土木工程結構設計中的抗震設計要點

王曉羽

（山西省工業(yè)設備安裝集團有限公司，山西太原 030000）

地震是由地殼運動產生的震動而引起的，不僅會造成人員傷亡、建筑物破壞，還會引起火災、滑坡、海嘯、水災、有毒氣體泄露、放射物質及細菌擴散等次生災害。地震是無法預測的，所以只有提高建筑的抗震等級，才能降低地震所帶來的危害。

1 土木工程結構設計中抗震設計的重要性

在日常生活中，人們大部分時間都是蝸居于建筑空間內進行工作或起居休憩，一旦發(fā)生地震，首當其沖受到影響的便是蝸居在建筑空間內部的居住者。同時，地震無法精準預測，如果房屋建筑的抗震性能較弱或達不到一定級別，當地震來襲，一些房屋建筑就可能會在居住者逃生前發(fā)生坍塌，造成人員傷亡。對此，土木工程結構設計人員必須做好相應的抗震設計（如圖1所示），加強房屋建筑的抗震性能，提升土木工程結構的整體剛度，確保土木工程結構能夠承受一定的地震沖擊而不發(fā)生傾倒或坍塌，為人們爭取寶貴的逃生時間，將地震對人類造成的損失降到最低。

圖1 抗震設計

2 土木工程結構設計中的抗震設計原則

2.1 整體原則

土木工程結構是一個系統(tǒng)性的整體結構，每一個環(huán)節(jié)的設計都關乎著整個土木工程結構的質量。因此，土木工程結構的抗震設計要遵循整體原則，在進行每一個局部環(huán)節(jié)的抗震設計時，要從全局入手，既要確保局部抗震設計的合理性，還要確保局部設計與整體結構設計的相適性，加強不同結構之間的協(xié)調性和統(tǒng)一性，從而提升整個土木工程結構的抗震性能。

2.2 簡單原則

研究表明，越是簡單的土木工程結構，抗震性能越強，這是因為土木工程結構設計越簡單，受力情況越清晰，所得到的力學計算數據也更為精準，有利于對土木工程結構整體協(xié)調性進行控制，進而提升整個土木工程結構的穩(wěn)定性和安全性，增強土木工程的抗震性能。因此，在抗震設計中，設計人員要遵循簡單原則，注重對結構細節(jié)的抗震能力設計，避免因設計過于復雜而出現(xiàn)失衡問題。

2.3 抵抗原則

地震的出現(xiàn)往往伴隨極大的破壞性，這種損害不僅體現(xiàn)在地表巖石、土層上，還體現(xiàn)在對建筑結構的破壞上。為了將地震對人類生命財產安全造成的損失降到最低，一直以來，人們都在想方設法的提高建筑工程的抵抗性，以減輕突發(fā)自然災害對建筑造成的瞬間損毀、以及后續(xù)持續(xù)性的破壞。為此，設計人員必須全面考慮土木工程結構力學特性，找尋能夠切實有效提高土木工程結構平整性與穩(wěn)固性的設計方法，進而最終提高土木工程結構對地震的抵抗力。

3 提升木工程結構設計中的抗震性能的有效途徑

3.1 明確抗震設計強度

不同的土木工程在結構設計要求、建筑規(guī)模大小等方面都存在不同的要求，因此，土木工程結構設計中的抗震設計需要結合土木工程的實際情況，明確土木工程的抗震等級要求，嚴格按照國家規(guī)定抗震設計法律法規(guī)開展結構抗震設計工作。同時，參與土木工程結構抗震設計的設計人員應對土木工程抗震設計標準、地震危害標準、建筑抗震強度標準等文件內容有透徹的了解，并將其應用到實際的土木工程結構抗震設計中。之后根據建設單位要求，對土木工程結構的類型、房屋高度、工程外形、墻梁結構等進行合理設計，確保土木工程結構每個細節(jié)部位的結構設計都能符合相關的抗震設計標準，并達到一定的抗震強度。且不同部位間可以互相分擔對方在地震時所受到的沖擊破壞力，從而提升建筑的整體抗震性。

3.2 合理選擇施工場地

土木工程結構的建設質量及使用壽命，不僅受施工技術及施工材料質量的影響，還受施工場地地質活動狀況及周邊自然環(huán)境條件的影響。因此，在土木工程的設計初期，要合理選擇項目場址，技術人員應親臨現(xiàn)場勘察項目選址的土地結構、土壤狀況、周邊自然環(huán)境條件以及地殼運動狀況等，之后對勘察結果進行綜合性分析，預估該選址未來可能會發(fā)生地震等自然災害的概率。

