第九章_土木工程设计及施工.ppt

第九章 土木工程设计与施工 化学工业出版社 土木工程设计 一 建筑设计广义的建筑设计是指设计一个建筑物或建筑群所要做的全部工作 由于科学技术的发展 在建筑上利用各种科学技术的成果越来越广泛深入 设计工作常涉及建筑学 结构学以及给水 排水 供暖 空气调节 电气 煤气 消防 防火 自动化控制管理 建筑声学 建筑光学 建筑热工学 工程估算 园林绿化等方面的知识 需要各种科学技术人员的密切协作 建筑平面布置 房屋建筑设计 楼梯建筑设计图 土木工程设计 1 建筑设计的发展史在古代 建筑技术和社会分工比较单纯 建筑设计和建筑施工并没有很明确的界限 施工的组织者和指挥者往往也就是设计者 在欧洲 由于以石料作为建筑物的主要材料 这两种工作通常由石匠的首脑承担 在中国 由于建筑以木结构为主 这两种工作通常由木匠的首脑承担 他们根据建筑物的主人的要求 按照师徒相传的成规 加上自己一定的创造性 营造建筑并积累了建筑文化 土木工程设计 2 建筑设计的工作核心建筑设计工作的核心 就是要寻找解决上述各种矛盾的最佳方案 通过长期的实践 建筑设计者创造 积累了一整套科学的方法和手段 可以用图纸 建筑模型或其他手段将设计意图确切地表达出来 才能充分暴露隐藏的矛盾 从而发观问题 同有关专业技术人员交换意见 使矛盾得到解决 土木工程设计 3 建筑环境设计有四大步骤第一 对要勘测对象的外部环境进行观察 需要寻龙点穴 察砂观水 分析是否合局 第二 对要勘察对象的地基和整体形状进行观察 分析五行生克 第三 为楼体预先定向 确定房屋坐何方向最佳 最能承接天地之灵 第四 确定楼内的各单元房的结构 立极中心下罗盘 排飞星盘 根据房屋建造所在元运 坐山 朝向 排出运盘 山盘 向盘 斟断吉凶 根据九星的旺衰 生克制化 提出建筑布局设计的具体方案 并给出详尽的风水设计图纸 土木工程设计 二 结构设计原则1 设计目标土木工程结构设计的目标是使结构必须满足下列三方面功能要求 1 安全性 结构能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种作用 在设计规定的偶然事件 如地震等 发生时和发生后 仍能保持必需的整体稳定性 即结构只发生局部损坏而不致发生连续倒塌 2 适用性 结构在正常使用荷载作用下具有良好的工作性能 如不发生影响正常使用的过大变形 或出现令使用者不安的过宽裂缝等 3 耐久性 结构在正常使用和正常维护条件下具有足够的耐久性 如钢筋不过度腐蚀 混凝土不发生过分化学腐蚀或冻融破坏等 土木工程设计 2 荷载及荷载效应随时间的变异分类 永久荷载 可变荷载 偶然荷载 按随空间位置的变异分类 固定荷载 自由荷载 按结构的反应特点分类 静态荷载 动态荷载 按直接 间接作用分 直接作用 间接作用 土木工程设计 3 结构抗力R结构或结构构件承受内力和变形的能力 称为结构抗力 例如 构件的承受能力 刚度等 常用 R 表示 结构的抗力的大小取决于材料强度 构件几何特征 计算模式等因素 由于受这些因素的不定的影响 结构抗力也是一个随机变量 土木工程设计 4 结构的极限状态结构构件的工作状态可以用荷载效应S与结构抗力R的关系式来表示 当其工作状态达到极限时 可用极限平衡式表示 即 S R 也可写成 Z R S 0 因而 若用Z值大小来描述结构的工作状态 就可以得到如下结论 当Z 0时 