时间:2023-06-25 16:03:41
序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇建筑设计规则范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
关键词:语言学 建筑词汇 建筑语法 建筑语意 建筑设计
1 用语言学对建筑设计研究的可行性
所谓运用语言学来对建筑设计进行研究,概括的说就是将研究语言形成的方法以及其如何表达表达者所要表达的含义的方法运用于建筑设计中去,从而寻找出建筑设计者所要表达设计思想的方法。那么究竟能否运用语言学对建筑设计进行研究呢。语言学将语言分为语音、词汇、语法、语意,四个部分,抛开语言特有的语音,我们也可以将建筑分成建筑词汇、建筑语法、建筑语意三个部分。下面我们就这三部分进行逐一的探讨。
1.1 建筑词汇
《道德经·第十一章》中有这样一句话:“凿户牖以为室,当其无,有室之用。故有之以为利,无之以为用。”。在这里,“户牖”为实体,我们可以将其归属为“有”的范畴;“室”为空间,我们可以将其归属为“无”的范畴。两者结合,才产生了可以供人们适用的建筑,两者缺一不可。
那么我们可以简单的将建筑与语言进行类比,从文字——句子——段落——文章,这种文章的组成角度来看,砖、石、门、窗等这些组成建筑的元素构件可比喻为建筑的“文字”,由砖石堆砌,加之门窗形成的墙体以及水平搁置的板可以成为建筑的词汇或者说是建筑语汇,单体空间可比喻为建筑的“句子”,由墙体、板和独立的小空间组成的建筑单体可以视为“段落”,建筑整体可视为“文章”。同语言一样建筑的语汇是组成建筑的最小语言单位,正确的词汇运用会使得作者表意明确,读者清晰易懂,如果词汇的错误运用则会导致语言的含糊、歧义。因此我们在对建筑词语进行分类的时候应当注意其各类词汇的特性和适应的环境范围,以便更明确不同词汇在建筑设计中的作用从而更好的对其进行运用。
1.2 建筑语法
语言的表述存在着一定的语法规则,例如把字句,被子句、祈使句等等。语言至少有两套规则,一套是结构规则,即语音、语义、词汇、语法等;一是使用规则,即决定言语是否得体的诸因素。掌握了语言的语法结构才能造出合乎语法的句子。无论是结构规则还是使用规则,我们都必须遵守,否则我们表达的句子就会产生歧义。
建筑设计也是如此,如果说语音是语言特有的那么抛开语音,建筑设计也同样有其特有结构规则和使用规则(这里所说的结构规则是指:使建筑能够形成的各个构成条件和逻辑条件要素及其组成规则,而并非单指建筑的土木结构)。如果违背了结构规则我们设计的建筑就会出现使用时非常不方便,或者没有给人们带来很好的心里感受,达不到设计者的设计意图和使用者的使用目的现象。同语言一样建筑设计也具有使用规则,建筑设计的使用规则是指建筑内部的空间设计是否得体,是否符合建筑使用者以及建筑性质的需要,是否与周围环境能够融合到一起等等。
1.3 建筑语意
关键词:房屋建筑;设计;美学思想
近年来,随着人们对居住生活水平的提高,建筑设计的美学也越发受到了重视。房屋建筑设计的艺术美感虽具有各种表达形式,但是建筑的美学也遵循着一定的规律。建筑美学随着不同的地区和民族而具有不同的表现形式。建筑的美学规律在很大程度上影响着人们对建筑的审美和建筑设计的普遍感受,从而形成了带有一定规律性的变化特征形式,它具有一定的普遍性特征。
1统一协调性
房屋建筑的艺术设计中,应在满足建筑需求的基本形式之上实现建筑艺术的多样化发展,从而给人们带来不同形式的艺术美感的享受。建筑艺术的设计应在总体上具有统一协调性,从而通过统一的表现形式实现了建筑设计的艺术美感的表现,房屋建筑的艺术形式如何形成统一而又有不同的建筑美感的艺术设计形式是在具体的设计中的重要和关键。
1.1通过建筑色彩实现设计统一
房屋建筑的设计通过色彩的运用也能实现建筑设计的统一发展。色彩的统一和协调是在建筑设计过程中其他因素的系统难以实现有效的统一发展的形式而采用的唯一办法。建筑材料的选择与建筑风格的统一密切相关,建筑材料的选择也与建筑色彩的统一相关,从而通过材料和色彩的变化和统一实现了在一定范围内的协调过程,建筑的统一性设计应实现设计材料的整体搭配的协调,才能形成统一的风格,具有建筑艺术的美感享受。
1.2建筑外形的统一
