土木工程的基礎8篇

時間:2024-01-02 14:59:06

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土木工程的基礎

篇1

關鍵詞:土木工程;分析;質量;控制

土木工程施工技術事關土木工程的建設質量,也事關社會的整體發展和安全,因為土木工程施工工程一般為綜合性的大型工程,直接或間接地關系到工程和人民的方方面面,因此,加強土木工程施工技術的運用,加強土木工程施工傳統技術的應用,加強土木工程施工新型技術的推廣,對土木工程施工來說意義重大。現實的土木工程基礎施工過程里,各種問題和缺點還不同程度的存在,特別是土木工程施工技術的規范和管理問題尚存在不足,作為土木工程相關單位應該對過去的土木工程施工進行經驗總結,提高土木工程施工中對技術的運用能力,在實際的土木工程施工中加大技術這一要素的加速和提升作用,從而實現土木工程施工更好、更快、更高質量地完成預期目標,完成土木工程建設對社會和經濟進步的總任務。我們通過對土木工程基礎的施工技術進行分析探究,對其中一些關鍵步驟進行控制,可以有效提高工程基礎的施工質量,趨利避害。

1 土木工程基礎施工技術中對一些關鍵點的要求

1.1 對基坑土方的開挖的要求

在基坑開挖前應當先確定施工順序和分層的厚度,然后再進行施工。為避免地基土出現擾動現象,施工時要做到連續施工,切勿中斷。在開挖過程中要隨時檢查,并對地下水位進行觀測,如果到達水位以下,就必須采取必要的措施來進行降水處理。

1.2對土方填筑與壓實的要求

首先要選用合適的土料進行填筑,有些土料是不適合作為填筑土料的,比如像淤泥、膨脹性土、凍土等,還有土料里若有機物含量(>8%)、硫酸鹽含量(>5%)過多,同樣不適合做填筑土料。因此選擇土料時應當選用一些碎石類、砂土類和符合壓實要求的粘土類為主。壓實的方法包括振動法、碾壓法、夯實法及通過工具進行壓實等方法。壓實過程中必須注意壓實度、土的含水量以及每層鋪土厚度。填土應由低到高,由下向上整個寬度分層鋪填碾壓或夯實。填方應分層進行并盡量采用同類土填筑,應在相對兩側或四周同時進行回填與夯實。當天填筑應在當天壓實,填土壓實質量應符合規范規定。

1.3 土方施工常用機械的適用范圍和施工方法

1.3.1 推土機

推土機開挖的基本作業是鏟土、運土和卸土三個工作行程和空載回駛行程。鏟土時應根據土質情況,盡量采用最大切土深度在最短距離(6~10m)內完成,以便縮短低速運行時間,然后直接推運到預定地點。(1)適用范圍:用于場地清理和平整、開挖深度1.5m以內的基坑,填平溝坑以及配合鏟運機挖土機工作。(2)常用施工方法:下坡推土法、并列推土法、槽形推土法、多鏟集運法、鏟刀附加側板推土法。

1.3.2 鏟運機

鏟運機在施工中,由于挖填區的分布情況不同,為了提高生產效率,應根據不同施工條件(工程大小、運距長短、土的性質和地形條件等),選擇合理的開行路線和施工方法。適用范圍:用于大面積場地平整,開挖大型基坑填筑堤壩和路基。最適宜于開挖含水量不超過27%的松土和普通土。常用施工方法:下坡鏟土法、跨鏟法、助鏟法、交錯鏟土法。

2 土木工程基礎施工的施工技術

土木工程的基礎施工過程中較為常見的基坑開挖技術包括淺基坑的開挖技術和深基坑的開挖技術,以下分別對其進行闡述。

2.1 淺基坑的開挖及其支護技術

首先,土方的邊坡應以當地的土質、開挖的深度及其方法、邊坡的留置時間、坡頂的荷載情況、排水及降水狀況以及當地的氣候條件等因素為依據進行確定。其次,在土質均勻及濕度正常,基坑或管溝地面的標高高于地下水位,且敞露時間較少時,在挖土深度一定的情況下可不進行放坡和加支撐,但是,開挖深度不可超過相關規定。再次,土質及其濕度適宜,且地質情況相對較好的情況下,當基坑或管溝的底面標高高于地下水位時,開挖深度應不超過5m,且可不加支撐。此外,對于永久性的挖方邊坡而言,應根據設計的相關要求進行放坡。最后,在山體整體穩定的情況下,臨時挖方的邊坡若相對使用時間較長且高度低于10m 時,可以以實際條件設計坡度。淺基坑的土壁支撐技術一般包括灌注樁、板樁、橫撐、深層攪拌樁及地下連續墻等。

2.2 深基坑的開挖及其支護技術

在深基坑的開挖過程中,為了保證坑基開挖過程中土壁的穩定性,通常采用臨時支擋來確保深基坑土壁的穩定性。對于透水擋土支護結構而言,可采用工字鋼樁加橫擋板、預制樁、雙排灌注樁等進行擋土;對于止水擋土結構而言,主要包括了鋼板樁、地下連續墻、化學注漿樁以及深層攪拌水泥土墻等結構;對于支撐部分的結構而言,可采用懸臂、錨拉式支護,或土層錨桿、型鋼水平支撐等結構。

3 土木工程基礎施工技術要點

3.1 土壁的穩定

土壁穩定的關鍵在于土體內粘結力與摩擦阻力之間的平衡。如果土體失去此平衡,就會發生塌方,從而影響工程工期,也會給周圍的建筑和人造成危害。要保證土壁穩定,應先放足邊坡,并且邊坡的留設要符合一定的要求。另外,邊坡坡度的大小則要依據土壤特性、地質條件和施工的條件和方法等多種因素而定。比如,粘性土質的邊坡應陡些,人工或機械挖土、明溝排水時邊坡不宜太陡,應平緩些;基坑旁邊有主要建筑物的情況下,邊坡比例宜在1∶1.0~1∶1.5范圍內;無地下水且工期較短,可不放坡而留設直槽,開挖的深度不能超過以下數值:以砂土為填充物的密實、中密實砂土及碎石類土為1m;可塑、硬塑的輕亞粘土和亞粘土為1.25m;以粘性土為填充物的可塑、硬粘粘土及碎石類土為1.5m:堅硬粘土為2m。此外,為了保障土壁的穩定,還應設置支撐,這不僅可以降低土方量、減少施工面,還可以使放坡不受場地限制。在坑槽的邊緣應盡量不要堆置大量的材料和土方或者機械設備;在挖好坑槽后應當立即進行地下和基礎結構的建造;雨期不宜對滑坡地段進行挖方,應先整治,然后開挖,開挖順序為由上至下;如果發現有危險或不穩定的情況時,應先進行妥善的處理后,再進行施工。

