1、建筑抗震设计中设计手法的应用研究【摘要】在建筑设计中对抗震要求的要求，在总体上能发挥着控制主导的作用。本文通过简单分析建筑设计与抗震设计之间的关系，并重点探讨建筑设计在抗震设计中的几个设计问题。 【关键词】抗震设计 建筑设计 平面布置 建筑设计是否考虑抗震要求，从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改，建筑设计定了，结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。如果建筑师能在建筑方案。初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求，则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置，建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调，使建筑结构的抗震性能和抗震承载
2、力得到较大的改善和提高； 如果建筑师提供的建筑设计没有很好地考虑抗震要求，那就会给结构的抗震设计带来较多困难，使结构的抗震布置和设计受到建筑布置的限制，甚至造成设计的不合理。有时为了提高结构构件的抗震承载力，不得不增大构件的截面或配筋用量，造成不必要的投资浪费。由此可见，建筑设计是否考虑抗震要求，对整个建筑起着很重要的作用。因此，我们在建筑抗震设计过程中特别要注重以下几个问题。1 建筑设计与抗震设计的关系 建筑设计与抗震结构设计之间有着紧密的联系，只有在设计阶段充分考虑抗震因素，才能为建筑后期的抗震设计打好基础。建筑设计是抗震设计的基础，在建筑结构设计中，对建筑设计的改动较小。当建筑设计已初步
3、形成后，建筑结构就应根据原则遵照设计的要求。在建筑设计方案中，设计师应充分考虑到建筑的抗震设计要求，设计人员必须根据建筑方案合理、科学布置结构部件，保证建筑结构刚度的均匀分布，使建筑结构的受力与变形能相互协调，从而提高建筑结构的承载能力及抗震性能。在建筑设计若不考虑到建筑的抗震性能要求，就会导致建筑布局设计限制抗震布局设计。通常情况下，为了提高建筑结构部件的承载能力与抗震性能，则要增加结构的截面面积，但会造成不必要的浪费。因此在建筑抗震设计时必须要建筑的体型、平面布置、竖向布置及屋顶抗震性能等问题进行分析。 2 建筑设计在抗震设计中的主要设计问题 2.1 体型设计 建筑体型设计主要涉及到建筑平
4、面形状与主体空间形状两个方面的设计。建筑的平面形状较为复杂，若平面上的凹进、外凸、伸悬及不对称的侧翼布置等情况在地震中最容易出现破坏。而平面形状简单的建筑在地震中的破坏程度较轻。因此在建筑体型设计时，应尽量保证简洁、规则的平面与空间形状，如矩形、圆形、方形、扇形的体型。尽可能减少内凹或外凸体型，也需尽量减少不对称的侧翼及过长的伸翼。在建筑体型设计中应使结构的质量与刚度均匀分布，以防出现因体型不对称引起的扭转反应。 2.2 平面布置设计 作为建筑设计中的重要组成部分，建筑平面布置能直接反映出建筑的使用功能。而且，建筑平面布置与建筑的抗震性能之间的关系密切。在建筑平面设计过程中，必须要保证建筑结构
5、的质量与刚度的分布均匀，以防建筑出现扭转效应。建筑墙体的布置必须要均匀对称，且抗震墙的布置也要与结构抗震要求之间相一致。对于刚度较大的楼层，电梯井的布置应居中、简要，以防产生偏心扭转地震效应。建筑平面布置要为建筑结构抗侧力构件的布置提供基础，使建筑的使用功能和抗震性能要求能融合一体，从而充分发挥建筑抗震设计中建筑设计的基础作用。 2.3 竖向布置设计 建筑设计中的竖向布置设计能直接反映出建筑高度结构的质量及刚度分布。由于建筑使用功能的要求并不完全相同，若较低的楼层主要是商场、购物中心，在建筑设计上要求大柱距、大空间； 而较高的楼层主要是写字楼、公寓楼等，其低层设柱、墙均比较少。由于建筑使用功能
