当前中小学教学楼的结构设计问题

1、本文由金艮川贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 工程建设与设计 !#! 年第 期 当前中小学教学楼的结构设计问题 " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "

2、;" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 当前中小学教学楼的结构设计问题 葛 卫 (南京建筑工程学院建筑设计研究院, 江苏 南京 !"#$ 提 要 分析当前中小学教学楼的结构设计存在

3、的问题, 提出通过横向采用钢筋混凝土薄壁框架砖砌 抗震墙结构体系, 纵向采用钢筋混凝土薄壁框架体系, 来改进该类建筑的抗震和受力性能. 关键词 教学楼; 砌体结构; 薄壁框架; 抗震墙; 抗震性能; 结构设计 中图分类号 %&!'' ( !, ( %&* 文献标识码 文章编号 + "#* , $'-* !#! , #". , #! # 构工程师认为此类建筑结构型式简单, 设计时未仔细考虑, 留下了安全隐患. 一, 引言 自科教兴国的战略实施以来, 我国大力加强教育设施 的投入, 同时社会各界人士也纷纷捐钱捐物兴建希望小学, 因此作为普

4、及教育工作的硬件设施教学楼, 大量拔地 而起.由于资金有限, 大多数中小学教学楼都采用砌体结 构, 多道横墙, 两道纵墙, 另加一外挑走廊.横墙间距为教 室的长, 约为 "#/, 纵墙间距为教室的宽, 约为 */, " 为一 图 典型的教学楼平面图.由于横墙间距大, 纵墙被门窗洞过 多削弱, 层高较高, 因此抗震性能较差.刚颁布的 0+ 1#"" 中, , !#" 建筑抗震设计规范 将其归为横墙较少的多层砌 体结构, 对其总高度和层数作了更严格的规定.而很多结 二, 当前设计存在的主要问题 为了保证其能共同工作, 要求适当增大 " (

5、 横墙间距大, 楼板的刚度, 而现在却大多采用预制板, 使得楼板的刚度得 不到保证. 而且不均匀.靠走廊一侧的纵墙既开 ! ( 纵墙开洞较多, 门又开窗, 使得该侧墙体刚度及承载能力小于另一侧.由 于外挑走廊的原因, 该侧墙体所承受的竖向荷载大于另一 侧, 在地震作用下, 将引起更大的地震反应.因此, 在地震 作用下, 该侧墙体经常先破坏. 两开间 ( 每间教室大多为二或三开间, 交界设横梁, 横梁支承在窗间墙上, 窗间墙原 本就很薄弱, 却要承受由横梁传来的集中荷载, 以及由此荷载引起的地震作用, 很不安全. 而一些设计工作者意识到该问题后, 在 窗间墙位置设砖壁柱或构造柱.砖壁柱可以 在一

6、定程度上加强该段墙体, 但砖壁柱仍为 图" ! ( 其它细节 典型教学楼平面图 脆性构件, 强梁弱柱的矛盾仍很突出, 而且砖 ! 标志性建筑的细部是很关键的, 可以说 "没有 细部 的设计永远是一部没有完成的乐章" 永远不 , " 是一个整体的建筑" .看起来它是从属的, 有时却 起着画龙 "点睛" 的作用. 在施工图设计中, 通过电脑三维模型进行了灯 光效果模拟, 在不同位置安置了不同亮度的灯光, 使夜晚的建筑另有一番景致. 建筑基本完工时, 发现从三号楼窗口看传达室 屋面, 黑色的屋面防水卷材近距离地暴露在眼前. 经过考

7、虑, 对屋面进行了绿化, 不仅有效地弥补了 缺憾, 反而使建筑充满了生机. 万方数据 ". 社, ( "$. ! ( 345678, :( %;<9&%&=<9 >=?;% 2ABC 9( 8D4 +DDE FGHI5J7AK +L %7A MAN >/A45OPB :5H4P4L, ( "$- 收稿日期 !#! , #1 , !1 四, 结语 水利厅大门工程, 虽然造价或建筑面积都非常小, 但有多方面的设计要求, 对建筑环境, 功能, 形体各要 素之间如何取得统一有一定的借鉴意义, 因此本文对 大门的设计和实施作了一些回顾

8、, 分析与总结. 参考文献 " 彭一刚 ( 建筑空间组合诧 2 北京: ( 中国建筑工业出版 建筑结构设计 工程建设与设计 +(+ 年第 3 期 " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " ""

9、 " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 壁柱影响使用.设构造柱后会带来新的问题, 构造柱将承 受由横梁传来的弯距, 而构造柱和窗间墙又连在一起 (先砌 墙后浇柱因此会带动窗间墙一起受弯, , 引起窗间墙水

