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摘要:本文介绍了建筑抗震设计的策略,从结构设计、造型设计、平面设计等方面对抗震策略进行分析,有一定参考价值。
关键词:建筑设计;抗震;策略
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
0引言
抗震原则是建筑设计中的一项重要原则,建筑物的抗震性能在地震灾害时直接关系人民群众的人身和财产安全,对建筑设计中抗震策略的研究具有重要的意义。
1建筑结构抗震设计策略
建筑结构抗震设计的关键是选择恰当的建筑结构类型。通常,建设场地的基本情况、建筑结构的经济性、建筑结构的安全性、建筑的造型、建筑的使用功能等因素共同决定了建筑结构的类型。建筑抗震设计的理想境界是建筑造型、建筑功能与建筑结构形式的统一。常见的建筑结构包括以下几种类型:以墙与柱承重的梁板结构、框架结构、剪力墙结构、框架 - 剪力墙结构、简体结构、大跨度结构以及其他的结构形式。
各种类型的建筑结构均符合建筑结构的两条基本规律。第一条规律是建筑结构必须具有力学的逻辑性;第二条规律是建筑结构的形式需要和建筑空间相适应。此外,各种类型的建筑结构均有着各自独有的特点,在抗震设计时应做针对性的处理。下面以框架结构、框架 - 剪力墙结构、大跨度结构为例进行分析。
首先,框架结构。在地震时,大部分框架结构的主体受损较轻,而填充墙和围护结构受到的损坏较为严重。因此,在较高的设防烈度地区,采用框架结构时应避免错层和异型体量,预防建筑内部隔墙影响、制约建筑的整体刚度。布置隔墙时,需要做整体规划,均匀分配刚度。
其次,框架 - 剪力墙结构。在地震时,框架 - 剪力墙结构的损坏较为严重的一般是围护结构。近年来,剪力墙的间距从3~6 m,逐步扩大到6~8 m,框架-剪力墙结构具有优越的抗震性能,在高层办公建筑和住宅中的运用越来越多,剪力墙结构适宜在超过24 m的建筑中运用。
第三,大跨度结构。通常,大跨度结构建筑的结构材料通常是钢。因为结构强度较大、自重较轻,所以有着较强的抗震能力。在地震时,破坏主要发生在围护结构上,主体结构受损较轻(见图 1)。
2建筑造型抗震设计策略
大量建筑物的震害的原因是建筑物的造型和建筑的抗震性能不协调。建筑造型对建筑的性能和安全性有着直接的影响。建筑造型抗震设计主要包括建筑体型抗震设计和建筑立面抗震设计。
2.1 建筑体型抗震设计
建筑体型设计关系着建筑的布局、建筑的体量等,是建筑设计的重要环节之一。建筑体型显著影响着建筑物的抗震性能。然而,在设计施工中,没有引起部分单位的足够重视。在建筑设计阶段,为了追求建筑外观的新异,导致经济性低而危险的建筑体型经常出现。建筑的尺度、体量对建筑物的布局产生着重要的影响,建筑师在设计时应注重建筑体型和建筑抗震性能之间的关系。在建筑过程中,建筑的体量、建筑的尺度、建筑的布局、建筑的抗震性是密切相关的。建筑的体量、尺度和布局直接影响着建筑整体的刚度、刚度中心、惯性、所受地震力影响、水平位移等,进而影响着建筑的抗震性能。为了提高建筑的抗震性能,在进行建筑体型抗震设计时,应科学设计建筑空间体量大小、建筑高度、比例、对称性、转角、周边抗力、竖向收进与扩张的造型、建筑整体的均衡性等。
2.2 建筑立面抗震设计
建筑立面一般是由大量的部件组成
