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研究建筑结构设计中形成裂缝的原因和解决方案论文
摘要: 目前, 在建筑结构中使用最为广泛的材料为钢筋混凝土。但是, 在这些钢筋混凝土建起的建筑结构中裂缝现象依旧较为常见, 这对整个建筑物的稳定性能和安全性都产生了巨大的影响, 它所埋下的安全隐患直接影响了人们的人身安全。因此, 对于建筑结构设计裂缝的控制处理工作需要得到行业相关人员的广泛关注。本文就建筑结构设计裂缝的成因以及裂缝类型进行分析, 讨论建筑结构设计裂缝的控制措施。
关键词: 建筑结构; 裂缝成因; 裂缝控制措施;
1、引言
随着我国经济的发展, 建筑行业发展得越来越好, 越来越多的建筑工程投入建设。目前, 我国在建筑结构中应用最为广泛的材料是混凝土。因混凝土结构的建筑在设计上以及其他方面的特点, 且混凝土材料受外界影响较大, 因此, 就有可能会产生建筑结构的裂缝, 这些裂缝对建筑整体的稳定性和安全性会产生巨大的影响, 进而影响到人们的人身财产安全。因此, 相关人员必须对这些裂缝进行处理, 以提高整个建筑的安全性和质量。接下来, 本文就对这些裂缝的类型以及成因进行分析。
2、裂缝的类型
2.1 塑性沉降裂缝
在实际情况中, 建筑的钢筋和模板等因素都会对混凝土骨料的沉降造成影响, 在这种影响下, 就会形成塑性沉降裂缝。此外, 施工的质量也会对塑性沉降裂缝的形成产生影响, 如果在实际施工过程中对于模板没有进行正常规范的绑扎操作, 也有一定的几率会使建筑结构出现塑性沉降裂缝。塑性沉降裂缝中部较宽, 两端较窄, 呈梭型, 常出现在结构的变截面处、梁板交界处、梁柱交界处及板肋交界处等, 裂缝深度通常可达钢筋表面。这种裂缝应当控制水灰比、砂率和塌落度不要过大;对截面相差过大的构件, 要先浇筑较深的部位, 静止1~1.5h后, 待沉降稳定后再与上部薄截面同时浇筑, 最后, 保护层厚度不要过薄。
2.2 塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝一般是在施工过程中形成。由于在进行混凝土的浇筑过程中, 处于一个暴露的状态, 受到外部因素的影响, 比如高温或者大风天气等等, 易使得混凝土材料发生热胀冷缩等, 当混凝土材料呈现出塑性状态后, 混凝土中的水分会进一步减少, 混凝土材料变硬, 塑性收缩裂缝就此在建筑物的表面形成。塑性收缩裂缝呈不规则多边形分布, 或者大致呈互相平行状分布。裂缝之间的距离最小的有几厘米, 最大的'有十几厘米。这些裂缝刚开始都是很浅的, 逐渐会发展成为贯穿性裂缝。其预防措施有严格控制混凝土的水胶比、水泥用量和粉砂用量;在高温、大风及干燥天气下施工应采取措施保证质量。
2.3 温度应力裂缝
温度应力裂缝顾名思义, 其主要影响因素为温度。在实际的混凝土浇筑施工过程中, 常常需要一个较长的施工期, 在这段时间内, 由于昼夜温差以及室内外温差较大且混凝土结构的表面散热较快, 就会对浇筑产生影响。当温差产生的表面拉应力超过混凝土所能承受的拉应力强度就极易形成温度应力裂缝, 这种裂缝看上去并不明显, 但其实际对建筑物的稳定性和安全性影响依旧不容小觑。温度应力裂缝主要表现为不同深度的表面裂缝, 要防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度或者防止混凝土超冷以及防止老混凝土过冷, 以减少新老混凝土间的约束。
2.4 其他裂缝
这些裂缝可能与施工者的施工质量、施工的工艺或者是施工材料本身的质量与性质有关。这些方面如果不达标, 就极易形成相应的裂缝, 对建筑物的质量影响巨大。
3、裂缝成因分析
