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【关键词】土木工程建筑;结构设计;问题
土木工程是建造各类工程设计的科学技术的统称,其主要内容不仅包括设计、维修、施工等技术类活动,也包括房屋、道路、管道、桥梁以及电站和港口等一系列工程建设对象等,在工程项目建设中极为重要。现阶段,经多项工程项目研究发现,土木工程建筑的结构设计中仍存在诸多问题,不仅影响工程施工进度,甚至可威胁到建筑项目的安全性,后果严重。要想解决这一问题,需重视并有效设计土木工程建筑结构,防治以往结构设计中存在的重点问题,以增强工程施工安全性,保证工程项目施工的顺利开展。
1 土木工程建筑结构设计中存在的主要问题
1.1工程选址问题
工程选址是开展土木工程建筑项目的基础,与其结构设计关系密切,这就需要项目负责人员积极做好选址工作,保证工程项目结构设计的科学性与有效性。但是现阶段,许多土木工程并不重视选址问题,甚至有些工程项目的建设方单纯依赖于风水或迷信等,做不到科学选址,不仅可影响到项目结构设计效果,严重者工程施工后期甚至可造成坍塌等,破坏性较大。
1.2基础结构设计问题
土木工程建筑的基础结构是其重要组成部分,不仅与上述1.1中的工程选址联系紧密,而且与工程施工方案也具有一定的联系,而施工方案的选择则是项目工程结构设计中的一项重要问题,目前许多土木工程施工方案的制定均无法完全实现其原有的结构设计要求,尤其是基础结构,其稳定性与强度均未达标,严重影响工程结构设计效果与实际施工质量。
1.3房屋建筑中承重柱与构造柱的区别问题
一般来讲,在土木工程项目施工中,为了增强房屋建筑的抗震性能,需科学地对柱梁构造进行合理的结构设计,避免形成裂缝,以提高施工质量。但是在实际操作中,许多结构设计者对承重柱和构造柱认识不清,有的设计者甚至会把承重柱设计方式插入至构造柱结构设计中,导致构造柱的有些设置丧失原有根基,一旦发生强震,工程结构可发生剧烈沉降,且裂缝还会导致建筑物倒塌。同时,有些工程结构设计将承重柱截面面积设计太小,当受到外力时,梁柱易发生开裂,影响工程质量。
1.4环境因素影响问题
在对土木工程建筑进行结构设计时,不仅需要考虑其耐久性与安全性,还需考虑工程施工地的土壤温度与水土酸碱度等相关环境因素,但是部分建筑工程项目往往忽略这些关键内容,导致结构设计仅限于理论中,当实际施工时易发生安全事故,危害性较大。
2 对土木工程建筑结构设计的建议
2.1施工前测量工程地基
工程施工前,可先采用计算机与GPS技术对工程地基进行科学测量、核算,确保工程施工的可行性与安全性。同时在高楼作业时需快速发展管理信息系统MIS技术,并结合计算机以辅助CAC科技,完善高楼建筑施工系统及其相应的管理体制,在减少经济投入的基础上,保证建筑质量。
2.2结合力学知识,于工程建筑结构设计中融入施工工艺
当前环境下,随着先进科学技术研究的逐渐深入与施工技术的不断革新,传统的结构设计已经无法满足目前土木工程建筑项目施工的需要,所以在现阶段的工程施工中,结构设计人员需在传统施工技术的基础上,增添新元素,充分结合力学知识,并将先进的施工工艺融入至结构设计过程中,不断更新设计方法,防治工程质量问题。
2.3选用适当的建筑材料
现阶段,由于建筑材料市场在不断发生变化,材料的利润逐渐减小,同时人们日常生活水平逐渐提升,社会大众对房屋建筑质量的要求越来越高。这种情况下,土木工程建筑也迎来了新的挑战,施工材料是土木工程建筑的基础原料,所以其建筑材料的选用十分重要,可在施工过程中有选择性地选用安全性较高的新型材料,以保证工程项目的施工质量。
2.4充分应用先进科学技术
21世纪是新知识经济的时代,土木工程建筑也要随之发展,保持与时俱进,就目前情况来看,土木工程建筑行业中已经出现了许多新型的高科技产品以及绘图工具等,均大大提升了工程建筑结构性能,且科学、精准的设计施工图纸能够有效减小施工误差,减少意外情况,同时还可优化工程项目施工的结构设计,增强其可行性与安全性。另外,在工程项目进行施工时,还需增强施工信息化建设,科学管理结构设计程序,选用适当的施工材料,并把握合理的施工进度,提前做好工程预算工作,保证工程施工的顺利进行,以尽量缩短工期,保障施工质量。
参考文献:
关键词:火电基建工程图纸资源
一、引言
火电建设工程中各种资源的配置即具有很强的特殊规律,对工程建设的成败有至关重要的作用,绝不容忽视。火电厂建设工程有其固有的行业特点,其需要的资源可以分为资金、人力、机具、设备、材料、图纸,以及施工场地、空间和道路等,缺少任一资源都会对工程建设造成重大影响。本文就图纸资源的特点及配置进行分析。
二、设计工作及图纸资源的特点
图纸资源是设计单位取得必要的设计基础资料后,经过设计过程完成的,图纸是指挥现场施工的必须条件,没有施工图纸,就无法制定施工组织设计方案,无法组织材料、人力以及机械,更无法进行验收和质量控制。笔者在火电基建工程实践中总结了设计工作的特点:
1.设计周期长,时间跨度大。由于火电建设工程系统复杂的特性,设计工作量很大,而且各专业之间相互配合很多,许多卷册还需要结合现场实际进展进行设计变更,故设计周期很长,一般从初步设计开始到施工图基本完成要经过初步设计、司令图设计、施工图设计、竣工图设计等阶段,前后至少两年时间,其中施工图设计高峰就需要经过六至八个月时间。
2.设计进度受基础资料的影响很大。火电工程的设计需要设备厂家的资料才能开展,设备厂家向设计单位提交设备的大小、接口尺寸、动静荷载、电负荷等参数,设计单位才相应设计设备的位置、基础、连接管道、电源等。假如在设计过程中上述设备没有订货,或者设备厂家没有向设计院提交资料,设计工作自然无法进行。
3.各个工程的设计具有不可复制性。由于地质条件、气候环境、燃料品质和设备厂家的不同,主辅设备的参数和建筑物的结构显然不可能完全相同,系统配置也有多种方案可供选择。而且由于原始场地条件的差异,各厂附属系统的布置位置也不可能完全一样,需要根据实际情况进行设计。
三、图纸资源配置
1.图纸资源的特性
图纸资源即设计院或设备厂的设计成果,是一类特殊的资源,其设计特点决定了其设计工作需分步进行,图纸是随着建设进度分批提供的,不可能在施工前将图纸全部设计完成。施工中一旦某个环节卡壳,现场就有可能出现停工待图现象。从工程施工的角度讲,图纸资源相对工程是唯一的,到位得越早,越有利于施工方案和材料的准备,且其到位得早对其他资源的配置也没有负面影响。
尽管当前设计院由于工程较多比较繁忙,但相对而言,设计工作的弹性远比设备制造要大,制约其到位的主要因素还是设备的招标定货和提供设备资料的早晚。这些都需要项目公司超前策划,加强过程监督,才能保证设计进度,使图纸资源按要求配置到位。
相对设计单位的设计图纸,设备厂家的图纸也是影响工程进度的重要资源。不过厂家设备一般都是成型产品,图纸相对稳定,其交付进度是有所保障的。
2.火电工程建设各资源的配置关系
(1)图纸资源与材料资源的关系
图纸资源与材料资源之间是因果关系。要想使材料按时到场,图纸必须提前到位。按照电力建设的惯例,图纸应先于施工开始前三个月到场,以便项目公司和电建公司准备甲乙供材料。尤其对于一些制作工期较长或非通用的材料,更需要提前准备。而且图纸中的设计错误对材料准备的影响也很大,在实际工程中,由于设计本身错误或设备厂家资料错误导致的图纸和材料清册错误很常见。
(2)图纸资源与机械工器具资源的关系
对于施工工艺较复杂的分项工程,根据设计图纸的要求,会制定出不同的施工方案,必然涉及到机械和工器具的需求。比如某些混凝土预制件的制作,预制件的大小和形状的设计要考虑最终整体强度、接缝处的二次灌浆等因素,单个预制件越大就越需要大的起重工具完成吊装。再如烟道支架等,某些工程设计采用钢支架,某些工程设计采用采用混凝土支架,后者就需要准备浇筑混凝土用的模板。所以图纸资源制约工器具资源的配置,也需要图纸尽早到场以便尽早准备。
(3)图纸资源与人力资源的关系
除材料和机械工器具外,根据图纸要求制定的施工方案也会对施工人员的数量、素质提出要求。尤其是一些需要特殊工艺的项目,会要求特殊的人员施工。比如高温高压管道的焊接,要求必须使用有相应材质焊接资质的焊工完成,不同的防腐工艺、也需要不同专业的施工人员完成。
(4)图纸资源与场地道路资源的关系
在火电厂为提高土地利用率和降低投资,在设计中会尽量减少空余场地的面积,厂区内道路、通道和空地的面积很小,而且这些场地也会布置地下管道、沟道等。所以基建施工场地分为两类,一类是在建设区域外租赁来的场地,一般用于组装、制作、物资存放、办公、生活;另一类则是通过科学的施工组织设计,合理安排工序,临时占用一部分建设用地,作为另一部分施工作业的施工场地,用于机械布置、现场物资中转、施工作业。道路资源也同样,除正式道路外,在施工期间根据施工要求,也会在建设用地中开辟一些临时性通道。故而良好的设计会充分考虑到施工需要,使场地能够周转使用。
(5)设备资源与图纸资源的关系
对于同一设备,不同的厂家设计制造的产品,也有不同规格、接口尺寸、重量和控制方式,所以设计院在设计系统图纸时,必须掌握设备的具体资料,才能将各设备连接等系统。设备资料是设计图纸的前提条件。
关键词:土建工程 混凝土 施工技术 作用
近年来我国科技水平在不断提高,各式各样新型的建材也如雨后春笋般涌现出来,这就为为土建工程施工技术水平的提高提供了充分的保障。近年来,各种新型建材的使用给传统的土建工程施工技术带来了较大的改变,它们不但解决了原有的传统施工技术无法解决的难题,还研发出了新的施工技术和施工设备,这类新的施工技术大大提高了原有的施工效率。伴随着钢筋混凝土式施工技术的使用,使混凝土材料在现代土建工程建设中占有越来越重要的地位,其应用范围也在迅速扩大,。
一、混凝土施工。
混凝土施工就是在工程设计图纸的前提下,对钢筋进行制作绑扎、固定和模版摆放、使用质量符合国家标准的原材料、按一定的配比进行拌制、运输、浇筑、养护等,并在工程进行的同时对各个环节进行全过程质量检验和控制。 由定义我们不难看出混凝土施工不是单一的一项施工技术,而是多种土建工程技术的有机结合,其中包括:钢筋工程施工技术、混凝土模板工程、混凝土施工技术。而混凝土施工技术在建筑工程过程中是最核心、最重要的施工技术。混凝土本身具有较高的耐久性和较大的强度,因此混凝土拌制物是极具可塑性的,它与钢筋能够非常完美的结合在一起,形成抗震、耐久、坚固且经济的建筑构成物,现代土建工程中这种高性能混凝土替代了原有的普通混凝土,这种新型混凝土技术的使用为土建工程的施工提供了有力的质量保障,因此我们不难看出混凝土施工技术在土建工程中占有多么重要的地位,所以混凝土施工技术的过程就显得尤为重要。
