时间:2024-01-02 14:59:06
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇土木工程的基础,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
关键词:土木工程;分析;质量;控制
土木工程施工技术事关土木工程的建设质量,也事关社会的整体发展和安全,因为土木工程施工工程一般为综合性的大型工程,直接或间接地关系到工程和人民的方方面面,因此,加强土木工程施工技术的运用,加强土木工程施工传统技术的应用,加强土木工程施工新型技术的推广,对土木工程施工来说意义重大。现实的土木工程基础施工过程里,各种问题和缺点还不同程度的存在,特别是土木工程施工技术的规范和管理问题尚存在不足,作为土木工程相关单位应该对过去的土木工程施工进行经验总结,提高土木工程施工中对技术的运用能力,在实际的土木工程施工中加大技术这一要素的加速和提升作用,从而实现土木工程施工更好、更快、更高质量地完成预期目标,完成土木工程建设对社会和经济进步的总任务。我们通过对土木工程基础的施工技术进行分析探究,对其中一些关键步骤进行控制,可以有效提高工程基础的施工质量,趋利避害。
1 土木工程基础施工技术中对一些关键点的要求
1.1 对基坑土方的开挖的要求
在基坑开挖前应当先确定施工顺序和分层的厚度,然后再进行施工。为避免地基土出现扰动现象,施工时要做到连续施工,切勿中断。在开挖过程中要随时检查,并对地下水位进行观测,如果到达水位以下,就必须采取必要的措施来进行降水处理。
1.2对土方填筑与压实的要求
首先要选用合适的土料进行填筑,有些土料是不适合作为填筑土料的,比如像淤泥、膨胀性土、冻土等,还有土料里若有机物含量(>8%)、硫酸盐含量(>5%)过多,同样不适合做填筑土料。因此选择土料时应当选用一些碎石类、砂土类和符合压实要求的粘土类为主。压实的方法包括振动法、碾压法、夯实法及通过工具进行压实等方法。压实过程中必须注意压实度、土的含水量以及每层铺土厚度。填土应由低到高,由下向上整个宽度分层铺填碾压或夯实。填方应分层进行并尽量采用同类土填筑,应在相对两侧或四周同时进行回填与夯实。当天填筑应在当天压实,填土压实质量应符合规范规定。
1.3 土方施工常用机械的适用范围和施工方法
1.3.1 推土机
推土机开挖的基本作业是铲土、运土和卸土三个工作行程和空载回驶行程。铲土时应根据土质情况,尽量采用最大切土深度在最短距离(6~10m)内完成,以便缩短低速运行时间,然后直接推运到预定地点。(1)适用范围:用于场地清理和平整、开挖深度1.5m以内的基坑,填平沟坑以及配合铲运机挖土机工作。(2)常用施工方法:下坡推土法、并列推土法、槽形推土法、多铲集运法、铲刀附加侧板推土法。
1.3.2 铲运机
铲运机在施工中,由于挖填区的分布情况不同,为了提高生产效率,应根据不同施工条件(工程大小、运距长短、土的性质和地形条件等),选择合理的开行路线和施工方法。适用范围:用于大面积场地平整,开挖大型基坑填筑堤坝和路基。最适宜于开挖含水量不超过27%的松土和普通土。常用施工方法:下坡铲土法、跨铲法、助铲法、交错铲土法。
2 土木工程基础施工的施工技术
土木工程的基础施工过程中较为常见的基坑开挖技术包括浅基坑的开挖技术和深基坑的开挖技术,以下分别对其进行阐述。
2.1 浅基坑的开挖及其支护技术
首先,土方的边坡应以当地的土质、开挖的深度及其方法、边坡的留置时间、坡顶的荷载情况、排水及降水状况以及当地的气候条件等因素为依据进行确定。其次,在土质均匀及湿度正常,基坑或管沟地面的标高高于地下水位,且敞露时间较少时,在挖土深度一定的情况下可不进行放坡和加支撑,但是,开挖深度不可超过相关规定。再次,土质及其湿度适宜,且地质情况相对较好的情况下,当基坑或管沟的底面标高高于地下水位时,开挖深度应不超过5m,且可不加支撑。此外,对于永久性的挖方边坡而言,应根据设计的相关要求进行放坡。最后,在山体整体稳定的情况下,临时挖方的边坡若相对使用时间较长且高度低于10m 时,可以以实际条件设计坡度。浅基坑的土壁支撑技术一般包括灌注桩、板桩、横撑、深层搅拌桩及地下连续墙等。
2.2 深基坑的开挖及其支护技术
在深基坑的开挖过程中,为了保证坑基开挖过程中土壁的稳定性,通常采用临时支挡来确保深基坑土壁的稳定性。对于透水挡土支护结构而言,可采用工字钢桩加横挡板、预制桩、双排灌注桩等进行挡土;对于止水挡土结构而言,主要包括了钢板桩、地下连续墙、化学注浆桩以及深层搅拌水泥土墙等结构;对于支撑部分的结构而言,可采用悬臂、锚拉式支护,或土层锚杆、型钢水平支撑等结构。
3 土木工程基础施工技术要点
3.1 土壁的稳定
土壁稳定的关键在于土体内粘结力与摩擦阻力之间的平衡。如果土体失去此平衡,就会发生塌方,从而影响工程工期,也会给周围的建筑和人造成危害。要保证土壁稳定,应先放足边坡,并且边坡的留设要符合一定的要求。另外,边坡坡度的大小则要依据土壤特性、地质条件和施工的条件和方法等多种因素而定。比如,粘性土质的边坡应陡些,人工或机械挖土、明沟排水时边坡不宜太陡,应平缓些;基坑旁边有主要建筑物的情况下,边坡比例宜在1∶1.0~1∶1.5范围内;无地下水且工期较短,可不放坡而留设直槽,开挖的深度不能超过以下数值:以砂土为填充物的密实、中密实砂土及碎石类土为1m;可塑、硬塑的轻亚粘土和亚粘土为1.25m;以粘性土为填充物的可塑、硬粘粘土及碎石类土为1.5m:坚硬粘土为2m。此外,为了保障土壁的稳定,还应设置支撑,这不仅可以降低土方量、减少施工面,还可以使放坡不受场地限制。在坑槽的边缘应尽量不要堆置大量的材料和土方或者机械设备;在挖好坑槽后应当立即进行地下和基础结构的建造;雨期不宜对滑坡地段进行挖方,应先整治,然后开挖,开挖顺序为由上至下;如果发现有危险或不稳定的情况时,应先进行妥善的处理后,再进行施工。
