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【摘 要】 随着社会经济的不断发展,高层建筑在城市的发展中越来越常见,因此,为了保证建筑的实用性,就要做好建筑的设计工作。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。一个优良的建筑抗震设计,必须是在建筑设计与结构设计相互配合协作、共同考虑建筑抗震的设计基础上完成的。为此,要充分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。
【关键词】 建筑设计;抗震设计;作用
引言:
建筑的质量好坏直接关系到人们的生命财产安全,所以要对建筑质量给予足够的重视。在建筑的设计阶段对建筑的质量有百分之七十的影响,所以建筑设计非常重要,在进行建筑设计时,要充分的考虑到建筑结构的抗震性,只有充分的满足抗震性才能在地震时减少建筑的损坏。在建筑设计时应该将抗震性考虑其中,这样在进行结构设计时,才能够充分的发挥建筑结构的抗震性能。
一、建筑设计中抗震设计的重要性
在我国关于抗震的法律法规,国家标准还是比较全面的。目前颁布的有《建筑工程抗震设防分类标准》、《城市抗震防灾规划管理规定》等等国家标准,其中对于建筑物抗震级别分类、抗震防灾规划、抗震责任划归都有较详细的划分。因此,在建筑方案、初步设计阶段中建筑师要充分的考虑到建筑抗震的标准和要求,以改善和提高建筑物结构的抗震性能和抗震承载能力。一个建筑设计是否将抗震要求考虑在内,对于完整的建筑设计起着至关重要的作用。
二、建筑抗震设计的要求
在地震作用下,建筑物的破坏机理和破坏过程十分复杂,所以要对建筑进行严密的抗震设计。
(一)建筑的结构类型。结构类型直接影响着钢结构房屋的抗震性能,所以在进行实际工程设计时,需要综合考虑多种因素对方案进行优化设计,在优化过程中确定最佳的结构体系。现阶段,我国钢结构房屋的结构体系主要可以分为框架结构、框架支撑结构、框架抗震墙板结构、简体结构以及巨型框架结构等。
(二)建筑结构布置原则。钢结构房屋的结构体系和结构布置的选择关系到整体建筑结构的安全性、适用性以及经济性。和其他类型的建筑结构一样,钢结构房屋应该尽量采用规则的建筑方案,当结构体型复杂、平立面不规则时,可根据实际情况在适当部位设置抗震缝,从而形成多个规则的抗侧力结构单元,由于钢结构可耐受的结构变形大于混凝土结构,一般来说不宜设抗震缝,必须设置时,应该将建筑物分割成规则的结构单元。
(三)建筑适用的最大高度和高宽比。高宽比指房屋总高度与平面较小宽度之比。在抗震结构体系中,根据结构总体高度和抗震设防烈度确定结构类型和最大适用高度。钢结构的高宽比是影响结构整体稳定性和抗震性能的重要参数,它直接影响着结构刚度、侧移以及振动形式。当高宽比值较大时,可以使结构产生较大的水平位移,而且由于倾覆力矩使支撑柱产生很大的轴向力。因此,需要限定钢结构房屋的最大高宽比值,使其保持在一个合理范围内,超过时应该进行专项研究,采取必要的抗震措施。
三、建筑设计中抗震设计要点
(一)场地选择
场地选择的原则是避开地震时可能发生地基失效的松软场地,选择坚硬场地。
(二)体形均匀规整
无论是在平面或立面上,结构的布置都要力求使几何尺寸、质量、刚度延性等均匀、对称、规整,避免突然变化。
(三)提高结构和构件的强度和延性
结构物的振动破坏来自地震动引起的结构振动,因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小,并使结构物具有适当的强度、刚度和延性,以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下,提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。
(四)多道抗震防线
