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关键词:3D;非规则;坐标;椭圆;23°
1 工程综述
辽宁省科技馆球幕影院是目前国内最先进的球幕影院之一,其内部均为钢筋混凝土结构,外部由两个不同直径的钢结构球壳网架拼装而成,球幕影院地下部分的弧形墙体一共分为四层,最外边是正圆砌筑墙,相当于整个球幕影院的内部围护结构,也是最外钢球外立面的基座,第二道钢筋混凝土剪力墙体结构也是正圆形,作为小钢球的基座,大球小球之间为观众入场环廊,又称“太空走道”,行走其中,如同漫步太空一般,第三道墙体是一个椭圆筒混凝土墙被一个23°角的平面切割而成,标高圆滑变化由高至低,这圈墙体主要作为球形屏幕生根的基座,他的精度要求是最高的,3D辅助的技术手段也基本都应用到这道墙上,最里侧的第四圈墙体主要是看台的围护结构,由三段非规则的曲线拼接而成,现场定位难度极大。
2 特点分析
非规则弧形结构现场测量放线难度极大,原始点(如圆心、弧顶等)大多情况下会被遮挡,或距离测量位置较远无法引至指定位置。此时采用简单的3D建模来辅助测量及各环节施工具有效率高、化繁为简、数据准确等明显优势。
利用GPS结合3D模型坐标,打点定位墙体钢筋的插筋位置,在精确定位的基础上,满足了施工工序,解决了复杂圆弧结构墙体钢筋无法在已经绑扎的底板钢筋网片上定位的难题。
非规则弧形墙段3D建模配合钢筋、模板放样,提高了钢筋模板尺寸的精确性,同时采用定型模具加工对墙体顶部压光收面,为高精设备安装创造了有利条件,减少了不必要的返工、或二次施工的浪费。
本工艺适用于各类非规则圆弧混凝土结构施工,如大型主题商场、特殊造型游乐及娱乐场所、体育场馆、球形及异形影剧院的内部钢筋混凝土结构施工等等,特别适用于球形银幕整体在斜切面弧形墙体之上生根的影院结构类型。
3 施工工艺流程及操作要点
3.1 工艺流程图解(见图1)
3.2 操作要点
(1)非规则弧形结构施工前最重要的工作就是创建等比例的3D模型,模型主要针对非规则弧形墙柱制作,细部节点可忽略,模型要求必须用正确坐标系的总平面图为绘制底稿,这样模型建成后便可将指定位置的平面坐标应用于前期的测量施工当中。
常规球幕影院以及球形娱乐场所的主要观众区及控制设备区都应该为地下结构部分,且弧形墙体一般可分为3到4层(如图2),最外层(蓝色)一般为用于外立面生根的正圆墙体,墙顶标高相同,大多为不连续弧线段;中间层(红色)一般为用于室内顶棚围护结构以及幕布等特殊结构生根的圆形或椭圆形墙体,墙顶一般为被一定角度的平面所切而成(如图4);最内层(绿色)墙体一般为看台、观众席结构的维护,大多为不同圆心的弧段拼接而成,墙顶标高随看台踏步变化。如有第四层则在最外侧,为外球的钢结构生根所用。
(2)采用GPS定位插筋位置时,首先要考虑测量环境,避免风速、震动等干扰,在单位弧形段取尽量多的点位,以保证整体弧线准确,被测点位用提前加工好的简易标记工具(可用十字标记的白铁皮等)固定于底板钢筋网片之上,GPS定位结束后,整体采用经纬仪抽测复合。
(3)针对被斜面切割的弧形墙段,可以利用非规则曲面的展开面,来确定平面尺寸,从而对该段墙体的竖向钢筋及模板进行放样,在钢筋绑扎施工作业前,可根据放出的点位,现在底板平面制作弧度控制及竖向钢筋定距框和限位钢筋模具,再进行插筋,同时在模型中引测一定数量(每500~800mm一个)点位测出距地高度,并利用椭圆圆心的十字中轴线,找出引测点在实际中的位置(详见图5),在所有点位制作措施钢筋棍,采用拉通线的方式将实际位置连接,形成10~20cm高差参考线,从而控制钢筋绑扎高度和混凝土浇筑的标高,由于特别是球形银幕的安装需要有精确的底座作为保证,因此该环节的工作显得尤为重要。
(4)模板加工环节首先选取韧性较好的优质木竹胶板,严格按3D模型展开尺寸进行放样裁切,保证分格缝整齐美观(特别针对表面要求清水混凝土效果的弧形墙面)。模板次背楞选用50mm×100mm木方,主背楞选用直径20三级钢筋沿弧度弯曲定型,并用对拉螺杆卡具锁死。此方法充分利用了钢筋的韧性,使弧形墙体的浇筑效果更加美观。
同时,我们将提前预制的长度等同于墙厚的50mm×50mm的混凝土条,按一定间距沿直径方向放置于两层模板面板之间,互顶模板以保证弧度的准确。
针对圆弧墙体中的圆柱,加工定型半圆柱模板,与外表面模板形成连续整体。(如图7所示)
(5)一般情况下按设计要求,被斜面切割的弧形墙上部需埋设若干用于球形银幕底座的埋件,埋件在埋设前,由于墙顶混凝土完成面尚未形成,对于埋件的正确定位必须借助3D模型计算出埋件对角的坐标(这就要求3D模型必须在总坐标正确的平面图上绘制,且绘制过程中切忌随意移位),最后利用对角点坐标,采用GPS现场将埋件定位后稳固焊接在墙体的措施钢筋上,保证埋件定位的准确性。
(6)严格按照前期利用3D模型引测并标志在模板上的控制点,浇筑墙体混凝土至设计标高以下20mm。预留砂浆精确收面的可操作厚度。
(7)借助3D模型,制作定型模具,并采用定型Z字形模具(图9)收面,测试模具时,将模具卡在圆弧墙最低点与最高点,Z字形模具的中间表面应该紧贴墙面,严丝合缝,即证明模具制作的精确程度是否合格,随后沿中轴线的平行方向移动模具对墙顶进行高强砂浆的收面工作。举例说明:如被斜面切割的圆弧墙垂面与此斜面的夹角为67°,则Z型模具的夹角也应为67°。(如图10所示)
4 效益分析
(1)经济效益对比分析
(2)凭借本工艺的顺利执行,以及取得的良好施工效果,仅球幕影院部分在模板定制加工,二次植筋打孔,人工放样等多个方面共节约工期约30d,受到业主的嘉奖,为影院部分的钢结构施工更早的提供了作业面。
(3)同时凭借此工艺在内的新技术展示,辽宁省科技馆工程荣获了辽宁省科技示范工程的荣誉称号。为同类工程提供了更加合理简便的施工经验。
(4)简易的模板体系,就地取材,为整体工程节约了大量的钢材、吊装设备、能源消耗,同时采用3D建模放样也能极大的节约施工用地。
(5)该体系也同样降低了施工过程中的噪声污染,避免的工厂加工材料的远途运输污染。
5 总 结
关键词:高层建筑;不规则性;偏心距;抗扭刚度比
中图分类号:TU318文献标识码:A
科学技术的发展,促进了人们物质和精神生活水平的不断提高,人们对社会物质、文化的需求不断增加。在人类审美观的不断改变和提升的大环境下,当代高层建筑的结构设计也从以前的规则性、对称性逐渐向不规则、多样性转变。
一、高层建筑不规则结构的分类
高层建筑不规则结构大致可以分为两类,即竖直方向不规则结构类型和平面不规则结构类型。其中,竖直方向不规则结构类型包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变、楼层间质量突变等。平明不规则结构类型包括有扭转不规则、凸凹不规则、楼板局部不连续等。下面,是这些分类的详细介绍。
(一)高层建筑物中侧向刚度结构不规则:判断的依据是本楼层中侧向刚度取值是否小于该楼层相邻上层侧向刚度平均值的70%,或者小于本楼层上面相邻的三个楼层该值平均值的80%,除去顶层不包括在内,楼层局部收进的水平方向数值不小于与本层相邻下一层的25%。
