談土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震研究

侯軍

摘 要：地震通常會對周圍環(huán)境帶來嚴重的災(zāi)難性破壞和威脅到居民的人身安全，要對土木工程結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計來減緩地震發(fā)生時對建筑的破壞作用，本文通過闡述抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，深入探討了土木工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化抗震設(shè)計方案，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計達到理想方案，獲得良好的抗震性能。

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

1 前言

現(xiàn)行社會中土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計多種多樣，但是必須遵循國家和當(dāng)?shù)夭块T的規(guī)定，本文主要講述土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震問題。眾所周知，地震是我們所不可避免的事情，地震的危害性我們無法想象，隨著社會經(jīng)濟的不斷進步和發(fā)展，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計不斷圍繞抗震設(shè)計降低地震對人民的危害性。在進行土木工程

抗震設(shè)計時不免要求設(shè)計人員清楚的了解土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計抗震的線管理論，來進一步提高土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震性能。

2 土木工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計原則

2.1 結(jié)構(gòu)的平面形狀力求簡單

在土木工程開工前期，設(shè)計人員在設(shè)計土木工程抗震結(jié)構(gòu)方案的時候，應(yīng)對建筑的結(jié)構(gòu)性進行合理的設(shè)計，應(yīng)當(dāng)保證建筑的整體結(jié)構(gòu)布置簡單、對稱和規(guī)則，因為這樣能夠使建筑的整體抗震能力大大提升，再結(jié)合相關(guān)的抗震技術(shù)進行施工，以此來減輕地震對建筑的破壞程度，保護人民的人身權(quán)及財產(chǎn)權(quán)。

2.2 加強建筑的穩(wěn)定性

當(dāng)今世界的土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展迅速，人機交互程度越來越高，但是在采用計算機設(shè)計計算的過程中，不免會出現(xiàn)各種問題，這就需要設(shè)計工作人員進及時發(fā)現(xiàn)問題并且進行糾正，讓建筑屹立幾十年不成問題，盡管如此，工作人員依然要重視建筑的穩(wěn)定性。加強建筑的穩(wěn)定性，也會加強建筑的抗震性能。

2.3 降低地震對建筑的影響

隨著科技的快速發(fā)展，人民對地震的了解也是在不斷加深和提高。許多科學(xué)家也對地震進行了研究，制定了很多能夠有效提升建筑抗震能力的方案，其中較為廣泛應(yīng)用的，就是在建筑基礎(chǔ)與建筑主體之間添加一個隔離地震層，以及在建筑頂部加一個反擺，從而抵消地震的效應(yīng)，降低地震震害，在一定程度上減少了建筑物的內(nèi)部損壞。

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(biāo)準(zhǔn)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。

3.5 優(yōu)化土木工程結(jié)構(gòu)

在對土木工程結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，要提高抗震能力需要對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，將各個因素充分考慮設(shè)計在內(nèi)，包括抗側(cè)力的體型、荷載能力、建筑場地和外形等，這些因素在設(shè)計時感覺較為簡易，但是在實際情況中容易因為建筑人員的失誤沒有達到既定標(biāo)準(zhǔn)要求，建筑設(shè)計的外形為了追求美觀，建筑人員很難將施工方案簡單化，對于出現(xiàn)的問題一般進行控制和管理而不是徹底解決。我國缺乏對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的詳細規(guī)定和相關(guān)規(guī)章制度，缺乏建筑經(jīng)驗的設(shè)計者就無法滿足土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求，進行的設(shè)計偏離建筑結(jié)構(gòu)的實際情況，或者將較為科學(xué)合理的設(shè)計進行了更改，對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有負面影響。

在土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，最重要的就是要優(yōu)化結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的體形，韌性較好的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案能夠防止結(jié)構(gòu)在壓力下出現(xiàn)變形和縫隙，保證圍護結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，土木工程結(jié)構(gòu)要提高減弱地震能力的沖擊就要使用越多的塑性鉸，確保一定數(shù)目的超靜定，抗側(cè)力體系要構(gòu)成一個雙向的，促使柱端和梁、墻在水平上保持一個方向，當(dāng)?shù)卣饘Y(jié)構(gòu)造成破壞作用時圍護結(jié)構(gòu)底部產(chǎn)生塑性屈服來減緩對結(jié)構(gòu)的損害，堅持墻強梁弱的原則來提高墻段的承載能力和抗震性能，避免剪力破壞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。所以要從建筑結(jié)構(gòu)的整體性出發(fā)，對桿件的軸力進行科學(xué)合理的設(shè)計，為了提高整個結(jié)構(gòu)的延展性需要提高構(gòu)件彎曲耗能效果。

3.6 使用防震材料

在土木工程結(jié)構(gòu)的地基建設(shè)時應(yīng)用隔震材料，減緩地震沖擊波帶來的損害，傳統(tǒng)中應(yīng)用的防震材料是粘土和砂子，隨著抗震技術(shù)的不斷發(fā)展，新型的防震材料為瀝青，將其鋪設(shè)在建筑地基底部能夠取得更好的減震效果，對土木工程結(jié)構(gòu)的圍護結(jié)構(gòu)使用較輕的建筑材料來提高建筑整體的抗震能力。

4 結(jié)束語

綜上所述，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震研究關(guān)系著我們的人身及財產(chǎn)安全，工程建筑在設(shè)計中其抗震性能是必不可少的，尤其需要注意的是設(shè)計人員在設(shè)計方案和選擇材料的時候，一定要慎重，工程建筑不是兒戲，我們都知道其重要性。所以，土木工程抗震設(shè)計是工程建筑不可或缺的一部分，在進行建筑施工時一定要注意抗震性能。

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