高烈度地区中小学教学楼结构设计

葛军

摘要：中小学教学楼要求教室开间进深较大，多采用造价低、平面布置灵活的框架结构。但是在高烈度地区，作为重点设防类建筑，框架结构的抗震性能较差。结构设计时应尽量使梁柱布置合理，截面尺寸选择适中，以提高其抗震性能。

关键词：中小学教学楼;结构设计;抗震设计

前言

在发生地震时，中小学教学楼作为承载着众多师生安全的建筑，其结构安全至关重要。本文以江苏省宿迁市某中学为例，对高烈度地区中小学教学楼进行结构设计探讨，为同类型建筑结构设计提供参考。

1  工程概况

该中学位于江苏省宿迁市宿城区，教学楼共5层，建筑面积21600m²，开间6m，进深8.7m，层高3.9m。根据规范得知，本工程抗震设防烈度为8度，加速度为0.3g，地震分组为第二组，乙类建筑。通过设缝的形式将教学楼分成6块区域，现选取其中任一区域进行研究。

2  结构设计要点及解决方法

（1）在高烈度地区，结构竖向荷载所需的承载力较容易满足。由于地震力大，需要结构有较大的抗侧刚度，因此为控制结构的層间位移角在规范允许的范围内，往往需要较大梁、柱截面。同时，框架柱的轴压比大小和抗震作用相关，故可通过增加柱截面及提高混凝土强度等级的方式，满足轴压比限值的要求。

（2）由下图计算结果得知，高烈度区的框架柱梁柱节点所受剪力远远大于一般框架，需要进行节点抗剪承载力计算，为满足“强节点、弱构件”的设计理念，核心区要配足箍筋，防止地震时节点先于构件破坏，影响整体结构安全，设计时应特别注意;另外根据计算结果可知，底部楼层框架柱配筋结果通常较大，为便于施工，通常布置一排钢筋，为此可采用大直径钢筋或者并筋的形式。根据钟吾中学施工图审查结果，并筋时应注意钢筋的保护层、锚固长度的取值。同时，在满足每边配筋量的同时，全截面纵向钢筋配筋量也要满足计算结果的要求。

（3）由《抗震设计规范》5.1.1.4条知，高烈度区由长悬臂结构时，要进行竖向地震计算。教学楼结构中连廊会存在较多悬挑梁，结构计算时应注意竖向地震的影响，确保悬挑构件的截面及配筋满足要求。

（4）楼梯作为灾难发生时逃生通道，其实对于高烈度区，当地震发生时，应确保楼梯的安全、可靠。结构设计时，应尽量避免楼梯承担较多的地震产生的能量，同时应采取必要的措施加强楼梯部分。因此，可通过采取滑动支座的形式，将楼梯与主体结构脱开，不考虑梯板的斜撑作用。另外，应注意由于梯梁的存在，导致框架梁可能成为短柱的可能。设计时可采取楼梯间梁箍筋加密、配筋适当放大的方法加强楼梯间。

（5）通常教学楼长宽比较大，在沿宽度方向的地震作用下，在高烈度地区由于地震作用较大，框架柱易出现拉力。在土质较好的场地，可采用浅基础，利用基础自重及基础上覆土重解决框架柱出现拉力的问题。在土质情况较差，需要做桩基础的场地，在不采用抗拔桩的情况下，可采用桩筏基础的形式，利用筏板自重及其覆土重平衡框架柱的拉力。该中学教学楼即采用了桩筏这种基础形式。

3  结语

根据对该教学楼结构设计的分析得知，对高烈度区框架结构的设计，在满足规范要求的位移角等指标的前提下，要选择合理的梁柱截面;同时，建筑的平面布置要合理，以便有利于抗震设计。还要采取一些合理构造措施，提高结构的延性，确保在地震时结构安全有一定的富余度。

参考文献：

[1]  赵玉霞，周美川.高烈度区建筑结构楼梯设计探讨[J].结构设计，2016（3）：70-71.

[2]  冷小兰.高烈度区框架结构设计概述[J].建筑科学，2014（5）：225.

[3]  林玲.高烈度区框架结构设计探讨[J].福建建材，2012（8）：25-26.

（作者单位：中设设计集团股份有限公司）