浅析海口市中小学校舍安全工程建筑设计中存在的若干问题

邱瑜

【摘要】：中小学校舍安全工程简称为“校安工程”。实施校安工程是党中央、国务院作出的一项重大决策。校安工程设计对于校安工程的抗震能力具有根本性的作用，其是从根本上保证学生在抗震中能安全逃生的源头措施，但是现实中校安工程设计却存在很多问题，本文以下内容将对海口市校安工程设计中存在的若干问题进行简要的分析。

【关键词】：校安工程；抗震能力；工程设计；抗震加固；结构特征

Abstract: School safety engineering design has a fundamental role in the seismic capacity of the school safety project, it is fundamental to ensure that students can safely escape in the earthquake source-directed measures, but the reality Lt. Col. An engineering design but there are many problems, this paper will analyze the content will Haikou City school safety engineering design.Key words: school safety projects; seismic capacity; engineering design; seismic reinforcement; structural features

中图分类号：TU29 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

实施背景

2001年以来，国务院统一部署实施了农村中小学危房改造、西部地区农村寄宿制学校建设和中西部农村初中校舍改造等工程，提高了农村校舍质量，农村中小学校面貌有很大改善。但目前一些地区中小学校舍有相当部分达不到抗震设防和其他防灾要求，C级和D级危房仍较多存在；尤其是上世纪90年代以前和“普九”早期建设的校舍，问题更为突出；已经修缮改造的校舍，仍有一部分不符合抗震设防等防灾标准和设计规范。在全国范围实施校舍安全工程，全面改善中小学校舍安全状况，直接关系到广大师生的生命安全，关系到社会和谐稳定，关系到党和政府的形象。实施这项工程，是体现党和政府以人为本、执政为民理念的重大举措，是坚持教育优先发展、办人民满意教育的战略部署；是贯彻落实《防震减灾法》、依法履行政府责任的具体行动；也是当前应对国际金融危机、拉动国内需求的有效措施。

校安工程设计对于校安工程的抗震能力具有根本性的作用，其是从根本上保证学生在抗震中能安全逃生的源头措施。2009年海口市各地人民政府组织对行政区域内各级各类中小学现有校舍（不含在建项目）进行逐栋排查，按照抗震设防和有关防灾要求，形成对每一栋建筑的鉴定报告，建立校舍安全档案。在抗震排查中，发现C级和D级危房仍较多存在。因此，政府部署实施中小学校舍安全工程的主要任务是：从2009年开始，用四年时间，对地震重点监视防御区、七度以上地震高烈度区、洪涝灾害易发地区、山体滑坡和泥石流等地质灾害易发地区的各级各类城乡中小学存在安全隐患的校舍进行抗震加固、迁移避险，提高综合防灾能力。其他地区，按抗震加固、综合防灾的要求，集中重建整体出现险情的D级危房、改造加固局部出现险情的C级校舍，消除安全隐患。但是现实中校安工程设计却存在很多问题，本文以下内容将对海口市校安工程设计中存在的若干问题进行简要的分析。

2、在海口市开展校安工程的必要性

海口市处于我国东南沿海地震带上，历史上1605年曾经发生了7.5级的地震，海南岛及近海平均几十年发生一次中强地震，海口市的抗震设防烈度为8度，地震动峰值加速度为0.3g，一旦出现地震，其破坏性将非常之大。而且教学楼的建筑设计是根据教学使用要求来设计的，大多数教学楼都是大开间教室，实验室、阶梯大教室、大会议室等等。而且海口市的大部分校舍建筑多数建于上个世纪八、九十年代, 主要结构体系为砖混结构；既使是框架结构也是单垮，所以无法满足抗震设计规定要求的。校舍建筑按其使用功能多为教学楼、综合楼、图书馆、学生宿舍等, 这些特定的使用功能必定造成建筑体型多为长条状、外廊式、大开间、大采光窗等,因而造成建筑体型长宽比、高宽比、抗震横墙间距、窗间墙宽度等超限, 使得房屋的抗震承载力即综合抗震能力指数不满足规范要求。除此之外, 这类建筑结构还存在构造柱和圈梁设置不到位, 特别是建筑的转角处和楼梯间的四角等关键部位不设构造柱, 造成房屋整体性较差。同时由于这些建筑使用年限较长, 缺乏有效的维护, 加上当时的施工技术及管理水平的差距, 材料强度偏低等原因, 部分还出现保护层剥落、露筋锈蚀、楼板和墙体出现裂缝、非结构构件掉落等现象。

