議貴州省望謨縣中小學(xué)教學(xué)樓抗震性能及建議

蔡文意

1 工程概況

望謨縣位于貴州南部,其地勢西北高東南低,最高點(diǎn)為打易鎮(zhèn)跑馬坪,海拔1 718.1 m,最低點(diǎn)為昂武鄉(xiāng)打樂河口,海拔275 m,境內(nèi)山巒起伏,河流縱橫,沿河兩岸有大小不等的壩地,東西部巖溶地貌發(fā)育較典型,以石灰?guī)r峰叢山地為主,西南為非巖溶地貌,呈立體狀展布。山地面積占76.8%,丘陵占20.4%,河谷盆地僅占2.8%。該縣的抗震設(shè)防烈度為7度,由于經(jīng)濟(jì)水平不甚發(fā)達(dá),該縣基本上所有教學(xué)樓層數(shù)都為2層～3層,采用砌體結(jié)構(gòu),多道橫墻和兩道縱墻,外加一外挑走廊的典型教學(xué)樓模式(見圖1),其中90%以上采用現(xiàn)澆混凝土樓、屋蓋。橫墻間距大約為7.5 m,縱墻間距約為6.0 m,樓梯間寬度約為3.3 m,外廊尺寸為1.5 m～2.0 m。

2 該縣中小學(xué)教學(xué)樓抗震的不利因素

2.1 整體規(guī)劃不足,擴(kuò)建不規(guī)范

由于許多老式教學(xué)樓在建造前整體規(guī)劃不足,隨著社會的發(fā)展和時間的推移,已有的教學(xué)樓不能滿足逐漸增加的入學(xué)學(xué)生的教學(xué)空間需求,因此為了解決教室不足的問題,部分原有教學(xué)樓都采取了再擴(kuò)建、補(bǔ)建的對策。由于修建時間的差異,老教學(xué)樓和新建教室之間的高度、自重和剛度等都各不相同,因此它們的結(jié)構(gòu)自振周期也各不相同。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時,它們的震動不一致,若預(yù)留的防震縫不足,則容易發(fā)生相互碰撞,導(dǎo)致教學(xué)樓的整體倒塌破壞。例如該縣某小學(xué)在原有教學(xué)樓旁邊擴(kuò)建了二層辦公室,擴(kuò)建部分所使用材料為空心磚砌塊,而原建筑所用材料為普通燒結(jié)黏土磚,二者之間墻體的剛度存在差異,加之?dāng)U建部分與原建筑之間幾乎未留抗震縫,可想而知,當(dāng)?shù)卣饋砼R時,該教學(xué)樓的抗震性能必定很糟。因此在新建教學(xué)樓前應(yīng)進(jìn)行合理設(shè)計和長遠(yuǎn)規(guī)劃。

2.2 外廊的平面布局

根據(jù)GBJ 99-86中小學(xué)建筑設(shè)計規(guī)范第3.1條教學(xué)用房的平面宜布置成外廊和單內(nèi)廊的形式,這種形式可以獲得最佳的采光效果和避免互相干擾。但是在地震動力作用時,極易在挑梁與縱墻結(jié)合處出現(xiàn)應(yīng)力集中,導(dǎo)致挑梁板脫落砸傷人。該縣中小學(xué)的教學(xué)樓(除一層教學(xué)樓外)均采用外廊形式,對于滿足加固要求的教學(xué)樓,建議在挑梁的端部適當(dāng)增設(shè)外廊柱,外廊柱能增加教學(xué)樓的整體性,使房屋的抗震性能也會有很大程度的提升。

2.3 樓梯間設(shè)在端部或轉(zhuǎn)角處

該縣的教學(xué)樓基本上為兩種平面形式:“一”形和“L”形,大約有30%～40%的教學(xué)樓把樓梯間設(shè)置在端部或者轉(zhuǎn)角處,其中有相當(dāng)一部分沒有在樓梯間四角設(shè)置構(gòu)造柱和加強(qiáng)梯間墻的剛度,這種設(shè)置方法對樓梯間的抗震是極為不利的,在地震作用下,樓梯間產(chǎn)生應(yīng)力集中,一旦樓梯間損毀,就等于生命通道的切斷。圖2為該縣某兩個學(xué)校的樓梯間布置位置。

