房屋建筑结构设计论文范例6篇

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房屋建筑结构设计论文

房屋建筑结构设计论文范文1

关键词:房屋建筑结构设计;常见问题

1.房屋建筑在地基和基础方面的设计

设计前,建设单位都会请地质勘察单位做周详的地质勘察工作,而住宅单体少或是独栋住宅都会给工程设计提供比较精确的勘察技术资料,但成片住宅或是多层住宅通常会因地勘费用存在问题而无法提供较为准确的勘察技术资料。由于地勘单位做探点时未按规定进行布置,成片住宅区仅参考同一个探点,导致地勘得出报告和实际地质情况存在较大差异。设计人员只有凭借精确、周详的地质勘察资料,才能保证地基设计和基础设计的安全、可靠、适用与合理。在设计混凝土条形基础、独立基础和阀板基础的结构与节点时,无法明确所要运用的技术参数,例如搭接长度与锚固长度就无法确定是应该使用抗震性能的还是使用非抗震性能的,导致实际操作阶段出现扯皮情况。

2.构造柱当作承重柱使用

房屋建筑属于砖混结构时,构造柱不仅可以提升墙体抗剪强度,还可以使构造柱连接圈梁形成一种对砌体的限制,这对抑制墙体裂缝发展,确保墙体完整,强化结构抗震性能来说有着极为重要的作用。现阶段在设计房屋结构时经常把构造柱当作是承重柱使用,该情况会造成以下几点问题的产生。

(1)因砖砌体与混凝土在材质方面具有互不相同的弹性模量,所以在变形相同时构造柱会承载较大的压力,相对的砖砌体所承载压力就会逐渐减小,若突发地震状况,构造柱就会受到破坏,导致整个房屋结构受到严重威胁,甚至会发生坍塌现象。

(2)构造柱通常设置在地圈梁中,并未另做基础,主要是为了能够与墙柱互相配合工作。把构造柱作为承重柱运用时,必定无法满足柱底基础对局部承压强度、抗冲切以及抗弯等要求。由于柱底基础极易因局部承压或是冲切而产生裂缝,所以一般建议按照承重柱来设计处于承重大梁下的各种柱子,依据承重柱做基础验算设计以及受力计算设计。

3.房屋建筑在设计承重柱的截面高度上过小

对房屋承重柱的截面高度进行设计时往往会发生过小情况,这一现象大多出现在六度抗震设防地区。部分结构设计会把六度设防错误地理解成不设防,设计时故意将承重柱的具体截面高度变成比有关规定还要小的高度,加大了梁柱的相应线刚度比,方便分析实际受力情况。将梁慢慢简化成简支梁,承重柱则根据轴心受压情况进行计算,该做法虽然便于分析实际结构受力,但也给房屋建筑结构带来了极大的安全隐患。该做法的施行疏忽了梁柱节点固有的刚结作用,加上柱截面具体配筋比较小,所以结构在受力后,承重柱必定无法满足其顶端零件所需的抗弯强度,致使柱子在梁底周围就产生一条或是多条的水平裂缝,形成塑性铰。这不仅会直接影响到房屋的使用寿命,还会使居民产生恐惧心理,如果发生地震灾害,那么塑性铰就会受到毁坏,最终导致房屋坍塌。

4.房屋悬挑梁的实际梁高采用过小

设计者一般只注重验算悬挑梁的抗倾覆与强度,并不重视验算梁端的具体挠度。悬挑梁的实际梁高采用过小,极易增加梁截面在对应受压区域的应力,使梁截面相应受压区域出现非线性徐变,那么梁挠度就会随着时间的不断推移而逐渐增大。因挑梁变形而导致梁板产生裂缝,即挑梁变形越大,裂缝宽度就越宽,对房屋使用造成了一定的影响。而挑梁变形逐步发展至后期,就会使梁支座周围上部受拉地区发生竖向裂缝,然后在四周弯剪相互作用的影响下,该竖向裂缝会逐渐向下延伸形成斜裂缝,提示梁与毁坏已相距不远。

5.房屋连续梁根据单梁实施设计

在设计房屋连续梁时往往会依照单梁实行设计,该现象大多发生于阳台主梁与边梁两者之间的墙体连梁设计中。因为边梁不具备较大的荷载,所以设计者不会对该部分予以高度重视,为了方便分析实际受力情况,设计者在设计连续梁时会按照单梁实施设计,导致梁位于支座上部就已不断减少负筋配置量,使得梁在支座周围上部受拉地区产生竖向裂缝,通过一段时间的发展变化,最终致使梁上部墙体和拦板等诸多围护结构发生竖向裂缝。若该边梁具有较长的长度,那么将会逐渐加大支座处的具体负弯矩,使得问题变得越来越严重。

6.房屋楼板的设计

在房屋建筑工程中,板属于最重要的承重构件之一,其可以把屋面与楼面存在的荷载转移到与之相应的梁与墙上,如果楼板设计存在问题,那么就一定会影响到梁、柱、墙等主要构件的可靠性及安全性。一旦没有全方位考虑好整个楼板的设计,极易产生不同程度的设计质量问题,严重的甚至会形成质量安全隐患。设计楼板时常会出现以下几个方面的问题。

(1)在实施设计过程中,为了便于计算,加上没有充分认识到板的实际受力状态,设计者一般只是很简单地把双向板依照单向板实施计算,并没有了解到长向与短向会受荷载影响而产生的变形配合问题,以至于计算假定结果和实际受力情况出现较大的差异,致使长方向发生过大配筋,而短方向却只依据结构配筋,形成配筋严重欠缺,最终导致板产生裂缝。

(2)现浇混凝土楼板通常属于非抗震构件,在没有地震影响时会出现弯矩,所以板处于支座周围上部的钢筋锚固时要应用没有抗震性能的锚固长度,而下部钢筋则根据剪压区域的锚固系数进行取值,但如今大多数房屋建筑在设计过程中不会着重强调该点,只是粗略地概括提出,在实际建设过程中并没有做好该项工作。因此,设计者要在制图与技术交底时着重提出,使之能够做到贯彻落实。

(3)双向板对高度进行取值时过大。处于两个方面的双向板均会出现弯矩情况,也就是说双向板在跨中正弯矩钢筋时属于纵横叠放,那么处于短跨方向中跨中钢筋要置于下方,处于长跨方向中的跨中钢筋高放置在短跨钢筋的上方,实施计算过程中要运用两个方向的单独高度。部分设计者为了便于计算,加上没有充分认识到板的实际受力状态,通常取值时会取相同高度做配筋计算,导致长跨的高度取值和具体受力情况存在较大的差异,以至于结构构件产生严重的质量安全隐患问题,甚至出现裂缝情况。

7.结束语

房屋建筑的结构设计是一项全面而又系统的工作,作为房屋建筑结构的设计者,应具备专业性理论知识、创新精神、灵活逻辑思维以及良好的工作态度。设计者应在全方位了解和掌握规范的前提下,仔细做好相应的细节工作,将所学的理论知识充分体现在设计过程中,并深入探讨在设计方面存在的问题,以加强自身的设计能力,使建筑设计实现合理、安全、经济、适用的结构形式。

参考文献:

房屋建筑结构设计论文范文2

【关键词】建筑结构加固原因方法

中图分类号:TU8文献标识码: A

改革开放以来,我国建筑事业都有了很大程度上的发展,而近几年,我国自然灾害频发,尤其是地震,地震对房屋等建筑物的破坏非常的大,为了避免这些自然灾害的破坏,就必须对建筑结构进行加固。提高房屋建筑结构的刚韧程度,使其满足相关规范所允许的变形程度和裂开缝隙宽度的要求;提高房屋建筑结构的耐久性,以便改善使用功能。为了消除这类房屋建筑中的安全隐患,提高长期使用质量,在确信有加固价值的前提下,就应该对存在隐患的房屋建筑进行加固,其目的是提高房屋建筑结构构件的坚固程度,让其满足有关规范要求;本文就研究了建筑结构加固原因并提出了解决方法。

