第26卷第4期Vol 26 No, 4陳偉誠(chéng)、劉厚純、熊耀瑩:施工結(jié)構(gòu)安全與動(dòng)力學(xué)計(jì)算BUILDING CONSTRUCTIOI施工結(jié)構(gòu)安全與動(dòng)力學(xué)計(jì)算口陳偉誠(chéng)(上海凱鑫建設(shè)工程有限公司200435)口劉厚純熊耀瑩(蘇中建設(shè)集團(tuán)有限公司上?！菊酷槍?duì)施工中高發(fā)事故的動(dòng)力學(xué)分析發(fā)現(xiàn),沖擊能對(duì)結(jié)構(gòu)剛度和被沖擊的結(jié)構(gòu)材料比能是施工結(jié)構(gòu)事故危險(xiǎn)的焦點(diǎn)和理論棖源。通過(guò)對(duì)比能的研究還發(fā)現(xiàn)動(dòng)靜兩種方法的結(jié)果相悖,與此同時(shí),還意外發(fā)現(xiàn)了有趣的沖擊等體積結(jié)構(gòu)應(yīng)力雷同效應(yīng),和直接利用能量原理求解結(jié)構(gòu)應(yīng)力的新方法?！娟P(guān)鍵詞】沖擊能動(dòng)力學(xué)應(yīng)變能比能結(jié)構(gòu)剛度變位撕裂原理【中圖分類(lèi)號(hào)】TrU311/文獻(xiàn)識(shí)別碼A【文章編號(hào)】1004-1001(2004)04-0342-03Structural Safety and Dynamic Calculation for ConstructionChe Weicheg Liu Houchun Xiong Yaoying歷史上所向披靡的拿破侖鐵軍因齊步走的小小失誤導(dǎo)致行軍途中橋斷人亡的慘劇,美國(guó)911事件中國(guó)貿(mào)中心雙子星座的徹底摧毀,這些都是動(dòng)荷載沖擊作用形成的強(qiáng)L曲線(xiàn)大破壞力。我們?cè)谑┕ぶ谐Ｒ?jiàn)模架的倒塌、塔吊鋼絲繩滑輪圖1簡(jiǎn)支梁受靜力示意圖的緊固高強(qiáng)螺栓成組地被剪斷、包括一些基坑圍護(hù)塌方事故都可以看到類(lèi)似的影像。這一切不得不引起我們反思:以算強(qiáng)度的安全系數(shù)鎖定為2就是這個(gè)道理),在建筑施工中靜力學(xué)方法分析結(jié)構(gòu)應(yīng)力的舉措與實(shí)際形成的動(dòng)力過(guò)程的的轉(zhuǎn)料平臺(tái)就可能發(fā)生突然添載的情況,而我們習(xí)慣于將結(jié)果孰是孰非?可變荷載的系數(shù)與房屋結(jié)構(gòu)的荷載系數(shù)等同取1.4是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的。同時(shí)我們還無(wú)法保證吊車(chē)司機(jī)有絕對(duì)把握保障吊1以動(dòng)力學(xué)觀(guān)點(diǎn)洞察結(jié)構(gòu)受力過(guò)程物不產(chǎn)生絲毫的自由墜落的現(xiàn)象發(fā)生。眾所周知,一個(gè)簡(jiǎn)支梁上作用一集中力,梁有一變形△s,梁給予P力的反力亦為大小相等方向相反的反作用力ATER然而當(dāng)P力與梁面剛剛接觸時(shí),梁給予作用反力并沒(méi)有P力大,當(dāng)變形為△s時(shí)作用力與反作用力所達(dá)到數(shù)值相等根據(jù)能量守恒原理就隱藏了一個(gè)很大的矛盾,即外力P作圖2簡(jiǎn)支粱受沖擊荷載功為P·△s,梁的變應(yīng)能僅為P·△s÷2,這一差距標(biāo)志著靜力的平衡,但能量不平衡,P力作用多余的能量必然引起因此,P(H+△)=F·△/2梁的震蕩,通過(guò)震蕩消耗了多余的能量。為此我們?cè)谧屑?xì)觀(guān)根據(jù)梁的彈性變形原理可知△/△s=F/P=K察當(dāng)梁瞬時(shí)震蕩過(guò)程的最大沖擊和最大變形,設(shè)梁瞬時(shí)最將K代入上式,并可解出:K=1++2HA3……(2)大變形為△,根據(jù)能量守恒原理可建立下式如H=0時(shí),K=2與前分析結(jié)果相同。從(2)式來(lái)分析沖P·△=F·△/2F/P=2令F∥P=K(1)擊系數(shù)與H和△s有密切關(guān)系。