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1 装配式建筑的定义与内涵
装配式建筑是指将梁、板、楼梯等建筑构件在厂区机械化、模块化生产后,再到达建筑施工现场进行安装拼接的一种建筑类型和生产方式。
这种新型建筑形式一直以来受到国家政府部门和行业专家的推崇,在《关于发展节能省地型住宅和公共建筑的指导意见》(建科〔2005〕78号)、《国务院办公厅关于转发建设部等部门关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见的通知》(〔1999〕72号)等文件中明确指出装配式住宅属于低碳环保、节能减耗、政策支持的优势项目,全力要求加快其发展建设进程。特别是山东省住建厅下发《关于公布2015年度山东省建筑产业现代化试点城市、试点工程项目、生产基地名单的通知》,明确济南、青岛为试点城市,正式启动我省装配式建筑全面发展的序幕。
2 装配式建筑在聊城市推广的重要意义
就我市而言,做好装配式建筑推广工作可以带来以下优势:
一、建筑模块工厂化生产,标准统一、质量把控有保障,产品可溯源、责任区分简单。
二、厂区生产有利于培养一批专业素养高、技术水平灵活的生产工人,为提升我市整个建筑市场劳动力水平做出贡献,有利于将我市劳动力人口优势与技术优势相结合,打造建筑市场聊城制造的品牌
三、固定的园区生产、连续化生产,可以以土地、生产车间为担保,有效保护工人工资福利等个人利益不受伤害,避免年关建筑工人集中上访讨要工资的社会性的发生。
四、装配式生产避免现场施工的扬尘、噪声,对减少雾霾、污水等环境问题有较大帮助,同时减少建筑工地邻里单位之间的矛盾纠纷,有利于和谐水城的创建。
五、尽早入手,确定行业标准话语权,有利于确立我市行业地位,争取更多市场份额。
3 我市推广装配式建筑的优势
目前我市装配式建筑发展具有良好的基础,具体而言表现在如下方面:
一、具有一批诸如聊建集团、中通钢构等建筑建材行业领军企业,企业责任感、战略眼光都具有一定眼光,科技研发水平不弱。
二、有我市企业参股的山东金柱万斯达装配建筑有限公司等企业,已经在济南获得大量装配式建筑项目,积累了相当的实践经验。
三、聊建集团和清华大学、山东建筑大学等科研机构合作,对装配式建筑进行了深度技术攻关,效果良好,并参与行业标准的制定,技术话语权分量较重。
四、我市棚户区改造、乡镇改貌、新型城镇化工作量大质优,如果与装配式建筑结合更是锦上添花。同时装配式建筑减少环境污染,也是我市全国卫生城复检过关后,环境保护的常态要求。
五、社会重视,科技局专门进行调研,推进项目开展,多位人大代表和政协委员提出多份提案,呼吁政府相关部门立项支持。
4 推广装配式建筑的措施保障
基于以上情况,建议从如下发面加快我市装配式建筑积极发展:
一、建立行业协会,加强组织协调,扩大宣传,提高社会认知度。
由市政府组织,市住房城乡建设委作为牵头单位,成员单位包括市规划、发展改革、国土、科技、经济信息化、质监、财政和相关企业等部门,做好宣传推广。采取多种形式,在报纸、电视、电台与网络等设置专栏或专题,并组织大型宣贯会议和论坛等,对政府管理部门、开发商、施工单位、生产企业以及消费者开展宣传教育,提高装配式建筑的社会认知程度。
二、推广适用技术,完善标准体系,积极做好技术研发和推进工作。
开展设计标准化、部品模数化研究,新型部品设计、生产工艺研究,机械设备研究,以及信息管理平台开发等。建立健全标准户型设计图集,生产、施工和验收标准,以及住宅性能认定规程和部品认定制度等。
三、发挥政策调控作用,开展试点示范
优先在以划拨方式取得土地的政策性住房,政府投资的公益性建筑上开展试点。对于其他商业性项目,政府相关部门在确定土地出让价格以及开发单位在投标和竞购土地过程中应综合考虑产业化成套技术用和成本因素,进行扶植帮助。
四、整合行业资源,培育实施主体
1、调整产业布局,完善资源配置。一是在我市扶持建设若干家预制部品、钢构品生产企业,使生产能力适应产业化住宅建设需要。
2、整合行业资源,培育住宅产业集团。以市场为导向,整合产业链资源,鼓励开发、设计、部品生产、施工、物流企业和科研单位组成联合体,或形成优势互补、实力雄厚、信誉良好的大型产业集团。
3、实施“引进”战略,加快住宅产业化进程。鼓励发达地区有实力的住宅产业集团与我市有关企业开展合作,充分吸收其先进技术和管理经验,培育我市住宅产业化开发、设计、生产和施工力量。二是在产业化住宅项目招投标中,允许外地企业直接参与竞争,促进我市住宅产业化工作。
4、开展技术培训,培养专业人才
一是加大企业人才培训支持力度,促进装配式建筑企业与相关职业教育机构合作,培养实用技术人员。二是依托试点、示范工程,通过企业内部培训,培养具备建造相关专业技术及生产、操作经验的职业技术工人。三是加强劳务企业管理,建立用工与培训长效机制。
5 结束语
装配式建筑从概念提出到实践应用已经将近十年,技术层面没有太多障碍,推广的最大难点在于居民的认可程度,以及拆迁时期补偿问题的标准确定不明确。居民有心理负担和思想包袱。政府应及时出台相关配套政策,打消顾虑积极推进。需要强调的是,目前建筑行业在国民经济中占的比例还是比较大的,要传统建筑市场生产形态,建设装配式建筑市场新格局就要做好行业转型时的经济震荡的心理预期。
关键词:BIM技术;钢结构;装配式建筑;具体应用
1引言
随着城市化发展,建筑工程逐渐向高层和超高层方向转变,然而由于其高度问题,在工程开展过程中,存在较大安全隐患。因此,主要结构会采用钢筋装配,使建筑具有较强的稳定性,该结构采用专业厂家制造的一种重型钢筋管支撑建筑,从而提高其稳固性和质量。高层建筑实施难度较大,加强BIM技术的应用,可以保证工程顺利开展,提高工作效率。
2装配式钢筋结构概述
2.1装配式钢筋结构的优缺点
装配式钢筋结构的优点:(1)装配式钢筋结构的轻便性极大减少了人工劳动力的输出。(2)由于其组件大多是由厂家直接安装好后运输到施工现场,因而比较其他结构的实施,其技术难度较低,施工速度快。(3)这种材料可以在工程结束拆除后循环利用,因而节能环保效果较好。装配式钢筋结构的缺点:(1)材料用量多,造价成本高,对企业经济效益和工程开展有较大限制。(2)装配式钢筋结构的使用性能低于混凝土结构,比如耐热性差、隔音效果差等。
2.2装配式结构的建筑特点
该结构中使用的材料,大多是厂家根据工程需要生产和制造对应规格和型号的材料,主要有内外墙板、预制梁体结构、阳台和模板等。在实际工程开展中,相关安装和配置的技术要求较为繁琐复杂,因而可以结合BIM技术来提高其工作质量和效率。
3BIM技术在钢结构装配式建筑中的应用价值
3.1结构的信息化处理
主要是运用BIM技术建立三维模型,实现可视化,并且结合相关的信息化技术,将相关施工数据和影响因素等信息输入系统中,运用数据分析,明确准确数值,为工程开展提供可靠的数据支撑。运用该技术不仅能有效控制和合理利用资源,还能起到节约成本的目的,是企业获得更多经济利益的重要保证。与传统建筑工程相比,其可以将实际的工程、结构和各方面专业知识结合起来,然后引入对应的理论和数据,转化为具体模型。由于涉及内容多、范围广,如果用人工方式处理,需要大量的时间和精力,而BIM信息化处理技术,可以针对实际数据进行筛选和分析,并将工程相关建造信息存储下来,同时实现信息共享。
3.2提高施工效率和安全性
钢结构装配建筑稳定性对于施工质量影响较大,对各类技术要求较高,在工程具体实施过程中,由于信息的不完整性,安装和配置存在较大差异,可以运用BIM技术来解决这一问题,保障正确操作,提高施工效率。
4BIM技术的运用特点
4.1可视化效果好
BIM技术对工程的相关信息和数据进行分析和处理,用有价值的正确参数建立对应的可视化模型,工作人员可以结合具体施工阶段,了解该阶段的详细情况,明确工作中的重点和难点,针对存在的问题采取措施,做好预防和控制,并调整相关的施工方案。BIM技术还能实现三维绘图技术,相比传统的平面设计来说,其科学性和准确性更高。
4.2灵活性强
在开展钢筋结构施工过程中,运用BIM技术,可实现全方位检测和试验,从而确定具体施工方案,及时调整不合理的地方,以满足施工要求和标准,保证工程质量和安全。
4.3协调性好
参与的各个建设企业和部门,由于各自的施工内容和权限不同,大多仅针对自身的相关部门进行管理和施工,缺少有效的沟通和交流,当出现问题时,会存在较大的解决障碍,互相推脱责任。而通过运用BIM技术,以最直观的三维模型和数据展示,明确问题产生的原因和部位,减少不必要的争执,为工程的顺利开展提供可靠的技术支持。
5钢结构装配式建筑在施工中存在的问题和解决措施
5.1结构设计存在的问题与应对方法
5.1.1存在的问题
①在相关设计方案确定时,对应的预制件厂家并没有参与到具体设计工作中,而要求其设计的建筑造型难度过高、成本较大。②现在大多数建筑还是以混凝土结构为主,而在钢结构装配式建筑中,相关的设计人才较少且专业性不强,在施工中,设计内容与实际工程情况差距较大,因而无法适用于工程建造中。③在其结构创新设计时,过于追求新颖,建筑结构过于复杂,加大施工难度。④在建筑内部结构设计时,为了有效防止结构外漏,采用一些特殊材料,降低了原有的结构强度,抗震效果差。
5.1.2应对方法
①采用一体化集中设计方法,以现有结构建筑形式为基础,从全局出发,对各个结构进行合理设计,然后运用大数据处理技术将、设备和相关的管道、管线、结构内部等方面设计规范化和科学化,结合BIM信息技术,提高其设计的准确度和可行性。②在相关的装修工作中,可以将建筑内部结构和相结合的方式进行,运用统一的材料和设备,简化施工程序。③为避免结构设计过于复杂或单一、结构衔接效果不好、稳定性差等问题,可以采用协同设计的方法,相关工程的各个部门共同参与,防止出现只重视结构设计,忽视相关施工活动和水电设计,造成交叉设计或不合理问题的出现。
