前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的鋼結(jié)構(gòu)預(yù)算主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
1.1堅持成本最優(yōu)化
成本最優(yōu)化主要包括以下兩個方面:在不影響工程質(zhì)量、使用與工期等的要求下,降低不必要的成本支出;從實際出發(fā),通過主觀的預(yù)算管理間接降低成本。鋼結(jié)構(gòu)工程當中的大量構(gòu)件都是預(yù)制的,必須要加強這部分構(gòu)件的預(yù)算。大量的壓型鋼板規(guī)格變化不大,且在工廠的預(yù)制生產(chǎn)過程中損耗較小,因此其成品的預(yù)算成本較易于編制;但是,鋼結(jié)構(gòu)主體中的鋼柱和鋼梁等都是根據(jù)設(shè)計圖紙的尺寸進行加工生成的,另外,選用不同型號的鋼材為原材料,最后成品的預(yù)算成本有所不同,可以簡化加工工藝和設(shè)備,但要選擇較多的鋼材規(guī)格,從而造成浪費,增加工程預(yù)算;另一方面,采用BH型鋼雖然可以降低鋼架自身的含鋼量,節(jié)省材料成本,在制作過程中所造成的材料損耗若不能合理回收利用,也會從另一方面造成較大的損耗。因此,針對于不同的鋼結(jié)構(gòu)工程,要具體問題具體分析,選用適合工程實際的鋼作為原材料,才能降低工程預(yù)算。
1.2對制定的預(yù)算加大執(zhí)行力度
企業(yè)當中各個員工平時的生產(chǎn)管理行為將會直接生成各項預(yù)算成本和費用,要使制定的預(yù)算得到真正地執(zhí)行,首要任務(wù)就是將預(yù)算指標進行細致地分解,確保及時準確分解到鋼結(jié)構(gòu)工程中涉及到的各相關(guān)職能部門、基層和負責人;只有將目標責任細分到位,讓每一個人對工程生產(chǎn)和管理過程中產(chǎn)生的不同預(yù)算成本及費用有個詳細的了解,才能更好地把工程預(yù)算落實到位。此外,對于鋼結(jié)構(gòu)工程施工過程中所遇到的某些不可預(yù)見因素如工程量的增加、變更設(shè)計圖紙等,預(yù)算編制部門的相關(guān)工作人員要依據(jù)工程項目中所做出的變更對工程預(yù)算進行及時地調(diào)整,從而保證工程預(yù)算目標的正確性、合理性和操作性。
1.3嚴格執(zhí)行工程預(yù)算結(jié)果的差異分析
鋼結(jié)構(gòu)工程預(yù)算結(jié)構(gòu)的差異分析包括有數(shù)目差異分析和價格差異分析兩部分,其中數(shù)目差異主要是指工廠制作差異和工程現(xiàn)場的安裝差異。鋼結(jié)構(gòu)工程在進行的過程中變化性較大,要通過預(yù)算執(zhí)行來實現(xiàn)一個工程結(jié)算的分析與匯總,找出其中的成本差異,就必須要各預(yù)算負責部門對差異的原因進行多方面細致地分析,譬如原材料的采購部分要注意分析材料價格的差異、預(yù)制鋼構(gòu)件的制造部分要注意構(gòu)件制作數(shù)目的差異、工程部分則要留意實際施工數(shù)量的差異等等;只有在對預(yù)算結(jié)果進行差異分析的基礎(chǔ)上,才能鋼結(jié)構(gòu)工程下一步的進度進行更深入和定量的分析,從而對不同差異的可控性作出判別,填補工程管理中的漏洞,提出更為合理的改進措施。因此,要嚴格執(zhí)行工程預(yù)算結(jié)果的差異分析,使鋼結(jié)構(gòu)工程預(yù)算發(fā)揮其應(yīng)有的作用。
2結(jié)論
[關(guān)鍵詞] 鋼結(jié)構(gòu);成本預(yù)算;施工管理
中圖分類號:TU712
1.前言
輕鋼結(jié)構(gòu)建筑較傳統(tǒng)的建筑有著強度高、自重輕、施工周期短、可再利用的特點,因此得到了廣泛應(yīng)用。降低施工項目成本,提高經(jīng)濟效益也就成為鋼結(jié)構(gòu)施工企業(yè)關(guān)注的焦點。但就預(yù)算管理的現(xiàn)狀而言,很少有能將預(yù)算與組織措施、技術(shù)措施、經(jīng)濟措施有機地結(jié)合起來的單位,這使得一些預(yù)算編制缺乏準確性、綜合性及系統(tǒng)性。
2.鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)成本預(yù)算管理
編制預(yù)算本是為業(yè)務(wù)部門把握合同談判的尺度,但初期的預(yù)算有的參考方案圖,有的僅憑大致工程量計算,使得許多企業(yè)為了承包到工程項目往往盲目中標簽訂合同,這使我們不得不反省與經(jīng)濟直接相關(guān)的成本預(yù)算管理問題。調(diào)查表明很多企業(yè)一旦預(yù)算編制完成就算大功告成,將預(yù)算存放在財務(wù)部門,沒有向員工推廣預(yù)算管理的理念,責、權(quán)、利沒有有機結(jié)合。一般在一個項目施工過程中,項目經(jīng)理部各部門、各班組成員在肩負成本控制責任的同時,也負有成本控制的權(quán)利,此外項目經(jīng)理要對各部門,各班組成員在成本控制中的業(yè)績進行定期的檢查和考評,如果不能很好的執(zhí)行一個系統(tǒng)的評價與相應(yīng)的激勵措施,預(yù)算成本管理將不能發(fā)揮其真正的管理作用。為完善鋼結(jié)構(gòu)施工企業(yè)全面成本管理提出以下幾點建議:
⑴上級領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)堅持目標管理原則和動態(tài)控制原則。目標管理的計劃、實施、檢查是指設(shè)定分解目標,將預(yù)算指標分解下達各職能部門及責任人;將目標責任到位,使每位員工對自己日常的生產(chǎn)及管理行為所產(chǎn)生的各項成本、費用有一個詳盡的了解;執(zhí)行預(yù)算時存在如圖紙變更、追加工程量等一些不可預(yù)見的因素,預(yù)算編制責任部門要根據(jù)項目變更對預(yù)算作出及時調(diào)整,確保預(yù)算目標準確、合理;檢查目標的執(zhí)行結(jié)果,評價、修正目標,使預(yù)算的執(zhí)行做到“有法可依,有法必依”。
⑵堅持成本最低化原則。成本最低化原則是指一方面挖掘各種能力降低成本,另一方面要從實際出發(fā),通過主觀努力達到合理的最低成本水平。例如鋼結(jié)構(gòu)工程中檁條及彩色鋼板通過液壓成型,生產(chǎn)過程幾乎沒有損耗,所以這兩項產(chǎn)品的制造成本預(yù)算比較容易控制;鋼柱、鋼梁部分一般采用H型鋼加工而成,若采用RH(熱軋)型鋼為原材料,對后續(xù)的加工工藝及加工設(shè)備要求都比較簡單,但此類型鋼規(guī)格太少,在選材上太受局限。而使用BH(焊接)型鋼,可適當降低剛架含鋼量,無論從材料成本、結(jié)構(gòu)形式等方面而言都更為科學合理。但BH型鋼制作過程中會產(chǎn)生很多邊角料,使得損耗較大,因此,只有將具體工程具體分析,采用合理的H型鋼,才能最大限度的挖掘潛力,降低工程成本。
⑶把責任、權(quán)利、利益有機結(jié)合。施工項目是由人來操作的,產(chǎn)生的人與人之問的聯(lián)系便是社會系統(tǒng),若該系統(tǒng)能高效運轉(zhuǎn),就需要制定相應(yīng)的規(guī)則。對于鋼結(jié)構(gòu)企業(yè),預(yù)算考評制度是業(yè)績評價的重要尺度,建立科學、合理、客觀、公正的考評制度,是預(yù)算考評的首要條件。只有真正做好責、權(quán)、利相結(jié)合的成本控制才能收到預(yù)期的效果。
⑷嚴格進行成本差異分析。成本差異包含數(shù)鼉差異及價格差異兩部分,鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)的數(shù)攝差異,包含廠內(nèi)制作差異及現(xiàn)場施工差異。鋼結(jié)構(gòu)工程變動性很強,通過預(yù)算執(zhí)行某一個工程結(jié)算的匯總及分析,找出成本差異,就需要各級責任部門對差異產(chǎn)生的原因進行分析,例如采購部分析價格差異、制造部分析制作數(shù)量差異、工程部分析施工數(shù)量差異,在差異分解的基礎(chǔ)上,對其經(jīng)營活動進行深入、定量的分析,并對其可控性做出判斷,彌補管理漏洞,才能提出合理的改進措施。
3.成本分析流程
⑴成本分析的方法:①比較法:也稱指標對比分析法,是通過經(jīng)濟技術(shù)指標的對比方法,發(fā)現(xiàn)和查找原因,提高項目成本管理水平。②因素分析法:也稱連環(huán)替代法,主要分析各種因素對成本的影響程度,發(fā)現(xiàn)和查找原因,提高項目成本管理水平。③差額法:就是利用各種因素的目標值與實際值,進行對比、計算,以此分析對成本的影響程度。
⑵成本分析是全員性的工作,以項目部財務(wù)和司屬單位為主體,公司各部門負責評審,公司領(lǐng)導(dǎo)審批,確保項目各階段的目標實現(xiàn)。各部門/單位管理責權(quán)如下圖:
4.鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)施工合同管理
項目管理的目標就是項目的目標,項目的目標確定了項目管理的主要內(nèi)容是“三控制三管理一協(xié)調(diào)”,即進度控制、質(zhì)量控制、費用控制,安全管理、合同管理、信息管理和組織協(xié)調(diào)。一般一個建設(shè)項目的實施,涉及的建設(shè)任務(wù)很多,往往需要許多單位共同參與,不同的建設(shè)任務(wù)往往由不同的單位分別承擔,要想使得各方明確其承擔的任務(wù)和責任以及所擁有的權(quán)利,就必須通過合同的形式來實現(xiàn)。建設(shè)工程施工承包合同談判的主要內(nèi)容包括:關(guān)于工程內(nèi)容和范圍的確認;關(guān)于技術(shù)要求、技術(shù)規(guī)范和施工技術(shù)方案的確認;關(guān)于合同價格條款確認;關(guān)于價格調(diào)整條款確認;關(guān)于合同款支付方式的條款確認;關(guān)于工期和維修期確認;關(guān)于合同條件中其他特殊條款的完善確認等等。在進行最后文本的確定時,還要進行合同風險評估,確認合同文件內(nèi)容,進行合同協(xié)議的補遺。所以建設(shè)工程施工合同的訂立往往要經(jīng)歷一個較長的過程。在明確中標人并發(fā)出中標通知后,雙方即可就建設(shè)工程施工合同的具體內(nèi)容和有關(guān)條款展開談判,直到最終簽訂合同。施工合同是最終確定工程造價的重要依據(jù),同時也是建設(shè)工程發(fā)包人和承包人要共同遵守的法律性文件,雙方必須嚴格履。因此,在建設(shè)工程領(lǐng)域,重視施工合同的簽訂、加強對施工合同的管理,對工程造價的確定十分重要。由于鋼結(jié)構(gòu)的特殊性,以下就加強施工合同管理以及發(fā)揮其在鋼結(jié)構(gòu)工程結(jié)算中的作用談兩點認識:
4.1 進一步完善建筑市場監(jiān)管法規(guī)體系。
建設(shè)工程施工合同管理是規(guī)范建筑市場的重要內(nèi)容之一。建設(shè)行政管理部門應(yīng)將施工合同管理工作列為整頓、規(guī)范市場工作的重點。工程竣工后及時交驗,可使建設(shè)單位早日投入生產(chǎn)或使用,盡快發(fā)揮效益,同時也利于施工企業(yè)工程價款的結(jié)算,從而實現(xiàn)自身的經(jīng)濟效益。另外,加強合同管理人才的培養(yǎng),實行持證上崗制度,也有利于提高建設(shè)項目合同管理。
4.2 選擇合理的施工合同類型,自覺遵守、嚴格執(zhí)行經(jīng)濟合同法規(guī)。
對于鋼構(gòu)企業(yè),由于施工周期短、資金周轉(zhuǎn)快,施工合同作為約束當事各方的最嚴格的法律文件,合同中的每一條款都與各方利害相關(guān)。尤其在經(jīng)濟不穩(wěn)定時期,承包商預(yù)見性不足,在簽訂合同時,如對合同類型及其中的合同條款未進行詳細推敲和認真約定,很容易導(dǎo)致工程合同糾紛的產(chǎn)生。此外,在施工過程中有可能產(chǎn)生一些其他問題,雙方不要進行口頭承諾和保證,而應(yīng)當以書面的形式明確規(guī)定。
4.3 利用現(xiàn)代化手段,建立合同管理科學化系統(tǒng)。
目前計算機和網(wǎng)絡(luò)已在企業(yè)中普及,企業(yè)在合同管理過程中可引入計算機和網(wǎng)絡(luò),實行合同信息網(wǎng)絡(luò)化管理。隨著經(jīng)濟的發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)的規(guī)模日益龐大,合同條款也日益復(fù)雜,合同文件的組成內(nèi)容越來越完善。因此,迫切需要借助計算機技術(shù),建立合同管理系統(tǒng),從而達到保證工程建設(shè)進度順利進行,維護鋼結(jié)構(gòu)市場秩序穩(wěn)定的目的。利用計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將合同在網(wǎng)上運行,實現(xiàn)合同的網(wǎng)上申報.網(wǎng)上審批,網(wǎng)上數(shù)據(jù)統(tǒng)計.網(wǎng)上監(jiān)控、網(wǎng)上報表生成,網(wǎng)上合同生成、網(wǎng)上合同履行監(jiān)控、合同結(jié)算等信息化管理,并對合同的授權(quán)簽約、審查審批、履行、結(jié)算等設(shè)置統(tǒng)一流程、統(tǒng)一制度,統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫,統(tǒng)一格式和標準等。實現(xiàn)合同的無紙化管理,減輕手工操作的難度,使鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)合同管理科學化.規(guī)范化。
