钢结构初步设计方案范文1
关键词：施工方案；梁式；支架
中图分类号：U445 文献标识码：A
1 依托工程概述
丹大快速铁路前阳至庄河段西房身大桥3#～6#墩40+64+40m预应力混凝土连续梁，梁体为单箱单室、变高度、变截面结构，箱梁顶宽12.0m，箱梁底宽6.7m，顶板厚度40cm，隔墙处加厚，按折线变化，底板厚度40至80cm，按直线变化，腹板厚48至80cm，隔墙处加厚，按折线变化。由于工期紧张，如果采用挂篮施工将无法按期竣工，为此通过变更设计采用现浇施工方案。但因本桥所处地理位置比较复杂，而且墩高较高，所以经过综合论证拟采取大跨度梁式支架方案，即混凝土条形扩大基础+钢管支墩+贝雷梁的梁式支架的形式，本文结合具体工程对该类支架进行了设计验算，可为同类工程提供参考。
2 施工方案设计
2.1 方案初步设计
本桥初步拟定采用梁式支架法施工，具体形式为如图1所示的混凝土条形扩大基础+钢管支墩+贝雷梁的梁式支架的形式。
（1）全桥共设14排钢管桩，其中6排直接支持在桥墩承台上。其他8排采用混凝土扩大基础，主跨有2排6根钢管桩的扩大基础需要在河内设置混凝土扩大基础。
（2）扩大基础初步拟定尺寸为1400×200×100cm，即横向长14m，宽2.0m，高1m，混凝土扩大基础约需C20混凝土224m3，对基础承载力的要求是350kPa。
（3）钢管桩采用外径1020mm的钢管，壁厚10mm；每排钢管桩上布置横向2根I45工字钢做横向连接和分配梁。
（4）纵梁采用贝雷梁结构，布置形式如图2所示，横向共布置16片贝雷梁，全桥共需贝雷梁约780片。
（5）贝雷梁上的横向分配梁采用I20工字钢，初步拟定间距为60cm，局部30cm，全桥约需12m长I20工字钢250根。
2.2 方案验算
（1）验算荷载
结语
本文提出的高墩大跨组合支架设计方案具有克服满堂支架高度受限的优点，而且对地形地质条件实用性更强。通过实践证明该施工方案是可行的。但在具体工程支架设计时应注意对支架结构稳定和基础承载力进行验算，确保安全。
钢结构初步设计方案范文2
经统计分析：影响工程造价的关键阶段，是从投资决策至初步设计结束，在设计阶段影响工程造价的可能性为30%至75%，施工阶段影响工程造价的可能性为5%至25%，由此可见，控制工程造价的关键就在于设计阶段。在现行的勘察设计管理体制下，设计阶段的造价控制还是没有得到高度重视和监督，任意压缩设计费导致不少设计单位为了追求经济效益和工作量，设计人员缺乏成本意识。于是在结构设计中过于保守，结构设计方案不合理，结构设计参数控制不严格等问题。因此，建设单位已经意识到并且采取措施促使设计单位去优化设计和限额设计，从而使限额设计在设计招标中得以推广。
案例分析：晋江象屿物流园区一期工程
1.工程概况
晋江象屿物流园一期仓库工程位于晋江市五里工业园区，总建筑面积约11360平方米，全框架二层钢筋混凝土结构，底层层高5.7m，二层层高4.2m，卸货平台高度1.35m、宽4米，钢构雨蓬宽5.7米，仓库柱网最大跨度8.4m*9m，地面荷载5T，楼面荷载1T，耐火等级：丙二类。
2.限额设计控制的几个要点
设计分初步设计、扩大初步设计和施工图设计三个阶段，经统计分析：这三个阶段对投资的影响分别为75%～95%、35%～75%、5%～35%。因此，在满足工程建设规模、工程质量、施工方案的前提下推行限额设计，以晋江象屿物流园一期仓库为案例，谈谈以下几点控制的具体措施。
2.1建筑方案设计的要点
（1）在满足物流仓储运营的条件时，同时选择最经济合理的柱网，经比较：采用9m*9m、9m*8.4m柱网较为经济。
（2）在满足仓储作业空间的同时，尽量合理确定层高，避免盲目追求高大空间，造成不必要的成本增加。
（3）作为公共仓库，合理确定货物储存品种，从而确定仓库耐火等级。
（4）在满足使用和消防规范的前提下，掌握和控制消防规范规定的消防喷淋设置的界线。
本工程耐火等级为丙二类，没有设计自动喷淋（消防规范：多层丙二类库房占地面积控制在4800平方米以内，可以不设喷淋）。假若设计消防喷淋，按300立方米的地下消防水池设计要求，估计要增加成本约50万元。
（5）作为综合物流园区，由于仓库的业态模式决定了仓库的设计形态，应尽量合理确定场地高程，以减少场地土方量的搬运。
本工程室内设计标高±0.000的绝对标高为21.45， 经现场勘踏并且与设计院反复推敲后，在满足整个园区雨污水排水的情况下，决定调整原设计标高，比临近企业华丰物流公司的场地黄海高程低了0.3，最终调整后仓库室内设计标高±0.000的绝对标高为20.50，比原设计高程低了0.95，大大降低了场地回填土方的造价，包括二、三期工程在内整个物流园区大约节约工程造价100万元左右。
（6）结合应用新的建筑技术，合理确定建筑物体形尺寸。
