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试析土建结构工程

摘要:,随着我国国民经济的持续快速发展,建筑行业也得到了快速发展,其地位也越来越重要,这就使得对土建结构工程设计进行研究有了意义。文章依此对优化技术在土建结构工程设计中的应用进行了分析,首先说明了优化技术的现实意义,然后阐述了其应注意的问题,对其应用进行了分析。
试析土建结构工程

试析土建结构工程:浅谈某钢结构厂房土建工程质量及安全监理工作的控制要点

1 工程概况

该工程建筑面积:约7200m2 ,基础采用钢筋混凝土独立基础,主体采用钢结构。外墙采用彩钢板墙面(1m以下为300厚砖墙),防火墙及内隔墙采用240厚页岩实心砖,屋面为双层压型钢板,中间填150厚超细玻璃棉。

2 监理工作的质量控制要点及目标

2.1 测量放线及标高控制

放线工作要求施工单位及时报验,项目监理部及时复核,保障误差控制在要求范围内;标高要认真复核,控制基础支承面、总高度及较高点标高,保障误差控制在规范要求范围内,保障较高点标高与设计相符。

2.2 地基及基础工程

2.2.1 土方开挖:检查开挖方法,开挖深度,加强基底清理,做到无扰动土。施工应满足设计及勘察要求。

2.2.2 独立基础施工:

(1)加强对标高的复核工作;

(2)进场钢筋检查:主要进行外观检查、合格证、备案证、取样复试报告等。确保使用材料符合设计及相关验收标准。

(3)钢筋的制作安装检查:重点检查钢筋规格及其数量、锚固长度、保护层厚度等的检查,确保其满足设计和相关规范要求。

(4)基础模板的检查:要求模板清理干净,支模后接缝严密。按设计及相关规范要求,对轴线位移、标高、截面尺寸等进行抽检,要求符合相应的规范及设计要求。

(5)混凝土浇注过程的检查:本工程独立基础砼采用c30,浇注前要检查基坑是否清理干净。砼浇过程进行旁站监理,主要检查施工单位质量检查人员的到位情况,现场浇筑振捣,砼的塌落度,砼下落高度以及予埋地脚螺栓的型号、规格、数量等。砼浇筑完毕,要注意养生,严格控制拆模时间。

(6)混凝土拆模后的检查:重点检查基础支承面的标高、水平度,保障误差控制在规范要求范围内。检查地脚螺栓的型号、规格、数量、中心偏移、露出长度、螺纹长度,要求符合相应的规范及设计要求。

2.2.3 土方回填:回填要求确保按照规范、业主要求进行分层压实,表面平整。回填过程进行旁站监理。

2.3 主体工程

2.3.1 钢构件进场检查:重点检查钢构件的材料合格证、备案证、取样复试报告、外形尺寸、柱身扭曲、柱身弯曲矢高、梁长度、端部高度、拱度、侧弯矢高、扭曲、梯梁长度、钢梯宽度、钢梯安装孔距离等,确保使用材料符合设计及相关验收标准。

2.3.2 钢结构安装检查;重点检查柱脚底座中心线对定位轴线的偏移、柱基准点标高、挠曲矢高、柱轴线垂直度、梁跨中垂直度、挠曲、两端支座中心位移、梁两端顶面高差、承重梁侧向弯曲、承重梁垂直度、栏杆立柱间距等,确保其满足设计和相关规范要求。该过程进行旁站监理。

2.3.3 钢筋的制作安装检查:重点检查钢筋规格及其数量、锚固长度、保护层厚度等的检查,确保其满足设计和相关验收规范要求。

2.3.4 模板安装检查:要求模板清理干净,支模后接缝严密,对轴线位移、标高等进行抽检,要求符合相应的验收规范及设计要求。

2.3.5 混凝土浇注过程的检查:砼浇过程进行旁站监理,主要检查施工单位质量检查人员的到位情况,现场浇筑振捣,砼的塌落度,砼下落高度等。砼浇筑完毕,要注意养生,严格控制拆模时间。

2.3.6 墙体砌筑的检查:墙体材料进场要进行外观尺寸检查,砌筑过程中重点检查墙体的垂直度、平整度、砂浆饱满度、灰缝厚度、拉结筋的设置、防潮层等,确保其满足设计和相关验收规范要求。

