校舍建设中存在的问题及解决方案
1.建设等级过低。《建筑抗震设计规范GB50011-2001》中,划分了各地区的抗震设计标准,还根据建筑功能划分为甲乙丙丁四个等级。但中小学教学楼也只是乙等级别。我们不难看出校舍的设防要求太过低了。中小学生是生命的花朵,是祖国的未来。在校舍防震方面,日本做得较好。日本防震有一个基本原则,就是“学校是**避难所”,所有的房子都可以倒,学校的房子不能倒。日本的学校是防灾的中心,是市民在遭遇灾害时较放心的躲避场所。中国也应该提高学校的抗震设防标准,并对现有的陈旧建筑物进行加固!
2.校舍建筑缺乏资金投入,造成工程质量不合格。随着九年教育义务的普及,地方**不得不在有限的校舍建设资金下扩建更多的校舍,而降低了校舍的质量。在校舍建筑过程中,建筑商为了获得更多的利润,忽视工程质量,一方面缩短建设工期,另一方面在施工中采用低质材料进行建设。为了给孩子们建设一所抗震的学校,**应加大学建设经费的投入,同时严惩贪污腐败!
3.校舍招标过程中执法不到位。《*人民共和*震减灾法》、《中小学建筑设计规范》、《建设部、教育部关于进一步加强中小学建设工程质量管理工作的通知》等政策法规都明文规定了中小学校舍建设的设计规范与质量标准。然而由于不法承包与层层转包等使校舍施工队伍鱼龙混杂。为了杜绝豆腐渣工程,应严格规定中小学施工准入制度,不准无资质的“桥头*”承接工程,严禁有照单位有资质单位承接工程后层层转包,层层盘剥建设资金。造成最后因资金不足而偷工减料制造豆腐渣工程,并在建设中加强工程监理。
4.校舍平面设计通用化,教学楼墙体高宽比偏大。建筑师在设计中小学教学楼时比较偏向于选择通用化、模式化的柱网布置建筑平面格局和房间分隔,这*忽略校舍建筑结构的整体优化,致使抗震薄弱位置更为凸出。设计中为了增大采光,教室的开间大,横隔墙少,门窗占用面积大,致使墙体高宽偏大。房屋高宽比大,地震产生的倾覆力巨大,在结构底部构建中产生的压力或拉力较大,导致上部结构产生较大的侧移,影响结构整体稳定。建议在设计时应根据实际情况调整教室平面形状,减小开间,增大进深,对符合较大的外廊应根据当地抗震等级悬着高一级别的外廊形式。
5.填充墙的震害。教学楼多为框架结构,构架结构中常采用砌体作为填充墙,用于分割室内空间和起维护作用。由于气体抗剪强度及抗拉强度低,变形能力差,相对刚度较大,所以,在水平地震作用下砌体易产生倾斜裂缝和水平裂缝。若于梁柱之间无可靠连接,将导致砌体外闪倒塌,威胁人身和财产安全。另外,若砌体与梁柱之间连接不当,可能使柱变为短柱,导致柱发生脆性剪切皮坏,对结构也是非常不利的!框架结构侧向变形形式是剪切型,即结构下部层间变形大于上部,导致填充墙下重上轻。
建议:(1)填充墙采用轻质填充材料。(2)在平面与竖向布置易均匀对称,避免使结构形成刚度和强度上的突变,导致薄弱层或短柱的形成。(3)墙体与主体结构应有可靠的拉结,应能适应主体不同方向的位移。(4)采用砌体填充时,易于柱脱开或采用柔性连接。
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结构在地震作用下将出现不同程度的变形破坏,本例中结构的底层高度和跨度较大,在地震作用下,形成了薄弱层。纯框架结构的抗震性能较差,对比分析框架—普通支撑结构和框架—防屈曲支撑结构的抗震性能,并对比循环钢和钢筋混凝土结构的碳排放和经济性。
1 分析方法
在静力弹塑性分析方法中,参照FEMA356设定结构构件的性能水准,利用Sap2000和Perform-3D对结构进行静力推覆分析,对比纯框架、普通支撑框架和防屈曲支撑框架的推覆曲线、层间位移角以及层间剪力曲线。根据ATC-40,确定结构在不同地震水准下的目标性能点以及出现塑性铰的机制。对结构进行弹塑性动力时程分析,确定结构**点位移时程图以及基底剪力图。根据基于能量的抗震分析方法确定结构的耗能比例和耗能机制。
2 计算模型的选取
用Perform3d对相关的试验进行模拟分析,对照软件分析结果与试验数据。确定了试验结果基本与软件分析的数据吻合,以此验证了本文所选取的分析参数和模型的取值的合理性。1992年,为研究钢框架的非线性性能,湖南大学[2]对四榀钢框架进行了低周往复试验。试验为两个单跨钢框架和两个双跨钢框架。梁柱截面选用同一截面。现选取其中的一组参数对比分析。
图1-1单跨框架 图1-2单跨框架Pushover曲线
试验中的基本假定为:1.材料为理想弹塑性。2.构件的塑性区段仅出现在杆端。3.连接为刚性的。软件的假定与试验的假定基本一致。图1-1为加载装置,图1-2为实验曲线和软件模拟结果。两者在曲线的上升段吻合较好,极限承载力峰值较一致,即结构的弹性刚度和退化后的刚度与试验吻合。当结构达到较大承载力时,Perform-3d中的承载力维持不变,而试验出现下降段。这是因为在软件模拟过程中,假定钢材为理想弹塑性的材料,不考虑钢材的屈服、紧缩以及退化阶段。试验过程中,用真实的材料进行模拟,有下降段。在实际的建筑结构中,由于钢材的延性较好,基本可以不考虑钢材的屈曲效应。
3.1设计基本资料
结构平面布置如图1-3所示:立面结构图如1-4所示;
1.建筑结构的安全等级为二级,设计使用年限为50年。
2.抗震设防烈度为8度、多遇地震;设计地震分组为**组;建筑设防类别为丙类。
3.建筑场地类别为III类。
结构工程的材料造价,施工进度也是影响工程造价的重要因素。钢筋混凝土结构施工一层大约需15天,5层约75天,按照一天1万的定额来算,所需要的施工费用是75万。由于钢结构构件是在工厂预制,现场吊装,施工工期快,5层的钢结构约为30天即可完工,施工费用为30万[4]。
1.钢框架-防屈曲支撑结构的周期小,在满足抗震的前提下更经济。
2.钢框架-防屈曲支撑能有效地控制结构的层间位移角突变,加强了结构的薄弱层,刚度退化缓慢,失效机制较为合理。
3.大震作用下,钢框架-防屈曲支撑结构的抗侧刚度稍有降低,结构刚度退化并不明显,纯钢框架结构抗侧刚度只有弹性阶段的1/10。
4.利用循环钢的钢框架-支撑结构的碳排放和能源消耗仅为钢筋混凝土一半,更环保。
5.通过施工成本、材料成本等因素全面分析钢框架-支撑结构的经济适用性,得出钢框架-支撑结构在我国具有较大的发展空间。
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