3.2 排水技术要点
土体干燥是土方施工中最为关键的因素,因此,在施工过程中,排水工作一定要做好。一般而言,施工的排水作业可分为两种:
明排水法,即运用截、抽和疏的排水方法。截指截住水流;抽指开挖基坑时,在坑底留设集水井和排水沟,使水流顺着排水沟汇集到集水井中,之后用水泵将水抽出;疏指疏干积水。
人工降低地下水位法:在开挖基坑之前,在基坑的周围安设足够数量的滤水管,将水抽走,在工程完工之前,保证地下水位始终在坑底之下。保证了坑基土体的干燥,可以有效的防止流砂,并改善施工条件。尽管如此,在降水前,一定要考虑原有的工程建筑物可能产生的附加位移和沉降引起倾斜、开裂、倒塌及地面塌陷。因此,在施工必要时,要采取一定的防护措施。
3.3 填土及压实技术
设计合理的填方边坡,选择合适的土料及填筑方法,可以确保填土的强度和水稳性。土壤中如果有机物含量较大或石膏含量超过2%,则不能作为填土所用。施工时,填方工程宜分层铺土然后压实,若用同类的土壤来填筑效果最好。如采用了不同类型的土壤填筑时,应当把透水性较小的土壤放置于透水性较大的土壤之上。为了避免填方内有水囊形成,严禁将不同类型的土壤混合且不均匀的使用。
4 结语
土石方工程的特点是工程量较大,而且又必须在其他分部分项工程施工之前完成土石方开挖,因此土方工程施工应尽量选用先进的施工机具和合理的施工方法,并力争土方调配平衡,以降低工程成本,保证工程质量和工期。
参考文献:
[1]邓寿昌.土木工程施工[M].科技出版社,2006.
[2]贾宏俊.房屋建筑工程管理与实务[M].科技出版社,2005.
一、独立学院基础力学课程建设和教材编写定位
课程建设和教材编写定位应符合学院的培养目标。独立学院的培养目标是服务地方、服务基层,培养为地方经济服务的应用型人才。一般而言,课程内容设置和教材内容改革应该针对学院的培养目标,保证够用、适用、好用。力学课程对于工科学生,特别是土木工程专业的学生,是很重要的专业基础课程。土木工程专业的学生在大学期间学习的力学课程有理论力学、材料力学、结构力学、流体力学、土力学、弹性力学等。基础力学课程则包括理论力学和材料力学课程。因此,文章的讨论主要针对理论力学和材料力学这两门基础力学的课程内容改革和教材编写定位进行讨论。理论力学[2]和材料力学[3]是土木工程专业学生必修的基础力学课程,通过课程的学习,构筑工程技术力学知识基础,建立物体运动与受力状态的关系,掌握质点、质点系和刚体的平衡,机械运动及动力学问题的基本规律及其研究方法,使学生明确杆件强度、刚度和稳定性问题的基本概念,掌握构件的基本变形及其应力应变的求解方法。通过力学课程的学习,使学生掌握相应的理论知识,并具有比较熟练的力学计算能力,培养学生的力学素质和定性、定量分析能力,以及分析解决某些实际工程问题中的力学问题能力。通过力学实验课程,掌握测定金属材料性质的基本知识、基本技能和基本方法,了解实验应力的基本概念并初步掌握验证材料力学理论公式的方法,培养学生初步的实验能力,为学生学习相关专业课程及进行结构设计奠定良好基础。通过力学课程的学习,为一系列后续专业课程,如钢筋混凝土结构、钢结构、建筑施工等课程打下必要的基础,也可为学生在今后工作中解决所碰到的力学问题提供理论依据。因此,独立学院的学生,必须掌握基础力学的基本知识和基本概念。2010年,土木工程专业指导委员会就土木工程专业中各知识点的需求和各个知识点的学时建议,颁布了《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[4],对力学系列课程知识点的需求提出了指导性的意见。但是,该规范所给出的只是对本科院校土木工程专业所需知识点的最低需求,并没有明确各类高校的最低知识点的理论深度及其应用要求。遵照规范建议,结合独立学院的教学实际,基础力学课程建设和教材建设的定位应为“紧扣最新规范,体现区域特色,强调工程实践,服务人才培养”。在课程建设和教材建设中,教学内容的设置和教材内容的改革都应该符合规范中对各门课程的基本要求,紧密结合独立学院应用型人才培养目标,理论上高于高职学院,实践上强于重点本科母体学校。力学课程教学内容和教材内容应在保证理论知识体系的基础上,加入力学知识在实际中应用的工程实例,以便学生在掌握力学理论课程的同时,了解力学在工程中的实际应用,同时培养学生应用力学知识和原理解决工程实际中的力学问题的能力,以使学生在今后专业课程学习和工作中,力学知识够用,并且会用。在教学内容设置和教材内容的改革中,还应该加入最新科技发展的新知识,以培养学生的创新能力。
二、基础力学课程内容和教材编写内容选取
