浅论建筑结构规划中的抗震设计

浅论建 筑结构规划中 的抗震设计 马婵 娟青海 人防工 程设计 研究院 青海 西宁 810000摘要：在 整个工程建筑中 ，建筑结构的抗 震能力是检验建 筑物是否牢固的 先决因素 。古今中外 ，爆发地震并不 是什么稀奇古怪 的事情，所以， 应付地震的唯一 办法就是对建 筑物加以 研究，强化和提 升建筑物的抗震 能力。人类历史 上，曾经在一百 三十多次的地震灾难中 ，百分之九十以 上是因为建筑物 坍塌所造成的。 为此，若想减少 地震带来的巨 大损失性 危害，唯有加强 建筑物的抗震性 能变成最为关键 性的因素。本文 作者主要探讨建筑规划 中的建筑物的体 型、建筑结构平 面布置和竖向布 置、规范中设计 限值的掌控、 屋顶建筑 结构等设计问题 。关键词： 建筑结构设计； 抗震设计 中图分类 号： TU973+.31 文献标识 码： A 文章编号 ：对于建筑 结构的抗震设计 直接关乎着建筑 物的抗震性能 。 纵观建筑 结构设计是整个人类发 展历史，在最近 的一百多年里， 不管是哪一时期 都没像现在这样 辉煌。但在建筑结构创 作中更加追求 “ 形式 ” 和 “ 表皮 ” ， 对建筑结 构的 “ 合理性 ” 、 “ 适用性 ” 减少关注的设计 手段非常的明显 ， 在我们国 家抗震设计烈度 较高的地区大批 量显现出来 ； 其次 ，有的城市 因规划不科学， 或者因用地吃紧 ，开发商为了追 逐更大的利益， 造成许多不合 乎有关规 定的建筑出现。 汶川大地震出现 在比较偏远的小 城镇，若在一些 大型城市，那么给人类 造成的危害是无 法想象的。 设计是否 考虑抗震要求 ， 对整个建 筑结构起着很重 要的作用 。 因此 ， 我们在建 筑结构抗震 设计过程中特别 要注重以下几个 问题。 一、建筑 结构体型设计问 题建筑结构 体型包括建筑结 构的平面形状和 主体的空间形状 的设计。震害表 明 ， 许多平面形 状复杂，如平面 上的外凸和凹进 、侧翼的过多伸 悬、不对称的侧 翼布置等在地震中都遭 到了不同程度的 破坏。唐山地震 就有不少这样的 震例。平面形状 简单规则的建 筑结构在 地震中未出现较 重的破坏，有的 甚至保持完好无 损。沿高度立体 空间形状上的复杂和不 规则在地震时都 会造成震害。特 别是在建筑结构 结构刚度发生突 变的部位更易 产生破坏 。 因此在建 筑结构体型的设 计中 ， 应尽可能 地使平面和空间 的形状简洁 、 规则 ;在平面形 状上，矩形、圆 形、扇形、方形 等对抗震来说都 是较好的体型。 尽可能少做外 凸和内凹 的体型，尽可能 少做不对称的侧 翼和过长的伸翼 。在体型布置上 尽可能使建筑结构结构 的质量和刚度比 较均匀地分布， 避免产生因体型 不对称导致质量 与刚度不对称 的扭转反 应。二、建筑 结构平面布置设 计问题 建筑结构 物的平面布置在 建筑结构设计中 是十分重要的部 分 ， 它直接反 映建筑结构的使用 功能和要求。柱 子的距离、内墙 的布置、空间活 动面积的大小、 通道和楼梯的 位置 、 电梯井的 布置 、 房间的数 量和布置等 ， 都要在建 筑结构的平面布 置图上明确下来 。而且，由 于建筑结构使用 功能不同，每个 楼层的布置有可 能差异很大，建 筑结构平面上 的墙体 ， 包括外围 填充墙 、 内隔墙 、 有相应强 度和刚度的非承 重内隔墙等等布 置不对称 ，墙体与柱 子分布的不对称 、不协调，使建 筑结构物在地震 时产生扭转地震 作用，对抗震 很不利。 有的建筑结构物 ，其刚度很大的 电梯井筒被布置 在建筑结构平面 的角部或是平面的一侧 ，结果在地震中 造成靠电梯一侧 建筑结构物的严 重破坏。这是因 为电梯井筒具 有极大的 抗侧力刚度，吸 引了地震作用的 主要部分。有的 建筑结构物，在 平面布置上一侧的墙体 很多，而另一侧 的墙体稀少，这 就造成平面上刚 度分布的很不对 称，质量分布 也偏心， 使结构的受力和 变形不协调，导 致扭转地震作用 效应，带来局部 墙面的破坏。有的建筑 结构物，如底层 为商场的临街建 筑结构，临街一 侧往往不设墙体 ，而其另一侧 则有刚度 很大的墙体封闭 ，两侧在刚度上 相差很多，也将 在地震时引起扭 转地震作用，对抗震不 利。还有的建筑 结构平面布置上 ，经常出现内隔 墙不对齐或中断 ，使刚度发生 突变和地 震力传递受阻， 对抗震也带来不 利，客易引起结 构的局部破坏。 