浅析土木工程的抗震结构优化设计
刘国剑
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刘国剑,. 浅析土木工程的抗震结构优化设计[J]. 中国土木工程,2023.7. DOI:10.12721/ccn.2023.157061.
摘要:
土木工程的抗震性能提高直接影响到建筑质量,能提高建筑稳定和安全。抗震相关问题需要从土木工程设计角度进行综合考虑,工程相关人员应该树立正确的抗震意识,更好地控制建筑质量,为了保障工程整体质量,需要做好相应对策。
关键词: 土木工程;抗震结构;优化设计
DOI:10.12721/ccn.2023.157061
基金资助:

前言:随着经济社会的发展,各种类型的土木工程建设大量推进,人们对土木工程结构的抗震性能也提出了更高要求。然而,由于我国幅员辽阔,很多地方属于典型的地震灾害多发区,地震发生有一定的周期性,抗震设计是否科学,与建筑结构的安全性、实用性和耐用性有着密切的联系,因此,土木工程建设在抗震设计上必须严格遵守相关的安全规定,扎实落实各项抗震措施,最大限度的提高对地震灾害的防范能力。

1、抗震结构设计中需要遵循的基本原则

1.1结构形状简单化

结构的设计需要遵循结构形状更加简单化,根据建筑主体的受力情况,进行简化计算,能够有效的将土木工程的抗震结构设计的更加合理、精确。同时对于土木工程结构的设计更加简单化,也是为了能够更加有效的加固土木工程的薄弱环节。

1.2坚持科学化与合理化设计

将结构本身做到科学化与合理化相结合,能够充分的帮助建筑物进行规划和设计,并且保障建筑设计中出现的不科学的因素,以及对建筑物整体结构有印象的因素,务必要从全方面的角度上进行修改和重新设计,从而保障整体建筑的抗震结构以及各个组成部分,均是合理、科学的。在基础设施结构上的设计也需要相互结合,紧密联系,保障整体的稳定性。

1.3确保结构设计的合理与整齐

需要遵守设计的整体性,保障建筑结构整体布局的合理整齐,从而能够保障结构的坚固,提高抗震性能。另外在实际的设计过程中,还需要有效的提升建筑结构的抗侧压力。一旦发生地震,能够有效的避免建筑物整体的抗压能力,防治法伤偏移的现象,保障人员安全,以及工程质量。

2、土木工程建筑抗震方面现存的问题

地震波具有较强的穿透力,可以在非常短的时间内,通过土壤、岩层和低级,使建筑物发生外部的裂变和挤压,当结构内部的力量超过了建筑物的承受能力,就会发生建筑物的变形、损坏甚至倒塌。现阶段,土木工程的抗震技术主要采用等效斜撑的方法,该方法具有一定的有效性,但是由于其精确度较低,所以在实际的应用的过程中具有一定的局限性。也有些学者企图从非线有限元的角度进行模型的填充,但是施工过程过于复杂,实际效应并不高。在抗震设计的过程中,我们应该对其有理论上的把握。影响建筑物抗震能力主要在于建筑物的刚度,所谓抗震的刚度,按照相关理论的规定,与在按空框架分析的基础上乘以小于1的周期修正系数体现填充墙对结构的刚度贡献,而不去计算填充墙的刚度。周期修正系数与地震作用下混凝土框架的反应密切相关。所以在抗震设计中对于周期修正系数的确定是确定框架填充墙结构是否合理的一个重要的因素。如果我们没有进行精确的计算,那么该范围将直接导致在土木工程施工过程中稳定性和抗震性的不精确。另外,对于框架周期系数的合理性,现阶段也存在一定的疑问,并没有十分肯定的理论依据和学界认可。

3、土木工程的抗震结构的优化设计

3.1依据土木工程结构的结构性能

遵循的设计标准是在建筑物区域中可能会出现的地震强度其对应的建筑结构抗震性能。确定建筑结构的抗震性能指标应该主要依据如何确保建筑物内部或者外部在地震来临时不会受到影响。此外还应该保证建筑结构不具有抗震性能的部分及其重要基础部位也应该具备抗震能力。一旦地震发生,应该控制建筑结构在自身可以承受的范围之内。此外还应该考虑建筑结构的抗风性能。原因是建筑结构会在巨大风力的影响下会发生水平方向的震动,会影响建筑的安全性能,使得建筑的安全实用性降低从而影响建筑抗震结构构件本身的耐久度。因此,一定要使得建筑结构的性能达标且能够满足建筑结构的设计要求从而达到抗震效果。