二、混凝土施工技术过程分析。
1)混凝土材料质量控制土建工程中混凝土的拌制对水的要求具有极高的标准,水中不能含有影响质量的任何有害物质,如:工业废水、生活污水、池塘沼泽均不能作为拌制混凝土用水,拌制混凝土用水的基本要求是PH值大于4,硫酸盐含量小于1%,不含有影响水泥正常凝结核硬化的杂质的水系。同时在拌制混凝土过程中水泥的质量控制也很重要,土建工程中通常使用的是水泥品种中的通用水泥,使用水泥时,根据水泥品种的强度及其特性合理的使用水泥,这样既保证的工程的质量又可以大大的节约水泥的使用量,降低工程成本。骨料的质量控制也是混凝土拌制的一部分,通常1立方米的混凝土就需要拌制 1. 5立方米的松散砂石骨料。由此不难看出拌制混凝土的过程中,对砂石骨料有很大的需求量。混凝土的水泥的用量、强度和混凝土的要求取决于骨料的质量,它直接影响了工程建筑物的造价和质量。因此,在土建工程中应做好统筹规划,完善混凝土拌制过程中水、水泥、砂石骨料等原材料和比例问题,在保障经济利益的同时做到工程质量最大化。
2)把砂、石、水泥、、矿物掺、外加剂和料和水按照一定的比例进行混合,通过搅拌使其均匀的混合成为均质的混凝土就是混凝土的配料与搅拌混凝土的制作过程。在搅拌步骤前应注意水泥的出场日期、品种、级别等,对其强度、安定性以及其他的指标进行复检,要使用符合国家标准的水泥,在使用前应注意的是在钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构中,严禁使用含氯化物的水泥。实验设计应在每次混凝土制作前进行,设计出相应配合比不能使用经验配合比。 选择合理的搅拌机可以拌制出均匀优质的混凝土,同时还要按照一定的步骤进行搅拌,即一次投料量、搅拌时间和投料顺序等。
3) 运输高性能混凝土及混凝土的浇筑与传统混凝土的区别主要在于增加了多种矿物掺合料和超塑化剂,其配方也比以往混凝土技术复杂得多,现代建筑的层数及跨度都对混凝土的性能提出了更高更强的要求,因此混凝土搅拌完成后的浇筑步骤就显得尤其重要。分层浇筑是一般的混凝土浇筑所采取的步骤,以保证施工间隙在浇筑层级之间的0存在,每层混凝土的逐层浇筑是以200~300mm为单位区间从低开始,浇筑时要控制好速度,保持匀速的同时要防止碰撞发生,,在混凝土浇筑过程中,应用经纬仪随时观测,发现偏差及时纠正。 保持混凝土的均质是混凝土运输过程中的重要注意事项,以防止产生流动性减少、砂浆流失、泌水、分离等现象。混凝土的运输量应与混凝土的浇筑量相平衡,以保证浇筑工作的连续性。双轮手推车是混凝土运输的主要手段和方式,自卸汽车或混凝土搅拌运输车也是混凝土运输的常见手段,然而大型工程就应该采用多采用塔式起重机混凝土垂直运输等大型专业设备进行运输。
三、混凝土施工过程的常见问题及解决方法
在水泥搅拌过程中水泥极易产生问题的过程是水化放热的过程,在水化过程中,由于水化速度太快,其温度收缩的程度变大,进而影响了水泥水化结构物的整体质量,因此在原材料的预选与配比搅拌过程中,应选取可以降低混凝土绝对温升的水泥、掺合料及外加剂,进而减少水化过程,避免产生温缩裂缝。
混凝土的配比与搭配过程中也会遇见许多问题,由于混凝土的质量强度的数值总是分散不一的,因此在混凝土的制作过程中,混凝土受到原材料的配比与施工条件的同时制约,会导致不规范的施工和不合适的配比的现象发生,对建筑结构物产生毁灭性的打击。因此应该优化混凝土配合比根据实际操作的原材料进行配合比设计,不要根据经验设置配比,避免造成不必要的影响。结束语在现代的土建技术中,混凝土施工技术已经越来越不可替代了,它在土建工程中具有毋庸置疑的重要性,可以推进现代建筑行业的高速发展也唯有对混凝土技术的不断创新和发展。
总之,我们还应该对现行的混凝土施工技术做进一步的研发和改进,从而推进我们现代建筑行业的发展,在保证工程质量的同时,尽可能的作到降低成本,降低能耗,减少原材料的浪费,为今后我国的建筑事业做出贡献。
参考文献:
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[2]赵巍. 建筑材料的检测方法探析[J]. 科技资讯,2009,( 9) .
会议收到论文报告58篇并印发了文集,有140人参加会议,在第一天的大会和第二天的分组会上分别有17位和26位专家作了报告,另外还安排了半天时间进行自由发言和讨论。会议气氛热烈,取得了预期的效果,不同观点之间也进行了较为充分的交流。
鉴于这一会议的论坛性质,以下仅就会上提出的一些问题及建议作一归纳,提交与会专家考虑并审议。
一、土建结构工程的安全性
结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力,是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准,也与结构的正确使用(维护、检测)有关,而这些又与土建工程法规和技术标准(规范、规程、条例等)的合理设置及运用相关联。
1.我国结构设计规范的安全设置水准
对结构工程的设计来说,结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准,总体上要比国外同类规范低得多。
1.1构件承载能力的安全设置水准
与结构构件安全水准关系最大的二个因素是:1)规范规定结构需要承受多大的荷载(荷载标准值),比如同样是办公楼,我国规范自1959年以来均规定楼板承受的活荷载是每平方米150公斤(现已确定在新的规范里将改回到200公斤),而美、英则为240和250公斤;2)规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小,前者是计算确定荷载对结构构件的作用时,将荷载标准值加以放大的一个系数,后者是计算确定结构构件固有的承载能力时,将构件材料的强度标准值加以缩小的一个系数。这些用量值表示的系数体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度,在安全系数设计方法(如我国的公路桥涵结构设计规范)中称为安全系数,体现了安全储备的需要;而在可靠度设计方法(如我国的建筑结构设计规范)中称为分项系数,体现了一定的名义失效概率或可靠指标。安全系数或分项系数越大,表明安全度越高。我国建筑结构设计规范规定活荷载与恒载(如结构自重)的分项系数分别为1.4和1.2,而美国则分别为1.7和1.4,英国1.6和1.4;这样根据我国规范设计办公楼时,所依据的楼层设计荷载(荷载标准值与荷载分项系数的乘积)值大约只有英美的52%(考虑人员和设施等活载)和85%(对结构自重等恒载),而设计时据以确定构件能够承受荷载的能力(与材料强度分项系数有关)却要比英美规范高出的10~15%,二者都使构件承载力的安全水准下降。日本与德国的设计规范在某些方面比英美还要保守些。一些发展中国家的结构设计多根据发达国家的规范,就如我国解放前和建国初期的结构设计方法参照美国规范一样。至于中国的香港和台湾,至今仍分别以英国和参考美国规范为依据。这里需要说明的是,在其他建筑物的活荷载标准值上,与国外的差别并没有象办公楼、公寓、宿舍中这样大。不同材料、不同类型的结构在安全设置水准上与国际间的差距并不相同,比如钢结构的差距可能相对小些。
公路桥梁结构的情况也与房屋建筑结构类似,除车载标准外,荷载分项安全系数(我国规范对车载取1.4,比国际著名的美国AASHTO规范的1.75约低25%)与材料强度分项安全系数均规定较低。
尽管我国设计规范所设定的安全贮备较低,但是某些工程的材料用量反而有高于国外同类工程的,这里的问题主要在于设计墨守陈规,在结构方案、材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。
1.2结构的整体牢固性
除了结构构件要有足够承载能力外,结构物还要有整体牢固性。结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力,或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。结构的整体牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度,用来对付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果,可以减轻灾害损失。唐山地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体牢固性有很大关系。2001年石家庄发生故意破坏的恶性爆炸事件,一栋住宅楼因土炸药爆炸造成的墙体局部破坏,竟导致整栋楼的连续倒塌,也是房屋设计牢固性不足的表现。
1.3结构的耐久安全性
我国土建结构的设计与施工规范,重点放在各种荷载作用下的结构强度要求,而对环境因素作用(如干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀)下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故,其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害,所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求,如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级,都显著低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一;提高结构构件承载能力的安全设置水准,在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。
2.调整结构安全设置水准的不同见解