按照《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[3]中对力学系列课程知识点的需求,笔者认为独立学院基础力学课程内容和教材内容的设置应该满足规范中的最低要求,各知识点有所侧重,并在各知识点的理论介绍后,加入大量力学在工程中的应用实例。由于具体的各个知识点在《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[3]中已经列出,笔者只讨论基础力学课程各个知识点理论的基本讲解深度和工程实际问题在基础力学教学中的应用。在理论力学课程中,静力学部分应为课程的重点,理论上由浅入深、循序渐进,课程设置在讲解力学基本原理和基本概念之后,由平面力系到空间力系进行分析,理论上重视力学基本原理和基本概念、力系的简化和平衡理论。在平面力系的简化和平衡分析中,加入预制板、梁、柱子等预制构件吊装时的吊点位置,起重机的倾覆稳定性问题,脚手架的静力平衡问题,以及多跨梁、刚架、桁架等多种结构的平衡问题,约束反力的求解等工程实际力学分析问题。这部分需要学生透彻掌握相关理论,熟悉各种结构,包括物体系统的约束反力分析和计算,以便为后续的材料力学课程和结构力学课程学习奠定一定的基础。材料力学课程重点为5种基本变形概念,内力和变形分析,强度、刚度和压杆稳定理论。要求学生熟练掌握基本变形和内力的分析与求解,在此基础上,再针对理论力学课程中所涉及的相同工程问题,讨论起吊构件的内力和变形条件,构件截面上的最大弯矩最小时,相应的变形最小,考虑吊装时构件的材料特征,以便安全起吊。在讨论压杆稳定问题时,结合起重机械如塔机的杆件稳定性问题分析,讨论塔机在达到其自由高度继续向上顶升接高时,如何增强其稳定系数保持起重能力,避免失稳,以及塔机构件的压杆稳定等工程实际问题。在讲解内力和变形的基本概念后,加入多跨梁、刚架、桁架等具体工程问题的内力和变形分析。在讲解强度理论后,分析上述工程实例的强度问题。所有这些实际工程问题以例题和习题的形式加入教材中,使学生在学习理论的同时,学会理论知识在工程中的应用。由于现代科技的发展和对结构抵御地震、风灾能力的重视,理论力学的运动学和动力学部分的基本内容的掌握也是必须的。即使独立学院学生今后主要从事工程一线的工作,也会在建筑机械的使用中碰到建筑机械的力学问题;因此,运动学和动力学部分的教学内容和教材内容,保留《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[4]中对这部分知识点的最低要求,针对学生特点,在复合运动速度和加速度合成定理的推导中,采用物理意义更为明确、直观的几何法进行推导,与985、211大学在这门课程教学中采用解析法推导相区别,避免了复杂的数学推导。在动力学中,重点为三大普适定理及其综合应用,以及达朗贝尔原理的掌握。随着经济和科技水平的迅猛发展,土木工程建设也迎来了发展的好时期和好机遇,结构形式越来越复杂,施工方法和技术也越加先进。北京奥运场馆、浦东国际机场、上海金茂大厦、国家大剧院、深圳帝王大厦,美国的亚特兰大索穹顶、英国的千年穹顶和石油大厦、澳大利亚的天空穹顶等建筑,无一不体现结构的复杂性和施工的难度。结构每一阶段的施工过程,都伴随着边界约束的变化、构件的增删、温度的变化以及预应力结构的预应力动态施加等变化。施工中的滑轮力学和拆撑时的力学分析问题,都需要现场工程师去面对。因此,在基础力学的基本理论和实际工程应用学习的基础上,加入滑轮力学、施工过程的时变力学、施工过程中的应力应变监测等最新施工力学分析成果的介绍,有助于培养学生的创新能力和今后处理实际工程中复杂问题的能力。
岩土工程:它是以岩土的利用、改造与整治问题为研究内容,为各类土木工程地基基础的设计和施工提供基本理论和技术的学科。
结构工程:它是研究土木工程中具有共性的结构选型、力学分析、设计理论和建造技术及管理的学科。
市政工程:它包括城市和工业的给水工程、排水工程和城市废弃物处理与处置工程等的研究、规划、设计、施工、管理与系统运行的学科。
供热、供燃气、通风及空调工程:它是为人类的居住、工作和交通等提供各种适宜的人工环境,提高生活质量的学科。
防灾减灾工程及防护工程:它是土木工程学科中的边缘学科,通过综合应用土木工程和其他学科的科学理论与技术,提高工程结构和工程系统抵御灾害的能力。
关键词:土木工程;施工力学;时变力学
中图分类号:O3文献标识码: A
随着经济的快速发展,土木工程中的项目规模不断扩大,比较大的工程项目包括高大的建筑、有相当跨度的建筑、地下建筑、大坝、海洋工程等都在不断增加,它们都是施工大规模、范围广、持续的时间长、过程复杂。在土木工程建设规模在不断增大的同时,伴随而来的是土木工程施工的过程中安全事故的增多,这严重给人民的生命财产安全带来了伤害以及影响了工程建设的效率。因此,对于土木工程的分析研究是有意义的。
一、土木工程分析中的施工力学
1、施工力学和数学基础
在土木工程这门学科中,时变力学是施工力学最基本的东西。这是由于在土木工程的项目中,施工力学研究的对象都是随着时间的流动而变化的。力学并不是一成不变的,它也是会随着时间而向前发展的,在这种变化中,同时还会出现新的想法。这些想法大部分的基础都是随着时间的变化而改变的,但是,力学的基本原理是不变的,也就是力学的构成要素是恒定的。但是,随着经济的发展,技术在不断的革新,一开始的一些想法已经跟不上现在的发展水平,导致现在对力学的研究更加注重其构成要素的研究,就在这种情况下,时变力学就诞生了。在现在得实际生产中,一些土木工程的项目依据的都是时变力学。
目前,对于土木工程的分析,还要参照数学方面的东西。在土木工程项目的具体施工过程中,那些关于土木工程内在因素的分析需要用到数学中的微积分,因此,在土木工程分析中,涉及到了时变性的数学知识。在具体的土木工程分析过程中,时变数学的施工分析难免会遇到很多困难,这就需要在具体的实际操作中,要注重分析和研究。
2、土木工程施工分析中的力学效应
土木工程施工分析中的力学效应包括两类,即时效和路效。第一类时效,说的是在相同结构的建筑设计中,由于选用了不同的设计方案,导致其最后的结果也是不同的,最终,力学所处的状态也是不同的。例如,在实际的施工过程中,建筑物材料的状态会随着时间的变化而变化,这就是产生了土木工程中施工力学的时效性因素。第二类路效,在实际的施工过程中,由于采用施工方案不一致,施工的过程和施工力学最终的结果有所不同,导致状态不同。在具体的土木工程施工过程中,原材料的几何性质等都能引起施工力学的路效。
