浅谈土木工程结构设计中的抗震研究

王术利

【摘 要】 随着我国社会的发展，我国的建筑结构设计也有了很大的发展。因此在对土木工程进行结构设计时，要加入对建筑物的抗震性能的相关设计，从而控制建筑结构的抗震性，使土木工程有更高的安全保障。所以對土木工程结构设计中的抗震研究是一件非常有意义的事情。

【关键词】 土木工程；结构设计；抗震研究

引言：

为了有效的提升土木工程的使用安全性，减少地震发生时所带来的灾害，目前在进行土木工程结构设计的过程中，已经将抗震作为了研究和分析的重点内容，借此来保证土木工程质量的提升，同时推进土木工程建设的发展。文章从抗震设计的基本原则入手，探讨了土木工程结构设计中的抗震性能。

一、抗震概念设计的基本原则

1.建筑场地选择的基本原则

场地条件是造成建筑物震害的重要原因，因此在选择建筑物场地时，工程师应该注意掌握场地的工程地质、地震活动和地震地质等会影响工程的因素，并结合工程的实际需要，对抗震有利、不利和危险地段做出综合评价。选择对建筑抗震有利的地段，例如平坦、开阔的坚硬场地土；避开对建筑抗震不利的地段，当无法避开时，要采取有效的抗震措施。

2.建筑体型的确定原则

建筑物体型应力求简单、规则、对称，质量和刚度变化均匀，以减少地震作用产生的形、应力集中及扭转反应。

3.选择合理的抗震结构体系

结构布置应具备多道抗震防线，多道设置抗震防线是为了防止由于地震的连续性对建筑物带来的多次冲击，以提高建筑物的防震能力。

结构应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和耗能能力，避免地震对抗震结构体系的破坏，同时结构的刚度和强度需分配合理，避免薄弱环节出现。而一旦薄弱环节的出现，就要采取有效的加强措施。

二、提高结构抗震概念设计的重视程度

1、随着我国国民经济的快速发展，科学技术水平的不断增强，社会分工的不断精细化，企业间的竞争也不断加剧。在建筑设计过程中已经广泛的使用计算机替代了传统的手工思维计算。然而这种设计的不规范性并没有得到人们的足够重视。为了有效的改善这一现状，在建筑结构抗震设计中提出了概念设计理念，并且受到了广大建筑结构设计者的青睐。除此之外，随着经济的快速发展，建筑结构趋于高层化发展，但发生地震时所产生的力非常复杂难以确定，使得建筑设计计算结果不够精确。因此，在进行建筑结构抗震设计时应大力推广概念设计。

2、概念设计的合理性以及实际性。

在进行建筑结构抗震性设计时，单单使用统计资料和计算数据并不能达到建筑抗震设计的要求。为了有效满足抗震设计的要求就需要进行概念设计。概念设计是通过建筑结构理念来构建一个整体架构。进而向表现出一个客观、适用、真实的实体进而进行建筑结构抗震的优化设计。

三、土木工程抗震机构设计中需要把握的要素

基于地震造成的在还具有无可估量性以及近年来发生地震几率的高频率性，使得建筑师们对于抗震设计越来越重视，为了有效的提升土木工程后期建设的使用安全性，在进行抗震结构设计的过程中，必须注意以下几点：

1、保证结构规划的整齐性和合理性

这里所指的结构整齐性指的是在进行结构设计的过程中，保证建筑结构的外形与立体刚度具有高度的对称性，进而有效的促进抗侧力的提升，达到建筑质量与抵御外力对称的目的，保持建筑物重心的稳定性，促进抗震性能的提高。

2、保证结构形状设计的简练性

一是保证结构设计的精细和简练，同时明确和分析各个构建的受力，保证计算数据的高度精确性。二是当地震发生的情况下，减少对建筑物的损坏，促进抗震能力的提升。

3、保证整体设计的合理、科学和有效性

在进行结构设计的过程中，必须严格按照相关的基础要求进行，保证设计的承载强度和刚度达标，同时与上部的构建进行稳定、可靠的衔接。再者就是保证隔板、柱体等衔接空间的充足，进而保证结构具有足够的刚度以及抗力，能够与其它部件之间形成良好的衔接，提升竖向和水平的抗震能力。

