職業(yè)結構工程師業(yè)務指南講義第3章-胡泓一

職業(yè)結構工程師業(yè)務指南TextContContent

1工程結構發(fā)展簡史2職業(yè)發(fā)展

5工程機構

6法規(guī)體系3專業(yè)知識與能力

4工程建設及運營個人項目機構3專業(yè)知識和綜合能力第三章

專業(yè)知識和綜合能力熱愛專業(yè)終身學習深入實踐第3章為專業(yè)知識和綜合能力，主要對結構工程師執(zhí)業(yè)所需的專業(yè)知識和綜合能力進行論述，為結構工程師在職業(yè)生涯中的知識和能力提升提供參考。結構設計，用較少的材料來支撐所給定的荷載或封閉給定的空間，或無需用更多的材料即可制造一個具有較大剛度或強度的實體。結構的特性與它的規(guī)模大小有關。隨著結構的規(guī)模變大，它的各種各樣的性能都會發(fā)生變化，且都不以相同的比率改變。

3.1專業(yè)知識工程材料工程施工工程技術經濟設計理論與方法綠色設計信息技術個人知識管理3.1專業(yè)知識3.1.1工程材料我國古代以石、木、磚、瓦為工程材料現(xiàn)代采用水泥、鋼、鋁、玻璃等多種材料主要工程材料和三大發(fā)展方向

混凝土→高強、高性能材料發(fā)展鋼材→高強、高性能材料發(fā)展砌體→輕質、節(jié)能的新型砌塊轉變木材→材質均勻、強度高的膠合材料發(fā)展本書只涉及基礎分類與常規(guī)性能描述7砼等級—現(xiàn)行規(guī)范將混凝土分為C15~C80共14個等級。配合比—應經過試配及試驗確定。混凝土優(yōu)點缺點非勻質多相的人造復合材料優(yōu)良的抗壓性能可就地取材，造價便宜耐久性好，可制成各種形狀耐火性好，維護費用低抗拉能力很差自重大易開裂，開裂后影響耐久性發(fā)生徐變現(xiàn)象3.1.1.1混凝土

混凝土結構施工宜采用預拌混凝土。應滿足：強度、耐久性、工作性要求應根據(jù)：（級配目標的關鍵因素）結構形式、運輸方式、距離、泵送高度、澆筑方式、振搗方式、工程所處環(huán)境條件等確定?，F(xiàn)有的高性能混凝土：有高強混凝土泵送混凝土抗?jié)B混凝土大體積混凝土等。上海環(huán)球金融中心最高采用C60的混凝土，廣州西塔最高采用C90的混凝土，上海中心大廈最高采用C70的自密實和高流態(tài)高強混凝土。3.1.1.1混凝土鋼筋：強度高，延性好常用鋼筋：熱軋光圓低碳鋼筋：HPB300級熱軋普通鋼筋：HRB335級，延性較好的HPB300E、HRB400E、HRB500E、HPBF300E、稱為“帶E鋼筋”細晶粒熱軋帶肋鋼筋：HRBF335目前主要推廣應用HRB500、HRB400級冷軋帶肋鋼筋：CRB550級常用于現(xiàn)澆混凝土樓板的配筋,CRB650級及以上冷軋鋼筋適于作預應力筋。3.1.1.2鋼材鋼絞線分類：抗拉強度等級：標準值為1860MPa，另有1720、1770、1960、2000、2100MPa的強度等級鋼絲數(shù)量：2絲鋼絞線、3絲鋼絞線、7絲鋼絞線及19絲鋼絞線表面形態(tài)：光面鋼絞線、刻痕鋼絞線、模拔鋼絞線、鍍鋅鋼絞線、涂環(huán)氧樹脂鋼絞線等3.1.1.2鋼材鋼材二大常用分類：普通碳素結構鋼：較高強度、良好塑性、韌性和可焊性普通低合金高強度結構鋼：更好的綜合性能和強度型鋼熱軋型鋼：熱軋鋼厚板、各種薄壁型鋼輔材焊絲、焊劑、普通螺栓、高強螺栓、錨栓、鉚釘?shù)壤纾鹤怨ヂ萁z也是一種輔材3.1.1.2鋼材燒結粘土磚還會破壞耕地，影響環(huán)保。常見砌塊材料：毛石或塊石蒸壓灰砂磚蒸壓粉煤灰磚蒸壓加氣混凝土砌塊混凝土小型空心砌塊燒結型頁巖空心砌塊砌筑砂漿一般比較關注：強度、和易性。提倡使用預拌（干混）砂漿。3.1.1.3砌體材料木材的分類按取材樹種分為2類：針葉木和闊葉木（或硬木）按加工方式分為3類：原木、鋸材、膠合材（膠合材是以木材為原料通過施壓膠合制成的矩形截面和板材的總稱）木材的構造宏觀構造：從縱向、徑向和切向三個切面進行剖析橫切面：由樹皮、木質部、髓心組成微觀構造：木材的細胞。針葉木與闊葉木有較大區(qū)別木材優(yōu)點缺點質量輕強度較高加工性能好可再生易燃易腐蟲蛀等3.1.1.4木材木材與鋼材、混凝土等在力學性能比較：強度重量比高顯著的變異性和不均勻性各向異性（性能取決于木紋的方向）性能受含水率影響強度顯著地受到荷載持續(xù)時間的影響變形明顯的隨時間增長。3.1.1.4木材3.1.2工程施工工程施工內容非常廣泛，以房屋類建筑的施工為例包括：土方與基坑支護工程地基處理與樁基礎工程鋼筋混凝土工程（模板、鋼筋、混凝土）鋼結構工程及砌筑工程等施工技術主要介紹以上各類分部的施工方法，重點是設計與施工中共同關注的施工技術基礎工程一般分為4個部分

