土木工程结构设计中的抗震设计研究

2023-08-14付明芳

建材与装饰 2023年23期

付明芳

（晋中市建筑勘察设计院，山西晋中 030600）

0 引言

土木工程项目中结构作为比较关键的构成部分，一旦在该方面出现偏差问题，则必然会影响到整个土木工程项目的应用效果，甚至可能出现严重安全事故，导致土木工程项目出现变形或者坍塌风险。为了确保土木工程结构的稳定性和可靠性，切实做好前期设计工作极为必要，土木工程结构设计应该综合考虑各方面要求，避免因为设计不合理产生偏差问题。抗震设计作为土木工程结构设计中比较关键的任务，必然也就需要引起设计人员高度重视，要求确保土木工程结构具备理想的抗震性能，可以较好实现对于地震作用的积极应对，由此规避土木工程项目可能在地震作用下出现的严重受损问题，相关研究极为必要。

1 土木工程结构设计中的抗震设计概述

土木工程结构设计中的抗震设计工作至关重要，作为确保土木工程结构体系稳定可靠运用的关键条件，设计人员应该重点围绕着土木工程项目可能面临的地震危害进行积极应对，以便促使土木工程项目可以在地震作用下形成较为理想的稳定性，由此解决自身结构出现的变形或者受损问题。在土木工程结构设计中抗震设计工作开展中，设计人员往往需要首先明确项目面临的抗震要求，对于相应抗震强度予以明确，从土木工程项目结构的刚度、强度、延性以及轴压比等多个方面着手，确保相应土木工程结构体系更为稳定可靠，降低地震灾害带来的不良损失和威胁。

具体到土木工程结构设计中抗震设计的要求来看，往往需要确保相应土木工程结构体系具备“大震不倒、中震可修、小震不坏”的应用效果，能够在面对该区域常见地震灾害时，形成理想的安全保障作用，避免相关人员以及财产受到严重影响[1]。为了有效提升土木工程结构抗震设计水平，设计人员往往需要首先准确掌握抗震设计要求，对于土木工程项目的抗震强度予以明确，进而切实做好抗震分析工作，借助于必要的计算分析手段，应用结构动力学，分析土木工程结构在地震作用下的反应效果，由此更好为针对性防控提供指导意见。当然，为了更好优化土木工程结构抗震设计效果，设计人员还需要灵活运用各个抗震措施，尤其是对于土木工程项目结构体系的选型、地基基础的设计处理以及结构材料的选用等，都需要设计人员予以高度重视，以便结合项目实际状况予以合理设计，确保结构体系安全性。

2 土木工程结构设计中抗震设计要求

2.1 规范性要求

土木工程结构设计中开展抗震设计时，设计人员应该首先注重满足各项标准和规范的基本要求，确保土木工程项目结构体系可以具备相匹配的抗震性能，严禁在任何方面出现违规问题。基于这种规范性要求的落实，设计人员除了要从土木工程结构抗震性能的整体要求出发，确保相应设计方案具备理想的抗震效果，往往还需要重点从各个细节着手，避免在任何构件或者是任何节点处理中出现不符合标准要求的问题。比如设计人员在依据相关标准和规范明确土木工程结构的抗震等级后，还需要重点围绕着一些具体的细节要求予以践行，尤其是对于土木工程结构受力状况以及荷载方木年的规定，更是需要设计人员予以准确掌握，由此更好完成土木工程结构设计中的抗震设计任务。当然，为了较好体现土木工程结构设计中抗震设计的规范性，设计人员往往还需要重点规避经验主义，要求能够从标准和规范出发，确保相应抗震设计工作能够表现出较强的合理性和可靠性，降低人为因素干扰出现的土木工程结构体系抗震性能不足问题[2]。

