中小學(xué)建筑抗震設(shè)計(jì)策略

李國(guó)明

【摘要】自從經(jīng)歷了唐山大地震、汶川大地震，我國(guó)對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)以給予了高度關(guān)注，尤其對(duì)中小學(xué)建筑提出了較高要求，在抗震設(shè)計(jì)方面要進(jìn)行計(jì)算，對(duì)結(jié)構(gòu)體系、建筑形體等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證建筑物的抗震效果。本文針對(duì)中小學(xué)建筑，分析了相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)策略。

【關(guān)鍵詞】中小學(xué);建筑;抗震設(shè)計(jì)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.037

一直以來，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)是重點(diǎn)內(nèi)容，針對(duì)中小學(xué)校進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，需要適當(dāng)提升抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置多道防線，以此來保證建筑物自身的抵御地震災(zāi)害的能力。在出現(xiàn)地震的情況下，校園建筑能夠?yàn)閹熒峁┍茈y場(chǎng)所，保證師生的人身安全。

1、抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)要滿足相應(yīng)的規(guī)范要求

在地震多發(fā)地區(qū)中，需要對(duì)中小學(xué)建筑做好抗震設(shè)計(jì)，保證未成年人的安全，不管是小學(xué)，還是中學(xué)，均要對(duì)其教學(xué)樓、宿舍、食堂等進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，類別不能低于乙類。與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類相比較，中小學(xué)建筑的抗震設(shè)防烈度應(yīng)提高一度，抗震設(shè)防烈度為9度時(shí)應(yīng)按比9度更高時(shí)，采取有效的抗震措施，在抗震設(shè)計(jì)中，要調(diào)整地震作用效應(yīng)系數(shù)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握最新的設(shè)計(jì)要求，已廢止的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不能使用在抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)要高于現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，如果經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，可以適當(dāng)提升抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

2、合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系

在現(xiàn)階段來看，大部分中小學(xué)教學(xué)樓在1-6層之間，層高不超過3.5m，常見的框架結(jié)構(gòu)為混凝土框架，而農(nóng)村中小學(xué)則以砌體結(jié)構(gòu)為主，然而，現(xiàn)行的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)建筑層數(shù)及高度提出了較高要求，尤其是橫墻較少、多層砌體加柱需要嚴(yán)格控制，多層砌體建筑層高不能超過3.6m，教室的凈高度應(yīng)該控制在3.0-3.05m之間，舞蹈教室控制在4.5m，對(duì)于教室來說，如果層高超過3.6米的情況下，不能夠使用砌體結(jié)構(gòu)，尤其是新建的教學(xué)樓需要合理應(yīng)用課程設(shè)計(jì)理念，對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)置多道抗震防線[1]。如果不能夠使用砌體墻作為承重結(jié)構(gòu)的情況下需要根據(jù)抗震規(guī)范明確建筑物的總高度層高以及層數(shù)等等。在使用現(xiàn)澆鋼筋混凝土?xí)r，需要根據(jù)相關(guān)的要求設(shè)置鋼筋混凝土圈梁以及構(gòu)造柱，保證砂漿強(qiáng)度能夠達(dá)到相應(yīng)的等級(jí)要求，針對(duì)薄弱部位需要進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，采取有效的抗震措施，在整體上保證結(jié)構(gòu)安全。對(duì)于體育館以及禮堂來說，這種房屋的空間結(jié)構(gòu)相對(duì)較大，需要在抗震設(shè)計(jì)中注意屋面結(jié)構(gòu)形式，如果采用混凝土屋面板的情況下需要考慮地震情況下造成的水平慣性力，防止發(fā)生屋面塌陷，避免出現(xiàn)人員傷亡事故，針對(duì)這樣的房屋進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一般可以考慮鋼結(jié)構(gòu)屋架使用輕型屋面，這樣能夠有效減少地震的慣性力，從而提升了結(jié)構(gòu)的抗震效果。