一、 房屋建筑结构加固的原因。

1. 在设计过程中使用的标准太低,不能满足用户对于房屋功能的要求。

2. 设计中出现概念性的错误,例如计算过程有误差、设计考虑不全面而出现缺陷等。

3. 由于施工水平和施工条件的限制,对于设计中的一些问题,只是通过改变参数等手段减少建筑的缺陷,根本问题并没有得到解决。或者建筑材料本身的质量就不够,在后期的使用中,建筑结构和建设构件出现问题,不能耐久使用。

4. 更改构件用途在施工中为了图方便,在某些位置使用的构件与标准不符,使得构件负荷超载。

5. 为了满足有些用途,建筑随便改造,改变了建筑原有的功能。例如增加房屋层数、增加房屋负载等。

6. 由于房屋所处的环境问题,构件或者结构的性能提前老化。最明显的例子就是木结构遭到白蚁破坏,使得结构的力学性能下降,而不得不对房屋进行加固。

二、 房屋建筑结构加固的主要程序。

1. 对存在隐患的房屋建筑进行鉴定。

2. 根据房屋现状及鉴定情况选择和确认加固方案。

3. 加固施工图设计。

4. 施工组织设计及审核。

5. 施工。

6. 验收。

三、 房屋建筑结构加固的基本原则。

1. 制定方案的总体效应原则在房屋建筑结构加固的方案制定时,不仅要考虑鉴定结论问题,还要考虑委托人或使用人要求和加固后房屋建筑的总体效应,包括形状、体量、造价、安全、工期、工艺以及施工的可能性等。要在房屋整体无损益或损益较小的前提下,消除房屋建筑结构或构件存在的隐患。

2. 加固材料的选用和强度取值原则。

3. 荷载计算取值原则。

4. 承载力验算原则。

5. 与抗震消防结合的原则。

四、 加固方法。

1. 增大截面法。这是将房屋建筑结构构件截面面积增大的一种加固方法,这种方法不仅能增加房屋结构构件的受力能力,还能改善结构构件刚韧性能。因此,被广泛应用于房屋建筑结构的加固。

2. 外包钢加固法。将房屋建筑结构构件的周围加上钢材的一种加固方法,这种方法主要有两种形式,即外包钢和湿外包钢。外包钢加固法虽然在不增截面面积的基础上可以提高结构构件的受力能力,但这种方法耗钢量较大,相对加固费用较高。

3. 预应力加固法。运用水平拉杆,下撑式拉杆或者组合拉杆,对房屋建筑结构进行加固的方法,这种加固方法是在不改变建筑使用空间的基础上提高房屋建筑结构构件的受力能力。这种加固方法效果好、经济,但对技术的要特别严格。

4. 改变受力体系法。这种加固方法是通过增加支点或托架的方法,从而改变受力体系的一种加固方法。增加支点能够减小房屋建筑结构构件的跨度,提高房屋建筑结构构件的受力能力,这种方法适用于旧式建筑的改造。

5. 外部粘钢法。这种加固方法是用具有强粘结力的粘合剂把钢材紧紧的粘在房屋结构构件外表面,钢材与结构构件共同受力而起到加固作用。这种方法的施工工期短、操作简便,结构构件加固后不会改变形状和空间。

6. 化学灌浆法。是采用专用设备将配置好的化学浆液灌入到钢筋混凝土结构构件裂缝中的一种加方法,灌入的化学浆液能很好的与混凝土融结,增加钢筋混凝土结构构件的整体性,这种方法能使结构构件的功能得到较大限度的复原。

7. 水泥灌浆法。采用专用设备将水泥压入房屋结构构件裂缝中,让其与墙体等粘合的一种加固方法。

8. 加固地基法。具体有基础加固、桩式托换、地基处理等方法,可视情况而定。一般房屋建筑结构的加固都比较复杂,不仅受到建筑物原本条件的限制,而且还受鉴定者的水平、鉴定结论准确程度、加固方案的选用、施工水平、施工条件等的制约。

五、 国内房屋建筑结构的运用。

这里仅谈一谈房屋建筑抗震加固方面。汶川地震后,房屋建筑抗震越来越被重视了,很多建筑都进行了结构抗震加固。国内采用的结构抗震方法主要是耗能减震,实践证明这种方法是有效的、可行的。采用这种抗震技术可以减少地震波对建筑物的冲击,能有效减少房屋建筑结构在地震作用下的损失,达到了房屋建筑结构加固的目的。这种抗震加固方法在具体的建筑物加固时不会对现有建筑物增加受力负担,而且不用加固基础,大大的降低了加固造价,缩短了建设工期,并且方便震后的房屋建筑的修复。耗能减震主要分为位移相关型和速度相关型,耗能减震器主要有粘弹性阻尼器和粘滞流体阻尼器、耗能器支撑可单独支撑,也可组合支撑。支撑形式有人字支撑、对角支撑、十字支撑等,如北京工人体充场就是采用粘滞流阻尼器与主体结构组合支撑进行抗震加固的。在进行建筑结构设计中基础埋深问题的解决控制中,应注意从高层建筑结构设计中建筑基础埋深设置要求标准的目的上进行分析考虑。在高层建筑结构设计要求中,对于建筑埋深的设置要求,主要是为了满足建筑地基变形与稳定性的要求进行制定的,以避免建筑地基埋深问题造成的建筑整体倾斜与建筑结构倾覆滑移变化。根据相关验证计算公式,通过实际地震作用大小假设计算后,可以看出上述建筑工程结构的抗倾覆与抗滑移能力远远大于设计要求标准,这说明该工程基础埋深设置是合理的,这主要是与建筑结构设计中,结构倾覆滑移变化不仅与建筑基础埋深有关,也与建筑结构的高宽比有很大的联系。

结语:综上所述,我国建筑结构存在以上问题,并且旧房加固对于节省资源、优化基建资金、延长房屋使用寿命具有十分重要的作用,对于缓解目前的住房面积紧张、能源枯竭、环境污染等问题具有重要意义。对于建筑事业的不例外,所以,加强对建筑结构加固方法的研究,对提高我国建筑的社会效益和经济发展具有重大的作用。只有成分了解了建筑结构加固的原因和方法,才能大力提高建筑质量,为人们的生活及日常事务提供安全保障。

参考文献

[1]王佩.建筑结构加固技术浅析[A]. 河南省土木建筑学会 2010 年学术大会论文集[C],2010.

[2]郭仕群.某工程中混凝土结构加固技术的综合应用[A].第 17 届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C],2008.

[3]欧广星.浅谈钢筋混凝土结构加固技术[A].河南省土木建筑学会 2009 年学术大会论文集[C],2009.

[4]徐振凯,袁志军,胡吉群.建筑结构检测与加固方法[J].工程力学,2006.

[5]陆猛祥.连续纤维在房屋建筑结构加固中的应用[J].中华建设,2011.