土方工程土方開挖：機械開挖，人工修整土方回填：碾壓法，夯實法，振動法*山地經常會遇到土方平衡問題，節(jié)省土方運輸費基坑排水降水：集水坑排水法，井點降水法（輕型井點，深井點）3.1.2.1基礎工程基坑支護：方法：土釘墻，排樁，地下連續(xù)墻，水泥土墻目的：利用支護結構保護坑周邊土體穩(wěn)定，保護坑內施工的安全，保護坑外鄰近的道路、建筑物和地下設施的安全；阻止地下水滲入坑內，使坑內保持干燥，讓坑內挖土、基礎和地下室的施工能夠順利進行。逆作法施工技術3.1.2.1基礎工程地基處理：采取一定措施的天然地基目的：排水、固結常用方法：換土墊層法強夯法排水堆載預壓法砂石樁擠密法水泥土攪拌樁加固法3.1.2.1基礎工程樁基礎按豎向受力情況：端承型樁和摩擦型樁按施工方法不同：預制樁和灌注樁按成型時擠土效應：擠土樁、部分擠土樁、非擠土樁。（往往預制樁是擠土樁，灌注樁是非擠土樁）3.1.2.1基礎工程樁基礎灌注樁：沉管灌注樁，挖孔灌注樁，爆擴孔灌注樁鉆（沖、磨）孔灌注樁：其選擇是根據(jù)1.巖、土地質情況；2.施工機械與工藝可能性；3.經濟價格預制樁預制樁按材料不同混凝土預制樁鋼樁木樁沉樁方式錘擊法振動法靜壓法3.1.2.1基礎工程樁基礎樁基施工質量檢測項目的4個方面：樁的平面位置、垂直度、標高；樁長及樁端持力層；樁身質量完整性及混凝土強度；單樁承載力常用的檢測方法有：采用超聲波檢測法、小應變或大應變動測法判定樁身混凝土質量完整性，大應變動測法還可以估測單樁極限承載力；采用靜載法確定單樁極限承載力；采用鉆芯法檢查大直徑灌注樁混凝土質量和樁底持力層。新的檢測技術不斷涌現(xiàn)3.1.2.1基礎工程上海中心大廈基礎工程的施工工藝概括如下：深厚砂層鉆孔灌注樁成孔施工技術采用正反循環(huán)結合鉆孔工藝，上部黏土層（30m以上深度）正循環(huán)成孔，下部砂土層泵吸反循環(huán)成孔。樁端后注漿施工技術采用注漿量、注漿壓力雙控原則，樁身均勻設置3根注漿管，與超聲波檢測管共用，2用1備。超深地下連續(xù)墻施工技術包括抓銑結合技術和套銑接頭技術。超大超深基坑工程施工技術包括中部區(qū)域主樓順作法圓環(huán)形無支撐基坑施工技術和周邊區(qū)域裙房逆作法基坑分區(qū)對稱施工技術。3.1.2.1基礎工程模板是在混凝土施工中用以使混凝土成型的構造設施。模板體系分：水平模板體系和豎向模板體系。由模板、支撐及配件三部分組成目前有三大系列：組合式模板工具式模板永久式各類壓型鋼板、塑料模殼（免拆）模板。模板工程應編制專項施工方案并附計算書模板拆除時，可按先支先拆、后支后拆，先拆非承重模板、后拆承重模板。底模及支架應在混凝土強度達到設計要求后再拆除。3.1.2.2模板工程鋼筋混凝土工程包括鋼筋工程和混凝土工程。鋼筋工程包括：下料、加工及安裝，以手工操作為主，是目前工廠化程度和施工效率較低的環(huán)節(jié)。D28以上的鋼筋在采用各類機械接頭后，工廠化預制率較高混凝土工程：混凝土宜采用攪拌運輸車運輸。在商品砼規(guī)定下，多采用此方法?；炷恋臐仓瑧A先制定施工方案，由遠而近，連續(xù)作業(yè)，振搗密實，避免出現(xiàn)施工冷縫、蜂窩麻面等質量問題?；炷猎缙谒苄允湛s和干燥收縮較大，應采取養(yǎng)護措施補充水分或降低失水速率，防止混凝土產生裂縫。常見的養(yǎng)護方法有：澆水（或覆蓋麻袋、草簾灑水）自然養(yǎng)護、蒸汽養(yǎng)護（多見于混凝土預制構件廠）和特種養(yǎng)護（如涂刷養(yǎng)護劑、覆蓋保護膜或抽真空等）。3.1.2.3鋼筋混凝土工程混凝土工程：施工后澆帶的位置在設計時應在施工圖中明確。分為沉降后澆帶和收縮后澆帶。后澆帶的接縫形式有平接式、企口式和臺階式。大體積混凝土常采用斜面分層澆注法主要溫控措施有：控制水泥的水化熱，控制攪拌用水的溫度，控制混凝土入模溫度等，低溫入?？捎行Ы档蜏囟葢?。必要時可鋪設內部管道通入循環(huán)冷卻水。預應力混凝土構件按施加預應力的方式：先張法、后張法按預應力鋼筋與混凝土之間的作用：有粘結與無粘結預應力混凝土。優(yōu)點是：能有效利用高強度鋼絲和高等級混凝土的優(yōu)良性能；能有效提高構件的抗裂性、剛度和耐久性；能減小構件截面，減輕自重，節(jié)約材料。