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1引言
学校是人员相对密集的场所，建筑比较集中，尤其中小学，学生的逃生和自救能力差，地震中教学楼的倒塌造成了较大的人员伤亡。汶川地震过后，国内中小学教学楼的抗震设计要求被提到了一个新的高度，特别在于防倒塌及变形能力两个方面。目前中小学教学楼多采用框架结构，在此通过一个具体的工程实例对中小学教学楼抗震设计进行简要的分析。
2抗震设计研究
框架结构教学楼普遍具有有以下特点：（1）具有比较大的高度和空间；（2）多跨结构；（3）楼板采用结构整体性较强的现浇钢筋混凝土板；（4）延性较好；（5）结构布置灵活，在地震时容易出现对抗震不利的扭转现象。
建筑方案阶段，针对教学楼的特殊情况，为了达到最优化的建筑功能，最安全的结构体系，首先应防止建筑方案导致的结构体系不合理。建筑在平面布置上应该尽量对称、避免平面凹凸不规则，避免平面扭转不规则，保证整体性良好；建筑在竖向剖面立面上也应尽量规则，避免出现竖向不规则的建筑方案。另外，按抗震概念设计的理念，侧向刚度不宜变化过大宜均匀，为了避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变，竖向抗侧力构件的材料强度和截面尺寸宜自下而上逐渐减小。
我们一直要求抗震设计要做到“强柱弱梁”，但地震中却发现依然有很多“强梁弱柱”的破坏。国内外的研究表明：框架梁邻近楼板内的配筋会使框架梁的实际抗弯承载力增大百分之二十到百分之三十，在某些情况下，甚至可能增大几乎一倍。梁筋超配导致的“强梁弱柱”的情况也很多。所以在结构设计中建议做到以下几点：充分考虑梁的刚度增大系数，考虑梁的塑形内力重分布；梁端配筋应取用梁在柱边截面的弯矩设计值；适当控制中下部钢筋进入支座的数量，避免框架梁端和中下部钢筋计算值差异过大；严格控制柱子轴压比，当柱子采用构造配筋时可以适当加大柱子配筋。
加强框架柱底部沿两个主轴方向的约束，将所有的框架柱底部都连成一个整体，有效地控制甚至消除框架柱底端之间的相对水平位移，共同抵抗地震作用，防止单根框架柱受力过大破坏，继而其它柱子被破坏，有效的避免底层柱抗震能力较小而使得教学楼整体垮塌。
现浇钢筋混凝土梁板结构是多层框架结构教学楼的楼、屋面较常采用的，预应力多孔板的装配整体式结构也会偶尔用到。平面刚度较大的楼、屋盖是框架柱的侧向支点，可确保框架柱侧向水平位移在同一楼面保持相同。
单跨结构的抗侧刚度小，耗能能力弱，结构超静定次数少，一旦柱子出现强震时不可避免的塑性铰，出现连续倒塌的可能性很大，震害表明单跨框架结构震害较重，甚至房屋倒塌。所以抗震设计的框架结构不宜采用单跨结构。
填充墙、隔墙的设计，是框架结构抗震设计中十分重要的内容。填充墙、隔墙的平面及竖向布置不当，可能会引起结构实际受力时的偏心扭转过大或上下楼层侧向刚度突变，所以填充墙、隔墙的平面和竖向布置宜均匀、对称。填充墙、隔墙自身的倒塌也是地震中的一个严重的破坏。加强填充墙、隔墙与主体结构的可靠拉结，保证填充墙及隔墙自身的稳定性与整體性，是十分重要和必要的。
楼梯设计，楼梯是建筑物的竖向交通要道，遇到地震等突发事件时更是人员疏散的重要通道。楼梯间的布置应尽量减小其造成结构平面不规则；宜采用现浇钢筋混凝土楼梯，应有足够的防倒塌能力；楼梯间的结构布置应尽可能避免出现短柱，梯段板和休息平台板不宜采用折板式做法；加强楼梯间填充墙与主体结构构件的拉结。