房屋建筑结构设计论文范文3

关键词:建筑工程;结构裂缝控制;技术

引言

我们国家近几年的经济建设呈现出突飞猛进的态势,使之而来的就是房屋建筑工程的增多,这就使得房屋工程建筑领域得到了前所未有的发展。与此同时,随着科学技术的发展以及更新换代,尤其是商品混凝土和新型砌体材料得到广泛应用给房屋建筑工程结构裂缝的防控带来了更多的要求,同时增强了难度。所以我们要对当下的房屋建筑工程结构裂缝控制技术进行深入的研究和探寻。

一、什么是房屋建筑中的裂缝

在房屋建筑结构中有着结构性裂缝以及非结构性裂缝。一般来说,结构性裂缝的程度比较严重,因为构建的强度以及刚度不足,从而使得裂缝宽度失去控制而引起的较为规律的严重裂缝,从而对于房屋的安全产生了极强的威胁。所以针对这样的情况,施工单位必须加以重视和进行强补。再看非结构性裂缝,它的产生通常建立在构件的强度以及刚度足够的基础上,但是因为施工、材料、温度等原因而引起的无规律的、不太严重的裂缝,如楼板、墙体裂缝等。客观的说,这样的裂缝是比较轻微的,一般不会对裂缝的安全带来严重的影响,可是在某种程度上会影响房屋的正常使用和混凝土寿命,必须加以处理。在这里特殊强调本文所涉及的裂缝控制以及应对技术研究指的就是非结构裂缝。

二、 混凝土结构裂缝的控制及处理技术

(一)混凝土结构裂缝的控制

1.精准的控制混凝土的温度。一般来说有以及下几种有效办法。第一,在水泥的选用上要选择水化热程度较低的水泥。第二,在水泥的搅拌中添加适当的减水剂或缓凝剂,同时要控制和减少水泥的使用量,并不断的推迟水化热的峰值期来达到控制混凝土温度的效果。第三,取出一部分水泥用磨细粉煤灰代替。第四,在混凝土的选择中要选择具有很好和易性的来用,来达到精准的控制混凝土的温度的效果。最后,在施工的时候要注意将砼的温度降低,这样来做可以避免从搅拌站到入模的时间,从而可以使得混凝土结构裂缝得到很好的控制。

2延缓砼逐步降低的速度,具体来说要应用一定的保温措施,还要做到及时的护理。众所周知,在施工中,尤其是夏天要不断的对砼进行全方位的养护,这样才能保证在秋冬季节,浇筑成型之后产生的巨大温差。另外,我们还应该注意,在基础工程大体积砼结构拆模以后,我们的施工队伍要速度将土块进行回填。这样也是为了在天气温度降低的时候,延缓砼的降温速度,从而对裂缝的产生有着很好的控制。

3 要不断地创新建筑施工工艺,以至于提升砼的抗裂能力。具体来说:第一,建筑设计施工单位要将分层分段法浇筑砼有效的运用,这样才能很好的将砼所算法的热量不断的驱散,这样使得内外的温差不断的缩小。第二,在配筋配筋的时候要提升的康温度能力。第三,在施工的过程中要保证砼内外温差在二十五摄氏度之间,这样的话我们就要随时的将检测温度的工作做到实处。第四,注重施工管理的力度和规范,要制定相应的制度和原则,使得施工者按照原则和规章办事。

(二)混凝土结构裂缝的处理技术

在上述叙述中,我们知道了混凝土结构裂缝的控制要点体现在哪里,在实践的基础上,我们还要采取一些有效的工艺以及方式方法。集体来说有以下几种。第一,运用充填法。当工程结束后,有裂缝出现的时候,我们的施工者要沿裂缝砼表面凿成 V 形或 U 形槽,接下来将树脂砂浆将缝隙和空白填充满,如果没有树脂砂浆,我们也可以用水泥砂浆以及沥青将空隙进行填充。第二,运用表面修补的方法。客观的说,表面修补方法的适用范围是一些比较小的缝隙,修补的方法就是要不断的将裂缝变得更加的好看和持久耐用。一般在修补的时候沿砼裂缝表面铺设薄膜材料,树脂类材料是最好的选择。最后,运用注入法。此种方法应用于裂缝的宽度很小,并且程度比较深的时候。我们应该把修补材料完整的灌在砼的内部。

第二,在检查的过程中如果遇到的裂缝已经足够危险并达到了影响安全的程度就要应用围套加固法、钢箍加固法以及粘贴加固法等进行对裂缝的加固,以此才能够达到很好处理裂缝的技术。

三、 砌体结构裂缝的控制及其处理技术

(一)砌体结构裂缝的控制

第一,在材料的控制上,我们的施工者要保证材料的品质,以及在出厂前要认真检查砖块的出厂龄期,以及是否有着含水率;第二,在设计的时候,我们的设计者在施工之前要确保措施的可靠性以及安全性,这样才能成功的避免地基的差异沉降的发生,还可以同时确保构件的度的产生。第三,我们还应该释放温度应力。如增加水平拉结筋,增加芯柱、构造柱等。同时,我们还要用适当的配筋方式进行一些温度应力的承受,这样才可以很好的防止因为温度应力所产生的裂缝,使得裂缝得到了很好的控制。最后,我们还要注重施工现场的规范以及制度的制定和执行,要号召施工人员必须按照规范和制度进行,才能做到防微杜渐,控制裂缝的产生,使得工程质量得到了一定程度的飞跃。

(二)砌体结构裂缝的处理技术

1.水泥灌浆法。可以说,在实践以及调查中,我们了解到水泥灌浆方式方法要对于砌体裂缝要进行补强以及加固措施。一般来说,我们比较熟悉的灌浆方式以及方法就是重力灌浆以及压力灌浆。他们的共同之处就是在修补裂缝之后,使得墙体的强度高于之前的强度。

2钢筋网水泥砂浆加固。这种方式以及方法是针对墙体的承载量以及承载能力不强的时候,这个时候要对其进行充分的加固。具体来说就是要把需加固的砖墙表面除去粉刷层,之后才能喷射砂浆,一次完成对裂缝的控制施工。

3.增加预应力撑杆。此种方式以及方法主要是用于大梁下砌体承载力严重不足时才可以实施。具体来说就是要通过对于原有结构进行加固,这样才能达到对之后的结构进行充分的加固的最终目的以及效用。

结束语

在现代的施工建筑中,尤其是房屋建筑,由于主观认为以及客观材料以及工艺的原因一定会出现裂缝,所以我们就要针对不同种类的裂缝加以具体的分析,来达到很好控制的效果,具体来说就是要不断的进行技术的研究来进行控制。这个样看来,我们就要在施工的各个环节上加以实施。具体来说,要针对施工之前的设计,施工过程中的材料的选择,以及裂缝成因的分析进行判断,从而进行施工,进而通过具体问题具体分析的方式,对裂缝采取措施加以正确的处理,这样在房屋建筑工程中很多具体的困难以及问题才能得到破解,使得我们的建筑更加的有保障。

参考文献

1. 黄士元.混凝土早期裂缝的成因及防治[J],混凝土,2000.

2. 桥田浩.混凝土干收缩及其机理[J].混凝土工学,1997.

