王國貞 朱光明

摘要：建筑的抗震能力是否符合標(biāo)準(zhǔn)并非取決于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而是取決于設(shè)計(jì)師的建筑設(shè)計(jì)，原則而言，建筑設(shè)計(jì)既定了，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只能跟隨其趨勢(shì)服從其要求。如果在方案初期，考慮到抗震要求，全面分析建筑的結(jié)構(gòu)部件抗震能力、結(jié)構(gòu)受力、結(jié)構(gòu)剛度等方面，并進(jìn)行科學(xué)合理的布置，那么后期完美的建筑抗震性能才得以實(shí)現(xiàn)。本文從建筑的體型設(shè)計(jì)、平面布局設(shè)計(jì)、豎向布置設(shè)計(jì)、屋頂布置設(shè)計(jì)、構(gòu)件設(shè)計(jì)和限值控制設(shè)計(jì)幾個(gè)方面討論建筑的抗震設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)；抗震設(shè)計(jì)；建筑平面布置

1 建筑的體型設(shè)計(jì)

建筑的體型包括基礎(chǔ)的平面形狀和立體的空間形狀。從抗震能力來說，平面形狀設(shè)計(jì)中簡(jiǎn)單圖形更具有穩(wěn)定性，如圓形、三角形、方形。08年汶川地震災(zāi)后的建筑損毀分析表明，設(shè)計(jì)規(guī)則簡(jiǎn)單的房屋震后破壞程度較輕，有些甚至完好無損。而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)感、迎合時(shí)尚審美的多元次建筑結(jié)構(gòu)，如對(duì)角不一的斜拉形狀、外凸弧形的流線體型，側(cè)翼過長的外伸結(jié)構(gòu)，因其質(zhì)量復(fù)雜不規(guī)則，剛度統(tǒng)一性差，在地震中很容易發(fā)生主體扭轉(zhuǎn)而毀滅殆盡。

雖然機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單的扇形、矩形更能發(fā)揮建筑存在的基本價(jià)值，但是為了維持建筑的抗震水準(zhǔn)而犧牲建筑本身的藝術(shù)存在性也是得不償失，工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中可嘗試兼顧兩者。

2 建筑的平面布置設(shè)計(jì)

平面布置在建筑中的作用直接決定了本建筑的功能實(shí)現(xiàn)情況和要求。具體表現(xiàn)為：承重墻的壓力、樓層的分布、房間的數(shù)量、樓梯、電梯井、通道的位置、內(nèi)墻構(gòu)造、單位房間內(nèi)可利用空間的大小等方面，所有內(nèi)容都應(yīng)在平面設(shè)計(jì)圖紙上完整地標(biāo)注出來。平面布置設(shè)計(jì)一旦圖紙確定后再改動(dòng)，會(huì)非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

不管是工業(yè)建筑還是居民住宅，建筑物內(nèi)部不同樓層的利用率是不一樣的，就導(dǎo)致反映在圖紙上的本應(yīng)對(duì)稱的內(nèi)隔墻水平不一樣，部分樓層主干墻體與承力柱相對(duì)薄弱，一旦地震發(fā)生，這些薄弱部分首先被擊破成為整個(gè)建筑的扭轉(zhuǎn)點(diǎn)，很容易發(fā)生多折疊的建筑破碎。除此之外，地震發(fā)生時(shí)，電梯井基于抗側(cè)力剛度，首先吸引了整體建筑的重心隨之發(fā)生側(cè)倒與偏移。更有些建筑作商用，建筑臨街，底層為格局化超市、小商鋪，臨街一側(cè)不設(shè)墻體，剛性墻體全部集中在另一側(cè)，這在地震中也是非常不利。建筑中設(shè)置內(nèi)隔墻和外圍填充墻的目的就是增加建筑剛性、強(qiáng)性、分散承重，墻體與柱要一通到底，盡可能為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與重量創(chuàng)造均勻條件，中間不斷層，避免突變。

3 建筑豎向布置設(shè)計(jì)

無論工業(yè)建筑或民用建筑，單層或多層，樓層達(dá)到相對(duì)高度就會(huì)有建筑豎向布置上的問題。該問題的主要原因是建筑的使用方法不同，導(dǎo)致即便主體使用材料相同，沿樓層的質(zhì)量與剛度也分布不均。高層或超高層建筑使用通常多樣化，典型的現(xiàn)代商業(yè)大樓包含辦公、商貿(mào)、住宅、會(huì)所、餐飲等一體化功能，難免有樓層之間的合并，剪力墻的分散。作為住宅使用時(shí)層段承重多采用立柱、少墻，休閑會(huì)所要求大柱距、大空間，承重多用墻。另外，剛性相差最大、最薄弱的地方在地震中可能成為整棟建筑的斷層、傳力阻礙或堵塞，大大影響了整體的抗震承載力，而后造成悲劇。08年汶川地震中倒塌的高層建筑中，很多本應(yīng)當(dāng)有堅(jiān)固附著力的精鋼混泥土高科技材料建筑就因?yàn)橹胁繕菍觿傂蕴?、剪力墻布置不均勻產(chǎn)生突變，最后導(dǎo)致了整個(gè)樓梯的坍塌。豎向樓層剛度差異太大給建筑物帶來很多破壞甚至導(dǎo)致整棟大樓倒塌。類似的情況還有發(fā)生在95年的日本阪神大地震，這一技術(shù)問題并非唯獨(dú)發(fā)生在我們國家，這就更證明了建筑物的防震水平是由建筑設(shè)計(jì)而不是建筑施工或其他因素所決定的。

