楊林海

（廈門(mén)市泛華建筑設(shè)計(jì)有限公司山西分公司，山西 太原 030021）

地震是我國(guó)當(dāng)前較為常見(jiàn)的自然災(zāi)害之一，在過(guò)去幾十年的摸索中，我國(guó)在土木工程結(jié)構(gòu)抗震功能的設(shè)計(jì)上取得了顯著進(jìn)步，但仍存在一些問(wèn)題影響了土木工程結(jié)構(gòu)抗震性能的提升，還需要對(duì)其進(jìn)行深入研究。

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

1.1 優(yōu)化建筑物的結(jié)構(gòu)平面布置

從力學(xué)角度來(lái)分析，建筑物平面布局越規(guī)整，傳力體系就會(huì)越明確，所涉及到的受力方向和受力角度的計(jì)算也越簡(jiǎn)便，利于設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑物各部分的受力情況進(jìn)行精確分析。反之，復(fù)雜的土木工程結(jié)構(gòu)體系，由于涉及到的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)較多，設(shè)計(jì)人員無(wú)法對(duì)每個(gè)關(guān)鍵部位處的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行逐一精確分析，因此當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，這部分建筑便會(huì)發(fā)生形變，嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)斷裂或傾塌。由此得出，結(jié)構(gòu)體系越簡(jiǎn)單的建筑，所具有的抗震性能也越強(qiáng)。

1.2 注重建筑物的結(jié)構(gòu)整體性

是否要對(duì)建筑平面進(jìn)行合理分割，是否將建筑物按結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性、豎向規(guī)則性等進(jìn)行劃分，是否通過(guò)分割將建筑物分成各自的結(jié)構(gòu)體系，要進(jìn)行整體與局部分析對(duì)比，從而確定出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)體系。建筑物的整體抗震性能，不僅僅是某一個(gè)建筑部位應(yīng)具有的性能，而是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有的性能。因此，要從結(jié)構(gòu)體系的整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)整體結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行合理規(guī)劃，并加強(qiáng)各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的緊密性和關(guān)聯(lián)性，以此提高整個(gè)建筑物的抗震性能。

1.3 增強(qiáng)建筑物的結(jié)構(gòu)抗震性

為確保結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，可以提高建筑物結(jié)構(gòu)自身的承載能力 （高承載力低延性），或提高建筑物結(jié)構(gòu)自身的延性 （低承載力高延性）來(lái)實(shí)現(xiàn)。因些為達(dá)到這一目標(biāo)，必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)行相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)，以提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性。

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

2.1 主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

對(duì)土木工程建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性直接決定了整體建筑工程質(zhì)量。而底框結(jié)構(gòu)具有適用范圍廣、實(shí)用性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益較高等基本特征。底框結(jié)構(gòu)最顯著的缺陷是剛度分布不均衡，極易對(duì)整體建筑結(jié)構(gòu)造成不利影響，進(jìn)而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。由此可知，底框結(jié)構(gòu)不適用于對(duì)抗震等級(jí)要求較高的區(qū)域。相關(guān)設(shè)計(jì)人員需采取切實(shí)可行的手段，優(yōu)化主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提升抗震性能。

2.2 選定施工場(chǎng)地

通常來(lái)說(shuō)，建筑所處的地理位置不同，受地震波的沖擊力度也各不相同。為此，土木工程建筑結(jié)構(gòu)的震后情況也存在較大差異。出現(xiàn)這種差異的關(guān)鍵因素之一是地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件。在建筑選址時(shí)，要充分考慮工程場(chǎng)區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件，綜合分析土木工程建筑與變電站等場(chǎng)地內(nèi)是否存在潛在風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)防出現(xiàn)除地震災(zāi)害以外的建筑安全性影響因素。

2.3 加強(qiáng)抗震加固設(shè)計(jì)

當(dāng)前，多數(shù)土木工程建筑的抗震方式單一化，且抗震能力不達(dá)標(biāo)。一旦遇到高強(qiáng)度地震，土木工程建筑結(jié)構(gòu)就會(huì)因抗剪切力不足而出現(xiàn)垮塌。為此，設(shè)計(jì)人員要注重整體建筑結(jié)構(gòu)的剛度與強(qiáng)度的均勻分布，避免出現(xiàn)薄弱層。同時(shí)，充分考慮工程場(chǎng)區(qū)的實(shí)際情況，優(yōu)選地震反應(yīng)較小的結(jié)構(gòu)體系。待抗震加固設(shè)計(jì)方案確定后，還要不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，加強(qiáng)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理性。在抗震加固設(shè)計(jì)時(shí)，還需加大對(duì)抗震預(yù)設(shè)系統(tǒng)的重視，采取適宜的抗震設(shè)防策略。例如，在選擇分配柱時(shí)，充分考量短柱的抗彎能力，確?？箯澞芰εc抗剪能力保持一致，提升整體建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

