浅析建筑设计在建筑抗震设计中的重要性

发表时间:2021/7/16   来源:《城镇建设》2021年第4卷第6期   作者:江亦路
[导读] 地震是一种较为严重的地质灾害,尤其是在城市中发生的地震,很容易导致楼倒屋塌,对人民群众的生命财产安全造成威胁。
        江亦路
        浙江省建筑设计研究院,浙江 杭州
        摘要:地震是一种较为严重的地质灾害,尤其是在城市中发生的地震,很容易导致楼倒屋塌,对人民群众的生命财产安全造成威胁。未来针对地震这一地质灾害,需要使用更好的建筑设计方式来尽量降低其对建筑的影响,从而保证建筑安全。在工程建设的过程中,建筑设计需要在其中掺杂防震理念,这能够全面提升整个工程的抗震功能。本文主要针对于建筑设计的过程中抗震设计进行分析,在几个方面来对这一理念的应用提出策略。
        关键词:建筑;抗震设计;重要性
        引言
        我国地域广阔,地理环境差异大,不同地区的地质条件不同,发生地震的频率也不同,因此灾害等级也不同,但都会为人们的日常生活带来严重影响,造成不同程度的经济损失,破坏人们居住环境,还会威胁人们的生命安全,因此对房屋建筑结构进行抗震设计非常重要。根据地质抗震规范操作要求,选聘专业的地质学技术人才,分析房屋建筑结构与地质抗震之间的关系,结合地质环境条件,改善建筑结构抗震设计思路,以达到抗震、减震的设计目标。
        1建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用
        1.1建筑设计中优化功能布局的必要性
        建筑平面布置是建筑设计中一个非常重要的环节。平面布置方式会直接反映出建筑物的整体使用能力和需求功能。在进行建筑平面设计时,作为各种功能需求的承载平台,应对建构筑物的功能拓展有一定的预见性,对柱网的选择、开间进深的控制,甚至主要墙体的布置、交通流线的组织均应根据使用者的整体情况进行综合分析,为使用人员或单位留有余地,以便后期功能改造和拓展。通过调查发现,建筑后期为满足功能需求而扩建的项目,地震时出现破坏的情况十分明显,究其主要原因有:(1)新旧建筑结构体系不一,导致地震作用时变形协调能力差,容易拉裂;(2)建筑平面上的外围填充墙、内隔墙以及非承重的内隔墙构造上不统一,工艺条件有别,新老墙体抗剪能力差异明显,亦容易出现结构性破坏;(3)改建建筑往往追求高大和共享空间,容易导致建筑整体改造后出现不对称、不均匀的现象。建筑物的整体刚度和质量在平面布置上不均匀,会使得其在地震作用时产生扭转效益,导致受损情况;(4)建筑物在进行改扩建时,由于项目投资受限或原始资料确失,地震作用时也容易破坏。由此可见,建筑物的平面布置设计对其整体抗震能力有着巨大的影响。在进行建筑平面布置设计时需严格遵守国家相关法律法规,并对特殊建筑的未来发展留有余地,同时在保证功能流线合理的情况下,建筑空间布置大小适宜,整个建筑物重心明确,刚度均匀,扭转可控。
        1.2建筑构造保障抗震性能
        在进行建筑的抗震结构设计时,需对抗震不利的地方进行有效加强处理,并且进行多层次抗震设防,以保证建筑能满足抗震设计要求。建筑物的抗震体系由主体结构安全和维护构件安全两个层级。换言之,建筑物的抗震设计除了结构概念设计外还包括维护墙体、外墙门窗、幕墙及饰面装饰材料等设计。从事建筑设计行业,需要了解到施工现场最容易犯建筑构造上的低阶错误,而设计中则是更多注重对结构主体的把控,忽视对建筑构造细节的表达。对于很多建筑,特别是医疗教育建筑,发生地震时除了结构不应被破坏,还应该考虑项目的整体安全,保证项目能为抢险救灾所用。
        2建筑抗震设计
        2.1注意建筑体型
        建筑使用的过程中,平面形状以及整体主体都决定了建筑的体型,如果建筑较宽,虽然降低了高度,但是平面过大,属于地震当中受损最严重的位置。在唐山地震中,受损最终的位置就是侧翼过多或者平面较宽的位置。如果在实际施工的过程中,尽量将平面的形状修正得简单一些,那么就会降低地震对于建筑的损害,简单来说就是不要让空间形状过于复杂,否则会导致建筑在地震中容易受损。方形、圆形、矩形、扇形都属于在地震当中维持较好的形状,因此可以将之应用在建筑平面上。除了平面之外,建筑立体空间形状也决定了建筑的体型,立体空间形状方面需要注意尽量维持对称,防止体型也随之出现不对称,这代表着建筑的质量和刚度分布不均匀,容易出现扭转反应。

