石林

摘 要：隨著城市化的建設(shè)進(jìn)程逐漸加速，越來(lái)越多的土木工程項(xiàng)目開(kāi)始投入到施工中。為了滿足人們對(duì)于建筑項(xiàng)目的需求，土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)走向了多元化。土木工程施工比較復(fù)雜，其中荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都是工程施工中的重點(diǎn)內(nèi)容。為了強(qiáng)化土木工程施工質(zhì)量，在文章中針對(duì)土木工程荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，提出土木工程優(yōu)化對(duì)策。

關(guān)鍵詞：土木工程；荷載；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；研究

土木工程結(jié)構(gòu)是整體建筑工程中的荷載骨架，針對(duì)于土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，主要是指土木工程建設(shè)環(huán)節(jié)中所應(yīng)用的材料、尺寸、骨架類型等。在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上需要保障工程的穩(wěn)定性、耐久性以及安全性等問(wèn)題。此外在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要與工程實(shí)際的荷載為研究重點(diǎn)，保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠與荷載有序結(jié)合，保障土木工程設(shè)計(jì)的精密性。

1 土木工程荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系

在土木工程施工荷載問(wèn)題的分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)聯(lián)系緊密，從眾多的土木工程施工結(jié)果上來(lái)看，土木工程荷載決定著結(jié)構(gòu)施工的方向以及施工方法采用。土木工程荷載實(shí)際上是指建筑結(jié)構(gòu)上所收到的不同程度的形變，而在土木結(jié)構(gòu)上所產(chǎn)生的形變。在不同環(huán)境、不同施工技術(shù)下的土木工程項(xiàng)目，其荷載類型不同。大部分的工程荷載主要為以下幾種：第一，基于時(shí)間變化的荷載。土木工程荷載會(huì)隨著時(shí)間的變化而發(fā)生變化，可以分為永久、偶然、突變等形式的荷載。這些荷載類型與建筑結(jié)構(gòu)、自重、壓力等有關(guān)系，荷載也會(huì)隨著這因素增加或者是減小。如地震、大風(fēng)等都為自然荷載，這些荷載變化缺乏一定的規(guī)律性，在土木工程中難以控制。第二，結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)分類。土木工程荷載從建筑動(dòng)力角度出發(fā)，可以分為靜荷載和動(dòng)荷載。動(dòng)荷載伴隨著時(shí)間的變化而發(fā)生規(guī)律的變化。

土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定著荷載的變化。這是因?yàn)椋谕聊竟こ探Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中包含了工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)，功能設(shè)計(jì)中注重的是采用何種方法來(lái)強(qiáng)化土木工程的結(jié)構(gòu)支撐，在具體的施工中采用不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式，涉及到不同類型的荷載形成。

2 土木工程荷載要點(diǎn)分析

2.1 荷載值確定

土木工程項(xiàng)目荷載可以通過(guò)結(jié)構(gòu)模式、荷載類型進(jìn)行精確的計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)土木工程施工。在土木工程中包含了自重、結(jié)構(gòu)重力等內(nèi)容，其中自重是指土木工程結(jié)構(gòu)的自身重量，該種類型的重量也是一種永久性的荷載。如土木工程深基坑部分的重量、土的重量等都屬于工程中永久性荷載。那么在對(duì)于該種永久性荷載進(jìn)行計(jì)算中可以從工程自重角度出發(fā)，計(jì)算自重體系中的承載物，其中建筑墻體、梁、板等都為結(jié)構(gòu)自重。在計(jì)算荷載環(huán)節(jié)中，通過(guò)線、力的集中處理的方式，按照材料的單位體積自重、結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)尺寸等，將具體的荷載計(jì)算出來(lái)。如，在板的面層自重計(jì)算環(huán)節(jié)中，需要充分的考慮到樓面的自重。準(zhǔn)確的測(cè)量出面層的材料厚度、面板厚度、材料體系，將以上要素參數(shù)相乘便得到結(jié)構(gòu)部件的自重。在計(jì)算梁的荷載效應(yīng)過(guò)程中，通過(guò)線荷載的方式計(jì)算梁的荷載。

2.2 荷載效應(yīng)分析

不同組合模式的荷載在土木工程中所能夠產(chǎn)生的荷載效應(yīng)不同，在對(duì)荷載效應(yīng)進(jìn)行分析環(huán)節(jié)中，注意包含了以下幾種方式：

其一，準(zhǔn)永久荷載效應(yīng)；準(zhǔn)永久荷載效應(yīng)是最為普通的效應(yīng)，應(yīng)用到常規(guī)的荷載狀態(tài)分析中。土木工程在建筑施工到投入使用中長(zhǎng)期受到荷載影響，那么在對(duì)荷載值進(jìn)行計(jì)算中，可以將荷載標(biāo)準(zhǔn)值與準(zhǔn)永久系數(shù)相乘。在實(shí)踐工程中，該種準(zhǔn)永久荷載效應(yīng)組合模式一方面能夠?qū)?duì)土木工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期分析，另一方面還能夠避免結(jié)構(gòu)超荷載，對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析綜合控制。

其二，頻遇荷載效應(yīng)；頻遇荷載效應(yīng)模式針對(duì)土木工程荷載變化的情況，應(yīng)用可變荷載標(biāo)志乘以一個(gè)小于組合數(shù)頻遇值的系數(shù)。該種方式從實(shí)踐中分析，應(yīng)用效益比較高，并且能夠針對(duì)可變化的荷載進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

