談土木工程結構設計中的抗震設計要點

王全來

摘? ? 要：隨著社會的發展，土木工程工程數量不斷增多，社會各界對土木工程結構安全性、穩定性、耐久性的關注度日益提高。在結構設計過程中應著重融入科學的抗震設計理念，充分發揮結構抗震設計的作用，提高整體結構設計水平。因此文章重點就土木工程結構設計中的抗震設計要點展開分析。

關鍵詞：土木工程;結構設計;抗震設計;要點

1? 引言

隨著建筑工程的快速發展，建筑結構形式也不斷變化，為了滿足城鎮化發展需求，提高土地資源的利用效率，高層建筑形式受到人們的青睞，相比于普通建筑結構，高層建筑的各方面要求都較為嚴格，特別是抗震設計方面，建筑結構設計直接關系到建筑物的質量與整體效果。今年來，我國地震災害頻發，由于其具有不可控性與不可預測性，對個人生活及社會發展造成了極大的影響，地震災害發生時如果建筑物抗震等級、抗震性能達不到標準要求，就有可能發生坍塌事故，威脅人們的生命財產安全。進行建筑結構抗震設計要考慮建筑物自身的結構特點與當地的抗震標準，針對抗震性能提高結構設計的整體水平，為人們提供更加舒適、健康、安全的居住環境。

2? 土木工程結構抗震性能目標

地震災害的形成主要是由于地殼快速變動釋放能力所產生的較大振動，其具有一定的突發性、不可控、破壞力強的特點，從近年來我國地震災害現象來看，地震災害發生不僅傷亡慘重，對城市各方面所造成的損害都是毀滅性的，為了保護人民生命財產安全，加強土木工程抗震性能設計具有重要意義。房屋土木工程是人們生活、工作不可缺少的一部分，土木工程結構性能設計目標主要包括以下兩方面：第一，達到抗震設計標準要求，國家對于土木工程抗震設計給予高度重視，并且制定了與之相關的設計標準，設計單位、開發單位在前期設計時，應該對土木工程外觀、使用性能等方面做好全面的規劃，在保證土木工程經濟性、美觀性、實用性的同時，提高抗震能力。第二，提高土木工程質量安全水平。設計人員在進行結構抗震設計的同時，不僅要關注土木工程物自身的抗震性能，還要結合所在區域地質水文條件與周邊環境特點，從整體角度考慮地震振動變化情況，提高土木工程抗震能力的同時，保證土木工程質量安全。

3? 提高土木工程結構抗震設計的對策

3.1? 優化抗震設計理念

針對我國地震區劃圖所規定的烈度有很大不確定性的事實，早在 89 規范，我國就明確規定了“小震不壞、中震可修、大震不倒”這一概念，明確了結構設計的抗震設防目標。為此，良好的設計理念最重要的是要做到嚴格按照規范標準執行，合理采用有效的概念設計理念，作出經濟、合理、安全、有效的結構設計成果，這是保證土木工程結構設計科學性、有效性的基礎保障。

3.2? 合理選擇工程建設的場地

在選擇工程建設的場地時，應該根據結構的工程需要，收集相關地震資料情況，充分勘探地質情況，對抗震地段做出綜合評價，得出是否有利、一般、還是不利以及危險的地段。對于不利的工程地段，應盡量避開，無法避開時則要采取有效的控制措施。對于危險的工程地段，嚴禁作為重點建筑的選址。所以，加強工程場地勘察，科學、合理地進行地基土的工程特性評價，確定準確的地基土層各項物理力學性能指標，進而對場地的穩定性和適宜性進行綜合的評價，都能有效減少建筑場地對抗震性能產生的不利影響。

3.3? 采取合理的結構體系

通俗的講，工程結構設計中如果要想提高建筑物地震災害的防御能力，就需要強化結構自身防御功能，使其保持足夠的剛度、穩定性。在建筑設計階段，就應根據概念設計要求，確定好形體規則。不規則時則應采取加強措施，必要時進行專項論證。結構時對于結構體系，應做到計算體系簡潔明確、地震作用要有合理的傳遞途徑;應避免薄弱層的出現，不要因為薄弱部位破壞影響整體結構的抗震承載力;主體結構應具備良好的變形協調能力和地震時的耗能能力力。

