水电站工程施工中钢筋下料优化问题研究

【摘要】水电站工程施工中钢筋用量巨大，而对于钢筋下料的利用一直效率不高，造成巨大浪费，水电站的建设成本来也就变成了一个一个巨大的负担。本文着重研究了水电站工程施工中钢筋下料优化问题，从科学的角度分析影响钢筋下料的利用率的因素，为水电站工程施工节约成本提供了一些方案。 

　　【关键词】水电站工程，钢筋下料，优化问题，成本 

　　中图分类号： TV文献标识码： A 

　　一、前言 

　　在现在的水电站工程施工中，即使工程设计合理，也无法避免钢筋下料浪费的现象。工程的承包方不仅要有雄厚的经济实力，还要有科学管理的能力，以便在水电站建设中对项目成本进行优化与控制。而其中，钢筋下料的优化问题尤为重要。 

　　二、钢筋下料方案优化的必要性 

　　随着国家宏观政策不断出台，建筑市场的竞争日益加剧，投资建设方对施工承包企业的要求也越来越严苛，工程投标时的让利幅度越来越大。低价位的竞标要求承包方不仅具备雄厚的经济实力，而且要有科学管理的能力，通过各种途径和方法来对项目成本进行优化与控制，以寻求最大限度的成本节约，确保整个水电站工程的盈利目标。 

　　对于施工企业来说，一个工程项目盈利与否很大程度上取决于结构工程的成本控制是否有效。而钢筋工程作为结构工程的骨架，它的施工全过程控制就显得尤为重要。只有通过选择合理的接头形式、合理减少钢筋损耗、优化钢筋配置形式等一系列控制策略，才能提高施工可操作性，有效降低钢筋的施工成本，实现工程的降本增效。 

　　钢筋作为钢筋混凝土结构中不可缺少的材料之一，用量大、价格高，所占资金比重大，因此，如何有效降低钢筋的废料量，提高钢筋实用成材的利用率就显得非常重要。第一种方案是在设计中考虑，即在保证建筑安全的前提下降低钢筋使用量，但此方案依赖于目前建筑结构设计规范的调整，显然并不合适，第二种方案是在设计图纸的基础之上在施工过程中尽可能地降低钢筋的废料率。如何降低钢筋的废料率呢?首先我们来分析钢筋工程的施工过程，第一步是钢筋下料，即以施工图纸和库存料规格及每一编号钢筋的下料长度为依据，根据一定顺序填写钢筋配料单，然后交由钢筋工根据钢筋配料单中的钢筋下料方案进行钢筋的切断，第二步是绑扎，即将各种钢筋搬运至现场依设计图纸进行绑扎成型。由此我们可以看到施工过程中的钢筋废料主要由钢筋下料过程产生，废料的多少取决于钢筋的裁断方案。 

　　目前钢筋下料方案的确定，大都是根据试验或经验，由钢筋工列出几种可能的裁法，经简单对比确定出裁断方案。这种根据试验或经验确定的裁断方案的合理程度，依赖于试验对比次数的多少或确定方案的人的经验多少，由于裁法分析不全面，确定的裁断方案缺少充分的理论根据，存在很大的偶然性，钢筋的废料也就忽多忽少。 

　　钢筋划线配料是以施工图纸和库存料规格及每一编号钢筋的下料长度为依据，顺序填写钢筋配料单，然后，根据钢筋配料单中的钢筋下料长度进行钢筋的切断，就是在这一过程中产生了钢筋废料，废料的多少取决于钢筋的切断方案。目前钢筋下料方案的确定大都是根据试验或经验，列出几种可能的截法，经简单对比确定出切断方案。这种根据试验或经验确定的切断方案的合理程度，依赖于试验的对比次数的多少或确定方案的人的经验多少，存在很大的偶然性，钢筋的废料也就忽多忽少．其原因是由于截法分析不全面，确定的切断方案缺少充分的理论根据。因此，只依据钢筋配料单进行钢筋的切断，还不能有效的减少钢筋的废料。想要获得钢筋成材的充分利用，就需要在进行钢筋划线配料时，除应给出钢筋配料单外，还应根据库存料的规格以及钢筋下料长度，给出钢筋下料方案，即钢筋的切断方案。 

　　如何做到钢筋下料方案的优化呢?从上面的分析得知:要使钢筋在下料施工过程中废料量最少，即要在充分利用库存钢筋的基础之上，使下料方案满足如下条件: 

