鄒 拓

山東建筑大學(xué)

探討土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震的研究

鄒 拓

山東建筑大學(xué)

隨著建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，土木工程在建筑行業(yè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。而為了提升建筑的實(shí)用性與使用壽命，在土木結(jié)構(gòu)中融入抗震概念將是建筑行業(yè)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。建筑中融入抗震性能夠提升建筑整體的穩(wěn)定性能，還能夠提升建筑的安全性，減少安全隱患。建筑部門應(yīng)該通過(guò)自身的努力推動(dòng)建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，還應(yīng)該不斷地學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)與先進(jìn)知識(shí)，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)建筑抗震結(jié)構(gòu)，從多個(gè)方面考慮問(wèn)題，這樣才能夠設(shè)計(jì)出較好的抗震建筑結(jié)構(gòu)。

土木工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震

地震作為一種自然現(xiàn)象，當(dāng)它達(dá)到一定強(qiáng)度，就會(huì)造成災(zāi)害，具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞力度大等特點(diǎn)。同時(shí)盡管科學(xué)技術(shù)得到了快速的發(fā)展，卻仍然無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地震的到來(lái)，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，用地面積不斷增加，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也在變化，土木工程朝著高層發(fā)展，那么為了預(yù)防地震帶來(lái)的破壞，必須做好土木工程的抗震設(shè)計(jì)工作。

1 土木工程抗震設(shè)計(jì)必要性分析

據(jù)相關(guān)資料顯示，近些年來(lái)我國(guó)的地震情況屢屢發(fā)生，小則房屋破損，大則家園毀滅。而土木工程作為人類生產(chǎn)生活必不可少的一項(xiàng)需要，受到地震的影響較大，一旦土木工程本身抗震設(shè)計(jì)不符合要求，那么在地震來(lái)襲時(shí)就會(huì)引發(fā)土木工程全面崩潰的現(xiàn)象，不僅影響著土木工程的正常使用，造成重大損失，更重要的是有可能威脅著人類的安全問(wèn)題。所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，無(wú)論設(shè)計(jì)的土木工程處于何種形態(tài)，用何種材料施工而成以及何種結(jié)構(gòu)形式，都需要重視土木工程的抗震設(shè)計(jì)，并將抗震設(shè)計(jì)理念貫穿于整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。

2 土木工程中抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要原則

2.1 結(jié)構(gòu)的形狀應(yīng)該簡(jiǎn)單

在設(shè)計(jì)土木工程的抗震性結(jié)構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)該保證土木工程整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，并且能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算就可以快速的得出整體結(jié)構(gòu)的受力情況，從而使得土木工程的抗震設(shè)計(jì)更加的精確。簡(jiǎn)單的土木工程結(jié)構(gòu)還能夠?qū)⑸俚卣饘?duì)于建筑物的損壞，并把提升土木工程薄弱環(huán)節(jié)的堅(jiān)固性，從而提升土木工程的整體穩(wěn)定性，提升建筑物的抗震性能。

2.2 整體的設(shè)計(jì)要科學(xué)、合理

為了更好地提升土木工程的抗震性，首先應(yīng)該設(shè)計(jì)出合理的土木工程結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格的按照建筑物的實(shí)際情況進(jìn)行規(guī)劃建筑物的結(jié)構(gòu)，要降低出現(xiàn)因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不科學(xué)性而導(dǎo)致建筑物整體受到損壞的情況。設(shè)計(jì)土木工程結(jié)構(gòu)還應(yīng)該全面的考慮問(wèn)題，并保證結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)連接件之間具備良好的穩(wěn)定性與可靠性。

2.3 降低地震對(duì)建筑的影響

為了有效降低地震對(duì)建筑產(chǎn)生的影響，很多工程會(huì)在建筑基礎(chǔ)與主體之間加設(shè)一個(gè)隔離地震層，以達(dá)到抗震效果。為了進(jìn)一步加強(qiáng)其抗震效果，還可以在建筑物的頂端加設(shè)一個(gè)“反擺”，使建筑物在地震震動(dòng)的情況下，在建筑物移動(dòng)的水平方向上承受相反作用力，從而抵消地震作用，降低地震作用效果，在一定程度上減少了建筑物的內(nèi)部損壞。

