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1.1地下室設計中存在的問題建筑結構設計單位在設計建筑結構的時候,必須要加強對地基穩固度的重視程度。地基的質量在很大程度上會受到地下室設計狀況的影響,所以說做好地下室的設計工作時非常重要的。從我國很多建筑結構設計企業的發展現狀來看,其中還存在不少問題,例如,沒有嚴格要求地下室設計成效;在未詳細了解建筑物墻體厚度、混凝土強度、建筑材料性能的基礎上,就盲目地開展地下室設計工作,這直接影響到了建筑結構設計工作的可靠性,對將來的建筑工程施工質量而言,埋下了安全隱患。
1.2圖紙設計中存在的問題建筑工程的施工步驟都是按照事先設計的施工圖紙展開的,所以對于整個施工環節來說,建筑施工設計圖紙有著至關重要的作用。可以說圖紙設計工作的成效,會對整個直接建筑工程的施工質量產生重大影響。然而,從我國建筑施工企業的施工現狀來看,很多施工團隊都忽視了設計圖紙工作的重要性,采取了不認真的態度對待施工圖紙設計工作,使得施工圖紙不夠嚴謹,缺乏學科、合理性。例如,在設計各層結構的具體施工圖的時候,使用了不標準的圖集,也沒有弄清楚各層梁、柱、墻的詳細構造。
1.3建筑選址中存在的問題我們常說:“萬事開頭難。”如此可見,要想做好一件事情,就必須要有一個好的開頭。這句話運用到建筑結構的設計工作中,也就意味著要做好最基本的結構設計工作。對于任何建筑施工項目而言,倘若選址存在不穩定狀況,那么再好的建筑結構也無法為整個建筑工程的施工質量提供保障。當前,在建筑選址中存在的選址缺乏合理性、科學性等問題,直接影響到了建筑施工項目的安全系數,不利于提高建筑施工項目的質量。
2建筑結構設計對策
2.1優化建筑結構設建筑結構設計單位在優化設計高層建筑結構的時候,需要注意幾個問題:(1)設計工作要為提高建筑工程的施工質量服務;(2)要盡可能地控制好工程造價,將之設計在可接受范圍內。對此,需要建筑結構設計單位,在開展設計工作的過程中,要充分考慮投資商的經濟實力和實際的施工需求,權衡建筑項目的施工質量與建筑施工企業投資回報之間關系。所以建筑結構設計單位,要借助“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉”的原則,對建筑結構進行優化設計,促使建筑結構設計單位制定的方案可以達到令人滿意的效果。
2.2加強溝通與交流建筑結構設計師在開展建筑結構設計工作之前,應該要加強與承包商、投資商之間的溝通與交流,并通過與他們之間展開的交談活動,了解到建筑工程的具體施工要求,同時充分了解本次到建筑工程的施工基調,對建筑工程的施工現場以及地質條件進行整體把握,明確建筑方每個部門需要注意和配合的地方,將建筑結構設計的基本方案確定下來。
2.3明確參數含義在建筑工程中的有些專業術語難以區分,對于建筑結構的設計師而言,在沒有明確參數定義的前提下,開展設計工作,必然會影響到設計質量。理論上而言,參數是沒有明確界限的,但是在具體建筑工程施工環節中,每個參數都需要界定實際有效意義,所以設計人員應該明確參數的含義,并在實際的設計工作過程中,對這些參數加以正確利用。
3結束語
在設計的過程中,主體結構的選擇是非常關鍵的一個環節,如果選擇的結構體系類型不同,會導致工程的造價也出現比較大的變化。在設計時,結構工程師要按照建筑師的要求,在保證建筑功能的基礎上對建筑的結構類型進行確定,使建筑達到適用、可靠、安全的效果。在選擇結構類型時,要嚴格按照下面幾個原則來進行選擇:
(1)確定建筑的高寬比。在規范中房屋高寬比的規定雖然不是一個必須要滿足的條件,但是它是一個對結構剛度、整體穩定,抗傾覆能力,承載能力和經濟合理性的宏觀控制指數。一般滿足高寬比限制的結構有更好的抗側剛度,是比較科學的結構方案。
(2)結構設計。在結構設計時,要根據建筑的材料性能、建筑的功能、建筑的高度、抗震設防烈度、抗震設防類別來選擇合適的結構體系。
(3)要達到建筑造型和功能的要求。在布置水平構件和豎向構件時,要在滿足建筑造型和功能的前提下進行選擇,比如梁、柱子、板等,使其構成一個空間結構,從而抵抗水平力和豎向力。豎向力主要由豎向可變荷載和建筑物的自重構成,水平荷載主要由地震和風荷載構成。
(4)在正常使用的過程中,高層建筑要具有良好的剛度,防止因為出現比較大的位移,導致結構的承載力和穩定性受到影響。
(5)對抵抗水平力的結構構件進行合理的布置。要使結構抗側力的合力中心和水平合力作用點的投影盡可能接近,從而降低出現偏心的情況,避免產生影響建筑物的扭矩。
