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关键词:桩基设计;桩基分类;桩型选择;桩基承载力计算
Abstract: To determine whether should use pile foundation and rational selection of pile type is the premise of the design and the key of the engineering quality. When using pile foundation ,We should use the advanced, reasonable, and safety pile type combining the engineering geological conditions, the buildings’ characteristics, the surrounding environment, the construction technology level and other factors. This article introduces the classifications of pile foundation, the applicable conditions of various pile types and the bearing capacity calculation of pile foundation, etc.
Keywords: pile foundation design; pile foundation classification; pile type selection; pile foundation bearing capacity calculation
中图分类号:TU2 文献标识码:A文章编号:
0 引言
桩基础作为深基础的一种,一般用于软地基、地表土质松软承载力达不到要求或要求较高的建筑。桩基可以将上部结构较大的荷载通过桩穿过软弱土层传递到较深的坚硬土层上,以解决浅基础承载力不足、变形较大等地基问题。当地基上部为坚实土层,其下为软弱土层时,就不宜采用桩基础。桩基础不仅能有效地利用作用于桩尖的地层阻力和桩周土层的摩阻力来支承竖向荷载和上拔力,还能依靠桩侧土层的侧向阻力支承水平荷载。确定是否应采用桩基和合理选择桩型是设计的前提和工程质量优劣的关键。采用桩基时,还应根据工程地质条件、建(构)筑物特点、周围环境及施工工艺水平等因素,选用技术先进、经济合理、安全适用的桩型。本文阐述了桩基础的分类、各种桩型的适用条件、桩基承载力计算注意事项等,供设计人员参考借鉴。
1 桩基础的分类
1.1 按承载性状分类
按承载性状的不同,可分为摩擦桩和端承桩。在极限承载力状态下,摩擦桩的桩顶荷载主要由桩侧阻力承受,端承桩的桩顶荷载主要由桩端阻力承受。
1.2 按桩身材料分类
按桩身材料的不同,可分为钢筋混凝土桩、钢桩等。钢筋混凝土桩可以预制也可以现浇。钢桩有钢管桩和工字形钢桩。
1.3 按成桩方法分类
按成桩方法的不同,可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。非挤土桩包括泥浆护壁法、干作业法;部分挤土桩是先钻孔、后打入;挤土桩包括挤土灌注桩(沉管灌注桩)和挤土预制桩(打入或静压)。
1.4 按制作工艺分类
按制作工艺的不同,可分为预制桩和灌注桩。预制桩常用的为普通钢筋混凝土方桩和预应力钢筋混凝土管桩;灌注桩一般为普通钢筋混凝土实心桩、圆形截面。
预制桩也称为打入桩,是在工厂或施工现场预制,采用锤击法、静压法等方法使桩沉入地下。
灌注桩也称为现浇桩,是直接在设计桩位的地基上成孔,在孔内放置钢筋笼,再在孔内灌注混凝土而成桩。按成桩工艺不同,灌注桩可分为机械成孔灌注桩和人工挖孔灌注桩,机械成孔灌注桩包括泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩、沉管灌注桩、钻孔压浆桩。
2 各种桩型的适用条件
采用桩基时,应根据工程地质条件、建(构)筑物特点、周围环境及施工工艺水平等因素,选用技术先进、经济合理、安全适用的桩型。
2.1 预制桩的适用条件
预制桩(包括普通钢筋混凝土方桩和预应力钢筋混凝土管桩)适用于持力层层面起伏不大的强风化层、风化残积土层、砂层及碎石土层,且桩身穿过的土层主要为高、中压缩性黏性土;不适用于穿越层中存在孤石等障碍物的石灰岩地区、从软塑层突变到特别坚硬层的岩层地区。
预制桩属于挤土桩和部分挤土桩;锤击法成桩时有噪音、对周围建(构)筑物有影响,目前在城镇地区限制使用;近年来发展起来的大吨位静压力沉桩,是一种无振动、无噪音、效率高的成桩工艺,目前被普遍推广采用。
2.2 泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩的适用条件
泥浆护壁钻孔灌注桩是湿作业成孔灌注桩的一种,适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(砾)石土及风化岩层;以及地质情况复杂,夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层;如持力层为硬质岩层或地层中夹有大块石等,则需采用冲孔灌注桩。冲孔灌注桩除适应上述钻孔灌注桩的地质情况外,还能穿透旧基础、大孤石等障碍物,但在岩溶发育地区应慎重使用。钻(冲)孔时需泥浆护壁,对施工现场受限制或对环境保护有特殊要求的,不宜采用。
泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩属于非挤土桩,施工中无噪音、振动小,对周围建(构)筑物无影响,可采用的成桩机械种类很多,在工程中应用较广。
2.3 沉管灌注桩的适用条件
沉管灌注桩适用于粘性土、粉土、淤泥质土、砂土及填土;不适用于厚度较大、灵敏度较高的淤泥和流塑状态的粘性土等软弱土层,当遇到土层有较大孤石时,该工艺无法实施,应改用其它工艺。
沉管灌注桩分为锤击沉管灌注桩和振动沉管灌注桩两种,利用锤击打桩设备或振动沉桩设备,将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中,造成桩孔,然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土,随之拔出套管,利用拔管时的振动将混凝土捣实,便形成所需要的灌注桩。与一般钻孔灌注桩比,沉管灌注桩避免了一般钻孔灌注桩桩尖浮土造成的桩身下沉、持力不足的问题,同时也有效改善了桩身表面浮浆现象。但是施工质量不易控制,拔管过快容易造成桩身缩颈,而且由于是挤土桩,先期浇注好的桩易受到挤土效应而产生倾斜断裂甚至错位。由于施工过程中,锤击会产生较大噪音,振动会影响周围建筑物,故不太适合在市区运用。
2.4 钻孔压浆桩的适用条件
钻孔压浆桩适用于一般地质条件,尤其适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、流砂、淤泥、砾石、卵石、碎石土等易塌孔的地质条件及风化岩层。
钻孔压浆桩具有独特的成桩工艺和较好的结构性能,发展很快,已在新建、改建和加固工程中广泛应用,并表现出显著的经济效益和社会效益。成桩流程大致为:用长螺旋钻机钻孔至设计标高或规定的土层,提出钻杆,向孔内投放钢筋笼,然后投入粗粒料,最后多次重复进行高压注浆,直至孔口冒浆,成桩结束。这种特殊的成桩方法,施工速度快、单桩承载力比其它灌注桩高、单位承载力造价低。目前,这种桩的常用直径为400~600mm,桩长一般不大于25m.
