時間:2022-11-19 16:18:15
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摘要:鋼結構以質量輕、抗震性能好、強度高、塑性韌性好,施工速度快等優點在工業廠房、高層住宅、豪華寫字樓等項目廣泛應用,鋼結構的設計、制作、安裝存在的現實問題應引起足夠的重視,否則將給工程質量留下隱患,現結合自己的經驗,對鋼結構工程的實際情況和現行有關規范進行討論,并提出相應的預防措施。 關鍵詞: 鋼結構 施工 通病 預防措施
一、鋼結構工程設計過程存在的問題及預防措施
(一)設計圖紙中經常出現以下一些問題:
1、設計圖紙應用規范不齊全、不正確。如有的設計說明使用了過時的、已經廢止的標準;有的材料牌號、等級不全、高強螺栓、普通螺栓和焊接連接點的標記不明確或未顯示。對各類高強螺栓、普通螺栓、栓釘、拉鉚釘及其墊圈的規格、型號、性能沒有具體標明,而這些均已列入了鋼結構施工質量驗收規范,并作為強制性條文要求,如果設計圖紙未加說明,施工和驗收就缺乏依據,造成盲目施工和無法驗收的后果。
2、設計總說明未寫明工程的安全等級和使用年限。工程的安全等級不同,對焊接等施工檢查要求也不同。安全等級為一級的,一、二級焊縫的焊接材料必須復試;安全等級為二級的,一級焊縫的焊接材料必須復試,二級焊縫的焊接材料就不一定需要復試。
3、鋼材的材質等級,高強度螺栓的摩試要求不明確。有的設計圖紙只寫Q235或Q345,不寫等級A或B,有的不提摩擦面試驗要求,也未明確不作摩試要求,施工單位無所適從。有的施工單位在采購材料后,再讓設計院認可,這是對工程質量采取隨意性的處理,極為不妥。
4、施工圖未注明焊接的坡口形式,焊縫間隙、鈍邊坡口角度、是否單面焊等。有的施工圖,對不同板厚的拼接焊未按規范要求開斜坡,局部應力線過分集中,違反國家技術規范,質量驗收往往通不過,又造成無法彌補的缺陷。
5、施工圖未注明除銹等級要求。對油漆(涂料)的品牌、材質、漆膜厚度也沒有要求,這樣,工程施工和驗收就沒有依據。
(二)設計階段預防措施
作為施工單位,取得施工圖以后,一定要組織有經驗的技術人員進行圖紙會審,看看應用規范有沒有問題;節點圖有沒有表述清楚;強制性條文所要求的內容在設計總說明中有沒有顯示,各種材料的規格、型號、性能、等級、施工的質量要求和工程的安全等級有沒有明確;節點設計是否合理;施工中有沒有不可逾越的難度等,都要向設計單位預先提出。設計圖紙的完善,是確保施工質量的前提條件。
二、鋼結構制作過程存在的問題及預防措施
(一)鋼結構制作存在的問題
1、在切割、下料時,翼緣板尺寸寬窄不一,造成H型鋼與牛腿的尺寸不一致,與牛腿聯系的鋼梁上下翼緣板錯位約一個板厚;切割邊緣有較深的切痕,板邊有明顯的凹陷,或有較深的鋸齒印,切割粗糙度
超標,拼板邊緣切割不垂直度,拼接錯邊等超標。
2、在組裝時,焊接H鋼無組裝胎架,造成H型鋼高度尺寸有偏差,腹板偏中心;翼腹板對接后,焊縫未矯平,有明顯凹凸;輕鋼腹板不平整,組裝前未矯正。
3、在焊接方面,輕鋼焊接H型鋼翼板開料后再拼接,焊縫未安裝引熄弧板,造成焊縫不飽滿,邊緣有凹坑未熔合等,與母材不齊平;柱腳、牛腿的焊腳尺寸小于設計圖紙的規定,角焊縫塌邊現象嚴重,收弧處普遍低于母材,氣孔較多;使用CO2焊的焊縫成形差,寬窄不一致,高低不一致,忽大忽小;手工焊焊縫不直,寬窄不一,咬邊現象嚴重;焊渣飛濺未清除干凈。
4、在鉆孔方面,事前未很好會審圖紙,在該開單排孔的地方,開了雙排孔,結果未補孔就留存在構件上。如柱與牛腿連接處的H型鋼為雙排孔,而大梁與次梁相同規格的H型鋼為單排孔,但開孔時都開了雙排孔,安裝后影響了強度和外觀質量。
5、總裝過程中,鋼柱牛腿與H型鋼梁連接處上下錯位,左右錯位,未控制好尺寸。
6、除銹與油漆方面:除銹馬虎,未達到等級要求,油漆不久就出現返銹、剝落;漆膜厚度不均勻,陽面厚度普遍超厚,可達250μ m,但陰面往往在90μm左右(室內漆膜厚度規定為125μ m);油漆前雜質未清除干凈,污物多,高低不平,流掛現象較普遍。
7、在構件運輸和堆放過程中,無擱臵件墊平堆放,而是隨意卸車,雜亂堆放,甚至讓構件埋入泥堆水溝中,造成構件變形、碰傷和污染。
8、構件出廠時,鋼柱、鋼梁的中心線標記未標示,相當普遍,給安裝施工矯正檢測帶來困難。
9、翼腹板拼接長度不符合要求。如翼板拼接長度不應小于翼板寬度的2倍,翼緣板與腹板拼接焊縫應錯開200mm以上,腹板拼接長度不小于600mm。但實際往往未達到上述要求。
(二)制作階段的預防措施
板制H型鋼的尺寸要嚴格控制,最好相應從整根H型鋼截取,防止牛腿高差錯位。 嚴格工藝。H型鋼組裝時,應有組裝胎架。如系組立機組裝,也應隨時檢查調整。 鋼板應整張大板拼接,采用埋弧焊焊接改善焊縫質量,既省時又省料。 切割應提高操作技能和參數正確,防止割縫、啃邊、塌邊、熄火、粗糙度過大等。 除銹質量盡可能采用拋丸或沖砂處理樣板對比檢查,使油漆后粘合良好,粗糙度合適利于摩擦系數的保證。嚴控油漆厚度,不能忽厚忽薄,防止陰面構件小于標準的油漆厚度,油漆過厚超過125μm,會增加較大的費用,造成無謂浪費。 構件拼接時,排版要按規范要求,控制好拼接長度,防止過短拼接,盡量避免構件端面板的拼縫間隙。 拼制H型鋼,應注意矯正質量,控制角變形值和平整度。 構件油漆后應標注構件中心線標記,構件超過20噸應標注起重點標記。 構件在運輸與場地堆放時,應有擱臵件墊平堆放,防止構件變形,碰傷和污染。
三、鋼結構工程安裝過程存在的問題及預防措施
(一)鋼結構安裝存在的問題
1、鋼柱安裝時違反操作規程,象蠟燭一樣一根根單插起來,當天又
無法形成穩固的框架單元,大風一來,造成倒塌。這樣的安全事故多次出現,應絕對避免。
2、單位無安裝工藝,安裝構件無順序。如有一展廳,建筑面積6000平方米,共4層。構件已全部安裝到頂,但主鋼柱仍沒有進行焊接固定,而邊上的輔助小鋼柱已全部焊完了。又如,鋼柱安裝完畢后,應盡快把鋼柱底部的墊塊墊平焊牢,然后用細石密實。但有的工地彩鋼板已開始安裝,柱腳卻沒有封閉。
3、錨固螺栓高低不一,柱腳平面事先未測,預埋時移位,形成柱偏位,應先測后埋。
4、安裝高強度螺栓,較多的出現以下一些問題:露牙不足,甚至低于螺母;螺栓未擰緊,扭剪型的未擰斷梅花頭,大六角的沒有初擰終擰標記;安裝時摩擦面的防護紙未撕掉;高強螺栓作臨時固定用,安裝后48小時內未漆封;未做扭矩與軸力復試,緊固力矩未按規定計算;摩擦系數試驗不到位,有的不做,有的只做一組。拉桿螺栓不擰緊,拉桿不直,腰園孔未用大墊圈,造成螺母與母材接觸面太小,極易穿孔。
5、現場焊縫普遍不到位。如剛性連接襯墊焊間隙太小,無法焊透,結果墊板手一拉就掉;襯墊板規格不符合要求,甚至用鋼筋代替;焊縫的成形不好,高低不平,寬窄不一,飛濺、焊瘤未清除,咬肉、氣孔較多;弧頭弧尾不加引熄弧板,出現凹陷等等。
6、圖紙會審不仔細,造成安裝質量缺陷。如設計圖紙未注明在吊車梁翼板上鉆孔,施工單位也未提出,結果在安裝軌道時采用焊接,
造成吊車梁下撓。違反強制性條文中有關吊車梁不允許下撓的規定。
7、圍護彩鋼板拼縫不密貼,收邊不良,“鼻孔”未封堵,影響對雨水的防滲漏和美觀。
(二)安裝階段的預防措施
