土木工程设计中结构与地基加固技术的应用分析

　　土木工程是与人们日常的工作和生活密不可分的，其更是推动了我国经济的不断发展，对提高人们的生活品质和生活质量起到了非常重要的作用。土木工程整体结构的质量关系到人们的生命和财产的安全，对社会的正常发展意义重大，由此可以看出，对土木工程的质量控制是非常重要的。保证土木工程结构和应用质量可以从其结构和地基加固两方面进行考虑，加固技术在土木工程建设中的应用，能够在很大程度上保证工程的施工质量，为工程的应用提供了强有力的涨涨作用。工程结构和地基加固技术的应用措施，是人们非常重视的问题，同时在现代工程建设新形势下，对其进行实施的科学性也需要进行把握。

 

　　一、土木工程的结构设计

 

　　1.1土木工程混凝土结构设计

 

　　土木工程建筑的混凝土结构设计要达到国家规定的质量标准和行业规格，混凝土结构的设计不仅要考虑到凝土的强度和防渗水能力，还要考虑到建筑结构在复杂的环境长期使用过程中所受到的材料腐蚀和水力的冲击所造成的质量下降，要为混凝土结构的后期质量检修和加强留有充分的余地，能够在建筑材料损毁或老化情况下进行部件的重置和维护，保证混凝土结构在使用中的稳定性，延长工程的使用周期。

 

　　1.2土木工程中的剪力墙结构设计

 

　　1.2.1剪力墙结构概述

 

　　剪力墙指的是建筑中，用于承受风荷载或地震作用所引起的水平荷载的墙体，因此，剪力墙又可以称作为抗风墙或抗震墙。由此可以看出，剪力墙的设置是为了保护建筑结构不遭受到剪切破坏。通常情况下，剪力墙的施工材料会选择钢筋混凝土，以增强房屋及构筑物的坚固性。建筑结构指的是房屋或构筑物中，由一定数量的构件而连接形成的具有承受一定荷载能力的空间体系。根据不同的标准，建筑结构的分类也有所区别。根据不同的施工方法，建筑结构可分为混合结构、框架结构、剪力墙结构等。由于剪力墙具有较强的抗侧力刚度和抗震性能，而且用钢量也比较小，因而在建筑结构设计中得以广泛应用。简单来说，剪力墙结构就是利用钢筋混凝土墙板来承受来自垂直方向和水平方向的力的结构。在设计剪力墙结构时，通常会使用钢筋混凝土墙板取代之前框架结构中的梁柱，从而提高承受荷载的能力。换言之，剪力墙结构主要指的是竖向的钢筋混凝土墙板，而横向仍然沿用钢筋混凝土的大楼板搭载在墙上，而这个结构就成为剪力墙结构。

 

　　1.2.2剪力墙平面结构布置

 

　　剪力墙的平面布置首先要做到的就是保证均匀，并保证质量中心和刚度中心处在重合的状态下，减少力矩对墙体的作用力。剪力墙在施工中应当沿主轴方向布置，并保证剪力墙的抗侧力刚度保持在合理范围内，如果有必要可适当增加可利用空间，并保证适当的高度。另外，剪力墙还应当保持合理的间距，通常采用经验公式进行设计，公式为T=（0.05-0.06）n，其中n为建筑结构层数。实际剪力墙的数量应当与计算结果接近。剪力墙处理要具备较强的承重能力与刚度，还应当保证良好的延伸性和弹性，从而保证其在因外力作用产生裂缝时，剪力墙还能够不发生倒塌。

 

　　1.2.3剪力墙约束边缘构件处理

 

　　约束边缘构件能够促使剪力墙的承载能力得以显著提高，并减少层间位移，同时提高抗震能力，而且对于墙板也能提供稳定作用。剪力墙抗震设计应当满足第一振型的抵抗力矩大于承受力矩的一半以上。约束边缘构件的确定应当以剪力墙相关轴压比为依据。一般来说，抗震等级较高的剪力墙，应当采取层数较多的约束边缘构件，并有效控制剪力墙的均匀性，以从根本上提高墙肢的承重能力。