本工程采用超长结构钢筋混凝土内掺聚丙烯纤维无缝设计一次连续浇注的施工技术，在钢筋砼中除掺入膨胀剂，设置加强膨胀带外还掺入改性聚丙烯纤维，可以扩大规范所规定的结构伸缩缝的间距值。仓库底层平面尺寸为54*90m不设缝，且施工图设计文件已经审查所审核合格。因此，无伸缩缝设计大大提高了仓库的使用性能并且有效的降低了工程成本。
（7）根据楼层设计荷载，合理确定电梯承载及电梯桥箱尺寸。
本工程楼层设计荷载为1吨/m2，设置两部3吨电梯。按照电梯标准桥箱尺寸不能同时满足两个托盘尺寸的作业要求，若采用5吨电梯标准桥箱尺寸承载又过于浪费。因此，最终确定3吨电梯桥箱采用非标尺寸。
2.2结构设计的要点
（1）选择有经验的设计人员，严格控制所有设计参数。切忌将设计参数及荷载输入错误，绝对禁止任意提高参数级别。
（2）督促结构审核人应在初步设计阶段对电算结果进行审核把关。
对主要参数应作控制，如：剪重比、周期比（以扭转为主的基本周期与第一平动周期之比）、位移比（最大弹性层间位移与层间平均位移之比），满足规范基本要求。
（3）在设计中，应严格要求设计院对结构计算结果与施工图成果两较两核，计算过程与制图过程中，通过人工干预，使之计算结果更趋合理，并通过理性、科学的分析，排除掉或调整计算机电算程序不足的地方。
（4）确定结构方案时，必须因地制宜的确定安全、经济、易操作的结构设计方案，若结构处理方案错误，将会造成看不到的巨大浪费。
3.限额设计的要求及评标办法
（1）根据提供的设计参数，各设计单位自行优化测算并提供每平方米建筑面积的钢筋含量和砼用量，作为中标后施工图设计的控制指标。
（2）自报施工图设计费。
（3）施工图设计文件（成果）必须经过施工图审查所审核通过，每平方米建筑面积的实际钢筋含量和砼用量如超过投标人的控制指标，其超过指标部分的钢筋和砼用量，按钢筋和砼的价格按15%的比例扣减施工图设计费，钢筋（主材采用三级钢）综合按4200元/吨、砼按300元/m2计算。
4.评标办法
（1）以最少的钢筋含量为计算依据，即钢筋含量（用量）最少费用为零基数，砼用量最少费用为零基数。
（2）投标人的综合设计费用=设计费+增加钢筋用量费用±砼用量费用（增、减）。
（3）经评审综合设计费用最少为第一中标后选人。
5.评标结果
经邀请六家设计单位投标，钢筋含量最高的52kg/m2，最低的41.56kg/m2；砼用量最高0.27m3/m2， 最低0.26m3/m2；设计费最高29万元，最低12.8万元；综合设计费用最高64.21万元，最低16.9万元，两者相差64.21-16.9=47.31万元。
经评审由机械工业第五设计研究院中标，施工图设计后经厦门市厦建施工图审查有限公司审查通过，并经预算抽筋每平方米建筑面积的钢筋（主材采用三级钢）含量为38.22kg/m2。每平方米建筑面积又节约钢筋（41.56-38.22）×4元/kg=13.36元/m2，计13.36元/m2×11360m2=15.18万元，最高与最低相差（节约）64.21-（16.9-15.18）=62.49万元。
6.邻近同类建筑物比较
钢结构初步设计方案范文3
工程设计是指工程项目的建设提供技术依据的设计文件和图纸的整个活动过程，它是对建设项目的全面规划和实施意图的具体描述，是工程建设的灵魂，是处理技术与经济关系的关键性环节，是确定与控制工程造价的重点阶段。研究表明：初步设计阶段，影响工程造价的可能性为75％～95％：技术设计阶段，影响工程造价的可能性为35％～75％；施工图设计阶段，影响工程造价的可能性为25％～35％；而到了施工阶段，影响工程造价的可能性只有10％。由此可见，控制工程造价设计阶段起着重要而关键的作用。
2 设计阶段建设了程造价控制的内容
2．1 方案设计阶段
方案设计是工程设计的中心环节，本阶段应根据方案图纸和说明书，做出含有各专业的详尽的建安造价估算书。
2．2 初步设计阶段
初步设计工作是在方案设计基础上，对于工程规模、工程布局、结构形式等的具体落实。本阶段应根据初步设计图纸(含有作业图纸)和说明书及概算定额(扩大预算定额或综合预算定额)编制初步设计总概算；初步设计总概算一经批准，即为控制拟建项目工程造价的最高限额。
2．3 技术设计阶段(扩大初步设计阶段)
应根据技术设计的图纸和说明书及概算定额(扩大预算定额或综合预算定额)编制初步设计修正总概算。这一阶段往往是针对技术比较复杂、工程比较大的项目而设立的。
2．4 施工图设计阶段
应根据施工图纸和说明书及预算定额编制施工图预算，用以核实施工图阶段造价是否超过批准的初步设计概算。以施工图预算为基础进行招标投标的工程，则是以中标的施工图预算作为确定承包合同价的依据，同时也是作为结算工程价款的依据。
