土木工程设计与施工

土木工程设计与施工第一页，共51页。8.1土木工程设计8.1.1土木工程设计内容

（1）概念

根据建设工程主体的要求和地质勘察报告，对建筑工程所需的技术、经济、资源、环境等条件进行综合分析、论证，编制建设工程设计文件的活动。

（2）内容建筑设计、结构设计、设备设计第二页，共51页。建筑设计：起主导和现行作用。根据用户要求，满足总体规划，对基地环境、建筑功能、结构施工、建筑设备、建筑经济和建筑美观等做全面分析，确定建筑平面、空间布局和外形，选定主要建筑材料、设备型号和数量，进行建筑细部构造设计。第三页，共51页。结构设计：结合建筑设计选择结构方案，进行结构布置、结构计算和构件设计，绘制结构施工图。设备设计：给水排水设计、采暖通风、电气照明、通信、燃气、动力等。第四页，共51页。8.1.2土木工程设计流程一般：初步设计、施工图设计特殊：初步设计、技术设计、施工图设计1.初步设计在指定地点、时间和投资限额内，拟建项目在技术上的可行性、经济上的合理性，对项目做出基本技术经济规定，编制总概算。必备条件：第五页，共51页。（1）经过审查，获得可研报告批准文件（2）已办征地手续，取得建设用地规划许可证和建设用地红线图（3）已取得规划设计条件通知书内容：使用空间大小和形状，建筑面积，空间布局，外形及平面布置；建筑材料、设备型号、数量及结构方案；主要经济指标和建筑工程概算。第六页，共51页。图纸和文件：（1）设计总说明（2）建筑总平面（3）各层平面图、剖面图、立面图（4）工程概算书（5）大型民用建筑及其他重要工程第七页，共51页。深度要求：（1）应符合已审定的设计方案（可研）（2）能据此确定土地征用范围（3）能据此准备主要设备和材料（4）应提供工程设计概算，作为审批确定项目投资的依据（5）能据此进行施工图设计（6）能据此进行施工准备第八页，共51页。2.技术设计目的：进一步解决初步设计的重大技术问题，修正、补充，编制修正总概算。条件：（1）初步设计已被批准（2）特殊项目（高大精尖）内容：确定结构和设备的布置并计算；修正建筑设计方案并进行主要的建筑细部和构造设计；确定主要建筑材料、建筑构配件、设备管线的规格及施工要求第九页，共51页。图纸和文件：（1）总平面图和剖面图（2）结构、设备的设计图和计算书（3）各种技术条件说明书（4）修正的工程概算书第十页，共51页。3.施工图设计概念：在初步设计或技术设计的基础上，完整表现建筑物外形、内部空间尺寸、结构体系、构造状况及建筑群的组成和周围环境的配合，还包括各种（输送、管道、控制）系统、建筑设备的设计与造型，绘制正确、完整、详细的施工和安装详图。条件：（1）上级文件（2）初步设计审查时存在的重大问题和遗留问题已解决（3）外部协作条件的各种协议已签定（4）设备总装图等资料齐全，满足施工图设计的要求第十一页，共51页。内容：（1）确定全部工程尺寸和用料（2）绘制建筑、结构、设备等全部施工图纸，编制工程总说明、计算书和预算书图纸和文件：

（1）建筑总平面图（2）全套建筑、结构、给排水、通风等的施工图（3）设计总说明、结构和设备计算书（4）主要材料、半成品、构配件的品种和数量，设备、供订货需要（5）工程预算书第十二页，共51页。8.1.3土木工程设计质量的控制1.建设项目设计质量概念：在严格遵守技术标准、法规的基础上，正确处理和协调资金、资源、技术、环境、时间条件的制约，是设计项目能更好的满足业主所需要的功能和使用价值，充分发挥项目投资的经济效益和社会效益。2.建设项目设计质量的控制（1）依据法律、法规项目批准文件建筑标准勘察、设计规划大纲和合同文件其他相关资料第十三页，共51页。（2）政府对项目设计质量的控制作用：监控主体，以法律法规为依据，宏观控制和指导手段：资质审批，方案审查，质量检查等（3）勘察、设计单位对设计质量的控制作用：自控主体，以法律、法规、合同为依据，勘察设计全过程控制。内容：工作程序、工作进度、费用及成果文件所包含的功能和使用价值。手段：建立内部评审制度，教育和培养设计人员（4）建设单位对项目设计的控制

