根据汶川地震震害调查结果和对抗震规范的理解，指出结构选型和结构布置不合理是校舍建筑倒塌的直接原因。结合盱眙县中小学校舍现状，提出单跨框架结构、嵌砌窗台墙形成短柱的
4006-054-001 立即咨询发布时间：2022-10-05 10:06 热度：
摘要：根据汶川地震震害调查结果和对抗震规范的理解，指出结构选型和结构布置不合理是校舍建筑倒塌的直接原因。结合盱眙县中小学校舍现状，提出单跨框架结构、嵌砌窗台墙形成短柱的校舍建筑鉴定问题。
[关键词]校舍;单跨框架;抗震鉴定
Abstract: According to the Wenchuan earthquake damage survey results and the understanding of seismic code, noting that the irrational structure selection and structural arrangement is the direct cause of the collapse of school buildings. Xuyi county primary and secondary schools the status quo, a single span frame structure, embedded puzzle windowsill wall to form the short columns with the identification of school buildings.
Key Words: schoolhouse; single cross-frame; seismic qualification
中图分类号： U442.5+5 文献标识码：A 文章编号：
《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223—2008[1]要求教育建筑中幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂，抗震设防类别应不低于重点设防类。重点设防类应按高于本地区抗震设防烈度1度的要求加强其抗震措施。从抗震鉴定角度，设防标准提高1度后，现有校舍在不同程度上不能满足《建筑抗震鉴定标准》GB50023—2009[2]要求，严格意义上均需要进行抗震加固。若中小学校舍全部加固将超出政府财政支付能力，必须从工程抗震角度，视建筑物不满足鉴定标准的指标类别和程度，在安全性和经济性之间寻求解决方案。
1、汶川地震校舍震害调查
根据汶川地震灾区学校的房屋震害调查和安全性评估，结构选型和结构布置不合理是房屋倒塌的直接原因。
四川地区中小学教学楼多为砌体结构，平面采用单面外廊形式，只有两道承重纵墙，外走廊多为悬挑结构或由独立砖柱支撑。学校教室为满足使用，抗震横墙设置间距较大;为满足采光要求需要大开窗，可用于抗震的纵墙面积大为缩减，纵横向墙体抗侧能力严重不足。教学楼多采用砌体承重，属于脆性材料，楼面多采用空心楼板，房屋整体性差，加之构造措施不当，极易发生垮塌。
震害调查表明，校舍破坏程度与结构形式密切相关。绵竹市广济镇学校(9度区)校舍震害具有代表性，该校共有3栋教学楼，其中一栋钢筋混凝土3层单跨框架结构，底层部分柱上端出现塑性铰，填充墙开裂，主体结构基本完好;一栋砌体结构带有钢筋混凝土构造柱，局部倒塌;一栋砌体结构无抗震构造措施，房屋倒塌。
在地震烈度8～10度区，框架结构主要是底层柱上下两端产生裂缝或塑性铰，柱上端损伤一般重于下端，填充墙开裂或局部倒塌。平面不规则的房屋，在凹进和凸出的角部破坏较为严重。经过合理抗震设计、施工质量尚可的框架结构所受地震损伤较轻，震后维修即可继续使用，震害表明按抗震规范要求设计的钢筋混凝土框架建筑具有较好的抗震性能。
2、盱眙县中小学校舍现状
盱眙县中小学校舍有相当一部分校舍为20世纪70年代或更早建造的校舍。20世纪七八十年代建造的校舍基本上为平瓦房结构，无任何抗震措施。20世纪80年代至21世纪初期多为砖混结构，教学楼开间多为6.8～11.2m，进深多为6.0m左右，层高在3.2～3.6m，层数以3～4层居多。教学楼采用单面外廊形式，外走廊为悬挑结构或由独立砖柱支撑，楼面多采用空心楼板。有较多的校舍在房屋四角、楼梯间四角、纵横墙交接处缺少构造柱，部分房屋圈梁隔层设置，纵横墙之间拉接较弱，墙体砌筑质量较差，灰缝不饱满，砂浆强度普遍不高，校舍抗震性能较差。