5.2有关结构部件的生产和制造
5.2.1具体问题
①在具体装配化施工中,实行效果差,并且依然采用现场浇筑的方法来进行,不但增加成本,而且影响施工周期,对环境造成一定的破坏和污染。②有关部件的制造成本费用较大,相关的投资企业对其产生排斥,施工难以进行。
5.2.2解决措施
①全方位的管理和监督整体钢结构装配施工对应的作业过程,包括结构设计、生产和制造、安装和装配、完工验收等方面,安排专业人员实施动态监控,然后,针对各个过程实行协同开展作业模式。②在具体施工中,要依据对应的材料规格、型号、数量、设计标准,运用合理的方法展开优化组合。制造过程中,要开展模块化、专业化的生产和加工方式,不断提高材料的质量和性能,使其具备良好的节能环保效果。
5.3装配施工的主要问题和解决方法
5.3.1主要问题
①相关技术人员的专业水平和技能不高,在具体施工中,存在一定的质量和安全问题。②实际操作中,相关技术人员对技术和工艺的了解不透彻,因而操作不准确,出现大量返工和重建问题,影响施工进度,增加成本开支。
5.3.2解决方法
①将主要结构的施工和管道施工分开进行,以保证结构稳定和质量为目标,减少后续维修和返工问题。②在技术的选用和确定阶段,要根据实际工程需求和对应的工艺操作等,制定合理的技术实施计划,运用BIM技术,对施工活动实行信息化动态管理。③相关水电工程的设计和开展,要与主结构建造和装修活动相统一、协调,保证合理性。④要不断提高技术人员的专业知识和技能水平,掌握对应的装配技术,依据规范来进行,从而提高其工作质量。相关管理工作的落实是保证整体施工活动顺利开展的重要基础,因而要严格监督各个过程,对相关的工艺、人员、材料和设备等制定对应的管理规范,结合BIM技术,加强管理力度。
6BIM技术在钢结构装配建筑中的具体运用
6.1三维模型的建立、运用和深化设计
运用相关软件建立三维平台模型,由相关设计人员提供对应的建筑、结构和信息化的平面模型。传统设计工作中,大多以人工的方式收集和检测各项数据,然后结合对应的CAD绘图技巧来完成设计。而BIM技术的运用,可以大大提高工作效率和准确性,根据模型对有关钢筋和孔洞等展开碰撞检测,以确定其稳定性和合理性。设计人员根据信息模型提供的信息,分析并设计出合理的方案。
6.2钢筋结构连接部位节点模型建立
各个结构间的连接处理效果是保证其结构稳定的重要条件,由于施工技术和工艺方法的改变,处理较为复杂,可以通过建立模型的方式,将具体节点设计和施工方案,运用可视化特性展示出来,并安排专业人员对具体员工进行技术指导和交底,明确工作流程和质量要求,遵守操作标准和规范,保证其质量。
6.3校对和施工调整
传统钢筋结构施工中,检测方法大多凭肉眼观察和分析,存在较大误差,导致一些隐蔽工程难以及时发现问题。通过运用BIM技术,建立三维模型,各个部门可以明确对应的施工内容和技术要求,结合设计方案进行对比和调整,针对存在的问题,采取科学的措施进行处理,从而提高施工质量和效率、降低资源浪费、保护环境。
6.4检验钢结构稳定性
以模型为施工基础,实行自动化碰撞检测,确定各个结构间的连接稳定性、合理性。当发生碰撞时,确定其具置,并对问题产生的原因进行详细分析,然后根据实际数据,采用正确的措施来调整和控制,保证其稳定性。
6.5精细化管理
运用BIM技术,可以通过模拟施工的方法,对各个作业阶段实行全方位的监督和管理,并结合模型的具体建立情况,合理安排施工活动。运用信息化动态监测,展现安装和配置过程,明确操作的准确性和规范性,将所有的过程细致划分,实现整体和局部的统一管理,从而提高施工效率和质量。
7结语
综上所述,在钢结构装配建筑施工过程中,其中主要是相关结构的安装和连接处理,但在现代高层建筑中,由于施工难度较大,包含节点施工较多,容易产生质量问题。通过分析该结构的主要特点和建造优势,结合BIM技术提高作业的效率和质量,研究其在具体施工中的应用,明确其重要价值和作用,可以为钢结构装配建筑的建造提供科学依据。
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由于PC外墙拼接缝分为水平缝和垂直缝,常用的防水密封方法有三种:结构防水、材料防水和构造防水。结构防水是在拼接缝的背水面,根据墙板的构造、功能的不同,采用的密封条或现浇混凝土形成二次密封,两道密封之间形成空腔,起到防水的作用;材料防水是在接缝的迎水面,填充密封材料进行防水密封;构造防水是在墙板接缝处设置企口缝防水。
在JGJ 1-2014《装配式混凝土结构技术规程》中第5.3.4条规定:“预制外墙板的接缝及门窗洞口等防水薄弱部位宜采用材料防水和构造防水相结合的做法”。在某些地方标准中还有垂直缝“材料防水+结构防水”的做法,但无论是哪种设计做法,密封胶都是第一道防水措施,所以必须重视密封胶的科学选用。
一、PC建筑外墙用防水密封胶
目前市场上常用的建筑密封胶包括聚氨酯密封胶(PU)、改性硅烷密封胶(MS)、硅酮密封胶(SR)等。由于国内产业链不完善,缺乏专业技能配套,存在各种不合理选择和使用密封胶现象,一方面认为硅酮密封胶(SR)建筑密封胶耐候性好,常被直接用于PC外墙密封,但其表面不可涂饰性,且污染基材,影响工程美观度;
另一方面施工单位知道聚氨酯密封胶(PU)适用于混凝土接缝防水,却忽视其耐候性差,不适用于外墙接缝的特点,错误使用PU建筑密封胶,后期出现粉化、龟裂现象,导致接缝部分漏水。
下面将以这三种密封胶材料对主要存在六个技术难点进行对比分析:
1. 混凝土的粘结性
密封胶对于PC建筑的主要作用就是密封防水,其与基材的粘接直接决定了防水效果的好坏。混凝土属于碱性材料,普通密封胶很难粘结;且混凝土表面疏松多孔,导致有效粘结面积减小,并且有脱模剂的存在,所以要求密封胶与混凝土要有足够强的粘结力,市场上普通密封胶与混凝土都很难粘接,因此必须使用PC建筑专用的密封胶;此外,多雨季节,还可能出现混凝土的反碱现象,会对密封胶的粘结界面造成严重破坏。所以,混凝土的粘结性是选择装配式建筑用胶要考虑的第一要素。目前市面上的各类型密封胶中,单组分改性硅烷密封胶和聚氨酯密封胶对混凝土的粘结性较好,双组分改性硅烷密封胶必须使用配套底涂液才能形成粘结,而传统硅酮胶对混凝土的粘结性较差,也有加入特殊界面增强剂的PC建筑专用SR密封胶,但成本较高。
2. 耐候性
装配式建筑外墙接缝常用作装饰面的分割缝,即胶缝作明缝处理,此时密封胶需要长期经受紫外线照射、冷热循环、风雨、细菌等外界环境的影响,所以密封胶需要良好的耐候性,以保证其长期使用的效果。这三类材料中,硅酮胶的耐候性最佳,其次是改性硅烷胶,而聚氨酯胶最次,在户外使用易出现龟裂、粉化。
PC在国外已有成熟的发展经验,在日本,80%以上的PC外墙密封均采用MS建筑密封胶,例如:1986年竣工的日本大阪HILTON大酒店和位于东京的日本钟化大楼,用于PC外墙密封历时约30年,密封部位MS建筑密封胶整体性能,无明显粉化、龟裂等老化特征。实践证明,MS建筑密封胶综合性能优异,非常适用于PC外墙施工缝。
3. 可涂装性
锦绣花园项目预制外墙的接缝设计为20mm,但因为不可避免的吊装误差,会导致局部的接缝较大,就出现局部的超出20mm缝隙的密封胶会被外墙涂料覆盖。此时,密封胶与涂料的相容性就尤为重要。硅酮胶由于其表面疏水疏油,致使涂料在其表面很难润湿,不能形成漆膜或造成涂料干燥后开裂、剥落。而改性硅烷胶和聚氨酯胶与涂料具有良好的相容性,可直接在其表面涂漆。
4. 耐污性
混凝土属于多孔性材料,,普通密封胶中的增塑剂很容易渗透进入混凝土中,从而对混凝土板材接缝两侧造成污染,影响整个建筑的外观,选择密封胶时也要注重耐污性。普通硅酮胶因为增塑剂迁移渗透到材料孔隙中,会造成永久性渗透污染(无法清洗);同时,硅酮胶表面带有电荷,容易吸附空气中的灰尘,经雨水冲刷后会在胶缝下侧形成垂流污染(可清洗)。密封胶的污染不仅影响建筑的美观,并且极难清洗,同时也会大大增加建筑的维护成本。而改性硅烷胶不含硅油及小分子增塑剂,在耐污性方面表现较好。
5. 抗位移能力
装配式建筑由于存在强风地震引起的层间位移、热胀冷缩引起的伸缩位移、干燥收缩引起的干缩位移和地基沉降引起的沉降位移等,对密封胶的受力要求非常高,所以密封胶必须具备良好的位移能力和弹性恢复率。目前,国内的装配式建筑接缝宽度一般设计为20mm,而接缝处的变形主要来自于构件的热胀冷缩,因此可根据接缝宽度来计算选择合适位移级别的密封胶。
普通PC外墙板缝隙宽度计算的简化公式:
W>δ/ε×100%+|We|
W=设计接缝宽度(一般取20mm);
δ=构件温差变形量/mm=L·α·T;
L=构件的长度(形变方向)
α=混凝土线膨胀系数,常规取(10×10-6)m/ ℃
T=混凝土界面的极限温差,一般取值为 80℃;
ε=密封胶位移量%;
|We|=接缝施工误差(一般取5mm)
锦绣花园项目采用的预制外墙构件长度基本小于3000mm,局部外墙构件(如9#楼梯公共部位9-YWQ6R号墙板)可达到4500mm。
计算示例:
1、已构件长度3000mm为例,
密封胶位移量ε>L·α· T/(W- | We | )·100%=3000× 10×10-6×80/(20-5)×100%=16%。
已构件长度4500mm为例,
密封胶位移量ε>L·α· T/(W- | We | )·100%=4500× 10×10-6×80/(20-5)×100%=24%。
