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1、主讲人:葛燕锋,,建 筑 施 工,绪论,一、课程的性质、研究对象、组成 1.课程性质:土木工程专业的主干专业课。 2.研究内容:建筑工程中主要工种施工工艺原理和方法及施工组织原理。 3.课程组成:课堂教学(64学时)、课程设计(2周)、生产实习(4周)。 4.教材: 土木工程施工(上册)(第二版),重庆大学、同济大学、哈工大合编,建工出版社; 土木工程施工(第2版),李书全主编,同济大学出版社; 土木工程施工(第4版),毛鹤琴主编,武汉工业大学出版社,二、课程的主要内容,(一)施工技术 基础阶段:土方工程、基础工程、防水工程 主体结构阶段:砌体工程、混凝土结构工程、预应力混凝土工程、结构安装工
2、程 屋面与装修阶段:装饰工程 (二)施工组织 流水施工原理 网络计划技术 建设项目施工组织总设计 单位工程施工组织设计,三、土木工程施工的发展,深基础施工 现浇钢筋混凝土结构 超高层建筑施工 大跨度建筑施工-整体提升、滑移法 大跨度桥梁、跨海大桥 高速公路、高等级路面、彩色路面,上海环球金融中心( 101层, 492m,2008年建成),2007.8.27 施工到100层,开始最后一层,搭设三圈临时支架,采用分条法安装,国家大剧院 平面尺寸: 144212m,10388t钢结构整体提升,提升高度26m,钢结构提升,杭州湾跨海大桥(全长36公里,2007.6.26全线贯通),北航道桥最后一根钢箱
3、梁吊装,杭州湾跨海大桥立体匝道,1.课程特点应用科学 1)综合性强:与许多专业课、专业基础课联系密切(工程测量、结构力学、建筑材料、房屋建筑学、土力学、地基基础、混凝土结构、砌体结构、钢结构、建筑机械、电工学 应注意知识间的联系; 2)实践性强:来自实践又应用于实践, 在实践中探索与创新。,四.课程的特点、学习方法及要求,2.学习方法 课堂教学、习题、课程设计等教学环节; 参观、录相、学习课外资料,理论联系实际。 经验: 理解为本(基础)、减薄好记(技巧) 重复巩固、融会贯通,3. 要求 1)了解各主要工种工程的施工工艺,具有分析处理施工技术问题的基本知识; 2)初步掌握拟定施工方案及组织施工
4、的基本方法; 3)对施工学科的发展有一般了解,对现行施工、验收规范及质量标准有所了解。 4)因知识容量大、讲授密度高,上课要精神集中,切勿迟到、旷课; 5) 按时、认真、独立完成作业。,4.课程的考核:平时(作业、考勤、测验)占35%、期终考试占65%,第一章 土方工程,概述 场地平整 基坑开挖 土方的填筑与压实,第一节 概述,一、土方施工特点与内容 1.土方工程的主要内容分两类 (1)场地平整(设计标高确定、土方量计算、土方调配和机械化施工)。 (2)基坑开挖和回填(支护结构的设计与施工、地下降水排水与回灌、土方机械开挖与回填土施工)。 2.特点 土方工程量大;施工条件复杂。,二、土方施工设
