淺談抗震概念在建筑設計過程中的應用

摘 要：地震，是危害人們自身生命、財產安全的自然災害，前期沒有任何特殊征兆。最近幾年，全世界因為地震災害導致的建筑工程破損情況越來越嚴重，甚至危及到了人們的生命。本文簡述了建筑設計過程中應怎樣把握抗震概念設計，目的在于提升建筑質量，為人們的生命、財產等提供保障。

關鍵詞：抗震概念是設計；建筑結構；分析及討論

中途分類號：TU973 文獻標識碼：A

2013年4月20日8時02分，四川省雅安市蘆山縣發生了7.0級地震，震源深度13公里，這是即2008年以來，四川發生的第二次大地震。

當年的汶川地震是我國目前為止破壞力最大、范圍最廣的一次地震，當時，山河顫動、大地移位、滿目瘡痍。

在2011年11日，日本東北部也發生了9.0級地震，造成了日本核電站爆炸，輻射物質外泄，周邊人員受到威脅。

伴隨著社會經濟的逐漸進步，城市范圍逐漸擴張，地震所帶來的經濟損失也越來越高。所以，怎樣準確的對地震進行預防，降低所產生的經濟損失，并且防止地震出現后衍生的次生災害（例如：核電站爆炸、火災等），就變成了當前建筑工程部門首要處理的問題。人們在對數次的地震災害進行分析，總結出：對于建筑抗震性能的設計來講，其結構概念設計比計算設計更為關鍵。

一、建筑設計中抗震概念的必要性

當前，我國正處于飛速發展的階段，其建筑速度及建筑規模都超越了以往。那么，增強先進計算理論的發展、提高計算機的使用、發展新型輕質、高強、環保的建筑材料利用，將建筑結構設計同安全、可靠、經濟相關聯就成為了建筑部門首要解決的問題。但是，在飛速提升的背后，隱藏的是粗糙、盲目的建筑設計，其對于建筑結構設計是十分危險的事情。對于當前的情況，應倡導利用概念設計的方法幫助設計師發揮創造性，同時推動建筑行業的發展，所以，概念設計是十分重要的理念。

那么，抗震概念設計又是什么呢？抗震概念設計是鑒于地震災害和工程經驗建立的抗震設計基本原則和思想，進行建筑和結構的總體布置并確定細部構造的過程。對于建筑結構的抗震設計來講，概念設計、抗震計算和構造措施三個層次同等重要，缺一不可。那么，也可以說“概念設計”是建筑結構的抗震設計中最為關鍵的問題。

這里說的“概念設計”指的是在進行建筑結構設計時，不但要對建筑整體結構的抗震性能進行關注，同時要根據結構的破壞過程及機制，靈活將抗震標準應用到設計中。不僅要把握整體布局，并且還要兼顧重要部位，進而使結構抗震設計中的問題得到根本的解決，更好的提升建筑整體結構的抗震性能。

建筑設計中，抗震概念設計的內容主要包含工程整體結構及細部的布置構造；對于地震災區建筑工程的結構概念設計中，抗震概念設計、結構抗震計算及抗震構造措施三方面內容應進行關注；從建筑及構造方面進行綜合設計。

對于建筑結構中的抗震概念的設計來說，基本為規范。當前，世界各國都將建筑思想逐漸轉變為應用多級設防的觀念。當前的建筑抗震設計標準通過修改及設定已經趨于完善。在設計規范中，應用了“兩個階段、三個水準”的概念，即“小震不壞、中震可復、大震不倒”。

在建筑結構的抗震概念設計中，包含著一些不確定或模糊不清的條件。例如：地震作用是一種循環往復且隨機性很強的荷載，建筑物受到地震破壞的原因也比較復雜，想要準確預測遭受地震后的情況并進行計算是十分困難的。

二、建筑設計應注重場地的選擇

我國現行抗震規范按場地上建筑物的震害輕重程度把建筑場地劃分為對建筑抗震有利、一般、不利和危險的地段。地震造成建筑的破壞，除地震直接引起結構破壞外，還有場地條件的因素；因此抗震設防區的建筑工程宜選擇有利和一般地段，避開不利地段，并不在危險的地段進行建設。

工程地質條件對地震破壞影響很大，常有地震烈度異常現象，即“重災區里有輕災，輕災區里有重災”，其產生的原因是局部地區的工程地質條件不同。例如：蘆山縣太平鎮一座百年老宅，在“4.20”地震中地處震中9度烈度區，震后建筑安然無恙、毫發未損，該宅地處位置就是老百姓常說的“風水寶地”。實際上就是抗震規范中提到的有利地段的一種體現。

