中小学学校建筑抗震性能新视点

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1、中小学学校建筑抗震性能新视点【摘要】2008年5月12日，四川省发生了举世震惊的汶川地震。这次地震中，中小学建筑物坍塌严重，造成了严重的人员伤亡和巨大的财产损失。为了减轻地震灾害，研究中小学一体化系统的结构抗震能力，采取措施改善其抗震性能是必要的。文中首先分析了以下结构地震破坏的原因：框架结构、楼梯间、庇护空间、区域道路状况。其次，比较国内外中小学校建筑研究，主要分析日本中小学建筑的抗震能力。最后，提出了框架结构的抗震能力的改进措施，给出了学校建筑规划的一些建议。【关键词】汶川地震；中小学建筑；建筑破坏；抗震性能1汶川地震与中小学建筑灾害的教训与启示2008年5月12日，我国四川

2、省汶川县发生里氏8.0级强烈地震，其释放的巨大能量波及数千公里。这次地震，无论是在震级还是在破坏程度上，都超过了1976年唐山大地震，给汶川及周边的绵竹、绵阳、都江堰等市县造成了重大人员伤亡和财产损失。据四川省建设厅的数据显示，在此次地震中，重灾区学校倒塌面积为199.7228万m2，倒塌房屋总面积为14889.3万m2，倒塌学校面积占倒塌房屋总面积的1.3℅。震害调查表明，90年代后，有严格按抗震规范进行设计的，且施工质量好的学校建筑，基本可做到大震不倒。特别是经过正规设计院专门进行抗震设计、并达到抗震要求的房屋，破坏较轻。采用抗震性能较好的结构体系的房屋，破坏也较轻。除个别位

3、于断裂带上的建筑物外,绝大多数建筑受到中等至严重破坏，但不倒塌，达到了“小震不坏，中震可修，大震不倒”三个水准的抗震设防目标；而没有按照设防要求进行设计和施工的教学用房，多数遭到破坏，甚至倒塌。此次地震中，中小学校由于空间大、横墙少、层高较高、构造柱不足、门窗洞多、窗间墙小、预制板建筑、整体性差等原因导致破坏严重。图1、图2为实际地震烈度基本与设防烈度相符合的甘肃成县灾区的小学校破坏状况以及灾后的学生在临时帐篷内授课情况(图3)。学校的防灾问题已成为今后我国城乡建设与规划的重要问题。图1震害后校园关闭图2教室结构破坏图3灾后学生在临时帐篷内上课2中小学建筑震害原因新视点2.1对校

4、舍建筑重视不够，抗震设防过低。在我国的抗震设计规范中，将建筑划分为甲、乙、丙、丁四类，前两类为标志性建筑或指挥性建筑，抗震设防要求较高，而中小学校舍多按普通建筑划分为丙类建筑，只能基本满足当地抗震设防烈度，一旦遇到类似此次汶川8.0级的偶遇地震时，抗震性能明显不足。中小学校舍作为少年儿童的聚集场所，其安全与否关系到千家万户的幸福，在国外多是按照避难所标准修建的。因此，我国的校舍抗震设防明显过低。2.2校舍选址不科学。建筑的走向与地裂带的走向是否一致，在地震时受破坏的程度是不尽相同的。以同在震中的聚源中学为例，其南北向的教学楼与地裂带大致平行，地震来临时受力最大倒塌，而东西向的实验

5、楼由于与地震带垂直，虽已破坏，但未倒塌。2.3楼梯间破坏严重。楼梯间既是人们上下的通道，又是突发事件发生时人们逃生的要道。楼梯间是房屋的薄弱部位，开间小，刚度大，吸收的地震能量多，墙体容易出现裂缝而破坏；楼梯间梯段和休息平台与楼层未在同一水平面上，水平地震力在此部位发生了转折，地震时容易使休息平台部位的墙体发生破坏，尤其是底层。楼梯间顶层，休息平台部位的横墙一层半高，没有横向支撑，此部位横墙也容易发生破坏。楼梯间在房屋端部时，楼梯对山墙的支撑作用较弱，地震时山墙转角处容易发生扭转破坏，这次地震发现楼梯间在端部的房屋底下两层山墙转角处发生严重的扭转破坏。《建筑抗震设计规范局部修订》

6、根据这次地震的调查情况增加了“楼梯段上下端对应的墙体处应设置构造柱”的条文，加强楼梯间横墙的抗震能力，使楼梯间形成应急疏散安全岛，在地震发生时人们能够迅速逃生。2.4结构选型不合理。中小学校舍作为特殊建筑，具有内部空间跨度大；荷载高，且长期处于动、静荷载的反复作用之下；人员密集，疏散时间长等特点。这就要求校舍建筑必须满足耐久度高、柔性佳、抗倒塌能力强的要求。而目前我国校舍所大量采用的砖混承重墙加预制楼板的结构形式，明显不符合上述要求。这些隐患在平时单纯竖向荷载作用下尚不明显，一旦遇到地震、风暴等外界破坏力，极易诱发瞬间整体垮塌。3中小学建筑设计建议3.1加大对地震地质灾害普查力度

7、,合理制订各地区的抗震设防烈度。这次的512汶川地震震中烈度达到11度,而当地的抗震设防烈度才7度;唐山大地震地震烈度达到11度,而当时唐山是不设防的6度区,显然抗震设防烈度定低了。因此建议在全国范围内根据我们经历过的地震或者根据地下的地质构造,加大对地震地质灾害普查力度,合理制订各地区的抗震设防烈度,重新修订全国地震烈度区划图。3.2提高新建校舍的抗震设防类别按照日本的防震规划,学校建筑防震级别最高,各级政府都把学校辟为临时避难所。地震发生时,政府会组织居民搬出自己的房子,到附