基于抗震策略的建筑設計策略
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摘要：前國內外針對建筑設計方面的抗震研究較少，較多的是關于結構方面的抗震研究。作為工程設計的龍頭――建筑專業而言，如果能夠在建筑設計過程應用一定的抗震策略進行指導，將能更積極有效的提高建筑物的抗震性能。
關鍵詞： 抗震；建筑；設計
一、建筑抗震設計程序
建筑抗震設計程序是伴隨著工程設計而進行。第一，工程項目的場地選擇，對于一般中小型工程而言，在選擇過程中，要明確該地區的抗震設防烈度，如果是6度以上，則必須進行抗震設計；對于重要建設項目而言，要通過地震部門進行專題的地震烈度鑒定。第二，根據規范上的建筑重要性分類標準，不同類型的建筑（甲、乙、丙、丁類）分別采取相應的抗震措施，保證建筑的抗震性能。第三，擬定建筑造型和平面形狀、確定結構體系、選擇建筑材料，通過結構地震反應計算和分析確定具體的抗震設計措施。第四，建筑、結構、設備的抗震細部構造措施以及環境設計也是抗震設計中不可忽視的一環節。
二、建筑抗震設計的總體要求
建筑遭受地震作用的破壞會產生程度不同的破壞力。人們將抗震調查研究和抗震理論探討所認識到的客觀規律應用在工程設計中，以增強建筑抵抗地震破壞的能力。地震和抗震、破壞力和抵抗力相互作用，相互矛盾著。矛盾一方的地震，它大致包括由于地震而引起的地面運動，場地和場地土的變形、塌陷和液化，對建筑產生的作用力，以及由此衍生的次生災害等方面；矛盾另一方的承受地震作用的建筑，它大致包括建筑的選址、總體布局、建筑造型、平面布置、結構類型、建筑材料性能、建筑的動力特性和施工質量等因素。根據以上各方面，建筑抗震設計總體上要求可以概括為五個方面：注意場地的選擇，把握建筑體型，重視非結構因素，利用結構延性，設置多道防線。五個方面內容是一個整體，密不可分，每一方面都影響著建筑創作的思路和方向。
三、建筑結構的抗震策略
具體來說，各類結構體系主要震害如下：
3.1砌體-木屋架結構
不少地區木材可以就地取材，砌體使用比較少，這種結構造價低廉，在村鎮多采用這種結構作為簡易廠房、倉庫等。由于此結構的砌體墻和砌體柱強度不高，且大多年代較長，在地震中容易發生屋面破壞和局部倒塌。
對策：加強墻體、柱強度，并加強有效的拉結，采用輕質屋面是保證此類結構抗震能力的關鍵。
3.2磚混結構
地震區村鎮的住宅、教學樓，城市一些舊居民樓、辦公樓、小型廠房多采用磚混結構。這類結構在地震震區最多，震害比較嚴重，倒塌的結構具有以下特點：結構抗震體系單薄，未設置構造柱，也有未設置圈梁，預制板缺少拉結。
對策：合理設置構造柱和圈梁，保證結構的整體性和側向承載力是抗震設計的關鍵。
3.3框架結構
汶川地震中，大多數框架結構的主體結構震害較輕，主要發生在圍護結構和填充墻，尤其是圓形填充墻破壞較重。此外，由于樓板的增強作用，建筑內部空間的分隔需要，在框架梁甚至樓板上增加砌體或填充墻，它們增強和放大了上部結構的剛度，使得框架梁或屋蓋的實際剛度增大，很少出現“強梁弱柱”型的破壞，往往無塑性鉸出現。其次，過于異型的建筑體量或空間錯層等也造成柱的破壞。
對策：在設防烈度較高地區盡量避免采用異型體量、錯層，注意建筑內部隔墻對建筑整體剛度的影響，應整體考慮隔墻的布置，使得剛度分配均勻。
四、建筑體型設計的抗震策略
4.1建筑空間體量大小
體量的大小會影響到結構的選型、空間的跨度大小等方面。大跨度、大面積對建筑抗震有著不利的影響。當平面尺寸很大時，即使是一個對稱的、簡單的外形，房屋作為一個單元，在地震運動中也會存在薄弱環節。此外，由于建筑不是均勻塊體，地面運動在不同的時間過程中，將對建筑的不同部位產生影響，因此，體量較大的建筑的整體性較體量較小的建筑差。
汶川大地震許多磚混結構的教室發生了垮塌，除了施工和管理者的原因外，大跨度的磚混結構教室也是垮塌的一個因素。對于一些存在轉換層的建筑來說，往往下部幾層是大跨度的空間，而上部為荷載較大的住宅、辦公空間等，這類建筑剛度較差，對建筑抗震是不利的。
因此，可以采取一是減小建筑總尺寸、二是將大尺寸建筑劃分為若干小尺寸結構單元（設置抗震縫、伸縮縫等）、三是在空間允許的條件下適當增加抗震墻來增強建筑結構的側向剛度。
4.2建筑高度
在水平向地震作用下，建筑的高度類似于在重力作用下的懸臂梁跨度。隨著建筑高度增加，它的自振周期會加長，而周期的變化，意味著地震作用大小的變化。建筑的自振周期不只是建筑高度的函數，還與高厚比、層高、結構體系類型和材料，以及建筑質量和質量分布情況有關系。因此，建筑高度的多少會同時影響上述一個或幾個因素，而建筑的自振周期的變化又會引起地震作用的增大或減少。
磚石結構是脆性材料，變形能力小、抗震能力低，采取的抗震措施就會更多，此類型建筑如果層數越多，建筑高度越大，其所受的震害的危險性也會更大，所以對這種形式的建筑的高度限制會更高。而鋼筋混凝土結構、鋼結構的建筑由于材料性能更佳，抗震能力更高，所以對其的建筑的高度限制會放寬些。因此，可以采取：一是在設防烈度較高的地區可以適當降低建筑高度、二是選取合理的結構形式兩種策略來提高建筑的抗震性能。
4.3比例
在建筑抗震設計中，把握建筑的比例比把握其絕對尺寸更有意義。例如長寬比、高寬比。建筑物的比例的一個重要因素，也是建筑抗震的一個重要指標。高寬比是指建筑物建筑高度與建筑短邊寬度的比值（磚混結構單邊走廊的長度不算入建筑短邊寬度），在國內外的建筑抗震設計規范中，對于各結構類型的建筑的高寬比都有限值。長寬比是指建筑物水平方向總體長度與總體寬度的比值。
高層建筑中，高寬比與建筑高度相比顯得尤其的重要。高層建筑如同一根獨立的柱，地震時產生的的傾覆力矩很大，控制好高寬比，特別是在震害地區更應該嚴格按照規范規定的高寬比限值進行設計，否則產生的損失是無法估量的。位于軟弱地基或非均布多層土地基上的建筑，為了克服地震前后積累的地基不均勻沉降所引起的結構體系破壞和墻體開裂，建筑的長寬比也應得到控制。
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