4.4 高合同管理人員素質(zhì)、加強法律知識和專業(yè)技能的學習
首先,企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)可依照合同管理人員應(yīng)具有的素質(zhì)條件,選擇本企業(yè)優(yōu)秀人才擔任合同管理人員,也可以通過公開考評和競爭招聘方式選拔人員。在使用過程中堅持優(yōu)勝劣汰的原則,把優(yōu)秀人才放在這個崗位上。其次,根據(jù)企業(yè)與市場的實際,從嚴要求,定期培訓,使合同管理人員掌握《合同法》、《建筑法》、《招標投標法》等相關(guān)法律法規(guī)和簽約技巧,增強責任感。培訓的方式可以多種多樣:布置學習任務(wù),定期檢查,結(jié)合實際進行正反兩方面的事例分析總結(jié),聽電視講座,參加法律專業(yè)或經(jīng)濟管理專業(yè)的考試等。同時,建立崗位責任制,對合同管理人員必須實行崗位責任制,明確他們的責,權(quán).利,建立競爭機制,對有貢獻的企業(yè)領(lǐng)域和合同管理人員給予獎勵。
5.結(jié)語
以項目為對象的系統(tǒng)管理體系,通過一個臨時性的專門的柔性組織,對項目進行高效率的計劃、組織、指導(dǎo)和控制,以實現(xiàn)項目全過程的動態(tài)管理和項目目標的綜合協(xié)調(diào)與優(yōu)化,采用科學、合理、系統(tǒng)的管理方法來調(diào)配各個分支的資源使項目管理更加完善。只有這樣,企業(yè)才能贏得源源不斷的客戶,才可能在激烈的市場競爭中求生存。
參考文獻
[1]王卓甫,張云寧等.工程項目管理[M].北京:中國水利水電出版社,2007.
【關(guān)鍵字】:大跨徑預(yù)應(yīng)力砼橋梁;連續(xù)剛構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計;
隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展,公路建設(shè)也得到了快速的發(fā)展,在公路工程項目中,橋梁建設(shè)是一個較為重要的部分。在橋梁建設(shè)中,橋梁的穩(wěn)固性、抗震性等各種性能都十分重要,而影響橋梁安全穩(wěn)定系數(shù)的一個重要因素就是結(jié)構(gòu)安全的設(shè)計,因此,在設(shè)計施工方案時,尤其是在一些大橋的施工建設(shè)過程中,需要選擇跨越能力大、抗震性強、受力性能好的橋型,以能保證橋梁工程的質(zhì)量。
一、連續(xù)剛構(gòu)橋梁
剛構(gòu)橋是一種采用剛結(jié)構(gòu)作為主要承重結(jié)構(gòu)的橋梁,主要的結(jié)構(gòu)形式有門式剛構(gòu)橋、斜腿剛構(gòu)橋、T型剛構(gòu)橋和連續(xù)剛構(gòu)橋。
連續(xù)剛構(gòu)橋是一種有兩個以上主墩采用墩梁固結(jié)的橋型,橋的結(jié)構(gòu)采用的是預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu),它是以連續(xù)橋梁和T型剛構(gòu)橋作為基礎(chǔ)設(shè)計出來的,即具有T型剛構(gòu)橋橋型美觀、避免下部施工困難等的特點,由于保持了上部構(gòu)造連續(xù)梁的屬性,還具有跨越能力大、施工簡便、造價低、視野開闊等優(yōu)點,同時還能對水平荷載下結(jié)構(gòu)的受力性能有一定的改善,抗震能力好、結(jié)構(gòu)變形小,具有較好的技術(shù)經(jīng)濟性,在我國橋梁建設(shè)中有著十分廣泛的應(yīng)用和良好的發(fā)展前景。
二、大跨徑預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計
在橋梁工程中,橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計一般是由美學要求和橋梁所在位置的承載能力來決定。在實際施工過程中,由于大跨徑預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)受力復(fù)雜,混凝土的收縮、溫度、預(yù)應(yīng)力等各種因素都會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,因此為了避免橋梁出現(xiàn)類似已施工的同類橋梁中出現(xiàn)的底板開裂、橋面裂縫等問題,在連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計階段就應(yīng)當將各種因素考慮在內(nèi),盡量使設(shè)計科學合理,以省道黃標線蘄春清水河至干魚咀改建工程中蘄河2號大橋的設(shè)計為例,對大跨徑預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算中的問題進行探討分析。
(一)工程概況
1、工程概況
蘄河2號大橋是省道黃標線蘄春清水河至干魚咀改建工程中位于湖北省蘄春縣內(nèi)的一座大橋,項目區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜,主要是受淮陽山字型構(gòu)造控制,并疊加了新華夏構(gòu)造,區(qū)域內(nèi)的地殼較為穩(wěn)定,地層分布主要為太古界強、中風化砂巖。
橋址的地表水主要為蘄河河水,沿途匯集河流的排泄及大氣降水,水量受季節(jié)性影響的控制,具有暴漲暴落的特點。地下水的類型主要為松散沉積物孔隙水,橋址的地表水及地下水對混凝土及混凝土中的鋼筋有微腐蝕性。
根據(jù)橋型方案設(shè)計中經(jīng)濟適用、施工方面、安全等設(shè)計原則,綜合專家評審的意見,主橋上構(gòu)為(60+110+60)m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu),采用懸澆施工,引橋上構(gòu)采用30m后張法預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁,先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)。
2、技術(shù)標準
(1)道路等級:一級公路
(2)橋梁汽車荷載標準:公路-Ⅰ級
(3)設(shè)計車速:80km/h
(4)地震峰值加速度:0.05g
(5)設(shè)計洪水頻率:1/100
(6)通航標準:Ⅳ級航道,通航凈寬90m,凈高8.0m
(7)橋梁寬度:2×(0.5(防撞護欄)+11m(車行道)+0.5m(防撞護欄)+0.25m(半中分帶))=24.5m
(二)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
1、墩梁剛度比及墩柱結(jié)構(gòu)形式
墩梁剛度比的確定是連續(xù)剛構(gòu)設(shè)計中一個重要的部分,合理合適的剛度比不僅能夠滿足橋整體的縱向剛度要求,還能充分地發(fā)揮出材料的性能,改善橋梁梁體的內(nèi)力分布,增大跨徑,節(jié)約投資成本。連續(xù)剛構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)中墩柱和梁體的相對剛度,由二者彎矩的分配來決定,同時還受到混凝土梁體的收縮、溫度應(yīng)力及連續(xù)剛構(gòu)墩柱的抗推剛度等的影響,因此在設(shè)計時,首要的目標是盡可能減小梁體的自重。
而在墩柱結(jié)構(gòu)的確定中,除了要滿足連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)、施工等對縱、橫向剛度的要求外,還要考慮到抗彎剛度和抗推剛度,盡可能地增大抗彎剛度,而減小抗推剛度。根據(jù)這一要求,蘄河2號橋主橋主墩采用雙肢薄壁墩,墩身橫橋向與箱梁底同寬為6.5m,順橋向和箱梁0 號塊內(nèi)橫隔板厚度一致為0.9m,承臺平面尺寸14.4×8.9m,厚4.0m,基礎(chǔ)采用6Φ2.2m 鉆孔灌注樁。7 號、10 號過渡墩為“L”形蓋梁,墩身為鋼筋混凝土雙柱式橋墩,橋墩直徑2.0m,橋墩間距6.0m。
2、梁墩固結(jié)處
連續(xù)剛構(gòu)中梁墩固結(jié)處的設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計中作為關(guān)鍵的一部分,固結(jié)處的構(gòu)造與受力都較為復(fù)雜,在設(shè)計時,其聯(lián)結(jié)的形式取決于橋墩柱的形式,在此基礎(chǔ)上,還應(yīng)當考慮到傳力路徑、施工便捷程度等方面,確保設(shè)計科學合理。
(三)結(jié)構(gòu)計算
在根據(jù)設(shè)計原則及設(shè)計要點確定連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)的基本尺寸后,還應(yīng)對結(jié)構(gòu)進行計算和驗算,再根據(jù)具體的情況對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化調(diào)整。結(jié)構(gòu)計算包括恒載、活載、混凝土收縮徐變、溫度、不均勻沉降和其他荷載,驗算的內(nèi)容有內(nèi)力、應(yīng)力和撓度等,也即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。
1、內(nèi)力計算
主橋上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算包括整體縱向計算和局部橫向計算。計算采用空間有限元軟件進行,使用的計算模型要完全與實際結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和受力特點相符合,以確保計算結(jié)果的準確性。
箱梁橫向內(nèi)力計算,一般是使用彈性支撐平面框架進行計算,在計算的過程中還應(yīng)考慮到溫度和預(yù)應(yīng)力對箱梁橫向內(nèi)力的影響。蘄河2號橋箱梁橫向分析采用了框架模型進行計算,并以計算的結(jié)果來配置頂板橫向鋼筋。
主橋縱向計算分施工階段和使用階段計算,主要采用的計算軟件是MIDAS CIVIL和橋梁博士。
2、應(yīng)力計算
為了有效地防止連續(xù)剛構(gòu)橋底板開裂和腹板開裂問題,還應(yīng)對結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力進行計算。
(1)底板預(yù)應(yīng)力
在連續(xù)剛構(gòu)橋中,造成底板混凝土下崩、底板預(yù)應(yīng)力鋼筋下移的主要原因是力筋張拉后向弧心的徑向力,因而,布置在箱梁底板尤其是跨中底板的預(yù)應(yīng)力束張拉后,還須確保預(yù)應(yīng)力束徑向力由底板鋼筋承受,以保障底板上下層鋼筋網(wǎng)不會被撕開。
預(yù)應(yīng)力束筋徑向力及荷載的作用是底板整體下?lián)铣霈F(xiàn)縱向裂縫的主要原因,在控制底板裂縫時,常常采用在跨中截面增設(shè)隔板的措施,以增強截面的局部剛度,在實際工作中,對于底板裂縫的控制措施應(yīng)根據(jù)計算結(jié)果來選擇是增設(shè)橫隔板還是加設(shè)閉合箍筋。
(2)腹板預(yù)應(yīng)力
通過對近些年來一些大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁腹板開裂現(xiàn)象的分析,得知以四分點至八分點的部位最為薄弱,主拉應(yīng)力最大,因此,在連續(xù)剛構(gòu)橋中除了常規(guī)的在腹板內(nèi)豎向預(yù)應(yīng)力筋外,還應(yīng)該加強其斷面的尺寸和箍筋布置。
另外,根據(jù)大量的實踐證明,溫度變化對連續(xù)剛構(gòu)的影響也較大,是此類橋梁產(chǎn)生裂縫的主要原因之一,因此在進行結(jié)構(gòu)計算時,還應(yīng)當根據(jù)相關(guān)的規(guī)范對溫度荷載進行計算,并根據(jù)結(jié)果采取相應(yīng)的措施來盡可能地降低因溫差產(chǎn)生的應(yīng)力。
3、撓度計算
連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)計算中,計算模型、自重、混凝土的收縮、溫度、預(yù)應(yīng)力、施工荷載等多種因素都會對撓度計算造成影響,因此在進行撓度計算時需要綜合考慮多種可能的影響因素。
結(jié)語:
大跨徑預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)在設(shè)計計算中,一般還須要進行地震效應(yīng)分析,通常是采用反映譜法對地震響應(yīng)進行分析,同時一些主墩較高的橋梁中,還應(yīng)對高墩的穩(wěn)定性進行分析,以確保設(shè)計結(jié)構(gòu)的安全可靠。
參考文獻:
[1]王旭山.大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋懸澆法施工線形控制[J].黑龍江科技信息,2010,(6).