20世纪90年代以后，乡镇中小学教学楼仍以砌体结构为主，但抗震构造措施有所加强，依据当时规范设置钢筋混凝土圈梁、构造柱，改善了砌体结构的脆性，提高了结构的延性和抗倒塌能力。县城区中小学教学楼多为框架结构，采用单面外廊或单面内廊形式，走廊多为悬挑结构，常采用单跨框架，现浇钢筋混凝土楼盖。尤其是2001年以后建造的钢筋混凝土框架，已按当时的抗震规范设计，在施工质量得到保障，竣工验收资料齐全的情况下，校舍具有良好的抗震能力。
3、单跨框架结构
良好的抗震结构体系应尽量设置多道抗震防线，当结构某部分出现破坏，丧失抗震承载能力，其余部分能继续抵抗地震作用。具有多道防线的结构，要求结构具有良好的延性和耗能能力以及具有尽可能多的抗震赘余度。单跨框架结构抗震赘余度少，抗震防线单薄，一旦地震中一侧柱损伤或破坏，会导致结构连续坍塌。1999年台湾集集地震中，漳化县某高层单跨框架柱局部破坏导致整体结构倒塌。《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2002[5]率先规定:抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。
《建筑抗震设计规范》GB50011—2010[6]增加了控制单跨框架结构适用范围的要求，规定:高层框架结构不应采用单跨框架结构，多层框架结构不宜采用单跨框架结构。《建筑抗震鉴定标准》[2]规定:框架结构不宜为单跨框架，乙类设防时不应采用单跨框架结构。因此，地震区的单跨框架结构应根据高度和层数、柱网布置、框架承载情况评价其抗震性能，决定是否需要加固。
3.1低层单跨框架
在新近建造的中小学教学楼中，多附有1层或2层大教室，有的2层均作教室，有的一层用作教室，另一层用作图书馆或实验室，有些端部框架中间设柱，局部已形成双跨框架。中小学的礼堂、餐厅也常采用单跨框架。
低层单跨框架地震力作用位置低，地震作用亦不大，柱网沿周边设置，具有良好空间抗侧能力。针对低层单跨框架提出:“C类1，2层单跨钢筋混凝土框架，当承载力有富余，且满足B类建筑的抗震措施时，可不采取加固措施”。
3.2局部单跨框架
教学楼平面柱网布置时，横向框架某些主轴方向有局部的单跨框架，教学楼一侧柱的局部破坏不会引起其余柱的连续倒塌，均未按照单跨框架要求进行抗震加固。
局部单跨框架体系是否作为单跨框架加固，应综合考虑多跨框架所占的比例、框架的层数，柱网的密度和平面的规整性加以判断。
4嵌砌窗台墙形成短柱
框架结构窗台墙嵌砌在框架中，两端刚性连接常形成短柱，短柱多发生脆性剪切破坏。《建筑抗震设计规范》GB50011—2010[6]根据柱的剪跨比λ=M/(Vh0)来区分长柱、短柱和超短柱。当框架柱反弯点在柱高度中部时，柱净高与柱截面高度之比Hn/h0>4为长柱，Hn/h0=3～4为短柱，Hn/h0<3为超短柱。短柱设计时应采取加强构造措施，超短柱设计时应予以避免。
盱眙地区中小学教学楼窗高常为1500～1800mm，框架柱宽常为450～500mm，柱净高与柱截面高度之比为3～4。此类短柱若要加固，不论是将嵌砌窗台墙改为柔性连接，还是对柱直接补强均需局部铲除内外装饰面层，甚至置换窗户，导致用于建筑恢复的造价高于结构加固费用。
汶川地震中窗台墙间短柱发生脆性剪切破坏的案例，多为Hn/h0<3的超短柱;台湾集集地震中，某中学窗台墙间Hn/h0=3～4的短柱发生破坏，实测箍筋间距达320mm。针对嵌砌窗台墙形成的短柱提出:“因设置填充墙引起短柱，当柱净高与柱截面高度之比在3～4且柱箍筋不小于8@200时，可结合具体情况决定是否采取抗震加固措施。”也就是说，在一般情况下可不加固，若轴压比接近限值，柱混凝土实测强度等级低于设计要求时，结合具体情况考虑是否加固。
参考文献:
[1]中国建筑科学研究院.GB50223—2008建筑工程抗震设防分类标准[S].北京:中国建筑工业出版社，2008.
[2]中国建筑科学研究院.GB50023—2009建筑抗震鉴定标准[S].北京:中国建筑工业出版社，2009.
[3]郭樟根，孙伟民.汶川地震中小学校建筑震害调查及抗震性能分析[J].南京工业大学学报:自然科学版，2009，31(1):49-54.
[4]中国建筑科学研究院.GB50011—2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，