二、土木工程分析中的时变力学
1、物性时变力学
在土木工程分析施工的过程中,有一些建筑材料的物理性质会随着施工的进行会发生改变,会发生这些变化的施工材料就属于物时性力学的范畴。例如,像施工的过程中用到的混凝土这样的建筑材料,在使用其后,过一段时间它的物理性质就会发生一定程度的改变,那么对其进行的施工方面的计算就属于物性时变力学分析的范畴。关于这一类的时变力学分析中,要特别注重对时间函数的区分,假如用到了时间函数那么就可以直接利用力学中的方程式进行分析研究。
2、线弹性时变力学
在土木工程分析的施工过程中,假如所选用的施工材料有线弹性和无热效应。在整个工程的施工过程中,施工的循环的时间远超出了系统自身发出振动是循环的时间,在这样的情况下,可以不考虑由于惯性产生的结果,运用静力学分析的方法,那么,对于土木工程分析的施工就属于线弹性时变力学。在以前的分析手段中,关于这类问题的分析一开始采用的是空间变量方程,但是在目前的情况下,因为物理方面的因素和几何范围方面的因素会随着时间的改变而改变,这就使得在实际的施工过程中要仔细的分析和计算,进而出现了时间上的变量参数。
3、粘弹性时变力学
在土木工程分析施工的过程中,所采用的施工材料很多,随着施工的进行就会有一些施工材料随着时间的改变而改变,拥有这种特性的施工材料具有一定的流变性。在土木工程分析的施工力学中,关于这类问题的分析就属于粘弹性时变力学分析的范畴。在实际的操作过程中,依据的是时间参数、物理参数、几何范围产生的时变耦联,把一开始的时间上的变量和空间上的变量转化为有参数变化的方程式。在现实的实际施工过程中,像混凝土、沥青和粘土等施工时用到的材料都具有这种流变的性质,对于这些原材料的施工分析就属于粘弹性时变力学分析的范畴。
4、非线性时变力学
在土木工程分析施工的过程中,在施工过程中用到的材料有一定的非线性,那么关于这部分材料的施工分析就包括在非线性时变力学分析的类别中。像建筑材料中的混凝土、岩土介质等都属于非线性特点的材料,在对其地基进行挖掘的过程中,可以利用粘弹性时变力学进行分析,另一个可行的方法就是利用积分转换。在不属于线性时变力学的计算范围内的,最终得到的结果影响因素是多方面的,包括一开始的使用过程、几何范围、物理因素等。实际上,在不是线性分析中,时变分析和传统分析方法所产生的最终结果是有区别的。
非线性包括了物理上的、边界上的和几何上的非线性,并且这三类中有细分为好多小的方面。在实际中的解决方法中,可以采用数学中的微分方程。
三、结语
(1)在土木工程分析施工的过程中,关于受力的分析属于比较大的工程设计计算中的一个不可或缺的内容。在土木工程分析施工中,需要全面的分析所设计的图纸和施工的整个过程两个方面,这样才可以保证工程顺利进行。
(2)在对施工力学进行分析时,极值或者最后的结果是与一般的非施工力学分析法是有很大区别的,这种差别小到一倍之差,大到三倍之差,所以需要加大对其的重视程度。
(3)如果所采用的施工材料有明显的粘性、非线性的特点或者施工中具有热效应,那么就需要通过更加专业的施工力学方法进行研究;如果在施工中改变的只是几何的范围或者所使用材料的特点,就需要依据施工过程中的不同参数进行多次常规分析组合。
(4)如果施工材料有很明显的粘性、非线性特点或者施工过程中有热效应的产生,那么工程结束后表现出来的力学最终的结果与施工的过程有联系,由此可以得出,采用施工力学手段,对施工的整个过程进行最优处理,使得在相同的工程条件下,使得最终的结果最优。
(5)在土木工程分析力学的施工过程中,依据的是时变力学,包括的对象有线弹性、粘弹性、非线性、热弹性及物性时变力学。为了突破土木工程施工力学分析中的问题,需要注重研究在施工过程中的时变力学数值的方法及其通用程序,来找到施工分析计算的好用的方法。
(6)在土木工程分析施工的过程中,应依据不同工程类型的特征分别进行研究,例如,结构工程、地基工程、地下工程、大坝工程、桥梁工程、海洋工程等。所属不同类别的工程要有不同的解决方法,把所有的人力和物力收集到一块进行研究,制定出只属于本类别的有效的解决方法、过程与制度,这在未来是急需要解决的。对土木工程分析施工力学的研究,将会在整个土木工程中产生深远的影响。
参考文献:
[1]党济国.土木工程分析的施工力学与时变力学基础[J].建材发展导向(下),2013(05)
关键词:土木工程;建筑结构;基础设计
中图分类号:TU318文献标识码: A
前言
今时今日,工程建设大范围崛起,各式各样的建筑结构被广泛建立,在理论及实践中的技术都大大提升,建筑结构出现了很多创新的思维和实践。基础作为建筑结构安全体系的基本,在不同地质条件下结合建筑结构体系要求,基础设计如何作出安全、合理的选型,起到举足轻重的作用;然而建筑结构基础技术在结构安全、节约能源及经济效益等产生的新思维,新技术面临着巨大的挑战。
一、土木工程中建筑基础选型设计的重要性分析
1.建筑结构基础选型设计的合理性需结合建筑结构体系,地质条件,施工技术等多方面因素进行确认;基础设计方法不对或者选型不当,将直接或间接影响建筑物的结构使用安全性;不合理的基础选型设计,可能会导致建筑物出现不均匀沉降引起的结构开裂、建筑物倾斜甚至倒塌情况,对建筑物的安全使用性造成很大的威胁;所以必须综合各种因素进行分析,选择合理的基础形式。
2.建筑结构基础选型设计的合理性是降低工程造价的一个有效措施;基础工程在建筑工程造价中占有很大的比重,一般情况为工程总造价的25%左右,在结构复杂或地质情况复杂的情况下,所占比例还会有所增加;所以,合理的基础选型设计可以避免资源浪费,从而达到节约能源的效果,有效降低工程造价。
