第26卷第4期Vol 26 No, 4陳偉誠、劉厚純、熊耀瑩:施工結(jié)構(gòu)安全與動力學計算BUILDING CONSTRUCTIOI施工結(jié)構(gòu)安全與動力學計算口陳偉誠(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)集團有限公司上?！菊酷槍κ┕ぶ懈甙l(fā)事故的動力學分析發(fā)現(xiàn),沖擊能對結(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)事故危險的焦點和理論棖源。通過對比能的研究還發(fā)現(xiàn)動靜兩種方法的結(jié)果相悖,與此同時,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】沖擊能動力學應(yīng)變能比能結(jié)構(gòu)剛度變位撕裂原理【中圖分類號】TrU311/文獻識別碼A【文章編號】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致行軍途中橋斷人亡的慘劇,美國911事件中國貿(mào)中心雙子星座的徹底摧毀,這些都是動荷載沖擊作用形成的強L曲線大破壞力。我們在施工中常見模架的倒塌、塔吊鋼絲繩滑輪圖1簡支梁受靜力示意圖的緊固高強螺栓成組地被剪斷、包括一些基坑圍護塌方事故都可以看到類似的影像。這一切不得不引起我們反思:以算強度的安全系數(shù)鎖定為2就是這個道理),在建筑施工中靜力學方法分析結(jié)構(gòu)應(yīng)力的舉措與實際形成的動力過程的的轉(zhuǎn)料平臺就可能發(fā)生突然添載的情況,而我們習慣于將結(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是遠遠不足的。同時我們還無法保證吊車司機有絕對把握保障吊1以動力學觀點洞察結(jié)構(gòu)受力過程物不產(chǎn)生絲毫的自由墜落的現(xiàn)象發(fā)生。眾所周知,一個簡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P力與梁面剛剛接觸時,梁給予作用反力并沒有P力大,當變形為△s時作用力與反作用力所達到數(shù)值相等根據(jù)能量守恒原理就隱藏了一個很大的矛盾,即外力P作圖2簡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,通過震蕩消耗了多余的能量。為此我們在仔細觀根據(jù)梁的彈性變形原理可知△/△s=F/P=K察當梁瞬時震蕩過程的最大沖擊和最大變形,設(shè)梁瞬時最將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,K=2與前分析結(jié)果相同。從(2)式來分析沖P·△=F·△/2F/P=2令F∥P=K(1)擊系數(shù)與H和△s有密切關(guān)系。當我們以5×5cm2木方、跨上式表明即P力突然加荷梁上時,P力因梁極其微小的度為1m的簡支梁中央作用10N(1kg)的荷載,木材按靜力計變形而形成梁的瞬時應(yīng)力可能性與靜載計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),長期以來人們曾把材料計如果將1kg重物從35cm處下墜時木材最大應(yīng)力為【收稿日期】2004-05-14Tr山中國煤化工!施工現(xiàn)場在澆筑混凝【作者簡介與地址】陳偉誠,男,1982生,大學?？?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號時,口計人員因遵循我國現(xiàn)有(200435),電話021-3609020。的規(guī)范而無視于客觀的現(xiàn)實,所以事故的發(fā)生并不意外(當342《建筑施工》第26卷第26卷第4期Vol 26 No練偉誠、劉厚純、熊耀瑩:施工結(jié)構(gòu)安全與動力學計算NG CONSTRUCTION然還有其它原因)料比能也有限值。在靜力學中高強度的材料占有優(yōu)勢,但許5000N多高強度的材料其破裂比能極限要比低強度的材料要小,因而在使用螺栓或吊鉤時安全上往往規(guī)定只能使用低強度的圓鋼而禁止使用高強度的低合鋼。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有發(fā)生,至于預應(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點線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,玻璃就會輕輕折斷。裁玻現(xiàn)象在另一方面沖擊系數(shù)還取決于△s值,某些地方細小的關(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)也會導致K值的劇增。上微外力作用下馬上就會貫穿和向縱深發(fā)展,為此三峽大壩對海某高層施工過程中曾發(fā)生電梯井內(nèi)模板托架因鋼銷切斷所有的暫時無害混凝土裂縫都進行了認真的處理發(fā)生墜落事故。究其原因工程師設(shè)計時根據(jù)毎個鋼銷承受切比能高度集中的另一種狀態(tài)是撕裂現(xiàn)象,因為外力所做力小于500kg的荷載按靜力計算,用安全系數(shù)大于10的的功僅作用在一點上,所以材料比能急劇升高,賣布人不用d25mm圓鋼。但在模板吊裝時,司機對電梯井內(nèi)的情況只能剪刀就可以利用一個小口把能承受10kN以上拉力的布輕靠指揮間接獲得落地信息。假設(shè)模板可能在停放時僅有1cm輕以數(shù)十牛的力撕開。在高層整體腳手架坍塌過程中由某一的墜落沖擊。則H=10mm,圓鋼截面A=490.9mm吊點破裂而后各吊點逐步各個擊破的“撕裂”過程也不鮮見。在焊接構(gòu)件中焊縫應(yīng)力實際也存在應(yīng)力集中而造成比能△s=PL/GA=0.001289mm分配不勻的現(xiàn)象,在動載作用下焊縫逐步被撕開,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)達到幾千倍,用原設(shè)計中安全系數(shù)大于10,工程師感覺安全良好,而實僅幾公斤的錘子來沖切一根25mm的鋼筋就是這個道理。際通過上述計算d25mm鋼銷剪斷勢在必行,因500kg模板cm的自由墜落就會造成620kN的沖擊力。