建筑结构平面布置设计 对建筑结构抗震 关系很大，从概 念上要解决的一 个核心问题是： 建筑结构平面 布置设计 上要尽可能做到 使结构的质量和 刚度分布均匀， 对称协调，避免 突变，防止产生扭转效 应。在建筑结构 平面布置的总体 设计上要尽可能 为结构抗侧力构 件的合理布置 创造条件 ，使建筑结构使 用功能要求与建 筑结构结构抗震 要求融合成一体 ，充分发挥建筑结构设 计在建筑结构抗 震中的作用。 三、建筑 结构竖向布置设 计问题建筑结构 的竖向布置设计 问题在建筑结构 设计中主要反映 在建筑结构沿高 度 (楼层 )结构的质 量和刚度分布设 计上 。 无论是单 层或多层 ， 还是高层 建筑结构或超高 建筑结构，这个 问题是比较突出 的。存在的这个 主要问题是，由 于建筑结构使用 功能的不同要 求 ， 如底层或 下面几层是商场 、 购物中心 ， 建筑结构 上要求是大柱距 、 大空间 ;而上面的楼层则是 开间较大的写字 楼或布置多样化 的公寓楼，低层 设柱、墙很少， 而上面则是以 墙为主， 柱很少。有的建 筑结构在布置上 还设有面积很大 的公用天井大厅 ，在不同楼层上设有大 会议厅、展厅、 报告厅等，建筑 结构使用功能的 不同，形成了建 筑结构物沿高 度分布的 质量和刚度的严 重不均匀、不协 调。突出的问题 是沿上下相邻楼 层的质量和刚度相差过 大，形成突变。 在刚度最差的楼 层形成对抗震极 为不利的抗震承 载力不足和变 形很大的 薄弱层。这是在 建筑结构设计中 必须高度重视的 问题。在实际设 计中，在建筑结构使用 功能不同的情况 下，很可能出现 上下相邻楼层的 墙体不对齐，柱 子不对齐，墙 体不连续 ，不到底 ;上层墙多 ，下层墙少 ;上层有柱 ，下层无柱等， 使地震力的传递 受阻或不通 ;抗震用的 剪力墙设置不能 直通到底层 、 剪力墙布 置严重不对称或 数量太少 。 所有这些布置 都将给建筑结构 物带来地震作用 分布的不均匀、 不对称和对建筑 结构物很不利的扭转作 用。多次大震害 表明，建筑结构 物竖向楼层刚度 的过大变化，给 建筑结构物造 成很多破 坏，甚至是整个 楼层的倒塌。在 1995年的日本 阪神大地震中， 有多栋钢筋混凝土高层建 筑结构发生了中 间楼层的整体坐 落倒塌破坏。因 此，尽可能使剪 力墙布置比较 均匀并使 其能沿竖向贯通 到建筑结构物底 部，不宜中断或 不到底。尽量避 免其某楼层刚度过少， 尽量避免产生地 震时的钮转效应 。 四、建筑 结构上应满足的 设计限值控制问 题根据大量 震害的经验总结 ， 现行 建筑结构 抗震设计规范 (GBJll-89)对房屋建筑结构在 建筑结构设计中 应考虑的一些抗 震要求的限值控 制提出了规定。 这些规定，建筑结构设 计应予遵守 ： 一是房屋 的建筑结构总高 度和层数 ;二是对房 屋抗震横墙问题 和局部墙体尺 寸的限值控制。五、屋顶 建筑结构的抗震 设计问题 在高层和 超高层建筑结构 设计中 ， 屋顶建筑 结构是一个重要 的设计部分 。 从近几年对一些 高层建筑结构抗 震设计审查结果 来看，屋顶建筑 结构存在的主要 问题，一是过 高，二是 过重。这样的屋 顶建筑结构加大 了变形，也加大 了地震作用。对 屋顶建筑结构自身和其 下的建筑结构物 的抗震都不利。 屋顶建筑结构的 重心与下部建筑 结构的重心不 在一条线 上，且前者的抗 侧力墙与其下楼 层的抗侧力墙体 上下不连续时， 更会带来地震的扭转作 用，对建筑结构 物抗震更不利。 为此，在屋顶建 筑结构设计中， 宜尽量降低其 高度。采 用高强轻质的建 筑结构材料和刚 度分布比较均匀 、地震作用沿结 构的传递比较通畅 ， 使屋顶重 心与其下部建筑 结构物的重心尽 可能一致 ;当屋顶建 筑结构较高时 ， 要使其具有较 好的抗震定性， 使屋顶建筑结构 的地震作用及其 变形较小，而且 不发生扭转地震作用。 六、结束 语总的来说 ， 建筑结构 设计是建筑结构 杭震设计的一个 重要方面 ， 建筑结构 设计与建筑结构 抗震设计有着密 切关系。它对建 筑结构抗震起着 重要的基础作用 。一个优良的建筑结构 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 重视建筑结构设 计在建筑结构抗 震设计中的重要 性，在建筑结构抗震设