探究土木工程结构设计中的抗震

摘要：建筑工程作为人类工作、学习和生活的基本场所，其对于人类正常生活秩序的重要性是不言而喻的。为了实现对人类生活正常秩序的有效维持，保证人类的生命及财产安全，做好对建筑结构的抗震设计是对建筑设计、施工企业的基本要求。本文主要对土木工程结构设计中的抗震进行了分析研究。

关键词：土木工程；结构设计；抗震设计

中图分类号：TU318 文献标识码： A

一、建筑结构抗震设计中的问题

1、选择建筑抗震场地的问题

如果施工的条件相同，不同工程地质条件下的建筑物在地震时会受到明显不同的破坏程度。所以，选择一个好的建筑场地是提高建筑物抗震性能的重要基础，在场地选择的过程中，要降低地震灾害，尽可能地避开工程地质不良的抗震场地（比如河岸、边坡边缘、高耸孤立的山丘、非岩质陡坡、湿陷性黄土区域、液化土区域），选择有利的建筑场地（比如中等风化、微风化的基岩，不含水的粘土层，密实的砂土层）。如果实在无法避开不利区域的话，应该在场地采取抗震加强措施，应根据抗震设防类别、湿陷性黄土等级、地基液化来采取措施，提高地基的刚度和整体稳定性。比如，如果建筑地基的受力层范围处在严重不均匀土层、软弱粘性土层、新近填土时，要合理估计计算地基在地震时形成的不均匀沉降，从而采取加强上部结构和基础的处理措施或者加固地基、桩基的措施来加强地基的承载力。

2、选取建筑结构抗震机制的问题

2.1建筑结构机制应有科学恰当的强度与刚度，能够有力地规避建筑结构由于突然变化或者个别位置减弱构成薄弱位置，引发太大的应力聚集或者塑性产生变化聚集；对于或许形成的脆弱位置，应采用提升抗震水平的手段。

2.2在建筑架构机制中应设计有科学的地震功能传送通道与确定清楚的核算简图。另外，设置纵向房屋构件时，应尽量保持在垂直重力负荷作用下纵向建筑构件的压应力多少平均；设置楼层盖梁机制时，尽量保证垂直重力负载能够通过距离最小的途径传送到纵向构件墙或者柱子上；设置转换架构机制时，尽量保证从上面架构纵向构件传过来的垂直重力负载能够通过转换层完成再次转换。

2.3在选取建筑架构机制时，应重视防止由于一些构件或者架构的损坏而让总体建筑架构失去对重力负载的承受性能与抗震性能。建筑架构抗震设置的基本准则是架构应该具备内力再次分摊作用、优秀的变形性能、一定的赘余度等。进而在地震出现时，一些构件即便出现问题，其他构件仍然可以承载纵向负载，提升房屋架构的总体抗震稳固性。

3、建筑架构平面设置的规则性与对称性问题

建筑的平面与立体的设置应遵照抗震理论基本设置准则，通常运用规则的建筑架构设置方案。依照建筑结构抗震设置规范的标准，对平面不规则或纵向不规则，或者两者均不规则的建筑架构，应运用空间架构的核算模式；对楼板部分区域连接不畅或者表面凹凸不成规律时，应运用相对应的贴合楼层强度刚度变动的模型；脆弱位置应当注重相对应的内力加大系数，而且依照规范标准来对弹塑性形状改变加以剖析，脆弱位置应采用抗震构造手段。在建筑架构的抗震中，对称性是不容忽视的。对称性包含建筑平面的对称、品质分布的对称及建筑架构抗侧刚度的对称三个部分。保证这三个方面的对称中心为同样的位置是最优的抗震设置方案。国内的建筑结构中，架构的对称性通常指的是抗侧力主要架构的对称。对称的建筑架构有框架架构、简体框架架构等。建筑架构的规则性体现在以下四点：

3.1在平面设置建筑抗侧力的主要架构时，应当保证周围结构与中心的刚度与强度平均分布，让建筑的主要架构维持较强的强度与抗扭刚度，很大程度上防止了建筑在风力较大或者地震的扭矩影响下而产生很大的形状改变造成非架构构件与架构构件的损坏。

3.2在平面设置建筑抗侧力的主要架构时，还应当重视保证同一主轴方向的所有抗侧力架构刚度与强度位于平均形态。

3.3建筑结构的抗侧力主体结构沿着构成变化和竖向断面也要保持均匀，避免出现突变。

3.4建筑结构的抗侧力主体结构的两个主轴方向也要有比较接近的强度和刚度，还要有比较相近的变形特性。总体来说，在建筑结构抗震设计中，一定要对建筑平、立面布置的规则性加以重视，在实际的工程中还应该对建筑结构抗震设计的规范规定给予高度的重视。