其三，標(biāo)準(zhǔn)荷載效應(yīng)；標(biāo)準(zhǔn)荷載的實(shí)際組合方式，是指土木工程設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的裂縫、繞度等進(jìn)行精確的計(jì)算，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)荷載效應(yīng)控制模式，將分項(xiàng)的系數(shù)確定為0.1。在具體的組合數(shù)值系數(shù)確定時(shí)，還需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同的情況確定其具體的數(shù)值。

2.3 風(fēng)荷載的計(jì)算

風(fēng)荷載是土木工程荷載計(jì)算中的重點(diǎn)內(nèi)容，在風(fēng)荷載計(jì)算環(huán)節(jié)中包含以下內(nèi)容：

風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式為：

其中，為高度處的風(fēng)震系數(shù)；為風(fēng)壓高度變化系數(shù)；風(fēng)荷載體型系數(shù)；為基本風(fēng)壓。如在一處教學(xué)樓建筑中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用的年限為50年。設(shè)定該工程中的基本風(fēng)壓為=0.75kN/m2.在該工程中將結(jié)構(gòu)高度確定為18.5米，取為1.0。在對(duì)土木工程的風(fēng)荷載計(jì)算環(huán)節(jié)中將其換算為框架上每層節(jié)點(diǎn)上的集中荷載，其中，設(shè)定A為一品框架上各個(gè)層節(jié)點(diǎn)上的受風(fēng)面積。結(jié)果如下：

3 土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

土木工程中包含的內(nèi)容比較多，并且工程設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中所應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法不同。在文章中主要針對(duì)結(jié)構(gòu)平面圖設(shè)計(jì)、屋頂結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)、詳圖設(shè)計(jì)、樓梯設(shè)計(jì)以及基礎(chǔ)圖設(shè)計(jì)等進(jìn)行研究。

3.1 結(jié)構(gòu)平面圖設(shè)計(jì)

在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)能夠符合建筑工程需求，以及人在土木工程中的舒適度。基于結(jié)構(gòu)的平面圖設(shè)計(jì)是保障土木工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ)性設(shè)計(jì)，在具體的設(shè)計(jì)當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)土木工程環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，制定出有針對(duì)性的方案。首先，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)工程結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行設(shè)計(jì)與繪制，具體的設(shè)計(jì)需要通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)中進(jìn)行調(diào)查、取樣。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的就是安全度，結(jié)構(gòu)抗震性決定著結(jié)構(gòu)的安全，因此需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中格外關(guān)注其抗震性方面的優(yōu)化。土木結(jié)構(gòu)的抗震性與施工地點(diǎn)特征有關(guān)系，當(dāng)施工所處的環(huán)境中抗震設(shè)防烈度在六度區(qū)中，在具體的工程設(shè)計(jì)中就需要進(jìn)行截面抗震的驗(yàn)算。在具體的工程中，還需要滿足建筑結(jié)構(gòu)的抗壓性能，及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)工程中的問(wèn)題。特別是在應(yīng)力的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，需要采取專業(yè)的曲線繪制軟件進(jìn)行計(jì)算，以提升土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精確性。

3.2 屋頂結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)

屋面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行多方面因素的考慮，基于屋面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包含了兩種設(shè)計(jì)方式：第一，梁板式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)的是建筑屋面不平整的情況，在屋面上進(jìn)行大跨度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式在大型的商業(yè)建筑中比較常見(jiàn)。第二，折板式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該種設(shè)計(jì)在具體的應(yīng)用中針對(duì)屋頂之外的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要設(shè)計(jì)人員能夠?qū)υO(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行充分的了解，掌握?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)的意圖。

3.3 土木工程擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在特殊地帶的土木工程結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)中需要對(duì)擋土墻的結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)進(jìn)行考慮。擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足土木施工規(guī)則，通過(guò)合理的擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)保障土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。在進(jìn)行土木工程擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中需要遵循一定的原則，既要符合工程實(shí)際，也需要滿足建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定需求。以斜坡中的土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例進(jìn)行分析，斜坡上的土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要做到以下幾點(diǎn)：第一，擋土墻與建筑主體結(jié)構(gòu)相互分開(kāi)；（2）建筑主體結(jié)構(gòu)與擋土墻相互結(jié)合。為了準(zhǔn)確的計(jì)算出擋土墻結(jié)構(gòu)應(yīng)力，需要根據(jù)其在不同的情況下進(jìn)行有針對(duì)性的分析。如，在靜止土壓力以及水壓力作用下，擋土墻計(jì)算模型，取1米板帶寬度。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在土木工程中荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的關(guān)系密切，為了提升土木工程的質(zhì)量，需要對(duì)土木工程的荷載進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)實(shí)際荷載確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。從眾多的土木工程施工結(jié)果上來(lái)看，土木工程荷載決定著結(jié)構(gòu)施工的方向以及施工方法采用。在文章中針對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，工程設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中所應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法不同。文章中主要針對(duì)結(jié)構(gòu)平面圖設(shè)計(jì)、屋頂結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)、詳圖設(shè)計(jì)、樓梯設(shè)計(jì)以及基礎(chǔ)圖設(shè)計(jì)等進(jìn)行研究。

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