探讨土木工程结构设计中的抗震研究

李志勇

白城市建筑设计研究院 吉林白城 137000

我国社会经济的不断发展促使土木工程领域快速崛起，在整个土木工程结构设计过程中，抗震设计是最为重要的环节，只有保障了土木工程结构的安全性和稳定性，才能真正的提升建筑工程质量，因此，需要对土木工程结构中的抗震设计进行深入研究。在设计过程中，需要专业的设计人员对施工现场的具体情况进行细致勘查，从而掌握土木工程结构设计所需的基础数据，从多个角度对设计方案进行优化，从而最大程度提升土木工程结构的抗震性和稳定性，促使土木工程顺利建设完成。

1 加强土木工程结构设计抗震性的重要性及其研究现状

在地壳运动过程，板块之间的碰撞必然会导致周边环境发生极大改变，严重情况下甚至会对当地的建筑物稳定性和人们的生命安全造成危害。随着我国经济和科学技术水平的提升，建筑工程领域也在蓬勃发展，混凝土建筑的牢固性使其可以在发生地震等灾害时保证一定稳定性，从而保障人们的生命健康安全，基于此，为了更好的提升建筑稳定性，必须对建筑土木工程结构进行良好的抗震设计，以免发生地震灾害时威胁人们的生命财产安全[1]。地震这种自然灾害自身特性使然，其发生时间都是相对随机的，即便是再精密的仪器设备往往也难以准确预测发生时间，因此为了保障建筑安全，必须在土木工程结构设计过程中即做好抗震设计，以此来确保发生地震时不会对建筑结构造成严重损坏，也能避免土木工程结构出现变形等质量问题。根据以往的工程经验来看，想要提升土木工程结构的抗震性能以及承载力，就必须从结构设计环节，结合以往的地震灾害对土木工程结构造成的影响进行创新设计，从建筑整体角度出发，从土木工程内部结构的统筹规划入手[2]，使得相关抗震性提升研究可以取得一定成果。受土木工程结构自身特点影响，需要建设更多层数以此来拓展更多空间以承载居民，同时，土木工程结构除了需要承载其自身的重量之外，还要注意一些高层风力带来的压力，因此，在土木工程结构设计时要重点关注抗侧力位置的设计，以免高层风荷载和地震灾害对建筑结构造成破坏。

相对于其他类型的建筑结构来说，土木工程结构的抗震设计要求会更加严格，主要原因是不仅需要考虑到土木工程结构的承载力，还要充分考虑到结构本身的抗震性能，以免在发生地震灾害时发生坍塌事故。基于此，需要精确计算土木结构延性，这一过程相对复杂，可以利用构造措施来实现延性计算，为了提升土木结构抗震性还要在设计过程中对原材料以及建设技术提出较高的要求，同时可以采取减少剪力墙横截面积的方式来防范结构变形问题[3]。

在我国目前很多建筑工程的土木结构抗震设计过程中，涌现出了很多新型的框架结构，这种结构可以在一定程度上提升土木结构的抗震性能，当发生地震灾害时可以降低水平力对土木结构造成的破坏。随着我国对土木工程抗震设计不断进行优化和创新，使得建筑剪切力承重墙的承受力和强度越来越高，多筒嵌套结构的使用越来越多，相关人员针对土木结构抗震设计的研究也越来越精准和深入。

2 土木工程结构设计中抗震设计的基本原则

2.1 科学合理的抗震设计

为了保障建筑物稳定性，必须在土木工程结构设计过程中加强抗震性能的提升，对此，最基本的原则就是保障抗震设计的科学合理性。在土木结构抗震设计过程中，必须根据建筑工程实际建设情况进行统筹规划，从而最大程度保障设计科学性以及从整体角度提升建筑结构稳定性[4]。除此之外，土木结构抗震设计必须顾全大局，尤其是基础设施的设计以及各个环节之间的连接紧密性，避免出现连接缝隙的问题影响土木结构稳定性。

2.2 简单的土木结构布置

在实际开展土木工程施工之前，需要设计人员完成抗震结构设计方案，此时，设计人员应该基于简单布置设计抗震结构的原则开展工作，保障土木抗震结构的对称性，同时还要保障整体布局的规范性，以此来达到最简单的施工也能保障建筑物抗震性的效果，同时还要融合现代化抗震技术，充分发挥出抗震结构设计方案的作用，最大程度降低地震灾害带来的破坏。

2.3 提升建筑物稳定性

如今我国建筑工程领域高速发展，土木工程结构设计工作也愈发现代化，如今人机交互技术在各行各业均有一定程度的应用，但是在土木工程结构设计过程中应用该技术，往往会因为计算机设备故障等问题导致各种问题发生，此时需要设计人员及时发现并加以处理，延长建筑物使用年限[5]，即便如此，相关设计和施工人员仍然需要重视建筑结构的稳定性。

2.4 降低地震灾害带来的影响

随着我国人们对地震灾害的了解不断深入，社会和人民对地震灾害的防范意识也越来越高。如今我国很多相关领域的研究人员已经对地震灾害进行了深入研究，同时制定了一系列提升土木工程抗震性能的设计方案，其中应用比较广泛的就是隔离地震层的设置，需要在建筑基础工程与主体结构之间设置隔离层，同时还要在建筑结构顶部增设反摆[6]，以此来降低地震带来的冲击效应，避免了对建筑结构的破坏。