2.5 人工挖孔灌注桩的适用条件
人工挖孔灌注桩是干作业成孔灌注桩的一种,适用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、风化岩层,持力层以上无流动性淤泥土质;不适用于地下水位较高,特别是有承压水的砂土层、滞水层、厚度较大的高压缩性淤泥层和流塑淤泥质土层,成孔过程中可能出现流砂、涌水、涌泥的地层不宜采用。
人工挖孔灌注桩施工时必须制定可靠的技术措施和安全措施。人工挖孔成桩效率低,且存在发生人身安全的隐患等原因,目前已较少采用,有的地区已禁用或限制使用。
2.6 钢桩的适用条件
钢桩的持力层应为较硬的土层或风化岩层。当场地的硬持力层较深,只能采用超长摩擦桩时,或采用混凝土预制桩或灌注桩又因施工工艺难以保证质量,或为了赶工期,此时可考虑采用钢桩。钢桩(包括钢管桩和工字形钢桩)钢桩承载力大、施工方便,但造价较高,一般用于重点工程。
3 桩基承载力计算注意事项
3.1 嵌岩桩中侧阻力的作用
对于桩底支承或嵌入在岩层上的嵌岩桩,设计中往往只考虑端阻力而不重视或忽略侧阻力在承载力中的比重,有时也是不恰当的。因为即使岩石变形极小,桩身也有压缩变形,从而引起桩周摩阻力的发挥,而且软质岩还会有一定的压缩量。此时侧阻力强度可能不大,但总的侧阻力值却不容忽视,特别是长径比较大的桩。当长径比较大时,桩的竖向承载力中侧阻力将大于端阻力,即使是嵌岩桩,侧阻力作用也是不能忽略的,否则会使桩的承载力偏低,从而导致浪费和设计不合理。因此嵌岩桩不一定是端承桩,当其长径比较大时,其荷载传递特点仍属摩擦桩。
3.2 侧阻力的取值
侧阻力的取值与成桩工艺密切相关。预制桩在打入成桩过程中,桩的承载力即可预测,不需细究其总承载力中侧阻力和端阻力的比重。灌注桩则不同,泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩、沉管灌注桩、钻孔压浆桩的侧阻力强度是不同的,如设计时应选择能充分利用侧阻力的桩型并慎重确定侧阻力强度值。
3.3 关于负摩阻力及其产生条件
作用于桩侧的摩擦力方向取决于桩和其周围地基土侧相对位移情况:当桩的沉降大于地基土的沉降时,地基土对桩侧表面会产生向上作用的摩擦阻力,这个力对桩起支承作用,称为正摩阻力,即我们常说的桩侧摩阻力;反之,当地基土的沉降大于桩的沉降时,地基土对桩侧表面就会产生向下作用的摩擦阻力,这个力称为负摩阻力。在大多数情况下,桩受到的是正摩阻力作用,只有在桩周地面造成较大沉降的情况下,桩才会受到负摩阻力作用。
规范规定,“在软土和软弱地基土层较厚、持力层较好的地基中,桩基计算应考虑路基填土荷载或地下水位下降等因素所引起的负摩阻力的影响”。
3.4 关于桩的承载力
桩的承载力主要取决于两个因素:一是桩身强度,二是地基对桩的支承能力。从理论上,桩的荷载机理是清楚的,但相应的数学问题是复杂的,既有土壤参数的不确定性,也有复杂的桩土系统的弹塑性问题。因此,不能简单地将桩的承载力视为侧阻力与端阻力的算术叠加。工程实践中,桩的承载力经过试桩确定是合理的,对于规模较大的重点工程,通过试桩确定单桩承载力,既可以确保设计的合理性和工程的安全性、也可以避免设计上过于保守带来的不必要浪费。
4 结语
采用桩基时,应根据工程地质条件、建(构)筑物特点、周围环境及施工工艺水平等因素,选用技术先进、经济合理、安全适用的桩型。桩基承载力计算时,应考虑多种可能因素对桩基承载力的影响,要正确分析和判断,确保设计的合理和工程的安全。
参考文献
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关键词:造型基础;设计素描;设计基础
中图分类号:J03 文献标识码:A 文章编号:2095-4115(2013)06-34-2
对于造型基础的含义有两个方面的所指,一方面是针对二维空间中对视觉元素的组织、构成、结构,以达到预期一定的视觉方面的整体感觉。另一方面是指物体在三维空间的形状、体量关系与结构。所以说对于造型的研究和分析能力的训练,不仅要建立分析和表现三维空间中物体“型”的存在感;还要把物体在二维空间中有“型”向“形”的分析和抽象表现能力作为一项同等重要的能力进行训练。这里的“型”更注重三维空间中物的体量与结构形态,而“形”更侧重物体结构形态在二维画面上的呈现形式。“造型”与“造形”互为因果,都是设计师或艺术家积极创作的过程和最后物化形态。作为设计专业三大基础板块之一的造型基础,在训练中认识“型”与“形”、抽象与具象的内在关系,把握造型规律,拓展创造性思维和艺术想象力、提高造型艺术的综合设计能力是其主要任务。
造型基础的训练和提高是以素描为基本手段的,而当代的电脑数码造型也是要以手工造型经验为基础的。印象派画家德加说过:“绘画拒绝素描的体验,就意味着他拒绝开始。”对于艺术设计来说,也可以套用大师的真知灼见:设计拒绝素描的体验,也就意味着设计拒绝开始。画家们一方面把素描看做客观描绘世界所要解决造型的训练手段,另一方面,素描对于他也是一种独立的艺术表现手段。对于一位成熟、优秀的设计师,素描对于自身的意义同样重要。
在电脑美术制作与技术高度发展的今天,有一些初学设计者,甚至从事设计教育的人员,对于素描训练和设计造型基础的认识出现了两种不利于设计基础教育和长远发展的观点。一些人认为素描面对强大的数码制作和表现手段已经显得过时,应该减轻在设计基础训练的比重,把更多的时间和经历放在电脑技术和软件的学习上;在键盘和鼠标的啪啪敲击声中学习,而不是浪费在铅笔在纸上沙沙的排线声中。另一种观点认为,绘画是设计的基础,“会画画就会设计”,搞设计必须画要画的好,否则就是一个电脑制图员,失去了设计的艺术性,不会在专业领域走的更远。
两种观点初看似乎都有一定的道理,在各自的立场上都站得住脚,但仔细分析却有失偏颇,不利于设计的基础教育和专业的长远发展。两种观点都有因为对设计基础造型与素描关系的通俗观念而形成的误区。首先是对于素描的认识只是一种泛化的旧有观念的理解,另外是对于设计缺乏深层次的认识,对于设计与现代文化艺术的发展状况疏于了解。
素描作为设计专业造型基础的培养和训练途径,由于专业的侧重点和将来可能从事职业的性质,因此决定了设计素描教学的特征:在分析事物形态的理性分析能力、创造力和设计意图的视觉表达等方面是为训练的重点,而对于传统写实性素描的要求和素描技巧上不必做过多的强调。设计的素描对象一个是我们的客观现实世界,就是所谓“物象”;另一个是设计者内心和头脑中的想象世界,也就是所说的“心象”;这一点上来讲和其他的艺术并不矛盾。然而,现代设计的目的不仅仅是反映物质现实世界,更是要顺应自然的点示,创造和完善一个理想世界,以此满足和慰藉我们的精神世界。设计的素描训练其意义在于:建立一种理性主义的态度;形成对现实世界的认识方式;培养思想意图的视觉表达能力。
造型基础是所有视觉艺术的基础,结合现代设计的专业发展要求和趋势应运而生的设计素描,保留了传统写实素描中有益的成份;融入了现代素描中具象与抽象表现的分析与表现方式;更注重创造力和设计思维的拓展。设计素描作为设计专业造型基础的训练和表现方式,是达到培养有坚实造型基础、符合时代文化潮流的设计人才的必需之路。
计算机进入设计领域已经有近二十年的时间,随着当代计算机技术和各种设计软件的不断开发更新,设计工作依赖计算机的程度越来越高,如图形绘制、图像处理、印前设计、3D建模、CAD制图、动画、界面设计、空间和建筑设计等等,这些工作中已经到了离不开计算机辅助的程度。由于计算机技术的普及程度的提高,使得设计教育的内容、思想、方法等不同程度的受到冲击,形成了多方面的困惑。
计算机数码技术的革新,在很大程度上减轻了设计很大环节的制作工作,尤其是修改的便利、重复劳动的减轻,使得制作者深切感受到数码技术的力量。计算机特殊的效果处理方面是数码技术带来的新的革命,艺术设计的创作视野忽然因为技术的革新宽阔了许多,个人的能力似乎也被放大,工作效率也大幅度得到提高。在当前的这种形式之下,传统的造型基础训练被淡化甚至取消,许多没有接受过设计基础教育的人只是通过电脑技术培训也能完成一定程度的作品制作,而且市场价格低廉,充斥在各个大中小城市的不同设计行业,艺术设计这个行业的专业程度受到了考验,设计师的基本素质遭到了质疑。