使结构具有多道支撑和抗水平力的体系,则在强地震的作用下,建设工程的一道防线破坏后尚有第二道防线可以支撑结构,避免倒塌。
(五)防止脆性与失稳破坏,增加延性
脆性与失稳破坏常常导致倒塌,故应防止。这种破坏常见于设计不良的细部构造。
四、当前建筑抗震设计的现状
虽然我国近年来在建筑抗震设计领域有了长足的发展,但是,相比西方发达国家而言,发展缓慢,尤其是在抗震设计上,没有能够正确的处理好建筑设计和抗震设计的关系,虽然引进了一些西方欧美抗震设计理念,但缺乏符合本国实际的理论技术创新。很大方面存在着缺陷,主要表现在以下几个方面。
(一)建筑抗震設计中缺乏科学规范的理论指导,缺乏实际经验的积累
我国对地质地震的认识尚不够完善,对地震的成因,预测,防治研究不够深入,地震防治规范不够科学。因此,在进行建筑结构抗震设计时候,缺乏一定的科学依据,或依据的是不完善的理论。因此,难以在建筑结构设计中完美融合防震设计理念。
(二)没有从实际出发
建筑抗震设计中,设计立足于固定参数,而忽视了实际情况,设计完全依据“计算设计”完成。而且将一定的地震或力学参数做出固定的规范,比如,在我国地震设计研究中,把地震的降级系数统一规定为2.81,将小震赋予固定统计意义。而小震多用于结构设计中,结构截面承载能力设计和变形的检验计算,需要依据一定的实际情况而行的。
(三)设计探讨不够深入
设计中,没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序,难以做到重视主体的设计而兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。
五、建筑设计中抗震设计应注意的问题
(一)挑选对建筑物抗震设计有益的地区
应该避免对于建筑物抗震设计不宜的地区场地,不应该在地震危险的地区建构甲、乙、丙类房屋建筑物。针对不益地区,我们的结构工程师应该提出避免申请要求,确实不能避免的时侯,应该采用积极的防御手段,必要时要全面考虑到地震破坏因地区条件不同间接导致结构设施损坏的可能性,比如地基土的不稳定陷落、地震导致的地面裂隙和移动。 (二)在概念设计的要求里,不应该采取特别的不规律的设计方案
对于建筑物抗震设计关系很大的是建筑物平面布置的设计,从概念设计中要处理的一个重要问题是:建筑物平面布置设计中应该尽一切可能做到使结构设计的刚度和质量分布平衡,对应协调性,避免彼此突变,防预产生扭曲的现象。在建筑物平面布置设计的总体设计中,为结构设计抗侧力构件的合理布置创造条件应该尽一切可能,为充分发挥建筑抗震设计在建筑物设计中的作用,应该使建筑物使用功能标准与建筑结构抗震设计标准相互一致。
(三)抗震结构设计的标准里包括结构材料挑选与结构体系的取用
运用哪一种类型的结构器材,什么类型的结构体系模式,都由技术和经济基础条件经过比较后合理分析确认。与此同时要求结构体系的延性要好、重力与刚度比值小、质量均匀性较好、正交要各向都同性,应尽可能降低建筑物的重心,要充分利用材料结构的刚度度,并且提出了建筑物结构的两个主轴方向上的周期和振型(动力特性)相似的抗震设计理念。
(四)应该尽一切可能预设较多道抗震设防线
一般的地震要有一段的维持时段,并且有可能出现很多次循环效应,依据地震后垮塌的建筑物的了解,地震的循环效会让建筑物结构内部受到比较严重损坏,而且到最后垮塌都是因为结构内部损坏导致失去了承载重力动载的可能。增强结构的抗震的能力的重要手段是适当处理构件间的相互作用关系问题,让他构成多道防线。比如较单一的框架类型结构,其中的框架就形成了单一的对抗侧力的结构,应用“强柱弱梁”型具备延性的框架结构,当处于水平地震破坏作用下,框架结构梁的屈服比柱的屈服先打到极限,于是可以做到应用框架结构梁的变形特征抵消地震破坏的能量,让框架结构柱体处于在第二道防线的地位。
(五)注意建筑平面布置