。建筑立面设计就是合理的制定部件的材料、比例关系、尺寸大小等。从抗震角度来看,建筑立面设计需要注意以下几点:不能孤立的设计正立面、侧立面、背立面,应保持各个立面的协调、均衡、统一;应当注重立面的空间效果和立面各部件的均衡性与规则性;立面设计是在建筑结构和功能要求的基础上,深化建筑空间造型。在具体的抗震设计中,需要加强立面比例、立面尺度、立面虚实、立面凹凸、立面对称性的规划。
3建筑平面抗震设计策略
影响建筑平面抗震设计的因素较多,例如,房间特征、建筑结构选型、建筑结构布置、建筑造型、施工技术、建筑抗震等。良好的建筑平面设计能够有效地解决建筑美观、经济、安全、功能等方面的问题。通常,建筑平面设计由平面组合设计与单个房间平面设计组成。单个房间的平面设计是确定房间的性状、面积、门窗位置等。平面组合设计是对各个房间、交通联系部分进行统筹规划。建筑平面组合的形式多种多样,常见的组合方式有走道式、单元式、集中式以及自由分隔式等。建筑进行整体抗震设计时,需要根据实际情况合理选用恰当的平面组合方式,并作针对性的处理。
3.1 走道式
走道式平面组合方式的各个使用空间没有直接联通,需要借助走道进行联系。走道式具有各个使用分区功能明确、自由的特点。这种平面组合方式多适用于办公楼、单身宿舍、学校、疗养院、医院等建筑。走道式建筑布局规整、简单,各个使用空间分布均匀,楼层平面的刚度分布和质量分布也比较均匀,从而有利于抗震(见图2)。
3.2 单元式
单元式平面组合方式是利用垂直交通将各个使用空间联系起来,具有各个使用空间相互干扰小、平面集中紧凑等特点,多适用于酒店、商住楼、高层办公楼、住宅等建筑。当竖向交通位于平面内时,在一定程度上提高了建筑结构的刚度、抗倾覆力、抗扭转力;当竖向中心位于平面外时,应避免发生“转角效应”,尽量少在转角处开门开窗(见图3)。
3.3 集中式
集中式平面组合方式利用大厅将使用房间连接起来,大厅成为建筑的交通枢纽,适用于商场、图书馆、火车站、展览馆等建筑。集中式大厅多采用大跨度结构,因此需要选用空间网架结构、钢结构等形式,加强抗震性。最后,自由分隔式。自由分隔式平面组合形式是将一个较大空间划分成多个小的空间,适用于展厅等建筑。采用自由分隔式,应注意结构布置的规则性和均匀性,应尽量将分隔墙布置在建筑的结构梁上。
4建筑重要组成部分抗震设计策略
建筑的屋顶部分、楼梯间、楼层板、墙柱部分、入口部分、地下部分等均对建筑的整体抗震产生着较大的影响。①屋顶部分包括坡屋顶、屋顶架构、女儿墙等。屋顶是建筑的第五立面,是建筑设计的重点,也是建筑抗震设计需要加强的部分。部分突出屋面的屋顶构件容易導致“鞭梢效应”,不利于抗震,在屋顶设计时应认真对待。②楼梯间。楼梯间是建筑的竖向交通空间,在疏导人流方面发挥着重要的作用。③楼层板。作为水平方向承重结构的楼层板,支撑着设备、家具、人等的荷载,并将荷载传送至柱或墙,所以在抗震设计时需要加强楼层板的刚度与强度。④墙柱部分。在地震中,墙柱部分是损坏最严重、最常见的部分。墙体是重要的围护构件与承重构件,对建筑刚度分布、质量分布、重量分布有着极大的影响。柱是建筑结构的主要承重构件,因此,在建筑设计时必须保证柱子具有足够的刚度与强度。最后,其他部分。在进行建筑抗震设计时,还需综合规划入口部分、地下部分、窗户、栏杆等。
5结语
综上所述,为了提高建筑的整体抗震性能,就应从设计上保持、加强建筑的强度与刚度。从建筑结构选型、造型设计、平面设计、重要组成部分设计入手,提高建筑的整体抗震性能。
参考文献:
[1]崔京浩.建筑抗震鉴定与加固[M].中国水利水电出版社,2006.
[2]张敬书,潘宝玉.现行抗震加固方法及发展趋势[J].工程抗震与加固改造,2005.
