土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中對抗震問題的分析

孫一丁

（吉林大學建設(shè)工程學院，吉林長春130021）

近年來，我國地震的發(fā)生頻率較高。當?shù)卣鸢l(fā)生時，對建筑造成了很嚴重的損害，人民群眾在地震中遭受很嚴重的生命財產(chǎn)損失。因此，在對土木工程進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員要樹立先進的抗震設(shè)計理念，充分關(guān)注工程建筑的抗震性，根據(jù)相關(guān)資料確定建筑抗震等級，提高建筑抗震設(shè)計水平，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性。土木工程設(shè)計過程中，影響抗震設(shè)計的因素較多，工程技術(shù)人員要充分把握抗震設(shè)計的原則，完善構(gòu)造措施，提高抗震設(shè)計的合理性。

1 影響土木工程抗震性的基本因素

影響土木工程抗震性能的因素較多。首先是土木工程的地基。地基影響著建筑設(shè)計整體的穩(wěn)定性，決定著最終的工程建造質(zhì)量，如果地基建造不達標，那么，將會影響整個工程的抗震性能。例如：施工選址為軟土基地，會造成區(qū)域下沉現(xiàn)象，進而破壞工程的結(jié)構(gòu)體系，影響建筑的穩(wěn)定性。因此，施工前，建筑工程師需要對施工地基進行實地勘察，深入了解施工場地的自然環(huán)境和地質(zhì)條件，提高地基建設(shè)的穩(wěn)定性與合理性。其次，結(jié)構(gòu)體系設(shè)計是影響土木工程抗震性能的另一重要因素，在進行土木工程抗震設(shè)計過程中，所選取的結(jié)構(gòu)體系不同，土木工程所表現(xiàn)出的抗震性則不同。

現(xiàn)階段，土木工程結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計主要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主。采用此種結(jié)構(gòu)設(shè)計，有明顯的缺點，那就是在外力的作用下，土木工程結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)彎曲側(cè)移動問題，嚴重的將會影響土木工程的抗震性能。此外，影響土木工程抗震性的還有高度因素。高度影響著土木工程結(jié)構(gòu)的最終抗震性，隨著建筑物高度的增加，其自身的穩(wěn)定性越弱，在地震時越容易受到?jīng)_擊力的影響，同時，當?shù)卣鸢l(fā)生時，土木結(jié)構(gòu)會被改變，地震環(huán)境下建筑高度超出安全規(guī)定范圍，容易出現(xiàn)坍塌危險。在工程建設(shè)時，要充分把握鋼筋混凝土的施工高度，將建筑高度控制在安全范圍內(nèi)，保證人民群眾的生命財產(chǎn)安全。我國土木工程建設(shè)的抗震性能較差，在設(shè)計過程中，對各種抗震參數(shù)指標沒有嚴格規(guī)定，梁柱的承載力達不到抗震標準，當?shù)卣饋砼R時，給人民群眾造成了巨大的危害。

2 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震設(shè)計原則

地震是一種隨機振動，具有很強的不確定性和復(fù)雜性，目前的技術(shù)條件有限，無法有效地預(yù)測土木工程所遭遇地震的特性和相關(guān)參數(shù)，因此，設(shè)計工程師要充分把握土木工程的整體結(jié)構(gòu)，提高設(shè)計結(jié)構(gòu)的減震作用。在抗震設(shè)計過程中，首先，要遵循簡便化原則。對于土木工程項目而言，如果項目設(shè)計過于復(fù)雜，會降低建筑本身的穩(wěn)定性，并且會給建筑牢固性評估帶來困難，不利于使用力學推算建造工程的平衡性，對建筑整體結(jié)構(gòu)的抗震性難以把握，在很大程度上會降低建筑的抗震性設(shè)計效果。相反，結(jié)構(gòu)設(shè)計越簡單，越容易把握設(shè)計細節(jié)，對建筑中力的傳遞計算也更準確些，能夠優(yōu)化建筑抗震性設(shè)計。因此，設(shè)計者在設(shè)計工程項目時，要避免過于復(fù)雜的建筑設(shè)計，簡化建筑體系結(jié)構(gòu)，對建筑自身的抗震性要有一個整體把握。

其次，要注意設(shè)計的整體性。設(shè)計工作者不要局限于部分區(qū)域，應(yīng)立足于建筑的整體結(jié)構(gòu)，對土木工程項目進行規(guī)劃設(shè)計。在設(shè)計過程中，要注意整體與部分之間的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，使建筑設(shè)計達到良好的抗震效果。此外，在設(shè)計過程中，還要遵循建筑設(shè)計的抵抗性，要提升建筑自身的抵抗性，充分考慮建筑設(shè)計的力學特點，把握建筑結(jié)構(gòu)的平行性，提高建筑設(shè)計的抵抗作用。