3. 钱元江.试论建筑结构设计中控制裂缝的措施[J].中国城市经济,2011

4. 张红星,修恩勇.建筑结构设计及施工中如何控制房屋裂缝的产生[J].黑龙江科技息,2009,

房屋建筑结构设计论文范文4

提高学生创新、独立思考与工程实践能力。实践证明,重点加强力学基础教学对土木工程专业毕业论文质量提升有明显成效。

关键词: 土木工程;毕业设计;力学教学;理论知识;工程实践

中图分类号:TU-4;G642477 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2012)04-0126-03

土木工程专业毕业设计是培养计划中最后且最主要的综合性实践教学环节,也是人才培养目标的重要阶段之一。要求学生将大学此前所学的专业知识融会贯通,并应用于实际工程,培养学生综合应用所学基础理论和专业知识,以及独立分析和解决实际工程问题的能力[1]。然而,土木工程毕业课题大部分涉及力学分析和计算,但从指导学生毕业设计中可以看出,学生普遍不能很好应用力学知识去分析、解决问题。为此,加强力学基础教学改革和实践,确保学生毕业设计论文质量是高等院校面临的一个重要课题。

一、土木工程专业毕业设计存在的问题

目前,土木工程专业本科毕业设计课题主要来源于工程建设类和研究项目的实际课题,但这两类课题都涉及力学知识,若缺乏较强的力学分析和计算基础则难以完成高水平的毕业论文。当前土木工程本科专业毕业设计存在的主要问题如下。

(一)缺乏解决实际工程问题的能力

房屋建筑结构方案设计方向论文内容主要包括结构选型、结构布置、建立模型、拟定计算简图、内力分析、内力组合、截面设计、构造处理等。显然,合理的建筑结构设计是以力学分析和计算为基础,然而在指导学生毕业设计的过程中笔者发现,学生严重缺乏利用所学的理论力学、材料力学,尤其是结构力学相关知识分析和解决工程实践问题的能力。已踏入工作岗位的学生反映,虽然已学习了理论力学、材料力学和结构力学,且在期末考试中也取得了较好的成绩,但进入毕业设计阶段仍无从下手。如:毕业设计涉及的力学知识也许不能完全用书本知识解决,但对于简单的力学问题,学生往往感到毫无头绪,只能在教师的指导下做出正确选择。这说明学生还无法将专业基础知识、基础理论知识在头脑

中形成统一体系[2],学生在本科阶段学到的力学基础知识没有真正起到基础和铺垫的作用。缺乏知识综合应用,尤其是应用力学知识解决实际工程问题的能力是土木工程专业本科毕业设计最突出的问题。表1为笔者所在的土木专业二本学生近年来毕业设计题目。从表中和笔者教学实践调查可以看出,由于学生力学水平较差,因此毕业设计大多数为施工组织设计以及岩土工程方向,而房屋建筑结构方案设计方向的论文偏少,研究型论文的毕业设计基本没有。

(二)结构设计概念模糊,缺少方案论证

土木工程毕业设计的实施过程归根结底是一个结构概念分析的过程。所谓概念设计一般是指不经过具体的数值计算,主要依据整体结构体系与分体系之间的力学关系,根据现象和工程经验得出基本设计原理和思想,从整体的角度确定建筑结构的总体布置以及抗震细部措施的宏观控制,概念设计思想已逐渐被大范围地推广,并在结构的选型、布置、计算参数的确定等方面发挥越来越重要的作用。然而,目前的本科生由于力学基础知识不牢固,工程实践经验不足,加之计算机的大量使用,导致结构设计概念模糊。

从目前笔者所在专业的毕业论文看,论文中普遍缺少方案选择、比较以及方案论证,基本按照既有模式进行计算,有的甚至连计算方法都未弄懂,导致毕业论文中往往在选择结构方案时对受力是否合理缺乏考虑,结构整体把握性差,空间想象力不够,理性分析偏弱。

(三)学生定性分析以及手算能力不足

计算机的普及和高速发展为结构分析提供了多样化的选择,培养学生利用计算机分析结构已成为课程建设和教学的重要内容。为了培养学生利用计算机进行结构分析的能力,东华理工大学土木与环境工程学院在编制结构力学I课程教学大纲时重点增加了6个课时的上机操作,同时在课堂教学中增加了通用工程结构分析软件介绍,如SAP2000,ANSYS等有限元分析软件。然而,负面效应是学生过分依赖计算机分析软件,当遇到必须通过手工计算才能解决的复杂结构时,大部分学生无法应对。另外,当计算出现错误或在使用过程中输入错误参数时,学生无法较快地定性分析内力图是否正确,更不知如何手工校核。

(四)缺乏创新思维和独立分析能力

本科毕业设计目的是重点培养学生的创新思维和独立分析能力。由于本科生知识面偏窄,限制了学生创新思维的发展,学生独立分析与解决问题的能力薄弱,毕业设计时力不从心。通过对本专业2006级毕业生情况调查分析发现,学生对所学的各门课程,特别是对三大力学的综合运用能力不强;对实际工程了解模糊,在将实际工程转化为计算模型时,方法实施不明确,加之对结构构造要求不熟悉,欠缺独立查阅文献的能力,造成了学生过分依赖教师的情况出现。

二、产生原因分析

(一)理论与实际脱节

力学与工程密切相关,是土木工程专业最重要的课程之一。力学概念、原理和公式相对枯燥,教学与实际工程脱节难以吸引学生注意力。例如:材料力学、理论力学、结构力学的教学学时相互分割,以单门课程为中心进行教学,对知识的相互渗透与衔接不够,导致学生学习吃力,一味强调强调计算方法和技巧的训练,忽视了基本理论在实际工程中的应用,导致抛开工程背景一味学习书本知识的现象成为普遍。

房屋建筑结构设计论文范文5

关键词:建筑结构;加固改造;技术研究

众所周知,建筑是一个有着使用周期限制的长期消耗品,而且还要受到来自外界环境的持续影响,譬如温度、降雨以及地质灾害等,这些都会影响到建筑的使用周期,进而降低建筑结构的安全性和使用寿命,因此,进行建筑结构安全鉴定,并进行适当加固和改造,可以起到延长建筑结构使用寿命、增强其安全性的效果。

1进行建筑结构加固改造的重要性分析

就建筑物的使用性而言,建筑结构的稳定性至关重要,一般情况下,建筑物的稳固程度会随着使用年限的延长而降低,很多建筑物的建造都是在一些技术条件等限制的情况下完成的,使用至今,很多建筑物自身的各项功能都有不同程度的欠缺,即使在现有的技术条件下,建筑物的修建也无法满足未来功能需求的各种变化,并且一些建筑结构问题很难进行及时有效的解决,在长期的外在环境影响下,建筑物老化,使用寿命缩减在所难免,导致建筑结构受损。因此,若不能及时有效的进行建筑结构的改造和管理,会进一步加剧建筑物各方面的损失。在我国,近年来频繁发生地震灾害,致使大量房屋建筑倒塌,人员伤亡惨重,给人们的生活和社会生产造成巨大冲击,反观日本,经常发生的地震造成的房屋建筑倒塌却相对较少,反而是海啸冲毁了大量房屋。可见,建筑结构是否稳固直接影响着建筑的安全使用,通过改造和维修,借助现代化的科技手段来对建筑进行加固改造,可以提升建筑的各方面性能。

2进行建筑结构加固的原因

(1)对房屋建筑使用寿命理解浅薄。现如今,我国建筑工程已经有了很大的进步,这种进步不仅表现在对于工程建设质量的提升方面,也体现在对于建筑物的全方面认识上,在过去,我国房屋建筑设计的原则多侧重在满足建筑荷载强度的要求,而现如今,房屋建筑设计还要满足更多方面的社会要求,其中建筑使用寿命便是一个重要的方面,而很多设计者的思想还未能从单纯满足建筑荷载强度的局限当中走出来,重视建筑使用寿命的认识。(2)对于房屋结构的耐久性关注不足。建筑物在建造以及长期使用过程中,会受到各种自然环境的影响以及化学物质的侵蚀,环境影响中,包括风荷载、雪荷载以及地震作用等影响,而且建筑材料还会随着时间的推移,自身的各方面性能也会逐渐减弱,进而造成建筑结构不同程度的出现老化和破损等现象,严重影响到建筑物的正常使用。大量研究表明,建筑物的损害因素当中,施工以及材料只是其中一部分,耐久性设计方面的缺陷也是不可忽视的重要因素。(3)缺乏在房屋抗震措施设计方面的认识和重视。近些年来,国内外不断爆发的地震灾害给人们带来了极大的损失和严重的伤害,这同人类大肆、频繁的生产活动是分不开的,但这也提醒我们是否已经做了充分的抗震减灾处理措施。频频发生的地震灾害不断冲击现代文明的成果,特别是地处地震带附近的城市和地区,一旦发生地震,对于这些地区建筑物的损毁以及人们的生命伤害都是难以逆转的。因此,加强建筑设计者以及人们对建筑抗震减灾设计的认知显得越来越急迫,需要我们以科学的态度,正确认识地震灾害的客观性和建筑结构设计的重要性。

