淺析建筑平面抗震設計策略

【摘要】地震具有突發(fā)性，且可預見性低，因此應以預防為主要方針，最根本的就是要搞好抗震設防和提高現代高層建筑抗震能力。本文從多個角度的建筑抗震設計方法，建筑抗震概念設計等方面進行概述。

【關鍵詞】 抗震概念設計； 抗震設計方法； 抗震設計策略

根據我國多次大型地震中的位置與損害程度分析中得出：科學合理的建筑結構設計方法，建筑造型抗震設計策略，建筑平面抗震設計策略，屋頂建筑的抗震設計問題是房屋抗震能力提高的宗旨。

一、 建筑抗震概念設計

地震復雜性和不確定性對于準確預測房屋遭遇的參數和特性無非是現代建筑科技的挑戰(zhàn)。抗震在結構分析方面仍存在許多不確定性因素，抗震設計不能完全依賴計算得到的結果。長期抗震經驗總結的抗震工程基本概念和抗震工程的基本理論應是抗震問題的基本立足點，同時也是良好結構性能的決定因素。

1 、科學合理的建筑場地的選擇

地震中經常出現的輕災區(qū)有重災，重災區(qū)有輕災的現象，就是由于地震對房屋的破壞不只是在結構上還有對房屋周圍場地條件的破壞。抗震設防區(qū)的建筑工程場地在選擇時應遵循以下原則：

第一、 密實均勻的中硬場地土和開闊平坦的堅硬場地土是建筑抗震有利地段的最好選擇。

第二、 避開對建筑抗震的不利地段，例如突出的山嘴，高聳孤立的山丘，河岸和邊坡邊緣，采礦區(qū)，軟弱場地土，非巖質陡坡，在平面分布上成因明顯不均勻的場地土。

第三、不在地震時可能發(fā)生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段和發(fā)震斷裂帶上建造房屋。

2、 抗震結構體系應遵循的原則

（1）采用多道抗震防護線，以防因部分結構或構件的損壞而導致整個抗震體系喪失對重力荷載的承載能力或喪失抗震能力。

（2）抗震結構應具有合理的強度和剛度分布，避免因局部削弱產生應力集中或是塑性變形集中，以防結構薄弱部位的出現。

二 、抗震結構設計方法

1、基于位移的抗震設計方法，是在不同強度地震作用下，以位移響應為主要目標進行結構設計，從而使結構達到預期設定的性能和功能。它應包括構件截面承載力計算，構件截面變形能力設計等。基于位移的抗震設計具有以下優(yōu)點

（1）首先能夠滿足多層次抗震要求。它通過不同的功能要求，設計出不同位移情況下的結構的強度和剛度

（2）基于位移的結構的設計是以目標位移為基準的，所以對破壞時結構的破壞狀態(tài)有著確定的認識。

（3）不必考慮結構的非線性性質。彈性結構下的設計方法可以直接引用，可用線性系統(tǒng)代替原有結構。

2、能力譜法按照對結構延性需求將規(guī)范設計的反離譜折減后轉換為反應加速度?—位移關系的需求譜。根據對靜力彈塑性分析得到的力和位移關系曲線轉換成等效單自由度體系加速度—位移關系能力譜。最后通過將能力譜和需求譜放在統(tǒng)一坐標系，可以分析評價結構的抗震性能。基本內容包括以下方面：

（1）以多自由度體系和單自由度的轉換關系為依據 ，從而建立結構的等效單自由度體系。

（2）通過對分析 研究結構的靜力彈塑性得出結構基底剪力 。

（3）在同一個坐標系下把能力曲線與需求曲線比較，如果能力曲線不與任何一條需求曲線相交，則得出建筑結構不滿足抗震要求。如果兩者相交，則可以通過運用插值圖解法 計算出二者的交點，尋求二者交點的對應阻尼比。該點確定了在設計反應譜作用下單自由度體系下最大反應和先對阻尼，因而可計算結構延性。

