時間:2023-09-25 17:29:15
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【Abstract】With economic development, progress, people's living standards and quality of science and technology have been greatly improved. Seismic performance of engineering structures is an important part of the project structure performance gradually by the people concerned. Optimization of seismic design of structures, seismic design to solve the existing problems, the need to learn structure, support seismology other aspects of knowledge and technology, but also need to learn from experience and advanced technologies. Civil engineering structures important to consider the design of the seismic issues. In this paper, based on the actual situation of civil engineering construction, engineering factors affecting the seismic performance analysis and discussion, civil engineering and structural design of earthquake-resistant design make recommendations, provide a reference for future seismic design of civil engineering structures.
【Key words】New Era;Civil engineering;Seismic design;Strategies
在進行土木工程的建設的過程中,為了更好的避免豆腐渣工程,需要在進行土木工程的建設過程中對其所設計的建筑物加入一定的抗震性能。并且需要根據所設計的建筑物自身的狀態和功能來進行針對其自身結構的抗震的概念設計,這種抗震設計其主要的目的就是為了更好的控制建筑物在發生地震時的狀態,讓建筑物在發生地震的時候可以盡可能的減少出現倒塌和損壞的狀態。對土木工程建設的建筑物進行抗震處理,不僅僅是為了減少在出現地震時所出現的經濟損失,同時也是為了減少在出現地震時的人員傷亡。
1. 影響土木工程中的結構抗震的幾個因素
1.1土木工程建設的場所。 在地震發生的時候,不同的場所遭受到的地震的程度也是不同的,所以在進行土木工程的過程中選擇其工程建設的場所就顯得尤為重要,并且這也是直接影響這一工程建設在抗震效果上的因素。一個好的、寬廣的場所不僅僅能夠有效的減小震感,同時還能夠方便施工單位更好的去修建地基。對于任何一個土木工程來說地基都是最為重要的一種,只有地基建造的特別好才能在基本上保證一個工程的抗震程度,因為一旦發生地震,地基是第一個受到地震波侵襲的場所,如果這一環節沒有認真的修建那么就會導致整個建筑在發生地震的時候沒有辦法做到抗震的效果。所以在進行施工場場所的選擇的時候盡可能的去選擇地址堅硬的場地或者地址密實且均勻的中硬土地,盡可能的去避免滑坡、傾斜等場所。
1.2土木工程中所選擇的材料以及其設計的機構體系。 在進行土木工程的材料選擇的時候需要選擇硬度相對于較強的,不易發生彎曲的,這樣可以有效的避免地震來臨的時候建筑坍塌和變形。而目前來看我國在進行土木工程的過程中,多數情況下所選擇的材料多為鋼筋混凝土,而這一材料本身容易變形、彎曲以及發生側移,所以在進行工程抗震材料選擇的時候盡可能的避開這一材料,從而選擇鋼結構、鋼管混凝土等不易發生變形的材料。
1.3土工工程的結構高度。 無論是哪種形態的建筑,其高度都是整個建筑中十分重要的一個環節,很多時候不能夠為了追求建筑設施的獨特性而無止境的升高建筑,在地震來臨的時候高度越小的建筑其受到的破壞也相對于小,過高的建筑在發生地震的時候容易出現變形等多種問題,所以在進行抗震設計的時候需要確定建筑應該需要的高度,避免建筑過高。
1.4土木工程中的結構自身的抗震程度。 目前來看我國對于土木工程的在建筑結構上的抗震程度要求不是很高,其主要的要求就是:小震不壞、中震可修、大震不倒,所以在進行工程的設計中必須要做好以上幾點。
2. 有關土木工程的抗震方式的相關措施
2.1重視工程場地的選擇。 在進行土木工程的結構場地選擇的時候,首先要對整個工程的場地進行考核,確定好施工場地的狀態,并且需要施工單位對于施工當地的氣候以及地形、地質條件都進行考察,盡可能的避開斷層、滑坡、凹陷等不良的地段,如果沒有辦法避開這些地段,則需要在這些地段上施加一定的安全防護措施,以免出現意外。
2.2合理的選用工程的材料。 選擇合理的施工材料是整個工程在建造的過程中十分重要的一個環節,在進行土木工程的建造之前,就需要施工單位把所需要的材料的抗震系數都確定好,并且對材料的抗震系數進行分析和總結,確保所選擇的材料的抗震性良好。同時也需要考慮到整個建筑,不能出現整個建筑全部都依賴一種材料這種問題,以防出現一個材料出現問題,整個工程都需要重新開始這種問題,要求工程中的每一種材料都有其各自的位置,但是不能出現過分依賴某一種材料這種事情。
2.3合理的設計以及選擇適當的材料。 在進行土木工程的建設的時候,要保證整個工程的設計結構十分勻稱,同時要保證整個工程的穩定性以及安全性,需要提高的不是一個工程中的某一部分的抗震效果好,而是要整個工程的抗震效果都好,而對于材料的選擇上則需要材料的硬度相對于強,不易于變形。
2.4設置多道抗震措施。 設置多道抗震防線是整個工程中必不可少的一項,其設計的原理就是:在發生地震的時候,首先需要在構件中延性較好的材料發揮其抗震的作用,并且需要其他的構件同樣也發揮一定的作用,但是在實際中只有突破第一防線建筑物中的其他材料才會受到影響。
3. 結束語
(1)雖然我國在建筑結構抗震研究中已經取得了很大進步,但是仍存在許多需要解決的問題,要想優化建筑結構抗震設計,取得進一步發展,不僅需要建筑結構工程技術的不斷發展,嚴格按照建筑規范設計,滿足抗震要求,保證設計的科學性、合理性,提升建筑的抗震性能,設計安全性高、穩定性強,能夠滿足抗震要求的建筑物,還需要相關準則的不斷優化,適應新形勢新標準的要求,提升我國建筑結構抗震設計的高水平。
(2)在進行土木工程的設計過程中,其自身的抗震性能是設計中一個十分重要的一點,所以在進行土木工程的抗震設計的時候,需要綜合各方面的因素來進行相關的設計,并且有效的去提高整個工程的結構設計,可以采取以上所述的相關要點來進行歸納和總結,在根據自身的工程特點最后制定出一個獨特的符合自身需要的一個抗震方式,同時在選擇設計人員的時候盡可能的去選擇專業素養較高的從業人員,并且以此來有效的提高土木工程中的相關抗震的性能,這也可以有效的保證當地震發生時我國的人員傷亡以及財產傷亡都能減少。
參考文獻
[1]陳道明.探討土木工程結構設計中的抗震[J].中國建筑科技,2015(11).