高樓利用的多樣性是發(fā)展趨勢(shì)，此種情況改善的根本方法只有盡量統(tǒng)一建筑的主剪力墻，使其一通到底，不要斷層，也不要懸到一半不到底。在此基礎(chǔ)上依照各區(qū)域的用途分類，在可接受的范圍內(nèi)改造承力材料。目前使用最多的承力材料包括柱與墻，有些營銷店面臨街，并處于建筑拐角，導(dǎo)致店面本身三面采取透光性好但是剛性很差的玻璃墻面，可以在該樓層剪力墻附近用柱加固，維持其豎向水平的剛性承力，而不是放任該死角。

4 建筑屋頂?shù)牟贾迷O(shè)計(jì)

高層與超高層建筑的弊端還存在于屋頂。屋頂對(duì)高層建筑必不可少，不僅導(dǎo)熱散濕，更和高層建筑的藝術(shù)氣息相襯。但是材質(zhì)不合理或者側(cè)重力承壓線與屋頂下的樓層承壓線不在一個(gè)水平面時(shí)，所帶來的弊端顯而易見。屋頂在布置設(shè)計(jì)上兩個(gè)主要錯(cuò)誤是過高與過重，有些屋頂材質(zhì)與建筑主體不符合，導(dǎo)致屋頂重心與主體重心偏差，在地震中不僅不能傳遞壓力反而造成斷層與扭轉(zhuǎn)，加大了地震破壞程度。因此在房屋建筑中應(yīng)當(dāng)盡量壓低建筑物的高度與分層，建筑特別高時(shí)減小屋頂壓力，采用輕材質(zhì)、勻質(zhì)量、剛性佳、穩(wěn)定好的材料，積極調(diào)整屋頂重心與屋頂以下建筑主體重心，避免抗側(cè)力墻體的偏移，減少地震損失。

5 建筑構(gòu)件（非結(jié)構(gòu)構(gòu)件）設(shè)計(jì)

隨著室內(nèi)裝修與建筑立面的材料日漸多元化，構(gòu)件設(shè)計(jì)的形式、方法等方面有越來越多的選擇項(xiàng)?，F(xiàn)在不僅瓷磚、大理石、立體瓷磚、花崗巖，甚至玻璃幕都可作為構(gòu)件裝飾貼在立面上；還有用于室內(nèi)裝飾的吊燈、頂燈、墻內(nèi)貼磁、壁雕甚至人造景觀、立體雕塑都可以憑空構(gòu)件在吊頂與墻面上。美觀之余，我們不能不考慮安全隱患。需要考慮立面構(gòu)件與室內(nèi)裝修材料是否具有抗震功能，地震發(fā)生時(shí)能否與主體結(jié)構(gòu)安全連接而不造成斷層與扭轉(zhuǎn)，只有重視不起眼的小細(xì)節(jié)，確認(rèn)其抗震穩(wěn)定性才能長久發(fā)展。室內(nèi)構(gòu)件大都吊頂或懸空，選擇材料方面，室內(nèi)裝飾的抗震能力用處不大，那么確保其體積輕便、便于附著、不會(huì)下墜即可。在動(dòng)蕩的地震時(shí)期，脆弱的室內(nèi)構(gòu)件并不能幫助建筑本身承載壓力，但是要確保其穩(wěn)定，避免附加損失。

建筑構(gòu)件還包括今年運(yùn)用廣泛的玻璃幕墻，玻璃材質(zhì)本身肯定是不能與剪力墻相提并論，但是它應(yīng)當(dāng)有基本的抗震穩(wěn)定性和節(jié)點(diǎn)的連接強(qiáng)度。建筑構(gòu)件除了用于裝飾的零碎本身，也包括建筑內(nèi)部側(cè)力的內(nèi)隔墻、內(nèi)隔斷和凹嵌在墻體內(nèi)的壁櫥等，安裝時(shí)不僅要考慮其利用位置，必要時(shí)可與建筑本身斷開，保障其抗震性能發(fā)揮作用。

6 結(jié)束語

綜上所述，為了加強(qiáng)管理，增強(qiáng)建筑防震能力，減少地震損失，我國制定的現(xiàn)行管理?xiàng)l例《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》則十分有必要嚴(yán)格遵守。條例中提出了建筑設(shè)計(jì)中工程師應(yīng)當(dāng)考慮到的建筑抗震能力的限值控制，有利于規(guī)范建筑市場(chǎng)的運(yùn)行，達(dá)成安全守則。分析下來，條例主要包括的要點(diǎn)是：（1）限制建筑高度與層數(shù)。根據(jù)前文，高層的復(fù)雜性與多樣性注定了其弱于低層的抗震穩(wěn)定能力，但是高層的發(fā)展是不可逆的，我們只能順應(yīng)趨勢(shì)做出反應(yīng)。（2）控制建筑的抗震橫墻與建筑局部墻體的尺寸限值。當(dāng)抗震橫墻的間距過大，水平建筑的剛度削弱，抗震能力降低時(shí)，即時(shí)地震力無法傳遞，導(dǎo)致抗震縱墻失去剛性、擴(kuò)大變形，轉(zhuǎn)移重心，最后引致坍塌。因此可知，建筑設(shè)計(jì)在抗震設(shè)計(jì)中是十分重要的，只有把握好建筑設(shè)計(jì)的要求，最終才能確保該設(shè)計(jì)在建筑中的有效推動(dòng)作用。

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