3.2设置多重抗震防线

要想提升建筑物的抗震性能,应对地震的频发性,就要设置多重的抗震防线,在进行建筑设计的过程中,运用多重的抗震设计,充分考虑建筑物的实际情况,根据建筑物的地理位置,进行综合的分析,设置多方面的抗震措施,尤其是要充分考虑建筑物组成的构件,在建筑设计中,做好建筑刚度和延展性构件的选择,确定建筑的第一道抗震防线,要想增加抗震性能,就要形成抗震防线的体系,设置第二道、第三道的防线,提升建筑工程的抗震能力,如果地震比较严重,在第一道抗震防线受损后,同样会有其余抗震防线的跟进,增加人身财产安全。在多重抗震防线的设计中,要提升设计人员的能力,重视抗震性能,做好多重抗震防线的设计工作,提升建筑物的安全性能,在灾害发生时将损失降到最低。

3.3不断完善抗震结构设计方案

土木结构施工会根据设计方案进行,对土木工程的抗震能力提高有着重要影响。为了提高土木工程结构的抗震能力,要对抗震设计方案进行优化和完善。对施工中可能出现的问题或遇到的难点进行全面分析,针对不同的情况制定策略,对方案进行完善,使土木工程抗震设计顺利进行,保障束体的抗震性能以及质量。在完善方案的过程中,要对设计目标加以明确,对每个环节项目进行细致到位的完善或优化,特别是较为薄弱需改善的环节,对步骤要进行细致划分。比如针对建筑地基的抗震工作方面,要根据所在地的地质情况,结合建筑物所属的抗震级别进行分析,这样可以提高地基的抗震效果并且在稳定性和承受能力上有所保障。

3.4掌握处理不规则结构的方法

如果工程结构存在不规范的情况,那么,设计人员所面临挑战的难度就会更大,此时,需要设计人员利用时程分析法,对多遇地震进行补充计算,掌握结构地震的反应过程,根据构件在地震中呈现出弹塑性变形状态时对应的内力,确定工程结构的薄弱点,再有针对性的完成后续的设计工作。

3.5选择合适的施工材料

在对土木工程进行建造前,设计人员就应当确定施工过程中所需材料对应的抗震系数,再以此为依据,完成施工材料的选择和采购工作,避免由于施工材料抗震性能较差,导致工程结构乃至整个建筑的抗震性能受到影响的情况出现。材料的强度和硬度,给建筑整体所具有抗震性能带来的影响是难以被忽视的,因此,在选择施工材料时,相关人员应将强度和硬度作为主要筛选条件。另外,设计人员还应当尽量增加施工材料的种类,这样做能够防止某种材料出现隐患,导致建筑工程无法如期施工的情况发生,只有根据不同位置的要求,选择并使用相应的施工材料,才能在最大程度上减小单一材料给工程结构的抗震性能带来的影响。

3.6加强布局的合理性,削弱地震能量

土木工程结构抗震设计工作中,为有效减小地震作用对结构产生的伤害,设计人员需合理预测和分析土木工程结构,控制外力因素对工程结构产生的威胁,并根据工程实际对土木工程布局加以调整,进而以更加优质的结构抗震设计完善结构性能。再者,为了更好地完善结构的抗震性能,设计人员还需采取多种措施优化建筑结构整体布局,以优越的布局提高结构的稳定性和安全性,进而发挥出结构抗震设计的积极作用,为我国土木工程设计和建设的全面发展提供助力。

结束语:随着土木工程建筑的增多,地震灾害的频发,积极做好土木工程结构设计中的抗震设计至关重要,在充分认识抗震设计的基本原则、抗震设计及其他的质量强化措施之后,设计人员还需要从思想上重视,在实践上落实,只有这样,才能切实提高抗震防震能力,保障土木建筑的安全与稳定。

参考文献:

[1] 雷哲智.浅析土木工程结构中的抗震设计[J].中国设备工程.2019(02)

[2] 贺国华.谈土木工程结构设计中的抗震设计要点[J].山西建筑,2019,45(02):32-33.

[3] 赵复苏.探讨土木工程结构设计中的抗震研究[J].工程技术:文摘版.

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