3.1 荷载因素
钢筋混凝土结构在建成后, 需要考虑到来自机构构建和来自整个建筑系统的荷载。这些外荷载会对钢筋混凝土结构带来压力, 如果长期处在一个高于设计标准的荷载值, 就会随着时间的积累产生荷载裂缝, 这主要和动、静荷载和次应力息息相关。
3.2 温度因素
据调查研究, 我国现在使用的混凝土的线性膨胀系数表示为1×10-5/℃。当混凝土内外温差较大时, 会产生压应力, 继而产生拉应力, 当拉应力大小超过混凝土的抗压极限强度时, 就会产生裂缝。下面这个式子便可以说明温度应力与构件的关系:amax=0.5t LLyl.构件中间的最大温度便是a表示组件之间的摩擦系数为t LL;l表示构件长度。而影响到组间摩擦系数的还有水分, 但随着温度的升高, 混凝土结构内部水分就会大量蒸发, 这就致使塑性收缩裂缝加速形成, 如果在外界没有补充水分的条件下, 情况就会变得更糟。
3.3 施工质量因素
施工质量因素对于裂缝的形成也有很大的影响。主要涉及到的施工环节是混凝土浇筑。在混凝土浇筑过程中, 要考虑到温度等因素, 需要对混凝土结构及时补充水分。另一方面, 要根据设计图纸上标注的最大荷载控制好浇筑的量, 严格按照设计要求进行浇筑。另一方面, 在对模板进行绑扎时, 也要做得规范些, 如果绑扎的不牢, 也会导致裂缝的产生。
3.4 原材料质量因素
原材料质量是另一个关键因素。混凝土材料的水热化值、稠性等等性质都会影响到是否会产生裂缝。原材料质量好, 可以增强其自身硬度, 对于荷载以及拉应力的承受效果也就更好, 因此, 原材料质量因素在裂缝的产生问题上影响重大。
4、裂缝控制措施
4.1 严把设计关
在设计时, 要统筹考虑多种可能遇到的因素。另一方面, 应当重点考虑建筑物混凝土结构的整体刚度, 以提升整个建筑的荷载能力。此外, 还需要考虑到建筑物可能发生的不均匀沉降问题。当不均匀沉降发生时, 会产生相应的压应力与拉应力, 且会导致建筑结构在温度应力的抵抗上能力下降, 因此, 在对建筑的设计时需要准确的计算建筑的荷载能力并对可能发生的意外以及不可控因素进行预判, 增加设计的科学性与合理性。
4.2 严把选材关
在选材时, 要对混凝土材料的质量进行严格把控。在一般情况下, 对于大体积的混凝土应采用水热化值低的粉煤灰水泥或者矿渣水泥。同时, 为了能进一步改善水泥浆的稠度, 提高混凝土的拉伸度, 可以适量添加盐水防裂剂等外加剂。除此之外, 还应当严格按照国家标准, 根据适宜的砂率进行骨料的选择和优化处理。相关的管理人员需要对选购的材料进行核查, 要保证好材料的质量。
4.3 严把施工关
施工环节的好坏对于建筑的质量有很大的影响。因此, 需要提高施工技术, 并对施工人员的施工规范以及施工质量进行监督。在混凝土的浇筑过程中, 也要考虑到气温、风速等因素, 当面对高温环境时, 施工人员应当选择分层浇筑的方法, 借助浇筑面自身的散热功能削弱高温带来的影响。此外, 可以埋设水管, 这样既能进行物理降温, 又可以保持混凝土结构的水分, 一举两得。在浇筑过程中, 施工人员还应该考虑到钢筋结构的位置问题, 要保证钢筋结构不受混凝土浇筑工作的影响, 使得整个建筑的稳定性得到提升。例如, 建筑结构通常属于大体积混凝土, 建筑结构的梁和楼板的混凝土强度应当保持一致, 宜选用中级。在建筑结构的墙和柱的混凝土等级高于梁和板时, 节点核心区的混凝土强度的等级应当与柱和墙保持一致, 在梁和柱混凝土强度等级不同的情况下节点的做法见图1.现浇梁与楼板的混凝土强度等级应当保持一致性。在柱和墙的混凝土强度等级大于梁和板的混凝土强度时, 节点核心区的混凝土强度等级应与柱和墙相同, 梁和柱混凝土强度等级不同时节点的做法见图1.