2.4 屋面工程

重点检查双层压型钢板的安装、双层聚碳酸脂采光板的安装、接口处的细部处理、保温材料、卷材防水的铺贴以及细部处理。有条件的情况下,应进行灌水实验,确保屋面无渗漏。

2.5 装饰、装修工程

2.5.1 内外墙体的检查:重点检查墙体基层的处理、面层的垂直度、平整度、面层有无色差、墙体变形缝的处理等,确保其观感符合验收规范的要求,达到业主满意。

2.5.2 地面的检查:重点检查地基土的夯实度、垫层混凝土的变形缝设置、厚度、钢筋网的绑扎、面层平整度、板块地面面层有无色差等,确保其观感符合验收规范的要求,达到业主满意。

2.5.3 门窗安装的检查:重点检查门窗材料的合格证、备案证、复试报告、安装固定方式、有无渗漏等,确保其符合验收规范的要求,满足使用功能,达到业主满意。

3 安全控制要点和文明施工

本着“安全及时、预防为主”的原则进行监督检查。检查施工单位的质量保障措施及安全保障措施等。

3.1 施工现场要整洁,材料设备布置要合理。

3.2 施工人员的劳动保护品要配戴齐全,职工的安全教育要常抓不懈。每个施工人员要具备良好的安全生产和文明施工意识,现场安全检查要切实抓好,起到促进安全的作用。

3.3 定期对设备进行维修检查,在强风和雨天时,塔吊不得运行。

3.4 施工的用电线路布置要合理,并要经常检查维护。振动器等用电设备必须设有漏电保护器,要保障用电设备接地,接零的性

监理要求施工单位在施工前必须对施工人员进行安全交底,对特殊工种进行具体安全培训工作,高空作业必须系好安全带,进入场区戴安全帽。

3.5 总体部署:

3.5.1 审查施工组织设计中的安全技术措施狠抓专项施工方案是否符合工程建设 强制性标准。

3.5.2 在实施监理过程中,发现存在安全事故隐患的,要求施工单位整改;情况严重的,要求施工单位停工,并及时通知建设单位。

3.5.3 施工单位拒不整改或者不停止施工的,应及时向有关主管部门报告。

3.5.4 要求施工单位对达到一定规模的危险性较大的分部、分项工程编制专项施工方案,并附具安全验算结果,经施工单位技术负责人、总监理工程师签字后实施,由专职安全生产管理人员现场监督。

3.6 安全监理方案:

3.6.1 攀登和悬空作业人员,必须经过专业技术培训及专业考试合格,持证上岗,并必须定期进行体格检查。

3.6.2 施工中对高处作业的安全技术设施,发现有缺陷和隐患时,必须及时解快;危及人身安全时,必须停止作业。

3.6.3 雨天作业必须采取的防滑措施,高空作业人员必须穿防滑鞋方可操作;风力在五级以上(含五级)时,严禁高处作业。

3.6.4 钢结构吊装前,应进行安全防护设施的逐项检查和验收,验收合格方可进行高处作业。

3.6.5 施工作业场所有附落可能的物件,应一律先进行撤除或加以固定;高处作业中所用的物料,均应堆放平稳,不防碍通行和装卸;传递物件禁止抛弃。

3.6.6 施工现场的各类洞口必须设置防护设施与安全标志。

3.6.7 钢结构的吊装,构件应尽可能在地面组装,并搭设进行临时固定、电焊连接等工序的高空安全设施,随构件同时上吊就位。

3.6.8 悬空及高空作业 人员,必须系好安全带。高空作业禁止高空附落物体。

3.6.9 安装过程各工种进行上下立体交叉作业时,不得在同一垂直方向上操作,下层作业的位置,必须处于依上层高度确定的可能坠落范围半径之外,不符合以上条件时,应设置安全防护层。

