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在設計階段,土木工程設計的概念直接影響著土木工程的大致雛形。因此,當土木工程設計的概念確定時,無論如何調整具體操作步驟,其最終結果不會有太大變化。目前的設計步驟已經演變為:設計師利用計算機設計出土木工程的大致雛形借助于設計草案建構出建筑物的大體框架進行具體細節的處理和改進。例如,具體的樓層設計,橋梁設計、匝道設計、設施設備等裝置的設置等,在施工之前,在系統中輸入設計的整體方案,利用計算機龐大的數據信息處理能力等,對工程項目的可行性和合理性進行分析,給土木工程的建設方、施工方、監理方提出具體的建議,提供合理的方案和計劃。
2電子技術應用于土木工程設計的招投標分析
利用計算機的數據信息處理能力,在招投標過程中,對工程項目的可行性和合理性進行分析和預測,可以避免決策上的重大失誤。
3計算機輔助設計制圖及出圖計算機制圖技術的發展
應用最為廣泛的是計算機輔助繪圖,簡稱CAD(如天正CAD、Auto-CAD等)。其中CAD系統如同一個“圖形數據庫”,它能幫助土建類工程設計師直接從圖紙中提取設計信息,并與其他的應用程序進行連接,易于使用,設計周期短。為避免重復操作,可利用CAD預先定義的符號,在制圖過程中自動遵守國家制圖標準。還可利用繪圖軟件、圖形輸入設備、圖形輸出設備等組成的計算機制圖系統進行制圖和出圖,可做到隨時需要,隨時制圖和出圖。如果出圖后或會審后,發現設計錯誤,可利用系統中保留的圖紙中各個元件的數據庫,使用計算機輔助繪圖軟件,把要設計的圖形再顯示在屏幕上,然后利用輸入設備(如光標)對設計圖形進行編輯和修改。為方便土建類工程設計師做造價、編制工程量清單、編材料清單,每個數據庫的信息是可以隨時進行調用的,也可送到其他的程序之中。目前,還可結合CAD與GPS全球定位系統,大大提升土木工程施工和開挖過程的工作效率。
4BIM技術的應用
BIM是指建筑信息模型(BuildingInformationMolding),主要源于制造行業集CAD、CAM于一體的計算機集成制造系統CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystem)理念和基于產品數據管理PDM與STEP標準的產品信息模型。BIM具有模型信息的完備性、關聯性和一致性的特點。
4.1解決了當前建筑領域信息化的瓶頸問題建立單一工程數據源,推動現代CAD技術的應用,促進建筑生命期管理,實現建筑生命期各階段的工程性能、質量、安全、進度和成本的集成化管理,對建設項目生命期總成本、能源消耗、環境影響等進行分析、預測和控制。
4.2用于土木工程設計實現三維設計;實現不同專業設計之間的信息共享;實現虛擬設計和智能設計,實現設計碰撞檢測、能耗分析、成本預測等。實現虛擬施工:在計算機上執行建造過程,虛擬模型可在實際建造之前對工程項目的功能及可建造性等潛在問題進行預測,包括施工方法實驗、施工過程模擬等,為工程優化設計提供了可靠依據。
4.3用于施工及管理實現集成項目交付IPD(IntegratedProjectDelivery)管理;實現動態、集成和可視化的4D施工管理:將建筑物及施工現場3D模型與施工進度相鏈接,并與施工資源和場地布置信息集成一體,建立4D施工信息模型。實現建設項目施工階段工程進度、人力、材料、設備、成本和場地布置的動態集成管理及施工過程的可視化模擬。
4.4實現項目各參與方協同工作項目各參與方信息共享,基于網絡實現文檔、圖檔和視檔的提交、審核、審批及利用。項目各參與方通過網絡協同工作,進行工程洽商、協調,實現施工質量、安全、成本和進度的管理和監控。
中圖分類號:TP29文獻標識碼:A文章編號:1672-3198(2008)04-0281-02
1 引言
計算機輔助設計(Computer Aided Design,簡稱CAD),誕生于20世紀50年代,它是利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處理能力來進行工程的設計和分析的一種技術,它是綜合計算機技術和土木工程設計方法的一門新興學科,是與計算機軟硬件及工程設計方法的發展而發展起來的。它集成了計算機、圖形學、數據庫技術、數值分析等技術,隨著軟硬件技術的不斷發展及工程方法的更新換代,CAD技術也日趨完善,已經廣泛應用于電子、輕工、紡織、服裝、醫療、國防及工程設計等國民經濟的各個領域,發揮了極大的經濟技術效益。
2 CAD在土木工程中的應用
CAD技術最早應用于汽車工業,隨后隨著計算機軟硬件的發展及普及,逐漸擴展到其它領域,包括土木工程領域。在土木工程領域,它包含工程設計中采用計算機技術輔助分析、計算和繪制圖形的全過程。我國在土木工程中使用CAD技術開始于上世紀八十年代,在開始階段,主要依靠外國引進的通用或專用圖形軟件包在屏幕上做交互式圖形設計,與結構計算與分析沒有結合,參與者主要是長期與計算機打交道的專門人員。到八十年代末期,由于較高性能的廉價計算機的普及,土木工程CAD才有了真正的發展和較廣泛的應用,在很大程度上推動了CAD技術在我國土木工程上的應用和發展。
土木工程CAD的應用包含以下方面:
(1)建筑與規劃設計:用于繪制建筑、規劃類圖紙,如建筑施工圖、效果圖,規劃效果圖,橋梁的造型設計等,其軟件有天正建筑軟件、中國建筑研究院的APM(PKPM的建筑模塊)、QXCAD(一種橋型設計軟件)、3 D M A X、M A Y A、計,構造設計指根據結構計算的結果,完成構件和截面的選配筋的構造設計,繪制施工圖是用CAD取代傳統的手繪來完成施工圖紙的繪制;(2)給排水設計:用于給水、排水方面的計算與繪圖;(3)暖通設計:用于取暖與通風方面的設計;(4)電氣設計:強弱電方面的輔助設計;(5)施工組織與設計:用于施工項目的項目管理、施工工藝的流程設計與優化、施工現場布置等;(6)工程項目的預決算:從廣義上說,這也算C A D在土木工程上的一個應用;(7)其它方面的:比如家庭裝修等。
以上所列只是CAD技術在土木工程上應用的主要方面,在實際工程中,還有很多邊緣的、交叉的、新興的應用技術在開花結果。
3 CAD在土木設計圖中表現出的優勢
(1)繪圖勞動強度降低,圖紙清潔、美觀。
傳統的手工繪圖法需要設計人員經常性更換十幾種繪圖工具。一旦畫錯,就要在圖面上修修補補,破壞圖面的整潔性。而CAD制圖,只要配齊了電腦,安裝好繪圖軟件、打印機或繪圖儀,鼠標輕輕移動就可以完成心中設計的圖形。同時,軟件本身還可以提供UNDO限制防錯功能,讓工程設計師們制圖事半功倍。軟件還可以為每個設計人員的獨特的表達方式、思維模式和繪圖習慣提供廣闊的空間,只要充分使用參數化繪圖工具就可達成。
(2)提高設計工作效率。
土木設計過程一般經過提交條件、方案設計、初步設計、施工圖設計。各工種之間的配合默契與否,條件與方案改變大小都直接影響著制圖的速度。在傳統的手工制圖方式下,各階段各工種之間的不同設計成果要分時制作;在CAD制圖中,實現了各工種間的圖紙資料互換,即使方案有所調整,設計人員也只需在原有的設計圖紙上加以調整,從而減少大量重復勞動,提高了工作效率。
(3)增強計算功能,提高精確度。
土木工程設計不同于其他領域的設計,它需要正確無誤地計算出裂縫寬度、撓度、承載力、配筋面積。而且在實際工程中,要先符合設計規范地對各個結構構件如梁、板所承受的各種外部荷載,再根據《混凝土結構設計規范》進行計算和調整,如果計算數值稍有偏差或參數取值不符合要求,便會造成設計出的產品不合設計規范、不經濟,嚴重的還會造成人民生命、財產的巨大損失。
(4)提供動態的檢驗效果。
結構的板、梁、柱、墻的設計要考慮其他專業的相容性、相配性。如管道、設備不能和梁、柱相碰等。從實踐中可知道任何工程都可以從形態上拆分為圓柱體、斜圓柱體、圓錐、圓臺、斜圓臺、球體、球冠體、圓形斷面環體、矩形斷面環體以及多面體等基本形體。為此,CAD制圖中,可以在真色彩、真三維、光照的情況下,按物體的運動軌跡構造出一個虛擬的實體,在房屋中實時漫游,檢查虛擬的實體與管道、設備、墻、梁、柱、門、窗等物體不發生碰撞,預先感受結構的空間效果,以便在發現問題的地方仔細端詳、修改,直至滿意為止。這給工程設計師在設計工程中提供了非常有益的幫助。
