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[摘要] 新疆是我国主要内陆地震活动区，所以提高新疆地区建筑的抗震性能是非常重要的。本文从抗震的角度探讨建筑的体型，建筑平面布置和竖向布置、规范中设计限值的控制等设计问题。
[关键词] 建筑设计 抗震设计
二十世纪以来，新疆境内发生6级以上地震104次，其中7级地震14次，8级地震2次，平均每年发生一次6级以上地震。长期以来，部分城乡居民特别是贫困地区群众的房屋存在选址不合理、建筑结构不当、材料质量差、整体性能弱、抗震能力低等问题，往往是地震造成房屋倒塌、人员伤亡等巨大损失的重要原因。因此自2004年起，在中央政府支持下，新疆开始在农牧区大规模建设抗震房，给以少数民族为主体的居民提供安全可靠的住房。
一、与建筑抗震性能密切相关的要素
1、建筑的体形。体形规则、均匀、对称的建筑抗震能力强。上大下小头重脚轻的房屋体形叫竖向不规则,平面局部凸出的L形、“丁”字形体形叫平面不规则,一头沉一头轻的叫扭转不规则,不规则建筑抗震能力都较差。
2、地震除了和建筑结构形式有关,与户型也有着很大的关系。跃层、复式和错层户型的房子虽然在居住的舒适和美观度上有着平层无法比拟的优势,但是从抗震的能力上来讲,平层的房子抗震性最好。
3、新房优于老房。较早的房子依据的抗震设防标准相对较低。由于认识水平和财力的增长,后建的房子抗震能力相对较强。一般说抗震标准会根据实际情况每10年进行一次调整,随着社会经济各方面的发展,它也是越来越严格,标准也在不断地提高。从这一点来说,年代越是久远的房子抗震性能就要差一些。
4、建筑材料的质量。混凝土标号够不够,钢筋是否合格,有没有偷工减料等都很重要。
5、房子的施工质量。住宅抗震性能的高低主要取决于建材质量的好坏,照图施工、技术到位,房屋质量就好,否则设计再好,施工质量差也会出问题。
6、居家装修也要防震。在房屋的设计中,有许多结构都是按照房屋的抗震需要建造的。屋内有些地方是坚决不能改动的,否则一旦破坏房屋的整体防震设计,在遇到地震时就极为危险。尤其是目前有不少临街居民楼将1层、2层改为商铺的。一般情况下,如果一楼的一户居民将承重墙拆除,将会导致该楼的抗震性能减弱和负荷应力出现异常,如果此时发生强震,楼体很可能会发生整体坍塌。另外,承重墙也不能随意凿洞,屋内墙上的门窗尺寸也不能随意拆改,扩大原有门窗尺寸或者另建门窗,这也有损于房屋的抗震性。
二、建筑抗震设计原则
从建筑设计流程上看，建筑设计是否考虑抗震要求，从总体上起着直接的控制主导作用。 如果建筑师能在建筑方案、初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求，则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置，建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调，使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高。由此可见，建筑设计是否考虑抗震要求，对整个建筑起着很重要的作用。因此，我们在建筑抗震设计过程中应该遵循以下几个原则。
1、选择有利场地。造成建筑物震害的原因是多方面的，场地条件是其中之一。由于场地因素引起的震害往往特别严重，而且有些情况仅仅依靠工程措施来弥补是很困难的。因此，选择工程场址时，应进行详细勘察，搞清地形、地质情况，挑选对建筑抗震有利的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段，任何情况下均不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。
对建筑抗震有利的地段，一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均勻中硬场地土。建造于这类场地上的建筑一般不会发生由于地基失效导致的震害，从而可从根本上减轻地震对建筑物的影响。对建筑抗震不利的地段，就地形而言，一般是指条状突出的山嘴、孤立的山包和山梁的顶部、高差较大的台地边缘、非岩质的陡坡、河岸和边坡的边缘；就场地土质而言，一般是指软弱土、易液化土、故河道、断层破碎带、暗埋塘浜沟谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。
2、采用合理的建筑平立面。建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。 简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应，可以保证地震作用具有明确直接的传递途径，容易采取抗震构造措施和进行细部处理。
3、选择合理的结构形式。抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。按结构材料分类，目前主要应用的结构体系有砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构等；按结构形式分类，目前常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、简体结构等。结构体系的确定受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等诸多因素影响，是一个综合的技术经济问题，需进行周密考虑确定。