3 影响土木工程抗震结构设计的因素

3.1 材料选择的影响

土木工程抗震结构施工材料的选择会对最终呈现出的抗震效果造成较大影响，若选择的施工材料硬度较高，则通常不会因为地震灾害发生变形问题，进而可以防范地震导致的建筑坍塌事故。如今我国很多土木工程建设过程中都将钢筋混凝土作为最基本的施工材料，但是这类材料的硬度较低，而且韧性比较差，因此在发生地震灾害时很容易导致土木结构发生变形、弯曲问题，所以会对土木工程抗震性能造成影响，基于此，在选择土木抗震结构施工材料时，需要尽量避免使用钢筋混凝土材料，而是应该选择强度和韧性更高的材料，例如使用钢结构进行土木抗震结构施工。在材料选择过程中，必须遵循科学、有效的原则，从而保障土木抗震结构能够满足所需的抗震和承载力要求，保障土木结构内部柱、梁、板之间的空间充足，避免内部结构出现连接不稳定问题[7]。

3.2 结构高度的影响

为了降低地震灾害对建筑结构造成的破坏性影响，必须在土木工程结构设计过程中加强抗震设计，以此来提升建筑结构安全性，在这一过程中，存在一些因素影响抗震结构设计效果，其中比较主要的就是高度因素的影响，土木工程结构高度的不同需要匹配不同的抗震设计方案。在发生地震灾害时，一些低层建筑一般不会受到严重损害，因此，在进行建筑设计时需要对高度进行控制，若因为外观或者追求特点而一味增加建筑结构高度[8]，则很容易在地震灾害发生时对建筑稳定性造成伤害。在建筑土木工程抗震结构设计时，必须根据建筑结构高度和内部受力情况进行合理的抗震设计。

3.3 施工场地的影响

施工场地的选择是否合理也会影响到土木工程结构的抗震设计，不同地区发生地震灾害的概率有所差异，因此也会对当地建筑物造成不同程度的损害，因此在开展土木工程抗震结构设计之前，必须做好施工地选择和勘查工作，一般情况下，占地愈发宽阔就越能提升土木结构的抗震性能，同时，施工场地宽阔还可以为建筑工程建设打下坚实的地基基础，只有保障地基的稳定性才能真正实现土木工程结构抗震性的提升。若在建设场地的选择方面出现了不合理的问题，就会导致土木工程结构建设完成后难以抵御地震灾害的影响。除此之外，还要做好施工地的地质勘查，若地质不够坚硬、密实，则很容易发生塌陷问题，此外施工地选在了容易发生滑坡的位置[9]，则在发生地震灾害时会对土木工程结构造成更为严重的损害。

4 土木工程结构抗震方案的设计

4.1 建立完善的土木工程抗震结构设计理念

如今我国建筑工程领域正在高速发展，随之而来的是先进的科学技术在建筑设计中的广泛应用，例如使用计算机技术来代替传统的手工图纸绘制，但是在这一过程中，设计人员往往会忽视设计的规范性，缺乏严格的要求标准和规章制度，为了提升相关设计人员的抗震设计意识，强化土木工程结构抗震设计方案的合理性，建筑企业必须制定完善的土木工程抗震结构设计理念和规章制度，从而让设计人员可以有根据的开展设计工作。随着我国建筑施工技术逐渐提升，社会和人民对建筑工程质量的要求也越来越高，为了更好的抵抗地震灾害时对建筑物造成的损害，土木工程结构设计也愈发复杂，基于此，可以采取概念设计的方式对土木工程抗震结构进行优化，这种设计方式合理性较强，可以根据相关数据和材料实现科学合理的抗震方案设计，满足建筑工程抗震性能的需求。

4.2 加强土木工程结构隔震和减震设计

在土木工程结构内部，很多环节的连接点在发生地震灾害之后会出现连接不稳定的问题，当地震产生的冲击波传递到土木结构内部，必然会导致结构承载力崩溃，进而发生崩塌现象，对此必须使用一些隔震材料对连接点进行缓冲处理，以此来达到隔震和减震效果，实现对地震冲击波的缓解。在这一过程中需要注意，一些高层建筑受其高度问题的影响，使得隔振装置效果不甚明显，因此，隔震材料和减震设计更适合应用在低层建筑中，主要的隔震材料包括橡胶垫等[10]，可以通过提升连接点摩擦性、粘性的方式来实现更好的连接，除此之外，使用一些减震装置、隔震支座等也可以达到对土木工程结构进行支撑的作用，实现对地震冲击波的吸收。

4.3 土木工程施工场地的合理选择

在选择土木工程建设场地时，必须考虑到地质环境对于工程抗震性能的影响，因此在进行土木工程抗震方案设计时必须考虑到施工场地的实际情况，通过实地考察来掌握施工地具体数据，以此来保障土木工程地基的平稳建设。除此之外，在施工地的选择过程中还要保障环境的开阔，避免周围存在坡地，以免在地震灾害发生过程中出现滑坡现象。

4.4 设置合理的抗震防线

为了进一步优化土木工程抗震结构设计方案，就必须重视抗震防线的作用，通过设置合理的抗震防线，可以有效防范地震造成的冲击波，以此来提升土木工程结构的抗震性能。在发生地震灾害时，土木工程结构中一些延展性比较好的部件会起到较为理想的抗震作用，因此，在设置抗震防线时要使用延性强的配件，从而实现对地震冲击波的缓冲。在设计地震防线时也要遵循多层级原则，通过完善的地震防线设计来充分发挥出每一个土木工程结构部件的自身效能，确保建筑结构的完整度，尤其应该对各部件之间的连接点进行重点保护，例如可以延长同一水平线上的柱两端进行延长，以此来实现对地震冲击波的分散，优化土木工程结构的刚度。

5 结语

总而言之，地震灾害会对土木工程结构造成严重损害，为了进一步保障社会和人民的生命财产安全，就必须对土木结构设计中的抗震研究重视起来，采取有效手段对土木工程抗震结构设计方案进行优化，重点应该关注土木工程结构的安全稳定性，以此来达到最为理想的抗震性能，保障人民的安全。