[2]米孝生.大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋0號塊應(yīng)力仿真分析[J].山西建筑,2009,(6).
關(guān)鍵詞:ANSYS;地下混凝土結(jié)構(gòu);抗震計算;反應(yīng)位移法
中圖分類號:TU375文獻標識碼:A
地下結(jié)構(gòu)震害時常發(fā)生,地下結(jié)構(gòu)抗震問題越來越引起工程設(shè)計者和各方的重視[1,2],世界各國學者也相繼提出了一系列的分析理論和設(shè)計方法,但由于地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是一個非常復(fù)雜的課題,目前很多理論均在不斷地發(fā)展和完善當中,此外工程設(shè)計本身又不同于理論研究,因此對工程設(shè)計者來說如何選取符合結(jié)構(gòu)本身特性的計算方法,既能對其進行簡化處理又能保證分析的合理性就顯得尤其重要[3]。
本文針對某地下箱型混凝土結(jié)構(gòu),按照反應(yīng)位移法原理[4,5],利用有限元軟件ANSYS對其進行計算,并給出了詳細的計算過程,最終求出了結(jié)構(gòu)斷面所受的內(nèi)力和配筋大小,并對其進行了分析。
1 結(jié)構(gòu)計算模型及材料參數(shù)
本工程為某地下箱型混凝土結(jié)構(gòu),總寬為22.2m,共3跨,總長為87.1m,總高為5.2m,頂板覆土為3m,頂板、底板及外墻厚均為800mm,內(nèi)隔墻厚為400mm。混凝土強度等級為C30。考慮本工程結(jié)構(gòu)特點,為簡化計算,本工程抗震計算時計算模型選擇平面應(yīng)變分析模型并采用反應(yīng)位移法進行結(jié)構(gòu)橫斷面抗震計算。計算斷面及地層分布見圖1,場地各層土參數(shù)見表1。
圖1 結(jié)構(gòu)計算斷面及地層分布(單位:mm)
表1場地地層分布及各層土參數(shù)
2反應(yīng)位移法計算
將反應(yīng)位移法用于地下結(jié)構(gòu)橫斷面的抗震設(shè)計中時,主要需考慮由兩側(cè)土層變形所形成的側(cè)向力p(z),結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的慣性力F(m)及結(jié)構(gòu)與周圍土層間的剪切力(z)三種地震作用。計算時在結(jié)構(gòu)橫斷面周圍施加土地基彈簧,將地層在地震時產(chǎn)生的位移差通過地基彈簧以靜荷載的形式作用在結(jié)構(gòu)物上,然后按靜力原理計算內(nèi)力。
2.1地層的簡化及參數(shù)計算
根據(jù)本工程地質(zhì)情況及土層厚度分布,以第⑥層土花崗巖頂面作為地震震動基準面。由于實際地震時地層的變形非常復(fù)雜,為簡化計算可將多層地層換算為單一地層,將地震震動基準面以上地層的彈性剪切波速、密度等換算為單一地層的彈性剪切波速、密度。經(jīng)計算等效剪切波速,單位體積重量,動剪變模量,動變形模量。
場地固有周期可根據(jù)剪切波重復(fù)反射理論按下式計算:,但由于地震發(fā)生時的地層應(yīng)變大于勘測時的地層應(yīng)變,考慮應(yīng)變水平,取。地震震動基準面以上土層的固有周期
2.2地震荷載計算
2.2.1地基土層彈簧系數(shù)
在應(yīng)用反應(yīng)位移法進行抗震計算中,地基土層彈簧系數(shù)的取值對抗震計算的最終結(jié)果起到非常大的影響,故應(yīng)選擇恰當?shù)姆椒ㄓ嬎恪F矫嬗邢拊ㄊ且环N可行的近似方法,本工程采用有限元程序ANSYS進行計算。計算時在結(jié)構(gòu)孔口周邊沿彈簧的作用方向施加均布單位荷載q,計算各點的相應(yīng)位移u,從而得到各點的地基土層彈簧系數(shù)。計算模型見圖2。
圖2 地基彈簧計算模型
最終求得地基土層彈簧系數(shù)如下:底板下豎向彈簧系數(shù),剪切彈簧系數(shù);側(cè)面水平向彈簧系數(shù),側(cè)面剪切彈簧系數(shù);頂面豎向彈簧系數(shù),頂面剪切彈簧系數(shù)。
2.2.2結(jié)構(gòu)自身慣性力
本工程計算時取場地水平地震影響系數(shù)最大值。一般在基巖面處的地震加速度取為地表面處的1/2,即。結(jié)構(gòu)形心處取值按深度線性內(nèi)插,求得。結(jié)構(gòu)重量G=1104kN。結(jié)構(gòu)自身慣性力。
2.2.3兩側(cè)土層變形形成的側(cè)向力
地震時,假定地層位移沿深度變化為余弦函數(shù),即土層的水平位移
式中:為基底上的速度反應(yīng)譜,為地震震動基準面以上土層的固有周期,為地表面至震動基準面間土層厚度,為地表面至計算點深度。
基底上的速度反應(yīng)譜可由地面加速度反應(yīng)譜得到。即
將各值代入得
土層變形形成的側(cè)向力
2.2.4結(jié)構(gòu)與周圍土層間的剪切力
地震時,假定結(jié)構(gòu)與周圍土層間的剪切力沿深度變化為正弦函數(shù),即剪切力
式中為動剪變模量。
代入得
2.3平時使用荷載計算
本工程需考慮的平時使用荷載包括結(jié)構(gòu)自重、上覆荷重、結(jié)構(gòu)頂板上覆土重量以及結(jié)構(gòu)側(cè)墻靜土壓力等。
上覆荷重按地面均布活荷載考慮。結(jié)構(gòu)頂板上覆土重量。側(cè)墻土壓力結(jié)構(gòu)頂板處,結(jié)構(gòu)底板處。
2.4地震內(nèi)力計算
將所求得的地震時結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的慣性力、土層變形形成的側(cè)向力及剪切力作為靜載加在結(jié)構(gòu)斷面上,計算模型如圖3所示。計算出的結(jié)構(gòu)彎矩圖及軸力圖見圖4和圖5,地震作用下各構(gòu)件截面所受最大內(nèi)力見表2。
圖3結(jié)構(gòu)計算模型
圖4地震作用下結(jié)構(gòu)斷面彎矩圖
圖5地震作用下結(jié)構(gòu)斷面軸力圖
表2地震作用下各構(gòu)件截面所受最大內(nèi)力
3截面抗震驗算
截面抗震驗算時應(yīng)將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用內(nèi)力和其它平時使用荷載產(chǎn)生的內(nèi)力進行疊加,求出最終的結(jié)構(gòu)內(nèi)力,即為抗震驗算時的實際內(nèi)力。最終求得各構(gòu)件截面所受最大內(nèi)力和配筋見表3。
表3各構(gòu)件截面所受最大內(nèi)力及配筋
從結(jié)構(gòu)斷面彎矩圖和軸力圖可以看出,地震時結(jié)構(gòu)受力最大點均出現(xiàn)在頂板與側(cè)墻交接點處,頂板最大彎矩約為821.16kN.m,其中地震產(chǎn)生彎矩為251.52 kN.m,約占總彎矩的30%;外墻最大彎矩約為829.34kN.m,其中地震產(chǎn)生彎矩為194.02 kN.m,約占總彎矩的23%。本工程相應(yīng)計算最大應(yīng)力及截面配筋率均在規(guī)范允許范圍之內(nèi),且根據(jù)實際結(jié)構(gòu)尺寸情況,取橫斷面模型進行計算時,沒有考慮兩側(cè)結(jié)構(gòu)對其板帶的約束作用,故按此方法計算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力是偏于安全的。
4結(jié)論
從以上分析可知,各構(gòu)件在地震作用下產(chǎn)生的內(nèi)力在總內(nèi)力中占有相當大的比例,因此對于地下結(jié)構(gòu),特別是一些重要的地下結(jié)構(gòu)其抗震計算是不可忽略的。由于目前地下抗震計算方法較多,且某些方法需要花費大量的精力和時間去進行研究,對工程設(shè)計者來說,根據(jù)自身工程的特點選取合適的抗震計算方法是特別重要的一環(huán)。反應(yīng)位移法作為擬靜力分析方法中的一種,考慮了土體與結(jié)構(gòu)的相互作用,與其它擬靜力法相比更加符合實際情況,是值得借鑒與采用的一種方法,但地基土層彈簧系數(shù)的取值對計算結(jié)果有很大的影響,計算時應(yīng)特別注意。
參考文獻:
[1] Xuehui An,AAshrafA.Shawky,Koichi Maekawa,The collapse mechanism of a subway station during the Great Hanshin Earthquake[J].Cement and Concrete Composites,1997,19(3):241-257.
[2] Hashash Y M A,Hook J J,Schmidt B,et al.Seismic design and analysis of underground structures[J].Tunneling and Underground Space Technology,2001,16(4):247-293.
[3] 劉晶波,王文暉,趙冬冬.地下結(jié)構(gòu)橫截面抗震設(shè)計分析方法綜述[J].施工技術(shù),2010,39(6):91-95.