抗震规范对建筑结构体系主要有以下规定：①结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；②结构体系宜具有多道抗震防线，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力；③结构体系应具有必要的抗震承载力，良好的变形能力和耗能能力；④结构体系宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力；⑤结构在两个主轴方向的动力特性宜相近，在结构布置时，应遵循平面布置对称、立面布置均匀的原则，以避免质心和刚心不重合而造成扭转振动和产生薄弱层。
4、提高结构的延性。结构的延性可定义为结构在承载力无明显降低的前提下发生非弹性变形的能力。结构的延性反映了结构的变形能力，是防止在地震作用下倒塌的关键因素之一。结构良好的延性有助于减小地震作用，吸收与耗散地震能量，避免结构倒塌。而结构延性和耗能的大小，取决于构件的破坏形态及其塑化过程，弯曲构件的延性远远大于剪切构件，构件弯曲屈服直至破坏所消耗的地震输入能量，也远远高于构件剪切破坏所消耗的能量。因此，结构设计应力求避免构件的剪切破坏，争取更多的构件实现弯曲破坏。始终遵循“强柱弱梁，强煎弱弯、强节点、弱锚固”原则。构件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系，致使结构的周期发生变化，以避免地震卓越周期长时间持续作用引起的共振效应。
5、确保结构的整体性。结构是由许多构件连接组合而成的一个整体，并通过各个构件的协调工作来有效地抵抗地震作用。若结构在地震作用下丧失了整体性，则结构各构件的抗震能力不能充分发挥，这样容易使结构成为机动体而倒塌。因此，结构的整体性是保证结构各个部分在地震作用下协调工作的重要条件，确保结构的整体性是抗震概念设计的重要内容。
为了充分发挥各构件的抗震能力，确保结构的整体性，在设计的过程中应遵循以下原则：①结构应具有连续性。结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一。②保证构件间的可靠连接。提高建筑物的抗震性能，保证各个构件充分发挥承载力，关键的是加强构件间的连接，使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求。③增强房屋的竖向刚度。在设计时，应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度，并使房屋基础具有较强的整体性，以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。
三、结束语
我们在建筑的抗震设计中应遵循抗震设计的原则，结合本地实际情况，因地制宜地选择合理的结构形体、平面布置和竖向布置，优良的建筑抗震设计能够使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，能够经济地实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。
[关键词] 建筑设计 抗震设计
二十世纪以来，新疆境内发生6级以上地震104次，其中7级地震14次，8级地震2次，平均每年发生一次6级以上地震。长期以来，部分城乡居民特别是贫困地区群众的房屋存在选址不合理、建筑结构不当、材料质量差、整体性能弱、抗震能力低等问题，往往是地震造成房屋倒塌、人员伤亡等巨大损失的重要原因。因此自2004年起，在中央政府支持下，新疆开始在农牧区大规模建设抗震房，给以少数民族为主体的居民提供安全可靠的住房。
一、与建筑抗震性能密切相关的要素
1、建筑的体形。体形规则、均匀、对称的建筑抗震能力强。上大下小头重脚轻的房屋体形叫竖向不规则,平面局部凸出的L形、“丁”字形体形叫平面不规则,一头沉一头轻的叫扭转不规则,不规则建筑抗震能力都较差。
2、地震除了和建筑结构形式有关,与户型也有着很大的关系。跃层、复式和错层户型的房子虽然在居住的舒适和美观度上有着平层无法比拟的优势,但是从抗震的能力上来讲,平层的房子抗震性最好。
3、新房优于老房。较早的房子依据的抗震设防标准相对较低。由于认识水平和财力的增长,后建的房子抗震能力相对较强。一般说抗震标准会根据实际情况每10年进行一次调整,随着社会经济各方面的发展,它也是越来越严格,标准也在不断地提高。从这一点来说,年代越是久远的房子抗震性能就要差一些。
4、建筑材料的质量。混凝土标号够不够,钢筋是否合格,有没有偷工减料等都很重要。
5、房子的施工质量。住宅抗震性能的高低主要取决于建材质量的好坏,照图施工、技术到位,房屋质量就好,否则设计再好,施工质量差也会出问题。
6、居家装修也要防震。在房屋的设计中,有许多结构都是按照房屋的抗震需要建造的。屋内有些地方是坚决不能改动的,否则一旦破坏房屋的整体防震设计,在遇到地震时就极为危险。尤其是目前有不少临街居民楼将1层、2层改为商铺的。一般情况下,如果一楼的一户居民将承重墙拆除,将会导致该楼的抗震性能减弱和负荷应力出现异常,如果此时发生强震,楼体很可能会发生整体坍塌。另外,承重墙也不能随意凿洞,屋内墙上的门窗尺寸也不能随意拆改,扩大原有门窗尺寸或者另建门窗,这也有损于房屋的抗震性。
二、建筑抗震设计原则
从建筑设计流程上看，建筑设计是否考虑抗震要求，从总体上起着直接的控制主导作用。 如果建筑师能在建筑方案、初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求，则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置，建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调，使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高。由此可见，建筑设计是否考虑抗震要求，对整个建筑起着很重要的作用。因此，我们在建筑抗震设计过程中应该遵循以下几个原则。
