浅谈建筑设计在建筑抗震设计中的重要作用

王国贞 朱光明

摘要：建筑的抗震能力是否符合标准并非取决于建筑结构设计，而是取决于设计师的建筑设计，原则而言，建筑设计既定了，建筑的结构设计只能跟随其趋势服从其要求。如果在方案初期，考虑到抗震要求，全面分析建筑的结构部件抗震能力、结构受力、结构刚度等方面，并进行科学合理的布置，那么后期完美的建筑抗震性能才得以实现。本文从建筑的体型设计、平面布局设计、竖向布置设计、屋顶布置设计、构件设计和限值控制设计几个方面讨论建筑的抗震设计关联。

关键词：建筑设计；抗震设计；建筑平面布置

1 建筑的体型设计

建筑的体型包括基础的平面形状和立体的空间形状。从抗震能力来说，平面形状设计中简单图形更具有稳定性，如圆形、三角形、方形。08年汶川地震灾后的建筑损毁分析表明，设计规则简单的房屋震后破坏程度较轻，有些甚至完好无损。而实现设计感、迎合时尚审美的多元次建筑结构，如对角不一的斜拉形状、外凸弧形的流线体型，侧翼过长的外伸结构，因其质量复杂不规则，刚度统一性差，在地震中很容易发生主体扭转而毁灭殆尽。

虽然机构简单的扇形、矩形更能发挥建筑存在的基本价值，但是为了维持建筑的抗震水准而牺牲建筑本身的艺术存在性也是得不偿失，工程师们在设计过程中可尝试兼顾两者。

2 建筑的平面布置设计

平面布置在建筑中的作用直接决定了本建筑的功能实现情况和要求。具体表现为：承重墙的压力、楼层的分布、房间的数量、楼梯、电梯井、通道的位置、内墙构造、单位房间内可利用空间的大小等方面，所有内容都应在平面设计图纸上完整地标注出来。平面布置设计一旦图纸确定后再改动，会非常费时费力。

不管是工业建筑还是居民住宅，建筑物内部不同楼层的利用率是不一样的，就导致反映在图纸上的本应对称的内隔墙水平不一样，部分楼层主干墙体与承力柱相对薄弱，一旦地震发生，这些薄弱部分首先被击破成为整个建筑的扭转点，很容易发生多折叠的建筑破碎。除此之外，地震发生时，电梯井基于抗侧力刚度，首先吸引了整体建筑的重心随之发生侧倒与偏移。更有些建筑作商用，建筑临街，底层为格局化超市、小商鋪，临街一侧不设墙体，刚性墙体全部集中在另一侧，这在地震中也是非常不利。建筑中设置内隔墙和外围填充墙的目的就是增加建筑刚性、强性、分散承重，墙体与柱要一通到底，尽可能为结构的质量与重量创造均匀条件，中间不断层，避免突变。

3 建筑竖向布置设计

无论工业建筑或民用建筑，单层或多层，楼层达到相对高度就会有建筑竖向布置上的问题。该问题的主要原因是建筑的使用方法不同，导致即便主体使用材料相同，沿楼层的质量与刚度也分布不均。高层或超高层建筑使用通常多样化，典型的现代商业大楼包含办公、商贸、住宅、会所、餐饮等一体化功能，难免有楼层之间的合并，剪力墙的分散。作为住宅使用时层段承重多采用立柱、少墙，休闲会所要求大柱距、大空间，承重多用墙。另外，刚性相差最大、最薄弱的地方在地震中可能成为整栋建筑的断层、传力阻碍或堵塞，大大影响了整体的抗震承载力，而后造成悲剧。08年汶川地震中倒塌的高层建筑中，很多本应当有坚固附着力的精钢混泥土高科技材料建筑就因为中部楼层刚性太差、剪力墙布置不均匀产生突变，最后导致了整个楼梯的坍塌。竖向楼层刚度差异太大给建筑物带来很多破坏甚至导致整栋大楼倒塌。类似的情况还有发生在95年的日本阪神大地震，这一技术问题并非唯独发生在我们国家，这就更证明了建筑物的防震水平是由建筑设计而不是建筑施工或其他因素所决定的。

