湖北省地震局 地震预警湖北省重点实验室 430071
摘要：众所周知，地震属于重大自然灾害，一旦发生将会带来巨大的财产损失，严重威胁到人们的生命安全。从唐山大地震到汶川、玉树地震，每一次地震的发生都导致无数建筑物倒塌，人员死伤严重，同时也阻滞了当地的经济发展。因此，我们必须记住血淋淋的教训，为了避免历史的重演，需要优化建筑工程结构设计，要求相关设计者和施工者具有良好的抗震意识，在抗震环节不断融入新理念、新技术、新材料，保证建筑工程结构的安全性和稳定性，对人民的生命财产安全负责。
关键词：土木工程结构；抗震问题；
引言
从全球的重大地震灾害调查中可以发现，95%以上的人员伤亡都是因为建筑物受损或倒塌所导致的。众所周知，“杀人的不是地震，而是不设防的建筑”。应对地震，关键是提高建筑物的抗震性能。在我国的新疆地区通过实施抗震安居工程，对不同类型的农房采取了抗震设计及相应的技术措施，新疆的抗震农居工程经历了50多次6级左右地震考验，基本实现了零死亡，取得了良好的抗震效果。在新的历史发展阶段，整个建筑行业的持续快速发展，受到各方面的影响，土木工程项目的要求在不断向着高、精、尖等创新领域迈进的大背景下，土木工程结构设计也因为其自身对建筑物的抗震性具有举足轻重的分量而受到普遍关注。但是，就现阶段的发展而言，我国土木工程结构抗震设计水平还有待进一步提升，在具体设计环节也存在一些问题有待解决，基于此，优化土木工程结构抗震设计，保证工程结构的安全稳定成为了发展的重中之重。
1土木工程结构抗震设计中存在的问题
首先，纵观当下，我国土木工程存在的大部分各式各样问题，主要归结于土木工程设计方案中存在的一些抗震方面的问题。随着社会经济的飞跃发展，发展与资源逐渐形成正向发展的稳定关系，发展必须依靠资源来实现自我方面的系列供应，然而地球的资源相对有限，造成的最终结果就是在资源获取的过程中，土木工程建筑物所需要付出的成本会变得越来越多。对建设方来说，都想实现自身利益的最大化，因而建设方会利用可能存在的各种方式来满足降低成本的目的，对绝大多数建设方来说，降低成本的一种重要方式就是尽可能地增加土木工程中建筑物高度。一个建筑物的高度越高，那么建筑物的重心也将会不断地升高，建筑物的稳定性也将下降。
其次是从土木工程结构体系上来说，施工方主要是利用结构梁柱作为建筑物支撑部件的一部分，这之后及时在主要框架基础上进行相应的结构填充。然而伴随着建筑物高度的叠加性，使得建筑物当中产生负荷横向的现象以及不断变大的弯矩与剪切刀，最终将对高层及超高层建筑物在初期平面设计和基期施工阶段产生十分严重的影响。综合来说土木工程建筑在进行整体框架的设计过程中，将会受到来自建筑层数方面的制约。
2土木工程结构抗震重点内容分析
2.1完善土木工程结构外立面和竖向抗震设计布置
结构体系的外形和结构刚度的变化均会使楼层发生较为严重的变形，主体结构竖向布置的过程中也需要注意多方面的内容：结构侧向刚度自下而上逐渐减小。为有效规避结构软弱层，应采取有效的措施避免上下层刚度发生突变。框架结构的楼层与相邻上层的侧向刚度比应在0.7以上，与相邻三层的平均侧向刚度比需在0.8以上。在框剪结构中，楼层与相邻上层的刚度比在0.9以上，底层嵌固层的刚度比在1.5以上。结构中需尽量规避软弱层，层间受剪承载力应在上一层的8成以上。结构上部楼层的收缩部分到室外地面的高度与房屋高度的比值若超过0.2，则上部楼层收进后的尺寸要为下部楼层水平尺寸的75%，上部楼层的尺寸不得超过下部外挑水平尺寸的110%，且外挑尺寸需在4m以内。楼层的重力需沿高度均匀分布，上部楼层的重力应在下部楼层的1.5倍以内。
2.2重视施工场地的选择
首先，要积极的进行建筑场地的事实选取，选择比较平坦的区域和场地进行施工操作。平坦的地方能够更好的塑造出坚固抗震的工程项目。其次，就是要选择相对开阔的场地，开阔的场地能够将建筑施工变的更加便捷，同时开阔场地能够更好的将抗震的性能提升到最高。第三，要调选出具有良好密度和硬度的土层地区，密度的强度能够更好的保护好抗震的性能和加强抵抗地震的能力。良好硬度的选择也是选择施建工程的重要的指标，因为其能够更好的保障施工项目不被地震所割裂。第四，土木工程建筑不应建立在地震的断裂带上。地震的断裂带会很大程度上影响项目的施工及后期使用，同时施工质量得不到良好的保障。建筑物处在地震的频发地带，就需要加强其抗震的能力，做好一系列防范措施，增加了建筑的施工难度和建造成本。