【關(guān)鍵詞】加固;預(yù)應(yīng)力CFRP布;鋼筋混凝土梁;非線性有限元
中圖分類號:TU375 文獻標識碼:A 文章編號:
預(yù)應(yīng)力CFRP布加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前及今后重要的發(fā)展方向,本人結(jié)合的工程實際,選取鋼筋混凝土T梁作為典型進行研究分析,由于預(yù)應(yīng)力CFRP布加固鋼筋混凝土T梁在各階段的內(nèi)力情況,均與荷載變化呈非線性關(guān)系,為更加貼近被加固構(gòu)件的實際受力情況,本文將以非線性有限元理論進行求解,并借助計算機軟件模擬加固梁體在各階段的受力情況。
1 .非線性有限元求解的基本原理[1]-[4]
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由鋼筋和混凝土兩種性質(zhì)差別很大的材料組合而成?;炷脸3J菐Я芽p承擔荷載的。這些裂縫還隨著荷載的變化而變化,同時,鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力和相對滑移的關(guān)系十分復(fù)雜,因此,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的分析同一般由勻質(zhì)材料組成的結(jié)構(gòu)的分析有很大的不同。
NGO和SCORDELIS于1967年首先將平面有限元應(yīng)用于鋼筋混凝土梁的分析,隨著國內(nèi)外大型有限元軟件MARC、ASP、ANSYS等等研究開發(fā),空間三維實體有限元鋼筋混凝土模型廣泛運用于實際設(shè)計計算過程中。混凝土的開裂、受拉區(qū)的強化、材料非線性的處理及多軸特性、鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移性質(zhì)等都可以運用該種模型來模擬。
1.1結(jié)構(gòu)的離散化模型
1.1.1理論性的結(jié)構(gòu)(不帶裂縫)離散化模型有一下三種:分離式模型、組合式模型、整體式模型。
1.1.2混凝土開裂的裂縫模型,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在低荷載作用下就會產(chǎn)生混凝土裂縫,使結(jié)構(gòu)帶裂縫工作,這是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線的重要原因。因此,在進行非線性有限元分析時,必須建立合理的混凝土裂縫模型?;炷恋氖芾_裂裂縫可采用分離式裂縫模型和片狀裂縫模型兩種。
1.2非線性方程的解法
從20世紀中葉起,科學為解決困擾人們的非線性問題奠定了基礎(chǔ);60年代末,有限元法與計算機相結(jié)合,使工程中的非線性問題逐步得以解決。用有限元法進行結(jié)構(gòu)非線性分析,其控制方程最終是一組非線性代數(shù)方程。非線性代數(shù)方程組的求解方法很多,方法的選擇往往與物理問題的性質(zhì)、特點、非線性程度、對計算結(jié)果的要求以及計算機的容量、計算速度等因素有關(guān)。以下介紹幾種常用的求解方法[45]。
1.2.1直接求解法
直接求解法是基于全量列式的求解過程,應(yīng)用最多的是直接迭代法。由虛功原理建立的非線性有限元平衡方程:{δn}=[Kn-1]-1{P}。當?shù)Y(jié)果滿足預(yù)定的收斂準則時,就得到了所要求的節(jié)點位移向量。
1.2.2增量法
增量形式的有限元列式方法具有一個共同的特點:將整個荷載變形過程劃分為一連串增量段,每一增量段中結(jié)構(gòu)的荷載反應(yīng)被近似地線性化。簡單增量法將每一級增量荷載下直接求得的狀態(tài)變量視作結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài),計算相應(yīng)的切線剛度矩陣,進而作下一級荷載計算,并不斷累加其位移增量。圖4-2描述了簡單增量法的求解過程。
1.2.3 Newton-Raphson法[40]
迭代公式:
(1-1)
這就是求解結(jié)構(gòu)非線性平衡方程組的最常用的計算方法。
1.3收斂準則
在迭代計算中,為了終止迭代過程,必須確定一個收斂標準。在實際應(yīng)用中,可以從結(jié)構(gòu)的不平衡力向量和位移增量兩方面來判斷迭代計算的斂散性。數(shù)的大小可以用其絕對值來衡量,而對于一個結(jié)構(gòu),無論其節(jié)點力還是節(jié)點位移都是向量,其大小一般用該向量的范數(shù)來表示。取位移增量為衡量收斂標準稱為位移準則,若滿足下列條件認為迭代收斂:
(1-2)
式中:αd一位移收斂容差;
一位移增量向量的某種范數(shù)。
2. 計算機非線性有限元的計算步驟與實例模擬
結(jié)合工程實例,我們選取了鋼筋混凝土T梁,進行非線性有限元的模擬計算,并將計算結(jié)果與線彈性理論的近似計算結(jié)果進行比較。
2.1計算前處理[5]-[7]
2.1.1分析對象
簡支T梁截面尺寸為b×h=250mm×1200mm,單側(cè)翼緣板寬550mm,總長15m,凈跨為14.6m。混凝土強度等級為C20。試驗梁受拉鋼筋為8根φ28的二級鋼筋;受壓筋為4根φ28的二級鋼筋;箍筋為φ8的一級鋼筋,間距為150mm;梁的配筋率為0.80%?;炷翉姸仍O(shè)計值;抗拉強度設(shè)計;混凝土彈性模量。鋼筋強度設(shè)計值;彈性模量,計算模型采用對稱集中加載方式,荷載間距為1500mm, 預(yù)應(yīng)力CFRP布初始張拉力為102.5kN。
圖2-1截面幾何尺寸
2.1.2材料類型
(1)混凝土的材料類型
混凝土采用多線性等向強化(MISO)的材料模型,屈服準則為VON MISES準則使用多線性來表示使用 VONMISES屈服準則的等強化的應(yīng)力應(yīng)變曲線,如圖4-8所示,模擬隨動強化效應(yīng),通過tb和miso輸入混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系來確定本構(gòu)關(guān)系。通過tb,concr及matnum 定義混凝土的W-W破壞準則。
圖2-2混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系
(2)鋼筋的材料類型
受拉筋、受壓筋、箍筋采用雙線性隨動強化(BKIN)的材料模型,使用一個雙線性來表示應(yīng)力應(yīng)變曲線,如圖4-9所示,有兩個斜率:彈性斜率和塑性斜率,由于使用了隨動化的Von-Mises屈服準則,所以有包辛格效應(yīng)。
圖2-3鋼筋、鋼板應(yīng)力―應(yīng)變關(guān)系
(3)碳纖維的材料類型
碳纖維采用線彈性模型,所以僅需定義彈性模量和泊松比。
2.1.3建模網(wǎng)格劃分
根據(jù)建模的處理方式,有限元模型主要有分離式、整體式和組合式。由于模型中鋼筋采用離散的link8單元,鋼筋較多,在分析中假定混凝土與鋼筋無相對滑動,采用網(wǎng)格直接生成方法建立模型。
2.1.4有限元模型的加載
(1)加載子步
采用迭代法求解,求解時采用多荷載步,每荷載步又設(shè)若干子步。本次建模最小子步步長設(shè)為2,最大子步步長設(shè)為100,程序會在2~100之間根據(jù)收斂情況自動選擇。
(2)收斂準則
本文以結(jié)點力為迭代收斂的控制條件,認為結(jié)點力的相對誤差小于0.01為收斂。在迭代次數(shù)超過15次后,若迭代結(jié)果仍不收斂或不滿足程序默認的最大位移條件,就認為計算模型已破壞,并把前一級荷載作為梁的破壞荷載。
2.1.5求解方法(Newton—Raphson法)
本案例的分析對象為簡支梁,為反映其真實的約束條件,在該梁一端支座處施加y,z方向約束,在另一支座處施加y方向約束,即一端固定,另一端鉸支。對梁施加對稱集中荷載,并采用位移加載的方式,即在加載處的一排節(jié)點上施加y向位移且每個節(jié)點上施加的位移相等。
對本案例的研究對象采用修正的Newton一Raphson方法迭代求解增量平衡方程,為加速收斂采用自動時間步長并打開預(yù)測器及線性搜索。計算中采用2個荷載步逐步加載。收斂準則采用位移控制的無窮范數(shù)收斂準則,前一個荷載步中設(shè)為3%,后一個荷載步收斂準則放寬為5%,計算順利收斂。由計算得到預(yù)應(yīng)力CFRP布鋼筋混凝土梁的基本模型,見圖4-10。
(a)幾何模型(b)網(wǎng)格劃分
(c)彈簧單元 (d)約束及預(yù)應(yīng)力
圖2-4計算模型
2.2計算分析和模擬過程
通過計算程序,計算得到預(yù)應(yīng)力CFRP布鋼筋混凝土梁在施加預(yù)應(yīng)力階段、混凝土開裂、梁下緣鋼筋屈服及極限狀態(tài)時的混凝土和鋼筋的應(yīng)力與應(yīng)變,以及梁的變形與界面滑移分布等。
2.2.1施加預(yù)應(yīng)力階段
預(yù)應(yīng)力的施加采用等效荷載法,即將預(yù)應(yīng)力的作用以荷載的形式直接作用于結(jié)構(gòu)求解。計算得到施加預(yù)應(yīng)力階段時的截面應(yīng)力、應(yīng)變及變形。在預(yù)應(yīng)力施加拉力至CFRP布至極限荷載的 80%(Pcr=102.5kN(80%Pu))?;炷辽弦砭壙p寬控制在0.021mm范圍內(nèi),跨中受拉邊緣混凝土應(yīng)力達到34.47MPa,受壓區(qū)邊緣混凝土最大應(yīng)力達到4.96MPa,構(gòu)件的荷載一變形曲線在該階段保持線性發(fā)展,并沒有產(chǎn)生明顯變化,說明梁處于彈性工作階段。跨中變形為7.661mm。預(yù)應(yīng)力CFRP布與混凝土梁交界面滑移沿梁長分布不均勻,最大滑移發(fā)生在梁端,并沿梁向跨中減小,跨中滑移接近為零,在彈性階段界面滑移比較小,最大滑移為 0.016mm。
2.2.2梁體下緣混凝土裂縫開展階段
當豎向荷載施加至極限荷載的28.2%(Pcr=495.31kN(28.2%Pu)),Mu=1807.88 kN*m。混凝土有部分單元有裂縫發(fā)展,跨中受壓區(qū)邊緣混凝土最大應(yīng)力達到11.998MPa,受拉邊緣應(yīng)力達到89.472MPa,縫寬0.012mm,構(gòu)件的荷載一變形曲線在該階段仍保持線性發(fā)展,并沒有產(chǎn)生明顯變化,說明梁處于彈性工作階段,梁的剛度基本沒變化??缰凶冃螢?2.912mm。梁體混凝土與鋼筋交界面滑移沿梁長分布不均勻,最大滑移發(fā)生在梁端,并沿梁向跨中減小,跨中滑移接近為零,在彈性階段界面滑移比較小,最大滑移為 0.048mm。
(a)混凝土梁腹應(yīng)力(b)混凝土梁腹應(yīng)變
(c)整體變形 (d)界面滑移
圖2-5開裂狀態(tài)下的計算結(jié)果
2.2.3梁體下緣鋼筋屈服階段
由計算得到,梁體下緣鋼筋屈服時的應(yīng)力、應(yīng)變及變形曲線,見圖4-12。由圖可知,當外荷載達到極限荷載的70.5%(Py=1238.28kN(70.5%Pu)),Mu=4519.72 kN*m。梁體下緣鋼筋屈服應(yīng)力達到333.68MPa,上緣鋼筋應(yīng)力達到 210.232MPa,此階段荷載一變形曲線出現(xiàn)明顯彎曲,梁處于彈塑性工作階段,跨中變形為32.51mm。滑移沿梁長分布情況與彈性階段類似,沿梁長不均勻分布,最大滑移發(fā)生在梁端,并沿梁向跨中減小,跨中滑移接近為0,在鋼筋接近屈服時,最大滑移達到0.092mm。
(a)混凝土梁腹應(yīng)力(b)混凝土梁腹應(yīng)變
(c)整體變形 (d)界面滑移
圖2-6混凝土梁鋼筋屈服時的計算結(jié)果
2.2.4承載力極限狀態(tài)
計算得到極限荷載階段應(yīng)力與變形,見圖4-13。由圖可知,當外荷載達到極限荷載時,有個別混凝土單元應(yīng)力達到混凝土破壞強度,即混凝土被壓碎,梁體下緣鋼筋屈服應(yīng)力達到354.86MPa,此階段出現(xiàn)梁的變形增長速度大于荷載增長速度,整個梁進入塑性工作階段。極限荷載為Pu=1756.03kN,Mu=6411.54 kN*m
(a)混凝土梁腹應(yīng)力(b)混凝土梁腹應(yīng)變
(c)荷載一變形曲線
圖2-7極限狀態(tài)下的計算結(jié)果
2.2.5 預(yù)應(yīng)力CFRP布加固梁體前后的承載能力對比
表2-1 加固前后的承載能力對比
3.結(jié)語
本章運用了非線性有限元以及計算機數(shù)值分析程序?qū)︻A(yù)應(yīng)力CFRP布加固鋼筋混凝土梁的整個受力過程進行數(shù)值模擬,得出一下結(jié)論:
3.1在預(yù)應(yīng)力CFRP布初始張拉力作用時,對梁體只施加預(yù)應(yīng)力時,混凝土板上緣受拉,下緣受壓,組合梁產(chǎn)生反拱7.661mm;
3.2當外荷載施加至極限荷載的28.2%時,混凝土有部分單元開裂,跨中受壓區(qū)邊緣混凝上和梁體受拉邊緣應(yīng)力均增加,構(gòu)件的荷載一變形曲線在該階段并沒有產(chǎn)生明顯變化,說明混凝土開裂對梁的剛度影響不大,梁處于彈性工作階段,跨中變形為12.912mm。界面滑移沿梁長分布不均勻,最大滑移發(fā)生在梁端,并沿梁向跨中減小,跨中滑移接近為零,最大滑移為0.048mm;
3.3當外荷載達到極限荷載的70.5%,梁下緣鋼筋屈服,梁體上緣尚處于彈性階段,此階段荷載一變形曲線出現(xiàn)明顯彎曲,梁處于彈塑性工作階段,跨中變形為32.51mm?;蒲亓洪L分布情況與彈性階段類似,跨中滑移接近為零,最大滑移達到0.092mm;
3.4當外荷載達到極限荷載時,有個別混凝土單元應(yīng)力達到混凝土破壞強度,梁下緣鋼筋屈服應(yīng)力達到354.86MPa,此階段出現(xiàn)梁的變形增長速度大于荷載增長速度,整個梁進入塑性工作階段。
3.5從計算機數(shù)值分析程序與線彈性理論的計算結(jié)果對比可以看出,由于預(yù)應(yīng)力CFRP布加固鋼筋混凝土T梁在各階段的內(nèi)力情況,均與荷載變化呈非線性關(guān)系,因此計算機數(shù)值分析程序的非線性有限元計算結(jié)果,從理論上更加貼近被加固構(gòu)件的實際受力情況。后續(xù)我們在實驗場對加固梁體進行的荷載試驗,從試驗結(jié)果證明:非線性有限元模型計算所得數(shù)據(jù)更加貼近實際受力情況,而線彈性理論受制于理論模型的的限制,計算結(jié)果偏于保守,不夠精確,其僅能作為近似的計算方法。
【參考文獻】
Claudio Amadio, Massimo Ftagiacomo. Simplified approach to evaluate creep and shrinkage effects in concrete Structural [J]. Journal of Structural Engineering, 1997, 123(9):1153-1161.
王助成,邵敏.有限單元法基本原理和數(shù)值方法[M].北京:清華大學出版社,1997.
川孫海,李偉興,張平.條帶法在混凝土結(jié)構(gòu)非線性有限元分析中的應(yīng)用[J].工業(yè)建筑,2000(5).
劉濤,楊鳳鵬.精通ANsYS[M].北京:清華大學出版社,2002.
顧祥林,孫飛飛.混凝土結(jié)構(gòu)的計算機仿真[M].上海:同濟大學出版社,2002.
關(guān)鍵詞:綠色環(huán)保建筑;鋼結(jié)構(gòu)建筑;發(fā)展前景;抗震性;隔音效果;建筑施工 文獻標識碼:A
中圖分類號:TU391 文章編號:1009-2374(2016)21-0081-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.21.039
隨著社會的不斷發(fā)展和科學技術(shù)水平的不斷提高,綠色環(huán)保建筑成為社會關(guān)注的焦點,綠色環(huán)保建筑就是在建筑的生命周期內(nèi),能夠最大限度地減少能源、材料、水資源和土地資源的使用量,減少污染排放,保護生態(tài)環(huán)境平衡,讓人們能夠生活在綠色、健康的環(huán)境中,實現(xiàn)人與自然的和諧相處。將鋼結(jié)構(gòu)建筑與綠色環(huán)保建筑的概念結(jié)合起來,是順應(yīng)我國綠色環(huán)保發(fā)展理念的建筑發(fā)展模式,也是我國建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要推動力量。
1 綠色環(huán)保建筑概述
綠色環(huán)保建筑就是在建筑的生命周期內(nèi),能夠最大限度地降低能源、水資源、土地資源和材料的使用量,達到減少污染排放、保護環(huán)境的目的,讓人們能夠生活在健康、環(huán)保、綠色的環(huán)境內(nèi),綠色環(huán)保建筑是人與自然和諧相處的鮮明體現(xiàn)。美國人羅伯特?維爾和蘭達?維爾于1991年共同提出了綠色建筑的概念,歐美發(fā)達國家近年來積極探索,大力開發(fā)新技術(shù)、新工藝和新材料,力求設(shè)計的建筑在滿足功能需求的同時能夠降低耗費的能源和資源。鋼結(jié)構(gòu)建筑符合綠色環(huán)保建筑的概念,因為鋼結(jié)構(gòu)的三大核心價值為“最好的延展性”“最輕的結(jié)構(gòu)”“最短的工期”,因此鋼結(jié)構(gòu)具備優(yōu)秀的抗震性能,例如2011年日本發(fā)生九級大地震,但是房屋損毀數(shù)量很少,因為日本房屋建筑廣泛采用了鋼結(jié)構(gòu),在滿足人們對建筑使用功能需求的情況下,我國應(yīng)該大力推廣鋼結(jié)構(gòu)綠色環(huán)保建筑。
2 鋼結(jié)構(gòu)建筑的環(huán)保節(jié)能優(yōu)點
2.1 節(jié)能
鋼結(jié)構(gòu)建筑使用的建筑材料,很多都是環(huán)保節(jié)能材料,如外墻中使用的ALC板,使用100毫米的這種建筑材料就能實現(xiàn)50%以上的節(jié)能效果,如果使用傳統(tǒng)的黏土磚墻體,在冬季氣候寒冷的地區(qū),如哈爾濱等地區(qū),需要將近1020毫米才能達到與ALC板相同的保暖和節(jié)能效果,這也是我國北方建筑能量被大量消耗的原因。與我國建筑能耗相比,發(fā)達國家日常能耗僅為我國的三分之一,我國很多地區(qū)使用的護保暖性能遠遠不及發(fā)達國家,如果用鋼結(jié)構(gòu)替代現(xiàn)有的傳統(tǒng)磚墻結(jié)構(gòu),住宅建筑每平方米節(jié)省的能耗相當于17.5公斤左右的煤。
2.2 節(jié)省建筑用地
第一,能夠取代實心黏土磚,鋼結(jié)構(gòu)建筑使用材料主要是保溫棉、冷彎薄壁型龍骨和石膏板等,而目前我國大量住宅建筑仍然使用實心黏土磚,如果用鋼結(jié)構(gòu)取代實心黏土磚,能夠有效減少燒磚造成的環(huán)境污染和對耕地的破壞。數(shù)據(jù)顯示,如果用鋼結(jié)構(gòu)取代我國20%的黏土實心磚結(jié)構(gòu),每年能夠節(jié)省建筑用地90萬畝以上,減少因為燒磚而毀壞的耕地20萬畝以上,還能節(jié)省高達2000萬噸的煤,因此使用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)是實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的必由之路。第二,能夠提高土地資源的利用率,大部分鋼結(jié)構(gòu)建筑使用的都是復(fù)合墻體,橫截面積遠小于混凝土結(jié)構(gòu)和磚砌結(jié)構(gòu),因此能夠增加約5%左右的建筑面積,在不增加土地使用面積的情況下,使用鋼結(jié)構(gòu)每年能夠增加3600萬平方米以上的建筑可用面積,解決100多萬人的住房問題。
2.3 節(jié)約水資源
采用鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù),施工現(xiàn)場需要使用的水資源非常少,基本只有基礎(chǔ)施工中才會用到水,而我國目前的住宅建筑使用的砌體結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在施工中需要使用大量水資源。數(shù)據(jù)顯示,如果采用砌體結(jié)構(gòu)或者鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),住宅建筑每平方米使用的水資源約為3噸,按照我國現(xiàn)有的住宅建筑建造速度來看,每年施工需要耗費的水資源高達18億噸。
2.4 節(jié)省施工材料
鋼材是一種可循環(huán)再使用的材料,美國每年將近70%的鋼材都是回收再利用的鋼材,而鋼結(jié)構(gòu)建筑中的復(fù)合墻體使用的也都是能夠重復(fù)使用的材料,這兩種材料是鋼結(jié)構(gòu)建筑使用的主要材料,因此能夠達到節(jié)省施工材料的目的。
2.5 減少噪音和垃圾污染
城市垃圾的40%左右都是建筑施工產(chǎn)生的垃圾,城市噪音的35%都是建筑施工產(chǎn)生的噪音,全球7%左右的二氧化碳都是水泥工業(yè)排放的,由于我國的環(huán)保工作力度不足,實際上的數(shù)據(jù)比統(tǒng)計數(shù)據(jù)更高,也就是我國的環(huán)境污染和噪音污染狀況要比統(tǒng)計的狀況更加嚴重。而鋼結(jié)構(gòu)施工采取的是現(xiàn)場裝配的干作業(yè)使用,極大地減少了水污染和垃圾污染,不需要大量運輸施工材料以及振搗水泥,有效減少了施工產(chǎn)生的噪音。
2.6 保護生態(tài)環(huán)境
鋼結(jié)構(gòu)建筑不再使用實心黏土磚,我國80%的建筑每年需要使用實心磚的數(shù)量多達7000億塊,占據(jù)世界實心磚產(chǎn)量的50%以上,而使用的水泥量占世界總量的33%以上,生產(chǎn)實心磚需要耗費大量的煤炭資源和耕地資源,并且產(chǎn)生大量的二氧化碳、二氧化氮等溫室氣體,而使用鋼結(jié)構(gòu)建筑則能避免這些缺點。
3 鋼結(jié)構(gòu)建筑的綠色環(huán)保施工
3.1 鋼結(jié)構(gòu)綠色環(huán)保施工理念
建筑施工在一定程度上對環(huán)境造成了一定的破壞,影響了生態(tài)環(huán)境的平衡,近年來各個行業(yè)和領(lǐng)域?qū)G色環(huán)保觀念都非常重視,對于我國的建筑施工來說,要求在建筑材料選擇、建筑施工的具體過程以及建筑使用等方面都堅持綠色環(huán)保理念,減少使用化石能源,不斷減少二氧化碳、二氧化氮等對環(huán)保有害或者會造成溫室效應(yīng)的氣體排放,因此鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為我國建筑行業(yè)發(fā)展的主流趨勢。相對于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu),綠色環(huán)保鋼結(jié)構(gòu)施工指的是在建筑施工和使用中,在確保建筑質(zhì)量和功能的基礎(chǔ)上,采用先進的技術(shù)和科學有效的管理方法,盡量節(jié)省資源和能源的使用,在不破壞環(huán)境的前提下減少水資源、土地資源以及施工材料的使用量,鋼結(jié)構(gòu)綠色環(huán)保施工符合我國提出的可持續(xù)發(fā)展理念。
3.2 鋼結(jié)構(gòu)綠色環(huán)保施工應(yīng)該注意的方面