3.6.10 严禁超载吊装,禁止斜吊。

3.6.11 绑扎构件的吊索须经过计算,所有起重工具,应定期进行检查,对损坏者作出鉴定,绑扎方法应正确牢靠,以防吊装中吊索破断或从构件滑落。

3.6.2 高空操作人员在脚手板上通行时,应该思想集中,防止踏上探头板而从高空坠落。

3.6.13 在高空用气割或电焊切割时,应采取措施防止割下的火花或金属落下伤人及造成火灾。

3.6.14 设置吊装禁区,禁止与吊装作业无关的人员入内;地面操作人员,不得在起重机的吊杆和正在吊装的构件下停留或通过。

3.6.15 构件安装后,必须检查连接质量,无误后,才能摘钩或拆除临时固定工具,以防构

试析土建结构工程:论土建结构工程的安全性

摘要:土建结构工程的安全性是土建结构的重要问题,本文从我国结构设计规范的安全设置水准以及调节安全设置的不同见解,提出了提高土建结构安全性的措施。

关键词:土建结构;土木工程;安全性

前言:土建结构的安全性就是指防止破坏倒塌的一种能力,它也是结构工程非常重要的质量标准,而结构工程的安全性也是主要由于施工的水平和结构的设计,并且与结构的正确维护、检测有关,这些又与土建工程法规和技术标准合理设置及运用有相当的关联性。

一、我国结构设计规范的安全设置

1.我国规范自1959年以来均规定楼板承受的活荷载是每平方米150公斤(现已确定在新的规范里将改回到200公斤),而美、英则为240和250公斤;规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小,前者是计算确定荷载对结构构件的作用时,将荷载标准值加以放大的一个系数,后者是计算确定结构构件固有的承载能力时,将构件材料的强度标准值加以缩小的一个系数。这些用量值表示的系数体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度,在安全系数设计方法(如我国的公路桥涵结构设计规范)中称为安全系数,体现了安全储备的需要;而在度设计方法(如我国的建筑结构设计规范)中称为分项系数,体现了一定的名义失效概率或指标。安全系数或分项系数越大,表明安全度越高。

2.结构的整体牢固性

不但结构构件要有很好的承载能力,而且结构物还要有整体的牢固性。结构的整体牢固性主要是指结构出现局部损坏,但不至于导致大范围倒塌的能力,换一种说法讲是结构能适应与其不相称的破坏。结构的整体牢固性主要是依靠结构优良的延性和必要的冗余度,用来预防地震、爆炸、火灾等自然灾害或人为差错导致的巨大灾难,尽量减轻灾害所造成的损失。例如汶川地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体牢固性有很大关系。又如,前段日子的上海的楼趴趴,这也是典型的房屋设计牢固性缺失。

3.结构的整体安全性

我国土建结构的设计与施工的规范主要放在各种荷载作用下的结构强度上了,只考虑工程的耐久性,而对环境耐久性如干湿、冻融等大气侵蚀的考虑有着严重的不足。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故的危害很严重,其严重程度早已超过了因结构构件承载力安全水准设置偏低所造成的危害,这是应该被重视的的问题,有关部门也制定规范规定于安全性相关的要求,例如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的低强度等级等,但是都显著低于国外的相关规范,相当于加拿大50年代的水平。它损害了结构的承载力的安全性,从某种程度上提高结构构件的承载能力的安全设置水准也是对结构的耐久性与结构的使用寿命很有宜的。

二、调整结构安全设置水准的见解

在我国的结构设计规范中,关于结构的安全设置水准是比较弱势的,这和我国的长期处于经济短缺以及计划体制不完善的情况有一定的关系的。在当时的历史条件下,较低的土建结构的安全水准是可以满足生产和生活的需求,并且在一段相当长的时间里也接受了一些考验,这些情况下的结构承载力可以承受外界的压力和我国土建科技人员的巨大努力是分不开的;因安全储备比较低,所以对于外界破坏力的抵御能力是有限的,出现质量问题的现象也是正常的。如果能适当的提高安全设置水准,那么就会减少事故的发生频率以及提高工程的抗御灾害的能力。在我国,发生过许多的工程安全事故都是由于在管理上出现腐败,用假冒伪劣产品,材料不合格以及管理人员的素质太差造成的。现在提出的新审视结构的安全设置水准,最主要的是基于客观的形势变化。由于我们从事的基础设施建设是为了以后的现代化奠定基础,要求能满足今后几十年甚至上百年的人们的生产生活水平发展需要,成为标志性的建筑。