先張法適用于在混凝土預制構件廠生產中小型預應力構件，后張法適用于大跨度、大柱網、大型的現(xiàn)澆混凝土結構。3.1.2.3鋼筋混凝土工程鋼結構工程包括鋼結構制作和安裝。施工單位應對設計文件的工藝性進行審查：根據(jù)加工工藝，考慮加工余量、公差配合、構件運輸和吊裝等因素繪制加工詳圖，節(jié)點設計：確定連接板規(guī)格，焊接尺寸，安裝用連接板，吊耳，混凝土澆筑孔，排氣或排水孔、大跨構件的預起拱、運輸與吊裝的分段分節(jié)。*節(jié)點設計應由設計單位完成，具體放樣可由施工深化完成。鋼結構安裝應選擇合適的起重機械和吊裝方法應在構件出廠前進行預拼裝（例：方鋼管空間結構），采用實體預拼裝和計算機輔助模擬預拼裝法。鋼結構安裝、校正時，應分析溫度、日照和焊接變形等因素對結構變形的影響；應進行施工驗算，保證結構的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。（例：施工胎架與拆撐）3.1.2.4鋼結構工程“四節(jié)一環(huán)?！惫?jié)材、節(jié)水、節(jié)能、節(jié)地和環(huán)境保護地基與主體結構施工工程中綠色施工技術措施：（1）優(yōu)化基坑施工方案，減少土方開挖和回填量；保護周邊建筑物、構筑物，保護地下設施、文物資源；分類處理建筑垃圾，動態(tài)管控揚塵、噪聲、光污染、水污染、空氣污染和土壤侵蝕。（2）推廣使用周轉次數(shù)較多的模板及腳手架體系，節(jié)約施工用材；優(yōu)先選用制作、安裝、拆除一體化的專業(yè)隊伍進行模板及腳手架施工。3.1.2.5綠色施工&3.1.5綠色設計3.1.2.5綠色施工3.1.2.5綠色施工&3.1.5綠色設計（3）推廣使用高強鋼筋，減少資源消耗；推廣鋼筋專業(yè)化加工和配送，優(yōu)化鋼結構下料方案，降低鋼材損耗；充分利用施工剩料短鋼筋，制作鋼筋馬凳、模板限位等輔助支架；優(yōu)化鋼結構制作和安裝方法，減少施工措施用材量。（4）推廣使用預拌混凝土和預拌（干混）砂漿，減少粉塵污染；推廣使用高性能混凝土，減少資源消耗；利用泵送混凝土的管內余料，制作各種預制混凝土塊；優(yōu)先采用中水攪拌、中水養(yǎng)護混凝土，有條件時應收集雨水養(yǎng)護。綠色設計（生態(tài)設計、環(huán)境設計或環(huán)境意識設計）在整個生命周期內要考慮產品環(huán)境屬性（可拆卸性，可回收性、可維護性和可重復利用性等）。滿足環(huán)境目標，產品功能、使用壽命、質量等要求。對象：結構體系方案、結構布置方案和構件方案衡量指標：碳排放及其他環(huán)境指標、綠色材料用量、綠色設計方法和技術的運用等。3.1.5綠色設計評價方法：生命周期評價。從原材料的獲取、能源和材料的生產、產品制造和使用、到產品生命末期的處理以及最終處置。碳排放包括：隱含碳，運營碳，生命末期碳排放*結構碳排放在運營碳中所占比例相對減少。不同國家或機構對于隱含碳的統(tǒng)計范圍定義不同。3.1.5綠色設計【辦公建筑基于隱含碳的結構體系選型】西安某商業(yè)中心區(qū)域超高層辦公樓，地下3層，地上45層，結構總高度為186.3m，標準層建筑面積1998.01m2。采用兩種結構方案對比高層建筑兩種典型結構形式的環(huán)境成本與經濟成本。方案一采用框架-核心筒結構體系，外圍框架柱采用型鋼混凝土柱，第16、32層設伸臂桁架作為加強層，伸臂桁架構件采用箱型截面鋼結構B1200×500×35×35；方案二不設置伸臂桁架，采用密柱框架-筒體（框筒）結構，筒體外圍布置了間距4m的鋼筋混凝土柱。兩方案的各項結構指標均滿足規(guī)范要求。方案材料類型混凝土質量（t）鋼筋質量（t）鋼板質量（t）框架-核心筒140017.1511494.902351.75密柱框架-筒體154844.0813126.2103.1.5綠色設計【辦公建筑基于隱含碳的結構體系選型】方案一設備層結構平面布置圖方案二設備層結構平面布置圖3.1.5綠色設計【辦公建筑基于隱含碳的結構體系選型】結構方案隱含碳對比（單位t）

