土木工程结构设计与地基加固技术探究

牛常宝

深圳和华国际工程与设计有限公司长沙分公司 湖南长沙 410000

房屋建筑是人们生产和生活的重要场所，其结构设计工作受到普遍关注。因而，若对房屋建筑结构进行设计优化并加以应用，可有效提升其设计质量，进一步满足人们的生活和生产需求，这同时也是当前所有的房屋建筑结构设计单位需要重点考虑的问题。

1 工程案例概况

某商业综合体，地下3层，地上6层，在本商业综合体结构设计优化过程中，设计人员对工程施工现场的实际条件和业主的具体要求进行综合考虑，在此基础上科学选择结构设计优化方法，同时在结构设计优化的过程中应用了相关现代计算机技术，促进了设计优化措施的有效落实。

2 土木工程中结构设计优化措施

2.1 注重结构体系的优化

房屋建筑结构设计中结构选型要合理，该商业综合体的地下部分房间功能为停车位，地上部分房间主要功能为云数据机房（活荷载为10KN/m2）和电池室（活荷载为16KN/m2)，方案阶段结构形式采用框架结构，经初步试算在满足规范规定的框架结构指标的前提下，框架柱截面为900mm×1100mm，且主体结构量很大。后经过方案调整和优化设计，发现本工程为大空间结构，布置部分剪力墙对建筑功能影响不大，所以将结构形式改为框架－抗震墙结构，经计算，在满足规范规定的框架－抗震墙结构指标的前提下，剪力墙厚为350mm，框架柱截面为700mm×800mm，且梁、柱、墙配筋相比框架结构大大减小。

2.2 科学设计结构缝

该商业综合体结构间隙的设计是房屋的重点，结构间隙设计水平的提高可以保证房屋的强度，刚度和稳定性，增加房屋的空间。因此，必须结合自然条件，地理因素和施工技术来设计合理的结构间隙，使房屋的安全性得到改善。以质量为基础，提高综合实力，确保设计效果。

在当前的设计运营中，公司必须确保房屋质量并提高设计结构缝的能力，以有效地确保房屋的稳定性并避免房屋建设项目的崩溃。相关设计师应以现场为基础，在项目现场察看各种深入的数据，进行相关的调查和分析，并在拥有大量建筑物的前提下捕获建筑物的布局并设计结构节点。在设计时，有必要充分考虑浇筑过程中钢筋混凝土应力的问题，并分析就地浇铸砖的应变，以便可以充分了解就地浇筑砖的设计条件。根据项目的具体过程，合理使用材料，控制有利的建筑条件以及进一步提高建筑结构的承载力，有必要不断选择铸造砖的设计思想，以明确目标。设计和保留差距，合理扩大结构差距是有效地提高结构稳定性和安全性[1]。

2.3 合相关参数进行结构设计优化

该商业综合体设计优化工作具体过程可通过建立结构设计优化模型、计算方案选择、程序创新及结果分析几个方面进行具体实施。

具体而言，在结构设计优化时，可建立相关函数模型，以提高结构设计优化的有效性。对于钢结构的优化设计，可通过函数模型中分析其截面尺寸等参数，从而实现对钢结构施工成本的控制。此外，对于结构的稳定性和耐久性，设计人员可从房屋的尺寸、结构的牢固性等多方面加以考虑，从而实现设计优化。

3 地基加固技术在土木工程设计中的应用

3.1 压密注浆加固技术

在进行土木工程施工的过程中，压密注浆是常用方式之一。在具体土木工程项目施工之前，相关工作人员全面检查施工现场地质情况。对加密深度准确计算，保证不同材料的科学配比，涉及的施工材料如水泥、粉煤灰等，结合具体要求制备浆液。借助土壤进行注浆作业，能够对浆液中多余的空气、水分挤压，并与地基土壤相融合，对地基结构支架效果有效保证，提升土壤整体密实程度，强化地基整体稳定性[2]。

3.2 排水加固方法

在土木工程施工过程中，针对现场施工环境，优化环境中的黏性地基，能够在表层土地基中融入排水物质，从而对地基建设质量有效增强。如在软土地基融入砂砾层，对施工条件优化。对排水加固方法应用，能够避免出现沉陷的现象，有效增强整体建筑地基质量。

3.3 强夯加固施工技术

强夯法作用机制可简述为：加密、固结和预加变形之间的协同作用。重锤在一定高度自由下落对地基进行夯击时，其重力势能将转化为动能，并在重锤与地基表面接触的瞬间，其中一部分的动能将会以声波形式向周围扩散，还有一部分动能将会因为重锤与地基土体的摩擦而转化为热能，剩余的大部分动能则会在地基土体中层层传递，使土体产生振荡，从而令土体压缩、挤密，孔隙中的气体被排出，重塑地基原状土组构[3]。目前国内外专家学者通常将强夯导致的土体加固挤密过程大致分为四个阶段，如图1所示。

图1

3.4 搅拌桩法

搅拌桩法包括了水泥搅拌桩法和石灰搅拌桩法这两种方法。前者所用的设备为深层搅拌机械，这种搅拌机械的搅拌力度十分强大，可以利用其强劲的搅拌能力有效融合添加固化剂的水泥与软土层，以此来提高软土结构的强度。而后者则是强行混合可以产生化学反应的石灰与地基土，二者产生了相应的化学反应后，可以使其结构强度和稳定性大幅度的提高。

这两种方法十分有效，具有操作简易、成本低、效果显著的优势，为建筑单位广泛接受应用，对增强地基的稳固性有着至关重要的作用。

4 结语

综上论述，在具体设计时，需要与实际工程项目环境、具体情况相结合，完善土木工程结构设计，应用合理的地基加固技术，从而保证土木工程的质量，避免安全事故。