三、提高土建结构工程安全性的措施

1.加强新技术的推广

在土建结构的危害中,我们可以总结为以下几个方面的危害:裂缝、盐冻、渗漏和侵蚀,在这其中最影响安全性和使用性的就是裂缝,在一些安全的检测中,可以应用探测的方式去确定裂缝的病害,在传统的探测方法中,我们可以使用的是超声波法和声波等,在土建结构的强度检测上,我们主要应用的方法是回弹法、超声回弹综合法以及射线法等,我们可以利用这种检测来反映土建结构的表层强度等级。在一些安全检测中,我们可以用取芯法来对其他的强度测试方法进行校正,在土建结构的内部,对缺陷检测主要是采用超声波法和射线法,应用超声波法进行检测时要求两个被测物有两个相对临界面,而且对于他们的穿透深度也是有限制的,于此同时,还会受到结构物材料中的钢筋和含水量的影响;应用射线法时,它的现场测试难度也是非常大的,并且对测试者也有辐射。

2.应用合理的技术规范

在土建结构的规范标准下,想要摆脱计划经济年代的一些遗留问题,就要求我们对于规范进行合理的编制和改进,不要去强求统一,以免使得一些个性化的东西减少,同时导致缺乏实事求的灵活性的优点。我们要提倡各个省市对于规范进行地方性的编制,在工程的安全性和耐久性标准上可以有不同的设置水准。假使全国性的规范制定的越是详细订就会使得一些地方性的适用性变得越差,不仅会造成规范的使用混乱,还可能造成建筑规范的使用本末倒置,起到相反的作用。在技术的标准中,我们的强制性越强就会导致相关部门承担的责任越大,对于具体的技术承担的责任越重,这样对于政府部门的职责是不公平的。我们要求的规范中的要求应该是低的要求,在结构的安全设置水准上,政府干预的情况下也应该保障尽量的做到低的要求,但是要保障公众的安全。政府部门还要发挥在技术标准上编制和修订中的作用,逐步的淡化技术规范的强制性,对于地方性的编制规范(标准),要适当的采用不同的要求,从而去适应不同的地区在地质、经济和技术上的差异,鼓励工作人员去勇于去进行技术上的创新。

3.开展安全监测设施的更新和改造

分析建筑物工作性态、保障工程安全运行的一个重要的依据就是安全监测资料。当建筑物出现变形、位移和裂缝时,我们就可以依靠原型观测资料去评价这个建筑物的安全性,目前,大多数地区都是以效应量的变化趋势去作为评估的依据。但是,由于各种原因,在中小型的水工混凝土建筑物中,这样的观测设施还是比较缺乏的,有些地方甚至是没有监测设施的,这就会导致在安全检测和评估分析时,我们只能靠一些有经验的专业人员和专家去进行现场的检查,然后才对照规范去开展复核和计算,根据类似的工程去开展安全性的评价。从安全性的评价复杂性可以看出,我们可以采用观测资料和现场检测相结合的分析方法去进行评估,争取的、正确的去评价一个建筑物的安全状况。所以,对于开展安全监测设施的先进化程度是有必要的。

总结、随着我国规范的度设计方法进一步的发展,结构的牢固性与安全性的不断加强,新技术的推广,安全监测设施的更新和改造,我们的建筑会越来越坚固的。

试析土建结构工程:我国土建结构工程的安全性和耐久性探析

摘要:结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力,是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准,也与结构的正确使用(维护、检测)有关,而这些又与土建工程法规和技术标准(规范、规程、条例等)的合理设置及运用相关联。

关键词:土建结构;安全性;耐久性;检测与维护

由于我们现在从事的基础设施建设要为今后的现代化奠定基础,要满足今后几十年、上百年内人们生产生活水平发展的需要,有些土建结构如商品房屋则更要满足市场经济条件下具备商品属性的需要。国内近几年来已对建筑结构安全度的设置水准组织过几次讨论,在如何调整的问题上存在较大的意见分歧,我在这里谈一下我个人的观点。

