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项目2　施工组织原理
任务2.1　流水施工原理
任务2.2　网络计划原理
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任务２.１　流水施工原理
2.1.1　流水施工的定义
流水施工方式是建筑安装工程施工最有效、最科学的组织方法,是实际中组织施工最常用的一种方式.
2.1.2　组织施工方式
建设项目组织施工的基本方式有顺序施工、平行施工和流水施工三种,这三种方式各有特点,适用范围各异.下面围绕引例对三种施工方式作简单讨论.
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任务２.１　流水施工原理
１.顺序施工
(１)组织思想(一).将这三栋建筑物的基础一栋一栋施工,一栋完成后再施工另一栋,按照这样的方式组织施工,其具体安排如图２-１所示.由图可知工期为３０天,每天只有一个作业队伍施工,劳动力投入较少,其他资源投入强度不大.
(２)组织思想(二).将这三栋建筑物基础施工,组织每个施工过程的专业队伍连续施工,一个施工过程完成后,另一个施工队伍才进场,按照这样的方式组织施工,其具体安排如图２-２所示.由图可知工期也为３０天,每天只有一个队伍施工,劳动力投入较少,其他资源投入强度不大.
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任务２.１　流水施工原理
第一种思想是以建筑产品为单元依次按顺序组织施工,因而同一施工过程的队伍工作是间断的,有窝工现象发生.第二种思想是以施工过程为单元依次按顺序组织施工,作业队伍是连续的,这样组织施工的方式就是顺序施工或依次施工.
(３)顺序施工的特征.顺序施工也称依次施工,是按照建筑工程内部各分项分部工程内在的联系和必须遵循的施工顺序,不考虑后续施工过程在时间上和空间上的相互搭接,而依照顺序组织施工的方式.顺序施工往往是前一个施工过程完成后,下一个施工过程才开始;一个工程全部完成后,另一个工程的施工才开始.
顺序施工的特点是同时投入的劳动资源较少,组织简单,材料供应单一;但劳动生产率低,工期较长,难以在短期内提供较多的产品,不能适应大型工程的施工.
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任务２.１　流水施工原理
２.平行施工
(１)组织思想.将例２-１中三栋建筑物基础施工的每个施工过程组织三个相应的专业队伍,同时施工齐头并进,同时完工.按照这样的方式组织施工,其具体安排如图２-３所示.由图可知工期为１０天,每天均有三个队伍作业,劳动力投入大,这样组织施工的方式就是平行施工.
(２)平行施工的特征.平行施工是将一个工作范围内的相同施工过程同时组织施工,完成以后再同时进行下一个施工过程的施工方式.平行施工的特点是最大限度地利用了工作面,工期最短;但在同一时间内需提供的相同劳动资源成倍增加,这给实际施工管理带来一定的难度,因此,只有在工程规模较大或工期较紧的情况下采用才是合理的.
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任务２.１　流水施工原理
３.流水施工
(１)组织思想.将例２-１中同一个施工过程组织一个专业队伍在三栋建筑物基础上顺序施工,如挖土方组织一个挖土队伍,第一栋挖完挖第二栋,第二栋挖完挖第三栋,保证作业队伍连续施工,不出现窝工现象.不同的施工过程组织专业队伍尽量搭接平行施工,即充分利用上一施工工程的队伍作业完成留出的工作面,尽早组织平行施工,按照这种方式组织施工,其具体安排如图２-４所示.
由图可知工期为１８天,介于顺序施工和平行施工之间,各专业队伍依次施工,没有窝工现象,不同的施工专业队伍充分利用空间(工作面)平行施工,这样的施工方式就是流水施工.
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任务２.１　流水施工原理
(２)流水施工的特征.流水施工是把若干个同类型建筑或一幢建筑在平面上划分成若干个施工区段(施工段),组织若干个在施工工艺上有密切联系的专业班组相继进行施工,依次在各施工区段上重复完成相同的工作内容,不同的专业队伍利用不同的工作面尽量组织平行施工的施工组织方式.
流水施工综合了顺序施工和平行施工的优点,是建筑施工中最合理、最科学的一种组织方式.
４.三种施工组织方式的比较
由上面分析可知,顺序施工、平行施工和流水施工是组织施工的三种基本方式,其特点及适用的范围不尽相同,三者的比较见表２-２.
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任务２.１　流水施工原理
2.1.3　流水施工的技术经济效果 　
(１)建筑生产流水施工的实质是:由生产作业队伍配备一定的机械设备,沿着建筑的水平或垂直方向,用一定数量的材料在各施工段上进行生产,使最后完成的产品成为建筑物的一部分,然后再转移到另一个施工段上去进行同样的工作,所空出的工作面,由下一施工过程的生产作业队伍采用相同形式继续进行生产.如此不断进行确保了各施工过程生产的连续性、均衡性和节奏性.建筑生产的流水施工具有如下主要特点:
１)生产工人和生产设备从一个施工段转移到另一施工段,代替了建筑产品的流动.
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任务２.１　流水施工原理
２)建筑生产的流水施工既在建筑物的水平方向流动(平面流水),又沿建筑物的垂直方向流动(层间流水).
３)在同一施工段上,各施工过程保持了顺序施工的特点,不同施工过程在不同的施工段上又最大限度地保持了平行施工的特点.
４)同一施工过程保持了连续施工的特点,不同施工过程在同一施工段上尽可能保持连续施工.
５)单位时间内生产资源的供应和消耗基本较均衡.
