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

吴志轩

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摘要：在现代建筑结构中，人们不仅关注建筑的美观性和实用性，更关注建筑结构的安全性、稳定性和抗震性能。土木工程结构的抗震设计不仅简单合理，而且具有良好的稳定性和较强的抗震性能，可以有效地减少地震对建筑物造成的破坏。针对不同工程建筑中土木工程结构抗震设计中存在的问题，分析和探讨了适合土木工程结构抗震设计的有效方法，以确保工程建设中所设计的抗震结构的科学合理性。

关键词：土木工程；结构设计；抗震问题

1 土木工程结构设计中抗震的重要性

近年来，地质条件不断变化，自然灾害频发，特别是地震灾害造成的人员伤亡逐年增加。地震灾害的发生会导致房屋倒塌、建筑物严重损坏、大坝决堤、桥梁坍塌等。如果地震灾害严重，地面也会受到破坏，造成坍塌、断裂、滑坡、泥石流等灾害[1]。当许多沿海国家遭遇地震灾害时，它们也会引发海啸，这将产生不可磨灭的影响。由于不同地区的地质条件不同，地震发生的频率也不同。以中国为例，四川等地地势特殊，西高东低。地形十分复杂，主要为盆地、高原、山地、丘陵等地形。地震灾害发生的概率远高于其他地区。2008年5月12日的地震影响了许多省市。在这些地区，应注意土木结构的抗震设计，以尽量减少对当地建筑物的损坏。通过抗震设计，建筑物必须满足以下标准：在发生低级别地震灾害后，建筑物不会受损；在中等地震灾害情况下，建筑物的损坏较小；在发生高级别地震的情况下，应尽量减少灾害对桥梁和建筑物造成的损坏，以降低坍塌的可能性。

2当前土木工程抗震设计的不足

2.1工程结构问题

目前，土木工程结构体系主要包括几个方面：一是从一开始就要综合考虑影响建筑工程稳定性的各种因素，并以此作为设计依据来构建土木工程结构体系。因此，相关设计人员必须综合考虑，加强对那些会因结构损伤而降低抗震能力的因素的研究和分析，并妥善解决。第二，如果工程设计人员希望土木工程的整体结构达到最佳性能，他们必须注意与施工人员的沟通，向他们展示草图并告诉他们相关的抗震设计信息，使施工人员能够充分了解设计思路和建筑要求，从而有效提高工程结构的抗震能力。第三，有关人员应清楚地认识到，工程结构体系需要具备三种能力，即超强的承载能力、消除对冲地震能量的能力和良好的变形力。因此，土木工程结构设计人员应加强对钢筋混凝土结构的使用，并利用钢筋混凝土的强大承载力、变形能力和传递能力来提高建筑物的抗震性能。第四，要特别注意工程结构体系的适当强度和刚度，将塑性力和应力集中在一起，有效避免工程结构失稳引起的建筑质量低劣现象。

2.2施工场地选择

在土木工程抗震设计过程中，准确选择施工场地非常重要。在进行土木工程施工时，为了确保土木工程结构设计能够发挥最大作用，施工单位必须通过现场调查严格筛选，确保选定的施工场地能够保护工程结构的稳定性。当地震灾害来临时，建筑物的破坏不仅是一种超强的能量冲击，而且对土木工程结构具有极大的破坏性。对土木工程结构造成严重损坏的重要因素之一是没有选择正确的施工场地。例如，施工单位选择的施工场地土壤太软或容易液化，存在这些问题的场地不能用于施工。如果在实际施工过程中由于某些因素而无法避免绕过这些问题现场，则要求土木工程设计人员进行现场调查和综合考虑，并制定有效的方法来加固现有的问题现场，这将有助于提高整个土木工程结构的稳定性。

3 土木工程结构设计中的抗震研究

3.1在建筑物节点处设置隔离装置

土木工程结构的接缝应填充隔离材料，以减少地震造成的损坏。当地震发生时，巨大的地震能量会使上部物体发生波动。当这些能量通过建筑物底部时，将导致建筑物在一定程度上振动或倾斜。如果此时在建筑物底部的关键节点设置隔震装置，可以在第一时间减缓地震能量的释放，降低上部结构的振动幅度，从而确保上部结构和人员的安全。应注意节点位置的选择。由于建筑位置有一定的结构要求，对隔离装置的设置有一定的限制。安装的隔离装置必须设置在建筑物底部，以达到预期的影响缓解效果。如果安装在上层，其减震效果将不明显，这是土木工程结构设计中不允许的错误。根据建筑物的实际组成，选择合适的隔震材料，通常采用橡胶垫或多种材料来达到隔震效果。根据隔震方法的不同，可分为摩擦隔震、粘性隔震和底部轴承隔震。根据实际测试结果，在建筑物底部设置隔震支座可以将地震能量造成的影响降至最低，其自身恢复能力较强。在吸收地震能量后，其自身材料不会受到明显损坏，并且可以长期回收利用。

