摘要：一個優良的建筑抗震設計，必須是在建筑設計與結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。為此，要充分重視建筑設計在建筑抗震設計中的重要性，在建筑抗震設計中更好地發揮建筑設計應有的作用。

　　關鍵詞：建筑設計,建筑抗震設計

　　一、引言

　　對于建筑抗震設計,至今仍然存在著一種誤解,似乎建筑抗震只是結構工程師的事,與建筑師關系不大。因而,長期來只有對結構設計的抗震設計規范和規定,卻沒有一本專門談建筑設計的抗震設計規范或規定。建筑抗震的實踐表明,一個地震區的工業建設項目(建筑物),如果沒有良好的建筑總體布置方案,單靠結構抗震計算和抗震構造措施,在較強烈地震作用下,仍是難以取得建筑抗震的較好效果,甚至減輕不了建筑物的震害程度。正是鑒于此原因,在《建筑抗震設計規范》內容中,在抗震設計的基本要求一章里,針對建筑師建筑設計應遵守的有關規定。這是非常正確而必要的。有了這方面的規定,就可以使建筑設計與建筑抗震要求有機地結合起來,使建筑抗震設計水平達到一個新的比較完善的高度。

　　二、抗震設防區建筑工程設計基本概念

　　我國的《建筑抗震設計規范》是實行以預防為主，使建筑經抗震設防后，減輕建筑的地震破壞，避免人員傷亡，減少經濟損失;我國抗震設計思想是：“小震不壞、中震可修、大震不倒”。對于建筑師和結構工程師來說，在抗震設防區進行建筑工程設計應優先采用簡單、均勻、規則、對稱的建筑結構方案。從有利于建筑抗震的角度出發，地震區的房屋建筑平面形狀應以方形、矩形、圓形為好，正六邊形、正八邊形、橢圓形、扇形次之，L 形、T 形、十 字形、U 形、H 形、Y 形平面較差。建筑的豎向體形變化要均勻，宜優先選用矩形、梯形、三角形等均勻變化的幾何形狀，盡量避免過大的外挑和內收。抗震設計中，房屋的高寬比是一個比房屋高度更需慎重考慮的問題，因為建筑的高寬比值愈大，即建筑愈瘦高，地震作用下的側移愈大，地震引起的傾覆作用愈嚴重。對稱結構在地面平動作用下，一般只發生平移振動，各構件的側移量相等，水平地震力按構件剛度分配，因而各構件受力比較均勻;而非對稱結構，由于剛心偏在一邊，質心與剛心不重合，即使在地面平動作用下，也會激起扭轉振動。其結果是，遠離剛心的剛度較小的構件，由于側移量加大很多，所分擔的水平地震剪力也顯著增大，很容易因超出允許抗力和變形極限而發生破壞，甚至導致整個結構因一側構件失效而倒塌。建筑方案的規則性對建筑結構的抗震安全性來說十分重要，它包含了對建筑的平、立面外形尺寸，抗側力構件布置、質量分布，直至承載力分布等諸多因素的綜合要求。“規則”的具體界限隨結構類型的不同而異，需要建筑師和結構工程師互相配合，才能設計出抗震性能良好的建筑。

　　三、建筑設計在建筑抗震設計中的幾個主要設計問題

　　1 建筑體型設計問題

　　建筑體型包括建筑的平面形狀和立體的空間形狀的設計。震害表明, 許多平面形狀復雜, 例如平面上的外凸和凹進、 側翼的過多伸懸、 不對稱的側翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震例。而平面形狀簡單規則的建筑( 包括單層和多層建筑) 在地震中都未出現較重的破壞;有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復雜和不規則, 例如

　　相鄰單元的高差過大、出屋面建筑部分的高度過高、 有的建筑裝飾懸伸過大過高, 這些沿高度形狀上的變化, 在地震時都會造成震害,特別是在建筑結構剛度發生突變的部位更易產生破壞。在歷次地震中工業與民用建筑都有此類震例。所以, 在建筑體型的設計中, 應盡可能的使平面和空間的形狀簡潔、 規則; 在