建筑的美学规律的应用不仅仅体现在单独的建筑上,而是通过城市的各种建筑的氛围而形成的建筑的美感享受,若是缺乏相应的建筑环境,那么建筑的设计将与环境格格不入,也难以给人以美感的享受,那么房屋建筑的艺术形式也就难以实现。房屋建筑的外形统一实际上是指建筑外形的类似和统一,通过人们对建筑形状的辨识实现了有效的建筑艺术的设计,建筑的美学规律的应用不仅仅体现在单独的建筑上,而是通过城市的各种建筑的氛围而形成的建筑的美感享受。若是缺乏相应的建筑环境,那么建筑的设计将与环境格格不入,也难以给人以美感的享受,那么房屋建筑的艺术形式也就难以实现。建筑外形的统一可从对建筑中的主要部门和从属关系进行管理和控制,并且通过建筑设计主从关系的搭配实现了建筑设计的整体协调。
1.3 建筑设计的主从关系设计
房屋建筑的外形设计中,应处理好建筑群地主从关系,形成层次分明且特点鲜明的建筑设计的表现形式,由此形成统一而协调的设计效果。房屋建筑的设计应实现主从关系的设计,从而实现整体协调的建筑形式,建筑设计应根据功能的要求实现主要部分和次要部分的陪衬和发展,从而能在建筑设计的搭配中通过主从关系的设计实现了建筑特点的凸显,从而也能形成有效的建筑的美感设计和整体的协调发展。
2 均衡稳定性
主要是研究建筑物各部分前后左右的轻重关系。均衡是任何观赏对象中都存在的特性,是建筑物中最重要的特性。具有良好均衡性的艺术品,必须在均衡中心上予以某种强调,如果在两端强有力的标上某种封闭的母题,即是中间的均衡中心不佳标定,均衡也是可以感到的。
2.1 对称——最简单的均衡
对于复杂的对称建筑,对均衡中心的强调往往是外观设计中颇费周折的事,许多成功的建筑设计,还能以一个自然的进程来启发观者,引导他们自然而然的绕向设置主要入口的主要里面,把均衡非常明确的点出来。
2.2 不对称的或不规则式的均衡问题
当均衡中心的每一边在形式上虽不等同,但在美学意义方面却拥有某种等同时,不规则的均衡问题出现了。这里,杠杆平衡原理就显得很重要,一个远离平衡中心、意义上较为次要的小物体,可以用靠近均衡中心、意义上较为重要的大物体来加以平衡。均衡中心的吸引作用,往往使人不自觉的朝这样一个中心走去,因此,设计的好的建筑物,只需少量导向标志。
2.3 房屋建筑的稳定性设计
从普遍的设计规律上看,一般建筑是上小下大,通过由建筑的底部向上逐层缩小的手段易获得建筑的稳定设计。在近代的房屋设计中的底层架空建筑,通过对悬臂结构特性的利用,使用粗糙材料以及浓郁的色彩实现对底层的加厚,从而实现了建筑的稳定性设计。
2.4 不对称或不规则房屋建筑的均衡设计
房屋的建筑设计具有相当灵活的表达形式和特征,从而当房屋建筑的均衡中心并不对称,但其在建筑美学的角度设计上看是平等的,从而体现出了建筑设计中的不对称均衡。通过使用杠杆的平衡原理,实现了对不对称建筑设计在建筑美学中的平衡发展,从而也能实现对人们的引导和发展,均衡点的设计实际上引导人们自然过渡到建筑的中心点,具体可通过导向的标志实现对人们的指引。
3 布局中的序列
建筑学,不仅是空间艺术,同时也是一种时间艺术。结构的序列、功能的序列和审美上的序列统统都必须是紧凑而有机的。每个序列必须有一个明确的开始和结尾,建筑的序列在入口处自然而然的开始,也自然而然的引向某种规定的结束。这一结束,必须是序列在艺术上和功能上的。一个贯穿于整个建筑的完整序列,一个贯通于整个建筑的完整序列,还可以通过或越过,可能达到一个自然的出口,也可能达到一个自然的出口,也可能是别的什么应有的次要部位。序列的布局分规则布局和不规则布局:规则的序列,产生一种庄重、爽直、明确的印象,而且强调,它必然引起一种感官的感受。在规则的序列中,很少遇到偶然的和意想不到的迷人之处。最适合用来建造社团、俱乐部、宗教团体、政府部门或人群云集的大型、庄严的建筑物。不规则的序列充满了流动和各种运动的感受,能造成令人意想不到的感染力,造成外观上使人惊异的一些部位,比规则的序列更有个性。适合住宅、俱乐部或不规则的社会中心建筑。
4 比例
比例是指长、宽、高三个方向之间的大小关系。无论是整体或局部以及整体与局部之间,局部与局部之间都存在着比例关系。良好的比例能给人以和谐、完美的感受;反之,比例失调就无法使人产生美感。在建筑物和它的各个局部里,当发现所有的主要尺寸中间都有相同的比时,好的比例就产生了。比例有简单的基数比,如1/1,1/2,2/3等,还有动态比例,如正方形的边与对角线的比,从单独正方形发展而来相互关联的矩形系列(产生黄金分割点)。这些比例关系常常会有助于建立协调的比例关系。
5 总结
建筑艺术形象应具有充实的视觉表现力和冲击力。迅速增长的新建筑所具有的意义是异乎寻常的,是新的人文景观、心理认知与归属感的凝聚点,体现着现代人文精神的追求,与象征性的表现,市民自豪感相结合的新的美学意象。应通过这些城市重要公共建筑予以反映。
参考文献:
[1]曾春雷.建筑设计中的经济和逻辑思维[J].中国住宅设施,2009.9
[2]杨凤兰.浅谈建筑美学规律在房屋设计中的运用[J].硅谷,2009,(14).