(２)流水施工的连续性和均衡性方便了各种生产资源的组织,使施工企业的生产能力可以得到充分的发挥,使劳动力、机械设备得到合理的安排和使用,提高了生产的经济效果,具体归纳为以下几点:
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任务２.１　流水施工原理
１)便于施工中的组织与管理.由于流水施工的均衡性,因而避免了施工期间劳动力和其他资源使用过分集中,有利于资源的组织.
２)施工工期比较理想.由于流水施工的连续性,保证各专业队伍连续施工,减少了间歇,充分利用工作面,可以缩短工期.
３)有利于提高劳动生产率.由于流水施工实现了专业化的生产,为工人提高技术水平、改进操作方法以及革新生产工具创造了有利条件,因而改善了工作的劳动条件,促进了劳动生产率的不断提高.
４)有利于提高工程质量.专业化的施工提高了工人的专业技术水平和熟练程度,为推行全面质量管理创造了条件,有利于保证和提高工程质量.
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任务２.１　流水施工原理
５)能有效降低工程成本.由于工期缩短、劳动生产率提高、资源供应均衡,各专业施工队连续均衡作业,减少了临时设施数量,从而可以节约人工费、机械使用费、材料费和施工管理费等相关费用,有效地降低了工程成本.
2.1.4　流水施工的分类与组织流水施工的条件
１.按流水施工的组织范围划分
(１)分项工程流水施工.分项工程流水施工又称为内部流水施工,是指组织分项工程或专业工种内部的流水施工,即由一个专业施工队,依次在各个施工段上进行流水作业,例如,浇筑混凝土这一分项工程内部组织的流水施工.分项工程流水施工是范围最小的流水施工.
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任务２.１　流水施工原理
(２)分部工程流水施工.分部工程流水施工又称为专业流水施工,是指组织分部工程中各分项工程之间的流水施工.即由几个专业施工队各自连续地完成各个施工段的施工任务,施工队之间流水作业.
(３)单位工程流水施工.单位工程流水施工又称为综合流水施工,是指组织单位工程中各分部工程之间的流水施工.
(４)群体工程流水施工.群体工程流水施工又称为大流水施工,是指组织群体工程中各单项工程或单位工程之间的流水施工.
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任务２.１　流水施工原理
２.按照施工工程的分解程度划分
(１)彻底分解流水施工.彻底分解流水施工是指将工程对象分解为若干施工过程,每一施工过程对应的专业施工队均由单一工种的工人及特点在于各专业施工队任务明确,专业性强,便于熟练施工,能够提高工作效率,保证工程质量.但由于分工较细,对每个专业施工队的协调配合要求较高,给施工管理增加了一定的难度.
(２)局部分解流水施工.局部分解流水施工是指划分施工过程时,考虑专业工种的合理搭配或专业施工队的构成,将其中部分的施工过程不彻底分解而交给多工种协调组成的专业施工队来完成施工.局部分解流水施工适用于工作量较小的分部工程.
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任务２.１　流水施工原理
３.按照流水施工的节奏特征划分
根据流水施工的节奏特征,流水施工可划分为有节奏流水施工和无节奏流水施工,有节奏流水施工又可分为等节拍流水施工和异节拍流水施工,其分类关系及组织流水方式如图２-５所示.
2.1.5　流水施工表达方法 　
流水施工的表示方法,一般有横道图、垂直图表和网络图三种,其中最直观且易于接受的是横道图.横道图即甘特图,是建筑工程中安排施工进度计划和组织流水施工时常用的一种表达方式,横道图形式如图２-１~图２-４所示.
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任务２.１　流水施工原理
１.横道图的形式
横道图中的横向表示时间进度,纵向表示施工过程或专业施工队编号.图中的横道线条的长度表示计划中的各项工作(施工过程、工序或分部工程、工程项目等)的作业持续时间,图中的横道线条所处的位置则表示各项工作的作业开始和结束时刻以及它们之间相互配合的关系,横道线上的序号如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等表示施工项目或施工段号.
２.横道图的特点
(１)能够清楚地表达各项工作的开始时间、结束时间和持续时间,计划内容排列整齐有序,形象直观.
(２)能够按计划和单位时间统计各种资源的需求量.
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任务２.１　流水施工原理
(３)使用方便,制作简单,易于掌握.
(４)不容易分辨计划内部工作之间的逻辑关系,一项工作的变动对其他工作或整个计划的影响不能清晰地反映出来.
(５)不能表达各项工作间的重要性,计划任务的内在矛盾和关键工作不能直接从图中反映出来.
2.1.6　流水施工参数
１.流水施工参数的分类
流水施工参数是影响流水施工组织节奏和效果的重要因素,是用以表示流水施工在工艺流程、时间安排及空间布局方面开展状态的参数.在施工组织设计中,一般把流水施工参数分为三类,即工艺参数、空间参数和时间参数.具体分类如图２-６所示.
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任务２.１　流水施工原理
２.工艺参数
(１)含义.工艺参数是指一组流水过程中所包含的施工过程(工序)数.任何一个建筑工程都由许多施工过程所组成.每一个施工过程的完成,都必须消耗一定量的劳动力、建筑材料,需要有建筑设备、机具相配合,并且需消耗一定的时间和占有一定范围的工作面.因此,工艺参数是流水施工中最主要的参数,其数量和工程量的多少是计算其他流水参数的依据.