[3]李国强,李杰,苏小卒.建筑结构抗震设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.
关键词:建筑设计;抗震;策略
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
0引言
抗震原则是建筑设计中的一项重要原则,建筑物的抗震性能在地震灾害时直接关系人民群众的人身和财产安全,对建筑设计中抗震策略的研究具有重要的意义。
1建筑结构抗震设计策略
建筑结构抗震设计的关键是选择恰当的建筑结构类型。通常,建设场地的基本情况、建筑结构的经济性、建筑结构的安全性、建筑的造型、建筑的使用功能等因素共同决定了建筑结构的类型。建筑抗震设计的理想境界是建筑造型、建筑功能与建筑结构形式的统一。常见的建筑结构包括以下几种类型:以墙与柱承重的梁板结构、框架结构、剪力墙结构、框架 - 剪力墙结构、简体结构、大跨度结构以及其他的结构形式。
各种类型的建筑结构均符合建筑结构的两条基本规律。第一条规律是建筑结构必须具有力学的逻辑性;第二条规律是建筑结构的形式需要和建筑空间相适应。此外,各种类型的建筑结构均有着各自独有的特点,在抗震设计时应做针对性的处理。下面以框架结构、框架 - 剪力墙结构、大跨度结构为例进行分析。
首先,框架结构。在地震时,大部分框架结构的主体受损较轻,而填充墙和围护结构受到的损坏较为严重。因此,在较高的设防烈度地区,采用框架结构时应避免错层和异型体量,预防建筑内部隔墙影响、制约建筑的整体刚度。布置隔墙时,需要做整体规划,均匀分配刚度。
其次,框架 - 剪力墙结构。在地震时,框架 - 剪力墙结构的损坏较为严重的一般是围护结构。近年来,剪力墙的间距从3~6 m,逐步扩大到6~8 m,框架-剪力墙结构具有优越的抗震性能,在高层办公建筑和住宅中的运用越来越多,剪力墙结构适宜在超过24 m的建筑中运用。
第三,大跨度结构。通常,大跨度结构建筑的结构材料通常是钢。因为结构强度较大、自重较轻,所以有着较强的抗震能力。在地震时,破坏主要发生在围护结构上,主体结构受损较轻(见图 1)。
2建筑造型抗震设计策略
大量建筑物的震害的原因是建筑物的造型和建筑的抗震性能不协调。建筑造型对建筑的性能和安全性有着直接的影响。建筑造型抗震设计主要包括建筑体型抗震设计和建筑立面抗震设计。
2.1 建筑体型抗震设计
建筑体型设计关系着建筑的布局、建筑的体量等,是建筑设计的重要环节之一。建筑体型显著影响着建筑物的抗震性能。然而,在设计施工中,没有引起部分单位的足够重视。在建筑设计阶段,为了追求建筑外观的新异,导致经济性低而危险的建筑体型经常出现。建筑的尺度、体量对建筑物的布局产生着重要的影响,建筑师在设计时应注重建筑体型和建筑抗震性能之间的关系。在建筑过程中,建筑的体量、建筑的尺度、建筑的布局、建筑的抗震性是密切相关的。建筑的体量、尺度和布局直接影响着建筑整体的刚度、刚度中心、惯性、所受地震力影响、水平位移等,进而影响着建筑的抗震性能。为了提高建筑的抗震性能,在进行建筑体型抗震设计时,应科学设计建筑空间体量大小、建筑高度、比例、对称性、转角、周边抗力、竖向收进与扩张的造型、建筑整体的均衡性等。
2.2 建筑立面抗震设计
建筑立面一般是由大量的部件组成
。建筑立面设计就是合理的制定部件的材料、比例关系、尺寸大小等。从抗震角度来看,建筑立面设计需要注意以下几点:不能孤立的设计正立面、侧立面、背立面,应保持各个立面的协调、均衡、统一;应当注重立面的空间效果和立面各部件的均衡性与规则性;立面设计是在建筑结构和功能要求的基础上,深化建筑空间造型。在具体的抗震设计中,需要加强立面比例、立面尺度、立面虚实、立面凹凸、立面对称性的规划。
