土木工程設(shè)計與施工

土木工程設(shè)計與施工第一頁，共51頁。8.1土木工程設(shè)計8.1.1土木工程設(shè)計內(nèi)容

（1）概念

根據(jù)建設(shè)工程主體的要求和地質(zhì)勘察報告，對建筑工程所需的技術(shù)、經(jīng)濟、資源、環(huán)境等條件進行綜合分析、論證，編制建設(shè)工程設(shè)計文件的活動。

（2）內(nèi)容建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備設(shè)計第二頁，共51頁。建筑設(shè)計：起主導(dǎo)和現(xiàn)行作用。根據(jù)用戶要求，滿足總體規(guī)劃，對基地環(huán)境、建筑功能、結(jié)構(gòu)施工、建筑設(shè)備、建筑經(jīng)濟和建筑美觀等做全面分析，確定建筑平面、空間布局和外形，選定主要建筑材料、設(shè)備型號和數(shù)量，進行建筑細(xì)部構(gòu)造設(shè)計。第三頁，共51頁。結(jié)構(gòu)設(shè)計：結(jié)合建筑設(shè)計選擇結(jié)構(gòu)方案，進行結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)計算和構(gòu)件設(shè)計，繪制結(jié)構(gòu)施工圖。設(shè)備設(shè)計：給水排水設(shè)計、采暖通風(fēng)、電氣照明、通信、燃?xì)?、動力等。第四頁，?1頁。8.1.2土木工程設(shè)計流程一般：初步設(shè)計、施工圖設(shè)計特殊：初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工圖設(shè)計1.初步設(shè)計在指定地點、時間和投資限額內(nèi)，擬建項目在技術(shù)上的可行性、經(jīng)濟上的合理性，對項目做出基本技術(shù)經(jīng)濟規(guī)定，編制總概算。必備條件：第五頁，共51頁。（1）經(jīng)過審查，獲得可研報告批準(zhǔn)文件（2）已辦征地手續(xù)，取得建設(shè)用地規(guī)劃許可證和建設(shè)用地紅線圖（3）已取得規(guī)劃設(shè)計條件通知書內(nèi)容：使用空間大小和形狀，建筑面積，空間布局，外形及平面布置；建筑材料、設(shè)備型號、數(shù)量及結(jié)構(gòu)方案；主要經(jīng)濟指標(biāo)和建筑工程概算。第六頁，共51頁。圖紙和文件：（1）設(shè)計總說明（2）建筑總平面（3）各層平面圖、剖面圖、立面圖（4）工程概算書（5）大型民用建筑及其他重要工程第七頁，共51頁。深度要求：（1）應(yīng)符合已審定的設(shè)計方案（可研）（2）能據(jù)此確定土地征用范圍（3）能據(jù)此準(zhǔn)備主要設(shè)備和材料（4）應(yīng)提供工程設(shè)計概算，作為審批確定項目投資的依據(jù)（5）能據(jù)此進行施工圖設(shè)計（6）能據(jù)此進行施工準(zhǔn)備第八頁，共51頁。2.技術(shù)設(shè)計目的：進一步解決初步設(shè)計的重大技術(shù)問題，修正、補充，編制修正總概算。條件：（1）初步設(shè)計已被批準(zhǔn)（2）特殊項目（高大精尖）內(nèi)容：確定結(jié)構(gòu)和設(shè)備的布置并計算；修正建筑設(shè)計方案并進行主要的建筑細(xì)部和構(gòu)造設(shè)計；確定主要建筑材料、建筑構(gòu)配件、設(shè)備管線的規(guī)格及施工要求第九頁，共51頁。圖紙和文件：（1）總平面圖和剖面圖（2）結(jié)構(gòu)、設(shè)備的設(shè)計圖和計算書（3）各種技術(shù)條件說明書（4）修正的工程概算書第十頁，共51頁。3.施工圖設(shè)計概念：在初步設(shè)計或技術(shù)設(shè)計的基礎(chǔ)上，完整表現(xiàn)建筑物外形、內(nèi)部空間尺寸、結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)造狀況及建筑群的組成和周圍環(huán)境的配合，還包括各種（輸送、管道、控制）系統(tǒng)、建筑設(shè)備的設(shè)計與造型，繪制正確、完整、詳細(xì)的施工和安裝詳圖。條件：（1）上級文件（2）初步設(shè)計審查時存在的重大問題和遺留問題已解決（3）外部協(xié)作條件的各種協(xié)議已簽定（4）設(shè)備總裝圖等資料齊全，滿足施工圖設(shè)計的要求第十一頁，共51頁。內(nèi)容：（1）確定全部工程尺寸和用料（2）繪制建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等全部施工圖紙，編制工程總說明、計算書和預(yù)算書圖紙和文件：

