黃銘坤

【摘要】本文通過分析建筑工程設計的基本概念和建筑設計中需重視的幾個抗震問題，充分說明建筑設計在建筑抗震設計中的重要性，同時在建筑抗震設計中更好地發(fā)揮建筑設計應有的作用。

【關鍵詞】 建筑設計 抗震

前言

要提高建筑物的抗震能力，降低地震對建筑物的危害，就必須將建筑設計和建筑抗震設計有機的結合起來，從而提高建筑物的抗震性能。因為建筑抗震的實踐表明，一個地震區(qū)的工業(yè)建設項目，單靠結構抗震計算和抗震構造措施，而如果不具有良好的建筑總體布置方案，在強烈地震作用下，仍是難以取得較好的抗震效果，甚至不能減輕建筑物的受害程度。有鑒于此，在《建筑抗震設計規(guī)范》內容中，在抗震設計的基本要求這一章里，就明確了建筑師建筑設計應遵守的有關規(guī)定，遵循這些規(guī)定，再將建筑設計與建筑抗震要求有機結合，才能使建筑抗震設計水平達到更為完善的高度。

1 抗震設防區(qū)建筑工程設計基本概念

對于建筑設計師來說，在抗震設防區(qū)進行建筑工程設計需要優(yōu)先采用簡單對稱的結構方案。建筑的豎向體形變化要均勻，宜優(yōu)先選用矩形、梯形、三角形等均勻變化的幾何形狀，盡量避免過大的外挑和內收?？拐鹪O計中，房屋的高寬比是非常重要的問題。對稱結構在地面平動作用下，一般只發(fā)生平移振動，各構件的側移量相等，水平地震力按構件剛度分配，因而各構件受力比較均勻；而對于非對稱結構，剛心會偏在一邊，質心不與剛心重合，即使在地面平動作用下，也會激起扭轉振動。其結果是，遠離剛心的剛度較小的構件，很容易因超出允許抗力和變形極限而發(fā)生破壞，甚至導致整個結構因一側構件失效而倒塌。建筑方案的規(guī)則性對建筑結構的抗震安全性來說十分重要，它包含了對建筑的平、立面外形尺寸，抗側力構件布置、質量分布，直至承載力分布等諸多因素的綜合要求，規(guī)則的具體界限隨結構類型的不同而異，需要建筑師和結構工程師互相配合，才能設計出抗震性能良好的建筑。

2 建筑結構抗震設計的關鍵問題

2.1建筑場地選擇

以往的研究表明，地震對建筑物造成很大的破壞，除了地震釋放的能量，引起的結構性破壞之外，還有一個非常重要的原因就是建筑物場地的選擇。所以，為了提高建筑物的抗震性能，在修筑建筑物時，進行地段選擇的時候，需要選擇有利的地段，避開對建筑抗震不利的地段。如果在工程建設中，實在不能避開這些地段的時候，則需要采取相應的加固措施，以強化建筑物的抗震能力。

2.2建筑體型設計問題

通過對多次震害研究發(fā)現，外凸和凹進部分比例過大，建筑平面形狀復雜，以及不對稱布置較懸殊等都會使建筑更易遭受破壞。建筑師在方案設計中講求建筑立面美觀和藝術創(chuàng)意，難以避免有時會出現復雜的建筑體型。但是，我們在建筑體型設計中應盡量考慮抗震安全，選擇簡潔規(guī)則的平面和空間形狀，減少外凸和內凹尺寸，在體型上使結構質量和剛度分布均勻，有利于抗震。

3 提高建筑結構抗震能力的措施

3.1按照抗震等級對梁、柱以及墻的節(jié)點采取相應的抗震構造措施

為保證建筑鋼筋結構的延性和承載力，在結構設計的時候需要按照強剪弱彎、強柱弱梁、強節(jié)點弱構件的原則進行，對柱截面的尺寸進行合理的控制，合理控制柱的軸壓比，嚴格按照構造配件的要求，對節(jié)點的構造措施尤其需要加強，提高節(jié)點的牢固性和抗震能力?，F代建筑物的主體常常使用的是鋼筋結構，鋼筋結構的延性和承載力越好建筑物的抗震能力越強。

3.2設置多道抗震防線

提高建筑結構抗震能力，設置多道抗震防線很重要。即當地震發(fā)生的時候，在1個抗震結構體系中，在地震作用下，一部分延性較好的構件首先達到屈服，能夠擔負起第1道抗震防線的作用。而其他的構件同樣起著抗震防護的作用，并且只有當第1道抗震防線屈服后，其他的抗震防線才會依次屈服。從而形成第1道、第2道、第3道甚至更多的抗震防線，當之前的抗震防線失去作用后，另外的抗震防線便可以發(fā)揮作用。這種結構會對建筑抗震性能的提高很有幫助。