3建筑结构加固技术的应用探讨

(1)植筋加固法。植筋加固法是一种用于混凝土结构连接以及锚固的加固方法,其便捷有效的特点在既有建筑改造以及续建当中有着广泛应用。一般来讲,该方法使用的是普通钢筋,在进行植筋加固之前需在建筑物上选定正确位置进行钻孔,待孔内清理干净之后再将准备好的钢筋填入其中,借助锚钉胶来控制和矫正钢筋植入的角度和方向,待钢筋稳固之后再进行养护和检验。该方法在建筑增加或者调整建筑结构时应以较多,利用改造柱头、楼板以及剪力墙等钢结构的方法起到加固建筑结构的目的。(2)碳纤维加固技术。碳纤维加固技术是利用碳纤维和结构胶来到达加固建筑结构的目的,该方法性质独特、经济性和实用性较强,因而在建筑结构加固当中也经常使用。该方法新颖独特,并且拥有比较特殊的结构原材料。这种材料的强度和耐腐蚀性能都很强,可以长期持续应用,管理简单、占地面积小,监管方便。由于该技术实用性强且成本低廉,备受广大建筑设计者的青睐,目前,国内外的碳纤维生产企业也较多,这直接推动了该技术应用面的扩展,并为该技术发展提供丰富的资源保障。(3)结构粘钢加固法。近年来,一种建筑结构加固新技术———结构粘钢加固法的出现让建筑结构加固技术更加多样,该技术主要是利用结构粘胶剂在混凝土构件表面粘结钢板,使混凝土构件和钢板融为一体,进而起到加固建筑物的作用。结构粘钢加固法是一种较为先进的技术,这种先进性主要表现在钢结构的优良性能。实际中,对建筑物进行加固所占空间很小,最大的优势便是加固后不会改变建筑物的原貌,而且对于建筑物周围的影响十分小。较之其他建筑加固方法,此方法拥有众多优点,如周期短、环境影响小、施工简便、成本低廉,这些优点让该技术很好应用到建筑加固中,很好实现对建筑结构的加固和改造。(4)注浆加固法。注浆加固技术是一种较早应用到建筑工程中的技术,实际就是对注浆技术的应用。然而,随着现代科技水平的提升,注浆技术在当前技术水平下有了新的应用。注浆加固技术的主要使用对象是混凝土建筑结构,例如公寓以及大厦等建筑的建设及修补,其原理是利用气压、液压以及电化学原理,将浆液通过注浆管注入到地基当中形成固化,让浆液在岩石间隙或者土颗粒中以挤密、渗透与填充的方式将水分和空气排出并取代之,待浆液固化后,原本较为松散的土颗粒就会形成一个整体,从而达到加固的目的。(5)增补受拉钢筋加固法。最后再介绍一种结构加固方法———增补受拉钢筋加固法。该方法是在梁的承受力较大位置补充加入受拉钢筋或者型钢,进而提高建筑物梁的承载力或者结构承载能力。增补受拉钢筋和原梁间有三种连接方式,即粘结法、半焊接法和全焊接法,增补受拉型钢和原梁间有两种连接方法,为湿式外包法和干式外包法。

4案例分析

(1)工程概况。某建筑为已建成30层集商业和公寓于一体的综合办公楼,地上28层,地下2层。1-3层为裙楼商业用房,4-28层为商住两用办公楼。建筑主体结构未现浇钢筋混凝土结构,高层塔楼采用部分剪力墙结构以及核心筒结构体系,剪力墙及筒体全部落地,裙楼结构为框架结构,现因业主修改设计,改变部分地下室和裙楼的使用功能,因此需对部分建筑结构进行加固改造,改造加固方式为粘贴钢板加固、粘贴碳纤维布加固以及植筋加固三种方式综合进行。(2)植筋加固。在采用植筋加固时,钻孔机械采用博士钻孔机,金刚石钻头,植筋胶采用喜利得RE-500结构胶。具体加固做法为:剔出混凝土保护层,露出原建筑结构钢筋,便于定位以及新旧混凝土的结合;划线定位由工程师现场进行,标注清楚钻孔位置、孔径大小以及孔深;待该项工作结束后,便进行钻孔以及清孔工作,钻孔过程中需注意钻孔位置要控制在梁上、下层钢筋内侧,利用特制的毛刷将浮土刷干净,再用吹气泵将孔内残留浮土吹净;最后由工程师现场进行孔径以及孔深的检查,孔径要控制在(D+3-8mm)、孔深在(≥10-15D)。钢筋清洗:利用钢丝刷将钢筋表面的尘土以及锈迹刷除干净,再利用丙酮清洗掉钢筋表面的油污以及灰土;调胶:根据结构胶使用说明将胶装在喜利得专用的注胶枪内进行注胶;注胶过程中要注意注胶的量为孔体积的2/3,且不能混入气泡;植筋:将钢筋按照顺时针方向旋进孔内,并注意控制好植入的深度;钢筋植入后,若需调整应在10分钟之内完成,待植筋工作完成后就要对植入钢筋进行保护,要确保植入钢筋在4h内不做任何移动;最后进行现场取样抗拔试验,每批次不少于植筋总数的3%,且不少3根。综上所述,建筑结构的安全性和使用寿命是现代建筑工程中重视的两个问题,要想确保建筑结构安全,首先要汲取优秀的建筑结构加固改造技术,并进行建筑结构的合理改善,利用科学有效的加固技术,实现对建筑结构加固改造的效果,最终起到增强建筑结构安全性和使用寿命的目的。本文以建筑结构加固重要性为引,逐步就建筑结构加固改造技术展开论述,期望对建筑工程的发展有所裨益。

作者:李嵩 单位:襄阳市房屋征收事务处

参考文献:

[1]杨小芹.建筑结构改造设计和加固技术综合分析[D].河北工程大学,2013.

[2]张婕.现代建筑结构加固存在问题及技术分析[A].《建筑科技与管理》组委会.2015年7月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].《建筑科技与管理》组委会:,2015∶2.

[3]叶丽红.浅谈建筑结构的检测及加固[A].《建筑科技与管理》组委会.2012年7月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].《建筑科技与管理》组委会:,2012∶2.

[4]任文良.建筑结构加固改造技术研究[J].山西建筑,2014,19.