(5)資料管理方便。
CAD軟件制作的圖形、圖像文件可直接存儲在軟盤、硬盤或刻成光盤存儲,從而避免資料因受潮、蟲蛀以及破壞性查閱造成的不必要損失,電子數據的保存年限可以延長至50年。一個設計院整柜的資料被幾張光盤所替代,查找和管理都比較方便。
(6)數據傳輸的信息化。
隨著信息技術、網絡技術的普及和CAD智能化的應用、跨地區合作設計、異地招投標、“在家工作”等都成為可能。如1992年日本執行的CALS(綜合信息系統)研究,其就是指企業和機關不受部門企業間特定機器和系統的制約,利用網絡進行開發設計運籌及運用全過程的公用系統工程。
4 CAD技術出現的劣勢
CAD技術在給土木設計業帶來巨大效益的同時,其劣勢也隨之發揮作用,也不可避免地滯緩了其發展,具體表現如下:
(1)CAD技術促使土木設計領域中人、財、物浪費加劇。
CAD技術需要相關的軟件,運轉速度較快的電腦以及熟練掌握電腦的設計師、網絡維修人員等;購買任何正版的工程建筑軟件都要花費1~2萬元;設計師們還要開展專門的培訓工作。總之,備齊所需的人力和財力則價值不菲。同時,在使用過程中,設計師們只能看到面前的一處圖紙,而土木工程設計是一個系統工程,只看到一處圖紙是遠遠不夠的,它需要一整套圖紙打印后才能看清楚。電腦圖紙需要經過輸出后才能實現審核、修改、再審核、再修改直至正式出圖,增加了單位成本和社會成本。
(2)工種配合默契與否及信息傳遞的速度影響工作效率。
眾所周知,土木工程設計是一個系統工程,它涉及到許多專業和步驟。每個設計師在設計任何圖紙時不僅要考慮自身設計的合理性,還要考慮與本專業和其他專業設計人員設計上的協調性。完整的土木工程設計流程從合同簽定起經過測量數據、地質調查數據、設計說明、打印圖紙、施工管理計劃等步驟,其所需的數據量非常大。任何數據變動,就會造成設計方案的變化。所以在動手設計前,要根據現況、地質、道路、建筑物、生產設施的關系進行規劃、設計、施工、使用和管理。而地質、地物、道路的考察由建設單位來進行,生產設施之間的配合關系論證由勘察設計院來進行,大量數據的整理、交換、組合都需要時間。任何環節的阻塞和停滯都會影響工作效率。
(3)缺乏統一的智能化結構設計軟件。
目前的專業軟件,如PKPM軟件,大多數只停留在二維基礎上,充其量只是個繪圖工具,缺乏智能化。智能化結構軟件不僅能體現三維立體圖鏡像,而且能自動執行相應的規范,設計所需參數取值不但要在經濟范圍內,還要便于施工。如中國建筑科學研究院PKPM CAD工程部和新加坡建屋發展局開發的BEAM CAGE軟件,是按英國規范完成的鋼筋混凝土梁的配筋、選筋、撓度的計算、施工圖生成等一系列功能,雖然該軟件自動化程度高,出圖質量好,但畢竟是基于英國規范的基礎上。而在國內流行的工程智能化設計軟件如PKPM設計軟件,它還需要設計師們調整梁、板、柱的配筋,尤其是柱的配筋,PKPM軟件自動生成的頂層柱配筋常常因為屋面梁傳遞來的彎矩比較大,配筋也較大,而下層由于梁傳遞來的彎矩較小,配筋也較小,形成大柱種在小柱上。這需要設計工程師進行人工調整。還有按照規范規定,同一構件中鋼筋的型號差別不宜大于兩個級別,也就是說在一個構件中如果使用了直徑為16的鋼筋,那就不能使用直徑為22以上的鋼筋。但是在軟件自動出圖中常常會出現直徑為14的鋼筋和直徑為22的鋼筋一起使用的現象,這也要進行人工調整。以上說明我們還缺乏統一的智能化結構設計軟件。
(4)扼殺土木設計師的創作靈感。
俗話說:“建筑是凝固的音樂。”這句話點明了建筑也是一種藝術,它是一門融科技、文化、藝術、哲學于一體的學科。任何土建設計師都需要藝術家的靈感和天份,這種靈感和天份在處理建筑物的造型方面應有不少的“模糊感”。但CAD制圖所要求的尺寸精確消磨和扼殺了這種靈感和天份,讓設計師的設計圖樣屈從于電腦的機械和準確。還有,不少設計單位為了能夠中標,將自己的投標文件,尤其是總平面效果圖,做得非常精致美觀,不惜投入大量的人力物力在CAD的制圖上,而忽略了總平面布置圖的建筑效果和建筑師的藝術創造。
綜上所述,CAD的使用提高了土木設計中的高效率、高質量和高水平,同時也顯示了不完善的方面。因此,設計師們在使用過程中總結經驗,注意克服CAD帶來的負面影響,努力提高自身的計算機知識和對土建規范的使用,促進CAD的健康發展。
參考文獻
土木工程設計工作不僅是為了確保后期施工的順利進行,更重要的是使建筑的經濟性和安全性都能得到保障。近年來,大型橋梁和高速公路的建設和使用給地區的經濟發展和社會進步帶來了巨大幫助,并促進我國土木建筑行業的發展更加科學。當前我國土木工程設計工作存在一定的問題,主要表現在以下幾個方面:
1.1設計不符合規范。
我國土木工程設計工作受設計人員的影響較大,有些設計單位不夠嚴謹,導致設計質量差,造成建筑物在使用過程中出現墻體的變形和開裂等問題,主要原因是設計工作中沒有嚴格按照結構設計的相應規范進行,不符合施工要求。
1.2設計結構不牢固。
建筑物安全與否主要取決于土木工程結構,土木工程結構不牢固是我國現階段設計工作面臨的一個問題,牢固的結構就是在建筑物出現局部破損時保證建筑的整體性能不受影響,能夠抵御地震、臺風等自然災害或人為事故。目前由于土木結構設計工作還不夠完善,導致施工時出現坍塌事故,造成一定的人員傷亡。
1.3構造柱和結構柱分不清。
目前的土木工程施工設計時,有些設計人員分不清構造柱和承重柱的設計工作,影響土木工程的穩定性,造成嚴重的事故。構造柱在建筑施工過程中,通過與梁體的配合,能有效的降低房屋建筑墻壁裂縫出現,提升建筑整體的抗震性能,假如設計人員在設計工作中將構造柱當成承重墻來進行施工,那么當房屋在遭受地震等自然災害時,將會因為所能承受強度較低,出現墻體的沉降和裂縫的現象。
2提高土木工程設計安全性的措施
2.1從理論設計上著手。
改進和加強設計理論是土木工程設計工作的重要部分,只有這樣才能降低施工事故發生幾率。所謂改進和加強設計理論指的是更深刻的理解土木工程設計的概念性理論。深入理解概念后,大腦會構造出一個完整的建筑輪廓。因此,改進和加強建筑設計理論是保證施工安全性的關鍵和基礎。
2.2加強設計人員的安全意識。
土木工程設計與人們的生活密切相關,因此加強設計人員的安全意識是十分必要的。通過讓設計師們認識到自己工作的重要性,才能更好的保障工程設計的安全性,使建筑的質量符合要求。提高土木工程安全意識主要以“安全第一、質量至上”的理念作為設計的基礎,具體實施上可以制定相關規定,規范設計人員行為,以便加強設計人員的安全意識;讓設計師意識到土木工程設計的安全性與人們的生命息息相關,才能從根本上提高自身的責任心。
2.3重視文件說明。
在建筑設計中,建筑設計文件說明主要是對相關施工單位的操作進行補充的。在工程建設的過程中,相關人員需要了解文件說明,并依據文章內容執行。因此設計人員在書寫建筑設計時,應注意文字表達是否足夠簡單和清晰,是否能讓非專業和半專業工作人員能夠理解。此外,在書寫文件時應當在關鍵內容上加標注,以便相關人員增加其關注度。某些復雜的工程結構設計中,說明書更需要簡單明了,以便保證工程結構性能與預期相同。
2.4重視管理。
任何事故的發生都與管理上的問題有著一定的關系,因此在工程方案的實施過程中,應選擇具有相關項目管理經驗和資質的單位和個人對工程進行管理。因此專業的機構和人員具有豐富的管理經驗、先進的機械設備、科學的設計和管理方法。管理人員的素質較高,會有效保障工程的各個方面的實施,確保建筑的安全性和經濟性。因此選擇適合的單位和管理人員承擔工程管理是十分重要的。
3提高土木工程設計經濟性的措施
3.1協調好各相關部門的關系。
施工時需要很好協調各部門間的關系,使接收的資料和信息更加準確,有效的降低工程造價。土木工程設計中不僅需要考慮施工問題,還需要大量的輔資料和工作。因此設計師在設計時應與相關部門做到及時溝通,這種方式可以更加符合施工的實際情況,方便設計師對工程經濟性的充分考慮。
3.2對設計方案進行綜合性評估。