(２)施工过程数(n)的确定.施工过程所包含的施工内容,既可以是分项工程或者分部工程,也可以是单位工程或者单项工程.施工过程数量用n 来表示,它的多少与建筑的复杂程度以及施工工艺等因素有关.依据工艺性质不同,施工过程可分为以下三类:
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任务２.１　流水施工原理
１)制备类施工过程.制备类施工过程是指为加工建筑成品、半成品或为提高建筑产品的加工能力而形成的施工过程,如钢筋的成型、构(配)件的预制以及砂浆和混凝土的制备过程.
２)运输类施工过程.运输类施工过程是指把建筑材料、成品、半成品和设备等运输到工地或施工操作地点而形成的施工过程.
３)砌筑安装类施工过程.砌筑安装类施工过程是指在施工对象的空间上,进行建筑产品最终加工而形成的施工过程,例如砌筑工程、浇筑混凝土工程、安装工程和装饰工程等施工过程.
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任务２.１　流水施工原理
在组织施工现场流水施工时,砌筑安装类施工过程占有主要地位,直接影响工期的长短,因此必须列入施工进度计划表由于制备类施工过程和运输类施工过程一般不占有施工对象的工作面,不影响工期,因而一般不列入流水施工进度计划表.
３.空间参数
空间参数是指在组织流水施工时,用以表达流水施工在空间上开展状态的参数,主要包括工作面、施工段和施工层.
(１)工作面(t).工作面是指安排专业工人进行操作或者布置机械设备进行施工所需的活动空间.工作面根据专业工种的计划产量定额和安全施工技术规程确定,反映了工人操作、机械运转在空间布置上的具体要求.
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任务２.１　流水施工原理
在施工作业时,无论是人工还是机械都需要有一个最佳的工作面,才能发挥其最佳效率.它决定了某个专业队伍的人数及机械数的上限,直接影响到某个工序的作业时间,因而工作面确定是否合理直接关系到作业效率和作业时间.
(２)施工段(m).施工段是指将施工对象在平面上划分为若干个劳动量大致相等的施工区段,在流水施工中,用m 来表示施工段的数目.划分施工段是为组织流水施工提供必要的空间条件.其作用在于某一施工过程能集中施工力量,迅速完成一个施工段上的工作内容,及早空出工作面为下一施工过程提前施工创造条件,从而保证不同的施工过程能同时在不同的工作面上进行施工.
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任务２.１　流水施工原理
在同一时间内,一个施工段只容纳一个专业施工队施工,不同的专业施工队在不同的施工段上平行作业,所以,施工段数量的多少,将直接影响流水施工的效果.合理划分施工段,一般应遵循以下原则:
１)各施工段的劳动基本相等,以保证流水施工的连续性、均衡性和节奏性,各施工段劳动量相差不宜超过１０％~１５％.
２)应满足专业工种对工作面的空间要求,以发挥人工、机械的生产作业效率,因而施工段不宜过多,最理想的情况是平面上的施工段数与施工过程数相等.
３)有利于结构的整体性,施工段的界限应尽量与结构的变形缝一致.
４)当施工对象有层间关系且分层又分段时,划分施工段数尽量满足下式要求:
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任务２.１　流水施工原理
式中　A———参加流水施工的同类型建筑的幢数;
m———每幢建筑平面上所划分的施工段数;
n———参加流水施工的施工过程数或作业班组总数.
当A·m＝n 时,此时每一施工过程或作业班组既能保证连续施工,又能使所划分的施工段不致空闲,是最理想的情况,有条件时应尽量采用.
当A·m＞n 时,此时每一施工过程或作业班组能保证连续施工,但所划分的施工段会出现空闲,这种情况也是允许的.实际施工时有时为满足某些施工过程技术间歇的要求,有意让工作面空闲一段时间反而更趋合理.
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任务２.１　流水施工原理
当A·m＜n 时,此时每一施工过程或作业班组虽能保证连续施工,但施工过程或作业班组不能连续施工而会出现窝工现象,一般情况下应力求避免.但有时当施工对象规模较小,确实不可能划分较多的施工段时,可与同工地或同一部门内的其他相似工程组织成大流水,以保证施工队伍连续作业,不出现窝工现象
(３)施工层(r).对于多层的建筑物、构筑物,应既分施工段,又分施工层.
施工层是指为组织多层建筑物的竖向流水施工,将建筑物在垂直方向上划分为若干区段,用r 来表示施工层的数目.通常以建筑物的结构层作为施工层,有时为方便施工,也可以按一定高度划分一个施工层,例如单层工业厂房砌筑工程一般按１.２~１.４m(即一步脚手架的高度)划分为一个施工层.
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任务２.１　流水施工原理
４.时间参数
(１)流水节拍(t).流水节拍是指一个施工过程(或作业队伍)在一个施工段上作业持续的时间,用t表示,其大小受到投入的劳动力数量、机械供应量的影响,也受到施工段大小的影响.
根据资源的实际投入量计算,其计算式如下:
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任务２.１　流水施工原理
式中　ti———流水节拍;
Qi———施工过程在一个施工段上的工程量;
Si———完成该施工过程的产量定额;
Zi———完成该施工过程的时间定额;
Ri———参与该施工过程的工人数或施工机械台数;
Pi———该施工过程在一个施工段上的劳动量;
a———每天工作班次.
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任务２.１　流水施工原理
流水节拍的大小对工期有直接影响,通常在施工段数不变的情况下,流水节拍越小,工期就越短.当施工工期受到限制时,就应从工期要求反求流水节拍,然后用式(２-２)求得所需的人数或机械数,同时检查最小工作面是否满足要求及人工机械供应的可行性.若检查发现按某一流水节拍计算的人工数或机械数不能满足要求,供应不足,则可延长工期从而增加大流水节拍以减少人工、机械的需求量,以满足实际的资源限制条件.若工期不能延长则可增加资源供应量或采取一天多班次(最多三次)作业以满足要求.
