第一篇:异形柱结构设计研究论文论文
摘要:本文详细阐述了异形柱框架的受力特点,对设计实际工程中异形柱结构的分析计算、构造措施等方面进行了探讨,并给出成功的工程设计实例。
关键词:异形柱;框架
1前言
近年来,异形柱框架或异形柱框架一剪力墙结构作为一种全新的结构形式广泛用于小高层住宅建筑中,相对于传统的短肢剪力墙或框架结构,能更好的满足建筑需求且造价略有降低,因此具有更好的经济效益和社会效益。该结构形式一般指同层内异形柱数量超过柱总数量10%的框架或框架剪力墙结构,适用抗震设防烈度为6度或7度的地区。
2受力特点
异形柱是指柱截面摈弃了惯用的矩形柱,而采用多个小墙肢的组合截面柱子,由剪力墙演变而来。柱肢截面中各肢高厚比不大于4,常用的有L形、T形和十形,亦有采用Z形。柱肢宽度一般使用与墙体相同的厚度,一般为200~250mm,不大于300mm。肢长较大,《规程》规定不小于500mm,一般为600~800。除此之外,不等肢异形柱肢高比一般不超过1.6,各肢截面厚度不能相差过大。
虽然异形柱由剪力墙演变而来,但由于柱截面本身的特殊性,异形柱结构的受力特点既不同于剪力墙结构,也与普通框架相差很大,具有自己的独特性,在荷载作用的结构反应更加复杂。国内外大量的试验资料和理论分析证明,异形柱的破坏形态有:弯曲破坏、小偏压破坏、剪压破坏等,影响破坏形态的因素主要有:荷载角、轴压比、剪跨比、配箍率等。
2.1整体计算分析
异形柱的存在和不同的布置对结构整个抗侧力刚度影响很大,总体来讲相对于同样布置的同截面矩形柱结构,异形柱结构的整体性要好,刚度略由增强;而单结构形式来讲,异形柱结构的刚度介于普通框架和框架剪力墙之间。文献[2]对8度区-6层住宅分别采用矩形柱和异形柱框架进行设计,然后分别采用SATWE和CRSC程序对比分析,结果表明在地震作用下异形柱结构的底部剪力要比矩形柱框架结构大16%~26%左右,各层柱的平均剪力和节点剪力也比矩形柱框架大很多。异形柱结构的受力特点介于普通框架柱和剪力墙之间,结构的抗震性能比较差,在内力分析计算时,既不能完全按普通框架柱,也不能完全照搬短肢剪力墙。
根据规范要求,对于矩形柱结构,当无斜向抗侧力构件时,结构设计的地震作用方向一般取工程纵横轴方向,即0°和90°以此来求得地震作用下的结构内力,正截面承载力两个方向分别按单偏压计算配筋,其承载力基本上可以包络地震作用沿其他方向的情况。但对于异形柱,由于截面惯性矩沿不同方向差别很大,地震作用下柱受力的最不利方向不一定0°或90°,也就是说仅沿该两个方向计算的正截面配筋并不能完全包络地震作用沿其他方向时的情况,尤其在高烈度地区体现得更显著。对此,《规程》强制规定,7度及以上时地震作用尚应对与主轴成45°方向进行补充验算。
考虑到受力后异形柱结构反应复杂,抗震性能不好,为符合“三水准两阶段”的抗震设计思路,地震作用计算后梁柱的内力调整都相对要求更严格些。对此,目前国内通用的结构设计软件PKPM并没有体现出来,虽然可以建立异形柱的模型,但尚未增加异形柱这种结构形式。其内部的内力调整和截面配筋计算仍然按照矩形柱或者短肢剪力墙的模式进行的,这难免会带来误差,有时可能相差甚远。天津大学开发的异形柱设计软件CRSC尚未普及。
目前很多设计都是把异形柱作为短肢剪力墙,按短肢剪力墙结构利用PKPM等空间软件进行分析设计,误差大在所难免。相对精确的设计方法是:假设梁柱节点与普通框架梁柱节点相同,按等主轴刚度及等截面面积两个条件把异形柱截面转化成等效矩形柱截面,利用空间有限元分析程序进行内力分析,求出柱的内力重新按照有关异形柱截面的配筋计算公式进行截面配筋验算。但这种等效转化后的计算模型仍与实际结构有较大出入,由于异形柱肢长比较大,与梁相交时梁柱重叠部分较大,形成类似与壁式框架的梁柱刚域,梁的计算长度大大减小,实际结构的侧向刚度比计算模型大,导致地震力计算偏于不安全,文献[3]对柱内力在程序计算结果的基础上乘以约1.1的放大系数或者加大周期折减度以适当考虑其影响。但这也是权宜之计,且对于普通设计人员来讲过于费时费力,不利于提高效率。
2.2正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力
柱肢截面的差异,导致柱肢平面内外两个方向的截面特性相差较大,异形柱截面在轴压力及弯矩剪力共同作用下,正截面承载力的计算是一个十分复杂的问题,因为柱截面中和轴一般不与弯矩作用平面相垂直,也不与截面边缘平行,其位置随截面尺寸、混凝土强度、配筋率及荷载角等诸多因素的变化而变化。进而导致柱肢平面内外两个方向的惯性矩差异明显,进而侧向刚度相差较大,对不等肢的截面表现尤甚。因此普通柱正截面抗弯验算的计算公式并不适用于异形柱,《规程》将异形柱截面划分为有限个混凝土单元和钢筋单元,仍然采用平截面假定给出了双向偏压的正截面承载力验算公式。
由于多肢的存在,其截面的剪力中心往往在截面外,受力后主要依靠柱肢交点处的核心混凝土协调变形和传递内力,导致各柱肢内存在相当大的剪应力和翘曲应力,柱肢易首先出现裂缝,核心混凝土处于三向受剪状态,变形能力降低,脆性破坏特征明显。
异形柱的斜截面受剪承载力也随荷载作用方向而变化,但对同一方向的地震作用由于翼缘的有利作用,通常比等面积矩形柱高,文献[4]表明,T形截面柱的受剪承载力至少为同截面面积矩形柱的1.15倍,L形柱则基本相同。
2.3节点强度
普通框架只要梁柱截面满足规范构造要求,节点核心区面积大,除二级或更高抗震等级的节点外,一般不需要特别进行节点抗剪验算。但异形柱框架的肢厚不大,节点核心区有效水平截面积小。另外,异形柱由于轴压比的要求,通常肢长较大,相对同截面面积的矩形柱来讲,刚度大,地震作用大,相应的节点剪力比相同布置下(柱面积相等)的矩形柱结构大很多。因此异形柱框架节点一般都需要验算节点抗剪强度。同时,异形柱肢厚度偏薄,节点斜压机制引起的核心区斜压力相对较大,钢筋握裹性能差,施工质量的可靠性也难以满足。
