土木工程結構設計中的抗震設計分析

譚曉虎

（六安市建筑勘察設計院，安徽 六安 237000）

1 土木工程結構設計中抗震設計的必要性

近幾年我國各地地震自然災害頻繁發生，相關數據顯示2018 年全國3.0 級以上地震發生542 次，2019 年截止到6 月初，3.0 級以上地震發生243 次，地震災害發生次數呈現逐年上升趨勢。城市中受地震威脅最大的就是建筑工程，尤其是一些高層建筑。我國國土遼闊，各地區的地質情況不同，地震發生概率和地震強度也會有所不同。雖然不能避免地震發生，但是可以通過抗震設計減小地震對建筑物的損傷，從而把地震造成的損失降到最低。近十幾年我國最嚴重的一次地震就是2008 年的汶川大地震，汶川縣處于四川省，四川省內有大量丘陵、盆地和山區，地震發生頻率高、強度大。在這次地震后，汶川市區內還有很多房屋建筑在地震中沒有坍塌，甚至沒有明顯的裂痕，專家發現這些房屋在結構設計中都采用了合理的抗震設計，其抗震系數較高。由此看來，合理的抗震設計在土木工程結構設計中的地位非常高，在發生地震時可以有效降低地震對建筑物的損傷，保障了人們生命財產安全[1]。

2 土木工程結構設計中的抗震設計

2.1 建設場地選擇

上文提到過，不同地質結構發生地震的概率和強度有所不同，為了從根本上減小地震對建筑物的損傷，工程設計人員在設計土木工程結構時，需要盡可能避開那些地質結構復雜的地區，如丘陵、斷層等。為了充分了解土木工程建設環境的地質結構，設計人員應該到現場進行實地勘察，選擇一片合適的建設區域。在調查地質結構前，詳細了解建筑周圍區域的地形地貌，并對建筑地發生的歷史地震進行分析。同時可以組織一支勘察隊伍，對建筑區域內的地形結構進行全面勘察。在勘查過程中，檢測地上結構和地下結構，一旦發現凹陷區域和斷裂層，及時上報給上級人員，上級人員再對其進行分析，選擇規避和填補等措施。如果凹陷和斷層區域較小，對土木工程建設影響不大，可以用沙土進行填補或者用其他材料進行加固防護。相反凹陷和斷層面積較大，甚至出現延伸的情況時，設計人員需要進行規避，繞開此片地形。

2.2 選用特殊材料

對于土木工程建筑來說，建筑材料的質量非常重要，在對土木工程進行抗震設計時，可以使用特殊的抗震材料。隨著建筑材料市場的不斷發展，市場中涌現了很多種抗震材料，其中以地基材料居多。在土木工程地基的建設中使用抗震材料，可以極大程度上降低地震能量波對建筑的損傷。在過去設計地基結構的過程中，都是在地基底部鋪設粘土和砂石，雖然有效降低了地震對建筑物帶來的負面影響，但是加大了工程建設資金。近幾年，建筑材料不斷更新，在抗震設計中取得了很大的進展，不僅提高了建筑材料的質量，而且還降低了材料成本，從而使這些抗震材料在土木工程結構設計中得到了普及。例如：瀝青就是近兩年土木工程中常使用的抗震材料，瀝青的減震效果要優于砂石和粘土，它的成本較低，來源廣泛，有著極高的應用價值。將瀝青鋪設到建筑地基上，可以減弱地震能量波，從而減小地震對建筑物的損傷。同時，設計人員還可以選用材質較輕的材料用于建筑物圍欄和墻體等設計中，在發生地震時能夠降低建筑物對周圍人群的傷害[2]。

2.3 合理設置結構

在土木工程的抗震設計中，工程結構設計是最為重要的一個環節，通過科學合理的結構設計，能夠有效提高土木工程的抗震能力，從而把地震造成的損失降到最低。設計人員在設計土木工程結構時，一般會考慮建筑物的外形尺寸、區域地形、載荷分布和抗側力等因素。這些布置分開來看比較簡單，但是將它們統一設計的難度卻非常大，很有可能達不到預期的效果。土木工程結構設計是一項極為復雜的項目，由于設計人員無法預知施工過程中的問題，只能降低問題發生的概率。近幾年我國相關建筑部門對不同種類建筑物的抗震能力提出了不同要求，同時也頒布了明確的設計規范。土木工程的投資商不可以過多干預建筑物的安全設計，也不能對設計人員的設計隨意更改，以保證建筑物的穩定性，從而減小地震對建筑物的損傷。近幾年，我國很多專家學者對抗震技術進行了深入研究，并取得了相應的成果。例如：在2018 年9 月19 日全國工程抗震與隔震減振技術交流大會上，一些建筑學專家結合自身研究，針對土木工程結構減震規范與地震振動控制理論，分析了最新的減震技術發展趨勢和應用案例，提出了結構抗震鑒定加固規范和設計方法，分享了最新研究成果和進展。結構隔震減震控制技術目前在我國已有初步發展，截止到2018 年5 月全國已建成近6500 幢隔震結構工程。在2018 年4 月20 日蘆山大地震中，采用結構隔震減震控制技術的蘆山縣人民醫院門診樓完好無損，房屋震動強度僅為正常房屋的1/6。地震之所以造成重大災害，主要原因就是因為土木工程不能充分抵御地震而導致失效和破壞。針對這種情況，需要對土木工程結構進行合理的抗震設計，以此提高建筑物的抗震能力。

3 結語

總而言之，抗震設計是土木工程結構設計中不可缺少的一個環節，設計人員需要加以重視，尤其要注意建筑材料選擇、建筑場地選定和建筑結構設計等方面，將工程建筑的抗震能力提到最高，保障人們的生命財產。