　　平面形狀上, 矩形、 圓形、 扇形、 方形等對抗震來說, 都是較好的體型。盡可能少做外凸和內凹的體形, 盡可能少做不對稱的側翼和過長的伸翼, 在體型布置上盡可能使建筑結構的質量和剛度比較均勻地分布, 避免產生因體形不對稱導致質量與剛度不對稱而引起建筑物在地震時發生對抗震極不利的扭轉反應。在建筑設計中, 特別是高層建筑的建筑設計中, 為了建筑立面美觀和藝術上創意, 復雜的建筑體型是難以避免的, 但是, 在設計時一定要把建筑藝術、 建筑使用功能同結構抗震安全很好的地結合起來。

　　2建筑平面布置設計問題

　　建筑物的平面布置在建筑設計中是十分重要的部分, 它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離, 內墻的布置, 空間活動面積的大小, 通道和樓梯的位置, 電梯井的布置, 房間的數量和布置等等, 都要在建筑的平面布置圖上明確下來; 而且, 由于建筑使用功能的不同, 每個樓層的布置有可能差異很大, 例如寫字樓、公寓、商場、餐飲娛樂等的建筑布置, 在房間、空間的劃分上差別很大。因此, 這就帶來一個建筑平面布置的多樣化如何同時考慮結構抗震要求的問題。一個比較突出的問題是, 建筑平面上的墻體 ( 包括外圍填充墻、內隔墻、有相應強度和剛度的非承重內隔墻) 布置不對稱; 墻體與柱的分布不對稱, 不協調; 造成建筑結構質量與剛度在平面上分布的不對稱, 不協調;使建筑物在地震時產生扭轉地震作用,對抗震很不利。有的建筑物, 其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或平面的一側, 結果在地震中造成靠電梯井一側建筑物的嚴重破壞。這是因為電梯井筒具有極大的抗側力剛度, 吸引了地震作用的主要部分。

　　3 建筑豎向布置設計問題

　　建筑的豎向布置設計問題在建筑設計中主要反映在建筑物沿高度 ( 沿樓層) 建筑結構的質量和剛度分布設計上。在工業和民用建筑中, 無論單層和多層都存在此問題。在大量的高層建筑和超高層建筑中, 此問題更突出。存在的主要問題是, 由于建筑使用功能的不同要求, 如: 底層或下面幾層是商場、購物中心, 建筑上要求的是大柱距、大空間;而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓居室, 前者主要是設柱, 墻很少, 而后者則是以墻為主, 柱很少。有的建筑在布置上還設有面積很大的公用天井大廳; 在不同樓層上設有大會議廳、展廳、報告廳; 還有健身房, 游泳池等等。建筑使用功能的不同, 形成了建筑物沿高度(樓層) 分布的質量和剛度的嚴重不均勻、不協調。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質量和剛度相差過大, 形成突變。在剛度最差的樓層形成了對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設計中必須高度重視的問題。在實際設計中, 在建筑使用功能不同的情況下, 很可能出現上下相鄰樓層的墻體不對齊; 柱子不對齊;墻體不連續, 不到底; 上層墻多, 下層墻少;上層有柱, 下層無柱等, 使地震力的傳遞受阻或不通。抗震用的剪力墻設置也受到限制, 有的剪力墻 ( 因下層大空間的限制) 不能直通到底層 ( 基礎層) ; 有的則是剪力墻布置嚴重不對稱或數量太少。所有這些布置, 都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉作用。導致剛度發生突變的薄弱層的嚴重破壞。多次大地震的震害表明, 建筑豎向布置設計上帶來的上下樓層剛度的過大變化 ( 突變) ,給建筑物造成很多破壞, 甚至是整個樓層的倒塌。眾所周知的 / 雞腿0 建筑, 在美日兩國的地震中遭到了嚴重的 / 雞腿0 斷裂倒塌破壞。因該層的剛度最差, 變形過大。

　　四、總結

　　總起來說, 建筑設計是建筑抗震設計的一個重要方面, 建筑設計與建筑抗震設計有著密切的關系。它對建筑抗震起著重要的基礎作用。一個優良的建筑抗震設計, 必須是在建筑設計與結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。為此, 要充分重視建筑設計在建筑抗震設計中的重要性, 在建筑抗震設計中更好地發揮建筑設計應有的作用。

　　參考文獻:

　　[1]《建筑抗震設計規范》(CBJll-89)，中國建筑工業出版社，2005。

　　[2] 包世華、方鄂華，《高層建筑結構設計》，清華大學出版社，2003。

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