土木工程结构设计中的抗震设计要点分析

土木工程结构设计中的抗震设计要点分析

张方舟

吉林省光大建筑设计有限公司，吉林 ·长春 130012

【摘要】土木工程结构设计中抗震设计是保证土木结构安全性、稳定性的重要基础，对建筑物使用寿命有着紧密联系。地震灾害的发生不可避免的会造成人员伤亡，而这其中很大部分是由于建筑物坍塌造成的，这就对土木工程抗震性能提出较高要求。下面论文结合当前环境对土木工程结构设计中抗震设计要点进行分析。

【Abstract】Seismic design is an important foundation to ensure the safety and stability of civil engineering structure, which is closely related to the service life of buildings. The occurrence of earthquake disaster will inevitably cause casualties, and most of them are caused by the collapse of buildings, which puts forward higher requirements for the seismic performance of civil engineering. The following paper analyzes the key points of seismic design in civil engineering structure design combined with the current environment.

【关键词】土木工程；工程结构；结构设计；抗震设计

【Key words】civil engineering; engineering structure; structural design; seismic design

1 引言

在建筑结构的实际设计中，抗震设计是非常重要的部分，在现阶段的建筑设计中抗震设计受到了广泛关注，建筑是否具备足够的抗震能力，也是人们在建筑使用方面非常重视的，抗震设计要从长远的方面进行考虑，对设计理念进行更新，很多地区的抗震设计并未及时进行更新，无法跟上时代的趋势，这是因为抗震设计并未结合行业的发展情况，另外抗震设计没有跟上时代趋势，国际上很多抗震设计的经验，并未及时进行引进。

2 建筑结构设计中抗震结构设计的作用分析

建筑抗震设计是人类抵御地震灾害的重要手段，可在地震发生时最大限度的确保建筑主体结构的稳定性，减少因建筑物倒塌引起的人员伤亡。2019年第一季度中，我国四川及青海地区均遭受不同程度的地震灾害，其中2月24日至25日，四川自贡荣县连续发生了4.7级、4.3级、4.9级地震，造成2人死亡，14人受伤，4.1万间受损；3月28日，青海茫崖市发生5.0级地震，造成部分受损，直接经济损失6亿元。可见，地震灾害对建筑结构稳定性有巨大威胁，而经过抗震设计，可确保建筑物能抵御常规性地震，降低人民的生命和财产危险。当遭遇罕见的强震或巨大地震时，具有抗震设计的建筑物可保持整体结构完整，不至于发生坍塌，有效减少因地震引发的人员伤亡（建筑结构抗震等级要求可参见表1）。

3 抗震结构设计的主要原则

3.1 整体性

抗震设计需要从整体的角度进行考虑，比如高层建筑，结构设计就要保证完整性，结构需要做到收集以及传递惯性，在水平方向上可以进行分区，在抗震设计中每个子结构都是需要保证足够的抗震性能。这样整体建筑才会具备理想的抗震能力。

3.2 保证设计的竖向均匀性

竖向设计过程的均匀性在结构设计过程中同样也至关重要。竖向设计过程要保证均匀性的情况很多，例如，只有保证了竖向结构的各种尺寸合理科学，尤其包括收缩尺寸在内，并且保证每个分隔层间是均匀的才能得到较好的横格层设计。如果在洞口开设时出现不规则不整齐的情况将会由于扭曲和外力而对土木建筑结构刚度强度和延展性造成极大损害。所以要实现以上实际目标，在进行土木建筑设计的时候，需要保证土木结构与支柱的刚度，并且二者处于同一平面内，这才能更有效吸收地震带来的巨大能量。

3.3 强化对防震缝的处理

防震缝的利用主要是为了实现建筑结构抗震效果的提高，但是如果防震缝的布置不合理，整体建筑结构的稳定性就会下降。因此，在设计的过程中，一方面需要基于结构稳定性进行防震缝的布置分析；另一方面需要基于防震缝的利用效果对其大小、位置进行计算优化，从而显著提高建筑结构的合理性^[1]。

3.4 保证结构形状科学合理

在土木结构设计过程中，需要根据建筑设计需求并参照土木工程建设的相关行业标准及要求即相关结构的强度等来进行相应设计。对于抗震结构设计而言，必须满足抗震结构中各结构所形成的连接关系，例如如果将隔板与主体之间留有足够的衔接空间，这样的连接结构将会拥有更大的刚度和抗力，从而使各结构传力更稳定，以保证部件之间拥有良好的衔接关系，最终达到抗震性能大幅提高的目的。此外，在结构设计过程中，也需要符合结构间的精细和减量化的原则，结构间的受力需要有详细准确的数据做支撑。