3.2 排水技術要點

土體干燥是土方施工中最為關鍵的因素,因此,在施工過程中,排水工作一定要做好。一般而言,施工的排水作業可分為兩種:

明排水法,即運用截、抽和疏的排水方法。截指截住水流;抽指開挖基坑時,在坑底留設集水井和排水溝,使水流順著排水溝匯集到集水井中,之后用水泵將水抽出;疏指疏干積水。

人工降低地下水位法:在開挖基坑之前,在基坑的周圍安設足夠數量的濾水管,將水抽走,在工程完工之前,保證地下水位始終在坑底之下。保證了坑基土體的干燥,可以有效的防止流砂,并改善施工條件。盡管如此,在降水前,一定要考慮原有的工程建筑物可能產生的附加位移和沉降引起傾斜、開裂、倒塌及地面塌陷。因此,在施工必要時,要采取一定的防護措施。

3.3 填土及壓實技術

設計合理的填方邊坡,選擇合適的土料及填筑方法,可以確保填土的強度和水穩性。土壤中如果有機物含量較大或石膏含量超過2%,則不能作為填土所用。施工時,填方工程宜分層鋪土然后壓實,若用同類的土壤來填筑效果最好。如采用了不同類型的土壤填筑時,應當把透水性較小的土壤放置于透水性較大的土壤之上。為了避免填方內有水囊形成,嚴禁將不同類型的土壤混合且不均勻的使用。

4 結語

土石方工程的特點是工程量較大,而且又必須在其他分部分項工程施工之前完成土石方開挖,因此土方工程施工應盡量選用先進的施工機具和合理的施工方法,并力爭土方調配平衡,以降低工程成本,保證工程質量和工期。

參考文獻:

[1]鄧壽昌.土木工程施工[M].科技出版社,2006.

[2]賈宏俊.房屋建筑工程管理與實務[M].科技出版社,2005.

篇2

一、獨立學院基礎力學課程建設和教材編寫定位

課程建設和教材編寫定位應符合學院的培養目標。獨立學院的培養目標是服務地方、服務基層,培養為地方經濟服務的應用型人才。一般而言,課程內容設置和教材內容改革應該針對學院的培養目標,保證夠用、適用、好用。力學課程對于工科學生,特別是土木工程專業的學生,是很重要的專業基礎課程。土木工程專業的學生在大學期間學習的力學課程有理論力學、材料力學、結構力學、流體力學、土力學、彈性力學等。基礎力學課程則包括理論力學和材料力學課程。因此,文章的討論主要針對理論力學和材料力學這兩門基礎力學的課程內容改革和教材編寫定位進行討論。理論力學[2]和材料力學[3]是土木工程專業學生必修的基礎力學課程,通過課程的學習,構筑工程技術力學知識基礎,建立物體運動與受力狀態的關系,掌握質點、質點系和剛體的平衡,機械運動及動力學問題的基本規律及其研究方法,使學生明確桿件強度、剛度和穩定性問題的基本概念,掌握構件的基本變形及其應力應變的求解方法。通過力學課程的學習,使學生掌握相應的理論知識,并具有比較熟練的力學計算能力,培養學生的力學素質和定性、定量分析能力,以及分析解決某些實際工程問題中的力學問題能力。通過力學實驗課程,掌握測定金屬材料性質的基本知識、基本技能和基本方法,了解實驗應力的基本概念并初步掌握驗證材料力學理論公式的方法,培養學生初步的實驗能力,為學生學習相關專業課程及進行結構設計奠定良好基礎。通過力學課程的學習,為一系列后續專業課程,如鋼筋混凝土結構、鋼結構、建筑施工等課程打下必要的基礎,也可為學生在今后工作中解決所碰到的力學問題提供理論依據。因此,獨立學院的學生,必須掌握基礎力學的基本知識和基本概念。2010年,土木工程專業指導委員會就土木工程專業中各知識點的需求和各個知識點的學時建議,頒布了《高等學校土木工程本科指導性專業規范》[4],對力學系列課程知識點的需求提出了指導性的意見。但是,該規范所給出的只是對本科院校土木工程專業所需知識點的最低需求,并沒有明確各類高校的最低知識點的理論深度及其應用要求。遵照規范建議,結合獨立學院的教學實際,基礎力學課程建設和教材建設的定位應為“緊扣最新規范,體現區域特色,強調工程實踐,服務人才培養”。在課程建設和教材建設中,教學內容的設置和教材內容的改革都應該符合規范中對各門課程的基本要求,緊密結合獨立學院應用型人才培養目標,理論上高于高職學院,實踐上強于重點本科母體學校。力學課程教學內容和教材內容應在保證理論知識體系的基礎上,加入力學知識在實際中應用的工程實例,以便學生在掌握力學理論課程的同時,了解力學在工程中的實際應用,同時培養學生應用力學知識和原理解決工程實際中的力學問題的能力,以使學生在今后專業課程學習和工作中,力學知識夠用,并且會用。在教學內容設置和教材內容的改革中,還應該加入最新科技發展的新知識,以培養學生的創新能力。

