淺談中小學(xué)教學(xué)樓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

李雅杰

隨著我國國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2008、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012的相繼實施，對中小學(xué)教學(xué)樓等主要教學(xué)用房的抗震設(shè)防在設(shè)計要求上有了較大提高，本文結(jié)合作者曾做過的某小學(xué)綜合教學(xué)樓結(jié)構(gòu)設(shè)計實例，淺談一下中小學(xué)教學(xué)樓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點及注意事項。

1.建筑設(shè)計

該小學(xué)主要使用功能為24班制小學(xué)+6班制幼兒園，輔以配套的辦公室、實驗室、合班教室及風(fēng)雨操場等教學(xué)用房，地下一層設(shè)為教師用汽車、自行車停車庫。

總建筑面積15672m2。其中地上建筑面積12732m2；地下建筑面積2940m2。

建筑功能分區(qū)布置如圖：

根據(jù)建筑功能要求并結(jié)合結(jié)構(gòu)體系布置，該小學(xué)教學(xué)用房共劃為6個分區(qū)：1區(qū)為四層教學(xué)樓；2區(qū)為一層多功能階梯教室；3區(qū)為三層連廊；4區(qū)為三層教學(xué)綜合樓；5區(qū)為三層幼兒園；6區(qū)為一層風(fēng)雨操場。4、5、6區(qū)下設(shè)一層地下室。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1基本情況

六個分區(qū)中各分區(qū)均以抗震縫分成獨立的結(jié)構(gòu)單元，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系；其中2區(qū)、6區(qū)為單層框架結(jié)構(gòu)體系，混凝土框架柱，以網(wǎng)架組成屋面空間結(jié)構(gòu)。

2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點及注意事項

2.3.1抗震設(shè)防分類

按照現(xiàn)行《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223-2008要求，該項目屬于“教育建筑中的幼兒園、小學(xué)的教學(xué)用房，其抗震設(shè)防類別應(yīng)不低于重點設(shè)防類”。該規(guī)范第3.0.3-2條明確規(guī)定“重點設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強其抗震措施，同時應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用”?；谶@條規(guī)范的理解為：確定抗震措施時的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)按八度，確定地震作用時的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)按七度。在這里需要注意的是，設(shè)計中處理此類問題不是單純的將本地區(qū)設(shè)防類度的提高，而是應(yīng)該針對不同構(gòu)造和計算要求分別對設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)予以調(diào)整。

本例中的地震作用應(yīng)以乙類建筑地震作用取值同本地區(qū)設(shè)防烈度（七度）對應(yīng)的設(shè)計地震基本加速度，本例取0.10g?？拐鸫胧槌卣鹱饔糜嬎愫涂沽τ嬎阋酝獾目拐鹪O(shè)計內(nèi)容，包括抗震構(gòu)造措施，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)按八度。本例中鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力調(diào)整系數(shù)按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010第6.2節(jié)的有關(guān)要求取值，框架的抗震構(gòu)造措施按照設(shè)防烈度八度查得抗震等級二級或一級的有關(guān)規(guī)定進行設(shè)計。有關(guān)構(gòu)件幾何尺寸的計算選擇應(yīng)堅持貫徹 “強柱弱梁、強剪弱彎，強節(jié)點弱桿件”的設(shè)計理念。

2.3.2水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的確定

2.3.3各分區(qū)框架抗震等級的確定

1區(qū)、3區(qū)、4區(qū)、5區(qū)因為結(jié)構(gòu)總高度均未超過24米，所以按照抗震規(guī)范表6.1.2設(shè)防烈度八度查表，框架抗震等級確定為二級；而2區(qū)、6區(qū)為單層單跨框架，限于抗震規(guī)范第6.1.5條“甲、乙類建筑以及高度大于24米的丙類建筑，不應(yīng)采用單跨框架”的規(guī)定，本例的結(jié)構(gòu)方案采用屋面結(jié)構(gòu)為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，可參照抗震規(guī)范第10.2節(jié)有關(guān)規(guī)定按照大跨度屋蓋建筑的要求進行設(shè)計，并以大跨度框架確定其抗震等級，因此查表6.1.2框架柱抗震等級按一級設(shè)計。

2.3.4計算軟件應(yīng)用中的相關(guān)處理

本實例采用的結(jié)構(gòu)分析軟件為中國建筑科學(xué)研究院 PKPM系列軟件（2010年版）。此版本是按照2010版新《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》、2010版新《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、2010版新《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、2011版新《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》等規(guī)范的有關(guān)規(guī)定修改并完善的版本。

2.3.5框架柱軸壓比的控制

3.結(jié)語

中小學(xué)教學(xué)用房抗震設(shè)防等級的調(diào)整，是國家根據(jù)經(jīng)濟有較大發(fā)展的條件下，對未成年人保護的加強措施，同時中小學(xué)還往往作為社會的第一避難場所，其設(shè)計意義重大。作為設(shè)計人員在實際工作中應(yīng)該認真領(lǐng)會國家標(biāo)準(zhǔn)的實質(zhì)要求，在設(shè)計計算過程中要充分掌握有關(guān)條款的限定指標(biāo)，確定好結(jié)構(gòu)體系的分類和區(qū)域劃分，選擇好相應(yīng)的計算參數(shù)，方能實現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的原則，使其在抵御地震災(zāi)害方面發(fā)揮出應(yīng)有的作用。 [科]