设计阶段的造价控制是一个有机联系的整体，各设计阶段的造价(估算、概算、预算)相互制约，相互补充，前者控制后者，后者补充前者，共同组成设计阶段工程造价的控制系统。
3 在设计阶段进行工程造价控制的主要原因分析
3．1在设计阶段进行工程造价控制可以使造价构成更合理
提高了资金利用效率及投资控制效率，通过编制和分析设计概预算，可以了解资金分配的合理性和工程各组成部分的投资比例。
3．2 在设计阶段进行工程造价控制可以使控制工作更主动
先按一定的标准，开列新建建筑物每一部分或分项的计划支出费用的报表，即造价计划。然后当详细设计制定出来以后，对工程的每一部分或分项的估算造价，对照漳价计划中所列的指标进行审核，预先发现差异，主动采取一些控制方法消除差异，使设计更经济。
3．3 在设计阶段进行工程造价控制便于技术与经济结合
设计时吸收造价工程师参与全过程设计，使设计从一开始就建立在健全的经济基础之上，在做出重要决定时就能充分认识其经济后果。
3．4 在设计阶段进行工程造价控制效果最显著
设计费一般不足建设工程全寿命费用的1％，但它对工程造价的影响却占到75％以上。由此可见，设计质量对整个工程建设的效益是至关重要的。所以，无论从造价管理系统环节看，还是从投资利用、投资控制方面看，设计阶段的工程造价管理工作不但必要，而且很重要，只能加强，不能削弱。
4 应用实例分析
湖南长沙一经济适用房和廉租房工程，各级政府领导十分重视其建设，要求降低成本，选用节能环保建筑材料，同时提高居住使用的舒适度，真正做到技术先进、经济合理、安全实用。下本楼结构形式采用砖混结构，共六层，一层～五层层高为2.8m，六层层高为3.0m，室内外高差为0.6m，采用承重粘土空心砖作墙体主材，结构布置采用纵横墙承重方案，结构体系力求平面和竖向规则。
4．1 地基处理方面
根据经验，地基应尽量使用天然地基，当天然地基无法满足工程要求时，要选择较经济的地基处理方案，这样能大大降低工程造价。
4．2 主要结构做法
4．2．1 墙体结构材料
考虑到节能保温、节约经济、就地取材，墙体采用承重粘土空心砖墙。
4．2．2 结构主筋
配筋计算在满足结构设计的前提下，钢筋宜尽量采用级钢筋，按现行材料价格信息，Ⅰ级钢筋5380元/t，Ⅱ级钢筋5480元/t，Ⅲ级钢筋5580元/t，价格基本相当，而材料的设计强度Ⅲ级钢筋显著提高，显然，使用川级钢筋要经济得多。
4．2．3 结构层高
据有关资料表明：层高每下降10cm，工程造价降低约1％左右。为此，本楼在满足使用的前提下努力降低层高，一层～五层层高取2.8m，六层层高取3.0m。
4．3 基础计算方面
根据设计经验，发现用PKPMCAD工程中JCCAD辅助基础结构设计时，其条形基础断面设计计算结果偏大。根据技术先进、经济、安全的原则，在本楼基础设计中决定采用手工计算方法。下面仅以一个断面为例来阐述二者计算结果的差异。该1-1断面为外纵墙某处。
4．3．1 荷载取值
370厚承重粘土多孔砖(双面抹灰)：6.56kN/m2：
第一层一第五层楼面恒载(最不利处)：4.7kN/m：
第一层一第五层露面活载(最不利处)：2.0kN/m；
屋面恒载(最不利处)：5.5kN/m2；
屋面活载(最不利处)：0.5kN/m2；
4．4 抗震验算方面
本楼采用PMCAD进行抗震验算。该场地抗震设防烈度为6度。因而抗震验算在结构设计中处于较为重要的位置。根据设计经验，发现既影响抗震验算结果，同时又与工程造价联系较大的有以下几个方面：
4．4．1 墙体材料自重。以往墙体材料为承重粘土砖，其重为22kN/m3(含双面抹灰)。经过PMCAD墙体主材不同容重输入值抗震验算结果对比表明；抗震柱断面设计值可以缩小很多。
4．4．2 抗震柱、圈梁使用I级钢筋。据有关资料表明：圈梁、抗震柱使用I级钢筋远比使用II级钢筋对提高抗震性能、增加延性方面具有显著作用。
4．4．3 砌筑材料分层设计。对于砌筑材料的种类、级别，如果按层进行设计，可以显著降低工程造价。本楼设计如下：
4．4．3．1 ±0.000以下，采用MU10承重粘土实心砖，M10水泥砂浆砌筑；
4．4．3．2 ±0.000以上到三层顶，采用MUl。承重粘土空心砖，M10混合砂浆砌筑；
4．4．3．3 四层到女儿墙顶，采用MUl0承重粘土空心砖，M5混合砂浆砌筑。
通过以上结构设计多方面工程造价的比较与分析，粗略一算，本工程即可节省投资近百万元。对于大型工程投资项目来说，设计细节上稍微“慎重”的考虑，对整个工程造价的影响也是相当巨大的。
5 项目设计阶段工程造价控制分析
要有效地控制建设工程造价，就要把控制重点转到设计阶段这个关键阶段上，提高设计质量，降低工程造价。
5．1 设计阶段工程存在问题分析