(6)確定抗側力構件的具置。質量中心要和剛度中心盡可能接近,減小建筑扭轉效應。
(7)建筑樓層的高度。通常情況下,建筑面積確定時,如果增加建筑樓層的高度會導致單位面積使用的材料數量增加。
2優化多層框架結構柱網的大小
在建筑工程中,框架結構柱網的布局會直接影響工程的造價,當柱距比較小的時候,力的傳遞路線比較短,樓蓋結構使用的材料也相對較少,但是使用的柱構件材料會增加,和基礎費用相比,當柱網比較大的時候,會增加梁的高度,提高配筋率,導致造價升高,所以,柱網尺寸的合理性不僅對結構的受力有比較大的影響,而且還會節省材料的使用量。
2.1結構布置的方案
根據建筑場地以及使用功能的具體情況,分別布置三種結構方案進行建模計算對比。
2.2對比方案
本工程使用PKPM-SATWE軟件對方案進行計算,前三個陣型的振動周期,X、Y方向的扭轉系數和平動系數如表1所示。從表中可知,方案二的扭轉周期出現在第二陣型,說明該方案的結構沿兩個主軸方向的側向剛度相差比較大,且扭轉周期比已超過0.9,屬于特別不規則結構,在地震作用下建筑的扭轉效應較大,可能引起不良后果,故結構方案不考慮方案二。在方案一和方案三中,由于方案三的柱距較小,方案三的梁、柱截面積是最小的,方案一的梁、柱截面積次之。經過對模型進行配筋計算,方案一由于Y向的框架梁的跨度適中,并向外挑出,受力比較合理,配筋的計算也會降低很多,而方案三由于柱網很密,計算得到的梁配筋結果都比較小。兩個方案的層間位移計算數據均滿足規范要求,方案三在位移比控制方面更具優勢,說明其在地震作用下的扭轉效應更小。在材料用量方面,方案一使用梁向外進行懸挑的方法可以使內跨梁的受力比較合理,材料的使用量比較經濟。而方案三和方案一相比,雖然框架柱的柱網比較密,框架柱數量相對較多,但由于框架柱截面以及配筋均比較小,故方案三梁工程的經濟指標總體上要小于方案一。例如在本工程中,方案一鋼筋含量約為34kg/m2,方案三含量約為33kg/m2,,市場鋼筋時價約為4000元,每立方米砼時價約為350元,則方案三梁柱的綜合造價比方案一可節省約22100元,經濟性較好。在降低結構柱網大小不會對建筑功能造成影響的基礎上,使用方案三時,需要對基礎造價因素進行考慮,例如當基礎的結構形式為天然地基基礎時,兩種方案的工程量大致是一樣的。當以樁基礎為基礎形式時,工程量和樁的類型有比較大的聯系,如果使用承載力比較小的樁型,在布樁數量方面的差距是不明顯的。如果使用單樁承載力比較大的大直徑樁型,布樁時考慮單柱單樁,由于柱子的數量增加,樁的數量也會有所增加。所以在設計時,要根據具體的基礎工程量和樓蓋工程量的和來進行柱網尺寸的選擇。
3平面規則對建筑結構造成的影響
建筑結構的平面規則性是影響建筑抗震效果的一個重要指標,規則的平面結構的地震反應要遠低于不規則平面結構,地震災害也會比較輕。結構計算可以將地震影響下結構的受力情況反映出來,使設計人員可以更好的根據地震反應情況對結構進行控制,設計出具有良好抗震效果的結構。通常情況下,越是簡單的平面形狀,單位造價相對來說就比較低。比如圓形結構,不僅受力相對復雜,而且建筑施工比較復雜,施工過程中需要花費比矩形建筑更高的費用。通常情況下,在建筑施工中,矩形和正方形會更加有利于居家布置和施工,此外還可以有效的降低工程的施工造價,在長方形住宅中,以長寬比為1∶2的住宅為最佳。而且由于工程平面規則,可以充分利用抗側力構件進行水平力的傳送,結構的剛度可以達到設計的要求,具有良好的經濟性和安全性。
4結語
學生考慮問題深入,對學生都給予較好的評語。其余學生由教研組組成答辨小姐進行逐個答辨。畢業設計的成果,基本反映了學生獨立工作能力的水平。
這次畢業設計工作,給予我們不少啟發,下面就今后畢業設計工作談一些想法。
一、選擇結合實際任務的不同類型畢業設計課題,進一步提高學生的獨立工作能力
建筑結構工程專業的培養目標是學生畢業后既能從事建筑結構的設計和研究,又能從事建筑工程的施工和管理,但他們在學校里要著重進行的是作為結構工程師的基本訓練。為了達到這個目標,必須在整個教學中加強基本理論,重視基本技能訓綜,切實安排好實踐環節,以及認真做好最后一個學期的畢業設計工作。
在各種教學安排中,傳授知識和培養能力是學校教學的兩個方面,而能力和創新精神卻是提髙教學質量的重要標志。能力和創新精神的丨川練應當貫穿在各個教學環節之中,使學生由低到高地受到連續的訓練和薰陶。但是畢業設計卻是貫徹理論聯系實際原則和綜合訓練獨立工作能力的最后的也是最重要環節。它對保證學生質量起著其它教學環節所不能代替的作用,因而必需予以髙度的重視和精心安排。
