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    承重變形縫改善印度尼西亞的校舍應用

    發布日期:2019-01-19|變形縫生產廠家小編
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      印度尼西亞最近發生的事件發生后的震后觀測表明,該國的學?;A設施極為脆弱。承重變形縫建筑變革是一家總部位于丹佛的國際非營利性社會企業,它與新興國家的人們合作,設計、建造、融資和管理抗災房屋和學校。“建筑變革”在印度尼西亞的巴東有一個項目,自2004年印度洋地震和海嘯后該項目啟動以來,已經對那里的8次大地震作出了反應。通過學習,首先,通過地震后勘察和分部門研究等活動,“建筑變革”旨在為震后重建提供技術援助-從對設計和建筑標準的支持,到對建筑和材料質量的培訓。在日惹(2006年)、本古魯(2007年)、巴東(2009年)、中央亞齊(2013年)、Pidie Jaya(2016年)、Lombok(2018年)和Palu(2018年)地震之后,每次訪問印度尼西亞受地震影響的地區后,都有明顯證據表明學校建設遭到破壞和脆弱。據報告,在2006/2009年以及2018年兩次活動中,均有1 000多所學校遭到破壞或摧毀。

      再發生的問題

      在印度尼西亞,許多學校建筑都是單層的,部分受限的磚石結構,有輕型的屋頂.在西蘇門答臘州首府巴東,這種建筑約占公立學校建筑的60%。承壓砌體是美國以外一種常用的結構體系,在這種體系中,未經加固或配筋較輕的砌體承重墻是由鋼筋混凝土構件或“紐帶”在兩側、頂部和底部建造和包圍的。這些聯系有助于“限制”磚墻。智利和墨西哥等地震地區的建筑規范涵蓋了這種建筑類型的抗震要求,如果建造得當,低層承壓砌體結構能夠很好地抵御地震。有趣的是,印度尼西亞的建筑規范并沒有涵蓋封閉磚石,盡管教育部的學校建設指導方針提倡使用這種建筑。

      

    承重變形縫

     

      典型的教室建筑-注意門窗門框缺少約束元素,側壁缺少環形梁,縱向墻墩長度極小。

      不幸的是,對于印度尼西亞觀察到的這類學校建筑來說,一些鋼筋混凝土部件不見了,它們被描述為部分封閉而不是完全封閉。約束元件通常放置在墻面交叉口,但很少安裝在門窗支架上,這是良好性能所必需的。在這些情況下,洞口之間的墻墩實際上是不受約束的,基本上沒有比未加固的磚墻更好的延性。通常,連接梁沒有安裝在窗戶和門的開口上,讓上面的磚石板固定在開口的木框架上。在某些情況下,所需的環形梁,或在墻頂部的限制梁,也是失蹤,留下磚石墻板沒有支撐在頂部和非常容易在平面外的負荷下傾覆。

      

    Typical inadequate reinforcing in damaged school buildings.

     

      損壞校舍的典型補強不足。

      除了缺少關鍵的限制因素外,這些學校大樓經常出現結構和建筑質量方面的問題。前后縱墻主要由門窗開口組成,只有極少數短墻墩能抵抗地震荷載。建筑物通常也缺乏有效的隔膜,因為輕框架屋頂沒有被詳細描述為隔墻,而且與建筑墻壁沒有很好的連接。這是特別有問題的情況下,建筑物有一個磚石山墻端墻,這仍然是一個更高的高度,比建筑物的其他更高的支撐不良。

      這種類型的教室建筑大多是由當地建筑商建造的,他們在建造小型非工程建筑(如房屋)方面可能有更多經驗,而建筑活動通常不會由設計師觀察或由地方當局詳細檢查?;炷翗嫾惺褂霉饣摻?,磚塊強度低,混凝土質量差,混凝土蓋、加強鉤、接縫、砂漿質量和澆筑等施工細節往往被忽視。

      考慮到不完全約束以及結構和施工質量方面的問題,這些建筑在最近的地震中表現較差,承重變形縫在某些情況下表現為嚴重破壞、部分倒塌和完全倒塌。

      

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

     

      教學樓中山墻倒塌。由教育部提供亞齊騰加。

      這一問題并不局限于當地;印度尼西亞各地的地震多發地區存在許多更易受到此類傷害的建筑。印度尼西亞是世界上人口第四多的國家,僅次于美國,有5 000多萬學生就讀于30多萬所學校,也是世界上第四大教育系統。印尼75%的學校都在災害風險地區;這個面積近80萬平方英里的國家面臨著大地震、海嘯、大風、火山、山崩和洪水。根據這些數字,估計該國境內可能有250 000至400 000座此類建筑面臨地震風險。

      找到解決辦法

      印度尼西亞的教育基礎設施不斷增加新的校舍,以滿足需求。然而,作為一種普遍的解決辦法,拆除和替換所有現有的脆弱建筑在經濟上是不可行的。許多現有的建筑物將無限期保留,因此需要有成本效益高的方案來改善它們.與此同時,迫切需要改進新的建筑施工方法。這也是作者與教育部合作實現的目標。