[3]祁景明.建筑美学赏析[J].科学咨询(决策管理),2009,(10).
我国是一个地壳相对活跃的国家,有数据显示我国共有23条主要地震带,四川汶川地震以来,各级地震更是频频发生,对人民群众的生命安全造成了危害,国民经济损失严重,面对地震带来的惨痛教训,建筑设计师们也应清醒的认识到,建筑不仅要提供相应的功能更重要的是它的安全性,尤其是抗震性。文章研究了建筑抗震设计的几种策略。
【关键词】
抗震设计;建筑;策略
1 建筑抗震设计的重要意义分析
我国是一个地壳相对活跃的国家,有数据显示我国共有23条主要地震带,并且位于世界三大地震带的环太平洋地震带与欧亚地震带之间,由此带来的是我国的地震多方问题。2008年5月12日我国四川汶川地震以来,各级地震更是频频发生,对人民群众的生命安全造成了危害,国民经济损失严重,同时影响了国家的发展。
面对地震带来的惨痛教训,建筑设计师们也应清醒的认识到,建筑不仅要提供相应的功能更重要的是它的安全性,尤其是抗震性。在项目设计的过程中,通常包括建筑设计与结构设计,其中建筑设计方案是一个项目的开始点,由建筑设计师根据投资方投中的设计要求与指标,结合国家的各类标准进行设计。在设计过程当中,设计师首先要在思想上对于抗震设计有着足够的重视,在查阅相关抗震规范的基础上,进行总体设计。在设计时不能只考虑到成,而忽略了抗震需要,如果只是为了节约成本,而降低了抗震标准,一旦大震来临将面临不可估量的严重后果。
2 建筑抗震设计策略分析
2.1 建筑体型设计策略
建筑体型设计应以简洁规则为主要策略。在震后的调查研究中发现,平面形状较复杂的建筑在地震中损坏程序较平面形状规则的建筑物要严得多。很多建筑设计出于美观等各方面原因,建筑物设计不对称侧翼、不规则形状等,在遭受地震侵害时由于受力不均,被破坏严重,而一些形状规则的建筑则受损较轻,有时甚至完好无损。基于此,在进行平面形状设计时不防中规中矩地选择较规则的形状,如圆形、方形、矩形、扇形等均有着很好的抗震性能。尽可能运用对称的设计原则,因为对称的设计往往可以在受力外力拉伸挤压时更好地抵抗不利的扭转。
当然在现代建筑设计特别高层建筑中为了追求标新立异,以及设计的艺术性与美观性往往采用复杂的设计,但在设计时一定不能忽略了建筑结构的抗震设计,要将美观实用与抗震作用有效的结合在一起。
2.2 建筑平面布置设计策略
建筑平面布置设计应以均匀对称为主要策略。建筑物的平面布置设计反映着建筑物的各空间的功能需求。在无数个震后数据中均显示,由于墙体不对称、钢构不对称等情况造成建筑物在震时出现建筑结构受力不均,造成变形不均匀,不协调,导致扭转地震作用效应,带来局部墙体的破坏、建筑物的损坏。因此在进行平面布置设计时要尽量本着均匀对称的原则来进行设计,当然完全对称是很难在现代建筑设计中实现的,但是在设计时且不可忽略了这一点,片面追求区域的功能性,而使建筑物成为震中危物。
2.3 建筑竖向布置设计策略
建筑竖向布置设计应以钢度分布均匀为主要策略。建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑物沿高度(沿楼层)建筑结构的质量和刚度分布设计上。对于现代大型建筑设计而言,每一层每一区域都有可能有着不同的功能需求,如在同一建筑中包括商场、超市、写字楼、报告厅、娱乐中心、餐饮中心、电影城、游泳馆、公寓等,那么对于各空间在高度、面积大小、柱子数量、内墙设计等各方面均有不同的需求。那么如何在满足各功能需求的基础上做好防震设计就显得更为重要。
此外,建筑物沿高度分布的质量以及刚度的严重不均与、不协调,皆是由于建筑被赋予了不同的功能,并非都是一致的。在建筑设计中应高度重视某些问题,例如刚度最差的楼层易成为薄弱层,因其不足的抗震承载力难以承受强大的震级。而且沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大,易形成突变。
在具体的实际操作过程中,由于诸多因素的干扰可能导致地震力的传递受阻或不通类似于上下相邻楼层的墙体不对齐,墙体不连续,不到底;上层有柱,下层无柱等。抗震用的剪力墙设置也受到限制,有的则是剪力墙布置严重不对称或数量太少,有的剪力墙(因下层大空间的限制)不能直通到底层(基础层)。所有这些布置,都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。导致刚度发生突变的薄弱层的严重破坏。多次大地震的震害表明,建筑竖向布置设计上带来的上下楼层刚度的过大变化(突变),给建筑物造成很多破坏,甚至是整个楼层的倒塌。
由上述分析可得,在对建筑进行设计时,要注意一些重要问题,尽量使沿竖向的刚度分布比较接近些,尤其注意的情况是在结构上不设刚度很大的刚度转换层方面。此外,尽量避免一些不必要麻烦影响整体质量,比如避免某一楼层刚度的过小,或是避免产生地震时的扭转效应。
3 总结
作为建筑设计师,应该时刻将抗震设计的重要性放在首位,运用专业的知识进行合理的建筑设计,以期在灾难发生时,能尽可能的保护人民群众的生命安全。
【参考文献】
[1]李国强;许炎彬;孙飞飞.中国建筑结构性能化抗震设计概况[C],崛起中的亚洲:可持续性摩天大楼城市的时代:多学科背景下的高层建筑与可持续城市发展最新成果汇总——世界高层都市建筑学会第九届全球会议论文集 ,2012
