摘要：本文以兰州市某小学校四层框架结构教学楼基础隔震抗震加固为研究背景，探讨了利用叠层橡胶隔震支座对既有建筑基础进行托换改造，减小结构在水平地震力作用下剪切破坏力，从而提高房屋的结构安全性。通过工程设计概算评价，该项研究成果对高烈度抗震设防地区中小学教学用房提高结构的抗震安全性具有重要的参考和推广价值。
关键词：框架结构;隔震;加固
1 项目的研究背景
在我国普及9年制义务教育阶段，新建的农村中小学教学楼相当一部分为4-5层框架结构。5.12汶川8.0级特大地震和7.24岷县漳县6.6级大地震震害证明，框架结构房屋虽然其抗震性能总体优于砌体结构，但结构受到当时设计规范的制约，结构整体抗震性能差、延性低、易发生脆性破坏、容易造成大量人员伤亡和财产损失的案例同样较多。国家在2008年7月颁发的《建筑工程抗震设防分类标准》 GB 50223-2008第6.0.8条将教育建筑中，幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂的抗震设防类别定为应不低于重点设防类(乙级)。2009年国务院发文强调确保校舍工程安全，要求对全国各中小学校舍启动整体质量状况调查和改造重建工作，9年多过去了，受到经济发展水平制约，西部欠发达地区校舍建筑抗震改造推进任然比较缓慢，不少校舍未达到国家现行的抗震设防要求;对中小学校舍抗震排查、建筑隔震改造、抗震加固，把学校建成最安全、家长最放心的地方成为学校和教育主管部门义不容辞责任，是推动和谐社会建设的基本保障。本研究项目通过采用建筑物基础隔震技术对旧建筑进行基础改造施工，通过橡胶支座的减震作用，减少上部结构的地震能量输入，降低水平地震力对上部结构的剪切破坏作用，提高房屋的整体抗震性能。通过对工程实际案例的分析研究，对高烈度抗震设防地区中小学框架结构教学用房提高抗震安全性具有重要的参考和推广价值。
2 研究对象的工程概况
该研究项目位于兰州市西固区，为该区某小学四层全框架结构的教学楼，建筑物长40.90米，宽15.40米，平面布局为不规则矩形，建筑物地上四层，一至四层层高均为3.60 米，五层为3.30米，设计室内外高差-0.45米，建筑物高度为 14.150米，无地下室，工程总建筑面积2637.86平方米。2002 年7月工程完成竣工验收并交付使用，施工资料比较齐全。
3 通过工程结构鉴定评估，判断基础加固的可行性
对建筑物进行结构鉴定与评估，是建筑物进行结构加固的依据，也是工程加固是否可以进行的首要问题，为掌握既有建筑结构的安全、适用和耐久性是否满足正常使用要求，在改造加固前必须进行结构检测评估加固的可行性。根据检测结果，依据现行国家的、行业、地方的规范、标准，对既有建筑进行分析计算，评价原有结构的安全性和耐久性，编制加固施工技术路线图。依据《建筑抗震鉴定标准》 GB50023-2009条款，A类钢筋混凝土房屋应进行抗震能力两级鉴定，当符合第一级鉴定时，除9度地区外，不进行抗震验算而评为满足抗震鉴定要求;不符合第一级鉴定要求时，需要在第二级鉴定中采用屈服强度系数和综合抗震能力指数的方法进行判断。该工程为双向全现浇框架结构，框架梁板柱为整浇节点，平面局部突出较小，且不大于该方向总长度的30%，立面局部缩进的尺寸不大于该方向水平总尺寸的25%，楼层刚度不宜小于其相邻上层刚度的 70%，且连续三层总的刚度降低不宜大于50%，平面内的抗侧力构件及质量分布基本均匀对称。
4 既有建筑的隔震设计
