探究土木工程结构设计中的抗震
发表时间：2017-10-12T16:05:13.310Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第13期作者：苏骏啸
[导读] 对于抗震结构设计的重要性，我们主要从以下两个方面进行探讨。
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摘要：在抗震设计过程中数值设计同样发挥着重要的作用。概念设计可以为数值设计提供优秀的设计条件，可以结合计算过程得出精确的数据，找出地震发生时对土木工程结构造成的危害。因此，为了进一步提高土木工程结构抗震设计的能力，就应合理有效的在抗震设计过程中将数值设计与概念设计结合起来，进一步提高建筑工程的抗震性能。
关键词：土木工程；结构设计；抗震
1 导言
对于抗震结构设计的重要性，我们主要从以下两个方面进行探讨。一是当今社会是一个科技迅速发展的时代，各行各业的要求也在逐渐的提升，并且精确度也越来越高，计算机已经逐渐的取代了传统的手工曹综合计算方式，再加上人们对与安全的认知和重视度也在逐渐的攀升，使得在进行土木工程结构设计的过程中，建筑工程师将抗震作为了考虑和分析的重点。
2 土木结构设计的现状
近几年来建筑物的层数及其高度日益增加，出现了许多的新式框架结构包括筒体刚性结构，多筒嵌套结构及巨型结构等，高层土木结构的抗震性能，承载能力，材料耗费量，造价高低，与其自身采用何种结构有着直接的联系，不同的土木结构体系，适用于不同高度，使用功能的建筑物。在土木结构的设计之初，水平力对其的影响最大，尤其是在地震的高发地区，剪切力承重墙结构因为其施工周期短，刚度大，抗震性能优越在土木结构设计中广泛的应用。此外悬挑和悬挂结构在土木结构设计中采用较少，是因为土木领域对其分析研究不够准确深入。
2.1土木结构设计的特点
在一定的建设用地中，建造层数较多的建筑可以容纳更多的居民，土木结构要承载建筑物自身及附属物的全部重量，对于层数较少的土木结构仅需要承载上述的重量，但是层数较多的土木结构承载除了上述的重量外，还需要承载风力等自然因素的水平力，这就要求土木结构具有较强的抗侧力，在高层的土木结构设计中，对抗侧力应放第一位，水平荷载其次。对于高度一定的土木结构，风荷载和地震的共同作用会随着土木结构抗震性的不同而又明显差异。
2.2土木结构抗震要求更加苛刻
在土木结构设计之初对其抗震性作出要求时，要顾及到其正常使用时的承载能力，还要使土木结构具有优良的抗震能力，这样才可以使土木结构遇小震不坏，大震不倒。对土木结构延性的计算是一项繁琐的工作，唯一简单的方式是通过土木结构的构造措施来预算。在高层土木结构的设计中，为了使其结构有良好的延性，其结构构件的规格，材料及配筋率有着严格的要求，此外，土木工程结构的剪力墙的横截面积往往很大，所以在土木结构的设计中其变形是不可忽略的。
3 土木工程抗震机构设计中需要把握的要素
基于地震造成的在还具有无可估量性以及近年来发生地震几率的高频率性，使得建筑师们对于抗震设计越来越重视，为了有效的提升土木工程后期建设的使用安全性，在进行抗震结构设计的过程中，必须注意以下几点：
3.1 保证结构规划的整齐性和合理性
这里所指的结构整齐性指的是在进行结构设计的过程中，保证建筑结构的外形与立体刚度具有高度的对称性，进而有效的促进抗侧力的提升，达到建筑质量与抵御外力对称的目的，保持建筑物重心的稳定性，促进抗震性能的提高。
3.2 保证结构形状设计的简练性
一是保证结构设计的精细和简练，同时明确和分析各个构建的受力，保证计算数据的高度精确性。二是当地震发生的情况下，减少对建筑物的损坏，促进抗震能力的提升。
3.3 保证整体设计的合理、科学和有效性
在进行结构设计的过程中，必须严格按照相关的基础要求进行，保证设计的承载强度和刚度达标，同时与上部的构建进行稳定、可靠的衔接。再者就是保证隔板、柱体等衔接空间的充足，进而保证结构具有足够的刚度以及抗力，能够与其它部件之间形成良好的衔接，提升竖向和水平的抗震能力。