一、我国土建结构工程的现状

大多数土建结构由混凝土建造。混凝土结构的安全性和耐久性是当前困扰土建基础设施工程的世界性问题,并非我国所特有,但是至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计与施工部门的足够重视。

长期以来,人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。直到70年代末期,发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的时期内就出现劣化。我国建设部于80年代的一项调查表明,国内大多数工业建筑物在使用25~30年后即需大修,处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15~20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好,一般可维持50年以上,但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30~40年。由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差,许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。安全性和耐久性问题的严重性和迫切性在于我们许多正在建设的工程仍未吸取国际和国内的大量惨痛教训,还沿着老路重蹈覆辙。有专家估计,我国“大干”基础设施工程建设的高潮还可延续20年,由于忽视安全性和耐久性,迎接我们的还会有“大修”20年的高潮,这个高潮可能不用很久就将到来,其耗费将倍增于当初这些工程施工建设时的投资。

由于混凝土的质量检验习惯上以单一的强度指标作为衡量标准,导致水泥工业对水泥强度的不适当追求,使水泥细度增加,早强的矿物成分比例提高,这些都不利于混凝土的安全性和耐久性。混凝土的耐久性质量尤其需要有足够的施工养护期加以保障,“早产有损生命健康”的概念同样适用于混凝土。国内一些媒体大加宣传的所谓几个月就修成一条大路、建成一座大桥或盖成一幢高楼的工程以及抢工献礼工程,很可能就是今后注定要花掉大量资金进行大修的短命工程。

二、土建结构工程的正常检测与维护

结构安全性和耐久性与使用阶段的检测、维护和修理不能分割,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保障结构安全性和耐久性,一些工程在建成后的使用过程中,应该进行定期检测和维护。我国有结构工程的设计规范与施工规范,但没有如何使用的规范。我国由于施工治理水平和事故操作人员的素质相对较差,质量控制与质量保障制度不够健全,规范对结构安全与耐久性的设置水准又相对较低,已建的工程中往往存在较多隐患,所以更有必要从法制上确定土建工程的正常使用和定期检测的要求。对于土建结构工程的安全质量,虽然政府已作出了设计与施工的责任单位和个人需对其“终身负责”的规定,但是这种要求执行起来缺乏可操作性。要将结构安全质量事故减少到低程度,还应以预防为主,通过例行检测及时发现问题。由于养护维修费用得不到保障,造成工程安全隐患并在以后需要支出更多的大修费用。在土建工程的投资上,希望有关部门能加大已建工程维修的费用。

三、土建结构工程的安全性和耐久性建议

(一)建议建筑工程主管土建工程设计标准的部门,能对工程的耐久性要求作重点审查,明确土建工程的设计应有低使用寿命的要求,重要工程的设计文件中应有正常使用寿命和耐久性设计的独立章节与论证;

(二)完善技术标准体系与治理体制,发挥学会、协会在技术标准编制、修订和治理中的作用;逐步淡化技术规范条文的强制性质;鼓励编制地方性规范(标准)和企业标准,适应不同地区在环境地质和经济、技术水平上的差异,并鼓励科技创新和技术进步。

(三)合理设置土建结构设计的安全水准,必须考虑工程失效的风险后果、社会的财富与资源供给、乃至公众的意向等多种因素。随着我国经济形势的巨大变化,有必要重新审阅现行土建结构工程设计规范的安全设置水准,建议主管部门组织论证。在建筑结构的安全设置水准上,建议进一步收集不同意见,包括商品房消费者的意向。我国不同地区的经济发展水平悬殊,在建筑物安全性和耐久性的要求上是否需要区别对待也值得探讨。

(四)我国建筑结构设计规范采用度设计方法的经验及问题值得总结。度方法用于不同类型结构的先决条件和难度不一,不必强求一律。建议有关部门在推广度方法于各类设计规范时,广泛征集各种看法,实事求是,稳慎对待,不宜急于求成。在土建结构的规范标准下,想要摆脱计划经济年代的一些遗留问题,就要求我们对于规范进行合理的编制和改进,不要去强求统一,以免使得一些个性化的东西减少,同时导致缺乏实事求的灵活性的优点。政府部门还要发挥在技术标准上编制和修订中的作用,逐步的淡化技术规范的强制性,对于地方性的编制规范(标准),要适当的采用不同的要求,从而去适应不同的地区在地质、经济和技术上的差异,鼓励工作人员去勇于去进行技术上的创新。