關鍵詞:土木工程;結構設計;抗震
1土木結構設計中抗震要求概況
地震的發生具有一定的瞬時性以及隨機性,當前國際上還未出現能夠精確的預報地震的測量儀器。在建筑工程當中,土木工程結構是建筑物的基礎,其結構在發生地震時會出現一定的形變現象,嚴重時還會出現倒塌。因此在進行土木工程結構的設計過程中一定要根據其結構的抗震理論以及抗震設計的實際經驗來分析結構的抗震反應狀況以及能力。同時設計人員在設計時要以抗震規范及當地實際情況為依據來進行靈活的結構抗震設計,逐步的解決在設計當中出現的諸多問題,從而保證設計的質量。此外,建筑結構的整體體型以及銜接位置的構造設計也是影響其抗震性能的主要因素,因此在設計的過程中要充分的考慮這兩點,從根本上來提升結構的抗震性能。
2影響土木工程結構的抗震性能的因素
2.1土木工程建設的場地選擇
對于土木工程結構來說,其場地的合適與否是影響其抗震性能的因素之一。因此,在進行土木工程結構建設的過程中,工作人員首先要做的就是選擇一定合理的施工場地,從而保證土木工程結構的抗震性能。但是,在選擇結構施工場地的過程中要注意以下幾點:(1)仔細檢查場地的地基狀況。土木工程結構施工場地的地基只有在保證擁有一個平穩的狀態,才能夠避免其在發生地震時由于地基不穩而導致結構損壞甚至是倒塌的現象。(2)保證場地的平坦性以及開闊性。在發生地震時,通常都會出現斷層以及滑坡的現象,因此在選擇場地時一定要選擇較為開闊平坦的地區,從而保證地基的穩定性,以此來提高結構的抗震性能,從而避免出現滑坡以及斷層的現象。
2.2材料的選用以及結構體系的設計
合適的建筑材料以及結構體系與土木工程結構的抗震性能有著非常緊密的聯系。因此在進行結構體系和材料的選擇時一定要根據結構抗震的需要來進行,以此來提升結構的抗震性能。當前,鋼筋混凝土結構時土木工程施工當中常用的結構體系之一,但是其在使用當中常會出現側移以及彎曲的現象,大幅度的降低了結構的抗震性能。實際上,鋼結構以及型鋼混凝土這類的結構能夠有效的提高結構的抗震性能和降低柱斷面尺寸,從而達到抗震的目的。
2.3合理控制土木工程結構的高度
無論是何種結構都要對其高度進行合理的控制,這樣才能夠保證結構的抗震性能。在地震災害當中,建筑結構的受損程度與其高度是成正比的,因此要想降低地震對結構的破壞就要將其高度控制在合理的范圍內。過高的建筑結構其穩定性就不能夠承受地震的沖擊力,結構也就出現一定的變形現象。在進行結構設計時,設計人員要結合工程施工環境以及現場的情況來進行高度的確定,以此來提高結構的抗震性能。
3土木工程建筑的主要抗震措施
3.1在土木工程的地基中使用特殊的防震材料
在土木工程結構當中使用隔震材料主要針對其地基進行的,這主要是為了降低地震對建筑物的傷害。建筑地基在傳統的抗震處理當中通常是在其底部進行黏土以及砂子的鋪設,這種方式雖有一定的抗震效果,但是卻未有效的提高結構的抗震性能。當前,在進行土木工程結構地基抗震處理當中,傳統的砂子和黏土已經被現代瀝青所替代,這就有效的提高了地基的抗震性能,從而降低了地震災害對結構的影響。
3.2重視工程場地的選擇
在選擇結構施工場地之前,設計人員首先要考核整個工程場地,分析工程施工場地的狀態,同時在確定場地時要對當地的氣候、地理環境、地形以及場地的地質條件進行細化并充分的考慮,要避開凹陷、滑坡以及斷層的地段,若必須在這些地段上進行施工則要進行有效的安全防護,從而保證結構的安全性。
3.3在建筑物的節點處設置隔震裝置
在發生地震時,其能量會從建筑物的底部逐步的傳遞到其頂部,也就是說其能量是不斷上升的。因此在建筑物的各個關鍵節點設置一定的隔震材料或減震器能夠降低地震能量傳遞的影響。由于高層建筑使用隔震裝置會將樓層的自震周期加強,隔震裝置的作用不能夠得到有效的發揮,因此其不適用于高層建筑當中。在較低的建筑當中應用的隔震材料較為常見的是橡膠墊以及混合隔震措施,在進行隔震設計時,粘性隔震、設置隔震支座以及摩擦隔震這三種方式較為常用。其中,在建筑物當中設置隔震支座能夠有效的提高建筑物的穩定性,同時能夠吸收地震能量,具有一定的自我恢復能力,其應用更加的廣泛。
3.4均勻地進行豎向設計
設計人員在進行結構設計時一定要合理的掌握控制建筑高寬比以及上下結構比例之間的豎向收進尺寸,同時要對其豎向受力進行深入的分析,從而保證抗震性能。同時,設計人員要確保結構不會在突然受力的作用下而出現變形現象,也就是說要保證結構整體的強度和剛度,這就要求其在設計時要保證洞口的整齊性。此外,設計人員要保證同一層的豎向構件與其它層剛性的一致性,通過合理的措施來提高結構的延性,從而保證其整體剛度的平衡性,同時確保其能夠有效的分散地震的能量。
4結束語
綜上,抗震性能以及結構的穩定性和安全性是在土木工程結構設計當中的重點,同時也是人們關注的重點。在設計過程中,設計人員要掌握現場的情況,選擇合適的施工場地、布置合適的結構體系以及使用抗震材料,掌握抗震設計要點,從而有效的提高結構的穩定性以及安全性。
參考文獻:
[1]趙復蘇.探討土木工程結構設計中的抗震研究[J].工程技術:文摘版.
【關鍵詞】 土木工程 結構設計 抗震
前言:目前人類對于地震還沒有科學的預報體系,因此在地震無法預測的情況下,只有盡可能使土木結構建筑設計對地震具有一定的抵抗力,才可以最大限度的減小地震對生命財產的危害,早期土木工程建筑在其設計之初沒有考慮抗震因素;或者有的將抗震因素囊括設計中,但是由于年久失修或者所在地基土質強度的減弱而造成建筑物和土木結構在地震中的毀壞,因此加強土木工程建筑結構設計初期抗震性,對其以后長期使用有著積極的作用。
1土木結構設計中抗震要求概況
眾所周知,地震的發生具有很強的隨機性和瞬時性,即使最精密的測量儀器也不可能精確的預報地震的到來,土木工程建筑設計的預案是建筑物的建設基本框架,在地震時其自身的結構會出現無法計算的形變。因此,在土木工程結構設計中加強抗震性的環節中,要根據土木結構抗震理論和土木結構設計抗震的實際經驗,來對土木結構的抗震能力及反應狀況進行分析,土木結構設計人員要根據土木結構的毀壞過程靈活的創新抗震設計方法,各個擊破的解決土木結構設計所出現的一系列問題,在設計過程中不僅要考慮土木結構的整體布局,還要兼顧銜接位置的構造,以達到從根本上提高土木結構的抗震性能。
2土木結構設計的現狀
近幾年來建筑物的層數及其高度日益增加,出現了許多的新式框架結構包括筒體剛性結構,多筒嵌套結構及巨型結構等,高層土木結構的抗震性能,承載能力,材料耗費量,造價高低,與其自身采用何種結構有著直接的聯系,不同的土木結構體系,適用于不同高度,使用功能的建筑物。在土木結構的設計之初,水平力對其的影響最大,尤其是在地震的高發地區,剪切力承重墻結構因為其施工周期短,剛度大,抗震性能優越在土木結構設計中廣泛的應用。此外懸挑和懸掛結構在土木結構設計中采用較少,是因為土木領域對其分析研究不夠準確深入。
2.1土木結構設計的特點
在一定的建設用地中,建造層數較多的建筑可以容納更多的居民,土木結構要承載建筑物自身及附屬物的全部重量,對于層數較少的土木結構僅需要承載上述的重量,但是層數較多的土木結構承載除了上述的重量外,還需要承載風力等自然因素的水平力,這就要求土木結構具有較強的抗側力,在高層的土木結構設計中,對抗側力應放第一位,水平荷載其次。對于高度一定的土木結構,風荷載和地震的共同作用會隨著土木結構抗震性的不同而又明顯差異。
2.2土木結構抗震要求更加苛刻
