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土木工程设计中的抗震设计要点研究张旭东

发表时间：2021/9/3 来源：《建筑科技》2021年9月中作者：张旭东

[导读] 对建筑抗震结构的设计中存在的问题进行具体分析，合理地考虑建筑所在抗震区域的物理、地质、气候特点以及建筑施工现场的环境、经济、技术等各种因素，以保证各种抗震建筑结构的整体设计能够满足建筑抗震结构性能的基本要求，在一定程度上保证建筑抗震的实用性和效果。

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摘要：对建筑抗震结构的设计中存在的问题进行具体分析，合理地考虑建筑所在抗震区域的物理、地质、气候特点以及建筑施工现场的环境、经济、技术等各种因素，以保证各种抗震建筑结构的整体设计能够满足建筑抗震结构性能的基本要求，在一定程度上保证建筑抗震的实用性和效果。
关键词：建筑结构设计；抗震结构设计；理念
        1建筑工程结构抗震性设计的基本原则
        1.1简单化原则
        在建筑工程结构设计中，结构形式越简单，计算简图越明确，地震作用传递途径也越直接。与复杂的建筑结构体系相比，简单的建筑工程结构体系可增加力学计算的准确性，从而有效平衡项目结构设计，最大限度地避免结构设计过于复杂度高所引发的设计不全面问题。同时，建筑形体的规则性还可减少地震灾害对建筑结构的负面影响，弱化地震作用过程中的力学传递效果，优化建筑的抗震性能。
        1.2抵抗性原则
        为有效加强建筑工程结构在地震作用下的稳定性和安全性，应在结构体系设计中全方位考虑地震作用。为此，设计人员在工程结构设计期间，要建立相对科学和完善的抗震体系模型，确保发生地震灾害时，建筑结构依然能够保持相对稳定性，抵御地震灾害的负面作用，也可充分展现模型的预防性作用和优势。上述工作也是建筑结构抗震设计中的重点内容。为加强结构的稳定性和安全性，要求合理设置抗震能力，且抗震性能设置不宜过大，需保障其自身结构体系力学的平衡性效果。
        1.3合理性原则
        科学合理的结构布局可以有效抵御地震作用时造成的冲击力，提升建筑的抗震能力。因此，在工程结构抗震设计中，设计人员要从结构的整体特点入手，将在地震作用下可能首先发生位移或形变的建筑部位找出来，并对导致这一部位出现形变的原因进行分析，找出设计不合理之处，进而对现有的结构布局进行优化和调整。然后再次重复同一的实验，直至整个布局受力平衡且无明显变形或形变位置为止。建筑结构抗震设计中，遵循合理性原则，可对建筑结构形态、连接部位特征以及受力情况等进行综合分析与考量，合理调整结构性能参数，科学选择材料设备，提高建筑结构设计质量，降低地震灾害对建筑的影响，减少坍塌问题的产生。
        2建筑结构抗震设计中存在的问题
        2.1设计人员的抗震设计概念不明确
        抗震减灾设计是为了更好地抵御大地震中的灾害，提高抗震减灾能力，避免造成生命财产的严重损失。但是现在仍然有很多设计人员的建筑理念是用大量的优质钢筋混凝土来抵抗地震。实践证明，建筑材料结构中主要钢筋的固定不尽人意。而且，钢筋数量的增加不仅会直接降低建筑材料的延性，还会降低建筑结构的整体抗震适应性。因此，越来越多的研究发现，单纯通过计算钢筋数量来设计和分析结构的抗震能力是不全面的。在建筑结构设计中，不仅要突出需要加强的薄弱部位，还要突出不能被地震破坏的薄弱部位，以保证整个建筑主体结构的安全。由于基础构件的严重破坏往往直接消耗抗震建筑的大量能量，建立正确的建筑结构设计指导理念才是我国抗震建筑设计真正的基本指导思想。
        2.2抗震设计在结构设计中不够重视
        目前，许多建筑的主体结构在多次地震中遭到严重破坏，这也是由于目前的抗震设计在建筑结构设计中的重要作用不够明显，设计人员不够重视。这些安全问题和隐患，在遇到大地震时可能会逐渐放大，它已成为严重威胁人民生命和公共财产安全的重大社会问题。因此，在充分考虑抗震建筑实际工作环境的基础上，应做出合理的设计选择，以提高抗震设计水平。