业主责任制手段：合同，授权监理单位第十四页，共51页。8.4.1建筑设计

概念：建筑是人们满足生活、生产或其他活动的需要而创造的有物质的、有组织的空间环境。第十五页，共51页。1.建筑设计的内容第十六页，共51页。2.建筑设计的原则（1）满足建筑物各项功能要求（2）保证结构坚固，使用安全（3）具有良好的综合效益（4）考虑建筑美观要求第十七页，共51页。两座塔楼双向内倾6度，在163m以上由悬臂结构连为一体。第十八页，共51页。3.建筑设计的依据（1）人体和家具设备所需的空间尺度第十九页，共51页。（2）气象资料（3）地质、水文资料和地震烈度（4）建筑模数、协调统一标准（5）建筑设计规范《民用建筑设计通则》《住宅设计标准》《建筑设计防火规范》第二十页，共51页。4.建筑设计的原理和方法概述（1）建筑总平面设计概念：根据建筑物的组合内容和使用功能，结合位置和用地条件、技术要求，综合研究建筑物之间平面关系和空间关系，使组成部分成为统一整体，与周围环境相协调的总体布置设计。内容：平面布置，交通组织、管线综合、竖向设计、绿化布置与环境保护等。（2）建筑平面及组合设计概念：表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系。常见组合方式：走道式组合（宿舍）、套间式组合（博物馆）、大厅式组合（火车站）、单元式组合（住宅）、混合式组合（少年宫）。第二十一页，共51页。走道式组合博物馆第二十二页，共51页。火车站住宅第二十三页，共51页。（3）建筑剖面及其组合设计概念:对各房间和交通联系部分进行竖向的组合布局，直接表达了不同功能的建筑空间尺度关系。内容：确定房间的剖面形状、建筑各部分的高度及建筑物的层数，进行建筑剖面组合，研究空间的利用。第二十四页，共51页。错层组合第二十五页，共51页。跃层组合第二十六页，共51页。（4）建筑造型与立面设计造型设计：对建筑物外形的总的体量、形状、比例、尺度等的确定，并针对不同类型建筑物采用相应的体型组合方式。立面设计：对建筑物体型进行深入的刻画和处理，运用节奏、韵律、虚实对比等构图规律，使整个建筑物形象更加生动。第二十七页，共51页。8.1.5建筑结构设计

概念：建筑物的空间骨架系统，是建筑物得以存在的基本物质要素。组成：竖向承重结构体系（墙、柱）、水平承重结构承重体系（梁、板等）、下部结构（地基、基础）。1.建筑结构的功能要求（1）建筑结构的安全性第二十八页，共51页。安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的建筑物二级严重一般的建筑物三级不严重次要的建筑物（2）建筑结构的适用性（3）建筑结构的耐久性安全性、耐久性、适用性三者即为可靠性。2.建筑结构上的荷载（1）分类第二十九页，共51页。第三十页，共51页。（2）荷载代表值和标准值荷载代表值：为了方便设计，给荷载规定一定的量的值即荷载代表值。荷载标准值：在结构使用期间正常情况下可能出现的最大荷载值。Fr=αFs

