建筑抗震概念设计探讨

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一、工程建筑抗震概念设计必要性

概念设计应用对结构设计有着至关重要的作用。结构工程师除了在一定的建筑空间运用概念设计完成整体结构方案设计，还要考虑规避不同结构以及构件与结构之间问题的出现。概念设计应用重要性的体现如下：

（1）现实结构构件设计存在很多不可计算的地方，从而这样的设计方案很难满足设计需求。结构设计活动中对概念设计的应用，可以很好的解决计算理论与结构设计中存在不可计算的缺陷。

（2）在结构方案设计的最初阶段，其设计过程不能依靠计算机完成。结构工程师根据自身掌握的知识，综合运用概念设计中隐含的设计概念确定性价比最优的方案。

（3）通过计算机的分析计算所得结果具有高精度的特点，盲目相信计算机计算的结果，对其不合理性与错误性有所忽视，导致建筑结构产生安生隐患。概念设计要求设计师从实际工程的结构需求出发，综合考虑各种因素，可以破除结构工程师对计算机设计软件的盲目信赖，对于结构设计的发展和革新具有重要的推动作用。

二、建筑抗震概念设计

概念设计是从设计概念出发，是有组织、顺序、目标的设计活动，涵盖了设计活动整个过程即用户需求分析到完整设计方案产品的过程。概念设计是一种设计方法，贯穿于整个设计过程，其体现出了从具体到清晰、从简单到复杂、从模糊到清晰的不断变化的过程。防震概念设计是按照地震灾害多发带与建筑工程基本情况等形成的设计思想与基本原则，是细微构造和整体结构安排的设计活动，从最初的防震想法到防震建筑结构形成整个过程都涉及概念设计。由于建筑结构模型预知的情况和现实情况存在一定差别，地震发生和破坏作用具有不确定性与复杂性。因此，很难对建筑物遇到地震的参数与特性进行准确的预测活动。基于这样的情形，工程抗震并不能完全依靠计算机的模拟设计来解决，而是要从概念设计出发。

三、抗震概念设计的原则

3.1建筑设计应注重场地的选择

地基土就是场地范围内的场地土，根据以往地震灾害表面，场地土刚度大比刚度小的，场地土上的建筑损坏程度较小，震害指数小。场地选择深度一般选择地下15m，平面大小相当于自然村或一个厂区的大小。另外位于软土之上且具有较长周期的高层建筑，与位于硬土上相比，软土输入的能量要大的多。如果有条件时，从减少地震能量输入角度来说，选择在坚硬场地土对防震有很大好处。

3.2设置多道防线

在建筑的抗震设计中，不论选择那种结构体系以及哪种材料，都应该对多道抗震防线进行设置。通常来说。每一次发生的地震时间都不尽相同，有长有短。如果发生的地震时间长，那么连续的强脉冲会对高层建筑产生重复的冲击，产生累积式的破坏；如果建筑采用的是单结构体系，只设置了一道抗震防线，那么只要发生第一次破坏，那么连续而来的地震就会导致建筑物产生破坏，但是如果建筑物设置了多道防震体系，那么即使第一道防线受到破坏，那么第二道、第三道以及后来的防震体系也可以对建筑产生一定的保护作用。在实际过程中已经采用这种抗震设计概念，是一种对付地震强度高的经济有效的方法。

3.3合理地进行结构选型与布置

为了减少地震破坏造成的影响，应保持重量分布均匀且适当的减轻房屋重量，在结构方案进行平面布置时，应重视建筑结构抗侧力体系对称分布。进行结构布置应从提高抗倾覆能力和加大扭转度角度出发。在进行结构竖向布置时，应尽可能避免出现薄弱层，要求竖向强度、刚度均匀变化及降低房屋重心。通常在结构外围布置很多抗震墙，抗侧刚度大的芯筒、抗震墙的位置都是对称或接近居中。在纯框架结构中，梁应先于柱屈服，即“强柱弱梁”型框架。从平面设计，着重提高复杂平面突变处、房屋四周转角处、各翼相接处的结构延性。对于相似构件，应提高关键部分的构件延性。第一道防线在具有多道抗震线的抗侧力体系中，应着重提高第一道防线的构件延性。对于偏心结构，加大房屋四周刚度较弱端构件的延性。因此，关键部位及关键构件具有一定的延性水平和强度，构件的变形能力和承载能力得到充分发挥，从而提高结构整体的变形能力、承载能力。

3.4结构材料

结构材料对建筑结构是否具有良好的抗震性能有着至关重要的作用。设计者根据实际情况，研究结构体系及建筑形式的同时，应对充分了解所选择的结构材料的抗震效果，以便能够选择经济适用又抗震效果较好的结构材料。在进行抗震结构材料的选择时，应该注重抗震结构材料的性能，主要要求如下：具有较好的连接性、较好的延性、构建的连接具有良好的整体、延性系数高、匀质性好。

3.5注重非结构因素

设计师在抗震建筑设计中，在建筑平面上填充墙应尽可能对称均匀，关注填充墙对整个结构抗震性能的影响，避免结构中心偏移。填充墙沿房屋的竖向应连续贯通，规避楼层在填充墙断开后框架承载力骤降的现象。根据以往地震造成的破坏来分析，填充墙在众多钢筋混泥土结构中率先被破坏，减小了框架的变形，吸收了地震大部分能量，延迟震害发生的过程，整体结构的地震侧移幅度较小，主体受损程度也变小，为人们在地震灾害中争取宝贵的逃生时间，所以说填充墙充当了抗震防线的“第一卫士”。

四、结束语

抗震概念设计贯穿于整个建筑工程。设计者要从根本上解决建筑结构的薄弱环节，应从宏观角度去进行判断、选择、思考，再结合必要的构造措施和计算，提高建筑结构整体的抗震性能。在建筑结构设计时，设计师常常存在思考不足地方，抗震概念设计从实际出发，弥补了设计漏洞，将建筑结构设计引入到一条全新道路。传统的工程结构设计忽略了建筑结构传统的实际情况，过度依赖计算设计结果，造成建筑抗震效果并不理想。而抗震概念设计的出现，将建筑结构设计引向了人性化方向，并且拓宽了建筑结构设计的思路，为建筑抗震设计提供了新的视角，并在实际应用中发挥了良好作用。近几年来地震灾害给人们的生命财产造成巨大的损失，防震能力在建筑结构设计中越来越受到重视。因此，作为建筑结构设计师应将抗震概念设计渗透到工作中的每一个细节，只有这样才能使建筑物具有较好的抗震性能。

作者：陆雄 叶锦鹏 何康 单位：浙江地标建筑设计有限公司