浅谈建筑设计方案中抗震设计思路

张 震，靳晓玲

（辽宁省城市建筑设计院，沈阳 110016）

浅谈建筑设计方案中抗震设计思路

张 震，靳晓玲

（辽宁省城市建筑设计院，沈阳 110016）

本文主要对如何协调统一抗震设计与建筑设计方案之间的矛盾进行论述，分别分析抗震设计的发展变化特点及建筑设计方案的特点。通过积累的工程设计经验，参考国外成功的建筑设计作品，以及运用现代工程设计科学技术手段，使抗震设计更好的融入建筑设计方案之中；让建筑设计方案设计更加合理，让建筑更加实用、经济、美观、安全，使之成为优秀的建筑设计作品。

建筑设计；抗震设计；合理设计；结构体系

0 引言

随着现代城市的发展，建筑物的外形越来越新颖多变，建筑物的高度也越来越高。这也使得建筑设计师与结构设计师之间的矛盾越来越突出，其主要矛盾的由来就是建筑结构的抗震设计要求。我国现行建筑抗震设计规范的要求，尤其是对高层建筑的体形等多方面有明确限制要求。这使得建筑设计师在建筑设计方案阶段，众多新颖、创新的思路不能更好表达出来。如何让新颖建筑设计方案更加合理呢？结合近几年设计积累的经验，参考国内外相关建筑设计资料，将建筑设计中的体会和心得同大家共同分享。

1 抗震设计

我国现代抗震设计发展的历史：我国较为系统的抗震设计文件（试行）始于1974年，在此之前虽然也做了大量的资料及数据收集工作，但由于之前的建筑物层数较低，平面布局较为简单，地震发生地点多为偏远、人稀地区，震害影响较小，具体经验不足，一直未能形成统一技术规定。但在1975年的海城及1976年的唐山，发生的地震均在城市及周边人口密集地区发生，由于城市发展，多层建筑及住宅区域划分使人口非常密集，地震发生后造成了巨大人员伤亡及财产损失。根据唐山、海城地震震害的经验，对1974年试行规范进行修改，于1979年正式发布了抗震设计规范。其后，于1989年修订改版。20世纪八、九十年代，新型建筑、高层建筑越来越多，人口也越来越集中。地震灾害造成的损失也越来越巨大，例如：1999年台湾9·21大地震等。规范于2001年再修订改版。2008年汶川大地震又同样造成巨大损失。2010年抗震规范再次修订改版。这些血的教训时刻提醒着我们抗震设计的重要性。通过震区震后的工程实例，我们可以看到，采取抗震设计的房屋，所受的地震破坏程度大幅度降低，但是由于地震灾害的不可预见性及复杂性的特点，也要求结构设计人员不能照本宣科，还须具体工程具体分析。虽然抗震设计规范多次修改，但我国抗震设计的基本思想变化不大。对于建筑形体设计要求还是平面基本规则，竖向规则，整体建筑简单为主。这些抗震设计的基本要求是限制建筑设计方案发展的最主要一点。

2 建筑设计方案

建筑设计方案是建筑设计的核心，建筑设计方案的初步确定，是建筑设计师根据使用者提出的建筑主要使用功能，结合该功能建筑的特点、建设地点及周边环境特点等综合因素考虑而形成的。同时方案设计也受到建设资金、使用方的一些想法等因素制约。现代建筑设计特点并不是一味地追求新奇特，而是让外部立面设计上更能贴近现代审美要求，使内部空间更适用于现代生活之需要。一个优秀的建筑设计方案是在突出个性特点基础上，更完善的处理解决各个方面产生的矛盾。

3 抗震设计与建筑设计方案

抗震设计与建筑方案虽然在多方面表现是矛盾的，但不是不可协调的。设计师们广开思路，运用现代科技手段，是可以设计出优秀的建筑作品的。

1）对于建筑外部整体平面布局的设计要求。可将复杂的建筑平面进行分割设计，采用设置变形缝的方法，将其分成若干个规整单元，既能满足抗震规范要求，也不会破坏平面使用功能和整体造型。对于有些观点提出的变形缝不好看，影响立面效果，设计师可以通过将该部位两侧主体错位设计方法，即利用视觉差，弱化人们对变形缝的直观感觉；对于要彻底消除变形缝影响，则需借助外装饰构件，可采取外装饰幕墙等轻质构件对外立面的变形缝进行装饰处理。抗震设计要求结构主体设置变形缝，并规定相应变形缝宽度，是防止在地震时建筑物间晃动、碰撞造成结构主体的破坏，由于轻质外装饰构件会在地震时变形破坏，不会对建筑物主体结构产生约束作用。所以，通过轻质外装饰材料的设置，可以解决由于设置变形缝引来的美观问题，并且不会影响到结构主体抗震性能。