因此,在建筑设计的过程中,为了更好地抗震,需要注意控制建筑体型,一方面尽量使用恰当的形状,另一方面需要注意保证对称。
        2.2强化结构薄弱层的抗震性能
        对建筑结构薄弱层进行有针对性的抗震设计,能够有效提升建筑工程的抗震质量。建立高层建筑结构的受力模型,受力分析表明,结构转换层的抗震性能最薄弱,也是最容易达到极限状态的结构部位。所以在结构设计中,要采取有效措施对结构薄弱层进行加固处理。按照规范要求对结构转换层进行有针对性的抗震设计,适当提高转换层的配筋率,有效提升建筑构件的荷载受力能力。同时也要对薄弱结构层的楼板实施加固处理,利用双层双向钢筋提升楼板强度,也可同时增加楼板厚度,避免薄弱层在地震中发生应力破坏现象,影响建筑结构的整体稳固性。完成设计方案后,设计人员要重视方案的审查工作,根据设计方案简化受力模型,并进行结构受力的再次核算,提高薄弱层的抗震效果,确保薄弱层的结构性能满足抗震设计要求,提升高层建筑结构的整体安全性和稳定性。
        2.3建筑结构抗震的加固设计
        在建筑结构设计中,要加强抗震结构设计规划,在施工前做好抗震设计标准。面对建筑施工规范管理要求,对建筑结构安装部位的技术指标进行分析,判断建筑结构中需要采取的抗震措施。施工单位可以采用抗震阻尼操作方式,对建筑上层实施抗震、减震设计,以提升房屋建筑结构整体抗震性能。
        2.4注意建筑竖向布置
        建筑在竖向布置的过程中,需要注意刚度以及质量的问题,这一问题将会对抗震性能产生较大的影响。竖向布置一般都应用在单层或者多层的建筑当中,这是由于每层使用过程中发挥的功能都各不相同,如果不进行处理,很容易导致上下楼层之间的质量不同。例如一栋中低层建筑,底层或者下三层设计的过程中准备用于商业用途,那么为了尽量展现出良好的商业效果,就需要使用大柱距,从而展示出更大的空间。这样的设计并无问题,但是如果除了底层或者三层以上的空间用于居住,那么往往设计的过程中就会有比下几层多几倍的墙体,也会导致质量不均匀。不仅如此,在使用的过程中有些楼层还会设置大空间的会议厅、展厅、报告厅,这就导致建筑在使用的过程中质量参差不齐,甚至每一层之间的质量有着极大的差距。而这种设计直接展现出来的后果就是建筑竖向刚度质量分布不均匀,容易出现刚度突变,形成扭转效应。尤其是有些楼层在建设的过程中没有进行刚度加强,导致刚度差距过大,成为了整个建筑的薄弱层,一旦地震发生,往往这一层就会瞬间坍塌、扭转、形变,进而对整体结构产生致命的影响。在实际使用的过程中需要注意,很多建筑都存在着这种上下墙体不一的现象,尤其是支撑柱,有些楼层有支撑柱,但是下一层往往就没有,这种墙体不连续的现象都将会影响楼体对地震力的处理。
        2.5建筑结构内容优化,结构简化
        按照建筑设计的规范要求,对结构设计进行简化。在房屋抗震设计中,要分析建筑结构的复杂因素,根据建筑结构的框架设计标准,计算分析其力学原理,强化建筑结构的平衡性,提高整体控制力度,简化抗震设计中的复杂因素,以提升建筑结构的整体抗震性能。减少房屋建筑结构的抗震负载力,优化房屋建筑结构中的作用力,提高承载力和平衡力,制定符合建筑结构抗震设计的质量原则和标准,以达到优化内容,简化结构的目的。
        结语
        综上所述,为满足我国建筑行业的发展需求,提升建筑工程结构的稳定性和安全性,在高层建筑的结构抗震设计中,要科学、合理地应用抗震技术,提升建筑结构的抗震性能。对高层建筑结构抗震设计要点进行深入研究和分析,制定建筑结构的合理性抗震设计方案,根据建筑结构的功能特点,制定有效的技术实施措施,提升高层建筑的结构稳定性和安全性,实现建筑工程结构施工的质量目标。
        参考文献
        [1]李子懿,肖从真,李建辉,等.复杂高层建筑结构抗震设计方法研究现状与展望[J].建筑科学,2019,35(9).
        [2]阴召勇.高层建筑结构抗震设计中的不足及对策分析[J].绿色环保建材,2019(7).
        [3]张以刚,刘旭.房屋建筑结构的抗震设计要求探究[J].住宅与房地产,2017(9).
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