3、合理設(shè)計(jì)建筑形體

對(duì)于中小學(xué)建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，建筑形體以及結(jié)構(gòu)布置十分關(guān)鍵，不管是平面又或者是立面都應(yīng)該盡量規(guī)則，盡量不要采用不規(guī)則建筑形體，在日照、場(chǎng)地以及光線的影響下，建筑平面需要采用凹形異型等不規(guī)則形狀的情況下，可以在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置防震縫，并且，不能夠影響建筑物的使用功能。對(duì)防震縫進(jìn)行設(shè)置之后，還需要保證結(jié)構(gòu)單元的規(guī)則性，不管是做功能教室、音樂教室又或者是階梯教室都應(yīng)該盡量規(guī)范。如果平面十分不規(guī)則，可以將其作為單獨(dú)的結(jié)構(gòu)單元。對(duì)于防震縫進(jìn)行設(shè)置時(shí)，也應(yīng)該結(jié)合抗震設(shè)防的相關(guān)要求，使用適合的結(jié)構(gòu)材料，盡可能地減少地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)所帶來的負(fù)面影響[2]。即使是出現(xiàn)中震的情況下，也能夠防止結(jié)構(gòu)單元發(fā)生碰撞，避免局部損壞。如果未能夠進(jìn)行防震縫的設(shè)置，應(yīng)該針對(duì)平面形狀以及結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行合理調(diào)整，保證平面以及地面的規(guī)則性，不能夠調(diào)整的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行專項(xiàng)論證，一般可以使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，根據(jù)不同地震等級(jí)的影響分析位移以及內(nèi)力，可以使用剛性樓板進(jìn)行模擬，使得界面以及承載力得到準(zhǔn)確計(jì)算，在此基礎(chǔ)上使用彈性樓板，又或者是局部彈性樓板加以補(bǔ)充。

4、結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的構(gòu)建

對(duì)中小學(xué)建筑而言，一般會(huì)設(shè)置體育館，這種建筑在功能上具有較多的要求，與普通教室存在很大差異性，一層往往會(huì)作為食堂，將二層作為體育館。建筑物有夾層時(shí)，如果夾層面積超過了實(shí)際樓層面積的30%，需要將夾層作為結(jié)構(gòu)計(jì)算層，在建設(shè)的模型中輸入荷載，根據(jù)上層進(jìn)行計(jì)算，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行抗震分析，優(yōu)化包絡(luò)設(shè)計(jì)。除此之外，對(duì)于屋頂進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，也需要分析其結(jié)構(gòu)形式以及受力特點(diǎn)，盡量對(duì)空間計(jì)算程序進(jìn)行深入分析，經(jīng)過準(zhǔn)確計(jì)算得以優(yōu)化。

5、減少單跨框架結(jié)構(gòu)體系

在抗震設(shè)計(jì)中，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求可知，單跨混凝土框架結(jié)構(gòu)以及單跨鋼框架結(jié)構(gòu)需要設(shè)置多道抗震防線，如果是單跨框架結(jié)構(gòu)體系受到地震的影響，很容易發(fā)生整體倒塌，盡量減少這種框架結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用。在中小學(xué)建筑設(shè)計(jì)中，針對(duì)單跨框架結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該合理避免，如果無法避免的情況下，需要在局部采取有效的抗震措施，提升抗震等級(jí)[3]。若情況允許的情況下，應(yīng)該將建筑方案進(jìn)行合理優(yōu)化，布置框架柱和相應(yīng)的軸線設(shè)置框架柱，并且，將分隔墻改成抗震墻。對(duì)于框架抗震墻結(jié)構(gòu)來說，在某些軸線上可以設(shè)置單跨框架，不過需要抗震墻進(jìn)行雙向布置，在具體分析時(shí)可以根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行計(jì)算。

結(jié)語：

綜上所述，對(duì)于中小學(xué)建筑來說，在使用功能方面和建筑設(shè)計(jì)存在著較多的共同點(diǎn)。經(jīng)過分析抗震設(shè)計(jì)存在的不足能夠?yàn)橹行W(xué)整體安全提供保障，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要應(yīng)用抗震理念，不能夠低于乙類標(biāo)準(zhǔn)，合理優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系，規(guī)范建筑形體，還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以借助于計(jì)算模型進(jìn)行抗震分析，從而判斷中小學(xué)建筑物的設(shè)計(jì)合理性，在根本上保證建筑質(zhì)量，保護(hù)師生人身安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭偕行.中小學(xué)校校舍抗震性能提升的建筑學(xué)應(yīng)對(duì)策略探討[D].西安建筑科技大學(xué).

[2]劉仕鋒.建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的重要作用[J].建材與裝飾，2018，532（23）：88-89

[3]王磊.中小學(xué)校建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的主要問題分析[J].建筑遺產(chǎn)，2013，000（023）：899-900.