6、各异，使建筑物沿高度分布的质量与刚度均出现一定程度的不协调、不均匀状态，主要的问题为沿上下相邻楼层的质量与刚度之间的分布不均，容易产生突发变形。在质量与刚度最差的楼层容易产生变形量较大或抗震承载力不足的薄弱层，从而影响建筑的抗震性能。在建筑设计中，由于建筑的使用功能不同，容易出现上下相邻楼层的墙体不对齐、柱子、齐墙体不连续、上层墙多有柱、下层墙少无柱等请情况，从而导致地震力的传递受阻，使剪力墙设置无法直通到底层，再加上剪力墙布置不对称，都会导致建筑物的抗震作用产生不均匀、不对称的情况，容易产生扭转作用，从而影响建筑的抗震性能。 2.4 建筑设计的限值控制 根据我国近年来地震灾害经验，现行的建筑
7、抗震设计规范对建筑设计中一些必须考虑抗震要求的限值控制提出了明确的规定。因此在建筑设计过程中必须要遵守以下两点： （1） 建筑的层数及总高度； （2） 对建筑抗震的横墙问题及局部墙体尺寸的限值控制问题。 2.5 建筑屋顶的抗震设计 屋顶设计是建筑设计中的一项重要设计内容，尤其是在现代高层与超高层建筑设计中，屋顶设计问题更为重要。根据近年来高层建筑抗震设计的审查结果可以看出，在建筑屋顶设计中主要存在过高或过重两个问题。当建筑屋顶设计过高或过重时，不仅会使建筑的变形量 较大，还会使地震作用加大，都会影响建筑屋顶及其下建筑物的抗震性能。当屋顶建筑与下部建筑的重心不处于同一条线时，尤其是当屋顶建筑的抗
8、侧力墙和下部建筑的抗侧力墙体不连续时，就容易产生地震的扭转作用，从而影响建筑的抗震性能。因此在屋顶建筑设计过程中，应尽可能降低其高度，并采用一些高强轻质材料，通过保证建筑结构刚度的均匀分布，使屋顶与下部建筑的重心点相一致，从而减少屋顶建筑的变形量及地震作用，提高建筑的整体抗震性能。 3 建筑师应学习和应用先进的建筑抗震技术 3.1 计算机仿真技术在建筑抗震领域的应用 计算机仿真技术的开始研究出现在 20 世纪 70 年代的发达国家，在20 世纪 90 年代被引进到建筑学领域，其中的多主体仿真技术被更多地运用于建筑学专业中疏散模拟（包括地震灾害下人员紧急逃生）的研究。日本作为地震多发国家之一，其
9、地震多主体计算仿真技术一直位于世界前列，并取得成效，可通过运算将地震发生时人员的逃生路径，出口等以 3d 动画形式显示出来。多主体仿真技术已成为建筑物内人员逃生的训练工具和建筑物抗震评价手段，并为建筑设计提供完善的科学依据。 3.2 计算机模拟技术与建立实体模型实验相结合 当建筑师在设计抗震重要性很高和建筑体型很特殊的建筑物时，对于建筑物的抗震设计实施可行性除了要以现行有关规范进行验证，还要借助计算机模拟技术与建立实体模型进行实验验证。日本名古屋的。mode 螺旋塔学园。是一座自由形体的超高层建筑，在多震国家建造体型很不规则的建筑物无疑是一个挑战，然而建筑设计通过建立实体模型和计算机模拟实验，使得设计方案可行实施：其抗震原理是把建筑物比作一颗树木，基础是树根，内桁架钢管是树干，外围列柱是树枝，边梁和大梁是树杈，设计中对各部位的屈服强度及塑性进行模拟实验，调整数据参数达到抗震要求。 4 结语 为做出一个优良的建筑抗震设计，必须是在建筑设计与结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成。为此，要充分重视建筑设计在建筑抗震设计中的重要性，在建筑抗震设计中更好地发挥建筑设计应有的作用。 参考文献 1CBJ11-89 建筑抗震设计S.北京：中国建筑工业出版社，2005 2包世华，方鄂华高层建筑结构设计M.北京：清华大学出版社，2002