安裝構件時應嚴格按安裝工藝順序進行,當天應形成穩固的框架單元,當不能形成時,應加纜風繩固定,防止出現倒坍事故。 鋼構件柱、梁安裝完畢后,應盡快調整鋼柱垂直度和高差墊片,然后封閉柱腳,并二次灌漿密實。 高強螺栓要把好扭矩系數和緊固軸力的復試,分別做好制作與安裝摩擦面的抗滑移系數。安裝高強螺栓控制好施工扭矩,露牙長度2-3扣,不允許高強螺栓當作臨時固定螺栓使用,高強螺栓終擰必須在48小時內完成。 加強安裝現場焊接質量控制,盡可能選擇具有較高水平的焊工焊接,提高焊接質量。 鋼結構工程的質量關系到人們的日常生活和生命、財產安全。要從設計入手源頭控制,制作、安裝過程每一個環節重視質量,加強控制,遵守施工程序和操作規程,堅持質量標準,嚴格管理,采取有效的預防措施,努力克鋼結構工程存在的質量問題,將這一新型結構不斷創新、改善。
參考文獻
[1]李惠民.土木工程施工技術[M],中國計劃出版社,2002年
混凝土時一種由不同材料組成的非均質體,外部載荷和環境的影響會引起內部產生的初始應力,內部轉移,擴散等復雜的現象,因此,混凝土在施工時會出現裂縫問題。大體積混凝土的特點是混凝土澆筑面和澆筑量很大,混凝土澆筑完畢時由于水泥水化熱的影響會使混凝土內部的最高溫度在很短時間內達到最大,這時,如果混凝土內外溫差超過25℃,那么在升溫和降溫階段就容易發生表面裂縫和收縮裂縫。裂紋按照深度不同可分為表面裂紋和深度裂紋。表面裂紋一般危害較小,深度裂紋的危害相對來說危害就比較大,有時可能會破壞混凝土結構的完整性和穩定性。根據其他方面,裂縫的原因可分為溫度變化引起的裂縫、地基變化引起的裂縫、設計原因引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、施工工藝的優劣引起的裂縫等。大體積混凝土產生的裂縫一般為溫度原因產生的裂縫,一方面是由于混凝土內部的原因:大體積混凝土由于水泥水化熱導致混凝土內部溫度很高,黨混凝土表面的溫度和氣溫相差較大時就會產生溫度收縮裂縫。混凝土的膨脹系數為每攝氏度0.00001,溫度每變化10℃,混凝土會產生0.01%的先膨脹或收縮。另外如果混凝土被約束變形,在結構中會產生應力,混凝土具有抗拉強度即溫度裂縫性能,當應力超過混凝土的這種性能時,地基就會變形產生裂縫。由于地基不均勻的沉降的垂直或水平方向的位移產生了額外的應力結構,除了混凝土結構的抗張強度,從而導致結構開裂。為了防止鋼筋銹蝕,應根據規范控制裂縫寬度進行設計,采用適當的保護層厚度。還有施工工藝的優劣引起的裂縫,在施工過程中,對混凝土的施工工藝的要求是比較高的,如果在施工過程中施工工藝部規范,在后期使用中產生裂縫的可能性會增大。
1.2大體積混凝土在施工過程中遇到的其他問題
首先,在施工過程中,大體積混凝土的澆筑和振搗過程中,應保證在每一處混凝土初凝以前就被上了一層新的混凝土覆蓋并振搗完畢,而且還應考慮結構的大小、鋼筋疏密、預埋管道和地腳螺栓的留設、混凝土供應情況以及水化熱等因素的影響。其次,在大體積混凝土的養護階段,要注意控制混凝土的內外溫差,這就要求應注意保持適宜的溫度和濕度,以此來促進混凝土強度的正常發展和防止產生混凝土裂縫并阻止其發展。大體積混凝土的養護不僅要滿足強度增長的需要,還要通過控制傷工的溫度來防止因溫度變形引起混凝土的開裂。最后,大體積混凝土在拆模時,混凝土的溫差不得超過20℃。
2大體積混凝土產生裂縫的原因分析
2.1混凝土自身收縮的影響
混凝土收縮現象就是其在空氣中硬結時體積較小的現象。在不受外力的情況下,混凝土的這種變形受到外部約束時,將在混凝土中產生拉應力,導致混凝土開裂。在硬結初期主要是水泥石水化凝固硬結過程中產生的體積變化,后期主要是混凝土內部自由水分的蒸發而引起的收縮變形。
2.2水泥水化熱的影響
在水泥的水化過程中(主要是澆筑后的5-7天左右),水泥會放出大量的熱,由于混凝土內外表面的散熱條件不盡相同,因此混凝土中心的溫度很高,而外部溫度不高,這就導致了混凝土內外的溫度梯度,內部產生壓應力,表面產生拉應力,當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產生裂縫。
2.3混凝土材料的影響
混凝土的裂縫主要是受本身的收縮受到的約束而產生的拉應力超過其抗拉強度而產生的。混凝土本身的收縮由其自身材料所控制,混凝土的材料包括泥土和水、砂石、外加劑和摻合料等。混凝土的收縮值和強度值因水泥種類和水泥的用量不同而不同,我們所關注的水泥細度問題中,水泥越細混凝土就越容易裂縫。砂石的含量越高混凝土也越容易裂縫,這是因為骨料表面所帶的泥份阻礙了骨料和水泥漿之間的粘結程度,弱化了界面結構,因而導致了混凝土抗拉強度的降低。另外實驗結果表明,摻加化學外加劑的混凝土的干縮值較大,且不同的化學外加劑對混凝土的干縮值影響不同。此外,結構設計和施工過程中的一些因素也對大體積混凝土產生不同程度的影響。
3對大體積混凝土產生裂縫問題的處理措施
混凝土的裂縫問題直接決定了施工效果的優劣,直接關系到工程的質量和經濟效益,所以裂縫問題的解決在施工工程中相當重要,但是它又是施工過程中避免不了的土木工程現象,不過對其進行處理的辦法還是有的。
3.1恰當選擇原料
在骨料的選擇上,可按照施工條件,盡量選擇大粒徑的中粗砂、有良好級配的石子。這樣既可以減少用水量,也可減少相應的水泥用量和混凝土的收縮和泌水現象。對于水泥的選擇,大體積混凝土產生裂縫的主要原因是水泥化過程中釋放了大量的熱。因此,在大體積混凝土施工過程中應盡量使用低熱或者中熱的水泥,并盡可能地降低混凝土中的水泥用量,從而降低混凝土溫度的上升,提高混凝土硬結后的體積穩定性。還可以通過適當增加活性細摻料代替水泥來保證減少水泥用量后混凝土的強度和坍塌度不受損失。在摻加外加料和外加劑方面,適當摻加粉煤灰可減少水泥用量,從而降低水化熱,但摻加量不可大于摻加適量的減水劑,這樣可有效增加混凝土的流動性,且能提高水泥的水化率,增強混凝土的強度,從而降低水化熱,明顯延緩水化熱的釋放速度。
3.2防止水泥熱化
水泥熱化會導致大體積混凝土的裂縫問題,因此,需對水泥熱化進行防止,比如,精心設計配合比;增配構造設計,提高抗裂性能等。
3.3施工質量的控制措施
在大體積混凝土施工質量的控制上,原材料環節的質量控制非常重要,首先要對水泥進行編號,其次要對粗骨料和細骨料中的顆粒含量進行嚴格的級配,最后就是要對一些外加劑和骨料含水量等多加注意。認真做好施工過程中的技術層面的工作,對實際問題要認真分析,適當調整各種材料的配比技術,應和具體的施工設備的變化而改變具體的施工措施。
現代化的機械設備是橋梁施工必不可少的依靠。因而橋梁工程的施工必須以良好的機械設備運行為保障,技術參數也要精確到位。因而必須做好機械設備的日常養護,使用時也必須嚴格遵循操作指南等技術標準。
1.2自然因素引發質量問題
橋梁工程通常長期處于自然環境中,因而受其影響也較大,暴曬、低溫、潮濕等都會影響到橋梁工程的質量,引發變形等問題。此外還要注意地質條件的影響,必要采取恰當的加固手段應對地質的不穩定。
2橋梁工程結構施工質量控制手段
2.1鋼結構橋梁施工質量控制
