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摘要：土木工程是一门十分庞大而复杂的学科，它涉及到我们日常生活的各个方面。建筑无论在国内还是国外都是与民众生活息息相关的，建筑行业也是一个古老的行业，经历多年的发展，拥有相当长的一段历史。随着经济的发展和人民生活水平的日益提高，建筑行业中的土木工程也随之发展起来。本文主要对结构和地基加固技术在土木工程设计中的应用做一个分析和探讨。
关键词：土木工程；地基加固；结构加固
中图分类号：S969文献标识码： A
引言
土木工程作为建筑的主要组成部分，其发展不是依靠科学的试验和一些空泛的理论，而是依靠工程的实践来不断进步的，这主要是因为，很多工程的情况都很复杂，展开现场的实验或者测试方面的分析都是很难的。例如，地基基础、隧道及地下工程的受力和变形的状态及其随时间的变化，至今还需要参考工程经验进行分析判断。因此只有进行新的工程实践，才能揭示新的问题。例如，建造了高层建筑、高耸塔桅和大跨桥梁等，工程的抗风和抗震问题突出了，才能发展出这方面的新理论和技术。
一、土木工程的施工策略以及结构设计方法
（一）钢筋混凝土结构的设计原理与方法
组成钢筋混凝土的两种材料存在完全不同的受力性能，在以水利和道路桥梁为主的土木工程中，受力构造的不同形成了结构系统，主要包括7个方面：正截面承载力、斜截面承载力和扭曲截面承载力的计算及预应力混凝土结构、高性能混凝土裂缝控制及耐久性设计和钢筋混凝土构件的延性与抗震设计、纤维增强混凝土性能结构设计。因为不同的工程施工结构，钢筋混凝土结构在设计时会产生一定的外观变化，此外内部构造也存在一定的偏差。在土木工程实际操作中，钢筋的数量及形状都会对工程造成一定的影响。
（二）钢筋混凝土结构
混凝土和钢筋两种材料组成钢筋混凝土，其中混凝土是由骨料、水、胶凝材料及某些外加剂按一定的比例配合而成，通常拌合成型并进行硬化而制成的一种人造石材。建筑通常采用劲性钢筋和柔性钢筋两种类型的钢筋，国内建筑以柔性钢筋为主。柔性钢筋有钢筋和钢丝两种，钢筋又可一分为变形和光面钢筋。光面钢筋是指钢筋表面是光圆的；“人字”和“螺纹”钢筋是最常用的变形钢筋。
（三）钢结构施工中的重难点
在安装过程中钢结构往往较为复杂，因此要关注两方面的内容：1.截面形状。在钢结构中，通常柱子的截面主要有“十”字形、“工”字形和箱型，在房梁中经常采用“H”型钢梁。在截面的安装过程中，要做好焊接试验，以把握各项参数为基础，还要注重高强螺栓连接孔位的精度。2.选材与连接。钢材分为 4 大类，板材、金属制品、型材和管材。在土木工程中，强度和硬度性能较好的优质碳素结构钢最受欢迎。
（四）钢筋混凝土结构的优缺点
钢筋混凝土结构主要有以下几个优点：耐火性及耐久性能比较好，几乎不需要花费多少财力和人力来维修或者保养；整体性好，尤其抗震性能特别好；可模性较高，能够按照实际的需求浇制不同尺寸；在一定程度上能够和钢结构互换，进而节约钢材。钢筋混凝土结构主要有以下几方面的不足：自重大，在设计跨度时，构建运输不太方便；工期比较长，尤其是在制造模板时费料多，养护过程浪费时间较多。
（五）钢构件的堆放以及选择安装机械地点
通常，安装结构占地面积同用地面积之间的比例要选择好。在实际的安装程序中，多采用塔式起重机，应用装卸机械将钢构件安置于相应的回转半径内。此外，要充分考虑不同部位构件的起吊要求和钢丝绳的容量能否满足起吊的高度。在实际操作中，还需保证各塔式起重机之间合适的安全距离和臂杆的高差。
二、结构截面设计中的常见问题分析
（一）框架柱的计算长度
在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。
（二）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、钢结构施工过程的重点
具体的来说钢结构的安装过程的步骤比较的繁复，何况不一样的建筑有着不同的要求，具体的实行细节上自然不同，这里就主要说说需要注意的两个方面：
（一）钢构件的堆放以及选择安装机械地点
