土木工程結構設計中對抗震問題分析

侯晉禎 山西中方森特建筑工程設計研究院

1 引言

在現階段的土木工程建設工作中，抗震結構設計越來越普遍。與以往相比，我國的土木工程結構的抗震設計水平顯著提高。抗震設計是指在工程建設過程中進行抗震動效應的設計，增強工程結構抵抗外界作用力的能力。土木工程結構設計人員需要結合以往積累的實踐經驗，全面且細致的分析工程設計結構，優化結構抗震性能，保障公眾生命財產安全。

2 土木工程結構抗震設計的意義

第一，優化土木工程結構的抗震性能。提高土木工程結構的抗震性能是土木工程結構抗震設計的第一要義。在實際設計過程中，設計人員應采用一系列科學合理的技術手段，增強土木工程結構抵抗地震波沖擊效應的能力，確保整體工程結構的安全穩固性。

圖1 土木工程結構抗震設計

第二，合理布局并有效增大土木工程結構整體剛度。抗震設計時結構整體剛度過大，結構自振周期較短，在劇烈運行下對結構自身耗能不利；而結構整體剛度偏低時，結構自振周期較長，在地震作用下變形過大且容易發生垮塌。故抗震設計時，應合理控制結構整體剛度，降低土木工程結構在外界作用力影響下破壞的概率。

第三，減輕對土木工程結構的不良影響，間接降低地震災害的危害性。

3 影響土木工程結構抗震能力的關鍵因素

3.1 建設場地的選擇

場地選擇是影響土木工程結構抗震能力的關鍵要素。土木工程建筑所處的地理環境不同，發生地震災害的概率，以及地震災害的強度等級也各不相同。而不同強度等級的地震災害對土木工程結構的破壞程度存在較大差異。為此，在土木工程建筑選址時，要盡量選擇平坦開闊的位置，提高整體土木工程結構的抗震能力。建造堅實牢固的地基，是保證土木工程結構安全穩固性的重要前提。換言之，只有增強地基基礎的穩固性，才能有效改進土木工程結構的抗震能力。如果場地選擇不合理，則會極大降低地基基礎的穩固性，削弱土木工程結構的抗震性能，增加安全隱患。

3.2 結構材料的選擇

在土木工程結構抗震設計中，選用不同種類的建筑材料，所起到的效果大不相同。如果建筑材料具有一定的強度且延性較好，那么整體土木工程結構在遇到地震災害時就不會出現不規則形變問題，降低發生垮塌的概率。現階段，在土木工程建設過程中，最常見的施工材料就是鋼筋混凝土。但是鋼筋混凝土的硬度較高，而韌性較差，在發生高強度地震時，極易出現不可恢復的變形而影響結構安全。

3.3 結構高度的確定

在土木工程結構設計中，影響抗震能力的因素是多種多樣的，其中尤為關鍵的是土木工程結構的高度。通常來說，在發生地震災害時，層數越低的建筑物，受到的損害程度越輕微。為此，在土木工程結構設計時，設計人員切忌因盲目追求建筑的美觀性而過度增大結構高度。

4 提升土木工程結構抗震設計水平的具體策略

要想提升土木工程結構抗震設計水平，必須采取如下幾方面策略：結合實際情況，明確抗震強度；嚴格篩選建設地址；選擇合理的建筑結構；加大對結構材料選擇的控制力度；增強豎向構件設計的合理性與受力的均衡性；優化結構抗側力體系設計。下面就將對上述措施實行具體論述。

4.1 結合實際情況，明確抗震強度

土木工程的建設規模、結構設計要求都存在較大差異性。為此，在增強土木工程結構抗震性能方面，需結合實際情況，確定工程結構的抗震強度。在開展土木工程結構抗震設計工作前，設計人員必須嚴格遵照國家法律法規和行業標準規范，全面掌控地震危害標準、建筑抗震強度標準等相關文件資料，制定合理的梁結構、柱結構和墻體結構的設計方案，確保各結構節點的抗震強度達到標準要求，增強整體工程結構的抗震性能，避免因某一個結構節點抗震強度不達標，而導致整體工程結構垮塌的現象。