3、控制延性的抗震設計方法

控制延性抗震設計方法主要有以下幾方面：

（1）分析計算出在小震下結構的承載力， 并且運算出截面內力和配筋。

（2）依據大地震和經驗度計算選定的截面和配筋，得到結構的實際強度，求出結構整體所需要的位移延性系數。

（3）通過研究結構位移延性系數與結構體系的塑形變化機制來確立構件的延性需求，進而運算出臨界截面所需的曲率延性系數。

三、建筑造型抗震設計策略

許多建筑物抗震能力弱的原因是建筑的造型和抗震性能相互不協(xié)調，這對建筑的性能和安全性存在著直接影響。建筑造型抗震設計包括建筑體型抗震設計和建筑立面抗震設計。

1、建筑體型抗震設計

建筑體型設計作為設計的重要環(huán)節(jié)之一，直接關系著建筑的布局和體量，對建筑物抗震能力有著很大的影響。現實中為追求建筑物外觀的新異感，經常建造出經濟性低而危險性高的建筑體型。建筑過程中建筑設計師注重建筑體型與建筑物抗震能力之間的關系，建筑的尺度和體量對建筑物的布局都存在著很大影響，它們是密切相關的。

2、建筑立面抗震設計

建筑立面組成成分是大量的部件，比如有門窗、墻柱、陽臺、檐口等等，它的設計就是合理確定部件的材料、比例關系和尺寸大小等。站在抗震的角度看，建筑立面具體設計要加強立面的比例、尺度、虛實、凹凸和對稱性的規(guī)劃，設計過程中應注意以下三個方面。（1）不能單獨考慮一面的設計，要將正立面、側立面和背立面保持協(xié)調、均衡和統(tǒng)一。（2）加強立面空間效果與立面各部件的均衡性和規(guī)劃性。（3）在建筑結構和功能要求的基礎上深化建筑空間的造型。

四、建筑平面抗震設計策略

良好的建筑平面設計是通過整體綜合的考慮，能夠有效地解決建筑美觀、經濟、安全和使用功能等方面問題。在抗震設計方面有諸多的影響因素，如建筑物的特征、結構布置、造型和建筑施工技術等。建筑平面組合形式多種多樣，我們常見的有走道式、單元式、集中式和自由分隔式等，在具體的抗震設計中，設計者要根據時間情況選擇合適的組合方式。

（1）走道式平面組合方式的各個使用空間要借助走道進行聯(lián)系，它們之間沒有直接的連通。具有各個分區(qū)功能明確、自由的特點，所以這種平面組合方式適用于辦公樓、學校、醫(yī)院等等建筑。走道式有利于抗震主要是在建筑布局規(guī)整、簡單和空間分布均勻，另外樓層平面的剛度分布和質量分布也比較均勻。

（2）單元式平面組合方式是利用垂直交通將各個使用空間聯(lián)系起來，每個使用空間有點互相干擾、平面集中和緊湊特點，這種單元方式組合多適用于酒店、商住樓、高層辦公樓、住宅等建筑。

（3）集中式平面組合方式是將大廳設計成建筑的樞紐，放在中心位置，有利于將各個房間連接起來。其結構基本采用大跨度結構，因此在選材方面就用空間網架結構和鋼結構，加強抗震性。

（4）自由分隔式平面組合方式就是將一個偌大的空間分割成多個獨立的小空間，主要適用于展廳等建筑。采用自由分隔式時我們應注意：對結構布置的規(guī)劃性和均勻性的把握；做到分隔墻在建筑的結構梁上。

五、屋頂建筑的抗震設計問題

屋頂建筑設計的抗震所考慮的問題在于屋頂重心與下部建筑的重心是否在一條線，屋頂抗側力墻與下層抗側力墻上下是否連續(xù)，因此在設計中應盡量降低其高度，選用高強輕質和剛度分布比較均勻的建筑材料，盡可能保證上下重心的一致。在高層和超高層建筑設計中，屋頂的設計是重要的部分，高層建筑屋頂存在過高和過重的問題，這不僅加強了建筑的變形也降低了建筑抗震的能力。

建筑抗震設計是建筑設計一個重要方面，為提高建筑物的抗震能力，我們應對建筑結構選型、造型設計、平面設計和屋頂設計進行綜合考慮，保證其強度和剛度，更好地發(fā)揮設計在抗震應有的作用，提高房屋整體的抗震效果。

參考文獻：

[1]崔京浩，建筑抗震鑒定與加固[M].中國水利水電出版社，2006

[2]馬鋟，建筑設計在抗震設計中的重要性，科技資訊 2010年15期