土木工程設計中結構與地基加固技術的應用分析

閆杰

【摘要】土木工程建設的發展為社會的進步提供了巨大的支持，而保證土木工程建設結構質量是工程建設和發展中最為關鍵的工作內容。土木工程的建設所涉及的范圍非常廣泛，對其結構和地基進行加固是保證工程質量的重要措施，被現代工程建設施工所應用。本文的研究主要以土木工程設計中結構與地基加固技術的應用，為土木工程的建設提供有力的技術支持。

【關鍵詞】土木工程設計；結構；地基加固

引言

土木工程是與人們日常的工作和生活密不可分的，其更是推動了我國經濟的不斷發展，對提高人們的生活品質和生活質量起到了非常重要的作用。土木工程整體結構的質量關系到人們的生命和財產的安全，對社會的正常發展意義重大，由此可以看出，對土木工程的質量控制是非常重要的。保證土木工程結構和應用質量可以從其結構和地基加固兩方面進行考慮，加固技術在土木工程建設中的應用，能夠在很大程度上保證工程的施工質量，為工程的應用提供了強有力的漲漲作用。工程結構和地基加固技術的應用措施，是人們非常重視的問題，同時在現代工程建設新形勢下，對其進行實施的科學性也需要進行把握。

一、土木工程的結構設計

1.1土木工程混凝土結構設計

土木工程建筑的混凝土結構設計要達到國家規定的質量標準和行業規格，混凝土結構的設計不僅要考慮到凝土的強度和防滲水能力，還要考慮到建筑結構在復雜的環境長期使用過程中所受到的材料腐蝕和水力的沖擊所造成的質量下降，要為混凝土結構的后期質量檢修和加強留有充分的余地，能夠在建筑材料損毀或老化情況下進行部件的重置和維護，保證混凝土結構在使用中的穩定性，延長工程的使用周期。

1.2土木工程中的剪力墻結構設計

1.2.1剪力墻結構概述

剪力墻指的是建筑中，用于承受風荷載或地震作用所引起的水平荷載的墻體，因此，剪力墻又可以稱作為抗風墻或抗震墻。由此可以看出，剪力墻的設置是為了保護建筑結構不遭受到剪切破壞。通常情況下，剪力墻的施工材料會選擇鋼筋混凝土，以增強房屋及構筑物的堅固性。建筑結構指的是房屋或構筑物中，由一定數量的構件而連接形成的具有承受一定荷載能力的空間體系。根據不同的標準，建筑結構的分類也有所區別。根據不同的施工方法，建筑結構可分為混合結構、框架結構、剪力墻結構等。由于剪力墻具有較強的抗側力剛度和抗震性能，而且用鋼量也比較小，因而在建筑結構設計中得以廣泛應用。簡單來說，剪力墻結構就是利用鋼筋混凝土墻板來承受來自垂直方向和水平方向的力的結構。在設計剪力墻結構時，通常會使用鋼筋混凝土墻板取代之前框架結構中的梁柱，從而提高承受荷載的能力。換言之，剪力墻結構主要指的是豎向的鋼筋混凝土墻板，而橫向仍然沿用鋼筋混凝土的大樓板搭載在墻上，而這個結構就成為剪力墻結構。

1.2.2剪力墻平面結構布置

剪力墻的平面布置首先要做到的就是保證均勻，并保證質量中心和剛度中心處在重合的狀態下，減少力矩對墻體的作用力。剪力墻在施工中應當沿主軸方向布置，并保證剪力墻的抗側力剛度保持在合理范圍內，如果有必要可適當增加可利用空間，并保證適當的高度。另外，剪力墻還應當保持合理的間距，通常采用經驗公式進行設計，公式為 T=（0.05-0.06）n，其中 n 為建筑結構層數。實際剪力墻的數量應當與計算結果接近。剪力墻處理要具備較強的承重能力與剛度，還應當保證良好的延伸性和彈性，從而保證其在因外力作用產生裂縫時，剪力墻還能夠不發生倒塌。

1.2.3剪力墻約束邊緣構件處理

約束邊緣構件能夠促使剪力墻的承載能力得以顯著提高，并減少層間位移，同時提高抗震能力，而且對于墻板也能提供穩定作用。剪力墻抗震設計應當滿足第一振型的抵抗力矩大于承受力矩的一半以上。約束邊緣構件的確定應當以剪力墻相關軸壓比為依據。一般來說，抗震等級較高的剪力墻，應當采取層數較多的約束邊緣構件，并有效控制剪力墻的均勻性，以從根本上提高墻肢的承重能力。