(二)高层建筑物中竖向抗侧力部分构件不连续:判断标准是竖直方向上的部分抗侧力构件自身的内力,借助水平转换构件使之向下传递。
(三)楼层承载力突变:判断承载力是否突变的标准是楼层之间的抗侧力结构抗剪力数值小于与其相邻上层该值的80%。
(四)楼层间质量突变的判断标准是:本楼层的质量大于与其相邻的下面一个楼层质量的1.5倍。
(五)高层建筑物楼板扭转不规则:判断依据是本楼层弹性水平位移的最大值要大于其两端处弹性水平位移的平均值的1.2倍,或者本楼层最大的层间位移要大于其两端处的层间位移的平均值的1.2倍。
(六)高层建筑物楼板凹凸不规则:判断标准是结构平面凹进一侧(如客厅、储物室的降板)尺寸大于该楼板投影方向上面总尺寸的30%。
(七)高层建筑物楼板局部产生不连续:判断的依据是本层楼板设计尺寸与平面刚度是否发生急剧突然的变化。如楼梯局部反梁结构突起部位是否出现不连续的情况。
二、高层建筑不规则结构设计采取的对策
(一)减少建筑的扭转效应。相关技术研究表明:在地震中,那些平面不规则性高层建筑更易受到破坏,因为不规则性高层建筑其刚度偏心、质量、承载力、抗扭转度过于脆弱,所以,稍有风险,其稳定性就面临挑战。其中,扭转效应对建筑结构的破坏作用是最强的。因此,在进行高层建筑不规则性设计时,需要对建筑结构的扭转效应加以限制,防止建筑物内部出现较大程度的偏心状况给建筑带来的破坏。
目前,常用的限制扭转效应的措施有:对建筑结构平面布置的不规则性严加限制,这样才有可能避免产生过大的偏心,进而限制扭转效应的出现;在可能范围内提高建筑结构物的扭转刚度,防止建筑物过于脆弱,有效减少建筑物内部结构的扭转效应。
(二)减小建筑结构构件的相对偏心距。科学研究表明,建筑结构的扭转效应与相对偏心距是呈线性关系的,因此,通过调整建筑结构的平面布置改变建筑结构的质心和刚心,使之最大程度地接近,可以有效缩小楼层的位移比,进而改善建筑结构的扭转效应。通过长期的工程实践得出的有效减小建筑结构偏心距的常用方法有:先通过准确的初步计算,找到结构的刚心和质心,调整建筑结构平面布置的不对称性,运用有关数据,判断建筑结构的实际刚度分布,最后适当增减偏离质心的抗侧力结构构件。
(三)提高建筑物抗扭构件的抗剪力 。要想让建筑物在强烈的震动或变形的情况下依然保证安全,仅仅依靠调整结构布置显然是不够的,因为建筑物在非弹性时期,对称性建筑结构的双向水平地震作用会随着形态的变化而偏心。而不规则性高层建筑要充分考虑其建筑结构的抗震性能,提高、强化建筑物抗扭构件的抗剪力,方能使建筑结构在强震、变形情况下保持整体弹性状态,保证对建筑的损害降至最低。
(四)优化高层建筑物结构的抗扭刚度与抗侧刚度之比 。相关研究表明:高层建筑物内部结构中扭转效应和结构周期之比的二次方基本成一种线性的关系。所以,在建筑物结构设计时,适当减少建筑物的结构周期,可以增加建筑物周边连梁的刚度。如,在做剪力墙时,在条件允许的情况下,尽量加厚剪力墙的宽度和厚度,尤其是那些距离刚心比较远的剪力墙,更要采取必要的加护措施。一般来说,加大结构抗扭刚度的做法是在建筑结构边上增设拉梁,并尽量缩小建筑结构的扭转周期,以上方式都可以达到增加周边连梁刚度的目的。
(五)加设防震缝,减小地震带来的破坏。在实际工程中,由于受到地质、地形等环境条件的限制,很多平面结构无法设计成规则的结构,在这种情况下,设置规范的防震缝,可以将结构分成比较简单的结构单元,进而提高建筑的整体抗震能力。因此,在工程中,尤其是不规则高层建筑设计中增设一定的防震缝是很有必要的。防震缝增设,要注意以下问题:若需要设置防震缝两侧的结构体系存在较大的差异时,或地震反应效应显著不同时,防震缝的宽度设计时,要多考虑薄弱一侧的架构构件;当相邻建筑构建基础沉降量较大时,防震缝可以设置成兼具沉降缝作用的抗震缝。具体情况如何,需要设计师合理分析,全权把握。
相对规则建筑而言,高层不规则性建筑的设计和施工对安全性、竞技性、合理性提出了更高的要求。因此,建筑设计师在进行高层不规则性建筑设计时,要重点考虑建筑物的薄弱构件环节,不断提高、强化控制手段,为高层不规则性建筑的发展做出自己的贡献。
参考文献:
[1]韩辉.基于高层建筑结构设计中平面不规则问题的分析与处理[J].中外建筑.2010年第05期
关键词:不规则性;抗扭刚度比; 偏心距
中图分类号: TU318 文献标识码: A 文章编号:
随着社会经济的飞速发展,人们对生活质量的要求也越来越高,在工程中,由于会考虑各种不同的环境、条件等,导致建筑物不可能绝对的规则和对称。建筑物的不规则性一般表现在:平面凸凹的不规则、局部楼板的不连续、不规则以及建筑物自身在竖向刚度上的不连续性、不规则等。实际工程中必须比较准确的判断建筑结构的不规则位置,只有这样才不会影响到对建筑结构的建模、确定建筑结构的一系列布置方案、以及确定建筑物本身比较薄弱的地方,进而在一定程度上提高整个建筑结构的合理性、安全性以及经济性。不规则的建筑结构会引起结构在水平方向上的偏心侧力,而进一步产生一定的扭转变形,不利于结构的抗侧力,同时也会导致成本的较大增加。所以设计者需要尽可能的将建筑结构物设计为对称、规则的以便提高建筑物本身的一些结构性能。
一、高层建筑中不规则建筑的发展现状
随着我国科技技术水平的逐步提升,我国建筑行业也在不断的发展。随着城市的不断扩建,设计者们为了迎合城市建设的发展需求,他们已经逐步更新了自己以往建筑物必须要对称、规则的观念,他们正试着建造一些标新立异、新颖别致、独树一帜的建筑,如非对称、不规则的建筑结构物。随着人们的观念的转变,现如今大城市中出现了许许多多的复杂体型和不规则结构,这种趋势在某种程度上代表了我国以后建筑的发展方向。
虽然这些不对称、不规则的建筑结构给城市增添不少亮丽的风景,但是它们的设计与建造却给结构设计人员以及施工人员带来了严峻的考验。
二、建筑业中不规则的结构类型
结构类型可以大体的分为两类:(1)平面不规则结构类型,其包含的有扭转不规则、凸凹不规则、楼板局部不连续等;
(2)竖向不规则结构类型,其包含的有侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变、楼层间质量突变等。以下是常见判断两种不规则类型标准的具体介绍。
1.平面不规则的类型
(1)扭转不规则:判断标准是每一楼层自身最大的弹性水平位移大于该楼层两端的弹性水平位移平均值的1.2倍,或者是最大的层间位移大该楼层两端层间位移平均值的1.2倍。(2)凹凸不规则:判断标准是建筑结构平面凹进一侧的尺寸大于其投影方向上总尺寸的30%。(3)楼板局部的不连续:判断的标准是楼板的尺寸以及平面刚度发生急剧的变化。
2.竖向不规则的类型