结构处于可靠状态 当Z 0时 结构处于极限状态 当Z 0时 结构处于失效状态 结构设计中 避免出现Z 0的状态 土木工程设计 三 结构设计的一般步骤1 方案设计方案设计又成为初步设计 结构方案设计包括结构选型 结构布置和主要构件的截面尺寸估算 2 结构分析结构分析是要计算结构在各种作用下的效应 是结构设计的重要内容 结构分析的正确与否直接关系到所设计的结构能否满足安全性 适用性和耐久性等结构功能要求 结构分析的核心问题是计算模型的确定 包括计算简图和要求采用的计算理论 土木工程设计 3 构件设计构件设计包括截面设计和节点设计两个部分 对于混凝土结构 截面设计有时也称为配筋计算 节点设计也称为连接设计 对于钢结构 节点设计比截面设计更为重要 4 施工图设计设计的最后一个阶段是绘制施工图 图是工程师的语言 工程师的设计意图是通过图纸来表达的 如同人的语言表达 图面的表达应该做到正确 规范 简明和美观 正确是指无误地反映计算成果 规范才能确保别人准确理解你地设计意图 土木工程施工 土木工程施工包括工业与民用建筑工程 环境工程 岩土工程 交通工程 桥梁工程 管道工程等工程的施工 本节主要介绍建筑工程的施工过程 建筑工程施工是指通过有效地组织方法和技术途径 按照施工设计图纸和说明书的要求 建成供使用的建筑物的过程 它是建筑结构施工 建筑装饰施工和建筑设备安装的总称 将设计的施工图纸转变为实际的建筑物 必须经过建筑施工 它是建筑结构施工 建筑装饰施工和建筑设备安装的总称 一 概念 二 内容 1 施工准备 技术准备现场准备物资准备人员准备季节准备 2 施工组织设计 施工组织设计是指导整个施工活动从施工准备到竣工验收的组织 技术 经济的综合性技术文件 是编制工程建设计划 组织施工力量 规划物质资源 制定施工技术方案的依据 施工组织设计分为 施工组织总设计单位工程施工组织设计分部分项工程施工组织设计 施工组织设计应具备的基本内容 A 工程概况 建设项目特征施工条件 B 施工部署 即工程开展的程序 涉及整个建设项目能否迅速投产或使用的战略意图 C 施工方案 施工组织设计的核心 合理与否将直接关系到施工效率 质量 工期和技术经济效果 其内容包括 施工程序和流程选择施工技术方案和施工机械制定技术组织措施 D 施工进度计划 即根据实际现场条件安排施工的进度 以及劳动力和资源的需求 通常采用两种办法控制施工进度 流水作业 横道图 网络技术 E 施工总平面图 是拟建项目施工现场的场地总布置图 它是按照施工部署 施工方案和施工进度的要求对施工场地的道路系统 材料仓库 附属设施 临时房屋 临时水电管线等作出合理规划布置 从而正确处理施工期间各项措施和拟建工程 周围永久性建筑之间的关系 某大厦基坑喷锚支护现场 F 主要技术经济指标 常用指标有施工工期 劳动生产率 含非生产人员比例 劳动力均衡性情况 机械化施工程度 节约材料百分比 降低成本指标 工程质量优良和合格指标 安全指标等 三 各工种施工实施 完成建筑物的建造 除科学严密的组织管理外 主要进行的是各项具体的施工实施 包括各种分项工程及其施工技术措施 以建筑工程为例 施工项目如下 建筑工程施工 土石方工程基础工程砌筑工程钢筋混凝土工程吊装工程防水工程装饰工程 1 土石方工程 场地平整基坑与管沟开挖人防工程开挖地坪填土基坑回填等 技术问题 土方调配基坑排水基坑支护等 土方调配基坑排水 明沟排水 