3.4 保证竖向设计的均匀性
这是在进行土木工程结构设计过程中必须充分考虑的因素，尤其是要特别的注意建筑横隔层的设计，精确竖向结构的尺寸收缩，保证分隔层均匀的称重。再者就是保证开设洞口的规则和整齐，减少扭曲和外力的作用，保证结构的强度、刚度和延性。这就要求了在设计过程中，必须使结构钢性、支柱在同一个水平面上具有均衡一致性，促进对地震能量的吸收和发散。在进行充填墙设置的时候，分开柱和墙，并将防震缝设置，保证后期建筑施工的质量。
4 土木工程结构设计时抗震的设计措施
4.1 重视场地选择工作
在进行选择结构场地工作时，首先要做好调查、勘测的工作，对当地的地形、地质情况要全面掌握，在此基础上选择合适的抗震场地。对断层、滑坡、凹陷等不良地段，要合理的避开，这样才能在根本上保证土木工程结构的整体抗震性能。对实在避免不了的不良地段，要想提高结构的整体抗震性能，只有采取相对应的加固措施，在不良场地上进行加固处理，一方面满足施工的要求，另一方面增强结构的抗震性能。
4.2 合理选用工程材料
合理的选用建筑材料是提高整个土木工程结构的抗震性能的重要措施之一，在结构设计之初，要根据各个材料的参数对其抗震性能进
行分析，要注意对材料参数发生的变异性进行仔细研究和分析。同时要考虑到少数材料的破坏会不会对整个结构的抗震性能造成影响。通俗的讲就是即便少数构件不能正常运行，但是对其他构件不造成影响，要避免过分依赖某一种构件的现象出现。对于整个土木工程的结构体系来说，首先要具备明确的计算简图，其次是具有良好的抗变形能力、承载能力以及消耗地震能量的能力。所以在建设施工中一般采用钢筋混凝土的结构进行施工，但是结构体系还必须有合理的强度和刚度，对可能存在的薄弱环节要采取有效的加固措施，以此来保证整个结构的抗震性能。
4.3 合理设计和分配结构的承载力、延性和刚度，增强梁柱节点的抗震性能
在对土木工程结构的抗震性进行设计时要确保结构的均匀，保证整个结构的稳定性和均匀性。要提高整个工程结构的抗震性能，设计之初就要综合考虑各方面因素，保证每个构件都有良好的延性，同时要增大各个构件的抗剪性能，对塑性的变形结构要合理选用。在增强梁柱节点的抗震性能设计中要同时提高钢筋结构的抗震性能，对其承载能力和延性进行提高。实际操作方法为：以强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的相关原则进行设计，适当控制柱的轴压比和柱截面的尺寸，完善节点的构造工作，以此来提高节点的抗震能力。
4.4 设置多道抗震防线保证结构的抗震性能
多道防线的设置对于保证整个结构的抗震性能使必不可少的。多道防线的设计原理是：在发生地震时，首先是延性较好的构件发挥其抗震作用，其他构件也同样发挥作用但受到的影响较小。在实际过程中只有第一道防线首先屈服之后其他的防线才会受到影响。所以在设计时要多设置防线，以此保证整个结构的抗震性能。
5 结论
众所周知，地震的发生具有很强的随机性和瞬时性，即使最精密的测量仪器也不可能精确的预报地震的到来，土木工程建筑设计的预案是建筑物的建设基本框架，在地震时其自身的结构会出现无法计算的形变。因此，在土木工程结构设计中加强抗震性的环节中，要根据土木结构抗震理论和土木结构设计抗震的实际经验，来对土木结构的抗震能力及反应状况进行分析，土木结构设计人员要根据土木结构的毁坏过程灵活的创新抗震设计方法，各个击破的解决土木结构设计所出现的一系列问题，在设计过程中不仅要考虑土木结构的整体布局，还要兼顾衔接位置的构造，以达到从根本上提高土木结构的抗震性能。
参考文献
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[2]苏沛豪，杨晓兴. 探究土木工程结构设计中的抗震[J]. 城市建设理论研究：电子版，2015（10）.
