吳宇宇

（貴州中建建筑科研設(shè)計(jì)院有限公司 貴州 貴陽(yáng) 550006）

建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的重要作用

吳宇宇

（貴州中建建筑科研設(shè)計(jì)院有限公司 貴州 貴陽(yáng) 550006）

本文闡述了建筑設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)之間的關(guān)系，并且分析了當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)中建筑抗震設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，提出了在建筑抗震設(shè)計(jì)中建筑設(shè)計(jì)需注意的問(wèn)題，使建筑設(shè)計(jì)的抗震能力達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。

建筑設(shè)計(jì)；抗震設(shè)計(jì)；作用

引言

地震引起建筑事故的頻繁發(fā)生，使得建筑行業(yè)不得不對(duì)建筑的抗震性能格外重視?？梢哉f(shuō)如何使建筑具有良好的抗震性能是建筑行業(yè)發(fā)展過(guò)程中的一大難題，建筑設(shè)計(jì)師需要對(duì)此問(wèn)題加深研究。在建筑工程中抗震設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)是不可分開(kāi)的，如果設(shè)計(jì)師單獨(dú)的進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)必然不能達(dá)到建筑需要的抗震性能標(biāo)準(zhǔn)，所以在設(shè)計(jì)中一定要思考二者之間的聯(lián)系，將建筑設(shè)計(jì)充分的融入到抗震設(shè)計(jì)中。在工程設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)師往往走入設(shè)計(jì)的誤區(qū)，認(rèn)為抗震性能只關(guān)乎建筑結(jié)構(gòu)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的責(zé)任，與建筑設(shè)計(jì)并沒(méi)有太大的聯(lián)系，其實(shí)不然如果不能在建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)，只依靠結(jié)構(gòu)上采取一定的措施抵抗地震帶來(lái)的不良力，這個(gè)建筑的抗震性必然是不合格的。

1　建筑設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)的關(guān)系

建筑設(shè)計(jì)和建筑抗震設(shè)計(jì)之間有著緊密的聯(lián)系，在設(shè)計(jì)階段，需要對(duì)各抗震因素進(jìn)行綜合考量，才能為建筑后期的抗震設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。建筑設(shè)計(jì)是抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)建筑設(shè)計(jì)的改動(dòng)較小。當(dāng)建筑設(shè)計(jì)已初步形成后，建筑結(jié)構(gòu)就應(yīng)根據(jù)原則遵照設(shè)計(jì)的要求。在建筑設(shè)計(jì)方案中，設(shè)計(jì)師應(yīng)充分考慮到建筑的抗震設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)建筑方案合理、科學(xué)布置結(jié)構(gòu)部件，保證建筑結(jié)構(gòu)剛度的均勻分布，使建筑結(jié)構(gòu)的受力與變形能相互協(xié)調(diào)，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力及抗震性能。在建筑設(shè)計(jì)若不考慮到建筑的抗震性能要求，就會(huì)導(dǎo)致建筑布局設(shè)計(jì)限制抗震布局設(shè)計(jì)。通常情況下，為了提高建筑結(jié)構(gòu)部件的承載能力與抗震性能，則要增加結(jié)構(gòu)的截面面積，但會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。因此在建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)必須要建筑的體型、平面布置、豎向布置及屋頂抗震性能等問(wèn)題進(jìn)行分析。

2　建筑抗震設(shè)計(jì)的現(xiàn)存問(wèn)題

近年來(lái)，我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展迅猛，已經(jīng)躋身社會(huì)各行業(yè)領(lǐng)域的前列，然而建筑抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展仍相對(duì)較為緩慢，沒(méi)能正確處理建筑設(shè)計(jì)和建筑抗震設(shè)計(jì)的關(guān)系，在抗震設(shè)計(jì)理念和實(shí)際技術(shù)的應(yīng)用方面存在著較多問(wèn)題，主要包括以下幾個(gè)方面：

2.1不能與實(shí)際相結(jié)合

建筑抗震設(shè)計(jì)應(yīng)遵循其相關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，以固定參數(shù)為基準(zhǔn)，但這并不意味著一成不變，完全依據(jù)固定參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，那樣就會(huì)脫離實(shí)際。在抗震設(shè)計(jì)中沒(méi)有對(duì)地震破壞建筑的層次和順序進(jìn)行深入的分析，因而難以將主體設(shè)計(jì)和細(xì)節(jié)問(wèn)題同時(shí)兼顧。由于對(duì)實(shí)際情況的了解不詳細(xì)，使得在抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中不能根據(jù)實(shí)際情況，靈活地使用各項(xiàng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