一般而言，安装结构的用地面积是结构占地面积的1.5倍左右。根据安装流水的顺序，从中转堆场配套运送至现场的钢构件要用装卸机械把其安置在相应的回转半径内。一旦运输不当引起构件变形，在施工现场需及时加以矫正。通常采用塔式起重机进行结构的安装，臂杆长度要确保有足够的覆盖面，且起重能力要相应足够，进而达到各不同部位构件的起吊需求。钢丝绳容量也要符合起吊的高度要求；起吊速度有充足的档次能够满足安装要求。在多机作业时，臂杆的高差要充足，以防止不安全的碰撞，确保安全运转。各塔式起重机之间要有一定的安全距离，以保障塔身和臂杆不发生碰撞。
（二）选材与连接
一般而言，钢材分为型材、板材、管材和金属制品四类。土木工程中的建筑钢材多数采用优质碳素结构钢、普通的低合金钢和普通碳素钢等，碳鋼的塑性往往比较低，却有种较高的强度和硬度。在钢结构中，柱子截面通常为宽翼缘“工”字形、箱形截面和“十”字形截面等；梁基本都是轧制或焊接的“H”型钢梁，如果有特殊要求也能够符合截面，在安装前要对关键的焊接接头进行焊接工艺的试验，制定出焊接的各项参数及割料。梁与柱之间、梁与梁之间的连接，可应用高强螺栓或焊接连接，要关注高强螺栓的连接孔位的精度。制孔主要有两种，一种是有较高精度的数控钻孔，一种是精度相对较低的模板制孔。在技术条件允许的情况下大多采用多轴数控钻孔。在运到工地之后要检验螺栓参数，安装时不可以用榔头强行打入或用扳手强行拧入，要严格按照初拧、复拧、终拧的步骤拧入。
四、土木工程中结构地基加固技术分析
地基的加固始终是土木工程的难题，主要有胶结法、排水加固法、加筋法、换填加固法和挤压法五大类方法。因为施工的地段不同，所以在实际的方法运用中全面考虑多种因素。换填法分为换土垫层和置换，是地基加固技术最常用的两种方法。当建筑物基础下的持力层比较软弱，无法符合上部荷载对地基的要求时，往往采用换土回填法来进行处理。施工时首先挖去基础以下一定深度和宽度范围内的软土层，进而回填强度较大的灰土、石或砂等，并夯至密实。按照材料的不同可以将换土回填分为砂石地基、砂地基和灰土地基等。这种比较适用于浅层地基的加固。排水加固法大多用于沼泽地带或者相对湿润的地带，在实际的使用中主要采用真空预压法和堆载预压法。加筋法主要是为了确保土质的稳定性，适用于高层建筑，目前应用于深层地基加固的还有高压旋喷桩、深层水泥搅拌桩、钻孔灌注桩后压浆和预应力预制管桩。
土木工程施工中最为常见的桩基础有四种：预制桩、钻孔灌注桩、沉管灌注桩和树根桩。每种桩基础除特性不同外，相应的施工方法也不相同。预制桩一般采用的是焊接法和硫磺胶泥锚接法来进行接桩；钻孔灌注桩则通过钻机的钻头转动来破坏掉原有的土层，然后利用高压泵把泥浆压到钻孔里去，泥浆可以加固孔壁，保护其不发生坍塌，同时保持固定的孔型，钻孔高度达到要求后就可以清理掉残土和杂物，安放钢筋笼，进行灌浆了；沉管灌注桩则是采用振动或者锤击打桩机完成的，打桩机将带有钢管的桩底或者混凝土桩头压到土层中去，同时在钢管里放置钢筋笼然后灌注砂浆，之后一边振动一边拔出钢管，灌注桩就形成了；比较新型的树根桩是小型钻孔灌注桩的延伸，施工方法和钻孔灌注桩大同小异，只不过由于树根桩的直径比较小，需要同时灌注很多这样的桩，这种方法适用于在原有建筑上进行重新建筑的时候加固地基。
桩基础施工过程中要注意以下要点：桩型和桩长的选择关系到整个建筑工程的质量，因此在进行桩基础设计的时候，设计人员就要根据具体土质特性提供多种桩型和桩长的方案，这些方案要考虑到施工过程中有可能会面临的问题、对桩基沉降的预测以及实际操作的困难度。施工方则必须在施工过程中严格控制好桩基与设计要求的偏差，并适当地采取一些技术比如增加拉梁和承台的高度、配筋等来解决桩心偏差的问题。总而言之，正是由于桩基础在建筑施工中的重要性，才必须严格对桩基础质量进行控制从而保证整个建筑工程的质量。
结束
随着时代的发展，新材料的发明，新理论的创新，新技术的应用都在推动着建筑土木工程设计的发展，土木工程设计作为建筑建设的一个重要组成部分，在建筑工程中占有举足轻重的地位，加强结构和地基加固技术的研究，是对土木工程设计工程的质量保证。保证土木工程的质量，也是保证建筑工程的质量，有利于民生工程的建设。
参考文献：
[1]周居正. 土木工程中结构与地基加固技术探讨[J]. 中国建筑金属结构,2013,16:46.
