侯晉禎 山西中方森特建筑工程設(shè)計(jì)研究院

1 引言

在現(xiàn)階段的土木工程建設(shè)工作中，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來(lái)越普遍。與以往相比，我國(guó)的土木工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)水平顯著提高。抗震設(shè)計(jì)是指在工程建設(shè)過(guò)程中進(jìn)行抗震動(dòng)效應(yīng)的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)抵抗外界作用力的能力。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合以往積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，全面且細(xì)致的分析工程設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)抗震性能，保障公眾生命財(cái)產(chǎn)安全。

2 土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的意義

第一，優(yōu)化土木工程結(jié)構(gòu)的抗震性能。提高土木工程結(jié)構(gòu)的抗震性能是土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的第一要義。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)采用一系列科學(xué)合理的技術(shù)手段，增強(qiáng)土木工程結(jié)構(gòu)抵抗地震波沖擊效應(yīng)的能力，確保整體工程結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固性。

圖1 土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

第二，合理布局并有效增大土木工程結(jié)構(gòu)整體剛度?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)整體剛度過(guò)大，結(jié)構(gòu)自振周期較短，在劇烈運(yùn)行下對(duì)結(jié)構(gòu)自身耗能不利；而結(jié)構(gòu)整體剛度偏低時(shí)，結(jié)構(gòu)自振周期較長(zhǎng)，在地震作用下變形過(guò)大且容易發(fā)生垮塌。故抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)合理控制結(jié)構(gòu)整體剛度，降低土木工程結(jié)構(gòu)在外界作用力影響下破壞的概率。

第三，減輕對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)的不良影響，間接降低地震災(zāi)害的危害性。

3 影響土木工程結(jié)構(gòu)抗震能力的關(guān)鍵因素

3.1 建設(shè)場(chǎng)地的選擇

場(chǎng)地選擇是影響土木工程結(jié)構(gòu)抗震能力的關(guān)鍵要素。土木工程建筑所處的地理環(huán)境不同，發(fā)生地震災(zāi)害的概率，以及地震災(zāi)害的強(qiáng)度等級(jí)也各不相同。而不同強(qiáng)度等級(jí)的地震災(zāi)害對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)的破壞程度存在較大差異。為此，在土木工程建筑選址時(shí)，要盡量選擇平坦開(kāi)闊的位置，提高整體土木工程結(jié)構(gòu)的抗震能力。建造堅(jiān)實(shí)牢固的地基，是保證土木工程結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)固性的重要前提。換言之，只有增強(qiáng)地基基礎(chǔ)的穩(wěn)固性，才能有效改進(jìn)土木工程結(jié)構(gòu)的抗震能力。如果場(chǎng)地選擇不合理，則會(huì)極大降低地基基礎(chǔ)的穩(wěn)固性，削弱土木工程結(jié)構(gòu)的抗震性能，增加安全隱患。

3.2 結(jié)構(gòu)材料的選擇

在土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，選用不同種類(lèi)的建筑材料，所起到的效果大不相同。如果建筑材料具有一定的強(qiáng)度且延性較好，那么整體土木工程結(jié)構(gòu)在遇到地震災(zāi)害時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則形變問(wèn)題，降低發(fā)生垮塌的概率?，F(xiàn)階段，在土木工程建設(shè)過(guò)程中，最常見(jiàn)的施工材料就是鋼筋混凝土。但是鋼筋混凝土的硬度較高，而韌性較差，在發(fā)生高強(qiáng)度地震時(shí)，極易出現(xiàn)不可恢復(fù)的變形而影響結(jié)構(gòu)安全。

3.3 結(jié)構(gòu)高度的確定

在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，影響抗震能力的因素是多種多樣的，其中尤為關(guān)鍵的是土木工程結(jié)構(gòu)的高度。通常來(lái)說(shuō)，在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，層數(shù)越低的建筑物，受到的損害程度越輕微。為此，在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員切忌因盲目追求建筑的美觀性而過(guò)度增大結(jié)構(gòu)高度。

4 提升土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)水平的具體策略

要想提升土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)水平，必須采取如下幾方面策略：結(jié)合實(shí)際情況，明確抗震強(qiáng)度；嚴(yán)格篩選建設(shè)地址；選擇合理的建筑結(jié)構(gòu)；加大對(duì)結(jié)構(gòu)材料選擇的控制力度；增強(qiáng)豎向構(gòu)件設(shè)計(jì)的合理性與受力的均衡性；優(yōu)化結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系設(shè)計(jì)。下面就將對(duì)上述措施實(shí)行具體論述。

4.1 結(jié)合實(shí)際情況，明確抗震強(qiáng)度

土木工程的建設(shè)規(guī)模、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求都存在較大差異性。為此，在增強(qiáng)土木工程結(jié)構(gòu)抗震性能方面，需結(jié)合實(shí)際情況，確定工程結(jié)構(gòu)的抗震強(qiáng)度。在開(kāi)展土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作前，設(shè)計(jì)人員必須嚴(yán)格遵照國(guó)家法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，全面掌控地震危害標(biāo)準(zhǔn)、建筑抗震強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)文件資料，制定合理的梁結(jié)構(gòu)、柱結(jié)構(gòu)和墻體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，確保各結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的抗震強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，增強(qiáng)整體工程結(jié)構(gòu)的抗震性能，避免因某一個(gè)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)抗震強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，而導(dǎo)致整體工程結(jié)構(gòu)垮塌的現(xiàn)象。