（1）建筑總平面圖（2）全套建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、通風(fēng)等的施工圖（3）設(shè)計總說明、結(jié)構(gòu)和設(shè)備計算書（4）主要材料、半成品、構(gòu)配件的品種和數(shù)量，設(shè)備、供訂貨需要（5）工程預(yù)算書第十二頁，共51頁。8.1.3土木工程設(shè)計質(zhì)量的控制1.建設(shè)項目設(shè)計質(zhì)量概念：在嚴(yán)格遵守技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)的基礎(chǔ)上，正確處理和協(xié)調(diào)資金、資源、技術(shù)、環(huán)境、時間條件的制約，是設(shè)計項目能更好的滿足業(yè)主所需要的功能和使用價值，充分發(fā)揮項目投資的經(jīng)濟效益和社會效益。2.建設(shè)項目設(shè)計質(zhì)量的控制（1）依據(jù)法律、法規(guī)項目批準(zhǔn)文件建筑標(biāo)準(zhǔn)勘察、設(shè)計規(guī)劃大綱和合同文件其他相關(guān)資料第十三頁，共51頁。（2）政府對項目設(shè)計質(zhì)量的控制作用：監(jiān)控主體，以法律法規(guī)為依據(jù)，宏觀控制和指導(dǎo)手段：資質(zhì)審批，方案審查，質(zhì)量檢查等（3）勘察、設(shè)計單位對設(shè)計質(zhì)量的控制作用：自控主體，以法律、法規(guī)、合同為依據(jù)，勘察設(shè)計全過程控制。內(nèi)容：工作程序、工作進度、費用及成果文件所包含的功能和使用價值。手段：建立內(nèi)部評審制度，教育和培養(yǎng)設(shè)計人員（4）建設(shè)單位對項目設(shè)計的控制

業(yè)主責(zé)任制手段：合同，授權(quán)監(jiān)理單位第十四頁，共51頁。8.4.1建筑設(shè)計

概念：建筑是人們滿足生活、生產(chǎn)或其他活動的需要而創(chuàng)造的有物質(zhì)的、有組織的空間環(huán)境。第十五頁，共51頁。1.建筑設(shè)計的內(nèi)容第十六頁，共51頁。2.建筑設(shè)計的原則（1）滿足建筑物各項功能要求（2）保證結(jié)構(gòu)堅固，使用安全（3）具有良好的綜合效益（4）考慮建筑美觀要求第十七頁，共51頁。兩座塔樓雙向內(nèi)傾6度，在163m以上由懸臂結(jié)構(gòu)連為一體。第十八頁，共51頁。3.建筑設(shè)計的依據(jù)（1）人體和家具設(shè)備所需的空間尺度第十九頁，共51頁。（2）氣象資料（3）地質(zhì)、水文資料和地震烈度（4）建筑模數(shù)、協(xié)調(diào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（5）建筑設(shè)計規(guī)范《民用建筑設(shè)計通則》《住宅設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第二十頁，共51頁。4.建筑設(shè)計的原理和方法概述（1）建筑總平面設(shè)計概念：根據(jù)建筑物的組合內(nèi)容和使用功能，結(jié)合位置和用地條件、技術(shù)要求，綜合研究建筑物之間平面關(guān)系和空間關(guān)系，使組成部分成為統(tǒng)一整體，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的總體布置設(shè)計。內(nèi)容：平面布置，交通組織、管線綜合、豎向設(shè)計、綠化布置與環(huán)境保護等。（2）建筑平面及組合設(shè)計概念：表示建筑物在水平方向房屋各部分的組合關(guān)系。常見組合方式：走道式組合（宿舍）、套間式組合（博物館）、大廳式組合（火車站）、單元式組合（住宅）、混合式組合（少年宮）。第二十一頁，共51頁。走道式組合博物館第二十二頁，共51頁?；疖囌咀≌诙?，共51頁。（3）建筑剖面及其組合設(shè)計概念:對各房間和交通聯(lián)系部分進行豎向的組合布局，直接表達了不同功能的建筑空間尺度關(guān)系。內(nèi)容：確定房間的剖面形狀、建筑各部分的高度及建筑物的層數(shù)，進行建筑剖面組合，研究空間的利用。第二十四頁，共51頁。錯層組合第二十五頁，共51頁。躍層組合第二十六頁，共51頁。（4）建筑造型與立面設(shè)計造型設(shè)計：對建筑物外形的總的體量、形狀、比例、尺度等的確定，并針對不同類型建筑物采用相應(yīng)的體型組合方式。立面設(shè)計：對建筑物體型進行深入的刻畫和處理，運用節(jié)奏、韻律、虛實對比等構(gòu)圖規(guī)律，使整個建筑物形象更加生動。第二十七頁，共51頁。8.1.5建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

