建筑抗震設計研究

李 黎扈青素

(1濮陽市建設工程質量監督站，河南 濮陽 457000 2河南省建設工程質量監督總站，河南省鄭州市 450003)

建筑抗震設計研究

李 黎1扈青素2

(1濮陽市建設工程質量監督站，河南 濮陽 457000 2河南省建設工程質量監督總站，河南省鄭州市 450003)

建筑是人們為了滿足社會生活需要，利用所掌握的物質技術手段，并運用一定的科學規律和美學法則創造的人工環境。一個良好的建筑抗震設計，不僅是結構設計的一部分。它還應該從建筑設計入手，充分重視抗震設計在建筑設計中的重要性。本文從建筑設計、立面設計、豎向布置設計、抗震縫設置等角度分析建筑設計中應注意的幾個問題，分析了建筑抗震設計的機理，分析建筑抗震的實際效果，以提高建筑抗震性能。

建筑設計；抗震；結構；性能提升

1 引言

近些年我國地震頻發，特別是2008年之后，我國接連發生汶川（四川）、玉樹（青海）的大地震。地震給人們的生活帶來了不可挽回的破壞，使人們的身心、財產受到巨大的損失。特別是一旦發生強地震，引起房屋的倒塌，不但造成財產的隨時，還會因為房屋的倒塌造成房屋中的人二次受傷的可能。因此，無論是普通老百姓，建筑專業人士都越來越關注建筑的抗震性能。歷次地震災害都表明，建筑物的破壞是城市地震災害的主要形式，也是造成人員傷亡、經濟損失的主要原因。建筑抗震性能直接關系到人們的生命財產安全，因此建筑設計人員應高度重視建筑抗震設計，確保人們生命財產的安全。

2 建筑抗震設計的意義

傳統的建筑抗震設計是結構工程師的工作。它是結構設計的一部分，經過精確的力學分析和結構計算，而建筑師只是參與建筑物的結構、建筑形態的設計，并沒有考慮建筑物抗震設計。如果建筑師在設計建筑時不考慮建筑物的抗震性能，只是考慮建筑物的建筑形態，那么就可能提供的建筑設計方案沒有考慮到建筑物的抗震要求，甚至違背了抗震概念設計的基本原則，就會導致嚴重的地震易損性點的設計，給抗震設計帶來更多的困難。它們會造成更高的成本，不必要的投資，或使建筑布局受到限制，甚至導致設計不合理。一旦發生地震就會造成無法挽回的后果。相反，建筑師在施工方案設計和初步設計階段，考慮建筑功能、空間組合、立面造型及周圍環境，結構工程師就會使得設計的建筑物的構件系統更加合理，就會使得質量和剛度分布以及由此產生的地震作用和結構應力和變形更加均衡，使建筑結構和抗震性能得到改善和增強。要想解決建筑的抗震，應該從最開始著手，建筑設計時就應該考慮建筑的抗震。

3 地震破壞建筑的因素

只有了解地震是怎樣破壞建筑物的，才能明白在哪一方面加強建筑物的抗震設計，才能使結構能夠有效地抵抗地震破壞。

地震是由深部地下的巖石斷裂引起的，這會導致長期累積能量突然釋放。能量會以地震波的形式向各個方向傳播，從而產生某些區域的振動。建筑物位于地球的表面，在地震作用下，建筑物受到破壞的方式主要是地震波傳播方式的影響。地震波的傳播方式有三種：縱波、橫波和表面波。其中，縱波使地面向上和向下振動，處于地球表面的建筑物也會隨著上下震動，底層承重柱或墻壁荷載會突然急劇增加，再加上建筑物自身上半部的重量，如果重量超出了底層承重柱或墻壁的承載能力，底層承重柱或墻壁就會倒塌，導致上層建筑逐漸崩潰。橫波是可以使地面的間距和擺動。表面波是一種在縱波和橫波在地面上相遇時產生的混合波，具有大的波長和高的振幅。它只能沿著地面傳播。這兩種波會使建筑物的晃動，相當于沿水平方向反復地施加來回的力量到一個建筑物。如果底部的柱或墻沒有足夠的強度或變形能力，整個建筑將彎曲或傾倒向同一方向。這種破壞模式在地震災區較為常見，是使建筑受到嚴重破壞的主要因素。在許多情況下，三種波同時發生，造成建筑物的破壞。建筑的扭轉性能往往是很差的，所以建筑物很容易發生嚴重扭轉。在地震災區，部分建筑的倒塌，主要是由于這類問題。