(1)侧向刚度不规则:判断的标准是该楼层的侧向刚度值大小小于与其相邻上一楼层的70%,或者小于该楼层以上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%,排除顶层不算,楼层局部收进的水平向尺寸大于其相邻下一层的25%。(2)竖向抗侧力构件不连续:判断标准是竖直方向上的抗侧力构件的内力通过水平转换构件而向下传递。(3)楼层承载力突变:判断标准是层间的抗侧力结构的受剪程度小于其上一层的80%。(4)楼层间质量突变:判断标准是楼层质量大于相邻下一楼层质量的1.5倍。
三、不规则高层建筑结构设计中应采取的措施
由相关技术人员的一系列研究表明:在地震中容易受到破坏的建筑结构往往是那些平面存在不规则性,并且建筑物的质量与刚度偏心以及抗扭转刚度太弱的结构。经过技术人员的进一步研究表明:扭转效应对建筑结构的破坏应该是特别严重的。所以在实际工程中需要对建筑结构的扭转效应加以限制,常用的限制方法可以归为如下:(1)尽可能的限制建筑结构的平面不规则布置,只有这样才可以在一定程度上避免产生过大的偏心,而导致建筑结构物产生比较大的扭转效应。(2)在一定范围内尽可能的提高建筑结构物的扭转刚度,防止它太弱。结构的扭转效应可以由以扭转为主的第一自振周期Tc与平动为主的第一自振周期T1之比来大致的判定,当上述两种周期比较接近时,由于振动耦连的影响,建筑结构的扭转效应会明显增大。减少建筑结构扭转效应具体的一些方法如下。
1.减小建筑结构的相对偏心距。
相关研究表明建筑结构的扭转效应与相对偏心距在一定程度上是成线性关系的,如果想要改善建筑结构的扭转效应,以及进一步的缩小楼层的位移比,则可以通过调整建筑结构的平面布置,进而使得建筑结构的质心和刚心可以更加的接近。实践工程中减小建筑结构偏心距的常用方法有:① 调整建筑结构平面的不规则性布置应该是在初步计算分析后才进行,通过初步计算的结果找到建筑结构的质心、刚心,同时需要做的便是通过相关数据以及实践经验比较准确的判断建筑结构的刚度分布,最后在适当的增减距质心较远的抗侧力构件。
2.调整建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度比。
由相关研究表明:建筑结构的扭转效应与结构周期比的平方的关系基本上是线性的关系,所以在设计建筑物时,可以考虑适当的减小建筑结构的周期。在做剪力墙时,则需要在合理的范围内尽量的加长或者增厚周边剪力墙,特别需要重视的是那些离刚心最远处的剪力墙。加大结构抗扭刚度的一般做法是在建筑结构边上设拉梁,同时缩小建筑结构的扭转周期,还可以通过增加周边连梁的刚度来实现。
3.提高周边抗扭构件抗剪力。
要保证建筑结构在强烈震动下依然安全,那么只靠调整结构布置是不够的。相关技术人员通过实验得到了如下的结论,即:
当建筑结构处于非弹性时期时,对称的建筑结构受到双向水平地震作用便会随形态变化的而偏心。如果考虑建筑结构的抗震性能,则应该强化那些受抗扭效应制约构件的抗剪性能,以便使得建筑结构可以在强震作用下保持整体弹性状态。
4.较小地震带来的破坏,设置防震缝。
在实际工程中经常会遇到平面形状比较复杂的建筑结构,由于受到条件的限制导致不能把平面结构布置成规则的结构,此时便可以通过设置一定的防震缝将结构分成比较简单的结构单元。在工程中适当的设置防震缝是十分有必要的,如:①需要设置抗震缝两侧的结构体系迥异或地震反应效应显著不同时时,抗震缝的宽度便需要考虑不利一侧的结构;② 当相邻建筑结构的基础沉降量较大时,可以设置兼做沉降缝的的抗震缝。
四、结束语
实际工程中,建筑结构不规则性的判断会再一定程度上直接影响建筑结构的建模、建筑结构的一系列布置、薄弱楼层等,而间接的影响整体建筑结构的布置是否经济、合理、安全。结构设计师在设计不规则的建筑物时,需要尽量的减小或者避免建筑结构比较容易出现薄弱的部位,同时做到强化那些薄弱部位。现如今对于不规则高层建筑结构的分析还有很多问题需要解决。但是随着计算机科学的不断发展,会出现更多更好的方法来确定不规则建筑结构的计算模型,进而更加真实的模拟实际情况的工况。
参考文献
[1] GB 50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
关键词:建筑工程;建筑面积;规范;规则
1建筑面积的概念
建筑面积亦称建筑展开面积,是指建筑物各层面积之和。建筑面积包括使用面积、辅助面积和结构面积。使用面积是指建筑物各层平面布置中,可直接为生产或生活使用的净面积之和。居室净面积在民用建筑中,亦称“居住面积”。辅助面积,是指建筑物各层平面布置中为辅助生产或生活所占净面积总和,使用面积与辅助面积的总和称为“有效面积”。结构面积是指建筑物各层平面布置中的墙体、柱、垃圾道、通风道、附属烟囱等结构所占面积的总和。
2建筑面积的作用
建筑面积是一项重要的技术经济指标,在国民经济一定时期内完成建筑面积的多少,也标志着一个国家的工农业生产发展状况、人民生活居住条件的改善和文化生活福利设施发展的程度。
建筑面积在编制工程建设概算时,是计算工程量的基础,如计算出建筑面积之后,利用这个基数,就可以计算地面抹灰、室内填土、地面垫层平整场地等项目的工程量及其价值。
建筑面积作为结构工程量的计算基础,不仅重要,而且也是一项需要认真对待和细心计算的工作,任何粗心大意都会造成计算上的错误,不但会造成结构工程量计算上的偏差,也会直接影响概预算造价的准确性,造成人力、物力和国家建设资金的浪费及大量建筑材料的积压。
建筑面积与使用面积、辅助面积、结构面积之间存在着一定的比例关系,设计人员在进行建筑或结构设计时,都应在计算建筑面积的基础上再分别计算出结构面积、有效面积及诸如平面系数、土地利用系数等技术经济指标。有了建筑面积,才有可能计算单位建筑面积的技术经济指标。如工程总价值除以总建筑面积,就是单位工程每平方米建筑面积的技术经济指标或称单方造价(元/m2),
建筑面积的计算对于建筑施工企业实行内部经济承包责任制、投标报价编制施工组织设计、配备施工力量、成本核算及物资供应等,都具有重要意义。
3建筑面积计算的规范
随着我国加入世界贸易组织,建设工程全面实行工程量清单计价已是大势所趋。工程量清单计价属于全面成本管理的范畴,其思路是“统一计算规则,有效控制数量,彻底放开价格,正确引导企业自主报价,市场有序竞争形成价格”。所以,有一个完善、合理的计算规则,对建筑市场规范、健康发展就显得十分重要,但是以往的建筑面积计算规则,存在很多有争议的地方,为了解决这些问题,2005年,中华人民共和国建设部编制了国家标准《建筑工程建设面积计算规范》(GB/T50353—2005)(以下简称《规范》),并规定自2005年7月1日起执行,这充分标志着国家对规范建筑面积计算规则进入了一个新的阶段。
3.1建筑面积计算规范与规则的比较
3.1.1单层建筑物的建筑面积计算
《规范》规定:单层建筑物的建筑面积,应按其外墙勒脚以上结构水平面积计算。单层建筑物高度在2.2m及以上者计算全面积,高度不足2.2m者计算1/2面积。利用坡屋顶内空间净高超过2.1m的部位应计算全面积;净高在1.2m~2.1m的部位应计算1/2面积;净高不足1.2m的部位不应计算面积。