人们通过大量的地震灾害中总结出来，新型防震技术基础隔震通过控制结构底部有限的滑动能有效的减轻地震对上部结构的破坏。基础隔震技术是指在基础与上部结构之间安装隔震层，地震时隔震层会吸收地震力而导致较大的集中变形，从而减少或降低了上部结构的速度、加速度和位移，使得上部结构变形减小或免招破会。因为教学楼这类建筑层数低，平立面比较简单，上部结构可选方案类型较多，所以非常适宜基础隔震技术的应用。
教学楼抗震设计要重视以下几点：1、加强对中小学师生在地震突发事件中的逃生及自救教育；2、重视抗震概念设计与构造设计、包括结构整体抗震性能化设计、结构整体抗震分析计算、非结构构件设计；3、必要的加固改造现有教学楼，采取有效措施对其进行是减轻地震损失，避免或减轻其在地震中的损坏，避免或减少人员及财产的伤亡；4、在节点处安装阻尼器，或者在底层设置隔震支座等耗能构件，使得主体结构的地震反应减小，在大震到来时有效保护主体结构不发生破坏。在合理的设计后，能够满足规范中“小震不坏、中震可修、大震不倒”的要求。
3实例与分析
3.1.1工程概况
某教学楼，五层框架结构，设计使用年限为50年。按国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223- 2008）的要求，中小学为重点设防类建筑。抗震设防烈度为 7 度区（0.15g），（按8度考虑抗震等级），设计地震分组为第1组，特征周期Tg=0.35s，Ⅱ类场地类别，抗震等级为二级。
3.1.2教学楼平面设计及结构选型
学校建筑要求跨度较大，在通风、采光等方面也有要求较高，内外廊式平面在学校建筑中特别经常使用。由于教学楼多为宽度较小的建筑，且空间使用上中间不能下柱，所以很容易会设计出单跨结构，单跨结构在规范中规定乙类建筑不应采用单跨结构，所以外廊式教学楼在端部增设一排柱子成了建筑师们的首选，提高了结构的整体抗震性能同时也保证建筑使用功能。而且，外廊式教学楼非常有利于疏散，所以应该适当的做宽。单跨结构体系的教学楼汶川大地震的调研结果显示在大地震中的破坏非常严重，甚至有很大一部分教学楼直接整体倒塌。但是外廊式教学楼增设了一整排的柱子，可能会影响建筑外立面，使得建筑师在立面设计上多了些局限性，而且造价也会普遍增加。此外，因为教学楼与教学楼之间设有连廊，而且连廊多为单跨结构，但又不得不设，为了满足规范，需要把连廊分割归入教学楼整体计算，但这样做的弊端会导致教学楼跟连廊连接的位置刚度聚变，地震时扭转较大，为了避免地震时变形过大需要增大连廊部分的刚度，一般会加厚楼板，从而又增加了造价。但是相对于地震破坏造成的损失，这些必要的费用增加是微乎其微的。
3.1.3教学楼基础形式
该教学楼采用预应力管桩基础，首先是出于该教学楼所在位置地质情况考虑的。桩基基础，尤其是端承桩在很多次地震灾害中被证实其在地震作用下附加沉降小，上部结构震害比较轻。此外箱型基础，有地下室的建筑，因为埋在地下的部分在地震作用时与上部结构形成一个刚度很大的整体，能够共同抵御地震的动力作用，所以在有需要的情况下可以建议采用，尤其是抗震烈度高的8度或9度区。
4总结
本文通过阐述设计过程中的设计思路和方法，根据教学楼的特殊性从建筑方案开始进行考虑，确保主体结构抗震性能的良好性。具体分析了某五层框架结构教学楼的平面布置及基础选型，并得出该教学楼的具体抗震措施。为今后学者研究教学楼的抗震设计方法提供参考意见。
参考文献
[1] 王利中.中小学教学楼抗震性能及对策分析[D].西安：西安建筑科技大学，2011.
[2] 徐建.建筑结构设计常见及疑难问题解析（第二版）中国建筑工业出版社，2014.