2）对于住宅类型建筑：由于其使用功能单一，房间分隔墙较多，结构沿竖向布局比较均匀，一般只是平面形状变化较大，只要结构设计师按照建筑平面方案合理布置结构抗震构件，采用框架、框架-剪力墙结构、剪力墙结构等一般常规结构形式都可以满足本地区抗震设计要求。对于高层住宅底部要求设置商业用途的建筑，应该优先选用转换结构体系。有些结构设计人员不愿意做转换结构，认为转换了，结构受力复杂了，造价增加了，往往在设计中过度减小剪力墙长度、剪力墙开较大洞口的方法，来满足建筑对底部大空间的使用要求。但即使是这样做也不会完全适应建筑功能的要求，同时由于剪力墙不适当减少及剪力墙的不合理布置，也影响到建筑整体的抗震性能，造成结构配筋不合理。合理的采用转换结构体系，既不会给建筑物抗震带来不利影响，也不会过多的增加工程整体造价。建筑功能上可以最大限度地满足建筑设计方案的初衷，结构的抗震性能达到优化，使建筑物整体含钢量达到最低。

3）对于公建类型建筑：由于其平面使用功能的不确定性，各个楼层间使用功能不统一的特点，故不宜过多采用剪力墙，剪力墙设置应在电梯间、楼梯间等较为固定使用空间的部位。要求建筑设计师在平面布局中加以考虑，在考虑建筑功能需要的同时，也兼顾结构抗震设计的合理性布置。由于对空间的需求，框架体系元素更多地运用在公建类型的建筑中。由于建筑高度较高，各层使用荷载较大，使得钢筋混凝土框架柱截面一般较大，即使是采用高标号混凝土的钢筋混凝土柱截面也会很大；适当在抗震性能要求较高的部位，采用型钢混凝土及钢管混凝土的结构体系更加合理，既有混凝土结构的刚度，又有钢结构的良好延展性，可以让该混合结构在抵抗地震灾害时发挥最大的作用。对于大跨度的框架梁，也可以多采用型钢结构及型钢混凝土结构，既可以提高建筑的水平抗震性能，也有效的降低框架梁的高度。对于预应力梁的运用，不建议大量使用，虽然预应力梁的采用可以降低框架梁的高度，但其性质类同于普通钢筋混凝土梁，且对梁端约束要求较大，协调变形能力一般。

4）随着现代科学技术的发展，高层建筑的高度已经不是制约建筑设计的主要问题了，通过计算机软件的抗震模拟计算，使更多的高层建筑的设计方案得以优化。高层建筑设计方案中存在的主要问题是结构体系的选择，随着建筑高度的增加，结构柱截面会增大，剪力墙数量也会增多，对建筑内部平面功能影响较大。一般结构设计师会根据常规经验先选择框架结构，然后框架-剪力墙结构、剪力墙结构，最后选择框筒结构以及钢和混凝土混合结构。认为这样可以节省造价。实际上这是一个误区，只有根据建筑使用功能特点，合理选用结构形式才是降低成本的最好途径。隔震设施及减震设施已在许多工程得到了应用，通过实验室内地震模拟实验及国内外一些实际工程中应用的经验，会逐步在更多的现代建筑设计中得到应用及发展，也会给建筑设计方案的创作带来最大的自由度。

4 结语

建筑设计与结构设计是建筑设计中最重要的环节，抗震设计也是关乎人民生命安全的头等大事。建筑设计师与结构工程师之间的工作是密不可分的，建筑设计师应更多了解结构设计的原理及构造，结构工程师应更大胆放开，多利用现代科技手段，帮助建筑设计师实现更多新颖、丰富多彩的建筑作品。

[1]林同炎，思多台斯伯利.结构概念和体系[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.

[2]尹青.建筑设计构思与创意[M].天津：天津大学出版社，2002.

[3]GB 50011—2010，抗震设计规范[S].

TU398

A

1673-1093（2015）03-0058-03

张震（1975），男，毕业于东北大学，高级工程师。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.03.013

2014-12-18；

2015-01-04