[2]李小午.中国古建筑结构(抗震)性能分析[D].北方工业大学 2011
[3]林世镔.建筑物抗震能力研究[D].中国地震局工程力学研究所 2010
[4]黄磊.回应地域自然环境的生态建筑设计策略初探[D].重庆大学 2010
[5]陈静香.日本中小学校建筑抗震防灾经验研究[D].华南理工大学 2010
[6]宋小虎.汶川县城房屋震害分析与楼梯对框架结构抗震性能影响研究[D].华南理工大学 2010
【关键词】建筑设计 结构 美感 哲学
建筑学的研究内容包括多样化的内容,这些内容包括实用性,地域性,公共性,总体性等等。而建筑物的美感因素也是建筑设计之中的重要部分。所谓的结构美,其本质就是使建筑物的结构学与美感加以结合,形成完善的建筑物形态。建筑技术的发展,从来都是与对美感的追求协调统一的。
一.建筑艺术美感研究的目的
随着时代的前进,新的技术新的材料带来了新的建筑方法,而建筑方法的进步也为建筑的结构美感带来的新的变化。举例而言,土耳其著名的建筑蓝色清真寺,其圆顶与拱顶相互搭配,纯大理石的建筑设计,在今天也是建筑学和文化学的经典。然而对于现代的建筑设计者来说,随着美学观念与科技技术的进步,他们对建筑设计中的美感因素也有着更多的认识。
建筑物设计建造之后,既要考虑到其实际的使用情况,也要考虑到作为建筑物的观瞻问题。如果建筑物不够美观甚至丑陋,对于建筑物发挥其职能也是一种潜在的不利因素。而对于一些以观赏性或者地标性建筑的设计来说更是如此;对于这些建筑的设计来说,可以说外观占到了其作用的很大一部分,更要求建筑设计者不能轻忽。
我们在进行建筑美学的相关探索上,更多的是关注了那些外国的设计美感理论与设计案例。虽然说我国在长久的历史之中也产生了一些建筑方面的观念,也有诸多经典的建筑学案例;然而在近现代的数百年间,对建筑美学的研究却很匮乏。目前来说,国内的建筑设计者还需要多多学习,多多借鉴其他国家的先进经验。
二.一些建筑设计案例分析与美学观念阐述
1.以水晶宫的设计和影响为例
建筑的结构美分为三个部分,一部分是力学,建筑物的受力情况部分;另一部分是外部的美感情况;最后则是细微处的处理情况。
举例而言,以伦敦的首届国际博览会上的水晶宫为例。该建筑长约五百六十三米,宽约一百二十四米,总面积接近十万平方米,然而建筑时间只花费了半年。在其设计者的年代,虽然铁与玻璃结合建造建筑在技术上已经成为可能,然而还并没有其他的建筑设计者有用这两种材料进行大型建筑的建设的案例。
在水晶宫的建设过程中,设计者使用了规范化建设的建筑策略,将大部分的建筑物部件设定为以四英寸为尺寸模板的标准尺寸。之后再在工厂进行统一的生产,运输到现场进行组装。这样的建筑方法,相比于过去的建筑模式显然是提高了其运作的效率与成果的。另一方面,建筑的外观也体现了力学体系和华丽外表的结合,甚至也进一步的体现了当时工业时代的精神与风貌。也正是因为这样的独特特点,水晶宫成为了在历史上具备特殊位置的重要建筑,就算是其在数十年后焚毁也是如此。
水晶宫队现代建筑有着巨大的影响,现代的建筑模式可以说都是在水晶宫的后续道路上行走。水晶宫采用的工业化建筑手段,指引了日后所有的建筑事业;而其本身的玻璃结构也被世界上无数的建筑设计者借鉴,在各类展览类建筑的设计之中得到广泛的应用。
现在看来,水晶宫的建筑意义并不仅仅是新的力学方式的探索,也不仅仅是建设方法的重大创新;而是使用了全新的技术手段来阐述新式的美感的一种建筑设计原则的革新。从某种意义上来说,也可以被认为是新的设计模式与建筑美感的开端。
2.关于我国的建筑设计
美的来源是什么?在历史上诸多的哲学家对此进行了讨论,并没有得出统一的结论,然而有一点是较为明确的,那就是简洁,和谐的事物属于美。
举例而言,在大型建筑之中常常使用的穹顶结构,就体现出了简洁的设计原则;在简化建筑外观的同时扩展了视野,显示出美感。
当然,对于一栋建筑来说,保证其安全性和使用期限比起美感的要求更加重要;目前我国的结构学与建筑美学的结合还显稚嫩,可能不能在符合美学要求的情况下完全的保证建筑物的质量符合要求。
同时又有另外一点因素,需要为建筑设计工作负责的并不仅仅是建筑设计师;建筑业主,施工方的要求可能占得比例比建筑设计者的意愿要高的多。因此,若要使建筑美学原则得到践行,就必须要有业主投资者的支持。只有得到资金条件与充足力量的后盾,建筑设计工作才能充分的发挥自身的优势,设计出富有美感的建筑。另一方面,也要重视与结构工程师的交流和沟通,保证建筑设计结合了美感和稳定性。
以我国的著名建筑案例,中央电视台新大楼为例。
大楼标志性的悬空处和不规则形状,表面上毫无规则,实际上却是有着一套严密的支撑体系的。可以观察到,主楼的形状实质上是四棱锥的变形。切割而出的面拼合成大楼的外部形状,也符合中央电视台的整体创新前进的形象。
实际上,整个的电视台大楼形成了一个框筒的结构,内部的井道并不承担支撑作用,而将力交给建筑外部的筒形结构。也正因为如此,该建筑能够形成那种独特的悬空结构。这形成了该建筑独特的美感。
在结构力学的相关设计中,发现斜向的网格并不能达到最优的力量分配,也不能完全的达到最好的分配情况。在之后的探索之中,设计者根据实际的受力情况来对各根钢杆来进行划分,也就形成了如今所见的不规则形状。这也是建筑设计师和工程结构工程师的精密合作和协调达成的结果、对于玻璃幕墙来说也是一样,根据建筑内部的支撑结构来展开玻璃幕墙的布置。