2.2 简洁性要求

土木工程结构设计中抗震设计工作的开展，为了形成较为理想的整体结构抗震性能的提升，设计人员还需要遵循简洁性要求，尽可能促使土木工程结构体系较为简洁，促使各个结构构件的安排较为合理，由此更好改善整个结构体系传力效果。在土木工程结构设计中，如果相应结构体系的复杂性较为突出，存在着较多不必要的构件或者是平面结构不规范，则必然会影响到结构体系的整体抗震效果，容易出现扭转以及传力不顺畅问题，在地震作用下容易出现严重受损问题。因此，在土木工程结构设计中的抗震设计处理时，设计人员应该在较好满足土木工程项目应有功能价值的同时，注重从结构简化入手，尽可能促使各个构件之间的关系较为协调有序，减少不必要的节点，如此也就可以促使土木工程结构体系在面对地震作用力时，形成理想的传递以及应对效果，进而表现出更为理想的抗震性能。

2.3 协调性要求

土木工程结构设计中的抗震设计还应该满足协调性要求，设计人员应该确保土木工程项目结构体系具备理想的内部协调表现，能够在长期应用中表现出理想的稳定性，避免因为结构体系中存在严重冲突或者相互矛盾因素，致使土木工程结构体系的整体抗震效果受到严重影响和危害。比如对于土木工程结构设计中比较关键的重心以及刚心，设计人员就需要促使两者存在较为理想的协调关系，通过优化设计手段，尽量促使两者能够保持一致，避免因为两者间存在较为明显的差异，致使整个土木工程结构体系的抗震效果受到影响[3]。此外，土木工程结构设计中抗震设计的协调性优化，还需要设计人员综合考虑到土木工程结构设计应该关注的其他因素，比如土木工程项目的美观性、实用性以及耐久性等指标，就需要设计人员在确保土木工程结构体系具备理想抗震性能的基础上，予以协调兼顾，由此更大程度上提升土木工程结构设计方案水平，同时规避其他因素给土木工程结构抗震性能带来的影响。

3 土木工程结构设计中的抗震设计要点

3.1 结构材料设计

土木工程结构设计中抗震设计工作开展应该首先从材料着手，材料的选用状况直接关系到土木工程结构构件的应用效果，进而和整体结构抗震性能挂钩，设计人员应该结合具体需求予以针对性控制，确保相应构件在使用中能够具备理想抗震性能。基于土木工程结构材料入手进行抗震设计，首先应该从材料类型着手，考虑到土木工程项目的实际状况，当前比较常用的结构材料为钢筋和混凝土，钢混结构的应用可以在土木工程项目中表现出理想的强度和稳定性，能够在地震作用下形成理想的应对效果，抗震性能往往较为优越。但是具体到土木工程结构设计中钢筋混凝土材料的应用，设计人员还需要重点考虑到材料相互搭配使用状况，比如针对结构构件的植筋率就需要严格把关，以便促使相应结构构件可以表现出较为理想的强度以及稳定性，尤其是对于一些薄弱位置以及不规则位置，设计人员更是需要通过适当增加植筋率的方式，促使其抗震性能可以得到有效保障[4]。在此基础上，具体到钢筋材料以及混凝土材料的选用中，设计人员还需要从型号着手，确保相应材料型号选择较为适宜合理，能够较好表现出理想的抗震性能，尤其是对于混凝土材料的级配，更是需要重点控制，除了要考虑到施工要求以及耐久性条件，还需要从抗震性能着手，避免选择抗震性能不佳的混凝土材料类型，由此更好优化土木工程结构体系的抗震效果。

3.2 抗震强度确定

土木工程结构设计中抗震设计工作的开展，设计人员还需要注重首先明确抗震强度，这也是决定后续土木工程结构其他抗震设计工作的关键前提，避免在该方面产生不利影响和错误指导。基于土木工程结构设计中抗震等级的确定而言，设计人员应该重点结合相关标准和规范，考虑土木工程所处区域的实际状况，同时兼顾后续土木工程项目的应用要求，进而确定好土木工程项目抗震等级，对于抗震强度予以明确[5]。当然，为了促使土木工程结构体系的抗震强度确定适宜合理，设计人员除了要从基本抗震等级以及设防烈度等入手把关分析，往往还需要重点兼顾土木工程结构体形状况、型式以及材质等，由此更好实现对于抗震设计工作的优化落实，避免在抗震强度方面出现严重偏差问题。