我国结构设计规范的安全设置水准较低,与我国建国后长期处于短缺经济和计划体制的历史条件有关。但是,能够对土建结构取用较低的安全水准并基本满足了当时的生产与生活需求,而且业已历经了较长时间的考验,这是国内土建科技人员经过巨大努力所取得的重大成就;但是,由于安全储备较低,抵御意外作用的能力相对不足。如果适当提高安全设置水准将有利于减少事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。国内发生的大量工程安全事故,主要是由于管理上的腐败和不善以及严重的人为错误所致。现在提出要重新审视结构的安全设置水准,主要是基于客观形势的变化,是由于我们现在从事的基础设施建设要为今后的现代化奠定基础,要满足今后几十年、上百年内人们生产生活水平发展的需要,有些土建结构如商品房屋则更要满足市场经济条件下具备商品属性的需要。国内近几年来已对建筑结构安全度的设置水准组织过几次讨论,在如何调整的问题上存在较大的意见分歧,这次科技论坛上同样反映了这些不同的见解:
1)认为我国现行规范的安全设置水准是足够的,并已为长期实践所证明,而国外就没有这种经验。我国取得的这一成功经验决不能轻易丢掉,在安全度上不能跟着英美的高标准走;安全度高了是浪费,除个别需调整外,总体上不必变动。
2)认为我国规范的安全度设置水准尽管不高,但在全面遵守标准规范有关规定,即在正常设计、正常施工和正常使用的“三正常”条件下,据此建成的上百亿平米的建筑物绝大多数至今仍在安全使用,表明这些规范规定的水准仍然适用;但是理想的“三正常”很难做到,同时为了缩小与先进国际标准的差距以及鉴于可持续发展和提高耐久性的需要,在物质供应条件业已改善的市场经济条件下,结构的安全设置水准应适当提高。这种提高只能适度,因为我国目前尚属发展中国家。
3)认为我国规范的安全设置水准应该大体与国际水准接近,需要大幅度提高。这是由于随着我国经济发展和生活水平不断提高,土建工程特别是重大基础设施工程出现事故所造成的风险损失后果将愈益严重,而为了提高工程安全程度所需要的经费投入在整个工程(特别是建筑工程)造价中所占的比重现在已愈来愈低,材料供应也十分充裕。过去的低安全水准只是适应了以往短缺型计划经济年代的需要,但决不是没有风险,如果规范的安全水准较高,曾经发生过的有些安全事故本来是可以避免的,而规范的这一缺陷在一定程度上为“三正常”的提法所掩盖。在建的工程要为将来的现代化社会服务,安全性上一定要有高标准。低的安全质量标准在参与将来的国际竞争中也难以被承认,即使结构设计的安全设置水准能够提高到与发达国家一样,由于我们的施工质量总体较差,结构的安全性依然会有差距。
3、结构设计规范的概率可靠度设计方法
自1984年国家建委和国家建设部颁布了建筑结构设计统一标准以来,我国的建筑结构设计规范已从80年代末期起抛弃了传统的多安全系数设计方法,从而统一采用以概率理论为基础的可靠度设计方法;其它的工程部门如公路、铁路、港口、水利的结构设计规范也正在或计划作这样的转变。我国规范的可靠度设计方法是参考国际上的相应标准ISO2394并经过国内科技人员努力后得以实施的。将可靠度设计方法用于结构设计规范,在国际学术界内通常被看成是一种发展趋势,但在工程内界则存在不同看法。尽管有了ISO2394,国外却鲜有重要或著名的结构设计规范已直接采用了可靠度设计方法,至今仍采用多安全系数设计方法或称荷载抗力系数法。在我国,对于建筑结构设计规范中的可靠度设计方法以及企图将我国各个行业的各种结构设计规范都用可靠度方法统一起来的做法,虽然工程设计界颇有微词,但学术界持赞成和肯定者是主流,不过仍不时有人对可靠度方法用于设计规范的适用性提出质疑。这次科技论坛上则较为集中地反映了对规范可靠度方法的意见分歧。
对我国规范的可靠度设计方法持肯定意见的专家认为这是重大的科技进步,可靠度方法对安全度的概率定义要比定值的安全系数更清晰、更科学、更合理,当然概率可靠度设计方法本身尚有不少缺陷,有待进一步修改完善。持相反意见的人则认为,结构设计规范所面向的是类型多样的复杂群体,在安全度上需要考虑的不确定性与不确知性非常复杂,并不是“从统计数学观点出发的概率定义”所能科学描述或处理;规范可靠度方法在我国十多年的实践表明,它并没有给结构设计的安全性带来明显实效,反而造成了安全概念上的某些混乱;对工程技术人员来说,结构的安全度用可靠指标和虚假的失效概率表达后变得更加不可揣摩和模糊不清,不如安全系数那样从安全储备出发的度量方法更为直观和便于处理具体工程的安全问题;现行设计规范中的可靠度方法很不成熟,存在不少根本缺陷;他们认为半概率的多安全系数方法更适用于规范,也不排斥可靠度分析的结果可以作为一种参考,在综合判断安全系数的合理取值时予以考虑。
二、土建结构工程的耐久性
土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力,这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性,而且更多地体现在适用性上。
1、土建结构工程的耐久性现状
大多数土建结构由混凝土建造。混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施工程的世界性问题,并非我国所特有,但是至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计与施工部门的足够重视。
长期以来,人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。直到70年代末期,发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的时期内就出现劣化;据1998年美国土木工程学会的一份材料估计,他们需要有1.3万亿美元来处理美国国内基础设施工程存在的问题,仅修理与更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需800亿美无,而现在联邦政府每年为此的拨款只有50~60亿美元。另有资料指出,美国因除冰盐引起钢筋锈蚀需限载通行的公路桥梁已占这一环境下桥梁的1/4。发达国家为混凝土结构耐久性投入了大量科研经费并积极采取应对措施,如加拿大安大略省的公路桥梁为对付除冰盐侵蚀及冻融损害,钢筋的混凝土保护层最小厚度从50年代的2.5cm逐渐增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm,而混凝土强度的最低等级也从50年代的C25增到后来的C40,桥面板混凝土从不要求外加引气剂、不设防水层到必须引气以及需要设置高级防水胶膜并引入环氧涂膜钢筋。而我国遭受盐冻侵蚀地区的公路桥梁在耐久性设计方面至今仍无明确要求,对混凝土保护层和强度的要求仅为2.5cm与C25,与上面提到的加拿大50年代水准一致。国内按这种标准设计的一座大桥,建成后仅8年,由于盐冻侵蚀,现已不得不部分拆除重建。我国建设部于80年代的一项调查表明,国内大多数工业建筑物在使用25~30年后即需大修,处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15~20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好,一般可维持50年以上,但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30~40年。桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更为严重,由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差,许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。海港码头一般使用十年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落,需要大修。京津地区的城市立交桥由于冬天洒除冰盐及冰冻作用,使用十几年后就出现问题,有的不得不限载、大修或拆除。盐冻也对混凝土路面造成伤害,东北地区一条高等级公路只经过一个冬天就大面积剥蚀。我国铁路隧道用低强度的C15混凝土作衬砌材料,密实度和抗渗性差,不耐地下水与机车废气侵蚀,开裂与渗漏严重;对几个路局所辖的隧道进行抽样调查表明,漏水的占50.4%,其中1/3渗漏严重,并导致钢轨等配件锈蚀以及电力牵引地段漏电,影响正常运行,而1999年颁布的铁路隧道设计规范仍未能对隧道的耐久性问题采取适当的对策,如适当提高混凝土的最低强度等级和在混凝土中掺入化学纤维等。
耐久性问题的严重性和迫切性在于我们许多正在建设的工程仍未吸取国际和国内的大量惨痛教训,还沿着老路重蹈覆辙。一些北方城市新建成的立交桥和高速公路桥,仍没有在材料性能和结构构造等方面采取必要的防治冻融和盐害的综合措施。甚至大型工程如2000年投入运行的珠海莲花跨海大桥,其主体结构在浪溅区仍采用不耐海水干湿交替侵蚀的C30混凝土与3~4cm厚的保护层厚度。
有专家估计,我国“大干”基础设施工程建设的还可延续20年,由于忽视耐久性,迎接我们的还会有“大修”20年的,这个可能不用很久就将到来,其耗费将倍增于当初这些工程施工建设时的投资。
使混凝土结构的耐久性问题进一步加剧的原因有:
1)由于混凝土的质量检验习惯上以单一的强度指标作为衡量标准,导致水泥工业对水泥强度的不适当追求,使水泥细度增加,早强的矿物成份比例提高,这些都不利于混凝土的耐久性。我国对水泥质量的检验在强度上只要求不低于规定的最低许可值,而国外则同时还要求不高于规定的最高值,如果强度超过了也被认为不合格,这种要求还有利于水泥产品质量的均匀性。
2)工程施工单位不适当地加快施工进度,尤其是政府行政领导对工程进度的不适当干预。混凝土的耐久性质量尤其需要有足够的施工养护期加以保证,早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土。国内媒体上大加宣传的所谓几个月就修成一条大路、建成一座大桥、或盖成一幢高楼的工程以及抢工献礼工程,很可能就是今后注定要花掉更多资金进行大修的短命工程。提前完成合同规定施工期的在国外要被罚款,因为意味着工程质量有遭到损害的可能。
3)环境的不断恶化,如废气、酸雨,我国的酸雨面积已超过国土的30%。