异形柱截面形式的不同,其节点受剪承载力也差别较大。十形截面柱的翼缘布置在节点截面中间受力最大的部位,翼缘的作用得以充分发挥,节点受剪承载力与同截面面积的矩形柱相差不大,T形截面次之,L形相差最大,受剪承载力下降最大。文献[5]研究表明:L形、T形、十形柱节点的受剪承载力比具有相同有效截面的矩形柱节点分别低33%、17.5%、8%左右,且用于矩形柱框架节点抗剪验算的公式已不适用于异形柱节点。在高烈度地区控制异形柱结构适用高度的参数已不单单是柱轴压比,而是节点区的强度。
3构造措施
异形柱的受力情况复杂,结构延性相对较差,单纯依靠目前的程序计算配筋尚难满足结构抗震的延性要求,因此必须加强构造措施,从概念出发,保证结构具有足够的安全度。
3.1结构平面布置
异形柱框架应设计成双向刚接梁柱抗侧力体系,根据结构平面布置和受力特点,可设计成部分异形柱部分矩形柱的形式,特别注意在受力复杂部分采用矩形柱。平面布置宜使结构平面刚度均匀对称,尽量控制或减小扭转效应:竖向布置注意体型力求简单规则,避免过大的外挑内收,避免楼层刚度沿竖向突变;柱网尺寸不易过大,一般不超过6m,柱矩大梁高也大,一方面建筑净空难以满足要求,另一方面柱承受的轴力也大,轴压比高,于抗震不利。为保证梁板对异形柱节点的约束,宜采用现浇楼盖。
3.2轴压比及柱配筋
对于柱而言,控制其延性的因素很多,不管对矩形柱还是异形柱,轴压比无疑是最重要的控制条件之一,其侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降,对异形柱更应从严控制。这可以通过控制柱距、采用轻质墙体、优化结构平面布置改善。柱肢端承受梁传来的集中荷载,局部压应力大,可设置暗柱。曹万林等《钢筋混凝土带暗柱异形柱抗震性能试验及分析》表明:带暗柱异形柱与普通异形柱相比,承载力及延性和耗能能力有显著提高。
异形柱截面的剪力中心与截面形心不重合,剪应力的存在使柱肢先于普通矩形柱的剪压构件出现裂缝,产生腹剪破坏,导致柱脆性显著,延性普遍低于矩形柱。而且柱截面可能出现单纯翼缘受压,此时柱的延性最差,因此需要进一步提高异形柱的抗剪能力。除此之外,尽量避免短柱的出现,对剪跨比小的短柱要采取相应的加强措施,以免形成薄弱环节。
3.3节点构造
节点已经成为异形柱结构的薄弱环节,考虑到节点处钢筋的锚固以及保证节点区混凝土浇筑的质量,柱钢筋数量不宜过多且直径不宜过大。
4工程实例
长沙市某住宅楼长24.7m,宽14.5m,建筑面积3575m2左右,地上架空层一层,层高4.5m,住宅十一层,层高3.0m,最大建筑高度为39.0m,平面图见图1。该工程抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,设计地震分组为第一组,场地类别Ⅱ类。采用异形柱框架——剪力墙结构,剪力墙抗震等级为三级,异形柱框架抗震等级为三级。采用SAIWE程序分析,各层间位移角见图2,满足规范对层间位移的规定;同时重视抗震概念设计,加强构造措施。目前已竣工验收交付使用,经观察结构整体状况良好。
5结语
异形柱结构具有广阔的应用前景,但其受力性能具有自己的独特性,目前仍需要进一步研究以完善设计理论,开发更适用的设计软件,提高工程设计效率,便于推广运用。
参考文献:
[1]JGJ149-200,混凝土异形柱结构技术规程。
[2]黄锐,抗震设防高烈度区异形柱结构设计应注意的两个问题,建筑结构,2005(5)。
[3]沈伟,汪杰南京虎啸小区09栋住宅异形框架设计,建筑结构,2001(11)
[4]李建辉,论述异形柱轻型框架的设计,福建建筑高等专科学校学报,2000(2)。
[5]曹祖同,霞等,钢筋混凝土异形柱框架节点强度的研究建筑结构,1999(1)
第二篇:异形柱框架结构设计小结
异形柱框架结构设计小结
本人曾设计过异形柱框架结构房屋,现将一些心得体会总结出来,望大家批评指正.1.异形柱框架结构的使用范围.1)抗震设防裂度为7度及7度以下地区;2)柱网尺寸不宜过大,一般不大于6M,不应超过7.2M,这是因为该种结构一般是用于6度不超过27M,7度不超过24M的8层以下的房屋,多用于住宅建设,由于住宅的层高一般为2.8M,要保证2.4M的净高,在梁高不小于跨度1/15的情况下,故跨度不宜太大;3)应采用轻质墙体材料,异将建筑物地平均自重控制在9KN/M2以下;2.异形柱框架设计应符合以下规定.1)为保证异形柱框架结构的整体抗震性能,应采用现浇梁板结构;2)异形柱框架应设计为双向刚接梁柱抗侧力体系,根据结构平面布置和受力特点,可部分布置异形柱,部分布置矩形柱;3)底层为大空间的异形柱框架结构,底层柱应采用矩形柱,此时底层形成转换层,该层楼板应用厚度不小于180MM现浇板,双层双向配筋,上下层相关柱截面面积比宜接近于1,刚度比宜在1--1.5之间,上下层异形柱与矩形柱相交时重合面积不应小于2/3.4)异形柱框架结构平面布置宜使结构的平面刚度均匀.对称,避免扭转;竖向布置应注意体型力求规则.均匀,避免有过大的外挑和内收,避免楼层刚度沿竖向突变;5)异形柱框架结构在6度区高度小于或等于22M时,其结构抗震等级按四级考虑,在6度区高度大于22M时,其结构抗震等级按三级考虑;在7度区高度小于或等于22M时,其结构抗震等级按三级考虑,在6度区高度大于22M时,其结构抗震等级按二级考虑;如底层抽柱形成转换层时,该层的框架抗震等级应提高一级;6)异形柱截面肢高与肢宽比不应大于4,也不应小于2.5,肢宽不应小于180MM,“一”字型扁肢柱肢宽不应小于300MM;当角柱为异形柱时,6度区肢高不宜小于500MM,7度区不宜小于600MM;7)异形柱梁及节点的混凝土强度等级不应低于C25;柱中的纵向受力筋直径不应大于25MM,也不应小于14MM;8)异形柱的轴压比限值各地规定不尽相同,但总的来说比普通的框架柱要严一些;3.结构分析.1)异形柱框架结构的内力及位移应按弹性方法计算,在竖向荷载作用下,可考虑梁端塑性内力重分布;2)异形柱框架结构可用“TAT”.“SATWE”等程序计算;3)异形柱框架结构的基本自震周期应考虑非承重墙的影响,折减系数可取0.6--0.7;5)“Z”形柱应按剪力墙输入计算程序计算.以上是本人的一点心得体会,不当之处望同仁指正.