當(dāng)我們以5×5cm2木方、跨上式表明即P力突然加荷梁上時(shí),P力因梁極其微小的度為1m的簡(jiǎn)支梁中央作用10N(1kg)的荷載,木材按靜力計(jì)變形而形成梁的瞬時(shí)應(yīng)力可能性與靜載計(jì)算相比提高了算最大應(yīng)力為omax=0.12MPa倍(這一結(jié)果為 Poncelet所發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期以來(lái)人們?cè)巡牧嫌?jì)如果將1kg重物從35cm處下墜時(shí)木材最大應(yīng)力為【收稿日期】2004-05-14Tr山中國(guó)煤化工!施工現(xiàn)場(chǎng)在澆筑混凝【作者簡(jiǎn)介與地址】陳偉誠(chéng),男,1982生,大學(xué)專(zhuān)科,上海凱鑫建設(shè)工程有限公司技術(shù)科。聯(lián)系地址:上海市通河路45號(hào)時(shí),口計(jì)人員因遵循我國(guó)現(xiàn)有(200435),電話(huà)021-3609020。的規(guī)范而無(wú)視于客觀(guān)的現(xiàn)實(shí),所以事故的發(fā)生并不意外(當(dāng)342《建筑施工》第26卷第26卷第4期Vol 26 No練偉誠(chéng)、劉厚純、熊耀瑩:施工結(jié)構(gòu)安全與動(dòng)力學(xué)計(jì)算NG CONSTRUCTION然還有其它原因)料比能也有限值。在靜力學(xué)中高強(qiáng)度的材料占有優(yōu)勢(shì),但許5000N多高強(qiáng)度的材料其破裂比能極限要比低強(qiáng)度的材料要小,因而在使用螺栓或吊鉤時(shí)安全上往往規(guī)定只能使用低強(qiáng)度的圓鋼而禁止使用高強(qiáng)度的低合鋼。鋼絲繩因破裂比能極限較低,故上人結(jié)構(gòu)安全系數(shù)取14之多,盡管如此事故還是時(shí)有發(fā)生,至于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件抗沖擊能力也差,所以小孔板樓蓋斷塌的事故全國(guó)發(fā)生也不在少數(shù)。如果材料受沖擊比能分布不勻僅集中于某一個(gè)點(diǎn)線(xiàn)上則材料在不大的沖擊力下就可能使材料比能升至破裂極限圖3螺栓抗剪切示意圖狀態(tài)。如裁玻璃的鉆石僅在玻璃上劃開(kāi)一條僅有幾微米的刻痕,再在玻璃的另一側(cè)用力,玻璃就會(huì)輕輕折斷。裁?，F(xiàn)象在另一方面沖擊系數(shù)還取決于△s值,某些地方細(xì)小的關(guān)建筑結(jié)構(gòu)中破壞力較大,如果混凝土表面有收縮裂縫,在輕鍵結(jié)構(gòu),由于剛度大(△s值很小)也會(huì)導(dǎo)致K值的劇增。上微外力作用下馬上就會(huì)貫穿和向縱深發(fā)展,為此三峽大壩對(duì)海某高層施工過(guò)程中曾發(fā)生電梯井內(nèi)模板托架因鋼銷(xiāo)切斷所有的暫時(shí)無(wú)害混凝土裂縫都進(jìn)行了認(rèn)真的處理發(fā)生墜落事故。究其原因工程師設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)毎個(gè)鋼銷(xiāo)承受切比能高度集中的另一種狀態(tài)是撕裂現(xiàn)象,因?yàn)橥饬λ隽π∮?00kg的荷載按靜力計(jì)算,用安全系數(shù)大于10的的功僅作用在一點(diǎn)上,所以材料比能急劇升高,賣(mài)布人不用d25mm圓鋼。但在模板吊裝時(shí),司機(jī)對(duì)電梯井內(nèi)的情況只能剪刀就可以利用一個(gè)小口把能承受10kN以上拉力的布輕靠指揮間接獲得落地信息。假設(shè)模板可能在停放時(shí)僅有1cm輕以數(shù)十牛的力撕開(kāi)。在高層整體腳手架坍塌過(guò)程中由某一的墜落沖擊。則H=10mm,圓鋼截面A=490.9mm吊點(diǎn)破裂而后各吊點(diǎn)逐步各個(gè)擊破的“撕裂”過(guò)程也不鮮見(jiàn)。在焊接構(gòu)件中焊縫應(yīng)力實(shí)際也存在應(yīng)力集中而造成比能△s=PL/GA=0.001289mm分配不勻的現(xiàn)象,在動(dòng)載作用下焊縫逐步被撕開(kāi),所以許多G一鋼材剪切模量79×10MPa鋼結(jié)構(gòu)大橋的倒塌和焊縫有特別的關(guān)聯(lián)。如果我們把沖擊能沖擊系數(shù)由公式(2)可得出為K=124.567沖擊力=P作用在一個(gè)微小的體積上,比能將隨著被作用物體的縮小而K=622.8kN升高,如圖3中將L縮小就可能使沖擊系數(shù)達(dá)到幾千倍,用原設(shè)計(jì)中安全系數(shù)大于10,工程師感覺(jué)安全良好,而實(shí)僅幾公斤的錘子來(lái)沖切一根25mm的鋼筋就是這個(gè)道理。