3.2均匀竖向设计

在土木工程抗震设计中，通过合理的竖向结构设计，可以保证使用的完整性，提高抗震效果。在竖向抗震设计中，需要准确设计水平隔墙。根据施工比例的要求，准确控制水平隔层的竖向尺寸，保证各部位的数量和尺寸均匀，达到标准后方可进行竖向结构设计。此外，使用专业仪器检测竖向结构模型的应力，了解设计方案的竖向结构数据值，然后判断设计方案的准确性。此外，对于竖向结构的受力点，应注意洞口的受力情况。当洞口能够均匀承受外压时，证明该设计符合建筑设计标准，达到了提高土木工程结构强度和刚度的目的。为了避免土木工程施工阶段出现问题，建筑工程应给出明确的建筑标准和方案，并对施工过程进行监控，以提高土木工程结构的抗冲击性和刚度。最后，为了最大限度地提高土木工程结构的延性和刚度，垂直结构的支柱应符合建筑规范并具有良好的延性。墙体施工时，各部位墙柱应均匀分布，并留有一定宽度的防振缝。

3.3 使用特殊的防震材料

通过对不同地区的地震烈度和地震范围的测试可知，当地震发生时，土木工程结构的地震效应与建筑本身的材料直接相关。因此，为了从整体上提高土木工程结构的抗震性能，在建造结构时应首先选择具有良好抗震能力的材料。之后，在使用抗震材料之前，应铺设基础，以提高基础建筑物的稳定性，并减少地震造成损坏的风险。对于相对较小的地震，只要底部建筑中的粘土和砂的混合比适中，就可以提前缓冲地震，释放地震能量。随着科学技术的不断发展和进步，以及施工领域技术的不断提高，施工队伍通常采用新的处理方法，使原有建筑物具有更高的抗震性能。例如，在基础材料中加入一定浓度的沥青，当这种材料与砂和粘土充分混合时，可以发挥更高的减震效果。同时，在选择墙体建筑材料时，尽量使用高密度轻质建筑材料。这种材料可以降低地震能量引起的振幅，避免地震破坏引起的二次伤害。

3.4建筑结构平面和立面形状的确定

在土木工程抗震结构设计中，应有准确的平面和立面结构布置，并应根据抗震规范的要求给出施工方案。鉴于建筑物的抗震能力，土建结构设计部门应根据结构要求准确计算，充分掌握结构内部的平面和立面布置，并根据使用功能进行合理设计。在施工过程中，施工位置应对称，以便各楼层之间的平整度变化趋于一致。然后，考虑到建筑物的垂直凹凸位置，为了提高建筑物的垂直刚度和垂直结构的抗震性能，应准确控制平面和立面的总体布局，同时，建筑物的所有位置都可以均匀受力。对于复杂的建筑结构，有必要提前预留一定宽度的抗震缝。抗震缝通常选择在结构容易变形的区域。当地震发生时，这些区域可以首先缓冲建筑物的能量，从而避免对建筑物造成严重损坏。

结束语

抗震性能对土木工程结构具有重要意义。抗震性能决定了建筑工程的整体性能和使用寿命。土木工程结构的设计应遵循合理、科学的标准。在保证性能的同时，尽量做到美观、简洁。注意场地、抗震材料等的选择，参照抗震等级全面提高抗震能力。

参考文献：

[1]土木工程结构设计中的抗震问题[J].尚天龙，钟春玲. 长春师范大学学报.2020（08）

[2]土木工程施工中节能绿色环保技术研究[J].杨保宇. 砖瓦.2020（04）

[3]土木工程结构中的抗震问题分析[J].李永红. 建材与装饰.2020（04）

[4]土木工程结构设计中对抗震问题的分析[J].邱虎. 建筑技术开发.2019（14）