概念：建筑物的空間骨架系統(tǒng)，是建筑物得以存在的基本物質(zhì)要素。組成：豎向承重結(jié)構(gòu)體系（墻、柱）、水平承重結(jié)構(gòu)承重體系（梁、板等）、下部結(jié)構(gòu)（地基、基礎(chǔ)）。1.建筑結(jié)構(gòu)的功能要求（1）建筑結(jié)構(gòu)的安全性第二十八頁，共51頁。安全等級破壞后果建筑物類型一級很嚴(yán)重重要的建筑物二級嚴(yán)重一般的建筑物三級不嚴(yán)重次要的建筑物（2）建筑結(jié)構(gòu)的適用性（3）建筑結(jié)構(gòu)的耐久性安全性、耐久性、適用性三者即為可靠性。2.建筑結(jié)構(gòu)上的荷載（1）分類第二十九頁，共51頁。第三十頁，共51頁。（2）荷載代表值和標(biāo)準(zhǔn)值荷載代表值：為了方便設(shè)計，給荷載規(guī)定一定的量的值即荷載代表值。荷載標(biāo)準(zhǔn)值：在結(jié)構(gòu)使用期間正常情況下可能出現(xiàn)的最大荷載值。Fr=αFs

第三十一頁，共51頁。（3）可變荷載的組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值3.結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)上的作用：結(jié)構(gòu)產(chǎn)生效應(yīng)的各種原因的總稱。結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)：結(jié)構(gòu)上的作用產(chǎn)生的內(nèi)力（軸力、剪力、彎矩等）和變形（裂縫、擾度等）S=CQC—荷載效應(yīng)系數(shù)，為常數(shù)S—荷載效應(yīng)Q—荷載第三十二頁，共51頁。結(jié)構(gòu)抗力R令Z=R-S當(dāng)Z>0時，表示結(jié)構(gòu)可靠，處于有效狀態(tài)當(dāng)Z=0時，表示結(jié)構(gòu)可靠，處于極限狀態(tài)當(dāng)Z<0時，表示結(jié)構(gòu)不可靠，處于失效狀態(tài)第三十三頁，共51頁。4.結(jié)構(gòu)設(shè)計方法（1）承載能力極限狀態(tài)實用設(shè)計表達式r0S≤RS—荷載效應(yīng)基本組合的設(shè)計值R—結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的實際值第三十四頁，共51頁。一般形式：r0(rGCGGk+rQ1CQ1G1k+∑rQiCQiφciQik)≤R(fs,fc,fαk,…)(2)正常使用極限狀態(tài)實用設(shè)計表達式根據(jù)實際設(shè)計的需要，常須區(qū)分荷載的短期作用（頻遇組合）和荷載的長期作用（準(zhǔn)永久組合）下構(gòu)件的變形大小和裂縫寬度驗算。所以，《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定按不同的設(shè)計目的，分別選用荷載的頻遇組合和荷載的準(zhǔn)永久組合。頻遇組合：Sk=CGGk+CQ1Q1k+∑CQiφciQik準(zhǔn)永久組合：Sk=CGGk+∑CQiφciQik第三十五頁，共51頁。5.