漁竿的制作者根據(jù)經(jīng)驗做得細而長,這樣可以加大△s值以減小魚兒想脫鉤的沖擊力。習慣于靜力計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,木材的沖擊應(yīng)力反而比跨度為1m時加大成1.414倍這是由于跨度縮小對△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。對此下面我們還可以從比能的角度來觀察將會更直觀。在我國過去的屋面防水油氈規(guī)范中曾明確規(guī)定當基層靜力學的計算無法估價動力沖擊后果,白象忠教授主編可能有變形時,不應(yīng)采用滿貼法,而是以點貼或條貼等空鋪的《材料力學》(2003年版)教材中舉例某機械在10秒內(nèi)剎方法。其目的就是有效防止基面開裂而降低油氈的形變比車改為急剎車時對一個圓軸的剪力便上升了395倍,可見動能,以保護油氈不致開裂。通過材料比能研究,使我們更清楚力沖擊對結(jié)構(gòu)的破壞是十分厲害的。材料力學的本質(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,某材料單向受力時的應(yīng)在靜力學中改善梁的斷面可以提高承載能力,我國宋代力狀態(tài)σ和比能u之間有密不可分的關(guān)系,可用下式表示:《營造法計管部番時峰圓木化方(矩形)的u=a2/2E或a=√2uE最佳尺中國煤化工結(jié)果1:0.707+分上式僅適用于材料處于彈性階段,而當至彈塑性階段則相似。然CNMHG正方形為最經(jīng)濟因可由材料應(yīng)力應(yīng)變圖求出。材料的應(yīng)變有一個限值,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)場臨時用電安全隱患與治理對策BUILDING CONSTRUCTION建筑施工現(xiàn)場臨時用電安全隱患與治理對策口許月根(上海建工(集團)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)想和相對應(yīng)的冶理對策?！娟P(guān)鍵詞】建筑施工臨時用電應(yīng)患冶理【中圖分類號】rU852/文獻識別碼A【文章編號】004-1001(2004)04-0344-03Hidden Safety -Trouble of Temporary Power Supply in Construction Siteand Preventive MeasuresXu yuegen1建筑施工現(xiàn)場用電通病三十條近幾年通過各種形式的檢查,發(fā)現(xiàn)在施工現(xiàn)場用電中【收稿日期】2004-06-29存在著漏電保護器、保護接零(接地)以及線路敷設(shè)不正確等【作者簡介與地址】許月根,男,52年生,上海建工(集團)方面的通病,大致有以下三十條:總公司安全設(shè)備處處長高級工程師。聯(lián)系地址:上海市浦東新區(qū)1)、把配電箱當作開關(guān)箱使用,控制多臺設(shè)備。福山路33號(200120),電話。2)、一只開關(guān)箱控制兩臺用電設(shè)備擊應(yīng)力。當外部同樣多的沖擊能作用在某一結(jié)構(gòu),若體積不再作專題詳細討論。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變4結(jié)語化。我們把這一現(xiàn)象稱為沖擊等體積應(yīng)力雷同效應(yīng)。這一現(xiàn)象不僅有趣,而且也很重要,為我們繞過靜力方法直接通過切結(jié)構(gòu)的破壞的過程并不是靜力學所能描述的,通過動能和結(jié)構(gòu)體積來求解梁內(nèi)最大應(yīng)力提供了可能。為了直觀以上說明靜力學與動力學以不同的視點來觀察問題時有天地了解沖擊應(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處理等體積的三個木條變換尺寸后組成作簡支梁進行等沖擊應(yīng)力的運動與變化,顯然是不能與客觀事實相吻合的,所以事力雷同效應(yīng)的驗算如下:故也必然會發(fā)生。因此從有關(guān)規(guī)范的源頭應(yīng)把動力設(shè)計納入木材尺寸「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,不能以一個簡單的模糊系數(shù)來抵擋一切,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塔吊的設(shè)計工程師應(yīng)充分00081090138159900531601考慮動力學對各部件的沖擊力計算對于在設(shè)計中不能滿足500×50×100500103501093158950063s06210500×109010390505159051323400最不利的工況時應(yīng)在設(shè)計中加以說明如嚴格控制回轉(zhuǎn)和吊物的下降速度,乃至剎車的時間(因急剎車可能導致部件應(yīng)上表中表明三個等體積木材不管跨度如何改變或平放力上升數(shù)百倍)?；蛄⒎?簡支梁內(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)計方面首要的是在保障靜力計算簡圖可靠的擊應(yīng)力微小差異是由于每個梁承受的沖擊變形△有差異,形基礎(chǔ)上再進行必要的動力驗算。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。可是各木梁的靜力計算結(jié)沖擊力仔細加以考慮,并列人理論計算中去,在施工中的模果差異很大,與此同時由于不同的結(jié)構(gòu)尺寸也造成了不同的架也不能忽視某個點的薄弱環(huán)節(jié),因為一個局部的坍塌會產(chǎn)沖擊系數(shù),隨著剛度的增加而增加,而萬變不離其宗的是沖生應(yīng)T積計和坯的危險結(jié)構(gòu)應(yīng)該有足夠的擊應(yīng)力不變,根據(jù)這個道理,沖擊最大應(yīng)力與沖擊能有密切理中國煤化工保險措施,如各種防墜裝關(guān)系。為此我們通過沖擊能量來計算材料最大比能即可繞置CNMHG該是每個建筑工程師或?qū)W過靜力學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?！督ㄖ┕ぁ返?6卷