【结语】
建筑设计的美感因素一向是一个争议很多的问题。建筑设计本身就是一种需要考虑种种问题的体系,而对于建筑设计来说,富有美感的选择也不是唯一的。在这个过程之中也必须要用结构工程师与投资者的配合。纵观世界各地那些以造型独特富有美感又实用的建筑,都可以看出,富有美感的建筑是由优秀的建筑设计者在充足的条件下设计而成的。
【参考文献】
[1] 国晓伟 建筑创作中的结构美学研究――以“河北工程大学综合体育馆”方案设计为例 [d] 河北工程大学 2014,05(26)
[2] 赵晓敏 基于结构美学的中小型快铁站空间形态研究 [d] 西南交通大学 2014,05(01)
设计是否考虑抗震要求,对整个建筑起着很重要的作用。因此,我们在建筑抗震设计过程别要注重以下几个问题。
一、建筑体型设计问题
建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明,许多平面形状复杂,如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏,有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中,应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则;在平面形状上,矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型,尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。
二、建筑平面布置设计问题
建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等,都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且,由于建筑使用功能不同,每个楼层的布置有可能差异很大,建筑平面上的墙体,包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称,墙体与柱子分布的不对称、不协调,使建筑物在地震时产生扭转地震作用,对抗震很不利。有的建筑物,其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧,结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度,吸引了地震作用的主要部分[3]。有的建筑物,在平面布置上一侧的墙体很多,而另一侧的墙体稀少,这就造成平面上刚度分布的很不对称,质量分布也偏心,使结构的受力和变形不协调,导致扭转地震作用效应,带来局部墙面的破坏。有的建筑物,如底层为商场的临街建筑,临街一侧往往不设墙体,而其另一侧则有刚度很大的墙体封闭,两侧在刚度上相差很多,也将在地震时引起扭转地震作用,对抗震不利。还有的建筑平面布置上,经常出现内隔墙不对齐或中断,使刚度发生突变和地震力传递受阻,对抗震也带来不利,客易引起结构的局部破坏。建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大,从概念上要解决的一个核心问题是:建筑平面布置设计上要尽可能做到使结构的质量和刚度分布均匀,对称协调,避免突变,防止产生扭转效应。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件,使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体,充分发挥建筑设计在建筑抗震中的作用。
三、建筑竖向布置设计问题
建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度(楼层)结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层,还是高层建筑或超高建筑,这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是,由于建筑使用功能的不同要求,如底层或下面几层是商场、购物中心,建筑上要求是大柱距、大空间;而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼,低层设柱、墙很少,而上面则是以墙为主,柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅,在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大,形成突变[3]。在刚度最差的楼层形成对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。在实际设计中,在建筑使用功能不同的情况下,很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐,柱子不对齐,墙体不连续,不到底;上层墙多,下层墙少;上层有柱,下层无柱等,使地震力的传递受阻或不通;抗震用的剪力墙设置不能直通到底层、剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。多次大震害表明,建筑物竖向楼层刚度的过大变化,给建筑物造成很多破坏,甚至是整个楼层的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中,有多栋钢筋混凝土高层建筑发生了中间楼层的整体坐落倒塌破坏。因此,尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑物底部,不宜中断或不到底。尽量避免其某楼层刚度过少,尽量避免产生地震时的钮转效应。