3 優(yōu)化土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的有效措施

3.1 提高施工選址的有效性

建筑工程師要充分了解抗震規(guī)則，在土木工程設(shè)計中，融入先進的抗震設(shè)計理念，將結(jié)構(gòu)功能與外部條件有效結(jié)合在一起，提高建筑的抗震性。優(yōu)化土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，要提高施工選址的有效性，相關(guān)工作人員應(yīng)結(jié)合工程項目的實際需求，深入把握工程項目所處位置的地震情況，對建筑場所進行綜合性評價，盡可能避開液化土和軟化土，選擇密質(zhì)均勻的硬土作為工程場所，保證土木工程在地震的作用下依然能保持平穩(wěn)。同一建筑結(jié)構(gòu)單元盡可能修建在相同地基上，當發(fā)現(xiàn)土木工程地基存在液化土和軟弱粘性土層時，要兼顧建筑基礎(chǔ)的整體性，加強工程基礎(chǔ)的剛度，避免地震作用下土木工程遭到嚴重的破壞。

3.2 優(yōu)化材料選取，改進設(shè)計方法

施工材料的選取直接影響著土木工程最終的建造質(zhì)量。首先，施工建造前，施工方應(yīng)聘請有關(guān)的專家學者，到施工現(xiàn)場進行實地勘探，確定土木工程項目的抗震系數(shù)，施工方以抗震系數(shù)為指導，進行建筑材料的選取采購。不同的施工材料其抗震性是不同的，在選材過程中，需要采購一些特殊的防震材料，提高建造工程的防震效果。例如：采購隔震材料，對工程項目進行隔震處理，避免地震對建筑產(chǎn)生過大損害。其次，要改進設(shè)計方法。在以往的土木工程防震設(shè)計中，建造者會在土木工程的基底部鋪設(shè)沙子和粘土，以此起到抗震效果，為了提高土木工程結(jié)構(gòu)的抗震性能，可以改進抗震方法，在土木工程地基底部鋪設(shè)瀝青，提高減震效果。

3.3 優(yōu)化平面抗震設(shè)計，完善抗震設(shè)計方案

為了提高建筑物的抗震效果，要結(jié)合實際情況，優(yōu)化設(shè)計方案，加強工程建筑結(jié)構(gòu)中薄弱環(huán)節(jié)的抗震處理。首先，在進行建筑地基設(shè)計時，要結(jié)合建筑物的抗震設(shè)防類別和地質(zhì)情況完善設(shè)計方案，提高地基的承載能力，使建筑具備良好的抗震性能。其次，設(shè)計人員要充分把握結(jié)構(gòu)設(shè)計的外部形態(tài)和剛性，從整體上提升土木工程的抗震能力，減少地震帶來的損失。均勻?qū)ΨQ是抗震設(shè)計的核心，如果工程建筑墻體和鋼構(gòu)件不對稱，在建筑物遭受地震時，工程項目的局部墻體容易遭到破壞，建筑物容易變形。因此，在抗震設(shè)計過程中，應(yīng)強化建筑的平面設(shè)計，提高抗震效果。以單元式為例，利用垂直交通方法使各個空間有機地融合在一起，使豎向交通盡可能處在同一平面內(nèi)，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的剛度和抗扭轉(zhuǎn)能力，當豎向中心處于平面之外時，要防止轉(zhuǎn)角效應(yīng)，盡可能減少轉(zhuǎn)角處的窗門設(shè)計。

3.4 加強抗震防線的設(shè)置，滿足建筑的抗震需求

地震具有一定的持續(xù)時間，地震中的往復(fù)作用會嚴重破壞建筑物的結(jié)構(gòu)，使建筑物喪失原有的承重能力。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，有效地處理單元承載能力的關(guān)系，加強抗震防線的設(shè)置，能夠有效增加建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，保證在地震情況下，建筑物各部分仍能發(fā)揮相應(yīng)的承壓作用，滿足建筑物的抗震需求，減少地震帶來的損失?？拐饓δ軌蛱岣呖蚣芙Y(jié)構(gòu)的耗能作用，因此，在進行抗震設(shè)計時，可以設(shè)置抗震墻。作為第一道抗震防線，同時，考慮到橫向多跨結(jié)構(gòu)要比單跨結(jié)構(gòu)的抗震性更強，在設(shè)置抗震防線時，要盡可能采用多跨結(jié)構(gòu)體系，使建筑本身具有更強的抗震能力，避免因部分結(jié)構(gòu)的破壞，造成整體建筑喪失承載能力。

綜上所述，近年來，地球的板塊運動相對活躍，地震等自然災(zāi)害嚴重威脅著人民群眾的生命財產(chǎn)安全，當?shù)卣饋砼R時，建筑物的抗震性能夠有效地對抗地震，保護人民群眾的安全，因此，相關(guān)人員要重視土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震性，通過優(yōu)化建筑材料選取、完善抗震設(shè)計方案等方法，提高土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震性，推動我國建筑事業(yè)的快速發(fā)展。