当前迫切需要进行的工作是尽快编制桥梁、隧道、港工等基础设施工程耐久性设计的技术条例,修订补充现行规范中对结构耐久性的要求。首先需要明确的是各种基础设施工程的设计工作寿命,在重要工程的设计文件中必须有使用寿命的要求和论证。当前在建的众多工程在耐久性上之所以仍然沿着重蹈覆辙的道路走,很重要的一个原因是工程设计施工技术人员在耐久性上没有可资遵循的新依据。更为严重的是现行规范中的有些条文,本身就对耐久性有害。为了提高混凝土耐久性,在混凝土中合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺合料是重要的技术手段,国外有的规范甚至规定在桥梁等混凝土结构中必须加入粉煤灰等掺合料,而我国的铁路混凝土桥隧施工规范仍在明文禁止使用。此外,工程技术界还存在长期形成的一些过时的看法,对改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如,顾虑会影响混凝土强度而不愿使用引气剂,而引气本应作为改善混凝土耐久性和工作性的常规手段;又如,希望加大水泥用量来保证混凝土强度,而尽可能低的水泥用量本应是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途径。
在修订规范的耐久性要求上,交通部于2001年颁布的港工混凝土结构防腐蚀技术规范已为其它土建工程行业起到较好的示范作用。我们一方面要参照国内外已有的资料和经验,尽快编写出相应的设计施工技术文件以应急需,另一方面则要安排系统的研究项目,加大耐久性研究工作的支持力度;混凝土结构的耐久性是当前国际上结构工程学科最为重要的前沿研究领域之一,而我国在这一方面相当落后。混凝土的耐久性研究离不开原材料和环境等特定条件,需要考虑本国的特点,是不能完全依赖国外研究成果的。
重视混凝土结构的耐久性也是可持续发展的需要。生产混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗国土资源并破坏植被与河床,水泥生产排放的二氧化碳已占人类活动排放总量的1/5~1/6,而我国排放的二氧化碳量已居世界第二。我国现在每年生产5亿多吨水泥,与之相伴的是年耗20多亿方的砂石,长此以往实难以为继。延长结构使用寿命意味着节约材料,而耐久的混凝土一般又应是水泥用量较低和矿物掺合料(工业废料)用量较高的混凝土,所以耐久的混凝土正适应环境保护的需要。国际上对桥梁、隧道等土木工程的设计工作寿命多为100年,有的如英国为120年。考虑到耐久性不足所造成的巨大经济损失和资源浪费,国际上近年来有要求将这些工程的最低工作寿命进一步延长的趋势,如提出城市环境中的桥梁至少应有150年。
2.土建结构工程使用阶段的正常检测与维护
结构耐久性和使用寿命的概念,与使用阶段的检测、维护和修理不能分割,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性,一些工程在建成后的使用过程中,应该进行定期检测和维护。我国有结构工程的设计规范与施工规范,但没有如何使用的规范。有些工程倒塌事故,例如最近四川宜宾的南门大桥发生桥面坍落事故,就是因为桥面结构与主拱之间的吊杆在连接处发生锈蚀,如果有定期的检测要求,这样的事故很有可能避免。有些国家对于结构的损坏可能导致公众安全的建筑物与桥、隧等公共工程,强制规定必须定期检测;即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件,因其坠落后容易伤及公众,也有强制定期检测的要求。我国由于施工管理水平和事故操作人员的素质相对较差,质量控制与质量保证制度不够健全,规范对结构安全与耐久性的设置水准又相对较低,已建的工程中往往存在较多隐患,所以更有必要从法制上确定土建工程的正常使用和定期检测的要求。对于土建结构工程的安全质量,虽然政府已作出了设计与施工的责任单位和个人需对其“终身负责”的规定,但是这种要求执行起来缺乏可操作性。要将结构安全质量事故减少到最低程度,还应以预防为主,通过例行检测及时发现问题。
现在国内有大量土建工程因步入老化期需要诊治,也有大量已建的违章工程需要评估,更有许多工程发生病害需要诊断和加固,各地已涌现了不少从事土建工程诊断、治理与加固的队伍,并有蓬勃发展成为一种新兴行业的趋势。出现问题和病害以后再来治理固然重要,但是我们应该更加强调预防。对于在役土建工程的检测和评估,要建立相应的法规和标准,要有从业人员的注册和从业机构的资质认证制度,在管理体制上予以规范。
从国家对公共工程建设的投资和对工程设计的要求来看,需要有工程整个使用期限即全寿命费用支出的论证。只注意工程项目建设的一次投资支出,很少考虑工程建成后需要正常维护与修理的长期费用,不但可能损害工程使用寿命和正常使用功能,而且经济上算总账会很不合算。在发达国家,由于新建工程少,用于维修的费用往往更为主要,英国1978年的土建维修费上升到1965年的3.7倍,1980年的维修费占当年土建费用总支出的2/3。我国虽是发展中国家,现在正大兴土木,可是过去建成的大量工程已经或过早老化。国内40%公路桥梁的桥龄已大于25年,加上进入90年代以后交通量猛增,超载严重,以往的设计标准又低,路、桥的维修问题十分突出。由于养护维修费用得不到保证,造成工程安全隐患并在以后需要支出更多的大修费用。在土建工程的投资上,希望有关部门能加大已建工程维修的费用。
为加速路桥等公共工程建设,国家现在鼓励投资公司出资并给以一定期限如30年的经营收入作为补偿。如果对重要土建工程有必须进行定期检测与评估的法规,就能保证这些工程在一定期限后归还国家管理和经营时的良好功能,对于设计工作寿命为100年的桥梁,至少还可正常使用70年,而不至于30年到期后国家接收的已是一个破旧的工程。
三、技术规范的作用与管理
这次科技论坛对于土建结构工程技术规范的定位、作用与管理也进行了讨论并提出了一些看法。
长期以来,受计划经济体制的影响,我们往往视技术规范为法,将规范的具体规定和要求等同于法律条文来对待。技术规范或规程,与各种技术条例、技术要求、工法、指南等技术文件一样都是技术标准,本身不具有法律作用,只当工程各方(业主、设计、施工企业)认同作为设计与施工的依据并在契约的基础上,才能作为法律仲裁的依据。将技术问题法制化并强制执行,不利于技术进步和创造性的发挥,反而容易成为推卸责任的借口。当然,政府部门从国家和公众的整体利益出发,需要在安全、环保等重大原则上对土建工程的设计施工提出必须满足的最低要求并制定相应的法规,但法规一般并不需要提供如何达到这些要求的具体技术途径和方法,后者是技术标准的任务。政府也可以原则认可或批准某些重要的技术规范或其中某些内容使用。
土建工程有着强烈的个性,需要工程技术人员针对具体特点去解决设计与施工问题。所以规范作为技术标准宜强调其指导性而不是强制性。如果规范条文看作为一般意义上的法律条文,就有可能束缚设计施工人员的主动创造性并阻碍新技术的应用。。我国土建工程在结构设计上与国外相比的最大差距就在于方案与技术上的创新,这与以往过分强调规范的法律地位从而形成所谓“结构设计就是规范加计算”的倾向不无关联。我国的技术规范在编写风格上也有模仿法律的倾向,极少提及使用者需要注意规范可能存在的某些不足之处或允许并鼓励使用者在某些问题上可以另辟蹊径。如果在设计施工中要取代规范中已经落后过时甚至有害的技术规定,则无异于违法行为。相反,只要墨守规范,即使出了事故,就可不负法律责任。这样就在客观上降低了对工程技术人员的业务技能要求与职责要求,不利于提高我国建筑企业和从业人员的素质以及参与今后的国际竞争。为了消除这些负面影响并杜绝钻规范条文的空子进行偷工减料,应有必要建立这样的共识并作出规定,即遵守了规范条文并不意味着就可免除法律责任。国外有些规范就是这样规定的。
企图不断加强技术规范的强制性来解决屡禁不止的工程事故,不是解决问题的有效途径。现在,有关主管部门将建筑结构设计规范中的部分条文抽出来,明确列为强制性条文,同时规定各个设计单位完成的设计,须通过有关部门或其授权委任的其他企事业设计单位的审查,而审查的主要内容就在于对照规范强制性条文的要求,其任务已类似于执法;这种做法是否明智似可商榷。我国土建工程事故频繁的原因,主要在于管理不善,特别是管理环节上的腐败;其次是施工操作人员素质低,又难以短期解决;过分强调规范的地位与作用,未能建立与规范配套的完整标准体系,比如缺乏指南、工法等更为详尽具体的技术文件,可以用来指导和规范设计与施工的各个具体环节,也有一定的关系。从设计角度看,出现事故主要不是由于没有按照规范强制性条文的规定,而是方案性的错误或忽略主要的设计条件;也有一些工程则因过去的设计标准过低,耐久性不足,在使用过程中又缺乏应有的例行检测而导致失效。其实,要做到设计规范强制条文的要求最为容易,为此请专业人士审查似无必要。重要的工程设计应规定请专业单位全面审核,其要点也应在结构方案、构造方法与计算分析的原则上。从结构设计的国家规范中抽出的强制性条文不免支离破碎,个别条文的规定也不一定适合某些地区和某些工程的具体特点,反而造成麻烦。我国幅员广阔,各地经济发展很不平衡,技术力量悬殊,环境条件各异,客观上要求规范能给设计人员更多灵活性,少一些强制性,这样才能更好地在规范的指导下,根据工程的特点和具体条件去解决问题。总之,在规范标准上,要摆脱计划经济年代遗留下来的过分强求统一、较少考虑个性和缺乏实事求是灵活性的倾向。要提倡和鼓励各省市编制地方性规范,在工程的安全性和耐久性标准上,可有不同的设置水准。比如上海、北京、广州这些大城市应该高些,在抗震防灾要求上,更应区别对待。全国性的规范订得愈详细,其适用性可能变得愈差,造成的混乱也可能愈多;特别象岩土工程那样的规范更是如此。
技术标准中的强制性越多,也意味着政府有关部门在具体技术问题上需要承担的责任越重,而这些本来不该是政府部门的职责。规范中的要求是最低要求,在安全设置水准上,政府需要干预的也应是保证公众安全的最低要求。对于土建结构的抗震设计,政府有关部门至今仍规定任何部门和个人不得随意提高抗震的设防标准(建抗586号文件)。事实上,如将商品房的抗震设防烈度提高1度,抗震能力可提高约1倍,而增加的房屋造价相当有限,在众多城市中可能仅及居民用于室内装修费用的几分之一。政府的这一规定无异于限制居民只能购置抗震安全质量标准最低的房屋,如果发生地震造成损害,有关部门如何解释?