5．1．1 建设单位――付款设计图纸方案――设计人员(只对方案可行性和结构的安全性感兴趣)。设计单位经济责任感不强。初步设计时只从建筑规划、建筑规模、建筑空间、结构类型等方面考虑，片面追求新颖、精尖，对造价指标考虑不周或不顾及，施工图设计阶段往往只关注技术、安全，设计保守、盲目加大安全系数，限额设计执行不力。
5．1．2 设计评标办法――评标委员会(重技术、轻经济，指标评价体系尚未详细)。当前我国的工程设计招投标制已经把对设计阶段有效控制工程造价作为选择中标单位的主要标准之一。但目前对于设计方案的经济性还没有详细的评价指标体系，评选实际上就演变成了单纯确定设计队伍的简单过程。
5．1．3 限额设计推行不到位――设计人员(“三超”现象的普通存在)。限额设计就是按批准的投资估算控制初步设计，按批准的初步设计总概算控制施工图设计，即将上阶段设计审定的投资造价分成各专业，然后再分解到各单位工程和分部工程。5．1．4 (设计监理制度还没有强制推行)业主单位――很少主动委托――监理人员参与设计阶段。不少业主缺乏工程建设的管理经验和专业技术，在管理水平、技术水平上与设计项目管理主体之间形成严重的失衡状态，却又很少有意识委托专业人员进行设计监理。
5．2 工程设计阶段采取具体措施进行造价控制
针对以上问题分析，笔者认为可从以下几个方面采取措施，切实加强工程造价的合理有效控制：
5．2．1 改变设计收费办法，刺激设计人员重视设计的经济性。
我国目前设计单位收取费用的主要方式有两种：设计费＝工程造价×费率；
设计费＝建筑面积×单方面费用标准(元/m2)。
以上两种方式中费率(或单方费用标准)根据工程性质、结构类型的不同采用不同标准。由此可见，现行设计收费制度只考虑了工程规模和难易程度，没有考虑设计的经济合理性，不利于发挥设计人员的主动性和积极性。为此，可以在现有收费办法中加入对投资节约的奖励和投资超支的罚款部分。具体方法如下：
设计费＝概算数额×基本费率＋(概算数额－预算数额)×奖罚费率。
该方法体现了优质优价的经济原则。
5．2．2 推行设计招标制度，完善设计方案经济评价指标体系和规范。
首先，政府职能部门应该尽早制定出工业、民用等建筑设计方案详细的评价指标体制和规范的投标文件格式。其次，业主单位应该在招标文件中明确参评方案的投资估算(或设计概算)在评标过程中的重要性。最后，应该吸纳工程经济专业人员参与评标委员会，与其他评委一道综合评定每个投标方案的优劣，选择出最优设计方案。
5．2．3 充分运用价值工程等手段优选设计方案，大力推行限额设计。
限额设计可以运用价值工程理论和标准化设计等技术手段，按照估算控制概算、概算控制预算这种层层控制的方式，确保施工图预算不突破造价限额，即纵向控制；或者可以通过对设计人员进行严格考核，实施奖惩来确保设计质量，即横向控制。在限额设计的过程中，从选择建设场地和工程总平面布置开始直到最后结构零件的设计都应进行多方案比选，从中选取技术先进、经济合理的最佳设计方案。在方案优选过程中，要应用多种优化途径，如价值工程原理的应用、选择合理的招标方式等。
5．2．4引入设计监理控制，加强设计过程的监管。
建设单位选派从事过具体专业设计工作的造价工程师或者委托既懂设计又懂经济的专业监理机构，参与设计阶段的监理工作，及时发现隐含的设计缺陷、事物和有可能突破造价限额的事项，将必须的设计变更控制在施工之前，从而避免一些不必要的经济损失，最终实现设计阶段工程造价的有效控制。
钢结构初步设计方案范文4
关键词 城市地铁 矿山法隧道 洞内桩基托换技术
中图分类号： U45 文献标识码： A 文章编号：
1、前言
为适应城市快速发展的需要，目前国内很多城市都加快了轨道交通建设的步伐。而城市轨道交通线路往往都位于城市繁华区，地面建筑密集，建（构）筑物基础众多。这些既有建（构）筑物有时难以避免会对轨道交通建设造成干扰。本文结合工程案例，对矿山法施工隧道内如何进行既有建（构）筑物桩基托换的实践成果进行了总结分析，可供类似工程借鉴。
2、概况
深圳地铁2号线东延线工程黄贝岭站～新秀站区间，地面道路狭窄，两侧建筑密集，区间隧道线路为了避免下穿道路两侧大量的既有房屋，选择在道路下方穿行。隧道在下穿沙湾河时，需要下穿既有的沙湾桥。
如何在保证桥正常使用的前提下对其桩基进行处理，是本工程设计的重点和难点。
3、桩基托换设计方案的制定
3.1、下穿沙湾河桥段隧道设计工法
黄贝岭站～新秀站区间隧道综合多种因素考虑，采用盾构法施工。由于沙湾河桥3号台桩基础已侵入区间隧道范围，且桩基内主筋为Φ22钢筋，盾构无法直接施工，需提前对桩基进行处理。因此，本区间下穿沙湾河桥段隧道选择了矿山法开挖支护并结合进行桩基托换处理，然后盾构空推施作管片衬砌的施工方法。
3.2、桩基托换方案的比选
对侵入隧道结构范围的桩基进行处理，最好也是最安全的方案是从地面进行处理。地面处理分为拆除重建与地面进行桩基托换。