二、基礎力學課程內容和教材編寫內容選取

按照《高等學校土木工程本科指導性專業規范》[3]中對力學系列課程知識點的需求,筆者認為獨立學院基礎力學課程內容和教材內容的設置應該滿足規范中的最低要求,各知識點有所側重,并在各知識點的理論介紹后,加入大量力學在工程中的應用實例。由于具體的各個知識點在《高等學校土木工程本科指導性專業規范》[3]中已經列出,筆者只討論基礎力學課程各個知識點理論的基本講解深度和工程實際問題在基礎力學教學中的應用。在理論力學課程中,靜力學部分應為課程的重點,理論上由淺入深、循序漸進,課程設置在講解力學基本原理和基本概念之后,由平面力系到空間力系進行分析,理論上重視力學基本原理和基本概念、力系的簡化和平衡理論。在平面力系的簡化和平衡分析中,加入預制板、梁、柱子等預制構件吊裝時的吊點位置,起重機的傾覆穩定性問題,腳手架的靜力平衡問題,以及多跨梁、剛架、桁架等多種結構的平衡問題,約束反力的求解等工程實際力學分析問題。這部分需要學生透徹掌握相關理論,熟悉各種結構,包括物體系統的約束反力分析和計算,以便為后續的材料力學課程和結構力學課程學習奠定一定的基礎。材料力學課程重點為5種基本變形概念,內力和變形分析,強度、剛度和壓桿穩定理論。要求學生熟練掌握基本變形和內力的分析與求解,在此基礎上,再針對理論力學課程中所涉及的相同工程問題,討論起吊構件的內力和變形條件,構件截面上的最大彎矩最小時,相應的變形最小,考慮吊裝時構件的材料特征,以便安全起吊。在討論壓桿穩定問題時,結合起重機械如塔機的桿件穩定性問題分析,討論塔機在達到其自由高度繼續向上頂升接高時,如何增強其穩定系數保持起重能力,避免失穩,以及塔機構件的壓桿穩定等工程實際問題。在講解內力和變形的基本概念后,加入多跨梁、剛架、桁架等具體工程問題的內力和變形分析。在講解強度理論后,分析上述工程實例的強度問題。所有這些實際工程問題以例題和習題的形式加入教材中,使學生在學習理論的同時,學會理論知識在工程中的應用。由于現代科技的發展和對結構抵御地震、風災能力的重視,理論力學的運動學和動力學部分的基本內容的掌握也是必須的。即使獨立學院學生今后主要從事工程一線的工作,也會在建筑機械的使用中碰到建筑機械的力學問題;因此,運動學和動力學部分的教學內容和教材內容,保留《高等學校土木工程本科指導性專業規范》[4]中對這部分知識點的最低要求,針對學生特點,在復合運動速度和加速度合成定理的推導中,采用物理意義更為明確、直觀的幾何法進行推導,與985、211大學在這門課程教學中采用解析法推導相區別,避免了復雜的數學推導。在動力學中,重點為三大普適定理及其綜合應用,以及達朗貝爾原理的掌握。隨著經濟和科技水平的迅猛發展,土木工程建設也迎來了發展的好時期和好機遇,結構形式越來越復雜,施工方法和技術也越加先進。北京奧運場館、浦東國際機場、上海金茂大廈、國家大劇院、深圳帝王大廈,美國的亞特蘭大索穹頂、英國的千年穹頂和石油大廈、澳大利亞的天空穹頂等建筑,無一不體現結構的復雜性和施工的難度。結構每一階段的施工過程,都伴隨著邊界約束的變化、構件的增刪、溫度的變化以及預應力結構的預應力動態施加等變化。施工中的滑輪力學和拆撐時的力學分析問題,都需要現場工程師去面對。因此,在基礎力學的基本理論和實際工程應用學習的基礎上,加入滑輪力學、施工過程的時變力學、施工過程中的應力應變監測等最新施工力學分析成果的介紹,有助于培養學生的創新能力和今后處理實際工程中復雜問題的能力。

篇3

巖土工程:它是以巖土的利用、改造與整治問題為研究內容,為各類土木工程地基基礎的設計和施工提供基本理論和技術的學科。

結構工程:它是研究土木工程中具有共性的結構選型、力學分析、設計理論和建造技術及管理的學科。

市政工程:它包括城市和工業的給水工程、排水工程和城市廢棄物處理與處置工程等的研究、規劃、設計、施工、管理與系統運行的學科。

供熱、供燃氣、通風及空調工程:它是為人類的居住、工作和交通等提供各種適宜的人工環境,提高生活質量的學科。

防災減災工程及防護工程:它是土木工程學科中的邊緣學科,通過綜合應用土木工程和其他學科的科學理論與技術,提高工程結構和工程系統抵御災害的能力。

篇4

關鍵詞:土木工程;施工力學;時變力學

中圖分類號:O3文獻標識碼: A

隨著經濟的快速發展,土木工程中的項目規模不斷擴大,比較大的工程項目包括高大的建筑、有相當跨度的建筑、地下建筑、大壩、海洋工程等都在不斷增加,它們都是施工大規模、范圍廣、持續的時間長、過程復雜。在土木工程建設規模在不斷增大的同時,伴隨而來的是土木工程施工的過程中安全事故的增多,這嚴重給人民的生命財產安全帶來了傷害以及影響了工程建設的效率。因此,對于土木工程的分析研究是有意義的。

一、土木工程分析中的施工力學

1、施工力學和數學基礎

在土木工程這門學科中,時變力學是施工力學最基本的東西。這是由于在土木工程的項目中,施工力學研究的對象都是隨著時間的流動而變化的。力學并不是一成不變的,它也是會隨著時間而向前發展的,在這種變化中,同時還會出現新的想法。這些想法大部分的基礎都是隨著時間的變化而改變的,但是,力學的基本原理是不變的,也就是力學的構成要素是恒定的。但是,隨著經濟的發展,技術在不斷的革新,一開始的一些想法已經跟不上現在的發展水平,導致現在對力學的研究更加注重其構成要素的研究,就在這種情況下,時變力學就誕生了。在現在得實際生產中,一些土木工程的項目依據的都是時變力學。

目前,對于土木工程的分析,還要參照數學方面的東西。在土木工程項目的具體施工過程中,那些關于土木工程內在因素的分析需要用到數學中的微積分,因此,在土木工程分析中,涉及到了時變性的數學知識。在具體的土木工程分析過程中,時變數學的施工分析難免會遇到很多困難,這就需要在具體的實際操作中,要注重分析和研究。