10、平 裂缝的过早出现. 还有一些设计工作者将构造柱改为框架柱, 但两者仅 仅在截面尺寸和配筋面积上有所区别, 由于框架宽度较小, 两边还有窗间砖墙, 做法上仍是先砌墙后浇柱, 柱仍和窗间 墙共同承受弯距, 砖墙仍容易开裂.另外, 框架在水平地震作 用下框架所分配的水平力的计算也存在问题.而现在结构计 算软件大都无法分别按砌体和框架结构的刚度分配水平力. 抗震性能仍然不佳.因为此 ! " 将结构型式改为框架后, 类建筑结构横向只有一跨, 两根柱子支撑, 冗余度太少.某 地地震后, 发现外走廊有柱支撑的教学楼破坏很少, 而带有 悬挑走的教学楼破坏较多, 且多为靠走廊一侧的柱破坏.但 在走廊

11、外侧增加一排框架柱是很多建筑师所不愿采用的, 因 为很多中小学生会在此碰头. 与薄壁柱形成纵向框架.参考文献提供了受纵向水平地震 作用框架所分担地震作用的算法.本人认为, 由于教学楼 一般纵墙很少且开洞率大, 性能不可靠, 可以采用较为简单 的做法, 即地震作用全部由框架承担.纵向砖墙均应按填 充墙做法, 先浇柱后砌墙, 使之不承受弯距, 并与框架计算 模型吻合.由于教学楼的墙体一般均上下对齐, 填充墙也 可以大幅度提高框架的水平承载能力, 此结论已为试验证 明.填充墙在大震下先退出工作, 可作为承受纵 向水平地 震作用的第一道防线.同时因柱在纵向的尺寸较大, 且数 量多, 在大震下纵向的安全

12、性也能得到保证. 以保证框架和抗震墙共 ! " 楼板应为现浇或装配整体式, 同工作. 图 + 为以上做法之图示. 三, 解决问题的方法 横向采用钢筋混凝土薄壁框架 # 砖砌抗震墙结构体系, 纵向采用钢筋混凝土薄壁框架体系, 可使中小学教学楼成为 具有多道抗震防线的结构体系.具体做法如下: 是承受横向水平地震作 $" 教室分隔墙作为砖砌抗震墙, 用的第一道防线.该墙应按砌体结构通过软件 (如: %& 进 行抗震验算, 并通过构造措施使之具有良好的抗侧向力能 力及延性.为达到此目的可采用以下做法: 作为横墙翼缘, 柱尺 !该墙两端设钢筋混凝土薄壁柱, 寸可以小到 

13、9;( * +,(, 同时还应根据计算在中间再设 构造柱, 间距不 大于 !."墙体采用配筋砌体, 并用强度等级较高的 粘土砖或空心砖和砂浆 ! &-$(, " , ( 砌筑. # 每层楼面 &. 处均设置圈梁, 圈梁配筋适当加强. $ 应先砌砖抗震墙后 浇混凝土柱. + " 将教室中部搁置两道横梁的窗间墙改为钢筋混凝土 薄壁柱, 形成钢筋混凝土薄壁框架结构体系.框架是承受 横向水平地震作用的第二道防线.由于横墙的刚度远大于 框架的刚度, 框架所分担地震作用很小, 可参照框架 # 抗震 墙结构的做法, 即框架承担总地震剪力的 +(/ .其计算公 式

14、如下: ! 01 2 式中 ("+ ! " 1 ($ 图+ 中小学教学楼具有多道抗振防线 结构体系的做法示意图 四, 结束语 中小学教学楼虽然建筑型式较为单一, 但分布广, 数量 多, 影响大, 应予高度重视.当前结构设计存在的一些问题, 可考虑采用统一的技术措施, 并加以推广. 横向采用钢筋混凝土薄壁框架砖砌抗震结构体系, 纵向采用钢筋混凝土薄壁框架体系, 是符合中小学教学楼 特点并具有多道抗震防线的结构体系. 参考文献 $ ,($ # +($ 建筑抗震设计规范 6 " 45 + 74789 $3 # :! 设置钢筋混凝土构造柱多层砖房抗震技术 规程 6 " 3 任同瑞 " 多层砌体结构房屋外纵墙抗震的研究 7 建筑 " 结构, (+ $:. " " ! 朱荣华, 沈聚敏 " 砖填充墙钢筋混凝土框架拟动力抗震反 应试验及理论分析 7建筑结构学报, (; "