首先，设计考虑将沙湾河桥拆除重建，但如同上面所述，该桥为进出新秀片区的主要交通干道，施工期间其桥上交通不能中断，临近区域交通疏解方案也非常困难，故该方案不可行。
其次，设计考虑在地面进行桩基托换的方案。沙湾河为深圳的泄洪通道之一，常年流水且水量较大，加之桥址处距离深圳海域近，水位受每天海水涨、落潮影响，变化很大。受水流影响，桥下基本没有施工空间，施工十分困难，故该方案实施难度很大。
由此，设计在综合分析了沙湾河桥的结构和受力模式后，确定其桩基轴力不大，需要托换的只是侵入隧道开挖轮廓线的部分桩基，提出了把桩基托换处理放到地下并与区间隧道开挖支护施工一起进行的方案。
3.3、理论计算分析
经理论计算，隧道施工时，先对其中1根桩进行局部破除，及时施作托换梁结构，托换结构形成并完成桩基受力转换后，再进行下一根桩的托换施工。这样，可以保证桥梁结构整体的安全，不会影响其整体受力效果，保证桥梁的正常使用。隧道结构计算采用ANSYS有限元通用程序软件进行，结合采用地层-结构模型、荷载-结构模型两种模式，将桩基荷载作为一集中点荷载加在隧道托换结构上进行计算，由此确定隧道托换结构。
3.4、设计托换步骤
结合理论计算，在确保既有桥梁安全使用的前提下，设计对托换的每个步骤分别作出了详细的设计。
（1）该段隧道从2号竖井西端进洞后，以环形台阶法开挖至受影响的第一根桩时，为便于架设钢架，沿初支外边缘对桩进行第一次局部凿槽，破除厚度约为400mm，桩凿槽后保留部分桩的主筋与初支型钢钢架焊接牢固，形成一个整体。初支及时封闭成环，施工过程中钢架与桩槽之间的空隙采用钢锲锲进，并对初支背后的空隙应及时注浆充填密实。
（2）对隧道初喷后继续开挖至桩的另外一侧边缘，沿初支外边缘对桩进行第二次局部凿槽，破除厚度约为400mm，桩凿槽后保留部分桩的主筋与初支型钢钢架焊接牢固，形成一个整体。初支及时封闭成环，施工过程中钢架与桩槽之间的空隙采用钢锲锲进，并对初支背后的空隙应及时注浆充填密实。
（3）隧道继续开挖一定距离，在有施作托换梁的空间后，应立即封闭掌子面，施作托换梁的主筋。由于桩径较大，而托换梁主筋间距较小，需凿除桩的表面混凝土，但应至少保留桩身1/3以上的面积。剩余的桩体，应至少保证有一根托换梁主筋穿过。对于较难穿钢筋的桩体，采用植筋的方式，钢筋锚入桩体15d。
（4）在托换梁强度完全达到设计要求，每根托换梁两边托换板（衬砌）浇筑且达到一定强度，受力转换完成后，采用人工或机械破除桩体，切忌采用爆破。
（5）重复（1）～（3），托换侵入隧道剩余的每一根桩。由于桩间距较小，而一次只能破除一根桩，可按平面图中的方式布置托换梁。托换梁与线路中心线斜交，纵向长1322mm～2000mm，厚800mm。
（6）待侵入隧道内的桩基托换完毕后，托换梁之外的部分应施作托换板。
（7）待侵入隧道内的桩基破除完毕后，应对掌子面前方6m的围岩进行全断面注浆加固，注浆管采用PVC塑料管，注浆材料应不能影响后期盾构掘进，并施作一1000mm厚的素模筑砼端头墙。
4、洞内桩基托换施工
4.1施工总原则：
在进行桩基托换时，一次只托换一根桩。保证每根桩一次只破除1/3原桩体来做托换结构，并且严格做到必须形成托换结构后，才继续进行原桩基结构的下一次破除，循序渐进，直至完成一根桩的托换。施工关键点。
4、2施工关键点
（1）左右线两隧道开挖工作面应有一定的安全间距（>30m），若变形较大，托换梁应紧跟初期支护，桩体暴露以前，应对桩基底部进行补注浆加固，并保证施工期间桩底围岩密实、不受扰动。
（2）每根桩被托换以前，必须有2榀型钢钢架嵌入桩体。托换梁混凝土强度完全达到设计要求后才能破除桩体。
（3）施工完毕后应保证隧道6.6m的净空要求，以保证后期盾构能顺利拼管片通过。
（4）整个桩基托换施工过程中，需加强对上部沙湾河桥桥面、桥台、桥墩的沉降、倾斜，沙湾河水位和河堤变形以及周边管线的沉降的监测。
（5）在隧道施工前，施工单位应对该地层条件和桥梁的设计施工情况进一步调查研究，并对可能遇到的情况做好应急处理措施。
4.3施工监测
施工监测共分为洞内监测、桥桩基承台监测、桥面监测等。除了有施工单位自己的监测网络外，还有单独的第三方监测，和施工单位的监测情况进行验证，保证了监测数据的可信度与完整性。
5、结束语
通过本工程案例，可以得出以下结论：
（1）在轨道交通建设过程中，对于局部难以避免的下穿既有建（构）筑物，设计和施工是可以进行有效处理的。
（2）对于在复杂环境下进行桩基托换，如本文提到的在矿山法施工隧道内进行桩基托换，一定要以理论计算作为设计的前提，并结合具体的结构容许沉降等指标进行设计与施工，确保原结构安全与施工安全。
（3）要充分利用原结构的整体受力，细分工序，在不影响原结构安全的前提下，对原有结构进行分次、逐步处理，完成其受力模式转换。如本设计强调的对有影响的桩一次托换一根；桩基托换时每次只破除原桩体的约1/3，这样既满足施工要求，又可以保证对原结构的破坏影响降到最低程度。