[2]徐克红. 结构与地基加固技术在土木工程设计中的应用[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊),2013,03:107-108.
[3]王霞,郭志刚. 浅谈土木工程中结构与地基加固技术[J]. 民营科技,2012,05:242.
关键词：土木工程；地基加固；结构加固
中图分类号：S969文献标识码： A
引言
土木工程作为建筑的主要组成部分，其发展不是依靠科学的试验和一些空泛的理论，而是依靠工程的实践来不断进步的，这主要是因为，很多工程的情况都很复杂，展开现场的实验或者测试方面的分析都是很难的。例如，地基基础、隧道及地下工程的受力和变形的状态及其随时间的变化，至今还需要参考工程经验进行分析判断。因此只有进行新的工程实践，才能揭示新的问题。例如，建造了高层建筑、高耸塔桅和大跨桥梁等，工程的抗风和抗震问题突出了，才能发展出这方面的新理论和技术。
一、土木工程的施工策略以及结构设计方法
（一）钢筋混凝土结构的设计原理与方法
组成钢筋混凝土的两种材料存在完全不同的受力性能，在以水利和道路桥梁为主的土木工程中，受力构造的不同形成了结构系统，主要包括7个方面：正截面承载力、斜截面承载力和扭曲截面承载力的计算及预应力混凝土结构、高性能混凝土裂缝控制及耐久性设计和钢筋混凝土构件的延性与抗震设计、纤维增强混凝土性能结构设计。因为不同的工程施工结构，钢筋混凝土结构在设计时会产生一定的外观变化，此外内部构造也存在一定的偏差。在土木工程实际操作中，钢筋的数量及形状都会对工程造成一定的影响。
（二）钢筋混凝土结构
混凝土和钢筋两种材料组成钢筋混凝土，其中混凝土是由骨料、水、胶凝材料及某些外加剂按一定的比例配合而成，通常拌合成型并进行硬化而制成的一种人造石材。建筑通常采用劲性钢筋和柔性钢筋两种类型的钢筋，国内建筑以柔性钢筋为主。柔性钢筋有钢筋和钢丝两种，钢筋又可一分为变形和光面钢筋。光面钢筋是指钢筋表面是光圆的；“人字”和“螺纹”钢筋是最常用的变形钢筋。
（三）钢结构施工中的重难点
在安装过程中钢结构往往较为复杂，因此要关注两方面的内容：1.截面形状。在钢结构中，通常柱子的截面主要有“十”字形、“工”字形和箱型，在房梁中经常采用“H”型钢梁。在截面的安装过程中，要做好焊接试验，以把握各项参数为基础，还要注重高强螺栓连接孔位的精度。2.选材与连接。钢材分为 4 大类，板材、金属制品、型材和管材。在土木工程中，强度和硬度性能较好的优质碳素结构钢最受欢迎。
（四）钢筋混凝土结构的优缺点
钢筋混凝土结构主要有以下几个优点：耐火性及耐久性能比较好，几乎不需要花费多少财力和人力来维修或者保养；整体性好，尤其抗震性能特别好；可模性较高，能够按照实际的需求浇制不同尺寸；在一定程度上能够和钢结构互换，进而节约钢材。钢筋混凝土结构主要有以下几方面的不足：自重大，在设计跨度时，构建运输不太方便；工期比较长，尤其是在制造模板时费料多，养护过程浪费时间较多。
（五）钢构件的堆放以及选择安装机械地点
通常，安装结构占地面积同用地面积之间的比例要选择好。在实际的安装程序中，多采用塔式起重机，应用装卸机械将钢构件安置于相应的回转半径内。此外，要充分考虑不同部位构件的起吊要求和钢丝绳的容量能否满足起吊的高度。在实际操作中，还需保证各塔式起重机之间合适的安全距离和臂杆的高差。
二、结构截面设计中的常见问题分析
（一）框架柱的计算长度
在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。
（二）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、钢结构施工过程的重点
具体的来说钢结构的安装过程的步骤比较的繁复，何况不一样的建筑有着不同的要求，具体的实行细节上自然不同，这里就主要说说需要注意的两个方面：
（一）钢构件的堆放以及选择安装机械地点
一般而言，安装结构的用地面积是结构占地面积的1.5倍左右。根据安装流水的顺序，从中转堆场配套运送至现场的钢构件要用装卸机械把其安置在相应的回转半径内。一旦运输不当引起构件变形，在施工现场需及时加以矫正。通常采用塔式起重机进行结构的安装，臂杆长度要确保有足够的覆盖面，且起重能力要相应足够，进而达到各不同部位构件的起吊需求。钢丝绳容量也要符合起吊的高度要求；起吊速度有充足的档次能够满足安装要求。在多机作业时，臂杆的高差要充足，以防止不安全的碰撞，确保安全运转。各塔式起重机之间要有一定的安全距离，以保障塔身和臂杆不发生碰撞。