(五)土建工程使用过程中的安全性,应有定期的检测和正常的维护修理加以保障。对于重要土建工程,我国尚无必须进行安全检测的法规。在基础设施工程的投资上有重新建、轻维修的倾向,不利于工程寿命和投资效益。

结束语:土建工程有着强烈的个性,需要工程技术人员针对具体特点去解决设计与施工问题。随着我国规范的度设计方法进一步的发展,结构的牢固性与安全性的不断加强,新技术的推广,安全监测设施的更新和改造,我们的建筑会越来越坚固的。

试析土建结构工程:优化技术在土建结构工程设计中的应用分析

摘要:近年来,随着我国国民经济的持续快速发展,建筑行业也得到了快速发展,其地位也越来越重要,这就使得对土建结构工程设计进行研究有了意义。文章依此对优化技术在土建结构工程设计中的应用进行了分析,首先说明了优化技术的现实意义,然后阐述了其应注意的问题,对其应用进行了分析。

1 土建结构优化设计技术的现实意义

每一个建筑企业都希望可以在满足土建结构长远利益的前提下付出低的成本,较大程度地减少土建结构的近期投资。土建结构设计优化技术可以在保障建筑物结构科学合理性的前提下达到降低经济付出的效果。土建结构优化设计技术有利于促进实现可持续发展,可以用同样的资金获取更大的市场收益。现代的土建结构优化设计技术与传统的设计技术相比有很大的优越性,选择设计优化方法可以很好地降低工程成本。实现土建结构设计优化技术有利于合理性能材料的选择,可以较大程度上协调土建结构内部各个单元之间的关系,从而提高土建工程的建设效率和安全性。除此之外,优化设计技术也能够为土建的整体设计方案做出科学合理的决策,所以优化技术是有效实现土建结构设计的方法。

随着建筑层数的增加,墙体面积和柱体积也会增加,这样一来土建结构的自重就会随之增加,基础和柱的承载力也因此而增加,这样土建内部装修等都要考虑这一问题。与此相反,如果层数减少就可以很好地节约建筑材料和建筑造价,也可以达到抗震效果。从日照等因素来看降低层高可以减少建筑间的日照距离,可以有效地节约建筑用地。在建筑面积一定的情况下,土建使用不同的形状可以改变外墙周长系数,也可以改变内外表面装修等,所以在土建结构设计中要优化设计方案,利用优化技术来提高建筑的经济性能。

2 建筑结构优化技术应该注意的主要问题

2.1 设计人员要注重细部优化

建筑设计人员必须注重整体设计,在整体设计的基础上还要充分考虑细部设计,要加强对土建结构的精细设计。例如增加现浇板的受力程度避免拐角裂缝的出现、尽量划分矩形板块的现浇板设计,一般要保障建筑的稳定性,多采用按单筋矩形截面设计。

在计算机技术和优化设计理论相互结合的时代,优化技术已经从工程实践问题逐渐向数学问题过渡,所以土建工程设计人员必须加强自身基于计算机技术的优化设计分析能力,从而提升自身设计的科学性。

2.2 建筑结构优化技术的应用要注意到前期的参与

土建工程建设前期的设计方案将对建筑项目的造价产生直接的影响,对设计进行优化是节约成本很好的做法,但是大多数前期方案的确定中多不包括结构优化设计技术,这样就会导致相关的设计工作人员在进行土建结构设计时无法很好地考虑土建结构的可行性和合理性,这样只会增加土建结构设计的难度,会致使结构设计工作成本不断增加,所以土建结构设计人员在前期设计时必须充分融合优化设计方案,从而有效地节约土建成本。

3 土建结构设计优化方法

3.1 数学规划法

数学规划法是从结构的力学基本原理出发来对土建结构设计进行规划的一种方法。运用挑选法和数学规划法等方法对设计变量寻找的解。一般情况下,数学规划法比较适用于处理非线性的规划问题,在其长期的应用发展中也形成了适用于多种情况的不同算法,有一定的通用性,也有非常严格的理论基础,合理运用可以找到局部的解。当然,对一种特定的结构优化设计,还是要具体问题具体分析,依据实际情况来选取优化方法。