從歷史沿革看,我系本專業畢業設計曾有幾種做法:解放初期沒有畢業設計,學生祗是在臨畢業前閱讀幾篇文獻,寫份讀書報告;學蘇后開始設置畢業設計,做的是假擬題目,分建筑.結構、施工三個階段進行“總裝配”;58年后實行“真刀真槍”的畢業沒計,學生在一個小組里結合實際設計任務經歷結構設計的全過程;61年后“真刀真槍'’和“真題假做”的結構設計題目件舉,同時引入少呈科研題目,使學生學會科研方法。
我們認為把畢業設計作為“總裝配”也好,作為“經歷結構設計全過程”也好,作為“學會科研方法”也好,它們都有正確的一面,但也有困難的一面,而且不能概括畢業設計的基本要求。例如進行“建筑、結構、施工”的三階段總裝配,好處是學生能將已學知識聯系起來解決工程問題。但畢業設計時間短,學生要忙于完成三階段任務,精力分散,不易做到深入鉆研,不能更好地培養獨立工作能力和創新精神。又如“經歷結構設計全過程”的做法,好處是真刀真槍,能調動學生積極性,是一次實戰淚習。但生產和教學矛盾突出,例如設計資料常變動,各設計工種間技術矛盾很多,施工單位會提出種種實際問題要求推翻已做好的設計,因此學生會做大量重復性工作,有的不屬于基本教學要求。
我們認為畢業設計的基本要求,槪括起來應做到“兩彳、進一步”一就是進一步理論聯系實際,進一步訓練能力;抓住“三個性”——就是要求學生做畢業設計時具有綜合性、獨立性和創造性。這里所謂“進一步”,就是把畢業設計和其它教學環節聯系起來考慮,有些訓練可以在其它教學環節中基本完成,而在畢業設計中強調的則是進一步的提高。所謂“三個性”,就是在綜合進行“總裝配”的基礎上,強調培養獨立工作能力和創新精神。
為了達到這個目標,可供選擇的畢業設計課題是廣泛的。它可以是設計題目,可以是研究設計任務,也可以是本專業在結構、力學、材料、施工方面的科研專題。這里有一個核心問題,就是畢業設計題目要結合實際任務,它應該或者是一項實際生產任務或者是一個有現實意義的課題。學生不僅在畢業設計中能經歷一次設計的或小型科研的全過程,而且有為推動四化建設盡自己力量的責任感。有了這一點,學生就會有極大的主動性和極積性去研究解決各種工程實際問題,做一些有創新意義的工作。也就能使學生在畢業設計中更有目的地鉆研和運用理論,鍛煉基本技能,自覺提高獨立工作能力,自始至終地用高標準要求自己,最后達到培養目標要求。
二、抓好畢業設計前各個教學環節(尤其是實踐環節),是提高畢此設計水平的重要條件
建筑結構工程專業是設計類型的專業,培養目標測重于結構設計和設計問題的研究。上述畢業設計安排能不能完成培養目標賦予的任務?會不會削弱結構設計方面的訓練?這是必須認真考慮的問題。
我們認為,一個結構工程師,除了有寬厚的理論基礎外,必須有嚴S的學風,有熟練的運算、繪圖和應用規范手冊的技能,有一定的處理構造和施工問題的能力。這三方面是進行結構設計的基本要求。但要成為有作為的工程師,這些要求是不夠的。他還要有豐富的想象力,能做出好的設計方案,會處理新的工程問題L.這祥才能使生產不斷發展。所有這些學風、技能和能力訓練,顯然不能只在一個畢業設計環節中加以完成,而是大學五年培養的結果。大學平時教學環節和畢業計,@;一t有整體。所以,適當地對平時教學和畢業設計進行分工,將一些更基本的丨川練放莊F時教學中,尤其在乍時實踐環節中加以完成,而畢業設計丨則重對培養綜合性的理論聯系實際的能力,獨立工作能力和創新精神,則是可取的。
例如,學生測量實習時,我們可以要求他們在2~3周內完成一個廣區(或地區)的實際測圖任務,學生測繪的地形地物圖作為該廠的竣工圖或在該地區進行基建的依據。
學生肩負了生產任務,就能認真地對待每一個讀數,處理每一個數據,繪制每一根線條。這樣就能在不長時間內鍛煉嚴謹的學風,為今后培養更好的學風打下基礎。
又如我們有意地在一些課程設計和大作業中安排工程技能的訓練。譬如在“單層廠房結構設計”中,我們可以要求學生對一個典型廠房進行構件選型、主體結構和構件計算、處理各種構造問題、畫出結構布置圖、節點大樣圖、構件模板配筋圖、材料表等。
他們的計算和圖紙大體應達到生產用結構計算書和結構施工圖的水平。這樣就使學生在課程設計階段基本完成過去畢業設計中對結構施工圖訓練的要求,在畢業設計中就有更多時間去考慮新方案和新專題。在“髙層建筑結構”作業中,我們還可以要求學生進行一個較復雜的結構構件計算,了解一般結構工程的計算方法、步驟以及怎樣進行數值校核的方法。那么學生在畢業設計中就能擺脫一些數值運算釧練要求,用計算機進行工程計算:騰出精力去研究更為復雜的問題。