高楼利用的多样性是发展趋势，此种情况改善的根本方法只有尽量统一建筑的主剪力墙，使其一通到底，不要断层，也不要悬到一半不到底。在此基础上依照各区域的用途分类，在可接受的范围内改造承力材料。目前使用最多的承力材料包括柱与墙，有些营销店面临街，并处于建筑拐角，导致店面本身三面采取透光性好但是刚性很差的玻璃墙面，可以在该楼层剪力墙附近用柱加固，维持其竖向水平的刚性承力，而不是放任该死角。

4 建筑屋顶的布置设计

高层与超高层建筑的弊端还存在于屋顶。屋顶对高层建筑必不可少，不仅导热散湿，更和高层建筑的艺术气息相衬。但是材质不合理或者侧重力承压线与屋顶下的楼层承压线不在一个水平面时，所带来的弊端显而易见。屋顶在布置设计上两个主要错误是过高与过重，有些屋顶材质与建筑主体不符合，导致屋顶重心与主体重心偏差，在地震中不仅不能传递压力反而造成断层与扭转，加大了地震破坏程度。因此在房屋建筑中应当尽量压低建筑物的高度与分层，建筑特别高时减小屋顶压力，采用轻材质、匀质量、刚性佳、稳定好的材料，积极调整屋顶重心与屋顶以下建筑主体重心，避免抗侧力墙体的偏移，减少地震损失。

5 建筑构件（非结构构件）设计

随着室内装修与建筑立面的材料日渐多元化，构件设计的形式、方法等方面有越来越多的选择项。现在不仅瓷砖、大理石、立体瓷砖、花岗岩，甚至玻璃幕都可作为构件装饰贴在立面上；还有用于室内装饰的吊灯、顶灯、墙内贴磁、壁雕甚至人造景观、立体雕塑都可以凭空构件在吊顶与墙面上。美观之余，我们不能不考虑安全隐患。需要考虑立面构件与室内装修材料是否具有抗震功能，地震发生时能否与主体结构安全连接而不造成断层与扭转，只有重视不起眼的小细节，确认其抗震稳定性才能长久发展。室内构件大都吊顶或悬空，选择材料方面，室内装饰的抗震能力用处不大，那么确保其体积轻便、便于附着、不会下坠即可。在动荡的地震时期，脆弱的室内构件并不能帮助建筑本身承载压力，但是要确保其稳定，避免附加损失。

建筑构件还包括今年运用广泛的玻璃幕墙，玻璃材质本身肯定是不能与剪力墙相提并论，但是它应当有基本的抗震稳定性和节点的连接强度。建筑构件除了用于装饰的零碎本身，也包括建筑内部侧力的内隔墙、内隔断和凹嵌在墙体内的壁橱等，安装时不仅要考虑其利用位置，必要时可与建筑本身断开，保障其抗震性能发挥作用。

6 结束语

综上所述，为了加强管理，增强建筑防震能力，减少地震损失，我国制定的现行管理条例《建筑抗震设计规范》则十分有必要严格遵守。条例中提出了建筑设计中工程师应当考虑到的建筑抗震能力的限值控制，有利于规范建筑市场的运行，达成安全守则。分析下来，条例主要包括的要点是：（1）限制建筑高度与层数。根据前文，高层的复杂性与多样性注定了其弱于低层的抗震稳定能力，但是高层的发展是不可逆的，我们只能顺应趋势做出反应。（2）控制建筑的抗震横墙与建筑局部墙体的尺寸限值。当抗震横墙的间距过大，水平建筑的刚度削弱，抗震能力降低时，即时地震力无法传递，导致抗震纵墙失去刚性、扩大变形，转移重心，最后引致坍塌。因此可知，建筑设计在抗震设计中是十分重要的，只有把握好建筑设计的要求，最终才能确保该设计在建筑中的有效推动作用。

参考文献：

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