按照JC/T 881《混凝土建筑接缝用密封胶》标准的规定,密封胶的位移级别可分为7.5级、12.5级、20级和25级,故装配式建筑接缝处的密封胶至少选择20级及以上级别。此外,还需注意密封胶的次级别,分为低模量和高模量两种。由于混凝土表面较为疏松、强度低,如果密封胶模量高、内聚强度大,在接缝变形时,密封胶就很容易在混凝土界面出现粘结破坏。而低模量密封胶胶体较为柔软,内聚力强度小于界面粘结强度,再被拉伸的情况下可以更好地适应变形而不易出现破坏,故装配式建筑接缝用密封胶的位移级别应为20级和25级。
建议在密封胶采购前根据构件墙板长度验算密封胶变形量,若项目外墙预制构件长度普遍较大(4000mm),需要选择位移级别25级的密封胶较为稳妥。并且在大批量采购前可以先样板现行,检验不同标准的密封胶适应程度,选择合适的密封胶材料。
当建筑接缝因地震或材料干燥收缩出现永久变形时,会对密封胶产生持续性的应力,而改性硅烷密封胶既具有优异的弹性,又具有应力缓和能力,在受到永久变形时,可最大限度地释放预应力,保证密封胶不被破坏。
6. 单、双组分密封胶性能对比
密封胶可分为单组分和双组分两种,以改性硅烷胶为例,单、双组分密封胶的施工性能对比如下表:
施工性能
(改性硅烷密封胶)
优点
缺点
单组分密封胶
(湿气固化)
• 施工操作简单
• 损耗少
• 工厂调色,无色差
• 固化速度较慢
双组分密封胶
(反应固化)
• 固化速度快
• 需要专用搅拌设备及胶枪,施工要求高
• 需用有机溶剂(易燃)清洗工具
• 粘结严重依赖底涂液
• 调色在现场进行,可能存在色差
双组分MS建筑密封胶耐老化性能好,广泛用于PC外墙施工缝的密封防水,但双组分MS建筑密封胶与混凝土基材粘结性极差,必须采用MS建筑底涂强化粘接基面,且施胶前需要预先混合,再用胶枪抽取后施工,操作不便。单组分MS建筑密封胶其主要性能不但可与双组分MS建筑密封胶媲美,而且可直接施工,对设备要求较低,操作方便。 目前国内在装配式建筑密封胶的施工这方面还缺少专业的打胶工人,并且现场的施工环境也非常复杂,如何让普通工人迅速掌握打胶操作并保证施工质量也是非常值得考虑的。从现实情况来看,单组分密封胶更适合现场施工。
针对装配式建筑用密封胶的选用要求,目前市场上常见的各类型密封胶详细性能对比可参见下表:
项目
改性硅烷
聚氨酯
硅酮
混凝土粘结性
优
良
差
可涂刷性
优
优
差
耐污性
优
优
差
耐热性
良
差
优
耐候性
良
差
优
储存稳定性
良
差
优
应用基材
混凝土、金属
混凝土、金属
玻璃、金属
装配式PC建筑接缝用密封胶的技术性能应符合现行行业标准《混凝土建筑接缝用密封胶》JC/T881的规定;密封胶的注胶厚度应在胶宽的一半到胶宽之间,即½宽度w ≤厚度d ≤宽度w,且厚度不小于8mm;密封胶的施工要求参照JGJ 1-2014《装配式混凝土结构技术规程》中第12.3.12条规定:“外墙板接缝防水施工应符合下列规定:
1 防水施工前,应将板缝空腔清理干净;
2 应按设计要求填塞背衬材料;
3 密封材料嵌填应饱满、密实、均匀、顺直、表面平滑,其厚度应满足设计要求。”
住宅是供家庭日常居住使用的建筑物,是人们为满足家庭生活需要,利用自己掌握的物质技术手段创造的人造环境。居住建筑是所有建筑类型中最基本和普遍的类型,它的发展直接反映了建筑学的基本特征。住宅建筑设计不仅涉及建筑学和城市规划学科,还与许多其他学科有关。如:住宅具有社会属性,研究家庭和社会的人际关系就涉及住宅社会学;研究家庭的生活行为涉及到人体工程学和环境心理学等等。因此对住宅设计的研究必须研究与住宅有关的学科的相关知识,这也是当今研究住宅建筑设计的显著特点之一。住宅建筑设计属于应用工程学科,必须遵守国家颁布的有关技术规范和政策。
2传统装修模式下的互动设计
2.1传统装修模式的特点
在人们对毛坯房的改造、装修过程中,暴露出传统装修模式的先天缺陷,具体表现如下。增加了消费者的负担。建筑装饰及居室环境设计是非常专业的问题,装修装饰工程的施工是专业技术极强的生产制造过程,把整个住宅装修过程完全交给非专业的消费者,增加消费者精神、思想上的负担和烦恼,严重影响了他们正常的工作、学习和生活。破坏住宅结构,降低了整体的质量和环境安全水平。大量的家庭装修工程由非专业的消费者主持设计、选材和施工,根本不可能按国家标准、规范的要求进行。随意拆改结构,不负责任的选择和使用装饰材料,乱凿乱剃的野蛮施工现象大量存在。经过装修后的住宅楼,荷载普遍超标;防水、抗震能力普遍下降;地排水、防水的破坏和通讯、供电、视听线路的损坏,都成为住宅建设整体质量及安全的杀手。住宅装修质量投诉居高不下,严重危害了社会公众利益及居住者的安全。增加了管理的难度。一个楼盘有数十家装饰公司施工,鱼龙混杂,大多数队伍素质差,施工能力差,工程隐患多,增加了开发商及物业管理难度。国家规定的资质审验、设计审查和施工过程控制的措施无法实现。据统计,全国每年装修产值中约10%是管理不善造成的损耗。浪费了资源。销售毛坯房使住宅建设成本下降,但分散的、蚂蚁啃骨头式装修,无法形成规范施工,提升了每一户装修的成本.,首先是材料得不到充分利用,增加了材料成本;其次劳动生产率低,施工现场待工、窝工现象严重,增加了工资的支出,造成了财力、物力、人力和信息资源的浪费。
2.2传统装修模式下的互动设计
传统模式的住宅装修要得到广大住房者接受,关键就是要解决内部装修时的设计的合理与实用性,同时在合理满足功能的前提下做到使之在一定程度上满足对于个性化的需求。在互动设计改造中主要是针对旧房的一些现有缺陷进行因地制宜改造设计,对原有的建筑结构不随意破坏,主要是在现有的空间进行装饰塑造,达到美化室内的处理手法。
旧房中的门窗也应作为改造的重点之一。门窗的老化程度分为几种情况,一是木门窗如果起皮、变形,说明木材本身特性发生变化,必须拆掉得重做。如果材质紧凑,表面漆膜完好,可以在二次施工的时候贴上装饰面板,加以利用;二是钢制门窗如果表面漆膜剥落、主体锈蚀或开裂,也必须拆掉重做。
旧房装修的重点要放在装饰材料上。在修补后要刷一道底漆予以覆盖,一来使基层牢固,二来可以防止今后基层因泛碱性和受潮而出现变化,然后用按比例稀释的乳胶漆进行饰面。在施工中应注意现场空气的洁净,做好防尘保护,工具上要保证没有杂物。
旧房中的水、暖、电的改造是旧房常见的装修项目,而这些项目也是最容易被忽略而且最容易出问题的。电是关系到居住安全的重点项目,有许多旧房存在线路老化(多使用铝线)、违章布线的现象。现代家庭中电器较多,而铝线的导电性能差,易发热,容易形成火灾陷患。按照国家标准,装修中必须使用2.5mm的铜线,在墙里暗埋线时必须穿PVC绝缘管。旧房的改造装修要比新房装修多费一些脑筋,但如果能保持工艺标准,利用装饰手段来弥补旧房的不足,是可以改造好旧房。
3全装修模式下的互动设计
3.1住宅全装修模式
谈装修模式必须先明确装修内容,这是对室内设计师工作的一个界定,具体讲是四个层次:第一层次,墙、顶、地六个界面和门窗,这是构成室内空间的基础;第二层次,固定设施、固定设备和固定家具;第三层次是活动家具;第四层次是室内陈设等。
3.2全装修模式下的互动设计
住宅全装修模式下的互动设计,提高住宅建筑的整体质量、实现以室内设计为龙头的住宅精品发展战略。便于整个装饰工程的管理,避免或减少矛盾和纠纷的产生与发展。在工人的使用方面,可以实施连续平行作业,减少工艺等待浪费的工时,提高工人劳动生产率。
3.2.1家居设计的完善性和超前性
家居装饰装修设计的完善性是指设计充分体现“以人为本”的指导思想,综合运用现代居室环境设计理念,新型装饰装修材料和产品、技术,向购房者提供全方位的周到、完美的功能、选材设计服务,为居住者创造自然环保、舒适温馨、高雅方便的家居环境。家居装饰装修设计的超前性是指设计充分体现当今社会发展的主流,以经济发展和科技进步为前提,适应人们生活方式、思想观念及社会进步的发展变化要求,向购房者提供前瞻性的设计服务,为居住者创造科学、时尚、健康的家居环境。
3.2.2设计、施工的科学性
从设计方面看,全装修住宅建设中,设计任务量要远远超过同体量的公共建筑,而住宅的变化要复杂,必须选择非常有设计实力的公司,才有可能在保证质量水平的前提下完成。防止假冒伪劣的设计、施工单位鱼目混珠进入住宅建设市场,保证一次装修建设模式下互动设计能顺利实施。
3.2.3加强设计管理保证购房者的合法权利
提高房地产开发商和设计公司的整体素质和运作的规范化水平。切实保证购房者的合法权益,防止房地产商、设计单位和装饰公司联合蒙骗、损害消费者,是全装修能否顺利实施的另一关键环节。
4装配式装修模式下的互动设计
装配式的住宅装修是指进行住宅装修的主要部件在工厂里预制完成,现场只是对其进行简单拼装的住宅装修过程。它不仅是住宅装修的施工过程,同时包含它的设计、部件生产、现场装配的整个过程。具体地说,装配式住宅装修以住宅装修市场需求为导向,以建材、轻工等行业为依托,以工业化生产各种住宅装修构配件、部品,然后现场装配为基础,以人才科技为手段,通过将住宅装修生产全过程的设计、构配件生产、施工制造等诸多环节联结为一个完整的系统,从而实现住宅装修产品产供销一体化的生产经营模式。住宅建筑的结构体分为支撑体与填充体,支撑体是不可改动的永久结构,而填充体则可更新。建筑中采用大剪力墙,每户只有四周的外墙承重,而户内所有的分室隔墙,都采用不承重的轻质墙体。这种住宅除了厨卫设备空间因管线的关系不可改动外,所有空间都可以进行重组。室内空间再限定还可以使用家具或隔断区分功能性空间,取得实用和装饰效果。还可以将轻型隔墙做成推拉式、折叠式的,使功能性空间互相重叠,获得适应性空间。
关键词:建筑框架结构;设计;措施
中图分类号: TU323.5 文献标识码: A 文章编号:
随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化,无论是工业建筑还是民用建筑,建筑框架结构设计作为现行比较常用的实际模式,已经广泛应用在各类建筑中,在结构设计中遇到的各种难题也日益增多,因而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点。
一、建筑框架结构设计的说明
建筑框架结构设计是主要设计依据,抗震等级,人防等级,地基情况及承载力,防潮抗渗做法,活荷载值,材料等级,施工中的注意事项,选用详图,通用详图或节点,以及施工图中未画而通过说明来表达的信息。如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3等等。
1)建筑结构类型及概况,建筑结构安全等级和设计使用年限,建筑抗震设防分类、抗震设防烈度(设计基本地震加速度及设计地震分组),场地类别和钢筋混凝土结构抗震等级、地基基础设计等级、砌体结构施工质量控制等级,基本雪压和基本风压,地面粗糙度,人防工程抗力等级等。
2)设计±0.000标高所对应的绝对标高,持力层土层类型及承载力特征值,地下水类型及标高、防水设计水位和抗浮设计水位,地基液化,湿陷及其他不良地质作用,地基土冻结深度。
3)设计活荷载值。
4)混凝土结构的环境类别、材料等级、强度等级、材料性能(包括钢材强屈比等性能指标)和施工质量的特别要求等。
5)受力钢筋混凝土保护层厚度,结构的统一做法和构造要求,现行规范规程及标准图选用,以及在施工图中未画出而通过说明来表达的信息。
6)建筑物耐火等级、构件耐火等级。
7)施工注意事项,如后浇带设置、封闭时间及所用材料性能、施工程序、专业配合及施工质量验收的特殊要求等。
二、建筑框架结构设计的原则与措施
(一)建筑框架结构设计原则
抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时,尽量加剪力墙,可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系,但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范给出的垂直地震作用明显不足。
雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时,扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半;框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级;由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率;出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构;框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑,但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱,层高较高时宜在门洞上方加圈梁。因楼电梯间位置较偏,梯井采用混凝土墙时刚度很大,其它地方不加剪力墙,对梯井和整体结构都十分不利;建筑长度宜满足伸缩缝要求,否则应采取措施。如:增大配筋率,通长配筋,改善保温,铺设架空层,加后浇带等;柱子轴压比宜满足规范要求;当采用井字梁时,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁;当建筑布局很不规则时,结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置,并采取相应的构造措施;当地下水位很高时,暖沟应做防水。一般可做u型混凝土暖沟,暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时,混凝土应抗渗,等级S6或S8,混凝土等级应大干等于C25,混凝土内应掺人膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法,一般加金属止水片,较薄的混凝士墙做企El较难。 (二)建筑框架结构设计措施 在用PKPM软件计算梁柱时,应尽量采用TAT或SATWE三维软件。第一,计算结果更接近实际受力状态,如地震力或风力是按抗侧移刚度分配,而不是按框架的楼面从属面积,还如从框架柱出挑的梁和从次梁出挑的梁,因次梁的支座(框架梁)发生下沉变形,内力重分布,从框架柱出挑的挑梁配筋将较大。第二,快速方便,三维软件整体计算,不必生成单榀框架,再人工归并,可整楼归并。第三,TAT或SATWE还可以进行井式梁的计算,由于PKPM 软件计算梁时仅按矩形计算,而井式梁的断面较小,有可能超筋,此时可取出弯距再按T型梁补充计算,不必直接加大梁高。在绘制施工图时,较大直径的钢筋连接宜用机械连接取代焊接,造价相差不大,但机械连接可靠并易干检查。机械连接接头位置可任意,但一次截断的钢筋不大于50%,接头位置应错开70d。
三、多层钢筋混凝土框架结构设计
多层钢筋混凝土框架结构是一种由梁和柱以刚接或铰接相连接成承重体系的房屋建筑结构。多层钢筋混凝土框架结构设计文件与图纸是最主要的依据之一,全面理解设计文件,并规范进程加以实施,是结构方案的主要工作。全面理解设计意图和设计要求,看懂容懂图纸的每项内容,达到按图纸施工的要求,对图纸设计中存在的问题通过会审加以解决,对其遗误交易纠正,是保证施工质量的前提,必须认真地组织与实施,该项工作由甲方或委托监理工程师进行。
根据设计文件和相关规范、规程、编制和审查施工组织设计。钢筋混凝土框架结构由水平承重体系一各层楼盖和屋盖连接形成空间的整体结构体系。其中各平面钢筋混凝土框架结构形成竖向承重体系,它们承受由楼盖和屋盖传来的竖向和水平荷载并再传给地基基础。 做好多层钢筋混凝土框架结构技术交底,根据设计要求和施工队的技术素质状况对其不熟悉的施工工艺过程,经批准实施的新工艺、新材料、新结构等,必须认真进行技术交底。明确各项工艺参数指标、操作方法、质量要求和检测办法,并认真的加以实施。
现浇式框架即梁、柱、楼盖均为现浇钢筋混凝土结构。现浇式多层钢筋混凝土框架结构的整体性强、抗震性能好,因此在实际工程中采用比较广泛。但现场浇筑混凝土的工作量较大。
预制装配式框架是指梁、柱、楼板均为预制,通过焊接拼装连接成的多层钢筋混凝土框架结构。其优点是构件均为预制,可实现标准化、工厂化,机械生产。因此,施工速度快、效率高。但整体性较差,抗震能力弱,不宜在地震区应用。
现浇预制框架是指梁、柱、楼板均为预制,在预制构件吊装就位后,对连接节点区浇筑混凝土,从而将粱、柱、楼板在连成整体多层钢筋混凝土框架结构。现浇预制框架既具有较好的整体性和抗震能力,又可采用预制构件,减少现场浇筑混凝土的工作量。因此它兼有现浇式框架和装配式框架的优点。
总结:
以上几点是我在工程设计中对框架结构设计的认识体会,希望这些设计体会能给各位同行在今后的工程设计中有些帮助,以提高工程设计的质量。
参考文献:
[1] GB 50010—2002,混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002
1创新论坛开幕式
2016年11月12日上午8:30,第三届建筑科学与工程创新论坛在济南隆重召开,山东大学副校长李术才主持论坛开幕式。
论坛主席、中国工程院院士、重庆大学校长、《建筑科学与工程学报》主编周绪红在致辞中强调,中国是世界上高层建筑和地下空间开发规模、难度最大和数量最多的国家,土木工程建设取得了举世瞩目的成就,已成为国民经济发展的支柱型产业;随着土木工程建设向地下、高空、海洋等多维度发展,大规模、超大规模土木工程项目不断实施,高性能材料和新技术将更加广泛应用于土木工程建设,最大程度地满足土木工程的安全性、实用性和经济性要求。因此,未来中国土木工程建设大有可为,必将挺起“中国制造”的脊梁,中国将成为世界工程界舞台的中心;建筑科学与工程创新论坛将通过建构“多元、融合、动态、持续”的协同创新模式与机制,打造高等院校、科研机构和大型企业协同参与建设的重大基础与应用基础研究平台、重大关键技术开发研究平台和重大科技成果转化平台,引领中国建筑科学与土木工程行业技术创新,在国家创新体系建设中发挥重大作用。
山东大学党委书记李守信代表山东大学对出席此次论坛的各位专家学者表示热烈欢迎和诚挚感谢。他指出,土木工程学科是山东大学学科建设的重点方向,岩土工程不仅是学校发展最快的学科之一,同时也秉承了科研服务于社会的理念,在国家重点、难点工程中攻坚克难、担当重任,形成了“隧道重大突水突泥灾害源超前预报与灾害控制”等特色鲜明的研究方向,为国家多个重大工程做出了突出贡献。他希望本次论坛能够为土木工程行业发展搭建良好平台,助推行业发展。
济南市副市长苏树伟介绍了济南城市建设整体情况,强调了创新技术、创新方法、创新理念在济南城市建设中的重要地位;指出本届论坛聚焦建筑科学与工程创新,其意义重大而深远,来自全国土木工程领域的院士、知名专家学者、骨干企业老总齐聚一堂,就建筑科学与工程创新主题展开深入交流与研讨,必将对中国建筑科学与工程创新发展起到重要的促进作用。
山东省住房和城乡建设厅党组书记李力介绍了山东省建筑行业发展现状,表示加快工程创新将对山东省建设行业起到深远的影响。他表示,山东省在建筑、交通、能源等领域的工程建设方面有着巨大的发展前景,尤其是地下工程建设方面,涌现出青岛胶州湾海底隧道这样的代表性工程。目前济南市地铁建设如火如荼,京沪高速和绕城高速济南连接线上国内同等跨度最大规模的小岭隧道已安全贯通,穿黄盾构隧道建设也提上日程。此次论坛的召开必将为济南市相关领域的科技进步提供强有力的理论和技术支持!
