土木工程结构设计中的抗震研究

土木工程结构设计中的抗震研究

张春富

哈尔滨工业大学建筑设计研究院

摘要：随着我国基础设施建设工程的广泛展开，越来越多的土木工程建设项目被实施，用户对建筑的要求也逐渐增多，使得现代的土木工程结构设计中的抗争性能要求也越来越高，完善土木工程结构设计中的抗震设计可以有效地提高土木建筑的抗震性能，同时也可以减小因地震而带来的对建筑的危害，既保护了用户的人身安全，也降低了建筑商的经济损失。本文旨在通过分析土木工程结构抗震设计的原则与其中的关键点，进而得出如何改进土木工程结构设计中的抗震设计，提高建筑的抗震性能。

关键字：土木工程；结构设计；抗震研究

引言：由于我国占地面积广泛，部分地区因处于板块交界地带而导致地震频发，近年来，部分地震频发的地区城市化进程越来越完善，人口也越来越多，使得这些地区一旦发生大型地震，将会带来不可预估的经济损失和人员伤亡，土木工程结构设计是建筑在开始建造前的基础工作，结构设计的好坏直接影响着建筑的抗震性能，在新的建筑设计理念发展的背景下，抗震设计也变得越来越重要，设计者应提高对抗震设计的重视程度，抓住抗震设计中的关键点，结合不同地域的土地情况，建造出具有高抗震能力的建筑，维护各方的人身安全与利益。

1. 土木工程结构抗震设计原则

1. 结构简洁

对于土木工程的结构来说，越是简洁明了的结构反而能增强建筑整体的抗震能力，这是因为，土木工程结构设计的越是繁复，其结构内部的受力就会变得极为复杂，复杂的受力环境，会使得结构整体的稳定性不足，一旦有剧烈的外部环境影响，就会打乱结构的受力平衡，导致某一方向受力突破极限最终将结构破坏。另一方面，对于复杂的建筑结构来说，一旦因地震而遭到破坏，对于建筑内部人员的危害就会大大的提高，所以简洁的土木工程结构可以适当的降低对人员的伤害，间接性的提高建筑的抗震性能。

2. 整体合理

对于一座建筑来说，其抗震能力的高低是通过建筑整体在地震发生时的表现所体现出来的，所以，在进行土木工程抗震设计的时候，一定要时刻关注建筑整体的抗震性能，但若是直接进行整体性设计，对于设计者来说工作量就太大了，所以设计者应将整体进行划分，控制每一个设计环节，并在每一个设计环节中分析对于建筑整体抗震性能的影响，对各个环节进行整合，发挥整合的优势，提高各部分结构的稳定性，改善各部分的受力环境，减小土木工程结构受到的来自外部环境的影响，在提高设计合理性的同时提高建筑整体的抗震能力^[1]。

3. 结构平衡

结构的稳定性也是在土木工程抗震设计中必须要考虑的因素，设计者在进行抗震设计时，要考虑到当地震发生时是否会破坏土木工程结构的稳定性，结构在受到多大的地震时会导致稳定性被破坏，所以在进行抗震设计时，设计者应对自己所设计的结构通过模型或者是仿真软件进行仿真分析，先通过受力分析得出结构在理想状态下抵抗力的极限是多少，再根据这些参数建立模型，找到实际条件下结构的抵抗力上限，但设计者在进行抗震设计时，结构的抵抗力应有所预留，以便用来应对突发状况的发生，但也不应预留过多，否则会影响结构整体的受力平衡。

2. 土木工程结构抗震设计关键点

1. 施工地点合理

若想保证建筑有良好的抗震性能，首先就需要选取一个合适的施工地点，一个良好的施工地点可以促进抗震设计工作的展开，验证一个施工地点是否良好的基础是地质的好坏，所以施工方应首先对施工地点的地质进行勘察和检测，对土壤的致密程度等信息进行分析，确保施工地点适合进行建筑的建造，否则会导致建筑结构不稳定，极易受到地震所带来的影响与危害，同时在选取施工地点时，也要结合建筑本身的性质，什么样的地就造什么样的房子，做到因地制宜，通过施工地点与建筑的契合程度来保证建筑的抗震性能^[2]。