對設計方案進行綜合性評估,在項目設計前進行項目經濟性的控制,目的是為了更好的降低成本,這需要專業的設計人員制定設計報價,形成清晰的經濟性指標。
3.3設計中應當控制多參數設計的安全積累問題。
設計中經常會出現多參數設計的安全積累問題,如鋼筋混凝土結構設計會涉及成本和安全的因素,包括材料選擇、面積和鋼筋數量等,這些參數都會直接影響結構的安全性和經濟性。因此需要在設計中對設計方案進行評估和選擇,通過其參數改變進行綜合評估,盡可能的利用參數來使項目的安全性和經濟性平衡,選擇可靠和科學的參數。對于經濟學評價通常多參數問題是用比例關系表示,用一個主要參數來表示其他參數,以此來控制經濟性。
3.4設計思路要靈活,降低工程結構造價。
在建筑物的設計時設計思路需要靈活一些,避免都套用標準圖進行設計。套用標準圖的設計方法雖然比較節約時間,并且不易出錯,但設計的方法缺乏創意,對于工程結構造價的降低十分不利。因此在設計過程中應給設計人員一定的創造空間,使其利用自身的專業知識,合理的對建筑物進行結構設計,這樣既能保證建筑的安全性符合要求,也能使工程的造價盡量降低。
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
引言
在進行土木工程設計工作時,設計人員一直關注其安全性和經濟性,只有保證設計工作能夠將二者協調統一,才能與國家倡導的施工設計理念相一致。土木工程的設計工作關系到整個工程的質量,只有在保證工程安全性能的同時,兼顧經濟性,用科學的設計理念來控制施工成本,才能在激烈的國內外競爭中占據有利地位,促進我國土木工程設計工作的不斷發展和進步。
一、土木工程結構設計中存在的問題
1、工程設計整體的穩定性差
建筑的整體穩定性是土木工程建筑產品的質量檢測基礎。建筑物在使用過程中存在局部的質量問題不會影響到建筑物整體的安全性,一般情況下不會發生大面積的坍塌,不會產生太大的經濟財產損失。土木工程的結構具有自己一定的延展性,這會直接影響到工程設計的整體穩定性。
2、結構設計的標準比國際標準要低
土木工程結構設計的安全性從整體上來看設計到許多方面的問題。建筑物的牢固性、容許承載力大小、使用年限標準都直接影響到建筑結構的安全。我國的結構設計標準同國際上其他國家的標準相比較,要求要低許多。
3、工程耐久性不足
我國的國土面積較廣,國家南北跨度較大,所以造成了國家內部的氣候變化也比較大。如何按照不同地區不同的氣候條件來進行工程結構設計就成為了關鍵性問題。雖然部分地區有當地的標準,但是很多地區還無法做到詳盡,所以在法律的規定上還不夠明確,缺乏一定的規范來進行具體的約束。
4、抗震系數設計較小
在正常的建筑設計中,承重柱的橫截面積如果太小,就會使柱子在受到各種荷載的作用下容易開裂,能夠承受的最大壓力隨之變小。在施工過程中雖然減少了材料的使用量,降低了整個工程的成本,但是卻讓建筑的使用年限和使用安全性變小,給人們的生命健康和財產安全都造成了很大的威脅。如果一旦發生地震等自然災害,建筑物的抗震性能就會極大的降低。
二、如何保障土木工程設計工作中的安全性和經濟性
1、提升土木工程設計人員的素質
我國現階段的土木工程設計工作較之以前而言取得了明顯的進步,設計人員也有著較為豐富的工作經驗,掌握較多先進科學的設計方法。但是,一般設計工作者,設計人員過多的注重施工圖紙,很難兼顧到實際施工過程中可能遇到的問題。施工圖紙在整個設計工作中都只是一部分參考資料,與實際的施工過程相比較,建設單位要想能夠保證整個土木工程的質量和標準達到相關的要求,必須要保證設計人員能夠將自己的設計意圖表達的完整準確。現階段的工程管理者專業水平較低,對于土木工程的結構以及設計環節的相關知識較為缺乏,因此,在指導施工時,往往會對圖紙產生誤解,導致設計工作和施工工作出現誤差。所以,土木工程設計人員要不斷提升自身的專業素質,通過繼續教育以及自學等相關途徑,加深對工程設計技術的理解和掌握,從而提升認識水平和業務能力,保證設計工作能夠更好地指引施工工程的順利進行。
2、保證土木設計工作的安全性
要想提高整個土木工程設計工作的安全性,就要先從管理工作入手,首先要選擇那些等級高、資歷老、具有先進管理水平的設計單位來承擔工程設計工作,只有保證設計單位具有先進的設備、高素質的設計人員,才能從根本上提升整個設計工作的水平。還要強化設計人員的理論基礎知識,因為,設計人員對設計知識的掌握程度會對整個土木工程項目產生重要的影響,只有保證設計工作人員能夠對基本設計方法進行掌握,并且不斷更新自己的設計理論,才能保證整個設計工作滿足不斷提升的施工要求。還要保證設計工作中盡量不產生失誤,在進行設計計算時,不出現缺項和漏項的現象,保證設計圖紙不出現較大的質量問題。設計人員要對相關數據進行認真檢查,并仔細核對,避免出現人為疏忽的問題,只有保證設計圖紙能夠全面、詳細,才能夠指導施工人員進行科學施工,不出現任何工程施工事故,工程管理人員要強化對設計環節的監督和管理工作,并且對整個施工過程進行全面管理。設計單位在完成相關工作之后,還要與施工方時刻保持聯系,及時解答施工人員對設計圖紙提出的種種疑問,一旦發現任何問題,要及時進行審核,修改出現的任何錯誤,保證施工工作的順利進行。
3、保證土木設計工作的經濟性
土木設計工作的經濟性要求有關部門可以通過招標與投標的方式來對不同的設計方案進行分析和比較,在保證工程安全的基礎上,選擇經濟性突出的設計方案,從而來節省工程開支。在進行工程施工設計工作時,還要不斷鼓勵設計者開拓他們的思路,采用靈活的設計理念來進行工程設計,可以通過標準圖來降低整個設計工作量,加快設計工作的進度,但是,這樣的設計方法會加大整個工程施工成本。因此,設計人員要在日程設計工作時,保證整個工程安全的同時兼顧設計工作的經濟性,對于能夠壓縮工程成本的細節進行反復核算,從而保證設計工作能夠兼顧安全性和經濟性,節省一切不必要的工程開支。設計人員還要控制多參數的設計工作,例如在土木工程混凝土鋼筋結構的設計工作中設計的安全因素和成本較多,相同的荷載往往會出現不同的設計結果,各個部門只有在互相溝通與合作的基礎之上,通過相關數據和資料才能提升整個設計工作的經濟性。
三、完善土木工程設計的建議
1、完善建筑結構設計領域的法制建設
為了規范建筑設計領域的健康有序發展,國家相繼出臺了眾多法律法規,除從技術上給予了嚴格規定外,還從政策上給相關工作的開展提供了法律強制性。這些法律法規及相關標準是本領域的權威泰斗經過長期工作而總結出來的經驗,具備極高的宏觀指導性,然而在實際設計過程中,我們還應站在這些巨人的肩膀上,做出更為嚴格的設計要求,以更好地促進行業發展。
2、積極鼓勵科研創新
常言道“工欲善其事,必先利其器”,在進行建筑結構設計的過程中,我們也必須通過積極的科研與創新,升級我們的設計“武器”。一方面,站在設計人員的角度,我們應該積極提升自己的專業休養,同時抓住一切機會,對新技術、新想法、新成果進行實驗探究,不斷拓寬自己的知識面,以使我國建筑結構設計的理論基礎不斷發展;另一方面,站在輔助相關人員進行建筑結構設計的角度,我們還應該致力于開發符合我國國情的設計軟件,利用虛擬化技術,提升我國建筑結構設計水平。
3、鼓勵進行概念設計
隨著建筑業的不斷發展,人們對于建筑的需求不再滿足于舒適性和安全性,而是在此基礎上,充分的展現出個性化的色彩。為了提高建筑結構設計的水平,可以嘗試進行概念設計。在對實地環境進行調查分析的基礎上,設計出一套優秀的結構設計方案,在對數據資料等不斷完善后,將其模型化,在科學技術如此先進的環境下,可以充分的利用計算機技術,進行虛擬技術來分析,然后不斷的優化完善,最終將其應用于現實,這對于建筑結構設計領域來講具有非常重要的意義。
結束語
總之,我們在進行土木工程結構設計的時候要把安全放在第一位,其次要考慮設計的經濟性問題,這樣才能夠保證企業安全平穩的發展。以安全為中心,為企業減少經濟負擔,降低工程的成本,提高設計人員的專業知識和工作能力。嚴格的遵守國家的相關法律法規以及設計規范,提高設計人員的安全意識,保證每個設計的安全性和經濟性。
參考文獻
中圖分類號: S611 文獻標識碼: A
一、前言
