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承重变形缝改善印度尼西亚的校舍应用

发布日期:2019-01-19|变形缝生产厂家小编
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  印度尼西亚最近发生的事件发生后的震后观测表明,该国的学校基础设施极为脆弱。承重变形缝建筑变革是一家总部位于丹佛的国际非营利性社会企业,它与新兴国家的人们合作,设计、建造、融资和管理抗灾房屋和学校。“建筑变革”在印度尼西亚的巴东有一个项目,自2004年印度洋地震和海啸后该项目启动以来,已经对那里的8次大地震作出了反应。通过学习,首先,通过地震后勘察和分部门研究等活动,“建筑变革”旨在为震后重建提供技术援助-从对设计和建筑标准的支持,到对建筑和材料质量的培训。在日惹(2006年)、本古鲁(2007年)、巴东(2009年)、中央亚齐(2013年)、Pidie Jaya(2016年)、Lombok(2018年)和Palu(2018年)地震之后,每次访问印度尼西亚受地震影响的地区后,都有明显证据表明学校建设遭到破坏和脆弱。据报告,在2006/2009年以及2018年两次活动中,均有1 000多所学校遭到破坏或摧毁。

  再发生的问题

  在印度尼西亚,许多学校建筑都是单层的,部分受限的砖石结构,有轻型的屋顶。在西苏门答腊州首府巴东,这种建筑约占公立学校建筑的60%。承压砌体是美国以外一种常用的结构体系,在这种体系中,未经加固或配筋较轻的砌体承重墙是由钢筋混凝土构件或“纽带”在两侧、顶部和底部建造和包围的。这些联系有助于“限制”砖墙。智利和墨西哥等地震地区的建筑规范涵盖了这种建筑类型的抗震要求,如果建造得当,低层承压砌体结构能够很好地抵御地震。有趣的是,印度尼西亚的建筑规范并没有涵盖封闭砖石,尽管教育部的学校建设指导方针提倡使用这种建筑。

  

承重变形缝

 

  典型的教室建筑-注意门窗门框缺少约束元素,侧壁缺少环形梁,纵向墙墩长度极小。

  不幸的是,对于印度尼西亚观察到的这类学校建筑来说,一些钢筋混凝土部件不见了,它们被描述为部分封闭而不是完全封闭。约束元件通常放置在墙面交叉口,但很少安装在门窗支架上,这是良好性能所必需的。在这些情况下,洞口之间的墙墩实际上是不受约束的,基本上没有比未加固的砖墙更好的延性。通常,连接梁没有安装在窗户和门的开口上,让上面的砖石板固定在开口的木框架上。在某些情况下,所需的环形梁,或在墙顶部的限制梁,也是失踪,留下砖石墙板没有支撑在顶部和非常容易在平面外的负荷下倾覆。

  

Typical inadequate reinforcing in damaged school buildings.

 

  损坏校舍的典型补强不足。

  除了缺少关键的限制因素外,这些学校大楼经常出现结构和建筑质量方面的问题。前后纵墙主要由门窗开口组成,只有极少数短墙墩能抵抗地震荷载。建筑物通常也缺乏有效的隔膜,因为轻框架屋顶没有被详细描述为隔墙,而且与建筑墙壁没有很好的连接。这是特别有问题的情况下,建筑物有一个砖石山墙端墙,这仍然是一个更高的高度,比建筑物的其他更高的支撑不良。

  这种类型的教室建筑大多是由当地建筑商建造的,他们在建造小型非工程建筑(如房屋)方面可能有更多经验,而建筑活动通常不会由设计师观察或由地方当局详细检查。混凝土构件中使用光滑钢筋,砖块强度低,混凝土质量差,混凝土盖、加强钩、接缝、砂浆质量和浇筑等施工细节往往被忽视。

  考虑到不完全约束以及结构和施工质量方面的问题,这些建筑在最近的地震中表现较差,承重变形缝在某些情况下表现为严重破坏、部分倒塌和完全倒塌。

  

Collapse of gable end wall in a classroom building. Courtesy of Educational Department Aceh Tengah.

 

  教学楼中山墙倒塌。由教育部提供亚齐腾加。

  这一问题并不局限于当地;印度尼西亚各地的地震多发地区存在许多更易受到此类伤害的建筑。印度尼西亚是世界上人口第四多的国家,仅次于美国,有5 000多万学生就读于30多万所学校,也是世界上第四大教育系统。印尼75%的学校都在灾害风险地区;这个面积近80万平方英里的国家面临着大地震、海啸、大风、火山、山崩和洪水。根据这些数字,估计该国境内可能有250 000至400 000座此类建筑面临地震风险。