另外，在汶川地震中，一些学校的教学楼的粉碎性倒塌破坏严重危害了学生的生命安全，也给国家带来了严重的经济损失，故海口市很有必要加大对校安工程的改造力度。

3、校安工程建筑设计应坚持的原则

在海口市校安工程设计中，应坚持以下几个原则：第一，新建校舍必须按照重点设防类抗震设防标准进行建设，校址选择应符合工程建设强制性标准和国家有关部门发布的《汶川地震灾后重建学校规划建筑设计导则》规定，并避开有隐患的淤池坝、蓄水池、尾矿库、储灰库等建筑物下游易致灾区。第二，中小学校设计应与当地气候、地理环境、社会、经济、技术的发展水平、民族习俗及传统相适应。第三，校园的安全设计是学校设计工作中最重要的工作，必须认真、细致地处理每一个细节。特别应关注普通教室与各种专用教室之间的通道、教室与厕所及开水间之间的通道、教室内从座位到门口的通道。从教室门口到楼梯口的通道(走道)、楼梯间以及从楼梯间到楼门(建筑出入口)的通道等疏散途径必须安全通畅。第四，依据现行国家标准《城市抗震防灾规划标准》GB 50413及《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223规定，中小学校的教学用房、学生宿舍和食堂的抗震设防类别应不低于重点设防类(乙类)。应按所在地区的抗震设防烈度确定其地震作用进行抗震计算，并按高于本地区抗震设防烈度1度的要求加强其抗震措施。第五，学校建筑属重点抗震设防类建筑，且其各种教室、风雨操场空间较大，并有开敞的体育场地，通常可被选定为城乡“固定避震疏散场所”，作为人员较长时间避震和进行集中性救援的场所。为此应在学校的体育用地处设置各种生命保障设施的固定接口。日本阪神大地震时，生还者中有百分之八十受益于学校的避难设施，这一经验值得我国借鉴。避灾疏散场所必须具备有保障的生命线系统，包括应急照明、应急水源、应急厕所、食品备用库、应急通信系统及避难空间的通风换气系统。第六，各教室前端侧窗窗端墙的长度不应小于1．00m。窗间墙宽度不应大于1．20m。前端侧窗窗端墙长度达到1．OOm时可避免黑板眩光。过宽的窗间墙会形成从相邻窗进入的光线都无法照射的暗角。暗角处的课桌面亮度过低，学生视读困难。第七，学生宿舍宜分层设置公共盥洗室、卫生间和浴室。盥洗室门、卫生间门与居室门间的距离不得大于20．OOm。当每层寄宿学生较多时可分组设置。

对于已严重影响整体结构安全且不能通过加固提高抗震能力的部位应予以拆除；对于通过加固改造无法达到乙类抗震设防时, 可以考虑改变其建筑的使用功能, 降低加固设防标准。第二，目前既有的校舍建筑一般都在使用中, 从现在大量的鉴定结果统计表明建筑物的沉降趋于稳定, 房屋的倾斜也均在规定内, 同时地基承载力在长期荷载作用下已稳定并有所提高, 而加固改造增加的荷载有限, 除双面板墙加固需对增加的荷载验算基础及已经出现地基不均匀沉降外, 一般情况避免对基础进行加固处理。第三，注重抗震概念设计, 以提高房屋的整体性和防止大震作用下发生连续倒塌为出发点, 充分结合施工的可能性, 材料的适用性, 以及工期、造价等多方面进行综合考虑。第四，墙体加固的位置要均匀布置, 兼顾使用功能及建筑的实际状况, 尽可能减少对外立面的破坏, 以减少工程造价。