齐鲁交通发展集团有限公司总经理周勇介绍了齐鲁交通发展集团有限公司的发展情况,提出了集团未来3~5年的发展思路:以服务社会为宗旨,以提高企业发展的质量和效益为中心,以改革创新为主线,积极发展相关的新兴产业,打造“畅行齐鲁、传播文明”品牌,为全面建成小康社会做出应有贡献。他在发言中表示,创新是企业和高校联系的纽带,能够提高企业发展的质量和效益,实现服务社会的目的。
2主题报告
在论坛主题报告阶段,中国工程院院士周绪红、王梦恕、崔俊芝、聂建国、郑健龙,以及长安大学副校长沙爱民等专家学者,围绕钢结构、桥梁工程、隧道与地下工程、道路工程、防灾减灾、结构健康监测、绿色交通等关键问题与技术,结合国内外研究现状和自身科研体会分别做了学术报告。
2.1钢结构
重庆大学周绪红院士的报告题目是“冷弯薄壁型钢结构住宅体系研究”。周绪红院士从冷弯薄壁型钢结构住宅体系的概念、研究进展、具体工程应用以及未来发展方向4个方面对冷弯薄壁型钢结构住宅体系做了系统汇报,从结构的组成、建筑特点和结构受力特点3个角度介绍了冷弯薄壁型钢结构住宅体系,从基本构件、组合墙体、组合楼盖研究和结构体系研究4个方面介绍了冷弯薄壁型钢结构住宅体系的最新研究方向,最后介绍了国内外冷弯薄壁型钢结构住宅体系的工程应用及其未来发展方向。
同济大学陈以一教授的报告题目是“高强度钢构件在框架抗震耗能系统中的合理配置――以配置耗能跨的损伤控制钢框架为例”。他分析了高强度钢构件在框架抗震耗能系统中的应用优势,以配置耗能跨的损伤控制钢框架为例,探讨了将高强钢构件应用于框架抗震耗能系统的合理性;滞回性能试验表明,配置耗能跨的损伤控制钢框架结构呈现的稳定滞回性能、良好的变形恢复能力、高强钢构件的弹性变形能力及其耗能能力有助于实现抗震结构更高的性能要求,试验结果验证了结构的屈服时序、损伤控制行为、耗能模式演化、滞回行为转变以及低残余变形的特征;通过算例结构的地震反应分析论证了高强钢构件对于改善框架系统抗震性能的贡献,明确了结构的设计要求。
天津大学陈志华教授的报告题目是“复合张弦结构体系及组合房屋钢结构的研究与实践”。他主要从复合张弦结构以及组合矩形钢管混凝土柱两方面进行阐述。针对复合张弦结构,他首先详细回顾了复合张弦结构的体系及其发展历程,然后通过理论研究、数值模拟以及应力松弛试验等对拉索这一关键构件和弦支结构节点进行深入研究,有效地改善了结构力学性能和安全性能,并取得了大量的科研成果,最后介绍了复合张弦结构体系在施工方面的研究和该成果在现实工程中的应用。针对组合矩形钢管混凝土柱,他首先介绍了组合矩形钢管混凝土柱的研究现状,并对组合矩形钢管混凝土柱梁节点和方钢管混凝土异形柱结构进行了大量的理论和试验研究,指出了全螺栓隔板贯通节点和上栓下焊隔板贯通节点的特色以及连接板开孔式方钢管组合异形柱的优越性,最后结合国内外建筑工程实例讲述了钢结构模块建筑的研究及其广泛的应用。
山东大学侯和涛教授的报告题目是“钢结构装配式建筑的集成技术研发与工程应用”。他针对目前建筑业以现场建造为主导致的施工效率低、环境污染严重、建筑质量难以保证等问题,提出了装配式结构推广的必要性,从分层装配式钢框架支撑体系、薄壁H型钢装配框架体系、开缝钢板剪力墙钢框架体系、装配式钢混凝土部分组合结构体系、基于损伤控制的震后可更换钢梁柱节点等5个方面阐述了钢结构装配式建筑结构体系的研况;基于混凝土叠合楼板和复合墙板的优缺点分析,进行了新型预应力混凝土叠合楼板和复合墙板的研发和设计,最后展示了已经应用于实际的钢结构装配式建筑工程实例。
2.2桥梁工程
清华大学聂建国院士的报告题目是“钢混凝土组合桥梁――桥梁结构的发展方向之一”。他首先结合当前桥梁的一些工程实例提出了传统混凝土桥梁设计中存在的耐久性不够、抗灾能力不足、设计欠合理三大问题,并分析了组合结构在中国未得到充分发展的原因,提出今后桥梁结构的发展趋势是朝着“高性能、可持续”方向发展,而钢混凝土组合结构可以为解决桥梁的结构难题、发展新型桥梁结构体系、实现高性能桥梁结构提供新的选择。为此,他结合具体的桥梁建造实例介绍了3种结构的创新:一是钢混凝土组合梁,发挥1+1>2的组合优势;二是钢混凝土叠合板组合桥梁,实现预制装配,快速施工;三是组合结构负弯矩区抗裂新技术,解决了当前负弯矩抗裂的难题。最后,他指出年轻的工程师应该多到施工现场考察并积极进行创新,但是不能为创新而创新,年轻的工程师应该具有社会责任感和担当精神。
同济大学葛耀君教授的报告题目是“国内外大跨度桥梁发展与创新”。他从创新的角度出发,首先简要地介绍了梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥4类桥梁的跨径之最;接着从最新的建设成就、面临的技术挑战、重要的技术创新3个角度对极限跨度的梁式桥、各类大跨度拱式桥、破纪录跨度斜拉桥、超大跨度悬索桥的发展和创新进行了详细的介绍,最后对4类桥梁的发展做了简要总结。
2.3隧道与地下建筑工程
北京交通大学王梦恕院士的报告题目是“重大工程建设的理念和方法”。王梦恕院士从中国重大工程建设的需求出发,提出了“搞工程建设应该做遗产工程,而不是遗憾、耗能工程和短命工程”的理念,强调在工程中应该重视强度、刚度和稳定性3个基本指标的重要性,工程建设必须以“安全、可靠、适用、经济”为基础,点明不合理工期、不合理造价、不合理方案、不合理合同是工程的“癌症”,强调工程建设必须进行全过程安全、质量监管,必须加强风险防范分析和措施,强调了工程创新的重要性,最后以莫斯科至喀山铁路为例,对重大工程建设的理念做了具体的阐述。
山东大学李术才教授的报告题目是“TBM施工隧道突水突泥灾害源超前预报方法与技术”。李术才教授基于中国重大工程建设的需求,分析了由突水突泥引发的事故并说明了隧道突水突泥灾害源超前预报的实际需要。针对隧道不同的施工方法,他分别对钻爆法隧道和TBM施工隧道两个方向中突水突泥灾害源的超前预报进行了详细介绍,并对超前预报技术的工程应用和该技术的先进性做了简要总结,最后对隧道不良地质超前地质预报的未来发展方向进行了展望。
山东大学崔新壮教授的报告题目是“传感型土工材料研制与应用前景”。他认为,结构破坏是从内到外的渐进破坏,内部损伤演化信息若不及时获取,会导致漏警、报警迟滞或误警。目前已研制出了传感型土工材料和加筋土工结构的筋材变形自测技术,以及基于SEG的土工结构内部灾变辨识与预警技术。他通过对SEG进行室内试验验证了新材料具有优良的拉敏性、高强度和韧性,并且生产工艺简单,成本低,同时具有跟踪测试土工结构变形和诊断损伤的功能,将取代传统土工材料。
山东大学李利平教授的报告题目是“深长隧道重大突涌水灾害演化机理与监测预警方法”。他从中国深长隧道施工过程中出现重大突水事故实例出发,指出现代隧道施工应该讲究探治结合、主动防控。他通过对突涌水地质模式、突涌水灾害源等信息的研究,确定了隔水岩体结构破裂突水和充填性结构渗透失稳突水2类突水模式,并研发了适用于大比例尺岩体及其充填渗透特性测试的试验系统,揭示了不同类型突涌水通道形成的动态演化机理。然后他介绍了流固耦合模型试验系统,并由此得出了突涌水前兆多元信息的识别以及破裂通道定位的方法。他综合以上研究提出了一套突涌水灾害实时监测与预警方法,并介绍了该方法在全国多个深长隧道施工中的成功应用。
山东浩珂矿业工程有限公司李钊总工程师的报告题目是“高性能土工合成材料创新与工程应用技术”。他简要概述了土工合成材料凭借优异性能在岩土、水利、公路、铁路、港口、机场、市政和环境工程等领域中的广泛应用。另外,他从原材料研发、涂层配方、生产工艺、应用工艺、配件工具等方面重点介绍了该公司新研发的聚酯经编土工格栅和高强有纺土工布,简要介绍了该材料在工程现场的应用与典型案例。
2.4道路工程
长沙理工大学郑健龙院士的报告题目是“沥青路面强度设计新思路”。他谈到中国现在仍然面临着繁重的公路建设任务,现有的和计划修建的公路大部分为沥青路面。他概括了目前中国沥青路面强度设计方法及其存在的问题,建立了三维应力状态下沥青路面的强度准则、获得三维应力状态下强度准则的方法、三维应力状态下强度准则的工程模型,最后提出了三维应力状态下路面结构强度设计的新方法,该方法从基础理论方面指导沥青路面强度设计,可为中国未来的公路建设打下坚实基础。