规则规定:单层建筑物不论其高度均按一层计算,其建筑面积按建筑物外墙勒脚以上的水平面积计算。并未明确利用坡屋顶内空间时建筑面积的计算方法。
另外,值得注意的是,规范比规则更加突出了高度在建筑面积计算中的控制作用(高度在2.2m以上者计算全面积;高度不足2.2m者计算1/2面积),还有很多部位的建筑面积均是依据其净高分3类(净高超过2.1m的部位计算全面积;净高在1.2m~2.1m的部位计算1/2面积;净高不足1.2m时不计算面积)进行计算,如多层建筑坡屋顶内、场馆看台下等。
3.1.2多层建筑物的建筑面积计算
《规范》规定:多层建筑物首层应按其外墙勒脚以上结构水平面计算二层及以上楼层应按其外墙结构水平面积计算。层高在2.2m及以上者应计算全面积;层高不足2.2m者应计算1/2面积。
规则规定:多层建筑物建筑面积按各层建筑面积之和计算,其首层建筑面积按外墙勒脚以上结构的水平面积计算,二层及二层以上按外墙结构的水平面积计算。
由比较可见,《规范》将多层建筑物按其层高,以2.2m为界分两类进行计算,而规则并没有突出层高高度在计算建筑面积中的作用。
另外,《规范》中,以高度2.2m为界分两类进行计算建筑面积的还有:单层建筑物内局部楼层;建于坡地的建筑物吊脚架空层,设计加以利用并有围护结构的深基础架空层地下室、半地下室、回廊,有围护结构的架空走廊、落地橱窗、门斗、挑廊、檐廊、眺望门,不垂直于水平面而走出底板外沿的建筑物;舞台灯光控制室;建筑物顶部有围护结构的楼梯间、水箱间、电梯机房等。
3.1.3立体书库和立体仓库与立体车库的计算
《规范》规定:立体书库、立体车库、立体仓库,无结构层的应按一层计算,有结构层的应按其结构层面积分别计算。层高在2.2m及以上者应计算分面积;层高不足2.2m者应计算1/2面积。规则规定:书库、立体仓库设有结构层的,按结构层计算建筑面积;没有结构层的,按承重书架层或货架层计算建筑面积。
由比较可见:立体书库、立体仓库、立体车库无结构层的计算建筑面积,《规范》与规则存在很大差别,一个是按一层计算,一个是按承重书架层或货架层计算。
3.1.4阳台的计算
《规范》规定:建筑物的阳台(不论封闭与否)均应按其水平投影面积的1/2计算。
规则规定:封闭阳台按其水平投影面积计算建筑面积;凹阳台、挑阳台按其水平投影面积的一半计算建筑面积。
显而易见,规范的此条规定解决了阳台建筑面积在以往房屋买卖中出现的很多争议。
3.1.5有永久性顶盖的室外楼梯的计算
《规范》规定有永久性顶盖的室外楼梯,应按建筑物自然层的水平投影面积的1/2计算;而规则规定室外楼梯,按自然层投影面积之和计算建筑面积。
3.1.6有永久性顶盖无围护结构的车棚和货棚等以及雨篷的计算《规范》规定:有永久性顶盖无围护结构的车棚、货棚、站台、加油站、收费站、场馆看台等,应按其顶盖水平投影面积的1/2计算。《规范》规定:雨篷结构的外边线至外墙结构外边线的宽度超过2.1m者,应按雨篷结构板的水平投影面积的1/2计算。
规则规定:有柱的雨篷、车棚、货棚、站台等,按柱水平面积计算建筑面积;独立柱的雨篷、单排柱的车棚、货棚、站台等,按其顶盖水平投影面积的一半计算建筑面积。
《规范》计算建筑面积更加简便,取消了有无柱的说明,改变为按顶盖和结构板的水平投影面积考虑。
3.1.7建筑物通道的计算
《规范》明确规定建筑物的通道,指楼层部分跨在人行道上的临街楼房的底层和有道路穿过建筑空间的楼层,不计算建筑面积;而规则规定可计算建筑面积。
3.1.8其他
《规范》规定建筑物外墙外侧有保温隔热层的,应按保温隔热层外边线计算建筑面积;而规则不计算保温层厚度所占的建筑面积。《规范》增加了以幕墙为围护结构的建筑物,应按幕墙外边线挂牌建筑面积。
3.2建筑面积计算规范的优点
(1)《规范》更加细化。例如,在计算单层建筑物和多层建筑物的建筑面积时,更多的地方都用到了层高高度或净高,并分为3个界限:计算全部建筑面积;计算1/2建筑面积;不计算建筑面积。
(2)《规范》更加简便、明确。例如:计算雨篷、车棚、货棚、站台等建筑面积时,取消了有柱与无柱的界限,使计算起来更加简便。
(3)《规范》更加合理。例如:阳台的计算,不论其设置形式如何,一律按其水平投影面积的1/2计算,避免了以往的许多争端。
4结语
建筑面积的计算绝不是单纯的计算工作,它不仅为编制概预算、拨款、与贷款提供指标,同时,对建筑面积的合理利用,合理进行平面布局,充分利用建筑空间,不断促进设计部门、施工企业及建设单位加强科学管理,降低工程造价,提高投资经济效果等都具有很重要的意义。
参考文献
[关键词]建筑;结构;不规则性
中图分类号:TU353 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)17-0106-01
引言
建筑工程中,由于各种原因的限制,在建造过程中,会因为不同的环境和地质条件,而导致建筑体不能完全成为规则的图形,不对称现象比较常见。以著名的央视大楼为例,它就是一个典型的不规则建造体,但却完美体现了建筑师和设计者别具匠心的设计理念,堪称建筑设计中的重要代表。建筑工程的中的不规则性主要表现以下几个方面:建筑表面的凹凸不平、局部建筑的不连续性、整体建筑的不规则性和横竖向的不连续。这就要求在具体施工过程中,务必准确地把握建筑结构的设计和不规则位置,充分论证其受力情况,只有这样才能保证不会对建筑结构的建模、设计方案和建筑物本身的抗震性等多方面造成问题造成影响,从而提高整个建筑物的承受压力、安全合理性以及经济性。
1 建筑结构中不规则建筑的发展现状
近年来,我国城市化进程的不断提高,建筑设计理念也在不断运用到城市建设中来,越来越多的建筑物一改单调、规则、对称的建筑风格和建筑结构,追求着不断创新和独树一帜的建筑设计风格,而非对称性和不规则结构已经成为当前城市建筑物的主流和发展方向。随着人们观念的不断转变,许多大城市中以其独特的建筑风格,赢得了人们的普遍关注。当然,在这些光鲜的建筑背后,却是设计者和建造者们良苦用心的结果,他们经历了非常多的严峻考验。
2 建筑结构中的不规则类型
建筑结构类型一般可以分为两个大类:竖向不规则结构和平面不规则类型。竖向不规则类型的建筑结构主要包含:侧向刚度不规则、楼层承载力的突变和竖向抗侧力构件不连续性等;平面不规则结构类型主要包含:扭转的不规则、平面凹凸的不规则和各别楼板不连续等。下面主要介绍者两种常见的不规则结构的具体介绍。
2.1 竖向不规则的结构类型判断
第一,侧向刚度的不规则。判断此种类型的不规则结构的标准是确定楼层之间的侧向刚度值小于相邻上一楼层的侧向刚度值的百分之七十,或者小于该楼层连着向上三个楼层平均侧向刚度值的百分之百十,当然顶层不能按此方法计算。同时,楼层个别地方水平收缩的长度应当大于与之相邻的下一层的百分之二十五。第二,竖向抗侧力构件的不连续情况的判断标准是考察数值方向的抗侧力构件是否通过水平力的转换而不断地向下传递力;第三,楼层间的承载力突变判断标准是楼层间的受剪程度小于与之相邻的上一楼层的百分之八十;第四,楼层间质量的突变判断标准是楼层质量要大于与其相邻的下一层总质量的1.5倍。