在建筑设计当中,建筑的平面布置起着主要作用,在建筑平面布置上可以直接看出建筑的使用要求和使用功能,可以很清楚的看见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,通常每层建筑的的使用功能都不同,所以每层的建筑平面布置也不一样,主要有以下几处需要注意,外围填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙,需要把各个之间的协调性做好。为了避免在地震中发生建筑物的扭转地震反应,平面布置也要把墙体和柱子之间的协调性处理好,做到对称设计,有利于减少地震扭转反应,在设计电梯井筒的位置时,要注意协调,因为电梯井筒是刚度特别强的,它有很大的抗侧力强度,在地震中,它会吸收大部分地震力。
以前有的案例显示,某建筑物把电梯井筒设计在平面的一侧或者一个角落,地震时,电梯井筒附近时震害最严重。平面布置墙体时,不能过于不对称,墙体主要分布在一侧,与另一侧分布差距悬殊,这样就造成了刚度分布不均,而且质量明显偏心,结构在受力和变形方面很不协调,就容易出现扭转地震效应。举例说明,现在有很多临街的商铺,在一侧通常不设墙体,墙体主要分布在对立面,这样的设计,就是结构受力不均,质量也偏心,刚度分布不均,很容易引起扭转地震效应。还有一点需要注意的,平面布置墙体时,有一些把承重墙不做对齐设计,或者中断,这样设计,影响了地震力的传递,会造成局部严重震害,同样不利于抗震。可以看出,建筑平面布置在建筑抗震設计中起着非常重要的作用,要想协调好它们二者的关系,在平面布置时,尽可能的使刚度分布均匀,质量对称,防止刚度突变,避免扭转效应,并且要注意抗侧力构件的布置,协调好建筑的使用功能和抗震性能之间的关系。
六、结语
随着自然灾害的频繁发生,尤其是地震灾害的不断发生,建筑设计中加强抗震设计,对于可能会发生的事故进行及时的预防,减小地震发生造成的损失和伤亡是极具意义的。
参考文献:
[1]赵振平,董小奇.建筑设计在建筑抗震设计中的作用[J].河南建材,2012,03:151-152.
[2]代应君.试论建筑设计在建筑抗震设计中的作用[J].门窗,2013,08:203+206.
[3]贾昭,王云.概念设计在建筑抗震设计中的体现及应用[J].中国新技术新产品,2009,20:169.
[4]肖桂清.建筑结构抗震设计的若干对策及改进建议[D].武汉大学,2004.
【关键词】 建筑设计;抗震设计;作用
引言:
建筑的质量好坏直接关系到人们的生命财产安全,所以要对建筑质量给予足够的重视。在建筑的设计阶段对建筑的质量有百分之七十的影响,所以建筑设计非常重要,在进行建筑设计时,要充分的考虑到建筑结构的抗震性,只有充分的满足抗震性才能在地震时减少建筑的损坏。在建筑设计时应该将抗震性考虑其中,这样在进行结构设计时,才能够充分的发挥建筑结构的抗震性能。
一、建筑设计中抗震设计的重要性
在我国关于抗震的法律法规,国家标准还是比较全面的。目前颁布的有《建筑工程抗震设防分类标准》、《城市抗震防灾规划管理规定》等等国家标准,其中对于建筑物抗震级别分类、抗震防灾规划、抗震责任划归都有较详细的划分。因此,在建筑方案、初步设计阶段中建筑师要充分的考虑到建筑抗震的标准和要求,以改善和提高建筑物结构的抗震性能和抗震承载能力。一个建筑设计是否将抗震要求考虑在内,对于完整的建筑设计起着至关重要的作用。
二、建筑抗震设计的要求
在地震作用下,建筑物的破坏机理和破坏过程十分复杂,所以要对建筑进行严密的抗震设计。
(一)建筑的结构类型。结构类型直接影响着钢结构房屋的抗震性能,所以在进行实际工程设计时,需要综合考虑多种因素对方案进行优化设计,在优化过程中确定最佳的结构体系。现阶段,我国钢结构房屋的结构体系主要可以分为框架结构、框架支撑结构、框架抗震墙板结构、简体结构以及巨型框架结构等。
