談土木工程結構設計中的抗震設計要點

賀 國 華

(山西中方森特建筑工程設計研究院,山西 太原 030002)

眾所周知，一旦發生地震災害，土木工程的結構就會遭到嚴重破壞，所以必須高度重視土木工程結構設計中的抗震設計。又由于建筑結構設計是一項具有較強系統性的工作，故而應結合工程項目的實際情況，合理選擇抗震設計的方案，從而保證結構設計的整體質量，保護居民的生命安全。

1 土木工程抗震結構的必要性

地震災害對土木工程的破壞性極大，同時其也會對人們的生命及財產安全構成非常嚴重的威脅，見圖1。

盡管我們無法控制地震，但是我們可采取有效措施減少地震對建筑物以及居民造成的傷害。其中，采取科學有效的土木工程抗震設計就是一項非常重要的措施，高質量的抗震結構設計一方面增強了工程的穩定性和安全性，另一方面也大大降低了人員和經濟上的損失。

2 土木工程結構抗震設計的原則

為完善土木工程項目結構設計中結構的抗震性能，增大建筑結構穩定性，應采取多種有效措施不斷提高結構的抗震設計質量，在這一過程中應明確土木工程結構抗震設計中堅持的基本原則。

2.1 結構簡單化

土木工程項目結構設計中，需盡量選擇結構簡單的構造體系，進而改善工程的抗震質量和抗震效果。與結構復雜的土木工程相比，結構簡單的土木工程結構體系能夠有效增強力學計算的準確性，進而加大對結構設計平衡性的把控力度，防止結構設計過于復雜而造成的設計質量不佳的問題。同時，相對較為簡單的設計形式能夠減輕由于地震因素所造成的損害，減輕地震破壞力對結構的傷害，從而有效優化土木工程結構的抗震效果。

2.2 提高整體性

為使土木工程結構設計展現出較好的抗震效果，在設計中要高度重視結構的整體性。結構的抗震性并不是對結構某一個部分提出的要求，其是對土木工程體系當中的所有部分都有著較高的要求，所以應從整體上把控結構的設計，保證結構布局的科學性及合理性，特別要關注對土木工程項目有著較大影響的幾個因素，我們必須要采取多種有效措施減少甚至避免其對結構的不利影響，確保各部分結構之間的有效協調。另外，在工程建設的過程中也需對各部分力學作用的基本特點予以全面的分析，從而不斷完善工程結構的抗震性能。

2.3 加強抵抗性

為了增強土木工程結構的穩定性與安全性，應以工程結構體系來抵抗外力作用，尤其是地震作用的負面影響。為了實現這一目標，我們需對土木工程結構予以科學設計，在設計中要以工程的抵抗力為切入點，在土木工程建設和設計階段首先構建理想狀態下的抵抗力，這樣才能夠在發生地震的狀態下使結構具有良好的抗震性能。這也充分展現了結構最佳的抗震能力。再者，為了保證結構的穩定性，在結構設計的過程中也可嚴格控制抵抗力，從而確保力學體系的平衡性及合理性。

3 土木工程結構抗震設計要點

土木工程抗震結構設計是一個較為復雜的工程，其涉及到諸多環節也涉及到諸多方面，因此在結構設計的過程中，必須準確把握工程設計的要點，對每一個要點予以嚴格控制，有效優化結構設計的綜合效果。

3.1 確定抗震強度

土木工程結構抗震設計正式開始前，應確定結構的抗震強度，該環節也為后續工作的正常開展奠定了堅實的基礎。在確定土木工程結構抗震強度期間，必須要充分參考有關規定和標準的詳細要求，而且不同工程的實際情況也有所不同，我國建筑物一般按照6度～9度地震危害為參考標準完成抗震設計工作。因此在結構抗震設計工作中，需充分結合實際要求對其進行科學有效的處理。為了提高設計的質量，在設計中還可全面結合建筑物應用的具體類型和實際需求，對于不同高度和外形的土木工程結構，采取不同的抗震設計方法，以此加大對結構抗震烈度控制的力度，見圖2。

