内蒙科大土木工程概论教案06土木工程的相关行业

1、第六章 土木工程的相关行业一、勘察1、工程地质勘察的目的工程地质勘察的目的：主要是查明工程地质条件，分析存在的地质问题，对建筑地区做出工程地质评价。土的工程分类及性质地基土的分类是根据不同的原则将其划分为一定的类别，同一类别的土在工程地质性质上应比较接近。土的合理分类具有很大的实际意义，例如根据分类名称可以大致判断土的工程特性、评价土作为建筑材料的适宜性及结合其他指标来确定地基的承载力等。作为建筑场地和地基的土的分类一般可按下列原则进行：根据地质成因可分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、风积土等。 根据颗粒级配或塑性指数可分为碎石土、砂土、粉土和粘性土。 根据土的工程特性的特殊性质可分为一般土和特殊土。2、工程地质勘察的任务工程地质勘察的任务：是按照不同勘察阶段的要求，正确反映场地的工程地质条件及岩土类型的影响，并结合工程设计、施工条件、以及地基处理等工程的具体要求，进行技术论证和评价，提出解决问题的决策性具体建议，为设计、施工提供依据，服务于工程建设的全过程。工程地质勘察分三阶段工程地质勘察可分为可行性研究勘察（选址勘察）、初步勘察和详细勘察三个阶段。其中可行性研究勘察应符合场地方案

2、确定的要求；初步勘察应符合设计或扩大初步设计的要求；详细勘察应符合施工设计的要求。3、工程地质的勘察方法工程地质勘探的方法：主要有坑、槽探、钻探、地球物理勘探等方法。坑、槽探就是用人工或机械方式进行挖掘坑、槽、井、洞。以便直接观察岩土层的天然状态以及各地层的地质结构，并能取出接近实际的原状结构土样。钻探是指用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地表下地层，并可以沿孔深取样的一种勘探方法。钻探是工程地质勘察中应用最为广泛的一种勘探手段，它可以获得深层的地质资料。地球物理勘探简称物探，它是通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件的。常用的地球物探方法有直流电勘探、交流电勘探、重力勘探、磁法勘探、地震勘探、声波勘探、放射性勘探。二、设计 （经济与安全的统一）1、结构设计目的结构要安全可靠保证建筑物或构筑物在施工过程中和建成以后安全可靠，结构构件不会破坏，整个结构不会倒塌。满足使用功能要求满足使用者提出的适用性要求，如建筑物的梁变形太大，虽然其没有破坏，但站在下面的人将会感到很不安全，这就不能满足适用性要求，再比如厂房里的吊车梁，如果变形太大，吊车将会卡轨，无法使用，这是

3、不能满足机械的适用性要求。经济问题用最经济的方法实现上述的安全可靠性和适用性，将建筑物的建造费用降至最少。结构的安全可靠性、使用期间的适用性和经济性是对立统一的，也是结构设计所研究和考虑的主要问题。2、结构设计方法结构设计的方法要求 S=R ，作用效应小于等于抗力我国目前采用的是近似概率极限状态设计方法:近似概率、极限状态结构设计的首要任务是选用经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠指标以保证结构的安全性。结构的安全度通常指安全系数或可靠指标，实际上只是对结构截面强度安全的一种度量，与此相关的还有荷载和材料强度标准值的取值。影响结构安全性的因素大多，安全度是保证结构安全性的重要方面但不是全部。有些设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性、以及从设计，施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结构整体性和延性不足，抗偶然作用和防倒塌能力差；或者计算图形和受力路线不明确，造成局部受力过大；或者混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构