4 建筑抗震設計

由于建筑方案評價準則更注重造型新穎、造型奇特，投資者也更加注重建筑的外觀，許多建筑師都傾向于在建筑創作中追求外觀形式。雖然這些建筑作品可能會出現更好的視覺效果，但是在突然的地震災害的情況下，他們似乎很無力。這是因為違規設計對建筑物的抗震性能造成嚴重的影響。《建筑抗震設計規范》明確規定，建筑設計應根據建筑抗震概念設計的要求，指出建筑造型的規律性。應采取措施加強不規則房屋的抗震性能。特別是不規則房屋的規劃應特別研究。不得使用不規范的建筑物。本文將從以下幾個方面探討建筑師應注意的問題。

4.1 建筑面板設計

平面布置圖是整個建筑設計中非常重要的一部分，它直接反映了建筑的功能和要求。柱子之間的距離，墻的布置和空間大小會影響到建筑物的抗震性能。例如，建筑物的功能是不同的，每個樓層的房間布局可能會有所不同，導致一些外圍填充墻和分區的不對稱性。因此，這樣的建筑物將在地震中扭轉，并導致部分結構破壞。至于其他的一些建筑，電梯井是很硬的，位于一個角落，往往建筑物的一側上的電梯在地震中嚴重損壞。這是因為電梯井具有很強的抗側力剛度，吸引了地震作用的主要部分。在一些建筑中，許多墻壁都放在一邊，另一邊只有少數，或者房間的功能分布非常不同，導致平面剛度分布的不對稱性。質量分布也不同，所以對結構受力和變形不協調，地震時建筑會發生扭轉。因此，建筑平面設計對地震構造有很大的影響。從最基本的角度來解決的核心問題，所以建筑平面設計應使均勻分布和對稱協調的質量和剛度的結構，避免突變和扭轉效應。在一般情況下，應將建筑的功能與結構抗震性能進行整合，充分發揮建筑抗震設計的作用，為結構抗震設計打下基礎。

4.2 建筑立面設計

設計中的建筑立面和造型設計往往是很難的，因為它直接關系到建筑的外觀。建筑造型包括建筑平面形狀和主題空間形態設計。復雜平面形狀的許多零件在地震中受到不同程度的破壞，抗震性能較差。那些簡單、普通的平面形狀的建筑物在地震中沒有受到嚴重的破壞，有的甚至保持完好。類似地，那些具有高度復雜和不規則形狀的建筑物在地震中也被破壞了。特別是建筑物的剛度突變更容易被破壞。因此，建筑造型的設計應使平面和空間盡可能的簡單、規則化。布局應使建筑結構的質量和剛度均勻地分布，所以建筑結構的質量中心與剛性的中心是一致的，以避免扭轉效應。

4.3 豎向布局設計

在建筑設計中，垂直布局問題主要反映在建筑物高度的質量和剛度分布上。無論是單、多層或高層建筑，這是不可忽視的問題了。質量和剛度的波動不同，形成突變，甚至導致“抗震性能差薄弱層”。這是一個重要的問題，應引起高度重視。許多嚴重的地震都表明，建筑物的豎向樓層剛度的過度變化很容易造成建筑物的破壞，甚至使建筑物倒塌。因此，建筑師應盡可能設計連續墻和柱，使受力墻布置均勻，使其在建筑物底部均勻，以避免在地震時的剛度不均勻分布引起扭轉效應。

5 結論

地震是一種隨機振動，很難計算出復雜度和不確定性。到目前為止，還不可能用科學和技術手段預測短期或即將發生的地震，或者準確估計地震中建筑物的變形參數。只有通過計算是很難保證建筑物的抗震性能。因此，在建筑設計階段，建筑師應考慮到建筑創作中的地震問題，制定出一個優美、實用、合理的方案，并滿足抗震標準要求。

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TU7

B

1007-6344（2016）02-0091-01

李黎（1978年6月）女，漢族，重慶大學， 土木工程專業，本科學歷，主要從事質量監督工作。

扈青素(1970年3月)，女，漢族，中央廣播電視大學，土木工程專業，本科學歷，主要從事質量監督工作。