计算机技术的不断更新给艺术设计的制作带来了很多便利,数码造型使得设计过程快捷迅速,但是它却替代不了传统的手工造型,因为现在的计算机并不能替代人类的创造性思维和情感感受。到目前为止,我们也没有看到电脑技术完全取代手工造型的迹象出现。计算机技术的发展虽然带来了设计的工具性革命,但是却不能替代人类的创造性思维和感性的认识过程。在艺术设计的造型基础训练中,思维的拓展训练、创造力的培养仍然是设计专业的教学重点。以素描为主要手段的手工造型能力依然在设计造型基础训练中据有重要的地位。
就具体的造型训练而言,学生通过观察将自然当中的一些形态与形式要素转化为设计的要素,通过视觉图像来传达信息,从事物的形态中获取深入表象的洞察力。从而超越表面描摹,发现认识形态与功能的潜在联系,培养自身的观察解析、设计思维的能力,达到对形态的理性认识与主观创造。另外,在素描观察中,近距离的真实面对自然,触摸、观察自然万物,认识各种构成要素,如线条、结构、质感、光色、空间等,用素描的语言设计事物的形状,强化其形态语言和形式意识。在此基础上充分发挥想象力,把造型基础训练有机的同专业设计联系在一起。
艺术设计是跨学科的综合性学科,在设计工作中设计师不仅要独立思考、默默独自工作,更多的要与其它设计师和甲方沟通交流。在设计的整个过程中,不管是独自勾画草图还是与他人的沟通中,设计意图和方案的表达,都要求设计师有很好的造型基础。
设计的草图无不体现设计师思想的痕迹,草图是设计师意图的视觉化体现,并在草图中不断地寻求形态关系的最佳表现。素描草图的过程也是设计师思考的过程;是贯穿设计的一种语言;表达思想和创意的一个载体。我们可以从勒・柯布西耶、弗兰克・盖瑞、尤纳・弗兰德曼等建筑大师的素描草图中感悟到他们跳跃的思想火花,寥寥数笔中渗透着对体量、结构的深刻理解和准确表现,在大师的笔下草图与完整的艺术表现合二为一,难以界定。
关 键 词:设计基础 二维设计基础 空间拓展
一、基础课程对于设计专业的重要性
基础课程作为设计专业的认识观和方法论,在整个艺术设计教育中的先导作用与重要地位是毋庸置疑的。翻开设计教育史,设计基础课程始终是一个核心问题,为历代设计教育者所重视。如1837年伦敦建立的英国第一所现代设计学校“政府设计学校”,建校初期基础教学内容限定在临摹建筑细节和古代器物上,没有适应设计专业的特色和要求,办学效果欠佳,被认为是皇家美术学院的预科班。第二任校长戴斯以基础课程作为突破口进行了改革,取消了人物素描,有效地将设计教育与美术教育分开,取得了成功。对世界设计教育影响深远的包豪斯也不例外,其基础课程被认为是最具意义和影响力的,作为“解放学生创造力,培养对自然材料的理解力”的课程被放在极为重要的位置。伊顿、克利、康定斯基、纳吉及阿尔柏斯等都在基础课程的教学上进行了多方面的探索与实践,创造出各具特色的基础课程,使设计教育不再作为美术教育的附庸,奠定了艺术教育加技术教育模式的现代艺术设计教育基础。设计是一门综合性和边缘性的学科,基础是其成长的基石,特别是设计教育步入成熟期的今天,基础的重要性更是日益凸显。
二、传统设计基础课程概述
长期以来,设计基础课程形成了一套相对固定的模式:素描(全因素素描、设计素描等)、色彩、三大构成、装饰基础、摄影基础等结构体系,对培养学生的造型观念、审美意识、设计技巧等基本功发挥了重要作用。然而随着时代的发展,设计已远远超出原有的范畴,形成了一种不断自我更新的文化形态,这就要求对传统的设计教育尤其是基础教学做出新的思考与回应,正如诺贝尔奖得主、美国学者西蒙教授所言,设计教育的内容是多方面的,只有倡导宽口径、大基础的教学理念,注重融会贯通,注重创造思维和能力的培养,才能跟上时代的步伐。
三、二维设计基础概述
二维设计基础指将既有的形态在二维平面内,按照一定的秩序和法则进行分解、组合,从而构成理想形态的组合形式。作为一门新诞生的基础课程,二维设计基础并非仅是名称上的调整,更是本质和理念上的提升。这一课程构建于现代科技美学基础之上,融合前卫艺术成果和现代设计精神,指导学生在各种实验性视觉体验中探寻各种可能的视觉效果。包括从自然形态到具象形态,再到抽象形态以及组合图形的概括、提炼和整合的过程,给设计基础教学注入了新鲜的观念和要素。二维设计基础内容宽泛、适用性强,注重全方位多角度训练学生的创造能力和设计素质,有着广泛的指导作用,是创造性思维培养的开端。它是一个载体,探索二维空间的视觉文法,集合了造型语言、造型方式、造型心理等多方面的内容,既有基础训练的部分,又有应用设计的延伸,使二维设计基础能够突破拓展到三维、四维乃至多维设计空间。
四、二维设计基础的优势与特质
1.注重知识的系统性和思维的创造性
二维设计基础是一个系统化的教学体系,注重基础知识间的延续性和支撑关系,从现有的图形、自然的事物以及艺术大师的作品中去寻找认识造型的基本方法,将形态创造、色彩运用规律及空间秩序组合等知识系统化,达到掌握视觉设计规律的教学目的。相对于传统教学模式,更有利于应用型、复合型、创造型设计人才的培养,符合设计学科不断发展的规律和特点。艺术教育家罗恩菲德指出,“艺术教育的目标是使人在创造过程中,变得更富于创造力,而不管这种创造力将施于何处”,设计教育的目标不是思想灵性的丧失,思维的创造性训练应贯穿于设计基础教学的始终。创造性思维是扩散性思维、聚合性思维、直觉性思维与逻辑性思维的统合,二维设计基础通过空间维度的变化、造型的变形、色彩的表述、元素的集散组合及其他造型要素,对学生的思辨能力和创造能力进行开发,使学生不断地获得灵感与顿悟。
2.教学理念的多维性和实验性
二维设计基础是以自由表现美为目的的学科,不再仅仅满足于解决表面形式美感的问题,着眼于包括结构、功能、创意等在内的整体设计内容,并随着一定的情感或理念的深化,将不可靠的感觉变成理性的视觉法则。将造型研究对象放在一个动态系统中,进行组合意识、空间意识、抽象意识、符号意识、设计意识等多维度的研究。一是精简,将自然物象简化,舍弃非本质细节,达到造型的单纯化和意象化,再升华到超越自然的意象创造;二是拆解,将自然形态分解为点、线、面、体等视觉造型因素,按新的秩序进行另一次结合和重构;三是变形,想象是创作的源泉,黑格尔说过,“最杰出的艺术本领就是想象”,客观物象本身包含着“启发想象”的暗示,把这些根据人的情感变化和想象力发挥获得的感受来进行夸张变形,能获得意想不到的艺术表现力和“得意忘形”的效果。二维设计基础通过优化教学内容和改进教学方法,打破了原有的界限和束缚,为设计基础教育注入实验性的新鲜血液,学生不再默默无语、埋头应付,取而代之的是八仙过海、各显神通的思维争论和大胆实验,使基础训练变得活跃而有趣味。创造性灵感往往在实验摸索中闪现,二维设计基础让学生在没有主题先行的束缚下,对任何一个奇妙或荒诞的观念进行随心所欲、天马行空的实验,逐渐了解自己,形成个性鲜明的语言方式。
3.课题设计的科学性与综合性
学生的专业素养并非取决于学校所开设的课程,而在于教学的内容和体系,以及从中获得的知识与能力。二维设计基础关注的是教什么、怎么教,全面地掌控课题训练的对象与范围。按单元分阶段地进行课题设计,构建一系列有机动态的作业内容与形式,注重知识的延续和发展效应。如通过夸张对比、视觉推移、空间错落、形态组合重叠、具抽象转化等课题进入实物联想、科幻构想、异质同构、偷梁换柱等训练阶段,层层深入最终形成综合案例,避免了以往基础课程作业的千人一面。同时引导学生大胆运用不同的材料工具和创作手法,如利用数码相机,采集自然界、生活中各类图形元素,再通过图像处理软件进行创造,寻求多种造型表达的可能性,从而将计算机多媒体技术引入到基础课程当中。另一方面,不再局限于技术基础的训练,还要求体现人文科学的特色和成果,要求学生以文字来表达和梳理自己的设计思维,注重作业内涵的表述和设计说明的撰写,用图文并茂的方式来展示自己的创意和观念,提高对问题的阐述能力和思辨能力。
参考文献:
[1]帅民风.基础造型学教育课题初探.广西美术出版社,2003.
