探究土木工程结构设计中的抗震问题

探究土木工程结构设计中的抗震问题

杜月霄

411282199004096534 陕西省西安市

摘要：现阶段，我国的土木工程建设有了很大进展，其结构设计工作也越来越受到重视。在土木工程结构中，抗震性是一个非常重要的方面，在整个施工期间，需要坚持科学的设计原则，通过加强建筑本身的结构规划设计、选择高强度以及材质均匀的材料等，提升整个土木建筑工程的结构的整体性以及连续性，提高总体的抗震能力。
关键词：土木工程；结构；抗震性
       

1 土木工程抗震结构的必要性
当地壳移动到某一阶段时，它将经历剧烈的变化，这将导致地震。根据大量数据，世界上每年都有许多地震，但是这些地震中的大部分都有人们通常感觉不到的能量，人们感觉到的地震数量和可能导致自然灾害的地震数量非常少。然而，这些每年发生次数有限的大地震给人们带来了巨大损失，并将严重影响人们的人身安全。根据地震灾害的资料进行统计得出，发生地震时给人们带来损失的关键因素时建筑物的崩塌。因此，研究与提升建筑物的抗震性时相关人员应该努力地方向，这样才能够最大限度的降低地震给人们带来的经济损失与人员伤亡。在建筑物中设计出有效、合理的抗震性结构式减轻地震灾害最为有效的方式。

2 土木工程抗震结构设计的原则

2.1需要遵循抗震结构设计的科学性

建筑工程的规模比较大，整体的复杂程度也比较高，因此在开展土木工程结构设计时，也需要从多个方面出发来做出考量，比如说建筑区域的地形地势、气候条件等，在对实际建设条件进行研究分析的基础上，再科学的做出规划设计。从安全性的角度出发，对建筑抗震影响因素做出探究，针对于可能会出现的问题来提前进行解决方案制定，并且对薄弱的环节相应做出强化，在更大程度上来确保抗震结构设计的科学合理性。

2.2需要遵循结构平面与竖向的规则性

土木工程设计师在进行抗震结构设计时，必须要做到平衡合理，因此说需要遵循结构平面与竖向的规则，使得整体的抗震设计都能够契合抗震传递的途径，对于建筑本身的质量问题要进一步强化关注。当前我国的高层建筑越来越多，建筑地基所承受的压力也更大，在进行抗震设计时需要对地基问题加以重视，并且相应的结合着建筑情况来进行安置结构选择，一般来说，竖向安置结构能够更好的承担建筑物压力，可以确保建筑整体的结构刚度和强度等都可以得到保障，从而减少地震所带来的不利影响。

2.3需要遵循抗震结构设计的合理整齐

在进行土木结构抗震设计时，一个很重要的方面就是要确保整个建筑结构的设计布局是完整且合理的，在进行设计的过程当中，需要结合着建筑工程的相关资料，然后在建筑施工现场进行合理布局，对于整体的外部形态需要相应做出优化，然后再结合着抗震性能的要求来进行改进和调整，继而使得建筑结构的稳定性能够得以加强，使得整个建筑的抗震性能都能够得到保障，并且也可以有效促进工程施工建设的良好运行。