      為了探索現有教室的解決方案,與巴東當地教育部合作,選擇一所具有代表性的一層有限磚石類型的學校,作為利用當地可用材料和勞動力開發具有成本效益的改造方案的范例。作者和他們的印度尼西亞同事收集了與改造設計有關的信息,以考慮各種技術。資料來源于印度尼西亞的建筑規范、現有的國家和國際準則、他人進行的研究和建筑的改變,以及作者本人的經驗。由于印度尼西亞普遍使用低強度單瓦磚,印度尼西亞和日本的一些研究人員已經開發和試驗了加固細長砌體的改造技術,以成功地用于平面內和平面外荷載。解決方案包括使用水泥-石膏覆蓋層或帶鋼絲網結合水泥-石膏覆蓋層。

      

    Installation of the mesh plaster overlay during pilot construction.

     

      在試點施工期間安裝網狀石膏覆蓋層。

      作者選擇了剪力墻體系進行改造,但考慮了其他幾種方案,包括彎矩框架體系和懸臂柱體系。由此產生的改造方案針對規范規定的設計地震的生命安全性能,由以下幾個關鍵部件組成:

      

    Plan view of the retrofit scheme.

     

      改造方案的計劃視圖。

      在縱向墻中填充選定的墻體開口,以創造足夠的墻長,并在其邊界處安裝約束元件。

      用鋼絲網和水泥灰泥覆蓋墻,在某些情況下,重建墻墩,使之成為更厚的砌體,以提高平面內和平面外的強度。

      在橫墻上增加鋼筋混凝土的強力點,用于平面外支撐。

      在墻壁頂部安裝一個新的連續環形梁。

      安裝一個水平支撐系統剛剛高于天花板水平連接到環梁,作為一個膜片。

      消除任何未加固砌體以上的窗戶和門的開口,通過將開口向上延伸到環形梁,并以輕質材料填充空間。

      消除磚石山墻,用輕質材料代替它們。

      除了這些結構改進外,還為教室內部提出了新的支撐天花板,并建議為橫向端墻增加自然光和通風。

      駕駛改裝

      本示范學校選擇了兩座單間教學樓進行改造工程試點。其中一輛在2009年地震中受到輕微破壞,現已停用。在整個工作期間提供了施工質量監督,以確保承包商遵守施工文件。此外,經驗豐富的建筑商培訓員經常訪問現場,為工人提供指導和支持,以達到良好的施工質量。磚是從供應商購買的,提供測試和認證的磚塊。

      這兩座建筑中的一座于2016年1月開工,第二座于2016年5月完工。除安裝網灰覆蓋層外,大多數改造技術為當地建筑工人所熟悉;然而,施工質量的要求高于建筑工人所習慣的水平,這導致了一些延誤。對于新的技術,如鐵絲網覆蓋,采取了額外的注意在詳細和現場監督的網格安裝,建筑商能夠掌握后,初步熟悉的一段時間。

      除了建筑工程外,學校社區的參與也是試點項目的一個組成部分。在早期改造規劃的同時,還作出了重大努力,使學校社區參與并提高了對災害風險的認識。編寫了關于改造的培訓材料,并為學校理事會、教育部和區域災害管理機構的代表舉辦了一次提高認識講習班。在施工過程中,印度尼西亞建筑變更工作人員和學校理事會成員共同進行了建筑監理工作,討論了良好的施工做法,并審查了建筑質量清單項目。試點改造也被用作向學生和教師提出災害風險和預防的機會。向學生介紹了地震對建筑物的影響,并與教師分享了這些材料,供今后使用。

      

    One of the classroom buildings before and after retrofitting.

     

      修繕前后的教室之一。

      改造的施工改進了這兩座建筑,也使建筑成本估算和改建細節的可施工性得到驗證。該項目的總費用,包括建筑費用、設計、建筑質量監督和支助以及學校社區外聯,這兩棟樓的總費用約為32 000美元,即每平方英尺約27美元。

      規模計劃

      在試驗項目完成后,作者和他們的印度尼西亞同事完成了同一學校另一所較大教室的改造設計和建造。這座更大的建筑有四個教室和一個行政辦公室。整體改造方案相同,適應性小。通過重復改造設計過程并吸取試點改造的經驗教訓,團隊改進了改造設計和細節。下一步是制定簡單的指導方針,可在更大范圍內使用,以便將改造方案應用于更多同類型的建筑物,并使之適應這些建筑物。這將允許對印度尼西亞許多易受傷害的教室進行改造,承重變形縫只要建筑物的特點與適用的類型相一致,就可以采取更具規范性的辦法。除了與國家教育部和巴東地方教育部協調外,目前正在尋求合作伙伴支持學校改造的規模擴大。

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