結構方案經濟性對比（單位萬元）由此可見其經濟性主要在與是否設置伸臂桁架，本書不討論設置伸臂桁架的技術必要性，僅展示結構體系、經濟成本與綠色設計的關系3.1.5綠色設計廣泛應用的工程材料：水泥：采用粉煤灰（源于工業(yè)廢料）和高爐礦渣等骨料，減少混凝土中水泥的含量，從而增加混凝土的可持續(xù)性。鋼材：高再利用率，廢鋼再生產后性能的變化不大。3.1.5.2工程材料選擇材料的注意點評估其生命周期資源消耗量采用生產、施工、使用和拆除過程中資源和能耗最小、污染程度低可集約化生產距離施工現(xiàn)場較近的工廠生產的工程材料采用再循環(huán)材料使用以廢棄物為原材料生產的工程材料宜選用速生木材制作的高強復合材料。新材料（如新型水泥）的開發(fā)和舊材料的再利用可能會減小環(huán)境負擔對廢棄材料分類處理3.1.5.2工程材料結構方案應選擇資源消耗小，環(huán)境影響小的結構體系改擴建工程宜保留對原建筑的結構構件，進行加固建筑材料的消耗生產中CO?的排放混凝土結構>鋼結構>小砌塊砌體類結構由于鋼筋生產過程中排放的CO?量是同等重量墻材的20倍，水泥生產過程中排放的CO?量是同等重量墻材的9倍。因此鋼材用量與水泥用量較多的混凝土結構排放的CO?量較多;鋼結構次之;小砌塊砌體類結構的CO?排放量指標最好?？拐鹪O防烈度的提高對建筑的CO?排放量的影響不是很大。但對混凝土類結構的影響可達到20%左右。3.1.5.3結構體系引用國家住宅與居住環(huán)境工程技術研究中心設計建造研究時的考慮因素與計算方法，分析得到各類結構體系的平均CO?排放量數(shù)據(jù)見下表。結構類型別墅住宅公共建筑6~8度6~7度8度6~7度8度磚砌體0.4580.2620.2620.2620.262小砌塊砌體0.2440.2030.2030.2030.203混凝士框架0.3620.2730.3400.3480.417混凝土框架一抗震墻0.4130.3830.3830.4690.495混凝土抗震墻0.4100.3810.3810.4660.492鋼一混凝土混合0.2920.2920.3220.322鋼框架0.2750.2940.2940.3240.3243.1.5.3結構體系根據(jù)結構的實現(xiàn)使用年限和功能采用不同的設計措施設計優(yōu)化包括結構體系優(yōu)化，結構布置優(yōu)化：結構布置優(yōu)化是先從概念設計入手，使結構的平面布置盡量規(guī)則、對稱，立面和豎向規(guī)則，側向剛度均勻，傳力路徑合理。結構構件優(yōu)化結構構件的材料使用量最少（例：鋼結構構件的截面選取，普通工字鋼與寬翼工字鋼）實現(xiàn)經濟和環(huán)境效益（例中國綠色三星，美國LEED認證）3.1.5.4綠色設計措施綠色建筑評價標準