鋼結構是橋梁工程的關鍵部件,因而必須嚴格質量管控,尤為關鍵的是選擇恰當的材料,對于選定材料的必須逐漸驗收合格證書、批文、成分及性能檢驗報告以及質量保證等文件,驗收必須嚴格執行國家有關標準和施工要求。對于焊縫要還要進行焊接后的檢測,特別是對接焊縫或者有特殊要求的焊縫。對橋體還要進行防腐防銹處理。對鋼結構表現進行涂裝處理時要杜絕蒸汽和水汽,還要進行祛除灰塵、油污等附著物的處理;涂裝不宜在結露期和惡劣天氣條件下進行。鋼結構表面清潔或者油漆噴刷要在4小時內完成。如果噴漆超過4小時,要對鋼結構表面進行打磨,形成細致毛面,涂料必須具備相應的施工粘度,必要時可采用稀釋劑。稀釋劑的選用要和施工方式、涂料體系相匹配。如果涂料已經實現配好,臨時進入稀釋劑的情況是不允許的。
2.2混凝土的質量檢查和驗收
(1)對混凝土的質量進行驗收和檢驗,必須在相關技術標準的指導下進行。(2)對混凝土進行驗收,必須承包人和監理人員同時在場,通常采用無破損的檢驗方法,重點驗收橋梁工程的孔樁和全部具有代表性的樁,如果最某些樁有質量懷疑,還需要再次進行整體性的檢驗。對混凝土進行無破損檢驗時要設置預埋件,一般是由承包人負責設備,要遵循圖紙的要求。(3)芯樣鉆取工作人員,要么由承包商配備,設備和技術要求能全樁長鉆取7厘米直徑或者更好的芯樣,通常需要專門的訓練;要么由監理工程師指定專業鉆探對承擔取樣工作。(4)監理工程師要進行必要的復查。要用經緯儀對樁平面位置進行復查,還依據灌注記錄對混凝土進行復查,復查要提供書面報告。
3橋梁工程結構施工質量監理措施
3.1強化人員質量意識
對橋梁工程結構施工進行質量控制,必須不斷強化施工人員的質量意識。施工人員是橋梁工程結構施工的主導人員,他們負責具體的施工和組織,因而必須對他們進行全面的安全教育和專業培訓,才能保障橋梁工程的施工質量。要讓施工人員全面了解橋梁工程結構施工的重要性。
3.2確保施工方案科學可行
橋梁工程正式施工之前,施工單位應組織技術人員對施工方案制定科學、合理、有效的措施。事實證明,對橋梁工作結構施工質量進行全面、嚴格的控制,科學有效的施工方案、具體詳實的質量管理計劃必不可少。制定合理有效地施工方案和質量監管計劃可以提前找出施工中質量監管的疑點、難點,采取相應的措施。
3.3嚴格質量監管措施
橋梁工程結構施工過程要嚴格遵循施工要求和技術標準,具體表現為:設計圖紙施工、按照操作規范進行操作、質量標準檢查驗收等內容;認真做好橋梁工程技術質量交底工作,將具體的施工方法,質量監管要求、施工過程中應注意的問題、質量監管的相關措施等內容傳達給各施工部門,加強各部門之間的內部檢查和抽查工作。
3.4適時引用現代化監測技術
隨著科學技術的進步,現代化監測技術越來越多的用于橋梁工程結構施工中,既包括計算機技術、網絡技術,還包括通信技術,都能夠和質量管理技術有機結合,實現資料的共享、資源的高效配置,為橋梁工程結構施工質量管理提供科學、有效、全面完整的資料基礎。
鋼結構采用的材料相對比較簡單,一般也都是成材,在進行加工的時候也比較便捷,在土木工程鋼結構施工的過程中,一般會選擇精確度相對很高的構件,這樣在施工時,施工人員就可以在施工現場進行構件的拼裝,使用螺絲進行安裝就可以,不僅使施工更加的方便,又使施工的周期縮短,同時,鋼結構在安裝完成后,再重新進行改裝的過程也是比較便捷的。
1.2鋼結構的節能環保性較高
在建筑領域中,能源的消耗比較大,土木工程項目也不例外。但是鋼結構在土木工程中的應用可以有效的控制這一點,鋼結構的施工主要是以鋼筋為主要材料,而鋼筋具有可回收性,因此,在建筑物拆除之后,大部分的鋼結構都是可以回收利用的,這就有效的降低了能源的消耗情況,也避免了對環境的再次污染。
2鋼結構在土木工程中施工技術要點
2.1充分的做好鋼結構施工前的準備工作
在土木工程進行鋼結構施工前期,監理人員要充分的做好施工前的準備工作,不僅要對工程圖紙進行仔細認真的了解,同時還要詳細的了解工藝流程,充分的掌握施工過程中會遇到哪些技術難點。此外,還應該對圖紙進行仔細、認真的研究,對圖紙中可能出現的一些問題要及時的向上級報告,針對出現的問題,要及時的進行解決,確保鋼結構施工過程中不會出現失誤。
2.2塔吊在鋼結構施工中的使用技術
在土木工程項目的整個施工過程中,塔吊對鋼結構的施工有著重要的影響,在鋼結構施工的過程中,對于存在一些不同程度的起重幅度、不同重量的物體,塔吊對其都有著很強的適應能力。一般情況下,鋼結構施工都采用的是內爬式塔吊,可以從整體上降低鋼結構的使用成本。
2.3焊接技術在土木工程鋼結構施工中的應用
在進行土木工程鋼結構施工時,具有工程總量大、形式復雜、質量要求較嚴格、施工周期相對較短等特點,焊接作業對土木工程鋼結構的施工質量有著決定性作用,直接的影響了整個土木工程項目的安全性與穩定性。隨著科學技術的不斷變化發展,土木工程的高層鋼結構的空間定位已經可以做到,高層焊接技術的誤差值限制在9mm之內,施工效果比較明顯。
2.4吊裝技術在土木工程鋼結構施工中的應用
吊裝技術在土木工程鋼結構施工的應用有著重要的影響。在進行吊裝作業的時候,吊裝質量的好壞、吊裝速度的快慢對整個鋼結構施工都有著決定性的影響。因此,在進行土木工程鋼結構施工前期,要對吊裝的分布區域與施工工藝有計劃的制定出來,在進行吊裝作業設計過程中,要全面的考慮整個土木工程結構施工的平面設計圖、建筑物的立體構造、建筑內部的構造形式、塔吊的使用數量與位置分配、以及工程施工環境等等方面的因素,從而全面的展開綜合性、系統性的設計分析。
3提高土木工程鋼結構施工質量的分析
3.1加強鋼結構施工的設計與技術指導
鋼結構施工技術管理體系要不斷的完善,要嚴格的保證鋼結構施工的質量,要根據相關規定的標準對施工方案進行嚴格的審查,對于施工現象的工作人員是否是持證上崗的情況也要嚴格的審查,對于鋼結構施工的整體過程進行有效的技術指導,對于鋼結構的安裝與連接過程也要進行有效的把控,避免偏差過大的現象出現,確保鋼結構在施工的過程中能夠正常、順利的進行。另外,還要根據鋼結構的建筑自身的特點提出合理的施工方案,有效的施工流程、以及精準的施工參數等。還要聘請一些比較專業的人員,對施工人員進行技術培訓,從而使施工人員的技術水平不斷的提高,保證鋼結構施工能夠有效的、高質量的完成。
3.2科學、合理的采用施工設備
施工單位要根據土木工程鋼結構的施工特點,將質量較好的鋼結構施工設備有效的在土木工程中應用,不僅要滿足鋼結構施工的技術要求,操作性較強,同時,還要滿足工程施工成本節約的目的。對需要進入施工場地的設備要嚴格的檢查,對于設備的質量證書與實際的功能都要進行嚴格的審查,決不能因為價格低就選擇使用,要嚴格的確保工程配用設備的質量水平。
3.3確保鋼結構構件質量檢查工作的有效性
隨著鋼結構在土木工程施工中廣泛應用,鋼結構構件的加工過程也在也在不斷的發展,但是,對于鋼結構構件的質量確不能符合標準,這就要求土木工程施工企業在鋼結構構件進入施工場地時,要對其質量進行嚴格的檢查工作,對構件的尺寸大小、檢驗報告等等都要詳細的檢查,對于鋼結構施工過程中構件質量要嚴格的把控,從而使鋼結構施工質量可以有效的提高。
3.4對施工質量安全進行嚴格的監管
土木工程項目的有效施工,對人民群眾的生命財產安全有著重要的保證,在土木工程鋼結構施工的過程中,要確保施工的質量安全監管工作,一是,在鋼結構施工中要特別注重施工的安全性,對施工人員進行不定期的安全教育與技術培訓,并且,在施工的過程中設置防護網、安全帶等一些安全的防護措施,施工的工作人員也必須每人都佩戴安全帽;二是,工程的施工質量安全,在整個施工過程中,要不間斷的對施工質量與施工效果進行有效的檢查,防止在施工的過程中出現問題,盡可能的避免施工質量安全事故的發生幾率。
