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【摘要】地震對建筑有著極其強大的破壞力。因此,在建筑設計時,需要重視建筑設計中的建筑抗震的設計。建筑抗震設計需要以有效、合理的減輕地震帶來的破壞為目的。本文將從建筑的抗震設計的場地、外型、布置、抗震防線及屋頂等方面,對建筑設計中的抗震設計進行探討。
【關鍵詞】建筑設計師職稱范文,核心期刊,建筑設計,抗震,設計
1.前言
我國大部分地區位于環太平洋、及歐亞大陸斷裂地震帶上,屬于世界上的地震多發國。地震形成的地震波會直接造成建筑物損壞及坍塌。由于其各種不可控因素,導致以目前的科技水平還無法將建筑物震窖的參數和特性預測出來。地震是由于地球內部的運動引發的自然現象,地震產生以震源為中心向四周擴散的地震波可以使地表巖石發生運動。建筑設計中的建筑抗震設計有助于將傷亡減少到最低,人民的生命安全和財產安全受到了有力的保障。本文就建筑設計中的建筑抗震設計展開探討。
2.建筑設計中的建筑抗震設計的重要性
近年來,先后在四川汶川、青海玉樹、云南彝良及四川雅安等地發生多起大強度的地震,造成了人身財產安全的巨大損失,使國人對建筑抗震能力的關注度越來越高。建筑物的的抗震能力是檢驗建筑物是否牢固的首要因素。建筑物的設計應該以抗御大地震帶來的突襲,提高和加強建筑的抗震性能為目標。為了使建筑物能在其使用年限內受到地震的破壞能在最大程度上的得到降低和限制,從而可以有效地減少在地震中的傷亡人數及財產損失,建筑設計的抗震設計就成為了建筑抗震的重中之重。
3.建筑設計中抗震設計的具體方法和要求
3.1建筑抗震場地選擇設計
建筑設計中在不改變施工條件的情況下,建筑的場地選擇就成了建筑抗震設計的根本。優良的建筑場地會增強建筑的抗震效果,使被動的抗震工作轉為主動的預防。所以,建筑場地選擇要求:在選擇建筑場地時盡可能避開地震頻發區以及對建筑抗震不利的地段。例如,含水的粘土層、軟弱土、土質陡坡、河岸以及邊坡邊緣等形態顯著不均勻的場地是不利于建筑抗震的,故不適宜被選作建筑場地。
而在不能將不利于建筑抗震的地段避開的情況下,就必須將建筑場地實施加強抗震能力的措施。例如,對地基液化的全部或部分消除,以及對地基和樁基的加固、穩固等此類措施都可以有效的增強地基的受力均勻,提高地基抗震能力。
3.2建筑抗震的外型設計
建筑外型即建筑平面和立體的形狀。地震災害研究顯示,建筑的平面形狀如外凸與凹進比例和側翼布置等的不合理導致建筑平面形狀的過于復雜,是使建筑在地震中極易受到破壞一個重要因素。同樣的,在立體高度中的形狀不規則也是會在地震時造成損害。尤其是建筑結構中剛度突變薄弱的地方更容易被破壞。
雖然建筑設計師在設計方案時注重建筑本身的美感及藝術感,使建筑體型經常過于復雜。但是,建筑抗震對外型設計要求:建筑設計中應盡量減少繁雜的平面和立體形狀,使建筑體型規則簡單化,使建筑剛度和質量均勻分布,使其達到更好的抗震效果。建筑應該在保證使用功能的前提下,結合藝術創意才能使建筑本身經得住時間的考驗[1]。
3.3建筑抗震的建筑平面和垂直布局設計
3.3.1建筑抗震的建筑平面設計
平面布局是可以直接將建筑物的使用要求及功能反映出來,成為建筑設計中的根本,與建筑的抗震能力有著緊密的聯系。根據建筑多樣化的使用功能,建筑墻體、柱、樓梯及通道等的不同布局會影響建筑的抗震能力。1978年,日本宮城縣成沖地震中3層的RC結構的房屋由于一端有剪力墻,另一端只有柱子造成平面兩端剛度不均使沒有剪力墻的一端倒塌。