3.建筑结构基础选型设计的合理性对缩短施工工期具有重要意义。据统计,基础工程的施工工期可以占到土建工程工期的30%,选择合理的基础形式可以有效地加快工程施工的进度。
二、土木工程建筑结构基础设计常用的选型
在土木工程建筑结构基础设计中,根据地质勘察报告,建筑结构体系,施工工艺技术要求,经济效益等方面因素,基础设计常用的类型有:扩展基础与桩基础;以下对这两种基础形式在土木工程建筑结构基础设计中的适用性、施工工艺、工程造价等方面作出论述。
1.扩展基础
扩展基础属浅基基础,通常适用于天然地基上,天然地基是指自然状态下即可满足承担基础全部荷载要求,不需要人工处理的地基;天然地基土分为四大类:岩石、碎石土、砂土、粘性土;从材料上分类又可分为砖基础、毛石基础、灰土基础、混凝土基础及钢筋混凝土基础。
扩展基础的作用是把墙或柱的荷载侧向扩展到土中,使之满足地基承载力和变形的要求。又可分为柱下独立基础、墙下条形基础和筏型基础;
1)独立基础,这种基础主要为独立柱下的基础,现浇钢筋混凝土独立柱基有平台式、坡面式,预制柱下为钢筋混凝土杯形基础;独立基础适用于多层框架结构体系建筑物或单一的竖向杆件,具有容易设计,计算简便,施工方便,施工工期短,安全经济等特征。
2)墙下条形基础,是指基础长度远远大于宽度的一种基础形式,适用于多层砖混结构墙下的基础,与柱下独立基础具有相同的特征。
3)筏形基础,又分为平板式和梁板式,形象于水中漂流的木筏,井格式基础下又用钢筋混凝土板连成一片,大大地增加了建筑物基础与地基的接触面积,使单位面积地基土层承受的荷载减少,适合于软弱地基和上部荷载比较大的建筑物,筏形基础在设计与计算比独立基础复杂外,也具有施工方便,施工工期短,安全经济等特征。
2.桩基础
桩基础由基桩和连接于桩顶的承台共同组成;若桩身全部埋于土中,承台底面与土体接触,则称为低承台桩基;若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上,则称为高承台桩基;建筑桩基通常为低承台桩基础,高层建筑中,桩基础应用广泛。
桩身的分类按照基础的受力原理大致可分为摩擦桩和端承桩;摩擦桩:系利用地层与基桩的摩擦力来承载构造物并可分为压力桩及拉力桩,大致用于地层无坚硬之承载层或承载层较深;端承桩:系使基桩坐落于承载层上(岩盘上)使可以承载构造物。按照施工方式可分为预制桩和灌注桩;预制桩:通过打桩机将预制的钢筋混凝土桩打入地下。灌注桩:首先在施工场地上钻孔,当达到所需深度后将钢筋放入浇灌混凝土。
桩身的种类较多,比较常用的有冲孔灌注桩,钻孔灌注桩,人工挖孔桩,预应力管桩等等;每种桩身的成桩工艺不同,适用性也有较大的区别,根据不同的地质条件、施工环境等因素来思考,作出正确的桩身种类选择十分重要,以下来谈谈各类桩身成桩的特性。
1)冲孔灌注桩,灌注桩的一种。灌注桩是直接在施工现场桩位上成孔,然后放入钢筋笼再灌注混凝土而成;冲孔灌注桩施工冲孔机冲击成孔,为泥浆护壁成孔。优点是:桩长和直径可按设计要求变化自如;桩端可进入持力层或嵌入岩层;单桩承载力大等。缺点是:灌注桩成孔工艺较复杂,操作要求较严,易发生质量事故,且技术间隔时间长,不能立即承受荷载,冬季施工困难较多。适用范围:冲孔灌注桩适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层、碎石土层、砾卵石层、岩溶发育岩层或裂隙发育的地层施工,桩孔直径通常为600~2500mm,最大直径可达2500mm,冲孔深度最大可达300m左右。
2)钻孔灌注桩,因其所选护壁形成的不同,有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种;冲击钻孔,冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法,全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外,其它的与泥浆护壁法都类同,与冲孔灌注桩有类似的地方;施工方法适用于灌注桩的持力层应为碎石层,碎石含量应在50%以上,充填土与碎石无胶结或者为轻微胶结,碎石的石质要坚硬,碎石分布均匀,碎石层厚度要满足设计要求。
3)人工挖孔桩,用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩;人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备,抗震能力强,造价较低,性价比高。从而在公路、民用建筑中得到广泛应用。但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大,安全和质量显得尤为重要。人工挖孔桩适用于桩直径800以上,无地下水或地下水较少的粘土、粉质粘土,含少量砂、砂卵石、砾石的粘土采用。应用于多层建筑、高层建筑、公共建筑以及支挡结构等。
关键词:高层建筑;基础设计;问题
中图分类号:TU文献标识码:A
基础设计在整个土木工程建筑结构设计中占有十分重要的地位。改革开发以来,随着我国建筑工程技术的不断发展,我国的建筑结构设计中的基础设计获得了很大的进步,但是在实际设计当中还存在一些不足之处,主要表现在以下几个方面。
1土木工程建筑结构基础设计应注意的问题
1.1承重柱截面高度设计过小
