探討土木工程結構設計中的抗震研究

李志勇

白城市建筑設計研究院 吉林白城 137000

我國社會經濟的不斷發展促使土木工程領域快速崛起，在整個土木工程結構設計過程中，抗震設計是最為重要的環節，只有保障了土木工程結構的安全性和穩定性，才能真正的提升建筑工程質量，因此，需要對土木工程結構中的抗震設計進行深入研究。在設計過程中，需要專業的設計人員對施工現場的具體情況進行細致勘查，從而掌握土木工程結構設計所需的基礎數據，從多個角度對設計方案進行優化，從而最大程度提升土木工程結構的抗震性和穩定性，促使土木工程順利建設完成。

1 加強土木工程結構設計抗震性的重要性及其研究現狀

在地殼運動過程，板塊之間的碰撞必然會導致周邊環境發生極大改變，嚴重情況下甚至會對當地的建筑物穩定性和人們的生命安全造成危害。隨著我國經濟和科學技術水平的提升，建筑工程領域也在蓬勃發展，混凝土建筑的牢固性使其可以在發生地震等災害時保證一定穩定性，從而保障人們的生命健康安全，基于此，為了更好的提升建筑穩定性，必須對建筑土木工程結構進行良好的抗震設計，以免發生地震災害時威脅人們的生命財產安全[1]。地震這種自然災害自身特性使然，其發生時間都是相對隨機的，即便是再精密的儀器設備往往也難以準確預測發生時間，因此為了保障建筑安全，必須在土木工程結構設計過程中即做好抗震設計，以此來確保發生地震時不會對建筑結構造成嚴重損壞，也能避免土木工程結構出現變形等質量問題。根據以往的工程經驗來看，想要提升土木工程結構的抗震性能以及承載力，就必須從結構設計環節，結合以往的地震災害對土木工程結構造成的影響進行創新設計，從建筑整體角度出發，從土木工程內部結構的統籌規劃入手[2]，使得相關抗震性提升研究可以取得一定成果。受土木工程結構自身特點影響，需要建設更多層數以此來拓展更多空間以承載居民，同時，土木工程結構除了需要承載其自身的重量之外，還要注意一些高層風力帶來的壓力，因此，在土木工程結構設計時要重點關注抗側力位置的設計，以免高層風荷載和地震災害對建筑結構造成破壞。

相對于其他類型的建筑結構來說，土木工程結構的抗震設計要求會更加嚴格，主要原因是不僅需要考慮到土木工程結構的承載力，還要充分考慮到結構本身的抗震性能，以免在發生地震災害時發生坍塌事故。基于此，需要精確計算土木結構延性，這一過程相對復雜，可以利用構造措施來實現延性計算，為了提升土木結構抗震性還要在設計過程中對原材料以及建設技術提出較高的要求，同時可以采取減少剪力墻橫截面積的方式來防范結構變形問題[3]。

在我國目前很多建筑工程的土木結構抗震設計過程中，涌現出了很多新型的框架結構，這種結構可以在一定程度上提升土木結構的抗震性能，當發生地震災害時可以降低水平力對土木結構造成的破壞。隨著我國對土木工程抗震設計不斷進行優化和創新，使得建筑剪切力承重墻的承受力和強度越來越高，多筒嵌套結構的使用越來越多，相關人員針對土木結構抗震設計的研究也越來越精準和深入。

2 土木工程結構設計中抗震設計的基本原則

2.1 科學合理的抗震設計

為了保障建筑物穩定性，必須在土木工程結構設計過程中加強抗震性能的提升，對此，最基本的原則就是保障抗震設計的科學合理性。在土木結構抗震設計過程中，必須根據建筑工程實際建設情況進行統籌規劃，從而最大程度保障設計科學性以及從整體角度提升建筑結構穩定性[4]。除此之外，土木結構抗震設計必須顧全大局，尤其是基礎設施的設計以及各個環節之間的連接緊密性，避免出現連接縫隙的問題影響土木結構穩定性。