建设场地抗震设防烈度为8.0度(基本地震加速度为 0.20g)，建筑场地为Ⅱ类三组，场地特征周期为0.45s，多遇地震时加速度峰值为70cm/s2 ，设防烈度下加速度峰值为 200cm/s2 ，罕遇地震时加速度峰值为400cm/s2 ，本结构的建筑高度是14.15m，宽度是15.40m，高宽比是小于4，满足《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)结构高宽比宜小于4 的要求。建筑物原基础形式为下柱大直径人工成孔灌注桩基础，采用的基础稳定性较好，本工程风荷载产生的最大水平剪力标准值为小于结构总水平力不超过结构总重力的 10%，建筑上部结构特征适合采用基础隔震措施。
5 基础隔震层构造设计
在建筑物基础部分增加隔震层的关键技术首先要保证基础下支墩(截桩后的桩头下部分)、上支墩(截桩后的桩头上部分)都要有足够的水平刚度，为此本项目中在距离截桩后桩顶下方0.20米以下增设不小于0.25米的全现浇钢筋混凝土底板，底板的范围必须延伸到隔震沟的外侧，底板混凝土强度等级不低于C35，双层双向钢筋网片的配筋率不得小于0.20%。在地梁标高处增设隔震层顶板，厚度不得小于0.18米，顶板四周与外墙地梁锚固，顶板混凝土强度等级不低于C35，双层双向钢筋网片的配筋率不得小于 0.20%，顶板与地梁之间通过化学植筋锚固。为方便支座安装，在上支墩下方和下支墩上方安装厚度不小于20毫米的钢板墩帽，墩帽直径要完全吻合与支墩，橡胶支座安装完成后用角钢将支座围焊在墩帽上。支座施工完成后，隔震层净高1.500米，能够满足日常检修和维护要求。同时要求在建筑物四周设置宽度0.40米，深1.00米隔震沟，建筑物台阶、坡道、散水与建筑物之间设计能够满足建筑物水平移动要求的柔性变形连接，对穿过隔震层的水暖管道、电线电缆均采用柔性接头过度，建筑物施工完成后，要做好隔震支座的防火封堵。
6 基础隔震脱换施工
该工程中的主要工艺流程为：切断原建筑物供水、排水、暖气管网和强弱电供电网络;拆除一层地面的装饰层、散水、素混凝土和灰土垫层、拆除原建筑物范围内的防水地沟;开挖房心回填土至设计标高;施工基础隔震层底板和隔震沟;安装框架柱临时支撑系统;截断原有井桩;安装橡胶支座下连接板;安装隔震橡胶支座和上连接板;固定橡胶支座;地梁植筋，支隔震层顶板模板、绑扎隔震层顶板钢筋;浇筑隔震层顶板混凝土;安装隔震层内水、暖管网，布强弱电桥架和电缆;安装隔震沟盖板、恢复室外台阶。 1)该工程地处兰州市西固区，天然地面2.00米以下地基土比较松软，地基土的承载了较低，需要进行翻夯换填处理，处理后的3：7灰土和素土压实系数均不得小于0.95，平板载荷实验承载力特征值不得小于180MPa。 2)在基础脱换施工前要进行临时支撑系统承载机构设计，合理布置液压伺服顶升控制系统，通过系统调试给结构施加顶升力。
7 结语
随着我国的快速发展，隔震技术应用在了新建的建筑中，但还有大批的建筑面临着加固改造的问题，既有建筑隔震加固技术在以后的应用前景非常广泛，相比于抗震加固会取的更大的经济效益和社会效益。本项目通过对技术方案的工程投资估算，改造施工的平方米造价为1250元(含税)，工程造价适中，建设单位能够接受。但在隔震加固改造中施工技术方面都还存在不足，还有很多问题没有解决，需要我们共同努力研究。
参考文献
[1]GB 50011-2010(2016年版)，建筑抗震设计规范[S].
[2]GB 50367-2013，混凝土结构加固设计规范[S].
《某小学框架结构教学楼隔震加固关键技术研究》来源：《中国建材科技》，作者：李贵文。