在土木結構設計之初對其抗震性作出要求時,要顧及到其正常使用時的承載能力,還要使土木結構具有優良的抗震能力,這樣才可以使土木結構遇小震不壞,大震不倒。對土木結構延性的計算是一項繁瑣的工作,唯一簡單的方式是通過土木結構的構造措施來預算。在高層土木結構的設計中,為了使其結構有良好的延性,其結構構件的規格,材料及配筋率有著嚴格的要求,此外,土木工程結構的剪力墻的橫截面積往往很大,所以在土木結構的設計中其變形是不可忽略的。
3土木工程建筑的主要抗震措施
土木工程的抗震設計,指的是對建筑的地基進行特殊的處理,對建筑的不同結點設置抗震措施,對建筑的薄軟部分進行防震處理。在本文中,筆者根據土木工程建筑中抗震技術類型,并且結合大量的資料,提出了幾點具體的土木工程建筑的抗震措施,筆者根據技術方向的不同,對防震措施進行了以下幾點的分類。
3.1在土木工程的地基中使用特殊的防震材料
使用隔震材料對土木工程建筑進行隔震處理,指的是主要對土木工程建筑的地基進行抗震處理,降低地震發生時強大的地震能量對建筑物造成的損害。在傳統的方法中,主要是在建筑地基的底部鋪設上砂子和黏土等等,在一定的程度上降低了地震的負面影響。近年來,隨著我國在建筑事業上不斷加大投資,有關部門在土木工程建筑防震上已經取得了很大的進展,就比如在建筑地基處鋪上一層瀝青,減震的效果相比于砂子或黏土更好。在建筑物的圍欄,墻體等等材料的選用上,盡可能的選取材質比較輕的材料,降低地震來臨時的危害。
3.2在建筑物的結點處設置隔震裝置
在土木工程關鍵的結點處設置特殊的隔震材料,降低地震來臨時的危害。地震在發生的時候,能量是呈不斷上升趨勢的,會從建筑的底部傳遞到建筑的頂部。而在建筑物的結點上,設置隔震裝置,對極大的影響地震能量的傳遞效率,但是這種隔震裝置不適合高層建筑使用,因為高層建筑使用這種裝置會加強樓層的自震周期,起到的效果不大,所以這種在建筑的結點處設置的隔震措施只適合一些樓層數少或者高度比較低的建筑。這種隔震措施在組成上也比較簡單,橡膠墊與混合隔震措施是比較常見的材料,隔震方法主要有摩擦隔震、粘性隔震、設置隔震支座等等,其中隔震支座能夠穩定的支撐建筑物,并且具有一定的自我恢復力,在地震能量吸收上起到的作用比較大。
3.3土木工程建筑的設計走向
地殼運動是地震產生的主要原因之一,地震的發生與當地的地質結構有很大的關系。所以施工單位在選擇建筑地址的時候,一定要對當地的地質環境進行考察,并且通過計算分析出當地震發生時的可能走向,使建筑物的走向盡可能與地震的走向垂直。通過對汶川和玉樹地震的研究顯示,倒塌的建筑物中,與地震走向平行的較多,這就證明了與地震走向平行的建筑在地震發生時損害的程度比較大。
結束語
隨著我國在土木建筑行業上投入精力的增多,其地位也在不斷的上升。在土木工程建筑的設計中,實現建筑的穩定和抗震性能也是當前必須要重點關注的話題,所以相關部門要加強建筑行業抗震技術的關注度,促進抗震技術進一步應用于土木工程建筑行業。
參考文獻
[1] 任宇霞,唐玉嬌,張靜等.淺談土木工程結構設計中的抗震研究[J].城市建設理論研究(電子版)
關鍵詞:土木工程;結構;抗震
中圖分類號:TU352文獻標識碼:A文章編號:2095-9052(2016)0002-000496-01
一、土木工程中影響抗震的因素分析
1.傳統的抗震方式
首先,傳統的抗震理念是從長期積累的工程經驗中總結出來的,不具備精確地可測量性和科學性,如此一來,得到的結果就帶有一定的局限性,是根據主觀意識和部分客觀意識得到的,所以需要不斷地進行實驗考核。另外,即使通過理性分析得到結果,也只是定性而不是定量分析。抗震建筑的設計被強加以法定意義上的不可逾越性,給土木工程設計人員造成一定的工作局限性。
2.結構設計的基本點
在建筑設計的過程中,要想使材料靈活運用,就需要結構上的形狀簡練,簡單的結構設計可以更加清晰的對建筑物的每個部件進行分析,提升數據的精確性。其次是豎向結構的設計,如何更加均勻是要著重注意的,保證建筑物不會因為遭受猛然的外力襲擊而發生改變。再就是整體設計的合理性,建筑物的根基最為重要,若底部的承重能力差,那么各部件的牢固性將減弱,使得重心偏離根基點。
二、如何加強土木結構的抗震能力
1.建設過程中的場地選擇
建筑設計之前的必要環節就是選擇場地。在進行調查工作時,關于整塊地域的地形地貌也要加以了解,有些地層曾發生過斷裂、凹陷的情況,應適當避開,確保建筑工程中的抗震效果。若部分凹凸不平的地域無法躲避,要進行相應的預防措施,對不良路段加固防護。
2.建設材料及建設結構的選擇
材料的選擇從一定程度上決定整個土木工程設計的抗震性能。在設計的初始階段要針對不同的材料進行仔細研究,以及材料的質量對整個建筑物的影響。通常意義上說,要致使少量材料的損壞對整個抗震效果并無影響,避免出現依賴單一材料進行設計的情況。除此之外,工程運作前的設計簡圖也是重中之重,圖紙應明確地表現材料發的作用、建筑物的抗震能力和重量承載力。結構設計的過程中注意整體的結構強度,采取具體可行的加固方式,提升建筑物的抗震能力。
3.工程設計的高度選擇
在生活中,不管何種工程的實施都需落實在一定的高度基礎上,工程設計的高度選擇對于提升建筑的抗震性具有十分重要的意義。據實際情況調查得出,地震在發生的過程中,高度與地震帶來的危害成正比,即高度越高危險性越大,破壞越嚴重。所以在結構設計的過程中也要考慮建筑物的高度,與合理的設計相輔相成,提高工程的穩定性。
三、抗震概念的普遍規律
1.里應外合
在地震發生的時候,外部因素的作用力強于內部。泥土滑坡、地層斷裂等情況造成建筑物相應的損壞,所以在進行工程設計時,判斷所處地域的地層相當重要。地震運動會使房屋倒塌,建筑物根基晃動,造成人員傷亡。外部作用首先是軟土地域的缺陷。軟土在地震發生時會擴大震源,深陷土底致使工程整體向內歪斜。其次是液化的泥土,地震時的液化會導致地面表層的噴水,根基的泥土完全失去作用力,因此我們應重視建筑物的選址。內部原因主要指合理選擇建筑結構,重視建筑物的平面對稱,提高抗震能力,各內部構造與樓板無縫連接。
2.剛柔并濟
每件事都具有兩面性,這一概念同樣在土木工程設計中適用。在構件的使用中,應注意剛硬部件與柔軟部件的結合,構成整體的零件不同,每塊零件的剛度優劣也不盡相同,在地震發生時,剛度較弱的地層會首先發生破壞現象。所以在建筑構件的設計中也應注意相互妥協,滿足工程結構的整體統一。
四、抗震設計中的具體措施
1.提高建筑物承載力
如今,我國的抗震目標主要為“小震不壞、大震不倒”,這就需要土木工程的設計能提高抗震能力,保證整體結構的系統機制。多道防線在抗震過程中發揮著重要作用,其原理是:使性能較好的建筑部件首先發揮抗震作用,盡量減小薄弱構件的抗震作用力。
2.重視整體結構選型
上文中提到結構對于抗震性能有重要作用,在此我們根據系統科學的方法提高建筑物在地震來臨時的抗倒塌性能。從建筑物的結構整體來說,提升抗震效果并不一定要花費大量資金提高承載力儲備,也可以通過設計合理的部件關系來鞏固建筑,利用各部件之間的相互作用形成有層次的受力整體。
五、結語
為了提高土木工程抗震課程的教學質量和教學效果,文章首先分析了土木工程抗震當前教學中存在的問題,然后從教學手段、教學內容、教學方式等方面介紹了課程教學改革措施。教學實踐證明,通過對土木工程抗震課程進行教學改革,能夠更好地促進教師提高教學水平,提高課堂教學效果。
關鍵詞:
土木工程抗震;教學改革;教學實踐;教學方法
