概念設計在建筑抗震設計中的體現(xiàn)及應用

景海龍

【摘要】近些年地震頻率逐步提升，對人們生命、財產(chǎn)有著較大威脅。因此對建筑抗震設計進行有效強化成為必然。本文主要對建筑抗震中如何運用概念設計進行探討分析，對其應用狀況進行總結(jié)，以期為建筑抗震性能的有效增強做出貢獻。

【關鍵詞】概念設計；建筑抗震設計；體現(xiàn)；應用

設計建筑時，對概念設計進行恰當運用可使抗震性能得以有效提升，不論是安全性還是穩(wěn)定性都顯著增強，進而使結(jié)構(gòu)體系與抗震要求相契合的同時，使結(jié)構(gòu)造價達到經(jīng)濟理想化。

1、概念設計具體體現(xiàn)概述

1.1基本概述

建筑設計通常分成計算、概念兩部分設計。計算設計通常以準確數(shù)據(jù)、信息等為基礎，而地震無法有效預測，因此從計算設計出發(fā)對建筑進行抗震設計并不現(xiàn)實。而概念設計主要指設計師以建筑空間為基準，從整體概念出發(fā)對結(jié)構(gòu)方案進行設計，同時對各構(gòu)件和結(jié)構(gòu)相關關系進行有效處理。設計時一般會通過概念設計對地震情形進行引入，而后做出相應模擬，同時按照相關參數(shù)對建筑結(jié)構(gòu)進行合理計算，從而獲得相應抗震結(jié)構(gòu)，確保其抗震性能的有效強化。此外抗震設計應以建筑周圍小震效應為基準，計算各主要構(gòu)件相應的承載力，從而把握好建筑具體彈性變形。此外還應合理計算大震時結(jié)構(gòu)變形情況，確保設計在抗震方面實現(xiàn)第三水準。抗震設計以設計目標為導向來展開，為確保抗震性能的有效提升，設計師應對結(jié)構(gòu)概念進行強化，使結(jié)構(gòu)方案在效果、造價方面都實現(xiàn)理想化，從而實現(xiàn)小震不壞而大震不倒的設計目標。

1.2概念設計關注要點分析

首先選取場地需要使建筑與不利地段相遠離，如果不能避免則需采取相應抗震措施。因此選取地基時應靠近抗震有利地段。可選擇土質(zhì)較為堅硬而地質(zhì)元素也較為均勻的地區(qū)。此外結(jié)構(gòu)設計應盡量使平立面保持規(guī)則，同時剛度分布較為均勻，從而避免地震導致薄弱處產(chǎn)生集中性質(zhì)的破壞。結(jié)構(gòu)設計需要使扭轉(zhuǎn)規(guī)、側(cè)向剛度等規(guī)則化，同時構(gòu)件在布置方面須保持規(guī)則。其次對結(jié)構(gòu)體系進行針對選取。結(jié)構(gòu)體系需要對計算簡圖及內(nèi)力如何傳遞等進行概括，還應對多道防線進行合理布置從而防止構(gòu)件因地震損壞使得結(jié)構(gòu)體系喪失抗震、承載能力。此外概念設計要對強度等的分布進行重視，通常質(zhì)心、剛心相應的偏心距不應過大，防止局部削弱造成薄弱部位的出現(xiàn)。

2、建筑抗震中概念設計具體應用

2.1對抗震結(jié)構(gòu)進行重點設計

現(xiàn)階段若建筑高于150m通常采用筒中筒、框—筒還有框架支撐等結(jié)構(gòu)體系。上述體系應用良好，而國內(nèi)鋼材產(chǎn)量巨大，再加之鋼結(jié)構(gòu)等方面生產(chǎn)進步較大，因此結(jié)構(gòu)設計可以采取鋼骨砼、鋼管砼及鋼結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系，同時對柱斷面進行合理調(diào)校，從而使其抗震性能得到有效提升。此外還可推動抗震模式從硬性為主向著柔性為主進行轉(zhuǎn)變，通過以柔克剛或剛?cè)峤Y(jié)合的方式對地震沖擊進行合理釋放。

