當前中小學教學樓的結構設計問題

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當前中小學教學樓的結構設計問題葛衛(wèi)

(南京建筑工程學院建筑設計研究院,江蘇南京!"###$)

[提要]分析當前中小學教學樓的結構設計存在的問題,提出通過橫向采用鋼筋混凝土薄壁框架磚砌

抗震墻結構體系,縱向采用鋼筋混凝土薄壁框架體系,來改進該類建筑的抗震和受力性能.[關鍵詞]教學樓;砌體結構;薄壁框架;抗震墻;抗震性能;結構設計[中圖分類號]%&!""(!,(%&)*[文獻標識碼][文章編號]+"##*,$"-*!##!),##".,#!#)構工程師認為此類建筑結構型式簡單,設計時未仔細考慮,留下了安全隱患.一,引言

自科教興國的戰(zhàn)略實施以來,我國大力加強教育設施的投入,同時社會各界人士也紛紛捐錢捐物興建希望小學,因此作為普及教育工作的硬件設施教學樓,大量拔地而起.由于資金有限,大多數(shù)中小學教學樓都采用砌體結構,多道橫墻,兩道縱墻,另加一外挑走廊.橫墻間距為教室的長,約為"#/,縱墻間距為教室的寬,約為*/,"為一圖典型的教學樓平面圖.由于橫墻間距大,縱墻被門窗洞過多削弱,層高較高,因此抗震性能較差.剛頒布的0+1##""《中,,!##"建筑抗震設計規(guī)范》將其歸為橫墻較少的多層砌體結構,對其總高度和層數(shù)作了更嚴格的規(guī)定.而很多結二,當前設計存在的主要問題

為了保證其能共同工作,要求適當增大"(橫墻間距大,樓板的剛度,而現(xiàn)在卻大多采用預制板,使得樓板的剛度得不到保證.而且不均勻.靠走廊一側的縱墻既開!(縱墻開洞較多,門又開窗,使得該側墻體剛度及承載能力小于另一側.由于外挑走廊的原因,該側墻體所承受的豎向荷載大于另一側,在地震作用下,將引起更大的地震反應.因此,在地震作用下,該側墻體經(jīng)常先破壞.兩開間)(每間教室大多為二或三開間,交界設橫梁,橫梁支承在窗間墻上,窗間墻原本就很薄弱,卻要承受由橫梁傳來的集中荷載,以及由此荷載引起的地震作用,很不安全.而一些設計工作者意識到該問題后,在窗間墻位置設磚壁柱或構造柱.磚壁柱可以在一定程度上加強該段墻體,但磚壁柱仍為圖"!(其它細節(jié)典型教學樓平面圖

脆性構件,強梁弱柱的矛盾仍很突出,而且磚

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!標志性建筑的細部是很關鍵的,可以說"沒有細部的設計永遠是一部沒有完成的樂章"永遠不,"是一個整體的建筑".看起來它是從屬的,有時卻起著畫龍"點睛"的作用.在施工圖設計中,通過電腦三維模型進行了燈光效果模擬,在不同位置安置了不同亮度的燈光,使夜晚的建筑另有一番景致.建筑基本完工時,發(fā)現(xiàn)從三號樓窗口看傳達室屋面,黑色的屋面防水卷材近距離地暴露在眼前.經(jīng)過考慮,對屋面進行了綠化,不僅有效地彌補了缺憾,反而使建筑充滿了生機.萬方數(shù)據(jù)".

社,("$$.[!][(345678,:(%;水利廳大門工程,雖然造價或建筑面積都非常小,但有多方面的設計要求,對建筑環(huán)境,功能,形體各要素之間如何取得統(tǒng)一有一定的借鑒意義,因此本文對大門的設計和實施作了一些回顧,分析與總結.

