談土木工程結構設計中的抗震研究

阮江寧

廣東建筑藝術設計院有限公司江門分公司 廣東江門 529000

1 土木工程結構抗震性的重要性

我國地域遼闊，在不同區域內地震災害發生的頻率也不一樣，土木工程作為人們日常生活、工作的重要載體，如果結構設計達不到抗震設防標準要求，在地震災害發生時必然會導致不可估量的嚴重后果。因此，土木工程設計過程中需要重點關注結構抗震設計，確保抗震性能符合規范要求。

根據國家地震局公告可知，近些年來我國地震發生頻率較高，對人們的生產生活造成了較大的威脅，輕則房屋受損，重則家破人亡。土木工程是人們日常生產生活中的重要組成部分，且較容易受到地震等自然災害的威脅，如果我們所建設的土木工程抗震效果達不到要求，那么很可能在地震來臨時出現崩塌現象，對于正常的使用造成嚴重的影響，產生巨大經濟損失，更有可能造成人員的傷亡。因此，我們需要在設計環節進行良好的把關，不論土木工程造型結構形式如何，我們都應當重視其抗震性能的分析設計，每一環節每一步驟的設計都要參考土木工程的抗震性能。

2 土木工程結構抗震設計的原則

為完善土木工程項目結構設計中結構的抗震性能，增大建筑結構穩定性，應采取多種有效措施不斷提高結構的抗震設計質量，在這一過程中應明確土木工程結構抗震設計中堅持的基本原則。

2.1 結構簡單化

土木工程項目結構設計中，需盡量選擇結構簡單的構造體系，進而改善工程的抗震質量和抗震效果。與結構復雜的土木工程相比，結構簡單的土木工程結構體系能夠有效增強力學計算的準確性，進而加大對結構設計平衡性的把控力度，防止結構設計過于復雜而造成的設計質量不佳的問題。同時，相對較為簡單的設計形式能夠減輕由于地震因素所造成的損害，減輕地震破壞力對結構的傷害，從而有效優化土木工程結構的抗震效果。

2.2 提高整體性

為使土木工程結構設計展現出較好的抗震效果，在設計中要高度重視結構的整體性。結構的抗震性并不是對結構某一個部分提出的要求，其是對土木工程體系當中的所有部分都有著較高的要求，所以應從整體上把控結構的設計，保證結構布局的科學性及合理性，特別要關注對土木工程項目有著較大影響的幾個因素，我們必須要采取多種有效措施減少甚至避免其對結構的不利影響，確保各部分結構之間的有效協調。另外，在工程建設的過程中也需對各部分力學作用的基本特點予以全面的分析，從而不斷完善工程結構的抗震性能。

2.3 加強抵抗性

為了增強土木工程結構的穩定性與安全性，應以工程結構體系來抵抗外力作用，尤其是地震作用的負面影響。為了實現這一目標，我們需對土木工程結構予以科學設計，在設計中要以工程的抵抗力為切入點，在土木工程建設和設計階段首先構建理想狀態下的抵抗力，這樣才能夠在發生地震的狀態下使結構具有良好的抗震性能。這也充分展現了結構最佳的抗震能力。再者，為了保證結構的穩定性，在結構設計的過程中也可嚴格控制抵抗力，從而確保力學體系的平衡性及合理性。

3 土木工程結構設計中的抗震

土木工程抗震結構設計是一個較為復雜的工程，其涉及到諸多環節也涉及到諸多方面，因此在結構設計的過程中，必須準確把握工程設計的要點，對每一個要點予以嚴格控制，有效優化結構設計的綜合效果。

3.1 確定抗震強度

土木工程結構抗震設計正式開始前，應確定結構的抗震強度，該環節也為后續工作的正常開展奠定了堅實的基礎。在確定土木工程結構抗震強度期間，必須要充分參考有關規定和標準的詳細要求，而且不同工程的實際情況也有所不同，我國建筑物一般按照 6度 -9度地震危害為參考標準完成抗震設計工作。因此在結構抗震設計工作中，需充分結合實際要求對其進行科學有效的處理。為了提高設計的質量，在設計中還可全面結合建筑物應用的具體類型和實際需求，對于不同高度和外形的土木工程結構，采取不同的抗震設計方法，以此加大對結構抗震烈度控制的力度。

