抗震设计在建筑中的应用研究.doc

1、抗震设计在建筑中的应用研究摘要：近年来，我国相继发生了几次破坏力较强的地震灾害，地震灾区许多房屋损坏甚至倒塌，给人民的生命财产造成了巨大的损失。如何在实现房屋建筑使用功能的同时，增强其抗震能力，成为建筑行业必须解决的重大问题。本文分析了抗震设计在建筑中的应用。 关键词：建筑抗震设计；应用研究 中图分类号： S611 文献标识码： A 引言 我国是一个多地震国家，地震情况比较复杂，地震活动分布广泛。 由于地震及地震效应的突发性和复杂性，以及计算模型与实际情况的差异，使得地震时造成建筑破坏的程度很难准确预测，无法进行精确的抗震计算，因此必须依赖于良好的抗震设计。 一、建筑抗震设计的简述 地震又称地

2、动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。地震常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。地震之所以造成人民生命财产和国民经济严重的损失，直接原因有三：一是地震引起滑坡、地裂、断层等严重的地面变形，直接损害结构物；二是地震引起结构物地基的震陷、砂土液化，使地基失效；三是结构物在剧烈的振动中因承载力不足、变形过大、连接接头破坏、构件失稳甚至整体倾覆而破坏。建筑结构的抗震设计主要针对后一种情况而言， 建筑抗震设计规范GB 50011(以下简称抗震规范)规定：对位于抗震设防区的建筑物必须

3、进行抗震设计，以预防为主，使建筑经抗震设防后，减轻地震破坏，避免人员伤亡，减少经济损失。实践证明：若想防控建筑工程质量出现问题，工程的设计质量是第一道关口。由于在设计上出现的问题会给工程施工阶段与交付使用等方面带来很多安全质量隐患，所以一定要严格的管理建筑的抗震设计。提高各类工程的抗震能力成为减轻震害的重要对策之一。 二、建筑设计在建筑抗震设计中的几个主要设计问题 1、建筑体型设计问题 建筑体型包括建筑的平面形状和立体的空间形状。震害表明，许多平面形状复杂，例如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。海城地震和唐山地震中有不少这样的震例。而平面形状

4、简单规则的建筑(包括单层和多层建筑)在地震中都未出现较重的破坏；有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则，例如相邻单元的高差过大、出屋面建筑部分的高度过高、有的建筑装饰悬伸过大过高，这些沿高度形状上的变化，在地震时都会造成震害，特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。在历次地震中工业与民用建筑都有此类震例。所以，在建筑体型的设计中，应尽可能的使平面和空间的形状简洁、规则；在平面形状上，矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说，都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体形，尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼，在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布，避免产生因体形不

5、对称导致质量与刚度不对称而引起建筑物在地震时发生对抗震极不利的扭转反应。在建筑设计中，特别是高层建筑的建筑设计中，为了建筑立面美观和艺术上创意，复杂的建筑体型是难以避免的，但是，在设计时一定要把建筑艺术、建筑使用功能同建筑结构抗震安全地很好地结合起来。 2、建筑平面布置方面的问题 首先，在进行建筑物设计的时候，建筑物的平面布置设计是十分重要的，建筑物的平面布置设计会直接影响建筑物的使用功能。在进行建筑物平面布置设计的时候要考虑的问题十分多，在平面布置图上要将建筑物柱子的距离、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，都要明确下来。在很多建筑物的设计中要

6、根据建筑物不同的使用功能进行不同的设计，有的时候要具体到建筑物中的每个楼层，每个楼层布置的不同就必须要考虑到建筑物墙体设计的不同，建筑物墙体的强度和刚度以及它和柱子之间是否对称都会影响建筑物的抗震性能。其次，在进行建筑物设计的时候要充分考虑各种平面布置对于整个建筑物安全性的影响。在进行设计的时候电梯井的位置也会影响建筑物的抗震性能，如果将电梯井布置在建筑物的角落或者是建筑物的一侧，在地震发生的时候有可能会导致电梯井的一侧发生严重破坏，这主要是因为电梯井的抗侧力刚度吸引了地震作用导致的。有些建筑物也存在着两侧墙体不对称的情况，这就导致地震发生的时候，墙体两侧的作用力不同使得建筑物的墙面遭受到不同