3建筑平面抗震设计策略
影响建筑平面抗震设计的因素较多,例如,房间特征、建筑结构选型、建筑结构布置、建筑造型、施工技术、建筑抗震等。良好的建筑平面设计能够有效地解决建筑美观、经济、安全、功能等方面的问题。通常,建筑平面设计由平面组合设计与单个房间平面设计组成。单个房间的平面设计是确定房间的性状、面积、门窗位置等。平面组合设计是对各个房间、交通联系部分进行统筹规划。建筑平面组合的形式多种多样,常见的组合方式有走道式、单元式、集中式以及自由分隔式等。建筑进行整体抗震设计时,需要根据实际情况合理选用恰当的平面组合方式,并作针对性的处理。
3.1 走道式
走道式平面组合方式的各个使用空间没有直接联通,需要借助走道进行联系。走道式具有各个使用分区功能明确、自由的特点。这种平面组合方式多适用于办公楼、单身宿舍、学校、疗养院、医院等建筑。走道式建筑布局规整、简单,各个使用空间分布均匀,楼层平面的刚度分布和质量分布也比较均匀,从而有利于抗震(见图2)。
3.2 单元式
单元式平面组合方式是利用垂直交通将各个使用空间联系起来,具有各个使用空间相互干扰小、平面集中紧凑等特点,多适用于酒店、商住楼、高层办公楼、住宅等建筑。当竖向交通位于平面内时,在一定程度上提高了建筑结构的刚度、抗倾覆力、抗扭转力;当竖向中心位于平面外时,应避免发生“转角效应”,尽量少在转角处开门开窗(见图3)。
3.3 集中式
集中式平面组合方式利用大厅将使用房间连接起来,大厅成为建筑的交通枢纽,适用于商场、图书馆、火车站、展览馆等建筑。集中式大厅多采用大跨度结构,因此需要选用空间网架结构、钢结构等形式,加强抗震性。最后,自由分隔式。自由分隔式平面组合形式是将一个较大空间划分成多个小的空间,适用于展厅等建筑。采用自由分隔式,应注意结构布置的规则性和均匀性,应尽量将分隔墙布置在建筑的结构梁上。
4建筑重要组成部分抗震设计策略
建筑的屋顶部分、楼梯间、楼层板、墙柱部分、入口部分、地下部分等均对建筑的整体抗震产生着较大的影响。①屋顶部分包括坡屋顶、屋顶架构、女儿墙等。屋顶是建筑的第五立面,是建筑设计的重点,也是建筑抗震设计需要加强的部分。部分突出屋面的屋顶构件容易導致“鞭梢效应”,不利于抗震,在屋顶设计时应认真对待。②楼梯间。楼梯间是建筑的竖向交通空间,在疏导人流方面发挥着重要的作用。③楼层板。作为水平方向承重结构的楼层板,支撑着设备、家具、人等的荷载,并将荷载传送至柱或墙,所以在抗震设计时需要加强楼层板的刚度与强度。④墙柱部分。在地震中,墙柱部分是损坏最严重、最常见的部分。墙体是重要的围护构件与承重构件,对建筑刚度分布、质量分布、重量分布有着极大的影响。柱是建筑结构的主要承重构件,因此,在建筑设计时必须保证柱子具有足够的刚度与强度。最后,其他部分。在进行建筑抗震设计时,还需综合规划入口部分、地下部分、窗户、栏杆等。
5结语
综上所述,为了提高建筑的整体抗震性能,就应从设计上保持、加强建筑的强度与刚度。从建筑结构选型、造型设计、平面设计、重要组成部分设计入手,提高建筑的整体抗震性能。
参考文献:
[1]崔京浩.建筑抗震鉴定与加固[M].中国水利水电出版社,2006.
[2]张敬书,潘宝玉.现行抗震加固方法及发展趋势[J].工程抗震与加固改造,2005.
[3]李国强,李杰,苏小卒.建筑结构抗震设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.