（4）每一步都要待托换结构完成，受力模式转换结束后，才能进行下一步的托换。这样步步为营，循环作业，直至完成全部托换施工。
参考文献
【1】中铁二院工程集团有限责任公司 深圳地铁2号线东延线2227标工程施工图设计2008
钢结构初步设计方案范文5
关键词:小高层住宅;短肢剪力墙
一、工程概况
长春某住宅小区，总建筑面积120000m2左右，由15栋小高层组成。主体结构为地上十二层，无地下室，层高3.00m，为普通住宅，单栋建筑面积8000m2左右。开发商为了尽可能的增加性价比，要求设计对结构方案进行优化，并要求在满足安全和适用的前提下，主体结构用钢量控制在50kg/m2以内。为了满足开发商的要求，设计作了以下三个方案的比较，并从中优选出最优方案。
二、方案一：采用框架-剪力墙结构
本方案的特点是依据建筑平面布局设置框架柱和剪力墙，框架-剪力墙结构同时兼有框架、剪力墙结构的优点，在办公类高层建筑中应用相当普遍。经初步计算，按此方案设计，主体结构用钢量为47kg/m2左右。但此方案缺点是住宅室内露柱露梁，浪费室内空间，销售价格比剪力墙结构的要低，影响后期销售。
三、方案二：采用普通现浇钢筋混凝土剪力墙结构
本方案的特点是依据建筑平面布局设置钢筋混凝土抗震墙，对较长的墙开结构洞将其分为联肢墙，使各墙段的刚度均匀，由于抗震墙较多，可以构成整体抗侧力很强的体系，对较高建筑抗震特别有利。但若房屋高度不大，反而会造成因刚度过大而招致较大的地震作用，而且造价也会增大。而且，经初步计算，按此方案设计，主体结构用钢量为60kg/m2左右，并非是理想的方案。
四、方案三：短肢剪力墙结构
近年来，随着人们对住宅，特别是小高层及多层住宅平面布局与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是经过不断的实践和改进，以剪力墙为基础，并吸取框架的优点，逐步发展而形成一种能较好适应小高层住宅建筑的结构体系，即所谓“短肢剪力墙”结构体系。“短肢”剪力墙仍属于剪力墙结构体系，只不过是采用较短的剪力墙肢（短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙），而且通常采用t形、l形、］形、+形等。当这些墙肢截面高度与墙厚之比小于等于3时，它已接近于柱的形式，但并非是方柱，因此称之为“异形柱”。故从广义角度讲，宜将这种结构体系称之为“短肢剪力墙——筒体和一般剪力墙结构体系”。另外所谓“筒体”就是以楼电梯间所组成的钢筋混凝土核心筒；所谓“一般剪力墙”就是指墙肢截面高度与墙厚之比大于8的剪力墙。本方案的特点：结合建筑平面、利用间隔墙位置来布置竖向构件，剪力墙的数量可多可少，剪力墙肢可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同尺寸和布置以调整刚度和刚度中心的位置；由于减少了剪力墙数量，而代之以轻质填充墙，不仅房屋总重量可以减轻，同时也可适当降低结构刚度，使地震作用减小,这不仅对基础设计有利，而且对结构抗震较为有利,同时也可降低工程造价,还可加快施工进度。这种结构体系通常视建筑平面及抗侧力的需要，将中心竖向交通区处理成为筒体，以承受主要水平力。经初步计算，按此方案设计，主体结构用钢量为48kg/m2左右。
从以上三种方案的分析比较可以看出，无论是建筑合理还是经济指标，第三方案均优于前两方案，更为经济合理，故本工程最终采用了短肢剪力墙结构。
五、短肢剪力墙结构设计时应注意的一些问题
由于短肢剪力墙在地震区应用经验不多，为安全起见，《高层建筑混凝土结构技术规程》（jgj3-2002）对这种结构抗震设计的最大适用高度、使用范围、抗震等级、筒体和一般剪力墙承受的地震倾覆力矩、墙肢厚度、轴压比、截面剪力设计值、纵向钢筋配筋率等均作了相应更为严格的规定。此外，短肢剪力墙结构在设计时要选择适合的计算软件，合理地选择计算分析方法，确定计算模型和相关参数，并加强对计算结果合理性判断，特别要加强概念设计，对一些不利部位加强构造措施。在符合规范要求的情况下，经过合理的计算和设计，短肢剪力墙结构就能够达到良好的效果。短肢剪力墙结构设计时应注意的主要问题如下：
高层点（板）式住宅采用短肢抗震墙结构体系，只要抗侧力构件布局合理仍然是比较理想的一种结构体系，但在地震区，高层建筑中，剪力墙不宜过少，墙肢不宜过短，因此不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑，要求设置剪力墙筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体和一般剪力墙共同抵抗水平力的结构。