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任务２.１　流水施工原理
(２)流水步距(k).流水步距是指相邻两施工过程(或作业队伍)先后投入流水施工的时间间隔,一般用k 表示.流水步距应根据施工工艺、流水形式和施工条件来确定,在确定流水步距时应尽量满足以下要求:
１)始终保持两施工过程间的顺序施工,即在一个施工段上,前一施工过程完成后,下一施工过程方能开始.
２)任何作业班组在各施工段上必须保持连续施工.
３)前后两施工过程的施工作业应能最大限度地组织平行施工.
(３)间歇时间.
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任务２.１　流水施工原理
１)技术间歇(tg).在流水施工中,除了考虑两相邻施工过程间的正常流水步距外,有时应根据施工工艺的要求考虑工艺间合理的技术间歇时间(tg).如混凝土浇筑完成后应进行一段时间的养护,然后才能进行下一道工艺,这段养护时间即为技术间歇,它的存在会使工期延长.
２)组织间歇(tz).组织间歇时间(tz)是指施工中由于考虑施工组织的要求,两相邻的施工过程在规定的流水步距以外增加必要的时间间隔,以便施工人员对前一施工过程进行检查验收,并为后续施工过程作出必要的技术准备工作等.如基础混凝土浇筑并养护后,施工人员必须进行主体结构轴线位置的弹线等.
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任务２.１　流水施工原理
３)组织搭接时间(td).组织搭接时间(td)是指施工中由于考虑组织措施等原因,在可能的情况下,后续施工过程在规定的流水步距以内提前进入该施工段进行施工,这样工期可进一步缩短,施工更趋合理.
４)流水工期(T).流水工期(T)是指一个流水施工中,从第一个施工过程(或作业班组)开始进入流水施工,到最后一个施工过程(或作业班组)施工结束所需的全部时间.
2.1.7流水施工基本组织方式
为了适应不同施工项目施工组织的特点和进度计划安排的要求,根据流水施工的特点可以将流水施工分成不同的种类进行分析和研究.
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任务２.１　流水施工原理
１.固定节拍流水施工组织
固定节拍流水施工组织是指参与流水施工的施工过程流水节拍彼此相等的流水施工组织方式,即同一施工过程在不同的施工段上流水节拍相等,不同的施工过程在同一施工段上的流水节拍也相等的流水施工方式.固定节拍流水施工组织的特点如下:
(１)各个施工过程在各个施工段上的流水节拍彼此相等.
(２)各施工过程之间的流水步距彼此相等,且等于流水节拍,即k＝t.
(３)每个施工过程在每个施工段上均由一个专业施工队独立完成作业,即专业施工队数目n′等于施工过程数n.
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任务２.１　流水施工原理
(４)各个施工过程的施工速度相等,均等于m×t.
２.成倍数节拍流水施工
在异节奏流水施工中,当同一施工过程在各个施工段上的流水节拍不相等但它们间有最大公约数,即为某一数的不同整数倍时,每个施工过程均按其节拍的倍数关系,组织相应数目的专业队伍,充分利用工作面即可组织等步距成倍数节拍流水施工.成倍数节拍流水施工组织的特点如下:
(１)同一施工过程在各个施工段上的流水节拍彼此相等,不同施工过程在同一施工段上的流水节拍之间存在一个最大公约数.
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任务２.１　流水施工原理
(２)各专业施工队之间的流水步距彼此相等,且等于流水节拍的最大公约数k.
(３)专业施工队总数目n′大于施工过程数n.
３.无节奏流水施工
无节奏流水施工是指同一施工过程在各施工段上的流水节拍不全相等,不同的施工过程之间流水节拍也不相等,在这样的条件下组织施工的方式称为分别流水施工,也称为无节奏流水施工.这种组织施工的方式,在进度安排上比较自由、灵活,是实际工程组织施工最普遍、最常用的一种方法.
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任务２.１　流水施工原理
无节奏流水施工组织的特点如下:
(１)各个施工过程在各个施工段上的流水节拍彼此不等,也无特定规律.
(２)所有施工过程之间的流水步距彼此不全相等,流水步距与流水节拍的大小及相邻施工过程的相应施工段节拍差有关.
(３)每个施工过程在每个施工段上均由一个专业施工队独立完成作业,即专业施工队数目n′等于施工过程数n.
(４)为了满足流水施工中作业队伍的连续性,因而在组织施工时,确定流水步距是关键.
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任务２.２　网络计划原理
2.2.1　网络图的定义及原理　
工程组织施工中,常用的进度计划表达形式有两种:横道图与网络计划.横道图的优点是编制容易、简单明了、直观易懂.因为有时间坐标,各项工作的施工起止时间、作业持续时间、工作进度、总工期以及流水作业的情况等都表示得清楚明确,一目了然;对人力和资源的计算也便于据图叠加.它的缺点主要是不能明确地反映出各项工作之间错综复杂的逻辑关系,不便于各工作提前或拖延的影响分析及动态控制,不能明确地反映出影响工期的关键工作和关键线路,不便于进度控制人员抓住主要矛盾,不能反映出非关键工作所具有的机动时间,看不到计划的潜力所在,特别是不便于计算机的利用.这些缺点的存在,对改进和加强施工管理工作是不利的.