4.4 预应力与结构设计
在最近几年的现场状况来看, 预应力结构设计应考虑到建筑物的几何结构的尺寸、预应力筋的用量以及预应力结构抗裂程度要求。在一般情况下, 在设计时取梁长的1/15, 在现有设计与施工水平下, 一般用1/18~1/20, 既可以减少用钢量, 还能减少结构自重。例如, 建筑结构的平面布置, 应当确保建筑结构平面布置的规则性, 避免平面布置形状出现突变的情况。在平面存在凹口时, 应当在凹口部位的边缘设置拉梁, 凹口周边的楼板应当适当的加厚并且对配筋进行强化, 楼板的负筋应当拉通。此外还应该按照相关规范和要求对建筑结构的长度进行控制, 在建筑结构的长度超过相关规范规定的数值时, 地下部位设置后浇带, 地上应设置膨胀加强带。后浇带通常设置在梁和楼板的1/3宽的位置, 宽度应当在800~1000mm范围内。加强带宽度一般为2000mm, 带两侧布置密孔钢丝网, 以此将带内混凝土与带外混凝土分隔开, 钢丝网垂直布置于上下层 (或内外层) 钢筋之间, 并用钢筋加固。膨胀加强带带内增设15%水平温度钢筋, 水平温度钢筋均匀布置在上下层, 内掺12%的膨胀混凝土后, 且混凝土强度等级提高一级。后浇带及加强带的设置应当将梁、墙和板完全的分开, 钢筋仍然应该连续的配置。在房屋长度超过规定的的数值比较大的情况下, 应当进行变形缝的设置。在建筑物群房和主楼的高度相差比较大的情况下, 需要在主楼和群房之间进行沉降缝或者是后浇带的设置, 这样能够有效的避免或者减少因为基础沉降而导致的裂缝的产生。
5、结语
由于建筑物和人们的生产生活息息相关, 因此, 建筑物质量的高低直接影响了人们的生命与安全财产的保障度。建筑结构的裂缝作为建筑物质量与安全性能的一大重要威胁, 需要我们采取相应的措施, 统筹考量可能引发裂缝的因素, 对其加以控制。在建筑施工设计环节, 提高设计的科学性与合理性, 对一些标准参数有一个较好的估量。此外, 在建筑施工过程中, 要加强管理, 提高施工的质量, 在选材与施工工艺的选择上把好关。总而言之, 相关施工单位应该根据裂缝的不同类型, 采取与之相对应的合理解决方案, 把安全隐患降到最低, 保障好人们的人身安全。
参考文献
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钢结构工程项目安全教育的问题与实施措施论文
无论是在学校还是在社会中,大家对论文都再熟悉不过了吧,通过论文写作可以培养我们独立思考和创新的能力。你知道论文怎样才能写的好吗?下面是我帮大家整理的钢结构工程项目安全教育的问题与实施措施论文,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。
摘要: 在现代建筑工程项目中,钢结构由于具备良好的结构性能、强度、可塑性和韧性的优势,并且施工效率高,能够有效提高工程建设的速度,因此在实际工程中得到较广泛的应用。但是在钢结构安装过程中也存在较多的风险因素,比如高空作业风险、重物起吊风险、高空坠物风险、临时支撑风险,等等。这些都会增加钢结构安装工程的事故发生率。通过科学、有效的安全教育,能够提升施工人员的安全施工意识,规范施工操作过程,降低施工中的安全风险。本文以钢结构安装工程的安全教育为研究基础,对目前的钢结构安全教育现状进行分析,并对存在的问题提出可行性的应对策略,以供同行业从业者研究、参考。
关键词: 钢结构安装工程;安全教育;现状;提升对策;
1、钢结构安装工程的主要安全风险分析
在现阶段的钢结构安装施工中,主要有以下几方面的安全风险:
(1)高空作业的安全风险。钢结构的安装施工经常需要进行高空作业,较容易引发作业风险。据IPAF统计可知,每年因高空作业而坠落引发的安全事故中,有将近60%的死亡概率,并且在建筑工程施工过程中,有3/4以上的工程事故都是由高空坠落引起的。事故的主要原因是施工中的安全措施检查不到位,未有效落实各类安全设备的维护和巡查工作,造成工程中的较大安全隐患。除此以外,没有全面检查施工前的作业环境,也是引发高空作业事故的原因之一。
(2)重物起吊风险。进行钢结构施工的吊运和安装作业时,物体构件多具有大尺寸、大重量的特点,并且起吊频率非常高,作业时需要大量人员参与,一旦出现吊车侧翻、钢丝断裂、吊车配重摆动、吊运物体滑落等问题,必然会导致安全事故的发生,主要原因是吊车超载、支架设置不规范、钢丝绳检查不到位、施工现场安全协调不规范等,究其根本在于施工管理和作业人员缺乏责任和安全意识,没有提前对设备、设施进行全面细致的检查、规划和管理。
(3)高空坠物风险。在钢结构安装施工过程中,一般情况下高层和低层结构都会同时作业,如果缺少防坠物措施,比如未设置防坠网等设施,一旦出现高空坠物,很容易引发安全事故。
(4)临时支撑风险。进行跨度较大的钢结构施工时,为了便于施工和保证施工安全,需要设置临时性的支架或支撑,起到辅助承载的作用。如果支架或支撑的设计不够合理科学,承载力或者稳定性不足,都会引发安全事故。对于上述各类安全风险,除了提高安全管理的工作力度外,还需提升施工技术人员和管理人员的安全责任意识和安全管理能力水平,需要充分发挥安全教育的重要作用,通过科学有效的安全教育培训,使所有施工技术人员和管理人员都能够规范自身行为,在施工过程中发挥技术和管理的重要作用,实现钢结构工程的安全生产责任目标。
2、钢结构工程项目安全教育存在的问题
虽然目前多数施工企业都会开展针对钢结构工程的安全教育,但实际工作中仍然存在不少的问题和不足之处,严重影响安全教育的有效性。
2.1教育手段单一,教育缺乏针对性
所有建筑工程从业人员在上岗前都必须接受安全教育,这项工作也将贯穿从业者的职业生涯始终,这是由工程建设行业的特点决定的。目前的钢结构工程安全教育,仍依照传统的方法灌输理论知识和实践技能,比如讲解分析工作流程操作、安全规范、事故案例,等等。教育者仅机械地传授教案、讲义中的内容,教育过程中并未考虑过安装施工人员自身的文化素养、能力水平、岗位特点等情况,虽然在一定程度上也能提升施工技术人员的安全意识,但效果较差,同时还会消耗较多人力和物力成本。
2.2安全教育师资力量较弱,安全教育常态化不足
企业进行钢结构工程安全教育,一般会选择外派学习或者组织专题会议的方式开展施工人员的安全培训,负责具体培训工作的多为工程建设中的安全员和工程项目负责人,虽然这些人员具备较高的安全管理和操作水平,但缺乏专业的培训和辅导经验,在培训过程中多采用理论知识宣讲的方式,缺乏科学的培训教育理念和培训教育技巧,难以实现安全培训的有效性。虽然部分情况下也会选择具有培训资质的管理人员负责安全培训,但由于管理人员缺乏一线作业实践经验,仅仅传授理论知识,缺乏足够的案例教学实践,不能提升施工技术人员现场的安全操作水平,同时接受培训的施工技术人员及管理人员,缺乏对各种安全技能和安全规范的熟练掌握,难以实现安全培训的重要作用。除此以外,还有较多钢结构安装项目,虽然也进行了安全教育,但是并未将其纳入常态化管理工作中,使安全教育的重要作用无法得到发挥,施工技术人员普遍缺乏安全责任意识。
2.3安全教育重制度轻技术,一线作业
通过对大量事故的调查分析可知,钢结构工程中的大部分事故或隐患,是由于技术人员在工程建设中的违规操作所引起的,这与技术人员的安全意识、能力水平、文化素质等因素有关,但是最重要的原因在于缺乏系统、科学的安全教育,具体体现在下述几方面:
(1)钢结构工程的施工,多存在分包情况,所以现场技术人员的'安全教育,须包含多个不同分包商的标准与要求,但此前各分包商之间并未沟通,所以安全教育培训内容缺乏系统性,存在多项内容反复重复,或个别内容未曾涉及的情况,培训缺乏针对性,不能提高施工技术人员的整体安全责任意识,对其安全技能水平的提高也十分有限。