2.2對隔震技術(shù)進行恰當運用

設計師通常在基礎及上部結(jié)構(gòu)中間建設隔震層，使二者實現(xiàn)有效隔離，降低能量傳播，確保其抗震性能得以有效提升，并減少地震能量所造成的破壞。對隔震技術(shù)進行恰當運用，使主體結(jié)構(gòu)得到安全應用的同時，有效保護其內(nèi)部構(gòu)件。地震過后并不需要較大修復，僅需對隔震裝置進行更換。該技術(shù)對于隔震設施有著較高標準，其不論是豎向承載還是初始剛度等都應達標，從而實現(xiàn)對水平位移的有效把控；隔震設施在水平變形、阻尼等方面性能應較強，其自振周期應和場地振動時的特征周期相契合，從而對其地震能量進行吸收，使地震災害得以減輕。

2.3剪力墻結(jié)構(gòu)相應構(gòu)造措施應用

就剪力墻而言，對端部錨固通常有如下做法：

對鋼筋錨固來說，后者做法較為合理。前者主要將其分布鋼筋置于端部的保護層進行錨固，地震破壞會使其保護層產(chǎn)生脫落，墻體鋼筋便會裸露，而錨固也就顯得毫無意義。而后者則將鋼筋錨固于端柱中間位置，若有地震破壞，即便其端部相應保護層出現(xiàn)脫落，其端柱仍可使鋼筋受到有效錨固。因此只有對錨固相關概念進行正確認知，才會使構(gòu)造措施更為合理。

2.4降低地震時能量輸入

結(jié)構(gòu)設計通常以位移為基準進行，對各抗震方案進行合理分析從而對其變形彈性等進行有效處理，使建筑能夠承受預期地震引發(fā)的變形程度。在分析建筑各部位承載力時，應對樓層之間可能發(fā)生的位移進行考慮并控制，同時以從建筑位移及構(gòu)件變形等狀況出發(fā)，對其形變性質(zhì)及抗震能力等進行明確。此外在進行地基建設時，應將建筑設置于堅固地面，避免地震對其造成力的輸入，從而破壞程度進行有效控制。

2.5抗震防線須多道、合理設置

在防線設置方面，設計師應使抗震體系含有足夠的調(diào)節(jié)性，例如由抗震墻及延性框架等合理配置而構(gòu)建的框架——抗震墻這一體系，便以概念設計為基礎，對豎向支撐進行選取時側(cè)重于重力荷載較小的設計，同時選取抗震墻時其軸壓應小，從而對抗側(cè)力進行有效構(gòu)建。此外該體系不應選取框架柱，其軸壓通常較大，地震破壞會使其喪失豎向的承載力，從而導致坍塌狀況等的發(fā)生。

2.6應用意義

首先概念設計有效拓展了結(jié)構(gòu)設計思路。以往計算理論通常僅對結(jié)構(gòu)抗力如何有效提升加以關注，使得配筋量及砼等級逐漸提升，設計師僅關注配筋率不超標準即可，導致諸如肥梁胖柱等的出現(xiàn)。而概念設計可有效改善片面加筋、強化等級等情況。此外初步設計時無法以計算機為輔助進行實現(xiàn)設計，這便需設計師以其結(jié)構(gòu)概念為基準，對結(jié)構(gòu)方案進行合理選取。

總結(jié)：

強化抗震設計對建筑而言至關重要，設計師應以概念設計為基準，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)、抗震要求等從多角度來設計結(jié)構(gòu)體系，使抗震性能得以有效強化，有效降低地震效應。

參考文獻：

[1]鄭海峰.探究抗震設計理念在建筑結(jié)構(gòu)中的體現(xiàn)[J].建材與裝飾，2017（32）：118-119.