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任务２.２　网络计划原理
网络计划能够明确地反映出各项工作之间错综复杂的逻辑关系,通过网络计划时间参数的计算,可以找出关键工作和关键线路;通过网络计划时间参数的计算,可以明确各项工作的机动时间;网络计划可以利用计算机进行计算.
网络计划的基本原理是:首先应用网络图的形式来表达一项工程中各项工作之间错综复杂的相互关系及其先后顺序.然后通过计算找出计划中的关键工作及关键线路,接着通过不断地改进网络计划,寻求最优方案并付诸实施.最后在计划执行过程中进行有效的监测和控制,以合理使用资源,优质、高效、低耗地完成预定的工作.
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任务２.２　网络计划原理
建设工程施工项目网络计划安排的流程:调查研究确定施工顺序及施工工作组成;理顺施工工作的先后关系并用网络图表示;计算或计划施工工作所需持续时间;制订网络计划;不断优化、控制、调整.因此,网络计划技术不仅是一种科学的管理方法,同时也是一种科学的动态控制方法.
2.2.2网络图的基本类型　
网络计划的种类很多,可以从不同角度进行分类,具体分类方法如下:
(１)按工作在网络图中的表示方法不同划分为双代号网络计划和单代号网络计划.
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任务２.２　网络计划原理
(２)按工作持续时间的肯定与否划分为肯定型网络计划和非肯定型网络计划.
(３)按终点节点个数的多少划分为单目标网络计划和多目标网络计划.
(４)按网络计划的工程对象不同和使用范围的大小划分为分部工程网络计划、单位工程网络计划和群体工程网络计划.
(５)按网络计划的性质和作用划分为实施性网络计划和控制性网络计划.
我国常用的工程网络计划类型包括双代号网络计划、单代号网络计划、双代号时标网络计划和单代号搭接网络计划四类.
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任务２.２　网络计划原理
2.2.3　双代号网络图 　
网络图是由箭线和节点组成,用来表示工作流程的有向、有序的网状图.网络图中,按节点和箭线所代表的含义不同,可分为双代号网络图和单代号网络图,其中双代号网络图在我国建筑行业应用较多.
双代号网络图由若干表示工作的箭线和节点组成,其中每一项工作都用一根箭线和箭线两端的两个节点来表示,箭线两端节点的号码即代表该箭线所表示的工作,“双代号”的名称由此而来,如图２-８所示.双代号网络图的基本三要素为:箭线、节点和线路.
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任务２.２　网络计划原理
１.箭线
在双代号网络图中,一条箭线与其两端的节点表示一项工作.箭线表达的内容有以下几个方面:
(１)一条箭线表示一项工作或表示一个施工过程.根据网络计划的性质和作用不同,工作既可以是一个简单的施工过程,如挖土、垫层、支模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土等分项工程,或者基础工程、主体工程、装修工程等分部工程,也可以是一项复杂的工程任务,如教学楼土建工程中的单位工程或者教学楼工程等单项工程.如何确定一项工作的大小范围,取决于所绘制的网络计划的控制性或指导性作用.
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任务２.２　网络计划原理
(２)一条箭线表示一项工作所消耗的时间.一般而言,每项工作的完成都要消耗一定的时间和资源,如砌砖墙、绑扎钢筋、浇筑混凝土等;也存在只消耗时间而不消耗资源的工作,如混凝土养护、砂浆找平层干燥等技术间歇,有时可以作为一项工作考虑.双代号网络图的工作名称或代号写在箭线上方,完成该工作的持续时间写在箭线的下方,如图２-９所示.
(３)在无时间坐标的网络图中,箭线的长度不代表时间的长短,画图时原则上讲,箭线的形状怎么画都行,箭线可以画成直线、折线或斜线,但不得中断.箭线尽可能以水平直线为主且必须满足网络图的绘制规则.在有时间坐标的网络图中,其箭线的长度必须根据完成该项工作所需时间长短绘制.
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任务２.２　网络计划原理
(４)箭线的方向表示工作进行的方向,箭尾表示工作的开始,箭头表示工作的结束.
２.节点
网络图中箭线端部的圆圈或其他形状的封闭图形就是节点.在双代号网络图中,它表示工作之间的逻辑关系.节点表达的内容有以下几个方面:
(１)节点表示前面工作结束和后面工作开始的瞬间,所以节点不需要消耗时间和资源.
(２)箭线的箭尾节点表示该工作的开始,箭线的箭头节点表示该工作的结束.
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任务２.２　网络计划原理
(３)根据节点在网络图中的位置不同可以分为起点节点、终点节点和中间节点.起点节点是网络图的第一个节点,表示一项任务的开始.终点节点是网络图的最后一个节点,表示一项任务的完成.除起点节点和终点节点以外的节点称为中间节点,中间节点具有双重的含义,既是前面工作的箭头节点,也是后面工作的箭尾节点.如图２-８所示,①号节点
为起点节点;⑥号节点为终点节点;②号节点表示１－２工作的结束,也表示２－３工作、２－４工作的开始.
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任务２.２　网络计划原理
３.线路
网络图中从起始节点开始,沿箭线方向连续通过一系列箭线和节点,最后到达终点节点的通路称为线路,如图２-８所示的网络计划中线路有:①→③→⑤→⑥、①→③→④→⑤→⑥、①→③→④→⑥、①→②→③→⑤→⑥、①→②→③→④→⑤→⑥、①→②→③→④→⑥、①→②→④→⑤→⑥、①→②→④→⑥共８条线路.
