建筑設計在建筑抗震設計中的重要作用

吳宇宇

（貴州中建建筑科研設計院有限公司 貴州 貴陽 550006）

建筑設計在建筑抗震設計中的重要作用

吳宇宇

（貴州中建建筑科研設計院有限公司 貴州 貴陽 550006）

本文闡述了建筑設計和抗震設計之間的關系，并且分析了當前建筑設計中建筑抗震設計存在的問題，提出了在建筑抗震設計中建筑設計需注意的問題，使建筑設計的抗震能力達到一定的標準。

建筑設計；抗震設計；作用

引言

地震引起建筑事故的頻繁發生，使得建筑行業不得不對建筑的抗震性能格外重視。可以說如何使建筑具有良好的抗震性能是建筑行業發展過程中的一大難題，建筑設計師需要對此問題加深研究。在建筑工程中抗震設計和建筑設計是不可分開的，如果設計師單獨的進行抗震設計必然不能達到建筑需要的抗震性能標準，所以在設計中一定要思考二者之間的聯系，將建筑設計充分的融入到抗震設計中。在工程設計中設計師往往走入設計的誤區，認為抗震性能只關乎建筑結構，是結構設計師的責任，與建筑設計并沒有太大的聯系，其實不然如果不能在建筑設計中結構抗震技術，只依靠結構上采取一定的措施抵抗地震帶來的不良力，這個建筑的抗震性必然是不合格的。

1　建筑設計與抗震設計的關系

建筑設計和建筑抗震設計之間有著緊密的聯系，在設計階段，需要對各抗震因素進行綜合考量，才能為建筑后期的抗震設計打好基礎。建筑設計是抗震設計的基礎，在建筑結構設計中，對建筑設計的改動較小。當建筑設計已初步形成后，建筑結構就應根據原則遵照設計的要求。在建筑設計方案中，設計師應充分考慮到建筑的抗震設計要求，設計人員必須根據建筑方案合理、科學布置結構部件，保證建筑結構剛度的均勻分布，使建筑結構的受力與變形能相互協調，從而提高建筑結構的承載能力及抗震性能。在建筑設計若不考慮到建筑的抗震性能要求，就會導致建筑布局設計限制抗震布局設計。通常情況下，為了提高建筑結構部件的承載能力與抗震性能，則要增加結構的截面面積，但會造成不必要的浪費。因此在建筑抗震設計時必須要建筑的體型、平面布置、豎向布置及屋頂抗震性能等問題進行分析。

2　建筑抗震設計的現存問題

近年來，我國建筑行業的發展迅猛，已經躋身社會各行業領域的前列，然而建筑抗震設計的發展仍相對較為緩慢，沒能正確處理建筑設計和建筑抗震設計的關系，在抗震設計理念和實際技術的應用方面存在著較多問題，主要包括以下幾個方面：

2.1不能與實際相結合

建筑抗震設計應遵循其相關的規定和標準，以固定參數為基準，但這并不意味著一成不變，完全依據固定參數進行計算和設計，那樣就會脫離實際。在抗震設計中沒有對地震破壞建筑的層次和順序進行深入的分析，因而難以將主體設計和細節問題同時兼顧。由于對實際情況的了解不詳細，使得在抗震設計過程中不能根據實際情況，靈活地使用各項設計準則。

2.2理論指導和實踐經驗的缺乏

由于我國在地震發生原因、預測以及防治方面的研究體系尚且不是很完善，對地質地震的認識不夠深入，也欠缺更加科學的地震防治規范和措施，故而在建筑抗震設計時沒有整套的科學依據和完善的理論體系，從而增加了將建筑設計和建筑抗震設計完美融合在一起的難度。因此，在建筑抗震設計中缺乏科學的理論指導和豐富的實踐經驗也是制約我國抗震設計發展的重要原因。

2.3設計研究仍停留在較淺層面

在建筑抗震設計中，設計探討不夠深入，沒有對地震破壞建筑的層次和順序進行全面分析，無法很好地做到在注重建筑主體設計的同時又兼顧細節問題。由于對實際建設情況進行系統的分析，因此在設計時也沒能根據實際情況靈活的應用抗震設計的相關準則，導致建筑抗震設計的抗震效果無法達到預期的結果。

3　建筑設計在抗震設計中問題的解決對策

3.1體型設計

建筑體型設計主要涉及到建筑平面形狀與主體空間形狀兩個方面的設計。建筑的平面形狀較為復雜，若平面上的凹進、外凸、伸懸及不對稱的側翼布置等情況在地震中最容易出現破壞，如圖1所示。平面形狀簡單的建筑在地震中的破壞程度較輕。因此在建筑體型設計時，應盡量保證簡潔、規則的平面與空間形狀，如矩形、圓形、方形、扇形的體型。盡可能減少內凹或外凸體型，也需盡量減少不對稱的側翼及過長的伸翼。在建筑體型設計中應使結構的質量與剛度均勻分布，以防出現因體型不對稱引起的扭轉反應。