[參考文獻]["]彭一剛(建筑空間組合詫2]北京:[(中國建筑工業(yè)出版

建筑結構設計工程建設與設計+((+年第3期"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""

壁柱影響使用.設構造柱后會帶來新的問題,構造柱將承受由橫梁傳來的彎距,而構造柱和窗間墻又連在一起(先砌墻后澆柱)因此會帶動窗間墻一起受彎,,引起窗間墻水平裂縫的過早出現(xiàn).還有一些設計工作者將構造柱改為框架柱,但兩者僅僅在截面尺寸和配筋面積上有所區(qū)別,由于框架寬度較小,兩邊還有窗間磚墻,做法上仍是先砌墻后澆柱,柱仍和窗間墻共同承受彎距,磚墻仍容易開裂.另外,框架在水平地震作用下框架所分配的水平力的計算也存在問題.而現(xiàn)在結構計算軟件大都無法分別按砌體和框架結構的剛度分配水平力.抗震性能仍然不佳.因為此!"將結構型式改為框架后,類建筑結構橫向只有一跨,兩根柱子支撐,冗余度太少.某地地震后,發(fā)現(xiàn)外走廊有柱支撐的教學樓破壞很少,而帶有懸挑走的教學樓破壞較多,且多為靠走廊一側的柱破壞.但在走廊外側增加一排框架柱是很多建筑師所不愿采用的,因為很多中小學生會在此碰頭.與薄壁柱形成縱向框架.參考文獻提供了受縱向水平地震作用框架所分擔地震作用的算法.本人認為,由于教學樓一般縱墻很少且開洞率大,性能不可靠,可以采用較為簡單的做法,即地震作用全部由框架承擔.縱向磚墻均應按填充墻做法,先澆柱后砌墻,使之不承受彎距,并與框架計算模型吻合.由于教學樓的墻體一般均上下對齊,填充墻也可以大幅度提高框架的水平承載能力,此結論已為試驗證明.填充墻在大震下先退出工作,可作為承受縱向水平地震作用的第一道防線.同時因柱在縱向的尺寸較大,且數(shù)量多,在大震下縱向的安全性也能得到保證.以保證框架和抗震墻共!"樓板應為現(xiàn)澆或裝配整體式,同工作.圖+為以上做法之圖示.三,解決問題的方法

橫向采用鋼筋混凝土薄壁框架#磚砌抗震墻結構體系,縱向采用鋼筋混凝土薄壁框架體系,可使中小學教學樓成為具有多道抗震防線的結構體系.具體做法如下:是承受橫向水平地震作$"教室分隔墻作為磚砌抗震墻,用的第一道防線.該墻應按砌體結構通過軟件(如:)%&進行抗震驗算,并通過構造措施使之具有良好的抗側向力能力及延性.為達到此目的可采用以下做法:作為橫墻翼緣,柱尺!該墻兩端設鋼筋混凝土薄壁柱,寸可以小到"(())*+,()),同時還應根據(jù)計算在中間再設構造柱,間距不大于!)."墻體采用配筋砌體,并用強度等級較高的粘土磚或空心磚和砂漿!&-$(,",)(砌筑.#每層樓面&.處均設置圈梁,圈梁配筋適當加強.$應先砌磚抗震墻后澆混凝土柱.+"將教室中部擱置兩道橫梁的窗間墻改為鋼筋混凝土薄壁柱,形成鋼筋混凝土薄壁框架結構體系.框架是承受橫向水平地震作用的第二道防線.由于橫墻的剛度遠大于框架的剛度,框架所分擔地震作用很小,可參照框架#抗震墻結構的做法,即框架承擔總地震剪力的+(/.其計算公式如下:!012式中("+!"1($)圖+中小學教學樓具有多道抗振防線結構體系的做法示意圖

四,結束語

中小學教學樓雖然建筑型式較為單一,但分布廣,數(shù)量多,影響大,應予高度重視.當前結構設計存在的一些問題,可考慮采用統(tǒng)一的技術措施,并加以推廣.橫向采用鋼筋混凝土薄壁框架磚砌抗震結構體系,縱向采用鋼筋混凝土薄壁框架體系,是符合中小學教學樓特點并具有多道抗震防線的結構體系.[參考文獻][$],(($$#+(($建筑抗震設計規(guī)范6]["45[+]74789$3#:!設置鋼筋混凝土構造柱多層磚房抗震技術規(guī)程6]["[3]任同瑞"多層砌體結構房屋外縱墻抗震的研究7]建筑["結構,(+)$::.""[!]朱榮華,沈聚敏"磚填充墻鋼筋混凝土框架擬動力抗震反應試驗及理論分析7]建筑結構學報,(;)["$::","[收稿日期]+((+#($#+!