第三篇:(异形柱)设计分析及总结
(异形柱)设计总结
一、计算前准备工作
1.确定异形柱(短肢剪力墙)尺寸 《江异》6.1.2条:“异型柱截面各肢肢高于肢宽之比不应大于4,不宜小于2.5,不应小于2。肢宽不宜小于200mm,不应小于180mm。一字形异型柱的肢宽不得小于300mm。对于角柱:6度区H≤6层时,肢高不宜小于500mm;6度区H>6层以上及7度区肢高不宜小于600mm”。
在拿到建筑条件图后,根据建筑平面布置柱网。角柱单肢的高宽比取3;中柱的单肢的高宽比取2.5~3。布置剪力墙时,若垂直于墙长方向有框架梁连接时,应与建筑协商,尽量争取在此方向设一小段墙肢(不小于1倍的墙厚)。2.确定框架梁尺寸
《江异》6.1.3条:框架梁截面高度可取(1/12~1/18)Ln,(Ln为梁的计算跨度,即异型柱翼缘中心轴线之间的距离),且梁高不宜小于350mm。主梁截面宽度不宜小于200mm及柱肢宽度。
3.确定楼(屋)面板厚度
《上异》3.2.5条:现浇钢筋混凝土异形柱结构的顶层楼板厚度不宜小于130mm;地下室顶板厚度不宜小于180mm;一般楼层现浇楼板的厚度不宜小于110mm,且不应小于100mm。
屋面板厚取130mm;一般楼板取110mm。对于跨度大于3.3m楼板,板厚按1/30(单块板)及1/35(连续板)取用。转换层的板厚由专业负责人统一确定后取用。4.统一计算原则
在着手计算前,应对计算软件(SATWE或TAT)的参数取值进行统一。此外,对于结构信息(抗震等级、场地类别、砼等级)、结构布置原则、荷载取值原则及计算步骤也应进行统一。在同一项目的同一类型的结构中,应对上述要点做到统一。
二、计算中的要点 1.计算软件
根据《江异》4.2.2条,异形柱框架结构的计算优选TAT软件,也可采用SATWE软件。使用TAT软件,梁、柱的计算配筋会比SATWE稍大。2.异形柱的输入
在PM中,异形柱可选择“十”字形的模型输入,可以适应“L”“T”及“十”等形状的要求。《江异》4.2.3条:“Z形柱按剪力墙输入计算程序计算”,条文说明中提出“Z形柱端部宜设暗柱”。《江异》6.4.7条:“Z形柱箍筋按柱配置,箍筋要求全长加密”,此条与前条矛盾,个人认为从安全出发,Z形柱箍筋应按墙配置。3.异形柱的计算
异形柱的配筋计算原则应按“双偏压计算”,这样其配筋计算会更准确。“单偏压计算”是将主形心内力作用效应分解到各个柱肢上再进行单偏对称配筋计算,而“双偏压计算”是将主形心内力作用效应按异形柱的全截面进行配筋,因此有角筋共用。4.框架梁的刚度增大系数
《江异》4.2.1条:在异形柱框架结构的内力与位移计算中,现浇框架梁计算惯性矩的增大系数:边框梁取1.5;中框梁取2.0。5.梁柱节点
梁柱重叠部分应按刚域计算。异形柱结构中,柱肢长度与其宽度的比值较大(一般为2.5~3.5),“刚域计算”是取柱边到柱边的长度(即梁净跨)作为梁跨度来计算梁的内力及配筋,以此减小梁的配筋量。6.结构布置
建筑底层的门廊处,当其基础与主结构基础脱开时,建议在±0.00m处增设拉梁与减小柱的计算高度。7.概念设计
《江异》3.0.3条:异形柱框架结构应设计成双向刚接梁柱抗侧力体系,以承受纵横两个方向的地震作用及风荷载作用。《上异》7.1.6条:对一字形柱或短肢剪力墙应在纵横两个方向均有框架梁或连系梁通过,如另一个方向设梁确有困难时,应沿柱肢宽度加设宽度不小于300mm、高度为板厚的暗梁,其上、下纵向构造钢筋应各不小于414;当板厚大于150mm6@200的构造箍筋。
此外对于建筑开洞(楼梯间)或卫生间降板造成楼板局部变窄的部位,应加大此处板厚,并采用双层双向配筋,以减小结构整体变形。
三、绘图要点
1.架空板的宽度不宜超过600mm。架空板的荷载等级应根据板跨度有所区别。为了方便施工,可将底层拉梁顶标高统一到架空板板底标高。200宽拉梁两侧铺设架空板时,梁宽不足铺板可设梁耳。
2.在配筋过程中,考虑到异形柱结构梁、柱同宽及柱截面较小(如200mm)的特点,对梁、柱的纵向受力钢筋尽量采用两根,以保证核心区的混凝土的浇捣质量和施工时的易操作性。3.《江异》6.3.1条:“异形柱纵向受力钢筋直径不应大于25mm,且不应小于14mm。纵向构造钢筋可采用12mm,并设拉筋。拉筋间距为箍筋间距的两倍”。《江异》6.5.5条1款:“梁中纵向受力钢筋直径不宜大于22mm,不应大于25mm,伸入支座内不应少于2根且不宜多于3根”。最小配筋率应为0.3%,最大配筋率不应超过2.5%。
4.“柱平面配筋图”中柱平面定位及柱配筋详图的表示方法应该统一。另露台上300*300的花架柱的箍筋配置方法也应统一。
5.建筑错层及楼梯间梯梁造成的剪跨比小于4的短柱箍筋应全高加密。箍筋间距不应大于100mm,且箍筋的体积配箍率不宜小于1.0%。注:当柱肢厚度为200mm时,8@100时,ρv=0.7510@100时,ρv=1.19%。
6.异形柱的柱肢hc>3bc时,建议在柱肢端部增设边缘构件(暗柱),边缘构件的配筋不小于414/6@200,如右图。
