谈土木工程结构设计中的抗震研究

阮江宁

广东建筑艺术设计院有限公司江门分公司 广东江门 529000

1 土木工程结构抗震性的重要性

我国地域辽阔，在不同区域内地震灾害发生的频率也不一样，土木工程作为人们日常生活、工作的重要载体，如果结构设计达不到抗震设防标准要求，在地震灾害发生时必然会导致不可估量的严重后果。因此，土木工程设计过程中需要重点关注结构抗震设计，确保抗震性能符合规范要求。

根据国家地震局公告可知，近些年来我国地震发生频率较高，对人们的生产生活造成了较大的威胁，轻则房屋受损，重则家破人亡。土木工程是人们日常生产生活中的重要组成部分，且较容易受到地震等自然灾害的威胁，如果我们所建设的土木工程抗震效果达不到要求，那么很可能在地震来临时出现崩塌现象，对于正常的使用造成严重的影响，产生巨大经济损失，更有可能造成人员的伤亡。因此，我们需要在设计环节进行良好的把关，不论土木工程造型结构形式如何，我们都应当重视其抗震性能的分析设计，每一环节每一步骤的设计都要参考土木工程的抗震性能。

2 土木工程结构抗震设计的原则

为完善土木工程项目结构设计中结构的抗震性能，增大建筑结构稳定性，应采取多种有效措施不断提高结构的抗震设计质量，在这一过程中应明确土木工程结构抗震设计中坚持的基本原则。

2.1 结构简单化

土木工程项目结构设计中，需尽量选择结构简单的构造体系，进而改善工程的抗震质量和抗震效果。与结构复杂的土木工程相比，结构简单的土木工程结构体系能够有效增强力学计算的准确性，进而加大对结构设计平衡性的把控力度，防止结构设计过于复杂而造成的设计质量不佳的问题。同时，相对较为简单的设计形式能够减轻由于地震因素所造成的损害，减轻地震破坏力对结构的伤害，从而有效优化土木工程结构的抗震效果。

2.2 提高整体性

为使土木工程结构设计展现出较好的抗震效果，在设计中要高度重视结构的整体性。结构的抗震性并不是对结构某一个部分提出的要求，其是对土木工程体系当中的所有部分都有着较高的要求，所以应从整体上把控结构的设计，保证结构布局的科学性及合理性，特别要关注对土木工程项目有着较大影响的几个因素，我们必须要采取多种有效措施减少甚至避免其对结构的不利影响，确保各部分结构之间的有效协调。另外，在工程建设的过程中也需对各部分力学作用的基本特点予以全面的分析，从而不断完善工程结构的抗震性能。

2.3 加强抵抗性

为了增强土木工程结构的稳定性与安全性，应以工程结构体系来抵抗外力作用，尤其是地震作用的负面影响。为了实现这一目标，我们需对土木工程结构予以科学设计，在设计中要以工程的抵抗力为切入点，在土木工程建设和设计阶段首先构建理想状态下的抵抗力，这样才能够在发生地震的状态下使结构具有良好的抗震性能。这也充分展现了结构最佳的抗震能力。再者，为了保证结构的稳定性，在结构设计的过程中也可严格控制抵抗力，从而确保力学体系的平衡性及合理性。

3 土木工程结构设计中的抗震

土木工程抗震结构设计是一个较为复杂的工程，其涉及到诸多环节也涉及到诸多方面，因此在结构设计的过程中，必须准确把握工程设计的要点，对每一个要点予以严格控制，有效优化结构设计的综合效果。

3.1 确定抗震强度

土木工程结构抗震设计正式开始前，应确定结构的抗震强度，该环节也为后续工作的正常开展奠定了坚实的基础。在确定土木工程结构抗震强度期间，必须要充分参考有关规定和标准的详细要求，而且不同工程的实际情况也有所不同，我国建筑物一般按照 6度 -9度地震危害为参考标准完成抗震设计工作。因此在结构抗震设计工作中，需充分结合实际要求对其进行科学有效的处理。为了提高设计的质量，在设计中还可全面结合建筑物应用的具体类型和实际需求，对于不同高度和外形的土木工程结构，采取不同的抗震设计方法，以此加大对结构抗震烈度控制的力度。