四、建筑上应满足的设计限值控制问题
根据大量震害的经验总结,现行《建筑抗震设计规范》(GBJll-89)对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定,建筑设计应予遵守:一是房屋的建筑总高度和层数;二是对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。
五、屋顶建筑的抗震设计问题
在高层和超高层建筑设计中,屋顶建筑是一个重要的设计部分。从近几年对一些高层建筑抗震设计审查结果来看,屋顶建筑存在的主要问题,一是过高,二是过重。这样的屋顶建筑加大了变形,也加大了地震作用。对屋顶建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上,且前者的抗侧力墙与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时,更会带来地震的扭转作用,对建筑物抗震更不利。为此,在屋顶建筑设计中,宜尽量降低其高度。采用高强轻质的建筑材料和刚度分布比较均匀、地震作用沿结构的传递比较通畅,使屋顶重心与其下部建筑物的重心尽可能一致;当屋顶建筑较高时,要使其具有较好的抗震定性,使屋顶建筑的地震作用及其变形较小,而且不发生扭转地震作用。
六、结束语
关键词: 建筑设计 抗震 设计 建筑体型 设计问题
建筑设计是否考虑抗震要求,从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改,建筑设计定了,结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。如果建筑师能在建筑方案、初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求,则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置,建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调,使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高;如果建筑师提供的建筑设计没有很好地考虑抗震要求,那就会给结构的抗震设计带来较多困难,使结构的抗震布置和设计受到建筑布置的限制,甚至造成设计的不合理。有时为了提高结构构件的抗震承载力,不得不增大构件的截面或配筋用量,造成不必要的投资浪费。由此可见,建筑 设计是否考虑抗震要求,对整个建筑起着很重要的作用。因此,我们在建筑抗震设计过程别要注重以下几个问题。
一、建筑体型设计问题
建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。震害表明,许多平面形状复杂,如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。唐山地震就有不少这样的震例。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏,有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中,应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则;在平面形状上,矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型,尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。
二、建筑平面布置设计问题
建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离、内墙的布置、空间活动面积的大小、通道和楼梯的位置、电梯井的布置、房间的数量和布置等,都要在建筑的平面布置图上明确下来。而且,由于建筑使用功能不同,每个楼层的布置有可能差异很大,建筑平面上的墙体,包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙等等布置不对称,墙体与柱子分布的不对称、不协调,使建筑物在地震时产生扭转地震作用,对抗震很不利。有的建筑物,其刚度很大的电梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一侧,结果在地震中造成靠电梯一侧建筑物的严重破坏。这是因为电梯井筒具有极大的抗侧力刚度,吸引了地震作用的主要部分[3]。