（二）选材与连接
一般而言，钢材分为型材、板材、管材和金属制品四类。土木工程中的建筑钢材多数采用优质碳素结构钢、普通的低合金钢和普通碳素钢等，碳鋼的塑性往往比较低，却有种较高的强度和硬度。在钢结构中，柱子截面通常为宽翼缘“工”字形、箱形截面和“十”字形截面等；梁基本都是轧制或焊接的“H”型钢梁，如果有特殊要求也能够符合截面，在安装前要对关键的焊接接头进行焊接工艺的试验，制定出焊接的各项参数及割料。梁与柱之间、梁与梁之间的连接，可应用高强螺栓或焊接连接，要关注高强螺栓的连接孔位的精度。制孔主要有两种，一种是有较高精度的数控钻孔，一种是精度相对较低的模板制孔。在技术条件允许的情况下大多采用多轴数控钻孔。在运到工地之后要检验螺栓参数，安装时不可以用榔头强行打入或用扳手强行拧入，要严格按照初拧、复拧、终拧的步骤拧入。
四、土木工程中结构地基加固技术分析
地基的加固始终是土木工程的难题，主要有胶结法、排水加固法、加筋法、换填加固法和挤压法五大类方法。因为施工的地段不同，所以在实际的方法运用中全面考虑多种因素。换填法分为换土垫层和置换，是地基加固技术最常用的两种方法。当建筑物基础下的持力层比较软弱，无法符合上部荷载对地基的要求时，往往采用换土回填法来进行处理。施工时首先挖去基础以下一定深度和宽度范围内的软土层，进而回填强度较大的灰土、石或砂等，并夯至密实。按照材料的不同可以将换土回填分为砂石地基、砂地基和灰土地基等。这种比较适用于浅层地基的加固。排水加固法大多用于沼泽地带或者相对湿润的地带，在实际的使用中主要采用真空预压法和堆载预压法。加筋法主要是为了确保土质的稳定性，适用于高层建筑，目前应用于深层地基加固的还有高压旋喷桩、深层水泥搅拌桩、钻孔灌注桩后压浆和预应力预制管桩。
土木工程施工中最为常见的桩基础有四种：预制桩、钻孔灌注桩、沉管灌注桩和树根桩。每种桩基础除特性不同外，相应的施工方法也不相同。预制桩一般采用的是焊接法和硫磺胶泥锚接法来进行接桩；钻孔灌注桩则通过钻机的钻头转动来破坏掉原有的土层，然后利用高压泵把泥浆压到钻孔里去，泥浆可以加固孔壁，保护其不发生坍塌，同时保持固定的孔型，钻孔高度达到要求后就可以清理掉残土和杂物，安放钢筋笼，进行灌浆了；沉管灌注桩则是采用振动或者锤击打桩机完成的，打桩机将带有钢管的桩底或者混凝土桩头压到土层中去，同时在钢管里放置钢筋笼然后灌注砂浆，之后一边振动一边拔出钢管，灌注桩就形成了；比较新型的树根桩是小型钻孔灌注桩的延伸，施工方法和钻孔灌注桩大同小异，只不过由于树根桩的直径比较小，需要同时灌注很多这样的桩，这种方法适用于在原有建筑上进行重新建筑的时候加固地基。
桩基础施工过程中要注意以下要点：桩型和桩长的选择关系到整个建筑工程的质量，因此在进行桩基础设计的时候，设计人员就要根据具体土质特性提供多种桩型和桩长的方案，这些方案要考虑到施工过程中有可能会面临的问题、对桩基沉降的预测以及实际操作的困难度。施工方则必须在施工过程中严格控制好桩基与设计要求的偏差，并适当地采取一些技术比如增加拉梁和承台的高度、配筋等来解决桩心偏差的问题。总而言之，正是由于桩基础在建筑施工中的重要性，才必须严格对桩基础质量进行控制从而保证整个建筑工程的质量。
结束
随着时代的发展，新材料的发明，新理论的创新，新技术的应用都在推动着建筑土木工程设计的发展，土木工程设计作为建筑建设的一个重要组成部分，在建筑工程中占有举足轻重的地位，加强结构和地基加固技术的研究，是对土木工程设计工程的质量保证。保证土木工程的质量，也是保证建筑工程的质量，有利于民生工程的建设。
参考文献：
[1]周居正. 土木工程中结构与地基加固技术探讨[J]. 中国建筑金属结构,2013,16:46.
[2]徐克红. 结构与地基加固技术在土木工程设计中的应用[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊),2013,03:107-108.
[3]王霞,郭志刚. 浅谈土木工程中结构与地基加固技术[J]. 民营科技,2012,05:242.