建議以后新建的教學(xué)樓避免把樓梯間設(shè)在端部或轉(zhuǎn)角部位,當(dāng)建筑要求樓梯間必須設(shè)在端開間時,樓梯間除在樓層設(shè)置圈梁外,在半跑的樓梯平臺處還應(yīng)設(shè)鋼筋混凝土圈梁,在樓梯間四角和平臺梁處均應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱。凸出屋頂?shù)臉翘蓍g,構(gòu)造柱應(yīng)伸到頂部,與頂部圈梁連接。

2.4 未設(shè)構(gòu)造柱和圈梁

一個建筑物抗震性能的好壞除了從平面形式是否簡潔對稱、立面剛度變化有無突變來判定外,更重要的一點(diǎn)為是否加設(shè)構(gòu)造柱和圈梁,砌體結(jié)構(gòu)作為垂直承載構(gòu)件,地震時最怕出現(xiàn)四散錯落倒地,從而使水平樓板和屋蓋墜落,而構(gòu)造柱則可以阻止或延緩倒塌時間,以減少損失。構(gòu)造柱與圈梁連接又可以起到類似框架結(jié)構(gòu)的作用,其作用效果非常明顯。但該縣部分學(xué)校的教學(xué)樓根本未設(shè)構(gòu)造柱和圈梁,或者只在教學(xué)樓四角設(shè)置構(gòu)造柱,這樣很不利于抗震。四川汶川大地震后,國家對學(xué)校教學(xué)用房的抗震性能要求更加嚴(yán)格。

我國現(xiàn)行的GB 50223-2008建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定所有幼兒園、小學(xué)和中學(xué)(包括普通中小學(xué)和有未成年人的各類初級、中級學(xué)校)的教學(xué)用房(包括教室、實(shí)驗(yàn)室、圖書室、微機(jī)室、語音室、體育館、禮堂)的設(shè)防類別均予以提高,抗震設(shè)防類別應(yīng)劃為乙類,乙類建筑,其地震作用應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度1度的要求加強(qiáng)其抗震措施;那么根據(jù)規(guī)范的要求,該縣教學(xué)樓的抗震措施應(yīng)符合8度抗震設(shè)防烈度的要求。

對于構(gòu)造柱的設(shè)置,建議新建的教學(xué)樓應(yīng)根據(jù)GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范(含2008局部修訂)中第7.3.1.3條規(guī)定進(jìn)行設(shè)置,該縣教學(xué)樓一般不超過3層,應(yīng)按增加兩層后的層數(shù)對待,并在外墻四角、錯層部位橫墻與外縱墻交接處、大房間內(nèi)外墻交接處、較大洞口兩側(cè)、隔開間橫墻(軸線)與外墻交接處、山墻與內(nèi)縱墻交接處及樓梯間四角處布置構(gòu)造柱。

按照規(guī)范的要求,該縣的圈梁應(yīng)層層設(shè)置并且滿足:圈梁閉合,遇有洞口圈梁應(yīng)上下搭接,圈梁宜與預(yù)制板設(shè)在同一標(biāo)高處或圈梁緊靠板底。

3 結(jié)語

地震雖是一種人類無法控制的自然災(zāi)害,但我們可以通過歷史的教訓(xùn)總結(jié)出應(yīng)對它的策略,提高我們教學(xué)樓的抗震能力,從而實(shí)現(xiàn)在罕遇地震時多層磚混結(jié)構(gòu)教學(xué)樓“大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo),為師生贏來寶貴的逃生時間。希望本文能給設(shè)計部門及其相關(guān)單位一點(diǎn)點(diǎn)啟發(fā)。

[1]葉愛崇.提高多層磚混結(jié)構(gòu)教學(xué)樓抗震能力的設(shè)計構(gòu)思[J].江蘇建筑,2009(7):17-18.

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[3]于菱燕,喬雪梅.于地震設(shè)防區(qū)中小學(xué)教學(xué)樓抗震減災(zāi)的思考與建議[J].陜西建筑,2008(10):5-6.

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[5]GBJ 99-86,中小學(xué)建筑設(shè)計規(guī)范[S].

[6]GB 50223-2008,建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)[S].

[7]GB 50011-2001,建筑抗震設(shè)計規(guī)范(含2008局部修訂)[S].