房屋建筑结构设计论文范文6

????会议收到论文报告58篇并印发了文集,有140人参加会议,在第一天的大会和第二天的分组会上分别有17位和26位专家作了报告,另外还安排了半天时间进行自由发言和讨论。会议气氛热烈,取得了预期的效果,不同观点之间也进行了较为充分的交流。

??鉴于这一会议的论坛性质,以下仅就会上提出的一些问题及建议作一归纳,提交与会专家考虑并审议。

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??一、土建结构工程的安全性

??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。

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??1.我国结构设计规范的安全设置水准

??对结构工程的设计来说,结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准,总体上要比国外同类规范低得多。

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??1.1构件承载能力的安全设置水准

????与结构构件安全水准关系最大的二个因素是:1)规范规定结构需要承受多大的荷载(荷载标准值),比如同样是办公楼,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;2)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;而在可靠度设计方法(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可靠指标。安全系数或分项系数越大,表明安全度越高。我国建筑结构设计规范规定活荷载与恒载(如结构自重)的分项系数分别为1.4和1.2,而美国则分别为1.7和1.4,英国1.6和1.4;这样根据我国规范设计办公楼时,所依据的楼层设计荷载(荷载标准值与荷载分项系数的乘积)值大约只有英美的52%(考虑人员和设施等活载)和85%(对结构自重等恒载),而设计时据以确定构件能够承受荷载的能力(与材料强度分项系数有关)却要比英美规范高出的10~15%,二者都使构件承载力的安全水准下降。日本与德国的设计规范在某些方面比英美还要保守些。一些发展中国家的结构设计多根据发达国家的规范,就如我国解放前和建国初期的结构设计方法参照美国规范一样。至于中国的香港和台湾,至今仍分别以英国和参考美国规范为依据。这里需要说明的是,在其他建筑物的活荷载标准值上,与国外的差别并没有象办公楼、公寓、宿舍中这样大。不同材料、不同类型的结构在安全设置水准上与国际间的差距并不相同,比如钢结构的差距可能相对小些。

????公路桥梁结构的情况也与房屋建筑结构类似,除车载标准外,荷载分项安全系数(我国规范对车载取1.4,比国际著名的美国AASHTO规范的1.75约低25%)与材料强度分项安全系数均规定较低。

????尽管我国设计规范所设定的安全贮备较低,但是某些工程的材料用量反而有高于国外同类工程的,这里的问题主要在于设计墨守陈规,在结构方案、材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。

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??1.2结构的整体牢固性

????除了结构构件要有足够承载能力外,结构物还要有整体牢固性。结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力,或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。结构的整体牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度,用来对付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果,可以减轻灾害损失。唐山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。2001年石家庄发生故意破坏的恶性爆炸事件,一栋住宅楼因土炸药爆炸造成的墙体局部破坏,竟导致整栋楼的连续倒塌,也是房屋设计牢固性不足的表现。

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??1.3结构的耐久安全性

????我国土建结构的设计与施工规范,重点放在各种荷载作用下的结构强度要求,而对环境因素作用(如干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀)下的耐久性要求则相对考虑较少。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,其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害,所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求,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最低强度等级,都显著低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一;提高结构构件承载能力的安全设置水准,在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。

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??2.调整结构安全设置水准的不同见解

????我国结构设计规范的安全设置水准较低,与我国建国后长期处于短缺经济和计划体制的历史条件有关。但是,能够对土建结构取用较低的安全水准并基本满足了当时的生产与生活需求,而且业已历经了较长时间的考验,这是国内土建科技人员经过巨大努力所取得的重大成就;但是,由于安全储备较低,抵御意外作用的能力相对不足。如果适当提高安全设置水准将有利于减少事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。国内发生的大量工程安全事故,主要是由于管理上的腐败和不善以及严重的人为错误所致。现在提出要重新审视结构的安全设置水准,主要是基于客观形势的变化,是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,这次科技论坛上同样反映了这些不同的见解:

????1)认为我国现行规范的安全设置水准是足够的,并已为长期实践所证明,而国外就没有这种经验。我国取得的这一成功经验决不能轻易丢掉,在安全度上不能跟着英美的高标准走;安全度高了是浪费,除个别需调整外,总体上不必变动。

????2)认为我国规范的安全度设置水准尽管不高,但在全面遵守标准规范有关规定,即在正常设计、正常施工和正常使用的“三正常”条件下,据此建成的上百亿平米的建筑物绝大多数至今仍在安全使用,表明这些规范规定的水准仍然适用;但是理想的“三正常”很难做到,同时为了缩小与先进国际标准的差距以及鉴于可持续发展和提高耐久性的需要,在物质供应条件业已改善的市场经济条件下,结构的安全设置水准应适当提高。这种提高只能适度,因为我国目前尚属发展中国家。

????3)认为我国规范的安全设置水准应该大体与国际水准接近,需要大幅度提高。这是由于随着我国经济发展和生活水平不断提高,土建工程特别是重大基础设施工程出现事故所造成的风险损失后果将愈益严重,而为了提高工程安全程度所需要的经费投入在整个工程(特别是建筑工程)造价中所占的比重现在已愈来愈低,材料供应也十分充裕。过去的低安全水准只是适应了以往短缺型计划经济年代的需要,但决不是没有风险,如果规范的安全水准较高,曾经发生过的有些安全事故本来是可以避免的,而规范的这一缺陷在一定程度上为“三正常”的提法所掩盖。在建的工程要为将来的现代化社会服务,安全性上一定要有高标准。低的安全质量标准在参与将来的国际竞争中也难以被承认,即使结构设计的安全设置水准能够提高到与发达国家一样,由于我们的施工质量总体较差,结构的安全性依然会有差距。

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??3、结构设计规范的概率可靠度设计方法

????自1984年国家建委和国家建设部颁布了建筑结构设计统一标准以来,我国的建筑结构设计规范已从80年代末期起抛弃了传统的多安全系数设计方法,从而统一采用以概率理论为基础的可靠度设计方法;其它的工程部门如公路、铁路、港口、水利的结构设计规范也正在或计划作这样的转变。我国规范的可靠度设计方法是参考国际上的相应标准ISO2394并经过国内科技人员努力后得以实施的。将可靠度设计方法用于结构设计规范,在国际学术界内通常被看成是一种发展趋势,但在工程内界则存在不同看法。尽管有了ISO2394,国外却鲜有重要或著名的结构设计规范已直接采用了可靠度设计方法,至今仍采用多安全系数设计方法或称荷载抗力系数法。在我国,对于建筑结构设计规范中的可靠度设计方法以及企图将我国各个行业的各种结构设计规范都用可靠度方法统一起来的做法,虽然工程设计界颇有微词,但学术界持赞成和肯定者是主流,不过仍不时有人对可靠度方法用于设计规范的适用性提出质疑。这次科技论坛上则较为集中地反映了对规范可靠度方法的意见分歧。

????对我国规范的可靠度设计方法持肯定意见的专家认为这是重大的科技进步,可靠度方法对安全度的概率定义要比定值的安全系数更清晰、更科学、更合理,当然概率可靠度设计方法本身尚有不少缺陷,有待进一步修改完善。持相反意见的人则认为,结构设计规范所面向的是类型多样的复杂群体,在安全度上需要考虑的不确定性与不确知性非常复杂,并不是“从统计数学观点出发的概率定义”所能科学描述或处理;规范可靠度方法在我国十多年的实践表明,它并没有给结构设计的安全性带来明显实效,反而造成了安全概念上的某些混乱;对工程技术人员来说,结构的安全度用可靠指标和虚假的失效概率表达后变得更加不可揣摩和模糊不清,不如安全系数那样从安全储备出发的度量方法更为直观和便于处理具体工程的安全问题;现行设计规范中的可靠度方法很不成熟,存在不少根本缺陷;他们认为半概率的多安全系数方法更适用于规范,也不排斥可靠度分析的结果可以作为一种参考,在综合判断安全系数的合理取值时予以考虑。

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??二、土建结构工程的耐久性

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????土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力,这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性,而且更多地体现在适用性上。