在國際上流行一種模式,該模式由單一承包商負責整個項目的設計施工,符合市場經濟和工程自身客觀規律,在國外得到廣泛推廣,這就是設計施工一體化模式。
二、土木工程施工特點
固定性、流動性和多樣性。固定性是指施工地點相對固定,一般在選定施工地點后,不會產生很大的變動; 流動性是指施工隊伍的流動性和在同一工程上施工人員作業空間的流動; 多樣性是指各種工程的不同,從建筑類型到施工設施和施工方法都有不同的特點。
三、工程設計施工一體化和工作程序技術面臨的問題
我國實施設計施工一體化存在著管理政策不配套、市場運行環境和企業內部經營模式和技術力量不具備等障礙,所以,一體化進程得不到普遍推廣。主要是存在以下幾點問題:
1、在勘驗、施工的準入政策上,人為地將設計與施工分離,造成在實施過程中的政策壁壘,政府的主管部門隔離,限制了施工設計一體化的發展。
2、施工與招標的人為分離模式,影響了一體化運作,設置了發展的障礙,有些項目方由于利益和權利驅使,不愿采用一體化發包方式,人為地把項目分解發包。甚至是分段承包、制定承包,這些都影響著一體化的培育。
3、設計市場的短平快運作方式,使得設計初期和后期的設計質量和收費標準不合理,初期設計圖紙不夠深入,設計和施工方溝通較少,也影響一體化的進行。
4、社會普遍對施工與設計一體化認識不足,在相關的政策制定、學術研究和認可接受程度上還存在很多不足,推行一體化的范圍較小。
5、社會認知程度及工程發包操作模式的限制,使得很多設計與施工一體化的公司從形式上變成了“皮包公司領導下的合作組”,基本上類似于臨時拼湊的團體,與一體化的要求相距甚遠。
6、企業內部缺乏必要的管理制度和施工技術人才,長期的獨立發展模式,使得企業內部還不具備合作運行的管理制度以及高素質的綜合型人才,還不能從單一運行轉向復合型運作模式。
7、國家在一體化運行的推廣中缺乏相關鼓勵政策。
8、相關企業的資質達不到一體化的標準要求,往往建筑施工企業中雖然也有勘驗設計人員,但往往是水平低,達不到專業設計公司的技術水準,設計公司的施工單位又往往是掛靠的資質很低的施工企業,拼湊的合作公司在企業資信、技術裝備、管理水平和資質等方面不能符合審批條件。
四、設計施工一體化主要方式
調查顯示,我國建筑企業實行設計、施工一體化建造主要采用以下兩類方式。
1、EP的設計施工一體化方式這是大多數國內企業在采用設計、施工一體化建造過程中普遍采用的方式。不同的企業在實際應用這種方式的過程中,又有不同的做法。
第一種是由設計企業和施工企業聯合總承包的方式。這是目前國內大型工程總承包普遍采用的方式。對工程初步設計以后進行招標,由設計企業和施工企業組成聯合體進行施工圖設計及工程施工總承包,實現設計、施工一體化建造。 第二種是企業簽訂總承包合同后,通過招標,確定分包商進行設計或施工,將工程其他部分分包出去,由設計和施工單位共同制定設計、施工方案的一體化建造方式。在這種方式中,總承包企業既可以是勘察設計企業,也可以是建筑施工企業。
2、大企業內部通過項目組織進行一體化建造設計與施工分別招標實現設計、施工一體化建造的方式,主要由既有設計能力又有施工能力的大型集團公司實現。通過整合集團內部的資源,在設計和施工招標前,共同參與施工圖設計。一方面,設計和施工企業充分合作,在設計中標后,施工投標時會有一定的優先,通過優化施工圖設計,帶動施工業務的發展;另一方面,設計和施工環節在招投標前就進行充分合作,能最大限度實現融合,可以大幅降低成本,提高效益。
五、設計—施工一體化在項目整體運作中的優勢及其發展前景
1、改變了傳統的設計、施工生產組織和管理模式
任何項目的開展都有其制約因素,例如業主對項目建設周期的要求、對建筑成本的控制等。“設計一施工”一體化的工程總承包模式因能提供社會化、專業化和商品化的服務,比傳統模式具有更多優勢,既合理利用了社會資源又引入了市場競爭機制,一方面強化了投資風險約束機制,分散了項目法人的風險,減輕了項目法人的工作量,克服了設計采購、施工等相互制約和脫節的矛盾,使這些環節有機地組織在一起,整體統籌安排,既節省了投資又提高了工程建設管理水平;另一方面對于保證建設項目的順利實施和建設目標的實現起到保障和保證作用。
2、有利于業主建設項目目標的實現
傳統的建設項目實施從廣義上來說主要分為策劃和實施二個階段,但往往由于前期策劃的內容形成的設計任務書與完成的設計成果(施工圖)之間存在一定的差異,而施工招標又是根據設計施工圖來完成的,這導致了最終的項目完成內容與前期策劃總是存在差異。“設計一施工”一體化總承包使得業主可以更明確地對總承包單位提出其具體的要求,比如其建筑的功能性、項目進度、成本控制等,由于總承包單位一攬子承擔了設計、施工、安裝、采購等一系列的工作,因此避免了以上工作階段可能導致的偏差。
例如,某高端工業研發中心總承包項目,業主在方案設計之前向總包單位提供的設計要求文件中要求室外地坪采用白色地面,但總包單位在設計過程中按國內工業建筑常規做法把室外地坪設計成為瀝青(黑色)地面,施工費用也按照黑色地面報價,但在重新核對業主提供的設計要求時,發現了該差錯。如果按照傳統設計與施工分開實施的生產組織模式,設計單位肯定會堅持其設計的可行性,而施工單位也會堅持其報價的依據,往往導致相互扯皮,責任不清,其結果對業主來說或由其自身來承擔該偏差造成的損失,或默許其偏差的存在。而采取“設計一施工”一體化總承包管理模式,責任就很明確,總承包單位應根據業主的要求重新設計施工圖紙,施工報價的差額也由總包單位自行承擔,適時地糾正了建設過程中的偏差,確保了業主項目目標實施的一貫性。
3、有利于強化建設項目風險控制及轉移
在傳統工程建設中,業主比較注重和強調的是施工階段的項目管理,其開始的節點往往是在施工圖完成之后,即設計單位完成施工圖設計之后。但“設計一施工”一體化總承包推進的節點一般從擴初設計開始直到工程項目竣工交鑰匙,必然帶來工程總承包企業對工程項目進行全過程管理控制和理念的轉變。因此,工程總承包不能理解為只是承包商受益,而關鍵是為社會整合資源,為業主節約投資。所以說,建設工程項目總承包已超出了設計單位機械的按業主要求設計和施工企業單純的按圖施工和設備安裝的意義,“設計—施工”一體化總承包帶給承包商優化設計方案和加強施工技術創新的動力,也為業主和承包商降低成本、增收節支提供了利潤空間,逐步成為業主和承包商相融合的綜合載體。
4、有利于提高建設項目運作效率 實踐證明,傳統的建設生產模式日益顯示出其勘察、設計、采購、施工各主要環節之間互相分割與脫節,建沒周期長,效率低,投資效益差等缺點,既缺乏項目管理的程序和方法,又缺乏專門人才、經驗和組織機構,因此無法積累經驗或吸取教訓,造成了建設項目的巨大浪費甚至無效投資。在“設計—施工”一體化總承包的工程項目實施中,由于工程總承包單位涵蓋了建設工程中設計、采購、施工、安裝等環節,就如同一臺高效整合的機器,減小了建設工程各環節運行中出現的機械磨損,在降低能源損耗的同時,可以更高效高速完成既定的任務。綜上所述,推行“設計—施工”一體化的建筑模式是未來中國建筑業發展的必然趨勢,國內建筑業只有不斷加強自身內功的錘煉,才能在日益激烈的國際、國內市場上獲得主動,爭取更大的發展。
六、結束語
盡管當前設計施工一體化模式在我國應用還不是很廣泛,但隨著我國市場的進一步完善,與國際市場聯系也將越來越緊密,這種施工模式以其獨特的優勢必將具有非常廣闊的發展前景。
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引言
土木工程結構設計中需要考慮到建筑物結構的安全性和經濟性,現階段的土木工程施工有很多是因為設計者的設計不符合要求,或者施工方沒有按照規定的圖紙來施工而造成的工程事故。橋梁的坍塌,地鐵隧道的塌陷,住宅樓的倒塌等建筑問題都給社會帶來了巨大的損失。結構設計問題是土木工程中的重中之重。本文主要簡單的介紹了土木工程的基本概念,對土木工程結構設計和施工技術相互配合的重要性進行分析,探索促進土木工程結構設計與施工技術二者形成協調關系的有效措施,以提高土木工程建設的質量。
一、結構設計過程