４.绘制网络图中常见的逻辑关系及其表达方式
绘制网络图中常见的逻辑关系及其表达方式.
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任务２.２　网络计划原理
５.绘图基本方法
(１)在保证网络逻辑关系正确的前提下,图面布局要合理、层次要清晰、重点要突出.
(２)密切相关的工作尽可能相邻布置,以减少箭线交叉;如无法避免箭线交叉时,可采用暗桥法表示.
(３)尽量采用水平箭线或折线箭线;关键工作及关键线路,要以粗箭线或双箭线表示.
(４)正确使用网络图断路方法,将没有逻辑关系的有关工作用虚工作加以隔断,如图２-１０所示.
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任务２.２　网络计划原理
由图２-１０可以看出,该图符合工艺逻辑关系和施工组织程序要求,但不满足空间逻辑关系要求.因为回填土Ⅰ不应该受挖地槽Ⅱ控制,回填土Ⅱ也不应该受挖地槽Ⅲ控制.这是空间逻辑关系上的表达错误,可以采用横向断路法或纵向断路法将其加以改正,前者用于无时间坐标网络图,后者用于有时间坐标网络图,如图２-１１和图２-１２所示.
(５)为使图面清晰,要尽可能地减少不必要的虚工作,这可从图２-１１与图２-１３或图２-１４比较中看出.
(６)网络图排列方法主要有:按工种、按施工段、按施工层排列３种.它们依次如图２-１３、图２-１４和图２-１５所示.
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任务２.２　网络计划原理
(７)当网络图的工作数目很多时,可将其分解为几块来绘制;各块之间的分界点要设在箭线和事件最少的部位,分界点事件的编号要相同,并且画成双层圆圈.单位工程施工网络图的分界点,通常设在分部工程分界处.
６.双代号网络图时间参数
双代号网络图时间参数包括:工作持续时间、事件时间参数、工作时间参数和线路时间参数４类.
(１)工作持续时间.
１)单一时间可由式(２-４)确定.
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任务２.２　网络计划原理
式中　Di－j———工作(i－j)的持续时间;
Qi－j———工作(i－j)的工程量;
Si－j———工作(i－j)的计划产量定额;
Ri－j———工作(i－j)的工人数或机械台数;
Ni－j———工作(i－j)的计划工作班次.
２)３种时间可由式(２-５)确定.
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任务２.２　网络计划原理
式中　De
i－j———工作(i－j)的概率期望持续时间;
ai－j———工作(i－j)最乐观的持续时间;
mi－j———工作(i－j)最可能的持续时间;
bi－j———工作(i－j)最悲观的持续时间.
(２)事件时间参数.
１)事件最早时间可由式(２-６)确定.它是从原始事件开始,并假定其开始时间为零,然后按照事件编号递增顺序直到结束事件为止;当遇到两个以上前导工作时,应取其相应计算结果的最大值.
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式中　ETj———事件(j)的最早时间;
　ETi———前导工作(i－j)起点事件(i)最早时间;
　Di－j———前导工作(i－j)的持续时间;
　max———取各自计算结果的最大值.
２)事件最迟时间可由式(２-７)确定.它是从结束事件开始,通常假定结束事件最迟时间等于其最早时间,然后按照事件编号递减顺序直到原始事件为止;当遇到两个以上后续工作时,应取其相应计算结果的最小值.
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任务２.２　网络计划原理
式中　LTi———事件(i)的最迟时间;
　LTj———后续工作(i－j)终点事件(j)最迟时间;
　Di－j———后续工作(i－j)的持续时间;
　min———取各自计算结果的最小值.
(３)工作时间参数.
１)最早开始时间.最早开始时间是在各紧前工作全部完成后,本工作i－j 有可能开始的最早时间,最早开始时间用ESi－j表示.最早开始时间应从网络计划的起始节点开始,顺着箭线方向依次计算.
①以起始节点i为箭尾的工作i－j 的最早开始时间ESi－j＝０(i＝１).
②当工作i－j 有多项紧前工作时,其最早开始时间为
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２)最早完成时间.最早完成时间EFi－j是在各紧前工作全部完成后,本工作有可能完成的最早时刻.
３)最迟完成时间.最迟完成时间是在不影响整个计划按期完成的前提下,本工作最迟必须完成的时间.最迟完成时间应从终点节点开始,逆着箭线方向依次逐项计算.
①终点节点的最迟完成时间按该网络计划的计划工期确定:LFi－n＝Tp.
②其他工作i－j 的最迟完成时间等于其紧后工作最迟完成时间减紧后工作持续时间的差.
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４)最迟开始时间.最迟开始时间LSi－j等于其紧后工作最迟完成时间减本工作持续时间的差.
５)总时差的计算.工作i－j 的总时差按下式计算:
或
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７)自由时差的计算.工作i－j 的自由时差FFi－j按下式计算:
或
按工作计算法计算时间参数应在确定了各项工作的持续时间之后进行.虚工作也必须视同工作进行计算,其持续时间为零.时间参数的计算结果应标注在箭线之上.
(４)关键工作和关键线路的判别(线路时间参数).在双代号网络图中,TFi－j＝０的工作就是关键工作,由关键工作组成的线路就是关键线路.关键线路的线路时间,就是该网络图的计算总工期,即Tn＝ETn[结束事件(n)最早时间].
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2.2.4　单代号网络图 　
单代号网络图由工作和线路两个基本要素组成.
