王曉羽

（山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司，山西太原 030000）

地震是由地殼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的震動(dòng)而引起的，不僅會(huì)造成人員傷亡、建筑物破壞，還會(huì)引起火災(zāi)、滑坡、海嘯、水災(zāi)、有毒氣體泄露、放射物質(zhì)及細(xì)菌擴(kuò)散等次生災(zāi)害。地震是無(wú)法預(yù)測(cè)的，所以只有提高建筑的抗震等級(jí)，才能降低地震所帶來(lái)的危害。

1 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)的重要性

在日常生活中，人們大部分時(shí)間都是蝸居于建筑空間內(nèi)進(jìn)行工作或起居休憩，一旦發(fā)生地震，首當(dāng)其沖受到影響的便是蝸居在建筑空間內(nèi)部的居住者。同時(shí)，地震無(wú)法精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，如果房屋建筑的抗震性能較弱或達(dá)不到一定級(jí)別，當(dāng)?shù)卣饋?lái)襲，一些房屋建筑就可能會(huì)在居住者逃生前發(fā)生坍塌，造成人員傷亡。對(duì)此，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須做好相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)（如圖1所示），加強(qiáng)房屋建筑的抗震性能，提升土木工程結(jié)構(gòu)的整體剛度，確保土木工程結(jié)構(gòu)能夠承受一定的地震沖擊而不發(fā)生傾倒或坍塌，為人們爭(zhēng)取寶貴的逃生時(shí)間，將地震對(duì)人類造成的損失降到最低。

圖1 抗震設(shè)計(jì)

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

2.1 整體原則

土木工程結(jié)構(gòu)是一個(gè)系統(tǒng)性的整體結(jié)構(gòu)，每一個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)都關(guān)乎著整個(gè)土木工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。因此，土木工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要遵循整體原則，在進(jìn)行每一個(gè)局部環(huán)節(jié)的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要從全局入手，既要確保局部抗震設(shè)計(jì)的合理性，還要確保局部設(shè)計(jì)與整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相適性，加強(qiáng)不同結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)性和統(tǒng)一性，從而提升整個(gè)土木工程結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2.2 簡(jiǎn)單原則

研究表明，越是簡(jiǎn)單的土木工程結(jié)構(gòu)，抗震性能越強(qiáng)，這是因?yàn)橥聊竟こ探Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越簡(jiǎn)單，受力情況越清晰，所得到的力學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)也更為精準(zhǔn)，有利于對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)整體協(xié)調(diào)性進(jìn)行控制，進(jìn)而提升整個(gè)土木工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，增強(qiáng)土木工程的抗震性能。因此，在抗震設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要遵循簡(jiǎn)單原則，注重對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的抗震能力設(shè)計(jì)，避免因設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜而出現(xiàn)失衡問(wèn)題。

2.3 抵抗原則

地震的出現(xiàn)往往伴隨極大的破壞性，這種損害不僅體現(xiàn)在地表巖石、土層上，還體現(xiàn)在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞上。為了將地震對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)安全造成的損失降到最低，一直以來(lái)，人們都在想方設(shè)法的提高建筑工程的抵抗性，以減輕突發(fā)自然災(zāi)害對(duì)建筑造成的瞬間損毀、以及后續(xù)持續(xù)性的破壞。為此，設(shè)計(jì)人員必須全面考慮土木工程結(jié)構(gòu)力學(xué)特性，找尋能夠切實(shí)有效提高土木工程結(jié)構(gòu)平整性與穩(wěn)固性的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)而最終提高土木工程結(jié)構(gòu)對(duì)地震的抵抗力。

3 提升木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震性能的有效途徑

3.1 明確抗震設(shè)計(jì)強(qiáng)度

不同的土木工程在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求、建筑規(guī)模大小等方面都存在不同的要求，因此，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)需要結(jié)合土木工程的實(shí)際情況，明確土木工程的抗震等級(jí)要求，嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)定抗震設(shè)計(jì)法律法規(guī)開(kāi)展結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作。同時(shí)，參與土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)土木工程抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、地震危害標(biāo)準(zhǔn)、建筑抗震強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)等文件內(nèi)容有透徹的了解，并將其應(yīng)用到實(shí)際的土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中。之后根據(jù)建設(shè)單位要求，對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)的類型、房屋高度、工程外形、墻梁結(jié)構(gòu)等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，確保土木工程結(jié)構(gòu)每個(gè)細(xì)節(jié)部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都能符合相關(guān)的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并達(dá)到一定的抗震強(qiáng)度。且不同部位間可以互相分擔(dān)對(duì)方在地震時(shí)所受到的沖擊破壞力，從而提升建筑的整體抗震性。

3.2 合理選擇施工場(chǎng)地

土木工程結(jié)構(gòu)的建設(shè)質(zhì)量及使用壽命，不僅受施工技術(shù)及施工材料質(zhì)量的影響，還受施工場(chǎng)地地質(zhì)活動(dòng)狀況及周邊自然環(huán)境條件的影響。因此，在土木工程的設(shè)計(jì)初期，要合理選擇項(xiàng)目場(chǎng)址，技術(shù)人員應(yīng)親臨現(xiàn)場(chǎng)勘察項(xiàng)目選址的土地結(jié)構(gòu)、土壤狀況、周邊自然環(huán)境條件以及地殼運(yùn)動(dòng)狀況等，之后對(duì)勘察結(jié)果進(jìn)行綜合性分析，預(yù)估該選址未來(lái)可能會(huì)發(fā)生地震等自然災(zāi)害的概率。

