多层砌体校舍抗震性能的主要问题
结构布置与结构体系
从做过的多层砌体校舍工程看,对北京市多层砌体校舍工程的结构布置与结构体系归纳总结如下:
(1) 建筑结构平面绝大多数基本上为矩形,对于超过规范长度或结构平面为形等不规则的结构均设置了防震缝;结构构件、砌体抗震墙布置对称、规则,在地震作用下的扭转影响比较小,对结构抗震有利;但也有一部分教学楼的平面为形、三个肢等构成。
(2) 建筑总层数多为2～4 层,极个别的总层数为5层。多层砌体校舍的建筑总层数不超过4 层的为满足抗震规范GB50011 —2001 (2008 年版) 关于对乙类的多层砌体房屋的总层数应减少一层且总高度应降低3m和对医院、教学楼等横墙较少的多层砌体房屋,总高度应规定降低3m,层数相应减少一层的规定。对于个别校舍建筑总层数为5 层的工程,应在综合分析其抗震能力的基础上提出加固等处理建议。
(3) 楼(屋) 盖多为钢筋混凝土预制板,内廊式的房间和走廊多为纵墙承重,由于外纵墙开洞率大和横墙间距大,使得这类房屋的抗震能力大为降低。
(4) 楼梯间在1992 年以前建造的基本设置在端部,且楼梯平台板多为预制板,楼梯间墙体因楼梯斜梁的作用而刚度增大,楼梯间的预制平台板削弱了楼梯的整体性,使得这些校舍的楼梯间成为了房屋抗震的薄弱环节。
(5) 外纵墙开洞率大,使得窗间墙的高宽比大于110 ;对于外纵墙的窗间墙多为高宽比大于110 时,其外纵墙的抗震能力相对比较差。
(6) 外廊建筑的两个外纵墙的开洞率均较大,使得外廊建筑的抗震能力较内廊式的多层砌体校舍还差。
(7) 个别房屋结构体系不合理;也有个别结构是局部框架与砌体房屋组合、砌体房屋与单层构件混凝土排架结构组合、砌体房屋上部增设轻钢结构以及阶梯教室等大教室的井字梁楼盖等状况,其结构体系不合理。一些教学楼的开间为4 开间,楼(屋) 盖仍采用预制混凝土板,其横墙间距大、预制板的水平刚度小而使纵墙变形大,产生弯曲破坏。这些结构体系不合理的校舍建筑,在地震作用下产生较为严重破坏的原因是:
1) 在多层砌体墙与局部
框架组合房屋会产生各个击破的抗震效果,由于砖墙的刚度比较大,在地震作用下砖墙先开裂,因砖墙的刚度迅速降低而产生内力重分布,框架因内力分配加大而破坏严重;
2) 砌体房屋与单层构件混凝土排架结构组合房屋的两部分刚度相差比较大,在地震作用下其连接部分相互影响,将形成薄弱部位而破坏严重;
3) 砌体房屋上部增设轻钢结构房屋形成竖向刚度分布很不均匀,这类房屋均是后来对房屋进行加层改造的,由于
对砌体房屋上部增设轻钢结构的抗震性能研究不够,所以还没有形成相应的抗震设计规定,从这类结构的实际做法来看,钢结构柱的柱脚锚固不够合理和不牢固,在地震作用下会率先破坏;
4) 砌体结构中的阶梯教室等大教室井字梁楼盖是由构造柱、砖墙支承,井字梁楼盖的边缘构件设置为圈梁,这类楼盖不仅重而且开间大,在地震作用下,使得支承井字梁楼盖的构造柱和砖墙破坏严重。