关键词:思维表现;设计艺术;设计素描
一、绘画素描与设计素描
造型艺术通常被划分为纯艺术和实用艺术两大体系。如果说绘画素描是为“纯艺术”服务的,那么,设计素描就是为“实用美术”服务的。
绘画素描,它是绘画艺术的基础课,具体表现是从静物入手,到石膏头像、胸像、全身像,然后是真人头像、胸像、全身像,最后是人体课的教学。作业通常采取短期、中期、长期习作相互配合。训练是以质感、明暗调子、空间感、虚实处理等方面为重点,研究造型的基本规律,画面以视觉艺术效果为主要目的。这一套有效的、完备的基本功训练,能为学生对专业方向的学习和创作打下必需的、坚实的基础。我国20世纪80年代也把它作为工艺美术的基础造型训练。
设计素描则是设计艺术的基础课,具体表现对象重点是静物(几何形体、瓶、罐、工业产品等),石膏和真人只是作为造型的辅助教学,更不用进行人体课训练了。作业通常采取短期、中期为主。训练是以比例尺度、透视规律、三维空间观念以及形体的内部结构剖析等方面为重点,它秉承了传统绘画素描的艺术精华,目的是一切为了设计的造型训练。是视觉传达设计、工业设计、建筑环境艺术设计、动漫设计等各类设计专业的一门重点基础课程。
二、包豪斯对现代设计基础教学的影响
首度将设计素描的理论、形式和功能从传统绘画素描中划分出来是1919年人类历史上第一所里程碑式的设计学校德国包豪斯设计学校的创立,以及瑞士巴塞尔设计学校拟定的《设计素描基础教学大纲》。包豪斯在培训第一批现代设计人才时,没有使用传统的绘画素描来作为他们的形象设计基础。当时的教师伊顿、克利、康定斯基,均属现代派画家与造型理论家,强调严格的基础训练与理论灌输。对自然与生活的敏感。他们的基础课程分别是:“自然的分析研究”“造型、空间、运动和透视研究”“分析性绘画”等等。
西方的绘画有悠久的历史,绘画素描也有很多优秀的、伟大的作品。在20世纪30年代,很多发达国家建立了独立的设计学院及设计专业,他们受到包豪斯的影响,无一例外都放弃了传统的绘画素描而采用包豪斯的设计基础造型训练方式,近一个世纪的探索和发展已形成了比较完善的设计学科和设计教育体系,并在设计思维、设计理念及设计实践上取得了辉煌的成就。在我国,真正现代意义上的设计艺术的发展仅有20多年的历史。艺术院校设立设计专业时间并不长,基础教学大都沿用原来绘画学科的教学程序和教学内容,担任设计素描基础的老师几乎都是受教于艺术院校的绘画专业,使素描教学这条与母体紧密相连的脐带从来都不曾被真正割断,这是目前国内设计学科基础造型教学的一大特点。
三、领会艺术的思维与表现
世界上极具前卫地位的加利福尼亚艺术学院的研究生说:“花了这么多钱和时间,我们学到了如何思想。”这反映出美国艺术教育的重点是突出观念和思维,这也是西方现代艺术教育的重点。如何训练学生学会思想,成为西方现代艺术教育者研究的目标。在这样的背景下,?90年代开中国艺术教育界也因此开展了系列学术争鸣。中央美术学院由周至禹教授领军,率先对本部设计基础课程进行改革,并已成体系。强调设计的学科特点,围绕培养学生创意思维组织课程的建设。
众所周知,无论是国内还是国外,现代的艺术教育――尤其是设计教育,是极其强调“思维训练”的。而设计基础课同样强调“思维”训练,不同的是根据课程特点,偏重于对“艺术的思维”训练,而且是在“艺术的表现”过程中去领悟,以达到教学目的。整个过程中“艺术的”这个前缀非常重要,在此过程中,老师对学生审美广度与深度的引领,很容易让学生步入一个全新的艺术审美高度,学生对造型以及?技法的理解不再是概念化的,而是个性化的。最终,达到作为艺术设计专业基础课程教育的全部教学目的。
四、教学的具体内容与方法
1.在“艺术的思维与表现”的体验过程中,强调艺术审美素养的训练。审美的觉悟需要通过感官对环境和客体的体验、思维对视觉的想象,最终由手准确地在载体上表达出来,观看、想象和构绘三者构成了视觉思维的全过程。根据所授基础课程的自身特点突破传统设计基础教学的单一思路,强调艺术设计基础教学的艺术与设计双重性,建立合理的教学目的、课程内容,以及与后续设计课程之间的良好衔接关系。有助于启发和引导学生创造性理解艺术与设计的关系。在掌握具象和抽象造型规律的基础之上注重学生的艺术审美素质的培养、艺术视觉思维能力的训练和艺术语言表现规律的体验,并通过基础课学习更深刻的认知和理解造型与色彩之间的高级和谐。最终实现学生艺术视觉洞察力与艺术思维创造力以及艺术语言表现力的和谐进化。
2.从目标式教学转型为过程性教学,更利于培养学生的艺术理解力、领悟力及艺术个性和创造力。周至禹教授在中央美院设计系实验教学丛书《过渡――从自然形态到抽象形态》中写道:“重要的仍然是过渡过程中的思维训练,用脑画画,启发心智,用创造性的设计思维探索造型要素的各种可能性,其意义甚过了局部作业的完整性。”?