結構設計過程大致上劃分為以下三個階段:結構方案階段、結構計算階段、施工圖設計階段。其中,結構設計方案階段主要是依據工程的關鍵性、工程所在地區的抗震防裂程度、工程地質勘測報告、工程高度及層數確定工程的結構形式(例如:磚混結構、框架結構、框剪結構、剪力墻結構、筒體結構和混合結構等以及由這些結構來組合而成的結構形式)。在對工程結構形式加以確定以后,則需要依據工程結構形式特征和相關方面的要求,對結構的承重系統和受力構件開展相關的布置。結構計算階段同時是,對荷載情況進行計算。其中,包含了外部荷載、內部荷載的計算。這些荷載的計算需要依據荷載相關規定及各方面的規定選擇使用,不同的組合值系數和準永久值系數來開展不同工程施工狀況的組合計算的。構件的試算需要依據對荷載值進行計算的,構造措施要求,使用要求和計算手冊所推薦的試算方法進行構件截面的確定。之后,對于內力的計算則需要依據對構件截面、荷載值加以計算的。其中,包含了彎矩、剪力、扭矩、軸心壓力以及拉力等。最后,對于構件的計算,是依據之前得出的結構內力和相關規定對其要求,來檢查結構試算構件是不是達到相關方面的準求。假設沒有達到相關要求,則需要對構件截面加以科學的調整,直到達到相關要求。
二、土木工程施工簡析
土木工程的施工技術是指建造一切可由施工過程得出的施工產物的技術。土木工程有很長的歷史發展階段,以往的土木工程,其工程施工一直延用以往的施工技術,技術老套而且復雜,施工過程浪費了大量的施工材料、施工時間、施工人力,使施工進度緩慢而且效率不高,施工過程也及其復雜而且可信度不高,施工的安全性也有待提高,施工過程的不安全性導致施工造成嚴重的人力損傷,對社會也有不良的影響。然而隨著社會的不斷進步,土木工程的施工技術也有很大的提高,其技術的不斷進步也促進了土木施工的穩步快速的發展。隨著社會的不斷進步,土木工程的施工技術也在不斷的進步,賦予的意義也在不斷的增加變化著。因此現在的土木工程技術和人們的幸福生活息息相關,也和國家的安全穩定,經濟繁榮有這密切的聯系。而我國的土木工程技術在現階段也趨于成熟的階段,但是對于未來的發展前景來說,還是要不斷的改進和更新土木工程技術以便應對未來的發展趨勢。
三、土木工程結構設計和施工技術相互配合的重要性
土木工程結構設計的合理性和所選用施工技術的有效性,對土木工程的質量具有重要的影響作用,是土木工程建設中的重要內容,不容忽視。在土木工程項目施工過程中,科學的結構設計能夠優化土木工程的施工工序,簡化施工步驟,從而在保障土木工程質量的基礎上盡可能的減少所需要的施工時間。在水木工程的結構設計中,必須結合施工技術的選用,與施工技術進行相互配合,以使土木工程結構設計更符合要求,充分發揮土木工程施工技術的作用,以推動土木工程建設的可持續發展。協調好土木工程結構設計和施工技術的關系,必須提高土木工程管理者的管理水平,要求其全面掌握整個土木工程項目的建設狀況,對土木工程施工中的各個階段進行設計,選擇最為合適的施工技術,加強對施工階段的管理,以保證土木工程的順利開展。
四、兩者之間的有效結合
1、完善規范標準
從我國加入世貿組織以后,土木工程行業也逐漸得到了人們的重視,土木工程建筑產品的安全性也備受人們關注。我國關于土木工程建筑也制定和完善了許條文規范,在設計中都必須強制執行。對于設計人員來說,自身應當提高安全意識,提高自己的責任心,要時刻將人們的生命財產安全放在第一位。在結構設計過程中要堅決避免因為建筑結構而造成的安全問題,保證建筑整體的穩定性和安全性。在施工單位建設過程中一旦發現不按圖紙施工的情況,要立刻停止施工,按照圖紙進行修正。對于一些多次警告依舊不改正的企業要給予一定的法律制裁。
2、建筑物剛度設計
隨著我國經濟的不斷發展和進步,我國的城市化進程也隨之加快,人們對于城市住房的需求量也大大的提升。因為城市的用地和原有用地面積之間的矛盾關系,導致了城市的住房只能向高層住房的方向發展,這樣可以有效的解決用地面積稀少的問題。高層建筑對建筑物剛度的要求大大的提高,高層建筑剛度的確定要按照建筑物每層之間的位移大小來確定,對于高層建筑構件的剛度大小以及截面大小都需要按照具體要求來確定剛度大小。
3、地基和基礎結構設計
地基是一個建筑物的基石,所有的建筑物都需要在地基上來建造,因此地基影響著整個工程的基本安全。在對建筑物地基進行設計之前,設計人員需要對當地的地質、溫度、土層、地下水位以及周邊的建筑環境進行考察,綜合考慮來確定建筑方案。在進行建筑地基設計的時候還需要綜合考慮周邊建筑物的地下設施以及施工時對周邊建筑物的影響,保證地基施工的安全性。
4、施工技術
土木工程施工技術無論是在設計階段還是在施工階段都具有非常重要的作用,設計者意圖的實現往往取決于施工技術。因此,在一定條件下,施工技術的先進與否直接影響到設計者的意圖能否實現。就施工本身而言,任何一個工程項目都是一個系統工程,其施工過程受到地質條件-材料性能-氣候條件-荷載條件-現場條件-資源狀況等因素的制約。同時還存在著理想狀態與實際狀態的差異。因此,施工技術控制就是要進行實時識別-調整-預測,最終在允許的誤差范圍之內實現設計最佳目標。土木工程技術是一項隨著時間流逝卻在不斷進步的技術。這種施工技術也在隨著時間的流逝被賦予更多的意義和未了滿足每一段時間的需求不斷的改革進步。尤其是現在社會的土木工程技術所帶來的社會的改變,不僅僅需要傳統的工藝,還需要結合現在的和高科技以便進行更好的施工建筑。這樣也可以按照實際需求來改進土木工程的施工技術。并且能夠好好的利用這一技術,是一件造福人類的事情。
結束語
土木工程建設質量既需要科學的結構設計來予以保障,又需要先進的施工技術給以支持,缺一不可。為促使土木工程中的結構設計環節和施工技術使用的相互配合,則必須從施工各方面來探討二者間的關系,要創新土木工程施工工藝,規范施工工序,以使其更符合施工標。
參考文獻
1.1設計結構不牢固
土木工程結構是決定整個建筑物安全的重要因素,土木工程結構不牢固是我國現階段設計工作的短缺部分,所謂的結構牢固,就是要保證整個建筑工程出現局部損壞時,不破壞其整體性能,能夠在地震、狂風等一些自然災害或者人為事故中保證結構的冗余度和延性。現代土木設計工作中不能有效的對各種施工要點和結構進行完善,導致施工過程中出現坍塌、損壞等工程事故,造成不可彌補的人員傷亡。
1.2存在安全規范的漏洞
我國土木工程設計工作受到工作人員隨意性的影響,設計部門的權威性也不高,導致整個設計結果的質量低下,一些建筑工程在較短的時間內出現了墻壁變形、開裂等問題,其主要誘因就是設計工作中的結構規范不符合實際施工要求,存在一定的漏洞。
1.3構造柱和結構柱混淆、承重面積小
現代土木工程施工設計工作中,部分工作人員會將構造柱的設計工作與承重柱設計工作互相混淆,從而影響整個土木工程的牢固性,造成嚴重的工程事故。構造柱在土木施工過程中,通過與梁體的配合,能夠有效避免房屋建筑的墻壁出現裂縫,從而來提升整個建筑的實際抗震能力,若設計人員在設計工作中把構造柱誤認為承重墻來進行指導施工,就會導致房屋在發生地震等自然災害時,無法承受過大的強度,因此出現沉降、裂縫等問題。所以,設計人員要在土木工程設計工作中,科學區分承重墻與構造柱的不同。在進行土木工程設計工作時,有的設計人員對于抗震烈度要求較低的建筑設計時,會調小整個承重柱的界面,方便其對受力進行分析,但是當房屋受到外力作用時,會使梁體和柱體出現開裂的質量問題,導致整個房屋的使用壽命大大縮短。
2如何保障土木工程設計工作中的安全性和經濟性
2.1提升土木工程設計人員的素質
我國現階段的土木工程設計工作較之以前而言取得了明顯的進步,設計人員也有著較為豐富的工作經驗,掌握較多先進科學的設計方法。但是,一般設計工作者,設計人員過多的注重施工圖紙,很難兼顧到實際施工過程中可能遇到的問題。施工圖紙在整個設計工作中都只是一部分參考資料,與實際的施工過程相比較,建設單位要想能夠保證整個土木工程的質量和標準達到相關的要求,必須要保證設計人員能夠將自己的設計意圖表達的完整準確。現階段的工程管理者專業水平較低,對于土木工程的結構以及設計環節的相關知識較為缺乏,因此,在指導施工時,往往會對圖紙產生誤解,導致設計工作和施工工作出現誤差。所以,土木工程設計人員要不斷提升自身的專業素質,通過繼續教育以及自學等相關途徑,加深對工程設計技術的理解和掌握,從而提升認識水平和業務能力,保證設計工作能夠更好地指引施工工程的順利進行。