GB/T50378-20063.2.2綠色建筑應滿足本標準中住宅建筑或公共建筑中所有控制項的要求，并按滿足一般項數(shù)和優(yōu)選項數(shù)的程度，劃分為三個等級。表3.2.2-1劃分綠色建筑等級的項數(shù)要求(住宅建筑)綠色建筑評價標準GB/T50378-2006表3.2.2-2劃分綠色建筑等級的項數(shù)要求(公共建筑)綠色建筑評價標準GB/T50378-2006住宅建筑4.4節(jié)材與材料資源利用控制項4.4.1建筑材料中有害物質含量符合現(xiàn)行國家標準GB18580~GB18588和《建筑材料放射性核素限量》GB6566的要求?！?.4.2建筑造型要素簡約，無大量裝飾性構件。一般項4.4.3施工現(xiàn)場500km以內生產的建筑材料重量占建筑材料總重量的70%以上。4.4.4現(xiàn)澆混凝土采用預拌混凝土。4.4.5建筑結構材料合理采用高性能混凝土、高強度鋼。4.4.6將建筑施工、舊建筑拆除和場地清理時產生的固體廢棄物分類處理，并將其中可再利用材料、可再循環(huán)材料回收和再利用。4.4.7在建筑設計選材時考慮使用材料的可再循環(huán)使用性能。在保證安全和不污染環(huán)境的情況下，可再循環(huán)材料使用重量占所用建筑材料總重量的10%以上。4.4.8土建與裝修工程一體化設計施工，不破壞和拆除已有的建筑構件及設施。4.4.9在保證性能的前提下，使用以廢棄物為原料生產的建筑材料，其用量占同類建筑材料的比例不低于30%。優(yōu)選項4.4.10采用資源消耗和環(huán)境影響小的建筑結構體系。4.4.11可再利用建筑材料的使用率大于5%。綠色建筑評價標準GB/T50378-2006公共建筑5.4節(jié)材與材料資源利用控制項5.4.1建筑材料中有害物質含量符合現(xiàn)行國家標準GB18580~GB18588和《建筑材料放射性核素限量》GB6566的要求?！?.4.2建筑造型要素簡約，無大量裝飾性構件。一般項5.4.3施工現(xiàn)場500knn以內生產的建筑材料重量占建筑材料總重量的60%以上。5.4.4現(xiàn)澆混凝土采用預拌棍凝土。5.4.5建筑結構材料合理采用高性能混凝土、高強度鋼。5.4.6將建筑施工、舊建筑拆除和場地清理時產生的固體廢棄物分類處理并將其中可再利用材料、可再循環(huán)材料回收和再利用。5.4.7在建筑設計選材時考慮材料的可循環(huán)使用性能。在保證安全和不污染環(huán)境的情況下，可再循環(huán)材料使用重量占所用建筑材料總重量的10%以上。.5.4.8土建與裝修工程一體化設計施工，不破壞和拆除已有的建筑構件及設施，避免重復裝修。5.4.9辦公、商場類建筑室內采用靈活隔斷，減少重新裝修時的材料浪費和垃圾產生。5.4.10在保證性能的前提下，使用以廢棄物為原料生產的建筑材料，其用量占同類建筑材料的比例不低于30%。綠色建筑評價標準GB/T50378-2006公共建筑5.4節(jié)材與材料資源利用優(yōu)選項5.4.11采用資源消耗和環(huán)境影響小的建筑結構體系。5.4.12可再利用建筑材料的使用率大于5%。5.6.4建筑施工兼顧土方平衡和施工道路等設施在運營過程中的使用。綠色建筑評估體系綠色建筑評估體系國內綠色建筑評估體系的發(fā)展從左到右依次是：中國生態(tài)住宅技術評估手冊綠色奧運建筑評估體系北京市地方標準《綠色建筑評價標準》綠色建筑評價標準GB/T50378-2006世界各國綠色建筑評估體系比較名稱BREEAMLEEDGBToolCASBEE起源英國美國加拿大等國日本歷史1990（第一版）2002（再

