谈土木工程结构设计中的抗震设计要点

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　　摘    要：随着社会的发展，土木工程工程数量不断增多，社会各界对土木工程结构安全性、稳定性、耐久性的关注度日益提高。在结构设计过程中应着重融入科学的抗震设计理念，充分发挥结构抗震设计的作用，提高整体结构设计水平。因此文章重点就土木工程结构设计中的抗震设计要点展开分析。
　　关键词：土木工程;结构设计;抗震设计;要点
　　1  引言
　　随着建筑工程的快速发展，建筑结构形式也不断变化，为了满足城镇化发展需求，提高土地资源的利用效率，高层建筑形式受到人们的青睐，相比于普通建筑结构，高层建筑的各方面要求都较为严格，特别是抗震设计方面，建筑结构设计直接关系到建筑物的质量与整体效果。今年来，我国地震灾害频发，由于其具有不可控性与不可预测性，对个人生活及社会发展造成了极大的影响，地震灾害发生时如果建筑物抗震等级、抗震性能达不到标准要求，就有可能发生坍塌事故，威胁人们的生命财产安全。进行建筑结构抗震设计要考虑建筑物自身的结构特点与当地的抗震标准，针对抗震性能提高结构设计的整体水平，为人们提供更加舒适、健康、安全的居住环境。
　　2  土木工程结构抗震性能目标
　　地震灾害的形成主要是由于地壳快速变动释放能力所产生的较大振动，其具有一定的突发性、不可控、破坏力强的特点，从近年来我国地震灾害现象来看，地震灾害发生不仅伤亡惨重，对城市各方面所造成的损害都是毁灭性的，为了保护人民生命财产安全，加强土木工程抗震性能设计具有重要意义。房屋土木工程是人们生活、工作不可缺少的一部分，土木工程结构性能设计目标主要包括以下两方面：第一，达到抗震设计标准要求，国家对于土木工程抗震设计给予高度重视，并且制定了与之相关的设计标准，设计单位、开发单位在前期设计时，应该对土木工程外观、使用性能等方面做好全面的规划，在保证土木工程经济性、美观性、实用性的同时，提高抗震能力。第二，提高土木工程质量安全水平。设计人员在进行结构抗震设计的同时，不仅要关注土木工程物自身的抗震性能，还要结合所在区域地质水文条件与周边环境特点，从整体角度考虑地震振动变化情况，提高土木工程抗震能力的同时，保证土木工程质量安全。
　　3  提高土木工程结构抗震设计的对策
　　3.1  优化抗震设计理念
　　针对我国地震区划图所规定的烈度有很大不确定性的事实，早在 89 规范，我国就明确规定了“小震不坏、中震可修、大震不倒”这一概念，明确了结构设计的抗震设防目标。为此，良好的设计理念最重要的是要做到严格按照规范标准执行，合理采用有效的概念设计理念，作出经济、合理、安全、有效的结构设计成果，这是保证土木工程结构设计科学性、有效性的基础保障。
　　3.2  合理选择工程建设的场地
　　在选择工程建设的场地时，应该根据结构的工程需要，收集相关地震资料情况，充分勘探地质情况，对抗震地段做出综合评价，得出是否有利、一般、还是不利以及危险的地段。对于不利的工程地段，应尽量避开，无法避开时则要采取有效的控制措施。对于危险的工程地段，严禁作为重点建筑的选址。所以，加强工程场地勘察，科学、合理地进行地基土的工程特性评价，确定准确的地基土层各项物理力学性能指标，进而对场地的稳定性和适宜性进行综合的评价，都能有效减少建筑场地对抗震性能产生的不利影响。
　　3.3  采取合理的结构体系
　　通俗的讲，工程结构设计中如果要想提高建筑物地震灾害的防御能力，就需要强化结构自身防御功能，使其保持足够的刚度、稳定性。在建筑设计阶段，就应根据概念设计要求，确定好形体规则。不规则时则应采取加强措施，必要时进行专项论证。结构时对于结构体系，应做到计算体系简洁明确、地震作用要有合理的传递途径;应避免薄弱层的出现，不要因为薄弱部位破坏影响整体结构的抗震承载力;主体结构应具备良好的变形协调能力和地震时的耗能能力力。
