教学楼结构设计的分析

教学楼结构设计的分析

摘要：本文通过工程实例介绍了教学楼结构的具体设计与同行共享。

关键词：结构方案；结构计算；构件截面

Abstract: in this article, through the engineering case, this paper presents the structure of the building design and sharing specific counterparts.

Keywords: structure scheme; and Structure calculation; Component section

1教学楼的主要功能是满足教学要求，其主要功能分为教学空间、办公空间和交通空间。其总体特征有以下几点：

（1）教学楼一般为多层建筑，多层建筑的防震能力强，它的平面类型较多。

（2）主体采用框架结构，以满足教学建筑的大开间、大进深要求。材料上多采用钢筋混凝土，以满足承受自重、活荷载以及教学用具荷载，并保证具有足够的强度和稳定性要求。

（3）为减轻结构自重，框架结构填充墙多采用加气砼砌块或者烧结页岩空心砌块。

（4）教学楼为满足学生课间活动要求，一般布置为外廊式，竖向则布置多部楼梯。

（5）作为特殊的公共建筑，作用也因功能的不同而各异，因此在设计时还应充分考虑便于各功能部门的服务要求。

（6）教学楼中有一些特殊用途的房间，如合班教室，音乐教室等，由于其建筑面积很大，且内部要求空旷，不能布置柱，因此在结构设计中是难点，需要特别重视，重点考虑。

如多媒体综合教室，多媒体教室大都采用大屏幕（254~508cm）投影机做为显示设备。教室应选择或建造成阶梯形，前方建一个长6m、宽2.5m、高0.25m 的平台，用于放置讲台及设备；层高为3.8m左右；使用面积为9×12m2;设置100个座位，即能容纳两个班学生上课；窗户安装遮光窗帘。为了延长设备的寿命，并创设舒适的教学环境，教室内要安装空调器。为了确保昂贵设备的安全，教室

的门及窗都要安装防盗门和防盗网。

（7）教学环境的好坏会影响教学效率的高低，因此现代教室应充分考虑保温隔热消音通风等要求，采用新型无毒装饰材料，减少对教师和学生的影响。

（8）随着现在能源的日益紧缺，建筑作为能源消耗大户，也应充分考虑环保要求。现代教学楼建筑多采用新型、环保技术和材料，以减少对能源的消耗，最大限度的节约能源。

某教学楼占地面积１０３４ｍ２，总建筑面积４６９７ｍ２，建筑总高度３５．１ｍ。

2 结构方案

结构方案的确定是整个房屋设计是否合理的关键，结构方案的选择包括三方面的内容：结构形式、结构体系和结构布置。本建筑采用钢筋混凝土框架结构，因钢筋混凝土结构具有造价较低、取材丰富、强度高、刚度大、耐火性和延性良好的特点，且它结构布置灵活方便，可组成框架、框—剪和剪力墙等多种结构体系。框架是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构。框架结构的特点是由梁、柱承受竖向和水平荷载，墙仅起围护作用。其整体性和抗震性均好过混合结构，且平面布置灵活，可提供较大的使用空间，也可构成丰富多变的立面造型。国外设计者多用钢材为框架材料，而国内主要是钢筋混凝土材料为框架材料。框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的延性，成为“延性框架”。在地震作用下，这种延性框架具有良好的抗震性能。本教学楼处在Ⅵ度抗震区，采用框架结构是合理的，同时它能完全适合本工程的平面设计，得到较大的空间。在结构形式和结构体系选定之后，结构布置便成了结构方案合理性的关键，为此，本设计在结构布置时采取了下列几项措施：

（1）柱网选择与布置直接影响建筑的使用和结构的经济性，不同的功能和功能布置方式

取不同的柱网布置方式。柱距可按单开间或扩大开间（两开间）。扩大开间有利于平面布置，平面布置较为灵活。具体确定柱距应在满足使用的基础上同时考虑结构的经济性和施工条件。根据平面组合方式确定跨数和跨度。柱网力求整齐统一，以利于构件的统一化及立面造型处理。

（2）楼层平面及布置是对称形式，从而使楼层的结构钢度中心保持在楼层平面的中心处可避免房屋的扭转效应。

（3）变形缝：当现浇框架结构房屋长度超过５５ｍ时，除基础外，上部结构用伸缩缝断开，考虑不同结构形式，缝宽应满足相应规定。在地震区，如果设置伸缩缝，缝宽也要符合防震缝宽度的要求。根据规范要求，当采取施工后浇带减少温度和收缩应力时，可不设伸缩缝。即在施工时每隔３０～４０间距留出施工后浇带，带宽８００～１０００ｍｍ，钢筋可采用搭接接头。后浇带混

凝土宜用膨胀性混凝土，宜在２个月后浇灌，浇灌时的温度宜低于主体混凝土浇灌时的温度。

（4）构造柱的设置，为了使墙体与楼盖之间有可靠的拉结，以保证房屋的整体刚度和空间刚度，必须按构造要求设构造柱。构造柱的截面尺寸为２４０×２４０ｍｍ(200x200~240x240) 钢筋混凝土柱。

（5）楼、屋盖结构的选择楼、屋盖结构是各片抗侧力结构间传递水平的主要构件，通常作刚性楼面假定进行结构简化计算。因此选择正确的楼、屋盖结构，保证楼屋面的整体性、连续性和平面刚度，是保证结构设计计算正确合理的重要措施。楼板采用全现浇板，板厚为１００ｍｍ(100-120)。

（6）经过对建筑的初步分析，基础上部的荷载不是很大，基础部分采用柱下独立基础，本设计的基础是沿上部结构柱网的纵、横轴线布置柱下独立基础，设基础圈梁。混凝土强度采用Ｃ２５。

3 构件的截面

本工程按照横向承重方式进行框架结构的布置。抗震设计按Ⅵ度Ⅳ级抗震进行设防。结构构件截面选择如下：

3.1 板的截面

单向现浇板，按高跨比条件，要求板厚ｈ≥ｌ／３０＝３６００／３０＝１２０ｍｍ，实取板厚ｈ＝１２０ｍｍ。双向板，按高跨比条件，要求板厚ｈ≥ｌ／４０＝３６００／４０＝９０ｍｍ，取板厚ｈ＝１００ｍｍ。

3.2 梁的截面选择

次梁按ｈ＝ｌ／１８～ｌ／１２(15-12)；框架梁的截面按ｈ＝ｌ／８～ｌ／１４ｌｏ(8-12) 确定截面尺寸。

3.3 柱截面

柱的截面按轴压比确定，各层的重力荷载可近似取１４ｋＮ／ｍ２，按式子：ＡＣ＝１．２Ｎ／ｆｃ进行估算；最终确定为400ｍｍ×500ｍｍ。

4 结语

教学楼是校园内最为重要的建筑之一，它的质量不仅直接影响到校园的景观、尺度等形式方面，还将直接影响到学校教学、教师办公、学生学习等功能方面，甚至对学生的生命安全也有一定影响。而框架结构以坚固耐用而著称，被广泛应用，其结构外表可以设计的多元化，既美观又实用，建筑平面布置灵活，使用空间大，延性好，在教学楼的设计上十分适用。