土木工程結構設計中如何考慮抗震問題

朱祥友

重慶海邁建筑工程設計有限公司

土木工程結構設計中如何考慮抗震問題

朱祥友

重慶海邁建筑工程設計有限公司

對于建筑工程而言，結構設計十分重要，特別是對于高層建筑而言更是重中之重。不僅可以在人們正常生活中發揮重要的作用，還可以保證人們的生命與財產安全。在我國的高層建筑建設中對于結構設計有著相當嚴格的要求，本文將對土木工程結構設計中如何考慮抗震問題進行分析。

土木工程；結構設計；抗震問題；方法探討

1 前言

目前，房屋建筑的規模不斷增加，其內部結構越來越復雜，因此其結構設計的優化難度不斷提升，這就要求設計者需對房屋的外圍、房頂、房屋細節等多個部位的結構設計實施優化，提高抗震能力。

2 結構設計意義

社會發展的步伐越來越快，各類大型建筑層出不窮，加之人們對于房屋使用的要求不斷提高，優化現代房屋的結構設計十分必要，這對于提升建筑實用性、經濟等均有重要意義。提高房屋設計質量能夠大幅度增加其使用價值，包括美學價值、經濟價值以及社會價值。與此同時，加強建筑結構的優化設計，還能夠全面降低建筑投資成本，節約施工材料，同時又能對建筑周圍的環境給予保護，為用戶打造出一個優質的居住環境和工作環境。

對建筑結構的設計進行優化，就是在原始設計方案的基礎上改進與完善房屋結構設計，充分使用房屋剩余空間資源，進一步滿足人們對房屋的實際使用需求，保障房屋建筑結構設計體系的合理和安全。但是地區為地震頻發區域，房屋建筑工程結構設計需要把控好設計質量，且需要房建結構設計體系的選型，提高房屋建筑總體設計的質量和抗震性能。

3 土木工程結構設計中抗震方案應用分析

3.1 設計結構模型

初步設計一個基礎的房屋結構模型是應用房屋結構優化設計方案的首要步驟，第一階段需要選擇合理的變量以及一些常用數據、指標，例如：房屋建筑結構設計目標參數、損失參數、結構的可靠性參數以及價格參數等，這些參數可以作為結構優化設計的變量指標，與此同時，亦是結構設計中需要重點考慮的內容。房屋設計者所選的衡量參考指標應該屬于考慮因素少并變化幅度小的指標，這樣才會將結構設計、優化的難度降低，后期的工作難度也隨之得到降低，這樣，便于設計人員更好地設計出最佳優化方案。進入第二階段后，需要對相關設計函數進行確定，需在大量函數與指標中選擇與房屋建筑橫截面積、鋼筋尺寸等數據最為相近的函數指標，然后分析這些指標的性質，以便降低建筑成本。進入第三階段后，設計人員需要衡量房屋建筑的結構設計條件，分析房屋的結構剛性、整體構架及其穩定性、結構尺寸、結構變形限制、受力限制、結構可塑性、規格指標等。通過分析結果衡量建筑的實際情況，達到不斷優化設計的效果，促進房屋建筑的抗震能力。

3.2 應用最優的統計分析程序

房屋設計人員在完成房屋建筑的結構設計模型建立工作后，要根據模型的實際情況及各方面優化條件來選取最佳計算方法，應用最優的設計程序，確保其用途齊全、功能完善、運轉效率高。然后設計人員對上述模型的分析結果展開研究與統計，對不同設計方案進行認真衡量比對，力求從各個角度來考慮問題，全面保障建筑后期使用的經濟效益與社會效益，最后以綜合平衡角度和節省成本立場，加強技術改進，全面提升房屋建筑的綜合效益。

3.3 房屋建筑的細部結構優化設計

房屋建筑的細部結構對其整體結構質量以及穩定性均起到決定性的作用，在房屋建筑的結構設計過程當中，由于缺乏真實的房屋結構數據，極有可能在房屋建筑細部結構的計算過程中出現誤差，由于受到各種外在因素影響，導致建筑結構的優化設計方案與實際效果出現巨大偏差。這樣一來，不但使房屋建筑細節部分的結構設計出現較多問題，同時也對房屋建筑的整體結構帶來隱患。所以，設計人員在開展結構優化設計的時候，應當對房屋建筑的整體細節部分進程充分的了解掌握，不斷優化其細節部分的設計效果，防治后期房屋細部結構出現斷裂、錯位等情況，使建筑本身的經濟性、安全性都能夠雙雙提高。除此之外，還需要確保室內掛飾、懸吊燈具、人工造影裝置和房建主體結構之間連接的強度，避免出現連接設計不牢固，在地震時出現物件墜落，出現人員受傷現象。

3.4 房屋建筑的基礎結構優化設計

在整個房屋建筑設計中，基礎結構的設計質量會對整體房屋結構及其穩定性、功能性造成直接影響，所以，在進行基礎結構優化設計環節，設計人員更應當加強優化力度，對房屋建筑的基樁類型、以及基礎結構、地基地質等各個方面加強優化，并且給予全面控制，確定合理的樁基形式，充分掌握基樁直徑及其長度等，全面優化設計方案，是房屋建筑基礎結構以及后期的施工技術、資金投入平衡點等得到合理確定，在此基礎上，保障房屋建筑整體結構的穩定性與強度等。在局部墻體結構設計過程之中，需要注意墻體的設計尺寸，墻體尺寸應控制在最小限制范圍之內，確保墻體截面能滿足8級抗震需求，避免建筑物發生強震之后，建筑物倒塌或開裂現象。

3.5 房屋建筑的樁基優化設計

在房屋建筑的結構設計中，樁基設計屬于重要內容，樁基設計屬于房屋基礎結構設計的范疇，同樣，良好的樁基礎設計，能夠保障建筑結構的穩定與安全。一般情況下，樁基可以可分作預制樁與灌注樁。其中，灌注樁對房屋建筑整體的施工質量稍難把握，且施工技術要求嚴格，工序復雜工期長。因此，符合沉降指標的前提下可以優先選擇預制樁，這樣可以保障基樁結構穩定，同時縮減工序，節約大量的人力、財力及物力。此外，隨著房屋建筑樁基不斷加深，建筑區域土壤與樁基之間的摩擦力會越來越大，在此狀態下也比較適合運用預制樁。在房建的設計中，需要保證建筑物下部結構和總體結構的重心相一致，如果頂部建筑承重能力較高，則建筑物的頂部抗震性能則較好。如果該地區出現地震，建筑物的頂部結構的變形幅度不大，不會出現扭轉地震。但是在現今的抗震設計過程中，在進行建筑材料的選擇時，需選擇剛度均勻、輕質、穩定性的材料，才能保障建筑物抗震性能。

4 結束語

總而言之，目前我國建筑行業發展迅猛，各類大型的房屋建筑工程如雨后春筍般的涌現，加之房屋建筑規模不斷擴大，要想提高抗震能力，首先就要做好其內部結構的優化設計。在房屋建筑的結構設計中積極運用優化設計方案，是一項系統性、專業性均極強的工作，這就需要設計人員具備充足的理論知識以及豐富的設計經驗，以及先進科學的設計技術等，全面提高房屋的結構設計效果，保障建筑后期使用的安全性、實用性以及耐用性等。

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