淺談土木工程結構設計中的抗震設計要點

楊林海

（廈門市泛華建筑設計有限公司山西分公司，山西 太原 030021）

地震是我國當前較為常見的自然災害之一，在過去幾十年的摸索中，我國在土木工程結構抗震功能的設計上取得了顯著進步，但仍存在一些問題影響了土木工程結構抗震性能的提升，還需要對其進行深入研究。

1 土木工程結構設計中的抗震設計要點

1.1 優化建筑物的結構平面布置

從力學角度來分析，建筑物平面布局越規整，傳力體系就會越明確，所涉及到的受力方向和受力角度的計算也越簡便，利于設計人員對建筑物各部分的受力情況進行精確分析。反之，復雜的土木工程結構體系，由于涉及到的復雜節點較多，設計人員無法對每個關鍵部位處的連接節點進行逐一精確分析，因此當地震發生時，這部分建筑便會發生形變，嚴重的還會出現斷裂或傾塌。由此得出，結構體系越簡單的建筑，所具有的抗震性能也越強。

1.2 注重建筑物的結構整體性

是否要對建筑平面進行合理分割，是否將建筑物按結構平面規則性、豎向規則性等進行劃分，是否通過分割將建筑物分成各自的結構體系，要進行整體與局部分析對比，從而確定出最優的結構體系。建筑物的整體抗震性能，不僅僅是某一個建筑部位應具有的性能，而是整個建筑結構應該具有的性能。因此，要從結構體系的整體結構出發，對整體結構布局進行合理規劃，并加強各結構構件的緊密性和關聯性，以此提高整個建筑物的抗震性能。

1.3 增強建筑物的結構抗震性

為確保結構具有良好的抗震性能，可以提高建筑物結構自身的承載能力 （高承載力低延性），或提高建筑物結構自身的延性 （低承載力高延性）來實現。因些為達到這一目標，必須在結構設計中進行相應的抗震設計，以提升結構的穩定性和抗震性。

2 土木工程結構設計中的抗震設計方法

2.1 主體結構基礎設計

對土木工程建筑結構來說，基礎結構設計合理性直接決定了整體建筑工程質量。而底框結構具有適用范圍廣、實用性強、經濟效益較高等基本特征。底框結構最顯著的缺陷是剛度分布不均衡，極易對整體建筑結構造成不利影響，進而導致主體結構開裂。由此可知，底框結構不適用于對抗震等級要求較高的區域。相關設計人員需采取切實可行的手段，優化主體結構設計，提升抗震性能。

2.2 選定施工場地

通常來說，建筑所處的地理位置不同，受地震波的沖擊力度也各不相同。為此，土木工程建筑結構的震后情況也存在較大差異。出現這種差異的關鍵因素之一是地質結構條件。在建筑選址時，要充分考慮工程場區地質結構條件，綜合分析土木工程建筑與變電站等場地內是否存在潛在風險，預防出現除地震災害以外的建筑安全性影響因素。

2.3 加強抗震加固設計

當前，多數土木工程建筑的抗震方式單一化，且抗震能力不達標。一旦遇到高強度地震，土木工程建筑結構就會因抗剪切力不足而出現垮塌。為此，設計人員要注重整體建筑結構的剛度與強度的均勻分布，避免出現薄弱層。同時，充分考慮工程場區的實際情況，優選地震反應較小的結構體系。待抗震加固設計方案確定后，還要不斷優化設計方案，加強設計方案的科學合理性。在抗震加固設計時，還需加大對抗震預設系統的重視，采取適宜的抗震設防策略。例如，在選擇分配柱時，充分考量短柱的抗彎能力，確保抗彎能力與抗剪能力保持一致，提升整體建筑結構的抗震性能。

3 提升土木工程結構設計抗震設計性能的措施

3.1 明確載重范圍

在土木工程抗震設計的過程中，設計人員首先要明確土木工程的載重范圍，對預期建成的建筑整體載重進行預測，或類比已有類似的土工程建筑得出確定的載重范圍，然后以此為依據設計各項抗震參數。

3.2 明確平面結構設置

土木工程平面結構的設置會影響土木工程建筑的抗震性能，為此，設計人員在對土木工程平面結構進行設計時，要通過檢測試驗對已有平面結構設計的合理性進行確定，對平面結構設計所需的每一個參數進行反復核算和確認，保障平面設計數據的精準度，以此將后續的施工建設誤差降到最低。

3.3 明確材料性質

不同材料有著不同性能，這些材料在使用過程中疊加產生的效果也是各不相同的。所以設計人員在土木結構抗震設計中，要充分考慮各材料性能對土木工程最終抗震性能的影響，盡量選擇形變小，穩定性高且抵抗力強的施工材料，以此提升土木工程整體的穩定性和安全質量。

3.4 合理設置抗震防線

設計人員為保障土木工程結構能夠達到預期的抗震性能，會設置多條抗震防線來增加土木構成結構的抗震性能，也就是人們常說的多重抗震防線。其是由一個或多個延性較好的建筑結構體系組成的具有較強抗震效果的抗震結構體系。在土木工程抗震設計中應用多重抗震防線體系，能夠起到很好的抗震效果。當第一道抗震防線被地震作用力破壞后，第二道、第三道等抗震防線，將會接替第一道抗震防線繼續發揮抗震作用。這種抗震體系的出現，能夠最大程度上保障土木工程建筑結構的整體穩定性，后延土木工程坍塌或損壞的時間，為居住者爭取寶貴的逃生時間，保障居住者的生命安全。

3.5 提高計算數據的精準度

在進行土木工程抗震設計時，需要用到各種計算公式及計算方法，對部分較為重要的設計參數，通常會進行反復試驗以確保計算結構的準確性。為進一步提高計算數據的精準度，設計單位要積極引進更為先進的測量工具及信息化計算技術，必要時可以借助一些較為先進的信息化模型技術，如3D建模等，按照已有的設計方案進行一定比例的建模。并對建好的3D模型進行地震實驗，觀察各建設構件在地震作用力下的形變條件及受力情況，而后根據得到的數據，對現有計算數據進行核驗，提高計算水平。

3.6 加強填充墻裂縫控制

現如今，建筑工程規模顯著擴張，建筑結構也存在十分明顯的差異。填充墻在建筑結構中所占比重較大，結構特色尤為明顯。土木工程建筑建設和發展的過程中，填充墻得以廣泛應用。裂縫問題是填充墻施工中較為常見的問題，若無法采取科學有效的應對措施，則會削弱建筑的抗震性。所以，建筑設計人員必須理性客觀地認識結構梁的主要特點，提高框架結構的穩定性和安全性，改善結構設計水平。框架結構對建筑穩定性具有決定性的作用，如框架結構存在質量和安全隱患，或建筑框架結構與抗震結構設計間存在矛盾沖突，則會拖慢工程進度。

3.7 確保墻體的設計厚度滿足規范要求

建筑設計中，工作人員應確保墻體施工厚度滿足工程建設的要求，從而維護結構安全性、穩定性。多層建筑結構設計中，墻體厚度不得小于240mm，且在設計墻體厚度時，要充分考慮施工現場的地質和地形概況，從而合理調整墻體厚度，切實加強墻體的抗震能力。

4 結語

綜上所述，針對土木工程結構設計中的抗震設計，設計人員要從土木工程結構的整體出發，將土木工程結構作為一個整體來進行抗震設計，同時對土木工程結構、布局以及材料等進行合理選擇，提高計算數據的精準度，只有這樣能提高建筑整體的抗震性能和穩定性，保護居住者的生命財產安全。