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程（1）結(jié)構(gòu)方案的選擇墻承重結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)等（2）構(gòu)件材料幾何尺寸和材料強度的確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何尺寸和所用材料的強度時影響承載力大小的主要因素（3）荷載計算（4）內(nèi)力分析及組合設(shè)計求出截面的最不利內(nèi)力組合值作為極限狀態(tài)設(shè)計計算承載能力、變形、裂縫等的依據(jù)（5）結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計（6）構(gòu)造設(shè)計無法通過計算確定的部分，按照構(gòu)造措施進行設(shè)計第三十六頁，共51頁。8.2土木工程施工施工技術(shù)：結(jié)合施工對象的特點，以施工方案為核心，研究各工種工程的施工方法、工藝流程、機械的選用等。施工組織：施工現(xiàn)場管理、場地平面布置、勞動力的組織、進度安排、安全施工等對施工活動的全過程進行科學(xué)的管理。第三十七頁，共51頁。8.2.1土木工程施工技術(shù)1.土石方工程施工（1）場地平整概念：通過對整個場地的豎向規(guī)劃，把天然地面改造成滿足人們生產(chǎn)、生活要求的平面。內(nèi)容：場地設(shè)計標(biāo)高的確定，土方量計算，土方調(diào)配以及挖、運、填的機械化施工。（2）基坑（槽）開挖①土方放坡坡度=h/b=1:m適用情況：周圍環(huán)境允許且基坑不太深。形式：直線、折線、臺階第三十八頁，共51頁。②土壁支撐適用情況：基坑深度較大，且周圍環(huán)境不允許放坡時。A、土體水量大、不穩(wěn)定、場地受限時，采用臨時性支撐加固B、基坑大、局部無法放坡時，在坡腳加固C、較窄的溝槽，用木擋板橫撐式土壁支撐第三十九頁，共51頁。第四十頁，共51頁。第四十一頁，共51頁。③基坑排水與降水集水井降水適用條件：開挖深度較淺。方法：在基坑兩側(cè)或四周設(shè)置排水明溝，在基坑四周或每隔30-40m設(shè)置集水井，使?jié)B出的地下水通過排水明溝匯集于集水井內(nèi)，再用水泵排除。第四十二頁，共51頁。井點降水適用條件：基坑開挖深度超過3m時，地下水的動水壓力和土的組成有可能引起流砂、管涌、邊坡失穩(wěn)和地基承載力下降。方法：開挖前，沿基坑四周埋設(shè)井點管和濾水管，用集水總管連接。利用抽水設(shè)備，經(jīng)濾管進入井管，然后經(jīng)集水總管排出。第四十三頁，共51頁。2.地基和基礎(chǔ)工程施工（1）地基得到換填施工適用情況：淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土等的淺層處理。方法：碾壓法、夯實法第四十四頁，共51頁。（2）淺基礎(chǔ)施工①磚基礎(chǔ)施工“兩皮一收”“二一間隔收”第四十五頁，共51頁。②現(xiàn)澆鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)施工③筏型基礎(chǔ)施工適用情況：荷載大，地基軟弱（3）深基礎(chǔ)施工適用情況：荷載很大，地基軟弱內(nèi)涵：樁基礎(chǔ)、墩基礎(chǔ)、深井基礎(chǔ)和地下連續(xù)墻①樁基礎(chǔ)樁的分類按材料：木樁、鋼筋混凝土樁、鋼樁按受力性能：端承樁、摩擦樁按施工方法：預(yù)制樁、灌注樁第四十六頁，共51頁。預(yù)制樁施工施工過程：預(yù)制——起吊——運輸——堆放——沉樁注意事項：1、重疊次數(shù)不宜超過4層2、混泥土強度達到設(shè)計強度的70%后方可起吊3、混泥土達到設(shè)計強度后，方可運輸和打樁沉樁方法：錘擊法、靜力壓樁法、振動壓樁法第四十七頁，共51頁。第四十八頁，共51頁。灌注樁施工機械或人工成孔按照成孔方法不同：鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、沖孔灌注樁、套管灌注樁、爆擴樁。②地下連續(xù)墻施工利用泥漿護壁，分段挖土