(二)建筑结构布置原则。钢结构房屋的结构体系和结构布置的选择关系到整体建筑结构的安全性、适用性以及经济性。和其他类型的建筑结构一样,钢结构房屋应该尽量采用规则的建筑方案,当结构体型复杂、平立面不规则时,可根据实际情况在适当部位设置抗震缝,从而形成多个规则的抗侧力结构单元,由于钢结构可耐受的结构变形大于混凝土结构,一般来说不宜设抗震缝,必须设置时,应该将建筑物分割成规则的结构单元。
(三)建筑适用的最大高度和高宽比。高宽比指房屋总高度与平面较小宽度之比。在抗震结构体系中,根据结构总体高度和抗震设防烈度确定结构类型和最大适用高度。钢结构的高宽比是影响结构整体稳定性和抗震性能的重要参数,它直接影响着结构刚度、侧移以及振动形式。当高宽比值较大时,可以使结构产生较大的水平位移,而且由于倾覆力矩使支撑柱产生很大的轴向力。因此,需要限定钢结构房屋的最大高宽比值,使其保持在一个合理范围内,超过时应该进行专项研究,采取必要的抗震措施。
三、建筑设计中抗震设计要点
(一)场地选择
场地选择的原则是避开地震时可能发生地基失效的松软场地,选择坚硬场地。
(二)体形均匀规整
无论是在平面或立面上,结构的布置都要力求使几何尺寸、质量、刚度延性等均匀、对称、规整,避免突然变化。
(三)提高结构和构件的强度和延性
结构物的振动破坏来自地震动引起的结构振动,因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小,并使结构物具有适当的强度、刚度和延性,以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下,提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。
(四)多道抗震防线
使结构具有多道支撑和抗水平力的体系,则在强地震的作用下,建设工程的一道防线破坏后尚有第二道防线可以支撑结构,避免倒塌。
(五)防止脆性与失稳破坏,增加延性
脆性与失稳破坏常常导致倒塌,故应防止。这种破坏常见于设计不良的细部构造。
四、当前建筑抗震设计的现状
虽然我国近年来在建筑抗震设计领域有了长足的发展,但是,相比西方发达国家而言,发展缓慢,尤其是在抗震设计上,没有能够正确的处理好建筑设计和抗震设计的关系,虽然引进了一些西方欧美抗震设计理念,但缺乏符合本国实际的理论技术创新。很大方面存在着缺陷,主要表现在以下几个方面。
(一)建筑抗震設计中缺乏科学规范的理论指导,缺乏实际经验的积累
我国对地质地震的认识尚不够完善,对地震的成因,预测,防治研究不够深入,地震防治规范不够科学。因此,在进行建筑结构抗震设计时候,缺乏一定的科学依据,或依据的是不完善的理论。因此,难以在建筑结构设计中完美融合防震设计理念。
(二)没有从实际出发
建筑抗震设计中,设计立足于固定参数,而忽视了实际情况,设计完全依据“计算设计”完成。而且将一定的地震或力学参数做出固定的规范,比如,在我国地震设计研究中,把地震的降级系数统一规定为2.81,将小震赋予固定统计意义。而小震多用于结构设计中,结构截面承载能力设计和变形的检验计算,需要依据一定的实际情况而行的。
(三)设计探讨不够深入
设计中,没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序,难以做到重视主体的设计而兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。
五、建筑设计中抗震设计应注意的问题
(一)挑选对建筑物抗震设计有益的地区
应该避免对于建筑物抗震设计不宜的地区场地,不应该在地震危险的地区建构甲、乙、丙类房屋建筑物。针对不益地区,我们的结构工程师应该提出避免申请要求,确实不能避免的时侯,应该采用积极的防御手段,必要时要全面考虑到地震破坏因地区条件不同间接导致结构设施损坏的可能性,比如地基土的不稳定陷落、地震导致的地面裂隙和移动。 (二)在概念设计的要求里,不应该采取特别的不规律的设计方案