如果項目選址地的地殼活動較為活躍，且處于地震多發(fā)地帶，則應上報相關部門，申請更換項目建設場地；或將項目選址更換到受地震沖擊較小或地殼板塊活動頻率低的區(qū)域。此外，項目建設場地也不宜選擇地質斷層帶、滑坡頻發(fā)地區(qū)、洪澇多發(fā)區(qū)域等自然災害發(fā)生頻繁的區(qū)域，這會對土木工程結構的安全穩(wěn)定及使用壽命造成嚴重的負面影響。即使抗震設計水平再高，也難以彌補地理環(huán)境條件帶來的天然缺陷，進而造成人力、物力、財力的浪費，嚴重時還會發(fā)生重大人員傷亡，影響社會的穩(wěn)定和諧。

3.3 結合抗震烈度需求合理設計土木工程結構

我國地震烈度分為12度，具體如下：Ⅰ度（1）無感。Ⅱ度（2）室內個別靜止中人有感覺，個別較高樓層中的人有感覺。Ⅲ度（3）室內少數靜止中人有感覺，少數較高樓層中的人有感覺。Ⅳ度（4）室內多數人、室外少數人有感覺，少數人睡夢中驚醒。Ⅴ度（5）室內絕大多數、室外多數人有感覺，多數人睡夢中驚醒，少數人驚逃戶外。Ⅵ度（6）房屋少數輕微破壞，絕大多數完好。多數人站立不穩(wěn)，多數人驚逃戶外。Ⅶ度（7）房屋少數中等破壞，多數輕微破壞和基本完好。大多數人夢中驚逃戶外，騎自行車的人有感覺，行駛中汽車駕乘人員有感覺。Ⅷ度（8）房屋少數中等和嚴重破壞。多數人搖晃顛簸，行走困難。Ⅸ度（9）房屋少數毀壞，行動的人摔倒。Ⅹ度（10）房屋大多數毀壞，騎自行車的人會摔倒，處不穩(wěn)狀態(tài)的人會摔離原地，有拋起感。Ⅺ度（11）房屋絕大多數毀壞，大量山崩滑坡。Ⅻ度（12）房屋幾乎全部毀壞，地面劇裂變化，山河改觀。在進行土木工程抗震結構設計時，需要根據地震烈度的不同，進行對應的抗震結構設計。在土木工程結構設計中，設計人員應根據土木工程所在區(qū)域的地質狀況進行實地抗震實驗，進一步明確土木工程結構所需的抗震等級，而后根據所確定的土木工程抗震等級，進行房屋框架結構、工程外形、建筑內空間布局等細節(jié)部分的設計，同時選擇性能佳、抗震性能較高的鋼筋、混凝土等施工材料，以用于土木工程結構施工，以此增強土木工程的承載力。通過科學合理的抗震設計，將建筑各構件部位擰成統(tǒng)一的建筑整體，進而增強建筑的整體抗震性能。

3.4 提升土木工程結構的整體抗震性能（見圖2）

圖2 提升土木工程結構的整體抗震性能

土木工程是一個整體結構，在對其進行抗震設計時，不能單獨考慮某一個設計部位的抗震能力，或將某一個工程結構單獨進行抗震設計。其需要設計人員從整體角度出發(fā)，在結構框架下對每一個細節(jié)部分的抗震能力進行優(yōu)化和提升，從而提升土木工程結構的整體抗震性能，以防止建筑在地震來臨時，因為某一個建筑節(jié)點的破壞而影響其他建筑節(jié)點的抗震性能，最終導致建筑出現(xiàn)大面積坍塌。

為避免這種情況的發(fā)生，設計人員在進行土木工程結構抗震設計時，要保障工程結構抗震防線的多重性與完善性，并結合土木工程項目的實際使用情況，有針對性地對部分建筑部位的抗震防線進行延展設計。這樣一來，建筑就可以在地震來臨時更好地對其所受到的地震沖擊力進行分散，一定程度上抵抗地震所造成的壓力，降低地震對土木工程結構帶來的不良影響（如圖2所示）。最后，在對土木工程抗震結構構件進行安裝時，還可以適當增加抗震結構框架內部水平柱的兩端長度，降低塑性變形對增強柱端抗壓能力的影響。

4 結語

綜上所述，在土木工程結構設計中融入抗震設計，不僅是完善土木工程結構性能的必要手段，同時也是提升土木工程結構安全性、穩(wěn)定性、延長使用壽命的關鍵。隨著我國建筑行業(yè)的不斷完善和發(fā)展，土木工程抗震設計已經成為土木工程結構設計的重點，只有不斷提高土木工程結構的抗震性能，才能維護社會穩(wěn)定，推動建筑行業(yè)的良性發(fā)展。