2.2理論指導(dǎo)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏

由于我國(guó)在地震發(fā)生原因、預(yù)測(cè)以及防治方面的研究體系尚且不是很完善，對(duì)地質(zhì)地震的認(rèn)識(shí)不夠深入，也欠缺更加科學(xué)的地震防治規(guī)范和措施，故而在建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有整套的科學(xué)依據(jù)和完善的理論體系，從而增加了將建筑設(shè)計(jì)和建筑抗震設(shè)計(jì)完美融合在一起的難度。因此，在建筑抗震設(shè)計(jì)中缺乏科學(xué)的理論指導(dǎo)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也是制約我國(guó)抗震設(shè)計(jì)發(fā)展的重要原因。

2.3設(shè)計(jì)研究仍停留在較淺層面

在建筑抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)探討不夠深入，沒(méi)有對(duì)地震破壞建筑的層次和順序進(jìn)行全面分析，無(wú)法很好地做到在注重建筑主體設(shè)計(jì)的同時(shí)又兼顧細(xì)節(jié)問(wèn)題。由于對(duì)實(shí)際建設(shè)情況進(jìn)行系統(tǒng)的分析，因此在設(shè)計(jì)時(shí)也沒(méi)能根據(jù)實(shí)際情況靈活的應(yīng)用抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)準(zhǔn)則，導(dǎo)致建筑抗震設(shè)計(jì)的抗震效果無(wú)法達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。

3　建筑設(shè)計(jì)在抗震設(shè)計(jì)中問(wèn)題的解決對(duì)策

3.1體型設(shè)計(jì)

建筑體型設(shè)計(jì)主要涉及到建筑平面形狀與主體空間形狀兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)。建筑的平面形狀較為復(fù)雜，若平面上的凹進(jìn)、外凸、伸懸及不對(duì)稱(chēng)的側(cè)翼布置等情況在地震中最容易出現(xiàn)破壞，如圖1所示。平面形狀簡(jiǎn)單的建筑在地震中的破壞程度較輕。因此在建筑體型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量保證簡(jiǎn)潔、規(guī)則的平面與空間形狀，如矩形、圓形、方形、扇形的體型。盡可能減少內(nèi)凹或外凸體型，也需盡量減少不對(duì)稱(chēng)的側(cè)翼及過(guò)長(zhǎng)的伸翼。在建筑體型設(shè)計(jì)中應(yīng)使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與剛度均勻分布，以防出現(xiàn)因體型不對(duì)稱(chēng)引起的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。

圖1　建筑體型設(shè)計(jì)示意圖

3.2整體布局

建筑的整體布局設(shè)計(jì)，主要是指建筑的平面和立體空間上的設(shè)計(jì)。在建筑的整體布局中，要使建筑平面和建筑空間在形狀上，既規(guī)則又簡(jiǎn)潔。建筑的平面形狀可以是圓形、矩形、方形等，這樣的形狀能夠提高建筑抗震的水平。在建筑的整體布局設(shè)計(jì)中，要避免凹凸行的設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)對(duì)建筑抗震起到了一定的制約作用。嚴(yán)重是還會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。要設(shè)計(jì)出具有立體美和具有藝術(shù)性的建筑，就一定要將建筑藝術(shù)和建筑所具備的功能，與建筑抗震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)結(jié)合到一起。例如：某大廈高位268m，其框架是核心筒結(jié)構(gòu)，對(duì)該建筑的抗震設(shè)計(jì)，在建筑2/3出，東西里面內(nèi)凹，其內(nèi)凹部分的荷載通過(guò)結(jié)構(gòu)柱支撐在41層與43層之間的跨懸臂轉(zhuǎn)換墻上。其整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)融入了新年功能化設(shè)計(jì)的思想，并對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行小震下的反譜計(jì)算，以及中震彈性復(fù)核。

3.2.1平面布置設(shè)計(jì)

作為建筑設(shè)計(jì)中的重要組成部分，建筑平面布置能直接反映出建筑的使用功能。而且，建筑平面布置與建筑的抗震性能之間的關(guān)系密切。在建筑平面設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要保證建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與剛度的分布均勻，以防建筑出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。建筑墻體的布置必須要均勻?qū)ΨQ(chēng)，且抗震墻的布置也要與結(jié)構(gòu)抗震要求之間相一致。對(duì)于剛度較大的樓層，電梯井的布置應(yīng)居中、簡(jiǎn)要，以防產(chǎn)生偏心扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)。建筑平面布置要為建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的布置提供基礎(chǔ)，使建筑的使用功能和抗震性能要求能融合一體，從而充分發(fā)揮建筑抗震設(shè)計(jì)中建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)作用。

3.2.2豎向布置設(shè)計(jì)

