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    鋼結構除銹刷油防腐造價計算的探討

    2019-01-08   來源:   點擊數:22次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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       中國鋼管信息港編輯人員獲悉:論證了對重要大型鋼結構進行安全性監測的必要性;監測的目的是發現事故隱患、促進設計水平的提高和對于結構的性能做出科學的鑒定與評估。依據計算機技術、網絡技術、光傳感技術和聲發射等相關技術的發展情況,本文論證了實施重要大型鋼結構安全性監測的可行性,介紹了監測技術的主要組成部分。
      
      光傳感聲發射一、鋼結構的特點與混凝土、木材和砌體結構的材料相比,鋼材具有強度篼、彈性模量高和延性性能好等顯著的特點。因此鋼結構構件的截面尺寸小、構件輕、布置靈活,是大跨、高聳等重要大型公用建筑常用的結構形式,也是其他大跨、復雜土木構筑物常用的結構形式。
      
      但是鋼結構也有其特殊的問題,如連接問題、材料局部缺陷問題、應力集中問題、冷脆問題、焊接殘余應力問題,應力腐蝕問題、疲勞問題、顫振問題、穩定問題和安裝偏差與大變形造成的附加應力問題,這些問題都是造成鋼結構事故的原因。
      
      中國鋼管信息港編輯人員獲悉:構件的截面尺寸小,材料局部缺陷的影響就相對較大,易于引發事故。例如,北京航華大廈頂層裝飾三角架的三條腿為螺栓球節點網架結構。2002年4月,在沙塵暴的作用下,三角架的一條腿出現明顯的彎曲。檢發現,該條腿中一根桿件的螺栓在球節點處產生脆斷。仔細觀察發現斷裂面上有舊的碴口,估計可能是該螺栓本身就存在質量缺陷。在荷載的作用下,缺陷前緣局部應力過高,使桿件的螺栓產生脆斷。北京航華大廈相關部門采取了及時的撐頂與桿件更換的處理措施。但是讓人擔心的是其他桿件是否存在類似的局部缺陷問題,是否也會產生斷裂破壞,鋼結構的連接部位容易產生破壞。例如,2002年4月某日12時許,甘肅省白銀市某裝飾陶瓷廠單層鋼屋架廠房突然倒塌,造成了6人死亡10人受傷的重大責任事故。倒塌當天下雨。據說在大約10點左右時,工人曾聽到鋼屋架發出響聲,并有塵土下落。事故調組在分析原因時認為,事故與雨后黃土地基產生濕陷、屋面防水層滲漏造成屋面荷載增大和室內篼溫造成屋架應力過篼等諸多原因有關。但從現場看到,屋架桿件之間的焊縫質量極差。在坍塌的屋架上看到,有相當數量的焊縫已經開焊。估計造成坍塌的主要原因還是焊接質量差,在屋面荷重增加的情況下,焊縫破壞導致屋架塌落。關鍵的問題是,一第一篇建筑工程9榀屋架塌落,其他屋架非但沒有對其起到限制的作用,反而隨之塌落。這個事故說明,目前這種鋼屋架的廠房在設計上還是存在問題。
      
      可以說,鋼結構的連接部位比較容易產生破壞,連接部位包括焊縫、螺栓、高強螺栓和鉚栓及其附近的部位構件材料。
      
      鋼結構較大的變形會帶來較大的附加應力。首都國際機場10萬m3航空柴油儲罐的直徑30余米。罐底為錐殼。鋼板厚度6~8mm,放置在瀝青砂地基上。在油壓力作用下瀝青砂地基產生較大的變形,使設計中不考慮受力的油罐底板產生了較大的彎矩和剪力。廈門同類型的5萬m3儲油罐因同樣問題就出現了罐底板焊縫破裂,航空柴油泄漏的事故。為防止出現漏油后的火災,當地出動大批的武警和解放軍,進行了戒嚴。該事故雖未造成火災,但柴油對周圍海面造成了嚴重的污染,經濟損失也相當的大。為了避免廈門的事故在北京重演,對瀝青砂地基進行了相應的處理。
      
      四川成都國際會展中心,是西部論壇大型會議的主會場,其樓面網架超載,有些設計的拉桿已經出現壓屈失穩,整個網架有倒塌的危險。經過緊急治理后,才能作為會場使用。估計安裝偏差和較大的變形使得桿件的實際受力狀態與設計預期的狀態產生較大的差異。
      