4、件截面过薄，消弱了结构耐久性；这些都会严重影响结构的安全性。有的城市桥梁虽然满足设计规范的强度要求仅用了5-10年就因耐久性出了毛病影响结构安全。结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题，设计时要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性，并要对施工单位提出具体要求。现在有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少，重视强度极限状态而不重视使用极限状态，重视新建筑的建造而不重视旧建筑的维护。设计人员不能只套规范，应该根据不同的设计对象，不同的环境和使用条件，发挥自己的才智和创造性；规范再详细也不能包罗本来应由设计人员自己去解决的各种问题。此外，不同的结构体系针对其特点需有特殊的布局与构造，例如预制预应力多孔空心板的楼面结构，板端应考虑墙的嵌固约束，并配置负钢筋以防止端部开裂而造成脆性剪切破坏，可是过去多按简支设计而出现端部裂缝，造成大面积隐患。在新材料、新工艺、新技术应用中，有许多专门技术需有专业公司合作配合，如有特殊防腐蚀要求的后张预应力筋或混凝土等。3、结构设计依据工程结构设计依据土结构设计任务书混凝土结构抗震设计规范混凝土结构设计规范钢结构设计规范木结构设计规范建筑结构荷载规范砌体

5、结构设计规范建筑结构设计统一标准混凝土结构加固设计规范钢管混凝土结构设计与施工规程钢纤维混凝土结构设计与施工规程4、结构设计步骤建立模型在建筑工程的构件设计前，必须先清楚需选用的结构类型。以下以框架结构为例，讲解框架结构的模型建立过程整体框架的简化：框架结构虽然是空间结构，但为了简化计算，可取出其中的一榀框架，将其简化为平面框架进行计算。构件的简化：梁和柱的界面尺寸相对于整个框架来说较小，因此可以将其简化为杆件，梁和柱的连接节点可简化为刚性连接。经过上述简化后，看似复杂的框架结构建筑即成为用结构力学完全可以对其进行受力计算分析的简单模型。荷载计算结构模型建立完成后，即可计算该模型上的受力。计算受力必须清楚该结构所受荷载的种类和传力路线。荷载种类建筑物上的结构荷载主要有恒载、活载、积灰荷载、雪荷载、风荷载、地震荷载等。传力路线在框架结构中，荷载是由板传递给次梁，再由次梁传递给主梁，由主梁传递给柱，柱将荷载传递给基础，基础再传递给下面的地基。荷载计算根据规范和结构的布置，计算出各种荷载，并将其换算为作用于平面框架上的线荷载，将荷载作用于框架的计算模型上。内力计算绘制出计算模型和其所受力后，

6、即可针对该模型进行内力计算。先依据经验估计梁柱的截面尺寸，然后即可进行该模型的受力计算。模型受力的计算方法将在结构力学课程中学到。计算出构件的内力后，再依据内力，进行梁柱配筋的计算和梁柱的强度、稳定性、变形的计算，这些计算方法将在混凝土结构、钢结构等课程中学到。这个阶段有一个反复的过程，既当选定的梁柱界面尺寸无法满足要求时，需重新选择截面，重新计算，直至满足要求。绘施工图构件的界面尺寸和配筋确定后，下一步即是如何将其反映到施工图纸上。如何绘制施工图纸将在土木工程CAD课程中学习。施工图纸的绘制必须规范，因施工人员是按图纸施工的，只有按规范绘制的图纸，施工人员才能识别，也才能按照图纸正确施工。三、施工1、土木工程施工将设计的施工图转变为实际的建筑物，必须经过施工。它是建筑结构施工、建筑装饰施工和建筑设备安装的总称。 建筑施工一般包括施工技术与施工组织两大部分。施工技术是以各工种工程（土方工程、桩基础工程、混凝土结构工程、结构安装工程、装饰工程）施工的技术为研究对象，以施工方案为核心，结合具体施工对象的特点，选择最合理的施工技术措施。施工组织是以科学编制一个工程的施工组织设计为研究对象，编