5、计原则 1.选择适宜的施工方案。 2.合理地进行土方调配。 3.做好施工准备工作。 4.编制施工计划要考虑季节性。 5.对可能遇到的问题应有解决措施。,三、土的工程分类 1.按颗粒级配分:碎石类土、砂土和粘性土 2.按工程分类分成八类,按开挖难易程度分。 3.按地基设计规范地基土分为五类:岩石、碎石土、砂土、粘性土和人工填土。 四、土的工程性质 1.土的天然密度和干密度 2.土的含水量 3.土的可松行,第二节 场地平整,一、场区设计标高的确定 场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据,也是总图规划和竖向设计的依据。 确定场地设计标高的原则: 应满足生产工艺和运输要求; 充分利用地形,分区或
6、分台阶布置,分别确定不同的设计标高;使挖填平衡,土方量最小; 要有一定的排水坡度,使能满足排水要求; 要考虑最高洪水位的影响。 场地平整时,首先根据设计文件规定的要求,确定场地平整的设计标高,然后再根据自然地形标高计算各点的施工高度。 施工高度=设计标高-自然标高 由此计算整个场地的挖方、填方工程量。,(一)场地设计标高无其他特殊要求时,可根据填挖方量平衡的原则确定: 1.在地形图上的施工区域绘制方格网。 2.确定各小方格网的高程。 3.按填挖方平衡确定设计标高H0 。,(二)设计标高的调整 考虑的因素: 1.由于土的可松性,设计标高的调整。 2.由于设计标高以上各种填方(挖方)影响,设计标高
7、的调整。 3.考虑泄水坡度对设计标高的影响,将场地整理成一定坡度的斜面。 因土的可松性,设计标高的调整: 设h为设计标高的增加值,则总挖方体积变VW=VW-FWh,设计标高调整后,总填方体积变为: 填方区的标高也与挖方区的标高一样提高h,即 移项并化简得: 则考虑土的可松性,场区的设计标高调整后为:,考虑泄水坡度对设计标高的影响,将场地整理成一定坡度的斜面,【例】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix =2,iy=3,不考虑土的可松性的影响,确定方格各角点的设计标高。,解: (1)初步设计标高(场地平均标高) H0=(H1+2H2+3H3+4H4)/4M =70.09+
8、71.43+69.10+70.70+2(70.40+70.95+69.71+)+4(70.17+70.70+69.81+70.38) /(49) =70.29(m),70.09,70.09,(2)按泄水坡度调整设计标高:,Hn = H0 Lx ix L yi y ; H1 =70.29302+303=70.32,70.32,70.36,70.40,70.44,70.26,70.30,70.34,70.38,70.20,70.24,H070.29,H2 =70.29102+303=70.36,H3=70.29+102+303=70.40,其它见图,二、场区平整土方工程量计算 (一) 方格网法 其
9、步骤: 1)划分方格网。 2)确定零点位置。 3)计算土方量。,3)计算土方量。,注:a方格网的边长(m);b、c零点到一角的边长(m);h1、h2、h3、h4方格网四角点的施工高程(m),用绝对值代入;h填方或挖方施工高程的总和(m),用绝对值代入;V挖方或填方体积(m3)。,场地土方量计算,1、计算各方格角点的施工高度 hn : hn= HnHn 即:hn=该角点的设计标高自然地面标高(m),h1 =70.3270.09=0.23 (m); 正值为填方高度。,+0.23,-0.04,-0.55,-0.99,+0.55,+0.13,-0.36,-0.84,+0.83,h2 =70.3670.