!1由底部剪力法計算的第!1層地震剪力!01鋼筋混凝土薄壁框架體系第#層第$榀框架所分擔的地震力"鋼筋混凝土薄壁框架總榀數(shù)使之3"將外縱墻圈梁改用與薄壁柱同寬的薄壁梁代替,萬方數(shù)據(jù)$:

當前中小學教學樓的結構設計問題

作者:作者單位:刊名:英文刊名:年,卷(期):引用次數(shù):葛衛(wèi)南京建筑工程學院建筑設計研究院,江蘇,南京,210009工程建設與設計CONSTRUCTION&DESIGNFORPROJECT201*,(3)3次

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相似文獻(10條)1.會議論文鐘金周.丁園某醫(yī)院教學樓檢測鑒定和改造加固處理201*

某醫(yī)院教學樓是解放前建造的具有代表意義的磚砌體結構,通過對其檢測鑒定,簡要介紹了此類工程的特點,合理有效的檢測,加固及改造方法.經(jīng)過對該房屋進行抗震加固,提高了結構的抗震性能.

2.期刊論文王國安.WANGGuoan從512汶川特大地震談中小學教學樓抗震設計-中外建筑201*(9)

通過對512汶川特大地震中中小學教學樓受損情況的實地考察,從結構設計專業(yè)角度分析了教學樓大量損壞,倒塌的原因,提出了應在抗震設防分類標準,平面布置,結構選型及抗震構造措施等方面加強中小學教學樓的結構抗震設計,以對中小學教學樓結構設計提供參考.3.會議論文霍東鋒.梅全亭.包文教學樓增層改建中砌體結構維修加固工程實例201*本文以重慶某高�；旌辖Y構教學大樓的增層改造方案設計為例,討論了教學樓增層改建中維修加固工程的基本步驟和一些有效的結構構造措施,總結了該類型教學樓增層改造施工的注意事項及進行此類結構建筑物改造工程的體會.本文可供同行在進行建筑物增層改建時參考.

4.期刊論文司拴牢.SIShuan-lao某多層砌體結構教學樓的抗震加固-工程質量A版201*,27(8)

5.12地震后,某多層砌體結構教學樓出現(xiàn)損壞.通過對該工程的結構抗震性能鑒定,查找原因,提出采用坑式靜壓樁法,墻體雙面鋼筋網(wǎng)砂漿面層法及梁粘貼碳纖維布法等措施進行抗震加固,并介紹了施工設計方案和施工要點.

5.期刊論文劉向華.周安砌體結構教學樓的鑒定與加固-建筑技術201*,35(6)合肥某高校教學樓建于1958年,建筑面積23700m2,總長度約220m,2道變形縫將建筑物劃分為3個結構單元,中部結構單元7層,其他結構單元4～6層.豎向為實心粘土磚承重墻,樓蓋主要為現(xiàn)澆混凝土密肋結構.

6.期刊論文趙更歧.張冰華.張哲.王俊嶺某中學教學樓的抗震鑒定與加固設計-世界地震工程201*,20(3)

按老規(guī)范設計的砌體結構未考慮抗震,使用年代過長會出現(xiàn)承載力不足的問題,需對原結構按新規(guī)范進行全面檢測和抗震鑒定,若鑒定結果表明該結構不符合抗震要求,則需進行加固,結合一實際工程對檢測程序和加固方法做一全面論述,供工程實際中參考.

7.期刊論文趙成某校砌體結構教學樓抗震加固方案-中國水運(下半月)201*,9(12)對某學校砌體結構教學樓震后破壞情況進行分析,并結合相關抗震鑒定加固規(guī)范及圖集,一系列簡單可行的加固措施及方案在本文中得到了一定程度的探討,同時給出了相應的加固圖例,以供同類工程參考.

8.期刊論文彭豫.樂風江.哈莉婭達力列汗.PENGYu.LEFeng-jiang.DALILIEHANHaliya吐魯番市某教學樓裂縫調查及原因分析-山西建筑201*,33(24)

分析了吐魯番市某教學樓裂縫的原因,根據(jù)該教學樓的裂縫形態(tài)及當?shù)貧夂蛱攸c,確定該裂縫為溫度裂縫,進行溫度觀測,應用王鐵夢的簡化計算方法計算溫度應力,對墻體裂縫作定性分析,進而提出對裂縫的處理方法.

9.會議論文葉健某學校教學樓倒塌事故的調查

本文通過對某教學樓倒塌事故原因調查分析,提出對此類危舊磚砌體結構設計,加固及裝修改造的一些經(jīng)驗與教訓.