学校是人员相对密集的场所，建筑比较集中，尤其中小学，学生的逃生和自救能力差，地震中教学楼的倒塌造成了较大的人员伤亡。汶川地震过后，国内中小学教学楼的抗震设计要求被提到了一个新的高度，特别在于防倒塌及变形能力两个方面。目前中小学教学楼多采用框架结构，在此通过一个具体的工程实例对中小学教学楼抗震设计进行简要的分析。
2抗震设计研究
框架结构教学楼普遍具有有以下特点：（1）具有比较大的高度和空间；（2）多跨结构；（3）楼板采用结构整体性较强的现浇钢筋混凝土板；（4）延性较好；（5）结构布置灵活，在地震时容易出现对抗震不利的扭转现象。
建筑方案阶段，针对教学楼的特殊情况，为了达到最优化的建筑功能，最安全的结构体系，首先应防止建筑方案导致的结构体系不合理。建筑在平面布置上应该尽量对称、避免平面凹凸不规则，避免平面扭转不规则，保证整体性良好；建筑在竖向剖面立面上也应尽量规则，避免出现竖向不规则的建筑方案。另外，按抗震概念设计的理念，侧向刚度不宜变化过大宜均匀，为了避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变，竖向抗侧力构件的材料强度和截面尺寸宜自下而上逐渐减小。
我们一直要求抗震设计要做到“强柱弱梁”，但地震中却发现依然有很多“强梁弱柱”的破坏。国内外的研究表明：框架梁邻近楼板内的配筋会使框架梁的实际抗弯承载力增大百分之二十到百分之三十，在某些情况下，甚至可能增大几乎一倍。梁筋超配导致的“强梁弱柱”的情况也很多。所以在结构设计中建议做到以下几点：充分考虑梁的刚度增大系数，考虑梁的塑形内力重分布；梁端配筋应取用梁在柱边截面的弯矩设计值；适当控制中下部钢筋进入支座的数量，避免框架梁端和中下部钢筋计算值差异过大；严格控制柱子轴压比，当柱子采用构造配筋时可以适当加大柱子配筋。
加强框架柱底部沿两个主轴方向的约束，将所有的框架柱底部都连成一个整体，有效地控制甚至消除框架柱底端之间的相对水平位移，共同抵抗地震作用，防止单根框架柱受力过大破坏，继而其它柱子被破坏，有效的避免底层柱抗震能力较小而使得教学楼整体垮塌。
现浇钢筋混凝土梁板结构是多层框架结构教学楼的楼、屋面较常采用的，预应力多孔板的装配整体式结构也会偶尔用到。平面刚度较大的楼、屋盖是框架柱的侧向支点，可确保框架柱侧向水平位移在同一楼面保持相同。
单跨结构的抗侧刚度小，耗能能力弱，结构超静定次数少，一旦柱子出现强震时不可避免的塑性铰，出现连续倒塌的可能性很大，震害表明单跨框架结构震害较重，甚至房屋倒塌。所以抗震设计的框架结构不宜采用单跨结构。
填充墙、隔墙的设计，是框架结构抗震设计中十分重要的内容。填充墙、隔墙的平面及竖向布置不当，可能会引起结构实际受力时的偏心扭转过大或上下楼层侧向刚度突变，所以填充墙、隔墙的平面和竖向布置宜均匀、对称。填充墙、隔墙自身的倒塌也是地震中的一个严重的破坏。加强填充墙、隔墙与主体结构的可靠拉结，保证填充墙及隔墙自身的稳定性与整體性，是十分重要和必要的。
楼梯设计，楼梯是建筑物的竖向交通要道，遇到地震等突发事件时更是人员疏散的重要通道。楼梯间的布置应尽量减小其造成结构平面不规则；宜采用现浇钢筋混凝土楼梯，应有足够的防倒塌能力；楼梯间的结构布置应尽可能避免出现短柱，梯段板和休息平台板不宜采用折板式做法；加强楼梯间填充墙与主体结构构件的拉结。