短肢墙的布置应合理、对称、均匀，力求质量中心与刚度中心重合。
短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，因此应加墙其抗震构造措施，如减小轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率。
主要抗侧力结构（筒体或长墙）一般利用楼、电梯间，但要注意刚度的均衡性，不要集中在一处布置，使建筑产生过大的扭转效应。同时筒体要有足够的刚度，其平面尺寸不宜过小，要使筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%，形成多道抗震防线。为了确保水平力可靠传递，核心区楼板适当加厚，与核心筒相连的连梁按强剪弱弯设计，短肢墙之间的梁净跨不宜过小（一般取4~6m），使其具有一定的耗能作用。
短肢墙受力以承担竖向荷载为主，承担水平荷载为辅，其截面尺寸要适当，墙肢截面高度与厚度之比宜在5~8左右为好，且墙厚不应小于200mm，当墙肢截面高度与厚度比小于等于3时，应按柱的要求进行设计。短肢墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6、0.7，对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，因其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1。
短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙的抗震等级提高一级采用，主要目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性。
对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应按规范调整，其他各层也要调整，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2，主要目的是避免短肢剪力墙过早剪坏。
短肢剪力墙——筒体和一般剪力墙结构体系，电算分析力学模型建议采用高层建筑结构空间有限元分析软件satwe,按短肢剪力墙结构体系考虑。短肢墙之间的梁应根据跨高比的不同分别按连梁、框架梁计算内力和配筋（即一般情况下当短剪力墙洞口形成的跨高比小于5的连梁，应按连梁进行设计；当跨高比不小于5时，宜按框架梁进行设计）。短肢墙仍属于剪力墙的范畴，配筋可采用一般剪力墙的计算方法，但是对于长宽比小于3的短肢墙则必须按柱的方法进行设计。注意整体计算需考虑填充墙对结构基本自振周期影响，折减系数可取0.9~1.0
如前所述，由于近年兴起的短肢剪力墙结构既有利于住宅建筑布置，又可进一步减轻结构自重，控制用钢量，取得良好的经济效果，故受到了开发商的认可和喜欢，并越来越多地应用于小高层住宅的设计之中。
参考文献
[1] jgj3-2002，高层建筑混凝土结构技术规程，北京，中国建筑工业出版社，2002。
钢结构初步设计方案范文6
关键词：隧道;塌方;处治;
1、工程概况
某高速公路隧道为左右线分离式，左洞长920米，右洞长850米。隧道穿越地层主要为未胶结砾岩、粉质泥岩、粉砂岩、砂岩和泥质粉砂岩，围岩为Ⅳ、Ⅴ级，围岩条件较差，岩层以上为沟谷堆积亚粘土体，厚2～15米，节理发育，产状50º∠88º、120º∠78º、325º∠87º，地下水丰富，土体内含水量较大，属于典型的“顺层滑”地带，不利于施工。
2、塌方经过及施工情况
2.1塌方经过
该隧道右洞掘进至某掌子面时，左侧拱顶部位出现小面积塌方，塌方高度约1m。当时洞内围岩为紫红色砂质泥岩，洞身右半断面围岩整体性较好，左半断面围岩较破碎，节理发育。为了防止塌方加剧，施工人员及时对塌方部位进行了初喷。1小时后，塌方部位再次出现落石，立即组织人员及设备退至安全地带。又2小时，塌方加剧，塌方体呈未胶结碎石土，含有大块泥岩，围岩节理面及塌方面受挤压成镜面状，拱顶节理面大致呈水平方向，左侧拱部有少量裂隙水渗出。3小时后，拱顶再次大体积塌方，塌方体将掌子面基本掩埋，塌方体为泥岩，夹大量泥土及塑状泥块。
2.2施工情况
施工遵照原设计进行，原设计情况：本处设计为Ⅳ级围岩，支护形式为SA4（具体支护参数为：没有超前，初期支护为I14工字钢拱架，间距1.0m，仰拱无工字钢，外挂单层Φ6冷轧带肋钢筋网片，系统锚杆为Φ25×5mm中空注浆锚杆，长3.0m，C25喷射砼，厚度为20cm，二衬砼为35cm厚C25级素砼）。掌子面位置处于半山腰，距山坡底20m，覆盖层厚27m。据设计资料揭示，掌子面地质情况为：洞身位于中薄层状的粉砂质泥岩及砂岩互层中，产状340°∠20°，节理较发育；上伏未胶结砾岩。