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        3抗震设计在建筑结构设计中的应用
        3.1科学选址
        建筑抗震结构设计中，建筑选址尤为关键，虽然突发的地震灾害可能使建筑物轰然倒塌，但科学合理的地理位置也可显著提高建筑物的抗震能力。在发生地震灾害时，建筑结构可能产生明显的移位现象。不同结构和不同性质的土体上，位移的程度也会存在较大的差异。如建筑结构设置于无法满足工程建设要求的土体上，不仅不利于完善建筑结构的性能，而且也会加大建筑物坍塌的风险。为此，在建设项目选址的过程中，要以可有效控制地震作用影响的地区为首选，并全方位考量附近地形和地貌概况，将工程建设在平坦开阔的区域，注重建筑物周边土体的密实度和稳定性，进而承受不同的荷载组合。若无法避开不利地质区域，设计人员可以发挥自身的专业优势和技术优势，采取切实可行的改进措施，根据建筑的抗震能力，采取有效的地基基础设计和加大上部结构刚度的措施，最大限度地减少地震灾害对建筑结构的负面影响。
        3.2设置多道抗震防线
        在建筑物抗震设计的过程中，设计人员应根据实际设置多道抗震防线，采取该设计模式可控制地震对建筑物的不利影响。在建筑结构设计中，应在抗震体系中应用延性优势较为明显的构件，这也是建筑结构抗震的第一道防线。或者也可设置多种其他的建筑构件，形成第二和第三道防线。发生地震灾害时，如第一道防线受损，则可充分利用其他防线的作用和功能承受地震灾害所带来的冲击，为人们的生命财产安全提供有力保障。
        3.3合理布局，控制地震能量
        采取减少地震作用的方法可有效减轻地震灾害对建筑结构造成的负面影响。为严格控制地震灾害产生的能量，在建设土木工程结构的过程中，还需认真分析建筑物位移动作的影响因素，且在结构设计的过程中注重因素的合理预测与定量分析，以期在结构设计的过程中减弱地震震动产生的能量。同样重要的是，发生地震时，为严格控制建筑物可能出现的破损和变形问题，需认真分析和设计建筑底部位置的塑性变形，这种方法在地质硬度较高的土木工程建设中具有十分显著的优势。在设计过程中，工作人员应将结构间的关系及力传导方向等进行思考和分析，合理利用结构间的协作关系，实现对地震能量的消减和把控，降低地震能量波集中传导对局部建筑结构带来的影响和威胁，保证建筑的质量。在力传导分析中，要做好应力均衡划分的思考，避免局部应力过大带来的威胁，保证建筑结构的质量。
        3.4加强结构抗震设计
        （1）防震缝设计以预防地震为基本原则组织抗震结构设计，对于无法满足设计要求的建筑，可以在特定位置设置防震缝，合理利用防震缝分解建筑内部结构，使建筑内部结构成为独立于其他结构的重要单元。缝隙两侧也需预留结构宽度，保证防震缝两侧建筑完全分离。如出现地震作用，则防震缝可有效减轻地震产生的波动，以规避建筑的某个部分影响建筑结构的其他部分。（2）抗震墙设计建筑结构设计中，如发生严重的地震灾害，则建筑物抗震墙所受的影响最为明显。墙体受到地震作用后，会产生不同程度的裂缝问题，如问题较为严重也会引发建筑倒塌的情况。所以，抗震墙设计也成为建筑结构设计中的关键内容。墙体设计需要高度满足建筑抗震性能的要求。在建筑结构设计中，可采取精细化设计方式。墙体横向设计期间，始终坚持均匀设计原则，确保发生地震灾害时，墙体不易产生横向位移。在墙体纵向设计阶段，为抵御严重的地震灾害，要规避墙体竖向裂缝，这样纵向设计与横向设计的有机结合可有效减轻地震灾害对建筑结构的不利影响。
        4结语
        总之，在建筑设计中，建筑的抗震设计是整个结构设计中最重要的部分之一。因此，在建筑结构设计中，需要综合分析建筑所在区域的施工环境、技术等因素，以保证建筑结构的抗震设计能够满足实际抗震需求。
参考文献：
[1]吴振.建筑结构设计中的抗震设计理念分析[J].现代物业（中旬刊），2020（1）：90.
[2]肖凯峰.简述抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用[J].城市建筑.2020(05)