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??1、土建结构工程的耐久性现状

????大多数土建结构由混凝土建造。混凝土结构的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;据1998年美国土木工程学会的一份材料估计,他们需要有1.3万亿美元来处理美国国内基础设施工程存在的问题,仅修理与更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需800亿美无,而现在联邦政府每年为此的拨款只有50~60亿美元。另有资料指出,美国因除冰盐引起钢筋锈蚀需限载通行的公路桥梁已占这一环境下桥梁的1/4。发达国家为混凝土结构耐久性投入了大量科研经费并积极采取应对措施,如加拿大安大略省的公路桥梁为对付除冰盐侵蚀及冻融损害,钢筋的混凝土保护层最小厚度从50年代的2.5cm逐渐增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm,而混凝土强度的最低等级也从50年代的C25增到后来的C40,桥面板混凝土从不要求外加引气剂、不设防水层到必须引气以及需要设置高级防水胶膜并引入环氧涂膜钢筋。而我国遭受盐冻侵蚀地区的公路桥梁在耐久性设计方面至今仍无明确要求,对混凝土保护层和强度的要求仅为2.5cm与C25,与上面提到的加拿大50年代水准一致。国内按这种标准设计的一座大桥,建成后仅8年,由于盐冻侵蚀,现已不得不部分拆除重建。

????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。桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更为严重,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。海港码头一般使用十年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落,需要大修。京津地区的城市立交桥由于冬天洒除冰盐及冰冻作用,使用十几年后就出现问题,有的不得不限载、大修或拆除。盐冻也对混凝土路面造成伤害,东北地区一条高等级公路只经过一个冬天就大面积剥蚀。我国铁路隧道用低强度的C15混凝土作衬砌材料,密实度和抗渗性差,不耐地下水与机车废气侵蚀,开裂与渗漏严重;对几个路局所辖的隧道进行抽样调查表明,漏水的占50.4%,其中1/3渗漏严重,并导致钢轨等配件锈蚀以及电力牵引地段漏电,影响正常运行,而1999年颁布的铁路隧道设计规范仍未能对隧道的耐久性问题采取适当的对策,如适当提高混凝土的最低强度等级和在混凝土中掺入化学纤维等。

????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。一些北方城市新建成的立交桥和高速公路桥,仍没有在材料性能和结构构造等方面采取必要的防治冻融和盐害的综合措施。甚至大型工程如2000年投入运行的珠海莲花跨海大桥,其主体结构在浪溅区仍采用不耐海水干湿交替侵蚀的C30混凝土与3~4cm厚的保护层厚度。

????有专家估计,我国“大干”基础设施工程建设的还可延续20年,由于忽视耐久性,迎接我们的还会有“大修”20年的,这个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。

????使混凝土结构的耐久性问题进一步加剧的原因有:

????1)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,早强的矿物成份比例提高,这些都不利于混凝土的耐久性。我国对水泥质量的检验在强度上只要求不低于规定的最低许可值,而国外则同时还要求不高于规定的最高值,如果强度超过了也被认为不合格,这种要求还有利于水泥产品质量的均匀性。

????2)工程施工单位不适当地加快施工进度,尤其是政府行政领导对工程进度的不适当干预。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证,早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土。国内媒体上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更多资金进行大修的短命工程。提前完成合同规定施工期的在国外要被罚款,因为意味着工程质量有遭到损害的可能。

????3)环境的不断恶化,如废气、酸雨,我国的酸雨面积已超过国土的30%。

????当前迫切需要进行的工作是尽快编制桥梁、隧道、港工等基础设施工程耐久性设计的技术条例,修订补充现行规范中对结构耐久性的要求。首先需要明确的是各种基础设施工程的设计工作寿命,在重要工程的设计文件中必须有使用寿命的要求和论证。当前在建的众多工程在耐久性上之所以仍然沿着重蹈覆辙的道路走,很重要的一个原因是工程设计施工技术人员在耐久性上没有可资遵循的新依据。更为严重的是现行规范中的有些条文,本身就对耐久性有害。为了提高混凝土耐久性,在混凝土中合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺合料是重要的技术手段,国外有的规范甚至规定在桥梁等混凝土结构中必须加入粉煤灰等掺合料,而我国的铁路混凝土桥隧施工规范仍在明文禁止使用。此外,工程技术界还存在长期形成的一些过时的看法,对改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如,顾虑会影响混凝土强度而不愿使用引气剂,而引气本应作为改善混凝土耐久性和工作性的常规手段;又如,希望加大水泥用量来保证混凝土强度,而尽可能低的水泥用量本应是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途径。

????在修订规范的耐久性要求上,交通部于2001年颁布的港工混凝土结构防腐蚀技术规范已为其它土建工程行业起到较好的示范作用。我们一方面要参照国内外已有的资料和经验,尽快编写出相应的设计施工技术文件以应急需,另一方面则要安排系统的研究项目,加大耐久性研究工作的支持力度;混凝土结构的耐久性是当前国际上结构工程学科最为重要的前沿研究领域之一,而我国在这一方面相当落后。混凝土的耐久性研究离不开原材料和环境等特定条件,需要考虑本国的特点,是不能完全依赖国外研究成果的。

????重视混凝土结构的耐久性也是可持续发展的需要。生产混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗国土资源并破坏植被与河床,水泥生产排放的二氧化碳已占人类活动排放总量的1/5~1/6,而我国排放的二氧化碳量已居世界第二。我国现在每年生产5亿多吨水泥,与之相伴的是年耗20多亿方的砂石,长此以往实难以为继。延长结构使用寿命意味着节约材料,而耐久的混凝土一般又应是水泥用量较低和矿物掺合料(工业废料)用量较高的混凝土,所以耐久的混凝土正适应环境保护的需要。国际上对桥梁、隧道等土木工程的设计工作寿命多为100年,有的如英国为120年。考虑到耐久性不足所造成的巨大经济损失和资源浪费,国际上近年来有要求将这些工程的最低工作寿命进一步延长的趋势,如提出城市环境中的桥梁至少应有150年。

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??2.土建结构工程使用阶段的正常检测与维护

????结构耐久性和使用寿命的概念,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。为了保证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。有些工程倒塌事故,例如最近四川宜宾的南门大桥发生桥面坍落事故,就是因为桥面结构与主拱之间的吊杆在连接处发生锈蚀,如果有定期的检测要求,这样的事故很有可能避免。有些国家对于结构的损坏可能导致公众安全的建筑物与桥、隧等公共工程,强制规定必须定期检测;即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件,因其坠落后容易伤及公众,也有强制定期检测的要求。我国由于施工管理水平和事故操作人员的素质相对较差,质量控制与质量保证制度不够健全,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最低程度,还应以预防为主,通过例行检测及时发现问题。

????现在国内有大量土建工程因步入老化期需要诊治,也有大量已建的违章工程需要评估,更有许多工程发生病害需要诊断和加固,各地已涌现了不少从事土建工程诊断、治理与加固的队伍,并有蓬勃发展成为一种新兴行业的趋势。出现问题和病害以后再来治理固然重要,但是我们应该更加强调预防。对于在役土建工程的检测和评估,要建立相应的法规和标准,要有从业人员的注册和从业机构的资质认证制度,在管理体制上予以规范。

????从国家对公共工程建设的投资和对工程设计的要求来看,需要有工程整个使用期限即全寿命费用支出的论证。只注意工程项目建设的一次投资支出,很少考虑工程建成后需要正常维护与修理的长期费用,不但可能损害工程使用寿命和正常使用功能,而且经济上算总账会很不合算。在发达国家,由于新建工程少,用于维修的费用往往更为主要,英国1978年的土建维修费上升到1965年的3.7倍,1980年的维修费占当年土建费用总支出的2/3。我国虽是发展中国家,现在正大兴土木,可是过去建成的大量工程已经或过早老化。国内40%公路桥梁的桥龄已大于25年,加上进入90年代以后交通量猛增,超载严重,以往的设计标准又低,路、桥的维修问题十分突出。由于养护维修费用得不到保证,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。

????为加速路桥等公共工程建设,国家现在鼓励投资公司出资并给以一定期限如30年的经营收入作为补偿。如果对重要土建工程有必须进行定期检测与评估的法规,就能保证这些工程在一定期限后归还国家管理和经营时的良好功能,对于设计工作寿命为100年的桥梁,至少还可正常使用70年,而不至于30年到期后国家接收的已是一个破旧的工程。