版）1998（第一版）2002（再

版）1998（第一版）2002（再

版）2002（第一版）2003（再

版）適用建筑類型新建商業(yè)建筑居住建筑新建或既有商業(yè)建筑、住宅、社區(qū)等新建商業(yè)建筑、居住建筑、學校建筑新建和既有評價方法評定級別（通過，好，很好，優(yōu)秀）評定級別（認證，銀，金，白金證書）評定相對水平（相對于基準水平的高低程度）S,A,B,C（這算為建筑環(huán)境效益，百分制）評估內容管理內部環(huán)境（健康、福利）能源交通節(jié)水材料土地利用生態(tài)污染可持續(xù)場地規(guī)劃提高用水效率能源與大氣環(huán)境材料與資源室內環(huán)境品質創(chuàng)新設計資源消耗環(huán)境負荷室內環(huán)境質量服務品質經濟管理Commuting交通Q:建筑品質Q1:室內環(huán)境Q2:服務品質Q3:場地環(huán)境L:環(huán)境負荷L1:材料和資源消耗L2:大氣環(huán)境影響B(tài)EE建筑環(huán)境效益=Q/L世界各國綠色建筑評估體系比較3.1.3工程技術經濟工程造價是工程項目按照確定的建設內容、建設規(guī)模、建設標準、功能要求和使用要求等全部建成并驗收合格交付使用所需的的全部費用表征：結構工程費用在工程造價中占較大的比例。四個階段：工程項目策劃和決策階段工程項目實施階段工程項目竣工驗收階段后期運營階段職業(yè)結構工程師一般較多需要參與前3個階段3.1.3工程技術經濟工程項目策劃和決策階段—投資估算，計算準確率允許誤差一般為10%工程項目實施階段—包括工程設計概算和工程施工圖預算。工程設計概算的允許誤差一般為5~8%；施工圖預算是施工圖設計預算的簡稱，允許誤差一般為3~5%。工程竣工決算，指所有建設項目竣工后，建設單位按照國家有關規(guī)定在新建、改建和擴建工程建設項目竣工驗收階段編制的竣工決算報告。不再考慮偏差度。材料預算價格組成：材料原價、供銷部門手續(xù)費、包裝費、運雜費、采購及保管費一般計算公式：材料預算價格=（材料原價+供銷部門手續(xù)費+包裝費+運雜費+運輸損耗費）×(1+采購與保管費率）－包裝材料回收價值綜合計算式：材料預算價格=[(材料原價+運雜費)×(1+運輸損耗費)]×(1+采購及保管費率)常用建筑結構材料種類原材類，工廠制品類，結構輔材。3.1.3.1材料價格影響分析常用建筑結構材料種類：原材類：粗骨料、細骨料、水泥、粉煤灰、外加劑、礦粉；工廠制品類：包括鋼筋及型鋼、鋼絞線（預應力鋼筋及錨具）、模板、鋼構件、鋼制品、結構輔材等；結構輔材：此類材料一般價值低，但在結構施工中不可缺少，主要是鐵釘、電焊條、橡膠止水帶、防水材料、鋼扣件、鋼螺紋套管等。主要結構材料價格影響因素：材料原價、供銷部門手續(xù)費、包裝費、運雜費、采購及保管費。3.1.3.1材料價格影響分析工程設計概算提供一個衡量建筑行業(yè)工作的經濟效果的尺度。作用的四個層次：1)預算定額是建筑行業(yè)計劃編制的基礎2)定額是測量施工方案合理性的依據(jù)，是確定產品成本的關鍵3)定額是組織和管理施工的有效工具4)定額是總結先進生產方法的手段工程設計概算可分建設項目總概算、單項工程綜合概算、單位工程概算和專業(yè)工程概算，其組成內容的圖示見下頁3.1.3.1材料價格影響分析機械設備及安裝工程概算電氣設備及安裝工程概算熱力設備及安裝工程概算工具、器具及生產家具購置費用概算工程建設費主要工程項目綜合概算建設項目總概算工程建設其他費工程預備費固定資產投資方向調節(jié)稅輔助和服務性工程項目綜合概算室外工程項目綜合概算基本預備費漲價預備費建設期貸款利息生產或經營性項目鋪底流動資金單位建筑工程概算單位設備及安裝工程概算土建、裝飾工程概算給排水、采暖工程概算通風、空調工程概算電氣、照明工程概算弱電工程概算特殊構筑物工程概算分部分項工程費工程措施費用規(guī)費稅金3.1.4設計理論與方法我國工程結構設計計算方法有容許應力設計法、破壞階段設計法、極限狀態(tài)設計法。目前的設計方法是概率極限狀態(tài)設計法。極限狀態(tài)設計法的設計計算準則是：對于我們所規(guī)定的極限狀態(tài)，荷載引起的結構的最大內力不應大于可能的結構承載力。其表達式是