 

　　1.3土木工程中承重墙结构的设计

 

　　现代房屋多属矩形平面，其横向刚度往往要小于纵向刚度，这就要求必须要有足够的横墙，才能有效保证房屋建筑结构的抗震性能。从地震灾害可知，房屋墙体一般都是剪切破坏。因此，在进行房屋建筑设计时，必须要提高建筑的抗剪强度，以提升房屋横墙的抗震能力。以提高建筑的抗剪强度，就要求提高材料的强度等级，并相应增加横墙的轴压力，因此需要将横墙尽量成为承重与隔断相结合的墙体。当房屋建设中的房间比较大时，设有沿进深方向的梁应支撑在纵墙上，以使纵墙承重。同时，建筑楼板应沿纵向搁置，因此形成横墙承重，再加上纵墙因存在轴压力而增加其抗剪能力。

 

　　二、结构截面设计中的常见问题分析

 

　　土木工程的结构设计对于整个工程建设的质量和施工的效果影响非常大，在土木工程的建设中，其结构截面设计中存在着一些需要注意的问题，只有对这些问题进行科学处理，才能够保证工程结构质量达到相应标准。在结构截面设计中常见的问题主要有下面几点：

 

　　2.1框架柱的计算长度

 

　　在土木工程框架柱的计算过程中，首先要取框架柱的长度为结构的层高，但是由于梁柱纵筋相互交叉形成的节点连接接近刚接，不是结构力学当中的铰接及固结，所以要严格按照相关的混凝土结构设计规范来确定各种柱的计算长度。

 

　　2.2场地类别

 

　　对抗震等级的影响不同的建筑物类别在考虑抗震等级时取用的抗震烈度与建筑场地类别有关，框架截面设计受抗震等级的影响比较大，在抗震规范中查出抗震等级主要的依据是房屋高度和设防裂度。在土木工程中，对于I类场地要进行具体分析，由于抗震计算的抗震等级与采取抗震构造措施的抗震等级不一样，所以在设计上也要注意。

 

　　三、地基加固技术在土木工程设计的应用

 

　　3.1打孔填充灰土桩的固结方法：该种方法原理是先在地基层面进行均匀深度和距离的打孔作业，然后将事先按照比例配制的土和熟石灰的混合物，即灰土逐层注入孔内，最终形成灰土桩，灰土桩本身就有加固地基的作用，而且在此过程中，由于打孔和注桩都要向四周产生巨大的挤压力，也就使得在打桩的同时进一步夯实了地基土层的密度，是一种地基加固的双保险作业。灰土桩地基加固具有施工操作简便易性，成本低廉，加固效果好的优点，被施工单位广泛采用。

 

　　3.2压制或排水的固结方法：地基固结法是一种新型缩短地基凝固时间，加速地基凝固速度的新方法。该种方法主要可以分为两种类型，一是对地基层进行事先压制，通过在地基上方添置重物或增加压力的方法来增强地基的密度，使地基沉降到最大限度，达到夯实地基的目的；二是通过改扩建排水系统，加大积水的排放力度，提高地基凝固的速度。这两种方法都可以大幅度提高地基凝固速度，避免地基日后发生严重沉降现象。

 

　　3.3适量添加粉煤灰的固结方法

 

　　在地基施工原料中加入适当数量的粉煤灰并加以均匀搅拌，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。这是因为粉煤灰具有极强的活性和吸水性，并且性质较为稳定，适合于添加在地基混凝土原料中，帮助提高地基的稳固性

 

　　3.4加筋法的应用

 

　　在相对较松散土质的土层上进行工程施工，需要对采用加筋法对土质进行固定，以防其轻易地发生移动，对工程地基和上层结构产生威胁。加筋法主要应用于高层建筑或难度加大的工程建设中，为工程地基的加固产生了非常重要的作用。

 

　　四、结束语