如果項(xiàng)目選址地的地殼活動(dòng)較為活躍，且處于地震多發(fā)地帶，則應(yīng)上報(bào)相關(guān)部門，申請(qǐng)更換項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地；或?qū)㈨?xiàng)目選址更換到受地震沖擊較小或地殼板塊活動(dòng)頻率低的區(qū)域。此外，項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地也不宜選擇地質(zhì)斷層帶、滑坡頻發(fā)地區(qū)、洪澇多發(fā)區(qū)域等自然災(zāi)害發(fā)生頻繁的區(qū)域，這會(huì)對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定及使用壽命造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。即使抗震設(shè)計(jì)水平再高，也難以彌補(bǔ)地理環(huán)境條件帶來(lái)的天然缺陷，進(jìn)而造成人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生重大人員傷亡，影響社會(huì)的穩(wěn)定和諧。

3.3 結(jié)合抗震烈度需求合理設(shè)計(jì)土木工程結(jié)構(gòu)

我國(guó)地震烈度分為12度，具體如下：Ⅰ度（1）無(wú)感。Ⅱ度（2）室內(nèi)個(gè)別靜止中人有感覺(jué)，個(gè)別較高樓層中的人有感覺(jué)。Ⅲ度（3）室內(nèi)少數(shù)靜止中人有感覺(jué)，少數(shù)較高樓層中的人有感覺(jué)。Ⅳ度（4）室內(nèi)多數(shù)人、室外少數(shù)人有感覺(jué)，少數(shù)人睡夢(mèng)中驚醒。Ⅴ度（5）室內(nèi)絕大多數(shù)、室外多數(shù)人有感覺(jué)，多數(shù)人睡夢(mèng)中驚醒，少數(shù)人驚逃戶外。Ⅵ度（6）房屋少數(shù)輕微破壞，絕大多數(shù)完好。多數(shù)人站立不穩(wěn)，多數(shù)人驚逃戶外。Ⅶ度（7）房屋少數(shù)中等破壞，多數(shù)輕微破壞和基本完好。大多數(shù)人夢(mèng)中驚逃戶外，騎自行車的人有感覺(jué)，行駛中汽車駕乘人員有感覺(jué)。Ⅷ度（8）房屋少數(shù)中等和嚴(yán)重破壞。多數(shù)人搖晃顛簸，行走困難。Ⅸ度（9）房屋少數(shù)毀壞，行動(dòng)的人摔倒。Ⅹ度（10）房屋大多數(shù)毀壞，騎自行車的人會(huì)摔倒，處不穩(wěn)狀態(tài)的人會(huì)摔離原地，有拋起感。Ⅺ度（11）房屋絕大多數(shù)毀壞，大量山崩滑坡。Ⅻ度（12）房屋幾乎全部毀壞，地面劇裂變化，山河改觀。在進(jìn)行土木工程抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)地震烈度的不同，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)土木工程所在區(qū)域的地質(zhì)狀況進(jìn)行實(shí)地抗震實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步明確土木工程結(jié)構(gòu)所需的抗震等級(jí)，而后根據(jù)所確定的土木工程抗震等級(jí)，進(jìn)行房屋框架結(jié)構(gòu)、工程外形、建筑內(nèi)空間布局等細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)，同時(shí)選擇性能佳、抗震性能較高的鋼筋、混凝土等施工材料，以用于土木工程結(jié)構(gòu)施工，以此增強(qiáng)土木工程的承載力。通過(guò)科學(xué)合理的抗震設(shè)計(jì)，將建筑各構(gòu)件部位擰成統(tǒng)一的建筑整體，進(jìn)而增強(qiáng)建筑的整體抗震性能。

3.4 提升土木工程結(jié)構(gòu)的整體抗震性能（見(jiàn)圖2）

圖2 提升土木工程結(jié)構(gòu)的整體抗震性能

土木工程是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，在對(duì)其進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不能單獨(dú)考慮某一個(gè)設(shè)計(jì)部位的抗震能力，或?qū)⒛骋粋€(gè)工程結(jié)構(gòu)單獨(dú)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。其需要設(shè)計(jì)人員從整體角度出發(fā)，在結(jié)構(gòu)框架下對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)部分的抗震能力進(jìn)行優(yōu)化和提升，從而提升土木工程結(jié)構(gòu)的整體抗震性能，以防止建筑在地震來(lái)臨時(shí)，因?yàn)槟骋粋€(gè)建筑節(jié)點(diǎn)的破壞而影響其他建筑節(jié)點(diǎn)的抗震性能，最終導(dǎo)致建筑出現(xiàn)大面積坍塌。

為避免這種情況的發(fā)生，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行土木工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要保障工程結(jié)構(gòu)抗震防線的多重性與完善性，并結(jié)合土木工程項(xiàng)目的實(shí)際使用情況，有針對(duì)性地對(duì)部分建筑部位的抗震防線進(jìn)行延展設(shè)計(jì)。這樣一來(lái)，建筑就可以在地震來(lái)臨時(shí)更好地對(duì)其所受到的地震沖擊力進(jìn)行分散，一定程度上抵抗地震所造成的壓力，降低地震對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)帶來(lái)的不良影響（如圖2所示）。最后，在對(duì)土木工程抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行安裝時(shí)，還可以適當(dāng)增加抗震結(jié)構(gòu)框架內(nèi)部水平柱的兩端長(zhǎng)度，降低塑性變形對(duì)增強(qiáng)柱端抗壓能力的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中融入抗震設(shè)計(jì)，不僅是完善土木工程結(jié)構(gòu)性能的必要手段，同時(shí)也是提升土木工程結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性、延長(zhǎng)使用壽命的關(guān)鍵。隨著我國(guó)建筑行業(yè)的不斷完善和發(fā)展，土木工程抗震設(shè)計(jì)已經(jīng)成為土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，只有不斷提高土木工程結(jié)構(gòu)的抗震性能，才能維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，推動(dòng)建筑行業(yè)的良性發(fā)展。