3.2 合理选择工程建设的场地

在选择工程建设的场地时，应该根据结构的工程需要，收集相关地震资料情况，充分勘探地质情况，对抗震地段做出综合评价，得出是否有利、一般、还是不利以及危险的地段。对于不利的工程地段，应尽量避开，无法避开时则要采取有效的控制措施。对于危险的工程地段，严禁作为重点建筑的选址。所以，加强工程场地勘察，科学、合理地进行地基土的工程特性评价，确定准确的地基土层各项物理力学性能指标，进而对场地的稳定性和适宜性进行综合的评价，都能有效减少建筑场地对抗震性能产生的不利影响。

3.3 结构布置合理，增强抗震性能

在建筑结构设计过程当中，不只属于一个非常重要的环节，对于建筑整体抗震性能提升具有很好的作用，在进行实际的设计布置过程中，需要考虑到多方面的因素，综合进行相关的布置工作。建筑整体地形以及外形尺寸和抗侧力分析以及荷载的分布等等，对于建筑结构设计布置都会产生影响。不止听起来非常简单，但是在进行实际操作时，会因为各种各样的外在因素而导致实际的布置效果达不到理想目标。尤其是在现代建筑设计的过程当中，外在表现得非常复杂，所以进行实际施工时难以进行讲话，只需要将问题控制在允许的范围之内，就能够进行相应的施工工作。我国对于建筑结构设计工作并没有进行明确的规定，而且因为许多设计者在实际的设计工作中缺乏相应的经验，所以建筑结构设计的相关要求并不能够符合预期目标。甚至有些设计者完全遵从投资商的意见进行设计工作，但是设计出来的结果，其规范性大大降低，存在着非常多的问题，这些问题不仅仅会造成数据上的误差，对于建筑实际施工来讲参考意义也完全没有。

3.4 隔震以及消能减震设计科学合理

在进行实际的结构减震设计工作时，能够发现当地震等级为7级，是土木结构所能够承受的地震作用和5.5级地震烈度所产生的破坏程度相当，在此情况下，建筑结构仍然在弹性范围之内进行工作。同时地震发生过程中，结构进行运动的加速度与位移和速度等不良反应大大降低，使得结构部件受到损坏的程度大大减弱，土木工程结构以及整体建筑物保护效果良好。在隔震以及消能减震设计过程当中，需要注意如下几点内容，第一，在进行地基以及建筑场地的选择过程中，需要保证地基的密实性高，并且地基的稳定性要强，使地震对建筑的作用能够大大降低。第二，建筑结构之间存在的差异导致隔振系数也不同，所以进行实际设计工作时需要根据真实情况来进行隔震支座的选择。第三个镇以及抗震的相应构件选择，需要根据材料的延展性来进行考虑，降低地震对建筑物所产生的损坏以及破坏程度。现如今我国在消能减震以及隔震方面的实际应用已经很多，并且大多数都取得了非常好的效果。

3.5 消能减震

隔震体系可以通过延长结构的自振周期起到减轻水平地震对结构自身产生的影响，这已有科学的强震记录证实。试验及现代化的工程经验表明：采取隔震措施后，一般可降低 60%左右的结构的水平地震加速度反应，采取隔震措施能明确结构的地震损坏。通过采取消能减震方案增加结构阻尼已是是公认的事实，比如高层建筑采用消能器可有效减少结构在风力下的位移，而其对于对减少结构地震反应的效果也是较为显著的。采用隔震的设计时，在房屋建筑中通过设置由橡胶隔震支座及阻尼装置等部件，组成具有整体复位效应的隔震层，可有效延长结构自振周期，减少水平地震作用，可达到预期的防震要求；而在消能的减震设计时，在房屋建筑中通过设置消能器，由消能器的相对变形、相对速度可以提供附加的阻尼，以消耗地震能量，达到理想的防震要求。这些都已在工程实际中得到了较为广泛的运用。

总之，在现代化建筑业快速发展下，土木工程结构设计显得越发重要，在结构设计中，设计人员应该充分重视抗震设计的重要性，加强国家抗震各类规范的学习，充分考虑结构概念设计的理念，针对不同场地类别、及抗震的有利与不利地段采取相应的结构措施，并熟练运用各种结构计算分析软件，如 PKPM、YJK 等，对抗震设计进行全面分析，提高结构抗震性能，保证抗震设计的科学性、合理性，从而推动土木工程事业的健康发展。