際通過(guò)上述計(jì)算d25mm鋼銷(xiāo)剪斷勢(shì)在必行,因500kg模板cm的自由墜落就會(huì)造成620kN的沖擊力。漁竿的制作者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做得細(xì)而長(zhǎng),這樣可以加大△s值以減小魚(yú)兒想脫鉤的沖擊力。習(xí)慣于靜力計(jì)算的工程師卻不容易理解,如前例將5×5cm2木方跨度從1m改為500cm時(shí),木材的沖擊應(yīng)力反而比跨度為1m時(shí)加大成1.414倍這是由于跨度縮小對(duì)△s值的收斂的三次方的速度縮小圖4焊縫應(yīng)力分布△s=FL/48El,而內(nèi)力的收斂為一次方M=FL/4。對(duì)此下面我們還可以從比能的角度來(lái)觀(guān)察將會(huì)更直觀(guān)。在我國(guó)過(guò)去的屋面防水油氈規(guī)范中曾明確規(guī)定當(dāng)基層靜力學(xué)的計(jì)算無(wú)法估價(jià)動(dòng)力沖擊后果,白象忠教授主編可能有變形時(shí),不應(yīng)采用滿(mǎn)貼法,而是以點(diǎn)貼或條貼等空鋪的《材料力學(xué)》(2003年版)教材中舉例某機(jī)械在10秒內(nèi)剎方法。其目的就是有效防止基面開(kāi)裂而降低油氈的形變比車(chē)改為急剎車(chē)時(shí)對(duì)一個(gè)圓軸的剪力便上升了395倍,可見(jiàn)動(dòng)能,以保護(hù)油氈不致開(kāi)裂。通過(guò)材料比能研究,使我們更清楚力沖擊對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞是十分厲害的。材料力學(xué)的本質(zhì)2關(guān)于沖擊比能的討論3沖擊等體積應(yīng)力雷同效應(yīng)所謂比能即單位體積的應(yīng)變能,某材料單向受力時(shí)的應(yīng)在靜力學(xué)中改善梁的斷面可以提高承載能力,我國(guó)宋代力狀態(tài)σ和比能u之間有密不可分的關(guān)系,可用下式表示:《營(yíng)造法計(jì)管部番時(shí)峰圓木化方(矩形)的u=a2/2E或a=√2uE最佳尺中國(guó)煤化工結(jié)果1:0.707+分上式僅適用于材料處于彈性階段,而當(dāng)至彈塑性階段則相似。然CNMHG正方形為最經(jīng)濟(jì)因可由材料應(yīng)力應(yīng)變圖求出。材料的應(yīng)變有一個(gè)限值,因而材為正方形為圓中面積極值,可以獲得最大體積的梁而降低沖2004年第4期第26卷第4期Vol 26 No 4許月根:建筑施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全隱患與治理對(duì)策BUILDING CONSTRUCTION建筑施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全隱患與治理對(duì)策口許月根(上海建工(集團(tuán))總公司200120)【摘要】為解決建筑施工用電不規(guī)范等安全隱患,一一例舉當(dāng)前施工用電中存在的主要通病提出了建立安全管理體系的構(gòu)想和相對(duì)應(yīng)的冶理對(duì)策?！娟P(guān)鍵詞】建筑施工臨時(shí)用電應(yīng)患冶理【中圖分類(lèi)號(hào)】rU852/文獻(xiàn)識(shí)別碼A【文章編號(hào)】004-1001(2004)04-0344-03Hidden Safety -Trouble of Temporary Power Supply in Construction Siteand Preventive MeasuresXu yuegen1建筑施工現(xiàn)場(chǎng)用電通病三十條近幾年通過(guò)各種形式的檢查,發(fā)現(xiàn)在施工現(xiàn)場(chǎng)用電中【收稿日期】2004-06-29存在著漏電保護(hù)器、保護(hù)接零(接地)以及線(xiàn)路敷設(shè)不正確等【作者簡(jiǎn)介與地址】許月根,男,52年生,上海建工(集團(tuán))方面的通病,大致有以下三十條:總公司安全設(shè)備處處長(zhǎng)高級(jí)工程師。聯(lián)系地址:上海市浦東新區(qū)1)、把配電箱當(dāng)作開(kāi)關(guān)箱使用,控制多臺(tái)設(shè)備。