1、选择有利场地。造成建筑物震害的原因是多方面的，场地条件是其中之一。由于场地因素引起的震害往往特别严重，而且有些情况仅仅依靠工程措施来弥补是很困难的。因此，选择工程场址时，应进行详细勘察，搞清地形、地质情况，挑选对建筑抗震有利的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段，任何情况下均不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。
对建筑抗震有利的地段，一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均勻中硬场地土。建造于这类场地上的建筑一般不会发生由于地基失效导致的震害，从而可从根本上减轻地震对建筑物的影响。对建筑抗震不利的地段，就地形而言，一般是指条状突出的山嘴、孤立的山包和山梁的顶部、高差较大的台地边缘、非岩质的陡坡、河岸和边坡的边缘；就场地土质而言，一般是指软弱土、易液化土、故河道、断层破碎带、暗埋塘浜沟谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。
2、采用合理的建筑平立面。建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。 简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应，可以保证地震作用具有明确直接的传递途径，容易采取抗震构造措施和进行细部处理。
3、选择合理的结构形式。抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。按结构材料分类，目前主要应用的结构体系有砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构等；按结构形式分类，目前常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、简体结构等。结构体系的确定受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等诸多因素影响，是一个综合的技术经济问题，需进行周密考虑确定。
抗震规范对建筑结构体系主要有以下规定：①结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；②结构体系宜具有多道抗震防线，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力；③结构体系应具有必要的抗震承载力，良好的变形能力和耗能能力；④结构体系宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力；⑤结构在两个主轴方向的动力特性宜相近，在结构布置时，应遵循平面布置对称、立面布置均匀的原则，以避免质心和刚心不重合而造成扭转振动和产生薄弱层。
4、提高结构的延性。结构的延性可定义为结构在承载力无明显降低的前提下发生非弹性变形的能力。结构的延性反映了结构的变形能力，是防止在地震作用下倒塌的关键因素之一。结构良好的延性有助于减小地震作用，吸收与耗散地震能量，避免结构倒塌。而结构延性和耗能的大小，取决于构件的破坏形态及其塑化过程，弯曲构件的延性远远大于剪切构件，构件弯曲屈服直至破坏所消耗的地震输入能量，也远远高于构件剪切破坏所消耗的能量。因此，结构设计应力求避免构件的剪切破坏，争取更多的构件实现弯曲破坏。始终遵循“强柱弱梁，强煎弱弯、强节点、弱锚固”原则。构件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系，致使结构的周期发生变化，以避免地震卓越周期长时间持续作用引起的共振效应。
5、确保结构的整体性。结构是由许多构件连接组合而成的一个整体，并通过各个构件的协调工作来有效地抵抗地震作用。若结构在地震作用下丧失了整体性，则结构各构件的抗震能力不能充分发挥，这样容易使结构成为机动体而倒塌。因此，结构的整体性是保证结构各个部分在地震作用下协调工作的重要条件，确保结构的整体性是抗震概念设计的重要内容。
为了充分发挥各构件的抗震能力，确保结构的整体性，在设计的过程中应遵循以下原则：①结构应具有连续性。结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一。②保证构件间的可靠连接。提高建筑物的抗震性能，保证各个构件充分发挥承载力，关键的是加强构件间的连接，使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求。③增强房屋的竖向刚度。在设计时，应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度，并使房屋基础具有较强的整体性，以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。
三、结束语
我们在建筑的抗震设计中应遵循抗震设计的原则，结合本地实际情况，因地制宜地选择合理的结构形体、平面布置和竖向布置，优良的建筑抗震设计能够使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，能够经济地实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。