      大連重型機械廠會議室樓面倒塌,造成傷亡百余人。據說是輕型鋼屋架使用了重屋蓋,發生了不穩定的問題。
      
      北京某鋼結構的人行過街橋,跨度為47m.橋建成后實測結構的振動頻率為2.2 ~2.3Hz,與人步行的頻率1.8 ~2.0Hz接近。行人過橋時橋產生共振,使人感到極不舒服。
      
      重要的大型鋼結構建筑或構筑物,如會議中心、商業中心、大跨橋梁、篼聳構筑物、儲油和儲氣罐、大壩的閘門、通訊樞紐、交通樞紐和城市生命線等,一旦出現事故,其影響大,經濟損失也是非常之大的。
      
      二、安全性監測的目的任何結構在出現事故之前都會有預兆,如出現異常的位移或傾斜,發出異常的響聲或結構構件的某些特征發生明顯的變化。如果能抓到這些異常的信號,準確判定原因并及時進行處理,就可以避免發生惡性事故。而實施重要大型鋼結構監測就是要發現這些信號并進行科學的判定,發現結構存在的安全隱患,及時發出預警,使有關單位能夠采取有效的措施,排除隱患,避免惡性事故的發生。
      
      重要大型鋼結構安全性監測的另一個目的就是對設計預期的受力狀態進行校核,發現設計中可能考慮不周的問題,及時予以調整,使設計水平不斷提高。安全性監測工作是要測定結構或結構構件在實際作用下的實際響應情況。這項工作與目前常見的設計審查、施工監理以及工程質量檢測與鑒定有著明顯的區別。結構設計依據的是結構的設計規范和成功的工程事例。設計規范則是以一些基本的力學原理、基本假定、試驗研究和成功的工程事例為基礎。設計審查也是以設計規范和工程經驗為依據。施工監理是以設計圖紙為依據,對施工質量的監督;結構性能和工程質量檢測與鑒定也是以設計圖紙和設計規范為依據。這一系列嚴格的與結構安全相關的工作最終都基本上歸于結構的設計規范。實際上,成功的事例也會掩蓋一些錯誤,而結構設計規范本身也有局限性。這里所要說的是,結構設計規范不是萬能的,不是絕對正確的。也就是說,即使嚴格滿足結構設計規范要求的結土木工程與離新技術構也不一定就是絕對安全的。規范是對已知問題認識的總結。那么,肯定存在一些問題對于我們來說是未知的。例如76年唐山地震以前,建筑和構筑物的抗震問題就沒有被認識到,規范就沒有充分反映建筑和構筑物的抗震設計問題。現在的規范肯定也有類似的問題。因此可以說,目前缺乏一個超出結構設計規范束縛經,以結構實際的性能和狀況來評價結構安全性的有效措施。
      
      特別是對于重要和大型鋼結構來說,監測工作顯得由為重要。重要的大型鋼結構往往是結構體系復雜,新的結構體系、新的結構材料和新技術應用得相對比較集中。這些問題都是目前結構設計規范不能恰當控制和設計計算手段難于準確反映的,同時又是結構設計人員難于正確把握的。在這種情況下,更應該以結構的實際性能和狀況作為結構的安全性評價基本的依據。通過監測了解新結構體系、新結構材料和新技術存在的問題,便于設計人員及時調整與改善。
      
      總的來說,重要大型鋼結構安全性監測就是要測定結構在實際作用下,特別是在極端的作用下結構的實際性能和狀況,通過有針對性的分析,做出符合實際情況的結構安全性評價。
      
      三、安全性監測的項目與監測方法2001年10月,國家自然科學基金委員會召開了《重大工程災變行為與健康監測學術研討會》。在研討會上,清華大學、同濟大學、哈爾濱工業大學、交通部公路研究院等三十多個單位都表示出對開展重大工程監測技術研究工作的積極性,并介紹了相應的研究成果和工程實踐經驗。從目前的情況來看,開展重大工程安全性監測技術的研究和工程實踐已經具備了基本的條件,特別是對重要大型鋼結構進行安全性監測可能更為現實。
      