3.3合理布局地震外力能量的傳遞吸收途徑

通過這樣的合理布局，能夠保證支柱、墻和梁的軸線處于同一平面，從而使得構件雙向抗側力體系形成，當地震發(fā)生的時候，支柱、墻和梁呈彎剪破壞。并且，塑性屈服盡量在墻的底部產生.此外，當地震發(fā)生的時候，連梁宜在梁端塑性屈服，還應具有足夠的變形能力，通過這種結構和布局，當地震發(fā)生的時候，在墻段充分發(fā)揮它的抗震作用前，按照強墻弱梁的原則加強墻肢的承載力，這樣使得墻肢的剪切應力得以破壞。從而使得建筑結構的抗震能力得到了提高。

4 建筑師應學習和應用先進的建筑抗震技術

4.1計算機仿真技術在建筑抗震領域的應用

計算機仿真技術的開始研究出現在20世紀70年代的發(fā)達國家，在20世紀90年代被引進到建筑學領域，其中的多主體仿真技術被更多地運用于建筑學專業(yè)中疏散模擬（包括地震災害下人員緊急逃生）的研究。日本作為地震多發(fā)國家之一，其地震多主體計算仿真技術一直位于世界前列，并取得成效，可通過運算將地震發(fā)生時人員的逃生路徑，出口等以3d動畫形式顯示出來。多主體仿真技術已成為建筑物內人員逃生的訓練工具和建筑物抗震評價手段，并為建筑設計提供完善的科學依據。

4.2 計算機模擬技術與建立實體模型實驗相結合

日本名古屋的“mode螺旋塔學園”是一座自由形體的超高層建筑，在多震國家建造體型很不規(guī)則的建筑物無疑是一個挑戰(zhàn)，然而建筑設計通過建立實體模型和計算機模擬實驗，使得設計方案可行實施：其抗震原理是把建筑物比作一顆樹木，基礎是樹根，內桁架鋼管是樹干，外圍列柱是樹枝，邊梁和大梁是樹杈，設計中對各部位的屈服強度及塑性進行模擬實驗，調整數據參數達到抗震要求。當建筑師在設計抗震重要性很高和建筑體型很特殊的建筑物時，對于建筑物的抗震設計實施可行性除了要以現行有關規(guī)范進行驗證，還要借助計算機模擬技術與建立實體模型進行實驗驗證。

4.3先進抗震技術的實際應用

在汶川大地震中，先進抗震技術曾被使用。橡膠墊隔震減震技術是由中國工

程院院士、著名的隔震減震控制專家周福霖院士親自指導的。他是廣州對口援建的工程顧問，曾經多次到汶川來指導工程實施。這種隔震技術經過三十年的理論、實驗、使用和經受地震的考驗，現在已比較成熟。甘肅隴南武都縣三棟6層民用住宅使用了周院士90年代的第一代隔震技術，在汶川大地震中完好無損，連一條裂縫都沒有，房中人無強烈震感。而他在新疆設計的中國第一座鐵路防震大橋也經受了2003年的伽師大地震，當時在道路中斷的情況下，該大橋保證了救災

物質源源不斷開進災區(qū)。

汶川第二小學的設計施工還對目前國內在工程建筑方面迫切需要解決的問題進行了探索。目前國內理論界大多是單棟建筑隔震技術，但工程實踐中，通常幾棟建筑挨在一起，地震發(fā)生后，建筑就會變形、互相擠壓，造成建筑和人員的損失。通過聘請專家多次進行論證，最終汶川二小采取了簡易可行、比較便宜、實際效果也較好的隔震過渡板。它既起到過道的作用，又起到建筑耗能的作用。過渡板能夠通過位移保持建筑物相對的獨立性，減少地震的能量，從而達到減震的效果。

5 結語

我國現行《建筑抗震設計規(guī)范》對概念設計的要求作出更全面、更符合實際的規(guī)定，尤其是增加“不規(guī)則建筑結構的概念設計”，使概念設計在建筑工程中的應用更具體、明確地落到實處，掌握概念設計，有助于明確抗震設計思想，靈活與恰當地運用抗震設計原則，做到合理地進行抗震設計。

參考文獻：

[1]CBJ11-89 建筑抗震設計[J].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005

[2]包世華，方鄂華高層建筑結構設計[J].北京：清華大學出版社，2002