7.由于异形柱的箍筋设置较矩形柱复杂,建议在画柱配筋详图时在详图旁边画出箍筋的大样。
8.对于转换梁、转换层楼板的最小配筋率应加以控制。
9.当建筑的开间及进深较小,致使“梁配筋图”平面布置紧张时,可将平面中单跨梁的配筋用列表法表示。
10.烟囱等小构件的做法采用通用图时,在结构平面图中除加注索引编号外,还应加注其控制标高。
11.建议在楼面有高差处画出小剖面,以便施工单位理解图纸。12.屋面复杂折梁应画出其立面图,并加注其控制点标高。13.每张结构图中的说明应尽量做到严谨,清楚、统一。
第四篇:荷载与结构设计方法论文
浅谈建筑施工现场火灾爆炸事故
及预防措施
余进
(长江大学工程技术学院城市建设系土木工程61203)
摘要:在建筑施工现场发生的各类生产安全事故中,火灾事故所占的比例虽然不大,但如果防范措施不到位,处理不当,极易造成施工人员群死群伤和重大的经济损失,并产生恶劣的社会影响。另一方面,这几年随着基建规模的不断扩大,各地建筑施工火灾事故的发生也日益频繁。因此,加强施工现场火灾事故的防范也越来越重要。随着社会经济的飞速发展,城乡居民生活水平不断提高、生活条件不断改善,相应配套的公共、居住、生产等标志性建筑越来越多,建筑工地也随之增加,新材料、新结构、新技术也广泛的应用与现代建筑中,建筑施工现场出现了大量的火灾隐患,如不加以监督整改,一旦发生火灾,不仅会烧毁未建成建筑物和其周围建筑物,而且会造成重大人员伤亡。因此,加强施工现场的消防安全工作,势在必行。
关键词:施工现场 火灾 爆炸 先天性火灾 焊割 烟头点 敷设 着火三角形
0 序言
随着我国现代化城市建设的快速发展,建筑施工工地成为当前城 市中最常见的作业场所。建筑工地是一个多工种,立体交叉作业的施工场地。施工现场存在火灾隐患多、出入人员杂乱人为潜在火险因素多的特点。极易发生建筑工地火灾,给国家财产和人民生产安全造成巨大损失。因此,认真研究火灾发生机理,最大限度地减小伤亡事故,是每位消防工作者和安全工作者面临的课题。通过分析对施工现场火灾事故的各种因素及逻辑关系做出全面阐述,并根据施工现场火灾事故的发生,发展过程,找出行之有效的防治措施,防止该类事故的发生。为施工现场的消防管理和监督提供理论依据,并且为该类事故的安全评价提供科学、可靠的参考依据。建筑施工现场火灾事故的类型
1.1 焊割火灾事故
在焊割火灾事故中,危害性最严重的是容器焊割爆燃事故,往往导致作业人员当场死亡,严重的甚至引起整个厂房或生产系统爆炸,造成灾难性后果。如油罐、液化石油气罐、天然气管道等的焊割作业,如果防范措施不到位,可能造成部分容器与作业场所周围存在的爆炸性混合物浓度过高,一旦遇明火,将引起爆燃。
2000年5月,浙江温岭市某公司在对一已严重腐蚀的油罐进行动火检修,由于未对油罐进行置换和清洗,油罐内的残油和空气形成爆炸性的混合气体,在焊接过程中焊接火花引发油罐爆炸,造成6人死亡,2人受伤。在焊割作业前未认真检查作业周边环境,清除易燃品,又未制定有效的防范措施,焊接作业时产生的焊渣引燃易燃物,造成火灾事故。
1999年,浙江宁波市某工地,作业人员在l 0层外墙处用电焊切割螺栓,被割下的螺栓和焊渣落在6层外架上,引燃毛竹脚手片,而工地又未按规定配备监护人员和灭火设施,致使火势蔓延,最终造成外脚手架全部烧毁,造成直接经济损失20余万元,拖延工期近两个月。
1.2电气火灾事故
建筑施工现场,场地大线路分散,施工机具、照明设备较多,且大多设置在室外,容易发生受潮、老化。一旦出现漏电短路或负荷过大等电气故障时,就有可能引起火灾,并造成无可挽回的损失。
2004年4月,浙江宁波市某工地作业人员在下班时未及时清理木工车间的木屑,且未切断圆盘锯的开关电源,由于开关受潮短路引燃木屑,导致火灾事故发生。
1.3其他火灾事故
对明火及防火重点部位管理不严,随意抛掷烟头、火柴梗引燃可燃物或电热器具烤着可燃物造成火灾事故,这类事故主要发生在食堂、宿舍、仓库和木工制作场地等部位。
2003年,浙江宁波市某工地,由于食堂工作人员用火不慎,引燃彩钢板活动房墙体内的泡沫填充材料,造成l 6间活动房及屋内生活用品全部烧毁,幸而是上班时间,未造成人员伤亡。建筑施工现场存在的火灾隐患 2.1 施工现场临时建筑物布局不合理 2.1.1 建筑物密集且耐火等级低
由于施工现场局限性强,人员多,现场内的办公室、员工休息室、职工宿舍、仓库等建筑相互毗邻或者成“一”字型排列,并且这些建筑大都为临时性,而且都是三、四级耐火等级简易结构的建筑物;还有一些职工宿舍与重要仓库和危险品库房相毗连,甚至临时建筑物相互间隔只是用三合板等材料简易隔开;也有的职工宿舍只有一个安全出口,一旦失火,势必造成严重后果。
2.1.2 易燃、可燃材料多,火灾蔓延速度快
一些建筑企业雇佣外来民工,吃住在工地,生活中使用的物品多数为可燃的,无形中大幅度增加了施工现场的火灾荷载,尤其是因施工需要,有的施工现场仍然采用木制等可燃性的脚手架和易燃材料的安全防护物,特别是装修现场既堆放有大量的可燃性装修材料,又存放有油漆等易燃易爆危险物品,一旦发生火灾,势必造成猛烈燃烧,迅速蔓延。