施工實習時,我們選擇寶鋼工地作為實習現場。那里有宏偉的建設場面,有先進的施工機械,有眾多的技術課題,有經驗豐富的技術人員指導。我們要求學生在完成實習任務的同時,為工地解決一、兩個實際工程問題,寫出專題報告,由工地技術人員負責審閱鑒定。例如有的學生為了統一異型鋼模板類型,改進了某項設計,可節約數十噸鋼材;有些學生對上海地區降水工程的歷史和現狀進行了調査分析,或者對寶鋼工程中的基坑邊坡穩定問題進行分析討論。他們都寫出有價值的專題報告,受到好評。在77和78級兩屆實習中,學生幾乎一致認為:“施工實習使我們開闊了眼界,學習了施工知識,受到了一次從未有過的獨立工作鍛煉,在能力培養上有一個飛躍”。
我們體會學生經過測量實習、課程設計、施工實習等實踐環節訓練后,在學風、技能和能力上,每次都能邁上一個臺階。如果思想抓緊,措施得力,一步一個腳印地前進,他們的進步將是不小的。這些訓練都能為畢業設計打下基礎,有些工程技術訓練大體得到解決,有些能力培養有了良好開端。在這個前提下,無疑地應該而且可以對畢業設計提出更髙的要求。
三、不同類型畢北設計題目的做法和要求
根據上面的畢業設計要求和我們的具體條件,我們認為畢業設計凈時間以16~17周為宜,畢業設計選題以三類為宜,即“設計類”、“設計研究類”和“其它形式研究類”。由于本專業培養目標和學生畢業后崗位都側重于結構設計和研究工作,所以前兩類題目應該多一些;又由于教學計劃中對結構課程設計已有一定訓練,所以單純設計的題目也不宜太多,以免過多重復。至于三類題目的比例,要看每屆畢業設計前的具體情況而定。
1.設計類題目,指的是學生所參加的實際設計任務,或以實際任務為背景的題目。這類畢業設計大體可分收集資料、方案、計算、繪施工圖、總結等個五階段進行。
在第一、二階段中,要考慮建筑、結構、施工三方面問題;在繪圖階段學生應參加各設計工種的技術討論和匯總工作;在總結階段有人可寫專題,有人可做本工程設計的業務總結。參加這類題目的學生一般可由三種人組成:基本技能尚嫌不足的學生,對結構設計有特長的學生以及少數成績優秀、組織能力較強的學生。
2. 設計研究類題目,指的是學生所參加的某項實際工程設計任務中的研究專題。
也可以是學生在參加某項工程的部分設計后,著重解決一、兩個專題。做這種專題時,在設計方面要求學生達到技術設計階段的要求,有一定份量的計算和繪圖工作;在研究方面要求學生有較深入的理論分析,有自己獨立的和創新的見解,有一些專題論文。參加這類題目的學生人數應該比另兩類題目多。這些學生對一般性的設計技能已有一定的訓練,有較好的自學能力,因而在畢業設計中有可能對他們進行進一步提高的訓練。
我們認為這類題目可以多一些,原因有四:
①學生在結構設計上至少能做到技術設計階段,在研究上有自己的專題,能夠滿足畢業設計的基本要求;
②不受生產任務在時間上和工作量上的限制,生產和教學的矛盾不大,又能為生產和技術改造直接服務;
③題目與教師的科研能結合。目前教師的科研大體有兩類:一類是基本理論,一類是工程技術專題。后一類更容易結合。教師指導這類題,花時間不多,收效卻不小。
學生又能為教師的科研提供必要的數據,所以教師愿意帶;
④與當前土建技術發展方向結合(例如髙層結構的某些專題,結構優化問題,抗震分析等),比較有生命力。
3. 研究類題目,指的是學生所參加的結構設計以外的專題研究,
如結構實驗研究、施工專題研究、結構力學專題研究、建筑材料專題研究等。有的可以實驗研究為主,有的可以理論研究為主。本科生做專題研究,可以在教師指導下進行,也可以和碩士研究生組成梯隊。本科生和碩士研究生進行研究的區別之一是研究生一人一題,而本科生一般都由幾個人合作進行。他們在一起做實驗,進行理論分析,互相啟發和補充,但每人必須有自己的工作5得出自己的見解和結論,寫出自己的論文。參加這類題目的學生是少數。他們理論基礎和技能訓練都比較好,有較強的自學能力,并a在平時表現出對結構實驗、施工.力學.材料等方面有較大的興趣和愛好。