　　1、满足设计图纸对钢筋的切断需要； 

　　2、库存钢筋利用最充分； 

　　3、钢筋切断后剩余料最少，或者单根剩余料较长，能在后续工作中得到充分利用。 

　　三、工程所需解决的问题 

　　水电站的施工属于野外露天施工，野外露天施工主要是进度计划变化大，库存材料变化较大，而钢筋的用量也随着设计结构修改、进度重点调整而变化，使得施工管理者时刻面对一个动态变化的条件。所以尽管以前有一部分设计成型的下料软件可供使用，但针对性、实用性不强，而日常工作量大，在复杂多变的施工环境下，不是实用、快速的方法都难以得到应用难以发挥应有作用。同时，钢筋材料品种多，成型钢筋形式多样，接头方法多样，且废材标准难以统一，加之要满足规范要求和现场施工条件的要求，其要求的多样化，造成约束条件多样。经过对结算报表和库存的统计，钢筋下料的材料利用率约在86％左右。因为上述特点，目前钢筋下料基本依靠个人下料经验，而这样对于材料利用率而言是很低的，迫切需要采用优化方法下料以降低成本，提高企业竞争力。 

　　四、优化施工钢筋配置的策略 

　　1、选择适合的钢筋接头形式 

　　在工程施工过程中，通常采用的钢筋接头形式有绑扎连接、焊接连接及机械连接3种。同一种结构形式采用不同的接头形式，对工程成本的影响就可能不同。绑扎连接具有施工简便、操作快的优势，但对于直径较粗的钢筋，其搭接长度也会较长，经济性下降的同时受力性能也得不到保证。焊接连接的接头较短，是3种形式中钢材消耗量最少的，但施工操作速度较慢，且人工消耗量大。机械连接是用套筒将2根钢筋连接成一个整体，这种连接形式在确保连接区域受力性能的同时，也兼顾了施工操作的经济性。 

　　实际施工中，当柱梁钢筋直径超过16mm时通常就会采用机械连接，一方面是因为机械连接相对于绑扎连接的接头成本更低，另一方面也符合规范规定。所以一旦采用机械连接，就可以节约这部分的加密箍筋，对于整个工程来说，可以节约不少数量的箍筋。在某工程中，大部分情况采用了机械连接，除了从经济角度出发之外，还考虑到了该改建工程的特殊性。 

　　由于大部分的梁柱是在原结构截面的基础上外包一部分新的钢筋混凝土结构以加大截面来进行加固，大部分梁柱截面外边缘仅有50～75mm的空隙，扣除25mm保护层之后，所剩无几，在有限的宽度或高度里要实现2根钢筋并排绑扎连接，会造成钢筋过密、混凝土浇筑困难，这样的情况下只有采用机械连接来增加间隙，以提高钢筋与混凝土之间的握固力，确保结构受力的稳定。 

　　2、合理减少钢筋下料损耗 

　　钢筋作为工程施工的一项隐蔽工程，配置的合理性与否不仅会影响着结构的安全性，更关系到整个工程的造价。钢筋下料就是根据设计图纸来计算钢筋实际长度与数量的一项工作，如何在规范规定的范围内对钢筋进行优化、减少钢筋短料头的产生，是钢筋下料的关键。 

　　目前，优化下料系统存在的主要问题还是在应用环节上，因为在现场施工环节中，工程进度往往是最重要的考核指标。如果不是快速、实用的方法，在实践中都没有一展身手的舞台。本文只是把完全或者说是大部分以来人工经验的下料程序，进行了比较系统的理论化归纳，使得后续理论工作有明确的、系统的研究方向，也使得现场工作人员对于本身工作有全面了解，对于成本控制的优化方向有比较清晰的认识起到一定的作用。因此，在现有基础上，进一步完善该方法，使其在实际应用中更加简便，通俗，易解的优化算法，探求一种尽量利用计算机进行优化分析的算法，将是本课题探索的方向及目标。 

　　五、结束语 

　　本文从水电站工程施工中钢筋下料优化问题着手，通过分析不同条件下下料的合理配置，为水电站工程建设中控制成本提供了一些科学的、实用的方案。这种研究不仅对水电站工程施工中钢筋下料优化有着指导意义，而且对其他工程中的钢筋下料优化也同样适用。 

　　参考文献： 

　　[1] 尹建.筋混凝土结构中钢筋下料方案的优化 2010年5期. 

　　[2] 须祯慧.钢筋施工下料配置的优化策略2013年6期. 

　　[3] 赵军利 刘虎.钢筋工程施工中的几个问题及质量验收 2011年1期. 

　　[4] 黄武艺.谈钢筋混凝土框架结构施工的常见问题.广东建材.2011年1期.