三、建筑竖向布置设计问题
建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑沿高度(楼层)结构的质量和刚度分布设计上。无论是单层或多层,还是高层建筑或超高建筑,这个问题是比较突出的。存在的这个主要问题是,由于建筑使用功能的不同要求,如底层或下面几层是商场、购物中心,建筑上要求是大柱距、大空间;而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼,低层设柱、墙很少,而上面则是以墙为主,柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅,在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大,形成突变。在刚度最差的楼层形成对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。在实际设计中,在建筑使用功能不同的情况下,很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐,柱子不对齐,墙体不连续,不到底;上层墙多,下层墙少;上层有柱,下层无柱等,使地震力的传递受阻或不通;抗震用的剪力墙设置不能直通到底层、剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。多次大震害表明,建筑物竖向楼层刚度的过大变化,给建筑物造成很多破坏,甚至是整个楼层的倒塌。
四、建筑上应满足的设计限值控制问题
根据大量震害的经验总结,现行《建筑抗震设计规范》(GBJll-89)对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定,建筑设计应予遵守:一是房屋的建筑总高度和层数;二是对房屋抗震横墙问题和局部墙体尺寸的限值控制。
五、屋顶建筑的抗震设计问题
在高层和超高层建筑设计中,屋顶建筑是一个重要的设计部分。从近几年对一些高层建筑抗震设计审查结果来看,屋顶建筑存在的主要问题,一是过高,二是过重。这样的屋顶建筑加大了变形,也加大了地震作用。对屋顶建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋顶建筑的重心与下部建筑的重心不在一条线上,且前者的抗侧力墙与其下楼层的抗侧力墙体上下不连续时,更会带来地震的扭转作用,对建筑物抗震更不利。
关键词:抗震概念是设计;建筑结构;分析及讨论
中途分类号:TU973 文献标识码:A
2013年4月20日8时02分,四川省雅安市芦山县发生了7.0级地震,震源深度13公里,这是即2008年以来,四川发生的第二次大地震。
当年的汶川地震是我国目前为止破坏力最大、范围最广的一次地震,当时,山河颤动、大地移位、满目疮痍。
在2011年11日,日本东北部也发生了9.0级地震,造成了日本核电站爆炸,辐射物质外泄,周边人员受到威胁。
伴随着社会经济的逐渐进步,城市范围逐渐扩张,地震所带来的经济损失也越来越高。所以,怎样准确的对地震进行预防,降低所产生的经济损失,并且防止地震出现后衍生的次生灾害(例如:核电站爆炸、火灾等),就变成了当前建筑工程部门首要处理的问题。人们在对数次的地震灾害进行分析,总结出:对于建筑抗震性能的设计来讲,其结构概念设计比计算设计更为关键。
一、建筑设计中抗震概念的必要性
当前,我国正处速发展的阶段,其建筑速度及建筑规模都超越了以往。那么,增强先进计算理论的发展、提高计算机的使用、发展新型轻质、高强、环保的建筑材料利用,将建筑结构设计同安全、可靠、经济相关联就成为了建筑部门首要解决的问题。但是,在飞速提升的背后,隐藏的是粗糙、盲目的建筑设计,其对于建筑结构设计是十分危险的事情。对于当前的情况,应倡导利用概念设计的方法帮助设计师发挥创造性,同时推动建筑行业的发展,所以,概念设计是十分重要的理念。
那么,抗震概念设计又是什么呢?抗震概念设计是鉴于地震灾害和工程经验建立的抗震设计基本原则和思想,进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。对于建筑结构的抗震设计来讲,概念设计、抗震计算和构造措施三个层次同等重要,缺一不可。那么,也可以说“概念设计”是建筑结构的抗震设计中最为关键的问题。
这里说的“概念设计”指的是在进行建筑结构设计时,不但要对建筑整体结构的抗震性能进行关注,同时要根据结构的破坏过程及机制,灵活将抗震标准应用到设计中。不仅要把握整体布局,并且还要兼顾重要部位,进而使结构抗震设计中的问题得到根本的解决,更好的提升建筑整体结构的抗震性能。
建筑设计中,抗震概念设计的内容主要包含工程整体结构及细部的布置构造;对于地震灾区建筑工程的结构概念设计中,抗震概念设计、结构抗震计算及抗震构造措施三方面内容应进行关注;从建筑及构造方面进行综合设计。
对于建筑结构中的抗震概念的设计来说,基本为规范。当前,世界各国都将建筑思想逐渐转变为应用多级设防的观念。当前的建筑抗震设计标准通过修改及设定已经趋于完善。在设计规范中,应用了“两个阶段、三个水准”的概念,即“小震不坏、中震可复、大震不倒”。