井点降水 基坑支护 放坡 土方挖成上口大 下口小 留出一定的坡度 靠土的自稳保证土壁稳定的措施称放坡 土方放坡的大小与土质 开挖深度 开挖方法 边坡留置时间长短 排水情况及附近堆土等有关 基坑 槽 放坡开挖往往比较经济 但在场地狭小地段施工不允许放坡时 一般可采用支撑护坡 钢支撑 土方常用机械设备 基础工程 一般基础可按钢筋混凝土工程或砌体工程施工 在基础工程中只有深基础采用特殊的施工技术进行施工 如桩基础 沉井 地下连续墙等 桩基础 浅基础深基础 钻孔桩 斜桩施工 人工挖孔桩 分段灌浆法 沉井基础 沉井是由刃脚 井筒 内隔墙等组成的呈圆形或矩形的筒状钢筋混凝土结构 多用于重型设备基础 桥墩 水泵站 取水结构 超高层建筑物基础等 沉井施工 3 砌筑工程 指砖石块体和各种类型砌块的砌筑 它是一个综合的施工过程 包括材料运输 脚手架搭设 砌筑工艺等 1落地式2悬挑式3吊挂式4附着升降 砌筑工艺的基本要求 横平竖直 砂浆饱满 灰缝均匀 上下错缝 内外搭砌 接槎牢固 砌筑用脚手架 砌筑过程中堆放材料和工人进行操作的临时性设施 按其搭设位置分为外脚手架和里脚手架两大类 外脚手架的四种形式 材料运输 有垂直运输 地面运输和水平运输 其中垂直运输是影响砌筑工程施工速度的重要因素 垂直运输的几种常用设备 履带式起重机 附着式塔式起重机 下旋转塔式起重机 4 钢筋混凝土工程 钢筋工程模板工程混凝土工程 钢筋工程 钢筋检验钢筋的冷加工钢筋连接 绑扎连接焊接连接机械连接 模板工程 混凝土成型的模具 质量要求 形状尺寸准确 足够的强度 拆装方便等 分类 木模板 组合钢模板等 混凝土工程 混凝土工程包括 制备 运输 浇筑 养护 制备 运输 预应力混凝土工程 先张法后张法 先张法 在浇筑混凝土构件之前 张拉预应力筋 将其临时锚固在台座或钢模上 然后浇筑混凝土构件 待混凝土达到一定强度 并使预应力筋与混凝土间有足够粘结力时 放松预应力 预应力筋弹性回缩 借助于混凝土与预应力筋间的粘结 对混凝土产生预压应力 多用于预制构件厂生产定型的中小型构件 后张法 构件或块体制作时 在放置预应力筋的部位预先留有孔道 待混凝土达到规定强度后 孔道内穿入预应力筋 并用张拉机具夹持预应力筋将其张拉至设计规定的控制应力 然后借助锚具将预应力筋锚固在构件端部 最后进行孔道灌浆 亦有不灌浆者 锚具是预应力构件的一个组成部分 永远留在构件上 不能重复使用 5 吊装工程 当建筑结构采用预制构件时 吊装施工技术十分重要 吊装中要解决机械选择 吊装工艺 机械开行路线 构件堆放位置的统筹计划方案 6 防水工程 地下防水工程屋面防水工程 地下防水工程 采取措施防止建筑物受来自地下的水或潮气的影响 保证室内干燥 主要措施 依靠结构本身的密实性使建筑物不透水 设法将建筑物周围的水排走 使建筑物不受影响 用防水材料 如沥青 卷材等做防水层隔离水 7 装饰工程 概念 它是在结构的表面抹灰 喷涂 镶贴饰面块材 油漆 刷浆等 作用 增加建筑物的美观 艺术形象 改善清洁卫生条件 隔热 隔音 防潮 保护墙面 提高结构的耐久性 现代建筑对装饰的要求越来越高 装饰费用的比例较过去有较大幅度的增加 装饰材料的更新和装饰新工艺的发展十分迅速 土木工程施工 四 建筑工程验收建筑工程施工质量验收标准中 验收的概念是指建筑工程在施工单位自行质量评定的基础上 参与建设活动的有关单位 共同对分项 分部 单位