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中小学、幼儿园建筑结构抗震设计 摘要：近年来，随着城镇化步伐的加快，城市人口不断增加，原有的中小学、幼儿园规模已不能满足日益膨胀的城市人口，故在市政建设中加快了中小学、幼儿园的新校区的大规模建设。本文作者有幸参与了中小学、幼儿园等的结构设计，通过设计过程中所遇到的问题，提出了中小学、幼儿园在结构抗震设计中应注意的事项，并合理的选择不同的结构类型。 关键词：中学；小学；幼儿园；抗震设计 2008年5月12日，汶川发生地震，震后从披露的信息来看，这次地震造成了近7000所校舍垮塌，成百上千的孩子们惨死在瓦砾之下。同年7月中，国家住房和城乡建设部发布《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008，原有的《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2004同时废止。其中修改较大的内容即为中小学、幼儿园用房的抗震设计内容。 一、新老规范对比 原有规范GB50223-2004中6.0.8条中“教育建筑中，人数较多的幼儿园、小学的底层教学楼，抗震设防类别应划分为乙类。这类房屋采用抗震性能较好的结构类型时，可仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。”新规范GB50223-2008中写明，“教育建筑用，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。”08规范较原有04规范更为严格的将幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂划分为乙类，取消了“采用抗震性能较好的结构类型时，可仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施”，扩大了教育建筑中提高设防标准的范围，旨在为发生地震灾害时特别加强对未成年人的保护。 二、中小学、幼儿园结构选型 建筑规范规定，幼儿园教学用房建筑不应设置在三层以上，小学教学用房不应设置在四层以上，中学教学用房不应设置在五层以上。综上所述中小学、幼儿园建筑设计均为多层建筑，未达到高层建筑的要求。故一般结构选型为砌体结构、框架结构、框架-剪力墙结构或是剪力墙结构。学校教学用房需要开间大，采光效果好，层高要求较高，故受此限制，教学用房较少采用砌体结构。而剪力墙结构刚度较大，可用于特殊要求的中小学、幼儿园，例如教室、宿舍及走廊等不允许有框架柱突出等。故框架结构和框架-剪力墙结构为幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂较多使用结构形式。 三、中小学、幼儿园结构抗震措施及抗震构造措施 按规范规定中小学、幼儿园抗震设防类别应不低于重点设防类，重点设防类即为乙类建筑，规范要求“重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施”。在《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中明确的解释了抗震措施（规范2.1.10条）：“除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施”。其中抗震构造措施（规范2.1.11条）：“根据抗震概念设计原则，一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。” 同时规范结合场地类别，对乙类建筑的抗震构造措施进行了规定。例某地区，抗震设防烈度为7度，地震加速度为0.1g，设计地震分组为第一组，其各类场地情况下，抗震措施及抗震构造措施如下表： 注：此表用于抗震设防烈度为7度，地震加速度为0.1g，设计地震分组为第一组 四、中小学、幼儿园结构抗震设计实例 4.1某地区新建小学教学楼 结构设计初步选型为框架结构或框架-剪力墙结构。后建筑工程师提出走廊部位不允许有框架柱，故导致结构在y主轴方向只有单跨柱。但小学教学用房做为乙类建筑，抗规6.1.5中明确规定“甲、乙类建筑以及高度大于24米的丙类建筑，不应采用单跨框架结构”，且其条文说明中注明“某个主轴方向有局部的单跨框架，可不做为单跨框架结构对待”。 本文作者依据规范及建筑使用要求而采用框架-剪力墙结构（详图一），其中1轴、2轴、4轴、6轴及7轴布置带端柱的剪力墙，3轴及5轴局部采用y主轴单跨的框架结构。同时x轴、y轴均匀布置剪力墙，合理分配结构刚度，促使结构整体抗震受力性能较好，并满足了建筑使用要求，是一个典型的乙类建筑框架-剪力墙案例。 图一 4.2某地区新建中学 此新建中学建筑平面复杂，中部开大洞形成多个“回”型（详图二），各个功能区通过弱刚度走廊连接，不利于抗震。首先，本文作者根据其建筑使用功能、层数等，将此建筑合理的分为A、B、C、D、E、F、G七个结构单体（详图三），形成多个较为规则的抗侧力结构单元。其次，因其走廊跨度达到3.2米，且建筑允许走廊中设置结构柱，并利用走廊中布置花池，从而遮挡了走廊中突出的框架柱。 通过考虑以上因素，整体结构选型为框架结构，大部分柱网采用两跨及以上，局部根据建筑使用采用单跨框架。结构基础及地下室相连，上部采用防震缝完全分离，形成多个独立的结构单元，有效的减轻或防止相邻结构单元由地震作用引起的碰撞，减少房屋的扭转并改善结构的抗震性能。 E区X轴方向较长，中部采用后浇带方式处理，减少其温度及不均匀沉降等产生的裂缝。 F区为多功能厅，采用大跨度结构（跨度大于18米），其抗震等级在原有的二级基础上提高，采用一级的抗震等级。 图三（图中阴影部分为地下室） 结语： 本文中，作者将现行中小学、幼儿园相关规范深刻理解，并与实际工程相结合，系统的讲解了中小学、幼儿园结构设计中所遇到的问题。实际工程中，为更好地满足中小学、幼儿园建筑使用功能，结构采用安全、合理、经济的结构类型，并在结构加强薄弱部位，有效的提高整体建筑的抗震性能，为未成年人提供安全的生活、学习环境。 参考文献： [1]GB50223-2004，《建筑工程抗震设防分类标准》[S] [2]GB50223-2008，《建筑工程抗震设防分类标准》[S] [3]GB50011-2010，《建筑抗震设计规范》[S] 本文来源：https://www.dywdw.cn/f8bf244afb0f76c66137ee06eff9aef8951e4872.html
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2022-05-22
