【關鍵詞】 框架結(jié)構(gòu) 抗震性能 結(jié)構(gòu)設計 

　　由于學校的特殊功能，且人口密度高，流動量大，所以在學校建筑設計上多以砌體結(jié)構(gòu)為主，多采用大跨度開間、大門窗，外挑式走廊，抗震性能差，甚至沒有抗震措施。 

　　2008年5月12日我國四川汶川發(fā)生了特大地震，在受災嚴重縣市的5 979所中小學中，倒塌的校舍建筑約占29%， 2010年青海玉樹地震，災區(qū)校舍倒塌36 572 m2，。占校舍總面積的26%，專家分析，我國歷次大地震死亡人員總數(shù)的95%是由于建筑物倒塌所致。 

　　我國是個多震國家，中小學人群自救能力差，對學校建筑抗震能力的提高成為急需研究的課題。對于現(xiàn)有學校建筑安全性和抗震能力劃分等級，對于將要建設的學校建筑嚴格按照最新的抗震標準建設。 

　　下面僅就汶川地震中三種常見建筑框架結(jié)構(gòu)，做一點簡單分析： 

　　1、砌體結(jié)構(gòu)。汶川地震中砌體結(jié)構(gòu)的建筑遭受了非常嚴重的損壞。因其抗拉、抗剪和抗彎曲性能較低，導致建筑結(jié)構(gòu)的整體伸縮性能較差。因而房屋因整體性能差，結(jié)構(gòu)抗變形能力弱而遭到嚴重損壞。主要表現(xiàn)為：塌陷、墻面斷裂、樓板脫離并掉落、橫豎墻連接處、樓梯間及配件被破壞。在用非韌性材質(zhì)組成的砌體結(jié)構(gòu)中，安裝約束構(gòu)造柱和圈梁柱和圈梁，可提升砌體的延伸性。例如：位于白鹿鎮(zhèn)中心小學的一幢砌體結(jié)構(gòu)教學樓。在做了七級抗震設防后，在八級在地震作用下墻體雖然有裂縫，構(gòu)造雖然嚴重損壞，但實現(xiàn)了“大震不倒”的 抗震目標的。砌體結(jié)構(gòu)合理設置圈梁和構(gòu)造柱，由于“箍” 的效應，提高了結(jié)構(gòu)的整體性。 

　　2、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。在汶川地震倒塌的房屋中也有一部分采用了框架結(jié)構(gòu)的建筑，但多為單跨框架，外接挑式走廊，并無支撐柱。這種構(gòu)造的走廊由于沒有抗震防震設置，成為抗震的薄弱環(huán)節(jié)，在地震中會導致救生通道被破壞，無法實現(xiàn)自救，從而導致重大傷亡。如果在外走廊處增設支撐柱，并用鋼筋混凝土設計成多重跨度的框架結(jié)構(gòu)，則形成具備多重抗震保障的構(gòu)造形式，防震性能可以得到一定的改善。汶川縣映秀鎮(zhèn)漩口中學的一幢教學樓和一幢實驗樓，在抗震設計上采用了帶支撐柱式外走廊，形成兩跨度鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，在地震烈度11度地區(qū)，盡管嚴重損壞，但實現(xiàn)了“大震不倒”的目的，全校1200名師生的生命得以保障。因此，學校建筑應從結(jié)構(gòu)的整合性、力的傳遞路線、多重抗震設防等抗震概念設計方面給予加強。 

　　3、底框磚混結(jié)構(gòu)。中國經(jīng)常用于多層建筑結(jié)構(gòu)。這樣的房屋是由底架和上部磚房2種不同負荷和抗側(cè)力體系所構(gòu)成。因房屋底層縱橫承重墻少、跨度大，上部縱橫墻多，跨度相對小，這種結(jié)構(gòu)的房屋底層豎向支撐力度不夠。上下層墻體受力性相差太大，豎向剛度分布不均。在地震震動下，往往因房屋下層結(jié)構(gòu)剛度小，在房屋底部容易產(chǎn)生集中變形，降低了結(jié)構(gòu)的抗震性能，導致結(jié)構(gòu)的破壞。因此，在底框磚混結(jié)構(gòu)設計中，應避免由于垂直結(jié)構(gòu)剛度突變而降低結(jié)構(gòu)的抗震性能。 

　　對于待建學校建筑，要加強各環(huán)節(jié)抗震研究設計工作和監(jiān)管力度。 

　　1、正確進行建筑物的選址。避開地震多發(fā)帶建造建筑物，把學校建筑設計在相對安全的區(qū)域，是避開地震災害和保障生命及建筑安全的關鍵。 

　　2、加強各個設計環(huán)節(jié) 

