建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用

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  【摘 要】本文从建筑设计的角度论述了其在建筑抗震设计中的重要作用,合理科学的建筑设计是建筑抗震设计的先导,建筑设计的优与劣直接对建筑的抗震性能起到至关重要的影响。因此,在工程建设过程中要充分地协调好建筑设计和建筑抗震设计的关系,才能保证建筑物具备抗震性能,如果在建筑工程的设计阶段忽略了二者的相互协调关系,将对后期工程的结构设计带来诸多的麻烦,如耗材的增加。因此,本文将从有关建筑设计方面的一些具体要点进行浅显的分析与论述,旨在突出建筑设计在建筑抗震设计中的重要性。
  【关键词】建筑设计;抗震设计
  一个成功的建筑抗震设计,必须建立在建筑设计和结构设计相互协调配合的基础上才能实现建筑物的抗震性能。因此,对于建筑物的抗震性能,一定要对建筑设计在建筑抗震设计的重要性给高度重视起来,才能保证在建筑抗震设计中能更好地发挥建筑设计应有的作用。
  1 注意建筑的体型
  建筑的体型是由建筑的平面形状和建筑主体的空间形成所决定的,在以往的地震案列中我们可以发现,建筑物平面形状多成凹凸状或者是侧翼过多的地方,都是地震中受到破坏程度最为严重的地方,四川汶川地震就是很好的典型案例。相反,平面形状构造简单点,建筑物所受到的地震损害就会相对小很多。对于主体的空间形状来说,也应应尽量做到规则性,避免空间形状的复杂性,如做些凸凹、不规则、不对称的结构。因此,在平面形状设计过程中,尽量选择规则型的形状来进行设计,如正方形、矩形、圆形等,这些形状所构成的建筑主体在地震中抗震效果显著。对于立体空间形状,要注意体型的协调性,防治体型不对称,造成质量和刚度的分布不均,出现扭转效应。
  2 注意建筑平面布置
  建筑平面布置在建筑设计中起到极其重要的作用。在施工过程中,现场工程师对于建筑工程的整体结构和要求能够通过建筑平面布置一目了然,如建筑的使用要求和使用的范围,即具体的施工质量标准和建筑物将来的用途,还能很清楚地看到建筑主体的具体构造,如柱子与柱子之间的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等。根据建筑的使用功能的不同,其每层的平面布置也不同,在施工过程中通常需要注意外围填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙,应把各个之间的协调性做好。
  扭转地震效应对于建筑物的损害是极为严重的,因此在平面布置设计时要处理好柱子和墙体之间的协调性,要做到对称设计,避免建筑物在地震中发生扭转反应。针对建筑物电梯井筒位置的设计时,基于电梯井筒具有刚度强的特性,会产生很大的扛侧力强度,因此在设计时注意好电梯井筒位置的协调性,尽量不要把电梯井筒位置设计在平面的一侧或者一个角落,防治在地震中吸引大部分的地震力。对于墙体的平面布置设计时,要注意墙体的对称性,防治墙体的布局不均造成刚度不均,引起墙体质量上的偏心,使结构受力和形变方面不协调,造成扭转地震效应的產生。同时,在墙体平面布置设计时,应把内隔墙做对称设计,不能在墙体的构造部分出现中断,有效地使地震力发生传递,避免了因墙体中断使地震力传递性受阻,造成建筑物局部严重受地震损害。因此,在建筑平面布置设计时,要充分地考虑到刚性的分布、质量对称方面,防治刚度突变造成扭转效应的发生,有效地使建筑物在地震灾害中避免受损或者不受损。
  3 注意建筑竖向布置
  建筑竖向布置就是指建筑高度结构上刚度和质量分布问题,竖向布置主要运用在单层或者多层建筑。就建筑的使用功能来讲,每层都会可能具有不同的用途,因此为了满足使用用途,在设计时很容易会造成各楼层之间的刚度和质量的不均匀,易形成扭转效应。在现实生活中这样的建筑物大有存在,比如一个多功能用途的大厦,地层或者下面几层一般都是当做商场用途,由于商场注重的是空间范围的开阔,那么在设计过程中一般都会设计成大柱距,如果商场上层是居住区的,通常是墙体设计的比较多,基于此就造成了建筑物竖向分布的严重失衡,很容易引起刚度突变,形成扭转效应。更应该注意的是有的楼层在施工时使用较少的钢筋混凝土结构,使得刚度性过差,一旦发生地震这个楼层将是最为薄弱的环节,很可能因此部位刚度的不够造成整个建筑物的大面积坍塌,造成不必要的经济损失与人员伤害。
  剪力墙在整个建筑的抗震设计中也是不容小觑的,在设计中根据实际情况尽量把剪力墙设计的到底,从上到下贯穿整个建筑体,避免因设计过程剪力墙结构中断、剪力墙分布不均或者剪力墙在设计中设计的较少,造成地震灾害来临时起不到抗震效果。因此,在建筑抗震设计过程中,一定要注意竖向布置的重要性,避免因建筑物竖向刚度悬殊过大造成重大损害。在2008年的四川汶川大地震中,大部分的高层建筑物坍塌都是由中间楼层部分的坍塌造成的,因此,在设计的过程中,尽量把剪力墙在建筑设计时设计到底,不能中断,同时要注意分布均匀,避免造成扭转地震效应。
  4 注意抗震要求的限值控制
  通过近年来国内外发生的重大地震案例,我们要得到深刻的经验和教训,避免或者减少因此类灾害对我们造成人身伤害与经济方面的损失。基于此,我国的有关部门依据我国的经济现状和工程实践,并在全国范围内广征有关设计、勘察、科研、教学单位的意见,经反复讨论、修改最终经审查拟定《建筑抗震设计规范》,规范中很明确地指出在在抗震建筑设计时应遵循以下两点:(1)房屋的建筑总高度和层数;(2)对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。
  5 注意屋顶建筑
  屋顶建筑是高层和超高层建筑设计中的重要组成部分,屋顶建筑过高、过重是影响建筑物抗震效果主要因素之一,屋顶建筑过高或过重会增大其形变,起不到避震的效果。因此,在屋顶建筑的设计时要注意好重心设计,即屋顶建筑的重心与下层建筑的重心设计在一条线上,如屋顶建筑的抗侧力墙和下层的扛侧力墙要设计成不连续的,防止扭转地震效应。同时,在设计过程中还要注意屋顶建筑的用材问题,尽量选择重量轻、刚度分布均匀且刚度大的材料,目的是为了减轻刚度突发和变形,避免地震产生的扭转效应。
  6 结束语
  建筑设计是建筑抗震设计的一个重要方面, 建筑设计与建筑抗震设计有着密切的关系,它对建筑抗震起着重要的基础作用。因此, 要高度重视建筑设计在建筑抗震设计中的重要性,在建筑抗震设计中更好地发挥建筑设计应有的作用。
  参考文献:
  [1]GBJll-89.建筑抗震设计规范[S].
  [2]彭一刚.建筑空间组合论[M].中国建筑工业出版社.
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