结构与地基加固技术在土木工程设计中的应用研究

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　　摘    要：在土木工程设计中，建筑结构的维护和加固有着重要的特殊地位，也是土木工程技术人员经常遇到的问题。本文结合多种结构和地基的加固技术，浅要分析其在土木工程设计中的重要应用。
　　关键词：地基加固;结构加固;土木工程设计;应用策略
　　1  前言
　　土木工程是建筑的主要分支学科，其水平的提升需要在工程实践中不断探索与创新，而非理论阐述或科学试验。基于土木工程的这一特性，在具体落实土木工程建设项目中，需要结合以往土木工程建设实例，科学、合理的设计土木工程，尤其是结构与地基加固技术的应用，使技术设计具有较强的应用性，为后续高质量的、高效率的建成土木工程奠定基础。所以，土木工程设计中，结合实际情况及相关案例，科学、合理的设计结构与地基加固技术应用是非常有意义的。
　　2  土木工程结构设计概念阐述
　　在我国范围内，土木工程在不断的发展，土木建设项目也更加科学和合理，这样在进行土工程设计中，要对结构与地基加固技术进行更深层次的了解和掌握，这样就能确保其与土木工程的发展要求相符合，也可以很大程度对设计方案的应用价值进行提高，保证后期工作顺利开展，因此对结构和地基加固技术的应用进行优化设计时非常有必要的。
　　3  结构加固技术在土木工程设计中的应用策略
　　3.1  合理设置钢筋混凝土
　　为了提高混凝土的承受能力，增强混凝土的硬度，在混凝土中加入钢筋，这就是钢筋混凝土[1]。钢筋混凝土的质量性能直接影响着钢筋混凝土的使用效果。因此，为了使钢筋混凝土在使用过程中发挥更好的作用，应严格按照配置要求进行调配，首先务必确保混凝土中水泥碎石等配置比符合相关要求标准。按照工程设计要求的混凝土强度做好振捣工作的消息说明，确保落实到每个环节。此外，在选择加入混凝土中的钢筋时，也要按照施工建设标准要求的钢筋混凝土性能做出准确选择。详细的施工建设要求说明有助于采购人员准确选择工程建设所需要的原材料。
　　3.2  剪力墙结构技术的应用
　　土木工程结构设计中，对剪力墙的设计，要注意剪力墙的侧向刚度大，能有效抵抗水平力，做好框架和剪力墙协同工作是非常必要的。在设计中设置少量抗震墙的框架结构，在规定的水平力作用下，底层框架部分能够承担的地震倾覆力矩要超过结构总地震的一半以上，其框架结构的抗震等级需要根据框架结构来确定，抗震墙的抗震等级要等同于框架的抗震等级。设计人员在对框架结构进行分析的过程中，要认识到虽然设置剪力墙，但结构体系仍是框架结构，框架才是主要的承受竖向荷载，也是主要的抗侧力构件，而剪力墙的设置目的是为了满足规范对框架结构的位移角的要求，剪力墙承受的底部弯矩较小，改善框架的抗震性能。对于剪力墙结构设计的分析，框架和剪力墙的受力变形特征不同，就要对框架和剪力墙的协同工作充分考虑，在结构建模计算时，剪力墙或计算完出图时增加剪力墙，如果加大安全储备，就会导致结构刚心偏移，地震作用的扭转也发生了变化，对结构形成不利影响。在对剪力墙进行建模的过程中，对于纯框架结构进行分析，查看计算结果，有针对性的在位移角较大处设置剪力墙。关于剪力墙的布置，要沿着建筑的周边展开，做好角部设置工作，加强抗扭作用，已满足规范对位移角的要求。剪力墙的沿建筑物的全高设置，避免引起建筑竖向的刚度突变。经反复试算后，剪力墻承受的底部弯矩与基本振型地震作用下结构底部地震倾覆力矩的总和之比，不可以超过20%[2]。如果比值太小，就意味着剪力墙布置太少，难以发挥剪力墙的结构特性，不能够达到设置剪力墙的目的;如果比值很大，就意味着剪力墙设置太多，违背了设置的初衷，结构体系不够明确，设计的难度有所增加，需要反复测算，注意抗倾覆力矩的比值。对比值进行合理控制，结构分析的过程中，进行计算还要考虑框架与剪力墙的协同工作。框架结构的梁、柱配筋要满足框架、剪力墙的构造要求，剪力墙的端柱的配筋要满足构造要求，要超过相邻的框架柱的配筋，还要根据工程实际需要适当地放大。剪力墙的抗震等级可与其框架的抗震等级相同，具体计算和配筋按构造结果配筋，应符合规范对剪力墙的构造要求和措施。比如，剪力墙开洞的过程中，两侧加边缘构件;剪力墙只有柱无梁时，要设置墙中的暗梁。