地震是一種突發的自然災害,是地球內部構造運動的結果。地球上每年發生的地震約500萬次,其中有感地震約15萬次,造成嚴重破壞的地震約20次。中國是一個多地震國家,地震發生的區域范圍廣、強度大。20世紀全世界發生過20多次7級以上的大地震,死亡100多萬人。1920年中國海原8.5級地震死亡20萬人;1976年中國唐山7.6級地震死亡24萬人,16萬人傷殘,財產損失30億元以上,名列20世紀世界地震史死亡人數之首;2008年中國汶川8.0級地震造成約7萬人死亡,約37萬人受傷,約1.8萬人失蹤,直接經濟損失8452億元,是以來破壞力最大的地震,也是繼唐山大地震后傷亡最慘重的一次。為了減輕建筑的地震破壞,減輕人員傷亡,減少經濟損失,將損失降低到最小程度,土木工程專業技術人員需要掌握有關抗震的知識,對結構進行抗震設計。
一、土木工程抗震課程教學中存在的問題
土木工程抗震是土木工程專業的一門重要專業課,土木工程專業學生學好這門課將會受益匪淺,但是現狀卻不令人滿意。目前在本科教學中,該課程課時一般在40學時左右,課時相對較少,但該課程涉及到的內容又較多,主要涉及到結構動力學、混凝土結構抗震設計、砌體結構抗震設計、鋼結構抗震設計、工業廠房抗震設計、橋梁工程抗震設計等。該課程一般安排在第六學期或第七學期,這一時期是學生忙于研究生考試復習和找工作階段,一部分學生身在課堂但心在別處,往往心不在焉,學生學習該課程積極性不高。如何在有限的教學課時內完成教學任務,提高課堂教學效果,對教師來說是一大挑戰。土木工程抗震課程教學改革的目的是在有限的課時內提高該課程的教學質量,增強學生對土木工程專業課程的興趣,以培養既掌握專業所要求的知識和技能,又熟悉相關專業知識的較全面型人才[1]。
二、土木工程抗震課程教學改革采取的措施與實踐
近年來,作者結合自身的教學實踐,積極進行土木工程抗震課程教學改革,在教學手段、教學內容、教學方式等方面進行了一些有益的改革與實踐,取得了良好的教學效果。
(一)上好緒論課,激發學生學習土木工程抗震的興趣緒論課是土木工程抗震的開篇,作為教師來說應高度重視緒論課的教學。因為緒論課是學生了解土木工程抗震這門課的窗口。緒論課上得好不好對整個課程的教學成功與否至關重要。通過緒論課的學習,要讓學生對土木工程抗震這門課有一個大致的了解,深刻理解學習這門課的目的是什么,為什么要學習這門課,這門課對土木工程專業學生來講起多大的作用,使學生深切地感受到土木工程抗震這門課的重要性,使學生深刻認識到現在不學好土木工程抗震方面的知識,將來在實際工作中萬一出現失誤,有可能造成重大人員傷亡和財產損失,提高學生學習這門課程的自覺性、主動性和積極性。怎樣才能上好緒論課呢?作者認為不妨采用多媒體條件下的案例教學法[2]。多媒體案例教學通過采用大量真實、典型的案例和大量的圖片資料,使教學更加直觀、形象。例如將汶川地震的相關資料引入課堂,“2008年5月12日14時28分04秒,在四川省阿壩藏族羌族自治州汶川縣發生里氏8.0級地震,震源深度14公里,震中烈度11度,地震持續時間約為2分鐘,地震造成69227人遇難,374643人受傷,17923人失蹤,直接經濟損失8452億元。”通過上述資料,可以啟發學生認真思考以下問題:(1)為什么這次地震稱為汶川地震,引出“震中”這個概念;(2)里氏8.0級地震是怎么測定的,引出“里氏震級”概念和震級的測定方法;(3)從“震源深度14公里”可以引出“震源深度”這個概念,根據震源深度地震可以劃分為哪些類型,汶川地震屬于哪一個類型。在緒論中給學生講述地震災害時,可以通過多媒體將汶川地震造成的震害分類給學生顯示出來。在給學生演示汶川地震所造成的災害時,啟發學生思考為什么會造成這樣的破壞,通過這些破壞現象,我們能否從中發現一些地震破壞規律,在今后的設計中我們可以采取什么樣的措施來減輕這些震害。
(二)多媒體與板書相結合,提高課堂教學效果在進行土木工程抗震課程教學中,盡可能采用多媒體與板書相結合的方式提高課堂教學效果。一方面采用多媒體教學具有形象、生動、直觀、易于理解優點。土木工程抗震課中,一些內容適合采用多媒體教學,例如地震災害(主要包括地表破壞、工程結構破壞、次生災害、人員傷亡等),采用多媒體教學可以直觀地把災害顯示給學生,學生從地震災害圖片中也更容易理解和掌握有關地震造成的破壞。當然,并不是任何問題都適合采用多媒體教學。土木工程抗震課中有些內容適合采用板書教學,比如給學生講解振型分解反應譜法和底部剪力法算例時,采用板書教學更合適些。這樣的算例采用板書教學可以給學生留有足夠的時間思考、琢磨和消化,讓學生更容易掌握振型分解反應譜法和底部剪力法的計算步驟,知道采用上述方法計算地震作用時需要哪些步驟。因此,對于該課程來說,最好的教學手段是多媒體與板書相結合,優勢互補,提高課堂教學效果。此外,在土木工程抗震的課堂教學中,作者嘗試采用雙語教學[3]。將課堂上易于用英語表達清楚的內容做成英語課件,一些專業詞匯用英語來表達。在近幾年的雙語教學實踐活動中,作者發現采用雙語授課在一定程度上能夠幫助學生理解專業知識。但是采用雙語教學也存在較大的難度,最大的難度在于沒有合適的符合《建筑抗震設計規范》(GB50010-2010)的英語教材。
(三)調整教學內容,適應新的教學要求土木工程抗震教學內容可以分為“基礎篇”和“應用篇”兩部分[1]。基礎篇是土木工程抗震基礎知識,主要包括地震基礎知識,土木工程抗震概念設計,場地、地基和基礎,地震作用與結構抗震驗算,結構隔震與消能減震等內容。在進行基礎篇講解時,應重點講授基本概念和原理,注重基本概念和基本原理的講解。土木工程抗震概念設計是根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想,進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程。抗震概念設計在整個土木工程抗震設計中占有重要位置,它貫穿于整個工程設計過程中,從一定意義上說,它比抗震計算更為重要,原因在于地震具有很強的不確定性、隨機性等,想要精確進行抗震計算比較困難。要想使結構具有良好的抗震性能,很大程度上取決于良好的概念設計,有必要加強學生抗震概念設計的能力。應用篇是抗震設計原理在不同結構形式中的具體應用,主要包括混凝土結構房屋抗震設計、砌體結構房屋抗震設計、鋼結構房屋抗震設計、單層工業廠房抗震設計、橋梁工程抗震設計等。該部分內容應根據不同的專業方向有重點地講解其中的內容,做到因專業方向而異,根據不同的結構形式特點重點從抗震概念設計、抗震計算和抗震構造措施等方面進行講解,拓寬學生的專業知識,使其學會靈活運用工程專業知識解決工程實際問題的能力。
(四)將最新科研成果融入課堂教學中在講授土木工程抗震課程時,作者結合自身的科研工作專門抽出時間,給學生進行有關抗震的專題講座,例如進行基于性能的抗震設計專題講座、基礎隔震設計專題講座、振動控制專題講座等,將最新的科研成果融入課堂教學中。進一步加強科研與教學的結合,及時將最新科研成果引入到課堂教學中,盡可能發揮科研對教學的支撐和反哺作用。
三、結語
土木工程抗震課程課時少,內容多,具有較強的綜合性。作者通過對該課程在教學手段、教學內容、教學方式等方面的教學改革與實踐,在一定程度上提高了課堂教學效果,在激發學生使命感的同時,增強了其主人翁意識。當然,課程教學改革永無止境,還有許多地方需要進一步完善,達到進一步提高課堂教學效果的目的。
參考文獻:
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關鍵詞:土木工程;結構;地震反應;分析方法
中圖分類號:TU318 文獻標識碼:A
1、引言