　　3.4  结构的材料与施工
　　很多人都认为，要提高结构整体强度只要无限加大结构自身强度就可以，比如钢筋混凝土结构时，只需无限加强混凝土强度等级，这恰恰是不科学的。其实对于混凝土结构，剪力墙的混凝土强度等级不宜超过 C60，对应其他构件，9 度、8 度时规范均有强度等级的限制要求。这是因为高标号混凝土的抗压强度虽有显著提高，但其脆性性质却较为明显。在抗震设计中应考虑此因素。
　　3.5  消能减震
　　隔震體系可以通过延长结构的自振周期起到减轻水平地震对结构自身产生的影响，这已有科学的强震记录证实。试验及现代化的工程经验表明：采取隔震措施后，一般可降低 60%左右的结构的水平地震加速度反应，采取隔震措施能明确结构的地震损坏。通过采取消能减震方案增加结构阻尼已是是公认的事实，比如高层建筑采用消能器可有效减少结构在风力下的位移，而其对于对减少结构地震反应的效果也是较为显著的。采用隔震的设计时，在房屋建筑中通过设置由橡胶隔震支座及阻尼装置等部件，组成具有整体复位效应的隔震层，可有效延长结构自振周期，减少水平地震作用，可达到预期的防震要求;而在消能的减震设计时，在房屋建筑中通过设置消能器，由消能器的相对变形、相对速度可以提供附加的阻尼，以消耗地震能量，达到理想的防震要求。这些都已在工程实际中得到了较为广泛的运用。
　　3.6  基于承载力的结构抗震设计
　　承载力是建筑结构设计中必须具备的一种性能，结合建筑工程实际情况，承载力的结构抗震设计主要涉及以下几方面内容：第一，在地震灾害发生时能够保证极限状态下建筑物的正常使用，其主要体现在建筑安全性、稳定性等级较高，在灾害发生后不需要修复让就能正常使用。第二，在地震灾害发生极限状态下，建筑物受到巨大的作用力影响而产生一定变化，但建筑结构构件可以通过修复来达到正常使用调价。第三，地震灾害等级较大的时候，能够保证建筑物不会发生坍塌等严总事故，其抗侧向力与竖向重力荷载不会受到影响，避免由于建筑物坍塌所造成事故的扩大发展。综合以上三点内容，其实也就是人们常说的小震不坏、中振可修、大振不倒，在此基础上保证建筑结构安全。
　　3.7  基于能力结构抗震设计
　　在进行这方面设计中，首先要结合地震作用和以往的数据进行结构强度设计，这种方法与当前所常用的和设计方法不太一样，需要对结构性能水平进行量化处理。由于地震灾害的发生具有不同等级水平，因此需要对结构性能进行准确的验算，确保结构性能可以在设计标准、目标水平的范围内，从建筑投资成本与地震灾害发生时可能造成的实际损失对结构设计进行不断的优化。除此之外，还可以将地震能量与结构消耗能量相结合，以此分析地震发生时结构破坏程度，对建筑结构可能受到的破坏进行估算，但这种方法的应用存在的不确定因素较多，使用方法比较复杂，还需要设计人员谨慎选择。
　　4  结束语
　　综上所述，建筑结构设计不仅需要考虑建筑结构特点，还需要结合城市发展规划及本地区的标准要求，这样才能保证建筑结构设计既能满足人们需求，又能符合自然规律。在自然界中地震灾害的发生是必然存在的，一旦发生地震所造成的损失都是及其严重的，我国对建筑结构抗震标准也有较为严格的要求，只有做好建筑结构抗震设计才能在地震灾害发生时保证人们生命财产安全。基于性能抗震设计应该选择合适的建筑场地，选择合理的地基形式，从建筑高度、宽度、墙体等多方面提高建筑结构刚性、强度能力，从而实现建筑结构抗震设计目标。
　　参考文献：
　　[1] 王献春.高层建筑结构抗震设计中的不足及对策分析[J].居舍，2019（3）.
　　[2] 李新磊，冯福雄.高层住宅建筑结构的抗震优化设计探讨[J].建材与装饰，2018（50）.
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