現在的建筑結構模型基本都是應用在高校中的建筑制圖等課程中,這些建筑結構模型大多是由一些相應廠家生產的,但是現存的一些模型大多存在著一些問題:首先,由于運輸、制作、安裝和結構穩定等因素的影響,這些廠家在生產建筑結構模型時,經常使用有機玻璃對材料進行替代建筑中的實際材料鋼筋,這樣生產的模型雖然在外型上看起來沒有很大差別,但是實際作用卻打了很大的折扣,某些重要內容無法得以體現,如鋼筋梁柱之間的錨固、鋼筋材料本身的材料特征、鋼筋的實際搭建方式等都無法真實呈現出來。其次,只有單純的硬件模型還無法達到很好的教學效果,還需要結合配套軟件,也就是模型的說明,用來反應模型的具體內容及相關知識的延伸,但是實際情況下,由于技術力量的有限性導致模型反映內容比較單一,大多數廠家并沒有提供模型相關說明,制作的模型也大多只是反映了簡單的結構構造。單純使用模型進行教學,教師自身的水平很大程度就影響了教學效果,導致了一些教學水平一般的教師無法真正體會到模型的作用。如果模型出廠時能夠配套相應的說明,結構模型就不僅是用來反映簡單的建筑構造,而是對建筑材料、實驗、預算、施工等內容進行綜合反映,有利于教師對整個施工過程進行有效講解,也就能夠更充分地體現出模型的作用。
2建筑結構模型研制
(1)建筑結構模型設計
研制建筑結構模型,首先需要對建筑結構模型進行設計,下面以一個建筑結構模型為例。模型設計為兩層,每層兩個方向各為兩跨的結構,下層采取一半高度置于土中的設計,來增加其穩定性,從而也方便觀看。梁柱斷面采用1:2的比例,梁長和柱高都采用縮小比例2:1,從而保證更好地反映相關內容。梁柱錨固處的鋼筋采用焊接的方式進行固定,保證整個結構更加穩定,如果梁的撓度過大,則需要采用有機玻璃模板來進行固定。
(2)建筑材料及實驗
工程中購買的鋼筋,一級小規格的鋼材大多是圓盤形式,二級和三級的鋼筋大多是直線線材形式,其一般長度為9米。而且鋼材表面上也經常有相關標示,如廠家的商標、鋼材的規格及直徑,這些標示一般是每隔2米出現一次。鋼材表面的形式分為光圓和帶肋,帶肋又分為螺紋肋和月牙肋兩種。因此制作模型時對于板筋選用時應選用光圓鋼筋,梁處的鋼筋應選用螺紋肋,柱筋應選用月牙肋。從廠家購買鋼材后應當注意廠家提供的出廠合格證,這為以后的工程驗收提供了非常重要的保證。出廠合格證一般也分為兩種,一種是廠家提供的蓋有廠家公章的原始合格證,另外一種是在廠家的原始合格證上也可以加蓋經銷商的紅章。鋼筋是建筑工程中必不可少的材料,因此使用時應當對其材料進行見證取樣檢查。取樣時可以按照相關規定取一定長度的鋼筋到檢測單位進行檢查,并要求其出具相關檢測結果報告。檢測內容通常分為屈服強度、抗拉強度、伸長率和冷彎性能的檢測,前兩項為力學性能的檢測,后兩項為塑性性能的檢測。
(3)建筑結構構造施工
在建筑結構構造施工中,鋼筋的連接形式主要分為綁扎連接、焊接和機械連接三種,在實際的建筑工程施工中,前兩種更加常用,機械連接形式使用比較少。在進行模型制作時,可以將這三種連接方法在不同部位都出現,從而便于學生對這三種連接形式有直觀的認識??梢栽诎褰畹倪B接中采用綁扎的形式,邊柱和角柱可以采用機械連接中的套絲對接連接,中柱中可以采用電渣壓力焊連接,梁筋則采用閃光對焊連接。對于焊接工程也需要出具相應的檢測報告。
3建筑結構模型在建筑工程教學中實際應用
建筑施工圖紙大多采用的平法標注形式,對于建筑結構模型來說,則可以將圖紙和模型進行對比,使學生能夠更直觀地認識到鋼筋的布置。比如梁KL1(2A),表示這個梁的編號為KL1,并且該梁有兩跨,一端是懸臂,梁的斷面是200*600,箍筋為8雙肢箍,間距是200MM,加密區的間距是100MM,上部布置2根通長18鋼筋,負彎曲處設置5根18鋼筋,布置形式分為上下兩排進行布置,上排斷點為凈跨徑的1/3,下排斷點為凈跨徑的1/4。腰部設置兩根16的抗扭構造的鋼筋,下部布置3根通長的20鋼筋。另外,梁柱錨固連接處的構造是以平法圖集中的規定為要求的,具體選用的是《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》,按照此規定要求,柱頂處和梁錨固分別采用其43頁非抗震KZ邊柱和角柱柱頂縱向鋼筋構造中詳圖B和44頁非抗震KZ中柱柱頂縱向鋼筋構造中詳圖B的做法,梁采用57頁非抗震樓層框架梁KL縱向鋼筋構造彎錨的做法,懸臂端則采用66頁各類梁的懸臂端配筋構造詳圖C的做法。
4結語
鋼材料在潮濕的空氣中極易發生腐蝕,而且建筑工程鋼結構要承受極大的荷載作用,更加促進了輕鋼結構的疲勞,使其強度大大降低,甚至出現脆性斷裂。另外,鋼材料的耐火性能較差,實驗證明鋼的受熱后強度也會下降很快。在全負荷的情況下,普通建筑用鋼受熱為300℃后,剛體強度開始急劇下降;鋼材料將會失去穩定性的臨界溫度大約為540℃。所以鋼材一旦受熱,其諸多力學性能如屈服強度、彈性模量、抗壓能力以及荷載能力都會明顯降低。當鋼材火燒十幾分鐘后,其力學性能會低于建筑工程結構的承載許用應力,甚至軟落下來,就會發生重大的事故,造成慘重損失。因此,在建筑工程中,一定要做好輕鋼結構的防腐及防火工作,這樣才能確保輕鋼結構的設計壽命,保證工程的質量,增加其安全性和耐久性,減少事故的發生。