隨著經濟設計的發展,土木工程行業取得了很大的發展,土木工程在整個國民生產過程中扮演著很重要的角色,為人們的生產和生活做出了很大的貢獻。土木工程結構設計的安全性和經濟性是對設計最核心的要求,在市場經濟環境下,為了安全性而一味追求結構的性能將無限制的擴大成本消耗,就會造成工程盈利能力的下降,顯然不利于企業和市場的發展,相反只追求經濟性不顧安全也是不可取的,因此,結構設計應做到安全和經濟的和諧統一。當代土木工程抗震的研究已經進入到了一個新的階段,人們對位移、能量等對建筑的影響進行了深入的研究,在上個世紀的末期學者對地震的研究中提出了性能抗震的設計方式,即土木減震結構在設計中滿足使用功能外,利用不同的位移指標對結構進行性能調整,從而產生抗震效果。此種結構設計實際上就是對地震破壞進行定量或者半定量的控制,對地震的反應和損傷程度進行評價與預防,使其在預期的控制范圍,從而在最經濟的條件下控制地震造成的負面影響,其不僅僅可以保證生命安全也可以從性能目標上對建筑結構進行控制。目前結構抗震性能設計的方法有:承載力、位移分析、能量設計等,這些設計方式所考慮的基礎不同也就形成了不同的結構抗震設計結果。
2、土木工程結構設計的問題分析
2.1、結構設計的概念
結構設計是結構防止破壞倒塌的能力保障安全,是結構工程最重要的質量指標,結構工程的安全性主要決定于結構的設計與施工水準,也與結構的正確使用(維護、檢測)有關。土木工程的設計和施工在整個建筑過程中占據著重要的地位,土木工程的施工質量嚴重影響了整個建筑的施工水平,在建筑領域,施工的質量和安全性問題永遠是人們關注的熱點話題,土工程的結構設計是整個施工過程的基礎,需要引起極大的重視。從目前形勢來看,我國建筑部門關于土建結構工程設計的安全管理水準較低,遠遠低于國際要求水平,工程事故發生的概率偏高,在重大災禍中往往會發生巨大的損失。分析我國的土木工程結構設計可以發現,我國工程設計規范很欠缺,工程牢固性差,結構構件沒有足夠的承載能力,在整個建筑中,結構的整體牢固性是建筑安全的保障,是土木建筑工程結構的安全設計的第一要考慮的問題,是安全設計應具備的最基本的能力,結構的整體牢固性還關系著工程的質量和使用壽命。我國土木工程起步較遠,相關的技術水平還跟不上國際步伐,整個行業的發展比較落后。
2.2、土木工程結構設計中存在的問題
(1)安全性不夠
建筑質量問題和施工安全問題永遠是人們關注的熱點話題,也是土木工程領域必須思考的問題,目前,我國土木工程結構設計的安全性得不到保障,安全性較低。土木工程結構的安全性主要體現在結構構件承載能力的安全性、安全系數范圍的定位、結構工程的整體牢固性與結構工程的耐久性等幾個方面,由于我國土木工程起步晚,發展相對比較落后,在這些方面的安全規范設計要求比較低,這樣往往就會造成實際施工難以完全完成結構設計的要求,從而降低整個建筑工程的質量。
(2)整體牢固性差
土木工程建筑設計施工在保證施工質量和施工安全的同時,還要保證整個土木建筑的整體牢固性,結構的整體牢固性是結構出現某處的局部破壞而不至于導致大范圍連續破壞倒塌的能力,是土木工程建筑應該具備的最基本的能力。土木工程建設完工后的產物要符合人們的要求,要能夠經受住風霜雨雪,對于有特殊用途的建筑,還要采用相關的設計方法優化建筑的性能。結構的整體牢固性主要依靠結構良好的延性和必要的冗余度,這樣的結構可以減少建筑在面對災害時形成的損傷。目前,我國土木工程結構設計的整體牢固性差,應對災害的能力低下,往往會造成很大的損失。
2.3、土木工程結構抗震性能原理分析
目前的土木工程抗震結構設計實際上就是對地震破壞進行定量或者半定量的控制,對地震的反應和損傷程度進行評價與預防,使其在預期的控制范圍,從而在最經濟的條件下控制地震造成的負面影響,其不僅僅可以保證生命安全也可以從性能目標上對建筑結構進行控制。其控制可以從土木工程的經濟性上進行控制,即出現損壞時降低其使用功能與恢復的費用,將損失控制在最小。
當前結構抗震性能設計的方法有:位移分析、承載力、能量設計等,這些設計方式所考慮的基礎不同也就形成了不同的結構抗震設計結果。基于承載力的設計已經成為了國際規范采用的主要設計標準。能量設計則是在上個世紀中期被提出,提出結構和內部設施被破壞的程度是由地震所產生的輸入能量與結構消耗能量共同作用而形成最終的破壞結果,此方法可以直接對結構損壞情況進行評估,但是參數的選擇則比較困難,因為無法選定一個相對固定的標準,因此使用起來較為困難。
3、土木工程結構地震反應分析方法
地震作用理論主要研究地震時地面運動對結構物產生的動態效應,結構的地震反應是由地震動力和結構動力特性兩個方面決定的,因此,地震反應分析方法的發展是隨著人們對這兩方面的認識逐漸深入而提高的,目前世界各國的土木工程結構抗震設計規范中普遍采用的是確定性地震反應分析方法。
3.1、非線性時程分析方法
時程分析法興起于20世紀40年代,用于進行超高層建筑結構的抗震分析和工程抗震研究等,到80年代,已經成為很多國家抗震設計規范和抗震研究工作的分析方法之一,動態時程分析法是結構在地震動作用下的響應時程,可詳細了解結構在整個地震持續時間內的結構響應過程,同時反應出地震動的振幅、頻譜及持續時間內對結構的影響,時程分析通過結構構件內力的變化及構件逐步開裂可求出彈性和非彈性階段的結構的內力與變形,這時結構的薄弱部位的位移即將達到最大值,從而造成結構的最終破壞,直至倒塌的全過程,動態時程分析方法是隨著強震記錄的增多和計算機技術的廣泛應用而迅速發展起來的以研究結構抗震的一種分析方法,動態時程分析理論考慮了反應譜不能計算結構和結構構件在每個時刻的地震反應包括內力和變形等,對于復雜結構體系,振型密集以及結構受到強烈地震時發生非線性反應的情況下,能夠更真實地反映出結構的地震反應,從而能更精確細致地反映出結構的薄弱部位,因此采用動態時程分析理論進行地震反應分析和抗震設計成為在抗震領域比較常用的一種分析方法,但是,動態時程分析方法計算量比較大,耗時多,建立模型復雜,而且需要對計算結果進行整理做統計分析等。
3.2、高層建筑土一結構相互作用地震反應分析方法
現行建筑抗震設計規范中采用的抗震設計方法是以剛性地基假定為前提的,即在進行建筑結構的地震反應分析時,采用剛性地基假設,用一維場地模型計算地面運動的時程反應或反應譜,將它們作為結構基底的地震動輸入。這種方法比較簡單易行,且對地基的剛度比上部結構大得多的情況是近似合理的。但對重大建筑物,如高層建筑這種高、大、重的結構體系,土與結構之間的相互作用非常明顯,上部結構通過基礎對地基土體的反作用會改變地基土體的地震動和地面地震動隨時間的變化過程。特別是在特殊場地條件下,如軟土、盆地等,長周期地震動幅值的放大效應會對周期較長的高層建筑產生嚴重影響。因此,人們發現這種剛性地基假定在一些情況下是不符合實際情況的。由于三維土-結構相互作用分析的復雜性和巨大的計算量使其難以在實際中應用,而質點串模型又過于簡單,所以在很多的研究中,必須根據高層建筑上部結構、地基及基礎的受力特性建立一種高層建筑土-結構相互作用分析模型及方法,即結構相互作用平面分析方法,對高層建筑地震反應影響和抗震設計方法提供了分析手段。
4、結束語
隨著經濟社會的發展,人們的思維觀念在不斷改變,土木工程為人類的生產和生活做出了巨大貢獻,在當今形勢下,土木工程的結構設計改良勢在必行,本文對目前普遍采用的土木工程結構地震反應分析方法作了總結,通過總結整理出土木工程結構地震反應分析方法的主要特點。
參考文獻:
[1]彭瀟.基于土—結構動力相互作用的多高層結構地震反應分析方法研究[D].湖南大學,2006.