2.1.3 建筑施工现场的消防安全条件较差
一些建筑工地没有配备必要的消防器材,随意堆放建筑材料,堵塞了消防车道,还有的在明火作业区堆放易燃、可燃材料,以及危险物品库房混用。
2.1.4 先天性火灾隐患
有的建筑物未经消防部门审批,擅自施工,有的虽然经过消防审批但施工单位按着建设单位的意图擅自改变局部的平面设计,还有一 些单位装修时遮挡消防设施,减少安全出口、疏散出口和疏散走道设计时净宽度和数量,从而留下了先天性火灾隐患。
2.2 施工现场职工消防安全意识谈薄
部分施工单位负责人的消防安全意识淡薄,消防安全素质较差,不知道自身的消防安全职责。在进行施工现场检查时,大部分施工负责人认为一切都是建设单位的事,根本与自己无关,消防部门不应该管,主观上舍不得投入资金,购置必备的消防器材。同时施工单位雇佣临时民工流动性大,没有经过严格的管理和消防安全知识培训,消防安全意识淡薄,不了解、不掌握基本的消防知识,不会利用灭火器扑救初期火灾,不会报警、不会组织人员疏散,尤其是施工时间短、作业分散的民工,很难落实消防安全管理工作。
2.3 施工现场消防安全管理不到位
虽然大部分施工工地消防安全管理制度健全,但也只是挂在墙上,没有真正落到实处,而个别的工地连消防安全制度也没有,更谈不上消防安全管理了,施工负责人只重视施工进度和施工质量,忽视消防安全管理,突出表现在:
2.3.1 用电量大、电气线路敷设不规范
随着机械化水平的提高,施工现场机械化操作和用电量大幅度增加,违章安装电气设备、私拉乱接电气线路现象较为严重,也用的直接将配电装置安装在可燃木制构件上。
2.3.2 普遍存在违章使用明火的现象
施工期间,经常使用电焊、气焊和用明火来熬沥青,进行电焊、气焊的工作人员无证上岗,操作时不采取必要的安全措施,甚至在火灾危险场地没有事先办理动用明火审批手续,特别是一些改扩建以及建筑内部装饰装修工程,没有严格的消防安全管理,甚至边营业边施工,不计后果。
2.3.3 施工单位忽略烟头点火源管理
施工现场办公室;民工宿舍;建筑材料堆场;可燃、易燃物较多,并且雇佣的临时民工、外来人员吸烟的随意性强,一旦将烟头丢弃在火灾危险等地方,时间一长,极易造成火灾。
2.3.4 忽视易燃易爆化学物品的管理
施工单位经常使用氧气、乙炔;同时民工食堂大部分临时采用液化石油气作燃料,一旦使用管理方法不当,造成易燃易爆化学物品泄漏,遇到明火,极易造成群死群伤火灾事故。
2.3.5 忽视意外火灾
这种火灾是由于不能预见或忽视管理引起的,主要是管理不到位,发生民工私仇、泄愤等放火案件火灾。
施工现场存在的火灾隐患,给国家和人民群众的生命财产安全带来极大威胁,为预防施工现场火灾事故的发生,笔者认为应采取以下有效措施。建筑施工现场火灾危险源的识别
根据经典的着火三角形原理,燃烧的发生必需具备可燃物,助燃物,和点火源三要素,在施工现场火灾中助燃物即为空气可以不考虑。由此可以看出,施工现场火灾事故的发生必须具备可燃物和点火源两个条件。同时燃烧的产生并不意味着一定发生火灾,只有在燃烧失去控制的情况下,火灾才发生。因此火势的蔓延也是施工现场火灾事故所考虑的一个重要方面。
3.1 引发起火的易燃、易爆,可燃物
建筑工地存放着大量的屋面墙面保温材料、建筑装修材料、油毡纸、草垫子、油漆等可燃材料及汽油、柴油、油漆等易燃、可燃液体。同时建筑工地中的作业棚、仓库、宿舍、办公室,厨房等设施,绝大多数都是用可燃材料搭设而成的临时建筑,耐火等级低。另外,施工时遗留的废刨花、锯末、油毡纸头也都是易燃、可燃物。
3.2 触发起火的点火源
施工现场明火作业特别多,在工程施工高峰期间,电焊、气焊、熬制沥青、喷灯、煤炉,以及在冬季施工中,水、砂子、河石等均要用火加热,还有工人宿舍、休息室内的取暖、食堂的用火用电等。施工现场临时电气线路多,缺乏系统正规的设计,电气线路纵横交错。同时由于管理不力,电气线路老化现象较多,容易发生漏电短路,超负荷用电等火灾隐患。施工现场人为起火因素多。由于建筑施工的工艺特点,各工序之间都相互交叉、流水作业,建筑工人常处于分散、流动状态,乱动机械,乱扔烟头现象时有发生。
3.3 火势蔓延因素
建筑工地内低耐火等级的临时建筑多,而且往往相互连接,缺乏应有的防火距离,所以一旦起火,尤其遇到风天,蔓延非常迅速。一 般工地往往只有临时消防水源,在某些重要临时设施附近放置几个手提式灭火器,不可能设置比较完善的施工现场消防设施,并且施工人员的消防常识大多比较匮乏,所以很难及时地将发生的火灾遏制在初起阶段。防范措施的制定和采取
4.1 建立健全和落实消防安全责任制
施工现场必须建立健全消防安全责任制,并成立领导小组。施工企业、工程项目部和施工班组要层层签定消防安全责任书,覆行各自消防安全管理职责。项目部应根据工程的规模配置1名以上的兼职消防员,有条件的工地,可以建立一支经过培训的义务消防队伍。项目部还必须建立防火制度、动火审批制度、消防安全检查制度、危险品登记保管制度、职工消防安全教育制度等,并认真贯彻落实。
