探討土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震研究

摘要：目前隨著地震爆發(fā)的幾率越來越頻繁以及人們對安全的重視度逐日提升，使得在進(jìn)行建筑施工前，必須保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有良好的抗震性能，這就要求了必須在進(jìn)行抗震計(jì)算的時(shí)候，要保證較高的精確性，保證地震發(fā)生的情況下，帶給人們的損失和傷害具有最小性。保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。本文作者結(jié)合近年來的工作經(jīng)驗(yàn)，對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震進(jìn)行了研究，具有重要的參考意義。

關(guān)鍵詞：土木工程;結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);抗震

一、前言

隨著我國社會迅猛的發(fā)展，我國的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有快速的發(fā)展。因此在對工程實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要加入對建筑物的抗震能力的相應(yīng)設(shè)計(jì)，從而調(diào)控結(jié)構(gòu)的抗震性能，使工程有可靠的安全保障。所以對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震研究是件很有意義的事情。

二、抗震概念設(shè)計(jì)的基本原則

1.建筑場地選擇的基本原則

場地實(shí)際的條件是產(chǎn)生建筑物震害的重要因素，因此在選擇決定建筑物場地時(shí)，工程師要注意把握場地的相關(guān)工程地質(zhì)、地震活動以及地震地質(zhì)等影響工程的因素，并結(jié)合工程的實(shí)際要求，對抗震有利、不利以及危險(xiǎn)地段做綜合性的評價(jià)。選擇對建筑抗震有利的地段環(huán)境，避開那些對建筑抗震不利的地段，當(dāng)現(xiàn)實(shí)狀況無法避免時(shí)，要采取合理有效的抗震措施。場地土類型要根據(jù)土層剪切波速來劃分，如下圖所示：

2.建筑體型的確定原則

建筑物的體型應(yīng)力求簡便、規(guī)則對稱，質(zhì)量以及剛度變化合理均勻，以降低地震作用導(dǎo)致的的形、應(yīng)力集中以及扭轉(zhuǎn)的反應(yīng)。

3.選擇合理的抗震結(jié)構(gòu)體系

結(jié)構(gòu)布置應(yīng)該具備有多道抗震防線，實(shí)施多道設(shè)置抗震防線可以預(yù)防因連續(xù)地震對建筑物所帶來的多次性沖擊，以提升建筑物的綜合防震能力。結(jié)構(gòu)應(yīng)該有必要的抗震承載力，良好合理的變形性能以及耗能能力，減弱地震對抗震結(jié)構(gòu)體系的破壞，同時(shí)結(jié)構(gòu)的剛度以及強(qiáng)度需要分配合理，避免一些薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)。要是薄弱的環(huán)節(jié)出現(xiàn)，就要實(shí)施有效的強(qiáng)化措施。

4.非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的處理

考慮到結(jié)構(gòu)可能會在地震過程中變形，建筑幕墻等應(yīng)該應(yīng)用可靠的連接方法，加強(qiáng)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的預(yù)埋件錨固部位，承受由于建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件所帶給建筑物主體的震力。墻體的材料選擇方面要優(yōu)先考慮輕質(zhì)材料。剛性護(hù)墻沿縱向宜均勻?qū)ΨQ布置，和主體的連接必須可靠，才能調(diào)整結(jié)構(gòu)位移。

三、選擇抗震體系類型

合理的選擇建筑的抗震性結(jié)構(gòu)體系決定了結(jié)構(gòu)安全性以及經(jīng)濟(jì)性。具體而言，應(yīng)注重以下三方面的設(shè)計(jì)：

第一，結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當(dāng)避免那些部分結(jié)構(gòu)及構(gòu)件破壞而產(chǎn)生的整個(gè)建筑物結(jié)構(gòu)性能喪失抗震能力以及對重力荷載承載力降低。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的原則是結(jié)構(gòu)要具有充足的贅余度、良好變形性能以及內(nèi)力重分配性能，地震中，即使有些部分的構(gòu)件無法工作，其它部分構(gòu)件依舊可以承擔(dān)起豎向荷載，避免建筑結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)。

第二，建筑結(jié)構(gòu)體系要具有清晰明了的計(jì)算簡圖以及合理的地震效應(yīng)傳遞路徑。在這一過程中，豎向建筑的構(gòu)件布置，應(yīng)使豎向構(gòu)件在垂直方向重力荷載效應(yīng)下的壓應(yīng)力接近于均勻;樓屋蓋梁的體系布置，應(yīng)盡可能的使垂直方向的重力荷載以最短路徑傳遞至豎向的構(gòu)件墻以及柱上去;具有轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)體系布置，應(yīng)盡可能的做到讓上部結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件傳遞來的垂直方向重力荷載經(jīng)過轉(zhuǎn)換層一至二次的轉(zhuǎn)換。另外，建筑物的整體性抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系也要明確，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)一般組成有框架、簡體、剪力墻以及支撐等，它們要盡可能的接連貫通。

第三，建筑物結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該具有科學(xué)合理的強(qiáng)度與剛度。宜具有合理的強(qiáng)度以及剛度分布，防止因局部的削弱以及突變所形成的薄弱部位，導(dǎo)致過大塑性變形過于集中以及應(yīng)力的集中;建筑框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)讓節(jié)點(diǎn)不被破壞，底層的柱底塑性形成較晚，應(yīng)使柱和梁端的塑性鉸盡可能地分散出現(xiàn);對于出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)適當(dāng)?shù)膶?shí)施措施來提高抗震性能。