【關鍵詞】土木工程;設計
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
一、土木工程結構設計的重要性
(1)土木工程結構設計是關系到整個建筑的質量與安全的關鍵,尤其是土木工程結構設計的安全性已經成為土木工程考慮的首要因素。現代社會,建筑行業蒸蒸日上的發展對于建筑的質量與安全的要求越來越嚴格,因此,要保證土木工程的質量與安全,必須要重視土木工程結構設計的重要性。
(2)土木工程結構設計關系到施工單位施工水平的高低。土木工程結構設計是工程的前期準備,也是關鍵所在,前期設計工作質量不高,將會導致后期的施工過程不能順利進行,嚴重的會引起施工中的不安全事故的發生,威脅到了施工人員的生命安全,并增加了建筑成本,影響到整個建筑的質量水平。
(3)土木工程結構設計也關系到國家基礎事業的發展與人們的生命安全。土木建筑工程是國家的基礎事業,關系到國家的整體發展情況,只有做好土木工程結構設計,才能保證整個工程達到國家建筑業的標準。
二、土木工程結構設計中存在問題的解決措施
(1)設計詳細的圖紙。土木結構主要是體現在土木圖紙中,同時也是施工時的重要依據。一旦圖紙出現問題,就會影響到整個土木的施工。所以,設計土木圖紙的土木結構設計師一定要認真負責的按照規范完成,不能盲目的為了追求速度而將標注省略。與此同時,在設計圖紙的過程中,對于所出現的復雜之處、細微之處要進行詳細的標注,以免在日后的土木工程施工過程中出現一些較為麻煩的情況。圖紙設計師在設計圖紙結束后,應該進行認真的檢查,認真的審核出圖紙中是否存在一些錯誤。如若有,則應該及時的進行改正,避免一些不必要的損失。
(2)設計內力組合。內力組合是工程結構設計中抗震設計的關鍵點,要在調整結構抗震系數的基礎上加以科學設計。在進行抗震設計時,構件材料的強度要大于未考慮抗震要求時的材料強度。若是以普通抗震設計材料強度對抗震系數加以計算,那么在實際工程結構抗震設計過程中要對系數加以調整。經過全面的抗震系數調整,提高土木工程結構的抗震能力。
(3)嚴格的遵循設計規范。在當前土木業迅速發展的今天,如若想保證土木行業能夠健康發展,則要求土木商必須嚴格遵守土木行業方面的法律法規,按照相關的規定進行活動。這就對土木結構設計師提出了很高的要求,即作為一名土木結構設計師,不但要認真的學習設計的規章制度,也要按照相關的規定進行合理的結構設計。以此來促進建設結構設計向著規范化的方向發展,避免在土木過程中發生一些安全問題。
三、提高土木工程結構安全性的方法
(1)從管理上保證設計的安全性。房地產開發人員在選擇設計單位時,一定要選擇有保障、實力較強以及管理先進的設計單位。因為這樣的設計單位一般具備豐富的設計經驗,同時他們也具有先進的管理理念,并且設計人員的專業素質都較高。因此,這樣可以在設計中更好的提高設計質量,以保證結構設計的安全性。
(2)對相應的理論進行完善和提高。在設計中要對相應的設計理論進行完善和提高,即要求對一些概念性設計有比較深入的了解,并在此基礎上保持設計思路的清晰。所以,現在的概念結構設計已經成為了保證結構安全性的主要設計思路。
(3)在設計中做到準確全面。在設計中,應該使用科學化和系統化的管理對整個結構設計項目進行細分,這樣有助于將設計的子項目逐一進行完善和審核,也可以保證在設計中不會遺漏任何項目和計算內容。然而,許多設計事故多是由于設計中某一項目或計算參數的遺漏造成的。因此,在設計中對整個過程進行細致而嚴格的管理、監控和審核就很有必要。
(4)注重對設計文件的說明。設計文件的說明主要是對施工人員的操作提供指示,設計者應該注重說明的表述要既簡單又準確,這樣才能使不同素質施工人員都能了解設計的內容。尤其在復雜的設計中更應該注意文件的說明,以保證在施工中結構的安全性和設計的安全預期方向一致。
四、設計人員應加強業務水平,嚴格設計過程的管理
對土木工程的設計人員的選用,應選擇綜合素質高的,嚴謹細致的,設計經驗比較豐富且有責任感的人員,以保證其土木工程的設計質量。并應加強設計人員的理論學習,尤其應加強設計計算理論和方法的學習,并熟練掌握,同時不斷更新知識體系,使自己所掌握知識和水平保持在這個領域的前沿水平。對于設計人員設計過的數據,應認真核對。
在進行建筑工程結構設計時,應該要堅持安全第一的原則,只有以安全為前提促進企業的全面發展,才能保證建筑設計和施工的經濟性。提高設計人員的專業知識和能力,并要求遵守安全設計規范,同時提高土木工程設計人員識別質量安全的能力,以確保每一個建筑設計結構的安全性。以建筑物的安全為基礎,在此基礎上節約成本。土木工程結構設計是以保證建筑安全性和經濟性為根本的,只有將二者綜合起來考慮,才能實現安全性和經濟性的和諧統一。
【參考文獻】
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關鍵詞:土木工程;抗震技術;發展應用
1探討土木工程中抗震結構設計遵循的原則
1.1控制地震對建筑帶來的影響
在土木工程建設的過程中,相關人員需要對地震給建筑帶來的影響提起重視,并減少地震可能給建筑帶來的不利影響。部分工程會將隔離地震層設置在主體與建筑基礎之間,通過這樣的方式來實現減震的效果。相關人員應該將抗震效果逐步加強,可以將“反擺”設置在建筑物的頂端,“反擺”在地震發生的過程中將相反作用力給予建筑移動的水平方向,從而使地震作用得以抵消,使地震帶來的作用效果不斷降低,進而減輕了建筑物的內部損壞程度。
1.2結構形式簡單
相關人員在開展土木工程抗震結構設計的過程中,應該確保土木工程整體結構相對簡單,并且能夠通過較為簡單的計算方式計算出建筑的結構受力情況,從而為土木工程的抗震設計提供有力的數據支持。于簡單的土木工程結構而言,其可以使地震對建筑物的損壞程度降低,并將土木工程的整體穩定性進行提高,進而使建筑物的抗震性能得以保障。
1.3整體設計應該合理、全面、科學
要想使土木工程的抗震性能得到有效提升,相關工作人員應該對土木工程的實際情況進行詳細分析,通過分析的結果對建筑物的結構進行規劃,使結構設計不科學情況得以避免,從而降低了建筑物整體受損的幾率。相關人員在開展土木工程結構的設計時,還應該對各方面的問題進行充分考慮,并對結構中每一連接件的功能進行保障。在進行蓋板、基礎、柱體以及樓蓋等位置的設計工作時,需要對各個部件之間的有效連接進行保障,這樣不僅可以使土木工程結構的剛度得到有效保障。還可以使土木工程結構的抗震性能得以提高。