福山路33號(hào)(200120),電話(huà)。2)、一只開(kāi)關(guān)箱控制兩臺(tái)用電設(shè)備擊應(yīng)力。當(dāng)外部同樣多的沖擊能作用在某一結(jié)構(gòu),若體積不再作專(zhuān)題詳細(xì)討論。變,僅改變結(jié)構(gòu)的尺寸組成并保證尺寸改變后能維持原有比能分配的比例關(guān)系,則結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力和最大比能也不會(huì)變4結(jié)語(yǔ)化。我們把這一現(xiàn)象稱(chēng)為沖擊等體積應(yīng)力雷同效應(yīng)。這一現(xiàn)象不僅有趣,而且也很重要,為我們繞過(guò)靜力方法直接通過(guò)切結(jié)構(gòu)的破壞的過(guò)程并不是靜力學(xué)所能描述的,通過(guò)動(dòng)能和結(jié)構(gòu)體積來(lái)求解梁內(nèi)最大應(yīng)力提供了可能。為了直觀(guān)以上說(shuō)明靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)以不同的視點(diǎn)來(lái)觀(guān)察問(wèn)題時(shí)有天地了解沖擊應(yīng)力的雷同效應(yīng)本質(zhì),現(xiàn)以舉例說(shuō)明:我們將一壤之別,但我們一直墨守陳規(guī)沿用舊法以靜止的方法來(lái)處理等體積的三個(gè)木條變換尺寸后組成作簡(jiǎn)支梁進(jìn)行等沖擊應(yīng)力的運(yùn)動(dòng)與變化,顯然是不能與客觀(guān)事實(shí)相吻合的,所以事力雷同效應(yīng)的驗(yàn)算如下:故也必然會(huì)發(fā)生。因此從有關(guān)規(guī)范的源頭應(yīng)把動(dòng)力設(shè)計(jì)納入木材尺寸「黔度荷沖擊高度沖擊系沖擊應(yīng)力靜力變形沖擊瞬間變靜應(yīng)力程序,不能以一個(gè)簡(jiǎn)單的模糊系數(shù)來(lái)抵擋一切,否則將是掩Lxbxbmm l mmIN H△=△N/m耳盜鈴。這里特別要指出的是我國(guó)塔吊的設(shè)計(jì)工程師應(yīng)充分00081090138159900531601考慮動(dòng)力學(xué)對(duì)各部件的沖擊力計(jì)算對(duì)于在設(shè)計(jì)中不能滿(mǎn)足500×50×100500103501093158950063s06210500×109010390505159051323400最不利的工況時(shí)應(yīng)在設(shè)計(jì)中加以說(shuō)明如嚴(yán)格控制回轉(zhuǎn)和吊物的下降速度,乃至剎車(chē)的時(shí)間(因急剎車(chē)可能導(dǎo)致部件應(yīng)上表中表明三個(gè)等體積木材不管跨度如何改變或平放力上升數(shù)百倍)。或立放,簡(jiǎn)支梁內(nèi)的最大沖擊應(yīng)力均雷同,表中所出現(xiàn)的沖在模架設(shè)計(jì)方面首要的是在保障靜力計(jì)算簡(jiǎn)圖可靠的擊應(yīng)力微小差異是由于每個(gè)梁承受的沖擊變形△有差異,形基礎(chǔ)上再進(jìn)行必要的動(dòng)力驗(yàn)算。把可能出現(xiàn)各種不利工況的成沖擊能量的微小差異所引起的?？墒歉髂玖旱撵o力計(jì)算結(jié)沖擊力仔細(xì)加以考慮,并列人理論計(jì)算中去,在施工中的模果差異很大,與此同時(shí)由于不同的結(jié)構(gòu)尺寸也造成了不同的架也不能忽視某個(gè)點(diǎn)的薄弱環(huán)節(jié),因?yàn)橐粋€(gè)局部的坍塌會(huì)產(chǎn)沖擊系數(shù),隨著剛度的增加而增加,而萬(wàn)變不離其宗的是沖生應(yīng)T積計(jì)和坯的危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)該有足夠的擊應(yīng)力不變,根據(jù)這個(gè)道理,沖擊最大應(yīng)力與沖擊能有密切理中國(guó)煤化工保險(xiǎn)措施,如各種防墜裝關(guān)系。為此我們通過(guò)沖擊能量來(lái)計(jì)算材料最大比能即可繞置CNMHG該是每個(gè)建筑工程師或?qū)W過(guò)靜力學(xué)方法直接求解木材受彎的最大應(yīng)力,這些將在以后者研究的重要課題。《建筑施工》第26卷