4.2 认真编制和执行消防专项安全方案
项目部要根据工程的情况,确定防火重点部位和重点环节,制定相应的措施和火灾事故应急预案,编制消防专项安全方案,绘制消防设施平面布置图,并将该图与工地的“五牌一图”放在一起。在消防设施平面布置图中,应当明确消防设施的位置、类型和数量,还应标明疏散通道。在进入施工前,还应制订防火、防爆安全计划,划分防火责任区,并落实到各班组。项目部在进行安全教育和安全技术交底时,应当将消防专项安全方案的内容和消防制度也作为培训和交底的内容,传达到每一个施工人员。4.3 严格火源管理
项目部应加强现场火源的管理,严格动火审批制度。在食堂、仓库、材料堆场、木工制作场地等重点部位应设立明显的《严禁烟火》等防火、防爆标志;易燃、易爆物品应专人负责管理,并建立台帐资料;氧气瓶、乙炔发生器等受压易爆器具,要按规定放置在安全场所,严加保管,严禁曝晒和碰撞;氧、气焊场所应远离料库、宿舍;施工现场应禁止在具有火灾、爆炸危险的场所动用明火,因特殊情况需动用明火作业的,应根据动火级别按规定办理审批手续.并应在动火证上注明动火的地点、时间、动火人、现场监护人、批准人和防火措施等内容;施工现场还应设置固定的吸烟室,杜绝游烟现象。
4.4 消防设施的配备和保养
项目部在对灭火器配置的设计计算时,应先确定配置场昕的危险等级、火灾种类以及要保护面积所需的总灭火级别,然后根据各设置点的具体要求、准备选用的灭火器种类、灭火器规格来确定配置数量,根据配置场所的固定消防设施情况进行修正。根据要求,建筑物每层楼梯口、脚手架每排上下通道处应配置不少于一个灭火器;当建筑施工高度超过3 0m时.应配备足够的消防水源和自救的用水量,立管内径约在2″(约合50mm)以上,每层设置消防水源接口,并有足够扬程的高压水泵保证水压;在食堂和餐厅,应根据面积大小分别配备一个以上的灭火器:在仓库、生活区、办公区、木工制作场地、模板堆场等重点部位也必须配置足够的灭火器。
目前施工现场大多选用干粉灭火器,干粉灭火器根据其昕采用的 灭火剂种类不同分为A B C和B C两种。其中A B C类采用的是磷酸铵盐,因其对固体可燃物具有粘附作用,所以可用来扑救包括含碳固体可燃物(即A类火灾)所有类型火灾。B C类干粉采用的是碳酸氢钠,因其对固体可燃物不具备粘附作用而不适宜于扑救A类火灾。而目前工地中配置的干粉灭器几乎都是属于B C类,包括模板堆场、木工制作场地等存在A类火灾隐患的重要场所。这样一旦发生A类火灾,势必造成不应有的损失。因此,工地在确定灭火器种类时,必须根据不同的作业条件和环境,合理配置。
除了正确配置灭火设施外,还应指定经过培训的专人进行定期检查和保养。如干粉灭火器,应定期检查压力显示表,指针是否指在绿色区域。如指针已在红色区域,则说明内部压力已泄漏无法使用.应赶快送维修部门检修:每半年还应检查干粉是否结块,储气瓶内二氧化碳气体是否泄漏。
4.5 加强对消防重点环节的防范 4.5.1 焊割作业
在进行焊割作业前,除按规定办理动火审批手续.并根据要求对作业环境进行检查,采取相应的防护措施外,还必须对作业人员进行针对性的安全技术交底和班前教育。在焊接作业时,应先对焊炬的射引性能、是否漏气等进行安全检验,符合要求后再点火;点火时,应先开乙炔,点燃后再开氧气并调节火焰;熄火时,应先关乙炔后关氧气,防止火焰倒袭和产生烟灰;如发生回火现象,应急速关闭乙炔.再立即关闭氧气,倒袭的火焰在焊炬内会很快熄灭,然后再开氧气,吹 出残留在焊炬内的烟灰一切割作业时,割炬使用的安全要求,与焊炬基本相同,但应注意在切割开始前,应清理工作表面的漆皮、铁屑和油污等,防止锈皮等杂物爆溅伤人:在正常工作停止时,则应先关氧气调节手轮,再关乙炔和预热氧气手轮。
4.5.2 油漆、木工作业
油漆、木材均为易燃物品,因此油漆和木工作业也是防火的重点环节。项目部应在油漆、木工作业部位设置防火标志:该处的施工机械、照明设备和配电线路均应符合防火、防爆要求,并应通风良好。在作业时,严禁动用明火,并应严格控制室内温度、粉尘浓度(木工作业)和有毒、可燃蒸气浓度(油漆作业)。
4.5.3 电气设备的防火
施工现场的电气设备应做到防雨、防潮,并根据安装部位的特点采取相应的措施。一是要正确选用电气设备,在具有爆炸危险的场所应按规范要求选择防爆电气设备,在食堂、试块养护室等潮湿场所应采用防潮灯具。二是应选择合理的安装位置,保持必要的安全距离,如照明灯具表面高温部位应当远离可燃物,碘钨灯、高压汞灯不应直接安装在可燃构件上,碘钨灯及功率大的白炽灯的灯头线应采用耐高温线穿套管保护等等;三是应按规范要求对电气设备的金属外壳等部位,做可靠的接零或接地保护,防止漏电导致火灾危险;四是要加强日常维护保养,保证电气设备的电压、电流、温升等参数不超过允许值,电气设备保持足够的绝缘能力,电气连接良好,确保电气设备的正常运行。消防部门要规范执法、依法监督、严把审批关,避免留下先天性火灾隐患