特點：明確規(guī)定了設計極限狀態(tài)，而且采用幾個系數(shù)來代替單一安全系數(shù)。對不同載荷、不同材料采用不同的系數(shù)我國七十年代的規(guī)范中實質上已是半概率設計計算法3.1.4設計理論與方法概率極限狀態(tài)設計法是在極限狀態(tài)設計法的基礎上引入失效概率的設計方法。計算準則是：對于我們所規(guī)定的極限狀態(tài),載荷引起的效應的失效概率不應大于我們所規(guī)定的限值。為了應用上的簡便，常以可靠指標β來代替失效概率。3.1.4設計理論與方法與極限狀態(tài)設計計算法均采用多系數(shù)的設計表達式，在形式上很相近。但二者實質上是不同的。主要差異是：新法中的各個分項系數(shù)是共同表達結構可靠度的系數(shù)，而前一方法中的各個計算系數(shù)是分別考慮載荷、材料強度等因素變異性的經驗系數(shù)。新的結構設計方法，基于性能的結構設計方法，結構生命周期（LifeCycle）設計方法基于性能的結構設計方法首先根據(jù)結構的用途、業(yè)主和使用者的特殊要求，采用投資-效益準則，明確建筑結構的目標性能，可以是高出規(guī)范要求的“個性”化目標性能；其次，根據(jù)以上目標性能，采用適當?shù)慕Y構體系、建筑材料和設計方法等（而不僅僅限于規(guī)范規(guī)定的方法）進行結構設計。對設計出的建筑結構進行性能評估，則明確給出設計結構的實際性能水平結構生命周期（LifeCycle）設計方法考慮各階段結構狀態(tài)的變化，以生命周期的經濟成本或環(huán)境成本為控制指標對工程結構進行優(yōu)化?？紤]了在施工階段、運營階段、拆除階段、材料參數(shù)、荷載作用和剩余使用年限的時變性。3.1.6.1信息技術發(fā)展信息技術是對信息進行采集、加工、存儲、傳遞、分析和應用的技術的統(tǒng)稱。計算機和網絡系統(tǒng)已成為現(xiàn)代工程實踐中不可缺少的信息交流手段。信息管理的四個發(fā)展階段時間背景對象措施象征學科文獻管理農業(yè)經濟以紙為載體的文獻手工方式圖書館、檔案館目錄學、文獻學、圖書館學、檔案學技術管理工業(yè)經濟數(shù)據(jù)單純依靠計算機管理信息系統(tǒng)（MIS）和辦公自動化系統(tǒng)（OA）情報學、信息管理學信息資源管理信息經濟信息資源技術、經濟和人文三位一體信息總監(jiān)（CIO）信息資源管理科學知識管理知識經濟知識資源人文、組織、技術三位一體知識總監(jiān)（CKO）知識管理學3.1.6.1信息技術發(fā)展信息技術從數(shù)據(jù)、走向計算機、直至網絡時代的三大功能遞進1）本原功能。對工程結構，該功能應用于財務管理系統(tǒng)、項目設計系統(tǒng)，工程量計算軟件，以及電子郵件的收發(fā)等。2）擴展功能。功能運用常見的有企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP）,產品研發(fā)管理系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)、營銷與采購管理系統(tǒng)、能源動力管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、文檔與知識管理系統(tǒng)、物流管理和控制系統(tǒng)、項目管理系統(tǒng)、考勤與績效考核系統(tǒng)等。3）戰(zhàn)略功能。應用有電子商務系統(tǒng)、協(xié)同產品商務系統(tǒng)，異地協(xié)同設計制造系統(tǒng)、產品全生命周期管理系統(tǒng)等。各功能的定義比較枯燥，有興趣的同志可閱讀本書相關章節(jié)。3.1.6.1信息技術發(fā)展信息技術在結構工程師身邊最多的應用就在于個人的知識管理、結構專業(yè)軟件的應用和企業(yè)工作平臺的建設，將結構工程師從繁重的計算工作中解脫出來。也使得各種新型結構體系、材料、新技術得以實現(xiàn)；使得各種復雜造型得以現(xiàn)實建造；使得大跨，超高得以實現(xiàn)。informal與inform一個優(yōu)秀的工程師必須擁有辯證的技巧，他要有發(fā)展新型結構的能力，同時又能為了結構的構思而壓制其表達。結構并非僅嚴格受限于柱或梁。樓板還可以折疊形狀，柱子可以起到梁的作用，各類造型元素都可以被用來發(fā)展出奇妙的形式。高技派：香港匯豐銀行，蓬皮杜中心，勞埃德大廈計算機為我們打開了新大門，它賦予我們前所未有的自由去探索。依賴計算軟件來尋找并快速得到預期的答案，沒人再認真思考其內因并提出關于形式原型的疑問。結構專業(yè)的軟件大致可分為繪圖軟件結構分析軟件結構設計軟件繪圖軟件天正、理正AutoCAD、REVIT、探索者TSSD結構設計軟件3.1.6.2結構專業(yè)軟件結構分析軟件大多是建立在有限元方法的基礎上通用有限元軟件有ANSYS、ABAQUS、Nastran、ADINA和OpenSEES等。行業(yè)分析軟件設有專門的分析模塊,相對大型通用有限元軟件要小但對于解決專門問題擁有很高的效率。高層建筑常用：SETWE，ETABS，MidasBuilding,3D3S和Perform-3d大跨空間常用：3D3S，MidasGen應根據(jù)結構及其問題的特點選擇合適的分析軟件及分析方法。結構工程師應有能力判斷分析模型的正確性和分析結果的可靠性。3.1.6.2結構專業(yè)軟件結構分析軟件在使用大型分析軟件進行結構建模分析時應注意選取合適的單元及劃分方法，對線性及非線性方程求解方法的高效性和準確性的判斷以及對分析結果輸出的有效整理。采用命令流的方式對軟件進行操作一般會比界面操作有更高的效率。使用行業(yè)分析軟件應充分了解軟件的特點，尤其是計算模型簡化和分析假定的問題?；谲浖慕：陀嬎銠C理的不同，不同軟件對同一模型的計算結果會有些許差異。實際設計中，對比軟件的差異，才能對分析結果的準確度做出合理判斷。這也是超限項目必須采用兩種不同軟件作對比分析的由來。3.1.6.2結構專業(yè)軟件KansasCity的體育館1973年建成，17000座1979年6月暴雨+強風懸掛式屋頂坍塌，無人死亡WeidlingerAssociates事故分析4個主空間結構桁架與下掛次桁架之間吊桿下端4個高強螺栓A490=半剛半鉸反復荷載下疲勞破壞。