3.2 优化准则法

优化准则法是以工程本身为出发点在结构达到优化设计时要满足那些准则进行研究的一种方法,例如能量的准则和满应力的准则等。这种方法可以用迭代法来对这些准则的解进行的求解,所以这些优化的准则大部分都要依据现有的实践经验,通过一定的理论研究来分析并判断所得到的,其设计可以接近,所以说是一种工程方法。

优化准则法有收敛较快的特点,其工作原理也比较简单、直观,一般是比较容易实现的。满应力设计准则是最早提出的准则,这个方法可以较大程度地发挥材料强度的潜力。另外,准则法也可以处理弹性稳定、位移、自振频率等方面的问题,一般是从Kuhn-Tucker条件出发来设计准则方程。但是准则法也有其缺陷,其主要适于土建结构布局和几何形式已确定的情况,所以其适应范围有一定的局限性。如果要同时考虑多种的约束,优化准则法就很难发挥其作用,在变量之间关系较为复杂的情况下就不适宜用优化准则法。

4 优化技术在土建结构设计中的应用

4.1 常见问题的优化措施

要实现土建结构的优化设计就必须在实际的工作中充分重视每一个环节的实用性和安全性,对于一些常见问题的优化措施可以归于以下六点:(1)设计要尽量加大抗震缝的宽度,以防止地震发生时抗震缝两侧碰撞问题的出现;(2)要合理地设计悬挑梁,保障其符合标准,将其设置为截面可以有效地降低悬挑梁截面的应力,从而达到防止梁体变形的效果;(3)科学地设计连续梁,要严格避免其按照单梁设计,另外要合理地对连续梁支座上部的负筋配置进行设计;(4)构造柱的刚性一般要比承重柱差很多,而对于一部分位于承重梁下的构造柱应该按照承重柱的刚性标准来进行设计,以满足其支撑作用;(5)筏、箱基础底板挑板的阳角应该呈斜角或直角,若地下水位较高就应用基础底板来增加建筑的抗浮性能;(6)在进行土建结构设计时要保障承重柱有充足的截面高度,要合理控制梁柱的线刚度比,从而增强建筑的耐久性和安全性,提高承重柱的抗震性能。

4.2 实用性与艺术性相互融合

在土建结构设计工程中,将实用性和艺术性进行有机的结合可以达到土建结构优化设计的效果。在具体的实际工作中,土建结构设计人员要保障建筑的安全性及经济性,并在此基础上来实现土建工程的美学性,设计方案要尽量融合美学性、安全性和经济性。例如:土建结构的平面布局应具有一定的对称性和规律性,这样就可以有效地防止建筑物在巨大荷载作用下发生扭转,同时也可以提高土建结构的美观性。

4.3 概念设计

保障土建工程在各种因素的影响下能够保持实用性和安全性是所谓概念设计的根本目标,要增强建筑的使用性能就必须重视概念设计,如果设计出现问题,就很有可能会造成严重的后果。例如:从地震对土建工程的影响来看,一般来说在地震发生之前我们是很难预见的,而且地震一旦发生凭借人的力量是根本无法控制的,所以在土建结构的概念设计过程中要把地震当作重要课题来进行研究。事后要尽量去降低地震带来的经济、社会损失,在土建结构设计中就要保障建筑材料的使用高性能,确保材料质量,要避免建筑物在受到地震作用后发生脆性破坏。除此之外,土建结构设计还可以采用延性设计,在地震发生时可以有效地降低地震对建筑物所产生的危害,可以起一定的防御作用。

5 结语

运用结构设计优化方法与传统的结构设计相比较可以看出,优化技术能使土建工程造价降低约6%~34%,所以结构设计优化技术可以更好地实现土建工程的安全性,它可以使土建结构内部各个单元得到好的协调,可以同时满足土建的美观性、经济性和安全性,是符合建筑行业的未来发展趋势的,但是其应用情况还不容乐观,所以要对其进行应用和研究。.

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