１.工作
在单代号网络图中,工作由节点及其关联箭线组成.通常将节点画成一个大圆圈或方框形式,其内标注编号、工作名称和持续时间.关联箭线表示该工作开始前和结束后的环境关系,如图２-１８所示.
２.线路
在单代号网络图中,线路概念、种类和性质与双代号网络图基本类似,此处从略.
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３.普通单代号网络图绘制
(１)绘图基本规则.
１)必须正确地表达各项工作之间相互制约和相互依赖的关系
２)在单代号网络图中,只允许有１个原始节点;当有两个以上首先开始的工作时,要设置一个虚拟的原始节点,并在其内标注“开始”二字.
３)在单代号单目标网络图中,只允许有１个结束节点;当有两个以上最后结束的工作时,要设置一个虚拟的结束节点,并在其内标注“结束”二字.
４)在单代号网络图中,既不允许出现闭合回路,也不允许出现重复编号的工作.
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任务２.２　网络计划原理
５)在单代号网络图中,不允许出现双向箭线,也不允许出现没有箭头的箭线.
(２)绘图基本方法.
１)在保证网络逻辑关系正确的前提下,图面布局要合理,层次要清晰,重点要突出.
２)密切相关的工作尽可能相邻布置,以便减少箭线交叉;在无法避免箭线交叉时,可采用暗桥法表示.
３)单代号网络图的分解方法和排列方法,与双代号网络图相应部分类似,此处从略.
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2.2.5　时标网络图及其应用 　
１.双代号时标网络计划的概念及特点
将表示工作的箭线的水平投影长度按该工作持续时间大小成比例绘制而成的双代号网络计划称为双代号时标网络计划,简称时标网络计划.时标网络计划既具有网络计划的优点,又具有横道图直观易懂的优点,它将网络计划的时间参数直观地表达出来.
２.时标网络计划的绘制方法
时标网络计划的绘制方法有间接绘制法和直接绘制法两种.
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任务２.２　网络计划原理
(１)间接绘制法.间接绘制法是指先根据无时标的网络计划计算其时间参数并确定关键线路,然后在时标网络计划表中进行绘制.在绘制时应先将所有节点按其最早时间定位在时标网络计划表中的相应位置,然后再用规定线型按比例绘出实工作和虚工作.当某些工作箭线的长度不足以到达该工作的完成节点时,须用波形线补足,箭头应画在与该工作完成节点的连接处.
(２)直接绘制法.直接绘制法是指不计算时间参数而直接按无时标的网络计划草图绘制时标网络计划.现以图２-１９所示网络计划为例,说明时标网络计划的绘制过程.
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３.时标网络计划中时间参数的判定
(１)关键线路和计算工期的判定.
１)关键线路的判定.时标网络计划中的关键线路可从网络图的终点节点开始,逆着箭线方向进行判定.凡自始至终不出现波形线的线路即为关键线路.
２)计算工期的判定.网络计划的计算工期应等于终点节点所对应的时标值与起点节点所对应的时标值之差.
(２)相邻两项工作之间时间间隔的判定.除以终点节点为完成节点的工作外,工作箭线中波形线的水平投影长度表示本工作与其紧后工作之间的时间间隔.
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(３)工作六个时间参数的判定.
１)工作最早开始时间和最早完成时间的判定.工作箭线左端节点中心所对应的时标值为该工作的最早开始时间.当工作箭线中不存在波形线时,其右端节点中心所对应的时标值为该工作的最早完成时间;当工作箭线中存在波形线时,工作箭线实线部分右端点所对应的时标值为该工作的最早完成时间.
２)工作总时差的判定.工作总时差的判定应从网络计划的终点节点开始,逆着箭线方向依次进行.
以终点节点为完成节点的工作,其总时差应等于计划工期与本工作最早完成时间之差,即
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任务２.２　网络计划原理
３)工作自由时差的判定.以终点节点为完成节点的工作,其自由时差等于计划工期与本工作最早完成时间之差,即
其他工作的自由时差就是该工作箭线中波形线的水平投影长度.但当工作之后只紧接虚工作时,则该工作箭线上一定不存在波形线,而其紧接的虚箭线中波形线水平投影长度的最短者为该工作的自由时差.
４)工作最迟开始时间和最迟完成时间的判定.工作的最迟开始时间等于本工作的最早开始时间与其总时差之和,即
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任务２.２　网络计划原理
工作的最迟完成时间等于本工作的最早完成时间与其总时差之和,即
2.2.6　网络计划的应用及优化　
网络计划优化,就是在满足既定的约束条件下,按某一目标,通过不断调整寻求最优网络计划方案的过程.网络计划优化包括工期优化、费用优化和资源优化.
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任务２.２　网络计划原理
１.工期优化
工期优化是指网络计划的计算工期不满足要求工期时,通过压缩关键工作的持续时间以满足要求工期的过程,若仍不能满足要求,需调整方案或重新审定要求工期.压缩关键工作时应考虑下列因素:
(１)压缩对质量、安全影响不大的工作.
(２)压缩有充足备用资源的工作.
(３)压缩增加费用最少的工作,即压缩直接费费率、赶工费费率或优选系数最小的工作.工 期压缩方法如下:
(１)当只有一条关键线路时,在其他情况均能保证的条件下,压缩直接费费率、赶工费费率或优选系数最小的关键工作.
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任务２.２　网络计划原理
(２)当有多条关键线路时,应同时压缩各条关键线路相同的数值,压缩直接费费率、赶工费费率或优选系数组合最小者.
