土木工程结构设计中的抗震设计要点

王晓羽

（山西省工业设备安装集团有限公司，山西太原 030000）

地震是由地壳运动产生的震动而引起的，不仅会造成人员伤亡、建筑物破坏，还会引起火灾、滑坡、海啸、水灾、有毒气体泄露、放射物质及细菌扩散等次生灾害。地震是无法预测的，所以只有提高建筑的抗震等级，才能降低地震所带来的危害。

1 土木工程结构设计中抗震设计的重要性

在日常生活中，人们大部分时间都是蜗居于建筑空间内进行工作或起居休憩，一旦发生地震，首当其冲受到影响的便是蜗居在建筑空间内部的居住者。同时，地震无法精准预测，如果房屋建筑的抗震性能较弱或达不到一定级别，当地震来袭，一些房屋建筑就可能会在居住者逃生前发生坍塌，造成人员伤亡。对此，土木工程结构设计人员必须做好相应的抗震设计（如图1所示），加强房屋建筑的抗震性能，提升土木工程结构的整体刚度，确保土木工程结构能够承受一定的地震冲击而不发生倾倒或坍塌，为人们争取宝贵的逃生时间，将地震对人类造成的损失降到最低。

图1 抗震设计

2 土木工程结构设计中的抗震设计原则

2.1 整体原则

土木工程结构是一个系统性的整体结构，每一个环节的设计都关乎着整个土木工程结构的质量。因此，土木工程结构的抗震设计要遵循整体原则，在进行每一个局部环节的抗震设计时，要从全局入手，既要确保局部抗震设计的合理性，还要确保局部设计与整体结构设计的相适性，加强不同结构之间的协调性和统一性，从而提升整个土木工程结构的抗震性能。

2.2 简单原则

研究表明，越是简单的土木工程结构，抗震性能越强，这是因为土木工程结构设计越简单，受力情况越清晰，所得到的力学计算数据也更为精准，有利于对土木工程结构整体协调性进行控制，进而提升整个土木工程结构的稳定性和安全性，增强土木工程的抗震性能。因此，在抗震设计中，设计人员要遵循简单原则，注重对结构细节的抗震能力设计，避免因设计过于复杂而出现失衡问题。

2.3 抵抗原则

地震的出现往往伴随极大的破坏性，这种损害不仅体现在地表岩石、土层上，还体现在对建筑结构的破坏上。为了将地震对人类生命财产安全造成的损失降到最低，一直以来，人们都在想方设法的提高建筑工程的抵抗性，以减轻突发自然灾害对建筑造成的瞬间损毁、以及后续持续性的破坏。为此，设计人员必须全面考虑土木工程结构力学特性，找寻能够切实有效提高土木工程结构平整性与稳固性的设计方法，进而最终提高土木工程结构对地震的抵抗力。

3 提升木工程结构设计中的抗震性能的有效途径

3.1 明确抗震设计强度

不同的土木工程在结构设计要求、建筑规模大小等方面都存在不同的要求，因此，土木工程结构设计中的抗震设计需要结合土木工程的实际情况，明确土木工程的抗震等级要求，严格按照国家规定抗震设计法律法规开展结构抗震设计工作。同时，参与土木工程结构抗震设计的设计人员应对土木工程抗震设计标准、地震危害标准、建筑抗震强度标准等文件内容有透彻的了解，并将其应用到实际的土木工程结构抗震设计中。之后根据建设单位要求，对土木工程结构的类型、房屋高度、工程外形、墙梁结构等进行合理设计，确保土木工程结构每个细节部位的结构设计都能符合相关的抗震设计标准，并达到一定的抗震强度。且不同部位间可以互相分担对方在地震时所受到的冲击破坏力，从而提升建筑的整体抗震性。

3.2 合理选择施工场地

土木工程结构的建设质量及使用寿命，不仅受施工技术及施工材料质量的影响，还受施工场地地质活动状况及周边自然环境条件的影响。因此，在土木工程的设计初期，要合理选择项目场址，技术人员应亲临现场勘察项目选址的土地结构、土壤状况、周边自然环境条件以及地壳运动状况等，之后对勘察结果进行综合性分析，预估该选址未来可能会发生地震等自然灾害的概率。

