某中學宿舍抗震能力指數的計算

何永新

（秦皇島玻璃工業(yè)研究設計院有限公司 秦皇島 066001）

0 引言

近年來，國家規(guī)范對建筑物的抗震要求越來越高，很多既有建筑在抗震構造措施及抗震承載力等方面均不滿足現(xiàn)行國家規(guī)范，需對其進行加固處理。對房屋進行加固后，檢驗加固效果的方法有兩種：一是按GB 50011—2010《建筑抗震設計規(guī)范》（2016年版）的方法對加固后的結構進行驗算，二是采用加固后的房屋綜合抗震能力指數進行衡量加固效果。對于砌體結構，由于一般采用混凝土板墻加固，加固材料與原材料不同，軟件無法準確地進行建模模擬，所以加固后采用綜合抗震能力指數法進行驗算比較好。本文以對某中學砌體結構宿舍的抗震加固為例，詳細介紹如何運用綜合抗震能力指數法來檢驗加固后的結構是否滿足抗震要求。

1 工程概況

該宿舍樓于20世紀90年代建造，后續(xù)使用年限定為40年，屬B類校舍。本地區(qū)設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，場地類別Ⅱ類，抗震設防類別為乙類。建筑總高度19.5 m，共6層。橫墻設置較多，外墻厚370 mm，內墻厚240 mm，門洞口寬900 mm，窗洞口寬2100 mm。樓板為現(xiàn)澆樓板，承重墻所用材料為MU10燒結磚，砂漿強度等級一層為M10混合砂漿，2～6層為M7.5混合砂漿。該建筑在平面上由伸縮縫分成三部分且左右對稱?，F(xiàn)取其中一部分進行計算，平面布置見圖1。

圖1 平面布置

2 原結構的抗震能力指數計算

2.1.2 各參數取值

y1：原結構滿足GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標準》中表5.2.14-1， y1可取1.0，但該建筑為乙類抗震設防建筑，且構造柱設置不滿足規(guī)范要求，根據GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標準》第5.2.14條2款綜合確定 y1取0.8。

y2：由GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標準》中表5.2.14-2，存在支撐懸挑結構構件的承重墻體，所以 y2取0.8。

Ai： 計算Ai時應為墻體截面面積去掉門窗洞口面積。

Abi： 各層建筑面積相同，由平面圖可知Abi＝603.2 m2。

xni：根據GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標準》附錄B可查得縱橫抗震墻的基準面積率。

l：本地區(qū)抗震設防烈度為7度0.1g，根據GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標準》第5.2.13條取1.0。

2.1 樓層綜合抗震能力指數bni

2.1.1 bni計算公式

2.1.3 列表計算bni

由上述各參數的取值及計算公式列表計算出樓層縱橫向bni，見表1、表2。

表1 縱向墻體樓層綜合抗震能力指數bni縱

表2 橫向墻體樓層綜合抗震能力指數bni橫

2.2 墻段綜合抗震能力指數b nij的計算

由于樓層縱向綜合抗震能力指數小于1.0，需由下式進行縱向墻段綜合抗震能力指數計算。

式中：Aij——第i層第j墻段在層高1/2 處凈截面面積；

Abij——第i層第j墻段計及樓蓋剛度影響的從屬面積；

bij——第i層第j墻 段縱抗震能力指數。

縱向墻段綜合抗震能力指數計算見表3。

表3 縱向墻段綜合抗震能力指數 bnij縱

續(xù)表3

3 加固方案的選擇

由上述計算結果可知，該建筑橫墻滿足要求?？v墻墻段一至四層綜合抗震能力指數小于1.0，不滿足要求，需對一至四層全部縱墻進行加固。由于墻體雖然不滿足要求但相差不多，為了避免因加固而使墻體剛度增加過大，綜合考慮選擇采用單面80 mm厚板墻加固。另外原建筑構造柱的設置不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，需按規(guī)范要求增設構造柱。

4 加固后結構的抗震能力指數核算

由JGJ 116—2009《建筑抗震加固技術規(guī)程》可知，加固后樓層和墻段的綜合抗震能力指數計算公式為：

4.1 樓層及墻段加固增強系數的取值

根據JGJ 116—2009《建筑抗震加固技術規(guī)程》，板墻加固時原砌筑砂漿為M10時墻段增強系數hij取1.8，原砌筑砂漿為M7.5時墻段增強系數hij取2.0。

樓層的加固增強系數計算公式：

對同一樓層各墻段的hij取值相同；式（6）可做如下變換：

所以對于板墻加固樓層的加固增強系數與墻段加固增強系數相同。

4.2 加固后結構的綜合抗震能力指數計算

由于加固方案按現(xiàn)行規(guī)范要求補充了構造柱，此時 y1取1.0。結合以上推導將加固后一至四層縱向樓層及墻段的綜合抗震能力指數列于表4、表5。

表4 加固后縱向墻體樓層綜合抗震能力指數 bSi縱

表5 加固后縱向墻段綜合抗震能力指數 bSij縱

由表4、表5可以看出，經過加固后結構的抗震承載力已滿足要求。

5 結語

綜合抗震能力指數法避開了砌體結構采用混凝土板墻加固后，由于加固材料與原墻體材料剛度不同而使得計算結果不準確的問題。通過以上計算實例可知綜合抗震能力指數法公式雖然不復雜，但過程很繁瑣，涉及到各種參數的選取，建筑面積、抗震墻體凈截面總面積、墻段凈面積等參數的計算。稍不注意就會出現(xiàn)由于某個參數錯誤，而影響最終計算結果。了解其計算過程后可以利用計算機編程進行計算，不僅縮短了計算時間，也保證了計算結果的準確性，提高了工作效率。