      近些年來,現場檢測技術、計算機技術、信息技術、網絡技術、全球衛星定位系統、光傳感技術、紅外測試技術、激光測試技術、聲發射測試技術、監測信號的無線發射與接收技術以及結構分析的相應技術都得到了較大的發展。這些技術的發展為采用先進技術實施結構安全性監測奠定了基礎。這些先進的技術與傳統的技術相結合可以基本上實現重要大型鋼結構的安全性監測工作。傳統的技術包括:構件撓度測試技術、材料應變測試技術、結構動力性能測試技術、材料強度、節點及連接質量測試技術等。
      
      根據這些情況,重要大型鋼結構安全性監測系統可以分成現場檢測工作、監測前的計算模擬工作、建立必要的信息庫、現場監測數據的采集工作、數據的傳輸工作、數據分析作和監測結論與信息的反饋等工作。
      
      通過現場檢測工作了解結構的實際狀況,包括施工質量、結構的損傷、特別是實際結構的情況與設計情況的差異。現場可進行的檢測項目可簡述如下。
      
      (1)鋼材強度的測試。鋼材的強度可以用無損檢測的硬度法測定,也可取樣進行化學元素分析判定,還可取樣直接測定鋼材的強度。
      
      (2)構件實際應力的測定。構件實際應力的測定可采用盲孔法、磁回彈法、光彈法和振動法測定。
      
      (3)連接的質量。連接的質量包括焊接、螺栓連接、高強螺栓連接和鉚接。焊縫的質量可以用超聲法、x射線法等方法檢測,其他連接的質量可以通過敲擊或其他方法檢測。
      
      第一篇建筑工程11(4)鋼材的缺陷與損傷。鋼材的缺陷與損傷可以用實測和磁粉探傷技術測定。
      
      (5)尺寸與偏差。可采用相應超聲測厚儀、激光測距儀和尺量等方法測定。
      
      (6)結構的動力性能測試。如振動頻率、振幅等。
      
      中國鋼管信息港編輯人員獲悉:編制專用的計算軟件,在計算機上進行計算模擬。計算應考慮構件實際的荷載情況、構件的尺寸偏差、安裝偏差、缺陷與損傷和實測應力情況和動力特性。經過必要的計算調整后,模擬預期的荷載情況和構件的應力、變形與位移狀況。通過模擬計算確定監測的重點項目和測試位置。
      
      通過試驗室的試驗和必要的模型試驗建立必要的信息庫。信息庫包括鋼材疲勞斷裂、連接破壞、穩定破壞等典型破壞的相關信息,以便與監測信息進行比對。
      
      監測信息包括圖像、應變、變形與位移、壓力或拉力、構件的動力特征以及斷裂破壞發出的聲音等。
      
      (2)應變可采用傳統的技術與現代的技術相結合的方法測定。傳統的方法有電阻應變片和電子位移計等,現代的技術可以有光傳感技術和振弦技術等。
      
      (3)結構關鍵部位作用變化情況,可用壓應力傳感器和荷載(拉力和壓力)傳感器、溫度傳感器測定。
      
      (4)構件的變形與位移也可采用傳統的技術與現代的技術相結合的方法。現代的技術有全球衛星定位系統和光傳感技術等,傳統的技術有電子位移計等。
      
      (5)構件受力狀態,傳統的動力參數極其變化指標測試。
      
      (6)聲發射測試技術。利用聲發射技術判定破損發生的部位、種類和程度。
      
      在監測信息的采集技術中,監測信號的中短距離的無線發射與接收技術是一項不可忽視的。監測信號的中短距離的無線發射與接收可以解決監測現場大量的布線問題。
      
      監測工作可分成工程質量的監測和已有結構性能的監測。監測要有一定的周期,在監測周期內應包括結構受到的典型作用。例如對于水壩等,監測應包括洪峰的出現等。
      
      在監測信息處理中心可聚集試驗研究、設計、規范編制、檢測與鑒定、相關理論研究、計算分析和相關結構形式的篼級專門人才,借助專用分析模擬軟件和模型試驗模擬對監測信息進行綜合處理,將監測的數據與預先計算的結果進行比較,將異常信息與已有數據庫的信息進行比對。
      