(３)由于压缩过程中非关键线路可能转为关键线路,所以切忌压缩“一步到位”.
２.费用优化
费用优化又称工期成本优化,是指寻求工程总成本最低时的工期安排,或按要求工期寻求最低成本的计划安排的过程.
工程总费用由直接费和间接费组成.直接费由人工费、材料费、机械费、措施费等组成.施工方案不同,直接费也就不同.如果施工方案一定,工期不同,直接费也不同.直接费会随着工期的缩短而增加.
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任务２.２　网络计划原理
间接费包括管理费等内容,它一般随着工期的缩短而减少.当确定一个合理的工期,就能使总费用达到最小,这也是费用优化的目标.
由于网络计划的工期取决于关键工作的持续时间,为了进行工期优化必须分析网络计划中各项工作的直接费与持续时间的关系,它是网络计划工期成本优化的基础.工作的直接费随着工期的缩短而增加.
费用优化的基本思路是:不断地在网络计划中找出直接费用率(或组合直接费用率)最小的关键工作,缩短其持续时间,同时考虑间接费用随工期缩短而减少的数值,最后求得工程总成本最低时的最优工期安排或按要求工期求得最低成本的计划安排.
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任务２.２　网络计划原理
按照上述基本思路,费用优化可按以下步骤进行:
(１)按工作的正常持续时间确定计算工期和关键线路.
(２)计算各项工作的直接费用率.
(３)当只有一条关键线路时,应找出组合直接费用率最小的一项关键工作,作为缩短持续时间的对象;当有多条关键线路时,应找出组合直接费用率最小的一组关键工作,作为缩短持续时间的对象.
(４)对于选定的压缩对象(一项关键工作或一组关键工作),首先要比较其直接费用率或组合直接费用率与工程间接费用率的大小,然后再进行压缩.
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任务２.２　网络计划原理
(５)当需要缩短关键工作的持续时间时,其缩短值的确定必须符合下列两条原则:
１)缩短后工作的持续时间不能小于其最短持续时间.
２)缩短持续时间的工作不能变成非关键工作.
(６)计算关键工作持续时间缩短后相应的总费用.优化后工程总费用＝初始网络计划的费用＋直接费增加费用－间接费减少费用
(７)重复上述(３)~(６)步,直至计算工期满足要求工期或被压缩对象的直接费用率或组合直接费用率大于工程间接费用率为止.
(８)计算优化后的工程总费用.
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３.资源优化
资源是指完成一项计划任务所需投入的人力、材料、机械设备和资金等.完成一项工程任务所需要的资源量基本上是不变的,不可能通过资源优化将其减少.资源优化的目的是通过改变工作的开始时间和完成时间,使资源按照时间分布符合优化目标.资源优化的前提条件是:
(１)在优化过程中,不改变网络计划中各项工作之间的逻辑关系.
(２)在优化过程中,不改变网络计划中各项工作的持续时间.
(３)网络计划中各项工作的资源强度(单位时间所需资源数量)为常数,而且是合理的.
(４)除规定可中断的工作外,一般不允许中断工作,应保持其连续性.
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任务２.２　网络计划原理
为简化问题,这里假定网络计划中的所有工作需要同一种资源.通常情况下,网络计划的资源优化分为两种,即“资源有限,工期最短”的优化和“工期固定,资源均衡”的优化.前者是通过调整计划安排,在满足资源限制的条件下,使工期延长最小的过程,而后者是通过调整计划安排,在工期保持不变的条件下,使资源需用量尽可能均衡的过程.
“资源有限,工期最短”的优化一般可按以下步骤进行:
(１)按照各项工作的最早开始时间安排进度计划,并计算网络计划每个时间单位的资源需用量.
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任务２.２　网络计划原理
(２)从计划开始日期起,逐个检查每个时段(每个时间单位资源需用量相同的时间段)资源需用量是否超过所能供应的资源限量.如果在整个工期范围内每个时段的资源需用量均能满足资源限量的要求,则可行优化方案就编制完成;否则,必须转入下一步进行计划的调整.
(３)分析超过资源限量的时段.如果在该时段内有几项工作平行作业,则采取将一项工作安排在与之平行的另一项工作之后进行的方法,以降低该时段的资源需用量.
(４)对调整后的网络计划安排重新计算每个时间单位的资源需用量.
(５)重复上述(２)~(４)步,直至网络计划整个工期范围内每个时间单位的资源需用量均满足资源限量为止.
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任务２.２　网络计划原理
“工期固定,资源均衡”的优化是安排建设工程进度计划时,需要使资源需用量尽可能地均衡,使整个工程每单位时间的资源需用量不出现过多的高峰和低谷,这样不仅有利于工程建设的组织与管理,而且可以降低工程费用.
“工期固定,资源均衡”的优化方法有多种,如方差值最小法、极差值最小法、削高峰法等.
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图２-１　顺序施工进度安排一
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图２-２　顺序施工进度安排二
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图２-３　平行施工进度安排
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图２-４　流水施工进度安排
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表２-２　三种组织施工方式比较
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图２-５　按流水施工节奏特征划分
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图２-６　流水施工参数分类
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图２-８　双代号网络图
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图２-９　双代号工作表示方法
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图２-１０　虚工作的表达
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图２-１１　横向断路法示意图
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图２-１２　纵向断路法示意图
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图２-１３　按工种排列法示意图
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图２-１４　按施工段排列法示意图
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图２-１５　按施工层排列法示意图
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图２-１８　单代号工作示意图
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图２-１９　网络计划
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