论建筑设计抗震能力策略分析

李翠娥 张小涛

摘要：随着社会的发展，房屋建筑在近几年大幅增加，在以前的施工设计时房屋抗震因素考虑少，对于《建筑抗震设计规范》的明确规定没能遵守，所以在以后的设计中我们要遵循大震不倒、中震可修、小震不坏的原则，同时确保建筑美观、经济、实用与坚固。

关键词：建筑设计；抗震能力；策略

中图分类号：TU2文献标识码： A

1. 建筑抗震设计程序 建筑抗震设计程序是伴随着工程设计而进行。第一，工程项目的场地选择，对于一般中小型工程而言，在选择过程中，要明确该地区的抗震设防烈度，如果是6度以上，则必须进行抗震设计；对于重要建设项目而言，要通过地震部门进行专题的地震烈度鉴定。第二，根据规范上的建筑重要性分类标准，不同类型的建筑（甲、乙、丙、丁类）分别采取相应的抗震措施，保证建筑的抗震性能。第三，拟定建筑造型和平面形状、确定结构体系、选择建筑材料，通过结构地震反应计算和分析确定具体的抗震设计措施。第四，建筑、结构、设备的抗震细部构造措施以及环境设计也是抗震设计中不可忽视的一环节。 2. 建筑抗震设计的总体要求 建筑遭受地震作用的破坏会产生程度不同的破坏力。人们将抗震调查研究和抗震理论探讨所认识到的客观规律应用在工程设计中，以增强建筑抵抗地震破坏的能力。地震和抗震、破坏力和抵抗力相互作用，相互矛盾着。矛盾一方的地震，它大致包括由于地震而引起的地面运动，场地和场地土的变形、塌陷和液化，对建筑产生的作用力，以及由此衍生的次生灾害等方面；矛盾另一方的承受地震作用的建筑，它大致包括建筑的选址、总体布局、建筑造型、平面布置、结构类型、建筑材料性能、建筑的动力特性和施工质量等因素。根据以上各方面，建筑抗震设计总体上要求可以概括为五个方面：注意场地的选择，把握建筑体型，重视非结构因素，利用结构延性，设置多道防线。五个方面内容是一个整体，密不可分，每一方面都影响着建筑创作的思路和方向。

3. 建筑结构抗震设计策略

建筑结构抗震设计取决于建筑结构类型是否恰当，而决定建筑结构类型的因素有建筑结构的经济性和安全性、建筑物的造型和使用功能等等，建筑设计者将建筑物的造型、功能与建筑结构形式形成统一乃是抗震设计最理想境界。现实中常见的建筑结构有以下几种: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、大跨度结构以及其它的结构形式。任何类型的建筑结构的设计都离不开两条基本规律，第一条是必须具有力学的逻辑性，第二条是与建筑空间要相适应。此外，各种建筑结构都有自己独特的特点，下面就框架结构、框架剪力墙结构和大跨度结构为例进行分析。

3.1 框架结构。遭遇地震时，建筑物主体框架受损程度较轻，而损坏最严重的是填充墙和围护结构。因此在较高设防烈度地区，框架结构要避免错层和异形体量，对建筑内部隔墙的影响要预防，制约建筑的整体刚度。

3.2框架剪力墙结构。地震时框架剪力墙结构的围护结构损坏程度较为严重，最近几年，剪力墙的间距逐渐扩大，从3~6m增加到6~8m，并且具

有优越的抗震性能，多运用在高层办公建筑和住宅中。

3.3大跨度结构。在地震时，破坏程度严重的主要在围护结构上，主体结构受损较轻。其材料通常是钢，具有强度较大、自重较轻的特点，所以有着较强的抗震性。

4. 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。

4.1 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。 4.2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。

5. 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。 5.1 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。 5.2 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。 5.3 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。