3 土木工程结构设计中抗震设计的关键要点
3.1合理选择建筑物建设场地
我国一些地区因处于地震带而很容易发生地震灾害，因此对于土木工程抗震设计的要求往往也相对较高。在此基础上，需根据不同的地质情况采取不同的抗震设计方案，在以统一抗震目标为支撑的基础上形成合适的抗震设计体系，进而保障区域土木工程的基本抗震性能。一方面，建筑物一般不应建造于对结构抗震性能产生不利影响的场地之上，同时针对不同的地质情况，应严格就建筑场地的抗震设防类别和地基液化等级进行勘测，进而通过采用加强地基、加强上部结构、消除地基液化沉陷等手段提高土木结构在不利区域上的建筑安全；另一方面，围绕我国不同区域土木工程，应结合其地震发生频率构建合适的抗震设计标准，通过明确抗震设计要求以节约建筑资源，进而确保建筑成本与抗震性能的协调统一。
3.2重视土木结构布置的规则性
通常情况下，建筑物平面不规则现象是影响土木结构抗震性能的主要因素，例如，建筑物凹口过大或突出过于明显的问题均会直接对建筑物的抗震性能造成影响。对此，应加强对于土木结构布置规则性的重视，在合理解决土木结构协调性问题的基础上保障建筑物的抗震能力。一方面，可采用弹性或刚性模型更换原有建筑物楼板，即借助刚性较好的楼板以提高土木结构的承载性能；另一方面，若建筑物整体结构相对简单，一般可采用弹性较好的楼板进行设计，不仅能降低土木工程的整体设计难度，同时也能进一步提升土木工程的结构稳定性。此外，在必要情况下，应对土木结构进行弹塑性分析，即通过模拟建筑物于地震灾害环境下的受力变形情况来确保其抗震设计合理性，进而保障抗震设计与建筑物整体结构设计相符。其中，当建筑物整体结构较为简单时，一般需整体采用弹性较好的楼板，其目的在于减少工程的计算量，提升抗震设计的精确性和有效性。
        3.3采用具备防震性能的建筑材料
        在现代建筑行业发展过程中，防震材料的应用已经为土木工程防震设计提供了较好的思路，对此，可借助防震材料应用提高土木工程结构的抗震能力，在兼顾经济性和适用性材料选用原则的基础上保障土木工程防震设计的协调进行。其中，在传统土木工程防震设计中，于建筑物底部铺设砂和粘土往往能吸收地震的能量，在此基础上，可借助沥青材料实现对于土木工程基底的改造，不仅能发挥更加显著的抗震效果，同时也能充分加强建筑物整体的稳定性。此外，建筑围栏或墙体材料，一般可采用一些材质较轻的材料，其目的在于消除地震带来的危害，并通过减少建筑物的承载力以实现提高建筑物抗震性能的效果。例如，在当前建筑材料市场中，预应力技术的应用已经成为土木工程结构设计中抗震设计的主要研究方向，与一般混凝土梁和预应力高度相比，预应力宽扁梁高度能大约降低30cm，既可以显著扩大建筑底部商住楼空间，又能进一步就土木结构提升抗震性能。

        3.4完善土木结构水平与垂直设计
        在土木结构设计体系中建筑水平、垂直方向的布局往往直接关系到土木结构的整体稳定性。一方面，针对建筑承重墙水平面，应尽量保证其平整性和稳定性，即在建筑设计标准的要求下确保墙体的刚度和质量；另一方面，针对建筑垂直面，除了应保障构建中心处于垂直面偏下位置外，还应提高建筑墙体的刚度要求，满足建筑物的稳定性设计需求。此外，应设置多重防震线以应对大型地震灾害对于建筑物的影响，在合理结合刚度和非结构强度土木结构的过程中形成一定的安全风险防范体系，进而保障建筑抗震设计的整体性。其中，当前国内建筑主要采用的结构以“填墙框架”和“底框结构”为主，前者以钢筋混凝土作为建筑主体，在面对强震动时容易出现剪切破坏，且由于窗下墙的限制导致出现短柱型剪切型破坏，因此多需采用框架一体土木结构以降低地震对于结构的破坏；后者在强震动环境下其上层土木结构更加容易受到破坏，因此应注重优化建筑物的抗侧力结构，通过提升其强地震环境下的结构稳定性以增加其震动幅度的承受能力。

4 结语
总而言之，土木工程结构设计的抗震结构设计水平是影响整个工程结构设计质量的直接因素，土木工程结构的抗震设计能有效降低与预防地震对社会公众日常生活造成的破坏。在土木结构抗震设计过程中，设计人员要在熟练掌握土木工程结构设计相关准则规范与施工场地自然条件的基础上，因地制宜地进行抗震结构设计，严格把控抗震设计要点，逐渐探索出相对最佳的抗震结构，在有效提升土木工程抗震性能的同时，提升建设施工方的经济效益，推动我国土木工程行业的持续发展。
       
参考文献：
[1] 贺国华. 谈土木工程结构设计中的抗震设计要点[J]. 山西建筑,2019,45(02):32-33
[2] 京约,郝书研,潘希成. 探究土木工程结构设计中的抗震问题[J]. 绿色环保建材,2019(01):63-64.