如果项目选址地的地壳活动较为活跃，且处于地震多发地带，则应上报相关部门，申请更换项目建设场地；或将项目选址更换到受地震冲击较小或地壳板块活动频率低的区域。此外，项目建设场地也不宜选择地质断层带、滑坡频发地区、洪涝多发区域等自然灾害发生频繁的区域，这会对土木工程结构的安全稳定及使用寿命造成严重的负面影响。即使抗震设计水平再高，也难以弥补地理环境条件带来的天然缺陷，进而造成人力、物力、财力的浪费，严重时还会发生重大人员伤亡，影响社会的稳定和谐。

3.3 结合抗震烈度需求合理设计土木工程结构

我国地震烈度分为12度，具体如下：Ⅰ度（1）无感。Ⅱ度（2）室内个别静止中人有感觉，个别较高楼层中的人有感觉。Ⅲ度（3）室内少数静止中人有感觉，少数较高楼层中的人有感觉。Ⅳ度（4）室内多数人、室外少数人有感觉，少数人睡梦中惊醒。Ⅴ度（5）室内绝大多数、室外多数人有感觉，多数人睡梦中惊醒，少数人惊逃户外。Ⅵ度（6）房屋少数轻微破坏，绝大多数完好。多数人站立不稳，多数人惊逃户外。Ⅶ度（7）房屋少数中等破坏，多数轻微破坏和基本完好。大多数人梦中惊逃户外，骑自行车的人有感觉，行驶中汽车驾乘人员有感觉。Ⅷ度（8）房屋少数中等和严重破坏。多数人摇晃颠簸，行走困难。Ⅸ度（9）房屋少数毁坏，行动的人摔倒。Ⅹ度（10）房屋大多数毁坏，骑自行车的人会摔倒，处不稳状态的人会摔离原地，有抛起感。Ⅺ度（11）房屋绝大多数毁坏，大量山崩滑坡。Ⅻ度（12）房屋几乎全部毁坏，地面剧裂变化，山河改观。在进行土木工程抗震结构设计时，需要根据地震烈度的不同，进行对应的抗震结构设计。在土木工程结构设计中，设计人员应根据土木工程所在区域的地质状况进行实地抗震实验，进一步明确土木工程结构所需的抗震等级，而后根据所确定的土木工程抗震等级，进行房屋框架结构、工程外形、建筑内空间布局等细节部分的设计，同时选择性能佳、抗震性能较高的钢筋、混凝土等施工材料，以用于土木工程结构施工，以此增强土木工程的承载力。通过科学合理的抗震设计，将建筑各构件部位拧成统一的建筑整体，进而增强建筑的整体抗震性能。

3.4 提升土木工程结构的整体抗震性能（见图2）

图2 提升土木工程结构的整体抗震性能

土木工程是一个整体结构，在对其进行抗震设计时，不能单独考虑某一个设计部位的抗震能力，或将某一个工程结构单独进行抗震设计。其需要设计人员从整体角度出发，在结构框架下对每一个细节部分的抗震能力进行优化和提升，从而提升土木工程结构的整体抗震性能，以防止建筑在地震来临时，因为某一个建筑节点的破坏而影响其他建筑节点的抗震性能，最终导致建筑出现大面积坍塌。

为避免这种情况的发生，设计人员在进行土木工程结构抗震设计时，要保障工程结构抗震防线的多重性与完善性，并结合土木工程项目的实际使用情况，有针对性地对部分建筑部位的抗震防线进行延展设计。这样一来，建筑就可以在地震来临时更好地对其所受到的地震冲击力进行分散，一定程度上抵抗地震所造成的压力，降低地震对土木工程结构带来的不良影响（如图2所示）。最后，在对土木工程抗震结构构件进行安装时，还可以适当增加抗震结构框架内部水平柱的两端长度，降低塑性变形对增强柱端抗压能力的影响。

4 结语

综上所述，在土木工程结构设计中融入抗震设计，不仅是完善土木工程结构性能的必要手段，同时也是提升土木工程结构安全性、稳定性、延长使用寿命的关键。随着我国建筑行业的不断完善和发展，土木工程抗震设计已经成为土木工程结构设计的重点，只有不断提高土木工程结构的抗震性能，才能维护社会稳定，推动建筑行业的良性发展。