第一,施工的資質(zhì)審核,在施工前應(yīng)該審核施工單位的現(xiàn)場吊裝、拼裝和安裝等施工能力水平,做好施工組織設(shè)計,施工單位必須具備能夠滿足施工需求的吊裝機具技術(shù)、控制屋架外形和控制出制度的技能,對于需要使用特殊吊裝的施工環(huán)節(jié),必須先制定詳細的施工方案;審核施工單位的資格證件如焊工合格證、焊接工藝評定報告和施工人員的資格證書等,焊接工藝評定報告中應(yīng)該包括焊接方法、焊接材料、焊接接頭形式等內(nèi)容,焊工合格證應(yīng)該包括焊接位置、方法和有效期等,嚴禁施工人員無證上崗,防止影響施工進度和施工質(zhì)量。第二,鋼結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計,建筑設(shè)計全程都應(yīng)貫徹綠色環(huán)保理念,設(shè)計人員尤其應(yīng)該重視建筑的位置和結(jié)構(gòu)選型等方面,從全局角度做好建筑的結(jié)構(gòu)布置和細節(jié)控制;建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該盡量滿足低碳環(huán)保、綠色環(huán)保的理念,施工前可以使用計算機軟件模擬建筑構(gòu)件后期的拼裝效果,能夠有效提高施工效率,減少施工過程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量隱患和安全隱患。第三,施工成本預(yù)算,建筑施工設(shè)計方案應(yīng)該盡量提高材料使用率,降低材料損耗,采購施工材料做到貨比三家,選擇性價比最高的供應(yīng)商。做好施工預(yù)算管理工作,在施工前由預(yù)算管理人員測出各個施工環(huán)節(jié)和各個工種的具體成本,劃定預(yù)算定額,向各個施工班組下發(fā)任務(wù),讓每個施工人員都能明確施工目標,激發(fā)施工人員的責任感和積極性,提高施工效率和施工質(zhì)量。第四,鋼結(jié)構(gòu)綠色環(huán)保施工方法,在鋼結(jié)構(gòu)安裝和防護施工中,應(yīng)該建立完善的施工管理體系和施工操作標準,施工過程中必須確保全部鋼結(jié)構(gòu)正確安裝,這樣才能保證鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強度。安裝前必須做好施工準備工作,將施工場地清理干凈,修建好運輸施工材料、設(shè)備所用的道路,將施工所用的構(gòu)件運輸?shù)绞┕龅?,整齊的堆放在正確的位置,將施工材料分類并做好編號記錄,拼裝好構(gòu)件并清理干凈。做好鋼結(jié)構(gòu)的安裝測量工作,測量的內(nèi)容主要是鋼柱垂直度、土建工序交接基礎(chǔ)點復(fù)測和沉降觀測等。第五,鋼結(jié)構(gòu)的施工安全管理,施工中必須嚴格遵照施工標準和國家規(guī)范,在施工全過程中貫徹安全管理的理念,落實每位管理人員、施工人員的安全施工責任,施工人員進入施工現(xiàn)場必須佩戴安全帽,做好安全準備措施,每天都要認真檢查施工所用的機械和器具,對于高空作業(yè)使用的安全帶、鋼絲繩等除了每天檢查,還要每周進行一次性能檢查,充分保證施工人員的人身安全。第六,施工設(shè)備的選擇,盡量選擇性能好、污染少、噪音小的施工設(shè)備,嚴格劃分非施工區(qū)域和施工區(qū)域,施工現(xiàn)場使用的鍋爐等設(shè)備,必須使用清潔燃料,如果在市區(qū)施工,嚴禁使用振動樁機、柴油發(fā)電機、柴油沖擊樁機等可能產(chǎn)生噪音污染的設(shè)備,照明設(shè)備應(yīng)該設(shè)置成俯視角,防止產(chǎn)生光照污染。第七,施工的環(huán)境保護,由于施工需要建造活動房屋,因此必須先取得相關(guān)部門的允許,確保使用的材料符合施工要求。完工后聘請專業(yè)的單位拆除施工中使用的臨時設(shè)備??刂坪檬┕み^程中產(chǎn)生的灰塵和噪音,降低噪音污染,確保建筑施工符合綠色環(huán)保施工的需求。
4 鋼結(jié)構(gòu)綠色環(huán)保施工的發(fā)展前景
相對于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)具有強度大、性能好、使用簡單、不影響環(huán)境等優(yōu)點,能夠減少50%以上的能源資源消耗,因此應(yīng)該大力推廣。鋼結(jié)構(gòu)綠色環(huán)保施工技術(shù)在我國建筑行業(yè)有非常廣闊的發(fā)展前景。
5 結(jié)語
綜上所述,鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù),符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念,采用鋼結(jié)構(gòu)的建筑將會越來越多,我國應(yīng)該大力推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑,為我國的可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。
參考文獻
[1] 邱振勇.綠色環(huán)保的鋼結(jié)構(gòu)建筑――兼論鋼結(jié)構(gòu)的綠色施工[J].城市建設(shè)理論研究,2013,(23).
[2] 高榮麗.探討鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑的設(shè)計和應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究,2013,(17).
關(guān)鍵詞:建筑工程;鋼結(jié)構(gòu);綠色施工
中圖分類號:TU198 文獻標識碼:A 文章編號:
建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點是自重較輕,其強度也比較高,居住效果好,所以近幾年在建筑工程得到了廣闊的發(fā)展空間,是建筑工程的又一技術(shù)改革。我國社會和經(jīng)濟的迅速發(fā)展,科學技術(shù)的不斷完善和更新,使建筑鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)也在迅猛發(fā)展。不但如此,在保護環(huán)境和節(jié)約能源上,順應(yīng)了建筑市場的發(fā)展需要,并發(fā)展成為建筑工程的主流技術(shù),同時也為住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展打好了堅實的基礎(chǔ)。
一.建筑鋼結(jié)構(gòu)施工優(yōu)點和應(yīng)用的必然性分析
建筑鋼結(jié)構(gòu)主要的施工材料是鋼材,主要是由鋼板和型鋼等建筑鋼材制成的各種構(gòu)件,其中包括:鋼梁、鋼桁架、鋼柱等,結(jié)合焊縫、鉚釘、螺栓連接方式,拼裝組成完整的建筑結(jié)構(gòu)體系,再加上輕質(zhì)的墻板和節(jié)能型的磚作為新型建筑材料的墻體。
綠色工程已經(jīng)越來越得到國家的高度重視,隨著城市化的快速發(fā)展進程,人們對生活空間以及生存環(huán)境的要求也在變化。不但要求住宅具有舒適度,而且要求建筑有美觀和合理的布局效果。同時在逐漸邁進的低碳現(xiàn)代化都市生活,現(xiàn)已成為經(jīng)濟全球化發(fā)展的新風尚,促使建筑鋼結(jié)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用到建筑中。建筑鋼結(jié)構(gòu)具有很好的承載力和密閉性,又有節(jié)約結(jié)構(gòu)成本,拆除工作簡單,回收價值高等優(yōu)勢。除此之外,建筑外墻使用節(jié)能型的建筑材料,降低鋼鐵污染的發(fā)生幾率,遵循了國家的相關(guān)政策和要求:節(jié)能減排,綠色環(huán)保,提高了人們居住質(zhì)量。
二.綠色施工
傳統(tǒng)的建筑工程施工在很大程度上打亂了,甚至是破壞了人與環(huán)境之間的和諧平衡。環(huán)保和綠色工程是近幾年不斷提到日程上的時代話題,環(huán)境威脅也在潛意識里增強了人們的綠色環(huán)保意識,其中涉及到建筑工程的相關(guān)工作。
在傳統(tǒng)的建筑工程施工活動中,建筑綠色施工一直是綠色建筑工程的全部壽命周期的重要組成部分,伴隨著綠色建筑的概念相繼提出。綠色施工的含義不斷應(yīng)用在建筑工程建設(shè)中,為了保證質(zhì)量和施工安全,使用科學管理方法,并且結(jié)合先進的科學技術(shù),最大限度的節(jié)約自然資源,降低環(huán)境破壞程度,滿足環(huán)境保護的相關(guān)要求和良好的居住環(huán)境。綠色施工的的地位和綠色建筑一樣,都是走可持續(xù)發(fā)展道路,并且這一思想一直體現(xiàn)在建筑工程的設(shè)計理念中。
三.建筑鋼結(jié)構(gòu)的綠色施工
建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的綠色施工,在施工設(shè)計方案基礎(chǔ)上充分結(jié)合綠色環(huán)保理念,并且根據(jù)建筑施工的現(xiàn)場環(huán)境和條件,進行設(shè)計優(yōu)化。
3.1建筑施工的資質(zhì)審核
建筑工程的前期審查主要是由審查施工單位進行現(xiàn)場拼裝和吊裝,設(shè)備安裝等施工組織的設(shè)計,審查工作的重點是施工吊裝機具的起吊能力技術(shù)措施,垂直度的控制方法以及屋架外形的控制措施,針對特殊吊裝方法應(yīng)該結(jié)合適宜的技術(shù)工藝方案。施工單位對焊接的工藝評定中要做好相應(yīng)的報告,嚴格管理技術(shù)人員的從業(yè)資格,在焊接的工藝評定報告中焊接接頭的形式、焊工合格證中焊接方法和位置、焊接的材質(zhì)覆蓋性等內(nèi)容,要求符合規(guī)范要求,禁止在施工出現(xiàn)無證上崗現(xiàn)象。特別注意的是建筑焊接環(huán)節(jié)的證書是全位置的焊接,而不是一般水平的位置的焊工證書。對于鋼結(jié)構(gòu)建筑的審核工作的重視,可以確保鋼結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量,以及達到相關(guān)工程要求,避免施工過程中的違規(guī)操作,減少避免不必要的浪費,從根本上達到綠色環(huán)保的要求。
3.2建筑工程的設(shè)計
建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計貫穿于整個鋼結(jié)構(gòu)建筑工程,特別是鋼結(jié)構(gòu)的選型與布置階段。建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計的設(shè)計思想的基礎(chǔ)是震害、建筑整體結(jié)構(gòu)體系和分體系間的力學關(guān)系、試驗現(xiàn)象、破壞機理,針對建筑綠色施工的精確性問題,應(yīng)該從整體性分析,確定鋼結(jié)構(gòu)布置和細部的措施。除此之外,在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用符合規(guī)定要求的結(jié)構(gòu)布置,并且作除建筑彈性設(shè)計之外的彈塑性的層間位移的驗算。鋼結(jié)構(gòu)的綠色施工的設(shè)計可以根據(jù)施工前期計算機的設(shè)計程序,并且將鋼結(jié)構(gòu)的各個部分,包括各個構(gòu)件按照生產(chǎn)標準實施后期的制作和拼裝,結(jié)合綠色設(shè)計和優(yōu)化生產(chǎn),提高建筑綠色施工的效率。
3.3施工成本預(yù)算
在綠色施工中其中有一項重要環(huán)節(jié)就是施工中的材料耗損的降低。在建筑鋼結(jié)構(gòu)綠色施工中,前提是保證施工材料有效利用,避免因原材料的不合理使用造成的嚴重浪費,這就需要工程管理人員妥善管理。在施工前期,需要進行施工成本預(yù)算,其中包括各個工種和施工各個部位的預(yù)算定額,在材料的選購上,要根據(jù)信用和材料價格確定供應(yīng)商,避免不必要的材料成本浪費。并通過專業(yè)人員的預(yù)算定額,將各個任務(wù)下達到施工人員,使施工人員了解施工要求和目標,充分發(fā)揮施工人員的勞動積極性。
3.4施工技術(shù)和設(shè)備選用
科學有效的操作規(guī)范與安全保障體系是建筑鋼結(jié)構(gòu)的安裝和防護的基礎(chǔ),在綠色建筑施工中,需要保證的是鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件安裝,控制好鋼結(jié)構(gòu)的空間剛度與可靠的穩(wěn)定性。在鋼構(gòu)件的安裝準備工作,其中包括現(xiàn)場場地的清理、道路的修建、構(gòu)件的運輸、構(gòu)件相關(guān)準備工作等。除此之外,建筑鋼結(jié)構(gòu)測量也是施工中的關(guān)鍵性程序,它與工程質(zhì)量有很大的內(nèi)在聯(lián)系。鋼結(jié)構(gòu)測量內(nèi)容包括土建筑工序的交接基礎(chǔ)點復(fù)測與鋼柱的安裝之后的環(huán)節(jié),垂直度控制,另一項觀測是沉降觀測。以上措施在一定程度上都可以有效減少鋼材或其他施工材料的過度浪費,節(jié)約國家資源。并且在設(shè)備選用方面,根據(jù)施工技術(shù)的要求,選擇高性能和低噪聲污染的機械設(shè)備,使用清潔的燃料,還可以綜合利用施工過程所產(chǎn)生的建筑廢料,增大回收功能。特別是那些可再生建筑工程材料,將其進行良性循環(huán)使用,不但節(jié)約了工程成本,在經(jīng)濟循環(huán)上充分發(fā)揮了資源循環(huán)的優(yōu)勢地位。
3.5建筑施工的安全管理
