对教育建筑设计的分析及探讨

张爱臣

摘要：随着九年义务教育的普及和社会各界对教育事业的大力投入，近年来中小学教学楼的修建逐渐增多。但在汶川大地震中，中小学教学楼严重倒塌和破坏的事实，说明我国城乡中小学学校建筑质量存在着严重问题，必须要从根本上消除所存在的安全隐患。因此，探讨分析对于教育建筑的设计有着非常重要的实际意义。

关键词：教育建筑；建筑设计；结构设计

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

一、教育建筑结构设计与抗震设计

教育建筑物及其抗侧力结构的平面布置宜规则对称并具有良好的整体性。结构工程师希望建筑师提供的是规则简单、对称的建筑平面，即规则的建筑平面，这样的建筑平面受力合理、传力明确、简捷，易于估计震时反应，采取合理的抗震构造措施，进行细部处理，合理布置结构构件。但由于建筑功能和美观上的要求，规则的矩形条式平面往往被内部使用灵活、外观美观的“蝶式”、丫式、L式平面等代替。建筑形式的多样性和建筑结构的抗震能力之间就会出现矛盾。所以，在建筑设计初期，结构工程师就应提前介入，一方面需要建筑师在满足功能的前提下，尽量在建筑设计阶段考虑结构要求，增加有利于房屋抗震的因素，另一方面结构工程师要善于在各种建筑平面布置中充分利用有利因素，尽量使结构体系规则。

建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构侧、竖向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料的强度宜自上而下逐渐增大，避免抗侧力构件的侧向刚度和承载力突变。从抗震概念的角度看，规则多层砖混房屋的竖向布置主要是限制高宽比、竖向结构布置、处理好突出屋面附房等。

1）砌体结构的高宽比：地震发生时，高宽比大的房屋可能会产生整体弯曲型破坏，高宽比小的房屋则产生剪切型破坏。前者极易引起房屋倾倒，而后者则可吸收较多的地震能量，裂而不倒，这是抗震设计“三不准“要求中的“大震不倒”。控制高宽比，首先应将房屋高度控制在规范规定的范围内，对于必须建设的高度超过规定的房屋，可适当扩大进深，以降低高宽比值。高宽比超过规范不大的，应采取增设构造柱并辅以配筋砌体的办法来提高抗震能力；高宽比明显超过规范的，应进行整体验算，对于肯定会产生整体弯曲破坏的，应改为其它结构形式。

2）竖向结构布置：首先竖向抗侧力构件应满足上下连续不错位，强度、刚度不突出的要求，并应沿水平方向均匀布置。同时应做好竖向抗侧力构件与平面构件的拉结，保证地震作用传力路线简捷可靠。此外，房屋的竖向质量、强度分布也很重要。特别是在底部框架、上部砖混结构的房屋中，必须调整好结构变化的刚度过渡。

3）突出屋面附房的处理：现行抗震规范对突出屋面的附房抗震验算做了专门规定。在震害调查中，该部分屋面确实倒塌较多。事实上，地震之前，在温度影响下，突出屋面附房的墙体下部已经开裂，结构的整体性已经破坏。屋顶附房一般位于楼梯间上部，倒塌碎块直接堵塞楼梯，影响地震时的人员疏散，加重了人员伤亡。因此，在需设计突出屋面附房时，可增设该处构造柱及屋面板下圈梁，保证屋面强度和延性。

另外，对于体形复杂、平立面特殊不规则的结构，可按实际需要在适当部位设置防震缝，形成比较规则的抗侧力结构单元。防震缝应根据抗震设防烈度，结构材料的种类、结构类型、结构单元高度和高差情况，留有足够的宽度，其两面的上部结构应完全分开。当设置伸缩缝和沉降缝时，其宽度应符合抗震缝的要求，并且尽量做到三缝合一。抗震设计必须按照抗震设防要求《建筑工程抗震设防分类标准》（ＧＢ５０２２３－２００４）规定和《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１－２００１）进行。