公安消防部门在依法实施消防监督检查过程中发现的未经审批而擅自施工的单位要限期补办有关手续,严格依照法定程序,依据国家的法律、法规、规章以及技术标准进行有效的科学监督管理,最终达到消除火灾隐患目的。合理规划施工现场的消防安全布局,最大限度地减少火灾隐患
6.1 要针对施工现场平面布置的实际,合理划分各作业区,特别是明火作业区、易燃、可燃材料堆场、危险物品库房等区域,设立明显的标志,将火灾危险性大的区域布置在施工现场常年主导风向的下风侧或侧风向。
6.2 尽量采用难燃性建筑材料,减低施工现场的火灾荷载。6.3 民工宿舍附近要配置一定数量的消防器材,大型建筑工地应设置消防水池以及必要的消防通讯、报警装置。施工单位要认真贯彻落实《机关、团体、企业、事业单位消防安全管理规定》,实行严格的消防安全管理
7.1 确定法定代表人或者非法人单位的安全负责人,对施工现场的消防安全工作全面负责,成立义务消防安全组织,负责日常防火巡查 工作和对突发事件的处理,同时指定专人负责停工前后的安全巡视检查,重点巡查有无遗留烟头、电气点火源、明火等火种。
7.2 对雇佣的临时民工必须经过消防安全教育,使其熟知基本的消防常识,会报火警、会使用灭火器材、会扑救初期火灾,特别是要加强对电焊、气焊作业人员的消防安全培训,使之持证上岗。7.3 加强施工现场的用火管理。要严格落实危险场地动用明火审批制度,氧气、乙炔瓶两者不能混放,焊接作业时要派一监护人,配齐必要的消防器材,并在焊接点附近采用非燃材料板遮挡的同时清理干净其周围可燃物,防止焊珠四处喷溅。
7.4 在民工宿舍、员工休息室、危险物品库房等火灾危险处设立醒目的严禁吸烟等消防安全标志,必要时设置吸烟室或指定安全的吸烟地点。
7.5 加强施工现场的用电管理。施工单位确定一名经过消防安全培训合格的电工正确合理地安装及维修电气设备,经常检查电气线路、电气设备的运行情况,重点检查线路接头是否良好、有无保险装置、是否存在短路发热、绝缘损坏等现象。火灾事故应急措施
8.1 施工现场万一发生火灾事故,火灾发现人应立即示警和通知项目现场负责人,并立即使用施工现场配备的消防器材扑灭初起之火,项目现场负责人接到报警后,要立即组织项目义务消防队进行灭火,并安排人员疏散,转移贵重财物到安全地方,拨119电话报警、接警,同时通知公司领导和保卫部。
8.2 在灭火时要根据燃烧物质、燃烧特点、火场的具体情况,正确使用消防器材。
8.2.1 施工现场发生火灾,绝大多数都是由于烧焊作业或遗留火种引燃竹木等固体可燃物而引起的。对于这类火灾,可用冷却灭火方法,将水或泡沫灭火剂或干粉灭火剂(ABC型)直接喷射在燃烧着的物体上,使燃烧物的温度降低至燃点以下或与空气隔绝,使燃烧中断,达到灭火的效果。
8.2.2 如遇电器设备火灾,应立即关闭电源,用窒息灭火法。用不导电的灭火剂,如二氧化碳灭火器、干粉灭火器(ABC型或BC型均可,下同)等,直接喷射在燃烧着的电器设备上,阻止与空气接触,中断燃烧,达到灭火效果。
8.2.3 如遇油类火灾,同样可用窒息灭火方法,用泡沫灭火器、二氧化碳灭火器、干粉灭火器等,直接喷射在燃烧着的物体上,阻止与空气接触,中断燃烧,达到灭火的效果。严禁用水扑救。
8.2.4 如遇贵重仪器设备、档案、文件着火,可用窒息灭火方法,用二氧化碳等气体灭火器直接喷射在燃烧物上,或用毛毡、衣服、干麻袋等覆盖,中断燃烧,达到灭火的效果,严禁用水、泡沫灭火器、干粉灭火器等进行扑救。
8.3 扑救火灾爆炸事故,应遵循如下原则:
从上向下、从外向内,从上风处向下风处。
8.4 当事故现场火灾危及到和身烧伤,即紧急把伤者隔离火源,并 把火扑灭,轻度烧伤可即包扎处理。中、重度烧伤者马上送医院治疗,并进行医学观察。
9结论
9.1 加强施工现场易燃、易爆、可燃材料的管理,及时清理作业遗留的可燃废渣,并远离火源,电源。在含有易燃物品作业场地严禁吸烟和动用明火。
9.2 加强对明火作业、电气焊割等过程的管理。
9.3 加强对电气线路和电气设备的规范安装和日常检查管理。9.4配备完善的消防设施和消防器材。
9.5 加强对施工队伍管理和消防安全培训,提高员工的消防安全意识和消防技能。
致谢
本论文得以顺利完成,我衷心感谢杨金招老师,您为人随和热情,治学严谨细心。在我遇到问题的时候,总能及时而又耐心地指导我,帮助我,鼓励我,抚慰我焦急的情绪。
从论文选题到收集资料,从写稿到修改期间经历了喜悦、烦躁、痛苦和彷徨,在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今,伴随着这篇论文的最终成稿,复杂的心情烟消云散,自己甚至还有一点成就感。我知道,这些都我无不饱含着杨老师的心血和汗水。再次感谢您深刻而细致地指导,帮助我开拓研究思路,理清写作方向,最终使我的论 文得以顺利完成。
【参考文献】
