土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震研究

王軍

摘 要：土木工程設(shè)計中的抗震設(shè)計對整個工程建設(shè)都是非常關(guān)鍵的。因此，在進行土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要對建筑物的抗震設(shè)計進行全面的研究和技術(shù)，在保證房屋建筑的質(zhì)量的同時，對房屋的安全性能也要充分考慮，使得土木工程設(shè)計符合當(dāng)?shù)氐目拐鹨?，從而建設(shè)出安全可靠的建筑物，保證居民和使用者的人生和財產(chǎn)安全，進而推動我國土木工程建設(shè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：土木工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震性能

1土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中影響抗震能力的因素

1.1結(jié)構(gòu)高度

為了減少土木結(jié)構(gòu)因為地震造成的損壞，要在土木工程結(jié)構(gòu)中加強抗震設(shè)計來提高其安全性，在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在一些影響因素，首先最重要的就是土木工程結(jié)構(gòu)中的高度因素，不同高度的土木工程結(jié)構(gòu)需要進行不同的抗震設(shè)計，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，層數(shù)較少的建筑會受到較小的損壞，所以在進行建筑設(shè)計時不能一味追求外觀形象的獨特而建造過高的建筑結(jié)構(gòu)，在進行抗震設(shè)計時要關(guān)注土木工程的結(jié)構(gòu)高度，根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力情況準確計算抗震效果來進行合理科學(xué)的規(guī)劃。

1.2場地選擇

場地選擇也是在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中影響抗震能力的重要因素，地理環(huán)境的不同可能出現(xiàn)地震的概率也不同，受到地震破壞的程度也有所差異，所以在進行土木工程建筑設(shè)計時要進行選址，寬闊的場所能夠有效提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，并且能夠建造一個堅實牢固的地基，良好的地基是一個土木工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性的前提條件，只有修建良好的地基才能從根本上保證土木工程結(jié)構(gòu)的抗震能力，如果在場所的選擇上出現(xiàn)問題，就會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)無法在地震時有所抵抗，土地的選擇也需要較為堅硬且密實，在容易出現(xiàn)滑坡的地方和靠近山坡的地方要盡量減少建筑施工。提高在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中對建筑設(shè)計的簡練性，花哨的外觀不會減少地震帶來的損害，要將內(nèi)部構(gòu)建的承載力和受力情況進行準確計算來提升結(jié)構(gòu)的抗震能力。

1.3材料的選擇

不同的材料會使得土木工程結(jié)構(gòu)中抗震設(shè)計取得不同的效果，如果建筑材料本身就具有較硬的強度，不輕易產(chǎn)生變形，能夠在結(jié)構(gòu)中避免建筑發(fā)生坍塌的情況，我國普遍的土木工程建筑都使用鋼筋混凝土作為一般建筑材料，但這一材料的硬度和韌性都較低，容易產(chǎn)生彎曲、側(cè)移和變形的狀況，所以在進行抗震設(shè)計時一般不選擇鋼筋混凝土作為原料，而是選擇具有較強硬度和韌性的鋼結(jié)構(gòu)作為抗震建筑材料。在材料的選擇上要堅持科學(xué)、實用和有效的原則，確保建筑結(jié)構(gòu)能夠達到抗震設(shè)計中承載強度和剛度的目標要求，將內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行穩(wěn)定的連接，確保柱體和隔板之間具有充分的空間，提高土木工程結(jié)構(gòu)建筑豎直水平上的抗震能力。

1.4豎向設(shè)計的均勻性

要進行土木工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計就必須考慮到結(jié)構(gòu)內(nèi)部豎向設(shè)計的均勻性，關(guān)注建筑橫隔層的尺寸和規(guī)模符合標準要求，將分隔層的承重均勻開來，為了減少外來壓力的負面作用，提高土木工程結(jié)構(gòu)本身的剛度和延性就需要將結(jié)構(gòu)中的開設(shè)洞口按照標準要求盡量整齊和規(guī)則，豎向設(shè)計均勻性能夠推動地震發(fā)生時將地震能力吸收進來或發(fā)散出去，可以利用鋼結(jié)構(gòu)來保證水平面的統(tǒng)一性和均勻性。

2土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計需遵循的原則

2.1 實現(xiàn)結(jié)構(gòu)形狀的簡化及精確化

對于設(shè)計復(fù)雜的土木建筑工程來說，一旦地震發(fā)生，其受力情況會十分復(fù)雜，所存在的薄弱之處也就會越多，十分不利于建筑的穩(wěn)定性。并且，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中設(shè)計者也難以對其受力情況進行準確的計算，也就難以評估結(jié)構(gòu)設(shè)計的牢固性是否符合國家標準，更是難以保障建筑的抗震能力。因此在設(shè)計者進行土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)盡可能地實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡單化，并在此基礎(chǔ)上對其受力情況及外力抗擊情況進行精確地計算，解決其中的薄弱環(huán)節(jié)，以此來保障土木建筑工程抗震性能的提升，增加其在地震環(huán)境中的穩(wěn)定性及安全性。