二輕鋼結構的防腐技術
1表面處理
對鋼材料進行必要的表面處理是非常重要,主要是清除掉鋼鐵表面的鐵銹層與油污等污物,對鋼鐵表面殘留的黑氧化皮尤其要清除干凈。因為這些污物可以說是鋼鐵發生電化學腐蝕的陰極,當鋼材處于潮濕環境中,就會發生腐蝕,除去后可減少腐蝕的可能。表面處理質量需確保鋼構件表面露出金屬光澤,具體參照相應的涂裝前鋼材表面預處理規范。
2常用方法
目前,對鋼結構防腐的主要手段是在其表面涂刷防腐漆,也稱為涂層法。在進行防腐涂料的涂裝時,一定要確保涂層厚度均勻且適度、粘結牢固、無脫層、不可空鼓和漏涂。施工具體要求如下。
(1)要能夠選擇合理的涂層結構和涂刷方式
能夠考慮到輕鋼結構的裝飾要求、使用年限以及在涂裝施工時的具體情況,配套使用底漆、面漆、中漆,發揮其最佳作用。涂層結構就是由這三種防腐漆組合而成的復合涂層。簡單來說,底漆在內側,起到附著與防銹作用;中漆在底漆與面漆之間,增加了漆膜厚度;而面漆在最外側,主要起防腐蝕與老化作用。合理的涂層結構有利于提高鋼材防腐性能,延長輕鋼結構的使用壽命。另外,涂刷方式的選擇對提高涂裝施工進度與質量、節約成本就有重大影響。涂刷方式主要有手工刷涂或滾涂法、空氣噴涂法與浸涂法。
(2)涂裝施工的質量控制
主要是對涂裝施工的環境及過程、干漆膜的厚度進行質量控制。涂裝施工的環境為5℃~38℃的溫度與不大于85%的相對濕度;另外,還要求施工現場不能有太多的粉塵。在涂裝前,輕鋼結構表面不能有露珠存在;涂裝之后,五天內不能淋雨。在刷漆時,必須等第一遍涂料干透后,才能刷下一遍。干漆膜的厚度要使用測厚儀進行檢測,一般要求室內為125μm,室外為150μm,偏差為±25μm。
三輕鋼結構的防火技術輕鋼結構的防火最常用的方法為防火涂料保護法
1防火涂料的選擇
輕鋼結構的防火涂料主要按燃燒性能特點、噴涂對象環境或噴涂厚度的不同分類。在這里,只討論根據其噴涂厚度不同的分類,具體性能特點如下。
(1)厚型8~50。缺陷:①厚型防火涂料的涂層厚、有較大的自重、當涂料的黏結力差時極易剝落。另外,在涂裝施工時,需要使用金屬絲網加固施工,易造成施工成本的增加和施工周期的延長;②涂層的表面也較為粗糙,美觀性差;③需養護水泥基涂料。優勢:①厚型防火涂料具有較高的耐火極限,實驗證明可達3h;②因其主要組分為無機材料,所以具有相對較好的耐久性。而且,無機材料易得、來源廣、價格便宜,涂料價格比其他的低;③涂料遇火后,不會放出任何損害人體健康的有毒煙氣;④涂料運輸方便,為袋裝出廠。
(2)薄型4~7。缺陷:①涂料的耐火極限比厚型涂料的低,最高可達2h;②因其主要組成為有機材料,耐老化和耐久性較差。涂料遇火時,可能會釋放出有害煙氣,需改進;③涂料大多用于室內鋼結構,需向室外的產品研究開發。優勢:①薄型防火涂料的涂層薄、自重小、黏結力好、不易剝落、涂裝施工較為簡單,無需金屬絲網加固,干燥較快;②涂層的表面光滑、裝飾性好、可調配出多種顏色,;③單位面積消耗涂料的量少,施工成本低;④涂料的抗震性能與抗撓曲性強。(3)超薄型≤3。缺陷:①超薄型防火涂料與薄型涂料具有相同的缺陷;②超薄型防火涂料未能應用于室外鋼結構,目前無此類產品。優勢:①超薄型防火涂料的涂層更薄,裝飾性更好,可調配顏色更豐富;②具備薄型涂料的所有優點。
2基層處理
在噴涂防火涂料前,必須做好基層處理。在輕鋼結構的表面應根據使用要求,做好防銹工作。對大多數建筑工程中輕鋼結構而言,需要噴涂不與防火涂料發生化學反應的防銹底漆。另外,如果試驗證明選用的防火涂料也具有一定的防銹功能,可不做防銹處理。
3涂裝施工
由經過培訓且合格的專業施工人員進行防火涂料的涂裝施工;還需遵循廠家的說明書進行防火涂料的調配,并及時攪拌使調配好的涂料稠度適中,確保在涂料噴涂后不發生剝落與流淌現象。目前常使用的涂刷方式為噴涂法、手工刷涂法等。
四耐候鋼的應用
建筑工程中輕鋼結構采用耐火耐候鋼,可有效做到防腐與防火。因為耐火耐候鋼具有優良的耐大氣腐蝕性與防火性。目前在建筑工程中,耐火耐候鋼是使用較多的Q235與Q345鋼的替代鋼種。在力學性能上,它與普通建筑用鋼具備相差無幾的焊接性能、屈服強度、抗壓能力等室溫力學性能。在施工時,耐火耐候鋼的應用可以避免或減少防腐涂料與防火涂料的涂裝,有效地節約成本,也可以減少涂料的環境污染。另外,在輕鋼結構中采用耐火耐候鋼,可有效減薄鋼材厚度,能節約一大部分成本。同時,耐火耐候鋼自身還具備永久性和自愈性能,也就是說此類鋼材在在使用過程中,無論受到擠壓、表面擦撞或火災,都會保持其耐火耐候性不變,這從根本上做到了建筑工程中輕鋼結構的防腐及防火工作。
