浅谈学校的建筑抗震设计

浅谈学校的建筑抗震设计
宋文艳王燕
营口市建筑设计研究院有限公司辽宁营口115000
摘要：地震是一种自然现象。

据统计，地球每年平均发生500万次左右的地震，其中，5级以上的强烈地震约1000次左右。

如果强烈的地震发生在人类聚居区，就可能造成地震灾害。

2008年的汶川地震，造成了巨大的人民生命财产的损失，此后《建筑抗震设计规范》以及《建筑工程抗震设防分类标准》都在较快的时间内做出了修订，为了抵御与减轻地震灾害，我们做出了许多总结，建筑安全性首先要在设计中实现，下文结合新抗震规范及新抗震设防分类标准，简单来谈谈中小学的建筑的抗震设计。

一、新抗震设防分类标准中主要有关中小学建筑的修订：
新抗震设防分类标准特别加强了对未成年人在地震突发事件中的保护，主要体现在：
1）、旧：3.0.3条抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求：
①乙类建筑地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6~8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施应符合有关规定.
对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。

新：3.0.3条各抗震设防类别建筑的抗震设防标准应符合下列要求：
②重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度的要求加强其抗震措施，但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施，地基基础的抗震措施应符合有关规定，同时应按本地区抗震设防烈度确定其抗震作用。

2）、旧：6.0.8条教育建筑中，人数较多的幼儿园、小学的低层教学楼，抗震设防类别应划为乙类，这类房屋采用抗震性能较好的结构类型时，可按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。

新：6.0.8条教育建筑中，幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂，抗震设防类别应不低于重点设防类。

因此，在幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂等的设计中，无论采用什么结构形式，我们均应按提高一度设防烈度后对应选用抗震等级和构造措施等，并且应按本地区抗震设防烈度确定其抗震作用。

二、新抗震规范中主要涉及中小学建筑的修订
根据建设部落实国务院《汶川地震灾后恢复重建条例》的要求，抗震规范三十多条局部做了修订，其中根据汶川地震中教学楼的主要破坏特点，修订特别提出：
3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性，不规则的建筑应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施，严重不规则的建筑不应采用。

注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。

3.5.
4.5多、高层的混凝土楼盖宜优先采用现浇混凝土楼板，当采用混凝土预制装配式楼、屋
盖时，应从楼盖体系和构造上采取措施确保各预制板间连接的整体性。

针对预制混凝土板在强烈地震中容易脱落导致人员伤亡的震害，抗震规范特别强调装配式楼、屋盖需加强整体性的基本要求。

3.6.6.1计算模型的建立、必要的简化计算与处理，应符合结构的实际工作状况；计算中应考
虑楼梯构件的影响。

楼梯的楼板应具有斜撑的受力状态，对结构的整体刚度根据具体结构的不同，可能影响很大或不大，宜在结构计算中予以适当考虑，新版PKPM中已增加了楼梯布置设计菜单。

3.7.3附着于楼、屋面结构上的非结构构件，以及楼梯间的非承重墙体，应与主体结构有可
靠的连接或锚固，避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备。

非结构构件的地震破坏会影响安全和使用功能，需引起重视，应进行抗震设计。

3.7.4框架结构的围护墙和隔墙，应估计其设置而导致的主体结构的破坏。

处理好非结构构件和主体结构的关系，可防止地震的附加灾害，减少损失。

6.1.5框架结构和框架-抗震墙结构中，框架和抗震结构均应双向设置，柱中线与抗震墙中线、
梁中线与柱中线之间偏心距大于柱宽的1/4时，应计入偏心的影响。

甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑，不应采用单跨框架结构，高度不大于24m的丙类建筑，不宜采用单跨框架结构。

目前的学校的教学楼多为单跨悬挑结构，抗震设防起不到多道设防的目的，因此，宜增设悬挑外廊柱，使结构体系成为双跨结构，增强其抗震性能。

7.1.7.6横墙较少、跨度较大的房屋，宜采用现浇混凝土楼、屋盖.对于砌体结构，学校的教
学楼往往横墙较少，跨度较大，因此，宜采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖，以加强其整体性。

7.3.1各类多层砖砌体房屋，应按下列要求设置现浇钢筋混凝土构造柱（以下简称构造柱）：
1 构造柱设置部位，一般情况下应符合抗震规范表7.3.1.的要求。

表7.3.1 多层砖砌体房屋构造柱设置要求
许适当放宽，但洞侧墙体应加强。

2 外廊式和单面走廊式的多层房屋，应根据房屋增加一层的层数并按抗震规范表7.3.1.
φ的要求设置构造柱，且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理。

3 横墙较少的房屋，应根据房屋增加一层的层数，并按抗震规范表7.3.1 的要求设置
构造柱。

当横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时，应按本条2款的要求设置构造柱；但6度不超过四层、7度不超过三层和8度不超过二层时，应按增加二层的层数对待。

7.3.8楼梯间尚应符合下列要求：
1 顶层楼梯间墙体应沿墙高500mm设2φ6通长钢筋和φ4分布短钢筋平面内点焊组
成的拉结网片或φ4点焊网片；7~9度时其它各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层办高处设置60mm厚、纵向钢筋不应少于2φ10的钢筋混凝土带或配筋砖带，配筋砖带不少于3皮，每皮的配筋不少于2φ6，砂浆强度等级不应低于M7.5且不低于同层墙体的砂浆强度等级。

2 楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm，并应于圈梁连接。

3 装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接，8、9度时不应采用装配式楼梯段；不应采
用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯，不应采用无筋砖砌栏板。

4 突出屋顶的楼、电梯间，构造柱应伸到顶部，并与顶部圈梁连接，所有墙体应沿墙
高每隔500mm设2φ6通长的钢筋和φ4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或φ4点焊网片。

楼梯间作为重要的疏通道路，而且地震时极易造成破坏，因此应提高结构的楼梯间的构造要求，提高对生命的保护。

三、中小学建筑的抗震概念设计
我国的设防目标：三水准即“小震不坏，中震可修，大震不倒。

”为保证“大震不倒”，中小学建筑的抗震概念设计必须做到以下几点：
1）3.4.1条建筑设计应根据抗震概念设计要求明确形体的规则性，不规则的建筑应按规定加强措施，特别不规则建筑应进行专门研究和论证，采取加强措施，考虑不规则建筑不应采用。

注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。

2）3.4.2条建筑设计应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响，宜择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。

3.5.2条结构体系应符合下列各项要求：
1 应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。

2 应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的
承载能力。

3 应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。

4 对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。

3.5.3条结构体系尚宜符合下列各项要求：
1 宜有多道抗震防线。

2 宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生
过大的应力集中或塑性变形集中。

3 结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。

在建筑抗震设计中，可以利用多种手段实现设置多道防线的目的，但在各种灵活多样的设计手法中应该共同注意的原则是：（1）不同的设防阶段应使用结构周期有明显差别，以利避免共振。

（2）最后一道防线要具备一定的强度和足够的变形潜力。

总体而言，建筑抗震设计要求把握的基本原则可以概括为：注意场地的选择，把握建筑体型，利用结构延性设置多道防线，重视非结构因素，真正做到“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点强构造”等等。

结构设计工作责任重压力大，因此只有热爱结构设计工作，享受结构成就且获得快乐的人才能适应结构设计工作。

参考文献：
中华人民共和国国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008 中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
中国建筑工业出版社《建筑结构抗震设计》（第二版）李国强等编著。