3 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)

3.1 抗震設(shè)計(jì)方法

(1)在設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)時(shí)，建議選擇在質(zhì)量與剛度上均沿高度進(jìn)行均勻分布的結(jié)構(gòu)，或近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，其高度通常不超過(guò)40m，從而實(shí)現(xiàn)底部剪力法的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，提高抗震效果。

(2)特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和限制高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算(見圖1)，可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。

圖1 抗震設(shè)計(jì)

(3)若建筑物所處區(qū)域?yàn)檐浲翆?，?yīng)先對(duì)建筑基層結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，增強(qiáng)地基層建筑物的牢固性，以鞏固地面建筑的抗震能力。例如，設(shè)計(jì)人員需事先進(jìn)行地質(zhì)勘察，掌握軟土地基構(gòu)造后易控制建筑根基的牢固性。

3.2 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行慎重選擇

第一，要對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)的載重范圍引起關(guān)注。要想保證建筑的穩(wěn)定和安全性能，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，要注意建筑材料是不是發(fā)生了變形，這對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能具有非常大的影響。第二，要注重建筑結(jié)構(gòu)平面的設(shè)置。在進(jìn)行土木建筑抗震設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要做好平面和立面的布置，從而才能確保建筑的準(zhǔn)確度，與此同時(shí)要嚴(yán)格按照規(guī)定要求進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，才能確保數(shù)據(jù)的精確度得到提高。第三，確保材料的強(qiáng)度和硬度，對(duì)于土木工程而言，材料的強(qiáng)度和硬度會(huì)對(duì)抗震能力造成嚴(yán)重影響，如果材料強(qiáng)度不足夠，建筑結(jié)構(gòu)就容易發(fā)生變形，從而促使土木工程的抗震能力有所降低。因此一定要對(duì)土木對(duì)土木工程進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

3.3 科學(xué)合理的布局，減少地震能量

通過(guò)削弱地震能量的方式，能夠有效降低地震災(zāi)害所帶來(lái)的破壞。為了達(dá)到減弱地震能量的目的，在建設(shè)土木工程結(jié)構(gòu)時(shí)，需要將地震可能導(dǎo)致的建筑物位置移動(dòng)作為重要控制因素，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)對(duì)該因素進(jìn)行預(yù)測(cè)和定量分析，從而在結(jié)構(gòu)上發(fā)揮弱化地震震動(dòng)的效果。同時(shí)，在地震發(fā)生的過(guò)程中，為了控制建筑物所可能遭受的破壞與變形，還需要定量分析以合理設(shè)計(jì)建筑下層位置移動(dòng)的延性比，該方法尤其適用于地質(zhì)硬度較大情況下的土木工程建設(shè)。

3.4 做好抗震計(jì)算工作

所謂的抗震計(jì)算是指土木工程抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，構(gòu)建計(jì)算模型，并在模型的基礎(chǔ)上，考慮上下結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)體系，并做好荷載計(jì)算、抗力計(jì)算等工作。除此之外，要充分考慮工程結(jié)構(gòu)間的差異。在實(shí)際的抗震計(jì)算過(guò)程中，一般均以工程建筑兩個(gè)主軸方向?qū)λ降卣鹱饔眠M(jìn)行計(jì)算，而水平抗震作用通常是由各個(gè)方面的抗側(cè)力構(gòu)件共同承擔(dān)的，倘若工程建筑采用的是斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)或不對(duì)稱、不清晰的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，應(yīng)分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震性能對(duì)建筑物的質(zhì)量、使用壽命有著直接的影響，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)傳統(tǒng)的觀念進(jìn)行改變，既要加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)和教育，也要重視設(shè)計(jì)的價(jià)值，將抗震設(shè)計(jì)放在首要的位置。此外，還要注重場(chǎng)地的選擇，結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)件等，從而才能確保土木工程的施工質(zhì)量，從而促進(jìn)國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展。

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