长安大学沙爱民教授的报告题目是“多孔沥青路面材料、结构与应用”。他提出目前中国大部分城市存在交通噪声污染,并有持续加重的趋势,绝大多数的城市道路、广场、步行道、停车场等广泛使用密实型路面材料,城市地表大多被不透水的路面所覆盖;要从道路角度解决上述环保问题,路面材料应当以多孔而不是密实为主。他通过试验得出,多孔沥青路面在满足了传统道路的承重、稳定、平整、耐久和舒适等通行功能的基础上,还具有补充地下水、缓解城市内涝、抗滑、降低行车噪声、缓解城市热岛效应等环保功能,符合保护生态环境、可持续发展的原则。多孔沥青路面的相关研究将为传统沥青路面的改造和升级技术提供理论基础和方法支撑,推动道路交通的绿色、环保与可持续发展。
深圳大学李清泉教授的报告题目是“动态精密道路检测技术及装备”。他简要阐述了中国道路基础设施管理从大规模建设向大规模养护过渡这一社会需求,指出了现阶段公路检测技术与装备面临的问题。接着,他针对道路承载能力(弯沉)测量中的静态精密微距测量的动态化难题、道路路面病害检测中核心指标不全、数据处理低效等核心问题,做了详细的解释,介绍了轨道病害检测的新技术和新方法及其在工程现场的应用。
2.5结构健康监测
沈阳建筑大学李宏男教授的报告题目是“结构安全监测工程应用”。他简要介绍了结构监测系统,提出了光纤传感器研发目前需要解决的问题是应变传递机制;介绍了几种光纤传感器封装技术、疲劳测试以及光纤机电类传感器同步解调仪,并提出目前仪器开发上存在缺乏统一数据采集平台以及缺乏模块化和规范化模型等问题,介绍了大型结构安全运营远程监测与实时预警系统,最后展示了综合安全监测技术在多项重大工程中的应用。
哈尔滨工业大学李惠教授的报告题目是“结构新型监检测方法与技术”。她首先简要介绍了结构健康监测面临的挑战和未来的研究方向,然后介绍了移动无线传感网络技术;针对无线传输数据丢失的难题,提出了无线传输数据丢失无损恢复算法,并对该技术在工程中的成功应用做了简要的汇报。接着,她对结构新型监测技术中动态分布式布里渊光纤传感技术和计算机视觉技术都做了详细的汇报。最后,她对人工智能、机器人和虚拟现实以及智慧城市与区域等土木工程未来发展方向做了简要总结。
2.6防灾减灾工程
同济大学李国强教授的报告题目是“金属承载消能双功能减震结构的概念、设计与形式”。他介绍了金属承载消能双功能减震结构的概念和减震原理,对比了阻尼器和金属承载消能双功能减震构件的区别,指出金属承载消能双功能构件兼结构承载构件和消能构件功能于一体,不影响结构抵抗小震和风载的性能,可大大提高结构抵抗中(大)震的能力;金属承载消能双功能构件用作抗侧力构件可控制结构损伤主要集中于双功能构件,减小承重结构的破坏,满足高性能钢结构抗侧承载力大、可修复性好的要求。
北京建筑大学李爱群教授的报告题目是“既有建筑减隔震加固技术及其应用”。他分析了减隔震技术的现实需求,介绍了目前已有的减隔震技术和产品,对比了粘滞流体阻尼器、粘弹性阻尼器、软钢阻尼器、防屈曲耗能支撑、摩擦阻尼器的性能和应用范围,介绍了不同阻尼器应用于大跨结构、高耸结构、多高层结构、复杂结构的减震应用案例,提出结构减隔震技术可以有效提高工程结构的抗震能力,实现结构性能的大幅度提升。
北京工业大学杜修力教授的报告题目是“城市大型地下结构抗震设计理论与方法及工程应用”。他分析了由地震引发的地下结构破坏事故并说明了研究地下结构地震破坏的前沿需求,介绍了数值分析方法、简化分析方法、物理模拟分析方法在地下结构地震破坏中的应用现状及存在的主要问题。针对地下结构的特殊性,他讲述了时域整体分析方法及软件平台的完善和发展研究,提出了城市大型地下结构地震破坏机理与抗震性能评价方法以及模型试验的实施技术,最后介绍了相关成果的工程应用。
东南大学吴智深教授的报告题目是“混凝土结构灾后可恢复性设计及提升技术”。他通过分析地震破坏后结构不同程度的损伤,说明了重大工程结构灾后可修复性(或可恢复性)亟需提高这一需求,同时认为结构可恢复性能应当成为结构复原力的关键指标之一,而结构复原力也是结构可持续性的指标之一。他提出合理利用FRP和钢筋是实现损伤可控的可恢复性抗震结构的有效方法,同时具有高耐久、智能及绿色性能等结构可持续性特点,最后特别指出设计损伤可控的FRP筋是实现高性能损伤可控结构的关键。
理工大学方秦教授的报告题目是“抗暴结构研究新进展”。他简要介绍了军用和民用工程、落石冲击、船(车)撞桥墩中冲击爆炸事件对结构的破坏,说明了抗暴结构研究的重要性,指出了主要采用结构动力学和波动力学研究强荷载对抗暴结构的作用机理。他重点对钻地弹侵彻效应及其防护、冲击爆炸(或与火灾联合)下工程结构损伤破坏的数值模拟、民用工程结构抗冲击爆炸这3个研究方向做了详尽的阐述。
西安建筑科技大学白国良教授的报告题目是“装配整体式混凝土剪力墙结构振动台抗震性能试验研究”。他从发展历程、政策导向、应用现状、试验研究4个方面阐述了装配整体式混凝土剪力墙结构的研究背景和现状,介绍了连接技术试验和结构模型振动台试验,分析了套筒灌浆连接、浆锚搭接连接各自的特点和区别,并展示了模型试验结果。
2.7绿色交通
东南大学王炜教授的报告题目是“城市虚拟交通系统及其功能设计”。他通过分析提出城市交通拥堵的成因主要是交通需求与交通供给之间的严重失衡。快速城镇化使大城市居民平均出行距离成倍增长,引发城市交通结构的转型,造成出行机动化。立足中国城市综合交通系统构成要素的基本特征,他提出了“公交主导型城市交通系统供需平衡”这一缓解交通拥堵的基本策略,同时提出了“互联网+交通”的城市智能交通系统建设技术路线,并从城市虚拟交通系统测试平台的框架结构、城市综合交通大数据的深度开发、城市虚拟交通系统测试平台的构建、城市综合交通系统集成分析平台软件的开发、城市交通集成测试功能的人机对话与系统实现等方面详细介绍了城市虚拟交通系统测试平台的建设。
2.8土木工程与计算科学
中国科学院数学与系统科学研究院崔俊芝院士的报告题目是“土木工程中的计算科学和技术”。崔俊芝院士指出,大型工程是现代土木工程建设的必然趋势,土木工程全寿命期设计科学技术、土木工程精细化建造技术、大型基础设施运行和维护技术这三大技术是土木工程发展的核心。他还介绍了土木工程计算科学在大型组合结构、地下空间一体化多物理场分析中的应用,以及在多目标组合优化、抗震、防灾模拟与可靠性分析等若干前沿研究方向的具体应用,简要介绍了现代集成化、智能化技术在土木工程建造技术中的应用。3结语与展望
第三届建筑科学与工程创新论坛在各方努力下完美落幕。与会专家学者围绕钢结构、桥梁工程、隧道与地下工程、道路工程、防灾减灾、结构健康监测、绿色交通等关键问题与技术进行了汇报和交流,展示了国内外最新的研究动态和工程应用,并为行业发展指明了方向。
关键词:工业与民用建筑;框架结构;设计问题
Abstract: Nowadays, industrial and civil engineering quality and the overall level of quality of service is also rising, the quality control is good or bad will directly affect the project investment and construction investment costs, and sometimes even threaten life and property safety, and ultimately will directly affect the pace of economic development of our society and extent. At present, the existing building frame structure design more commonly used as a practical model that has been widely used in various types of buildings, industrial and civil buildings of frame structure design-related issues were discussed.