2.2 平面不规则的结构类型判断
第一,扭转结构的不规则判断依据为:每一个楼层的自身最大限度的弹性水平位移尺寸必须大于紧邻跟楼层两个端点的弹性水平位移值的1.2倍,也或者是考察最大的层间位移值是两端层间位移平均值的1.2倍;第二,凹凸结构的不规则判断方法是判断该建筑结构的凹进去一侧的尺寸是否大于其投影上总尺度的百分之三十;第三,楼板局部结构的不连续的判断标准是考察楼板的尺寸和平面刚度发生急剧变化的程度。
3 不规则结构的建筑应当采取的主要措施
在实际建筑施工过程中,相关的技术人员对于不规则结构进行了大量的实验和研究,通过这些研究表明:那些不耐抗震的建筑物,其结构往往是那些结构不太规则的建筑体和那些建筑物质量与刚度偏离以及那些抗扭转刚度太弱的结构要素。在进一步研究中,技术人员发现,扭转结构和扭转效应对建筑物的破坏是最大的。因此在实际设计和施工过程中,必须加强对扭转效应的限制,通常的使用方法有以下几个方面。首先,要尽可能限制建筑结构的平面上的不规则设计,只有这样设计才能够在一定范围内限制产生过大的偏心力,从而导致建筑整体产生比较大的扭转效应及力度;其次,为了提高建筑结构的扭转刚度,可以在一定范围内防止其太弱,造成结构之间的错位。建筑结构的扭转效应由扭转为主的第一自振周期和平动为主的第一自振周期的比值进行大致评估。当这两种效应的扭转周期趋于接近时,鉴于振动耦连的作用,建筑体的扭转效应会相应的增大。因此必须注重减少扭转效应的值,具体采取的措施主要有以下几个方面。
(1)尽量减少建筑体的偏心距。有大量的实践证明,建筑体结构的扭转效应往往与其相对偏心距在某种程度上具有一定线性关系。倘若要进一步改变建筑结构的扭转效应,必须缩小楼层之间的位移比,因此可以通过将建筑物的平面位置进行适当调整,便可以使整个建筑结构的质心和刚心更加接近。实践过程中,通常可以采用两种方式减少建筑结构的偏心距。
(2)调整建筑结构平面的不规则性布置应该是在初步计算分析后才进行,通过初步计算的结果找到建筑结构的质心、刚心,同时需要做的便是通过相关数据以及实践经验比较准确的判断建筑结构的刚度分布,最后在适当的增减距质心较远的抗侧力构件。
(3)调整建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度比。由相关研究表明:建筑结构的扭转效应与结构周期比的平方的关系基本上是线性的关系,所以在设计建筑物时,可以考虑适当的减小建筑结构的周期。在做剪力墙时,则需要在合理的范围内尽量的加长或者增厚周边剪力墙,特别需要重视的是那些距离刚心最远处的剪力墙。
(4)提高周边抗扭构件抗剪力。要保证建筑结构在强烈震动下依然安全,那么只靠调整结构布置是不够的。相关技术人员通过实验得到了如下的结论,即:当建筑结构处于非弹性时期时,对称的建筑结构受到双向水平地震作用便会随形态变化的而偏心。
(5)较小地震带来的破坏,设置防震缝。在实际工程中经常会遇到平面形状比较复杂的建筑结构,由于受到条件的限制导致不能把平面结构布置成规则的结构,此时便可以通过设置一定的防震缝将结构分成比较简单的结构单元。在工程中适当的设置防震缝是十分有必要的。
结语
实际工程中,建筑结构不规则性的判断在一定程度上直接影响建筑结构的建模、建筑结构的一系列布置、薄弱楼层等,而间接的影响整体建筑结构的布置是否经济、合理、安全。结构设计师在设计不规则的建筑物时,需要尽量的减小或者避免建筑结构比较容易出现薄弱的部位,同时做到强化那些薄弱部位。现如今对于不规则高层建筑结构的分析还有很多问题需要解决。
参考文献
[1]GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
关键词: 建筑工程; 建筑面积; 规范; 规则
一. 建筑面积的概念
建筑面积亦称建筑展开面积, 是指建筑物各层面积之和。建筑面积包括使用面积、辅助面积和结构面积。使用面积是指建筑物各层平面布置中, 可直接为生产或生活使用的净面积之和。居室净面积在民用建筑中, 亦称“居住面积”。辅助面积, 是指建筑物各层平面布置中为辅助生产或生活所占净面积总和, 使用面积与辅助面积的总和称为“有效面积”。结构面积是指建筑物各层平面布置中的墙体、柱、垃圾道、通风道、附属烟囱等结构所占面积的总和。
二. 建筑面积的作用
建筑面积是一项重要的技术经济指标, 在国民经济一定时期内完成建筑面积的多少, 也标志着一个国家的工农业生产发展状况、人民生活居住条件的改善和文化生活福利设施发展的程度。
建筑面积在编制工程建设概算时, 是计算工程量的基础, 如计算出建筑面积之后, 利用这个基数, 就可以计算地面抹灰、室内填土、地面垫层平整场地等项目的工程量及其价值。
建筑面积作为结构工程量的计算基础, 不仅重要, 而且也是一项需要认真对待和细心计算的工作, 任何粗心大意都会造成计算上的错误,不但会造成结构工程量计算上的偏差, 也会直接影响概预算造价的准确性, 造成人力、物力和国家建设资金的浪费及大量建筑材料的积压。
建筑面积与使用面积、辅助面积、结构面积之间存在着一定的比例关系, 设计人员在进行建筑或结构设计时, 都应在计算建筑面积的基础上再分别计算出结构面积、有效面积及诸如平面系数、土地利用系数等技术经济指标。有了建筑面积, 才有可能计算单位建筑面积的技术经济指标。如工程总价值除以总建筑面积, 就是单位工程每平方米建筑面积的技术经济指标或称单方造价( 元/m2) ,
建筑面积的计算对于建筑施工企业实行内部经济承包责任制、投标报价编制施工组织设计、配备施工力量、成本核算及物资供应等, 都具有重要意义。
三. 建筑面积计算的规范
随着我国加入世界贸易组织, 建设工程全面实行工程量清单计价已是大势所趋。工程量清单计价属于全面成本管理的范畴, 其思路是“统一计算规则, 有效控制数量, 彻底放开价格, 正确引导企业自主报价, 市场有序竞争形成价格”。所以, 有一个完善、合理的计算规则, 对建筑市场规范、健康发展就显得十分重要。
1. 建筑面积计算规范与规则的比较
1.1 单层建筑物的建筑面积计算
《规范》规定: 单层建筑物的建筑面积, 应按其外墙勒脚以上结构水平面积计算。单层建筑物高度在2.2 m 及以上者计算全面积, 高度不足2.2 m 者计算1/2 面积。利用坡屋顶内空间净高超过2.1 m 的部位应计算全面积; 净高在1.2 m~2.1 m 的部位应计算1/2 面积; 净高不足1.2 m的部位不应计算面积。
规则规定: 单层建筑物不论其高度均按一层计算, 其建筑面积按建筑物外墙勒脚以上的水平面积计算。并未明确利用坡屋顶内空间时建筑面积的计算方法。
另外, 值得注意的是, 规范比规则更加突出了高度在建筑面积计算中的控制作用( 高度在2.2 m 以上者计算全面积; 高度不足2.2 m 者计算1/2 面积) , 还有很多部位的建筑面积均是依据其净高分3 类( 净高超过2.1 m 的部位计算全面积; 净高在1.2 m~2.1 m 的部位计算1/2 面积; 净高不足1.2 m 时不计算面积) 进行计算, 如多层建筑坡屋顶内、场馆看台下等。