2.2 簡單的土木結構布置

在實際開展土木工程施工之前，需要設計人員完成抗震結構設計方案，此時，設計人員應該基于簡單布置設計抗震結構的原則開展工作，保障土木抗震結構的對稱性，同時還要保障整體布局的規范性，以此來達到最簡單的施工也能保障建筑物抗震性的效果，同時還要融合現代化抗震技術，充分發揮出抗震結構設計方案的作用，最大程度降低地震災害帶來的破壞。

2.3 提升建筑物穩定性

如今我國建筑工程領域高速發展，土木工程結構設計工作也愈發現代化，如今人機交互技術在各行各業均有一定程度的應用，但是在土木工程結構設計過程中應用該技術，往往會因為計算機設備故障等問題導致各種問題發生，此時需要設計人員及時發現并加以處理，延長建筑物使用年限[5]，即便如此，相關設計和施工人員仍然需要重視建筑結構的穩定性。

2.4 降低地震災害帶來的影響

隨著我國人們對地震災害的了解不斷深入，社會和人民對地震災害的防范意識也越來越高。如今我國很多相關領域的研究人員已經對地震災害進行了深入研究，同時制定了一系列提升土木工程抗震性能的設計方案，其中應用比較廣泛的就是隔離地震層的設置，需要在建筑基礎工程與主體結構之間設置隔離層，同時還要在建筑結構頂部增設反擺[6]，以此來降低地震帶來的沖擊效應，避免了對建筑結構的破壞。

3 影響土木工程抗震結構設計的因素

3.1 材料選擇的影響

土木工程抗震結構施工材料的選擇會對最終呈現出的抗震效果造成較大影響，若選擇的施工材料硬度較高，則通常不會因為地震災害發生變形問題，進而可以防范地震導致的建筑坍塌事故。如今我國很多土木工程建設過程中都將鋼筋混凝土作為最基本的施工材料，但是這類材料的硬度較低，而且韌性比較差，因此在發生地震災害時很容易導致土木結構發生變形、彎曲問題，所以會對土木工程抗震性能造成影響，基于此，在選擇土木抗震結構施工材料時，需要盡量避免使用鋼筋混凝土材料，而是應該選擇強度和韌性更高的材料，例如使用鋼結構進行土木抗震結構施工。在材料選擇過程中，必須遵循科學、有效的原則，從而保障土木抗震結構能夠滿足所需的抗震和承載力要求，保障土木結構內部柱、梁、板之間的空間充足，避免內部結構出現連接不穩定問題[7]。

3.2 結構高度的影響

為了降低地震災害對建筑結構造成的破壞性影響，必須在土木工程結構設計過程中加強抗震設計，以此來提升建筑結構安全性，在這一過程中，存在一些因素影響抗震結構設計效果，其中比較主要的就是高度因素的影響，土木工程結構高度的不同需要匹配不同的抗震設計方案。在發生地震災害時，一些低層建筑一般不會受到嚴重損害，因此，在進行建筑設計時需要對高度進行控制，若因為外觀或者追求特點而一味增加建筑結構高度[8]，則很容易在地震災害發生時對建筑穩定性造成傷害。在建筑土木工程抗震結構設計時，必須根據建筑結構高度和內部受力情況進行合理的抗震設計。

3.3 施工場地的影響

施工場地的選擇是否合理也會影響到土木工程結構的抗震設計，不同地區發生地震災害的概率有所差異，因此也會對當地建筑物造成不同程度的損害，因此在開展土木工程抗震結構設計之前，必須做好施工地選擇和勘查工作，一般情況下，占地愈發寬闊就越能提升土木結構的抗震性能，同時，施工場地寬闊還可以為建筑工程建設打下堅實的地基基礎，只有保障地基的穩定性才能真正實現土木工程結構抗震性的提升。若在建設場地的選擇方面出現了不合理的問題，就會導致土木工程結構建設完成后難以抵御地震災害的影響。除此之外，還要做好施工地的地質勘查，若地質不夠堅硬、密實，則很容易發生塌陷問題，此外施工地選在了容易發生滑坡的位置[9]，則在發生地震災害時會對土木工程結構造成更為嚴重的損害。

