土木工程结构设计中对抗震问题分析

侯晋祯 山西中方森特建筑工程设计研究院

1 引言

在现阶段的土木工程建设工作中，抗震结构设计越来越普遍。与以往相比，我国的土木工程结构的抗震设计水平显著提高。抗震设计是指在工程建设过程中进行抗震动效应的设计，增强工程结构抵抗外界作用力的能力。土木工程结构设计人员需要结合以往积累的实践经验，全面且细致的分析工程设计结构，优化结构抗震性能，保障公众生命财产安全。

2 土木工程结构抗震设计的意义

第一，优化土木工程结构的抗震性能。提高土木工程结构的抗震性能是土木工程结构抗震设计的第一要义。在实际设计过程中，设计人员应采用一系列科学合理的技术手段，增强土木工程结构抵抗地震波冲击效应的能力，确保整体工程结构的安全稳固性。

图1 土木工程结构抗震设计

第二，合理布局并有效增大土木工程结构整体刚度。抗震设计时结构整体刚度过大，结构自振周期较短，在剧烈运行下对结构自身耗能不利；而结构整体刚度偏低时，结构自振周期较长，在地震作用下变形过大且容易发生垮塌。故抗震设计时，应合理控制结构整体刚度，降低土木工程结构在外界作用力影响下破坏的概率。

第三，减轻对土木工程结构的不良影响，间接降低地震灾害的危害性。

3 影响土木工程结构抗震能力的关键因素

3.1 建设场地的选择

场地选择是影响土木工程结构抗震能力的关键要素。土木工程建筑所处的地理环境不同，发生地震灾害的概率，以及地震灾害的强度等级也各不相同。而不同强度等级的地震灾害对土木工程结构的破坏程度存在较大差异。为此，在土木工程建筑选址时，要尽量选择平坦开阔的位置，提高整体土木工程结构的抗震能力。建造坚实牢固的地基，是保证土木工程结构安全稳固性的重要前提。换言之，只有增强地基基础的稳固性，才能有效改进土木工程结构的抗震能力。如果场地选择不合理，则会极大降低地基基础的稳固性，削弱土木工程结构的抗震性能，增加安全隐患。

3.2 结构材料的选择

在土木工程结构抗震设计中，选用不同种类的建筑材料，所起到的效果大不相同。如果建筑材料具有一定的强度且延性较好，那么整体土木工程结构在遇到地震灾害时就不会出现不规则形变问题，降低发生垮塌的概率。现阶段，在土木工程建设过程中，最常见的施工材料就是钢筋混凝土。但是钢筋混凝土的硬度较高，而韧性较差，在发生高强度地震时，极易出现不可恢复的变形而影响结构安全。

3.3 结构高度的确定

在土木工程结构设计中，影响抗震能力的因素是多种多样的，其中尤为关键的是土木工程结构的高度。通常来说，在发生地震灾害时，层数越低的建筑物，受到的损害程度越轻微。为此，在土木工程结构设计时，设计人员切忌因盲目追求建筑的美观性而过度增大结构高度。

4 提升土木工程结构抗震设计水平的具体策略

要想提升土木工程结构抗震设计水平，必须采取如下几方面策略：结合实际情况，明确抗震强度；严格筛选建设地址；选择合理的建筑结构；加大对结构材料选择的控制力度；增强竖向构件设计的合理性与受力的均衡性；优化结构抗侧力体系设计。下面就将对上述措施实行具体论述。

4.1 结合实际情况，明确抗震强度

土木工程的建设规模、结构设计要求都存在较大差异性。为此，在增强土木工程结构抗震性能方面，需结合实际情况，确定工程结构的抗震强度。在开展土木工程结构抗震设计工作前，设计人员必须严格遵照国家法律法规和行业标准规范，全面掌控地震危害标准、建筑抗震强度标准等相关文件资料，制定合理的梁结构、柱结构和墙体结构的设计方案，确保各结构节点的抗震强度达到标准要求，增强整体工程结构的抗震性能，避免因某一个结构节点抗震强度不达标，而导致整体工程结构垮塌的现象。

4.2 严格筛选建设地址，降低场地影响程度

地质活动状况、气候环境条件以及自然环境条件也是影响土木工程建设质量与使用寿命的关键要素。为此，设计人员应选择适宜的土木工程建设场地。在土木工程建设前，设计人员需深入实地进行环境勘察。重点勘察内容主要包括地质结构条件、土壤环境状况和自然环境条件等。根据环境勘察结果选择最适宜的建设场地，加强整体土木工程结构的安全稳固性。

4.3 选择合理的建筑结构

在选择建筑结构时，建筑企业需要重点关注如下几方面内容。

4.3.1 土木工程结构的载重范围

在抗震设计过程中，设计人员要全方位、动态化、细致化的观察施工材料的变形情况，确保抗震设计方案的完整性、合理性与可行性，增强整体工程结构的安全稳固性。

4.3.2 土木工程结构的平面设置

建筑在平面和立面上的设置是影响建筑工程建设准确性的关键条件。相关人员必须严格按照标准规范对数据进行采集、整合、计算与管理。加强数据精确性，缩小误差。

4.3.3 土木工程结构的材料选择

施工材料的硬度和强度也是关乎土木工程抗震性能的关键要素。在选择材料时，应优选硬度条件良好、强度等级高的材料，以免因材料不规则形变而削弱整体工程结构的抗震性能。

4.4 加大对结构材料选择的控制力度

土木工程结构要想具备良好的抗震性能和理想的稳定性，还需对结构材料的选择予以重点控制。如今，在土木工程结构设计中，采用的结构材料以钢筋混凝土为主。工程人员需保证钢筋混凝土材料具备一定的可靠性，在此基础上，严格控制配筋率，以增强整体工程结构的实用性。

4.5 保证竖向构件设计的合理性与受力的均衡性

图2 竖向构件设计

在土木工程结构设计过程中，要充分考虑竖向设计的均匀性，尤其是横隔层的设计，在精确收缩竖向结构尺寸的同时，维持分隔层承重的均衡性。

此外，注重开设洞口的规则性和平整性，减轻外部作用力引起的扭曲效应，增大整体工程结构的刚度和强度。在土木工程结构设计过程中，设计人员需要使同一水平面内的支柱的刚性条件保持一致性和均衡性，削弱地震波的冲击效应。

4.6 优化土木工程结构抗侧力体系设计

在土木工程建筑设计过程中，应选择刚性条件良好的结构预案，减轻地震灾害对建筑主体结构的损害程度，加强围护墙体与支护隔墙的安全稳固性。如果工程结构中的超静定数量较多，则塑性也必定较多，这可以在很大程度上减轻地震灾害的不利影响。

4.7 设置多重抗震防线

所谓多重抗震防线，就是一个由若干个延性条件良好的分支体系组成和结构构件连接形成的抗震结构体系。借助对这一抗震结构体系的应用，在发生地震灾害的情况下，即便是第一道防线遭到破坏，第二道、第三道防线也可以依次发挥抗震作用。由此，降低发生建筑物垮塌的概率，维护公众生命财产安全。在实际工作过程中，建筑企业应当优选性能良好的建筑材料，设置多道抗震放线，保证各道抗震放线能够发挥应有的功能价值。

5 结束语

综上所述，随着建筑行业的快速发展，土木工程逐步成为建筑行业的重要组成部分。在土木工程结构设计中，设计人员要完善抗震设计，设置多重抗震防线，做好土木工程结构的平面设置，以加强整体工程结构的安全稳固性，保障公众的生命财产安全。