根據(jù)我國的勞動保護政策,需要在建筑工程現(xiàn)場嚴格按照施工企業(yè)的安全規(guī)定和文明管理制度。施工管理人員需要明確施工安全責任,并且落實到安全實處。在工程的每個階段都需要加強施工安全的宣傳,并且規(guī)定在施工現(xiàn)場的顯著地方懸掛標語或者是警告牌,提醒施工人員,施工人員在進入施工現(xiàn)場時需要配戴施工安全帽,施工機械機具每天使用之前都要進行例行檢查,確保施工狀態(tài)時的完好。
3.6施工過程中的環(huán)境保護
建筑鋼結(jié)構(gòu)為了符合綠色施工要求,在現(xiàn)場的搭建活動性的廠房前就應(yīng)該根據(jù)相關(guān)的城市規(guī)劃部門要求辦理相關(guān)手續(xù),目的是保證現(xiàn)場搭建的設(shè)施材料是標準的、規(guī)范的,在工程完工后,進行合法的拆除工作。還有一點就是施工單位應(yīng)該采取有效的、可行性的方法,在地下水的進入施工的區(qū)域中應(yīng)該做好隔斷工作,限制了施工的降水。
結(jié)束語:
建筑鋼結(jié)構(gòu)的綠色施工不但結(jié)合了高新技術(shù),還落實了我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。到目前為止,我國還沒有一套專門化的綠色施工的評價體系,在一定程度上缺乏確定性的衡量標準來保證綠色施工水平,嚴重阻礙了綠色施工的使用推廣,以及工程管理。因此,施工單位應(yīng)該主動出擊,打破傳統(tǒng)建筑設(shè)計和施工理念,在實踐中學習和探索創(chuàng)新,充分利用建筑鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢,進一步推動我國的建筑行業(yè)的綠色發(fā)展,促進建筑行業(yè)健康發(fā)展。
參考文獻:
[1]徐旭洪. 淺談鋼結(jié)構(gòu)建筑的綠色施工[J]. 中國科技信息. 2010(08-01).
關(guān)鍵詞:超高層;建筑物;鋼結(jié)構(gòu);安裝技術(shù)
中圖分類號: TU97 文獻標識碼: A 文章編號:
引言
在建筑業(yè)不斷發(fā)展的今天,建筑施工技術(shù)也得到了極大的提升。在高層建筑中,鋼結(jié)構(gòu)安裝是較為常見的一種施工方法。超高層建筑在世界各地都是被人關(guān)注的,在超高層建筑物鋼結(jié)構(gòu)安裝中技術(shù)上有很多難點,因此要對超高層結(jié)構(gòu)的特點進行分析,探討相關(guān)的施工技術(shù)。
一、建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點
1、材質(zhì)比較均勻
從鋼材的機械功能來分析,鋼材的材質(zhì)是與力學假定條件的計算比較符合的;由于鋼材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是接近于各向同性的,其材質(zhì)情況的波動范圍也比較小,只要保持在一定應(yīng)力的幅度內(nèi)都能有較好的彈性:其實際的受力狀態(tài)與工程力學計算的結(jié)果是較為接近的,所以材質(zhì)方面較好。
2、塑性和韌性好
在一般的壓力的作用下,鋼材是不會因為超載而引起各種斷裂和損害的。鋼材可以分配建筑內(nèi)部各局部的作用力,這樣就能讓建筑結(jié)構(gòu)整體的應(yīng)力變得平衡,而這樣的結(jié)果也只是增加了應(yīng)變值而已。總的來說,鋼材結(jié)構(gòu)的塑性和韌性都較好,這讓鋼材適應(yīng)荷載的能力比較強,特別是在強震作用下,鋼材結(jié)構(gòu)都能保持較好的整體性,對于用其它材質(zhì)結(jié)構(gòu)做建設(shè)的建筑物的抗震能力要強很多。
3、強度高,自重輕
鋼材強度高,這是眾所周知的。鋼材結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,鋼結(jié)構(gòu)建筑的豎向構(gòu)件截面面積小,這樣就有效的增加了建筑的使用面積。而且鋼結(jié)構(gòu)建筑的自身重量也是比較輕的,就拿同樣高度的建筑來說,鋼材結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑自重的l/2。因此,在遇到地震外力作用時,建筑內(nèi)部的設(shè)計內(nèi)力有所減小,保證了建筑的穩(wěn)定性,同時還能有效降低建筑物的施工造價。
二、超高層建筑物鋼結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)以及措施
在對超高建筑物鋼結(jié)構(gòu)進行施工前,首先要對安裝的技術(shù)路線進行選擇,那么該如何選擇施工技術(shù)呢?在選擇前,要對超高建筑物的建筑環(huán)境以及建筑物本身的特點進行分析,要把所有能影響到施工的因素都要考慮進來,只有全面的勘察才能保證施工的質(zhì)量與施工的進度。選擇安裝技術(shù)路線的時候通常從以下幾個方面進行選擇:首先,要對施工的環(huán)境以及施工的周圍環(huán)境進行了解,只有了解了環(huán)境問題,才能選擇施工環(huán)境的機械設(shè)備,要考慮現(xiàn)場施工的條件制定出一個施工的規(guī)劃,然后按照規(guī)劃進行快速、有效的施工。其次,選擇安裝技術(shù)路線前要對鋼結(jié)構(gòu)的特點進行分析,要了解鋼結(jié)構(gòu)的組成以及荷載的途徑。只有了解了鋼結(jié)構(gòu)的組成才能更好的分配出吊裝單元,要想合理的進行施工順序的按安排,就得清楚知道鋼結(jié)構(gòu)的荷載傳遞途徑。了解了鋼結(jié)構(gòu)的特點,才能更準確的達到設(shè)計的標準。最后,在進行安裝施工前,要對設(shè)計的要求以及設(shè)計的理念進行了解,選擇一個合適的施工隊伍,保證施工隊伍的技術(shù)能力與設(shè)計中的安裝標準有效的統(tǒng)一起來。只有施工者技術(shù)能力的特長方面是設(shè)計中需要的,才能使安裝技術(shù)達到最高境界。對于超高層建筑物的施工關(guān)鍵施工技術(shù)以及措施如下:
1、測量技術(shù)
對于超高層建筑物來說,測量時視線的通透性相對來說不是很好,并且受到樓體本身的限制,進行測量時難度會非常大,所以對超高層建筑物進行測量時,要選擇配置好的儀器,并且配合正確的測量方法以及找準測量的線路,只有把各方面綜合起來,才能提高測量的準確度,測量時要求工作人員要認真負責,測量前要對超高建筑物做全面的調(diào)查。目前對于超高建筑物來說,應(yīng)用最廣泛且收到的效果最好的測量技術(shù)就是選用GPS定位系統(tǒng),來進行輔助測量,達到測量的位置以及路線的精準。
2、鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)
超高層建筑物都是采用鋼結(jié)構(gòu)的,鋼結(jié)構(gòu)的每個接點都是需要焊接的,并且需要焊接的地方非常多,由于承載的重量大,所以在焊接上要求的質(zhì)量非常高。但是焊接的施工環(huán)境很艱苦,大量的焊接都需要在高空中完成,高空作業(yè)安全性低,并且焊接工作是一項本身就比較熱的工作,要是在炎熱的夏天進行,那么工作環(huán)境的溫度會更高,不僅影響施工的質(zhì)量還會影響施工人員的安全。因此在進行焊接方案的制定時,要把一切能影響到焊接進行的因素考慮進去,并且根據(jù)具體的鋼結(jié)構(gòu)選擇適合的焊接技術(shù)。在進行施工之前要對焊接隊伍進行培訓,培訓的內(nèi)容要有依據(jù)性,要根據(jù)超高建筑物的特點進行培訓,指出需要注意的地方,培訓出一批高標準的焊接人員。
3、機械設(shè)備的選擇
在施工過程中,機械設(shè)備的選擇是非常重要的,要根據(jù)具體的鋼結(jié)構(gòu)情況進行吊裝機的選擇,在進行鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中,吊裝機的選擇是最為重要的。由于超高層建筑進行鋼結(jié)構(gòu)安裝時,大多數(shù)都是在 高空進行作業(yè),所以一般選擇吊裝機都是塔吊式起重吊裝機,塔吊是進行高空安裝的主力設(shè)備。所以在對塔式吊裝機進行選擇的時候,要考慮到吊裝機的性能,對于吊裝機的配置一定要高,要能符合鋼結(jié)構(gòu)安裝高空作業(yè)的需求。吊裝機的最高伸展高度要根據(jù)具體的施工要求來進行選擇。
4、鋼柱的安裝
在超高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)進行安裝過程中,主要是對每一節(jié)鋼柱之間連接的垂直度進行有效的控制,并核查鋼結(jié)構(gòu)的三維方向出現(xiàn)的一些偏差數(shù)據(jù)是否在規(guī)范允許值范圍內(nèi)。在鋼結(jié)構(gòu)的安裝過程中,進行鋼柱的位置與垂直度控制時,鋼柱的第一節(jié)安裝與第二節(jié)以上的各節(jié)鋼柱在控制的方法、重點上會有些不相同。其中在對第一節(jié)的鋼柱進行有效控制的主要部分是建筑豎向的水平標高與建筑結(jié)構(gòu)平面位置與軸線之間的偏差,并主要是經(jīng)過對定位鋼板與雙螺母的調(diào)節(jié)控制或使用千斤頂、楔形鋼墊塊來調(diào)整完成安裝的。而對于第二節(jié)及以上的各節(jié)鋼柱控制重點為每個鋼柱之間垂直的狀態(tài)與建筑物豎向的標高以及建筑結(jié)構(gòu)的平面位置軸線,并且在這之中主要是經(jīng)過千斤頂來進行垂直度的調(diào)節(jié),從而達到完成鋼結(jié)構(gòu)安裝目的。
5、仿真分析技術(shù)
在對超高建筑物鋼結(jié)構(gòu)進行施工中,由于鋼結(jié)構(gòu)本身有重力,并且在施工中會對其產(chǎn)生外力,超高鋼結(jié)構(gòu)施工的工期比較長,再受到外界環(huán)境的影響下,使得鋼結(jié)構(gòu)中焊接點以及其它部位出現(xiàn)變形。對于這些變形如果不加以控制,不但會影響施工的質(zhì)量,嚴重會導(dǎo)致安全事故。所以針對施工中出現(xiàn)的變形情況,通常采用施工仿真分析技術(shù),在結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變形前就對其進行預(yù)算,預(yù)算時都是根據(jù)實際施工進行預(yù)算的,所以得出的數(shù)據(jù)都是幾乎和真實的數(shù)據(jù)相似的。通常選用計算機中的相關(guān)軟件進行仿真實驗的,了解結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律,一旦發(fā)生變形,可以精準的進行防護措施。
6、預(yù)變形技術(shù)
由于超高建筑物已經(jīng)不再是只有重量和高度兩個特點了,還有一些傾斜、扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,在對傾斜或者扭轉(zhuǎn)的超高特殊建筑物進行施工的時候,不得不考慮到施工中空間的三維變形,對于空間的三維變形現(xiàn)象一定要加以控制,否則變形嚴重會影響整個建筑物的安全性能,以及整體的功能。與此同時也要考慮到差異壓縮變形以及沉降的現(xiàn)象,這些現(xiàn)象不加以注意,嚴重時會帶來不可彌補的損失。
預(yù)變形技術(shù)是對空間三維變形以及一些差異壓縮變形和沉降最有效的拯救技術(shù),預(yù)變形技術(shù)是在仿真分析過程中得出的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行的,對一些相關(guān)的數(shù)據(jù)以及鋼結(jié)構(gòu)施工中的變化加以掌握,積累出一些變形值,然后通過預(yù)變形技術(shù)對其進行提前的預(yù)防,對其進行反變形手段,提前把變形部分矯正過來,使得變形地方回歸到設(shè)計初始時的位置上。
結(jié)束語
在高層以及超高層建筑物的不斷出現(xiàn),其施工技術(shù)對于建筑本身來說具有重要的意義。超高層鋼結(jié)構(gòu)施工是一項技術(shù)難度和工藝復(fù)雜程度都比較高的工作,如何在已形成的成熟工藝上繼續(xù)加以改進,是現(xiàn)階段我國建筑行業(yè)從業(yè)人員所應(yīng)思考的重要問題。
參考文獻
[1]崔曉強.超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)和措施[J].建筑機化,2009.
