概念设计在建筑抗震设计中的体现及应用

文/景海龙　大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司　辽宁大连　116023

设计建筑时，对概念设计进行恰当运用可使抗震性能得以有效提升，不论是安全性还是稳定性都显著增强，进而使结构体系与抗震要求相契合的同时，使结构造价达到经济理想化。

1、概念设计具体体现概述

1.1　基本概述

建筑设计通常分成计算、概念两部分设计。计算设计通常以准确数据、信息等为基础，而地震无法有效预测，因此从计算设计出发对建筑进行抗震设计并不现实。而概念设计主要指设计师以建筑空间为基准，从整体概念出发对结构方案进行设计，同时对各构件和结构相关关系进行有效处理。设计时一般会通过概念设计对地震情形进行引入，而后做出相应模拟，同时按照相关参数对建筑结构进行合理计算，从而获得相应抗震结构，确保其抗震性能的有效强化。此外抗震设计应以建筑周围小震效应为基准，计算各主要构件相应的承载力，从而把握好建筑具体弹性变形。此外还应合理计算大震时结构变形情况，确保设计在抗震方面实现第三水准。抗震设计以设计目标为导向来展开，为确保抗震性能的有效提升，设计师应对结构概念进行强化，使结构方案在效果、造价方面都实现理想化，从而实现小震不坏而大震不倒的设计目标。

1.2　概念设计关注要点分析

首先选取场地需要使建筑与不利地段相远离，如果不能避免则需采取相应抗震措施。因此选取地基时应靠近抗震有利地段。可选择土质较为坚硬而地质元素也较为均匀的地区。此外结构设计应尽量使平立面保持规则，同时刚度分布较为均匀，从而避免地震导致薄弱处产生集中性质的破坏。结构设计需要使扭转规、侧向刚度等规则化，同时构件在布置方面须保持规则。其次对结构体系进行针对选取。结构体系需要对计算简图及内力如何传递等进行概括，还应对多道防线进行合理布置从而防止构件因地震损坏使得结构体系丧失抗震、承载能力。此外概念设计要对强度等的分布进行重视，通常质心、刚心相应的偏心距不应过大，防止局部削弱造成薄弱部位的出现。

2、建筑抗震中概念设计具体应用

2.1　对抗震结构进行重点设计

现阶段若建筑高于150m通常采用筒中筒、框—筒还有框架支撑等结构体系。上述体系应用良好，而国内钢材产量巨大，再加之钢结构等方面生产进步较大，因此结构设计可以采取钢骨砼、钢管砼及钢结构等结构体系，同时对柱断面进行合理调校，从而使其抗震性能得到有效提升。此外还可推动抗震模式从硬性为主向着柔性为主进行转变，通过以柔克刚或刚柔结合的方式对地震冲击进行合理释放。

2.2　对隔震技术进行恰当运用

设计师通常在基础及上部结构中间建设隔震层，使二者实现有效隔离，降低能量传播，确保其抗震性能得以有效提升，并减少地震能量所造成的破坏。对隔震技术进行恰当运用，使主体结构得到安全应用的同时，有效保护其内部构件。地震过后并不需要较大修复，仅需对隔震装置进行更换。该技术对于隔震设施有着较高标准，其不论是竖向承载还是初始刚度等都应达标，从而实现对水平位移的有效把控；隔震设施在水平变形、阻尼等方面性能应较强，其自振周期应和场地振动时的特征周期相契合，从而对其地震能量进行吸收，使地震灾害得以减轻。

2.3　剪力墙结构相应构造措施应用

就剪力墙而言，对端部锚固通常有如下做法：

对钢筋锚固来说，后者做法较为合理。前者主要将其分布钢筋置于端部的保护层进行锚固，地震破坏会使其保护层产生脱落，墙体钢筋便会裸露，而锚固也就显得毫无意义。而后者则将钢筋锚固于端柱中间位置，若有地震破坏，即便其端部相应保护层出现脱落，其端柱仍可使钢筋受到有效锚固。因此只有对锚固相关概念进行正确认知，才会使构造措施更为合理。

2.4　降低地震时能量输入

结构设计通常以位移为基准进行，对各抗震方案进行合理分析从而对其变形弹性等进行有效处理，使建筑能够承受预期地震引发的变形程度。在分析建筑各部位承载力时，应对楼层之间可能发生的位移进行考虑并控制，同时以从建筑位移及构件变形等状况出发，对其形变性质及抗震能力等进行明确。此外在进行地基建设时，应将建筑设置于坚固地面，避免地震对其造成力的输入，从而破坏程度进行有效控制。

2.5　抗震防线须多道、合理设置

在防线设置方面，设计师应使抗震体系含有足够的调节性，例如由抗震墙及延性框架等合理配置而构建的框架——抗震墙这一体系，便以概念设计为基础，对竖向支撑进行选取时侧重于重力荷载较小的设计，同时选取抗震墙时其轴压应小，从而对抗侧力进行有效构建。此外该体系不应选取框架柱，其轴压通常较大，地震破坏会使其丧失竖向的承载力，从而导致坍塌状况等的发生。

2.6　应用意义

首先概念设计有效拓展了结构设计思路。以往计算理论通常仅对结构抗力如何有效提升加以关注，使得配筋量及砼等级逐渐提升，设计师仅关注配筋率不超标准即可，导致诸如肥梁胖柱等的出现。而概念设计可有效改善片面加筋、强化等级等情况。此外初步设计时无法以计算机为辅助进行实现设计，这便需设计师以其结构概念为基准，对结构方案进行合理选取。

总结：

强化抗震设计对建筑而言至关重要，设计师应以概念设计为基准，根据区域地质、抗震要求等从多角度来设计结构体系，使抗震性能得以有效强化，有效降低地震效应。

参考文献：

[1]郑海峰.探究抗震设计理念在建筑结构中的体现[J].建材与装饰,2017(32):118-119.