(2)根据不同项目要求,钢结构工程的施工要求也会各有不同,相应的施工方案也会存在不同程度的差异。但在实际施工中,较多钢结构施工人员都会忽略钢结构工程的特点,也没有根据项目要求调整方案的意识,再加上缺乏实际操作经验,知识储备和经验水平不仅无法为施工人员在实际工作中提供技术支持和帮助,同时还会形成错误的认知,进而引发安全事故。
(3)工程中较多施工作业人员学历有限,年龄较大,学习能力和认知水平较差,对其进行安全教育培训时,他们很难接受新知识,同时容易出现记忆不清、理解不透、认知较慢等方面的问题,教育培训效果难以保证,也无法实现安全教育的目标。不能建立安全责任意识,无法熟练掌握安全操作技能,对钢结构工程的施工建设,造成了较大的安全风险。
2.4安全教育考核缺乏有效性
安全教育考核是安全教育工作中的重要内容,施工技术人员的安全教育考核成绩,能够反映安全教育的培训效果,同时培训管理者也能明确工作中存在的主要问题,根据实际情况实施科学的管理措施提高培训工作的效果,不断提高安全教育的有效性。如果钢结构工程施工单位缺乏对考核工作的足够重视,结束培训后,未对培训者实施考核评价,或考核评价工作仅注重形式,管理者无法真正掌握施工人员的安全技能水平,如果有未达到施工安全要求的技术人员参与项目施工,会对钢结构安装工程形成较大的安全隐患。
2.5安全教育的监管力度薄弱
政府职能部门能对工程安全教育培训工作起到监督管理的作用,但是在实际工作中,较多政府部门并没有发挥安全教育监管的作用。国家建设部对施工培训制定了明确的法规,其中指出政府部门在安全培育工作中要充分发挥监管作用。各级政府职能部门,应在当地经济发展的实际情况基础上,使用科学的管理方式,保证各施工单位及企业严格实施安全培训计划,提升工程施工技术人员的综合素质。目前仍有较多地区和企业,未全面贯彻落实政府的计划要求,其具体体现为:政府监管多强调现场安防措施、安全资金配置投入等方面,而缺乏对安全教育培训工作的监管,即便进行安全检查,检查的内容多为书面文字记录或者培训设施设置,并未涉及施工单位开展的安全培训教育活动。除此以外,政府的执法工作存在薄弱环节,对所发现的问题未设计有针对性的管理方案,简单地督促或者警示根本起不到应有的震慑作用。
3、建筑工程项目安全教育的实施对策
3.1创新安全教育的培训形式
安全教育不仅需要注重理论知识的培训,还应组织各种类型的培训教育活动,实现教育模式的创新,采用科学的教育方式,提高安全教育工作的效率和效果,实现安全教育有效性不断提升的目标。首先,扩大培训覆盖面。除了组织企业范围内的大型安全教育培训外,还要对安全教育培训工作做进一步的细化,在各项目部、各施工班组内部开展安全教育培训活动。其次,在做好传统安全教育宣讲培训的基础上,还应采用多种不同的教育形式和教育方法,比如班前安全讲话、安全生产周活动、安全激励、安全实践演练等,全面提升安全教育培训工作的多样性和有效性,其中最重要的就是安全实践演练,模拟钢结构工程建设中的各种安全事故场景以及常见安全风险隐患,增强施工技术人员及管理人员的安全技能和安全责任意识,使参与者充分认识到安全管理和安全作业的重要性。在实践演练过程中,必须结合钢结构工程的具体施工要求以及相关安全标准,强调制度和安全的重要性,明确其中的利害关系,通过参与实践演练和案例教学,使施工人员能够在短时间内提升自身的安全意识,掌握安全作业的相关知识。
3.2做好培训需求分析,提升安全教育的有效性