7、制出指导施工的施工组织设计，合理的使用人力物力、空间和时间，着眼于各工种工程施工中关键工序的安排，使之有组织、有秩序的施工。概括起来，施工就是以科学的施工组织设计为先导，以先进、可靠的施工技术为后盾，保证工程项目高质量、安全、经济的完成。2、施工准备施工准备是为拟建工程施工建立必要的技术和物质条件,必须有步骤、分期和分阶段进行，贯穿于整个施工过程的始终。内容有：技术准备a.要熟悉、审查图纸；b.掌握工程地基的地质、水文和地区的自然环境（气候、地形、地貌）；c.编制施工预算；d.编制施工组织计划。现场准备a.清除障碍物；b.三通一平,即工程场地范围用水、用电、道路畅通，并平整场地；c.测量放线；d.搭建临时办公用房、库房、加工车间、生活福利用房等设施。物资准备a.建筑材料用量的估算、确定供应单位、材料计划和堆放位置；b.施工各阶段机具设备需用情况；c.模板、脚手架的准备。人员准备a.项目组织的组建；b.班组的组建（含技工和一般劳动力配备）；c.分包系统的确认。季节准备a.冬季施工准备；b.雨季施工准备，防汛措施、排水沟等。安全措施及其他准备a.现场安全措施、安全警示牌；b.防火措施；c.

8、施工公害预防、环境保护措施等。3、施工组织设计 是用以指导施工组织与管理、施工准备与实施、施工控制与协调、资源的配置与使用等全面性的技术、经济文件；是对施工活动的全过程进行科学管理的重要手段。通过编制施工组织设计，可合理的确定施工方案、施工方法、施工进度、劳动组织、技术组织、材料设备的组织、施工现场的布置，确保安全生产。施工组织设计又分施工组织总设计、单位工程施工组织设计和分部或分项工程作业设计3类，其层次如图；其中单项工程、单位工程和分部分项工程的划分如图。 无论哪类施工组织设计都应具备下列基本内容：工程概况 由以下两部组成，他们是施工组织设计的出发点。a.建设项目特征 包括建筑面积，占地面积，结构类型，新技术新材料应用情况；需用资金，建筑总平面图等。b.施工条件 包括建设场地的地点、地形、地貌、地质、水文状况，工期要求，材料供应情况，施工用水、用电和交通运输条件，施工机械设备条件，承包方式等。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。如一个住宅小区中住宅楼房和商店、学校、幼儿园、锅炉房、水泵站、交电所等设施的分期分批建设程序，是此小区交付使用时能否及

9、早发挥社会效益和经济效益的关键。施工方案 它是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。它包括：施工程序和流程 如地下和地上、土建和设备、主体和维护、结构和装饰的关系；施工段、施工层的划分；在平面或空间上施工的先后顺序及其展开方向；不同工种在时间上的搭接和空间上的利用等。选择施工技术方案和施工机械 如做房屋基础前的土方工程中要确定地表水的排水方法和选用挖土机械；浇筑混凝土基础时要确定泵送混凝土的方法和选用混凝土运送工具等。制定技术组织措施 也即制定确保工程质量、安全消防、节约原材料、降低成本以及文明施工所采用的方法。施工进度计划 指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。通常采用下述流水作业或网络计划技术两种办法来安排施工进度和跟踪、控制施工进度。 流水作业施工时采用分段、分层作业的施工组织方式。如一栋房屋有两个单元，按单元分成两段，基础施工分成挖土、做基础、回填土等三个工序，挖土工队在第一段施工完毕，进入第二段挖土，同时基础工队进入第一段施工，完成后，基础工队转入第二段进行基础施工，回填土工队进入第一段施工，依次进行。可用下图表示上述流水过程。 网络技术是应用网络图形来表达一项计划或工程中各项工作的开展顺序及其相互之间的关系，通过对网络图进行时间参数的计算，找出计划中的关键工作和关键路线；继而通过不断改进网络计划，寻求最优方案，以求在计划执行过程中对计划进行有效的控制和监督，保证合理的使用人力、物力和财力，已最小的消耗取得最大的经济效果。上述流水作业的例子可用网络图表示(

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