上端鉸接次要原因：屋面排水管設置過少，導致中央積水結構設計軟件結構設計軟件或者結構設計模塊應關注其設計標準或規(guī)范的差異。對于結構設計軟件給出的設計成果，結構工程師應根據(jù)經驗和理論知識判斷其正確性、合理性以及可靠性。并進行合理的歸并和優(yōu)化。構造設計、抗震設防目標與設計方法3.1.6.2結構專業(yè)軟件BIM技術工程信息技術在工程設計中應用的4個發(fā)展階段：結構計算技術的引入與應用全面應用計算機制圖的甩圖板工程二維協(xié)同設計的應用協(xié)同設計與BIM技術的深入3.1.6.3數(shù)字化技術BIM技術是一種應用于工程設計建造管理的數(shù)據(jù)化工具，通過參數(shù)模型整合各種項目的相關信息，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種工程信息作出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括工程運營單位在內的各方建設主體提供協(xié)同工作的基礎，在提高生產效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。BIM技術，三個部分組成：1）一個設施(建設項目)物理和功能特性的數(shù)字表達；2）一個共享的知識資源3）一個貫穿項目各個階段的協(xié)同作業(yè)。3.1.6.3數(shù)字化技術BIM技術提升項目生產效率、提高建筑質量、縮短工期、降低建造成本，體現(xiàn)在1）三維渲染2）快速算量3）精確計劃4）多項對比5）虛擬施工6）碰撞檢查7）沖突調用3.1.6.3數(shù)字化技術3D打印技術是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。它無需機械加工或任何模具，從而極大地縮短產品的研制周期，提高生產率和降低生產成本。優(yōu)勢：1)制作速度快2)制作精度高3)可參數(shù)化調整不足：很多尚在探索階段，相信未來是美好的，有可能催生建筑材料的革命3.1.6.3數(shù)字化技術3.1.7個人知識管理知識老化和更新，以及知識積累的持續(xù)性知識管理是對知識、知識的應用進行規(guī)劃和管理的活動。智慧知識信息數(shù)據(jù)3.1.7個人知識管理個人對數(shù)據(jù)和信息的收集的方法有很多，途徑非常廣泛。3.1.7個人知識管理結構工程師常用的信息源有以下幾種：1）項目設計過程中的專業(yè)信息共享和交流2）公司或行業(yè)內網絡平臺3）專業(yè)文獻，包括印刷型、縮微型、機讀型、聲像型等多種媒介形式4）同事、導師和同學的互動及溝通5）培訓或其他學術交流活動圖書、報刊、研究報告、會議信息、專利信息、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、政府出版物、檔案、學位論文、標準信息通常被認為是十大信息源3.1.7個人知識管理顯性知識通常是一種客觀表現(xiàn)，能夠通過理論性知識進行表現(xiàn)；隱性知識則更多地是一種主觀傾向，要通過親身參與和實踐來得出，經常具有特定的場合才能顯現(xiàn)。隱性知識更多地基于個人對知識的理解，例如工程實踐或應變能力，很難用文字或語言完整或全面地記錄下來?！爸R沉淀”，人事招聘中經常提及的“經歷”一詞就是知識沉淀的一種最直接的成果。當結構設計師職業(yè)年限的增加，其擁有的隱性知識也自然在積累，知識財富在擴張。但個人的經歷只是知識沉淀的最淺表現(xiàn)。當一名結構工程師能夠對自己所擁有的知識資本進行管理，并用來進行交換和再生產時，知識沉淀的價值才會成倍放大，其所擁有的知識資本也將被快速累積。3.1.7個人知識管理設計院成立了知識中心從事知識管理工作，其目的就是管理和整合企業(yè)內所有員工的知識資本。結構工程師們的專業(yè)知識和技能被這些管理者以各種方式記錄下來，分析和優(yōu)化后再傳送回去，從而形成個人、團隊和企業(yè)能力的同步提升。3.2綜合能力個人發(fā)展基礎職業(yè)知識溝通協(xié)作能力創(chuàng)新與創(chuàng)造能力工程技術概念設計分析與設計結構材料使用環(huán)境影響工程施工知識管理與商務管理能力商務能力3.2綜合能力3.2綜合能力結構工程師從容面對未來的挑戰(zhàn)，準確地把握自身定位，提高自我修養(yǎng)，實現(xiàn)服務社會的理想。參照美國《2020的工程師:新世紀工程的愿景》[20]中對未來工程師相關綜合能力的經典描述：他/她需要擁有比爾蓋茨(BillGates)的領導力，愛爾波特?愛因斯坦(Albert.Einstein)的科學洞察力，戈登摩爾（GordonMoore）分析解決問題的能力，莉蓮?吉爾布雷斯（LillianGilbreth）的創(chuàng)造力，巴勃羅?畢加索（PabloPicasso)的想象力，萊特兄弟(BrotherWright)的意志力，埃莉諾?羅斯福（EleanorRoosevelt）的博愛，馬丁?路德金(MartinLutherKing)的視野以及孩子般的好奇心。工程設計123基本職業(yè)知識3.2.2工程技術管理和商務能力與知識（與經驗）知識能力經驗藏在在自己大腦中表現(xiàn)出來的經歷過的，不一定知其所以然。重復運用可能成為能力。廣義來說，經驗是知識的一部分格物致知3.2.1個人發(fā)展專業(yè)知識與從事工作的相關性/可變性專業(yè)知識的廣博與融通專業(yè)知識的層次劃分：社會學、歷史、地理、法律、政治、哲學、醫(yī)學、繪畫、教育學等經濟學、材料科學、電子科學、機械、環(huán)境科學、管理科學、計算機科學理科知識是基石工程學知識是專業(yè)測量、巖土、海洋工程書到用時方恨少3.2.1個人發(fā)展（1）基本職業(yè)知識：執(zhí)業(yè)與資格認證是具有某種知識與能力的標志（2）溝通協(xié)作能力：口頭表達、書面表達、圖形圖像表達。圖紙是工程師的語言表達工具在發(fā)展，未來可能有圖無紙，與時俱進地掌握運用工具是工程師的職業(yè)技能之一。（3