平面布置的設計關系著建筑抗震能力。這就要求,建筑設計師在建筑設計中的平面布局最大程度將建筑結構的剛度和質量布局平均,協調對稱,盡可能避免地震導致的扭轉突變效應。這樣才能將建筑的抗震能力與建筑的平面使用功能優化的結合起來,使建筑抗震設計的作用在建筑設計中充分發揮出來。
3.3.2建筑抗震的建筑垂直布局設計
垂直布局可以反映建筑在高度上的結構剛度和質量的設計分布。根據建筑不同的使用功能要求,在商住兩用建筑中比較明顯,建筑物較低的基層或地下層經常被設計為大空間、大柱距,以方便建設購物中心,停車場等消費場所;上面的樓層一般做辦公用或住宅用,較大的開間多為寫字樓或者以小開間形式的公寓樓。這類建筑設計只考慮建筑的使用功能因素,忽略了樓層上下相差過大的剛力和質量[2]。建筑由于剛力和質量差過大極易導致建筑局部突變,造成建筑物本身的抗震能力無法達到理想效果。
1976年羅馬尼亞地震中,普魯斯蒂底層咖啡館的柱子折斷就是由于垂直剛度不均勻導致的。所以,建筑抗震設計對垂直布局要求:抗震設計應該盡量使建筑縱向受力的到貫通上下,避免樓層間剛度過多或過少導致受力不均,以及地震產生的扭轉效應,增強建筑抗震能力。
3.4 建筑抗震的抗震防線設計
地震一般持續時間比較短,但有時會延續超過十幾秒,甚至當發生強度較大的地震后往往會產生余震。建筑物如果只采用一種借助結構體系,就會使建筑僅有一道抗震防線,當面臨接連不斷的強余震時,這道抗震防線如果被突破,建筑物倒塌也就是必然的。在四川汶川地震中很多房屋倒塌及人員傷亡就是由于持續的余震導致的。
抗震設計中的抗震防線設計,需要運用多道抗震防線�?拐鸱谰可使用軸壓比較小的抗震墻及不用承載及少量承載重力的填充墻類的構件。這類構件可以借助連梁承擔起地震前期脈沖造成的沖擊,他們的彈塑性可以將地震的能量以其最大承受力消耗掉,從而對主體結構進行了保護。在抗震設計中將抗震防線建立成多層抗震體系,就能保證在第一道防線被地震破壞后,還能有第二道防線作為后備接替,使建筑物的自振周期避開地震動卓越周期,從而緩解建筑物共振,使地震的破壞被減輕[3]。多道抗震防線在抗震設計中的應用,可以有效降低持續的較強余震帶給建筑的破壞力。
3.5建筑抗震對屋頂建筑設計
建筑抗震設計中屋頂建筑的設計尤其在高層建筑的設計時,是非常重要的一個部分。目前,根據很多評定高層建筑的抗震設計的結果來看,在屋頂建筑的設計中還存在的某些問題。如,屋頂設計存在超重或者過高的現象。屋頂過重或過高會導致屋頂建筑的變形,同時還會加大地震的作用力,對屋頂建筑本身及其下建筑的抗震能力都有極大地影響。
屋頂建筑的設計中,為了能使地震作用力不受阻礙的傳遞,將屋頂建筑物受地震的作用力降到最小。在屋頂設計中盡可能使用質量較輕,剛度均勻,強度較好的建筑材質;保持屋頂自身盡可能與其下建筑物的重心維持在一條垂直線上;盡力降低屋頂的高度,使其減少扭轉作用的發生,這是可以提高屋頂建筑抗震性的有效措施。
4.結束語
建筑設計中的抗震設計是直接關乎人民生命及財產的安全,關系著我國社會穩定、經濟發展、民生安康的根本。隨著科技的發展,對建筑設計中的建筑抗震越來越重視,建筑抗震設計方面的研究也日漸成熟�?茖W合理的進行抗震設計中,場地、外型、布置、抗震防線及屋頂等方面的設計,對于建筑抗震的設計具有重要意義。
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