3.2 合理選擇工程建設的場地

在選擇工程建設的場地時，應該根據結構的工程需要，收集相關地震資料情況，充分勘探地質情況，對抗震地段做出綜合評價，得出是否有利、一般、還是不利以及危險的地段。對于不利的工程地段，應盡量避開，無法避開時則要采取有效的控制措施。對于危險的工程地段，嚴禁作為重點建筑的選址。所以，加強工程場地勘察，科學、合理地進行地基土的工程特性評價，確定準確的地基土層各項物理力學性能指標，進而對場地的穩定性和適宜性進行綜合的評價，都能有效減少建筑場地對抗震性能產生的不利影響。

3.3 結構布置合理，增強抗震性能

在建筑結構設計過程當中，不只屬于一個非常重要的環節，對于建筑整體抗震性能提升具有很好的作用，在進行實際的設計布置過程中，需要考慮到多方面的因素，綜合進行相關的布置工作。建筑整體地形以及外形尺寸和抗側力分析以及荷載的分布等等，對于建筑結構設計布置都會產生影響。不止聽起來非常簡單，但是在進行實際操作時，會因為各種各樣的外在因素而導致實際的布置效果達不到理想目標。尤其是在現代建筑設計的過程當中，外在表現得非常復雜，所以進行實際施工時難以進行講話，只需要將問題控制在允許的范圍之內，就能夠進行相應的施工工作。我國對于建筑結構設計工作并沒有進行明確的規定，而且因為許多設計者在實際的設計工作中缺乏相應的經驗，所以建筑結構設計的相關要求并不能夠符合預期目標。甚至有些設計者完全遵從投資商的意見進行設計工作，但是設計出來的結果，其規范性大大降低，存在著非常多的問題，這些問題不僅僅會造成數據上的誤差，對于建筑實際施工來講參考意義也完全沒有。

3.4 隔震以及消能減震設計科學合理

在進行實際的結構減震設計工作時，能夠發現當地震等級為7級，是土木結構所能夠承受的地震作用和5.5級地震烈度所產生的破壞程度相當，在此情況下，建筑結構仍然在彈性范圍之內進行工作。同時地震發生過程中，結構進行運動的加速度與位移和速度等不良反應大大降低，使得結構部件受到損壞的程度大大減弱，土木工程結構以及整體建筑物保護效果良好。在隔震以及消能減震設計過程當中，需要注意如下幾點內容，第一，在進行地基以及建筑場地的選擇過程中，需要保證地基的密實性高，并且地基的穩定性要強，使地震對建筑的作用能夠大大降低。第二，建筑結構之間存在的差異導致隔振系數也不同，所以進行實際設計工作時需要根據真實情況來進行隔震支座的選擇。第三個鎮以及抗震的相應構件選擇，需要根據材料的延展性來進行考慮，降低地震對建筑物所產生的損壞以及破壞程度。現如今我國在消能減震以及隔震方面的實際應用已經很多，并且大多數都取得了非常好的效果。

3.5 消能減震

隔震體系可以通過延長結構的自振周期起到減輕水平地震對結構自身產生的影響，這已有科學的強震記錄證實。試驗及現代化的工程經驗表明：采取隔震措施后，一般可降低 60%左右的結構的水平地震加速度反應，采取隔震措施能明確結構的地震損壞。通過采取消能減震方案增加結構阻尼已是是公認的事實，比如高層建筑采用消能器可有效減少結構在風力下的位移，而其對于對減少結構地震反應的效果也是較為顯著的。采用隔震的設計時，在房屋建筑中通過設置由橡膠隔震支座及阻尼裝置等部件，組成具有整體復位效應的隔震層，可有效延長結構自振周期，減少水平地震作用，可達到預期的防震要求；而在消能的減震設計時，在房屋建筑中通過設置消能器，由消能器的相對變形、相對速度可以提供附加的阻尼，以消耗地震能量，達到理想的防震要求。這些都已在工程實際中得到了較為廣泛的運用。

總之，在現代化建筑業快速發展下，土木工程結構設計顯得越發重要，在結構設計中，設計人員應該充分重視抗震設計的重要性，加強國家抗震各類規范的學習，充分考慮結構概念設計的理念，針對不同場地類別、及抗震的有利與不利地段采取相應的結構措施，并熟練運用各種結構計算分析軟件，如 PKPM、YJK 等，對抗震設計進行全面分析，提高結構抗震性能，保證抗震設計的科學性、合理性，從而推動土木工程事業的健康發展。