二、抗震设计

1、概念设计

为了降低地震灾害带给我们的经济损失与人身危害，在设计建筑的整体结构时，应以加强结构的抗震能力或消弱地震影响为主要内容。通过分析被毁建筑物所呈现出的明显特点，补足建筑物抗震能力的薄弱之处。本文主要通过设计抗震构造、抵抗地震作用以及抗震概念等三个方面，来提升建筑物的整体抗震能力。一般而言，在抗震概念设计环节，设计师应充分考虑建筑的整体结构与布局要求，在确保结构力的同时，还应保持其对称、平衡关系。倘若建筑结构凹凸变化太大、不对称或不规则，均会影响抗震结构的钢度与强度。若存在薄弱楼层，一旦发生地震等灾害，将会在短时间内引起楼层坍塌、变型，损坏建筑结构的抗震中枢，从而降低建筑的安全性能。此外，因为静定结构的传力路线与杠杆受力渠道较为单一，可能一根杠杆就会损坏整个静定结构，在超过结构的承受力时，将会导致多余的杠杆变形，消耗掉一部分能量，从而增加超静定结构的次数，如此一来，被消耗的能量也会大幅度增长，显示出更为明显的抗震效果。除此之外，为了避免框架倒塌这一现象，建议使用“梁弱柱强”这一结构形式，这样一来，一旦发生地震等灾害，便可借助梁的变形将压力消耗掉，令框架退到第二道防线的位置上。此外，在具体的选耗能构建过程中，尽可能采用专业性水平进行构建，大幅度消耗地震产生的压力，避免建筑物因受力过大而坍塌。确保各个构件之间连接牢固，将其所具有的承受力凝聚在一起，提升结构的钢度及强度，更好消耗地震灾害所产生的作用力。当建筑物形体显现突变部位时，应及时上报，制定合理的解决措施，可通过借助填充墙的方式，来减缓地震对建筑各耗能构建、围护墙及整个框架的破坏力。另外，我们还需了解的问题是，应尽可能挑选一些材质较轻的耗材，因为这些耗材具有消耗地震能力的作用。地震所带来的作用力是持续、不间断的，在短时间内对建筑物发起连续冲击，因此，应从多层次、多角度考虑问题，通过设置多层防线与合理的防护措施，确保建筑整体的钢度与强度。

2、抗震计算

预制空心楼板是大部分建筑均会采用的主体结构，倘若并未遵循相关规范及要求进行设计，那么在地震时，将会破坏整个预制板结构，造成墙体外闪或破坏，从而导致楼体大面积坍塌。此外，因为建筑结构的差异，在设计环节，应充分考虑多种不同的情况，一般均以建筑的两个主轴方向对水平地震作用进行计算，而水平抗震作用通常是由各个方面的抗侧力构件共同承担的，倘若建筑物采用的是相交结构或不对称、不清晰的不规则结构，那么则应分开计算其抗震作用。

3、构造措施

现阶段，混凝土结构大部分都是以建筑结构中承重柱的轴压比、混凝土比例标准及钢筋横截面的比值为计算标准。为了加强混砖结构的强度及钢度，可通过在墙体内增加防震缝、混凝土构造柱、限定建筑层数及高度的方式来完成。近几年来，由于时代的更迭、地壳的变迁，地球上地震灾害频频发生，有关部门对以往出台的《抗震标准》进行了修改，适当的增加了一些强制性的规定，诸如：电梯的空间、建筑物的顶层均应与顶部的圈梁相接，每隔一定的距离，就在内外墙的交界处设置钢筋，以此来提高整体结构的稳定性与安全性；此外，设计师还应充分考虑填充墙对建筑物的整体承受力及实际影响，从而制定最佳设计方案。

结束语

综上所述，对于整个工程而言，抗震设计是一个十分复杂、科学的过程，由最初的选址、施工，一直到最后的竣工验收环节，抗震设计这项内容几乎贯穿了全程。因此，国家相关部门与项目负责人应给予其高度重视，将其作为衡量建筑物质量的重要标尺。总而言之，建筑房屋的质量直接受抗震设计的影响，应结合房屋的实际情况与建筑风格，制定多种不同的抗震设计方案，进而进行合理、适当的选择。