传统基础课是目标式教学方式,有碍学生感性认知的发生、发展。另外,主观心理色彩研究是色彩构成教学的重要内容。以往的教学实践,主要以手绘形式表现“色彩联想”和“采集重构”作业。其训练的单一性很难完成学生对色彩的真实感受和更高级透彻的理解。而“艺术的思维与表现”看重教学中的过程,对学生艺术审美素质和表现能力的培养,是通过启发视觉洞察力、开拓视觉思维想象力、体悟艺术表现语言这些阶段过程性课题实现的。异是萌发学生艺术个性和艺术创造力的原动力,过程性教学,更利于培养学生的艺术个性及创造力。
显然,培养学生的个性表现力、创新能力、及较高的文化艺术素养、社会责任感,是设计专业基础教学的最终目的。
结语
艺术设计的基础训练离不开扎实的素描功底,这是无可非议的,但以纯艺术的绘画性素描观念指导设计专业的基础训练是不科学的。采用什么方式进行基础训练却是需要讨论研究的,设计基础素描的教学必须考虑设计专业的特殊性并与其他专业训练想结合,才能取得切实的效果。设计的造型基础要跟着设计的需要走,设计变了,设计的造型基础也要随之而变,设计的造型基础教学也得随之而改变。
参考文献:
关键词:墙下条形基础条形基础宽度 条形基础修正
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
六层以下住宅结构目前广泛采用的砖混结构型式,条形基础。设计人员往往认为其结构型式简单,重视不够,尤其对基础设计没有足够的重视,往往会引起建筑物沉降过大或不均匀沉降,甚至开裂等一系列问题。这些问题必须引起设计人员重视,认真学习规范才能够得以避免。下面就砖混结构的条形基础作如下的分析。
条形基础分为墙下和柱下条形基础,墙下条形基础是挡土墙下或六层以下的砖混结构常用的基础形式,其横剖面可以是矩形或筑成台阶形。有时为了增强桥柱下基础的承载能力,将同一排若干个柱子的基础联合起来,也就成为柱下条形基础。
条形基础的适用范围:由于条形基础具有抗弯刚度较大,调整不均匀沉降能力较强,且有能将所承受的集中柱荷载较均匀地分布到整个基底面积上的优点, 因此可适用以下范围:1)当地基较软弱,承载力较低,而荷载较大时,或地基压缩性不均匀时;2)当采用单独基础所需底面积由于邻近建筑物或构筑物基础的限制而无法扩展时;3)各柱荷载差异过大,采用单独基础会引起基础之间较大的相对沉降差异时;4)当上部结构对基础沉降较敏感,有可能产生较大的次应力或影响使用功能时。
但就我目前进行的结构设计计算中,大部分结构的基础均采用墙下条形基础,下面就我在设计当中遇到的一些问题加以概括讨论,为以后更科学的设计计算提供一些方便。
设计中,墙下条形基础通常可以采用两种型式:无筋条形基础和钢筋混凝土条形基础。其中不配筋基础材料具有较好的抗压性能,但是抗拉、抗剪强度都不高,设计时必须保证其拉应力和剪应力不超过相应的材料强度设计值。目前多层砌体结构当基础宽度不大于2.5m时,通常采用该基础形式。钢筋混凝土条形基础的抗弯和抗剪性能良好,所以其多应用在竖向荷载较大、地基不高以及受由水平方向的力及力矩的情况下。本文中,针对无筋条形基础在非抗震情况下进行具体的分析讨论。
一、基础埋深的确定
条形基础设计,首先要对基础埋深进行确定,有关基础埋深选择是在满足地基稳定和变形的前提下,基础尽量浅埋。并且在设计时也需要注意的是除岩石基础外,基础埋深也不宜小于0.5m。其具体埋深应该有下列条件确定: 1)建筑物有没有地下室、设备基础和地下设施;2)作用在地基上的荷载的大小和性质;3)建筑物所建地点的地质条件和水文条件;4)相邻建筑物的基础埋深:5)地基土冻胀和融陷的影响等条件。
基础地面宽度的确定
1、条形基础宽度的计算
在确定基础埋深后,条形基础最重要的是条形基础的宽度计算。当采用墙下条形无筋基础时,条形基础一般采用对称形式,使基础底面积形心与荷载作用线位于同一垂线上,以避免基础发生倾斜。
且满足1)
其中——相应于荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压力值(KPa)
——修正后的地基承载力特征值(KPa)
这时基础截面的面积
(1)
当条形基础长度方向上取单位长度时,基础宽度
(2)
其中:——基础及其上覆土的混合重度,一般可近似取为20KN/:地下水位以下取浮重度。
d——基础埋深(m)
——单位长度上上部结构传至基础顶面处竖向力值(KN)单位长度竖向力为KN/m。
图1 无筋条形基础剖面图
条形基础考虑交叉处的影响基础宽度的计算
上面这种计算方法可以大概估算出条形基础的宽度,这种设计计算方法虽然方便简单,也存在一些问题,主要就是基础纵横交叉连接处底面积重叠,当地基承载力较低,基础宽度较大时,问题将是更加突出,用上述的方法确定的基础宽度所构成的基础底面积将小于实际所需的基底面积。所以墙下条形基础在面积相交处,应扣除其重叠的面积,采用以下的步骤进行条形基础宽度的计算:
(1)求深宽修正后地基承载力标准值fa;
(2)确定各道墙的计算长度Li及墙上线荷载Nki;
(3)由式(3)求出比例系数Ki;
式中: Nki −相应于荷载效应标准组合时,第i道墙在室内地面处竖向线荷载;
Li − 第i 道墙的墙长,即计算墙段两端交叉点之间的距离;
Bi −第i 道墙下基础的宽度;
n − 墙段的道数之和;
j − 与第i 道墙两端相交的墙号(不含转角情况),不重复计入;
d-基础埋深;
γ-基础及基础以上土的平均重度。
例题:平面图详下图,基本数据为:N1=200kN/m,fa=160kN/m2,γ=18kN/m3,d=2.0m。计算结果见表1-1。
表1-1
通过上面的算例分析可以得出,不扣除基础相交处重叠面积,所计算出的基础宽度将小于实际所需的基底宽度,因此在结构设计中,要注意交叉点面积重叠问题。
三、基础截面高宽的确定
基础截面应满足一定的高宽,以满足基础截面抗剪承载力的要求。
由于无筋条形基础的抗剪和抗拉抗载承载力都不高,因此,为满足截面抗拉和抗剪应力不超过相应材料强度设计值,
基础截面的高度按下列条件决定
(6)
图5:基础截面高度示意图
其阶高宽比的允许值,应按照选取的材料依据《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2011)表8.1.1进行确定。
结论
无筋条形基础设计虽然简单,但是必须要注意关键部分的验算设计,否则不但会造成关键部位的承载力不足,还会造成不必要的材料浪费。
参考文献
1. 基础必须具有足够埋深以防止扩展基础和筏板基础以下土体的侧向挤压出。在实际工程中笔者就曾经遇到过在基础开挖时,相邻场地已建建筑物基础之间距离太近,不符合《GB50007-2011》7.3.3相邻基础净距要求,施工以及监理方都没有考虑适当的保护措施,当新建建筑物基坑开始开挖,不出意外在已建建筑物的墙体,楼板出现了新生裂缝,数目之多让其业主大惊,后来进行结构加固,后期所增加的费用远大于前期进行开挖基础所需要的保护措施费用;
2. 基础的埋深应位于季节性体积变化带的土层下,体积变化可由冻结,融化以及植物生长引起,当然也不要忽视膨胀土的影响,区域中的土体在吸收大量潮气后使土体隆起,并造成其上基础的上抬,最终影响整个结构体系,所以在《GB 50007-2011》5.18条规定了基础的最小埋置深度,这点很有必要;
3. 基础验算除了满足抗压强度要求外,基础体系还必须满足抗倾覆、抗滑移和抗浮稳定性要求;
4. 要确保基础施工的场地无有害的物质,像在海洋或河流这些环境中存在化学物质可腐蚀金属桩,破坏钢桩,有些甚至引起砼基础中水泥发生不利的化学反应,但如果不可避免,那就需要对基础体系采取措施来防止土体中的有害物质对材料的侵蚀和破坏;
5. 基础设计方案要对现有的施工是可行的,像某些工程甲方为了不想打桩,强行要求基础采用换填垫层法用砂石垫层进行回填,但砂石垫层底面宽度需要满足一个压力扩散角的要求,在很多情况下现场基础根本无法施工。所以对于某些独一无二的工程若无以前的经验借鉴,需要相关部门密切配合,达到预期的效果。
6. 基础和场地建设必须要符合当地的环境标准,这包括必须明确建筑物是否有可能会通过与地基的接触而被危险物质所污染(例如甲烷气体),同样一些有工艺流程厂房由于生产工艺中出现一些对厂房建筑材料有危害的气体,在实际设计过程中,也要考虑这些因素。