3.4? 結構的材料與施工

很多人都認為，要提高結構整體強度只要無限加大結構自身強度就可以，比如鋼筋混凝土結構時，只需無限加強混凝土強度等級，這恰恰是不科學的。其實對于混凝土結構，剪力墻的混凝土強度等級不宜超過 C60，對應其他構件，9 度、8 度時規范均有強度等級的限制要求。這是因為高標號混凝土的抗壓強度雖有顯著提高，但其脆性性質卻較為明顯。在抗震設計中應考慮此因素。

3.5? 消能減震

隔震體系可以通過延長結構的自振周期起到減輕水平地震對結構自身產生的影響，這已有科學的強震記錄證實。試驗及現代化的工程經驗表明：采取隔震措施后，一般可降低 60%左右的結構的水平地震加速度反應，采取隔震措施能明確結構的地震損壞。通過采取消能減震方案增加結構阻尼已是是公認的事實，比如高層建筑采用消能器可有效減少結構在風力下的位移，而其對于對減少結構地震反應的效果也是較為顯著的。采用隔震的設計時，在房屋建筑中通過設置由橡膠隔震支座及阻尼裝置等部件，組成具有整體復位效應的隔震層，可有效延長結構自振周期，減少水平地震作用，可達到預期的防震要求;而在消能的減震設計時，在房屋建筑中通過設置消能器，由消能器的相對變形、相對速度可以提供附加的阻尼，以消耗地震能量，達到理想的防震要求。這些都已在工程實際中得到了較為廣泛的運用。

3.6? 基于承載力的結構抗震設計

承載力是建筑結構設計中必須具備的一種性能，結合建筑工程實際情況，承載力的結構抗震設計主要涉及以下幾方面內容：第一，在地震災害發生時能夠保證極限狀態下建筑物的正常使用，其主要體現在建筑安全性、穩定性等級較高，在災害發生后不需要修復讓就能正常使用。第二，在地震災害發生極限狀態下，建筑物受到巨大的作用力影響而產生一定變化，但建筑結構構件可以通過修復來達到正常使用調價。第三，地震災害等級較大的時候，能夠保證建筑物不會發生坍塌等嚴總事故，其抗側向力與豎向重力荷載不會受到影響，避免由于建筑物坍塌所造成事故的擴大發展。綜合以上三點內容，其實也就是人們常說的小震不壞、中振可修、大振不倒，在此基礎上保證建筑結構安全。

3.7? 基于能力結構抗震設計

在進行這方面設計中，首先要結合地震作用和以往的數據進行結構強度設計，這種方法與當前所常用的和設計方法不太一樣，需要對結構性能水平進行量化處理。由于地震災害的發生具有不同等級水平，因此需要對結構性能進行準確的驗算，確保結構性能可以在設計標準、目標水平的范圍內，從建筑投資成本與地震災害發生時可能造成的實際損失對結構設計進行不斷的優化。除此之外，還可以將地震能量與結構消耗能量相結合，以此分析地震發生時結構破壞程度，對建筑結構可能受到的破壞進行估算，但這種方法的應用存在的不確定因素較多，使用方法比較復雜，還需要設計人員謹慎選擇。

4? 結束語

綜上所述，建筑結構設計不僅需要考慮建筑結構特點，還需要結合城市發展規劃及本地區的標準要求，這樣才能保證建筑結構設計既能滿足人們需求，又能符合自然規律。在自然界中地震災害的發生是必然存在的，一旦發生地震所造成的損失都是及其嚴重的，我國對建筑結構抗震標準也有較為嚴格的要求，只有做好建筑結構抗震設計才能在地震災害發生時保證人們生命財產安全?；谛阅芸拐鹪O計應該選擇合適的建筑場地，選擇合理的地基形式，從建筑高度、寬度、墻體等多方面提高建筑結構剛性、強度能力，從而實現建筑結構抗震設計目標。

參考文獻：

[1] 王獻春.高層建筑結構抗震設計中的不足及對策分析[J].居舍，2019（3）.

[2] 李新磊，馮福雄.高層住宅建筑結構的抗震優化設計探討[J].建材與裝飾，2018（50）.