1.2 多层建筑物的建筑面积计算
《规范》规定: 多层建筑物首层应按其外墙勒脚以上结构水平面计算二层及以上楼层应按其外墙结构水平面积计算。层高在2.2 m及以上者应计算全面积; 层高不足2.2 m 者应计算1/2 面积。
规则规定: 多层建筑物建筑面积按各层建筑面积之和计算, 其首层建筑面积按外墙勒脚以上结构的水平面积计算, 二层及二层以上按外墙结构的水平面积计算。由比较可见,《规范》将多层建筑物按其层高, 以2.2 m 为界分两类进行计算, 而规则并没有突出层高高度在计算建筑面积中的作用。另外,《规范》中, 以高度2.2 m 为界分两类进行计算建筑面积的还有: 单层建筑物内局部楼层; 建于坡地的建筑物吊脚架空层, 设计加以利用并有围护结构的深基础架空层地下室、半地下室、回廊, 有围护结构的架空走廊、落地橱窗、门斗、挑廊、檐廊、眺望门, 不垂直于水平面而走出底板外沿的建筑物; 舞台灯光控制室; 建筑物顶部有围护结构的楼梯间、水箱间、电梯机房等
1.3 立体书库和立体仓库与立体车库的计算
《规范》规定: 立体书库、立体车库、立体仓库, 无结构层的应按一层计算, 有结构层的应按其结构层面积分别计算。层高在2.2 m 及以上者应计算分面积; 层高不足2.2 m 者应计算1/2 面积。规则规定: 书库、立体仓库设有结构层的, 按结构层计算建筑面积;没有结构层的, 按承重书架层或货架层计算建筑面积。由比较可见: 立体书库、立体仓库、立体车库无结构层的计算建筑面积,《规范》与规则存在很大差别, 一个是按一层计算, 一个是按承重书架层或货架层计算。
1.4 阳台的计算
《规范》规定: 建筑物的阳台均应按其水平投影面积的1/2 计算。
规则规定: 封闭阳台按其水平投影面积计算建筑面积; 凹阳台、挑阳台按其水平投影面积的一半计算建筑面积。显而易见, 规范的此条规定解决了阳台建筑面积在以往房屋买卖中出现的很多争议。
1.5 有永久性顶盖的室外楼梯的计算
《规范》规定有永久性顶盖的室外楼梯, 应按建筑物自然层的水平投影面积的1/2 计算; 而规则规定室外楼梯, 按自然层投影面积之和计算建筑面积。
1.6 有永久性顶盖无围护结构的车棚和货棚等以及雨篷的计算《规范》规定: 有永久性顶盖无围护结构的车棚、货棚、站台、加油站、收费站、场馆看台等, 应按其顶盖水平投影面积的1/2 计算。《规范》规定: 雨篷结构的外边线至外墙结构外边线的宽度超过2.1m 者, 应按雨篷结构板的水平投影面积的1/2 计算。
规则规定: 有柱的雨篷、车棚、货棚、站台等, 按柱水平面积计算建筑面积; 独立柱的雨篷、单排柱的车棚、货棚、站台等, 按其顶盖水平投影面积的一半计算建筑面积。
《规范》计算建筑面积更加简便, 取消了有无柱的说明, 改变为按顶盖和结构板的水平投影面积考虑。
1.7 建筑物通道的计算
《规范》明确规定建筑物的通道, 指楼层部分跨在人行道上的临街楼房的底层和有道路穿过建筑空间的楼层, 不计算建筑面积; 而规则规定可计算建筑面积。
1.8 其他
《规范》规定建筑物外墙外侧有保温隔热层的, 应按保温隔热层外边线计算建筑面积; 而规则不计算保温层厚度所占的建筑面积。《规范》增加了以幕墙为围护结构的建筑物, 应按幕墙外边线挂牌建筑面积。
2. 建筑面积计算规范的优点
( 1)《规范》更加细化。例如, 在计算单层建筑物和多层建筑物的建筑面积时, 更多的地方都用到了层高高度或净高, 并分为3 个界限: 计算全部建筑面积; 计算1/2 建筑面积; 不计算建筑面积。
( 2)《规范》更加简便、明确。例如: 计算雨篷、车棚、货棚、站台等建筑面积时, 取消了有柱与无柱的界限, 使计算起来更加简便。
( 3)《规范》更加合理。例如: 阳台的计算, 不论其设置形式如何, 一律按其水平投影面积的1/2 计算, 避免了以往的许多争端。
结语:建筑面积的计算绝不是单纯的计算工作, 它不仅为编制概预算、拨款、与贷款提供指标, 同时, 对建筑面积的合理利用, 合理进行平面布局,充分利用建筑空间, 不断促进设计部门、施工企业及建设单位加强科学管理, 降低工程造价, 提高投资经济效果等都具有很重要的意义。 [论/文/网 LunWenNet/Com]
参考文献
[关键词]建筑工程 面积计算等
建筑物的建筑面积亦称建筑展开面积,是指建筑物各层面积之和。包括使用面积、辅助面积和结构面积。
建筑面积是一项重要的技术经济指标,在国民经济一定时期内完成建筑面积的多少,也标志着一个国家的工农业生产发展状况、人民生活居住条件的改善和文化生活福利设施发展的程度。
建筑面积在编制工程建设概算时,是计算工程量的基础,任何粗心大意都会造成计算上的错误,不但会造成结构工程量计算上的偏差,也会造成人力、物力和资金的浪费及大量建筑材料的积压。
建筑面积与使用面积、辅助面积、结构面积之间存在着一定的比例关系,有了建筑面积,才有可能计算单位建筑面积的技术经济指标。如单方造价(元/m2)。
建筑面积的计算对于建筑施工企业实行内部经济承包责任制、投标报价编制、施工组织设计、配备施工力量、成本核算及物资供应等,都具有重要意义。
随着我国加入世贸组织,建设工程全面实行工程量清单计价已是大势所趋。所以,有一个完善、合理的计算规则,对建筑市场规范、健康发展就显得十分重要。但是以往的建筑面积计算规则,存在很多有争议的地方,为了解决这些问题,2005年,建设部编制了国家标准《建筑工程建设面积计算规范)(GB/r50353-2005)似下简称《规范》),并规定自2005年7月1日起执行,这充分标志着国家对规范建筑面积计算规则进入了一个新的阶段。
1 建筑面积计算规范与规则的比较
1.1 单层建筑物的建筑面积计算
《规范》规定单层建筑物的建筑面积,应按其外墙勒脚以上结构水平面积计算。单层建筑物高度在2.2m及以上者计算全面积,高度不足2.2m者计算1/2面积。利用坡屋顶内空间净高超过2.1m的部位应计算全面积;净高在1.2m~2.1m的部位应计算1/2面积;净高不足1.2m的部位不应计算面积。
规则规定:单层建筑物不论其高度均按一层计算,其建筑面积按建筑物外墙勒脚以上的水平面积计算。并未明确利用坡屋顶内空间时建筑面积的计算方法,
另外,值得注意的是,规范比规则更加突出了高度在建筑面积计算中的控制作用,还有很多部位的建筑面积均是依据其净高分3类进行计算,如多层建筑坡屋顶内、场馆看台下等。
1.2 多层建筑物的建筑面积计算
《规范》规定:多层建筑物首层应按其外墙勒脚以上结构水平面计算,二层及以上楼层应按其外墙结构水平面积计算。层高在2.2m及以上者应计算全面积;层高不足2.2m者应计算1/2面积。
规则规定:多层建筑物建筑面积按各层建筑面积之和计算,其首层建筑面积按外墙勒脚以上结构的水平面积计算,二层及二层以上按外墙结构的水平面积计算。
由比较可见,(规范)将多层建筑物按其层高。以2.2m为界分两类进行计算,而规则并没有突出层高高度在计算建筑面积中的作用。
