土木工程結構設計中的抗震研究

王軍

摘 要：土木工程設計中的抗震設計對整個工程建設都是非常關鍵的。因此，在進行土木工程的結構設計時，要對建筑物的抗震設計進行全面的研究和技術，在保證房屋建筑的質量的同時，對房屋的安全性能也要充分考慮，使得土木工程設計符合當地的抗震要求，從而建設出安全可靠的建筑物，保證居民和使用者的人生和財產安全，進而推動我國土木工程建設的發展。

關鍵詞：土木工程；結構設計；抗震性能

1土木工程結構設計中影響抗震能力的因素

1.1結構高度

為了減少土木結構因為地震造成的損壞，要在土木工程結構中加強抗震設計來提高其安全性，在抗震結構設計中存在一些影響因素，首先最重要的就是土木工程結構中的高度因素，不同高度的土木工程結構需要進行不同的抗震設計，當地震發生時，層數較少的建筑會受到較小的損壞，所以在進行建筑設計時不能一味追求外觀形象的獨特而建造過高的建筑結構，在進行抗震設計時要關注土木工程的結構高度，根據結構內部受力情況準確計算抗震效果來進行合理科學的規劃。

1.2場地選擇

場地選擇也是在土木工程結構設計中影響抗震能力的重要因素，地理環境的不同可能出現地震的概率也不同，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計時要進行選址，寬闊的場所能夠有效提高建筑結構的抗震能力，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構穩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構的抗震能力，如果在場所的選擇上出現問題，就會導致建筑結構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。提高在土木工程結構設計中對建筑設計的簡練性，花哨的外觀不會減少地震帶來的損害，要將內部構建的承載力和受力情況進行準確計算來提升結構的抗震能力。

1.3材料的選擇

不同的材料會使得土木工程結構中抗震設計取得不同的效果，如果建筑材料本身就具有較硬的強度，不輕易產生變形，能夠在結構中避免建筑發生坍塌的情況，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，容易產生彎曲、側移和變形的狀況，所以在進行抗震設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構作為抗震建筑材料。在材料的選擇上要堅持科學、實用和有效的原則，確保建筑結構能夠達到抗震設計中承載強度和剛度的目標要求，將內部結構進行穩定的連接，確保柱體和隔板之間具有充分的空間，提高土木工程結構建筑豎直水平上的抗震能力。

1.4豎向設計的均勻性

要進行土木工程結構的抗震設計就必須考慮到結構內部豎向設計的均勻性，關注建筑橫隔層的尺寸和規模符合標準要求，將分隔層的承重均勻開來，為了減少外來壓力的負面作用，提高土木工程結構本身的剛度和延性就需要將結構中的開設洞口按照標準要求盡量整齊和規則，豎向設計均勻性能夠推動地震發生時將地震能力吸收進來或發散出去，可以利用鋼結構來保證水平面的統一性和均勻性。

2土木工程結構抗震設計需遵循的原則

2.1 實現結構形狀的簡化及精確化

對于設計復雜的土木建筑工程來說，一旦地震發生，其受力情況會十分復雜，所存在的薄弱之處也就會越多，十分不利于建筑的穩定性。并且，復雜的結構在設計過程中設計者也難以對其受力情況進行準確的計算，也就難以評估結構設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。因此在設計者進行土木工程結構設計的過程中應當盡可能地實現結構的簡單化，并在此基礎上對其受力情況及外力抗擊情況進行精確地計算，解決其中的薄弱環節，以此來保障土木建筑工程抗震性能的提升，增加其在地震環境中的穩定性及安全性。

2.2 堅持結構設計的科學化與合理化

土木工程結構設計的科學化及合理化是保障其在地震環境中維持穩定的關鍵因素。因此，在進行土木建筑工程結構設計的過程中，設計者應當根據地震所產生外力的情況合理地對建筑的結構進行設計，盡可能地實現建筑物整體在地震環境中的穩定性。并且，在設計者作出設計的過程中，應當具有較強的整體觀念，從土木工程結構的整體對其抗震性進行考慮，確保結構中的每一個環節都能夠具有較強的抗震能力，尤其是對于結構中幾個部分的連接部位等較為薄弱的部位，更是應當盡可能地保障其緊密性，避免對建筑物整體的抗震性能產生不良影響。

3土木工程結構優化抗震設計方案

3.1樹立土木工程結構抗震設計理念

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

3.2設置抗震防線

要優化土木工程的結構抗震設計就要設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定性和抗震性。當地震發生時，具有較好的延展性的部件會發揮較大的抗震作用，所以第一道抗震防線一定要以良好延性和高質量的部件為基礎，最大程度上化解地震波對土木工程結構的沖擊力?？拐鹪O計要遵循多層級性和完善性的原則，當設置地震防線時要確保每一個構件都發揮到自身的效能來保護建筑建構的完整，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計，有效分散柱端和梁端的塑性來提高結構的抗震能力和實用性。除此以外還要充分優化升級結構的剛度與強度，較強的剛度和強度結構能夠有效吸收地震能力波。

3.3加強隔震以及消能減震設計

土木工程結構內部結構的連接點需要使用隔震材料來減緩地震發生時的沖擊波，當地震發生時沖擊波帶來的能力不斷從結構底部傳達到頂部，一旦傳遞的能力超過結構的負荷能力結構就會崩潰，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構產生破壞性影響。高層建筑由于自身的高度不能夠設置隔震裝置，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構，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生時的走向進行分析，在進行建造時盡量讓土木工程結構與地震走向呈現垂直的方向。

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研，如果土木工程的地基不夠平穩會帶來較大的安全隱患。除了地基的穩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定安全的狀態，從而提高了土木工程結構設計中的抗震能力。

結束語

總之，結合近幾年我國的地震發生情況可知，這一自然災害的發生頻率較高且由于房屋的抗震性差已經造成較為嚴重的后果，在此基礎上土木工程建筑的抗震性逐漸成為了人們普遍關注的一個重要問題。因此，在土木工程結構設計者對建筑結構進行設計的過程中應當以整體性原則為出發點，結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定性，減少由地震帶來的人員傷亡及經濟損失。

參考文獻

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（作者單位：武漢人和環藝建筑設計院有限公司）