规范等技术标准的管理体制亟待改善。建国以来,由政府部门负责统管并指定有关企事业单位分别承担每本规范编写和修订工作的做法已越来越不能适应当前的形势,有些在经费和人力上得不到保证,平时基本上没有专门人员去搜集了解规范使用中的问题并及时修改补充规范条文;面对新的结构型式、新的材料和新的工艺,规范的过时条文不但成为推广新技术的阻力,而且有被误用或盲目套用而造成工程质量安全事故。
发达国家有关土建结构工程的规范及与之配套的各类技术标准多由行业协会或专业学会编制及管理,规范的翻新周期短,不象我们要长达10年以上。我国的学会与协会重复设置,分工不明,并且至今还依附于某一政府部门,基本上只起到政府职能部门非官方代言人的作用,距离独立和富有活力的健全机构还差的很远,如何发挥这些机构在技术标准编写和管理中的作用也是值得探讨的一个问题。建议随着改革的深入,整顿合并有关的学会、协会,加强其职能,并逐渐成为技术标准编制管理的主体。
四、准备提交政府有关部门考虑的建议
为了改善我国土建结构工程的安全性与耐久性,这次论坛中提出了以下建议供政府有关部门考虑,:
1、桥梁、隧道、道路、港口等基础设施工程的混凝土结构耐久性,已是当前亟待采取措施应对的重大问题。否则,一些工程的正常使用功能和安全性将得不到有效保证,我国的现代化建设和国民经济会蒙受巨大损失,并将给生产和公众生活带来长期困扰。
建议国家建设部、交通部、铁道部主管土建工程设计标准的部门,能对工程的耐久性要求作重点审查,明确土建工程的设计应有最低使用寿命的要求,重要工程的设计文件中应有正常使用寿命和耐久性设计的独立章节与论证;
建议国家自然科学基金委员会能在今后一段时期内对混凝土工程耐久性的基础理论研究给予重点支持;
建议国家安全生产监督管理局为在近期内编订有关法规标准给以立项资助;
建议中国工程院土木水利建筑学部在其咨询研究项目中,联络国内有关专家,促进土建结构耐久性设计指导性技术条例的编制。
2、土建工程使用过程中的安全性,应有定期的检测和正常的维护修理加以保证。对于重要土建工程,我国尚无必须进行安全检测的法规。在基础设施工程的投资上有重新建、轻维修的倾向,不利于工程寿命和投资效益。
建议对桥、隧等重要公共基础设施和公共建筑物,在其使用期内实施强制性的定期安全检测。为此,需要制定法规,编制相应的技术标准;对于土建结构工程的检测与评估,需要建立从业人员的注册制度和从业机构的资质认证与监管体制。凡属已建工程的安全诊断也可一并归入这一行业。
建议政府有关部门在桥、隧、道路等土建基础设施工程投资上,根据需要,加大工程维修费的比例。
3、完善技术标准体系与管理体制,发挥学会、协会在技术标准编制、修订和管理中的作用;逐步淡化技术规范条文的强制性质;鼓励编制地方性规范(标准)和企业标准,适应不同地区在环境地质和经济、技术水平上的差异,并鼓励科技创新和技术进步。
1引言
随着我国经济的不断发展,为满足我国经济建设的需求,我国的电力工程建设也快速发展起来,尤其是输变电工程的建设脚步不断加快,确保了各地区经济发展所需能源的可靠性,是经济发展的坚实后盾。但是输变电工程的建设一般规模较大、施工环境复杂、要求条件相对较高,并存在电力行业所特有的风险。因此,确保输变电工程建设的设计方案经过科学合理的分析与评价,是输变电工程建设前特别需要探讨和研究的问题。
2输变电工程的特点
输变电工程是输电工程和变电工程的总称,输电工程一般在室外进行,而变电工程一般是室内完成,输电和变电一般同时存在。输变电工程针对不同的目的会产生一些差异,但是一般都具有以下特点。2.1工程横跨区域较广输变电工程的建设一般是将发电厂内的电力能源输送到所需的地区和用电场所,一般输电距离少则几十千米,多则会达到几千千米,输送电缆跨越多个城市的现象也随处可见。对于不同区域所处的环境也不尽相同,一般输变电工程的建设就需要多个施工单位在多种环境下进行建设工作。[1]2.2对环境造成影响由于输变电工程跨域区域较广,建设过程中必然会遇到各种不同的地理环境,不仅是自然环境,也包括人类生活环境。在输变电工程建设中,我们经常会发现土地征用、树木砍伐、居民搬迁、改变地貌等现象,这样往往就会对环境造成一定程度的影响,破坏了原有的生态环境。2.3工程投资较大且建设周期长电力行业具有较高的危险性,为降低输变电过程中事故的发生,就需要对相关设备设施提出更高的要求,投资也相对较高。此外还包括其他费用,如土地征用费、居民拆迁费、环境保护费等各项费用,总体投资较高。并且,由于输变电工程建设牵涉范围较广,这也导致了工程周期较长。2.4其他特点输变电工程除了以上特点之外,还有一些其他特点,例如,工程施工单位较多,管理难度较大;施工环境多变,施工方法形式多样化;涉及安全问题较多等特点。
3输变电工程设计方案的分析
对输变电工程的设计方案进行有效的分析,不仅有利于提高工程的设计水平,并且可以更好地节省开支,提高施工的安全性。3.1设计方案的分析内容输变电工程的内容设计主要是从输电工程和变电工程两方面进行考虑。对于输电工程的内容设计主要包括以下内容:对输电方案选择的路径长度、地形比例、曲折系数等内容进行分析;分析输电路径跨越区域的地理环境,是否节约资源、便于施工;分析输电线杆塔的施工方式以及分析设计方案的材料消耗、不同方案投资差额、居民搬迁等个人方面的内容。对于变电工程设计方案的内容分析主要分为两大部分:一是电气设备的选型,包括变压器、控制柜、继电器、控制开关等内容;二是土建工程的设计分析,包括变电室的土建工程、给排水和暖通工程、消防设施以及交通的设施。对于变电设备、设施的设计分析既要考虑整体的规划,又要对系统进行深入研究。3.2设计方案的分析方法对于输变电工程设计方案的分析方法有很多种,但目前输变电工程采用较多的分析方法有指标法、对比法和费效比法。[2]3.2.1指标法指标法是基于对完成的方案进行系统分析,并总结出共性的基础上,通过设定若干个不同的指标(如技术指标、安全指标、经济指标或环境指标等其他指标,在指标的标准明确前提下,安排专家参照上述指标标准,对方案的实施进行分析和评价的方法。在对技术指标取得认可的前提下,采用指标法对输变电工程的分析更加简单、易于操作,在工程施工方案的分析中普遍使用。3.2.2对比法对比法也称比较分析法,通过对多个同类对象进行比较分析,找到事物的本质和规律,并根据这些规律对实行的方案做出正确评价的一种分析方法。所谓比较,则至少要选择两个或两个以上的分析对象,基于同样的参考标准,对施工方案进行分析。使用对比法分析输变电工程方案时,常用的比较原则是:指标的内涵和外延比较、指标的时间比较、指标的计算方法比较以及指标的总体性质比较,基于上述原则的指标比较,才会得出更加准确的结论。3.2.3费效比法所谓费效比法是指工程设计的成本与实现产品的功能性的比值,即如何以较低的成本实现高质量的工程,也称为价值分析。采用费效比法分析工程方案时,分析过程主要分三个阶段,即:分析阶段、综合阶段以及评价阶段。对方案的评价指标一般包括技术评价、环境评价、经济评价、安全评价以及周期评价等,并对各项指标进行综合评价。上述工程方案分析方法已经在输变电工程领域中普遍使用,但是不同的工程又各具特点,再加上设计者以及施工者的主观因素,分析结果往往会有偏差。
4输变电工程设计方案的评价
评价是针对施工对象进行系统和客观的分析,评价工作可以更加确切地衡量工程实际情况与设计情况之间存在的差距,并且也是对工程合理性、准确性检验的一种重要途径。同时,对实际工程进行评价对于提高设计者技术水平,指导后期工程设计具有重要的意义。4.1设计方案评价的基本准则输变电工程设计方案的评价主要包括输电方案设计评价准则和变电方案设计评价准则,为确保评价结果的科学性,在评价过程中应基于一定的基本准则。评价输电工程的准则主要包括以下内容:①贯彻输变电工程建设的政策和方针,符合国家制定的法律法规及行业标准。②输电工程的线路选择方案安全、可靠,并且经济合理,符合国家指定的相关环保政策。③输电工程沿线设施调查细致,电线跨越合理,应尽量避开危机线路以及人流量较大的场所。④电线塔形设计不仅安全可靠、结构清新简单、材质符合要求、施工维护安全方便,而且应经济有效。⑤充分考虑节约土地资源、减少能源消耗、降低材料使用,做到综合效益好,经济指标较高。评价变电工程的准则主要包括:①贯彻输变电工程建设的政策和方针,符合国家制定的法律法规及行业标准。②尽量采用通用技术、通用设备等标准化的设计成果,可以更好地满足施工要求,确保运行的稳定。③变电站的设计方案在确保安全可靠、经济环保的同时,还用注重便于操作和检修。④确保运行安全可靠的情况下,应结合具体工程,尝试采用新的技术、新的设备和新的工艺。⑤集成系统功能、电源系统一体化,检测系统以及辅助控制系统设计合理并符合技术要求。[3]4.2输变电工程评价方法为确保工程评价的科学性与合理性,国家对输变电工程提出了一些评价方法,主要包括模糊综合评价法、灰色分析法、神经网络法等。4.2.1模糊综合评价法模糊综合评价法以数学为基础,在明确定量范围后,对设定后的评价对象,让专家依据自身的经验按行业标准进行评价,对评价的结果可以通过数值的形式表现出来,然后综合起来,构建一个矩阵,也称为模糊矩阵。对矩阵进行处理分析,即可做出评价。4.2.2灰色分析法灰色分析法是基于灰色系统理论所得到的成果,其优点在于:可以通过事先确定的最佳虚拟方案作为标准,然后与现有的标准进行分析比较,从而确定最佳设计方案。灰色分析法是采用标准序列和比较序列,通过对二者变化趋势来分析评价设计方案。4.2.3神经网络法神经网络法是通过分析和评价多目标、多方案来建立神经网络模型来确定分析指标权重的一种评价方法。通过建立网络模型,可以迅速地传递和处理分析各层节点的权重值,进而基于数据原理,结合其他评价模式进行工程设计方案的评价。
5结论与展望
随着我国经济的不断发展,输变电工程扮演着越来越重要的角色。论文基于输变电工程的特点,论述了输变电工程设计方案的分析内容和分析方法以及输变电工程设计方案的评价准则和评价方案。希望论文能起到抛砖引玉的作用,为输变电工程设计方案的分析与评价者提供一些参考。
【参考文献】
【1】王绵斌.输变电工程造价风险评估模型[J].电网技术,2011,35(11):26.