2、土木工程施工分析中的力學效應

土木工程施工分析中的力學效應包括兩類,即時效和路效。第一類時效,說的是在相同結構的建筑設計中,由于選用了不同的設計方案,導致其最后的結果也是不同的,最終,力學所處的狀態也是不同的。例如,在實際的施工過程中,建筑物材料的狀態會隨著時間的變化而變化,這就是產生了土木工程中施工力學的時效性因素。第二類路效,在實際的施工過程中,由于采用施工方案不一致,施工的過程和施工力學最終的結果有所不同,導致狀態不同。在具體的土木工程施工過程中,原材料的幾何性質等都能引起施工力學的路效。

二、土木工程分析中的時變力學

1、物性時變力學

在土木工程分析施工的過程中,有一些建筑材料的物理性質會隨著施工的進行會發生改變,會發生這些變化的施工材料就屬于物時性力學的范疇。例如,像施工的過程中用到的混凝土這樣的建筑材料,在使用其后,過一段時間它的物理性質就會發生一定程度的改變,那么對其進行的施工方面的計算就屬于物性時變力學分析的范疇。關于這一類的時變力學分析中,要特別注重對時間函數的區分,假如用到了時間函數那么就可以直接利用力學中的方程式進行分析研究。

2、線彈性時變力學

在土木工程分析的施工過程中,假如所選用的施工材料有線彈性和無熱效應。在整個工程的施工過程中,施工的循環的時間遠超出了系統自身發出振動是循環的時間,在這樣的情況下,可以不考慮由于慣性產生的結果,運用靜力學分析的方法,那么,對于土木工程分析的施工就屬于線彈性時變力學。在以前的分析手段中,關于這類問題的分析一開始采用的是空間變量方程,但是在目前的情況下,因為物理方面的因素和幾何范圍方面的因素會隨著時間的改變而改變,這就使得在實際的施工過程中要仔細的分析和計算,進而出現了時間上的變量參數。

3、粘彈性時變力學

在土木工程分析施工的過程中,所采用的施工材料很多,隨著施工的進行就會有一些施工材料隨著時間的改變而改變,擁有這種特性的施工材料具有一定的流變性。在土木工程分析的施工力學中,關于這類問題的分析就屬于粘彈性時變力學分析的范疇。在實際的操作過程中,依據的是時間參數、物理參數、幾何范圍產生的時變耦聯,把一開始的時間上的變量和空間上的變量轉化為有參數變化的方程式。在現實的實際施工過程中,像混凝土、瀝青和粘土等施工時用到的材料都具有這種流變的性質,對于這些原材料的施工分析就屬于粘彈性時變力學分析的范疇。

4、非線性時變力學

在土木工程分析施工的過程中,在施工過程中用到的材料有一定的非線性,那么關于這部分材料的施工分析就包括在非線性時變力學分析的類別中。像建筑材料中的混凝土、巖土介質等都屬于非線性特點的材料,在對其地基進行挖掘的過程中,可以利用粘彈性時變力學進行分析,另一個可行的方法就是利用積分轉換。在不屬于線性時變力學的計算范圍內的,最終得到的結果影響因素是多方面的,包括一開始的使用過程、幾何范圍、物理因素等。實際上,在不是線性分析中,時變分析和傳統分析方法所產生的最終結果是有區別的。

非線性包括了物理上的、邊界上的和幾何上的非線性,并且這三類中有細分為好多小的方面。在實際中的解決方法中,可以采用數學中的微分方程。

三、結語

(1)在土木工程分析施工的過程中,關于受力的分析屬于比較大的工程設計計算中的一個不可或缺的內容。在土木工程分析施工中,需要全面的分析所設計的圖紙和施工的整個過程兩個方面,這樣才可以保證工程順利進行。

(2)在對施工力學進行分析時,極值或者最后的結果是與一般的非施工力學分析法是有很大區別的,這種差別小到一倍之差,大到三倍之差,所以需要加大對其的重視程度。

(3)如果所采用的施工材料有明顯的粘性、非線性的特點或者施工中具有熱效應,那么就需要通過更加專業的施工力學方法進行研究;如果在施工中改變的只是幾何的范圍或者所使用材料的特點,就需要依據施工過程中的不同參數進行多次常規分析組合。

(4)如果施工材料有很明顯的粘性、非線性特點或者施工過程中有熱效應的產生,那么工程結束后表現出來的力學最終的結果與施工的過程有聯系,由此可以得出,采用施工力學手段,對施工的整個過程進行最優處理,使得在相同的工程條件下,使得最終的結果最優。

(5)在土木工程分析力學的施工過程中,依據的是時變力學,包括的對象有線彈性、粘彈性、非線性、熱彈性及物性時變力學。為了突破土木工程施工力學分析中的問題,需要注重研究在施工過程中的時變力學數值的方法及其通用程序,來找到施工分析計算的好用的方法。

(6)在土木工程分析施工的過程中,應依據不同工程類型的特征分別進行研究,例如,結構工程、地基工程、地下工程、大壩工程、橋梁工程、海洋工程等。所屬不同類別的工程要有不同的解決方法,把所有的人力和物力收集到一塊進行研究,制定出只屬于本類別的有效的解決方法、過程與制度,這在未來是急需要解決的。對土木工程分析施工力學的研究,將會在整個土木工程中產生深遠的影響。

參考文獻:

[1]黨濟國.土木工程分析的施工力學與時變力學基礎[J].建材發展導向(下),2013(05)

篇5

關鍵詞:土木工程;建筑結構;基礎設計

中圖分類號:TU318文獻標識碼: A

前言

今時今日,工程建設大范圍崛起,各式各樣的建筑結構被廣泛建立,在理論及實踐中的技術都大大提升,建筑結構出現了很多創新的思維和實踐。基礎作為建筑結構安全體系的基本,在不同地質條件下結合建筑結構體系要求,基礎設計如何作出安全、合理的選型,起到舉足輕重的作用;然而建筑結構基礎技術在結構安全、節約能源及經濟效益等產生的新思維,新技術面臨著巨大的挑戰。

一、土木工程中建筑基礎選型設計的重要性分析

1.建筑結構基礎選型設計的合理性需結合建筑結構體系,地質條件,施工技術等多方面因素進行確認;基礎設計方法不對或者選型不當,將直接或間接影響建筑物的結構使用安全性;不合理的基礎選型設計,可能會導致建筑物出現不均勻沉降引起的結構開裂、建筑物傾斜甚至倒塌情況,對建筑物的安全使用性造成很大的威脅;所以必須綜合各種因素進行分析,選擇合理的基礎形式。