4 土木工程結構抗震方案的設計

4.1 建立完善的土木工程抗震結構設計理念

如今我國建筑工程領域正在高速發展，隨之而來的是先進的科學技術在建筑設計中的廣泛應用，例如使用計算機技術來代替傳統的手工圖紙繪制，但是在這一過程中，設計人員往往會忽視設計的規范性，缺乏嚴格的要求標準和規章制度，為了提升相關設計人員的抗震設計意識，強化土木工程結構抗震設計方案的合理性，建筑企業必須制定完善的土木工程抗震結構設計理念和規章制度，從而讓設計人員可以有根據的開展設計工作。隨著我國建筑施工技術逐漸提升，社會和人民對建筑工程質量的要求也越來越高，為了更好的抵抗地震災害時對建筑物造成的損害，土木工程結構設計也愈發復雜，基于此，可以采取概念設計的方式對土木工程抗震結構進行優化，這種設計方式合理性較強，可以根據相關數據和材料實現科學合理的抗震方案設計，滿足建筑工程抗震性能的需求。

4.2 加強土木工程結構隔震和減震設計

在土木工程結構內部，很多環節的連接點在發生地震災害之后會出現連接不穩定的問題，當地震產生的沖擊波傳遞到土木結構內部，必然會導致結構承載力崩潰，進而發生崩塌現象，對此必須使用一些隔震材料對連接點進行緩沖處理，以此來達到隔震和減震效果，實現對地震沖擊波的緩解。在這一過程中需要注意，一些高層建筑受其高度問題的影響，使得隔振裝置效果不甚明顯，因此，隔震材料和減震設計更適合應用在低層建筑中，主要的隔震材料包括橡膠墊等[10]，可以通過提升連接點摩擦性、粘性的方式來實現更好的連接，除此之外，使用一些減震裝置、隔震支座等也可以達到對土木工程結構進行支撐的作用，實現對地震沖擊波的吸收。

4.3 土木工程施工場地的合理選擇

在選擇土木工程建設場地時，必須考慮到地質環境對于工程抗震性能的影響，因此在進行土木工程抗震方案設計時必須考慮到施工場地的實際情況，通過實地考察來掌握施工地具體數據，以此來保障土木工程地基的平穩建設。除此之外，在施工地的選擇過程中還要保障環境的開闊，避免周圍存在坡地，以免在地震災害發生過程中出現滑坡現象。

4.4 設置合理的抗震防線

為了進一步優化土木工程抗震結構設計方案，就必須重視抗震防線的作用，通過設置合理的抗震防線，可以有效防范地震造成的沖擊波，以此來提升土木工程結構的抗震性能。在發生地震災害時，土木工程結構中一些延展性比較好的部件會起到較為理想的抗震作用，因此，在設置抗震防線時要使用延性強的配件，從而實現對地震沖擊波的緩沖。在設計地震防線時也要遵循多層級原則，通過完善的地震防線設計來充分發揮出每一個土木工程結構部件的自身效能，確保建筑結構的完整度，尤其應該對各部件之間的連接點進行重點保護，例如可以延長同一水平線上的柱兩端進行延長，以此來實現對地震沖擊波的分散，優化土木工程結構的剛度。

5 結語

總而言之，地震災害會對土木工程結構造成嚴重損害，為了進一步保障社會和人民的生命財產安全，就必須對土木結構設計中的抗震研究重視起來，采取有效手段對土木工程抗震結構設計方案進行優化，重點應該關注土木工程結構的安全穩定性，以此來達到最為理想的抗震性能，保障人民的安全。