【1】 霍然,杨振宏,柳静献.火灾爆炸预防控制工程学.北京:机械工业出版社,2007.8 【2】 张国顺.燃烧爆炸危险与安全技术.北京:中国电力出版社,2003 【3】 魏伴云.火灾爆炸危险安全工程学.武汉:中国地质大学出版社,2004 【4】 许成祥,何培玲.荷载与结构设计方法.北京:北京大学出版社,2013.8 【5】 白国梁,刘明.荷载与结构设计方法.北京:高等教育出版社,2003 【6】 王学谦.建筑防火安全技术.北京:化学工业出版社,2006 【7】 消防技术规范汇编.北京:中国计划出版社,1999 【8】 中华人民共和国国家标准.建筑结构可靠度设计统一标准(GB 50068-2001).北京:中国建筑工业出版社,2001 【9】 中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范(GB 50009-2001).北京;中国建筑工业出版社,2006
第五篇: 建筑结构设计现状及建议论文
1建筑结构设计现状
1.1建筑结构设计安全意识不足
当前我国建筑范围日益扩大,建筑物受到地质灾害的影响逐步增加,虽然国家对建筑结构设计提出了强制性的抗震规范,但是受到侥幸意识和麻痹思想的影响,出现建筑结构设计中对抗震性能的模式。这种安全意识不足的问题会导致建筑结构设计难于重视建筑结构的抗震性能,甚至在实际的建筑结构设计中存在设计人员不熟悉、不了解抗震规范的问题,导致抗震标准难于得到实施,安全性原则不能得到遵守,在设计时期造成建筑结构抗震能力不足,进而给建筑结构带来严重的安全隐患。
1.2建筑结构抗震能力不足
在建筑结构设计中存在诸多问题的影响,存在设计中对建筑结构抗震能力设计不足的实际问题。受到设计时资金的限制,设计单位为了节约建筑结构设计成本,减少对建筑结构抗震能力和性能的资金投入,导致建筑结构存在钢材使用量的不足,这会引发建筑结构在地震情况下出现失稳、垮塌和倾覆的问题,究其原因就是在建筑结构设计中没有对抗震能力予以高度的重视。
1.3建筑结构设计不合理
传统的建筑结构需要专业设计师通过大量的计算、思考、分解、组合等脑力工作,建筑结构设计的时间成本高,设计的周期长。然而当前一些建筑结构设计单位盲目迎合业主方要求,不能够坚持建筑结构设计的原理和规范,设计出过多不合理的建筑结构,这些设计会产生建筑结构的不科学、不合理的缺陷,给建筑结构的施工和使用留下风险,容易引发建筑结构的安全事故。
1.4建筑结构施工质量不高
建筑结构功能的实现需要严格和高质量的施工作为保障,而一些施工企业为了资金、进度等目标的实现,对建筑结构设计进行不合理修改,使建筑结构施工失去合理性和规范性,形成建筑结构风险问题的积累,严重影响建筑结构的安全。
2建筑结构设计的建议
2.1提升建筑结构设计工作的抗震意识
抗震意识是建筑结构设计工作人员具备的基本意识,要从落实建筑结构安全性的高度提升相关人员的安全意识。要建立抗震知识、抗震规范的学习组织,全面提升建筑结构设计人员的抗震意识,使他们在建筑结构设计过程中能够把握抗震这一环节与要点。要强化建筑结构设计的检查,建立抗震规范和准则的检查体系,重点对建筑结构抗震性能和安全性展开检查,从而确保建筑结构设计的安全性和抗震性。
2.2提高建筑结构材料的质量
提高建筑结构安全性应该从材料方面入手,以高质量、高性能材料的设计实现建筑结构的安全性,在具体的建筑结构设计中应该建立材料质量的关口,避免施工单位为了追逐超额利润而在建筑材料上偷工减料的行为,制止不合格材料在建筑结构设计和施工中出现,斩断不合格建筑结构材料流入的通道。施工单位也应当对于建材的选用有严格的把关,对于供应商的资质等要核实清楚,要选取那些口碑好、信誉佳的建材企业进行合作。此外,建材在进场前要严格检查,只有那些合规且质量良好的材料才能够选用。这些都是在建材检验上应当做到的,只有从这一点上严格把关才能够保障项目的结构设计很好的得到落实,进而保障整个建筑体的安全性与稳定性。
2.3提升建筑结构设计的水平
随着信息化的不断发展与推进,越来越多科技含量更高、更为智能的设计软件得以推出,其中不乏一些非常精良的结构设计软件。设计师应当不断适应这种发展潮流与发展趋势,要多去学习那些先进的设计软件的用法与功效,并且将这些软件更多的用到项目实践中来。这些技术含量更高的软件不仅能够极大的提升工作实效性,许多软件的相关功能还能很有效的提升概念设计中项目的抗震性能。这些都是很好的保障,对于提升建筑体的安全性是有很大推动的。
2.4提高建筑结构设计的施工质量
施工质量是提升建筑结构安全性很重要的一个方面,建筑结构设计人员应该从建筑结构施工的特点和实际出发,有意识的对施工进行科学地设计和良好的管控,规范化整个施工流程与施工工艺,并且不断提升施工人员的专业化素养。这些都能够让项目的施工质量有所保障,对于提高建筑安全性也很有帮助。
3结语
建筑结构设计是整个设计的中心环节,对于结构稳定性和建筑安全性有着直接影响,在建筑结构设计中应该提升抗震意识,控制建筑材料的选择,运用结构软件和设计软件提升建筑结构设计的水平,在提升建筑结构施工质量的同时,做到对结构安全性和建筑安全性的保证,形成确保建筑安全性的建筑结构设计体系,发挥系统性、技术性的优势,真正确保建筑结构设计的合理性,提高建筑整体的安全性与稳定性。