建筑设计在抗震设计中的作用探讨

2014-08-15荆州市城市规划设计研究院湖北荆州434000

江西建材 2014年16期

■谢强 ■荆州市城市规划设计研究院，湖北荆州 434000

随着建筑行业的不断发展，抗震设计已成为现代建筑设计的重点内容，并在建筑设计中得到体现。建筑的抗震设计，直接关乎到民生、经济及社会稳定，是保证人们生命财产安全的关键。建筑结构设计主要包括建筑物的总体结构、高度、承载力以及各个部件的性能等因素，要求对建筑整体及各构件规划的前提下，不仅能满足人们安全生活居住的要求，也能具备一定的美学价值。建筑结构的抗震设计，必须要对地基、结构体系及综合布局等因素进行综合考虑，是一项专业性、技术性、系统化的工作。

1 建筑设计与抗震设计的关系

建筑设计与抗震结构设计之间有着紧密的联系，只有在设计阶段充分考虑抗震因素，才能为建筑后期的抗震设计打好基础。建筑设计是抗震设计的基础，在建筑结构设计中，对建筑设计的改动较小。当建筑设计已初步形成后，建筑结构就应根据原则遵照设计的要求。在建筑设计方案中，设计师应充分考虑到建筑的抗震设计要求，设计人员必须根据建筑方案合理、科学布置结构部件，保证建筑结构刚度的均匀分布，使建筑结构的受力与变形能相互协调，从而提高建筑结构的承载能力及抗震性能。在建筑设计若不考虑到建筑的抗震性能要求，就会导致建筑布局设计限制抗震布局设计。通常情况下，为了提高建筑结构部件的承载能力与抗震性能，则要增加结构的截面面积，但会造成不必要的浪费。因此在建筑抗震设计时必须要建筑的体型、平面布置、竖向布置及屋顶抗震性能等问题进行分析。

2 建筑设计在抗震设计中的主要设计问题

2.1 体型设计

建筑体型设计主要涉及到建筑平面形状与主体空间形状两个方面的设计。建筑的平面形状较为复杂，若平面上的凹进、外凸、伸悬及不对称的侧翼布置等情况在地震中最容易出现破坏。而平面形状简单的建筑在地震中的破坏程度较轻。因此在建筑体型设计时，应尽量保证简洁、规则的平面与空间形状，如矩形、圆形、方形、扇形的体型。尽可能减少内凹或外凸体型，也需尽量减少不对称的侧翼及过长的伸翼。在建筑体型设计中应使结构的质量与刚度均匀分布，以防出现因体型不对称引起的扭转反应。

2.2 平面布置设计

作为建筑设计中的重要组成部分，建筑平面布置能直接反映出建筑的使用功能。而且，建筑平面布置与建筑的抗震性能之间的关系密切。在建筑平面设计过程中，必须要保证建筑结构的质量与刚度的分布均匀，以防建筑出现扭转效应。建筑墙体的布置必须要均匀对称，且抗震墙的布置也要与结构抗震要求之间相一致。对于刚度较大的楼层，电梯井的布置应居中、简要，以防产生偏心扭转地震效应。建筑平面布置要为建筑结构抗侧力构件的布置提供基础，使建筑的使用功能和抗震性能要求能融合一体，从而充分发挥建筑抗震设计中建筑设计的基础作用。

2.3 竖向布置设计

建筑设计中的竖向布置设计能直接反映出建筑高度结构的质量及刚度分布。由于建筑使用功能的要求并不完全相同，若较低的楼层主要是商场、购物中心，在建筑设计上要求大柱距、大空间;而较高的楼层主要是写字楼、公寓楼等，其低层设柱、墙均比较少。由于建筑使用功能各异，使建筑物沿高度分布的质量与刚度均出现一定程度的不协调、不均匀状态，主要的问题为沿上下相邻楼层的质量与刚度之间的分布不均，容易产生突发变形。在质量与刚度最差的楼层容易产生变形量较大或抗震承载力不足的薄弱层，从而影响建筑的抗震性能。在建筑设计中，由于建筑的使用功能不同，容易出现上下相邻楼层的墙体不对齐、柱子、齐墙体不连续、上层墙多有柱、下层墙少无柱等请情况，从而导致地震力的传递受阻，使剪力墙设置无法直通到底层，再加上剪力墙布置不对称，都会导致建筑物的抗震作用产生不均匀、不对称的情况，容易产生扭转作用，从而影响建筑的抗震性能。因此在建筑竖向布置设计中，应尽量使剪力墙均匀分布，以使其能沿竖向直通到底部，且具有连续性与到底性，以防地震时产生扭转效应。

2.4 建筑设计的限值控制

根据我国近年来地震灾害经验，现行的《建筑抗震设计规范》(GBJll-89)对建筑设计中一些必须考虑抗震要求的限值控制提出了明确的规定。因此在建筑设计过程中必须要遵守以下两点:(1)建筑的层数及总高度;(2)对建筑抗震的横墙问题及局部墙体尺寸的限值控制问题。

2.5 建筑屋顶的抗震设计

屋顶设计是建筑设计中的一项重要设计内容，尤其是在现代高层与超高层建筑设计中，屋顶设计问题更为重要。根据近年来高层建筑抗震设计的审查结果可以看出，在建筑屋顶设计中主要存在过高或过重两个问题。当建筑屋顶设计过高或过重时，不仅会使建筑的变形量较大，还会使地震作用加大，都会影响建筑屋顶及其下建筑物的抗震性能。当屋顶建筑与下部建筑的重心不处于同一条线时，尤其是当屋顶建筑的抗侧力墙和下部建筑的抗侧力墙体不连续时，就容易产生地震的扭转作用，从而影响建筑的抗震性能。因此在屋顶建筑设计过程中，应尽可能降低其高度，并采用一些高强轻质材料，通过保证建筑结构刚度的均匀分布，使屋顶与下部建筑的重心点相一致，从而减少屋顶建筑的变形量及地震作用，提高建筑的整体抗震性能。