第三十一页，共51页。（3）可变荷载的组合值、频遇值和准永久值3.结构的极限状态结构上的作用：结构产生效应的各种原因的总称。结构的作用效应：结构上的作用产生的内力（轴力、剪力、弯矩等）和变形（裂缝、扰度等）S=CQC—荷载效应系数，为常数S—荷载效应Q—荷载第三十二页，共51页。结构抗力R令Z=R-S当Z>0时，表示结构可靠，处于有效状态当Z=0时，表示结构可靠，处于极限状态当Z<0时，表示结构不可靠，处于失效状态第三十三页，共51页。4.结构设计方法（1）承载能力极限状态实用设计表达式r0S≤RS—荷载效应基本组合的设计值R—结构构件抗力的实际值第三十四页，共51页。一般形式：r0(rGCGGk+rQ1CQ1G1k+∑rQiCQiφciQik)≤R(fs,fc,fαk,…)(2)正常使用极限状态实用设计表达式根据实际设计的需要，常须区分荷载的短期作用（频遇组合）和荷载的长期作用（准永久组合）下构件的变形大小和裂缝宽度验算。所以，《建筑结构可靠度设计统一标准》规定按不同的设计目的，分别选用荷载的频遇组合和荷载的准永久组合。频遇组合：Sk=CGGk+CQ1Q1k+∑CQiφciQik准永久组合：Sk=CGGk+∑CQiφciQik第三十五页，共51页。5.建筑结构设计过程（1）结构方案的选择墙承重结构、框架结构、空间结构等（2）构件材料几何尺寸和材料强度的确定结构构件的几何尺寸和所用材料的强度时影响承载力大小的主要因素（3）荷载计算（4）内力分析及组合设计求出截面的最不利内力组合值作为极限状态设计计算承载能力、变形、裂缝等的依据（5）结构构件设计（6）构造设计无法通过计算确定的部分，按照构造措施进行设计第三十六页，共51页。8.2土木工程施工施工技术：结合施工对象的特点，以施工方案为核心，研究各工种工程的施工方法、工艺流程、机械的选用等。施工组织：施工现场管理、场地平面布置、劳动力的组织、进度安排、安全施工等对施工活动的全过程进行科学的管理。第三十七页，共51页。8.2.1土木工程施工技术1.土石方工程施工（1）场地平整概念：通过对整个场地的竖向规划，把天然地面改造成满足人们生产、生活要求的平面。内容：场地设计标高的确定，土方量计算，土方调配以及挖、运、填的机械化施工。（2）基坑（槽）开挖①土方放坡坡度=h/b=1:m适用情况：周围环境允许且基坑不太深。形式：直线、折线、台阶第三十八页，共51页。②土壁支撑适用情况：基坑深度较大，且周围环境不允许放坡时。A、土体水量大、不稳定、场地受限时，采用临时性支撑加固B、基坑大、局部无法放坡时，在坡脚加固C、较窄的沟槽，用木挡板横撑式土壁支撑第三十九页，共51页。第四十页，共51页。第四十一页，共51页。③基坑排水与降水集水井降水适用条件：开挖深度较浅。方法：在基坑两侧或四周设置排水明沟，在基坑四周或每隔30-40m设置集水井，使渗出的地下水通过排水明沟汇集于集水井内，再用水泵排除。第四十二页，共51页。井点降水适用条件：基坑开挖深度超过3m时，地下水的动水压力和土的组成有可能引起流砂、管涌、边坡失稳和地基承载力下降。方法：开挖前，沿基坑四周埋设井点管和滤水管，用集水总管连接。利用抽水设备，经滤管进入井管，然后经集水总管排出。第四十三页，共51页。2.地基和基础工程施工（1）地基得到换填施工适用情况：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土等的浅层处理。方法：碾压法、夯实法第四十四页，共51页。（2）浅基础施工①砖基础施工“两皮一收”“二一间隔收”第四十五页，共51页。②现浇钢筋混凝土独立基础施工③筏型基础施工适用情况：荷载大，地基软弱（3）深基础施工适用情况：荷载很大，地基软弱内涵：桩基础、墩基础、深井基础和地下连续墙①桩基础桩的分类按材料：木桩、钢筋混凝土桩、钢桩按受力性能：端承桩、摩擦桩按施工方法：预制桩、灌注桩第四十六页，共51页。预制桩施工施工过程：预制——起吊——运输——堆放——沉桩注意事项：1、重叠次数不宜超过4层2、混泥土强度达到设计强度的70%后方可起吊3、混泥土达到设计强度后，方可运输和打桩沉桩方法：锤击法、静力压桩法、振动压桩法第四十七页，共51页。第四十八页，共51页。灌注桩施工机械或人工成孔按照成孔方法不同：钻孔灌注桩、挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、套管灌注桩、爆扩桩。②地下连续墙施工利用泥浆护壁，分段挖土