人们通过大量的地震灾害中总结出来，新型防震技术基础隔震通过控制结构底部有限的滑动能有效的减轻地震对上部结构的破坏。基础隔震技术是指在基础与上部结构之间安装隔震层，地震时隔震层会吸收地震力而导致较大的集中变形，从而减少或降低了上部结构的速度、加速度和位移，使得上部结构变形减小或免招破会。因为教学楼这类建筑层数低，平立面比较简单，上部结构可选方案类型较多，所以非常适宜基础隔震技术的应用。
教学楼抗震设计要重视以下几点：1、加强对中小学师生在地震突发事件中的逃生及自救教育；2、重视抗震概念设计与构造设计、包括结构整体抗震性能化设计、结构整体抗震分析计算、非结构构件设计；3、必要的加固改造现有教学楼，采取有效措施对其进行是减轻地震损失，避免或减轻其在地震中的损坏，避免或减少人员及财产的伤亡；4、在节点处安装阻尼器，或者在底层设置隔震支座等耗能构件，使得主体结构的地震反应减小，在大震到来时有效保护主体结构不发生破坏。在合理的设计后，能够满足规范中“小震不坏、中震可修、大震不倒”的要求。
3实例与分析
3.1.1工程概况
某教学楼，五层框架结构，设计使用年限为50年。按国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223- 2008）的要求，中小学为重点设防类建筑。抗震设防烈度为 7 度区（0.15g），（按8度考虑抗震等级），设计地震分组为第1组，特征周期Tg=0.35s，Ⅱ类场地类别，抗震等级为二级。
3.1.2教学楼平面设计及结构选型
学校建筑要求跨度较大，在通风、采光等方面也有要求较高，内外廊式平面在学校建筑中特别经常使用。由于教学楼多为宽度较小的建筑，且空间使用上中间不能下柱，所以很容易会设计出单跨结构，单跨结构在规范中规定乙类建筑不应采用单跨结构，所以外廊式教学楼在端部增设一排柱子成了建筑师们的首选，提高了结构的整体抗震性能同时也保证建筑使用功能。而且，外廊式教学楼非常有利于疏散，所以应该适当的做宽。单跨结构体系的教学楼汶川大地震的调研结果显示在大地震中的破坏非常严重，甚至有很大一部分教学楼直接整体倒塌。但是外廊式教学楼增设了一整排的柱子，可能会影响建筑外立面，使得建筑师在立面设计上多了些局限性，而且造价也会普遍增加。此外，因为教学楼与教学楼之间设有连廊，而且连廊多为单跨结构，但又不得不设，为了满足规范，需要把连廊分割归入教学楼整体计算，但这样做的弊端会导致教学楼跟连廊连接的位置刚度聚变，地震时扭转较大，为了避免地震时变形过大需要增大连廊部分的刚度，一般会加厚楼板，从而又增加了造价。但是相对于地震破坏造成的损失，这些必要的费用增加是微乎其微的。
3.1.3教学楼基础形式
该教学楼采用预应力管桩基础，首先是出于该教学楼所在位置地质情况考虑的。桩基基础，尤其是端承桩在很多次地震灾害中被证实其在地震作用下附加沉降小，上部结构震害比较轻。此外箱型基础，有地下室的建筑，因为埋在地下的部分在地震作用时与上部结构形成一个刚度很大的整体，能够共同抵御地震的动力作用，所以在有需要的情况下可以建议采用，尤其是抗震烈度高的8度或9度区。
4总结
本文通过阐述设计过程中的设计思路和方法，根据教学楼的特殊性从建筑方案开始进行考虑，确保主体结构抗震性能的良好性。具体分析了某五层框架结构教学楼的平面布置及基础选型，并得出该教学楼的具体抗震措施。为今后学者研究教学楼的抗震设计方法提供参考意见。
参考文献
[1] 王利中.中小学教学楼抗震性能及对策分析[D].西安：西安建筑科技大学，2011.
[2] 徐建.建筑结构设计常见及疑难问题解析（第二版）中国建筑工业出版社，2014.