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摘要：汶川地震后，我国的住宅设计现状引起了住建部和广大工程设计人员的日益重视。抗震加固设计成为当今建筑界研究的重要课题。本文通过工程实例的介绍, 强调在加固设计中充分注重改善结构体系, 提高房屋的整体抗震性能, 加强构件的连接构造等设计理念；文章从方案选择、计算分析等几个方面总结了加固设计的方法，希望为工程建设者提供一些经验和参考。
关键词：教学楼；设计；施工
Abstract: the wenchuan earthquake, the Chinese housing design situation caused JianBu live and the engineering design of the pay more attention to the personnel. Seismic strengthening design in architectural become important topic. This paper introduced through a practical project example, stressed in the reinforcement design of fully improve the structure system, improve the whole house aseismatic function, strengthen the construction of the connection of the component design concept; This article from the plan selection, calculation and analysis and so on several aspects of the reinforcement design method summarized, hope to provide some experience for the engineering builder and reference.
Keywords: teaching building; Design; construction
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
汶川地震后，我国的住宅设计现状引起了住建部和广大工程设计人员的日益重视。同样是大地震，我国的汶川地震死亡惨重，但新西兰的伤亡人数却大大减小，是因为新西兰的建筑普遍使用抗震结构设计，房子很稳固。为了更好的保障人们的生命财产，取用抗震加固设计是一种必然的选择。
1工程概况
本工程场址位于体育场西侧看台处，场址呈矩形，东西方向宽55至60余米，南北方向长约180余米。场地形状比较规则，西侧紧邻城市干道，东侧为学校体育场，进出十分方便并相对独立。国际部教学楼沿原看台方向南北布置，在用地的西侧及南北两侧设置出入口，建筑物西侧沿整个长边设置主要道路，南北两侧设进出操场的道路，满足使用功能及防火要求。西侧绿地可开辟成通往城市干道的通道。
2相关的设计思路
2.1单体设计构思
本项目设计的重点和难点在于以下两个方面：首先，在不改变规模的情况下，操场看台的几何尺寸几乎不可改变，而用地的进深制约了看台后只能单边布置教室等大空间的用房，这就造成了大部分教学用房位于看台之上的三层、四层，对功能布置、结构与抗震以及安全疏散的设计提出了更高的要求；其次，建设用地的现状决定了大部分教室为东西朝向，这对使用功能会造成较大的不利影响，必须采用相应的措施来解决自然光较低的高度角对视线干扰和东侧操场的噪音干扰。
2.2平面功能设计
1、地下1层设置符合110米栏长度要求的室内跑道，以及器械训练用房，并配有相应的更衣间等辅助用房，以满足80中作为传统体育名校的训练要求。同时大部分设备用房均在地下1层设置。
2、体育器材室和体育组办公室、会议室设置在首层北段，兼顾日常体育课和优势项目训练的管理，并布置一部货运电梯方便器材的搬运。首层南侧设计为西餐厅，建筑面积约237平米，从南侧入口可直接进出就餐，西餐厅北侧设为家政教室，联系方便。首层中部设置东西贯通的主门厅，可经此由楼外直接进入体育场。
3、保留原有看台功能，看台座位1431个。看台中部设主席台，并设相应的贵宾休息室。二层北侧设一个档案室、一个会议室，其他房间按社团活动室、办公室和休息室设计，其中活动室可根据实际使用要求，灵活布置为标准教室或专业教室。
4、普通教室是师生最重要的学习和活动场所，也是师生在校期间连续使用时间最长的场所，所以集中布置在最佳楼层：三层和四层，争取最好的采光和通风条件，最大限度的减小外部干扰。本方案共设普通教室34间，按照国际办学的要求，每间教室供20-30个学生使用，开间净宽8.8米，进深7米左右，建筑面积约66平方米，方便小班教学。
3加固设计方案的选择
( 1) 结构体系是决定房屋綜合抗震能力的关键因素, 当原结构的结构体系明显不合理时, 首先采取措施改变、改善或优化结构体系, 着重于提高承载力