Keywords: industrial and civil; frame structure; design problems
中图分类号:TU323文献标识码:A
如今,无论是工业建筑还是民用建筑,建筑质量的好坏直接关系着建筑物的安全性、经济性、适用性和合理性。工业与民用建筑框架结构设计是工业与民用建筑工程设计的重要环节,是保障工业与民用建筑结构安全和适用性的基础。
一、工业与民用建筑框架结构设计原则
工业与民用建筑框架结构设计原则,对于房屋来说首先要考虑的就是房屋的稳定性,以防止地震或者是狂风暴雨的袭击,对于框架结构设计中的抗震验算,根据不同的工业与民用建筑和楼盖的整体性从而决定采用刚性、柔性或者是刚柔性理论来进行计算,同时抗震验算还要根据土地的类别实施不同的框架结构。
二、工业与民用建筑框架结构设计重点
工业与民用建筑框架结构设计的重点,应该重点考虑到工业与民用建筑的布局不规则时,结构设计应该根据当地的实际布局做出合理调整。在计算梁柱的过程中,一定要使用 TAT或SATWE三维软件。三维立体框架比平面框架更能够接受实际承受力的状态。在一些地区对于房屋建设的稳定性摆在首位,所以针对地震力和风力所采用的抗侧移刚度分配, TAT或SATWE的计算能够做到更加的精确,还有一个特点就是快速方便,三维软件计算可以省去单榀框架的过程,可以将整栋楼进行归并。利用现代化的先进技术可以将工业与民用建筑的质量和安全得到最大的保证。
三、工业与民用建筑框架中柱、梁、板的构造处理
3.1工业与民用建筑框架中边柱节点构造,对于框架结构的多层工业与民用建筑中的水平荷载对结构内部产生的内部压力随着房屋的高度逐渐增加。对于高层工业与民用建筑的边柱建设是建设的难点,尤其是对于框架项层的风荷载人,柱子顶端在很大程度上都存在着偏离中心的问题,也就是工业与民用建筑顶层边节点的轴向力对截面重心的偏心距出现距离人只有0.5倍的柱截面高度。这种情况要根据钢筋混凝土的内部构造,对于顶层框架的梁柱数量不少于2 根,在现实的应用情况中一般柱宽比梁宽要大。所以在设计的时候要把边柱柱角的主钢筋弯入到房梁内部,还要充分的考虑到一些地区工业与民用建筑的实际情况,再进行实际的操作。
3.2工业与民用建筑框架结构中多根梁在同一柱汇交节点,对于工业与民用建筑来说,在结构平面设计和布置时,经常会碰到多根梁汇交在同一控处的情况,对于这种问题应该充分的重视到梁钢筋的锚固定的问题以及房梁的有效高度,能够充分的满足框架梁纵向钢筋在柱端节点内的锚固长度,由于房屋上面是多根梁交叉在一起。为了保证梁的箍筋高度设计值和实际的应用值差距减小,在建设过程中至少有一根梁的上部钢筋能够处在其他两根梁的上部纵向钢筋的下面,这样才能不断的使梁的交节点处于稳定状态。
3.3工业与民用建筑框架中板柱节点的构造,由于板柱节点处楼板的抗冲击能力比较弱,在柱子的周边的板子里面没有设定抗冲击的钢筋或者本身的设置存在一定的问题,导致节点处不平衡的弯矩对楼板造成了一些附加的剪应力。所以对于板柱节点的构造应该适宜的采用托板的板柱节点。由于托板的根部厚度能够达到柱纵筋的直径的16倍为佳,这样对于一些地区的风沙或者是可能出现的地震等都有很强的抵御作用。同时可以在柱上板中设置暗梁,也可以保证板柱节点的稳定性。
四、多层钢筋混凝土框架结构设计
多层钢筋混凝土框架结构是一种由梁和柱以刚接或铰接相连接成承重体系的房屋工业与民用建筑结构。多层钢筋混凝土框架结构设计文件与图纸是最主要的依据之一,全面理解设计文件,并规范进程加以实施,是结构方案的主要工作。全面理解设计意图和设计要求,看懂容懂图纸的每项内容,达到按图纸施工的要求,对图纸设计中存在的问题通过会审加以解决,对其遗误交易纠正,是保证施工质量的前提,必须认真地组织与实施,该项工作由甲方或委托监理工程师进行。
根据设计文件和相关规范、规程、编制和审查施工组织设计。钢筋混凝土框架结构由水平承重体系一各层楼盖和屋盖连接形成空间的整体结构体系。其中各平面钢筋混凝土框架结构形成竖向承重体系,它们承受由楼盖和屋盖传来的竖向和水平荷载并再传给地基基础。
做好多层钢筋混凝土框架结构技术交底,根据设计要求和施工队的技术素质状况对其不熟悉的施工工艺过程,经批准实施的新工艺、新材料、新结构等,必须认真进行技术交底。明确各项工艺参数指标、操作方法、质量要求和检测办法,并认真的加以实施。
现浇式框架即梁、柱、楼盖均为现浇钢筋混凝土结构。现浇式多层钢筋混凝土框架结构的整体性强、抗震性能好,因此在实际工程中采用比较广泛。但现场浇筑混凝土的工作量较大。预制装配式框架是指梁、柱、楼板均为预制,通过焊接拼装连接成的多层钢筋混凝土框架结构。其优点是构件均为预制,可实现标准化、工厂化,机械生产。因此,施工速度快、效率高。但整体性较差,抗震能力弱,不宜在地震区应用。现浇预制框架是指梁、柱、楼板均为预制,在预制构件吊装就位后,对连接节点区浇筑混凝土,从而将粱、柱、楼板在连成整体多层钢筋混凝土框架结构。现浇预制框架既具有较好的整体性和抗震能力,又可采用预制构件,减少现场浇筑混凝土的工作量。因此它兼有现浇式框架和装配式框架的优点。
五、工业与民用建筑框架结构中需要注意的问题
5.1对于一些地区来说,本身所具备的环境因素是我们需要考虑到的重要的外部因素,对于框架结构来说是不允许采用两种不同的结构形式并存的,由于框架结构是一种比较柔性的结构体系,所以在工业与民用建筑的楼、电梯、屋顶等地方都不能采用砖墙来承受重力还有对于工业与民用建筑过程中经常出现的短柱问题,为了节省开支而造成的一系列问题, 短柱由于本身的刚度较大,吸收地震的作用从而使其受剪,这样就直接影响了混凝土的抗剪能力,导致工业与民用建筑材料形成交叉裂缝从而破坏工业与民用建筑的质量。所以要减少短柱的出现以及对楼层的约束作用。
5.2技术人员的专业素质问题,需要不断的替身科技人员的实践能力和专业素养,例如对于嵌固端的设置问题,由于现在的工业与民用建筑都设置的有地下室和人防,所以对于嵌固端的设置有可能在地下室顶板也有可能在人防顶板这个方位。但是在实际的操作中,由于技术人员的粗心而导致嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制以及结构抗震缝设置与嵌固端位置的相互协调等等问题,每一个环节都是至关重要的,忽视任何一个方面都会给后期的结构设计和施工带来了巨大的隐患。所以伴随着新技术的不断引进,以及现代化的发展步伐,新技术的不断引进,工作人员也需要根据人民的实际需求不断的提高自身的专业知识。
六、结语
总而言之,随着社会的快速发展,工业与民用建筑结构设计的安全性已成为了设计工作的重中之重。中国人口的增加人们对于房屋建设的需求也越来越大,但是房屋建设出现的事故也逐渐的增多,所以针对工业与民用建筑框架结构中出现的问题一定要准确的监测和把握,从根本上保证工业与民用建筑的安全和稳定性。
参考文献
关键词:高层建筑;钢结构;施工技术;研究
Abstract: in recent years, with the rapid economic development of society and the urbanization construction process accelerating, the increasing number of high-rise buildings. High-rise building construction steel structure is in the process of the commonly used, but also in the high-rise building construction the indispensable part of. The steel structure of the high-rise building construction technology, the disadvantages directly determine the structure of the building quality, so should pay special attention to. This paper will be of a high-rise building construction technology of steel structure, and based on this, puts forward some constructive Suggestions.