隨著社會的發展與經濟的進步,城市的工業及人口規模不斷擴大,需水量呈現出日益增長的趨勢。在供水需求不斷增長的趨勢下,供水水源不斷向外拓展,因此市政給排水管道的輸水距離逐漸加長。在這樣的形勢下,市政給排水管道工程結構設計面臨著更嚴峻的考驗。
1工程概況
山西省朔州市神頭電廠泉水置換供水管線工程位于朔州市東北約2km處耿莊水庫至神頭電廠段。屬于國家戰略引黃北線工程的重要部分,對解決晉西北地區長期的缺水狀況有重要的意義。本地區屬海河流域桑干河水系桑干河上游,區內屬干旱半干旱氣候,四季分明,夏季干熱,春秋剛多風沙。本工程由萬家寨引黃工程北干線耿莊水庫取水,經供水管道供水至水廠,再由水廠供水至神頭電廠。擬采用PCCP供水管,管直徑1.0~1.5m,管線長11.85km
2工程地質條件
為準確反應給排水管道沿線的水文地質情況、地形地貌,必須要具備完整的地形勘探資料與水文地質勘探資料。經地勘單位勘探,主要成果如下:供水管線地處山前傾斜平原區,地形起伏不平,出露地層為第四系上更新統洪沖積低液限粉土、低液限粘土,結構較松散,其中上部低液限粉土厚6~15m,下部低液限粘土厚度大于10m,局部分布人工堆積物,主要為雜填土、建筑和生活垃圾等。供水管線改線段供水管道持力層為為上更新統洪沖積上部低液限粉土,據該層土的物理力學性質指標及標準貫入試驗指標等,地基土承載力地質建議值為80~90kPa,臨時開挖邊坡為1∶0.75~1∶1.0。地基存在的主要工程地質問題為濕陷性土,地基土濕陷厚度為6.0m,濕陷等級為Ⅰ級。建議管基底部增設3∶7灰土墊層,厚0.5~1.0m,以減弱地基土的濕陷性。區內地下水位埋深大于15.0m,對工程無影響。供水管線區地基土對混凝土及鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。
3市政給排水管道結構設計的主要內容
3.1管道結構形式
一般來說,由給排水專業來確定管道材料及結構形式,與此同時,也要綜合、全面考慮管道的用途、口徑、流量、工作環境、覆土深度、敷設方式以及經濟指標、水文地質情況等因素。自來水廠的原水及輸水管道通常屬于承壓管,往往會采用以下幾種結構:鋼、鑄鐵、玻璃鋼、PCCP管、現澆鋼筋混凝土箱涵以及PE管等;而污水廠等重力流管道通常屬于非承壓管道或者壓力較小,出于經濟性考慮,往往會采用以下幾種結構:砌體蓋板涵、混凝土、鋼筋混凝土以及現澆鋼筋混凝土箱涵;在遇到鐵路、公路、過河渠等特殊地段或特殊情況的時候,局部地段的管道壓力較大時也可以采用鋼管形式。本文工程原水主管采用PCCP管,接口形式為承插口。
3.2管道結構設計及基礎選型
以管道規格、地面荷載、覆土深度以及試驗壓力、工作壓力、地下水位為主要根據,對管道的剛度、管道的強度進行復核、計算,最終確定管道結構配筋率、管道壁厚。而對于一些必須通過進行加固才能滿強度要求、剛度要求的管道來說,可以根據計算結果,選擇合理的加固措施,比較常用的加固措施主要包括管廊包管、混凝土包管以及鋼筋混凝土包管。本文工程采用北京河山引水管業有限公司朔州分公司設計生產的PCCP標準管,采用美國壓力管協會ACPPA為ASNI/AWWAC304編制的專用軟件UDP1.6對管道進行結構計算,其中:鋼筒厚度:1.5mm;鋼絲強度:1570MPa;活荷載:汽-20級重載車;纏絲應力:75%×1570MPa。計算結果如表1所示。因此,為了減少管子覆土規格的種類,加快管子安裝進度,保證管子由于覆土而造成的質量隱患,路面下清水管路的DN1200直徑PCCP管采用120°基礎包角。
3.3管道敷設方式
應綜合考慮管道地面障礙物、地下障礙物以及覆土深度等因素合理選擇敷設方式。一般情況下,管道敷設方式主要包括架空、頂管以及溝埋這三種,其中溝埋式是最常用的一種管道敷設方式。在利用溝埋式難度較大的情況下,可以選擇架空、頂管等方式。管道敷設方式方式不同,管道結構設計也會有所不同。本文工程局部有穿越鐵路線障礙處采用大直徑混凝土頂管(內徑2m,原水管從其中穿過),由鐵路部門單獨設計。
3.4抗震設計
在確定管線走向時,應盡量規避不利于抗震的地基、場地,若是必須要經過液化土地基、地震斷裂帶,則應根據管道的使用條件、重要性進行綜合考慮。對于給水管道來說,應當選擇延性良好、抗拉強度高以及抗折強度高的鋼管,此外還要密切注意進行防腐;對于排水管道來說,應當選擇鋼筋混凝土形式的管道,并采取構造措施,以盡量避免出現嚴重的損害。本文工程實例中,區域地震動峰值加速度為0.15g;本區地震動反應譜特征周期為0.4s;工程區地震抗震設防烈度為7度。綜上,在進行結構設計時,也要適當加強抗震設計。根據歷年管道地震災害調查,管道地震災害破壞絕大部分位于管道接口位置,PCCP管承插口具有較好的抗剪和變形能力,抗震性能較好。
3.5構造措施
首先,地基處理。應當將地基處理的平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖包含在設計圖中,掃描矢量化要進行處理的地段的地勘資料縱斷面,并選擇合適的參考點,以給排水專業的平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖為主要根據,在地質縱斷面上放置管道基底輪廓線,然后再劃分地質單元,注明樁號、基底高程,并將地下水位以及基底以下、溝槽范圍內的土層構造標明。根據樁號劃分,確定需要處理的部分,再針對地質情況、厚度,采取相應的處理方法。本文實例工程中,樁號0+000~1+382.05地段、樁號1+382.05~11+850地段以及供水管線改線段的水管道持力層為上更新統洪沖積上部低液限粉土,地基土承載力地質建議值為80~90kPa,臨時開挖邊坡為1∶0.75~1∶1.0。地基存在的主要工程地質問題為濕陷性。因此,建議管基底部增設3∶7灰土墊層,厚0.5~1.0m,以減弱地基土的濕陷性。其次,支墩與鎮墩。對于承插接口的壓力管道來說,應當設置水平支墩、垂直支墩。根據試驗壓力、工作壓力、土的參數以及管道轉角,計算所需支墩的大小。本工程根據10S505柔性接口給水管道支墩的相關要求進行設計。
3.6預防浮管
管道施工期間多雨或者管道敷設地段的地下水位比較高,在這樣的情況下,比較容易出現浮管現象,結構設計人員需要充分考慮到這兩點因素,加強對管道抗浮穩定的重視。在進行結構設計,根據管道結構計算結果,采取抗浮措施,以預防出現浮管問題。同時,在混凝土包封管道施工過程中,應該計算混凝土對管道的浮力影響,并采取措施固定管道。
4結語
綜上所述,隨著經濟的發展,城市居民用水、商業用水不斷增加,市政給排水管道工程逐漸增多。市政給排水管道工程在建成之后,能否長期有效的充分發揮其應有效益,結構設計是否合理是非常關鍵的因素,結構設計的質量直接關系到市政給排水管道工程的經濟效益,因此,必須加強對管道結構設計的重視。
作者:劉崇武 張云飛 單位:中國市政工程西南設計研究總院有限公司
國際工程項目是指國際工程領域中的項目,也可以說是國際領域中的工程項目。工程項目組織(ProjectOrganization)是指在工程項目管理人員中的職位結構設置及設置結果。工程項目組織的目的是按任務或職位制定好一套合適的職位結構,以使項目人員能為實現項目目標而有效的工作。工程項目組織的結構模式是指在項目上級組織的影響下,項目與上級組織以及項目內部的聯系方式。由于項目組織是在上級組織內形成,而上級組織通常是一種常規組織,所以項目組織與常規組織既不同又有聯系。按照這一思想,在項目管理組織中,形成了幾種項目組織的結構模式:職能化項目組織、項目化項目組織、矩陣化項目組織和混合組織。