五結束語
鋼筋工程是高層建筑主體結構施工中的重要組成部分,對建筑結構的穩定性有很重要的影響。只有在鋼筋選購、加工、存放、安裝等環節中確保其質量,才能為建筑主體結構施工提供便利,確保建筑主體結構施工的質量。對于鋼筋加工、存放階段,第一,需要確保鋼筋原材料的質量,做好鋼筋原材料的驗收工作。在進場過程中,對其產品合格證、型號、強度等進行嚴格的檢查,避免不合格或不符合工程施工要求的鋼筋材料進場;鋼筋的存放必須整齊,同時由于鋼筋具有容易生銹的問題,需要做好必要的防銹保護措施。在鋼筋的加工方面,應該結合工程施工圖紙的具體要求,根據工程設計的結構形狀等進行加工。同時將加工好的鋼筋配件進行合理存放,并做好相應的防護措施。對于鋼筋安裝,第一需要將安裝過程中必備的工具準備妥當,然后合理配置施工人員,做好技術交底。同時加強對鋼筋安裝人員的培訓,使其嚴格按照鋼筋安裝規范進行操作。對一些柱梁交叉處鋼筋縱橫交錯及其他鋼筋較多的柱筋應分組編號,以防混淆。對一些斜柱、異形柱,柱鋼筋應用鋼管支架對鋼筋進行臨時固定。對于規格大于22mm的應采用機械連接??傊摻罟こ虅毡乇WC其級別、規格、數量、長度、間距、錨固長度及保護層厚度符合要求。
2混凝土工程
高層建筑混凝土主體結構施工具有配筋多、體積大、結構復雜等特點,同時對施工技術具有較高的要求。在混凝土主體結構施工過程中,不僅需要控制施工材料的質量,在施工過程中還需要控制施工溫度,嚴格按照相關的規范進行混凝土的配置、運輸、澆筑、振搗、養護等,避免混凝土結構強度受到影響。作為一種水硬性材料,混凝土工程施工中必須進行適當的養護,可以說養護施工是混凝土質量的有效保障措施。進行混凝土養護,主要是為了在混凝土硬化期間,防止其表面的水分過渡流失,影響混凝土結構穩定性、強度,避免其表面出現裂縫?,F階段,混凝土工程養護施工中一般利用新型的養護工藝,即加入養護劑。利用養護劑能夠有效的隔離空氣與混凝土表面直接接觸,避免水分流失,確?;炷羶炔克磻倪M行。當然,在進行混凝土養護過程中,應該對養護的時間進行嚴格控制,對于大體積凝膠材料混凝土來說,其養護時間一般不能少于14天,同時也應該根據實際的情況,如天氣、溫度等進行具體考慮。對于大體積混凝土來說,其表面水分流失快,需要在其表面用一層塑料薄膜進行養護,及時調整混凝土內外溫度差,確?;炷恋膹姸?。目前,在我國高層/超高層混凝土結構中,C40-C60及混凝土應用已較為普遍,采用高強混凝土可以減少構件截面尺寸,增加有效使用空間,降低自重,節省材料費用。另外,高強混凝土流動性不佳,使泵送難度加大,促進了混凝土技術的進步,國內的泵送混凝土主要采用摻粉煤灰和化學外加劑。
3垂直運輸
在高層建筑工程施工過程中,涉及的垂直運輸作業很多,并且運輸量一般較大,給指揮工作增加了難度,施工人員的安全防護工作尤為重要。所以,在垂直運輸過程中,需要選擇合理的運輸機械,如施工電梯、塔式起重機、輸送泵等等,這樣才能確保垂直運輸的安全,提高工程運輸的經濟效益。
4總結
以特定要求為目標,政府和建筑企業研究和測評建筑工程及其質量的過程就是建筑工程質量檢測。通過力量資料的收集和查閱,本文對建筑工程質量檢測的特點進行了如下概括和總結:
(1)合法性。建筑工程質量檢測以國家頒布的《建設工程質量檢測管理辦法》為法律依據。
(2)公正性。根據國家的法律法規,第三方檢驗機構受相關利益者的委托檢測建筑工程的質量,以檢測結果出具檢測報告。因而,建筑工程質量的檢測更公正、公平。
(3)真實性。檢測機構出具的檢測報告是檢測和評估建筑工程的真實情況的結果,因而,具有真實有效性。
(4)準確性。檢測機構的檢測以質量工程質量的法律規定為原則,保留了所有檢測的憑據和資料,因而具有準確性。
(5)獨特性。建筑工程檢測報告的質量評估是針對某一工程而進行的,因而建筑工程具有差異,某一建筑工程的質量評估只能代表本工程的質量檢測結果,所以決定了其特有的性質。
2建筑工程主體結構質量檢測的內容與技術措施
2.1外觀檢測
因為從直觀上看,工程的整體可以從建筑工程的外觀上展現出來,所以,檢測建筑工程主體結構質量的過程中,檢測建筑的外觀其中的重點。就工程建筑的混凝土結構構造方面來看,墻面坑洞及裂紋、結構疏松和混凝粗糙等都是外觀檢測必須包含的內容,從這些方面上來看,建筑工程存在的問題和缺陷都可以在質量問題上體現出來。其中,外觀的檢測內容包含兩個方面,一方面是尺寸度量,它是分析建筑結構中多方面的基礎構建,其中包含有工程結構中支柱的直徑何高度、墻體側面深入地下的深度等內容。正是因為這些準確的數據測量,因而建筑工程的外觀施工能夠嚴謹的完成得到充分的保證。另一方面,估算測量的內容包含有測量和評估精確度不明的部件,不但確??刂坪霉こ滩考叽绲淖儎臃?,而且保證了按照要求設計建筑工程的外觀。