　　3.3  砌体结构加固技术的应用
　　砌体是用砌筑砂浆将砌块砌在一起而形成的一种承重结构物。和其他加固技术相比，砌体结构加固技术的没有明显的优势。虽它也具有一定的抗压承载力，但在其他力学性能上的表现就差的很多。因此砌体结构的整体性表现相对较差，承载力也比较低，在外荷载作用下也比较容易出现或大或小的裂缝。砌体结构的常用加固技术大体分三种，分别为：砌体直接加固技术、改变荷载传递加固法和外套结构加固法。
　　4  地基加固技术在土木工程设计中的应用策略
　　4.1  基础托换技术的应用
　　土木工程设计中经常遇到这样的问题，像对于现有建筑物使用过程中地基出了问题需要重新加固，新建结构工程对附近建筑物地基的稳定性影响，地下建筑物地基修建的影响评价等。这些问题都是不可避免的，必须慎重考虑解决。在多少年来许多代结构工程师的积累下，基础托换加固技术攻克了这些难题。比如我们常见的地铁轨道修建工程，就经常用到这项技术。从其自身来讲，基础托换加固技术的难度就比较大、费用也非常昂贵、施工周期相对较长，并且对工程设计人员要求具有较强的责任心和细致的思维能力。基础脱换一般都是分批次进行，完成一部分托换工作后才能进行下一部分的托换作业，否则不但对施工难度来说是个很大的挑战，对于工程的施工安全来说将是极大的隐患，非常容易出现大的事故，更是无法保证工程质量上的可靠性。因此，基础托换工程一般都需要较长施工周期才能完成，甚至对于一些大型的综合的基础托换工作，工作周期长达几年，期间还会有各种各样的新问题在施工过程中暴露出来等待解决。作为设计人员，就应该随时积累和吸取经验教训，在了解现场施工问题的同时，及时改进设计方案，以利于施工工作顺利开展。
　　4.2  排水固结法的应用
　　排水固结方法主要是指在建筑工程中对地基进行加固的重要技术，当地下水位比地基加固的高度要高时，我们会经采用此种方法来解决问题。我们在使用排水固结发的过程中，为了有效的加快固结的速度，我们可以采取在天然土层中增加水排的途径，这样能够更好的有效缩短排水的距离，可以对排水井进行合理的设置，从而有效实现加固的目的。这样也能够更好的缩短工期，并且在较短的时间内实现良好的加固工作，确保建筑物相关部位的强度和稳定性。
　　4.3  土钉墙加固技术应用
　　该技术是通过钻孔、注浆的方法来进行设置，但也可以通过打入几根较粗的钢筋或者钢管形成一个稳固土钉，土钉与周围土地的接触依靠摩擦力来粘接，进而与周围的土地形成复合的土体。由于土钉和土地变形受力是通过受剪工作，来对土体形成加固。土钉和平面形成一定角度，即斜向加固体。而土钉则是适用于地下水位以上或者人工填土的基坑支护及边坡加固。
　　5  结语
　　相关人员能够根据实际情况展开全面深入分析探讨，始终将土木工程质量放在首要位置，不断创新优化工程结构设计措施，合理采用先进加固技术，借此确保土木工程整体质量水平能够满足现今社会发展需求，并且还需注意一点就是有效结合土木工程实际情况，严格按照工程建设相关标准规范落实执行，只有这样才能充分凸显出土木工程加固技术的实用性和专业性特点，为土木工程的可持续发展奠定可靠基础
　　参考文献：
　　[1] 满媛，崔燕伟.高层建筑塑玻土工筋带加筋垫层地基处理研究[J].四川建筑科学研究，2015（6）：53～56.
　　[2] 黄艳妮.关于土木结构工程加固施工方案分析[J].科技与创新，2016（13）：109.
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