一、工程項目組織結構模式
(一)職能化項目組織
與常規組織聯系最密切的就是職能化項目組織(FunctionalOrganization)。這種模式為了給項目安個“家”,把項目放到常規組織的一個職能部門去,使項目組織成為常規組織的一部分。在職能化項目組織中,人員利用上有最大的彈性及適應性。部門作為項目相關專業技術專家的基本管理基礎,專家可被臨時安排到項目中,完成所需要的工作后被立即安排回他們的常規工作;部門中的專家也可以被組織起來共享知識和經驗,個別專家還可以被不同的項目利用。因此,職能部門在個別人離開項目甚至上級組織時,仍可保持技術上的延續性。
在這種模式下,客戶、委托人不是活動和關心的焦點。職能部門有自己的常規工作要做,這些工作通常是優先于項目考慮的,因此客戶常被忽視。有時在職能化項目組織中,沒有一個人對項目負全面責任。這種不明確責任的失誤通常意味著項目經理只對項目的一部分負責,而其他人卻對項目的另一部分甚至更多的部分負責。不難想象,這必然會導致缺乏協調和扯皮,進而造成對客戶的需要反映既慢又困難。這種模式不利于促進形成項目的系統管理方法。
(二)項目化項目組織
項目化項目組織(ProjectizedOrganization)也可稱為純項目組織,在項目上與上級組織聯系方面,是另一個極端。在這種模式下,項目與上級組織的其他部分分離,成為一個自給自足的單位,它有自己的技術人員、自己的管理、由定期的成果進展報告和工作監督而保持著與上級組織的微弱關系。
在項目化項目組織模式下,項目經理在整個項目上有足夠的管理權,項目經理是真正的項目領導,項目班子所有成員都只對項目經理負責,在做出技術決策前不用請示任何職能部門負責人。當項目與職能部門分開時,項目經理繞過了整個智能結構直接與公司高級組管溝通,溝通線路縮短了,使得溝通更迅速。同時,由于權力集中,做出快速決策的能力極大增強,整個項目組織也就可以對客戶的需要和上級的要求做出快速反應。當存在若干個連續的類似項目時,項目化項目組織就可以穩定地擁有或多或少能開發出特定技術的一批骨干專家,從其成員當中開發出高水平的完成任務的能力。項目化項目組織結構簡單而且靈活,理解和實現相對容易。這種形式易于形成對項目的系統管理方法。
然而,當上級組織同時進行幾個項目時,要滿足每個項目的人員配備需要。這會導致從行政部門人員到高級技術人員的重復配置。為確保技術知識和專門技術使用權的需要,導致了項目經理儲存設備和技術以便當需要時就能得到,因而一些掌握關鍵技術的人是在可得時而不是在需要時就被項目占有了。把項目從職能部門的技術控制下解放出來,有利也有弊,尤其是項目帶有“高技術”的特征時更是如此。雖然參加項目的技術人員對項目技術問題有一定的研究深度,但仍然還是落后于其專業中的其他一些人。在項目化項目組織中,項目采取自己的生活方式,常發生項目間的對抗及痛苦的爭斗。
(三)矩陣化項目組織
為了能將項目化項目組織的優點與職能化項目組織有利的方面結合起來,同時也避免其各自的缺點,人們發現了矩陣組織(TheMatrixOrganization)。在效果上,職能化和項目化項目組織代表兩個極端,矩陣組織則是二則的結合,它是覆蓋于上級組織的職能部門之上的項目組織。由于是由項目化項目組織和職能化項目組織結合而成,根據兩個極端中哪個的作用強,矩陣組織又分為強矩陣組織(StrongMatrix)和弱矩陣組織(WeakMatrix)兩種形式。
在矩陣化項目組織中,項目是強調的重點,項目經理個人負責管理項目,使項目按期、在規定費用以內達到預定要求。在這點上矩陣組織與項目化項目組織是相同的。由于項目組織是覆蓋在職能部門之上的,從中臨時抽調人力資源,項目對職能部門的技術專利庫有了合理的使用權。當有多個項目時,所有項目都可能得到職能部門的專利,因而極大地減少了項目化項目組織的重復配置。矩陣組織對上級組織內部的各種要求反應也是既快又靈活。在矩陣管理中,項目有上級組織各行政管理單位的代表并有對他們的使用權。其結果是使項目保持了在政策、實踐和程序上與上級組織的一致性。當同時進行幾個項目時,矩陣組織可以實現較好的資源綜合平衡,進而實現每個項目不同的時間、費用、性能目標。這種整體優化方法可使得所有項目人員配備得當,進度安排合理,從而優化整個系統而不是犧牲其他項目而實現一個項目的目標。
在職能項目組織中,毫無疑問職能部門是決策的核心,在項目化項目組織中,顯然項目經理是項目權利中心。到了矩陣組織,權利則要更多地在二者之間平衡,通常這種平衡相當細致。但若果對誰負責的問題出現疑問時,項目工作就會受阻。
在多個項目間優化項目目標的能力是矩陣組織的一個優點,但這種能力也有反面。多個項目必須當成一個整體慎重監控,而這是一項艱難的工作。為滿足多個項目的進度而在項目之間調動資源可能引發項目經理間的明爭暗斗,這些項目經理都總是考慮確保自己的項目的成功而不顧組織整體的優化。在使用矩陣組織的項目上,傳統做法是項目經理負責管理決策,職能部門領導負責技術決策,但這種分工在實踐中是很復雜的,沒有談判能力強的項目經理就不能保證項目成功。
矩陣管理破壞了命令統一的管理原則,項目人員至少有兩個上級,他們是職能經理和項目經理。它使人員無法忠實于雙向領導,也無法應付可能的混亂局面。任何在這種體制下工作的人都會體會到它的難處,沒使用過這種方式是體會不到這一點的。
(四)混合組織系統
純職能和純項目組織在一個公司里可以同時存在,這就產生了混合形式(MixedOrganizationalSystems)。這種形式通常是將一些大的、長期良好運行的項目分離出一些附屬項目或獨立的活動。許多公司在已有的職能部門中先培育一些還未穩定的小項目,然后讓它們“斷奶”,形成有自己獨立身份的純項目,最終形成“攻關隊”,大項目還可以成立“攻關實體”。混合型式的雜交帶來了靈活性,它使公司能通過適當的組織結構設置,滿足解決各類特定問題的需要。然而,由于利益和興趣都不同,這種雜交中也有明顯的危險,相同責任的不同組合會鼓勵重疊、重復和虛構。
二、項目組織結構模式的選擇
(一)影響選擇項目結構模式的因素
選擇組織形式不是一件易事,要依據項目的特點和公司的資源來選擇。有的只是少量的設計原則,不會告訴你確切需要哪一種形式,也沒有建立組織的詳細指南。能做的就是考慮未來項目的性質、各種組織形式的特征、各自的優點和缺點,最后拿出折中的方案。在下表中列出了12項反映項目性質、特征的因素,它們基本上從各個方面描述了項目的情況,每種特性的評價分為三個等級或種類,各等級或種類對應著與其適應的三種項目組織形式之一。
(二)選擇項目組織結構模式的基本要求
1.總的來說,職能化組織常用于需較深技術運用的項目,而不是以降低成本、滿足特殊的進度、實現對變化的快速反應為主的項目。
中圖分類號: TV331 文獻標識碼: A
混凝土和鋼筋是主要的建筑材料,混凝土的主要特點是:抗壓強度高,可模性好,塑性狀態下的混凝土能夠填充任何形狀的模板,耐久性及耐腐蝕性好,但是其缺點是抗拉強度低,易開裂。在施工過程中由于施工人員技術素質存在差異,對操作規程了解較少,在施工中容易產生影響質量的現象,這些狀況如重視不夠或解決不及時,將會直接影響質量和工期。就施工質量容易形成的通病和實際預防措施談幾點體會。