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??三、技术规范的作用与管理

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????这次科技论坛对于土建结构工程技术规范的定位、作用与管理也进行了讨论并提出了一些看法。

????长期以来,受计划经济体制的影响,我们往往视技术规范为法,将规范的具体规定和要求等同于法律条文来对待。技术规范或规程,与各种技术条例、技术要求、工法、指南等技术文件一样都是技术标准,本身不具有法律作用,只当工程各方(业主、设计、施工企业)认同作为设计与施工的依据并在契约的基础上,才能作为法律仲裁的依据。将技术问题法制化并强制执行,不利于技术进步和创造性的发挥,反而容易成为推卸责任的借口。当然,政府部门从国家和公众的整体利益出发,需要在安全、环保等重大原则上对土建工程的设计施工提出必须满足的最低要求并制定相应的法规,但法规一般并不需要提供如何达到这些要求的具体技术途径和方法,后者是技术标准的任务。政府也可以原则认可或批准某些重要的技术规范或其中某些内容使用。

????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。所以规范作为技术标准宜强调其指导性而不是强制性。如果规范条文看作为一般意义上的法律条文,就有可能束缚设计施工人员的主动创造性并阻碍新技术的应用。。我国土建工程在结构设计上与国外相比的最大差距就在于方案与技术上的创新,这与以往过分强调规范的法律地位从而形成所谓“结构设计就是规范加计算”的倾向不无关联。我国的技术规范在编写风格上也有模仿法律的倾向,极少提及使用者需要注意规范可能存在的某些不足之处或允许并鼓励使用者在某些问题上可以另辟蹊径。如果在设计施工中要取代规范中已经落后过时甚至有害的技术规定,则无异于违法行为。相反,只要墨守规范,即使出了事故,就可不负法律责任。这样就在客观上降低了对工程技术人员的业务技能要求与职责要求,不利于提高我国建筑企业和从业人员的素质以及参与今后的国际竞争。为了消除这些负面影响并杜绝钻规范条文的空子进行偷工减料,应有必要建立这样的共识并作出规定,即遵守了规范条文并不意味着就可免除法律责任。国外有些规范就是这样规定的。

????企图不断加强技术规范的强制性来解决屡禁不止的工程事故,不是解决问题的有效途径。现在,有关主管部门将建筑结构设计规范中的部分条文抽出来,明确列为强制性条文,同时规定各个设计单位完成的设计,须通过有关部门或其授权委任的其他企事业设计单位的审查,而审查的主要内容就在于对照规范强制性条文的要求,其任务已类似于执法;这种做法是否明智似可商榷。我国土建工程事故频繁的原因,主要在于管理不善,特别是管理环节上的腐败;其次是施工操作人员素质低,又难以短期解决;过分强调规范的地位与作用,未能建立与规范配套的完整标准体系,比如缺乏指南、工法等更为详尽具体的技术文件,可以用来指导和规范设计与施工的各个具体环节,也有一定的关系。从设计角度看,出现事故主要不是由于没有按照规范强制性条文的规定,而是方案性的错误或忽略主要的设计条件;也有一些工程则因过去的设计标准过低,耐久性不足,在使用过程中又缺乏应有的例行检测而导致失效。其实,要做到设计规范强制条文的要求最为容易,为此请专业人士审查似无必要。重要的工程设计应规定请专业单位全面审核,其要点也应在结构方案、构造方法与计算分析的原则上。从结构设计的国家规范中抽出的强制性条文不免支离破碎,个别条文的规定也不一定适合某些地区和某些工程的具体特点,反而造成麻烦。

????我国幅员广阔,各地经济发展很不平衡,技术力量悬殊,环境条件各异,客观上要求规范能给设计人员更多灵活性,少一些强制性,这样才能更好地在规范的指导下,根据工程的特点和具体条件去解决问题。总之,在规范标准上,要摆脱计划经济年代遗留下来的过分强求统一、较少考虑个性和缺乏实事求是灵活性的倾向。要提倡和鼓励各省市编制地方性规范,在工程的安全性和耐久性标准上,可有不同的设置水准。比如上海、北京、广州这些大城市应该高些,在抗震防灾要求上,更应区别对待。全国性的规范订得愈详细,其适用性可能变得愈差,造成的混乱也可能愈多;特别象岩土工程那样的规范更是如此。

????技术标准中的强制性越多,也意味着政府有关部门在具体技术问题上需要承担的责任越重,而这些本来不该是政府部门的职责。规范中的要求是最低要求,在安全设置水准上,政府需要干预的也应是保证公众安全的最低要求。对于土建结构的抗震设计,政府有关部门至今仍规定任何部门和个人不得随意提高抗震的设防标准(建抗586号文件)。事实上,如将商品房的抗震设防烈度提高1度,抗震能力可提高约1倍,而增加的房屋造价相当有限,在众多城市中可能仅及居民用于室内装修费用的几分之一。政府的这一规定无异于限制居民只能购置抗震安全质量标准最低的房屋,如果发生地震造成损害,有关部门如何解释?

????规范等技术标准的管理体制亟待改善。建国以来,由政府部门负责统管并指定有关企事业单位分别承担每本规范编写和修订工作的做法已越来越不能适应当前的形势,有些在经费和人力上得不到保证,平时基本上没有专门人员去搜集了解规范使用中的问题并及时修改补充规范条文;面对新的结构型式、新的材料和新的工艺,规范的过时条文不但成为推广新技术的阻力,而且有被误用或盲目套用而造成工程质量安全事故。

????发达国家有关土建结构工程的规范及与之配套的各类技术标准多由行业协会或专业学会编制及管理,规范的翻新周期短,不象我们要长达10年以上。我国的学会与协会重复设置,分工不明,并且至今还依附于某一政府部门,基本上只起到政府职能部门非官方代言人的作用,距离独立和富有活力的健全机构还差的很远,如何发挥这些机构在技术标准编写和管理中的作用也是值得探讨的一个问题。建议随着改革的深入,整顿合并有关的学会、协会,加强其职能,并逐渐成为技术标准编制管理的主体。

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??四、准备提交政府有关部门考虑的建议

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????为了改善我国土建结构工程的安全性与耐久性,这次论坛中提出了以下建议供政府有关部门考虑,:

??1、桥梁、隧道、道路、港口等基础设施工程的混凝土结构耐久性,已是当前亟待采取措施应对的重大问题。否则,一些工程的正常使用功能和安全性将得不到有效保证,我国的现代化建设和国民经济会蒙受巨大损失,并将给生产和公众生活带来长期困扰。

????建议国家建设部、交通部、铁道部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最低使用寿命的要求,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;

????建议国家自然科学基金委员会能在今后一段时期内对混凝土工程耐久性的基础理论研究给予重点支持;

????建议国家安全生产监督管理局为在近期内编订有关法规标准给以立项资助;

????建议中国工程院土木水利建筑学部在其咨询研究项目中,联络国内有关专家,促进土建结构耐久性设计指导性技术条例的编制。

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??2、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证。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。

????建议对桥、隧等重要公共基础设施和公共建筑物,在其使用期内实施强制性的定期安全检测。为此,需要制定法规,编制相应的技术标准;对于土建结构工程的检测与评估,需要建立从业人员的注册制度和从业机构的资质认证与监管体制。凡属已建工程的安全诊断也可一并归入这一行业。

??建议政府有关部门在桥、隧、道路等土建基础设施工程投资上,根据需要,加大工程维修费的比例。

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??3、完善技术标准体系与管理体制,发挥学会、协会在技术标准编制、修订和管理中的作用;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。