4、海口市校安工程设计应采取的措施

在上一节介绍可以了解到海口市需加固改造的这些校舍建筑, 多为砖混结构, 按建筑类型、特征和结构形式以及鉴定报告提出的损坏形态, 最突出存在的问题是整体抗震性能不足。因此采用的主要加固改造措施, 是提高承重构件的抗震承载力, 增强房屋整体性, 加强房屋易倒塌部分构件的连接。下面将简要介绍对于海口市校安工程改造设计应采取的措施：第一，加强易倒塌部分构件的连接，对出屋面的楼梯间、水箱间宜根据实际功能采用面层或外加柱等措施加固, 超高女儿墙宜拆矮或用型钢、钢拉杆加固。 混凝土套加固法， 由于既有校舍建筑建设年代的实际情况, 普遍存在窗间墙宽度偏小, 甚至有的才240mm, 造成地震时极易倒塌, 可采用增设钢筋混凝土墙框加固, 也就是在原有的砌体外包一定厚度的钢筋混凝土形成混凝土套, 从而提高构件的刚度。第二，增设墙体拉结筋，结合新增构造柱或墙体加固面层沿墙体竖向一定间距增设拉结筋。增设墙段，当墙体在平面内不闭合时, 可增设墙段形成闭合, 以提高墙体的整体性。增设构造柱和圈梁， 既有的校舍建筑普遍存在构造柱和圈梁设置不到位现象, 因此, 在有效部位( 如纵横墙交界处,梯间四角等处) 增设构造柱, ( 各楼层标高) 增设圈梁, 并且让构造柱、圈梁、墙体通过拉结筋有效的可靠连接, 是提高砖混结构的整体性非常有效且经济实用的方法, 也是目前最常用的手段之一。第三，在原构件外包一定厚度的混凝土套, 对于独立砖柱、砖壁柱、窗间墙和其他承重墙的承载力不足时,均可采用此法加固, 目的是加大受力构件的截面尺寸, 以便达到提高相应的承载力。对于部分钢筋混凝土楼、屋面板因配筋量不足出现抗弯承载力不足时, 可采用此方法进行加固。在墙体交接处增设钢筋混凝土构造柱,并使构造柱与圈梁、拉杆连成整体, 或与现浇钢筋混凝土楼、屋盖可靠连接, 可增强结构的局部抗压承载力。提高承重构件的抗震承载力，在墙体一侧或两侧采用水泥砂浆面层、钢筋网砂浆面层或现浇钢筋混凝土板墙加固，其优点就是适用于砌体墙的加固, 可以不同程度的提高砖墙的承载力、抗弯刚度及墙体延性, 施工工艺简单, 适应性强。砌体加固后承载力有较大幅度提高, 并具有成熟的设计和施工经验, 是目前最常用的加固方法之一。对已开裂的墙体, 可采用压力灌注修补,对砌体砂浆饱满度差或砌体砂浆强度低的墙体可将粘合剂灌入墙体裂缝内, 将开裂墙体重新粘合在一起, 由于粘合剂的强度远大于砌筑砖墙的强度, 从而达到提高承载力的目的, 且较为经济。第四，建议在所有受地震灾害威胁使用中的教学楼（大礼堂）增设消震、避震、隔震、减震装置。该项技术采用动态平衡原理，在建筑物的地基与立柱之间安装一套“减震装置”。这个装置在地震波的冲击下可以滑动，从而切断了地震通过地基破坏上部建筑的传力通道；同时，在建筑的外围加装具有很大弹性的消震装置，它们能随地震波的振动而伸缩，有效抵挡地震波的破坏力。这些装置改变了地震破坏力的传递途径，由直接传递转变为间接传递，并在传递过程中被大大弱化，起到“四两拨千斤”的作用，极大地提高了建筑物抗震能力。这种隔震消震方式改变了传统房屋“硬抗式”的抗震设计，展示了新理念，提供了新方向。该创新科技不但能大大有效的保护了教学楼的安全使用，而且是在不影响正常教学的情况下完成的，其投资至少比靠现行上部结构加固,节省投资30-50%。

5、结尾

海口市的校安工程设计，要针对海口市的实际情况，根据国家相关规范标准进行。在进行校安工程设计的过程中，要注意借鉴成功案例的经验，汲取失败工程的教训，并且作为一名技术人员，应在实践中不断学习，不断提高自身专业素质和职业道德，以为海口市校安工程设计做出应有的贡献。

【参考文献】

[1] 《汶川地震灾后重建学校规划建筑设计导则》

[2] 《中小学校建筑设计规范》 （GB50099-2011）

[3] 《宿舍建筑设计规范》 （JGJ 36-2005)

[4] 《建筑设计防火规范》 （GB50016-2006）