另外,(规范)中,以高度2.2m为界分两类进行计算建筑面积的还有:单层建筑物内局部楼层;建于坡地的建筑物吊脚架空层,设计加以利用并有围护结构的深基础架空层地下室、半地下室、回廊,有围护结构的架空走廊、落地橱窗、门斗、挑廊、檐廊、眺望门,不垂直于水平面而走出底板外沿的建筑物;舞台灯光控制室;建筑物顶部有围护结构的楼梯间、水箱问、电梯机房等。
1.3 立体书库和立体仓库与立体车库的计算
《规范》规定:立体书库、立体车库、立体仓库,无结构层的应按一层计算,有结构层的应按其结构层面积分别计算。层高在2.2m及以上者应计算分面积;层高不足2.2m者应计算1/2面积。
规则规定:书库、立体仓库设有结构层的,按结构层计算建筑面积;没有结构层的,按承重书架层或货架层计算建筑面积。
由比较可见:立体书库、立体仓库、立体车库无结构层的计算建筑面积,《规范》与规则存在很大差别,一个是按一层计算,一个是按承重书架层或货架层计算。
1.4 阳台的计算
《规范》规定:建筑物的阳台(不论封闭与否)均应按其水平投影面积的1/2计算。
规则规定:封闭阳台按其水平投影面积计算建筑面积;凹阳台、挑阳台按其水平投影面积的一半计算建筑面积。
显而易见,规范的此条规定解决了阳台建筑面积在以往房屋买卖中出现的很多争议。
1.5 有永久性顶盖的室外楼梯的计算
《规范》规定有永久性顶盖的室外楼梯应按建筑物自然层的水平投影面积的1/2计算;而规则规定室外楼梯,按自然层投影面积之和计算建筑面积。
1.6 有永久性顶盖无围护结构的车棚和货棚等以及雨篷的计算
《规范》规定:有永久性顶盖无围护结构的车棚、货棚、站台、加油站、收费站、场馆看台等,应按其顶盖水平投影面积的1/2计算。《规范》规定:雨篷结构的外边线至外墙结构外边线的宽度超过2.1m者,应按雨篷结构板的水平投影面积的1/2计算。
规则规定:有柱的雨篷、车棚、货棚、站台等,按柱水平面积计算建筑面积;独立柱的雨篷、单排柱的车棚、货棚、站台等,按其顶盖水平投影面积的一半计算建筑面积。
《规范》计算建筑面积更加简便,取消了有无柱的说明为按顶盖和结构板的水平投影面积考虑。
1.7 建筑物通道的计算
《规范》明确规定建筑物的通道,指楼层部分跨在人行道上的临街楼房的底层和有道路穿过建筑空间的楼层不计算建筑面积;而规则规定可计算建筑面积。
1.8 其他
《规范》规定建筑物外墙外侧有保温隔热层的应按保温隔热层外边线计算建筑面积;而规则不计算保温层厚度所占的建筑面积。《规范)增加了以幕墙为围护结构的建筑物,应按幕墙外边线挂牌建筑面积。
2 建筑面积计算规范的优点
2.1 《规范》更加细化。例如,在计算单层建筑物和多层建筑物的建筑面积时,更多的地方都用到了层高高度或净高,并分为3个高度界限进行:计算。
2.2 《规范》更加简便、明确。例如:计算雨篷、车棚、货棚、站台等建筑面积时,取消了有柱与无柱的界限,使计算起来更加简便。
2.3 《规范》更加合理。例如:阳台的计算,不论其设置形式如何,一律按其水平投影面积的1/2计算,避免了以往的许多争端。
关键字:建筑抗震理念;设计原则;抗震设计分析
Abstract: with the development of science and technology, seismic technology not only in all areas of the world made a rapid development. The seismic technology in our country and the world seismic technology and although seismic concept and the developed countries in some distance, but has made rapid progress seismic career.
Keyword: anti-seismic concept; Design principle; Seismic design analysis
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
引言:众所周知,2008年5月12日,四川省汶川发生了里氏8.0级大地震。汶川大地震给四川人民以及其附近的各省和自治区造成巨大的人力和财力的损失波及到延边地区。地震灾害会造成不同的灾害,例如:会造成家庭失散,房屋倒塌,地震过后给人们留下心理阴影从而影响人们的正常生活等。而这些损害大都因为房屋等建筑的抗震能力较弱,那么,根据我们目睹的现实,结合一下现行的抗震理念,结合现实的建筑。研究一下如何科学而又合理的抗震,确保人们生活快乐幸福,财产安全得以保障,从而也增强我国建筑的抗震能力,使我国抗震技术有更进一步的发展。
一、建筑抗震理念以及设计原则
1、建筑抗震设计理念
现行的抗震理念现行的抗震理念,是吧把确保人民的生命安全和财产安全作为最基本目标的,我们不仅为保护人们的安全,而且要做到房屋不会因为地震的到来而倒塌。因此要探究更加先进的抗震理念,促使建筑不会因地震的到来而倒塌,更要保障人民的生命安全。以此为目标,设计出了更加先进的建筑抗震理念,和建筑设计。
自改革开放以来,在我国,目前比较精确科学抗震的一种抗震分析理论即:结构弹塑性理论。结构弹塑性理论,之所以能够被得到应用以及推广,源于建筑结构理念的变形设计和对变形设计的一种很好地控制。
四川汶川大地震后,抗震专家针对放我的倒塌,桥的断裂等有地震引起的一系列建筑问题,作了更为细致的研究(1)p2。
笔者认为,良好的抗震理念应该以保护人民的人身安全为基点,同时应确保人民的财产安全。
2、建筑抗震设计原则
建筑抗震的设计,较为全面的理解应该包括建筑设计理念以及建筑设计原则。建筑设计理念是建筑结构专家对建筑结构的计算理论和规范,对建筑模型进行设计,以及在一定受力情况一定的状态下,对建筑的结构进行研究,用一种较为系统的结构进行分析和计算,然后利用计算结构,对建筑进行较为科学的设计。但是,设计理念则是在建筑设计的理念的基础上,正确的科学的解决建筑的大致方案,建筑材料、截面设计、内部构造和计算分析等更为到位的分析。从整体来说,利用科学合理的设计理念,并且根据一定的设计原则,采用科学的方法,才能设计出高效迅速的抗震建筑。
(1)、规则和匀称的原则
首先,建筑结构的匀称性和规则性是建筑抗震设计的一个最基本的原则。抗震建筑的抗侧力的结构平面设计应该规则和对称,并且应该具备整体性。其次,建筑结构的竖向剖面和立面以及建筑结构的侧向的刚度应该均匀的变化,不能忽强忽弱,属相的抗震结构的材料和截面的尺度的强度应该自上而下逐渐增强而简单、对称、规则的设计应该适用于那些高级建筑。再次,平面设计的均匀设置,一方面有利于抗震建筑的抗震能力能够有直接的传递途径,另一方面,还可以使建筑结构的刚度和建筑结构的抗震质量相互协调,从而防止刚对于质量之间的偏离。最后,坚持抗震建筑的规则和匀称的原则,有利于抗震建筑防止出现倒塌和破坏的现象,使抗震建筑各个部分相互协调,发挥整个抗震建筑物的抗震能力,从而防止地震带来的不良的影响。