和变形能力, 使加固后的结构质量和刚度分布较均匀、对称, 能最大限度地改善构件的受力状况, 避免大范围对构件进行加固处理；( 2) 根据鉴定情况, 教学楼存在平面及竖向刚度不规则, 选择了柱间增设钢支撑方案进行加固, 它可为框架提供很大的抗侧刚度和承载力, 并能起到调整杆件内力和结构刚度的作用 , 解决了底层薄弱层及位移角过大的问题, 改善了体系的扭转效应, 使构件的内力分布更加合理, 局部框架柱的轴压比降低, 梁配筋量降低。
4抗震设计和施工措施
4.1结构内力计算与选取
结构混凝土设计强度等级均为C40，普通受力纵筋均采用HRB335级，箍筋均采用HPB235级，梁中内置H型钢、加劲肋板及柱中角钢均采用Q345钢，钢板箍采用Q235钢。通过对套建增层预应力钢骨混凝土框架内力分析及配筋计算，得到满足轴压比、多遇地震及罕遇地震作用下侧移要求的柱截面尺寸为b×h=900×900平方毫米， 内置4个角钢的尺寸均为125X80×12× 11，底层和顶层预应力钢骨混凝土框架梁截面尺寸为500X900平方毫米，钢骨采用普通焊接H型钢700×350×10×20，其他层框架梁截面尺寸为450×800平方毫米， 钢骨采用普通焊接H型钢600×300×10×2 0。内置H型钢混凝土次梁均取b×h=400×600平方毫米，钢骨采用普通焊接H型钢400×250×10×2 0。楼板取120mm厚的现浇钢筋混凝土板。
4.2模板设计
角钢混凝土柱中的钢骨架在混凝土未浇灌以前已形成钢结构，它具有相当大的承载能力，能够承受构件自重和施工时的活荷载，且可以将模板悬挂在角钢上，不必为模板设置支柱，因而减少了支模板的劳动力和材料。柱模板采用5mm厚的钢模，在每个角钢上焊接2个12抗拉螺栓用于固定模板，抗拉螺栓沿柱长度方向布置间距为400mm。在模板上沿柱长度方向四周设置截面为90mm×50mm的加劲木楞，间距400mm，以增强侧模刚度。
抗震构造措施的加固方法
创新了框架梁柱节点核心区粘钢、外包截面两种加固方案, 以加强对梁柱节点核心区的约束；安全岛楼梯间的填充墙拉结措施则采用了与砌体结构相同的单面钢筋网砂浆面层加固法采用外包混凝土加固框架柱的同时加强了框架梁的锚固措施 。总之, 节点设计重视结构的整体性, 同时充分考虑施工便捷、质量可控、经济高效, 且对原结构破坏最小。
在建筑工程项目建设中，设计阶段是整个工程最为关键的一个环节，在设计中要考虑到多方面的因素。本文结合实例对抗震设计中的一些重要环节和施工措施进行了探讨。虽然有些粗浅，希望对同行们有一定的参考作用。
参考文献：
[1] 郑文忠 王英《对既有房屋套建增层改造的认识与思考》《工业建筑》2008.6
[2] 计静．《套建增层预应力钢骨混凝土框架抗震性能与设计方法研究》哈尔滨工业大学博士学位论文，2008
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：教学楼；设计；施工
Abstract: the wenchuan earthquake, the Chinese housing design situation caused JianBu live and the engineering design of the pay more attention to the personnel. Seismic strengthening design in architectural become important topic. This paper introduced through a practical project example, stressed in the reinforcement design of fully improve the structure system, improve the whole house aseismatic function, strengthen the construction of the connection of the component design concept; This article from the plan selection, calculation and analysis and so on several aspects of the reinforcement design method summarized, hope to provide some experience for the engineering builder and reference.
Keywords: teaching building; Design; construction
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
汶川地震后，我国的住宅设计现状引起了住建部和广大工程设计人员的日益重视。同样是大地震，我国的汶川地震死亡惨重，但新西兰的伤亡人数却大大减小，是因为新西兰的建筑普遍使用抗震结构设计，房子很稳固。为了更好的保障人们的生命财产，取用抗震加固设计是一种必然的选择。
1工程概况