2. 设计科学

接些年来，地震频发，通过分析每次地震所带来的后果可以发现，在相同区域相同等级的地震对于不同建筑所造成的影响与损失却是不同的，这都是由于土木工程结构设计的不同所导致的，同时也间接的说明一部分土木工程结构设计存在问题，建筑的抗震能力还不过关，所谓好钢用在刀刃上，再好的建筑材料也要用于科学合理的建筑设计中才能发挥出最大的优势，所以设计者应提高自身的设计能力，多学习国内外优秀建筑的抗震设计，并将其改善成为适用于当地的土木工程结构设计，以确保建筑可以发挥出最大的抗震能力。

3. 确定抗震设计标准

地震具有突发性，所以其发生难以预测，即便是提前预测到了，也往往难以在其发生之前及时的向民众发出警告，所以地震所带的破坏和损失都是极大的，所以在进行土木工程抗震设计的时候，要对当地过去发生的地震等级进行分析，同时对未来可能发生地震的等级进行预测，并将其作为抗震标准来进行土木工程结构的设计，以确保在地震灾害来临时，最好的情况是建筑能保持其整体结构不会因地震发生损坏，次之则是建筑能维持一段时间的整体结构，以确保有足够建筑内人员逃生的时间^[3]

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3. 提高抗震性能的方法

1. 选取良好的抗震材料

对于建筑抗震性能的提高，好的结构设计还是远远不够的，还要选取优质的抗震材料，首先，地基抗震能力的高低直接影响建筑整体的抗争性能，过去，我们常用铺设砂子和粘土的方式来提高地基的抗震性能，现在随着建造技术的进步，可以采用铺设沥青的方法来进行减震。同时，对于建筑整体结构来说，钢结构具有更好的抗震性能，钢结构建筑能承受更大的由地震所带来的变形力，但全钢结构较为昂贵，所以设计者应合理的控制钢结构配比，控制造价的同时提高建筑抗震性能。在建筑的建造中，还可以选用轻质材料进行建造，用这种材料建成的建筑有较好的稳定性，且即便遭到地震的破坏，也能大大降低对于人员的危害。

2. 添加额外的抗震设计

在建筑的底层设计防震层，可以有效地吸收地震所带来的直接影响建筑的力，提高建筑稳定性，例如可以在建筑的底部安装弹簧等减震装置，以确保在地震到来时，地震所带来的影响不会直接作用到建筑上，而是通过减震层间接的作用在建筑上，这样可以有效的减小地震所带来的破坏。在进行结构设计时，还应预留出防震缝的空间，在建筑中设置防震缝，可以将复杂的建筑结构分成结构简洁的多个部分，上文提到，简洁的结构可以大大提升建筑的抗震能力，但是对于整体结构本就规则简单的建筑来说，就不需要设计防震缝了，否则会对建筑整体的受力平衡产生影响，反而会降低建筑的抗震能力，所以设计者在进行抗震设计时应具体情况具体分析做出合理的选择^[4]。

3. 采用更好的竖向设计

设计者在确定建筑的整体尺寸时，要结合建筑中各个尺寸的比例来进行设计，一个良好的尺寸设计可以改善建筑内部的受力状况，避免因受力集中而对结构产生形变或是破坏，对于高层建筑来说，尺寸分析更是抗震设计中不可分割的一环，设计者要对建筑竖直方向的受力进行模拟仿真分析，以确保建筑的刚度不会因地震而产生剧烈的变化，保证建筑在竖直方向的稳定性。

4. 结语

随着人们对建筑的安全性要求逐渐增多，土木工程结构设计中的抗震设计必须要得到设计者的重视，建筑抗震能力的提升，无论是对于人民的生命财产安全，还是对于建造商的收益都是一种保障措施，设计者应结合世界，借鉴国内外的先进经验，改进建筑的抗震设计工作，推动我国对于建筑抗震设计工作的发展。

参考文献：

[1]张玮.土木工程结构设计中的抗震问题[J].智能城市,2019,5(08):32-33.

[2]陆涛.试析土木工程结构设计中的抗震问题[J].居舍,2019(23):72.

[3]邱虎.土木工程结构设计中对抗震问题的分析[J].建筑技术开发,2019,46(14):9-10.

[4]王迪生.土木工程结构设计中的抗震研究[J].居舍,2019(07):111.