3、塌方原因分析
3.1地质方面
原图纸地质设计状况与现场实际状况不相吻合，塌方地段围岩处于断层破碎带，软硬交互，受地质构造强烈影响，节理裂隙发育，泥夹层交互，结构松散，地下水丰富，使得岩层之间产生相对滑动成为可能，而左右洞之间为推移式滑坡体，使得隧道结构承受一定的偏压。
3.2施工组织方面
引发塌方的直接原因为：施工方法不当，过分扰动围岩，而拱脚处基岩承载力较低，上边墙施工开挖扰动围岩和拱圈，较长时间未进行边墙基础和后续工序的施工，使初期支护拱圈的下沉量不断增加，加上连日来大量降雨，围岩裂隙内含水量急剧增加，围岩重量加大，变形加速，且围岩自身有滑动趋势，造成初期支护结构下沉，由小到大，由缓而急，最后造成塌方。
3.3施工质量方面
根据现场实际状况，经质量检查时发现：锁脚锚杆施打不及时或数量不足，初期支护拱圈厚度小于设计厚度且表面不够圆顺，变更设计后导管注浆不密实，连接部位焊接或栓接不符合设计要求，超开挖后初期支护背后回填不密实，进尺有时偏大等等。
4、塌方处理方案：
先封闭掌子面，注浆加固掌子面；洞内设双层小导管超前注浆，然后采用CRD开挖方法小断面小进尺掘进通过塌方部位。
具体做法：
4.1、将掌子面注浆封闭。拍实塌方体表面，喷射20cm厚C25砼后，掌子面按1×1m打入Φ42mm小导管，打入深度2m，对掌子面进行封闭注浆。浆液采用水灰比为1:1～1:0.6水泥浆液，注浆压力初压0.5Mpa，终压2Mpa。
洞内从距最后一榀工字钢2米处沿拱顶132°圆心角范围内打入Φ60×4mm超前注浆导管，导管环向间距40cm，与线路夹角呈20°(由于受拱架影响，角度再小便无法施工)，导管长为3m，每1m一个循环，进行注浆，浆液采用水泥-水玻璃浆液。为方便在松散塌方体打入小导管，可先期打入2～3根长注浆管对松散塌方体进行预注浆固化。见下图。
4.2、注浆结束12h后，采用CRD法开挖，支护参数调整为：钢架Φ25mm四肢格栅钢架，间距50cm，仰拱封闭成环；拱架外侧设钢筋网片， C25喷射砼厚度25cm，径向设42×4mm注浆小导管，导管长度4.5m，间距0.3m，尾端与格栅钢架焊接牢固，浆液采用水泥单液浆。每榀钢架每侧设6根锁脚锚杆，分散状打入。
4.3、由于洞身右半断面围岩较完整，需要爆破施工，左半断面虽已注浆，但在泥岩及泥土中，不可能形成很高的强度。因此为避免右半断面的开挖爆破影响左半断面的稳定，同时提高施工过程中塌方部位的自稳，采用CRD法进行掘进开挖。即先开挖左半断面上导坑，坚持一榀一进尺，于隧道中线位置设格栅钢架支撑及临时仰拱，及时封闭支护。左半断面通过塌方体后，封闭稳定开挖掌子面，再开挖右半断面。开挖时，保留核心柱支撑。如下图。
4.4、及时施做下导坑。下导坑施工时，边墙采用跳槽开挖的方法，两侧交错施工，施工中仍保留核心柱。
具体施工步骤：
第一步：打设①部超前小导管并压浆，开挖①部土体；喷射拱部初喷砼，，架设拱部①部钢架和临时核心柱钢架及临时仰拱钢架；铺设①部拱部钢筋网，喷射拱部及核心、临时仰拱喷射砼。
第二步：打设②部超前小导管并压浆，开挖②部土体；喷射拱部初喷砼，，架设拱部②部钢架及临时仰拱钢架；铺设②部拱部钢筋网，喷射拱部及临时仰拱喷射砼。
第三步：开挖③部土体；喷射边墙初喷砼，架设③部边墙钢架和临时核心柱钢架及仰拱钢架；铺设③部边墙钢筋网，喷射边墙及核心、仰拱喷射砼。
第四步：开挖④部土体；喷射边墙初喷砼，架设④部边墙钢架和仰拱钢架；铺设④部边墙钢筋网，喷射边墙及仰拱喷射砼。
4.5、及时安排二衬的施工。二衬施工时，拆除核心柱后，及时施做二衬。二衬砼改为45cm厚C25钢筋砼，配筋同SA5支护。具体施工步骤：
第一步：拆除下部核心柱，绑扎仰拱钢筋和施工仰拱砼。
第二步：拆除上部核心柱和临时仰拱，铺设防水层，绑扎拱墙钢筋和施工拱墙二衬砼。
4.6、在塌方部位的正上方，从地面垂直钻设直径大于Φ15cm的钻孔直通塌方空洞，用砼输送泵将C20砼注入其内直至将其填充饱满。
4.7、本塌方处渡过后，围岩级别仍徘徊在Ⅳ、Ⅴ级之间时，建议将I14工字钢变成Φ25mm钢筋格栅钢架，能够提高初期支护的刚度及强度。
5、结论
经过严格按照施工方案施工处理后，隧道施工进展良好，结合施工过程，得到以下几点体会：
1）、注意地质资料的准确性，提高信息化设计与施工水平施工，设计不仅要重视施工前的地质勘探结果，更要重视施工中揭露的地质状况，地质变化时应及时变更设计，同样施工单位应及时反应施工中的地质变化。
2）、初期支护应该充分考虑围岩变形的特点，对于围岩早期发展变形快的情况，应采用施工简便，强度增长快，刚度大的支护形式，如超前小导管，预注浆加固、刚拱架、喷射混凝土等，以确保围岩的稳定性。