2.2鋼筋保護層的檢測
工程建筑結構的抗壓強度,也就是檢測鋼筋的保護層,直接決定了其穩定和鞏固的程度,所以,充分保證工程的質量重視工程結構抗壓強度的重要性。測量工程建筑抗壓強度包括兩方面,其一是靜態抗壓檢測和動態抗壓檢測,它主要是利用雷達或超聲波等工具檢測工程結構的脈沖壓,推導結構部件的抗壓強度是通過發射脈沖與反射脈沖的脈沖波形質檢異同的比較完成的。其二是共振測定和鉆芯取樣法,前者判斷結構強度利用的原理是將適當的振幅和頻率的檢測波發射到工程構件上,進而得出工程構件以及檢測波產生多大的共振,最終得出判斷。另一種鉆芯取樣則就是在鉆孔檢測直接檢測主體結構的強度得出結論。但是因為多樣化的建筑結構,同時缺乏完善的檢測手段,因而必須具體問題具體分析,選擇和建筑工程本身相適應的檢測方法,這樣才能得出精準的工程結構抗壓檢測結果。
2.3混凝土的檢測
(1)回彈法?;貜椃y量工程結構質量采用的重錘必須具有一定動量,進而通過對結構表面錘擊的方式得出測量結果。工程結構不一定能夠吸收所有捶打的動能,這主要是因為受到外界振動的影響,工程結構的混凝土只能吸收一部分,而重錘受到其余部分的動能產生反彈,從工程結構的表面離開。接著在比較重錘的反彈高度并與重錘的初動量的測量結果之后得出工程結構中的混凝土結構。例如,通常使用隨機抽樣的方式進行回彈法的抽樣檢測,抽樣檢測必須選擇不少于十個檢測構件進行。如果是檢測區域比較大的結構,可以將檢測區域劃分為若干小區域獨立存在。如果樣本容量尺寸為4.5×0.3m以下的構件,那么可以將其劃分為五個部分。測量的過程中,測區位置的安排要以構件的類型為依據,同時,要保持在2m的范圍內布置測區?;貜梼x在使用的過程中要保持水平,測區的面積最好不能超過0.04㎡的范圍,還要根據不同的區域記錄相應的數據,避免出錯。
(2)超聲回彈法。超聲回彈法的方法原理是以回彈法為前提,充分運用超聲的優點,以超聲儀器為測量工具,將待測物體中的傳播時間以及超聲在物體內的傳播速度都計算出來,而且在上述基礎上測量主體結構表面的硬度參數,最終主體結構的硬度參數就在結合回彈值和聲速兩者的計算中得出。與其他檢測方法相比,超聲回彈法的特點較為突出,尤其是利用超聲回彈法,主體結構中的水分不會再成為測量的影響因素。因為現在建筑結構基本上都是利用混凝土建造主體結構,所以僅僅使用其中一種方法,主體結構中的水分很容易影響測量。因而必須結合超聲檢測法和回彈法,保證檢測結果盡可能不受主體結構中水分的影響,進而保證主體結構檢測的準確性。
3建筑工程主體結構質量檢測的管理措施
3.1建立監督小組
保證測量的精確度不但需要正確的檢測方法,同時也不能忽視對測量的監督,做好監督工作可以充分保證有效的建筑工程主體結構質量檢測。和具體的質量驗收相比,監督工作具有隨機性的特點,但是建筑工程主體結構質量檢測也可以有效的借鑒監督的結果。監督工作的作用是可以保證建筑工程主體結構的質量在檢測工作中反映的有效性,同時,監督部門要對隨機抽查實體建筑檢測結果給予高度重視,與此同時,也不能忽視檢測時產生的損害建筑主體的行為,并及時遏制這種檢測手段的實施。和具體的質量檢測有所不同,監督檢測工作的目的在于通過簡單有效的檢測手段,對實體質量驗收的具體效果充分掌握。通常由監督部門專門建立監督小組,利用精密的儀器,采用正確的測量手段,有效處理和檢測現場產生的問題。
3.2根據結構的形式抽樣
建筑工程主體結構的質量檢測手段必須科學、合理,以此確保產生準確有效的檢測結果。一般而言,利用抽查的方式檢測數量較大的待檢對象,其中抽樣數量的合理性直接關系到抽樣檢測結果的準確性。因而必須以待檢結構的形式分類抽樣,進而準確測量主體結構質量。例如,抽樣檢測不同的結構類型,包括檢測鋼結構、鋼筋混凝土結構,還要測量砌體結構,其中,每一個結構中又有具體的結構類型劃分,分別進行抽樣檢測。
3.3根據檢測物的容量選擇合適的樣本容量
選擇合適的樣本容量也是建筑工程主體結構質量檢測時必須重視的。按照相關的規定,監督部門必須檢驗檢測方式的合理性,一般而言,只要要選取待檢物總體容量的10%以上的容量作為樣本容量,若不滿總體容量的10%,則可信度不高。
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