四、抗震概念設(shè)計(jì)的幾個(gè)基本點(diǎn)

1.在自然災(zāi)害中震感強(qiáng)烈的地震破壞性相當(dāng)大。近年來，頻繁的地震自然災(zāi)害導(dǎo)致了巨大損失，抗震概念的設(shè)計(jì)在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所擁有的比重也是越來越大，研究水平也相應(yīng)的大大提升，這就需要建筑設(shè)計(jì)師們更加精確細(xì)致的實(shí)施研究設(shè)計(jì)。因此，應(yīng)當(dāng)針對地震的形態(tài)，確定結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計(jì)原則，并確保能夠靈活運(yùn)用，使建筑物具備可靠穩(wěn)定的抗震性能。

①需要簡易的形狀。第一，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的簡練精細(xì)能夠使結(jié)構(gòu)了然，而且也可以更加清晰明了的對每個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力狀況實(shí)施分析，這樣就可以在進(jìn)行受力數(shù)據(jù)分析中確保并且大大提高精準(zhǔn)度。其次，簡單的建筑工程構(gòu)造還可以減輕地震對建筑物造成的破壞，降低了工程整體薄弱的環(huán)節(jié)，提升建筑物的整體抗震性能。

②均勻的實(shí)施豎向設(shè)計(jì)。豎向均勻在工程設(shè)計(jì)中是必須第一考慮的，工程設(shè)計(jì)過程中，對于相依建筑橫隔層，其上下結(jié)構(gòu)的比例豎向收進(jìn)的尺寸要嚴(yán)格精確把握，為了分隔層的稱重可以均勻達(dá)標(biāo)，一定要對豎向的受力情況實(shí)施具體分析。必須要整齊的規(guī)則開設(shè)相關(guān)的洞口，使剛度和強(qiáng)度在整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上得到提升和增強(qiáng)，保障不會由于突然外力情況產(chǎn)生剛度突然的變化，使整體的建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭曲。

③實(shí)施合理有效的整體設(shè)計(jì)。依照建筑的相關(guān)要求實(shí)施基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，避免由于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問題導(dǎo)致承載能力的剛度與強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)的情況，穩(wěn)定可靠的連接上部構(gòu)件。對柱體、基礎(chǔ)、隔板以及樓蓋基礎(chǔ)的鏈接位置要確保適合的抗力以及剛度，所有部件應(yīng)該牢固緊密的協(xié)同鏈接在一起，在水平以及豎向的抗震能力上要實(shí)施增強(qiáng)。

④整齊合理的實(shí)施結(jié)構(gòu)規(guī)劃。結(jié)構(gòu)規(guī)則能夠確保建筑結(jié)構(gòu)有個(gè)對稱合理的整體布局，包括立體的剛度對稱以及外形的對稱，提升建筑的抗側(cè)力。并且確保質(zhì)量的對稱，保障建筑物均衡抵抗外力，避免重心的偏離，從而強(qiáng)化結(jié)構(gòu)抗震能力。

2.重視結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)

第一，當(dāng)下我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，提高了相關(guān)的科技知識水平。當(dāng)今社會的分工已變得越來越細(xì)致，在這種情況下的企業(yè)，對那些復(fù)雜冗余數(shù)據(jù)實(shí)施精確計(jì)算包括整體系統(tǒng)運(yùn)作，手工和思維已被計(jì)算機(jī)漸漸取代，這往往導(dǎo)致非規(guī)范性應(yīng)用方式的使用被人們所忽視。因此，概念設(shè)計(jì)對于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要性被人們重新提出來，并且受愈來愈多建筑相關(guān)行業(yè)的學(xué)者關(guān)注。此外，高層建筑的結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，而地震發(fā)所生時(shí)的動力情況也復(fù)雜不確定，這樣就便會導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏差。所以，概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中更要給予重視。

第二，合理性以及實(shí)際性是概念設(shè)計(jì)實(shí)施的兩大特點(diǎn)，僅是計(jì)算數(shù)據(jù)以及相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料肯定不能滿足一個(gè)立體實(shí)物建筑設(shè)計(jì)，要滿足這個(gè)條件只能依靠概念設(shè)計(jì)的運(yùn)用。概念設(shè)計(jì)是通過對建筑結(jié)構(gòu)理念實(shí)施整體的架構(gòu)，向人們展現(xiàn)出一個(gè)較為真實(shí)以及適用的客觀性實(shí)體，從而優(yōu)化提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計(jì)。比如，結(jié)構(gòu)平面以及豎向產(chǎn)生的嚴(yán)重不規(guī)則和整體性差的狀況，那么僅是依照現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，很難確保結(jié)構(gòu)抗震能力。

五、結(jié)語

隨著我國的建筑行業(yè)迅猛的發(fā)展，土木工程項(xiàng)目作為建筑行業(yè)的重要項(xiàng)目工程，有著極其關(guān)鍵的地位。在土木工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，抗震研究的實(shí)施對建筑結(jié)構(gòu)能力提升和穩(wěn)定性有著重要作用。所以相應(yīng)的工作人員要高度重視結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)，而更好地表現(xiàn)出抗震的理念并對其應(yīng)用性能進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，促進(jìn)以及發(fā)展當(dāng)今我國建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)，提升我國的建筑結(jié)構(gòu)安全性以及穩(wěn)定性的能力。

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