3 提升土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)性能的措施

3.1 明確載重范圍

在土木工程抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員首先要明確土木工程的載重范圍，對(duì)預(yù)期建成的建筑整體載重進(jìn)行預(yù)測(cè)，或類(lèi)比已有類(lèi)似的土工程建筑得出確定的載重范圍，然后以此為依據(jù)設(shè)計(jì)各項(xiàng)抗震參數(shù)。

3.2 明確平面結(jié)構(gòu)設(shè)置

土木工程平面結(jié)構(gòu)的設(shè)置會(huì)影響土木工程建筑的抗震性能，為此，設(shè)計(jì)人員在對(duì)土木工程平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要通過(guò)檢測(cè)試驗(yàn)對(duì)已有平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行確定，對(duì)平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的每一個(gè)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)核算和確認(rèn)，保障平面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，以此將后續(xù)的施工建設(shè)誤差降到最低。

3.3 明確材料性質(zhì)

不同材料有著不同性能，這些材料在使用過(guò)程中疊加產(chǎn)生的效果也是各不相同的。所以設(shè)計(jì)人員在土木結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，要充分考慮各材料性能對(duì)土木工程最終抗震性能的影響，盡量選擇形變小，穩(wěn)定性高且抵抗力強(qiáng)的施工材料，以此提升土木工程整體的穩(wěn)定性和安全質(zhì)量。

3.4 合理設(shè)置抗震防線

設(shè)計(jì)人員為保障土木工程結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到預(yù)期的抗震性能，會(huì)設(shè)置多條抗震防線來(lái)增加土木構(gòu)成結(jié)構(gòu)的抗震性能，也就是人們常說(shuō)的多重抗震防線。其是由一個(gè)或多個(gè)延性較好的建筑結(jié)構(gòu)體系組成的具有較強(qiáng)抗震效果的抗震結(jié)構(gòu)體系。在土木工程抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)用多重抗震防線體系，能夠起到很好的抗震效果。當(dāng)?shù)谝坏揽拐鸱谰€被地震作用力破壞后，第二道、第三道等抗震防線，將會(huì)接替第一道抗震防線繼續(xù)發(fā)揮抗震作用。這種抗震體系的出現(xiàn)，能夠最大程度上保障土木工程建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，后延土木工程坍塌或損壞的時(shí)間，為居住者爭(zhēng)取寶貴的逃生時(shí)間，保障居住者的生命安全。

3.5 提高計(jì)算數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度

在進(jìn)行土木工程抗震設(shè)計(jì)時(shí)，需要用到各種計(jì)算公式及計(jì)算方法，對(duì)部分較為重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，通常會(huì)進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)以確保計(jì)算結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性。為進(jìn)一步提高計(jì)算數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，設(shè)計(jì)單位要積極引進(jìn)更為先進(jìn)的測(cè)量工具及信息化計(jì)算技術(shù)，必要時(shí)可以借助一些較為先進(jìn)的信息化模型技術(shù)，如3D建模等，按照已有的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行一定比例的建模。并對(duì)建好的3D模型進(jìn)行地震實(shí)驗(yàn)，觀察各建設(shè)構(gòu)件在地震作用力下的形變條件及受力情況，而后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)有計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行核驗(yàn)，提高計(jì)算水平。

3.6 加強(qiáng)填充墻裂縫控制

現(xiàn)如今，建筑工程規(guī)模顯著擴(kuò)張，建筑結(jié)構(gòu)也存在十分明顯的差異。填充墻在建筑結(jié)構(gòu)中所占比重較大，結(jié)構(gòu)特色尤為明顯。土木工程建筑建設(shè)和發(fā)展的過(guò)程中，填充墻得以廣泛應(yīng)用。裂縫問(wèn)題是填充墻施工中較為常見(jiàn)的問(wèn)題，若無(wú)法采取科學(xué)有效的應(yīng)對(duì)措施，則會(huì)削弱建筑的抗震性。所以，建筑設(shè)計(jì)人員必須理性客觀地認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)梁的主要特點(diǎn)，提高框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平?？蚣芙Y(jié)構(gòu)對(duì)建筑穩(wěn)定性具有決定性的作用，如框架結(jié)構(gòu)存在質(zhì)量和安全隱患，或建筑框架結(jié)構(gòu)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)間存在矛盾沖突，則會(huì)拖慢工程進(jìn)度。

3.7 確保墻體的設(shè)計(jì)厚度滿足規(guī)范要求

建筑設(shè)計(jì)中，工作人員應(yīng)確保墻體施工厚度滿足工程建設(shè)的要求，從而維護(hù)結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性。多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，墻體厚度不得小于240mm，且在設(shè)計(jì)墻體厚度時(shí)，要充分考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)和地形概況，從而合理調(diào)整墻體厚度，切實(shí)加強(qiáng)墻體的抗震能力。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員要從土木工程結(jié)構(gòu)的整體出發(fā)，將土木工程結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)、布局以及材料等進(jìn)行合理選擇，提高計(jì)算數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，只有這樣能提高建筑整體的抗震性能和穩(wěn)定性，保護(hù)居住者的生命財(cái)產(chǎn)安全。