砌体结构开洞加固案例分析

砌体结构开洞加固案例分析

赵修斌

1工程概况

本工程受辛集市辛集镇第一小学委托，仅针对《河北省中小学校舍安全工程实施方案》、《河北省中小学校舍加固改造实施细则（试行）》中要求的抗震加固进行单项设计；如果工程中存北省中小学校舍加固改造实施细则（试行）》中要求的抗震加固进行单项设计；如果工程中存程位于辛集市西华南路93号，其1号教学楼建于1989年，地上三层砌体结构（平面图见图1.1所示），楼板为预制钢筋混凝土空心板，总建筑面积为1688m2?。根据《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-2009）规定，该结构为A类建筑，正常使用和维护、正常施工、正常环境下的结构设计使用年限为30年。结构验算和建筑物主要缺陷核查结果以及相应的抗震加固措施如下表所示：

表1.1结构加固部位与方法

图1.1结构平面布置图

根据荷载规范，该建筑教室、走廊部分均取值为2.5KN/m2；楼梯间部分的活荷均取值为3.5KN/m2；该气体结构的屋面类型为不上人屋面类型，其活荷载取值结果为0.5KN/m2；

2.2加固前结构计算

完成模型建模之后，对于该砌体结构进行地震作用下的承载力验算，验算结果简图如下图1.4（a）~（c）所示：由此可见，在现行砌体规范、抗震规范和荷载规范等的条件下，该教学楼达不到要求承载力及抗震验算的要求。具体体现在开洞墙体的梁部位，这些部位局部受压达不到要求。

3结构加固后整体模型结构计算

按照该教学楼加固设计图纸，对其进行了加固，并通过PKPM砌体模块对加固后的模型进行验算。

3.1结构抗震计算

使用PKPM进行加固后的结构整体验算，其总信息和加固后计算结果如下所示：

（1）结构总体信息

教学楼结构形式：砌体结构

教学楼总层数：3层

教学楼结构高度：10.8m

教学楼地震烈度及分组：7.0度第二组

砌体楼板类型：装配式空心预制板(半刚性)

墙体容重()：22

（2）加固后砌体结构计算整体信息

结构整体的总重力荷载代表值大小:13868.3KN

墙体结构总自重大小：8436.7KN

楼板恒荷大小：7835.9KN

楼面总活荷大小：2907.0KN

结构水平多遇地震影响系数值：0.080

砌体结构整体水平地震作用大小：1109.5kN

1）首层计算结果计算结果

首层层高：3.6m

首层结构重力荷载代表值大小：6012.7kN

首层砌体墙体自重荷载大小：2820.9kN

首层楼面恒荷载大小：2524.3kN

首层楼面活荷载大小：1335.0kN

首层多遇地震作用大小：215.7kN

首层地震剪力大小：1109.5kN

首层在罕遇地震条件下的剪力大小Ve：6934.1KN

X方向受剪承载力：8018.4KN

Y方向受剪承载力：5033.7KN

X方向首层墙体屈服强度系数ξyx：1.16

Y方向首层墙体屈服强度系数ξyy：0.73

首层所使用的砌体规格：MU10.0

首层所使用的砂浆强度等级：M5.0

2）第2层计算结果

2层高度：3.6m

2层重力荷载代表值大小：5999.6kN

2层墙体自重荷载大小：2820.9KN

2层楼面恒荷载大小：2524.2KN

2层楼面活荷载大小：1335.0KN

2层多遇地震作用大小：430.5KN

2层地震剪力：893.7KN

2层罕遇地震条件下抗剪承载力Ve：5585.8KN

X方向受剪承载力：7187.6KN

Y方向受剪承载力：4531.5KN

X方向2层屈服强度系数ξyx：1.29

Y方向2层屈服强度系数ξyy：0.81

2层选用砌块规格及强度：MU10.0

2层所使用的砂浆强度等级：M5.0

X方向受剪承载力：4331.5kN

Y方向受剪承载力：3870.9kN

X向本层屈服强度系数ξyx：1.50

Y向本层屈服强度系数ξyy：1.34

3层选用砌块规格及强度：MU10.0

3层所使用的砂浆强度等级：M5.0

4）结构整体指标

按照当前国内现行的《抗规》第5.2.5条内容要求，该地区属于7度设防区域，其水平地震影响系数为设防地区，要求其剪重比控制在1.6%以上，该结构的计算结果见下表1.3，均满足要求。

表1.3水平方向地震作用下结构整体指标

根据荷载位移曲线发现，该墙体整体在地震力作用下变形最大值为0.01m，加载过程中构件的承载力随着位移的增加而增加，达到了延性破坏的设计要求，同时在地震力作用下该墙体处于弹塑性变形阶段，未达到破坏，由此可见，加固之后，该教学楼建筑能够满足现行抗震规范和砌体规范的要求。