10.期刊論文肖青.唐曹明某教學樓墻體裂縫原因分析及處理-工程質量201*(1)1前言磚混結構在我國的應用歷史悠久,量大面廣.改革開放前,我國所建中,小學校教學樓大部分是砌體結構.砌體結構有不少優(yōu)點,但也存在著一些問題,其中墻體開裂就是一個常見問題.墻體開裂原因多種,但大致可歸納為兩類:一類為由荷載引起的裂縫,它反映了砌體的承載力不足或穩(wěn)定性不夠;另一類是由于溫度變化或地基的不均勻沉降所產(chǎn)生,它會影響結構的受力性能和整體性.

引證文獻(3條)1.王劍平.薛佳薇.申曉輝汶川地震災后重建之僑愛小學設計導則分析[期刊論文]-福建建筑201*(7)2.郭樟根.孫偉民.倪天宇.丁帥.沈丹汶川地震中小學校建筑震害調查及抗震性能分析[期刊論文]-南京工業(yè)大學學報(自然科學版)201*(1)3.陳國娥涼山州中小學教學樓抗震設計存在的問題及對策[期刊論文]-西昌學院學報(自然科學版)201*(01)

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擴展閱讀：中小學校結構抗震設計

淺析中小學校的結構抗震設計

[摘要]隨著我國社會的發(fā)展與進步，我國的建筑業(yè)也有了不小的進步。完善結構大震設計方法，這是我們面臨的重大問題。目前我國缺乏建筑結構大震設計方法和大震性能化設計方法,使得中小學建筑和救災關鍵建筑在大震下的抗震性能缺乏保障依據(jù)。因此,研究人員可根椐中小學教學樓現(xiàn)有設計特點和經(jīng)驗教訓,制定新的規(guī)劃、設計理念和防震措施,使其具有較高的抗震能力,提高教育工程的質量,避免災難重蹈覆轍。本文主要通過對5.12汶川地震的分析來探討中小學校的結構抗震設計。[關鍵詞]抗震結構設防設計特性引言

中小學區(qū)域人口密度高,流動量大而且頻繁,教學和附屬生活設施相應集中。由于各種復雜的因素,由地震災害及其地震引起次生災害的可能性和危害性要比其他類型建筑大得多。地震發(fā)生后,因醫(yī)院、學校食堂、救災指揮中心、通訊樞紐、公共避難建筑等救災關鍵建筑在一定程度上的受損,給救災任務帶來較大的阻力,造成嚴重的生命及財產(chǎn)損失。因此如何完善中小學建筑和救災關鍵建筑的規(guī)劃、設計理念和防震措施,是當代建筑從業(yè)人員急需探尋的重要問題。所以，對于中小學校的建筑設計應該注入抗震設計理念。一、震害原因分析

抗震性能的主要因素有結構類型、設防標準、建造年代及建筑體型、現(xiàn)狀質量、所用材料等。不同建筑結構的抗震能力一般從簡體、

剪力墻、框架、磚混等結構類型依次下降：建筑材料，如混凝土、砂漿的強度等級，鋼材的型號以及施工水平等也都對建筑抗震能力具有重要影響。1.1教學樓結構特性

本次特大地震中倒塌或嚴重損壞的中小學教學樓一般都為砌體結構。砌體結構是一種脆性結構，其抗拉和抗剪能力均較低。而教學樓多為兩道縱墻，多道橫墻，另加一外挑走廊。橫墻間距為教室的長，縱墻間距為教室的寬，縱墻因采光需要，開洞較多，而且不均勻。在強烈地震作用下，這種砌體結構更易于發(fā)生脆性的剪切破壞，從而導致房屋的整體破壞和倒塌。1.2抗震構造措施

震區(qū)倒塌的教學樓大多還是80年代甚至更早以前的建筑，抗震設防標準低，抗震構造措施嚴重不足。絕大多數(shù)教學樓為磚砌體加預制混凝土樓板結構，圈梁和構造柱設置數(shù)量嚴重不足。在強烈地震作用下，墻體脆性受剪破壞，本身未有多少破壞的預制樓板，因與墻體（圈梁）缺少可靠連接，預制樓板垮塌下來，造成教學樓整體倒塌。

1.3抗震設防烈度

512汶川特大地震，震級為m8.0級，震中地震烈度相當于10~11度，已遠遠超過了抗震設計方面的現(xiàn)行國家規(guī)范規(guī)定的抗震設防烈度。《建筑設計抗震規(guī)范》gb50011-201*[1]中，明確了對各地的抗震設防等級劃分。

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