房屋建筑混凝土结构设计[分析如何提高教育建筑的结构设计]

房屋建筑混凝土结构设计分析如何提高教育建筑的结构设计 摘要：经过汶川 _带给人们深刻的反思，更给工程师敲了一次警钟。xx年5月12日在四川省汶川县发生8.0级特 _，造成四川省大约13779间学校受损，受损的建筑面积约有2489.96万m?。这次的汶川 _给我们工程师提出了一个严峻的问题，那就是如何才能更好的保证建筑物具有良好的抗震性。本文对教育建筑结构设计中应该注意的问题及如何提高教育建筑物的结构设计进行了阐述。 关键词：教育建筑；结构设计 ：S611：A ： 我国在1976年唐山地震后提出“小震不坏，中震可修，大震不倒”的建筑抗震设计目标。在地震作用下，提高建筑结构抗倒塌能力，是保证人员生命安全的根本对策，研究结构在极端条件下的抗倒塌机理和抗倒塌措施是今后抗震设计和工程建设中需要进一步解决的重要问题。 一、 结构体系中应该注意的问题及设计方法 现如今大多数中小学教学楼都采用砌体结构，多道横墙和两道纵墙，然后外加一外挑走廊的典型教学楼模式。然而这种模式本身在抗震方面就存在严重的不足。 （1）单边悬挑单跨砌体：在竖向荷载作用下，由于结构严重不对称，会出现水平侧向位移，使得屋盖梁的弯矩和剪力向挑廊侧柱头转移，挑廊侧柱轴力很大；而在水平荷载作用下，柱轴线变形较大，因此侧向位移也较大柱轴力也较大。所以当较强地震来临时，在竖向和水平地震荷载作用下，结构的延性还来不及发挥，挑廊侧柱轴力就急剧增大而发生脆性受压破坏。 （2）砌体结构：砌块砖是一种脆性材料，其抗拉和抗剪强度都很低，在强烈地震作用下，砌体结构很容易发生脆性的剪切破坏，从而倒是房屋的破坏和倒塌，因此，砌体结构教学楼的抗震性相对于钢筋混凝土框架结构而言是比较差的。 因此在结构体系上对教学楼、学生公寓楼、学生食堂等这类建筑的结构设计应避免采用砖混砌体结构，而尽量采用框架结构。 二、 结构抗震设计中应遵循的原则 抗震设计必须按照抗震设防要求建筑工程抗震设防分类标准（GB50223-xx）规定和建筑抗震设计规范（GB50011-xx）进行。 要做好教育建筑的抗震设计应尽可能的遵循以下原则： （1）教育建筑中，人数较多的幼儿园、中小学的多层教学楼。抗震设防类别应划为乙类。对抗震设防类别为乙类的建筑物，在当地设防类别为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。 （2）原则上场地应选择坚硬场地避开地震时可能发生地基失效的松软场地。 （3）建筑体型均匀规整，无论是平面或竖向上，结构布置都要力求几何尺寸、质量、刚度等均匀、对称、规整，避免有突变情况。 （4）保证结构构件的强度和延性。结构物的震动破坏地震引起的结构振动，因此抗震设计要力图是从地基传力结构的振动能量为最小，并使结构具有适当的强度、刚度和延性，以防不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下，提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。 （5）注重细部结构。防止结构构件脆性与失稳破坏，增加延性。 三、结构平面及竖向布置方面应注意的问题 建筑物及其抗侧力结构的平面布置宜规则对称并具有良好的整体性。结构工程师希望建筑师提供的是规则简单、对称的建筑平面，即规则的建筑平面，这样的建筑平面受力合理、传力明确、简捷，易于估计震时反应，采用合理的抗震构造措施，进行细部处理，合理布置结构构件。但由于建筑功能和美观上的要求，规则的矩形条式平面往往被内部使用灵活、外观美观的“碟式”丫式、L式平面等代替。建筑形式的多样性和建筑结构的抗震能力之间就会出现矛盾。所以，在建筑设计初期，结构工程师就应提前介入，一方面需要建筑师在满足功能的前提下，尽量在建筑设计阶段考虑结构要求，增加有利于房屋抗震的因素，另一方面结构工程师要善于在各种建筑平面布置中充分利用有利因素，尽量使结构体系规则。 