对于抗震烈度要求为饿哦六度的地区,很多设计人员在认识上存在六度地区不需要进行设防的错误观念,很多设计人员将承重柱的截面积设计的较小,这样可以比较方便的进行受力分析,但是这样做导致承重柱的截面较小,在外力作用下,由于柱和梁之间存在着弯矩约束,往往会产生开裂,导致塑性铰的出现。这样给建筑的结构埋下了安全隐患,使建筑的耐久性大打折扣,一旦遭遇较大的地震,往往不能够有效的抵抗地震的破坏,容易发生倒塌,造成重大人员生命和财产损失。
1.2砖混结构中建筑工程构造柱与承重柱混淆不清
在房屋建筑结构设计当中很多设计人员不能够很好的分清构造柱和承重柱的区别,导致二者之间经常发生混淆,严重的影响了建筑结构的可靠性。对于砖混结构的建筑,采用构造柱能够在很大程度上增加墙体的抗剪能力,并且和梁相配合,能够在很大程度上防止建筑墙体出现裂缝,对于建筑建构抗震性能的提升具有重大的意义。而一些设计人员由于没有对构造柱形成正确的认识,导致构造柱往往被当作承重柱使用,使其原本的功能无法得到发挥,同时还会造成一系列的负面影响。
一旦构造柱和承重柱被混淆使用,导致构造柱被当作承重柱,使其对墙体的约束作用大打折扣。在发生地震的时候,由于构造柱被当成可承重柱,其本身的强度不能够应对地震力,必然成为建筑中的一个薄弱环节而首先遭到破坏,最终导致建筑倒塌。
构造柱一般都不另设基础,这就使其的称重能力相对较弱,不能够满足承重柱的使用要求。被当作承重柱使用往往会导致构造柱基础在较大的载荷作用下发生破坏而导致沉降,最终使其支撑的部分出现裂缝。因此设计人员在实际的设计过程当中一定要将承重柱和构造柱进行明确的区分,按照各自的特点发挥各自的功能,防止由于使用错误而造成的各种隐患。
悬挑梁的梁高选用过小设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算,而忽略了对梁手挠度的验算。梁高选用过小,引起梁截面的受压区应力过高,在正常使用状态下,梁截面受压区产生非线性徐变,梁挠度随时间的推移不断加大。挑梁的变形引起梁上板出现裂缝,裂缝宽度随着挑梁变形的加大而加宽,影响了房屋的正常使用。据观察,这种挑梁的变形发展到后期,梁支座截面上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。受支座附近上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。受支座附近剪弯作用的影响,竖向裂缝向下延伸发展为斜裂缝,此时梁已接近破坏。当为托墙挑梁时,梁过大的挠度会引起梁上墙体在梁支座附近出现裂缝。裂缝在梁支座处沿竖直方向向上发展,当到一定高度时沿斜向延伸,缝愈靠上愈宽。挑梁的截面过小对结构的抗震也很不利。悬挑结构对竖向地震的作用最为敏感。梁高小时,截面的相对受压区高度较大,梁的延性减小,在竖向地震作用下易发生脆性破坏,失去承载力。
连续梁按单梁进行设计存在潜在危险这种情况多发生在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷重一般较小,没有引起设计者的重视,为图受力分析方便,设计者把实际应为连续梁的梁按单简支梁进行设计,致使梁在支座处上部负筋配置量过少。这样必然引起梁在支座附近上部受拉区出现竖向裂缝,进而引起梁上部拦板出现竖向裂缝。当环境温度变化时,梁的伸缩受到梁端柱或挑梁的约束,在梁内产生收缩应力,该收缩应力作用于原已产生的梁上裂缝处,引起梁在支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通,梁承载力降低,直接影响了使用安全。在实际工作中,多次发现类似情况出现,因此应引起设计者的重视。
2 对房屋建筑结构基础设计的评述及建议
设计人员在进行房屋建筑基础设计的过程当中应站在整个房屋建筑的整体高度出发,充分考虑地基以及上部结构之间的关系,在此基础之上还要科学的结合各种假定。一般来说由于基础上部结构往往要晚于基础的设计,因此要采取相应的措施,尽可能的减少由于上部结构滞后而带来的误差,从而确保房屋结构基础设计的质量。
当前建筑结构基础设计主要是根据结构力学以及弹性力学来进行的,具有操作简单、可靠性高的优点,能够保证取得较好的设计效果,尤其是对于一些地质情况比较好的基础来说更能得到满意的效果。随着钢筋混凝土框架结构在建筑结构中的广泛使用,传统的结构设计方法就显得力不从心。这是因为这种结构对于基础的要求较高,一旦出现沉降,就会收到较大的影响。采用结构力学以及弹性力学计算软土地基上的条形基础也与实际的情况有很大的差距。当前高层建筑的数量不断的增多,随着建筑高度的增加,其垂直方向上的载荷也会随着增加,对地基产生的压力也会加大,这样基础在较大的载荷作用之下常常会出现沉降。因此在进行高层的框架结构设计过程当中,应该注意基础的柔性,降低基础的刚度。
3结论
当前我国正处于经济繁荣发展的大好时期,随着人们生活水平的提高,对于房屋建筑的要求也在不断的上升,为了满足人们对于房屋各种功能的需求,大量的房屋建筑不断的投入建设。当前的房屋建设的高度在不断的上升,其规模以及结构也朝着复杂化的方向发展。由于房屋建筑的需求旺盛,很多房屋建筑在设计过程当中并没有经过科学的论证就草草完成,一些开发商为追赶进度往往都是一边建设一边设计,一边审批,这就导致很多建筑在施工过程当中没有进行严格的结构基础设计,这样往往在施工过程当中造成各种问题,导致工程频繁变更,不仅仅增加了工程造价,也为建筑的安全埋下了隐患。因此广大设计人员一定要做好房屋建筑的结构设计工作,为我国建筑事业的发展做出贡献。
参考文献:
[1] 杨伟.高层建筑框架结构设计中应注意的几个问题[J].广东科技,2011,(14).
