土木工程结构中的抗震问题探讨

石岩 华铭业（宁夏）工程管理有限公司

一、土木建筑项目建设中常见的结构类型

（一）框架结构

框架结构以框架梁、柱为主要承受荷载和地震作用构件。梁、柱等构件自重轻、易于标准化和生产定形，因此框架结构具有降低材料使用量、在空间布置方面也具有灵活性、便于实施装配式等优点。框架结构侧向刚度较小，水平地震引发时易形成较大层间位移，因此最大适用高度受到较大限制，以抗震设防烈度6 度为例，一般不得超过60m。对于框架结构处于变形时的状况是典型的剪切型，结构竖向体型布置时，重点需要控制层间侧向刚度比和受剪承载力比，避免出现软弱层和薄弱层。

（二）剪力墙结构

剪力墙结构以剪力墙为抗侧力构件，具有整体性好、侧向刚度大等特点，能适用较高的建筑物高度。但是结构延性较差，与框架结构相比，空间布置受剪力墙最大间距的限制。剪力墙布置宜使结构规则、均匀、具有适宜性的侧向刚度，平面上宜双向布置使两个主轴方向刚度均匀分布，竖向宜上下连续避免造成刚度突变。另外，由于叠合错洞墙的应力分布复杂，在实际设计中应尽量避免门窗洞口上下错开，确实无法避免时，应特别注意洞口周围的受力分析计算和加强措施。

（三）框架剪力墙结构

框架剪力墙结构同时拥有着剪力墙与框架两大结构的特征，既具有较大的侧向刚度，又能较灵活自由地提供使用空间，最大适用高度一般略低于剪力墙结构。该项结构在其设计时的重点是通过框架和剪力墙两大结构特性来进行协同性的完成工作，促使其整体性的结构拥有极好的结构特性与安全抗震特性。在进行抗震设计时，根据框架部分和剪力墙部分承受地震倾覆力矩比值，应分别符合各自结构或框架剪力墙结构的抗震措施要求，且需要充分考虑框架与剪力墙在刚度、变形特点上的较大差别，选择合适位置设置剪力墙，使结构整体刚度均匀、连续，构成双向抗侧力体系。

（四）筒体结构

筒体结构刚度大、受力合理、整体性强，主要适用于比较高的建筑物，根据外围结构不同分为框架核心筒和筒中筒。根据内筒布置数量，可分为单筒、双筒及多筒体系，内筒主要类型有实腹筒和空腹筒，其中实腹筒属于单体特性的结构，空腹筒由密排柱、床裙梁和建筑混凝土外墙组成，是一种具有一定空间性的受力体系。在筒体结构中，外围框架（或框筒）与内筒共同构成抗震“两道防线”，整体空间受力性能与平面布置、形状尺寸密切相关。对于框架核心筒应尽量避免内筒偏置造成平面扭转不规则，对于筒中筒应选用接近圆形或正多边形平面，减少外框筒剪力滞后现象。

二、土木建筑工程结构抗震的加固要点与措施分析

（一）基础梁的加固措施

基础梁在土木建筑工程中作为一座建筑物体的立足之根本，在土木结构中极其重要，此结构部位是整个建筑物体的关键部位。早在20 世纪早期的传统房建中，通常以横向框架设为抗震主受力方向而展开结构抗震核算，因此有较大部分房建只设置横向基础梁，对此，就必须要对其实施纵向梁的补齐措施，以构成相互拉结和约束，进而起到提升整体抗震性的目的。

（二）框架柱的加固措施

在当前的抗震模式当中，通常注重的是“强柱弱梁”“强剪弱弯”和“强节点弱构件”的设计理念，框架柱是建筑物体结构的关键构件部分，应予以重点实施加固。其运用较多的加固策略通常有增大截面加固法、外包型钢加固法及粘贴钢板加固法等。此处笔者主要对其抗震构造方式的加固措施展开分析。对于已经建设成的土木建筑物体而言，原先建设的土木房屋建造时间较为偏长，由于原框架柱与框架梁一般未设置加密区，根据《建筑抗震设计规范》的要求，可以先针对建筑物体实施类级区分，并判断其抗震等级。比如一幢原建建筑物为乙类建筑，该抗震级别通常为二级，柱与梁结构的加密区间距最大为100mm，应建筑物抗震要求，须对柱和梁的加密区使用外包环形粘钢箍板予以加固。在抗震加固措施实施时，要重视采用现代加固领域科学中的新技术、新材料、新方法、新设备，对于一般单跨框架结构的抗震加固中，亦可采用诸如粘滞阻尼器或屈曲约束支撑等新型加固技术，而这些技术的优势便是对原建筑在加固工程中的损坏程度可降至最低，故采用该类新型加固技术配合传统常见的加固手段，而且这还是目前运用于单跨框架结构抗震加固的趋势。

（三）不断提高土木建筑工程结构的抗震设计

在传统的土木建筑抗震设计中，传统抗震设计主要注重的是提高建筑的抗震承载力。目前我国抗震设计一般通过“二阶段”设计方法实现“三水准”设防目标。“三水准”即“小震不坏、中震可修、大震不倒”，“二阶段”即小震作用下弹性计算和大震作用下弹塑性验算。通过地震作用计算可是实现第小震和大震水准下的设防要求，中震设防要求通过抗震机构控制和抗震构造措施实现。在进行高层建筑抗震设计时，除根据建筑结构特点，应用底部剪力法、振型分解反应谱法及必要的完善时程分析地震作用计算外，还应注意强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件等内力调整措施和抗震构造措施的实现，确保建筑在较大地震力作用下能够按照设计意图实现抗震耗能和关键构件的安全。鉴于此，相关工作者应当重视抗震性能化的优化设计，除提高抗震承载力外，还可通过隔震、消能减震等方法减少地震作用对建筑影响的思路也逐渐被应用到高层建筑设计实践中。抗震性能化设计在综合考虑抗震设防、震后损失、工程造价等因素的情况下，分级设定抗震性能目标，区别关键构件和耗能构件的抗震性能水准，允许结构在承载力和延性之间取得平衡，为抗震设计提供了新的思路和发展方向。

三、结束语

总的来说，土木建筑结构已经成为现代化城市发展的主要载体之一，并且随着我国城镇化进程的加剧，为满足人们对建筑美观、舒适等多样化需求，围绕土木建筑的理论研究、分析设计和建造实践正在不断发展完善。土木建筑的结构理论分析和设计实践在目前相对成熟的标准经验基础上，还有很多方面值得深入研究和创新发展。