2.2保證土木設計工作的安全性
要想提高整個土木工程設計工作的安全性,就要先從管理工作入手,首先要選擇那些等級高、資歷老、具有先進管理水平的設計單位來承擔工程設計工作,只有保證設計單位具有先進的設備、高素質的設計人員,才能從根本上提升整個設計工作的水平。還要強化設計人員的理論基礎知識,因為,設計人員對設計知識的掌握程度會對整個土木工程項目產生重要的影響,只有保證設計工作人員能夠對基本設計方法進行掌握,并且不斷更新自己的設計理論,才能保證整個設計工作滿足不斷提升的施工要求。還要保證設計工作中盡量不產生失誤,在進行設計計算時,不出現缺項和漏項的現象,保證設計圖紙不出現較大的質量問題。設計人員要對相關數據進行認真檢查,并仔細核對,避免出現人為疏忽的問題,只有保證設計圖紙能夠全面、詳細,才能夠指導施工人員進行科學施工,不出現任何工程施工事故,工程管理人員要強化對設計環節的監督和管理工作,并且對整個施工過程進行全面管理。設計單位在完成相關工作之后,還要與施工方時刻保持聯系,及時解答施工人員對設計圖紙提出的種種疑問,一旦發現任何問題,要及時進行審核,修改出現的任何錯誤,保證施工工作的順利進行。
2.3保證土木設計工作的經濟性
土木設計工作的經濟性要求有關部門可以通過招標與投標的方式來對不同的設計方案進行分析和比較,在保證工程安全的基礎上,選擇經濟性突出的設計方案,從而來節省工程開支。在進行工程施工設計工作時,還要不斷鼓勵設計者開拓他們的思路,采用靈活的設計理念來進行工程設計,可以通過標準圖來降低整個設計工作量,加快設計工作的進度,但是,這樣的設計方法會加大整個工程施工成本。因此,設計人員要在日程設計工作時,保證整個工程安全的同時兼顧設計工作的經濟性,對于能夠壓縮工程成本的細節進行反復核算,從而保證設計工作能夠兼顧安全性和經濟性,節省一切不必要的工程開支。設計人員還要控制多參數的設計工作,例如在土木工程混凝土鋼筋結構的設計工作中設計的安全因素和成本較多,相同的荷載往往會出現不同的設計結果,各個部門只有在互相溝通與合作的基礎之上,通過相關數據和資料才能提升整個設計工作的經濟性。
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引言
在設計與施工的密切配合中,設計者的設計意圖要準確、無誤的得到實現,這要以土木工程結構設計的經驗以及設計規范作為前提條件。結構工程師無疑具有關鍵性的作用,可以通過培訓以及自學等多種途徑,學習土木工程相關的施工技術,緊跟時代的腳步了解最新的國內外施工技術的資訊,開拓自己的視野以及提高自己對技術的掌握與運用程度,這些都有利于設計人員設計水平以及設計質量的提高。本文重點探討如何土木工程提高施工技術和設計的配合度。
一、我國土木工程的現狀
通過了解我國土木工程的現狀,發現我國的土木工程還存在不足之處。在施工現狀中,一般認為施工圖紙的設計在設計階段是最為重要的部分,但是實際上,我國施工項目在施工的過程中,操作難度比較大,環節眾多,有經驗的設計者都知道,高質量的施工圖紙知識眾多環節中的重要部分。要使得施工技術與設計有機的結合在一起,最重要的是看施工圖紙怎樣才能更全面、完善的被實施,并達到預期的設計目標。要通過施工圖紙來完整的表達設計人員的設計意圖,施工技術環節與設計環節的高度配合尤為重要。施工人員要想準確無誤的把設計人員的意圖體現在施工成果中,就應該具備一定的配合度。
二、不斷提高土木工程從業人員的自身素質
隨著現代土木工程施工技術的不斷革新,很多新型的施工技術的出現給土木工程學的研究注入了一股新鮮的空氣,但是要完全確保每項工程的萬無一失,在實際工程實踐中還存在這樣和那樣的難度,特別是如何將施工技術合理的運用到工程設計的各個環節,充分體現土木工程設計的基本理念,這是一個土木工程界急需解決的問題,特別是在國內房地產業密集型擴張和發展的今天,這一問題的解決顯得就更為重要了。掌握正確的施工技術,科學統籌的協調好施工技術和設計二者之間的關系,就是對工程內部結構的良好協調,對于我們發展土木工程綜合項目工程和保證施工質量具有十分重要的指導意義,而其中的一個重要的環節就是土木工程從業人員的素質,從業人員除了土木工程的設計者、開發商和施工管理人員外,還包括工程的項目評估人,這些人員的自身素質對于充分協調施工技術和設計的有機配合,有著重要的指導意義,也是施工的一個不可忽視的重要方面,因為在施工技術和工程設計的過程中會不可避免的摻入各種施工管理者和設計者的主觀想法,如何最大程度的防止施工偏差,防止出現土木工程施工過程中的施工和設計的失衡,就必須著力提高工程施工管理者和工程設計者的自身專業水平和業務能力。
雖然近年來我國的土木工程研究和實踐都取得了不少的進步,而且一般的設計單位都擁有一批有著十幾年從事結構設計工作經驗的工程師和設計人員,他們對工程設計可以講有一定的掌握;但由于一般土木工程講設計,往往只是著眼于施工圖本身,很少會考慮和兼顧到施工中的實際問題,其實對于一個具體的工程項目而言,施工圖僅僅是其中的一個環節。工程的實際施工與之相比顯得更為重要,特別是建設單位為了達成對建筑的使用功能和質量水準的合理預期,常常會要求設計人員的設計意圖要得到準確、無誤的實現,這對結構設計人員而言,提出了一個新的難題,很多施工管理人員的知識水平普遍不高,對工程結構和設計方面知識的相對匱乏,很容易對施工圖產生不理解甚至是誤解,這就直接導致了設計和施工的不平衡,而工程設計與施工技術的密切配合就顯得尤為的關鍵。
因此,土木結構工程師應通過一定的途徑來深入學習相關的土木工程施工技術,了解國內外施工技術最新的發展資訊,拓展對具體施工工藝的掌握,這樣才能不斷的提高自己的認識水平,增強自己的業務能力,設計出更多在實際施工中有操作性的優質工程,同時廣大的施工作業者也要不斷提高專業素養,不僅要理解工程設計人員的具體施工要求和設計意圖,也要加強對施工進程的控制和把握,只有這樣才能更好的實現土木工程施工技術和設計的良性配合,因此從這個角度來看,土木工程從業人員的自身素質顯得十分的重要,要不斷提高施工作業者和設計者的專業素質,達到雙向同時的進步,才能更好的實現二者的優化。
三、加強施工技術與設計的配合
我國的施工方面的工作在一些領域已經取得一定的良好成績,但是相對于整個土木工程德爾領域來說,依舊處于初步發展的階段。土木工程的設計和施工技術都要求精確、嚴謹,所謂差之毫厘,失之千里,精確性對土木工程的設計和施工都提出了很高的要求。在施工過程中過度注視設計圖紙的重要性,而忽略了施工技術與設計相配合的情況下對工程的質量所產生的重要意義。那該如果提高施工技術與設計的配合度呢?具體可以從以下方面進行改進:
1、施工圖紙中列入深基坑支護設計
就目前的土木施工現狀而言,對深基坑支護的設計主要是根據建筑本身的數據參數和周邊環境的數據參數進行對比勘察得來的。深基坑支護設計并沒有加入到施工圖紙的合同中。設計單位對于深基坑的數據參數往往只會給出一定的專業建議以及意見,施工單位在這方面不受限制可以根據以往的經驗自行解決或者另行委托其他組織或機構來進行此項目的設計。在計算機技術和信息技術的不斷發展和普及的情況下,由于受到技術方面的限制,深基坑設計技術并未受到普遍的應用,只有很好比例的設計院具備了這樣的技術條件。雖然該項技術的投入與收益并不相符,但也直接限制了此方面建設的進步。其次,設計人員并不具備該項技術的專業知識,也會阻礙深基坑支護的發展和運用。因此,設計人員應該對此高度重視,相關部門也應該針對這種狀況加以協調和完善。
2、加強對鉆孔灌注樁基礎設計的重視