1 模板質量事故分析與預防
模板,支架系統破壞:
1.1 底層模板支架沉降。施工支模前,底層基土沒有夯實,或者坑洼處沒有分層夯實填平,使得基土承載力達不到成在(承載)要求,澆筑混凝土時支架在上部壓力作用下產生下沉;另外,未夯實的基礎被水淋濕之后軟化使支架隨之沉陷,造成上部混凝土結構或構件因不均勻沉降變形而開裂。預防措施:模板的支架在澆筑混凝土前必須規范要求,經過認真設計來確定。施工前應將支模基土夯實填平,放好支架軸線位置,鋪墊碎石墊層,支架下應設置墊塊,墊塊面積不小于 0.16�。為了確保梁模板的堅實,應在夯實的地面上立柱底部,墊厚不小于 40mm,寬度不小于200mm 的通長墊板,用木楔調整標高。
1.2 支架系統失穩。模板的支架材料質量不合格,剛度不夠,支柱太細或支柱接頭過多,且連接不牢靠,有的支撐系統缺少必要的斜撐和剪刀撐,因支撐系統失穩造成結構倒塌或產生嚴重變形。預防措施:應根據不同的結構類型及模板類型,按規范要求設計,選用合適的模板系統,確保支架穩固,確保不變形。如木支架系統中,支撐梁的頂撐立柱一般為 100×100m�方木或直徑 120mm 的原木。木帽用截面 50-100×100 的方木,長度根據梁高確定,斜撐用方木,頂撐可根據梁的大小決定。鋼支架系統,一般可和模板體系相配合,鋼支架體系一般宜扣成整體排架式,其立柱縱橫間距控制在 1m 左右,同時應加設斜撐及剪刀撐。
1.3 脹模。模板側向支撐剛度不夠,模板太薄強度不夠,夾檔支撐不牢靠,在構件高度較大時,或柱模中如果柱箍間距過大,就會出現脹模。預防措施:模板用料要計算精確,發現問題及時糾正。一般梁中部用鐵絲穿過橫檔對拉,用對拉螺栓將兩側模板拉緊,及時加水平撐,斜撐,剪力撐等。
1.4 模板尺寸偏差
這主要原因是:看錯圖紙,如錯把軸線看做中心線;對細部關鍵部位管理不到位;還有其他原因,如模板遭外力撞擊而變形。預防措施:支模時應嚴格按照規范要求操作,支模前檢查模板將構建(誤差?)控制在允許范圍內。
2 鋼筋工程質量事故與預防
2.1 鋼材質量不合格。一些施工單位為了減少成本或管理不嚴,采辦一些質量不穩定的產品。為防止此類事的發生,進場的鋼筋有合格證和質量保證書外且施工前進行鋼筋復驗。
2.2 鋼筋加工制作錯誤。施工過程中常因管理不嚴,操作工不懂鋼筋級別將鋼筋級別搞錯或下料長度不對。預防:施工過程要建立質量檢驗制度,鋼筋要統一掛牌專人負責,做好鋼筋隱蔽驗收記錄。
2.3 鋼筋錯位。一些不負責的工人為施工方便沒按要求施工或亂改設計中施工比較困難的鋼筋,或看錯圖紙計算錯誤造成配料出錯。為降低造價偷工減料,露筋,少筋。預防:鋼筋的品種,級別 ,數量等符合要求。要加強施工管理和質檢工作,做好技術交底,嚴格執行規章,加強工程管理。
2.4 鋼筋連接缺陷。焊接或機械連接易出現缺陷,如加渣,氣孔,彎折 ,裂紋壞絲等,同一截面受力接頭不易(宜)過多。預防:發現問題,及時糾正。且不可因難度大,趕工期而影響質量。對焊接技術不熟練的工人換掉。
2.5 鋼筋生銹,在澆筑前要及時除銹。
3 混凝土工程質量與預防
3.1 混凝土質量控制不嚴。表現為 水泥質量低劣,數量偏少;骨料含泥量多,石子質量差,外加劑使用不當。預防:一旦發現不合格水泥立即停用,對水泥質量懷疑或出廠超過三個月時,進行復試,并按復試結果使用。含泥量多的石子洗凈后使用,骨料質量嚴格把關。外加劑要符合質量標注的要求。
3.2 混凝土施工配合比不當。施工過程中,機械套用書本配合比,原材料不匹配不科學,或加水量大, 一些工人為施工方便私自往砼車加水。 試塊與實際結構強度不符,混凝土中各種材料施工配合比不當,這使其強度變化大。預防:水泥、骨料、攪拌水符合要求,經實驗室適配調整后定出合理的混凝土(配合比)。
3.3 混凝土攪拌過程不均。由于計量方法不當或計量誤差大或攪拌方法不當或時間太短,造成砼攪拌不均。
3.4 混凝土運輸,澆筑不當。由于組織不周全,混凝土澆筑速度小于攪拌速度,使拌合好的材料堆積時間過長,這樣易造成其初凝,施工員發現離析不重視導致強度不足。澆筑不當使構件存在缺陷如表面蜂窩麻面,露筋,有空(孔洞),夾渣等。預防:制定合理的技術方案,依據結構或振搗棒特點分層澆筑,澆筑完后對其進行養護,加強現場管理對澆筑完后出現問題的模板(混凝土)即時處理。
在使用量大而廣的鋼筋混凝土工程中,常常出現工程質量事故。造成工程質量事故的主要原因是:違反基本建設程序,使工程沒有有效地監督機制;其次對國家規范理解,掌握有偏差,使建筑結構設計先天不足,存在質量事故隱患;而施工過程中管理混亂,隨意性大,質量控制把關不嚴,直接影響工程質量,所以要把抓住土建中每個環節,施工中鋼筋混凝土的每一個細節。
參考文獻
1 引言
工程建設過程包括項目決策、項目設計和項目實施三大階段。進行投資控制的關鍵在于決策和設計階段,而對項目作出投資決策后,其關鍵就在于設計。建筑結構設計是建設項目進行全面規劃和具體描述實施意圖的過程,是處理技術與經濟關鍵性環節,是具體實現技術與經濟對立統一的過程,是確定與控制工程造價的重點階段。建筑結構設計以充分實現建筑設計方案為目的,在實施過程中可優化設計,節約造價。
建筑設計對工程造價的影響主要體現在以下幾方面[1,2]:(1)建筑設計方案直接影響投資。設計費一般只相當于建設工程全壽命費用的1%不到,但正是這少于1%的費用對投資的影響最高卻達到65%.在單項工程設計中,建筑和結構方案的選擇及建筑材料的選用對投資都有較大影響。如結構設計中基礎類型的選用,結構形式的選擇,對于結構規范的理解應用等都存在著技術經濟分析問題。(2)設計方案影響經常性費用。建筑結構設計不僅影響項目建設的一次性投資,而且還影響使用階段的經常費用,如暖通、照明的能源消耗、清潔、保養、維修費等,一次性投資與經常性費用有一定的反比關系,但通過建筑結構設計人員努力可找到這兩者的最佳結合,使項目建設的全壽命費用最低。(3)設計質量間接影響投資。在工程質量事故的眾多原因中。設計責任占40.1%,居第一位。不少建筑產品因設計時功能設計不合理,影響正常使用;有的設計圖紙質量差,專業設計之間相互矛盾,造成施工返工、停工現象,有的造成質量缺陷和安全隱患,給國家和人民帶來巨大損失,造成投資浪費,從而提高了工程造價。
2 優化建筑結構設計思考
目前在設計階段,大多數項日實行了限額設計,初步設計概算控制在批準投資估算的合理幅度內,也使得工程造價得到一定的控制。但據研究表明,設計費雖然只相當于建設工程全壽命費用的1%不到,但它對工程造價的影響卻高達65%,并且設計質量對整個工程建設的效益是至關重要的,因此控制工程造價的重點應放在設計階段。因此通過優化設計方案來進一步有效控制工程造價,是解決工程造價的有效措施。
所謂方案優化設計,就是在原設計方案的基礎上,結合新工藝和設備的使用,新材料的投人,進行局部設計的改變,不僅使技術更可行,更加滿足功能要求,還能節約材料,使工程造價明顯降低。往往同一建設項目,同一單項、單位工程,可以有不同的設計方案,從而形成不同的工程造價,因此要通過方案優化設計對其進行選擇,使之真正達到以最優的設計、最經濟的投資,建造最好的工程項目的目的。
