土木工程結構設計中的抗震問題

王舒麗

（山西路晟交通建筑設計有限公司，山西太原 030032）

土木工程結構設計中抗震設計的合理性，與結構安全性和穩固性有密切聯系。優化建筑的抗震性能，可減少地震災害引起的裂縫、坍塌等問題，保護人們的生命財產安全，提高生活質量。設計人員應結合土木工程所在區域特征做好結構抗震設計處理，以增大建筑的安全系數。

1 土木結構設計中抗震要求

地震災害具有隨時性、突發性等特征，現階段國際上還未有一款設備能夠準確檢測到地震災害情況，實現地震的提前預防。地震災害因自身等級的不同帶來的破壞力也是存在明顯差異的，等級越高，破壞力越強，帶來的傷亡及損失也就越高。所以在建筑設計中要對抗震設計加以重視。土木結構設計作為建筑基礎結構，其自身抗震性能的高低對整個建筑的安全性與否有著顯著影響。在地震災害中，土木結構一旦出現穩定性問題，建筑就會存在開裂、坍塌等情況。

為此，在土木工程結構設計中，務必充分了解抗震理論知識，并結合自身實際經驗，做好結構抗震等級的分析，優化結構抗震性能。另外，在設計過程中，設計人員需對地區原始數據加以分析，了解區域地質結構特征，有無出現地震災害，地震等級情況等，根據這些數據開展土木工程結構的靈活設計，解決現存問題，提高設計質量。再者，在設計中要對結構體型、連接位置予以重點把控，增強結構力傳導效果，及時緩解突然加大的荷載壓力，以維持結構穩定性，確保建筑在地震災害的摧毀下仍能保持一定的安全性，如圖1所示。

2 主要抗震設計方法

2.1 結構選擇

結構選擇合理性是優化抗震性能的先決條件。根據現有資料分析可知，簡單結構的承力能力要明顯高于復雜多變結構，在抵抗地震災害侵擾的效果上更為優良。因此在土木工程結構設計中，多是選擇簡單結構保證工程質量。在具體結構類型確定上，通常會采用底部剪力法，根據地震反應譜理論，判斷地震作用，確定最終結構類型。不過該方法只針對高度在40m以內的建筑。通過該方法確定的最終土木結構多是剛度分布均衡或近似于單質點體系的結構。

圖1 土木結構設計

2.2 不規則結構設計

不規則結構的抗震設計復雜性較強，需要設計人員對結構之間傳導情況、荷載加大情況下存在的變形問題予以全面分析和了解，以維護抗震等級規劃的合理性。設計中可直接利用時程分析法，利用結構動力方程完成補充計算，并將地震反應對結構帶來的影響直觀展現出來，讓設計人員能夠準確了解結構在地震波作用下發生的變化，明確其變形特征，并從中找出薄弱部分，加以優化，進而提高設計水平，保持建筑結構的安全穩固。

2.3 土體加固

基礎結構穩定性是提高房屋抗震性的關鍵點。在土木工程結構設計中，應對加強基礎結構的措施實行研究。目前在土木工程建設中，軟基出現概率較多，如不展開科學處理，基礎結構會存在沉降、變形、位移等問題，在地震發生后，加劇問題等級，致使建筑坍塌。為解決這一問題，在設計工作中，工作人員可做好前期勘察，掌握土質特征，采用合理的加固措施，從而增強地基穩定性，保證建筑安全。

3 提升土木工程結構抗震設計有效性的策略

3.1 確定抗震等級

土木工程結構抗震設計中，由于建筑規模及設計要求的不同，對抗震等級要求也存在明顯差異。為此，在設計活動開展中，設計人員要做好數據資料的收集工作，保證每一個結構節點都能具備符合標準要求的抗震強度。土木工程結構抗震設計中，設計人員要對現有規定要求予以分析，確定抗震等級要求，科學規劃設計內容，改進設計質量。同時要做好區域資料數據收集和分析，結合建筑外形要求、高度限制、結構方案規劃等內容，開展研究工作，確定各節點位置的抗震等級，做好結構件地震作用力的科學劃分，以突顯整體結構的抗震效用，保護土木工程結構節點的安全，降低地震災害對結構節點帶來的影響，增強土木工程結構的穩定性。