【2】魏永恒.基于灰色关联度分析法的建筑工程设计方案优选[J].工程与建设,2012,26(1):46-47.
关键词 钢结构 工程造价 问题 策略
中图分类号: TU391文献标识码:A 文章编号:
一、前言
造价控制的主要内容
1、控制人工费
人工费的控制体现为施工队伍控制、价格控制和工资发放控制三个方面:
(一)项目部选择。施工队伍要优先使用内部队伍,保证内部队伍不息工。
(二)价格控制。内部施工队伍的岗位工资,按照企业确定的岗位工资标准,由企业在核定项目部的责任预算时计算到责任预算中去,效益工资由项目部在实现的责任利润中提取,没有责任利润的不发放效益工资。
2、控制机械费
(一)合理配置设备,在保证工期的前提下减少投入。
(二)采取招标采购、集中采购设备,降低设备采购成本。
(三)按照施工预算中的机械台班数量、机械台班定额中的人工费、燃料及动力消耗数量、经常修理费进行控制。
3、控制材料费
对材料费的控制,主要包括数量、价格和质量控制三个方面。材料数量控制包括材料总采购量控制、工程总发料数量控制和消耗数量控制。
(一)材料总采购量控制。项目部要根据材料预算定额,计算工程项目的材料计划总量。
(二)工程总发料数量控制。物资部门发放材料,要根据材料计划总量进行控制,发放时按照定额材料数量控制发放。超出定额部分必须说明理由,并报项目部总工程师审批。
(三)消耗数量控制。必须严格按照责任预算中的定额领取材料,同时要做好周转材料、报废物资的及时回收、入库。每月要进行一次清查盘点,保证盘点数量准确,查清材料在各个环节非正常减少的数量和责任。
(四)材料价格的控制,包括采购价格控制和价格波动风险控制,在采购价格控制方面,大宗材料采用招标采购、集中采购;零星用料采用选定优质服务供应商的方法。
4、施工工艺控制
严格执行施工工艺,保证每一道工序在规定的时间内执行完毕,实现快速施工,降低施工成本。同时,要积极运用新技术、新工艺、新设备,科学配置人工、材料、设备等资源,提高劳动效率,加快工序循环,节省劳动时间。控制产品一次合格率,确保每道工序的施工一次性检验通过。返工造成的人力物力浪费是施工成本增加的重要部分,是造价控制的重点。
5、环境的控制
环境因素对钢结构工程质量的影响具有复杂而多变的特点,如气象条件就千变万化,现场的温度、空气的湿度、风向、酷暑、严寒、照明等都直接影响工程质量。因此,根据工程特点和具体条件,应对影响质量的环境因素,采取有效的措施严加控制,严格执行国家有关规范和标准对施工环境的规定,这样才能避免不必要的成本增加。
二、钢结构工程造价控制存在的问题
1、建筑单位(业主)提出施工变更的要求
在工程项目施工过程中,设计单位、建筑单位、施工单位都可能提出变更,而在专业性方面,建筑单位往往处于劣势,不利于施工过程中变更。如果因为业主单位改变使用要求变更设计,如增加房屋层数、变更层高、改变工程使用功能、提高专修标准等,业主单位应承担增加工程费用和延长工期的责任。
2、忽略工程进度,导致工期延长,各种开销增加
因为在钢结构工程中,材料的成本占有很大的比例,所以在施工过程中有可能因为工期的延长导致材料的上涨,出现由于材料价格管理不完善造成的造价提高 。
3、设计方案不合理
一项设计自酝酿之初就要考虑如何使投入的资金发挥最大的经济效益,如何对一定的投资计划提出合理的准确设计方案,也是工程造价控制问题。方案设计在项目建设中的作用是首位的,也是决定性的,这是在工程中非常重要的阶段。但是由于我国钢结构设计人员考虑不周,导致施工阶段出现大量变更,影响工程进度和造价的控制。
4、现场签证不严密
现场签证是工程竣工结算的重要依据,如果在施工阶段,监理对现场签证没有进行严格管理,在工程竣工结算时就有可能会出现重大问题。
三、钢结构工程的造价控制
为了充分发挥钢结构建筑技术经济上的综合优势,有效的控制工程造价,工程设计、施工阶段的造价控制是关键。
1、设计阶段的造价控制
(一)选材方面。设计阶段的造价控制是比较具体、直观的,在设计过程中,可以利用价值工程对设计方案进行经济比较,合理选择建筑材料,从而达到控制造价,节约投资的目的。建筑钢结构在设计阶段材料的选择上有很大的空间
2.结构体系方面
对于多层建筑,不同的结构体系和平、立面布置对工程造价的影响较明显。根有关资料测算分析,不同层数对土建工程造价的影响为10%~25%;不同层高对土建工程造价的影响为1.5%一12%。因此,在设计阶段只有根据建筑物的使用功能要求,确定合理的平、立面布置和结构体系,才能有效控制工程造价,做到经济适用。
3.设计制度方面
(一)提高设计人员的素质,重视设计人员的继续教育和业务知识的更新培训。同时,把控制工程成本放到重要位置,强调技术与经济相结合,设计中注重设计价值,要做多方案比较。
(二)在设计中引进竞争机制,以技术先进、安全适用、经济合理、节约投资为目的,进行设计招标,开展方案优化竞赛。
(三)不能只因注重技术性而忽视经济性,采用限额设计和设计出图前的成本审查制度。
三、实施阶段工程造价的控制
工程项目的实阶段是建筑物实体形成阶段,是人力、物力、财力消耗的主要阶段。要提高建设质量,控制工程造价,发挥投资效益,就要在工程实施阶段加强工程建设的管理和监督职能,从而加强对工程项目建设的全方位、全过程的造价控制。由于建设工程的复杂性,影响因素的多变性的特点,工程实施阶段往往会出现一些意想不到的费用。
1、有效控制工程变更和现场经济签证
在工程建设项目中,工程变更和现场签证是不可避免的,但要进行有效的控制。为防止在施工图设计中产生漏洞,除在审核时把关外,还应在甲乙方的图纸会审、设计院的技术咨询中消除,总之。应消灭在开工之前。设计变更应尽量提前,变更发生得越早,损失越小,反之就越大。为此,必须加强设计变更管理,尽可能把设计变更控制在设计阶段初期,尤其对影响工程造价的重大设计变更,更要用先算帐后变更的办法解决,使工程造价得到有效控制。
2、严格审核工程施工图预算
根据施工图设计的进度计划和现场施工的实际进度,及时核定施工图预算。对于预算超出相应概算的施工图设计部分,要加以详细分析,找出原因,并及时与项目负责人通气,调整或修正控制目标,对工程造价实施动态控制。
3、择优确定专业分包单位
防止少数垄断性行业任意抬价在工程建设中,有些特殊专业工种不得不委托专业施工单位承担,如变配电所安装工程、通讯工程、绿化工程等,而这些行业往往又带有一定的垄断性质。在这些项目中,一方面应该尊重供电部门的“规定”,由他们总承包变配电系统;另一方面要求允许另一家供货商参与竞争。
4、深入现场
收集和掌握施工有关资料在工程施工过程,审价人员和费用控制人员经常深入施工现场,对照图纸察看施工情况,有时与监理、总承包方及施工人员进行座谈,了解、收集工程的有关资料,及时掌握现场施工动态;协助业主及时审核因设计变更、现场签证等发生的费用,相应凋整控制目标,并为最终的工程总结算提供依据和做好必要的准备工作。
结论
随着经济建设的发展和钢结构整体技术水平的提高,高层建筑采用钢结构的综合经济效益将越来越显著。因此,我们要在钢结构工程设计、施工阶段全方位、全过程严格把关,以充分发挥钢结构建筑技术经济上的综合优势。
【参考文献】
关键词:土木工程;工程管理;辅修专业
最近几年国民经济飞速发展,伴随着国家基本建设整体投入的加大,我国土木工程领域的发展迎来了前所未有的机遇,同时对土木工程专业人才的培养也提出了更高的要求。社会和企业对高等学校土木工程专业的要求不再是培养单一的技术型人才,而是熟悉工程项目管理工作、适应企业结构调整要求、能够打造精品工程的复合型专业人才。土木工程专业复合型人才,就是既具备土木工程专业技术知识,又拥有经济、法律、管理知识,会设计、懂施工、善管理的能够实施土木工程建设全过程管理的合格人才。面对目前的新形势,普通高等院校土木工程本科专业开设工程管理辅修专业,提出了“土木工程+工程管理”复合型专业人才培养的一种新模式,以满足社会和企业对土木工程专业人才的实际需求。
一、单一土木工程专业从业能力的限制
1.土木工程专业的培养目标和能力结构