2.3在土木工程结构节点上使用减隔震装置
设计人员可以使用叠层橡胶支座来实现在建筑物上的减震作用。在土木工程结构关键节点上安装叠层橡胶支座等减隔震装置可以有效地将地震震动影响降到最低，增强了建筑物的稳定性和安全性。在低层建筑物领域能够更好的提升减震防震的效果，达到最佳的减震工作，保证低层建筑物不被地震所损坏。湖北中震科技集团咸宁科技园在湖北地区首次通过在结构节点上安装叠层橡胶支座来达到建筑物减震的效果。图1为叠层橡胶支座的剖面图，图2为叠层橡胶支座的现场照片。
2.4相关参数的周全考虑
部分复杂的土木工程项目在开展结构设计时期，要考虑的参数比较多。这部分参数的安全性将直接对总体土木工程质量产生影响，所以在土木工程结构设计当中要避免产生多个参数质量误差累计的现象。只有严密的对这部分参数进行计算才可以把安全事故出现率降到最小。比如：针对钢筋混凝土的结构构件进行设计时，一定要充分考虑到截面形状、用料、尺寸等参数。不全面进行考虑，所设计出来的方案将会存在很大差异。因此一定要满足强度与构造的对应条件。全方位的考虑才可以提高土木工程结构设计的安全程度，解决经济问题。
2.5土木工程新型材料运用
土木工程结构设计当中利用新型材料，提高土木工程结构设计的安全性。伴随着国家经济的快速发展，科学技术水平的不断提高，科技已经开始进入到生活的各个方面。土木工程方面也开始涌现出许多新兴的材料，并且广泛的应用到土木工程施工当中，进而推进国家土木工程建筑的发展。比如在土木工程当中利用复合纤维材料，有效的提高了结构强度，提高土木建筑质量，减少材料成本，提高安全性，具有很大的优势，。
2.6 BIM技术在土木工程结构设计中的应用
土木工程抗震项目进行图纸设计的时候，需要应用到数量繁多的构件系统，想要避免施工中不同构件发生碰撞情况，需要提前对施工现场做好相对完善的勘察工作，优化设计管线。在传统施工过程中，一般都是通过使用2D图纸对可能存在碰撞隐患的区域进行预判和评估，进而完成施工图纸的设计，但是，由于此种方法缺乏健全的监督控制体系，对相应数据的体现也不够完善，很多碰撞问题无法得到全面体现，使得设计人员容易忽视一些细节，进而影响到整个工程的施工质量，容易发生安全问题。此时，在此环节科学合理的应用BIM可视化发展技术，通过建立三维立体模型，完成三维碰撞检测相关内容，可以在计算机中清晰直观的观察到不同区域可能出现的碰撞问题，进而实现施工方案的优化设计，保证工程质量和结构安全。
2.7加固设计分析
首先，如果土木工程的结构设计存在一些问题，设计人员可以适时的增加构件的数量，并使土木工程结构的总体强度不断加强，进而提升建筑的总体控制能力；第二点，设计人员应该将建筑物承载性不断加强，通过这样的方式将土木工程的抗震性能不断提高。设计人员可以扩增建筑物原截面，进而加强建筑物的稳固性。除此之外，如果建筑物的总体结构与土木工程的抗震标准不符，设计人员可以针对具体情况调整建筑的总体结构，进而实现分散地震作用力的效果，减轻地震灾害可能对建筑物造成的破坏。
结束语
综上所述，在土木工程建筑结构设计过程中，想要有效保证建筑物抗震设计方案满足工程项目发展的实际需要，我们必须要立足实际，站在全局发展的角度，对施工过程进行有效管理，运用合适的施工技术和结构优化策略，提升建筑物整体抗震性能，做到“小震不坏，中震可修，大震不倒”。
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中国地震局地震研究所基本科研业务费专项资助项目和中国地震局地壳应力研究所基本科研业务费专项资助项目（项目批准号：IS201866292-3）
论文作者:周政
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第19期
论文发表时间:2019/7/1
标签：土木工程论文; 建筑物论文; 结构论文; 结构设计论文; 刚度论文; 楼层论文; 建筑论文; 《建筑模拟》2019年第19期论文;