对于建筑物抗震设计关系很大的是建筑物平面布置的设计,从概念设计中要处理的一个重要问题是:建筑物平面布置设计中应该尽一切可能做到使结构设计的刚度和质量分布平衡,对应协调性,避免彼此突变,防预产生扭曲的现象。在建筑物平面布置设计的总体设计中,为结构设计抗侧力构件的合理布置创造条件应该尽一切可能,为充分发挥建筑抗震设计在建筑物设计中的作用,应该使建筑物使用功能标准与建筑结构抗震设计标准相互一致。
(三)抗震结构设计的标准里包括结构材料挑选与结构体系的取用
运用哪一种类型的结构器材,什么类型的结构体系模式,都由技术和经济基础条件经过比较后合理分析确认。与此同时要求结构体系的延性要好、重力与刚度比值小、质量均匀性较好、正交要各向都同性,应尽可能降低建筑物的重心,要充分利用材料结构的刚度度,并且提出了建筑物结构的两个主轴方向上的周期和振型(动力特性)相似的抗震设计理念。
(四)应该尽一切可能预设较多道抗震设防线
一般的地震要有一段的维持时段,并且有可能出现很多次循环效应,依据地震后垮塌的建筑物的了解,地震的循环效会让建筑物结构内部受到比较严重损坏,而且到最后垮塌都是因为结构内部损坏导致失去了承载重力动载的可能。增强结构的抗震的能力的重要手段是适当处理构件间的相互作用关系问题,让他构成多道防线。比如较单一的框架类型结构,其中的框架就形成了单一的对抗侧力的结构,应用“强柱弱梁”型具备延性的框架结构,当处于水平地震破坏作用下,框架结构梁的屈服比柱的屈服先打到极限,于是可以做到应用框架结构梁的变形特征抵消地震破坏的能量,让框架结构柱体处于在第二道防线的地位。
(五)注意建筑平面布置
在建筑设计当中,建筑的平面布置起着主要作用,在建筑平面布置上可以直接看出建筑的使用要求和使用功能,可以很清楚的看见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,通常每层建筑的的使用功能都不同,所以每层的建筑平面布置也不一样,主要有以下几处需要注意,外围填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙,需要把各个之间的协调性做好。为了避免在地震中发生建筑物的扭转地震反应,平面布置也要把墙体和柱子之间的协调性处理好,做到对称设计,有利于减少地震扭转反应,在设计电梯井筒的位置时,要注意协调,因为电梯井筒是刚度特别强的,它有很大的抗侧力强度,在地震中,它会吸收大部分地震力。
以前有的案例显示,某建筑物把电梯井筒设计在平面的一侧或者一个角落,地震时,电梯井筒附近时震害最严重。平面布置墙体时,不能过于不对称,墙体主要分布在一侧,与另一侧分布差距悬殊,这样就造成了刚度分布不均,而且质量明显偏心,结构在受力和变形方面很不协调,就容易出现扭转地震效应。举例说明,现在有很多临街的商铺,在一侧通常不设墙体,墙体主要分布在对立面,这样的设计,就是结构受力不均,质量也偏心,刚度分布不均,很容易引起扭转地震效应。还有一点需要注意的,平面布置墙体时,有一些把承重墙不做对齐设计,或者中断,这样设计,影响了地震力的传递,会造成局部严重震害,同样不利于抗震。可以看出,建筑平面布置在建筑抗震設计中起着非常重要的作用,要想协调好它们二者的关系,在平面布置时,尽可能的使刚度分布均匀,质量对称,防止刚度突变,避免扭转效应,并且要注意抗侧力构件的布置,协调好建筑的使用功能和抗震性能之间的关系。
六、结语
随着自然灾害的频繁发生,尤其是地震灾害的不断发生,建筑设计中加强抗震设计,对于可能会发生的事故进行及时的预防,减小地震发生造成的损失和伤亡是极具意义的。
参考文献:
[1]赵振平,董小奇.建筑设计在建筑抗震设计中的作用[J].河南建材,2012,03:151-152.
[2]代应君.试论建筑设计在建筑抗震设计中的作用[J].门窗,2013,08:203+206.
[3]贾昭,王云.概念设计在建筑抗震设计中的体现及应用[J].中国新技术新产品,2009,20:169.
[4]肖桂清.建筑结构抗震设计的若干对策及改进建议[D].武汉大学,2004.