2土木工程中抗震技術必備的條件
2.1經濟性需求分析
我國與西方發達國家的經濟相比仍然存在較大的差距,在土木工程建設方面也是如此。因此,相關人員在設計建筑的過程中需要從我國的國情出發。于土木工程建設而言,加固施工不僅可以全面利用建筑基本框架,而且可以使建筑結構的可靠度得到有效保障,使已有資源得到充分的利用與挖掘,進而在投入縮小的基礎之上提高土木工程的使用功能。
2.2安全性需求分析
相關人員對國內外的地震災害事件進行了分析得知,導致人員傷亡、財產損失的關鍵原因是建筑物的損毀以及倒塌。現階段我國并沒有全面了解地震的相關知識,也難以對地震進行全面、有效的預測,因此,相關人員在建設土木工程的過程中,只有通過加固土木工程提高其抗震性能來降低地震帶來的生命財產損失。部分建筑物建造的時間久遠,其在建設的過程中并沒有對抗震設防進行充分考慮,或者抗震設防的分類標準并沒有達到相應的標準,因此,致使早期的建筑物難以與現階段的抗震安全性需求相契合。此外,因為沒有充分考慮設計與施工、設計載荷增多等因素的影響,使部分建筑物存在一定的安全隱患。
2.3社會性需求分析
部分建筑物是長期中斷或者是不可中斷使用的,并且部分建筑物具備相應的紀念價值,不能拆除重建,因此對這部分建筑而言只能進行抗震加固。相關工作人員應該對土木工程的結構進行深入分析,進而保證總體建筑項目的施工質量,同時,還要對其符合社會需求進行保障。
3略談土木工程結構中抗震技術的發展與使用
3.1科學的選擇地基場地
相關人員在開展土木工程抗震設計時,需要對地基場地的選擇提起重視。在選擇土木工程地基場地的過程中,應該對建筑地區地震的活躍情況進行全面分析,掌控地震發生的時間、頻率等情況,并對當地的地質情況進行深入的勘察,在這基礎之上科學的評估與分析該地區的抗震設計等級。相關人員在選擇地基場地時,應該保證地基場地處于有利的條件中,如果項目施工有特殊的要求選擇的地基場地處于不利條件當中,就必須加固地基。除此之外,相關人員可以將地基場地選擇在密度較高的基土或者較多的巖石地區,同時,還應該對土木工程地基的抗震能力進行保障。
3.2建筑結構的規則特征需要提起重視
相關人員在開展土木工程施工時,為了增加土木工程的抗震能力,施工人員需要高度重視建筑結構的規則特征。于土木工程結構的設計人員而言,應該選擇較為簡單的抗側力結構,還應對結構的規律特征進行保障。在施工的過程當中,科學的分布建筑物的承載能力,可以有效保證建筑物的穩定性以及堅固性。如果土木工程中并不具備規則的結構,在施工的過程中鋼心會與建筑結構交叉,并且這種交叉情況較為嚴重,如果出現了地震災害就會導致建筑物的構造出現偏離,致使土木工程的穩定性受到嚴重破壞。所以,土木工程結構的設計人員應該重視建筑結構的規則特征,進而使建筑結構不規則導致的損失情況得以避免。
3.3加固設計分析
第一點,如果土木工程的結構設計存在一些問題,設計人員可以適時的增加構件的數量,并使土木工程的總體強度不斷加強,進而提升建筑的總體控制能力;第二點,設計人員應該將建筑承載性不斷加強,通過這樣的方式將土木工程的抗震性能不斷提高。設計人員可以擴增建筑物原截面,進而加強建筑物的穩固性。除此之外,如果建筑物的總體結構與土木工程的抗震標準不符,設計人員可以針對具體情況調整建筑的總體結構,進而實現分散地震作用力的效果,減輕地震災害可能對建筑物造成的破壞。
3.4科學設計隔震項目和消能減震
于地震常發帶而言,土木工程在建設過程中必須具備相應的抗震能力,此外,還應該具備隔震能力與消能減震的能力。相關人員應該對建筑物的情況進行具體分析,根據建筑物實際情況確定建筑使用的隔震技術,并在這基礎之上科學的選擇隔震支座,進而增強建筑物的抗震能力。除此之外,研究人員應該科學設計抗震及隔震構建,并掌握建筑用材的延性,進而使地震災害帶來的危害逐漸降低。
3.5抗側力的體形優化
相關人員在土木工程項目開展的過程中,如果選擇了剛性結構方案,就可以降低地震災害對建筑主體結構產生的破壞,并且建筑主體結構發生變形的幾率相對較低。如果建筑結構中存在超靜定,就會存在一定的塑性鉸,這也會降低地震對建筑造成的破壞程度。于建筑結構而言,強度與穩定程度成正比,也就是說強度越低穩定程度越低。相關人員應該將建筑結構的屈服性進行科學優化,在結構遭到破壞時應該對總體的屈服機制進行全面分析,并制定科學的屈服機制,不能簡單的依據樓層進行制定。相關人員在設計土木工程的結構時,應該遵循以下幾點原則:強節弱桿、強壓弱拉、強柱弱梁、強剪弱彎,就是在選取橫向桿件時,應當對桿件的軸力進行充分考慮,盡可能保證彎曲耗能,進而實現加強總體構建延性的效果。
關鍵詞:土木工程;結構設計;問題;對策
中圖分類號:TU318文獻標識碼: A
一、土木工程結構設計中存在的問題
對于建筑結構來說,其安全性和穩定性是首先必須要進行考慮的,對這些性能會產生影響的主要包括三個方面的內容:施工的質量,建筑工程結構設計以及建筑質量指標,在使用過程當中的情況也會影響到結構的安全和穩定。在我國目前的情況中,結構設計方面存在很多的問題,相關的部門管理不夠嚴格,這將會直接影響到結構的安全性能,進而造成工程事故的產生,使得建筑企業遭受巨大的損失。我國相關的法規也還不是很健全,需要進一步的完善,結構設計的承載能力不足。同時結構的穩定性和變形能力也不足,因此結構在地震或者是爆炸中就很容易受到極大的損傷而倒塌,造成巨大的損失。但是如果在結構設計時進行充分的考慮,使得結構的穩定性和變形能力都比較強,那么結構的損傷會小很多,不至于倒塌造成巨大的人員傷亡。土木工程結構設計在我國的起步比較晚,和國外的發達國家相比,還存在一定的差距,主要的問題包括以下幾個方面:
1、土木工程建筑結構基礎設計中存在的問題
1.1承重柱截面高度設計過小
在很多的建筑物中對于抗震烈度的要求在六度的時候,很多的建筑結構設計人員認為六度沒有必要進行防護措施,這樣更加利于受力分析。但是沒有防護的結果會導致承重柱的截面較小,在外界強加外力的作用下,會使柱與梁之間產生斷裂的現象,這樣就會對建筑施工造成嚴重的安全隱患,降低了建筑的耐久度,一旦有強烈的地面運動就可能會發生倒塌的事故,輕則建筑歪斜,重則人員的傷亡。
1.2磚混結構中建筑工程構造柱與承重柱混淆不清