4.2 嚴(yán)格篩選建設(shè)地址，降低場(chǎng)地影響程度

地質(zhì)活動(dòng)狀況、氣候環(huán)境條件以及自然環(huán)境條件也是影響土木工程建設(shè)質(zhì)量與使用壽命的關(guān)鍵要素。為此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇適宜的土木工程建設(shè)場(chǎng)地。在土木工程建設(shè)前，設(shè)計(jì)人員需深入實(shí)地進(jìn)行環(huán)境勘察。重點(diǎn)勘察內(nèi)容主要包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件、土壤環(huán)境狀況和自然環(huán)境條件等。根據(jù)環(huán)境勘察結(jié)果選擇最適宜的建設(shè)場(chǎng)地，加強(qiáng)整體土木工程結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固性。

4.3 選擇合理的建筑結(jié)構(gòu)

在選擇建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，建筑企業(yè)需要重點(diǎn)關(guān)注如下幾方面內(nèi)容。

4.3.1 土木工程結(jié)構(gòu)的載重范圍

在抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要全方位、動(dòng)態(tài)化、細(xì)致化的觀察施工材料的變形情況，確?？拐鹪O(shè)計(jì)方案的完整性、合理性與可行性，增強(qiáng)整體工程結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固性。

4.3.2 土木工程結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置

建筑在平面和立面上的設(shè)置是影響建筑工程建設(shè)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵條件。相關(guān)人員必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整合、計(jì)算與管理。加強(qiáng)數(shù)據(jù)精確性，縮小誤差。

4.3.3 土木工程結(jié)構(gòu)的材料選擇

施工材料的硬度和強(qiáng)度也是關(guān)乎土木工程抗震性能的關(guān)鍵要素。在選擇材料時(shí)，應(yīng)優(yōu)選硬度條件良好、強(qiáng)度等級(jí)高的材料，以免因材料不規(guī)則形變而削弱整體工程結(jié)構(gòu)的抗震性能。

4.4 加大對(duì)結(jié)構(gòu)材料選擇的控制力度

土木工程結(jié)構(gòu)要想具備良好的抗震性能和理想的穩(wěn)定性，還需對(duì)結(jié)構(gòu)材料的選擇予以重點(diǎn)控制。如今，在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用的結(jié)構(gòu)材料以鋼筋混凝土為主。工程人員需保證鋼筋混凝土材料具備一定的可靠性，在此基礎(chǔ)上，嚴(yán)格控制配筋率，以增強(qiáng)整體工程結(jié)構(gòu)的實(shí)用性。

4.5 保證豎向構(gòu)件設(shè)計(jì)的合理性與受力的均衡性

圖2 豎向構(gòu)件設(shè)計(jì)

在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分考慮豎向設(shè)計(jì)的均勻性，尤其是橫隔層的設(shè)計(jì)，在精確收縮豎向結(jié)構(gòu)尺寸的同時(shí)，維持分隔層承重的均衡性。

此外，注重開(kāi)設(shè)洞口的規(guī)則性和平整性，減輕外部作用力引起的扭曲效應(yīng)，增大整體工程結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要使同一水平面內(nèi)的支柱的剛性條件保持一致性和均衡性，削弱地震波的沖擊效應(yīng)。

4.6 優(yōu)化土木工程結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系設(shè)計(jì)

在土木工程建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)選擇剛性條件良好的結(jié)構(gòu)預(yù)案，減輕地震災(zāi)害對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)的損害程度，加強(qiáng)圍護(hù)墻體與支護(hù)隔墻的安全穩(wěn)固性。如果工程結(jié)構(gòu)中的超靜定數(shù)量較多，則塑性也必定較多，這可以在很大程度上減輕地震災(zāi)害的不利影響。

4.7 設(shè)置多重抗震防線(xiàn)

所謂多重抗震防線(xiàn)，就是一個(gè)由若干個(gè)延性條件良好的分支體系組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接形成的抗震結(jié)構(gòu)體系。借助對(duì)這一抗震結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用，在發(fā)生地震災(zāi)害的情況下，即便是第一道防線(xiàn)遭到破壞，第二道、第三道防線(xiàn)也可以依次發(fā)揮抗震作用。由此，降低發(fā)生建筑物垮塌的概率，維護(hù)公眾生命財(cái)產(chǎn)安全。在實(shí)際工作過(guò)程中，建筑企業(yè)應(yīng)當(dāng)優(yōu)選性能良好的建筑材料，設(shè)置多道抗震放線(xiàn)，保證各道抗震放線(xiàn)能夠發(fā)揮應(yīng)有的功能價(jià)值。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，土木工程逐步成為建筑行業(yè)的重要組成部分。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要完善抗震設(shè)計(jì)，設(shè)置多重抗震防線(xiàn)，做好土木工程結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置，以加強(qiáng)整體工程結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固性，保障公眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。