建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构侧、竖向刚度宜均与变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料的强度宜自上而下逐渐增大，避免抗侧力构件的侧向刚度和承载能力突变。从抗震概念的角度看，规则多层砖混房屋的竖向布置主要是限制高宽比、竖向结构布置、处理好突出屋面附房等。 （1）砌体结构的高宽比：地震发生时，高宽比大的房屋可能会产生整体弯曲型破坏，高宽比小的房屋则产生剪力型破坏。前者极易引起房屋侧倒，而后者则可能吸收较多的地震能量，裂而不倒，这是抗震设计“三不准”要求中的“大震不倒”。控制高宽比，首先应将房屋高度控制在规范规定的范围内，对于必须建筑的高度超过规定的房屋，可适当扩大进深，及降低高宽比值。高宽比超过规范不大的，应采取增设构造柱并辅以配筋砌体的办法来提高抗震能力；高宽比明显超过规范的，应进行整体验算，对于肯定会产生整体弯曲破坏的，应改为其他结构形式。 （2）竖向结构布置：首先竖向抗侧力构件应满足上下连续不错位，强度、刚度不突出的要求，并沿水平方向均匀布置。同时应该做好竖向抗侧力构件与平面构件的拉结，保证地震作用传力路线简捷可靠。此外，房屋的竖向质量、强度分布也很重要。特别是在底部框架、上部砖混结构的房屋中，必须调整好结构变化的刚度过渡。顶层尽量少设置过大的悬挑结构，以防止明显的头重脚轻引发重大灾害。 （3）突出屋面附房的处理：现行抗震规范对突出屋面的附房抗震验算做了专门规定。在震害调查中该部分屋面确实倒塌较多。事实上，地震之前，在温度影响下突出屋面附房的墙体下部已经开裂，结构的整体性已经破坏。屋顶附房一般位于楼梯间上部，倒塌碎块直接赌赛楼梯，影响地震时的人员疏散，加重了人员伤亡。因此在需设计突出屋面附房时，可增设该处构造柱及屋面板下圈梁，保证屋面强度和延性。 另外，对于形体复杂、平立面特殊不规则的结构，科研实际需要在适当部位设置防震缝，形成比较规则的抗侧力结构单元。防震缝应根据抗震设防烈度，结构材料的种类、结构类型、结构单元高度和高差情况，留有足够的宽度，其两面的上部结构应完全分开。当设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合抗震缝的要求，并且尽量做到三缝合一。 四、 工程管理中应该注意问题 一栋建筑设计的再好，没有好的施工队伍来实现它也是徒劳的。就目前的形势来看，大部分施工队伍特别是农村中小学教学楼施工队伍的级别较低，技术水平较差。尽管现在的工程都进行招投标，但是转包现象确实普遍存在的，这样就使得工人的技术水平得不到保证。因此在施工过程中，设计人员要做好工程现场指导和后期服务。此外，由于资金有限的工程款很难一步到位，很多工程是由施工队垫资，施工队为了节省资金，就会买一些质量不符合要求的建筑材料。而且现在的建筑行业材料质量参差不齐，质量相差很大，再加上目前建筑业本身的体制所限及利益关系，有个别工地监理也不一定起到监督作用，这就不能保证所有的建筑材料都是合格产品。 在工程建设过程中质量监控的范围从工程立项、规划设计、原材料到分部分项工程施工，每一个环节都不能被忽视。还要加强规范标准的学习，强化质量意识、标准意识，规范施工程序，以人的工作质量保证工序质量，保证工程质量。另外，主管部门应该带头遵照工程建设管理控制程序，严把工程管理程序控制，切实规范工程建设 质量管理。确保建筑物尤其是中小学建筑的抗震能力，保证中小学生能在安全的环境中健康成长 结束语 教育建筑承载着祖国未来的“花朵”，建筑师们在进行建筑设计、建设施工的时候必须严格把关，确保其质量问题，做好建筑的概念设计，并严格执行执行中小学建筑的抗震防范标准和规范，避免采用砌体结构，尽量采用钢筋混凝土结构体系；提高施工人员的素质，做到设计后