三、合理把握建筑的體型

無數次的地震災害表明，規則、簡單、對稱的建筑在地震時較不容易破壞，對建筑設計規則性的要求，已普遍得到了高度重視。在設計建筑方案時，建筑形體和布置應符合抗震概念設計原則，盡量采用規則的建筑方案。也就是說，建筑的平面、立面應力求規則、簡單、對稱，抗側力體系的剛度和承載力，材料強度和質量分布應均勻、連續、無突變。震害表明，不規則的建筑在地震作用下容易產生扭轉振動，進而破壞。

規則性在抗震概念設計中是一個重要的概念。然而建筑設計創作是工程技術和人文藝術的結合，可構造某種認為環境體系，以滿足人們物質和精神上的要求。為達此目的，建筑設計不可避免會出現一些復雜的建筑體型，這些復雜的建筑體型很難準確的用若干簡單的定量指標來劃分不規則程度。因此，就需要有經驗的、有抗震知識素養的建筑師和結構工程師相互配合，區分不規則、特別不規則和嚴重不規則等不規則程度；對所設計的建筑的抗震性能有所估計，這樣才能設計出抗震性能良好的建筑。并按實際需要合理設置建筑抗震縫，可以將體型復雜的建筑物劃分為“規則”的建筑，從而降低抗震設計的難度，提高抗震設計的可靠度。

四、利用結構的延性

一個結構的抗震性能，主要取決于對地震“能量吸收和耗散”能力的大小，而又取決于結構延性的大小。延性好，則結構通過彈塑性變形耗散大量地震能量，使結構免于倒塌。利用結構的塑性變形的發展來抗御地震，吸收地震能量，因此增加結構的延性，不僅能削弱地震反應，而且提高了結構抗御強烈地震的能力。

在結構設計中，對于框架結構體系，按規定應采用梁端屈服型框架，使框架結構塑性鉸出現在梁端，這就是所謂“強柱弱梁”型的延性框架；以提高結構整體的變形能力和抗地震倒塌能力，防止建筑物在強烈地震作用下倒塌。同時要求，使鋼筋混凝土構件正截面受剪承載力大于構件彎曲時實際達到的剪力，即“強剪弱彎”，用以改善構件自身的抗震性能，“強柱弱梁、強剪弱彎”是結構抗震概念設計中的兩個重要概念。

對于砌體結構房屋，按規定應優先采用現澆鋼筋混凝土樓、屋蓋，設置圈梁和構造柱，或采用配筋砌體，加強對砌體的約束，提高砌體結構的延性和整體性，使砌體結構在地震力的作用下，發生裂縫后不致倒塌。

五、設置多道防線

多道抗震防線對結構在強震作用下的安全性是極其重要的，在建筑結構中建立多重抗側力體系，當第一道防線的抗側力構件在強烈地震襲擊下遭到破壞后，后備的第二道及至第三道防線的抗側力構件立即接替，抵擋后續的地震力的沖擊，可保證建筑物最低限度的安全，免于倒塌，贏得救援時間，便于救援人員及時施救，提高了對生命的保護。

例如目前廣泛采用的框架-剪力墻結構體系，主要抗側力構件是剪力墻，也就是第一道防線，一旦剪力墻開裂或屈服，框架部分將起到第二道防線的作用；又例如框架-填充墻結構體系，如設計得當，在地震作用下，填充墻就是第一道防線，一旦填充墻遭到破壞，框架梁將起到第二道防線的作用，框架柱則為第三道防線。

六、注重非結構因素

根據蘆山“4.20”地震破壞現象分析，多數鋼筋混凝土框架結構建筑的砌體填充墻率先破壞，耗散了大部分地震能量，拖延了震害過程，限制了框架變形，減少了整體結構的地震側移幅值，使主體結構免遭厄運，確實充當了抗震防線的“第一衛士”。

在建筑抗震設計中，設計師應注重填充墻對整個結構抗震性能的影響，填充墻的布置在建筑平面上，應力求對稱均勻，以免造成結構偏心；沿房屋的豎向，填充墻應連續貫通，以避免在填充墻中斷的樓層出現框架剪力的驟增。

結語

總而言之，抗震概念設計是決定建筑安全性能的關鍵所在，從建筑整體方案設計起始，就應利用對建筑結構抗震標準去應對工程中將出現的問題，例如：建筑體型、結構體系、剛度分布、構件延性等。從宏觀角度去進行思考、判斷、選擇，再輔助必要的計算和構造措施，從根本上消除建筑中的薄弱環節，提升建筑整體抗震性能。也可以說，抗震概念的設定是基于建筑整體空間及地理問題基礎上，運用整體概念總結構件方案，依據力學原理選取設計思路，更好的保證建筑整體性能，維護人民生命、財產安全。對建筑設計過程中如何把握抗震概念設計進行探討是值得相關工作人員深入思考的事情。

參考文獻

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