抗震设计必须按照抗震设防要求《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2004）规定和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）进行。要做好教育建筑的抗震设计应尽可能地考虑下述原则：

（1）教育建筑中，人数较多的幼儿园、中小学的多层教学楼。抗震设防类别应划为乙类。对抗震设防类别为乙类的建筑物，在当地设防类别为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。

（2）原则上场地应选择坚硬场地避开地震时可能发生地基失效的松软场地。

（3）建筑体型均匀规整，无论是平面或竖向上，结构布置都要力求几何尺寸、质量、刚度等均匀、对称、规整，避免有突变情况。

（4）保证结构构件的强度和延性。结构物的震动破坏来自地震引起的结构振动，因此抗震设计要力图是从地基传力结构的振动能量为最小，并使结构具有适当的强度、刚度和延性，以防不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下，提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。

二、消防安全与通道疏散的设计

建筑物抗震设计应充分考虑人员疏散通道的安全性。地震发生后，由于人员逃生的本能往往造成建筑物的走廊、楼梯等疏散通道人员密度突然加大、流动性加强，疏散通道一旦发生倒塌，就会造成群死群伤的严重后果。在汶川地震中发生了多个在建筑物倒塌的楼梯间下集中死亡现象。在地震后的调查中也发现很多人员伤亡都集中在通道、走廊、出入口附近。因此，建筑物在灾害发生时疏散通道的畅通是至关重要的。可以根据建筑物的规模，使用性质、重要程度、耐火等级、危险等级、容纳人数以及灾害时人的心理状态等情况合理安排。在设置安全疏散路线时，应从心理学和行为学的角度充分考虑灾害条件下人们异常心理状态的行为特点，确保达到安全疏散的目的。

另一方面学校建筑的安全设计还应充分考虑建筑本体自身的抗灾能力。在建筑材料的选择和建筑构造的处理上适当提高其耐火等级，尽量采用阻燃材料和环保材料，以有利于控制火灾的蔓延和减少有毒气体的产生。在安全疏散空间设计中更要确保设施本身的安全、防火、防震诸方面要求。

三、选址设计

3.1保证自身的安全性，选择适合的地域位置

选址应根据城市总体规划，选择处于区域内的中心、市政公共设施齐全、交通便利的位置，保证使用方便、疏散快速及时。学校建筑对外交通联系要求较高，便利的交通区位对于人员集中的学校尤为重要。还须选择适宜的用地条件，建筑用地平面形状宜采用较为规整的几何形状，长宽比例适当，用地要尽量避免出现不规则的形状，零碎的用地不适合学校建设。另外，建筑场地地势应较高且平整，竖向高差变化不宜过大，并要远离对建筑物抗震不利的地质构造地段。我国属于多地震的国家，学校建筑作为生命线工程之一，在发生自然灾害时，首先要保障自身安全。环境设计和总体布局中还应充分考虑安全避难场所的设置，结合运动场地、庭院空间构成室内外相结合的避难空间系统。

3.2充分考虑兼顾城市的防灾避难作用

应该针对这次地震的惨痛教训，将中小学等教育设施的选址、建设与城市防灾有机地结合起来，利用体育场、活动场等空场与教室等空间形成城市中均匀分布的避难点，提高抗震防灾能力，平时是教育文化的空间，灾害发生时就能成为救助的场所。城市学校的设施比较齐全，有宽大的操场、教室、体育馆等，一旦发生地震、暴雨等灾害，市民可以利用此类场地、空间进行躲避，并有利于管理和救助。

结束语

总之，对于教育建筑的设计我们必须严谨，设计师在设计时应多方面考虑，实地考察，选择合理安全的地址。中国的建筑业正在迅速发展,我国城市化的步伐不断加快,建筑形态层出不穷,技术革命日新月异,城市的建造者们被赋予了前所未有的使命感和责任感,如何去创造一个安全、舒适、人性的现代教育空间,将成为近期建筑师们应该仔细思索的一个重要问题。

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