在建筑结构的抗震概念设计中,包含着一些不确定或模糊不清的条件。例如:地震作用是一种循环往复且随机性很强的荷载,建筑物受到地震破坏的原因也比较复杂,想要准确预测遭受地震后的情况并进行计算是十分困难的。
二、建筑设计应注重场地的选择
我国现行抗震规范按场地上建筑物的震害轻重程度把建筑场地划分为对建筑抗震有利、一般、不利和危险的地段。地震造成建筑的破坏,除地震直接引起结构破坏外,还有场地条件的因素;因此抗震设防区的建筑工程宜选择有利和一般地段,避开不利地段,并不在危险的地段进行建设。
工程地质条件对地震破坏影响很大,常有地震烈度异常现象,即“重灾区里有轻灾,轻灾区里有重灾”,其产生的原因是局部地区的工程地质条件不同。例如:芦山县太平镇一座百年老宅,在“4.20”地震中地处震中9度烈度区,震后建筑安然无恙、毫发未损,该宅地处位置就是老百姓常说的“风水宝地”。实际上就是抗震规范中提到的有利地段的一种体现。
三、合理把握建筑的体型
无数次的地震灾害表明,规则、简单、对称的建筑在地震时较不容易破坏,对建筑设计规则性的要求,已普遍得到了高度重视。在设计建筑方案时,建筑形体和布置应符合抗震概念设计原则,尽量采用规则的建筑方案。也就是说,建筑的平面、立面应力求规则、简单、对称,抗侧力体系的刚度和承载力,材料强度和质量分布应均匀、连续、无突变。震害表明,不规则的建筑在地震作用下容易产生扭转振动,进而破坏。
规则性在抗震概念设计中是一个重要的概念。然而建筑设计创作是工程技术和人文艺术的结合,可构造某种认为环境体系,以满足人们物质和精神上的要求。为达此目的,建筑设计不可避免会出现一些复杂的建筑体型,这些复杂的建筑体型很难准确的用若干简单的定量指标来划分不规则程度。因此,就需要有经验的、有抗震知识素养的建筑师和结构工程师相互配合,区分不规则、特别不规则和严重不规则等不规则程度;对所设计的建筑的抗震性能有所估计,这样才能设计出抗震性能良好的建筑。并按实际需要合理设置建筑抗震缝,可以将体型复杂的建筑物划分为“规则”的建筑,从而降低抗震设计的难度,提高抗震设计的可靠度。
四、利用结构的延性
一个结构的抗震性能,主要取决于对地震“能量吸收和耗散”能力的大小,而又取决于结构延性的大小。延性好,则结构通过弹塑性变形耗散大量地震能量,使结构免于倒塌。利用结构的塑性变形的发展来抗御地震,吸收地震能量,因此增加结构的延性,不仅能削弱地震反应,而且提高了结构抗御强烈地震的能力。
在结构设计中,对于框架结构体系,按规定应采用梁端屈服型框架,使框架结构塑性铰出现在梁端,这就是所谓“强柱弱梁”型的延性框架;以提高结构整体的变形能力和抗地震倒塌能力,防止建筑物在强烈地震作用下倒塌。同时要求,使钢筋混凝土构件正截面受剪承载力大于构件弯曲时实际达到的剪力,即“强剪弱弯”,用以改善构件自身的抗震性能,“强柱弱梁、强剪弱弯”是结构抗震概念设计中的两个重要概念。
对于砌体结构房屋,按规定应优先采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖,设置圈梁和构造柱,或采用配筋砌体,加强对砌体的约束,提高砌体结构的延性和整体性,使砌体结构在地震力的作用下,发生裂缝后不致倒塌。
五、设置多道防线
多道抗震防线对结构在强震作用下的安全性是极其重要的,在建筑结构中建立多重抗侧力体系,当第一道防线的抗侧力构件在强烈地震袭击下遭到破坏后,后备的第二道及至第三道防线的抗侧力构件立即接替,抵挡后续的地震力的冲击,可保证建筑物最低限度的安全,免于倒塌,赢得救援时间,便于救援人员及时施救,提高了对生命的保护。
例如目前广泛采用的框架-剪力墙结构体系,主要抗侧力构件是剪力墙,也就是第一道防线,一旦剪力墙开裂或屈服,框架部分将起到第二道防线的作用;又例如框架-填充墙结构体系,如设计得当,在地震作用下,填充墙就是第一道防线,一旦填充墙遭到破坏,框架梁将起到第二道防线的作用,框架柱则为第三道防线。
六、注重非结构因素
根据芦山“4.20”地震破坏现象分析,多数钢筋混凝土框架结构建筑的砌体填充墙率先破坏,耗散了大部分地震能量,拖延了震害过程,限制了框架变形,减少了整体结构的地震侧移幅值,使主体结构免遭厄运,确实充当了抗震防线的“第一卫士”。
在建筑抗震设计中,设计师应注重填充墙对整个结构抗震性能的影响,填充墙的布置在建筑平面上,应力求对称均匀,以免造成结构偏心;沿房屋的竖向,填充墙应连续贯通,以避免在填充墙中断的楼层出现框架剪力的骤增。
结语
总而言之,抗震概念设计是决定建筑安全性能的关键所在,从建筑整体方案设计起始,就应利用对建筑结构抗震标准去应对工程中将出现的问题,例如:建筑体型、结构体系、刚度分布、构件延性等。从宏观角度去进行思考、判断、选择,再辅助必要的计算和构造措施,从根本上消除建筑中的薄弱环节,提升建筑整体抗震性能。也可以说,抗震概念的设定是基于建筑整体空间及地理问题基础上,运用整体概念总结构件方案,依据力学原理选取设计思路,更好的保证建筑整体性能,维护人民生命、财产安全。对建筑设计过程中如何把握抗震概念设计进行探讨是值得相关工作人员深入思考的事情。
参考文献
[1]范红兵,浅谈建筑设计过程中如何把握抗震概念设计[J].广东科技,2012(19).
[2]段敬民,钱永久,张方,底部框剪砌体及结构房屋抗震分析及抗震概念设计;