3.3 地基基础设计

土木工程结构设计中抗震设计工作的开展还需要从地基基础设计入手，确保相应地基基础结构具备理想的稳定性，能够为切实优化整个土木工程结构体系的抗震性能提供支持，解决来自于地基基础方面的不利影响和危害。基于土木工程项目地基基础结构方面的优化设计处理，设计人员应该注重首先从项目所处区域的水文地质状况着手，分析这些水文地质条件可能对于土木工程结构体系的抗震性能产生的影响，进而促使后续设计方案更具针对性。比如针对土木工程项目结构所处区域中存在的软土地基，设计人员就需要予以必要加固设计，促使其具备更强稳定性和承载力，进而才能够在地震作用下形成理想的积极应对效果。在此基础上，土木工程项目地基基础设计中抗震性能方面的思考还需要重点考虑到基础结构的选型以及布置状况，设计人员应该综合分析评估不同基础结构在抗震性能方面的表现，进而密切结合土木工程项目的实际状况，选择最为适宜合理的基础结构型式，避免在基础结构方面出现抗震隐患。在土木工程基础结构设计中，为了确保其能够形成理想的抗震性能，设计人员往往还需要重点关注于基础结构中的一些特殊组成部分，尤其是对于嵌固层，设计人员应该重点考虑其可能对于抗震性能带来的不利影响和危害，进而合理进行优化设计，从构件以及各个节点入手，确保土木工程地基基础结构更为稳定可靠，且能够形成整体性效果，可以为土木工程项目上部结构提供可靠支持[6]。

3.4 结构选型

土木工程结构设计中抗震设计工作的开展同样需要从结构选型入手，不同土木工程项目结构体系在抗震方面的表现不同，相应抗震设计工作同样也存在明显差异，要求设计人员能够予以针对性处理，避免在整体结构抗震性能方面出现偏差问题。结合当前我国土木工程项目中比较常用的结构类型来看，框架结构、剪力墙结构以及框架-剪力墙结构的应用较为常见，设计人员应该结合土木工程项目的功能定位以及实际应用要求，确定好较为匹配的结构类型，进而从抗震性能入手予以分析把关，确保相应结构体系可以表现出理想的抗震效果。具体到土木工程结构选型后的抗震设计工作进行分析，最为关键的工作任务就是切实做好力学分析工作，设计人员应该注重切实做好受力分析，从土木工程结构体系中的各个构件着手，明确其传力路径，进而做好力学分析计算，分析判断是否可以在实际应用中具备理想的地震作用力应对效果，以此更好提升整体结构抗震水平。因为当前土木工程项目结构体系越来越复杂，为了更好提升结构选型后的受力分析准确度，设计人员往往还需要辅助运用一些先进设计工具，尤其是对于自带计算功能的一些设计软件，更是可以在该方面发挥积极作用，成为土木工程结构选型中抗震设计工作优化落实的重要辅助手段，应该引起设计人员重视。

3.5 抗震装置应用

土木工程结构设计中抗震设计工作的开展还需要重点考虑到抗震装置的恰当运用，以便促使土木工程项目结构体系能够具备理想的隔震以及减震效果，避免土木工程结构体系在较大地震作用下受到严重影响和危害。在土木工程结构体系中融入运用抗震装置时，设计人员首先应该注重选择恰当的安装位置，确保相应抗震装置能够缓解该部位存在的抗震不良问题，促使其具备理想稳定效果。具体到土木工程结构中不同类型的抗震装置应用，设计人员同样也需要体现出针对性，比如调谐质量阻尼器以及各类抗震支架的应用都需要设计人员灵活选用和优化布置，促使其可以在有效融入土木工程结构体系的基础上，选择最佳型号，更好发挥出自身应有的抗震作用[7]。