  找到解决办法

  印度尼西亚的教育基础设施不断增加新的校舍,以满足需求。然而,作为一种普遍的解决办法,拆除和替换所有现有的脆弱建筑在经济上是不可行的。许多现有的建筑物将无限期保留,因此需要有成本效益高的方案来改善它们.与此同时,迫切需要改进新的建筑施工方法。这也是作者与教育部合作实现的目标。

  为了探索现有教室的解决方案,与巴东当地教育部合作,选择一所具有代表性的一层有限砖石类型的学校,作为利用当地可用材料和劳动力开发具有成本效益的改造方案的范例。作者和他们的印度尼西亚同事收集了与改造设计有关的信息,以考虑各种技术。资料来源于印度尼西亚的建筑规范、现有的国家和国际准则、他人进行的研究和建筑的改变,以及作者本人的经验。由于印度尼西亚普遍使用低强度单瓦砖,印度尼西亚和日本的一些研究人员已经开发和试验了加固细长砌体的改造技术,以成功地用于平面内和平面外荷载。解决方案包括使用水泥-石膏覆盖层或带钢丝网结合水泥-石膏覆盖层。

  

Installation of the mesh plaster overlay during pilot construction.

 

  在试点施工期间安装网状石膏覆盖层。

  作者选择了剪力墙体系进行改造,但考虑了其他几种方案,包括弯矩框架体系和悬臂柱体系。由此产生的改造方案针对规范规定的设计地震的生命安全性能,由以下几个关键部件组成:

  

Plan view of the retrofit scheme.

 

  改造方案的计划视图。

  在纵向墙中填充选定的墙体开口,以创造足够的墙长,并在其边界处安装约束元件。

  用钢丝网和水泥灰泥覆盖墙,在某些情况下,重建墙墩,使之成为更厚的砌体,以提高平面内和平面外的强度。

  在横墙上增加钢筋混凝土的强力点,用于平面外支撑。

  在墙壁顶部安装一个新的连续环形梁。

  安装一个水平支撑系统刚刚高于天花板水平连接到环梁,作为一个膜片。

  消除任何未加固砌体以上的窗户和门的开口,通过将开口向上延伸到环形梁,并以轻质材料填充空间。

  消除砖石山墙,用轻质材料代替它们。

  除了这些结构改进外,还为教室内部提出了新的支撑天花板,并建议为横向端墙增加自然光和通风。

  驾驶改装

  本示范学校选择了两座单间教学楼进行改造工程试点。其中一辆在2009年地震中受到轻微破坏,现已停用。在整个工作期间提供了施工质量监督,以确保承包商遵守施工文件。此外,经验丰富的建筑商培训员经常访问现场,为工人提供指导和支持,以达到良好的施工质量。砖是从供应商购买的,提供测试和认证的砖块。

  这两座建筑中的一座于2016年1月开工,第二座于2016年5月完工。除安装网灰覆盖层外,大多数改造技术为当地建筑工人所熟悉;然而,施工质量的要求高于建筑工人所习惯的水平,这导致了一些延误。对于新的技术,如铁丝网覆盖,采取了额外的注意在详细和现场监督的网格安装,建筑商能够掌握后,初步熟悉的一段时间。

  除了建筑工程外,学校社区的参与也是试点项目的一个组成部分。在早期改造规划的同时,还作出了重大努力,使学校社区参与并提高了对灾害风险的认识。编写了关于改造的培训材料,并为学校理事会、教育部和区域灾害管理机构的代表举办了一次提高认识讲习班。在施工过程中,印度尼西亚建筑变更工作人员和学校理事会成员共同进行了建筑监理工作,讨论了良好的施工做法,并审查了建筑质量清单项目。试点改造也被用作向学生和教师提出灾害风险和预防的机会。向学生介绍了地震对建筑物的影响,并与教师分享了这些材料,供今后使用。

  

One of the classroom buildings before and after retrofitting.

 

  修缮前后的教室之一。

  改造的施工改进了这两座建筑,也使建筑成本估算和改建细节的可施工性得到验证。该项目的总费用,包括建筑费用、设计、建筑质量监督和支助以及学校社区外联,这两栋楼的总费用约为32 000美元,即每平方英尺约27美元。

  规模计划

  在试验项目完成后,作者和他们的印度尼西亚同事完成了同一学校另一所较大教室的改造设计和建造。这座更大的建筑有四个教室和一个行政办公室。整体改造方案相同,适应性小。通过重复改造设计过程并吸取试点改造的经验教训,团队改进了改造设计和细节。下一步是制定简单的指导方针,可在更大范围内使用,以便将改造方案应用于更多同类型的建筑物,并使之适应这些建筑物。这将允许对印度尼西亚许多易受伤害的教室进行改造,承重变形缝只要建筑物的特点与适用的类型相一致,就可以采取更具规范性的办法。除了与国家教育部和巴东地方教育部协调外,目前正在寻求合作伙伴支持学校改造的规模扩大。

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