關(guān)鍵詞:高層建筑;鋼結(jié)構(gòu);施工技術(shù)
前言
對于高層及高層建筑的劃分,建筑設(shè)計規(guī)范、建筑抗震設(shè)計規(guī)范、建筑防火設(shè)計規(guī)范沒有一個統(tǒng)一規(guī)定,一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑,建筑總高度超過100m為超高層建筑。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計來講,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設(shè)防烈度以經(jīng)濟、合理、安全、可靠的設(shè)計原則,選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系,一般分為六大類:框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框―筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系。高層和高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計中除采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(代號RC)外,還采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)(代號SRC),鋼管混凝土結(jié)構(gòu)(代號CFS)和全鋼結(jié)構(gòu)(代號S或SS)。
一.高層建筑的發(fā)展意義
隨著科學的不斷進步,人們不再滿足于現(xiàn)有的生活狀態(tài),不斷的進行挑戰(zhàn),不斷的進行探索,例如宇宙飛船的研制,滿足了人們探索太空的心愿。各個領(lǐng)域都在挑戰(zhàn)領(lǐng)域的極限,建筑行業(yè)也不例外,不斷的建高樓,而且越建越高,高層建筑物要求的質(zhì)量要相當高,所以在建筑中基本都是用鋼構(gòu)結(jié)構(gòu),鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)能保證高層建筑的質(zhì)量,可以說高層建筑物就是高層鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)。
二.高層鋼結(jié)構(gòu)建筑工程實例及工程特點介紹
工程南北長125m,東西寬度56.5m,一共有18層高。本工程鋼柱底部與基礎(chǔ)采用外包式柱腳連接。鋼柱為650×650H截面,腹板厚度為20mm,翼緣厚度為28mm。梁柱節(jié)點采用10.9級M32高強螺栓連接。地腳螺栓M32,螺母和墊圈為Q235鋼。水平結(jié)構(gòu)中樓板為鋼筋混凝土壓型鋼板組合結(jié)構(gòu),壓型鋼板與鋼梁間采用栓釘連接,鋼柱外包加氣混凝土砌塊,內(nèi)墻采用加氣混凝土砌塊。民用建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)建筑做法與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式區(qū)別較大,在整個建筑中,不同的建筑中鋼結(jié)構(gòu)一般不相同,因此其安裝不可能有一個統(tǒng)一的或相對固定的安裝模式與工藝。
三.高層建筑物鋼結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)以及措施
在對高層建筑物鋼結(jié)構(gòu)進行施工前,首先要對安裝的技術(shù)路線進行選擇,那么該如何選擇施工技術(shù)呢,在選擇前,要對高層建筑物的建筑環(huán)境以及建筑物本身的特點進行分析,要把所有能影響到施工的因素都要考慮進來,只有全面的勘察才能保證施工的質(zhì)量與施工的進度。
1.安裝技術(shù)路線的選擇時候
(1)要對施工的環(huán)境以及施工的周圍環(huán)境進行了解,只有了解了環(huán)境問題,才能選擇施工環(huán)境的機械設(shè)備,要考慮現(xiàn)場施工的條件制定出一個施工的規(guī)劃,然后按照規(guī)劃進行快速、有效的施工。
(2)選擇安裝技術(shù)路線前要對鋼結(jié)構(gòu)的特點進行分析,要了解鋼結(jié)構(gòu)的組成以及荷載的途徑。只有了解了鋼結(jié)構(gòu)的組成才能更好的分配出吊裝單元,要想合理的進行施工順序的按安排,就得清楚知道鋼結(jié)構(gòu)的荷載傳遞途徑。了解了鋼結(jié)構(gòu)的特點,才能更準確的達到設(shè)計的標準。
(3)在進行安裝施工前,要對設(shè)計的要求以及設(shè)計的理念進行了解,選擇一個合適的施工隊伍,保證施工隊伍的技術(shù)能力與設(shè)計中的安裝標準有效的統(tǒng)一起來。只有施工者技術(shù)能力的特長方面是設(shè)計中需要的,才能使安裝技術(shù)達到最高境界。
2.對于高層建筑物的施工關(guān)鍵施工技術(shù)以及措施如下:
(1)鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)
超高層建筑物多采用鋼結(jié)構(gòu)的,鋼結(jié)構(gòu)的每個接點都是需要焊接的,并且需要焊接的地方非常多,由于承載的重量大,所以在焊接上要求的質(zhì)量非常高。但是焊接的施工環(huán)境很艱苦,大量的焊接都需要在高空中完成,高空作業(yè)安全性低,并且焊接工作是一項本身就比較熱的工作,要是在炎熱的夏天進行,那么工作環(huán)境的溫度會更高,不僅影響施工的質(zhì)量還會影響施工人員的安全。因此在進行焊接方案的制定時,要把一切能影響到焊接進行的因素考慮進去,并且根據(jù)具體的鋼結(jié)構(gòu)選擇適合的焊接技術(shù)。在進行施工之前要對焊接隊伍進行培訓,培訓的內(nèi)容要有依據(jù)性,要根據(jù)高層建筑物的特點進行培訓,指出需要注意的地方,培訓出一批高標準的焊接人員。
(2) 機械設(shè)備的選擇
在施工過程中,機械設(shè)備的選擇是非常重要的,要根據(jù)具體的鋼結(jié)構(gòu)情況進行吊裝機的選擇,在進行鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中,吊裝機的選擇是最為重要的。由于高層建筑進行鋼結(jié)構(gòu)安裝時,大多數(shù)都是在高空進行作業(yè),所以一般選擇吊裝機都是塔吊式起重吊裝機,塔吊是進行高空安裝的主力設(shè)備。所以在對塔式吊裝機進行選擇的時候,要考慮到吊裝機的性能,對于吊裝機的配置一定要高,要能符合鋼結(jié)構(gòu)安裝高空作業(yè)的需求。吊裝機的最高伸展高度要根據(jù)具體的施工要求來進行選擇。
(3)測量技術(shù)
對于超高層建筑物來說,測量時視線的通透性相對來說不是很好,并且受到樓體本身的限制,進行測量時難度會非常大,所以對高層建筑物進行測量時,要選擇配置好的儀器,并且配合正確的測量方法以及找準測量的線路,只有把各方面綜合起來,才能提高測量的準確度,測量時要求工作人員要認真負責,測量前要對高層建筑物做全面的調(diào)查。目前對于高層建筑物來說,應(yīng)用最廣泛且收到的效果最好的測量技術(shù)就是選用GPS定位系統(tǒng),來進行輔助測量,達到測量的位置以及路線的精準。
(4)仿真分析技術(shù)
在對高層建筑物鋼結(jié)構(gòu)進行施工中,由于鋼結(jié)構(gòu)本身有重力,并且在施工中會對其產(chǎn)生外力,高層鋼結(jié)構(gòu)施工的工期比較長,再受到外界環(huán)境的影響下,使得鋼結(jié)構(gòu)中焊接點以及其它部位出現(xiàn)變形。對于這些變形如果不加以控制,不但會影響施工的質(zhì)量,嚴重會導(dǎo)致安全事故。所以針對施工中出現(xiàn)的變形情況,通常采用施工仿真分析技術(shù),在結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變形前就對其進行預(yù)算,預(yù)算時都是根據(jù)實際施工進行預(yù)算的,所以得出的數(shù)據(jù)都是幾乎和真實的數(shù)據(jù)相似的。通常選用計算機中的相關(guān)軟件進行仿真實驗的,了解結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律,一旦發(fā)生變形,可以精準的進行防護措施。
(5)預(yù)變形技術(shù)
由于高層建筑物已經(jīng)不再是只有重量和高度兩個特點了,還有一些傾斜、扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,在對傾斜或者扭轉(zhuǎn)的高層特殊建筑物進行施工的時候,不得不考慮到施工中空間的三維變形,對于空間的三維變形現(xiàn)象一定要加以控制,否則變形嚴重會影響整個建筑物的安全性能,以及整體的功能。與此同時也要考慮到差異壓縮變形以及沉降的現(xiàn)象,這些現(xiàn)象不加以注意,嚴重時會帶來不可彌補的損失。
(5)氣象保護措施
俗話說的好,高處不勝寒,是因為高處的物體受到雷電、風雨的影響非常大,所以在進行施工時,要考慮到雷電以及風雨對施工的影響,往往超高層建筑物施工的工期都非常長,所以在這期間,天氣問題是不能確定的,施工單位可以和當?shù)氐臍庀缶诌M行合作,預(yù)知天氣,然后有根據(jù)的做出防護措施。
四.結(jié)束語
文章從鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的主要施工工藝為切入點介紹了在實際施工過程中的施工技術(shù)及工藝。施工實踐證明,施工過程中只有嚴格按施工圖紙及現(xiàn)行規(guī)范施工,才能保證施工質(zhì)量,達到預(yù)期控制目標。