【关键词】土木工程;建筑工程;基础技术
0引言
土木工程建筑施工技术是建筑施工中一个基本的施工技术,通过改造自然的能力上使人们的基本的生活和生产得到保障,而且优质的基础施工,可以避免发生质量通病。考虑到土木基础施工技术对整个工程的施工质量有着决定性作用,因此在建筑施工技术的基础上找出其中关键的技术控制点,最终实现土木工程施工质量的提高。
1 建筑工程中土木施工技术的特点及要求
一般来说,土木工程施工有如下特点[1]:单件性和多样性:工程各不相同,完全一样的工程几乎没有庞大性和协作性。综合性:需要建设、设计、施工、监理、材料供应商等多家不同单位配合协作完成;复杂性和易受干扰性:技术、管理复杂,易受气候,周围环境等外界因素干扰。建筑工程中土木工程的基础施工工艺包括开挖、支护、土壁稳定、排水、填土与压实、混凝土灌注等等。基坑开挖时,首先确定开挖的顺序及分层厚度,再进行连续的施工,来防止地基土出现松动;在整个开挖的过程中,必须进行认真的检查,对地下水位以及挖土施工进行科学、合理的降水。
2 建筑工程中土木基础的施工技术
2.1地基基础施工技术
在土木工程建设中,地基基础施工技术是整个建筑过程的首要工序,也是整个土木工程建筑施工的根本所在,承载了整个工程的竖向和载力。在进行地基基础施工之前,技术人员和工作人员要在施工现场就实际情况进行分析,选择有针对性的施工方案,在软土地基进行施工时,要在进行换土处理后才能进行施工,这样可以提高地基的强度和稳定性。桩基础施工是地基基础施工的最主要方法,在设计时分为两类极限状态设计,分别是承载能力极限状态和正常使用极限状态。按承载性状划分,基桩有两种类型,即摩擦型桩和端承型桩,摩擦型桩又分为摩擦型桩和端承摩擦桩,端承桩又分为端承桩和摩擦端承桩。摩擦桩在承载能力极限状态下,桩顶竖向荷载是由桩侧摩阻承受,端阻力可以忽略;端承摩擦桩在极限状态下,桩顶竖向荷载则是由桩侧阻力承受主要部分。端承桩在极限状态下,桩顶竖向荷载由桩端阻力承受,桩侧阻力可以忽略不计;摩擦端承桩则是由桩端阻力承受大部分的竖向荷载。
2.2 深基坑的开挖技术
深基坑施工是为了保证高层建筑物施工质量。它主要包括对岩土工程进行勘察和调查、基坑开挖和支护施工、支护结构设计、施工先创量测与监控以及周边工程保护和底层位移预测五个方面。在深基坑进行开挖的过程中,为了确保坑基开挖过程中的土壁的稳定,通常情况下会采用临时支撑来保证深基坑土壁的稳定,对于支撑部分的结构来说,可以采用层锚杆、型钢水平支撑等结构;对于透水挡土支护结构来说,可以采用预制桩、双排灌注桩来进行挡土等等。
2.3混凝土浇筑施工技术
在进行完挖土施工之后,就要进行基础混凝土的浇筑,浇筑之前,必须将模板内的泥土、垃圾清除掉,尤其是其中不要有积水。同时结合高层建筑的设计的具体要求配置等级强度不同的混凝土,与此同时,还要对其进行强度检测,结合测试的结果,合理调节混凝土的配制比例,从而最终达到高层建筑施工的标准[2]。
浇筑的方法主要采用的是集中搅拌的方式,运用混凝土运送泵或者混凝土车运输等等。在加工钢筋笼时,采用的钢筋必须提前进行多次的实验,实验结果证明可以的时候,还必须在施工的现场进行外观与质量的检测评价,对于一些低温焊接钢筋,需要在室内进行操作,在完全冷却后再拿到室外,在焊接完成后集体运送,浇筑过程在清孔一小时内开始进行,采用导管法,使用剪球法将混凝土封顶浇筑。
2.4钢结构施工技术
2.4.1 钢结构构件的安装
(1)钢柱安装。第一节钢柱安装在柱基临时标高支承块上,钢柱安装前应将登高扶梯和挂蓝等临时固定好。钢柱起吊后对准中心轴线就位,固定地脚螺丝,校正垂直度。其他钢柱都安装在下节钢柱的柱顶,钢柱两侧装有临时固定用的连接板,上节钢柱对准下节钢柱柱顶中心线后,即用螺栓固定连接板作临时固定。钢柱就位后,先对钢柱的垂直度、轴线、牛腿面标高进行初校,然后安装临时固定螺栓,再拆除吊索、钢柱起吊后回转过程中应注意避免同其他也吊好构件相碰撞,吊索应具有一定的有效高度[3]。
(2)框架钢梁安装。钢筋在吊装前,检查柱子牛腿处标高和柱子间距。主梁吊装前,在梁上装好扶手杆和扶手绳,待主梁吊装就位后,将扶手绳与钢柱系牢,以保证施工人员的安全。钢梁采用两点吊,一般开孔于钢梁上翼缘处,作为吊点。钢梁的跨度决定吊点位置。重量较小的次梁和其他小梁,利用多头吊索一次吊装数根,可加快吊装速度。水平桁架的安装基本同框架梁,但吊点位置选择应根据桁架的形状而定,须保证起吊后平直,便于安装连接。
2.4.2 钢框架的校正
(1)轴线位移校正。任何一节框架钢柱的校正,均以下节钢柱顶部的实际柱中心线为准,安装钢柱的底部对准下节钢柱的中心线即可。控制柱节点时须注意四周外形,尽量平整以利焊接。实测位移,按有关规定作记录[4]。校正位移时应注意钢柱的扭矩,钢柱扭转对钢架安装很不利,应引起重视。