鉆孔灌注技術直接關系到施工質量的高低和施工的安全。設計人員一般不是把需要的施工所需設備標注在設計圖紙中,而是根據實際情況選擇相應的設備。從施工的成本、技術以及環境出發,施工設備的選擇要符合節省成本的目的,因此施工人員多會選擇渦錐鉆,樁的承載力不夠強,這樣便大大降低了施工質量,施工的質量得不到有效的控制,嚴重限制了施工進度,效率低。其實,旋挖技術具有很大的優勢,可以很大程度的避免上述問題的發生。這種技術對設備要求比較高,采用先進的相關技術,減少了人為影響比例,使成孔質量得到了充分保證,樁孔的垂直度、孔底清渣程度等各項指標非常令人滿意。相對于渦錐樁來說,旋挖技術采用的樁承載力更強,質量要求更高,造價高,但是實際使用價值與價格是相符的。采用旋挖技術不僅僅可以提高施工效率,對比某兩個基坑作業面面積相近的工地,兩臺旋挖機具日成樁數與最大密度排布的渦錐成樁數量相當,而且前者提出的泥土即時可以裝車運出工地,對環境的清潔也會起到重要作用。因此,建議設計人員應在施工圖紙上標明所需設備,并通過與渦錐鉆的對比,提供比較全面的數據參數,增強說服力。
3、加強對鋼筋接卸技術的重視
這項技術在我國相關規定中并沒有被明確的規范和限制,但實際上在施工的過程中,這項技術在不同程度上被各地施工單位被進行不同范圍的運用。但是這項技術的操作并沒有收到相關規定的規范,實施起來難度相當的大。而且這項技術的多產生的施工效果和質量并沒有收到保證,設計人員在設計圖紙時很少把其加入到設計中去。但是鋼筋接卸技術是一項成熟的先進技術,易操作,雖然技術成本較高,但是檢測報告的含金量也比較高,因此,便于在各地進行廣泛應用。設計人員應該摒棄自己以往設計中的弊端,從多方面因素進行全方位分析,根據自身的施工條件決定是否采用這項技術。如果這項技術能夠為土木工程中的施工帶來重要的積極作用,那再設計圖紙中也應該可以看出來。
4、設計方案要與實際的施工相符
在工程設計中,施工設計人員的設計概念以及其操作的可行性,設計圖紙不可能與施工的實際情況相符合,因此,要特別注意是否有沖突出現,并且要提前的設計圖紙中解決完成。比如,關于一項建筑工程中基礎梁筏的前后方向的地梁設計的高度是一樣的,根據以往的基礎設計,這其中并沒有什么問題。但是,如果采用這樣的設計方法,在進行施工的時候,一個方向上的地梁位于縱向上的鋼筋就要穿過在垂直方向上的地梁,如果地梁的寬度比支座的柱邊長更加高的時候,那么。地梁兩個方向上的有效高度就不能得到同時保證。因此,最后就必須把其中一個方向上的地梁抬高5厘米。像這樣的問題,在工程設計的時候會經常遇到,因此,如果在設計人員進行設計的過程把這些問題及時解決,就會減少實際施工的困難,但是一旦工程進入施工階段,再來解決這些問題就非常困難了。設計單位與施工單位二者還應該進行全面的交流和溝通,理解設計人員的設計理念和意圖,在施工過程中進行更好的協助與配合,想設計單位及時反饋在實際情況中遇到的問題,保證能夠及時的加以解決。這樣在未施工前對設計圖紙進行修改算是比較容易的,如果在施工過程中才發現有些問題需要修改,不但會延遲工期還會增大投入成本,浪費人力物力。
5、促進設計人員與施工單位的交流與溝通
土木工程的施工是一項項目比較復雜而且相當耗時的工作。在施工過程中會不可避免的出現各種需要解決的問題,其中也會有很多繁瑣的細節需要明確,因此,施工單位要預先與設計人員進行有效的交流與溝通,對設計圖紙記性全面準確的了解,實現施工工作的順利進行。技術人員要有責任心,認真嚴謹的對待自己的工作,在于施工單位進行交流時,要注意根據實際狀況采用相應的交流方式。有些事情比較復雜難以說清,很難在口頭上得到全面的解決。在這種情況下,可以用本子記錄下來要解決的問題,同時在口頭上加以說明,這樣可以避免一些問題的遺漏。
6、強調設計人員的專業素質和技術水平的提高
技術人員的工程設計是土木工程施工中的關鍵性因素。在這樣的情況下,技術人員應該重視自身專業素質以及專業技術水平的提高,要緊跟經濟時展的腳步,積極借鑒國外的先進技術,結合自身的實際經驗與狀況進行改革和創新,并努力做好與施工人員之間的交流,自己的經驗和設計水平都能大大提高,促進共同進步。
四、發展與展望
施工技術與設計無論在土木工程施工的任何環節中都具有重要的影響作用。設計者的意圖通常由施工技術所決定,施工技術是否先進有直接影響設計者的目標的實現。在土木工程以后的發展中,依舊不能忽視的問題有一下幾點:
1、加強施工控制
在施工過程中往往會受到地質、氣候、現場、荷載、能源條件的制約,實際狀態與預料中的差異相差甚遠。通過施工控制對奇進行調整和預測,可以很大程度上減少兩者的誤差,在施工過程中實現設計的最佳目標。施工過程中的制約條件會對施工質量造成很大的影響,應合理安排施工,將影響因素控制在可控范圍內。
2、加強管理體制
在施工技術與設計相互配合中存在有些管理體制上的不足,例如管理責任不能落實以及多頭管理的問題。管理對工程的前期準備工作做得不夠充分,對各環節分析的不夠嚴謹仔細,因此,要加強管理體制,建立健全管理體制,真正明確和落實管理責任,促進設計和施工的協調進行。
結束語
在土木工程的施工期間,施工技術與設計之間的配合對施工成果起到關鍵性的作用,土木工程的施工技術與設計是現代土木工程發展中的一項重要的內容,合理的設計和優質的施工技術是保證工程質量的重要指標之一,只有在我國土木工程的現狀下,加強施工設計與技術的配合,做好工程中的一切環節,才能夠讓施工工作達到最佳成效。提高兩者的配合水平,并運用相關措施來對其進行協調,對取得高質量的施工成果具有重要意義。
參考文獻:
王國軍.試論土木工程中的施工技術與設計配合[J].中國新技術新產品,2011,(06).
林洲.土木工程中的施工技術與設計配合[J].現代裝飾(理論),2011,(05).
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1引言
土木工程是建造各類工程設施的科學技術的統稱。它既指所應用的材料、設備和所進行的勘測、設計、施工、保養維修等技術活動,也指工程建設的對象(即建造在地上或地下、陸上或水中 ,直接或間接為人類生活、生產、軍事、科研服務的各種工程設施,例如房屋、道路、鐵路、運輸管道、隧道、橋梁、運河、堤壩、港口、電站、飛機場、海洋平臺、給水和排水以及防護工程等)。土木工程涵蓋面廣,涉及內容多,尤其是施工設計環節更是土木工程施工質量的根本保證。科學合理的設計,不但關系到我國建筑的水平,還與國家基礎事業的發展和人民生命財產安全密不可分。下面,本人結合多年從事土木工程施工設計的工作經驗,主要就土木工程施工設計方面淺談幾點看法,僅供施工組織者和設計人員參考。
2 土木工程施工設計概述
2.1土木工程設計的內容
一般我們所說的土木工程設計,主要包括以下內容:施工方案;施工進度計劃表;工程質量保證措施;季節性施工;安全保證措施和文明施工;施工現場平面布置(施工平面布置圖、施工進度計劃圖)。
2.2當前我國土木工程施工設計中存在的問題
一是從業人員自身素質參差不齊。雖然近年來我國土木工程研究和實踐都取得了不少的進步,而且一般的設計單位都擁有一批有著十幾年從事結構設計工作經驗的工程師和設計人員,他們對工程設計可以講有一定的掌握。但近年來新型施工技術的出現和土木工程施工管理及設計人員知識水平普遍不高的矛盾越演越烈。這就直接導致了設計和施工的不平衡,因此土木工程從業人員必須通過自學或繼續教育培訓等途徑,對不斷發展的土木工程施工技術進行深入學習,了解施工技術發展的國內外最新資訊,拓展對具體施工工藝的掌握;這樣才能不斷的提高自己的認識水平,增強自己的業務能力,設計出更多在實際施工中有操作性的優質工程,同時廣大的施工管理者也要不斷提高專業素養,不僅要理解工程設計人員的具體施工要求和設計意圖,也要加強對施工進程的控制和把握,只有這樣才能更好的實現土木工程施工技術和設計的良性配合。
二是施工圖合同內容不全。當前大部分土木工程施工圖合同中,并沒有把建筑的深基坑支護設計列入其中。一般情況下,設計單位依照建筑總平面圖上的顯示,以及一些相鄰建筑物的分布狀況,再結合基坑的土質與高度對于深基坑支護設計提出一些相關的改進建議和看法。然后,施工單位負責做好具體的工作,或者是施工單位委托一些專業的設計師進行支護的設計。據了解,目前業內已經有十分專業的計算機應用程序應用在深基坑支護設計中,這就大大的提高了這一設計工作的科學性和精確性。但是目前有很多的工程設計院沒有配備,這其中固然有技術風險與經濟收益不相稱的實際因素。但深入分析,我們可以得出這種先進技術的使用與目前深基坑支護技術的發展是不相符的,主要是與目前城市施工存在的一些現實條件產生嚴重分歧,這必須引起設計院管理層與設計人員的重視、并盡快加以改進。