2.建筑結構基礎選型設計的合理性是降低工程造價的一個有效措施;基礎工程在建筑工程造價中占有很大的比重,一般情況為工程總造價的25%左右,在結構復雜或地質情況復雜的情況下,所占比例還會有所增加;所以,合理的基礎選型設計可以避免資源浪費,從而達到節約能源的效果,有效降低工程造價。

3.建筑結構基礎選型設計的合理性對縮短施工工期具有重要意義。據統計,基礎工程的施工工期可以占到土建工程工期的30%,選擇合理的基礎形式可以有效地加快工程施工的進度。

二、土木工程建筑結構基礎設計常用的選型

在土木工程建筑結構基礎設計中,根據地質勘察報告,建筑結構體系,施工工藝技術要求,經濟效益等方面因素,基礎設計常用的類型有:擴展基礎與樁基礎;以下對這兩種基礎形式在土木工程建筑結構基礎設計中的適用性、施工工藝、工程造價等方面作出論述。

1.擴展基礎

擴展基礎屬淺基基礎,通常適用于天然地基上,天然地基是指自然狀態下即可滿足承擔基礎全部荷載要求,不需要人工處理的地基;天然地基土分為四大類:巖石、碎石土、砂土、粘性土;從材料上分類又可分為磚基礎、毛石基礎、灰土基礎、混凝土基礎及鋼筋混凝土基礎。

擴展基礎的作用是把墻或柱的荷載側向擴展到土中,使之滿足地基承載力和變形的要求。又可分為柱下獨立基礎、墻下條形基礎和筏型基礎;

1)獨立基礎,這種基礎主要為獨立柱下的基礎,現澆鋼筋混凝土獨立柱基有平臺式、坡面式,預制柱下為鋼筋混凝土杯形基礎;獨立基礎適用于多層框架結構體系建筑物或單一的豎向桿件,具有容易設計,計算簡便,施工方便,施工工期短,安全經濟等特征。

2)墻下條形基礎,是指基礎長度遠遠大于寬度的一種基礎形式,適用于多層磚混結構墻下的基礎,與柱下獨立基礎具有相同的特征。

3)筏形基礎,又分為平板式和梁板式,形象于水中漂流的木筏,井格式基礎下又用鋼筋混凝土板連成一片,大大地增加了建筑物基礎與地基的接觸面積,使單位面積地基土層承受的荷載減少,適合于軟弱地基和上部荷載比較大的建筑物,筏形基礎在設計與計算比獨立基礎復雜外,也具有施工方便,施工工期短,安全經濟等特征。

2.樁基礎

樁基礎由基樁和連接于樁頂的承臺共同組成;若樁身全部埋于土中,承臺底面與土體接觸,則稱為低承臺樁基;若樁身上部露出地面而承臺底位于地面以上,則稱為高承臺樁基;建筑樁基通常為低承臺樁基礎,高層建筑中,樁基礎應用廣泛。

樁身的分類按照基礎的受力原理大致可分為摩擦樁和端承樁;摩擦樁:系利用地層與基樁的摩擦力來承載構造物并可分為壓力樁及拉力樁,大致用于地層無堅硬之承載層或承載層較深;端承樁:系使基樁坐落于承載層上(巖盤上)使可以承載構造物。按照施工方式可分為預制樁和灌注樁;預制樁:通過打樁機將預制的鋼筋混凝土樁打入地下。灌注樁:首先在施工場地上鉆孔,當達到所需深度后將鋼筋放入澆灌混凝土。

樁身的種類較多,比較常用的有沖孔灌注樁,鉆孔灌注樁,人工挖孔樁,預應力管樁等等;每種樁身的成樁工藝不同,適用性也有較大的區別,根據不同的地質條件、施工環境等因素來思考,作出正確的樁身種類選擇十分重要,以下來談談各類樁身成樁的特性。

1)沖孔灌注樁,灌注樁的一種。灌注樁是直接在施工現場樁位上成孔,然后放入鋼筋籠再灌注混凝土而成;沖孔灌注樁施工沖孔機沖擊成孔,為泥漿護壁成孔。優點是:樁長和直徑可按設計要求變化自如;樁端可進入持力層或嵌入巖層;單樁承載力大等。缺點是:灌注樁成孔工藝較復雜,操作要求較嚴,易發生質量事故,且技術間隔時間長,不能立即承受荷載,冬季施工困難較多。適用范圍:沖孔灌注樁適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層、碎石土層、礫卵石層、巖溶發育巖層或裂隙發育的地層施工,樁孔直徑通常為600~2500mm,最大直徑可達2500mm,沖孔深度最大可達300m左右。

2)鉆孔灌注樁,因其所選護壁形成的不同,有泥漿護壁方式法和全套管施工法兩種;沖擊鉆孔,沖抓鉆孔和回轉鉆削成孔等均可采用泥漿護壁施工法,全套管施工法的主要施工步驟除不需泥漿及清孔外,其它的與泥漿護壁法都類同,與沖孔灌注樁有類似的地方;施工方法適用于灌注樁的持力層應為碎石層,碎石含量應在50%以上,充填土與碎石無膠結或者為輕微膠結,碎石的石質要堅硬,碎石分布均勻,碎石層厚度要滿足設計要求。

3)人工挖孔樁,用人力挖土、現場澆筑的鋼筋混凝土樁;人工挖孔樁施工方便、速度較快、不需要大型機械設備,抗震能力強,造價較低,性價比高。從而在公路、民用建筑中得到廣泛應用。但挖孔樁井下作業條件差、環境惡劣、勞動強度大,安全和質量顯得尤為重要。人工挖孔樁適用于樁直徑800以上,無地下水或地下水較少的粘土、粉質粘土,含少量砂、砂卵石、礫石的粘土采用。應用于多層建筑、高層建筑、公共建筑以及支擋結構等。

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關鍵詞:高層建筑;基礎設計;問題

中圖分類號:TU文獻標識碼:A

基礎設計在整個土木工程建筑結構設計中占有十分重要的地位。改革開發以來,隨著我國建筑工程技術的不斷發展,我國的建筑結構設計中的基礎設計獲得了很大的進步,但是在實際設計當中還存在一些不足之處,主要表現在以下幾個方面。