为了提升安全教育工作的有效性,提高各项安全教育资源的利用率,培训开始前需要详细、细致地研究钢结构工程安全培训内容,对接受培训人员的基本情况进行综合评估和分析,然后再制定合适的培训计划,确保接受培训后,不同能力层次的施工管理人员都能得到能力素养上的提升。钢结构安装工程中,主要涉及管理和施工两类人群,管理人员需要从HSSE目标、管理要求、管理程序等方面制定培训内容和培训计划,施工人员,则需要根据各自不同岗位的特点进行有针对性的专项安全培训,对于危险或者难度较大的施工技术项目,更需要对各种安全技术流程、规程、要求等方面内容,进行细致的讲解和演练,确保每个人都能够掌握技术流程和规程的具体要求。同时,对于接受能力较差或者文化程度较低的人员,加强培训力度的同时还要对其进行严格考核,只有确定培训人员达到上岗要求后,才能准许其上岗。除此以外,为了保证安全培训教育工作的有序开展,管理者应注重培训师资的储备和培养工作,除了从单位内部选聘优秀的培训人才,还可以从社会上聘请实践经验丰富、理论知识扎实、教育水平优秀的专业培训师负责安全培训工作,进一步提升安全教育师资的整体实力和工作水平。
3.3优化考核奖惩机制
科学合理的考核机制,能够最大化实现安全教育培训的效果。在安全教育结束后,应从理论知识和实践技能两方面进行全面细致的考核评估,考核培训参与人员的学习水平。理论知识的考核可按书面考核形式,考查专业知识的掌握情况,实践技能的考核,一方面可按技能实践演练的考核形式,考查参与培训人员的实际操作能力,另一方面可将其日常工作中的表现作为评估依据,这样能够确保考核的全面性和有效性。除此以外,还应建立科学的奖惩机制,进一步管理和规范培训人员在工作中的行为,将培训参与人员在安全教育过程中取得的成绩作为绩效薪酬的评定依据之一,增强培训人员对安全培训教育的重视度和积极性。
3.4加大对安全教育的监管力度
政府职能部门应充分发挥安全教育监督的监管作用,结合地区经济发展规划和地方工程特点,制定适合本地区发展的安全教育评价方案,做好对工程项目安全教育的跟踪监督和评价管理工作,定期对施工企业的安全教育工作进行考核评估,定期进行各类安全设施设备的检查,落实政府的安全监督监管责任,确保施工企业的生产安全无事故。
3.5规范施工流程,确保安全操作
提升钢结构安全教育培训的有效性,可从规范施工作业的操作流程入手,帮助施工人员正确掌握各个环节的操作要求和操作技巧,这样才能提高作业人员的施工技术水平,实现施工操作的规范性,保障施工过程安全可靠。在具体的安全教育培训工作中,必须结合钢结构工程的实际工作要求,进行技术操作的业务知识及作业技能的培训,并在培训后不定期、不定场地抽查施工人员的专业知识学习和技能操作水平的情况,如果考核不达标,相关人员或者班组需要重新学习培训并扣除绩效,以此增强所有人对安全培训教育的重视力度,促使人人都积极主动地参与钢结构安装技术和专业知识的学习过程,避免在工程建设中发生各类不规范操作行为,降低安全事故的风险发生率,确保钢结构工程的施工质量和安全生产。
3.6做好安全教育的常态化
因为钢结构工程施工具有周期较长的特点,施工过程中的环境变化,极易影响钢结构工程的安全建设。不同环境条件下的安全管理工作内容存在一定的差异,因此安全教育需贯穿于钢结构施工的全过程,根据不同施工阶段的环境条件和施工技术特点,制定详细的常态化安全教育实施方案,提高安全教育工作的针对性和时效性,并落实到具体施工过程中,通过科学、有效的安全教育提升钢结构安装施工的安全性,降低安全风险发生的概率,保障施工过程的安全性和可靠性。
4、结语
综上所述,安全教育与钢结构安装工程的施工质量、项目进度和安全生产都有重要直接的关系,管理者应针对钢结构安全教育工作中存在的问题和不足之处进行分析研究,提出科学、有效的解决措施,结合钢结构安装施工项目的特点和要求,将安全教育工作融入钢结构施工过程中,充分发挥安全教育的重要作用,提升安全教育的有效性,为钢结构安装施工营造良好的作业环境。
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