　　校園整體規(guī)劃設計中首先要確定教學樓與操場的空間關系，能將師生安全疏散到安全地帶作為首要因素，當大震來臨時，學生可用較短的時間迅速地撤離到大操場。 

　　目前我國學校建筑結(jié)構(gòu)的防震設計方法和抗大震性能設計方法較匱乏、缺乏經(jīng)驗。使中小學建筑的防震減災性能缺乏保障性依據(jù)。因此，需要研究人員根椐中小學教學樓現(xiàn)有的設計特點和其抗震、防震經(jīng)驗教訓，制定適合我們中小學校的設計、規(guī)劃方案，大膽創(chuàng)新設計理念、創(chuàng)造出合理的防震減災建筑措施，使其具有高抗震性能，提高教育工程的質(zhì)量，避免災難重演。例如教室的平面觀念的變化。在不降低教室使用功能的前提下，縮短教室開間寬度、增大進深。可設計成正方形的房間或水平矩形教室；中國現(xiàn)有學校建筑法規(guī)為5層以下，小學建筑層數(shù)不能超過3層，中學建筑層數(shù)不超過4層，并且對提高結(jié)構(gòu)抗震能力有明顯提高和改善。 

　　在汶川地震中由于缺少必要的、有效的支撐和連接，損壞最嚴重就是外挑式走廊結(jié)構(gòu)，在今后的中小學建筑的設計中應避免這種結(jié)構(gòu)設計。 

　　樓道是救災關鍵設備之一，樓梯間應具有良好的采光；樓梯間的一旦破壞，就直接切斷了人員的逃生通道。最好設計樓梯的中間位置；內(nèi)廊式建筑在滿足建筑功能和規(guī)范要求的前提下應盡量增加樓梯間的數(shù)目，如從2部樓梯增加到3部，用以提高疏散速度，縮短逃離時間。[1] 

　　在這次地震中，框架結(jié)構(gòu)的抗震性能表現(xiàn)較好，若能保證施工質(zhì)量，框架結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)預期的中震和大震抗震性能目標。但框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)外裝飾飾面、圍護結(jié)構(gòu)、填充墻的破壞嚴重，仍然造成了較大的生命和財產(chǎn)損失，在今后的抗震設計中，應重點加強圍護配件、填充墻與主體框架的構(gòu)造研究。設計人員可以參考“最牛校長“葉志平的實例。以下是經(jīng)過地震考驗的兩種優(yōu)良建筑結(jié)構(gòu)及消能減震材料： 

　　1、輕型木結(jié)構(gòu)。由于木材的韌性大，對于瞬間沖擊力和周期性疲勞破壞都有很強的抵抗力，具有較高的抗震性能。汶川地震中都江堰青城山青城項目部分別墅采用了輕型木結(jié)構(gòu)。地震后，經(jīng)考察發(fā)現(xiàn)200m2的輕型木結(jié)構(gòu)房屋底層裂縫最多的為6處，二層裂縫最多的為2處，且多為門窗洞口等角部的細小裂縫，對結(jié)構(gòu)位造成任何影響。隨著我國林業(yè)的發(fā)展，很多速生木材可用于建筑結(jié)構(gòu)中，所以設計人員可以加強對輕型木結(jié)構(gòu)的設計，推進輕型木結(jié)構(gòu)在我國的應用。 

　　2、輕型鋼結(jié)構(gòu)。輕型鋼結(jié)構(gòu)輕鋼結(jié)構(gòu)住宅是以冷彎型鋼、熱軋或焊接H型鋼、T型鋼等經(jīng)濟型構(gòu)件和焊接鋼管或無縫鋼管及好的吸能能力和延性，能有效降低地震響應，是抗震性能良好的結(jié)構(gòu)材料。[2] 

　　3、消能減震材料的應用。消能減震加固方法就是通過在結(jié)構(gòu)上安裝消耗減震裝置來達到抗震目標。目前應用較好消能減震材料的有消能阻尼器和橡膠墊等。 

　　結(jié)構(gòu)形式的抗震性能按以下順序依次增強：砌體結(jié)構(gòu)——砌體-框架混合結(jié)構(gòu)——框架結(jié)構(gòu)——框架-剪力墻（核心筒）結(jié)構(gòu)/鋼結(jié)構(gòu)。除了各建筑結(jié)構(gòu)自身防震能力的有所不同外，工程質(zhì)量對結(jié)構(gòu)的防震能力也會有一定的影響，汶川地震中破壞和倒塌的房屋中普遍存在著一定的施工質(zhì)量問題，因此在施工上應嚴格保證工程材料質(zhì)量、保證工程施工質(zhì)量，加強中小學建筑的監(jiān)管力度，保障房屋的抗震安全性能。[3] 

　　參考文獻 

　　[1] 李慶，謝何，李晶《初探我國中小學建筑和救災關鍵建筑抗震對策》.《山西建筑》2010年8月期刊； 

　　[2] 王玉嵐《汶川地震引發(fā)的建筑結(jié)構(gòu)抗震安全性能探 》.建材世界 2009年 10 期刊； 

　　[3] 佟建國，韓家軍，任思澤.《消能減震加固技術應用》.《四川建筑科學研究》2009年12.