4、保证竖向设计的均匀性

这是在进行土木工程结构设计过程中必须充分考虑的因素，尤其是要特别的注意建筑横隔层的设计，精确竖向结构的尺寸收缩，保证分隔层均匀的称重。再者就是保证开设洞口的规则和整齐，减少扭曲和外力的作用，保证结构的强度、刚度和延性。这就要求了在设计过程中，必须使结构钢性、支柱在同一个水平面上具有均衡一致性，促进对地震能量的吸收和发散。在进行充填墙设置的时候，分开柱和墙，并将防震缝设置，保证后期建筑施工的质量。

四、抗震概念设计的几个基本点

1、需要简练的形状。第一，设计建筑结构上的简练精细可以使结构一目了然，而且也更加容易清晰明了的对各个构件的受力情况进行分析，这样就能在受力数据的分析中保证并大大提高了精准程度。其次，简单的建筑构造还减轻了地震对建筑物的破坏，减少了工程整体的薄弱环节，提高了建筑物的整体抗震能力。

2、均匀的进行竖向的设计。竖向的均匀在设计过程中是必须要第一个考虑的，设计过程中，对于建筑横隔层，其上下结构比例的竖向收进尺寸必须要精确把握，为了分隔层称重均匀达标，一定要对竖向受力进行具体的分析。必须要整齐规则的开设洞口，使刚度与强度在整体结构上进行提升与增强，确保不会因为突然的外力状况造成刚度的突然变化，是整体结构造成扭曲。

3、进行合理有效的整体设计。按照建筑要求进行基础的设计，避免基础因为设计问题使得承载能力的刚度强度无法达标，可靠稳定的连接上部的构件。对柱体、基础、隔板、楼盖基础的链接位置要保证充足的抗力和刚度，所有的部件应当牢固并紧密的连接和协同在一起，在水平和竖向的抗震性能上一定要进行增强。

4、合理整齐的进行结构的规划。结构规则能保证建筑结构有一个对称的整体布局，包括立体刚度对称和外形对称，提高建筑抗侧力。并且保证质量对称，能使建筑物均衡抵御外力，很好的避免重心偏离，从而增强结构的抗震性能。

五、提升土木工程结构设计中抗震性能的具体措施

1、必须对結构进行合理的布局，保证地震发生的情况下，能量能够很好的传递和转化，这就要求了在设计过程中，要保证构建能够形成双向的抗侧力体系，使梁、墙以及支柱在中线轴上处于同一水平。并在地震中表现出弯剪力破坏，在墙的底部产生塑性屈服。并且保证连梁充分的形变以及在梁端部位发生塑性屈服。同时遵循强墙弱梁的原则，促进墙肢体部位的承载力提升，进而充分发挥墙段的抗震作用，防止剪力破坏现象的发生。

2、在进行土木工程设计的过程中，必须充分的考虑抗震的等级，进而在此基础上针对性的进行相应的处理。分别处理土木工程墙、柱以及梁的各个节点，以三个等级的设置防护标准作为地震发生情况下的主要准则，借此来有效的提升建筑的安全性能和质量。除此之外，还必须保证钢筋混凝土结构具有良好的延展性以及承载力，同时遵循强剪弱弯的结构设计原则，对柱截面的面积进行科学、合理的选择，对轴压比进行严格的控制，对各个节点的构造进行严格的设计，对构造配筋的相关要求和事项严格把握。

3、加强抗震防线的设置，保证具有完善性和多层级性，保证在地震发生的情况下，各部分构建都能够发挥分散能量的作用，起到很好的预防和保护建筑物的作用。强化建筑的延展性，使构建的刚度与强度能够合理有效的分配，起到很好的吸收和分散地震能量的作用。四是对各个节点进行有效的保护，设计过程中加长框架内同一水平的柱两端的屈服，并在柱底将塑性铰形成，使柱端和梁端的塑性铰得以分散，将土木工程结构设计的抗震有效性和高效性充分的展现。

六、结束语

土木工程结构设计师在进行抗震设计过程中充分利用个汇总建筑抗震方法，概念设计技术的使用还可以防止结构设计师迈进设计误区，设计出更加合理、科学、完美的建筑抗震设计。除此之外，虽然概念设计相对数值设计具有一定的优势，但我们并不能忽视数值设计。在抗震设计过程中数值设计同样发挥着重要的作用。概念设计可以为数值设计提供优秀的设计条件，可以结合计算过程得出精确的数据，找出地震发生时对土木工程结构造成的危害。因此，为了进一步提高土木工程结构抗震设计的能力，就应合理有效的在抗震设计过程中将数值设计与概念设计结合起来，进一步提高建筑工程的抗震性能。

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