4.2 嚴格篩選建設地址，降低場地影響程度

地質活動狀況、氣候環境條件以及自然環境條件也是影響土木工程建設質量與使用壽命的關鍵要素。為此，設計人員應選擇適宜的土木工程建設場地。在土木工程建設前，設計人員需深入實地進行環境勘察。重點勘察內容主要包括地質結構條件、土壤環境狀況和自然環境條件等。根據環境勘察結果選擇最適宜的建設場地，加強整體土木工程結構的安全穩固性。

4.3 選擇合理的建筑結構

在選擇建筑結構時，建筑企業需要重點關注如下幾方面內容。

4.3.1 土木工程結構的載重范圍

在抗震設計過程中，設計人員要全方位、動態化、細致化的觀察施工材料的變形情況，確保抗震設計方案的完整性、合理性與可行性，增強整體工程結構的安全穩固性。

4.3.2 土木工程結構的平面設置

建筑在平面和立面上的設置是影響建筑工程建設準確性的關鍵條件。相關人員必須嚴格按照標準規范對數據進行采集、整合、計算與管理。加強數據精確性，縮小誤差。

4.3.3 土木工程結構的材料選擇

施工材料的硬度和強度也是關乎土木工程抗震性能的關鍵要素。在選擇材料時，應優選硬度條件良好、強度等級高的材料，以免因材料不規則形變而削弱整體工程結構的抗震性能。

4.4 加大對結構材料選擇的控制力度

土木工程結構要想具備良好的抗震性能和理想的穩定性，還需對結構材料的選擇予以重點控制。如今，在土木工程結構設計中，采用的結構材料以鋼筋混凝土為主。工程人員需保證鋼筋混凝土材料具備一定的可靠性，在此基礎上，嚴格控制配筋率，以增強整體工程結構的實用性。

4.5 保證豎向構件設計的合理性與受力的均衡性

圖2 豎向構件設計

在土木工程結構設計過程中，要充分考慮豎向設計的均勻性，尤其是橫隔層的設計，在精確收縮豎向結構尺寸的同時，維持分隔層承重的均衡性。

此外，注重開設洞口的規則性和平整性，減輕外部作用力引起的扭曲效應，增大整體工程結構的剛度和強度。在土木工程結構設計過程中，設計人員需要使同一水平面內的支柱的剛性條件保持一致性和均衡性，削弱地震波的沖擊效應。

4.6 優化土木工程結構抗側力體系設計

在土木工程建筑設計過程中，應選擇剛性條件良好的結構預案，減輕地震災害對建筑主體結構的損害程度，加強圍護墻體與支護隔墻的安全穩固性。如果工程結構中的超靜定數量較多，則塑性也必定較多，這可以在很大程度上減輕地震災害的不利影響。

4.7 設置多重抗震防線

所謂多重抗震防線，就是一個由若干個延性條件良好的分支體系組成和結構構件連接形成的抗震結構體系。借助對這一抗震結構體系的應用，在發生地震災害的情況下，即便是第一道防線遭到破壞，第二道、第三道防線也可以依次發揮抗震作用。由此，降低發生建筑物垮塌的概率，維護公眾生命財產安全。在實際工作過程中，建筑企業應當優選性能良好的建筑材料，設置多道抗震放線，保證各道抗震放線能夠發揮應有的功能價值。

5 結束語

綜上所述，隨著建筑行業的快速發展，土木工程逐步成為建筑行業的重要組成部分。在土木工程結構設計中，設計人員要完善抗震設計，設置多重抗震防線，做好土木工程結構的平面設置，以加強整體工程結構的安全穩固性，保障公眾的生命財產安全。