除却以上因素外,在设计过程中,基础构件的尺寸必须既要保证基底压力处于安全的应力水平,又要将沉降控制在容许的范围内,在实际工程中,绝大多数建筑物(堤坝类型除外)并非因为地基承载力不足而破坏,更多的由于沉降不均匀或沉降过大导致建筑物损坏,也有些是由于后期基础土体的可变性以及人为因素导致的土体运动(如上海市闵行区莲花南路莲花河畔小区一幢在建13层楼房,就是由于施工单位的失误,让大楼两侧的压力差导致土体产生水平位移,而过大的水平力超过了桩基的抗侧能力,导致房屋倾倒)。
基础的实际沉降量与设计人员计算的数据完全吻合不太可能,对于建造于砂土、斜坡或粘土地基(其总沉降量由瞬时沉降和长期的固结沉降组成)之上的基础尤其如此。由于土体具有过大的非均质性,所以对其所做的沉降预测不可能非常准确,但实际希望设计的场地基础具有95%~98%可靠度,以使设计基础的沉降量与该建筑物容许沉降量约±20%以内。现场施工方法也可能对沉降量的大小产生重要影响。大多数基础需要进行一定量的土方开挖,若土体可以自承,则基础的周边通常开挖稍大一些(以便采用机械开挖设备),而将开挖后的基坑壁作为模板;若土体不能自承,则基础的周边必须开挖更大一些,以便设置模板。无论是上述两种情况中的哪一种,基础以下的土体都必须压实。压实的效果取决于压实工具和压实能量。经过压实后,土体的状态可以有效改善(密度,表观超固结和刚度增加等等)。经过精心施工(在土料和压实两方面都采用质量控制)的填土往往可以形成比原有土层更好的地基基础,但是要注意有时候未加质量控制的填土,容易形成以一个硬壳层上覆于0.5M~1M甚至更厚的松散填土之上的情况,这是由于仅对最后一层填土进行了压实,或是由于施工每层填土的铺设厚度过大,无法以现有设备压实。
目前使基础设计大为复杂化的另一个主要因素在于用于设计的基础土体参数是在工程开始之前得到的,之后当基础坐落于基础土体之上(或之内)时,基础土体的性质可能与原始状态相比发生了相当大的改变,其原因在于施工过程或基础的设置,即地基土体可能被开挖或被置换压实,开挖过程的卸载亦可使下面的土体产生膨胀。上述任一过程都可使得原先估算的土体强度参数发生改变。由于在荷载,土体性质和对土体可变性以及其他因素方面存在着各种不确定因素,通常实际基础设计过程中必采取一定的安全储备,这种安全储备在某种程度上不是浪费,反而是使投资得到更为可靠的回报。但是有些甲方为了满足利益上的要求,要求设计人员尽可能减少工程造价,更甚要求本该进行桩基设计的,却将建筑物建造于填土场地上,这些场地可能是卫生填埋场,或是按照工程标准施工的填土。对于建造在填土上的大多数基础而言,一般必须利用穿越填土层、由耐腐蚀材料(通常为混凝土)制成的桩或沉井来支撑荷载;同时基础必须埋置于冻结线以下(为了防止可能发生冻胀隆起以及土层交替冻融现像,会使土体趋向于保持在没有固结的或松散的状态)。
成立于1919年德国的魏玛包豪斯学院,是现代设计的发源地。包豪斯学院对世界现代设计的发展有着重要影响,它也是世界上第一所完全为现代设计教育发展而建立的学院。其中“艺术与技术的统一”的设计理念,开创了独立于专业设计的设计基础课程,而这门课程主要是训练学生努力寻求和探索新的造型方法和理念。这种设计理念深深地影响着现代设计和设计教育。现代设计教育中的“基础课”,是从包豪斯学院有关课程延续而来的。包豪斯基础课程学科的设置,体现了艺术设计的各个方面的严谨,通过对点、线、面、体等抽象艺术元素进行研究,在抽象的形、色、质的造型。包豪斯基础课的发展可以分成两个阶段,第一阶段约翰•伊顿通过对具象和抽象形态的观察训练、及对传统绘画进行分析,帮助同学获得感知、再现、组织、想象等全方位的形态认识、视觉感受而培养其创作能力。伊顿的课程表面看上去有着固定形态教学框架模式,但对于学生的训练手段却是丰富多样的,不拘泥于限制或特定的表现手法。从不同视觉角度切入以达到教学目的,既有效地激发学生的个性与特点,也有助于保持课程自身的灵活与开放性。就像他所说,基础课程的目的在于“将内心沉睡着的创造潜能激发出来”。第二阶段以莫霍利•纳吉,约瑟夫•阿尔伯斯为主要代表,倾向于在训练中引领学生进行更为理性、科学的思考方式上去。训练的重点在于对新技术、新媒介的探索与把握,目的是“为了发现那些和谐形式的奥秘所在。”
二、高职艺术设计专业构成基础教学的现状
高职学院艺术设计基础课程不用于专业艺术院校。高职学生没有任何美术基础,结构素描构成基础是引领学生真正踏入艺术设计的必经之路,是今后专业设计课程的基础学科。专业艺术院校在基础课的教学更注重理论知识与技法,通过笔者几年的教学发现,对于高职艺术设计专业的学生,过多的理论知识对于他们是枯燥、乏味、没有兴趣。与此同时,在专业设计课程如广告设计、包装设计、装帧设计、CI设计等教学中,最基础的构成知识就像是从来没有学过一样,运用不到设计中。造成了构成基础与专业设计课程在互动上出现很多的问题。如何使基础课程与专业设计课程有效的链接与互动,达到教学目的,是专业设计教师们在探讨的课题。
三、“构成基础”教学与“专业设计”教学的互动
笔者根据学院对课程设置的调整,以及几年的教学经验积累,在二者的互动有新的探索。高职学院对于构成课程体系由平面构成和色彩构成两个部分组成,其中平面构成解决二维空间造型,即在长、宽的范围内的造型问题,其重点是二维平面表现形式美的组织与构成方法;色彩构成解决人在色彩认知和心理感受的前提下,运用色彩要素的搭配获得审美价值的原理、规律﹑法则和技法等问题。构成基础是一门实践性较强的课程,设计思想、方法,决定了其教学效果。进行课程设计时,我们将今后的专业课程融入基础教学课程中。举个具体的实例,构成基础“重复构成”知识点是相同或近似的形态和谷歌连续地、有规律地、有秩序地反复出现,在图中可以呈现出和谐统一的视觉效果。在作业中,我们以某化妆品粉底液广告设计为切入点,引导学生运用“重复构成”进行创作。由于媒体的传播,学生们对于这类广告见过许多,在创作的思路上比较局限,但是对于“重复”已经有了一定的认识,有的同学是不同瓶子的重复组合,也有用“涂抹”的方式进行重复组合,拼图的重复组合等等的思路。其中有一个同学的设计思路将基础课与设计课程结合起来,设计思路——粉底液将女性的肌肤会变得更好,肤色更加均匀,看上去很有活力,于是设计的点是以“鸡蛋壳”为基础元素,通过不同的五个颜色鸡蛋壳表现不同颜色的粉底液。在教研活动课程讨论的时候,我将这个学生的设计作业做简单介绍,所有教师对于这种将基础课程与专业设计课程融合在一起教学方法,很赞成和认可。认为在最初期即大一的第一个学期,建立学生专业的立体的课程思想。明确高职三年要学的各个专业课程,通过构成基础这门课程,引导学生养成观察、思考、创新的一种习惯。构成基础的各个知识点均可以用专业课程内容进行理解,并做成相关的作业。同样在色彩构成教学中,主要培养学生的色彩感知能力,主要是以广告设计课程的图形为主,广告设计的色彩运用丰富,是培养学生色彩搭配很好的课程之一。
四、“构成基础”教学与“专业设计”教学互动的重要性
1.有利于“专业设计”课程的基础教学
专业设计课程教学中,基础课在前专业课在后,教师在上构成基础的时候应该使学生明确所有专业设计的学科都是相互关联,相辅相成的。构成基础课程是为专业课程最基础的内容,是创作的切入点,如广告设计、包装设计、CI设计中都会运用重复、渐变等的知识。
2.有利于立体思维的建立
新时代的大学生,是具备较高的综合素质的一代。艺术设计专业的学生更需要,除了有横向的思维能力,也要养成纵向的立体思维模式。使学生在专业课程学习中,认识到构成基础学科是所学专业的基础,比如CI设计,对于标志的设计,可以运用构成基础原理进行相应的设计;广告创意课程,可借鉴构成基础的韵律进行想象,以完成图形的设计……从各个方面提高学生的立体思维的能力。
3.有利于建立学习兴趣
[关键词] 岩溶地区 地质 基础 稳定性
岩溶是指可溶性岩石,特别是碳酸盐类岩石(如碳酸盐岩、硫酸盐岩等),受含有二氧化碳的流水溶蚀,有时并加以沉积作用而形成的地貌。其表现形式主要有溶洞、溶槽、溶牙、溶沟等,比较多见于我国西南、中南、华东等地区。由于岩溶地区地质的复杂多变性和隐蔽性,在岩溶地区修建桥梁,桥梁应尽量避开岩溶强烈发育地带,在无法绕避时,岩溶地区墩台基础设计应综合分析钻探资料,对溶洞进行详尽的分析,采取相应的处理措施。