4 土木工程结构设计中的抗震设计要点

4.1 优化抗震性能，布设抗震构造

要提高建筑的抗震性能必须对建筑的设计方法、建筑材料、基本功能、结构类型等重要要素进行掌握，并细致分析各个要素受地震影响的危险性。分析出建筑设计中的抗震薄弱环节后，要结合土木工程的实际要求优化抗震性能。设计师要摆脱常规抗震设计的限制，针对建筑的抗震性能进行强化设计，要在设计中做到具有针对性，不能套用固定的抗震设计，要根据建筑物的实际使用功能、建筑结构特点做出针对性较强的设计，必须在设计中凸显灵活性和实用性。设计师要了解建筑的抗震性能需求，并联合关键部门针对建筑物的抗震性能设计制定合理的规划设计，针对一些具有特殊结构特点的建筑物，要综合考虑其结构的复杂性、不规则性特点，根据内部结构的特点合理设置抗侧力构建，提高建筑物的整体抗震性能。布设抗震构件必须执行个性化处理，要针对建筑物的不同结构特点制定相宜的抗震结构设计，提升单个建筑物的抗震水平。

4.2 运用计算机科学设计建筑力学模型

借助计算机技术，在抗震设计中，可以对建筑结构的具体抗震数据展开精确计算，从而让建筑结构的抗震能力保持良好的水平，可以让设计结构与建筑实际的需求是符合的，计算机可以进行充分分析，建筑结构在荷载的作用下出现的变化，然后绘制出设计图纸。可以构建出更加符合实际需求的建筑模型，分析出建筑的抗震能力是否符合实际的要求。现阶段在抗震设计中，借助信息技术，在数据分析以及建模方面都是更加方便的。因此设计人员可以充分使用先进的技术，比如BIM技术，就是一种在建筑内非常受欢迎的技术手段，在建筑设计的阶段对BIM技术展开应用，各部门充分参与到建筑设计中，让抗震设计更加万无一失。在建模方面BIM有可视化的特点，可以满足相关的要求^[2]。

4.3 科学合理地选择建筑地基

地质灾害对建筑物产生了消极的影响，为了有效避免，就必须合理地进行建筑地基的选取与设计工作。第一，建筑地基的选择上，一定要严格遵从国家的选取标准，让等建筑设施建立在地面平稳的土层上；第二，在建筑施工设计前，对地面和周边地区、施工环境的土质结构、地壳及其地下水的使用情况等，必须进行详细的、全方位的地质勘探与检测，这样才能保证地基选取的科学性、安全性与有效性。提升建筑物自身的防震能力要求必须科学合理地选取材料以及进行建筑结构的设计，提高建筑物的稳定性。首先，在建筑材料的选用方面，必须要结合实际区域环境的需求，选择适合的、承载力和抗弯曲能力强的材料。适合的、承载能力高的支撑柱材料才可以保证建筑物的抗震性，抵御灾害，将灾害对地区的消耗降到最低。其次，在建筑结构设计时，运用稳固的三角结构将极大地提高建筑的防震性能。

4.4 建筑结构抗震设计的关键

强化抗震设计时，要注重抗震结构的均衡性。建筑的平面设计与立面设计要保证规则。建筑物外形如果不规则，整体结构受力比较复杂，发生地震后也容易扭曲变形，建筑的抗震性能受到影响。建筑的设计中，地震并不是考虑的唯一要素，多变地质条件与外部环境问题也是建筑结构设计时要考虑到的。由于这些条件会产生多个应力的共同作用，所以要保证建筑结构受力的均衡性和合理性，降低多方共同作用对建筑物造成的不利影响。当建筑结构受到地震影响时，除了地质活动引发的破坏作用，地震还会导致空气冲击，建筑结构载荷发生变化，这些会发生共同作用，对建筑物整体结构产生破坏作用。所以建筑的抗震设计要全面分析地震引发的危害，建筑物主体结构要保证强度达到相关的标准和要求，减小地震的破坏力，保证建筑物主体的安全性、可靠性^[3]。

4.5 提升的坚硬度

建筑物的坚硬度对抗震效果的提升也有着显著的作用，所以在结构设计过程中，为了强化的坚硬度，可以从两个方面着手：第一，提升结构材料的坚硬度。在建设时，建设材料的性能对于自身的性能有显著的影响，所以出于性能考虑，在设计中需要基于抗震最高等级对的材料性能提出要求，基于材料要求选择材料，保证材料本身的坚硬度，或者是利用特殊的方法处理材料，材料的坚硬度可以达到抗震的要求。第二，基于坚硬度提高的目的对建筑结构进行优化，实现结构的坚硬化处理。总之，强调结构的坚硬程度，并对建筑结构设计进行优化，使其坚硬度满足要求，进而结构的抗震性能会得到非常显著的提升。

5 结语

综上所述，在土木建筑抗震性设计过程中，设计者不仅需要遵循合理的建筑原则，而且需要满足建筑美学，从整体视角出发保证建筑的完整性和安全性，切实提高房屋建筑的抗震性能。

【参考文献】

[1]孔沛兴.土木工程结构中的抗震技术研究[J].建材发展导向,2017,15(5):348.

[2]黄鹤.土木工程结构设计中对抗震问题的分析[J].江西建材,2017(15).

[3]王成蔼.土木工程结构设计中如何考虑抗震问题[J].城市建设理论研究:电子版,2017(10):117-118.