1土木工程建筑結構基礎設計應注意的問題

1.1承重柱截面高度設計過小

對于抗震烈度要求為餓哦六度的地區,很多設計人員在認識上存在六度地區不需要進行設防的錯誤觀念,很多設計人員將承重柱的截面積設計的較小,這樣可以比較方便的進行受力分析,但是這樣做導致承重柱的截面較小,在外力作用下,由于柱和梁之間存在著彎矩約束,往往會產生開裂,導致塑性鉸的出現。這樣給建筑的結構埋下了安全隱患,使建筑的耐久性大打折扣,一旦遭遇較大的地震,往往不能夠有效的抵抗地震的破壞,容易發生倒塌,造成重大人員生命和財產損失。

1.2磚混結構中建筑工程構造柱與承重柱混淆不清

在房屋建筑結構設計當中很多設計人員不能夠很好的分清構造柱和承重柱的區別,導致二者之間經常發生混淆,嚴重的影響了建筑結構的可靠性。對于磚混結構的建筑,采用構造柱能夠在很大程度上增加墻體的抗剪能力,并且和梁相配合,能夠在很大程度上防止建筑墻體出現裂縫,對于建筑建構抗震性能的提升具有重大的意義。而一些設計人員由于沒有對構造柱形成正確的認識,導致構造柱往往被當作承重柱使用,使其原本的功能無法得到發揮,同時還會造成一系列的負面影響。

一旦構造柱和承重柱被混淆使用,導致構造柱被當作承重柱,使其對墻體的約束作用大打折扣。在發生地震的時候,由于構造柱被當成可承重柱,其本身的強度不能夠應對地震力,必然成為建筑中的一個薄弱環節而首先遭到破壞,最終導致建筑倒塌。

構造柱一般都不另設基礎,這就使其的稱重能力相對較弱,不能夠滿足承重柱的使用要求。被當作承重柱使用往往會導致構造柱基礎在較大的載荷作用下發生破壞而導致沉降,最終使其支撐的部分出現裂縫。因此設計人員在實際的設計過程當中一定要將承重柱和構造柱進行明確的區分,按照各自的特點發揮各自的功能,防止由于使用錯誤而造成的各種隱患。

懸挑梁的梁高選用過小設計者往往只注意了對梁的強度和傾覆進行驗算,而忽略了對梁手撓度的驗算。梁高選用過小,引起梁截面的受壓區應力過高,在正常使用狀態下,梁截面受壓區產生非線性徐變,梁撓度隨時間的推移不斷加大。挑梁的變形引起梁上板出現裂縫,裂縫寬度隨著挑梁變形的加大而加寬,影響了房屋的正常使用。據觀察,這種挑梁的變形發展到后期,梁支座截面上部受拉區常常出現較寬的豎向裂縫。受支座附近上部受拉區常常出現較寬的豎向裂縫。受支座附近剪彎作用的影響,豎向裂縫向下延伸發展為斜裂縫,此時梁已接近破壞。當為托墻挑梁時,梁過大的撓度會引起梁上墻體在梁支座附近出現裂縫。裂縫在梁支座處沿豎直方向向上發展,當到一定高度時沿斜向延伸,縫愈靠上愈寬。挑梁的截面過小對結構的抗震也很不利。懸挑結構對豎向地震的作用最為敏感。梁高小時,截面的相對受壓區高度較大,梁的延性減小,在豎向地震作用下易發生脆性破壞,失去承載力。

連續梁按單梁進行設計存在潛在危險這種情況多發生在陽臺邊梁的設計中。由于邊梁上的荷重一般較小,沒有引起設計者的重視,為圖受力分析方便,設計者把實際應為連續梁的梁按單簡支梁進行設計,致使梁在支座處上部負筋配置量過少。這樣必然引起梁在支座附近上部受拉區出現豎向裂縫,進而引起梁上部攔板出現豎向裂縫。當環境溫度變化時,梁的伸縮受到梁端柱或挑梁的約束,在梁內產生收縮應力,該收縮應力作用于原已產生的梁上裂縫處,引起梁在支座附近沿整個梁截面四周裂縫貫通,梁承載力降低,直接影響了使用安全。在實際工作中,多次發現類似情況出現,因此應引起設計者的重視。

2 對房屋建筑結構基礎設計的評述及建議

設計人員在進行房屋建筑基礎設計的過程當中應站在整個房屋建筑的整體高度出發,充分考慮地基以及上部結構之間的關系,在此基礎之上還要科學的結合各種假定。一般來說由于基礎上部結構往往要晚于基礎的設計,因此要采取相應的措施,盡可能的減少由于上部結構滯后而帶來的誤差,從而確保房屋結構基礎設計的質量。

當前建筑結構基礎設計主要是根據結構力學以及彈性力學來進行的,具有操作簡單、可靠性高的優點,能夠保證取得較好的設計效果,尤其是對于一些地質情況比較好的基礎來說更能得到滿意的效果。隨著鋼筋混凝土框架結構在建筑結構中的廣泛使用,傳統的結構設計方法就顯得力不從心。這是因為這種結構對于基礎的要求較高,一旦出現沉降,就會收到較大的影響。采用結構力學以及彈性力學計算軟土地基上的條形基礎也與實際的情況有很大的差距。當前高層建筑的數量不斷的增多,隨著建筑高度的增加,其垂直方向上的載荷也會隨著增加,對地基產生的壓力也會加大,這樣基礎在較大的載荷作用之下常常會出現沉降。因此在進行高層的框架結構設計過程當中,應該注意基礎的柔性,降低基礎的剛度。

3結論

當前我國正處于經濟繁榮發展的大好時期,隨著人們生活水平的提高,對于房屋建筑的要求也在不斷的上升,為了滿足人們對于房屋各種功能的需求,大量的房屋建筑不斷的投入建設。當前的房屋建設的高度在不斷的上升,其規模以及結構也朝著復雜化的方向發展。由于房屋建筑的需求旺盛,很多房屋建筑在設計過程當中并沒有經過科學的論證就草草完成,一些開發商為追趕進度往往都是一邊建設一邊設計,一邊審批,這就導致很多建筑在施工過程當中沒有進行嚴格的結構基礎設計,這樣往往在施工過程當中造成各種問題,導致工程頻繁變更,不僅僅增加了工程造價,也為建筑的安全埋下了隱患。因此廣大設計人員一定要做好房屋建筑的結構設計工作,為我國建筑事業的發展做出貢獻。

參考文獻:

[1] 楊偉.高層建筑框架結構設計中應注意的幾個問題[J].廣東科技,2011,(14).