建筑設(shè)計(jì)中的豎向布置設(shè)計(jì)能直接反映出建筑高度結(jié)構(gòu)的質(zhì)量及剛度分布。由于建筑使用功能的要求并不完全相同，若較低的樓層主要是商場(chǎng)、購(gòu)物中心，在建筑設(shè)計(jì)上要求大柱距、大空間；而較高的樓層主要是寫(xiě)字樓、公寓樓等，其低層設(shè)柱、墻均比較少。由于建筑使用功能各異，使建筑物沿高度分布的質(zhì)量與剛度均出現(xiàn)一定程度的不協(xié)調(diào)、不均勻狀態(tài)，主要的問(wèn)題為沿上下相鄰樓層的質(zhì)量與剛度之間的分布不均，容易產(chǎn)生突發(fā)變形。在質(zhì)量與剛度最差的樓層容易產(chǎn)生變形量較大或抗震承載力不足的薄弱層，從而影響建筑的抗震性能。在建筑設(shè)計(jì)中，由于建筑的使用功能不同，容易出現(xiàn)上下相鄰樓層的墻體不對(duì)齊、柱子、齊墻體不連續(xù)、上層墻多有柱、下層墻少無(wú)柱等請(qǐng)情況，從而導(dǎo)致地震力的傳遞受阻，使剪力墻設(shè)置無(wú)法直通到底層，再加上剪力墻布置不對(duì)稱(chēng)，都會(huì)導(dǎo)致建筑物的抗震作用產(chǎn)生不均勻、不對(duì)稱(chēng)的情況，容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)作用，從而影響建筑的抗震性能。因此在建筑豎向布置設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量使剪力墻均勻分布，以使其能沿豎向直通到底部，且具有連續(xù)性與到底性，以防地震時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

3.3建筑設(shè)計(jì)的限值控制

相關(guān)文件規(guī)定，在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，要考慮抗震要求的限值控制。房屋的建筑高度和樓層的數(shù)量。在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，有的建筑高度超標(biāo)，有的建筑層數(shù)超標(biāo)，有的建筑高度沒(méi)有超標(biāo)，但是其寬度超標(biāo)。這些超標(biāo)，都將會(huì)給建筑抗震帶來(lái)一定的安全隱患，特別是一些高度和寬度超標(biāo)的建筑，因此，在建筑設(shè)計(jì)中，只要完全融合建筑抗震設(shè)計(jì)，就能夠有效的進(jìn)行限值控制。例如：防裂度為8的時(shí)候，粘土磚等對(duì)稱(chēng)建筑的總高度要低于18m，建筑的層數(shù)一不能超過(guò)6層；底層框架為磚房的建筑高度應(yīng)該保持在16m，層數(shù)保持在5層以?xún)?nèi)；建筑材料為鋼筋混泥土框架房屋的時(shí)候，其高度要保持在45m以下，而框架的抗震墻高度應(yīng)該保持在100m以?xún)?nèi)。

3.4建筑屋頂?shù)目拐鹪O(shè)計(jì)

屋頂設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要設(shè)計(jì)內(nèi)容，尤其是在現(xiàn)代高層與超高層建筑設(shè)計(jì)中，屋頂設(shè)計(jì)問(wèn)題更為重要。根據(jù)近年來(lái)高層建筑抗震設(shè)計(jì)的審查結(jié)果可以看出，在建筑屋頂設(shè)計(jì)中主要存在過(guò)高或過(guò)重兩個(gè)問(wèn)題。當(dāng)建筑屋頂設(shè)計(jì)過(guò)高或過(guò)重時(shí)，不僅會(huì)使建筑的變形量較大，還會(huì)使地震作用加大，都會(huì)影響建筑屋頂及其下建筑物的抗震性能。當(dāng)屋頂建筑與下部建筑的重心不處于同一條線(xiàn)時(shí)，尤其是當(dāng)屋頂建筑的抗側(cè)力墻和下部建筑的抗側(cè)力墻體不連續(xù)時(shí)，就容易產(chǎn)生地震的扭轉(zhuǎn)作用，從而影響建筑的抗震性能。因此在屋頂建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)盡可能降低其高度，并采用一些高強(qiáng)輕質(zhì)材料，通過(guò)保證建筑結(jié)構(gòu)剛度的均勻分布，使屋頂與下部建筑的重心點(diǎn)相一致，從而減少屋頂建筑的變形量及地震作用，提高建筑的整體抗震性能。

4　結(jié)束語(yǔ)

建筑的穩(wěn)固性關(guān)系到社會(huì)的穩(wěn)定和人民的安全，加大對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)的重視度，深入了解和分析建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)的作用以及當(dāng)前建筑抗震設(shè)計(jì)中存在的缺陷，注意建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則，是提高建筑抗震性能的關(guān)鍵，也是在建筑抗震設(shè)計(jì)中體現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)價(jià)值的前提。

[1]楊杰，張敏，李紅培.概念設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的重要性和實(shí)現(xiàn)方法[J].四川建筑，2010，30：75～76.

[2]賈昭，王云.概念設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)及應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009，20：169.

[3]王春娥.建筑設(shè)計(jì)中提高建筑抗震性能的意義及策略[J].山西建筑，2012，1：32～33.

TU351.1+1

A

1673-0038（2015）42-0083-02

2015-9-29

吳宇宇（1993-），女，貴州遵義人，本科，主要從事建筑設(shè)計(jì)工作。