1、1浅谈建筑抗震与节能设计摘要：抗震与节能设计涉及到新建筑的抗震与节能设计和既有建筑的抗震加固设计与节能改造设计两个方面。抗震设计是人民生命财产安全的重要保障，节能设计是建设集约型社会的大势所在。 关键词：建筑抗震；节能综合设计；建筑节能；抗震 中图分类号： TE08 文献标识码： A 1976 年 7 月 28 日河北省唐山市发生 7.8 级大地震，地震造成严重灾难的原因：除却地震震级大和地震震源深度浅外更重要的是唐山市大多数建筑物抗震性能较差，特别是老旧房屋完全不符合抗震要求。这给我们敲响了警钟，抗震设计，必须严格执行，抗震规范，必须严格遵守。目前我国每年新增建筑 16 亿20 亿平方米，房
2、屋建设规模与速度居世界首位。建筑面积的迅速增加及采暖、空调、家用电器的普遍使用，导致建筑能耗持续上升。此外建筑围护结构保温隔热和气密性能差，采暖空调系统能源效率低下，与气候接近发达国家相比，中国住宅单位采暖面积要多消耗 23 倍以上的能源且舒适性较差。如果任高能耗建筑继续大力兴建，我国的能源供应将难以为继。在此背景下建筑抗震与节能综合设计应运而生。 2008 年 5 月 12 日的汶川地震和 2013 年 4 月 20 日的雅安地震对我国人民财产和安全造成巨大损害，由于既有建筑早年建设成本较低，抗震2防护也无法达到目前我国的抗震标准，所以对老建筑进行抗震加固十分必要；目前随着城市建设步伐加快的
3、同时，人口的承载能力也在慢慢减弱，针对既有建筑进行节能改造，不仅可以解决人们的住房问题，而且可以节省土地资源，减少房屋拆迁和重建带来的环境破坏。我国经济建设目前正按照建立资源节约型、环境友好型社会的要求快速发展，国家在节能与减排方面正以前所未有的决心和力度开展多方位工作，节能、节水、节材与节地已经成为基本国策。针对这一现状提出了抗震加固与节能改造的系统化概念。 一、建筑抗震设计的主要内容 1 保证结构延性能力的抗震措施 系统的抗震措施包括以下几个方面内容： 1.1“强柱弱梁”:可以人为的增大柱相对于梁的抗弯能力，让钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；
4、而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。 1.2 剪力作用：剪力作用于构件上，一旦超过使用极限，构件不会出现延展性，而是直接破坏。剪力破坏可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，加大构件的安全系数，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。 1.3 抗震构造措施:通过抗震构造措施来保证形成塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力，同时保证结构的整体性。 32 常用抗震分析方法 在结构设计中，我们需要确定用来进行内力组合及截面设计的地震作用值。通常采用底部剪力法，振型分解反应谱法，弹性时程
5、分析方法来计算该地震作用值，这三种方法都是弹性分析方法。其中，底部剪力法最简便，适用于质量、刚度沿高度分布较均匀的结构。 二、建筑节能设计的主要内容 1 建筑单体设计中重要组成分布 1.1 合理控制体形系数建筑物的体形系数一般应控制在 0.3 以下，平、立面尽量不出现过多的凸凹面，因为住宅表面体积较小，越利于建筑节能。避免热损失。当然，个别地方点缀一些里出外进还是可以的。在此处，平面型基本为长方形，单元组成行列式，增加了冬季直射室内的阳光，夏季减少阳光的辐射。合理组织穿堂风，增强空气对流，制造合适的小气候，以减少能源的使用。1.2 外窗窗墙比应该适中，满足使用功能和用户需求，在通风采光适宜的前