三是設計師設計意圖表述不清。我們舉一個具體的例子,比如,關于一項建筑工程中基礎梁筏的前后方向的地梁設計的高度是一樣的,根據以往的基礎設計,這其中并沒有什么問題。但是,如果采用這樣的設計方法,在進行施工的時候,一個方向上的地梁位于縱向上的鋼筋就要穿過在垂直方向上的地梁,如果地梁的寬度比支座的柱邊長更加高的時候,那么,地梁兩個方向上的有效高度就不能得到同時保證。因此,最后就必須把其中一個方向上的地梁抬高5厘米。像這樣的問題,在設計的時候會經常遇到,因此,如果在設計人員進行設計的過程把這些問題及時解決,就會減少實際施工的困難,但是一旦工程進入施工階段,再來解決這些問題就非常困難了。
四是設計單位與施工單位技術交底以及審查圖紙等方面配合不到位。個人認為,作為一名合格的土木設計師應該高度重視這種配合,除了可以通過電話確定,也可以通過口頭協商,此外,還可以把這些小細節用書面文字的形式例舉出來,形成一種比較正式的文件,這樣做的主要目的是,可以減少因為專業分工的不一樣而導致個人理解上出現偏差而導致錯誤的施工行為。
五安全使用與維護意識不足。主要表現在兩個方面:一是在實際設計工作中對于一些因為環境因素影響,對建筑結構耐久性產生較大影響的因素在設計時很少進行考慮,從而導致土建結構使用壽命偏低或造成結構安全事故,這不單單是設計單位對結構耐久性的忽視,更重要的是工程設計安全意識不足。二是在工程設計規范中,結構安全性設置水平偏低。對于土木工程設計工作來說,結構的安全性非常重要。結構安全性主要表現在對結構安全系數范圍的定位、結構構件承載能力的安全性、結構工程的耐久性及結構工程的整體牢固性等方面。目前在我國土木工程設計中,設計規范的安全等級設置相對水平較低,還不能與國外同類設計的水平相比。這就造成工程在施工中不能按照標準進行施工,這也是施工質量不高的一個根本原因。
3 土木工程施工設計新技術簡介
主要介紹兩種施工設計新技術:
3.1旋挖施工技術
當前在高層建筑的設計中,主要使用的是鉆孔灌注樁設計。一般情況下,設計人員在施工圖紙中不會對使用的施工機械進行明確的限定,施工單位可以自由選擇施工的機械。而施工單位大部分會從節約經費的角度出發,最后一般都會選擇價格低廉實惠的渦錐鉆作為工程樁機械。這樣的結果就是,工程圖上面的標準、規格達不到要求,也難以控制,這樣一來,各種問題樁自然而然地就出現了,這種樁的承載能力非常低,容易造成危險因素。目前,其實有一種比較先進的施工技術正在使用當中,那就是旋挖施工技術。這是一種先進施工技術主要的特點是:第一,采用的設備是比較先進的,而施工工藝也是非常一流的,一些人為因素比較少。因此,采用這一技術,成孔的質量得到了很大的提高,而樁孔的垂直問題以及對于孔底清渣問題都能很好地解決。第二,樁的直徑與長度相同,每一個樁的承受力都會得到提升,至少提升40%或者50%,這樣一來,就解決了機械的高費用問題,使單樁的造價成本有所下降,換算成單位極限承受力,這二者的造價幾乎是一樣的。第三,如果兩個基坑的作業面積是相同或者基本一致的,兩臺旋挖機的成樁數量與最大密度分布的渦錐成樁數量就是一樣的,都是十八根。此外,前者挖掘出來的泥土可以隨時裝入車里,及時運送到工地,前者的綜合效率比后者更高一些。第四,施工現場也是非常干凈、整潔的,地面上沒有泥土,僅僅用一些清水沖洗就可以好地清理了。
3.2鋼筋機械連接技術
1.1設計結構不牢固土木工程結構是決定整個建筑物安全的重要因素,土木工程結構不牢固是我國現階段設計工作的短缺部分,所謂的結構牢固,就是要保證整個建筑工程出現局部損壞時,不破壞其整體性能,能夠在地震、狂風等一些自然災害或者人為事故中保證結構的冗余度和延性。現代土木設計工作中不能有效的對各種施工要點和結構進行完善,導致施工過程中出現坍塌、損壞等工程事故,造成不可彌補的人員傷亡。
1.2存在安全規范的漏洞我國土木工程設計工作受到工作人員隨意性的影響,設計部門的權威性也不高,導致整個設計結果的質量低下,一些建筑工程在較短的時間內出現了墻壁變形、開裂等問題,其主要誘因就是設計工作中的結構規范不符合實際施工要求,存在一定的漏洞。
1.3構造柱和結構柱混淆、承重面積小現代土木工程施工設計工作中,部分工作人員會將構造柱的設計工作與承重柱設計工作互相混淆,從而影響整個土木工程的牢固性,造成嚴重的工程事故。構造柱在土木施工過程中,通過與梁體的配合,能夠有效避免房屋建筑的墻壁出現裂縫,從而來提升整個建筑的實際抗震能力,若設計人員在設計工作中把構造柱誤認為承重墻來進行指導施工,就會導致房屋在發生地震等自然災害時,無法承受過大的強度,因此出現沉降、裂縫等問題。所以,設計人員要在土木工程設計工作中,科學區分承重墻與構造柱的不同。在進行土木工程設計工作時,有的設計人員對于抗震烈度要求較低的建筑設計時,會調小整個承重柱的界面,方便其對受力進行分析,但是當房屋受到外力作用時,會使梁體和柱體出現開裂的質量問題,導致整個房屋的使用壽命大大縮短。
2如何保障土木工程設計工作中的安全性和經濟性
2.1提升土木工程設計人員的素質我國現階段的土木工程設計工作較之以前而言取得了明顯的進步,設計人員也有著較為豐富的工作經驗,掌握較多先進科學的設計方法。但是,一般設計工作者,設計人員過多的注重施工圖紙,很難兼顧到實際施工過程中可能遇到的問題。施工圖紙在整個設計工作中都只是一部分參考資料,與實際的施工過程相比較,建設單位要想能夠保證整個土木工程的質量和標準達到相關的要求,必須要保證設計人員能夠將自己的設計意圖表達的完整準確。現階段的工程管理者專業水平較低,對于土木工程的結構以及設計環節的相關知識較為缺乏,因此,在指導施工時,往往會對圖紙產生誤解,導致設計工作和施工工作出現誤差。所以,土木工程設計人員要不斷提升自身的專業素質,通過繼續教育以及自學等相關途徑,加深對工程設計技術的理解和掌握,從而提升認識水平和業務能力,保證設計工作能夠更好地指引施工工程的順利進行
。2.2保證土木設計工作的安全性要想提高整個土木工程設計工作的安全性,就要先從管理工作入手,首先要選擇那些等級高、資歷老、具有先進管理水平的設計單位來承擔工程設計工作,只有保證設計單位具有先進的設備、高素質的設計人員,才能從根本上提升整個設計工作的水平。還要強化設計人員的理論基礎知識,因為,設計人員對設計知識的掌握程度會對整個土木工程項目產生重要的影響,只有保證設計工作人員能夠對基本設計方法進行掌握,并且不斷更新自己的設計理論,才能保證整個設計工作滿足不斷提升的施工要求。還要保證設計工作中盡量不產生失誤,在進行設計計算時,不出現缺項和漏項的現象,保證設計圖紙不出現較大的質量問題。設計人員要對相關數據進行認真檢查,并仔細核對,避免出現人為疏忽的問題,只有保證設計圖紙能夠全面、詳細,才能夠指導施工人員進行科學施工,不出現任何工程施工事故,工程管理人員要強化對設計環節的監督和管理工作,并且對整個施工過程進行全面管理。設計單位在完成相關工作之后,還要與施工方時刻保持聯系,及時解答施工人員對設計圖紙提出的種種疑問,一旦發現任何問題,要及時進行審核,修改出現的任何錯誤,保證施工工作的順利進行。
2.3保證土木設計工作的經濟性土木設計工作的經濟性要求有關部門可以通過招標與投標的方式來對不同的設計方案進行分析和比較,在保證工程安全的基礎上,選擇經濟性突出的設計方案,從而來節省工程開支。在進行工程施工設計工作時,還要不斷鼓勵設計者開拓他們的思路,采用靈活的設計理念來進行工程設計,可以通過標準圖來降低整個設計工作量,加快設計工作的進度,但是,這樣的設計方法會加大整個工程施工成本。因此,設計人員要在日程設計工作時,保證整個工程安全的同時兼顧設計工作的經濟性,對于能夠壓縮工程成本的細節進行反復核算,從而保證設計工作能夠兼顧安全性和經濟性,節省一切不必要的工程開支。設計人員還要控制多參數的設計工作,例如在土木工程混凝土鋼筋結構的設計工作中設計的安全因素和成本較多,相同的荷載往往會出現不同的設計結果,各個部門只有在互相溝通與合作的基礎之上,通過相關數據和資料才能提升整個設計工作的經濟性。