在建筑結構設計中,不同方案的選擇及不同建筑材料的選用對工程造價會有較大影響,象基礎類型選用、進深與開問的確定、層高與層數的確定、結構形式選擇等都存在著技術經濟分析問題。據統計,在滿足同樣功能的條件下,技術經濟合理的設計,可降低工程造價i0%左右,有的可達20%。建筑結構由基礎、柱、墻體、梁、樓板、屋面板等部分組成,各部分占工程總造價的比例不盡相同,結構方案優化時對工程造價的影響也就不一樣,因此在方案優化設計時人們所考慮的重點要有所側重。
基礎結構的造價與工程所在地的地質條件密切相關,其工期約占整個建筑物主體工程的25%~30%,造價約占總造價的10%~20%,并且基礎工程的重要性顯而易見。所以設計時應重視地質勘察報告的交底工作,選擇合理的基礎形式,控制基礎的截面尺寸與埋深。
柱網布局是確定柱子的行距(跨度)和間距(每行柱子相鄰兩柱間的距離)的依據。一般來講,柱網尺寸在6m-12m之閱,柱距小則傳力路線短,上部結構節省材料,但可能基礎費用高,因而柱網布局是否合理,對工程的結構造價有很大的影響。此外,柱子截面形狀及大小的選擇也對工程造價有著直接的影響。
矩形截面梁是最普通的受彎構件,在設計時常被使用,但材料利用率很低。其原因有以下兩方面:a.靠近中和軸的材料應力較低;b.粱的彎矩沿梁長是變化的。由于等截面梁大部分區段應力低,材料得不到很好利用,只有在軸心受力時,材料利用率才可提高。因此,設計時可采用平面桁架代替矩形梁,平面桁架相當于掏空的梁,將梁中多余的材料掏去,這樣既經濟,又可減輕自重。它還可發展為空間網架,材料的利用率就能大幅提高。某超大跨度工業廠房,設計時用桁架外形的設計代替矩形截面粱,經濟上取得相當好的結果。
對于多層普通住宅來說,矩形柱結構比異形柱結構工程造價直接費低1%-3%左右,住宅采用鋼筋混凝土結構比采用磚混結構定額直接費略高些,占普通裝修住宅的總造價4%左右。隨著人們生活水平的提高,建筑裝飾造價越來越高,結構造價占房屋總售價的比例將越來越低,從房屋總造價考慮,磚混住宅與混凝土結構住宅的結構差價將更小。
提高投資效益,優化設計降低造價可采取如下措施:
(1)設計要能夠最大程度地滿足建筑內部平面、空間高度、建筑立面等使用功能和外形感觀的要求,為使一幢好的建筑物誕生要考慮的因素很多,包括結構體系的選擇,傳力的途徑,構件的布置,構件的選用和材料的使用等。
(2)目前越來越多的建筑體型復雜化,不規則化,結構設計應盡量做到使建筑體型產生規則的結構效應。使傳力中心和剛度中心盡量接近或重合,結構就基本具備了規則的條件。結構傳力途徑應力求簡單、直接,否則空間關系復雜部位會出現多次轉換的結構構件,這樣會導致造價提高,也容易產生安全問題。結構傳力多種多樣,支撐構件也可以根據傳力途徑是否合理進行變換,沒有一成不變的結構布置,也沒有一成不變的傳力途徑。采用最簡單、直接的傳力途徑,可以省去中間傳力的結構構件,減少結構的安全風險,使結構受力更加明確,造價也相對經濟。
(3)應充分理解和靈活運用規范條文。現在地下結構的設計越來越重要,更要講究合理與經濟:對于處于不同抗震等級區域的建筑方案,設計人員應采用更合適的抗震等級,根據實際情況適當調整建筑方案。
(4)地面以上的結構形式對建筑物的造價也有很大的影響。根據建筑的類型,功能用途,提出不同的結構解決方案,通過比較選擇較優的結構類型,既要保證結構安全,同時以工程造價為準則進行設計。
3 結語
優化結構設計是有效控制工程造價的重要手段,是具體實現技術與經濟平衡的復雜過程。在設計中,對各種方案進行分析、計算、比較、評審,從中選出技術上先進、經濟上合理的最優方案,是保證和確定合理造價的前提,也是有效控制工程造價的關鍵。從經濟性而言,設計費雖然占工程壽命費用不到1%,但在決策正確的條件下,設計對工程造價的影響程度達到65%以上。要達到設計與經濟的平衡,首先應健全機制,加強監管。政府應設立專業部門對設計成果考核,建立必要的設計競爭機制:設計經營應采取招投標方式,并且加大對招投標的監管力度,保證公平公正;設計單位內部應加強管理,提高設計人員的責任感。
2.項目施工階段的成本控制目標在重型鋼結構廠房項目的成本控制中,施工階段成本目標的設立直接影響著廠房建設的實際成本值。為了有效增強重型鋼結構廠房施工成本控制的目的性和整體性,在施工階段成本目標的設立中,必須針對施工中材料費,工人工資,設備使用成本以及折舊費用等進行全面的成本評估,通過對各影響因素進行實地考察與分析,測算合理的成本控制目標。在施工階段成本控制目標的規劃中,還要遵循目標管理和開源節流的控制原則,將成本目標分解到各個分部工程的招標中,設置招標控制價。在施工中,并對鋼結構廠房施工中的每一筆預算收支設立對應的核實機制,從而促進重型鋼結構廠房施工的每一筆收支與對應的施工隊伍相結合,為各項支出的有效控制提供有效的指導。
3.廠房項目運營維護階段成本控制目標與重型鋼結構廠房建設成本目標不同,廠房項目的運營維護成本目標更加強調對廠房建成后的維護成本管理,如重型鋼結構廠房構件的維修,建設漏洞的修復以及托梁支架的進一步加固等。為了使廠房項目運營維護階段成本控制目標更為切實,就要在這一成本目標的規劃中結合重型鋼結構廠房的施工實際和使用環境狀況等內容,并針對重型鋼結構構件所處的高溫,腐蝕性氣體或高濃度粉塵、水蒸汽等環境進行實地考察,分析廠房鋼結構和混凝土結構實際使用情況,為重型鋼結構廠房的修復與完善設立必要的成本投入目標。
二、廠房項目施工成本控制方案
1.項目設計中成本控制方案項目設計方案是建設項目進行全面規劃和實施過程的具體描述,是保證建設項目質量和控制建設項目投資成本的關鍵。設計階段是一個承上啟下的重要階段,工程項目建設全過程一般分為項目評估、項目決策、項目設計、項目實施四個階段。當建設項目立項之后,設計是將決策和設想變為現實的唯一方式,同時設計又是指導建設工程項目實施的工程項目管理合法的經濟技術性文件。工程設計中的每一個方案甚至每一個幾何尺寸的確定,都涉及到工程設計標準的確定,裝修標準選擇施工方案的選定,工料機的配備,無不體現到整個建設項目的投資多少。從某種意義上講,設計階段規定了建設規模和建設標準,同時也決定了建設項目的投資規模的大小。重鋼結構廠房設計方案的選擇主要根據廠房建設工程的功能需求和成本控制目標來確定,同時又要兼顧建筑造型。通過設計招標來選符合投資資格要求、相關設計經驗較為豐富的設計單位。對于同一個廠房項目的設計,受到設計單位的資質、設計人員的技術水平及其個人的經驗愛好和習慣風格等因素的影響,不同的設計單位,不同的設計人員,在不同的時期,完全有可能設計出不同的設計方案。一個優秀的設計方案,既要建筑造型美觀、功能齊全,又要造價合理、突出經濟性,保證有效地控制廠房造價。在項目設計階段,對施工的成本構成進行分類,如投標階段成本控制,技術方案成本控制和施工方案成本控制等。通過對不同工程分項成本的預測和分析,為各分項預期成本設定對應的成本數額,使不同分項的施工預算和成本計劃得以全面有效的監管與控制,從而為重型鋼結構廠房實際施工中的成本控制創造前提。
2.廠房施工圖紙設計中的成本控制在重型鋼結構廠房的建設與施工中,施工圖紙是工程施工指導的核心,為有效地控制廠房項目的施工成本,必須進一步將成本控制理念落實到圖紙設計中。作為重型鋼結構廠房施工方案的主體,施工圖紙的設計必須綜合考慮廠房的建設需求和實際成本控制要求,在保障建筑質量的基礎上,使用最少的鋼架、混凝土、鋼筋等材料,滿足廠房建設的實際需求。此外,在施工方案的設計中,為節約建設成本,還可以采用增加托架,拔去支柱的施工設計方案,以此減少重型鋼結構建材施工中的立體交叉作業量,從而降低施工成本。
