活動不會被中斷。我國己頒布了疊層橡膠墊隔震建筑的設(shè)計規(guī)范，這必將加快隔震技術(shù)在我國推廣和應(yīng)用。

近年來，為使隔震層造價更為經(jīng)濟合理，采用由滑動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)用于中小學的加固改造中會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增加結(jié)構(gòu)阻尼來達到減小結(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原結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行較多的加固處理，具有較大的適用性。在風或小震時，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)向剛度以滿足使用要求。當出現(xiàn)大震或大風時，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)的地震或風振能量，其消耗的能量瓦zui大可達到輸入結(jié)構(gòu)的地震能量或風振能量的的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)的地震或風振反應(yīng)(位移、速度、加速度等)，從而保護主體結(jié)構(gòu)及構(gòu)件在強地震或大風中免遭破壞。

我國的一些科研院校在引進國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上進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愈多地應(yīng)用于抗震加固工程中。

經(jīng)大量實踐經(jīng)驗證明，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)計得當，不僅美觀更能提高校舍的抗震安全性。