(2)柱子标高调整。每安装一节钢柱后,应对柱顶作一次标高实测,根据实测标高的偏差值来确定调整与否。标高偏差小于6mm,只记录不调整,超过6mm 需进行调整,调整标高用低碳钢板垫到规定要求。
(3)垂直度校正。垂直度校正用一般的经纬仪难以满足要求,应采用激光经纬仪来测定标准柱的垂直度。测定方法是将激光经纬仪中心放在预定的基准点上,使激光经纬仪光束射到预先固定在钢柱上靶标上,光束中心同靶标中心重合,表明钢柱垂直度无偏差。
2.5 土木工程基础施工中排水技术
建筑工程中土木工程施工的过程中,保证土体的干燥非常重要,一般的施工排水分为两种:一种是明排水法,另外一种是人工降低地下水位法。明排水法是用拦截、疏、抽的方法进行排水,拦截水流,疏散积水,在基坑开挖的过程中,在坑底设置排水沟与集水井,使水流经过排水沟流入到集水井中,即可用水泵将其抽走。人工降低地下水位法就是在基坑开挖之前,将滤水管填埋在基坑的周围,从水泵中抽水,保持地下水位始终在坑底以下,直到基础工程施工完成为止。排水后可以有效的改善施工的条件,同时又可以使基坑土体保持干燥的状态,有效的防止事故的发生。除此之外要考虑会不会影响原有建筑物可能发生的沉降、位移而引起的裂缝、倾斜、或者倒塌的现象,因此,事先做好保护的措施是非常关键的。
3 结语
建筑工程中土木工程工程量比较大,是一项综合性的复杂工程,对质量安全的要求非常高,而这些均要由基础的施工技术决定。因此掌握施工中的基础技术是降低工程成本、保证工程质量和工期的重要基础。
参考文献:
[1]简丽超.土木施工技术问题分析与研究的探讨[J].中华民居,2014(6)
[2]马正国.对土木工程建筑管理中关键问题的探讨[J].江西建材.2014(05)
1土木工程基础中复合地基技术的运用
在土木工程中,尤其是在大型建筑物中,地基是一个建筑物的最为基本的构造。如果地基不稳的话上部建筑就谈不上安全性了。现代的建筑物的地基主要问题有强度和稳定性上的问题、不均匀沉降的问题、地基失稳的问题、地基的渗透性等问题。为解决这些问题技术人员经过不断的探索,将新的技术和材料应用其中。针对不同的土地情况采取不同的地基处理技术。加固地基的技术可分为置换、排水固结、振密、挤密、灌入固化物、加筋和冷、热处理等方式。在介绍复合地基原理时可以知道复合地基技术有两种处理方法。一是通过一定的技术手段改良地基的物理性能,这种地基的承载力和沉降的计算方式与原天然地基或浅基础相同。除此之外另一种地基处理方法便为部分或整体的进行置换。通过置换为更加坚固结实的基础物来增强其地基的强度。具体方法主要有振冲置换法、强夯置换法、砂石桩置换法、高压喷射注浆法、钢筋混凝土桩混合地基法、挤密砂石桩法等等。每种方法都有其利与弊。所以要根据实际情况来选择经济且实用的方法。当进行土木工程施工时,要根据天然地基是否满足最基本的承载力的需要来选择具体的地基的类型,是否用原来的天然地基,还是要经过人工进行加强以使得这种人工地基满足建筑物对地基的要求。浅基础,桩基础和复合地基就要根据实际情形来选择与运用。这三种最为基础的地基在一定程度上有所差别。最重要的是对于荷载的传递路线上有所不同。如浅基础是将荷载直接传递给地基土地;而桩基础顾名思义就是先传递给桩然后再传递给地基土地;最后的复合地基则结合了浅基础和桩基础的传力途径,一部分直接传递给地基土地,另一部分则通过桩来向下进行传递。由此可见,复合地基技术在土木施工中的应用较为广泛,但是由于环境的复杂性还需要技术人员不断完善相关技术。
2复合地基技术在土木工程应用中的发展前景
根据上述的复合地基技术在土木工程施工中的应用可以看出,现在应用最为广泛的三中地基便为浅基础,桩基础还有就是复合地基了。而采用复合地基能有效的改良地基承载力等优势,且结合了浅基础与桩基础的双重优势,还可以更加的适应环境。但是就现在而言复合地基技术在一定程度上还有一些不能完善的地方。例如对于复合地基计算的理论、复合地基的形式、工艺、质量检测方面都需要做进一步的探索,将复合地基技术的原理不断的完善。随着复合地基技术的不断发展,复合地基出现了多种类型,如渣土桩技术、夯实水泥土桩技术、冲锤成孔碎石桩技术、强夯置换碎石墩技术等。这些技术发展都很快。除此之外还有低强度桩施工工艺也在不停的得到了突破。除了在技术上不断的突破,在使用材料上也有所发展。一些新型材料得到应用,使得新材料更加适应新时期对环境的要求,节约环保已成为当代的主题。总之,复合地基技术在土木工程中有较为良好的发展前景,要想使该技术不断的适应新要求,还需要技术人员不断的探索与完善。综上所述,复合地基技术在土木工程中以其良好的经济效应与效益得到了广泛的应用。但是由于现实环境的复杂性且复合地基技术的一些理论还不完全成熟,仍就需要技术人员将该理论不断探索及完善,以使其经济效果达到最佳。将理论不断的应用于实践,以实践来检验真理,并以实践来不断的发展真理。将复合地基技术的理论结合工程实践,相信在近几年我国该项技术会有所突破。
作者:刘坤 姚忠岭 孙砥夫 单位:内蒙古煤田地质局