(2)、坚强建筑结构的刚度的原则
建筑结构的刚度和建筑结构的抗震能力密切相关,在一定程度上来说,抗震建筑结构的刚度愈大,抗震建筑结构的抗震能力愈强。从现实生活中经验来看,抗震建筑的结构应该做到建筑物的任何一个方向都要能够具有很好的抗震功能,抗震建筑的结构强度和其抗震的延展性的一个重要的综合反映则是抗震建筑物的抗震能力。然而,抗震建筑物的抗震能力则要通过抗震建筑物的抗扭转振动的能力和抗震建筑物的抗扭刚度。那么,为了设计和建筑出具有高度抗震能力的建筑物,在设计抗震建筑物时一定要加强抗震建筑物的抗扭转振动能力,另外,还应该更加注意对抗震建筑物的结构的抗扭强度的加强。这样。才能够有可能建造出具有高能力的抗震建筑物,人们才能生活安定。
(3)抗震建筑物的整体原则
在哲学中,我们都知道部分与整体的关系,整体具有系统性、全局性,具有统筹全局的作用。那么,对于抗震建筑物的整体具有重大影响的则是楼盖。所以,楼盖具有十分重要的作用。在一定程度上说,楼盖就是水平隔板,它一方面可以向抗震建筑物各个竖向抗震的侧力汇集和传递一定的抗震惯力,另一方面,楼盖能够使抗震建筑物的一些构件共同承担地震作用。尤其是楼盖可以使整个抗震建筑物侧力构件一同抵抗地震。
(4)抗震建筑物的优化准则
抗震建筑物的优化准则就是“四强四弱”。四强则分别是:强柱、强剪、强节点、强压。四弱即弱梁、弱弯、弱杆件、弱拉。总体来说,四强四弱就是指:节点处的柱端的抗震能力比梁端的抗震能力强,抗震建筑物的杆件的受剪力比受弯来承受能力要大,对于杆件的截面而言,是抗震建筑物的钢筋的受压区的承载能力比抗震建筑物的手拉承受能力要强的多,这样可以防止受压的混泥土因脆性而受破坏。
三、抗震建筑物的抗震设计分析
随着科学技术的发展,我国抗震建筑物的抗震技术取得飞跃的进步,源自我们具有科学的抗震建筑物的设计理念以及合理的抗震设计原则。笔者结合抗震建筑物的一些抗震设计进行分析。
1、建筑物—房屋的外形设计分析
坚持抗震建筑物的抗震设计理念,更加有效合理的建筑抗震建筑物,从而抵御自然灾害的侵袭,使人民安居乐业,国盛民康,
(1)、外形简洁、空间平面
从现实生活的经验中,那些经受震害的地方如唐山、汶川大地震,可以发现,那些外形比较规则,平面形状比较简单的建筑物很少出现被地震损坏的现象,有的还会完好无缺。而一些,建立在平面不规则、比较复杂的空间上的建筑物在地震来临时及其容易被破坏。那么,我们在建造看着真建筑物的时候。应该尽可能的把抗震建筑物建造在平面比较工整、规则的空间上面,并且建筑物用尽可能的做到外形简洁。
(2)、平面布置
抗震建筑物的平面布置问题式建筑设计里一个重要部分,与抗震建筑物的使用有密切关系,也与抗震建筑物的抗震能力息息相关。
抗震建筑物的活动的空间的大小、建筑物的内部构造比如楼房里楼道、楼梯、电梯的布置、房间数量的布置等等,这些都应该明确的在平面设计图上显示出来。只有设计好平面图,才可以准确的均匀的布置使其符合规则和匀称的原则,建造抗震建筑,做到有效地抗震。规则和匀称这一原则的利用,在现在的建筑物中很常见,例如:中国北方民间建筑中的小平方的建造,建立在平面空间上,外形规整(2)p29。
(3)、抗震建筑物屋顶的设计
抗震建筑物的设计中屋顶的设置有不可忽略的作用。如果屋顶设计过高或是过重都不能使建筑物很好地抗震。一般情况下,应该使抗震建筑物的屋顶具有较低的高度,避免过高。
2、建筑物—桥梁的设设计分析
地震的破坏性不仅从房屋建筑物上看地震载荷,而且也影响到桥的稳固性。随着桥的跨径的增加,桥底的剪力增加,结构的碰撞力也增加。因为,跨径受各种因素的影响,伴随着跨径的增加,跨境承受的力越多,从而使地震所承受的震力增加,往往导致墩底受到较大的,从而导致桥受到较大的地震响应(3)p5。
结语:伴随着我国抗震技术的发展,科学合理的抗震理念的产生,新的抗震建筑物的新型设计分析,希望能够很好地做到地震的防御工作,确保人民生命健康和财产的安全。
参考文献
[1]. 冯海峰. 浅议建筑结构设计中的概念设计[J]. 内江科
技.2009.02
[2].陈龙洪.谈概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建材与装
饰.2010.02
[3].李敏霞.地震模拟振动台试验系统频率特性估计的研究及应用.世界地震工程,1996,
目前,国际上对建筑结构的抗震进行了深入的研究,生产出了多种抗震加固可用的新型材料,主要包括碳纤维片材,化学植筋胶,裂缝修补剂等等,通过加强墙体的强度和结构的整体性,来提高建筑结构的抗震性能。
2建筑结构抗震加固的常用技术
(1)加大截面加固技术,是通过在原来混凝土构件的基础上,叠浇新的钢筋混凝土,增大构件的截面积和配筋,达到提高构件的承载力和刚度等目的。(2)置换混凝土加固技术,主要是指用新的混凝土或加固材料替代原有的不满足设计及使用要求的混凝土结构构件。(3)粘钢加固技术,此方法主要是在混凝土构件外部粘贴钢板,来提高结构的承载力和满足正常使用的加固方法。(4)粘贴纤维片材加固技术,主要是利用树脂胶结材料将碳纤维布或碳纤维板粘贴于构件表面,从而提高结构承载力的加固方法。
3结构抗震的建议
3.1选择合适的建筑场地选择建筑场地时,应根据工程的要求,掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料,对抗震不利、有利的地段做出合理的评估。应该避开软弱土层、可液化土层、河岸、湖边、陡坡及人工填土等,将地震的危害降到最小。
3.2稳定的地基和基础为保证整个建筑的能够均匀地承受水平地震动的作用,基础应该设计的具有良好的完整性。在软弱土层等不利地段建房,基础沟槽必须宽厚,槽底均匀铺设灰土层并分层夯实后,用水泥浆砌砖或石料混凝土做好基础,还可用加桩等技术加固地基。对于一般软土地基,应设置大脚,预防不均匀沉降。另外,设置地下室的房屋,天然地基附加压力较小,有助于减小地基变形,对于液化地基土,也可减轻地基液化的危害。
3.3建筑体型和结构的布置要合理建筑体形和结构布置的基本原则是简单、均匀、规则、对称。对于一些超高层建筑,应该采用简单的造型。另外,建筑的竖向体型变化要均匀,应当避免有过大的外挑和内收,避免地震时在薄弱环节发生破坏。
3.4墙体要有足够的强度和稳定性为了保证房屋有抗震能力,在墙体材料的选择上应秉着强度高、稳定性好的原则。另外,为了加强结构的抗震性能,除注意纵横墙、内外墙间的拉接外,宜增设钢筋混凝土构造柱和圈梁。
3.5避免不规则结构结构的是否规则严重影响着结构的抗震性能。但是为了保证建筑外形的多样化,不规则的结构类型在所难免,所以只能是尽量使其规则,减少不规则性带来的不利影响。在这方面我们以1972年的马那瓜地震中,相同距离的15层中央银行和18层美洲银行的震害相差悬殊,其最主要原因就是中央银行的结构有很大的偏心,在地震时,结构的扭转反映强烈,造成了较严重的震害。美洲银行是典型的框筒结构,在地震时,只有筒体间的连梁发生了轻微的破坏,其他部位还比较完好。
4结语