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【關鍵詞】土木工程;建筑工程;基礎技術

0引言

土木工程建筑施工技術是建筑施工中一個基本的施工技術,通過改造自然的能力上使人們的基本的生活和生產得到保障,而且優質的基礎施工,可以避免發生質量通病。考慮到土木基礎施工技術對整個工程的施工質量有著決定性作用,因此在建筑施工技術的基礎上找出其中關鍵的技術控制點,最終實現土木工程施工質量的提高。

1 建筑工程中土木施工技術的特點及要求

一般來說,土木工程施工有如下特點[1]:單件性和多樣性:工程各不相同,完全一樣的工程幾乎沒有龐大性和協作性。綜合性:需要建設、設計、施工、監理、材料供應商等多家不同單位配合協作完成;復雜性和易受干擾性:技術、管理復雜,易受氣候,周圍環境等外界因素干擾。建筑工程中土木工程的基礎施工工藝包括開挖、支護、土壁穩定、排水、填土與壓實、混凝土灌注等等。基坑開挖時,首先確定開挖的順序及分層厚度,再進行連續的施工,來防止地基土出現松動;在整個開挖的過程中,必須進行認真的檢查,對地下水位以及挖土施工進行科學、合理的降水。

2 建筑工程中土木基礎的施工技術

2.1地基基礎施工技術

在土木工程建設中,地基基礎施工技術是整個建筑過程的首要工序,也是整個土木工程建筑施工的根本所在,承載了整個工程的豎向和載力。在進行地基基礎施工之前,技術人員和工作人員要在施工現場就實際情況進行分析,選擇有針對性的施工方案,在軟土地基進行施工時,要在進行換土處理后才能進行施工,這樣可以提高地基的強度和穩定性。樁基礎施工是地基基礎施工的最主要方法,在設計時分為兩類極限狀態設計,分別是承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。按承載性狀劃分,基樁有兩種類型,即摩擦型樁和端承型樁,摩擦型樁又分為摩擦型樁和端承摩擦樁,端承樁又分為端承樁和摩擦端承樁。摩擦樁在承載能力極限狀態下,樁頂豎向荷載是由樁側摩阻承受,端阻力可以忽略;端承摩擦樁在極限狀態下,樁頂豎向荷載則是由樁側阻力承受主要部分。端承樁在極限狀態下,樁頂豎向荷載由樁端阻力承受,樁側阻力可以忽略不計;摩擦端承樁則是由樁端阻力承受大部分的豎向荷載。

2.2 深基坑的開挖技術

深基坑施工是為了保證高層建筑物施工質量。它主要包括對巖土工程進行勘察和調查、基坑開挖和支護施工、支護結構設計、施工先創量測與監控以及周邊工程保護和底層位移預測五個方面。在深基坑進行開挖的過程中,為了確保坑基開挖過程中的土壁的穩定,通常情況下會采用臨時支撐來保證深基坑土壁的穩定,對于支撐部分的結構來說,可以采用層錨桿、型鋼水平支撐等結構;對于透水擋土支護結構來說,可以采用預制樁、雙排灌注樁來進行擋土等等。

2.3混凝土澆筑施工技術

在進行完挖土施工之后,就要進行基礎混凝土的澆筑,澆筑之前,必須將模板內的泥土、垃圾清除掉,尤其是其中不要有積水。同時結合高層建筑的設計的具體要求配置等級強度不同的混凝土,與此同時,還要對其進行強度檢測,結合測試的結果,合理調節混凝土的配制比例,從而最終達到高層建筑施工的標準[2]。

澆筑的方法主要采用的是集中攪拌的方式,運用混凝土運送泵或者混凝土車運輸等等。在加工鋼筋籠時,采用的鋼筋必須提前進行多次的實驗,實驗結果證明可以的時候,還必須在施工的現場進行外觀與質量的檢測評價,對于一些低溫焊接鋼筋,需要在室內進行操作,在完全冷卻后再拿到室外,在焊接完成后集體運送,澆筑過程在清孔一小時內開始進行,采用導管法,使用剪球法將混凝土封頂澆筑。

2.4鋼結構施工技術

2.4.1 鋼結構構件的安裝

(1)鋼柱安裝。第一節鋼柱安裝在柱基臨時標高支承塊上,鋼柱安裝前應將登高扶梯和掛藍等臨時固定好。鋼柱起吊后對準中心軸線就位,固定地腳螺絲,校正垂直度。其他鋼柱都安裝在下節鋼柱的柱頂,鋼柱兩側裝有臨時固定用的連接板,上節鋼柱對準下節鋼柱柱頂中心線后,即用螺栓固定連接板作臨時固定。鋼柱就位后,先對鋼柱的垂直度、軸線、牛腿面標高進行初校,然后安裝臨時固定螺栓,再拆除吊索、鋼柱起吊后回轉過程中應注意避免同其他也吊好構件相碰撞,吊索應具有一定的有效高度[3]。

(2)框架鋼梁安裝。鋼筋在吊裝前,檢查柱子牛腿處標高和柱子間距。主梁吊裝前,在梁上裝好扶手桿和扶手繩,待主梁吊裝就位后,將扶手繩與鋼柱系牢,以保證施工人員的安全。鋼梁采用兩點吊,一般開孔于鋼梁上翼緣處,作為吊點。鋼梁的跨度決定吊點位置。重量較小的次梁和其他小梁,利用多頭吊索一次吊裝數根,可加快吊裝速度。水平桁架的安裝基本同框架梁,但吊點位置選擇應根據桁架的形狀而定,須保證起吊后平直,便于安裝連接。