2.2 堅持結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)化與合理化

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)化及合理化是保障其在地震環(huán)境中維持穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。因此，在進行土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計者應(yīng)當(dāng)根據(jù)地震所產(chǎn)生外力的情況合理地對建筑的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，盡可能地實現(xiàn)建筑物整體在地震環(huán)境中的穩(wěn)定性。并且，在設(shè)計者作出設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)具有較強的整體觀念，從土木工程結(jié)構(gòu)的整體對其抗震性進行考慮，確保結(jié)構(gòu)中的每一個環(huán)節(jié)都能夠具有較強的抗震能力，尤其是對于結(jié)構(gòu)中幾個部分的連接部位等較為薄弱的部位，更是應(yīng)當(dāng)盡可能地保障其緊密性，避免對建筑物整體的抗震性能產(chǎn)生不良影響。

3土木工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化抗震設(shè)計方案

3.1樹立土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理念

隨著建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展和建筑技術(shù)的進步，在建筑設(shè)計中越來越多的人開始應(yīng)用到計算機而不是傳統(tǒng)的手工圖紙設(shè)計，但是在應(yīng)用計算機進行設(shè)計的同時沒有關(guān)注到設(shè)計的規(guī)則性，缺乏一套關(guān)于設(shè)計的標準要求和章程，要提高建樹結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方案就要樹立一個結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計意識，建立概念設(shè)計理念。隨著建筑工藝的不斷提高越來越多的建筑結(jié)構(gòu)越來越高，要應(yīng)對地震產(chǎn)生時的外來壓力越來越復(fù)雜，在建筑設(shè)計上的計算越來越繁瑣，所以要優(yōu)化土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計就應(yīng)該廣范圍地應(yīng)用概念設(shè)計。概念設(shè)計有其科學(xué)合理性和實用性，僅根據(jù)計算數(shù)據(jù)和檔案資料不能為抗震設(shè)計提供詳細的設(shè)計方案，要滿足抗震需求就需要進行概念設(shè)計來建立一個完善的整體架構(gòu)，模擬出一個較為客觀和真實的模型來進行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計。

3.2設(shè)置抗震防線

要優(yōu)化土木工程的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計就要設(shè)置多個抗震防線來減少地震的沖擊力和破壞力，能夠有效提高建筑整體的穩(wěn)定性和抗震性。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，具有較好的延展性的部件會發(fā)揮較大的抗震作用，所以第一道抗震防線一定要以良好延性和高質(zhì)量的部件為基礎(chǔ)，最大程度上化解地震波對土木工程結(jié)構(gòu)的沖擊力。抗震設(shè)計要遵循多層級性和完善性的原則，當(dāng)設(shè)置地震防線時要確保每一個構(gòu)件都發(fā)揮到自身的效能來保護建筑建構(gòu)的完整，對各個連接點進行著重保護，例如將同一水平的柱兩端進行延長設(shè)計，有效分散柱端和梁端的塑性來提高結(jié)構(gòu)的抗震能力和實用性。除此以外還要充分優(yōu)化升級結(jié)構(gòu)的剛度與強度，較強的剛度和強度結(jié)構(gòu)能夠有效吸收地震能力波。

3.3加強隔震以及消能減震設(shè)計

土木工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的連接點需要使用隔震材料來減緩地震發(fā)生時的沖擊波，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時沖擊波帶來的能力不斷從結(jié)構(gòu)底部傳達到頂部，一旦傳遞的能力超過結(jié)構(gòu)的負荷能力結(jié)構(gòu)就會崩潰，如果在連接點上使用隔震材料作為隔震裝置，減緩地震帶來的沖擊波能量如果地震登記超過七級就會對土木工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞性影響。高層建筑由于自身的高度不能夠設(shè)置隔震裝置，不會起到明顯效果，所以隔震和效能減震適合于地層建筑結(jié)構(gòu)，利用橡膠墊和隔震材料來增強摩擦和粘性，較好延性的建筑材料可以作為抗震和效能減震的構(gòu)建，例如某些橋梁上使用了新型耗能減震裝置，利用隔震支座來起到對建筑物的支撐作用和恢復(fù)能力，將地震帶來的能量吸收掉部分。施工單位需要對地震可能產(chǎn)生時的走向進行分析，在進行建造時盡量讓土木工程結(jié)構(gòu)與地震走向呈現(xiàn)垂直的方向。

3.4選擇合適的建造場地

場地的選擇時影響土木工程抗震能力的重要因素，所以要對土木工程進行抗震設(shè)計時就要考慮到施工場地的實際情況，實際考察場地的地基情況并作調(diào)研，如果土木工程的地基不夠平穩(wěn)會帶來較大的安全隱患。除了地基的穩(wěn)定性之外還要保證施工場所較為平坦和開闊，一旦在地震中發(fā)生斷層和滑坡情況，開闊平坦的場地會減少損失，地基保持在一個較為穩(wěn)定安全的狀態(tài)，從而提高了土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震能力。

結(jié)束語

總之，結(jié)合近幾年我國的地震發(fā)生情況可知，這一自然災(zāi)害的發(fā)生頻率較高且由于房屋的抗震性差已經(jīng)造成較為嚴重的后果，在此基礎(chǔ)上土木工程建筑的抗震性逐漸成為了人們普遍關(guān)注的一個重要問題。因此，在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計者對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)以整體性原則為出發(fā)點，結(jié)合建筑的具體情況盡可能地提升其抗震性能，以提高人類所居住及使用建筑的安全及穩(wěn)定性，減少由地震帶來的人員傷亡及經(jīng)濟損失。

參考文獻

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（作者單位：武漢人和環(huán)藝建筑設(shè)計院有限公司）