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中国的中小学校舍几乎是目前世界上日常使用时间最长,人口密度最大的建筑物。而中小学生逃生能力较差,如果地震突发,容易造成很大的伤亡。在2008年汶川大地震中,中小学楼房垮塌严重,造成广大师生伤亡和巨大财产损失,在社会上影响很大。为了防御和减小地震灾害损失,研究既有中小学校舍建筑的抗震安全性能,寻找安全可靠、经济合理的加固方法具有重要现实意义。
本文在国内外相关研究理论和方法的基础上,综合相关的文献资料和工程实践经验,对现有中小学校舍做以下几个方面的研究:
首先对既有的中小学校舍进行抗震性能现状调查,归纳目前存在的中小学建筑结构形式以及震害特征,比较各种结构形式的抗震性能,对当前中小学抗震加固提出建议。
其次以我国使用量较大的钢筋混凝土框架结构校舍为研究对象,分别按TJ11-78、GBJ-89和GB50011-2001设计三个框架,模拟不同时期所建的中小学框架校舍,采用pushover静力非线性分析,探讨各结构在大震作用下的抗震性能,分析表明:按GB50011-2001所设计的校舍抗震性能最好,而按TJ11-78规范设计校舍与现行的抗震设防要求相差较大。
最后研究了目前在中小学框架校舍抗震加固中所采用的两种加固方法——钢支撑加固和翼墙加固。钢支撑体外加固框架结构技术参考日本较成熟的工程案例,翼墙加固技术借鉴台湾“9.21集集地震”后在大量校舍中使用的后加翼墙震后修复加固技术。钢支撑和翼墙加固框架都是从改善结构体系着手,变框架单一抗震防线为两道,很好地提高了框架结构的抗震能力。在本文中探讨了钢支撑加固和翼墙加固中结构计算、构造设计,按照我国工程设计规范开发了设计人员可操作的工程应用方法。对加固后的效果进行分析对比,研究结果表明,这两种加固方法对于中小学抗震加固具有很强的适用性和可靠性,对快速、安全、经济、耐久地完成中小学校舍抗震加固具有良好的工程应用价值。