土木工程結構中的抗震問題探討

石巖 華銘業（寧夏）工程管理有限公司

一、土木建筑項目建設中常見的結構類型

（一）框架結構

框架結構以框架梁、柱為主要承受荷載和地震作用構件。梁、柱等構件自重輕、易于標準化和生產定形，因此框架結構具有降低材料使用量、在空間布置方面也具有靈活性、便于實施裝配式等優點。框架結構側向剛度較小，水平地震引發時易形成較大層間位移，因此最大適用高度受到較大限制，以抗震設防烈度6 度為例，一般不得超過60m。對于框架結構處于變形時的狀況是典型的剪切型，結構豎向體型布置時，重點需要控制層間側向剛度比和受剪承載力比，避免出現軟弱層和薄弱層。

（二）剪力墻結構

剪力墻結構以剪力墻為抗側力構件，具有整體性好、側向剛度大等特點，能適用較高的建筑物高度。但是結構延性較差，與框架結構相比，空間布置受剪力墻最大間距的限制。剪力墻布置宜使結構規則、均勻、具有適宜性的側向剛度，平面上宜雙向布置使兩個主軸方向剛度均勻分布，豎向宜上下連續避免造成剛度突變。另外，由于疊合錯洞墻的應力分布復雜，在實際設計中應盡量避免門窗洞口上下錯開，確實無法避免時，應特別注意洞口周圍的受力分析計算和加強措施。

（三）框架剪力墻結構

框架剪力墻結構同時擁有著剪力墻與框架兩大結構的特征，既具有較大的側向剛度，又能較靈活自由地提供使用空間，最大適用高度一般略低于剪力墻結構。該項結構在其設計時的重點是通過框架和剪力墻兩大結構特性來進行協同性的完成工作，促使其整體性的結構擁有極好的結構特性與安全抗震特性。在進行抗震設計時，根據框架部分和剪力墻部分承受地震傾覆力矩比值，應分別符合各自結構或框架剪力墻結構的抗震措施要求，且需要充分考慮框架與剪力墻在剛度、變形特點上的較大差別，選擇合適位置設置剪力墻，使結構整體剛度均勻、連續，構成雙向抗側力體系。

（四）筒體結構

筒體結構剛度大、受力合理、整體性強，主要適用于比較高的建筑物，根據外圍結構不同分為框架核心筒和筒中筒。根據內筒布置數量，可分為單筒、雙筒及多筒體系，內筒主要類型有實腹筒和空腹筒，其中實腹筒屬于單體特性的結構，空腹筒由密排柱、床裙梁和建筑混凝土外墻組成，是一種具有一定空間性的受力體系。在筒體結構中，外圍框架（或框筒）與內筒共同構成抗震“兩道防線”，整體空間受力性能與平面布置、形狀尺寸密切相關。對于框架核心筒應盡量避免內筒偏置造成平面扭轉不規則，對于筒中筒應選用接近圓形或正多邊形平面，減少外框筒剪力滯后現象。

二、土木建筑工程結構抗震的加固要點與措施分析

（一）基礎梁的加固措施

基礎梁在土木建筑工程中作為一座建筑物體的立足之根本，在土木結構中極其重要，此結構部位是整個建筑物體的關鍵部位。早在20 世紀早期的傳統房建中，通常以橫向框架設為抗震主受力方向而展開結構抗震核算，因此有較大部分房建只設置橫向基礎梁，對此，就必須要對其實施縱向梁的補齊措施，以構成相互拉結和約束，進而起到提升整體抗震性的目的。

（二）框架柱的加固措施

在當前的抗震模式當中，通常注重的是“強柱弱梁”“強剪弱彎”和“強節點弱構件”的設計理念，框架柱是建筑物體結構的關鍵構件部分，應予以重點實施加固。其運用較多的加固策略通常有增大截面加固法、外包型鋼加固法及粘貼鋼板加固法等。此處筆者主要對其抗震構造方式的加固措施展開分析。對于已經建設成的土木建筑物體而言，原先建設的土木房屋建造時間較為偏長，由于原框架柱與框架梁一般未設置加密區，根據《建筑抗震設計規范》的要求，可以先針對建筑物體實施類級區分，并判斷其抗震等級。比如一幢原建建筑物為乙類建筑，該抗震級別通常為二級，柱與梁結構的加密區間距最大為100mm，應建筑物抗震要求，須對柱和梁的加密區使用外包環形粘鋼箍板予以加固。在抗震加固措施實施時，要重視采用現代加固領域科學中的新技術、新材料、新方法、新設備，對于一般單跨框架結構的抗震加固中，亦可采用諸如粘滯阻尼器或屈曲約束支撐等新型加固技術，而這些技術的優勢便是對原建筑在加固工程中的損壞程度可降至最低，故采用該類新型加固技術配合傳統常見的加固手段，而且這還是目前運用于單跨框架結構抗震加固的趨勢。

（三）不斷提高土木建筑工程結構的抗震設計

在傳統的土木建筑抗震設計中，傳統抗震設計主要注重的是提高建筑的抗震承載力。目前我國抗震設計一般通過“二階段”設計方法實現“三水準”設防目標。“三水準”即“小震不壞、中震可修、大震不倒”，“二階段”即小震作用下彈性計算和大震作用下彈塑性驗算。通過地震作用計算可是實現第小震和大震水準下的設防要求，中震設防要求通過抗震機構控制和抗震構造措施實現。在進行高層建筑抗震設計時，除根據建筑結構特點，應用底部剪力法、振型分解反應譜法及必要的完善時程分析地震作用計算外，還應注意強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件等內力調整措施和抗震構造措施的實現，確保建筑在較大地震力作用下能夠按照設計意圖實現抗震耗能和關鍵構件的安全。鑒于此，相關工作者應當重視抗震性能化的優化設計，除提高抗震承載力外，還可通過隔震、消能減震等方法減少地震作用對建筑影響的思路也逐漸被應用到高層建筑設計實踐中。抗震性能化設計在綜合考慮抗震設防、震后損失、工程造價等因素的情況下，分級設定抗震性能目標，區別關鍵構件和耗能構件的抗震性能水準，允許結構在承載力和延性之間取得平衡，為抗震設計提供了新的思路和發展方向。

三、結束語

總的來說，土木建筑結構已經成為現代化城市發展的主要載體之一，并且隨著我國城鎮化進程的加劇，為滿足人們對建筑美觀、舒適等多樣化需求，圍繞土木建筑的理論研究、分析設計和建造實踐正在不斷發展完善。土木建筑的結構理論分析和設計實踐在目前相對成熟的標準經驗基礎上，還有很多方面值得深入研究和創新發展。