6. 屋顶建筑的抗震设计问题

屋顶建筑设计的抗震所考虑的问题在于屋顶重心与下部建筑的重心是否在一条线，屋顶抗侧力墙与下层抗侧力墙上下是否连续，因此在设计中应尽量降低其高度，选用高强轻质和刚度分布比较均匀的建筑材料，尽可能保证上下重心的一致。在高层和超高层建筑设计中，屋顶的设计是重要的部分，从近几年的高层建筑抗震审计调查结果看，屋顶存在过高和过重的问题，这不仅加强了建筑的变形也降低了建筑抗震的能力。

结语

总而言之，在现代社会背景下，随着科学水平和建筑行业的不断发展，人们对建筑的防震要求越来越重视，因此，需要设计师要加强建筑设计中，抗震设计的有效应用，明确现代抗震设计思路，结合世界其他国家先进的抗震经验和先进技术，编制科学的抗震设计方案，优化新的抗震设计理念，从而促进我国建筑行业的不断向前发展。

参考文献

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[3]赵述鹏，周晓龙.建筑设计在抗震设计中应注意的问题[J].建材世界，2012，06:112-114.

丁聪 许冀楠

【摘要】建筑的设计会对建筑抗震能力造成很大的影响。笔者在本文中论述了我国现在建筑抗震设计的不足之处，对几种不同建筑结构的抗震能力进行了分析，对如何做好抗震设计进行了简述。

【关键字】建筑设计、抗震能力、策略、平面设计

中图分类号：TU2文献标识码： A

前言

随着社会的进步，经济的发展，人们的生活水平逐渐提高，人们对居住和生活的环境要求也越来越高，如何做好抗震设计，保障建筑物在地震中减少受损程度，成了建筑设计的要点。

我国建筑抗震设计的不足之处

我国以前规定的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准抗震设防目标存在一定的问题。该设防目标对甲类、乙类、丙类这三类重要性不同的建筑来说，并不都是恰当的。这种笼统的设防目标也不符合当今国际上的“多层次，多水准形态控制目标”思想，这种多形态目标思想提倡在建筑抗震设计中应灵活采用多重形态目标。这些不足主要表现在：我国建筑目前大多采用的是钢筋混凝土框架结构，在整体设计上存在较大的不均匀性,使得这些结构存在着“层间屈服强度”特别薄弱的楼层。在强烈地震作用下,结构的薄弱层率先屈服,弹塑性变形急剧发展,并形成弹塑性变形集中的现象。

建筑结构地震震害的主要类型

不规则结构建筑物破坏严重不规则建筑物，尤其是沿竖向不规则的房屋建筑，破坏较严重。典型的有两类：一是结构底层为空旷结构，下部为薄弱层，结构底层为空旷结构的房屋大多底层为大开间框架结构，方便使用。房屋震害主要表现为底层倒塌、倾斜，原因是底层形成薄弱层，刚度和强度均不足。二是突出屋面的小塔楼结构。突出屋面小塔楼由于沿竖向质量和刚度的突变，易产生鞭梢效应。在地震中绝大部分受到损坏。

框架结构中楼梯间震害较普遍地震中，框架结构中板式楼梯破坏严重。在有些倒塌破坏的房屋中，楼梯间本应成为重要的逃生通道，但却是倒塌破坏最严重的区域。 3、框架结构梁柱节点易发生破坏震害总体情况表明，框架剪力墙结构大部分基本完好或轻微破坏，未发现严重破坏。但有少数框架结构严重破坏或倒塌。框架结构的破坏形态大部分为柱上下端破坏，或框架梁、柱节点核心区剪切破坏或压酥。破坏形式为柱端屈服破坏，属强梁弱柱形式。经常出现节点区未按规范要求配置箍筋的现象，主筋搭接也不符合规范要求，易导致节点区发生破坏。 4、装配式楼盖破坏较严重关于预制板结构破坏，在1976年唐山大地震中已有较多震害。地震区大量的砌体结构房屋中，普遍采用预制空心楼板，由于未按规范要求设计成装配整体式楼盖，地震中当墙体破坏或外闪，导致楼板塌落，因而达不到装配整体式楼盖的作用。