.廠房施工階段成本控制方法重型鋼結構廠房的施工階段是成本控制目標能否實現的主要階段。在廠房建設項目的施工過程中,主要從施工組織、人工、材料、設備等方面控制建設成本。在人工費成本的控制中,可以將臨時工和正式工的工作日程進行統計和比例分配,以此確定其對應的工資數額,此外,合理的組織工人開展流水施工,通過提高施工隊伍的施工效率,以實現對人工成本的有效控制。在對施工材料的成本控制中,為全面對鋼材料成本進行控制與監督,必須從鋼材采購數量和采購單價兩方面進行控制。對鋼結構建材的計量與管理手段加以完善,從而保證廠房建設中鋼結構建材的定量發放與取用,按照規定的限額對施工鋼材進行分批發放,提高重型鋼結構廠房的建材使用效率,促進施工成本的有效控制。在重型鋼結構建材的材料價格成本控制中,由于價格成本在包括重型鋼材自身價值的同時,也包含了運費、物料損耗費用等成本內容,所以在鋼材購進過程中,必須對鋼材市場價格進行全面調查與對比,并適當的采用招標的方式對材料成本加以控制。在重型鋼結構廠房項目施工完成后,為了進一步保證施工成本的有效控制,還要對重型鋼結構施工的具體成本進行核算與分析,通過對比預期成本和實際成本消耗,以確定實際施工成本和預期目標的偏差。如果偏差較大,則要更深入地探究成本偏差具體原因,為企業今后廠房建設的成本控制提供必要的參考和建議。
三、重型鋼結構廠房建設項目財務成本控制
在工程建設過程中,財務成本的控制與管理的主要形式是財務報表。為了最大限度地保障重型鋼結構的財務成本管理質量,要針對廠房建設的成本投入建立相應的模型,并結合成本模型的具體變換方式計算成本投資系數和成本規模。重型鋼結構廠房項目施工中的建設項目財務成本控制采用成本投入輸出表的管理方式,即通過對重型鋼材施工工藝及其對應的價值量進行分析,對比不同施工內容的成本消耗量,對建設方的成本消耗情況進行總結,進而更為全面精準地總結重型鋼結構廠房項目施工全過程的成本消耗情況。
在我國城市建設正在如火如荼的開展,城市建設的一個重要標志就在于城市建筑的高速發展,現代城市高樓大廈已經是一個極為重要的體現,但是城市建筑的發展還需要解決許多的問題,尤其是在我國地域差異較大,人文特征有別的國家,如何進行有效的土木工程建筑結構設計,為人們提供舒適可行的安居環境,是建筑企業或者機構需要重點思考的方面,這也是保障其發展的一個前提。其實經過幾十年的發展,我國土木工程建設結構設計水平和能力已經得到了極大提升,但是囿于多種方面的原因,其中存在的問題還需要我們進行深入的剖析解決。
一、我國土木工程建筑結構設計中存在的問題分析
從我國近些年土木工程建筑結構設計的發展來看,城市建筑水平已經得到極大提升,建筑工程設計也開始多樣化,并且在實際的工作中較為注重對于人們生活質量要求的相關問題,但是具體分析來看,我國土木工程建筑結構設計存在的問題也是有的,而且這些問題體現在多個方面,需要引起設計者和相關管理者的關注。
1.土木工程建筑結構的牢固性有待提高
眾所周知一個建筑工程最為主要的就是要保障具有牢固性,這不僅僅體現在建筑物的安全和穩定,更主要的是對于居住者的一種安全保障,引起要切實做好牢固性的管理工作。載現代社會的土木工程建筑結構設計中,如何做好工程牢固性的相關工作逐漸成為一個較為重要且必須思考的問題。但是我國土木工程建筑結構設計中對于這一問題的解決力度還不夠,其中存在的一些安全隱患問題并沒有切實的解決。在土木工程建設結構設計中,雖然表面上沒有任何問題,但是一旦出現自然災害,比如地震、火災等都有可能對于建筑物造成巨大的沖擊,致使建筑結構發生一定的變化,對人們的生活安全造成嚴重影響,這些問題都是在土木工程建筑結構設計過程中沒有做好地基工作。比如在我國2008年發生的汶川大地震造成眾多房屋、橋梁等出現坍塌的情況,都是因為沒有做好工程牢固性的保障工作。
2.構造柱和承重柱的區分問題
土木工程磚混結構建筑的構造柱和梁配合設計,能夠起到良好的防止墻體斷裂的情況,是一種重要的保障措施,更是對居住者生命財產進行保障的重要基礎,但是在現實的工作中,一些土木工程建筑結構設計人員沒有清晰的認識到兩者的區別,尤其是沒有分清楚構造柱和承重柱的概念,將承重柱的設計方法直接套用到構造柱設計當中,沒有為構造柱設置基礎。因此,難以抵抗地震的震動強度,從而導致結構裂縫、沉降等,甚至引起建筑物倒塌。另外。為了方便分析承重柱受力,將其截面面積設計得太小。這樣在外力的作用下,柱體和梁體就會出現開裂問題。
3.缺乏對環境因素的考慮
前面已經提到,我國是一個地域差異較大的國家,每一個地區都具有自身的特征,不僅僅是居民對于建筑的需求,更主要的是建筑結構設計中的一些需求問題,比如地域環境對于建筑結構設計的影響,在我國東西南北土質、水質、文化等因素差別比較大,比如在潮濕度方面,南方比北方較為潮濕,那么如果在土木工程建筑結構設計過程中不能進行有效的考慮,而采用同樣的建筑結構設計理念,在建筑材料的使用方面沒有區別,那么在建筑物的使用過程中必定會出現一些問題。
二、土木工程建筑結構設計問題的有效改進措施
作為土木工程建筑結構的設計人員,在進行相關設計工作的過程中必須主動進行實地調研,不斷 提高自身的設計水平,尤其是對于上述提到的一些問題必須進行及時的改正,提高認識,全面提高建筑結構的設計水平,保障工程的質量和人民群眾的生命財產安全。
1.全面做好牢固性設計工作
前面對于牢固性設計存在的問題進行了詳細的分析,因此作為設計人員在未來設計的過程中必須充分重視這一問題,第一個方面是做好內力組合設計工作。內力組合是土木工程結構承載力抗震設計的要點,它要求在調整承載力抗震系數的基礎上設計。工程結構抗震設計要求材料強度的設計值應大于沒有考慮抗震要求時的材料強度設計值。如果采用非抗震設計的材料強度設計值進行計算,則抗震設計需要對承載力抗震的系數進行調整。通過綜合受彎梁、偏壓柱、受剪等的系數調整,提高結構的承載能力;兩一個方面是做好板設計和配筋。板設計和配筋的結構設計,要分析板長邊和短邊的長度。如果長度差距< 2mm,則適合采用雙向板計算的方式設計;
如果兩者的長度差距在2 ~ 3mm 之間,則適合沿著短邊的受力單向板進行計算,并將足夠的構造鋼筋布置在長邊位置。根據工程結構板的具體大小,可按照彈性的方法計算。對于連續雙向板跨中的最大彎矩計算,要求根據荷載分布的具體情況,對滿布荷載進行分解和間隔進行布置。
2.充分考慮環境的因素
針對我國建筑結構設計中存在對于環境因素認識不足的問題,在以后的設計中,我國的設計人員必須及時提高認識,對于環境問題進行解決,首先是要認清楚當地的實際土質,土質環境決定了建筑物的穩定程度,也就是要求這些設計人員在設計的過程中對當地的土質情況進行充分的考察了解,如果在土質較為疏松的地域進行建筑,就比考慮進一步進行加固的問題;其次是做好天氣等問題的考察,在我國南北方的雨水差異較大,因此要根據這些區別進行不同的建筑設計,比如在南方,雨水較多,那么在進行建筑結構設計中要充分考慮有效防水、防潮的問題,避免因雨水過多而影響建筑物的質量;最后是要區別地域人文環境,我國是一個地域廣闊,多民族的國家,每個地區和民族在發展的過程中都有獨特的風格,因此建筑結構設計也要充分考慮居民的需求,在設計過程中有所區別。
結語