3.2 科學選址，遠離地震多發區域

影響土木工程建設質量的因素較多，如地質結構及變化特征、自然環境等，為提高土木工程質量，達到建設目標，還應對建筑地址予以科學選擇，開展勘察作業，準確了解區域地質條件及變動特征，掌握土壤組成及氣候環境變化，分析可能存在的影響，重點掌握區域是否發生過地震災害現象，并出具完整的勘察報告，為后續土木工程作業的順利進行提供依據，提高土木工程結構設計水平，避免地震災害造成的人員傷亡和經濟損失。在選址過程中，作業人員應先對區域的歷史資料和地質結構形態特征加以了解，過濾經常發生地震災害或滑坡等問題的區域，對地質斷層的變動特征加以掌握，分析地震出現的可能性，保證選址科學性，維護土木工程的施工安全性，加強土木工程結構的穩定性。同時科學選址可提升工程整體牢固性，這樣在地震災害發生時，能避免因坍塌問題帶來的危害，促進賑災補救工作的開展。

3.3 結構選擇

為高效完成土木工程結構抗震設計，需要對結構進行科學選擇，這就要求設計人員做好以下兩方面工作：①細致分析結構承重范圍，明確其受力特點，科學規劃結構體型，增大安全系數。設計人員要根據建筑要求對承重范圍予以準確計算和分析，確定可能需要的承重結構，并了解連接結構間的關系，之后科學選擇材料，注重承重效果，減少變形問題的產生。材料的選擇應偏向于自重較輕、穩定性高的材料，以降低工程結構自重荷載，提高結構的穩定性和安全性；②完善平面設計內容。平面設計中，除要做好數據收集和管理外，還應處理好平面和立面間的關系，這樣才能構建完整穩定結構，增強抗震效果。

3.4 科學設置抗震線，提高其多層性和完整性

土木工程結構的抗震設計是為在地震災害發生后，建筑物能夠具備較好的抵抗性能，維護建筑內部居民的生命財產安全。同時抗震性能的提升也可控制地震中建筑坍塌概率，降低危險等級，保護周邊環境和群眾安全。為此，在土木工程結構抗震設計中，需對抗震線展開科學規劃布局，提高其多層性和完整性，以達到抗震等級要求，如圖2所示。

圖2 設置抗震線

在抗震線設計中，合理規劃抗震線延展性及框架內水平柱的長度，前者是為在地震發生時，可以將傳導到建筑內的地震波進行均勻劃分，降低地震波對建筑結構的危害，減少破損。后者則是為提高安裝質量，防止塑性變形問題的產生，優化結構抗壓性能。隨著我國經濟的不斷發展和進步，高層建筑逐步得到完善，在土木工程建設過程中，若想增強高層建筑的抗震能力，就要注重抗震線的多層性，以保障土木工程設計的科學性。

3.5 科學選擇建筑材料，保證結構抗震效果

土木工程結構抗震性的提升與材料性能有直接關系，所以在設計過程中，務必對建筑材料加以科學選擇，盡可能使用抗壓、抗變形能力強的材料，滿足抗震要求，提高土木工程的結構質量。如在設計中可使用一些瀝青材料，從而達到減震效果，也可使用具有隔震功能的材料，降低地震波傳導帶來的危害。還可通過新型、高性能圍護結構材料的使用，對土木工程結構加以保護和處理，進而優化結構抵抗性能，維持其穩定性和安全性。

4 結束語

根據上面所述，土木工程結構設計中抗震問題的處理是非常關鍵的環節，優化建筑結構抗震性能，是為保證建筑質量和穩定性，減少不必要的損失和傷亡，進而推動現代城市經濟的快速發展，故而工程人員對此應加以重視。