四、抗震设计的基本原则与要求

1.结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能。

2.设置多道抗震防线

（1）一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。

（2）强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，在第一次遭大震破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。

（3）适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。

五、建筑抗震设计的策略

1.建筑施工的场地选择

场地选择是建筑结构抗震设计中的关键问题之一，在建筑施工中，需要选择对建筑物抗震有利的场地，避开对建筑物抗震不利的场地，尤其是在危险地段，更不应该修筑建筑物。研究表明，地对建筑物造成很大的破坏，除了地震释放的能量，引起的结构性破坏之外，还有一个非常重要的原因就是建筑物场地的选择。所以，为了提高建筑物的抗震性能，在修筑建筑物时，进行地段选择的时候，避开对建筑抗震不利的地段，比如软弱场地土，易液化土，状态不均匀地段。当然，在工程建设中如果确实不能避开这些地段的时候，则需要采取相应的加固措施，以强化建筑物的抗震能力。

2.建筑的抗震设计

（1）建筑结构的设计

建筑物在设计过程中，应该从抗震概念设计原则出发，尽量选用相对规则的建筑设计方案。规则的建筑方案对建筑物的抗震能力有一个比较大的提升。实践证明，不规则的建筑结构在面对地震时会产生比较大的破坏。我国建筑物在建设过程中，对抗侧力的主体结构会采取对称的方式进行建设。要想实现建筑物的抗震能力，就必须重视建筑结构设计中的规则性设计。现实中常见的建筑结构有以下几种：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、大跨度结构以及其它的结构形式。任何类型的建筑结构的设计都离不开两条基本规律，第一条是必须具有力学的逻辑性，第二条是与建筑空间要相适应。

（2）建筑造型的设计

建筑体型设计作为设计的重要环节之一，直接关系着建筑的布局和体量，对建筑物抗震能力有着很大的影响。现实中为追求建筑物外观的新异感，经常建造出经济性低而危险性高的建筑体型。建筑过程中建筑设计师注重建筑体型与建筑物抗震能力之间的关系，建筑的尺度和体量对建筑物的布局都存在着很大影响，它们（体量、尺度、布局、抗震性）是密切相关的。建筑物的抗震能力想要提高，在进行建筑体型抗震设计时，应科学、合理地设计建筑空间的体量大小、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。

（3）建筑平面的设计

走道式：走道式平面组合方式的各个使用空间要借助走道进行联系，它们之间没有直接的连通。具有各个分区功能明确、自由的特点，所以这种平面组合方式适用于办公楼、学校、医院等等建筑。走道式有利于抗震主要是在建筑布局规整、简单和间分布均匀。

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，每个使用空间有点互相干扰、平面集中和紧凑特点，这种单元方式组合多适用于酒店、商住楼、高层办公楼、住宅等建筑。例如竖向交通位于平面内时，建筑结构的刚度、抗倾覆力和抗扭转力要能得提高；位于平面外时，我们少在转角处开门开窗，避免发生“转角效应”。

3.建筑构造和设计限值控制 （1）建筑设计中，有许多属于建筑设置的非结构构件，如：建筑立面的外贴瓷片，外挂石板材、玻璃幕墙；室内的内隔墙，玻璃隔断，天花吊顶等。这些构件与建筑物主体结构的连接点是否牢固，是否能适应地震产生大变形的要求，也就是建筑构造是否合理，关系到地震时这些构件是否会脱落而伤人。因此，我们在建筑设计时应重视这些构造节点的连接强度和变形能力，保证其能锚拉牢固的同时又能随变形力自由伸缩。 （2）建筑设计限值有关抗震部分主要有：建筑总高度和层数；房屋的高宽比；房屋抗震横墙间距和局部墙体尺寸的限值控制。这些限值控制在现行《建筑设计抗震规范》（GB50011-2010）中有严格规定，我们进行建筑设计时应予遵守。

结束语

在建筑的设计过程中，要做好抗震设计工作，优化抗震设计理念，确保建筑物的安全。

参考文献：

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