土木工程磚混結構建筑的構造柱和梁配合設計,可以對防止墻體裂縫產生的良好效果,是提高房屋建筑抗震水平的重要舉措。實際上,設計人員混淆了構造柱和承重柱的概念,將承重柱的設計方法直接套用到構造柱設計當中,沒有為構造柱設置基礎。如構造柱與承重柱混淆使用會降低墻體的約束作用,一旦有地震發生,構造柱的強度不及承重柱就會使其中的薄弱環節遭到破壞,最終導致建筑的坍塌。在建筑的過程中構造柱一般不另設基礎,這就會造成承重能力比較薄弱,當構造柱當做承重柱使用的時候,較大的負荷就會使支撐的部分發生裂縫,所以在設計的過程中設計人員一定要正確區分構造柱與承重柱,根據自身的特點在適當的地方使用,避免錯誤使用帶來的安全隱患。
2、結構設計牢固性差
安全是結構工程最重要的質量指標,結構的設計與施工水準在一定程度上決定了工程的安全性,所以結構設計是防止破壞倒塌的重要保障,其中牢固性問題已成為工程結構常見的質量隱患,主要體現在以下幾個方面:
2.1工程設計規范的安全設置水準偏低,對結構構件承載能力的安全性、安全系數范圍的定位不明確;
2.2工程設計規范的整體牢固性差,在結構工程設計時,設計人員或相關單位不重視設計,也缺少設置安全等級前的論證,因此造成的火災、地震等人為破壞而造成的整體倒塌現象比較常見;
2.3土建結構工程的耐久安全性差,而且缺少對結構的正確使用與維護意識,對于鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕不重視,從而導致結構安全事故的出現,并造成了土建結構的使用壽命嚴重縮短。
3、土木工程結構設計安全設置水準偏低
我國土木工程質量和安全性能不高的另一個原因是結構設計安全設置標準偏低,由此導致了工程安全規范方面的漏洞,致使安全設置規范難以發揮對工程設計的約束作用,工程質量相對較低,較易造成安全事故的發生,損害了工程的建設效益,縮短了工程的使用年限。這些問題的出現都要歸因于我國土木工程結構設計安全規范低于國外水平,由此導致施工的質量難以達到國外土木工程施工質量水平。由此要針對工程設計結構安全設置標準加以改善,從而以更高的要求來進行土木工程的施工規范。
二、土木工程設計優化策略
1、完善土木工程結構設計標準
針對土木工程結構設計中的問題,要不斷完善各種技術標準,積極吸引國外先進工程施工技術,并根據我國實際情況加以創新。要針對土木工程設計安全設置不足的情況加以規范,提高各種技術標準,使土木工程的設計施工能夠提高一個層次,以更高的水平保證土木工程的質量,防止安全事故的發生,保證工程的耐用性和效益水平的發揮。要結合工程設計規范和工程具體實際進行分析,針對不科學的設計規范及時向主管部門反映,及時進行修正,保證安全設置規范的科學性和合理性,保證擁有更高層次的土木結構設計的出現。
2、確定構件截面尺寸
土木工程需要嚴格控制截面尺寸的構件,其主要有柱尺寸、梁尺寸、板尺寸三種,具體確定方法如下:
2.1柱尺寸。土木工程的結構主體柱截面一般都相同,因此可以估算中柱的截面尺寸,然后估算出整個結構恒荷載的標準值、活荷載標準值,混凝土軸心抗壓強度的設計值和柱軸力的設計值等;
2.2梁尺寸。以柱距為標桿。如果柱距相同,則表示邊跨梁、中跨梁、邊柱聯系梁、中柱聯系梁等的截面尺寸一致;
2.3板尺寸。需要考慮限制板的撓度、裂縫寬度等因素對鋪設在板內管線的影響。
3、內力組合的設計
內力組合是土木工程結構承載力抗震設計的要點,它要求在調整承載力抗震系數的基礎上,組合框架梁的內力。
3.1承載力抗震系數的調整
工程結構抗震設計要求材料強度的設計值應大于沒有考慮抗震要求時的材料強度設計值。如果采用非抗震設計的材料強度設計值進行計算,則抗震設計需要對承載力抗震的系數進行調整。通過綜合受彎梁、偏壓柱、受剪等的系數調整,提高結構的承載能力。
3.2框架梁的內力組合
梁承載力的設計控制截面,通常采用梁端和跨中的方式。當地震作用組合的時候,除了要利用梁端的抗負彎矩和剪力設計進行界面的控制,還需要組合梁端的正彎矩。譬如土木工程結構在使用期間,很有可能同時遇到兩種類型以上的可變荷載。為了減少結構的不利效應,可以控制可變荷載效應組合和永久荷載效應組合,分別取值1.2和1.35;而如果效用有利于結構設計,則效應取值為1.0,傾覆、漂移、滑移等取值為0.9。
3.3跨間彎矩計算
結構在恒載和活載作用下,可將近似取值跨間彎矩。并根據支座彎矩的調幅和平衡條件,計算得出相應荷載。其中,需要涉及到的計算因素有梁端左右的彎矩、豎向荷載、地震力組合等。
4、安全性設計
在進行安全設計時首先應該注意的就是加強對設計人員的專業素質的要求,讓其可以充分的掌握相關設計規范,結構計算要熟練和準確,理論知識要充分,同時培養良好的設計素養。這些都有待于設計人員不斷提高自身的專業素質,在工作中對自己嚴格要求。其次就是相關的設計單位需要進行科學以及有效的管理,施工單位在選擇設計單位時需要選擇設計經驗豐富,相關資質等級較高的單位,這些單位的管理一般都比較的先進。再者就是在進行設計計算時需要細心,除了一般的要求的設計項目需要滿足設計要求之外,還需要認真的檢查設計的每一個步驟是否有問題,因為一旦計算出現問題,整個設計都會受到影響,因此對于每一個數據都要認真的進行核實和校對。最后就是在進行施工時需要對施工單位進行現場監督,保證施工是按照圖紙進行的,在施工驗收階段,通過和施工單位配合,保證施工人員正確的理解施工圖紙,避免因為圖紙問題引起工程質量問題,同時還應該嚴格按照工程施工圖來進行工程的驗收,以保證工程的質量。
5、科學管理,定期檢測
土木工程的維護檢測對整個土木建筑的使用壽命和質量息息相關。任何質量事故,都是由量變到質變的過程,因此我們需要定期對土木工程施工進行全方位的安全檢測。第一,在檢測過程中還需相應的監督部門對檢測全程監督,以此來督促工程單位以嚴謹的態度對待檢測工作。第二,土木工程的牢固性在正常使用中,很難察悉問題,只有遇到嚴重災害時問題才出現,是因為小的隱患逐步擴散導致。所以,需要對土木工程做定期的維護檢測。
三、結束語
工程結構越來越大型化、復雜化,超高層建筑、特大型橋梁、巨型大壩、復雜的地鐵系統不斷涌現,滿足人們的生活需求,同時也演變為社會實力的象征。土木工程需要解決的根本問題是工程的安全,使結構能夠抵抗各種自然或人為的作用力。因此,要采取切實有效的措施,提高土木工程結構設計的有效性,確保建筑工程的安全。
參考文獻