2011年国家住房和城乡建设部颁布了由高等学校土木工程学科专业指导委员会制定的《高等学校土木工程本科指导性专业规范》(以下简称《规范》),再次申明了土木工程本科专业的培养目标:培养适应社会主义现代化建设需要,德智体美全面发展,掌握土木工程学科的基本原理和基本知识,经过工程师基本训练,能胜任房屋建筑、道路、桥梁、隧道、铁道等各类工程的技术与管理工作,具有扎实的基础理论、宽广的专业知识,较强的实践能力和创新能力,具有一定的国际视野,能面向未来的高级专门人才。
毕业生能够在有关土木工程的勘察、设计、施工、管理、研究、教育、投资和开发、金融与保险等部门从事技术或管理工作。
《规范》要求土木工程本科专业的学生除了应该具有一定的知识结构和人文、科学与工程的综合素质外,还应具有一定的能力结构,即应用工程科学的能力和具有较强的解决土木工程实际问题的能力。目前我国普通高等院校土木工程专业的毕业生,显然还不能完全具备上述能力。
2.学校培养和社会需求之间的差距
普通高等院校土木工程本科专业的毕业生,最近几年除一部分学生考取硕士研究生选择继续深造之外,其余的毕业生80%左右选择到建设施工单位就业,学生毕业后将直接从事施工企业的技术、管理与经营工作。通过对历届毕业生的走访调查,发现毕业生一般都能够胜任土木工程技术层面的现场施工技术工作,却很难在短时间内适应企业的管理决策层面的工作,这种情况已不能满足自己“先技术、后管理、再创业”的职业生涯规划要求。
对用人单位的调查显示,企业目前对掌握多种专业知识和技能的复合型人才表现出很高的渴求度。现在企业在招聘大学生时非常看重学生的综合素质和能力。学生一旦进入企业,可能刚开始做的是工程设计或施工现场的技术工作,但是如果毕业生技术工作过硬同时又懂经营管理,经过一定时间的实践锻炼,企业必将把他培养成中层管理人才。这样的学生潜力更大,发展空间也更广,也更能适应企业的发展和需求。
在工程建设的具体实施过程中,技术、经济和管理各方面专业知识联系紧密、相辅相成。作为一名合格的专业工程师,即使专门负责某项技术工作,在实施过程中也不可避免地要考虑节省成本、控制进度、满足合同要求等相关因素。目前我国普通高等院校土木工程本科专业教育普遍面临培养模式单一、专业面过窄、课时压缩、缺乏个性等问题,培养的土木工程专业毕业生知识结构比较单一,能够成为某一个技术领域的专家型人才,却很难适应现代化工程管理的需求。
二、选修工程管理辅修专业的优势
土木工程专业的毕业生在基层工作一定时间,夯实工作基础,就有可能进入企业管理层,或者成为项目经理。此时需要从宏观层面管理整个工程,除考虑技术因素外还需要考虑项目的资金链和组织管理。选修过工程管理辅修专业的学生和只学习单一土木工程专业的学生相比,优势在于可以同时掌握组成建设工程项目的两个核心要素——经济和技术,可以从经济和技术两方面来考虑工程的可行性,更加能够保证项目在特定经济条件下的顺利实施。具体而言,选修工程管理辅修专业的同学和只学习单一土木工程专业的同学相比,具有如下优势。
1.知识结构体系更完善
土木工程与工程管理两个专业同属一个大的知识领域,土木工程专业学生掌握相关工程管理专业知识对完善自身的知识体系和提高专业技能水平有很大帮助。参与辅修的学生除了能够掌握土木工程专业所必需的基础理论知识之外,还能够掌握比较系统的管理学、工程经济学、工程建设监理、工程项目管理、工程合同管理、土建工程造价、房地产开发、房地产估价、房地产经济学、建筑企业管理学等方面的基本知识。参与辅修的学生不仅具有较强的分析、研究与解决土木工程专业一般工程问题的能力,还具有熟练的土建工程造价及工程量计算、工程经济分析、工程项目管理能力,具有综合运用所学土木工程技术知识、相关管理理论和方法、相关经济理论、相关法律法规等方面知识从事工程管理的基木能力。
2.未来从业范围更广阔
在市场经济高速发展的今天,人才市场对复合型人才的需求趋势越来越明显。这就要求毕业生不能仅仅掌握单一的专业技能,还需要学习和掌握与自身专业相关的其他专业知识和技能。拥有良好的知识结构体系和广博的专业知识面,就业竞争力明显增强,未来的从业范围也更加广阔。选修过工程管理辅修专业知识的毕业生,具备了土木工程技术、管理学和经济学的基本知识,掌握了现代管理科学的理论、方法和手段,知识、能力、素质协调发展。他们基础扎实、知识面宽、适应性强、综合素质高、富有求实和创新精神,属于能在国内外工程建设领域从事项目决策和全过程管理的复合型高级管理人才。他们不仅能够在有关土木工程的勘察、设计、施工、研究、教育等部门从事技术或管理工作,而且能够在建设单位、设计单位、施工企业、工程监理单位、房地产企业、投资与金融领域、政府部门等从事工程项目管理、工程造价确定与控制、房地产开发与管理、资产评估等工程管理工作。
3.自身发展前景更美好
目前社会对土木工程专业人才的要求越来越高,岗位竞争也越来越激烈,岗位职务提拔的机会自然会优先考虑技能完善的人才。选修过工程管理辅修专业知识的毕业生,除具备土木工程专业的一般知识结构,还具备工程项目管理、房地产经营与管理、投资与造价管理及物业管理等方面的知识结构。他们具有进行工程项目可行性研究、一般土木工程设计、工程项目全过程的投资、进度、质量控制及合同管理、信息管理和组织协调的能力,具有分析和解决房地产经济理论问题及房地产项目的开发与评估、房地产市场营销、房地产投资与融资、房地产估价、物业管理和房地产行政管理的能力,具有项目评估、工程造价管理的能力,初步具有编制招标、投标文件和投标书评定的能力,具有编制和审核工程项目估算、概算、预算和决算的能力,具有物业的资产管理和运行管理的能力。在土木工程建设领域,既懂技术又懂管理的人才符合社会需求,在各个方面占有很大优势,未来的职业发展前景更加美好。
4.获取执业资格更容易
目前我国在工程领域普遍实行注册工程师制度,从业人员需要通过国家统一组织的相关执业资格考试,成绩合格,获得由相关部门颁发的执业资格证书,并经在行业主管部门注册成为注册工程师,才具备在本行业的从业资格。目前和土木工程专业相关的注册工程师主要有注册结构师、注册建造师、注册监理工程师、注册造价师、注册房地产估价师、注册资产评估师、注册咨询工程师等。在土木工程工作实际中需要考取的相关注册证书,很多都涉及工程管理知识。比如国家一级注册建造师考试的四门课程中,“项目管理”、“工程经济学”和“建设法规”都是工程管理专业的课程内容。提前学习过相关理论知识,具有一定的专业基础,更容易通过考试获取执业资格。
三、开设工程管理辅修专业的建议
1.学生自主选择是否辅修
土木工程专业每年的学生数量都很多,一方面考虑到全部辅修工程管理专业在师资、实习场地、实验设备等方面对学校的负担太重,另一方面也考虑到不同的学生职业生涯规划不同,未来的就业方向不同,所以建议不要硬性要求全部学生都选修工程管理辅修专业,而应该让学生根据自己的兴趣特长和职业生涯规划的不同,自主选择是否参加辅修。
2.统一安排主辅修专业课程
将选修工程管理辅修专业的学生重新独立安排班制,通过规范化的管理正确引导学生完成各项学习任务。采用主修专业和辅修专业并列学习的方式,辅修专业和主修专业课程统一设置和安排。辅修专业课程的开课时间将合理考虑学生主修专业的课程安排,利用富余时间完成相关课程的教学任务,避免学生上课时间发生冲突。
3.多方向设置毕业设计内容
毕业设计是培养学生动手能力和创新能力的最好手段,也是对高校培养目标和教育质量的最好检验,毕业设计的重点一定要放在培养学生创新精神和创新能力上。毕业设计或毕业论文的最终目的只有一个,就是将四年所学专业知识进行复习、综合、运用和提高,培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。选修工程管理辅修专业的毕业生,毕业设计的内容不再局限于土木工程的建筑设计和结构设计,还可以完成建设项目可行性研究、建筑工程概预算的编制、项目管理规划与施工组织设计、工程管理信息系统应用与开发、房地产价格评估等工程管理方向的设计内容,也可以撰写工程管理专业毕业论文。
参考文献:
[1] 高等学校土木工程学科专业指导委员会.高等学校土木工程本科指导性专业规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.
[2] 杨子江,李峻峰,朱锦章.土木工程本科教育——培养结构工程师职业素质与执业能力的重要阶段[J].高等建筑教育,2011,20(7):130-132.