7、程度的破坏。有些建筑物通常是底部大空间的（比如带有商场） ，在建筑物的临街一侧通常是不设置墙体的，这也使得地震发生的时候两侧墙体的受力不同，给建筑物带来的影响也是非常大的。在进行建筑物平面布置设计的时候要尽量使建筑物各个面都可以承受地震的破坏，并且要避免结构分布不均，对称不好，从而影响建筑物的使用功能。在进行设计的时候要将建筑物的使用功能和建筑物的抗震性能充分的结合在一起，只有这样才可以保证建筑物的质量。 三、建筑设计中需重视的抗震问题 1、建筑非结构构件设计及建筑连接节点构造设计问题 随着建筑立面和室内空间装饰标准的提高和发展，在建筑设计上采用的建筑构件品种、材料和形式越来越多。例如，建筑立

8、面上大量采用的外贴瓷砖，外贴、外挂大理石，花岗岩板材，还有外挂的玻璃幕墙等；室内装饰普遍采用的空中吊灯、吊顶，较高装饰标准采用的人工艺术造景，壁雕，悬挑的装饰画，竖立的雕塑制品等。所有这些立面和室内的装饰，都有一个其本身材料和构造是否能抗御地震的作用而不破坏的问题，同时还有与建筑物主体结构相牢固连接的问题。显著的破坏出现在玻璃幕墙上。国外多次地震的震害表明，有不少高层建筑的外立面装饰玻璃幕墙在地震时出现了“玻璃雨”的破坏 (我国因玻璃幕墙在近十年来才较多采用，尚未经受过地震的实际考验)。其原因就是所采用的玻璃幕墙(包括材料及其与主体结构的连接构造) 不能适应建筑物在地震中产生的大变形要求。所以

9、，在采用玻璃幕墙时，在建筑设计要求上，必须使玻璃幕墙具有足够的强度和变形能力，在其与主体结构的连接构造上，要将连接节点设计成能沿水平向有相应位移能力的节点构造，使其与建筑物的地震变形脱开，不给外挂的玻璃幕墙造成变形破坏。对于外挂的大型石材面板与主体结构的连接构造也应按上述要求考虑处理。对直接外贴的板材和瓷砖，则必须使其与主体结构能牢固锚拉和粘结，使其在地震时不脱开不坠落。据知在日本，高层建筑上很少用直贴面砖装饰立面的，而我国则有的直贴得很高。关于连接节点的问题，需要重视其抗震的构造连接问题。对室内的各种装饰工程，尤其是悬吊的大型灯具，浮挂的雕塑，各种悬挑的人工艺术造景等，在建筑设计上，一定要重

10、视其在地震发生时的安全性，即在其与主体结构的连接构造上宜考虑它有一定的相对于建筑物的变形能力和必要的节点连接强度，防止其在地震中发生坠落或倒塌伤人。在建筑设计中，还有相当多的属于建筑布置的非结构构件，如内隔墙、内隔断、玻璃隔断、壁橱(柜)等，也要考虑它们与主体结构(柱、墙)的牢固锚拉，保障其抗震稳定性，不发生倒塌破坏，或采用与主体结构脱开的保障自身稳定的抗震措施。 2、屋顶建筑抗震设计方面的问题 屋顶建筑是高层和超高层建筑设计中的一个重要的设计部分。从近几年对一些高层建筑施工图的审查结果来看，屋顶建筑存在的主要问题，一是过高，二是过重。这样的屋顶建筑由于地震时产生的“鞭端效应”加大了地震作用，

11、也加大了变形。对屋顶建筑自身和其下部的建筑物抗震都不利。如果屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上，且前者的抗侧力墙与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时，更会带来地震的扭转作用，对建筑物抗震更不利。因此，在屋顶建筑设计中，宜尽量降低其高度。采用高强轻质的建筑材料和刚度分布比较均匀、尽可能使地震作用沿抗侧力构件的传递比较通畅，使屋顶重心与其下部建筑物的重心尽可能一致；当屋顶建筑较高时，宜使其具有较好的抗震性能，使屋顶建筑的地震作用及其变形较小，而且不发生扭转作用。 3、材料的选用和施工质量问题 除对材料和施工质量的一般要求外，抗震结构对材料和施工质量的要求应在设计文件上注明，并应保证切实执行。各类材料的强度等级应符合最低要求，钢筋接头及焊接质量应满足规范要求。在施工中，不宜以强度等级高的钢筋替换原设计中的纵向受力钢筋。 四、结束语 建筑的抗震设计是一项复杂的系统性工程，为了确保房屋的建筑质量，保障人民群众的生命财产安全，在工程实践中，不断加强对抗震设计理论及方法的分析和研究具有非常重要的现实意义。 参考文献 1王则毅，杨盛和.房屋结构抗震M.重庆:重庆大学出版社，2009. 2阎兴华，韩淼.工程结构抗震设计M.北京:北京计量出版社，2010. 3魏涟.建筑结构抗震设计M.万国学术出版社，2012.