本工程场址位于体育场西侧看台处，场址呈矩形，东西方向宽55至60余米，南北方向长约180余米。场地形状比较规则，西侧紧邻城市干道，东侧为学校体育场，进出十分方便并相对独立。国际部教学楼沿原看台方向南北布置，在用地的西侧及南北两侧设置出入口，建筑物西侧沿整个长边设置主要道路，南北两侧设进出操场的道路，满足使用功能及防火要求。西侧绿地可开辟成通往城市干道的通道。
2相关的设计思路
2.1单体设计构思
本项目设计的重点和难点在于以下两个方面：首先，在不改变规模的情况下，操场看台的几何尺寸几乎不可改变，而用地的进深制约了看台后只能单边布置教室等大空间的用房，这就造成了大部分教学用房位于看台之上的三层、四层，对功能布置、结构与抗震以及安全疏散的设计提出了更高的要求；其次，建设用地的现状决定了大部分教室为东西朝向，这对使用功能会造成较大的不利影响，必须采用相应的措施来解决自然光较低的高度角对视线干扰和东侧操场的噪音干扰。
2.2平面功能设计
1、地下1层设置符合110米栏长度要求的室内跑道，以及器械训练用房，并配有相应的更衣间等辅助用房，以满足80中作为传统体育名校的训练要求。同时大部分设备用房均在地下1层设置。
2、体育器材室和体育组办公室、会议室设置在首层北段，兼顾日常体育课和优势项目训练的管理，并布置一部货运电梯方便器材的搬运。首层南侧设计为西餐厅，建筑面积约237平米，从南侧入口可直接进出就餐，西餐厅北侧设为家政教室，联系方便。首层中部设置东西贯通的主门厅，可经此由楼外直接进入体育场。
3、保留原有看台功能，看台座位1431个。看台中部设主席台，并设相应的贵宾休息室。二层北侧设一个档案室、一个会议室，其他房间按社团活动室、办公室和休息室设计，其中活动室可根据实际使用要求，灵活布置为标准教室或专业教室。
4、普通教室是师生最重要的学习和活动场所，也是师生在校期间连续使用时间最长的场所，所以集中布置在最佳楼层：三层和四层，争取最好的采光和通风条件，最大限度的减小外部干扰。本方案共设普通教室34间，按照国际办学的要求，每间教室供20-30个学生使用，开间净宽8.8米，进深7米左右，建筑面积约66平方米，方便小班教学。
3加固设计方案的选择
( 1) 结构体系是决定房屋綜合抗震能力的关键因素, 当原结构的结构体系明显不合理时, 首先采取措施改变、改善或优化结构体系, 着重于提高承载力
和变形能力, 使加固后的结构质量和刚度分布较均匀、对称, 能最大限度地改善构件的受力状况, 避免大范围对构件进行加固处理；( 2) 根据鉴定情况, 教学楼存在平面及竖向刚度不规则, 选择了柱间增设钢支撑方案进行加固, 它可为框架提供很大的抗侧刚度和承载力, 并能起到调整杆件内力和结构刚度的作用 , 解决了底层薄弱层及位移角过大的问题, 改善了体系的扭转效应, 使构件的内力分布更加合理, 局部框架柱的轴压比降低, 梁配筋量降低。
4抗震设计和施工措施
4.1结构内力计算与选取
结构混凝土设计强度等级均为C40，普通受力纵筋均采用HRB335级，箍筋均采用HPB235级，梁中内置H型钢、加劲肋板及柱中角钢均采用Q345钢，钢板箍采用Q235钢。通过对套建增层预应力钢骨混凝土框架内力分析及配筋计算，得到满足轴压比、多遇地震及罕遇地震作用下侧移要求的柱截面尺寸为b×h=900×900平方毫米， 内置4个角钢的尺寸均为125X80×12× 11，底层和顶层预应力钢骨混凝土框架梁截面尺寸为500X900平方毫米，钢骨采用普通焊接H型钢700×350×10×20，其他层框架梁截面尺寸为450×800平方毫米， 钢骨采用普通焊接H型钢600×300×10×2 0。内置H型钢混凝土次梁均取b×h=400×600平方毫米，钢骨采用普通焊接H型钢400×250×10×2 0。楼板取120mm厚的现浇钢筋混凝土板。
4.2模板设计
角钢混凝土柱中的钢骨架在混凝土未浇灌以前已形成钢结构，它具有相当大的承载能力，能够承受构件自重和施工时的活荷载，且可以将模板悬挂在角钢上，不必为模板设置支柱，因而减少了支模板的劳动力和材料。柱模板采用5mm厚的钢模，在每个角钢上焊接2个12抗拉螺栓用于固定模板，抗拉螺栓沿柱长度方向布置间距为400mm。在模板上沿柱长度方向四周设置截面为90mm×50mm的加劲木楞，间距400mm，以增强侧模刚度。
抗震构造措施的加固方法
创新了框架梁柱节点核心区粘钢、外包截面两种加固方案, 以加强对梁柱节点核心区的约束；安全岛楼梯间的填充墙拉结措施则采用了与砌体结构相同的单面钢筋网砂浆面层加固法采用外包混凝土加固框架柱的同时加强了框架梁的锚固措施 。总之, 节点设计重视结构的整体性, 同时充分考虑施工便捷、质量可控、经济高效, 且对原结构破坏最小。
在建筑工程项目建设中，设计阶段是整个工程最为关键的一个环节，在设计中要考虑到多方面的因素。本文结合实例对抗震设计中的一些重要环节和施工措施进行了探讨。虽然有些粗浅，希望对同行们有一定的参考作用。
参考文献：
[1] 郑文忠 王英《对既有房屋套建增层改造的认识与思考》《工业建筑》2008.6
[2] 计静．《套建增层预应力钢骨混凝土框架抗震性能与设计方法研究》哈尔滨工业大学博士学位论文，2008
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。