1 岩溶地区桥梁基础地质勘察要求
由于岩溶地质的复杂性,合理的处理措施必须要有详细准确的地质资料。有效的岩溶地区桥梁基础处理方法需要的地质资料,包括岩溶的发育情况、基本形态、规模大小,洞穴顶板岩层厚度和完整性,以及洞内充填物形状。
1.1 初测阶段的地质勘察
传统的地质钻探方法在岩溶发育地区钻探取样所揭示的地质条件不能完全反映桩位处岩溶、裂隙的发育状况。因此,在初测阶段采用钻探与物探相结合,了解整个场地的地质情况,初步探明地质异常区域,再与钻探相结合,合理布置钻孔,此阶段的工作重点是探明岩溶发育程度及分布规律。
1.2 定测阶段的地质勘察
在初勘的基础上,根据桥梁的墩台布置,进行逐墩勘察钻探,分析逐墩钻孔资料中溶洞、溶沟、溶槽以及溶洞裂隙的发育情况,若发现强发育的溶洞,应进行逐桩钻探,并绘出反映桥梁墩台位置的横向地质剖面展示图。
(1)钻孔在完整基岩内钻进不少于5~10m,在该深度内遇到溶洞时钻孔应穿过溶洞,在洞穴底板完整基岩钻进不小于5m。
(2)多层溶洞地区,钻孔穿过多层溶洞后,顶板累计厚度达到5~7m以上时,再往下层的顶板需要钻进3m以上。
(3)邻近钻孔若岩层厚度相差太大或发现有扁平溶洞需进行补钻。
1.3 施工前的补充钻探
因岩溶地质的复杂性,岩溶地区的扩大基础在施工开挖至基底标高后,需在基础范围内四角及中心深约5m的范围内探明基础以下是否有溶洞存在。
2 岩溶洞穴的稳定性评价
岩溶洞穴其顶板常因失去稳定而坍塌。顶板坍塌突然,时间短暂。一旦发生,造成的后果是相当严重的,对桥梁基础的安全可构成严重危害,因此如何评价顶板稳定性问题是岩溶地区工程建设中的关键性问题。
根据我国在岩溶地区工程建设中处理基岩洞穴顶板的实践经验认为,评价洞穴稳定性必须分析两个因素:一是内在因素,包括洞穴顶板的厚度、跨度及形态、岩层产状、节理裂隙状况,以及岩石的物理力学指标等。二是外在因素,包括受载状况(时间长短、荷载大小、动载或静载),岩石含水量及温度变化影响,以及洞内水流搬运的机械破坏作用。此外,洞穴的坍塌有一个发展变化的过程。以水平顶板为例,开始顶板在静载作用下,产生初始应力,处于变形阶段;变形过大,顶板拉裂,处于松动阶段;继而逐步坍塌,处于塌落阶段;塌落成拱形后,顶板可以自承其上的压力,而趋于稳定,是成拱阶段。因此,评价洞穴稳定问题是一个复杂的问题。影响岩溶洞穴顶板稳定的主要因素有四个:顶板的完整程度、洞顶板的形状(水平或拱形)、顶板厚度及建筑物跨过溶洞的长度。关于溶洞顶板厚度的验算,包括抗弯验算、抗剪验算法、极限平衡法、厚跨比法以及利用顶板坍塌物填塞溶洞来估算完整顶板和不完整顶板的安全厚度。
2.1 按梁板受力情况估算顶板安全厚度
当溶洞顶板和岩层比较完整,层理又较厚,强度较高,洞跨较大,弯矩是主要控制条件时,可按梁板受力情况计算H,所得H再加适当的安全系数即为顶板的安全厚度。
式中:[σ]――岩体的允许抗弯强度(石灰岩一般为其允许抗压强度的1/8),kPa;
b――桥梁基础的影响宽度,m;
M――弯矩,kN•m。根据顶板岩石的完整性,分别按简支梁、悬臂梁和固定梁三种情况计算:当顶板跨中有裂隙,两支座处岩石坚固时,按悬臂梁计算端部所受弯矩;当顶板较完整,但两端支座处岩层有裂隙与洞壁不成整体,按简支梁计算弯矩;当顶板和洞壁岩层均完整,可按两端固定梁计算弯矩。
Q――支座处的剪力,kN;
τ――岩体的计算抗剪强度(石灰岩一般为其允许抗压强度的1/12),kPa;
2.2 利用顶板坍塌物填塞溶洞估算顶板安全厚度
溶洞顶板坍塌后,塌落体体积会增大,当塌落到一定高度H时,洞体就自行填满,无需再考虑其对地基的影响,塌落高度再加适当的安全系数便为顶板的安全厚度。此种方法适用于顶板岩层风化严重、裂隙发育、有坍塌的可能性。
式中:V――可能坍塌岩体体积,m3;V0――溶洞体积,m3;K――岩石的胀余系数,一般石炭岩K=1.2。
2.3 利用剪切概念估算顶板安全厚度
当溶洞顶板岩层完整,层理较厚,岩体强度高但洞跨较小时(小于3倍桩径),剪力是主要控制条件。可按受剪计算顶板厚度。根据极限平衡条件计算公式: T≥P;而T=τ•H•L;得到:
式中:P――溶洞顶板自重、顶板上覆盖土层的重量和顶板上附加荷载的总和,kN;Q2――桥基范围内的顶板抗剪力,kN;L――溶洞的平面周长,m。
计算所得H再加适当的安全系数,即为顶板的安全厚度。
2.4 利用厚跨比法判断顶板安全
根据多年来的调查统计分析及现场试验:当溶洞顶板为完整顶板时,其顶板的厚度h与基础跨越溶洞的长度l之比(h/l)大于2时,顶板厚度是安全的。
3 岩溶区桥梁基础类型
岩溶区桥梁基础可根据溶洞的埋藏深度、规模、类型和岩石的完整程度选择不同的基础类型,一般有明挖基础和桩基础。
3.1 明挖基础
(1)在岩溶埋藏较浅局部有溶沟溶槽,下部已探明无溶洞时采用扩大基础,并对基底以下溶沟溶槽采取换填片石混凝土或钢筋混凝土基础跨越溶沟溶槽等措施。
(2)溶洞落在持力层范围内,清除溶洞内的填充土,探明以下2.0~3.0m内无溶洞时,视溶洞宽窄分别打入小钢轨,用与基础同等级的混凝土回填,设置钢筋混凝土盖板或基础内部加设一层钢筋网。
(3)对溶洞埋藏不深,洞中有较厚的碎块石堆积物,可采用压浆的方法使其固结。
(4)溶洞若在基底设计高程附近或以上时,可采取换填方法处理,并要符合下式要求:
H≥(Q/[σ]-b)/2tgβ
式中:H――换填层厚度,m;
Q――换算荷载,kN/m;
β――换填材料的压力分布角,度;
[σ]――溶洞充填物的基本承载力,kPa;
b――换填材料顶面宽度(基础侧面加0.3m),m。
同时,要求换填厚度不得小于2m,基底至换填层底部距离要大于2倍冻结深度。
3.2 桩基础
桩基础是岩溶地区最常见的桥梁基础形式。当桥梁地基上的溶洞较大,埋藏较深,但又不满足顶板厚度检算要求时,或当岩面溶蚀高差大于1m或溶洞洞穴平面、剖面尺寸大于1m者,可溶性岩层埋深在8m以上,基底岩层部分缺角且无法嵌补,明挖或水下施工压浆有困难等情况均可采用桩基础处理。
3.2.1 溶洞顶板很薄,而溶洞内的底面很深,且洞内填充土属于密实稳定,具有足够强度,则桩底可穿过溶洞的顶板置于溶洞内的填充土层内,而不置于溶洞的底板上时,可按摩擦桩进行设计。
3.2.2 当桩基穿过多层岩溶层支立于坚固的岩层上时,不应考虑多层岩溶层对桩侧起摩阻作用,因为岩溶层与桩侧之间的摩阻作用,在本质上不同于一般土与桩侧之间的摩阻作用。可采取隔离措施,将多层岩溶层与桩壁之间分隔开,使桩基承受的轴向荷载全部作用于桩底的坚固岩层上,按柱桩设计。
3.2.3 对于桩尖下伏溶洞,是采取穿过溶洞还是桩尖立于溶洞顶,须根据检算和经验设计。一般情况下,若完整基岩顶板厚大于6m且顶板厚与溶洞孔径之比大于2时,基底以下溶洞可以不处理,否则应采用桩基穿过溶洞。当钻探深度达到40~50m仍找不到6m以上厚度的顶板时,要求桩侧累计顶板厚度不小于5m且桩尖置于下层岩层上,支承顶板厚度不小于3m,嵌入岩层0.5m。在累计岩层顶板厚度时,要考虑邻近钻孔的岩层情况,避免将石笋尖当作岩层顶板。
3.2.4 对同一基础范围内因溶深高差悬殊,造成长短桩基础,在荷载作用下,各桩承受弯矩、轴向力、剪力很不均匀。按照岩溶地区桩基设计经验,桩的最小入土深度(包括嵌固深度),最好不小于3.0m。对于短桩应检算主拉应力,并根据需要加强配筋。当采用加强桩顶配筋,都不能满足短桩受力要求时,则以钢护筒穿过顶部岩层调节短桩的嵌固深度,以改善短桩的受力。
4 结论
4.1 因岩溶地质的复杂性及隐蔽性,探明岩溶的发育程度和岩层强度情况是岩溶地区桥梁基础设计的重要前提,工程实践中,可结合多种地质勘探方法进行地质勘察工作,确保地质资料的准确可靠。
4.2 岩溶地区桥梁基础设计是比较复杂的课题。本文根据岩溶的分布、形态及发育规律,探讨了岩溶区桥梁基础的稳定性评价方法,提出了安全、经济、可行的处理方案,对岩溶区桥梁基础的设计具有一定的工程参考意义。
参考文献
[1] 铁道部第三勘察设计院. 桥梁地基和基础[M]. 北京:中国铁道出版社,1991.
