浅谈土木工程抗震结构设计与技术发展

浅谈土木工程抗震结构设计与技术发展

一、土木工程结构抗震的设计方法及应用

在建筑中，为了实现较好的抗震效果，在选址时一般选择厚实的场地来建造高层建筑，以减少地震能量的输入，从而减轻地震对于工程的破坏程度。同时，在工程施工时，应该考虑地震周期的影响，以有效的防止共振等所造成的破坏。在传统工程结构中所使用的是一种延性结构体系，通过对建筑物刚度的把握和控制，使工程结构的构建在地震情况下具有较好的弹性且由一定的延性，以更好地消耗地震能量，减轻地震的破坏。此外，还可以应用一些高延性的构建来提高工程结构的阻尼，是结构能够消耗更多的能量，减轻地震的作用力，从而降低楼层的地震剪力。为了实现结构抗震性能的提高，在建筑工程结构材料選择时，应该对材料的抗震能力进行一定的测量，改变传统技术下仅考虑工程结构抗震可靠度的做法，综合考虑影响结构抗震性能的多种因素，提高建筑物的整体抗震性能。

具体而言，提高建筑物的抗震性能主要由以下几种方式。首先，要提高土木工程的抗震力。为了保证工程结构具有较高的抗震力，在结构设计中应该综合考虑工程的地基稳定性、变形的可能性等，尽可能的使同一土木工程结构的单元设计性质相同的地基上，更好的将结构设计技术融入，以实现地基在抗震中的作用。设计中，应该坚持规则、对称等基本原则，减少工程的弯曲变形等，多设几道防线来提高工程整体的抗震力，对于工程结构受力的计算应准确，减少一些结构局部薄弱现象的发生。此外，还应该从结构自重减轻的角度出发，来减少工程对于地基的压力，实现对地震作用的缓冲。其次，在工程结构设计中，应采取措施降低地震对于工程整体的影响。通过在建筑的基础和主体部分加设隔震层等的方式来增加结构的阻尼作用，提高建筑物的抗震性能。再次，应该综合考虑抗震性的设防标准，根据建筑物的用途等使其结构设计能够满足当地的抗震设防的要求。最后，应该保证结构的刚度。在结构设计时，应该综合考虑使用钢筋混凝土等材料来对工程进行一定的加固，尤其对于一些钢结构体系而言，应及时采用加固措施，使其结构的刚度得以增强，减轻地震带来的变形等，提高整体的抗震性能。

二、土木工程结构抗震技术的发展

钢筋混凝土是当前工程施工中使用较多的结构形式，随施工技术等的发展，抗震技术也有了一定的发展，常用的方式主要有以下几种：

第一，采用强柱弱梁的方式。这种技术是使结构中的梁端铰可以较早的出现而塑性铰相对较晚出现或者不出现，通过梁铰在各层中分散等优点的发挥，来提高结构整体的稳定性，减少地震作用下可能发生的倒塌等。在工程结构中，如果一个结构层中的全部柱的上下端形成塑性铰的话，该层和上层结构件容易形成机构，造成结构的倒塌等。从我国抗震设计的规范角度出发，应该综合考虑在同一节点交汇的梁端截面的受弯承载力以及它与柱端正截面的承载力之间的关系，建立一种有效的梁铰机制，提高建筑物整体的抗震性能。

第二，是采用强剪弱弯的结构形式。在工程结构设计中，由于适筋梁或者大偏压柱在正截面被破坏的情况下能够实现较好的延性，从而吸收并消耗一部分地震能，使结构的内力能够最终发展。对于钢筋混凝土结构来讲，它受到来自于地震波动的剪切力的情况下会呈现出一种脆性的建立破坏。为了减轻该种影响，在梁柱的设计上，应该加大对于大柱端、梁端以及节点间的组合剪力值，也便是通过人为增大该种部位的相对正面承载力的抗剪能力，使得结构能够承受地震带来的变形影响，避免剪力破坏。

第三，通过强化节点弱化构件等措施来提高结构的延性。在对结构受理机制以及剪力传递机制分析的基础上，对钢筋混凝土结构中的节点等进行有效的控制，提高其抗震性能。在高振强的影响下，结构会产生一定的弯矩，一侧梁端的弯矩会为负值而另一侧则为正，与其平衡的上下柱端的弯矩是正的情况。在结构的传入节点的核心区域中剪力主要是以桁架机构、斜压杆机构等进行承担。前者是通过梁柱纵向筋和混凝土的截面粘合力等结构结构的核心周边剪力进行传入，这样一种传递路径形成一种斜向主拉的应力以及主压应力，在地震反向的情况下主应力也会是一种反向。这种结构设计能够有效的改变平行向的受力以及剪切力的结构，从而有效的提高整体的抗震性能。后者是通过梁柱断的混凝土压力所引起的一种核心区承担建立的机构，是以对节点的水平剪力来对核心区进行有效的控制。因为节点区的受力情况比较复杂，在结构设计时，应该尽可能的保证节点不出现脆性剪力的破坏，使梁柱能够更好的发挥承载能力以及变形能力，增强结构的稳定性和安全性。

第四，提高结构框架柱的延性。实践中常用的方式主要有，通过轴压比的调整来实现对柱位移延性的控制；通过剪跨比的提高来提高结构框架的变形和抗压能力，较少一些剪力破坏等的影响；对纵筋配比进行有效的控制，使柱纵筋屈服的情况下转角变形线性的变化控制在一定的范围内；此外，还可以通过箍紧来提

高混凝土应变值的提高，从而提高梁柱的延性；还可以在梁端受力纵筋的节点处加设一些可靠的粘结锚固，提高结构的延性，保证建筑的安全。

三、抗震技术的比较分析

土木工程机构的抗震性，最为重要的是对地震区域内预期大震作用下对于结构损毁或者是倒塌等的有效预防，以维持结构的稳定以及生命安全。为这一目标在抗震设计中应该对大震下结构的非弹性变形程度等进行科学的预测，同时应该采取有效的避震措施来减少非弹性变形等因素的影响，对于结构延性能力的控制以及延性需求等应该留有一定的余量，使其满足抗震的要求。

在钢筋混凝土结构中，在对地震的水准进行设计时，应该考虑地震发生的可能性，就我国而言，通过是选取多遇地震作为抗震设计的水准；对于柱抗弯能的设计则是通过对结构在强震作用下所形成的塑性耗能结构的控制来影响结构的延性，同时综合考虑构件的塑性铰区以及一些关键部位的延性能力进行结构设计，使结构的延性能力能够得到充分的发挥，不致发生一些先期非延性剪切力实效的现象。

结语：土木工程发展的过程中，整体抗震性是不可忽略工程设计施工中不可忽略的重要内容。在传统抗震技术的基础上，对结构构件的选择应用以及抗震结构的不断优化和完善，有力推动了抗震性能的提高，也促进了抗震技术的发展。

参考文献：

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