1.3土木工程中承重墻結構的設計

現代房屋多屬矩形平面，其橫向剛度往往要小于縱向剛度，這就要求必須要有足夠的橫墻，才能有效保證房屋建筑結構的抗震性能。從地震災害可知，房屋墻體一般都是剪切破壞。因此，在進行房屋建筑設計時，必須要提高建筑的抗剪強度，以提升房屋橫墻的抗震能力。以提高建筑的抗剪強度，就要求提高材料的強度等級，并相應增加橫墻的軸壓力，因此需要將橫墻盡量成為承重與隔斷相結合的墻體。當房屋建設中的房間比較大時，設有沿進深方向的梁應支撐在縱墻上，以使縱墻承重。同時，建筑樓板應沿縱向擱置，因此形成橫墻承重，再加上縱墻因存在軸壓力而增加其抗剪能力。

2、結構截面設計中的常見問題分析

土木工程的結構設計對于整個工程建設的質量和施工的效果影響非常大，在土木工程的建設中，其結構截面設計中存在著一些需要注意的問題，只有對這些問題進行科學處理，才能夠保證工程結構質量達到相應標準。在結構截面設計中常見的問題主要有下面幾點：

2.1框架柱的計算長度

在土木工程框架柱的計算過程中，首先要取框架柱的長度為結構的層高，但是由于梁柱縱筋相互交叉形成的節點連接接近剛接，不是結構力學當中的鉸接及固結，所以要嚴格按照相關的混凝土結構設計規范來確定各種柱的計算長度。

2.2場地類別

對抗震等級的影響不同的建筑物類別在考慮抗震等級時取用的抗震烈度與建筑場地類別有關，框架截面設計受抗震等級的影響比較大，在抗震規范中查出抗震等級主要的依據是房屋高度和設防裂度。在土木工程中，對于I類場地要進行具體分析，由于抗震計算的抗震等級與采取抗震構造措施的抗震等級不一樣，所以在設計上也要注意。

3、地基加固技術在土木工程設計的應用

3.1打孔填充灰土樁的固結方法：該種方法原理是先在地基層面進行均勻深度和距離的打孔作業，然后將事先按照比例配制的土和熟石灰的混合物，即灰土逐層注入孔內，最終形成灰土樁，灰土樁本身就有加固地基的作用，而且在此過程中，由于打孔和注樁都要向四周產生巨大的擠壓力，也就使得在打樁的同時進一步夯實了地基土層的密度，是一種地基加固的雙保險作業。灰土樁地基加固具有施工操作簡便易性，成本低廉，加固效果好的優點，被施工單位廣泛采用。

3.2壓制或排水的固結方法：地基固結法是一種新型縮短地基凝固時間，加速地基凝固速度的新方法。該種方法主要可以分為兩種類型，一是對地基層進行事先壓制，通過在地基上方添置重物或增加壓力的方法來增強地基的密度，使地基沉降到最大限度，達到夯實地基的目的；二是通過改擴建排水系統，加大積水的排放力度，提高地基凝固的速度。這兩種方法都可以大幅度提高地基凝固速度，避免地基日后發生嚴重沉降現象。

3.3 適量添加粉煤灰的固結方法

在地基施工原料中加入適當數量的粉煤灰并加以均勻攪拌，可以有效提高地基的吸水能力，以排除多余的水分，加快地基的凝固速度。這是因為粉煤灰具有極強的活性和吸水性，并且性質較為穩定，適合于添加在地基混凝土原料中，幫助提高地基的穩固性

3.4加筋法的應用

在相對較松散土質的土層上進行工程施工，需要對采用加筋法對土質進行固定，以防其輕易地發生移動，對工程地基和上層結構產生威脅。加筋法主要應用于高層建筑或難度加大的工程建設中，為工程地基的加固產生了非常重要的作用。

四、結束語

在現代經濟形式和社會發展的推動下，我國土木工程的建設取得了巨大的發展，但是在其具體工程中施工技術的應用仍需要進行認真分析。土木工程對社會發展的重要作用，使得對其工程結構的質量控制成為必要。

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