圖1　建筑體型設計示意圖

3.2整體布局

建筑的整體布局設計，主要是指建筑的平面和立體空間上的設計。在建筑的整體布局中，要使建筑平面和建筑空間在形狀上，既規則又簡潔。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計中，要避免凹凸行的設計，這樣的設計對建筑抗震起到了一定的制約作用。嚴重是還會出現扭轉效應。要設計出具有立體美和具有藝術性的建筑，就一定要將建筑藝術和建筑所具備的功能，與建筑抗震設計結構結合到一起。例如：某大廈高位268m，其框架是核心筒結構，對該建筑的抗震設計，在建筑2/3出，東西里面內凹，其內凹部分的荷載通過結構柱支撐在41層與43層之間的跨懸臂轉換墻上。其整體結構設計融入了新年功能化設計的思想，并對建筑結構進行小震下的反譜計算，以及中震彈性復核。

3.2.1平面布置設計

作為建筑設計中的重要組成部分，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系密切。在建筑平面設計過程中，必須要保證建筑結構的質量與剛度的分布均勻，以防建筑出現扭轉效應。建筑墻體的布置必須要均勻對稱，且抗震墻的布置也要與結構抗震要求之間相一致。對于剛度較大的樓層，電梯井的布置應居中、簡要，以防產生偏心扭轉地震效應。建筑平面布置要為建筑結構抗側力構件的布置提供基礎，使建筑的使用功能和抗震性能要求能融合一體，從而充分發揮建筑抗震設計中建筑設計的基礎作用。

3.2.2豎向布置設計

建筑設計中的豎向布置設計能直接反映出建筑高度結構的質量及剛度分布。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、購物中心，在建筑設計上要求大柱距、大空間；而較高的樓層主要是寫字樓、公寓樓等，其低層設柱、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量與剛度均出現一定程度的不協調、不均勻狀態，主要的問題為沿上下相鄰樓層的質量與剛度之間的分布不均，容易產生突發變形。在質量與剛度最差的樓層容易產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。在建筑設計中，由于建筑的使用功能不同，容易出現上下相鄰樓層的墻體不對齊、柱子、齊墻體不連續、上層墻多有柱、下層墻少無柱等請情況，從而導致地震力的傳遞受阻，使剪力墻設置無法直通到底層，再加上剪力墻布置不對稱，都會導致建筑物的抗震作用產生不均勻、不對稱的情況，容易產生扭轉作用，從而影響建筑的抗震性能。因此在建筑豎向布置設計中，應盡量使剪力墻均勻分布，以使其能沿豎向直通到底部，且具有連續性與到底性，以防地震時產生扭轉效應。

3.3建筑設計的限值控制

相關文件規定，在建筑設計過程中，要考慮抗震要求的限值控制。房屋的建筑高度和樓層的數量。在實際設計當中，有的建筑高度超標，有的建筑層數超標，有的建筑高度沒有超標，但是其寬度超標。這些超標，都將會給建筑抗震帶來一定的安全隱患，特別是一些高度和寬度超標的建筑，因此，在建筑設計中，只要完全融合建筑抗震設計，就能夠有效的進行限值控制。例如：防裂度為8的時候，粘土磚等對稱建筑的總高度要低于18m，建筑的層數一不能超過6層；底層框架為磚房的建筑高度應該保持在16m，層數保持在5層以內；建筑材料為鋼筋混泥土框架房屋的時候，其高度要保持在45m以下，而框架的抗震墻高度應該保持在100m以內。

3.4建筑屋頂的抗震設計

屋頂設計是建筑設計中的一項重要設計內容，尤其是在現代高層與超高層建筑設計中，屋頂設計問題更為重要。根據近年來高層建筑抗震設計的審查結果可以看出，在建筑屋頂設計中主要存在過高或過重兩個問題。當建筑屋頂設計過高或過重時，不僅會使建筑的變形量較大，還會使地震作用加大，都會影響建筑屋頂及其下建筑物的抗震性能。當屋頂建筑與下部建筑的重心不處于同一條線時，尤其是當屋頂建筑的抗側力墻和下部建筑的抗側力墻體不連續時，就容易產生地震的扭轉作用，從而影響建筑的抗震性能。因此在屋頂建筑設計過程中，應盡可能降低其高度，并采用一些高強輕質材料，通過保證建筑結構剛度的均勻分布，使屋頂與下部建筑的重心點相一致，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　結束語

建筑的穩固性關系到社會的穩定和人民的安全，加大對建筑抗震設計的重視度，深入了解和分析建筑設計在建筑抗震設計的作用以及當前建筑抗震設計中存在的缺陷，注意建筑設計在建筑抗震設計中的應用原則，是提高建筑抗震性能的關鍵，也是在建筑抗震設計中體現建筑設計價值的前提。

[1]楊杰，張敏，李紅培.概念設計在建筑抗震設計中的重要性和實現方法[J].四川建筑，2010，30：75～76.

[2]賈昭，王云.概念設計在建筑抗震設計中的體現及應用[J].中國新技術新產品，2009，20：169.

[3]王春娥.建筑設計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，主要從事建筑設計工作。