6、提下不应过于追求窗或门的尺寸。屋面节能设计也是建筑一大板块，虽然屋面热量仅占整个建筑物的 9，但对顶层房间室内热环境条件冬、夏季较差，加强屋面结构保温也是降低能耗的重要措施。目前，屋面选用聚苯乙烯泡沫板加空气隔气屋，它具有良好的保温隔热性能，热工性能比较好。 1.3 新型节能材科的应用，我国近几年较为推行的有加气砖，建筑砌块、石膏板等各种轻质板材及节能窗，并采取严格措施，限制实心粘土砖的应用。门窗的材料也由原来的钢、木而由塑钢制品代替，并采用了嵌入式橡胶密封胶条，使窗户空气渗透量大大减少，气密性提高。2、建筑节能技术的应用 以墙体为例。4墙体节能有以下两个途径： 2.1 建筑保温节能设计 建筑
7、保温有两种：建筑内保温和建筑外保温。建筑内保温是在建筑外墙的内表面上加设保温材料，再在上边粉刷涂料等，它的优点是墙体内表面不用加强防水层，构造处理简单，使保温材料免于受室外雨水的影响，是一种简单且效果很好的建筑保温方式。外保温是在外墙外表面上做保温材料，覆以防水层，再设外墙装修的构造方法，它的优点很多，首先保温层设在外表面，可以有效的保护外墙砌体免受太阳辐射的影响，减小墙体损害；其次外保温对建筑柱、梁、墙角等敏感部位处理容易，可以减少热桥的产生，并可避免内表面结露；再次围护结构内侧为重质砌体，有较高的热容性，可以减少室温的波动；在夏季，外保温材料又能起到极好的隔热作用，使墙体不会升温过快，内表
8、面温度降低，增加了室内舒适度。 2.2 建筑隔热节能设计 隔热除考虑外墙部位外。屋顶也是一个重要部位，屋顶由于受太阳辐射影响最大，所以也要进行隔热设计。隔热设计主要使用隔热材料隔热和隔热构造隔热。隔热材料有热反射、填充类和板块类。而现在有一种很廉价的隔热方式：空气层的隔热。这是一种将“空气”作为隔热材料的特殊做法，其隔热性能良好，所以在隔热构造设计中被经常用到。其隔热原理是通过降低传热达到隔热的目的，而影响其隔热性能的原因有：空气间层热流方向、厚度、空气间层的密闭程度和两侧表面的光洁度。这种隔热方式现在主要被用于炎热气候地区的屋面、双层窗、墙体中，隔热效果好。 2.3 采暖节能水源热泵技术是利
9、用地球表面浅层水源(如地下水、河5流、湖泊)中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能转移的一种技术。 三、 对于既有建筑的抗震加固与节能改造则需要系统考虑、统筹安排、合理设计、同步进行。抗震加固与节能改造系统化就是从设计、施工技术、质量验收和管理等方面，将建筑的抗震加固与节能改造有机结合，使建筑抗震加固与节能改造实现系统化进程。在对既有建筑的抗震加固与节能改造中，通常会遇到先抗震加固后节能改造和先节能改造后抗震加固这两种工况。如果将抗震加固与节能改造两者统一施工的话，将大大减少工作量，避免分次重复作业，降低对人员的干扰程度。此外，保温系
10、统往往也可充当被加固构件的保护层，与分次改造相比降低了综合成本。因此，提出抗震加固与保温节能系统化的概念是很有必要的，为使系统化改造尽快进行市场推广，急需系统化鉴定、设计、施工与验收相关规范或政策的出台，在管理上实施同一部门的并案管理。四、 总结 抗震设计是在地震来临时人类抵御灾难的第一道屏障，节能设计则是国家实行可持续发展战略的重要保证。随着建筑行业的蓬勃发展，人们对设计的要求越来越高，更需要我们尽心尽力努力钻研，在前辈们的经验和成果中继续充实自己，更好的服务于社会和人民。 参考文献 1建筑抗震设计规范(CBJll-89)，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.清华大学出版社，2003. 63 赵西安.钢筋混凝土高层建筑结构设计.中国建筑出版社，2005.4 魏涟.建筑结构抗震设计.万国学术出版社，2001. 5 宗小平.现代住宅建筑中的节能设计研究J.福建建材出版社, 2007.6 夏大明.住宅建筑节能与室内设计研究J.江苏建筑出版社, 2005.