关键词:水工结构;可靠度;设计;运用;管理
在水工结构设计过程中,运用可靠度设计方法,必须要注重对抗力要素、材料性质要素、荷载作用等诸多设计要素实施数理统计和分析,尤其是要对近些年积累的设计资料实施统计和分析。与此同时,还要分析已经建成工程大量原型结构观测资料,以及已有实验研究成果的分析。从本质上做好设计推广的工作,使水工结构的设计人员可以接受和理解结构可靠度理论。下面,笔者就对结构可靠度在水工结构设计中的应用进行浅谈。
一、工程结构可靠度理论及其演变
在工程设计过程中,最重要的问题就是工程结构的安全性问题。原因在于,结构工程建设的耗资十分巨大,一旦其工程失效,不仅会威胁人民群众的生命安全,更会造成难以估量的损失和次生灾害。在人们对于结构工程不确定性进行认识的过程中,结构可靠性理论得以形成。在1911年,便有人用统计数学对荷载以及材料强度进行计算。1928年和1935年,相关学者相继发表了这方面的文章。在1946年,《结构的安全》这一研究论文得以发表,该文章对结构安全度等问题进行了重点探讨。通过这样反复的研究和发展,人们可靠度理论得以产生,人们也纷纷对可靠度理论的基本概念和应用进行探讨。
对结构可靠度产生影响的因素多种多样,从工程背景的角度来看,其影响因素主要包括:荷载、材料参数、几何尺寸、初始条件、边界条件、计算模型等。人们将影响结构可靠度的因素称之为随机变量,所有的参数都可以作为随机变量,或者还可以将当量作为随机变量。但是,为了给计算带来便利,人们将可以当做常量的量看作常量。
二、水工结构可靠度设计的常用方法
(一)运用分项系数极限状态表达式
在水工结构设计的过程中,将分项系数表达极限状态作为设计方法,不仅得到了广泛的运用,成为当前水工结构可靠度设计的过程中所普遍运用的设计方法,更与确定性方法相适用。明确作用分项系数以及材料性能分项系数的物理概念,对可能会产生的不确定性和不确定因素进行反映,具有很强的降强概念和超载概念,而且其与结构类型无关。因此,从作用本身变异性来对作用分项系数进行准确地确定,运用材料试件变异性来对材料性能分项系数进行确定。在《统一标准》中,已经明确规定,水工结构结构系数主要对各种结构抗力计算不确定性进行综合考虑,还要对作用分项系数和材料性能分项系数中没有考虑的其他分项系数进行综合考虑,比如几何尺寸不确定性等。这些不确定性与水工结构的形式具有重要的关系,结构系数与结构构件的可靠度具有直接关系,结构安全等级的不同,导致其目标可靠指标也并不相同。所以,在《统一标准》里已经明确规定,将安全等级是II级结构作为前提和基础,对其他等级结构,结构系数将II级结构系数乘以对应重要性系数便可以得到。
(二)确定目标可靠指标
在水工结构可靠度的设计过程中,目标可靠指标是水工结构设计重要的根据,目标可靠指标与工程的使用维护费用、投资风险、造价、人民生活、财产等因素息息相关,目标可靠指标对水工结构经济性和安全性平衡进行体现,可以说,目标可靠指标代表水工结构设计所预期的结构可靠度。因此,对目标可靠指标值进行合理的明确,不仅要依靠设计人员水工结构可靠度的设计水平,还要依靠科技发展和社会经济,正因如此,目标可靠指标是一项需要对国家综合性技术和经济政策进行充分考虑的指标。通常情况下,人们通过经验校准法、经济优化法、事故类比法这三种方法来确定目标可靠指标。在确定目标可靠指标的过程中,不仅要对理论结果进行综合考虑,还要对水工结构设计的情况进行综合考虑,将旧规范和新规范衔接起来。在实际运用的过程中,如果采用经验校准法来确定目标可靠指标。要通过对现行的设计规范安全度进行校核,通过反演计算,将根据原规范设计在水工结构里隐含相应的可靠指标值找出来,通过对其进行分析和调整,进而对目标可靠指标进行制定,通过这样的方法和流程得出的目标可靠指标,是基于概率分析之上,属于可靠性设计目标可靠指标。
(三)计算水工结构可靠度
水工结构可靠度计算的常用方法多种多样,例如Monte Carlo抽样法、一次二阶矩方法、高次高阶矩方法、遗传算法。作为一个将适应度的函数作为根本的算法,遗传算法主要通过对各种群个体实施遗传操作,进而实现种群内个体结构重组。在这样的过程中,种群个体逐代得以优化,并且逐渐与最优解逼近。遗传算法属于智能搜索的算法,变异、交叉和选择是遗传算法所依赖的基本操作。遗传算法的流程如下图所示,遗传算法具有很强的全局最优性、自适应性、鲁棒性等特征,这些特性是其它算法缺少的。
遗传算法流程图
通过运用遗传算法,能够规避传统算法的缺点,将决策变量编码作为运算的开展对象,遗传算法将决策变量某一种形式编码作为预算对象,这样能够为我们提供便利,我们便可以更好地运用遗传操作算子。此外,遗传算法还将目标函数值作为根本的搜索信息,对搜索范围和方向进行确定,遗传算法还适用于多个搜索点信息的搜索,其概率搜索技术得以广泛运用。
结语
当前形势下,工程结构越来越复杂,人们对于事物认知程度越来越深,正因如此,工程结构设计已经逐渐从确定性的设计方法转变成为概率设计方法。传统的水工结构设计方法,不能够真正保证水工结构的安全和可靠,也不利于深入理解设计安全性的内涵。因此,在水工结构的设计过程中,要将结构可靠度理论作为前提和基础,运用概率极限状态的设计方法,能够从本质上对水工结构设计过程中不定性的因素实施量化分析。
参考文献:
[1]陈锐林,唐世江,高瑞宏,曹素功,肖新强,唐璋,胡洪波. 深水库区施工专用工程浮箱的设计理论――综合设计法[J]. 湘潭大学自然科学学报,2014,02:36-41.
[2]蒋友宝,廖国宇,谢铭武. 钢筋混凝土框架柱和轻钢拱结构失效方程复杂特性与设计可靠度[J]. 建筑结构学报,2014,04:192-198.
卓越测绘工程师应具备的素质为了达到《测绘卓越计划》的目标,测绘卓越工程师应具备的素质主要包括:
1.1 基本素质具有良好的人文素养和测绘工程职业道德,具有较强的社会责任感和熟悉测绘法律法规和测绘行业的技术标准与规范,主要表现在掌握一定的政治、经济、管理、社会学、情报交流、法学、环境等人文知识,了解一般的社交规范,遵守社会公德,具有良好的人文素养。 爱岗敬业,严谨认真,熟悉企业员工应遵守的职业道德规范, 遵守测绘工程职业行为准则和职业道德规范,具有较强的社会责任感。了解《中华人民共和国测绘法》及相关测绘法规,了解与工程建设有关的法律规定,熟悉测绘行业及相应企业技术标准,熟悉《测绘作业人员安全规范》及测绘行业主要职业健康安全知识,学会在法律和制度的框架下工作。具有良好的质量、安全、服务和环保意识和公民意识,能承担有关健康、安全、福利等事务的责任。
1.2 基础知识和专业知识具有扎实的测绘工程专业理论与技术知识和一定的科学研究能力,了解本专业的发展现状和趋势,主要包括:具备从事测绘工程学科所需的自然科学基础知识,包括高等数学、概率统计、大学物理等。 掌握测绘工程技术所需的工程科学基础知识,包括工程力学、电工电子学、计算机技术、实用数据处理、数字图像处理、土建工程、工程地质等相关学科的知识。具有应用工程基础知识解决实际测绘工程问题的能力。掌握测绘工程专业基础理论与技术知识。包括:空间信息数据采集、处理、表达与利用的基础理论、方法与技术,各种工程的勘测设计、施工及运营监测各阶段的测绘工作的理论方法与技术。了解本专业的发展现状和趋势。
1.3 沟通与创新学习能力具有较强的自主学习能力和开拓创新意识,能熟练阅读本专业的英文文献,具有一定的英语口语交流能力,能够使用技术语言,在跨文化环境下进行沟通与表达。具备较强的适应能力,能自信、灵活地处理新的和不断变化的人际环境和工作环境。能够跟踪本领域最新技术发展趋势,具备收集、分析、判断、选择国内外相关技术信息的能力。能够控制自我并了解、理解他人需求和意愿;既能独立工作,又具有团队合作精神,适应竞争学会合作。具有认识自身的发展需求,制定并实施自身职业发展计划的能力。
1.4 解决测绘工程问题的能力了解现代测绘科学与技术及其发展动态;了解测绘工程的新技术、新方法、新仪器和新软件;掌握测绘工程生产流程的方法和技术。工程设计中,能理解工程应用要求,掌握外业施测和内业数据处理方法,严格贯彻专业设计规范和专业设计流程,选用合适仪器、布设与施测方案、数据处理方法及软件。参与工程设计文件(设计投标书,工程可行性研究报告、技术设计书等)的编纂,并能进行设计方案说明与详细方案比选;具有一定的测绘数据处理软件编制能力,对一些特殊的应用和新的仪器或技术方法,能够根据要求编写程序进行数据处理;具有较强的创新意识和技术改造与创新的初步能力。针对测绘产品的质量要求和生产技术问题能提出技术改造、工艺设计或者技术创新初步方案。
1.5 具有一定的项目组织、管理与执行能力具有根据测绘项目的内容、工期、技术与质量及安全生产等要求,分析判断需要投入的人员、设备等资源的能力;并能根据测绘项目的工期、成果质量要求及投入的资源,计算成本和利润,分析项目的经济可行性等;具有按照测绘项目要求,根据《测绘技术设计规定》(CH/T1004-2005)及有关的技术规范、技术标准,制定项目设计书、提出各项精度指标、组织编写专业技术设计书并判定其与项目设计书的符合性和可行性、细化分解项目目标、明确技术路线,合理调配资源等确保工程实施的能力。能够依据《测绘作业人员安全规范》(CH1016-2008),根据测绘项目的作业现场环境,进行人员、仪器设备、数据安全风险评估,确定必要的防护用品用具、数据存储及备份机制,制定安全生产方案。能够根据《测绘绘技术总结规定》(CH/T 1001-2005)及有关的技术规范、技术标推,撰写技术总结,内容包括工期、成果精度指标、需要说明的问题等;对技术问题的处理进行分析、评估、认定,明确结论。具有应对危机与突发事件的初步能力 ,能够在测绘工程项目实施中,采取恰当的措施应对质量标准,项目计划和预算的变化。具有较好的组织管理能力和合作精神,能够协调工作团队按工作进度进行工作。
2测绘卓越工程师培养方案
2.1 培养目标为城市规划与建设、矿产资源勘察与开发、国土资源调查与管理环境保护与灾害预防等领域企事业单位输送高级测绘工程人才和管理人才为目标,培养具有德、智、体、美全面发展的,掌握空间信息数据采集、处理、表达与利用的基本原理、基本方法和基本技能。具备坚实的数学、英语、计算机基础以及良好的政治、业务和人文素质,并具有从事各种工程的勘测设计、施工及运营监测各阶段的测绘工作能力、知识更新与自我完善能力、良好沟通与组织管理能力和国际视野的测绘工程专业优秀人才。按照本标准培养的测绘工程专业本科卓越工程师,具备助理工程师基本能力,毕业后经过 3 年~5 年具体的工程实践,即可申请并获得测绘工程专业工程师技术资格,并具注册测绘师相应的能力,可从事交通等行业工作。
2.2 测绘卓越工程师课程设置为了实现测绘卓越工程师的培养目标,学位课程主要包括思想和中国特色社会主义理论体系概论、高等数学、VB 程序设计、大学英语、数字地形测量学、误差理论与测量平差、大地测量学基础、GPS 测量原理与应用、地图制图基础、GNSS 数据处理、地理信息系统、变形监测与数据处理、工程测量学、数字摄影测量学。主要实践环节包括数字地形测量学实习、误差理论与测量平差课程设计、大地测量学基础实习、GPS 测量与数据处理实习、地理信息系统实习、数字摄影测量学实习、工程测量实习、、毕业实习、测绘工程监理实习、专业认识实习、毕业设计(论文)与答辩等。最低毕业学分要求:学生必须在规定的修业年限内修满教学计划规定的 185 学分方可毕业。符合院学士学位授予条例规定的,可授予工学学士学位。
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