      現行定額中仍然有一些不盡合理的地方,比如:金屬結構的定額測定面積一般與實際面積有較大的出入,以下對此問題進行探討。
      
      1計算方法的比較平頂山飛行化工集團有限責任公司尿素合成分解蒸發設備的鋼結構,除了按定額要求(全國統一安裝工程預算定額河南省單位估價表綜合解釋及補充定額匯編P67頁第16條:本估價表關于金屬結構展開面積的確定,不適用于大型H型鋼結構的展開面積的計算)的大型H型鋼以外,其它鋼材(包括工字鋼、槽鋼、鋼板、鋼管、扁鋼、圓鋼、角鋼等)共計190t.按全統定額第十三冊分冊說明第十一條的規定:金屬結構(不分結構形式和構件大小)的面積,每100kg按5.8m2計算則計算出面積為190X 58=11020m2;但是實際面積只有5538.6m2,相差十分懸殊。現以本工程的實際做法,按兩種不同的計算方法對計算結果作比較(具體做法:噴砂除銹、刷氯磺化聚乙烯漆6道、全統定額河南省單位估價表1997年版及相應的取費定額調價文件)。
      
      防腐面積11020m2.(2)按實際面積計算實際面積折算后的重量為5538.6/58=95.5t,實際防腐面積為將計算結果進行對比(見表2),按定額規定計算的造價為141.95萬元,按實際面積計算的造價為71. 35萬元,二者相差70.60萬元,數額相當巨大。這樣的差距,勢必給國家財產和建設單位造成巨大的經濟損失。根據目前的情況,建議我國的工程造價管理部門,對定額中的此項規定進行重新測定,以使計算出的工程造價符合工程實際。筆者推薦以下兩種方法。
      
      2測算金屬結構面積按折算檔次進行計算此種方法是定額管理部門,根據各種鋼材計算出重量,與折算面積比較,以計算簡便和接近工程實際的原則,將不同的金屬結構中的鋼材分成幾個折算面積檔次(如58m2/t、48m2/t、38m2/t等多個檔次),來縮小定額的不合理與實際的差距,使定額量更接近實際量。這樣可以將定額中的以100kg為計量單位的子目,劃分成幾個定額子目來套取;以面積計算的子目工程量,以實際工程量的重量分別乘以各自規格的折算面積匯總的工程量。
      
      本方法的特點:定額測定比較麻煩,工程造價管理部門的工作量大,劃分檔次后定額子目加較多,一旦定額測算完成,工程量計算相對比較簡單造價接近工程實際。
      
      3根據實際面積計算此方法是根據施工圖紙計算出所有的工程量,然后將各種規格型號的材料分別匯總,再計算出其實際面積。此方法也有兩種不同的做法。
      
      (1)根據定額測定時,金屬結構的面積(5.8m、100kg)是以測定的實際面積加20%的難度系數考慮,我們將實際面積加20%的難度系數來計算除銹和刷油防腐的面積,進行定額子目套用。
      
      除銹和刷油防腐面積均按工程實際面積加難度系化肥設計表1工程造價計算序單位工程或費用名稱單位數量單價合價號估價號合計人工費合計人工費按定額計算噴砂除銹刷氯磺化聚乙烯底漆2道刷氯磺化聚乙烯中間漆2道刷氯磺化聚乙烯面漆2道腳手架合計按工程類別一類工程取費:按實際面積計算噴砂除銹刷氯磺化聚乙烯底漆2道刷氯磺化聚乙烯中間漆2道刷氯磺化聚乙烯面漆2道腳手架合計按工程類別一類工程取費數得出。
      
      (2)在定額測定時將20%的難度系數加在定額子目的人、材、機消耗中,直接用實際面積套用定額。定額子目均改為按面積考慮,以適應調整后工程量計算的規則,與工程量計算的單位一致。
      
      本方法的特點:工程量計算麻煩,工作量大,但工程量計算切合工程實際,定額調整后套用定額較簡便,也能比較準確的反映工程的實際造價,與工程造價確定的原則相吻合。
      
      4結束語以上兩種計算金屬結構除銹刷油防腐造價的方法,都可以使工程造價接近實際,符合工程造價確定的'公平、公正、切合工程實際‘的原貝則故以上兩種方法在實際工作中是可行的。中國鋼管信息港編輯人員獲悉
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