10、40=0.04 (m);,负值为挖方高度,2、确定零线(挖填分界线) 插入法、比例法找零点 零点连线,0,0,(二)断面法: 1. 2.,三、土方调配 目的:使土方总运输量(m3-m)或施工成本(元)最小条件下,确定调配方向和数量。 调配原则: 1) 挖、填方基本平衡,减少重复倒运。 2) 挖、填方量与运距的乘积之和尽可能最小,即总土方运输量或运输费用最小。 3) 好土应用在回填密实度要求较高的地区。 4) 取土或弃土应尽量不占或少占农田。 5) 分区调配应与全场调配相协调,避免只顾局部平衡,任意挖填而破坏全局平衡。 6) 调配应与地下构筑物的施工相结合,地下设施的填土应留土后填。 选择恰当的
11、调配方向、运输路线,土方运输无对流和乱流现象并便于机具调配、机械化施工。,调配工作:划分调配区、计算土方平均运距、确定最优调配方案。 (一)土方调配区划分、平均运距和土方施工单价的确定 (1)土方调配区的划分:确定填挖区分界线,在挖填区适当划出若干调配区,确定调配区的大小和位置。划分调配区的注意点。 (2)平均运距的确定:平均运距即 挖填方区之间的重心距离. 多种机械 施工时,土方施工单价的确定:,(二)用“线性规划”方法进行土方调配 1.方法简介 土方平衡与运距(或单价)表,一般从Ai到Bj的运距或单价为C ij,则土方调配量为X ij。则土方调配问题就化作为这样一个数学模型,即要求求出一组
12、X ij值,使 目标函数 为最小值, 且满足:,根据约束条件 变量X有mn个 方程数m+n个 独立方程数m+n-1个 变量个数( mn )多于独立方程数( m+n-1)方程组有无穷多组解,目的求最优解。是“线性规划”中的运输问题,可用“表上作业法”求解。,2.用“表上作业法”进行土方调配 (1)编制土方平衡及运距(或单价)表 (2)编制初始调配方案,采用“最小元素法”,(3)调配方案的最优化检验 初始方案是否为最优方案,需进行判断检验,才能确定。当所有检验数0,则方案为最优。 “表上作业法”中求检验数的方法有“假想价格系数法” 与 “位势法”等。 “假想价格系数法”较简便,其步骤如下: 将初始
13、方案中有调配数的方格的假想价格系数 Cij = Cij列出。 无调配土方方格的假想系数的计算: Cef + Cpq = Ceq + Cpf 求各无调配土方方格的检验数ij =Cij-Cij 若ij 0则方案要进行调整,计算假想价格系数,计算检验数,(3)调配方案的最优化检验 初始方案是否为最优方案,需进行判断检验,才能确定。当所有检验数0,则方案为最优。 “表上作业法”中求检验数的方法有“闭回路法” 与 “位势法。 “位势法较简便,其步骤如下: 将初始方案中有调配数的方格的 Cij列出; 作位势表,求出位势数( ui、vj ); 求各空格的检验数 ,若0则方案要调整。,(4)方案调整: 第一步
14、:在所有负检验数中选一个(可选最小一个)为调整对象。 第二步:找出调整对象的闭回路。 第三步:确定调整量的大小。 第四步:调整。 第五步:用位势法检验新方案是否为最优。,新的调整表,(5)求土方总运输量或总费用,即目标函数。Z=40050+10070+50040+40060+100 70+400 40=94000(m3-m) (6)绘土方调配图。,可用电算程序进行 土方调配计算:,四、场地平整施工 (一)挖掘机械及其施工 1.推土机 完成铲土、运土、卸土三种作业。可推挖 一三类土,推运距宜在100米以内,50米 以内效果较好。 (录像) 2.铲运机 宜开挖普通土,自行式运距在8001500米
15、效率最高,拖式运距在200350米效率 最高。 开行路线:环行、八字形路线。 3.正铲挖土机 宜挖停机面以上的土方,汽车配合运土,(二)土方机械与运土车辆的配合 挖土机的生产率P: 与之配套运土车辆数量: 挖土机数量的确定:,作业: 1.一基坑长50m、宽40m、深5.5m,四边放坡,边坡坡度10.6,问挖土土方量为多少?如混凝土基础体积为3000m3,则回填土为多少?多余土方外运,外运土方为多少?如用斗容量8m3的汽车运土,问需运多少次?已知土的最初可松性系数Ks=1.14,最终可松性系数Ks=1.05。 2.某场地如图1.58所示。(1)试按挖、填方平衡的原则确定场地平整的计划标高H0,然后算出方格角点的施工高度,绘出零线,分别计算挖方量和填方量。 (2)当iy=2,ix=2 时,试确定方格角点的计划标高。 3.已知某场地的挖方区为W1、W2、W3,填方区为T1、T2、T3,其挖填方量如图1.60所示;其每一调配区的平均运距如表1.29所示。 (1)试用“表上作业法”求其土方量的最优调配方案。 (2)绘出土方调配图。,图1.58,调配区平均运距 表1.29,
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