2.4.2 鋼框架的校正

(1)軸線位移校正。任何一節框架鋼柱的校正,均以下節鋼柱頂部的實際柱中心線為準,安裝鋼柱的底部對準下節鋼柱的中心線即可。控制柱節點時須注意四周外形,盡量平整以利焊接。實測位移,按有關規定作記錄[4]。校正位移時應注意鋼柱的扭矩,鋼柱扭轉對鋼架安裝很不利,應引起重視。

(2)柱子標高調整。每安裝一節鋼柱后,應對柱頂作一次標高實測,根據實測標高的偏差值來確定調整與否。標高偏差小于6mm,只記錄不調整,超過6mm 需進行調整,調整標高用低碳鋼板墊到規定要求。

(3)垂直度校正。垂直度校正用一般的經緯儀難以滿足要求,應采用激光經緯儀來測定標準柱的垂直度。測定方法是將激光經緯儀中心放在預定的基準點上,使激光經緯儀光束射到預先固定在鋼柱上靶標上,光束中心同靶標中心重合,表明鋼柱垂直度無偏差。

2.5 土木工程基礎施工中排水技術

建筑工程中土木工程施工的過程中,保證土體的干燥非常重要,一般的施工排水分為兩種:一種是明排水法,另外一種是人工降低地下水位法。明排水法是用攔截、疏、抽的方法進行排水,攔截水流,疏散積水,在基坑開挖的過程中,在坑底設置排水溝與集水井,使水流經過排水溝流入到集水井中,即可用水泵將其抽走。人工降低地下水位法就是在基坑開挖之前,將濾水管填埋在基坑的周圍,從水泵中抽水,保持地下水位始終在坑底以下,直到基礎工程施工完成為止。排水后可以有效的改善施工的條件,同時又可以使基坑土體保持干燥的狀態,有效的防止事故的發生。除此之外要考慮會不會影響原有建筑物可能發生的沉降、位移而引起的裂縫、傾斜、或者倒塌的現象,因此,事先做好保護的措施是非常關鍵的。

3 結語

建筑工程中土木工程工程量比較大,是一項綜合性的復雜工程,對質量安全的要求非常高,而這些均要由基礎的施工技術決定。因此掌握施工中的基礎技術是降低工程成本、保證工程質量和工期的重要基礎。

參考文獻:

[1]簡麗超.土木施工技術問題分析與研究的探討[J].中華民居,2014(6)

[2]馬正國.對土木工程建筑管理中關鍵問題的探討[J].江西建材.2014(05)

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1土木工程基礎中復合地基技術的運用

在土木工程中,尤其是在大型建筑物中,地基是一個建筑物的最為基本的構造。如果地基不穩的話上部建筑就談不上安全性了。現代的建筑物的地基主要問題有強度和穩定性上的問題、不均勻沉降的問題、地基失穩的問題、地基的滲透性等問題。為解決這些問題技術人員經過不斷的探索,將新的技術和材料應用其中。針對不同的土地情況采取不同的地基處理技術。加固地基的技術可分為置換、排水固結、振密、擠密、灌入固化物、加筋和冷、熱處理等方式。在介紹復合地基原理時可以知道復合地基技術有兩種處理方法。一是通過一定的技術手段改良地基的物理性能,這種地基的承載力和沉降的計算方式與原天然地基或淺基礎相同。除此之外另一種地基處理方法便為部分或整體的進行置換。通過置換為更加堅固結實的基礎物來增強其地基的強度。具體方法主要有振沖置換法、強夯置換法、砂石樁置換法、高壓噴射注漿法、鋼筋混凝土樁混合地基法、擠密砂石樁法等等。每種方法都有其利與弊。所以要根據實際情況來選擇經濟且實用的方法。當進行土木工程施工時,要根據天然地基是否滿足最基本的承載力的需要來選擇具體的地基的類型,是否用原來的天然地基,還是要經過人工進行加強以使得這種人工地基滿足建筑物對地基的要求。淺基礎,樁基礎和復合地基就要根據實際情形來選擇與運用。這三種最為基礎的地基在一定程度上有所差別。最重要的是對于荷載的傳遞路線上有所不同。如淺基礎是將荷載直接傳遞給地基土地;而樁基礎顧名思義就是先傳遞給樁然后再傳遞給地基土地;最后的復合地基則結合了淺基礎和樁基礎的傳力途徑,一部分直接傳遞給地基土地,另一部分則通過樁來向下進行傳遞。由此可見,復合地基技術在土木施工中的應用較為廣泛,但是由于環境的復雜性還需要技術人員不斷完善相關技術。

2復合地基技術在土木工程應用中的發展前景

根據上述的復合地基技術在土木工程施工中的應用可以看出,現在應用最為廣泛的三中地基便為淺基礎,樁基礎還有就是復合地基了。而采用復合地基能有效的改良地基承載力等優勢,且結合了淺基礎與樁基礎的雙重優勢,還可以更加的適應環境。但是就現在而言復合地基技術在一定程度上還有一些不能完善的地方。例如對于復合地基計算的理論、復合地基的形式、工藝、質量檢測方面都需要做進一步的探索,將復合地基技術的原理不斷的完善。隨著復合地基技術的不斷發展,復合地基出現了多種類型,如渣土樁技術、夯實水泥土樁技術、沖錘成孔碎石樁技術、強夯置換碎石墩技術等。這些技術發展都很快。除此之外還有低強度樁施工工藝也在不停的得到了突破。除了在技術上不斷的突破,在使用材料上也有所發展。一些新型材料得到應用,使得新材料更加適應新時期對環境的要求,節約環保已成為當代的主題。總之,復合地基技術在土木工程中有較為良好的發展前景,要想使該技術不斷的適應新要求,還需要技術人員不斷的探索與完善。綜上所述,復合地基技術在土木工程中以其良好的經濟效應與效益得到了廣泛的應用。但是由于現實環境的復雜性且復合地基技術的一些理論還不完全成熟,仍就需要技術人員將該理論不斷探索及完善,以使其經濟效果達到最佳。將理論不斷的應用于實踐,以實踐來檢驗真理,并以實踐來不斷的發展真理。將復合地基技術的理論結合工程實踐,相信在近幾年我國該項技術會有所突破。

作者:劉坤 姚忠嶺 孫砥夫 單位:內蒙古煤田地質局

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