[2] 铁道部第二勘察设计院. 岩溶工程地质[M]. 北京:中国铁道出版社,1984.
[3] 中华人民共和国铁道部. 铁路桥涵地基和基础设计规范[M]. 北京:中国铁道出版社, 2005.
关键词:内部控制;设计;程序;流程
中图分类号:F270 文献标识码:A 文章编号:1001-828X(2012)11-00-01
内部控制是企业的经营者为维护企业资产和资源完整性,维护会计记录的正确性和完整性,以及为了达到经营管理效率的提高和经营效果的长期稳定和不断增长,而构建、实施和完善的一系列制度、组织、流程、方法等。设计和构建内部控制是现代公司治理结构的要求,同时也是现代化管理的需要。政府对内部控制实施的推动加速内部控制的发展,使内部控制发展逐步成为现代管理重要内容之一。
内部控制是对企业的整个经营活动进行监督和控制,对内控的基础设计应包括内控设计遵循的原则和要求、程序步骤、基本内容。
一、内控设计的原则和要求
1.合法合规性。任何制度的优化前提都应该要合法合规,不仅要符合法律、法规,还要符合相关部门的监管要求。
2.全面性。企业是由一系列相互联系、相互制约的组成的统一体,企业内部控制是对企业整体层面和各个环节进行监督和控制的全过程。因此在进行内控优化时,管理者需要注意全面性,保证优化的体制涵盖各个部门,覆盖各项活动,完善各项流程。
3.重要性。体制的设计在合法和全面的前提下,也应分清主次。重要活动,重点项目,高风险环节重点控制。
4.有效性。为确保内控体系健康运转,内控体系一经确立,应有一套制度保证其有效运行。
5.成本效益。内控体系若要良好运行,除了制度和环节优化合理外,还应将内控实施的成本控制在合理范围内,使最小成本能取得最大成效。
6.信息反馈。在控制过程中,控制主体作用于受控系统,但受控系统也有反馈功能。信息反馈原则根据信息反馈的过程,在企业内部严格的记录和报告信息反馈系统,使控制主体能及时了解控制执行过程出现的问题,及时调整和完善内部控制制度。
二、内控设计的程序和措施
优化内部控制的步骤主要有:明确控制目标——评估风险——鉴别控制环节——整合控制流程——确定控制措施。
1.明确控制目标。中小民营企业内部控制制度的制定有利于企业的战略目标的实现。主要体现在维护财产物资的完整性、保证会计信息的准确性、使经营决策得以贯彻执行、从而使生产经营活动效率性和效果性。
2.评估风险。评估风险是为了鉴别出控制环节或控制点,找出业务活动中阻碍企业实现目标的潜在风险。
3.鉴别控制环节。在管理过程中,控制容易发生偏差的业务环节是实现控制目标的关键。对有可能发生错弊的业务环节一般称为控制点或者控制环节。根据控制点的作用程度不同,分为关键控制点和一般控制点。在业务环节中决定全局成效的控制点为关键控制点,相比之下,在业务控制环节只能在局部发挥作用,影响特点范围的控制点定位为一般控制点。但需要注意的是,一般控制点和关键控制点是可以相互转化的。
4.整合控制流程。控制流程主要是有控制点组成,它与企业的业务流程相吻合。它是某项业务活动的基本控制步骤和相应环节。但当控制流程出现不足或者企业采用新的管理方法或者手段时,需要根据控制的目标和原则对控制流程进行整合。
5.确定控制措施。在企业中由于控制的业务存在着不同,为达到的控制目标各异,与之相对应的控制技术和手段又存在区别,为提前预防和及时发现错弊,应该根据控制目标和对象在控制点设置相应的控制技术和手段即采取一定有效的控制措施。
三、内部控制的基本内容
企业的供、产、销、人、财、物是企业管理的重要内容。企业的内部控制系统的对象应包括采购业务、销售业务、成本费用、存货、固定资产、货币资金、投资和融资业务。
1.采购业务在设计过程中应达到以下要求:(1)采购计划与生产、销售计划要求一致,严格按照采购计划进行;(2)物资验收规范,保证账面数与实际数一致;(3)应付账款定期核对,保证其真实存在;(4)有效监督各种采购的折扣和折让,避免公饱私囊。
2.销售业务在设计过程中应到达以下控制要求:(1)规范销售行为,保证销售收入的真实完整;(2)信用管理到位,应收账款真实,减少坏账损失;(3)销售发货真实,销货退回合理,处理及时;(4)销售折扣恰当处理,保证销售货款及时足额收回。
3.成本费用控制设计中,为保证预算目标的实现,应达到以下几点要求:(1)预算合理,指标分解,落实到位;(2)成本核算方法合理,细化真实核算;(3)加强日常核算,标准规范。
4.企业存货内容复杂,是生产经营的劳动对象或劳动成果,对存货的内控设计应该做到以下几点:(1)有效计划采购,合理库存,避免存货积压;(2)专业化保管;(3)专门仓库、专人保管,分类摆放,详细记录,定期盘点等;(4)存货计价合理,真实反映资产价值。
5.固定资产具有价值高、使用年限长的特点,固定资产的取得、使用、转让清理、报废处理等是内控重点,在固定资产的设计过程中应注意以下几点:(1)合理购置固定资产,避免使用效率低下造成资金浪费;(2)确保固定资产的折旧方法和计算数据的正确性;(3)固定资产的计价要规范正确;(4)固定资产专人保管和维护,设有详细的台账和卡片。
6.货币资金企业流动性最强的资产,其内部控制主要是错误记录和舞弊行为的发生,其业务内容主要涉及现金的收支业务和银行往来结算业务。其内容控制应注意以下内容:(1)确保真实记录,使实际数和账面数保持一致;(2)保证企业收入准确、足额入账,防止账外循环;(3)现金支出手续规范,审批合理,凭证有效;(4)有关印鉴与票据保管职责权限分离。