Keywords: high building; Steel structure; Construction technology; research
中图分类号:TU74 文献标识码:A文章编号:
高层建筑中钢结构的施工过程是非常复杂的,相关技术要求也比较的高,本文将通过高层建筑中钢结构的施工过程来展现其施工技术要求。
一、钢结构施工前的准备
由于高层建筑中的钢结构施工具有复杂性和不可逆性,因此,施工前应做好准备工作。从实践来看,钢结构施工前的准备工作主要包括三个方面:
1、吊装准备。目前来看,高层建筑钢结构施工中所选用的吊装机械主机,主要还是自升式、塔式起重机。塔式起重机的性能一定要满足施工工程的需求, 包括吊机的最大起重量、起重力矩以及半径值。尤其要注意的是,随着起重提升高度的增大,其可提器的重量也会减小。
2、施工现场与技术的准备。高层建筑钢结构施工前,施工现场准备工作非常重要,总结之,主要包括以下内容:钢构件及其配套零部件和连接件的验收、丈量器具以及测量仪器的准备、构件的运输、基础的复测、构件的堆放、设备工具材料的安排和施工力量的组织等。要编制钢结构施工组织设计方案,并将设计的思想理念贯穿到实际施工过程之中;要确定和完善钢结构施工和验收标准,对市场进行规范、对各方的行为进行规范;要做好工艺试验和评定,为后续的钢结构施工提供技术支持。
二、钢结构的安装工艺和施工技术
(一)施工中流水段的划分
在高层建筑钢结构的施工过程中,由于吊装与制造的需要,要对整个高层建筑进行流水段划分,一般是以钢柱分段作为每一节的划分依据。在高层建筑施工吊装时,除了要保证每一节框架的刚度外,还要保证起重机在爬升的过程中框架的稳定性。因此,在对高层建筑立面施工中的流水划分时,必须注意以下三个方面:1、起重机的性能应当满足该流水段内最重物体的吊装要求;2、重机机爬升的高度要能满足下一节流水段构件的起吊高度;3、每节流水段的内柱长度应当能满足构件的制作条件以及运输堆放的条件。
(二)流水段标准框架与特殊节框架施工
在对流水段内的标准框架进行施工时,总体上要划分成一些节框架,在这些节框架之中,多数节框架的结构类型存在着大致的相同情况。由此而言,只要做好了标准节框架施工工作, 基本上就控制住了高层钢结构框架的施工质量。特殊节框架施工,主要是指那些与标准节框架不同的框架,比如底层大厅、结构水平加强以及屋顶花园层等特殊框架。由于特殊节框架建筑与结构上的特殊要求,在实际施工中有着特殊的要求,因此,应当制定一套或者数套特殊构件吊装施工技术方案。只有这样,才能保证高层钢结构框架全面安装。
(三)钢柱、钢梁以及钢桁架的安装方法
在对钢柱安装之前,应当对钢柱的标高和轴线进行全面而严格的复验,一旦发现有问题应及时的予以修正。安装之前,应当在地面上就把钢梯等设备安装在钢柱之上,以便登高作业。钢柱对接完成且经过验收合格以后,将附着的耳板彻底割除。钢梁安装之前,必须预检钢柱连接件和混凝土核芯筒壁上的埋件。预检的内容包括:连接件的平整度、螺栓孔和摩擦面;检查埋件的位置、平整度以及清洁度。起吊之前,要在梁面上安装好一些扶手杆、扶手绳或者扶手管,尤其在主梁和主桁架上一定要安装,对于次梁和小梁可以依据实际需要决定是否安装。钢梁与钢桁架的安装,一般是采用两点吊的施工方法。钢梁和钢桁架的吊装方法一般是捆扎法、梁上设置钢吊耳法以及工具式的吊具法等。
(四)钢结构安装
1、特殊钢结构安装。对于特殊钢结构而言,它们总是以组合的形式表现出来,具有体积大和重量重的特点;特殊钢结构组合的连接形式比较复杂多样, 而且连接的要求特别高。在整个工程建筑中,特殊钢结构又起到了非常重要的作用。对于不同的工程项目而言,特殊钢结构一般不会相同,因此,特殊钢结构的安装不可能构建一套统一的、固定的安装工艺和安装模式,这也是高层钢结构施工中的难点之一。
2、外伸桁架与天桥类工程的安装方法。由于此类建筑结构具有重量重、大型的吊机难以靠近吊装等特点,一般这类结构所采用的是“地面拼装、整体提升的施工技术和工艺。对于提升设备而言,通常我们要选择钢索式的液压提升装置, 尤其是距离长、吨位大结构的提升,该套设备和施工工艺就非常合适,安全性和可操作性有保障。
三、高层建筑钢结构施工中的安全保障
1、对于高层建筑中的钢结构施工而言,水平通道的设施可选用工具式的脚手通道、装配式的通道板、钢管脚手通道以及扶手绳等。其中,扶手绳主要是在没有安全通道情况下设置的,它是在距钢梁某个高度钢柱的表面焊接的连接件, 利用钢丝绳或者尼纶绳穿过其间,从而形成了扶手绳。钢结构施工人员可以在钢梁上行走,安全带和扶绳可确保其安全性。
2、在从钢柱 安装至柱顶拆除吊索一系列的施工上,安装之前要在地面上通过捆扎固定的方法将工具式的爬梯临时地固定在钢柱的侧面,只有使用完毕之后方可拆除。在接柱操作平台与钢柱之间的连接过程中,所采用的主要是焊接紧固之方法,必须设置一些安全可靠的操作平台,以供焊接工人随时使用。采取以上措施,主要是为了保障高层建设钢结构施工中的安全性。
结语:总而言之,高层建筑中钢结构的施工是一个复杂的工程,其施工技术关系到这个建筑结构的安全性与可靠性,因此,必须将其施工技术的创新。
参考文献:
[1]马德力.高层建筑中钢结构施工技术的探讨[J] .科技与生活,2011(01).
[2]方忠福.浅谈高层建筑中钢结构施工技术的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2011(21).
[3]崔晓强 胡玉银 吴欣之.超高层建筑钢结构施工的关键技术和措施[J] .建筑机械化,2009(06).
[4]于炎鑫 王英杰 荣帆.试论高层建筑的钢结构施工技术 [J] .企业技术开发(学术版),2009(08).
关键词:高层建筑;钢筋混凝土结构;设计
中图分类号:TU97文献标识码: A
随着城市化建设进程的不断加快,高层建筑如雨后春笋般大量出现,足以见得其发展空间广阔,其中钢筋混凝土结构以其位移小、刚度大、整体性好等优越性逐渐成为其主要的结构形式,但在具体实践中却面临着设计难题,毕竟高层建筑对刚度、强度和稳定性有着极高的要求。可见探讨高层建筑钢筋混凝土结构设计意义重大。
一、高层建筑钢筋混凝土结构设计要点
对于高层建筑混凝土结构而言,安全性、适用性和耐久性是其设计原则,而设计要点则主要涉及下述几点:结构选型要合理,如尽量在设计中减少短肢剪力墙结构的应用;若地基稳固,且上部结构与变形限值相吻合,可尽量降低结构刚度;建筑高度设计必须在与之对应的规定范围内,以减少不必要的麻烦和损失;同时注意从抗震等级、平面布置、楼盖结构、竖向布置等多方面、多角度加以分析和设计,如综合考虑房屋类型、结构、高度、烈度等因素优化抗震设计[1];尽量选用风力效应小、规则简单、受力分布均匀的平面形状;优先考虑现浇楼盖结构,以提高高层建筑的舒适性和坚固性等。
二、高层建筑钢筋混凝土结构设计优化
1.重点优化竖向结构设计
高层建筑钢筋混凝土结构的竖向设计质量对整个建筑来说尤为关键,故为防止出现较大的内收和外挑,建议尽量使其保持均匀和规则,就是从稳定和重心角度出发,将其设计为侧向变化均匀且上小下大的结构形式。但若高层建筑竖向结构既不垂直,也非正常的上小下大型,则要采取针对性设计措施以平衡、稳定整体。如针对内收竖向结构的高层建筑,其楼层的侧向刚度既要大于上一楼层刚度的70%,也要大于上三个相邻楼层平均刚度的80%;若楼层质量是随着高度变化而均匀分布的,则楼层质量应小于下方相邻楼层质量的1.5倍等。此外楼层间的受剪承载力应根据高层建筑级别加以合理设计。
2.合理设计建筑结构平面
若对高层建筑钢筋混凝土结构设计无特殊要求,则要尽量选用形状规则而简单的平面布置结构,以此合理分布承载力和刚度,并弱化风力影响。如对于A级高层建筑而言,不适宜将其设计为细腰形或角部重叠式的平面图形,而且出于对扭转的考虑,必须将竖向构件水平和层间最大位移控制在该楼层平均位移值的1.2倍和1.5倍之内[2];对于必须设计的框架结构防震缝,其缝宽、高度通常分别大于100mm和小于15m;若防震缝两侧具有不同的房屋高度,则要根据低高度房屋确定缝宽;虽然不提倡采用短肢剪力墙,但若不得不采用,则必须使其截面厚度低于30cm,且每个肢截面的高厚最大比值必须处于4-8之间。
3.规范建筑抗震性能设计
抗震设计是高层建筑钢筋混凝土结构的关键环节之一,为切实提高建筑结构的稳定性和抗震能力,就必须对房屋结构、高度、烈度等要素加以认真分析,并结合建筑抗震规范要求设计抗震功能。一般情况下,若建筑结构具有较大的刚度突变系数或层数较多,应尽量多取振型数,如针对含有转换层、小塔楼、多塔结构的高层建筑,其振型数一般要大于12,小于建筑层数总数的3倍,而且只有在分析总刚性时方可取值更大;同时为提高建筑抗震能力,要求在石灰和水泥中添加合适的添加剂,结合湿度养护,以增强混凝土的实际配筋率,并减少部件变形;如果要求高层建筑抗震水平为特一级,则宜采用钢管或型钢类混凝土柱,并将其上层弯矩和底部强化位置的设计值设计为墙底截面弯矩值的1.1倍。
4.科学选择建筑楼盖结构
楼盖结构是否合理与高层建筑质量也有很大关系。通常当建筑高度大于50m时,适宜在框架或剪力墙结构中设计现浇楼盖结构,但必须使其混凝土强度处于C20-C40之间,厚度在50mm以上,并在内部纵横方向分别设计间距为15-20cm、直径为6-8mm的钢筋网,若此时预制板缝超过40mm.,则必须设计长度可贯穿结构单元的钢筋[3];若建筑高度低于50m,可将楼盖结构设计为装配式,但顶层、开阔楼层、转换层、地下室楼层等重要楼层,必须仍然采用现浇楼盖,且一般板厚大于80mm,其中转换层和最高顶层的板厚应分别在180mm和120mm以上,以此进一步提高建筑结构的稳定性。
此外,还应根据实际情况对纵筋间距、配筋节点、柱子轴压、钢筋等级等细节加以科学设计,并注意合理计算框架结构的周期性折减系数,以及设计的经济性和技术的可行性,以此实现高层建筑混凝土结构设计的整体优化,进而为提高建筑使用效益奠定有力基础。
结束语:
总之,钢筋混凝土结构既是高层建筑设计工作的重点,也是难点,一旦某个环节有误,都可能对整个高层建筑功能性能埋下隐患,这就要求我们认真遵循设计原则和规范,加强对以往设计不足和缺陷的分析,并予以有效克服和避免,以此提高高层建筑钢筋混凝土结构设计质量和水平,使其更安全、更适用、更耐用。
参考文献:
[1] 张岚.对高层建筑钢筋混凝土结构设计实践的分析[J].广东科技, 2012(22).
[2] 王小平.钢筋混凝土高层结构设计常见问题浅析[J].中国高新技术企业, 2010(13).