上海建筑设计公司、上海建筑设计院
当今世界任何一个国家都不能准确的提前预报地震灾害的发生,地震有其自身的复杂性和不确定性,因此在建筑结构设计中根本无法获得精确的地震参数。这就要求建筑设计师采用概念设计的理念,从整体上把握建筑结构,以实现建筑抗震性和经济适用性的结合。在建筑抗震的建筑结构概念设计当中应把握以下几个问题:(1)地基选择。地基是否牢固,直接关系到地震后建筑的抗震能力。从现场施工的角度来讲地基,地基可分为**地基、人工地基。当土层的地质状况较好,承载力较强时,应采用**地基,既可以减小工程量,又可以起到很好的抗震效果。而在地质状况不佳的条件下,如坡地、沙地或淤泥地质,或虽然土层质地可较好,但上部荷载过大时,为使地基具有足够的承载能力,则要采用人工加固地基,即人工地基。这样虽然增加了施工成本,但是也可以达到抗震效果。(2)建筑物的外观应符合抗震设计。其外观应简单、对称,内部结构的质量和刚度变化要均匀,结构规则。建筑概念设计师时一定要对建筑进行合理的布置。大量实验和现实案例表明,简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能,其原因是该种结构建筑容易估计出其在遭受地震时的结构变化,从而能够采取相应的措施予以应对。(3)从建筑结构的整体着眼。各类构件之间的连接必须牢固,在保证连接部位的强度的同时,还应使其具备一定的变形能力,从而使整个结构具有稳定、可靠的抗震性能。同时还要注意结构空间的整体性,根据平面和竖向不同的规则,加强平面的连接,确保竖向具备足够的整体刚度。(4)刚柔相济原则。如果在建筑结构的抗震设计中,只考虑增加结构抗力,片面追求建筑物结构刚度,而不考虑建筑结构的韧性,则会导致在地震发生时,建筑物局部遭到破坏后,引起整体性的坍塌。因此在高层建筑物设计过程中应坚持刚柔相济原则,即建筑物在地震过程中既能满足变形要求又能减小地震力的双重目标。
2高层建筑结构概念设计
随着我国城市化进程的加快,城市内土地供应日益紧张,城市高层建筑发展迅速。在城市高层建筑中引入结构概念设计不同于低层建筑物,我们应重视以下几个问题:(1)高层建筑自身重量大,对地基压力大。同时高层建筑受气流影响也非常大,这些问题都需要建筑设计师采用结构概念设计的方法,在设计之前,应正确认识高层建筑的受力特点,选择刚柔相济的结构,使其结构既具有足够的强度,又具有足够的韧性。结构设计时着重对水平荷载进行宏观控制和把握。(2)选择合理的结构体系。在高层建筑设计中,抗水平力是较难克服的问题,是其结构设计中的“牛鼻子”,因此选择何种抗侧力机构是高层建筑结构概念设计中较核心和关键的问题。在选择结构体系时,必须综合考虑建筑的功能和建筑的高度。(3)选择合理的结构布置。结构布局对建筑的安全性、实用价值以及工程量的大小都有着非常大影响。如果结构布置不合理,不但增加了工程量,提高了建筑成本,同时也会存在巨大的安全隐患。因此在设计时,必须选择合理的结构布置,在宏观上把握建筑的整体刚度,构建连接处一定要牢固,结构的薄弱环节和应力复杂部位也要使其具有足够的强度。