3.2 選擇施工場地

在土木工程結構抗震設計中，工程地點不同，其最終的效果也有所不同，因此在土木工程結構抗震設計的過程中，需高度重視土木工程結構的選址工作，提高工程結構的穩定性和安全性。在選址時，必須充分考慮工程所在地區的地質特征，特別是地震頻發的地區，更要重視工程的選址工作。且對于工程建設中對地形的要求需十分具體，盡量選擇地勢平坦且開闊的位置，這樣才能提高土木結構設計的水平，防止其由于地形因素的限制而破壞工程自身的穩定性與安全性。

3.3 結構選型設計

為了提高土木工程結構抗震設計的質量，需將結構選型設計作為一項重要的工作內容，結構選型設計可有效增強結構體系的可靠性，保證結構傳力體系的科學性與合理性，防止其由于地震力的作用而受到十分嚴重的威脅。在結構選型設計工作中，為了加強選型設計的有效性，可以選擇一些結構相對簡單的體系，同時仔細分析結構體系的平面和立面，以此提升結構體系的可靠性和安全性，確保其在傳力方面具有良好的性能，并減少由于結構選型設計中的不足而引發的設計質量問題。

3.4 結構計算分析

土木結構抗震設計中，計算分析也是一個十分關鍵的環節，計算分析是為了明確土木工程結構設計最終的效果。在計算中特別要關注結構之間力的相互作用。在計算時可利用先進的計算機網絡技術，該技術的應用不僅能夠提高計算的效率，而且也保證了計算的準確性。其主要是利用專業的計算機軟件和設計模型來完成所有的計算工作，大大減輕了計算人員的工作負擔，同時也保證了計算的質量。在計算中，其可充分考慮影響計算的所有要素，有效規避了人工計算中的遺漏問題。

3.5 施工材料選擇

若要有效提高土木工程結構抗震設計的質量，就需采取針對性措施嚴格控制結構材料的選擇。科學地選擇結構材料可有效保證結構具有較高的承載力和較大的強度，從而使結構在受到外力作用時其性能不受損害。在現階段的土木工程結構設計中，鋼筋混凝土結構應用較為廣泛，因此選擇符合工程要求的鋼筋與混凝土材料也成為了結構設計中的重點內容。不僅如此，還要加大配筋率的控制力度，從而增強結構應用的有效性與科學性。

4 完善土木工程結構抗震設計的有效措施

首先，合理布局工程結構。發生地震后，外部能量會以較快的速度轉化或傳遞，因此在結構設計的過程中，構建物應形成完整的雙向抗側力體系，保證梁和墻等中軸線處于相同的平面。此外，在地震中還會出現彎剪力破壞，在墻的底部出現塑性屈服。所以在設計中應確保連梁的形變水平以及梁端部產生較為明顯的塑性屈服。并在設計中始終堅持強墻弱梁的原則，不斷提高墻肢的承載力，進而強化墻體的抗震效果，防止剪力墻受到地震作用而遭到破壞。

其次，在策劃土木工程的過程中，應高度重視抗震等級這一要素，采取有效措施處理好土木工程墻、柱和梁以及各個節點，以此改進結構抗震的效果。同時，在設計的過程中注意考量鋼筋混凝土的延展性及承載力，嚴格把控柱截面面積和軸壓比，并對構造筋的處理予以高度重視。

再次，注意提高節點防護的質量。設計的過程中應提高框架內同一水平柱兩側的屈服強度，充分擴散柱端與梁端的塑性鉸，進而達到優化結構抗震性能的目的。

最后，科學組織抗震防線，發生地震后需保證所有構造均可有效傳遞能量，從而起到保護建筑物的作用。

5 結語

在土木工程結構設計中，抗震設計綜合水平直接影響著整個結構設計的質量，因此在結構設計中，我們必須要高度重視抗震設計。始終堅持抗震設計的基本原則，嚴格把控抗震設計中的要點，并采取有效措施不斷優化和改善結構的抗震設計，讓土建工程高質量竣工。