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關鍵詞:異形柱;結構設計;節點;抗剪承載力
Key words: shaped column;structural design;node;shear capacity
中圖分類號:TU2文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)01-0051-02
0引言
在日常的結構設計尤其是精品住宅設計過程中,甲方對戶內空間要求,特別是“墻不露角”等的要求越來越高,因此,異形柱的應用就逐步趨向廣泛,對框架(剪)異形柱結構體系的研究與應用就變得尤為重要。異形柱結構與普通柱不同,肢厚很小,鋼筋較密受力情況較為復雜,給結構分析帶來一定難度,特別是異形柱框架結構節點核心區受力特點極為復雜。為此,本文對異形柱框架結構節點核心區受力特點、節點承載力及抗剪承載力等的影響因素進行初步的探討。
1異形柱節點分類
節點是指梁與柱的交匯區,它屬于梁高范圍的柱段。按節點所在位置分,有中間層中間節點和端節點以及頂層中間節點和端節點。節點的主要作用是將所屬的本層和上層荷載和作用(例如地震)有效地傳遞到下層柱中去。因而節點核心區的作用力為與節點相連接的梁端和柱端的彎矩、軸力、剪力甚至扭矩等等,受力甚為復雜。
按滿足被連接構件的受力特性要求,節點可分為兩類:
類型1:結構承受重力荷載和一般風荷載,所連接的構件(梁、柱)主要按承載能力極限狀態設計,要求節點滿足所連接構件的承載力要求;
類型2:結構承受地震作用情況,要求節點滿足所連接的構件在反復變型下進入非彈性而又必須維持一定的承載力的要求。
對于矩形截面柱框架,一般情況下,1類節點不要求對節點核心區進行受剪承載力驗算,只須滿足構造要求和配置一定數量的水平箍筋,2類節點,對一、二級抗震等級必須對節點核心區進行受剪承載力驗算并應滿足抗震構造措施要求,對三、四級抗震等級則只須滿足抗震構造措施要求。
2異形柱節點受力性能
近年來,天津大學、大連理工大學、沈陽建工學院、遼寧省建筑設計研究院、河北理工學院、南昌大學和重慶大學進行了總計為近50個異形柱框架梁柱節點的試驗研究,其中首次對頂層邊節點、中節點進行了旨在研究翼緣寬度影響的試驗。
2.1 異形柱節點受力機理異形柱節點的破壞主要集中于“小核心”區,應以“小核心”為單元研究異形柱節點的抗剪能力。異形柱節點“小核心”區與常規節點一樣同時存在斜壓桿、桁架和約束機構3種傳力機構。它們在傳遞節點剪力中的作用此消彼長,但在梁端正反向加載下其受力特征具有不對稱性,斜壓桿、桁架和約束機構的作用大小不同于常規節點。鑒于3 種傳力機構所承擔的剪力不斷變化,難以定量計算,將異形柱節點的抗剪能力主要按“小核心”混凝土抗剪能力和箍筋抗剪能力兩部分組成,最終得到可用于工程設計的異形柱節點抗剪承載力公式。
2.2 異形柱節點抗剪承載力計算公式
2.2.1 計算公式的依據根據“節點更強”的設計原則,節點核心應保持一定的安全儲備。鑒于異形柱節點核心區通裂后,節點承載力迅速進入極限階段,外荷載的增長幅度有限,同時考慮到通裂狀態時節點核心區的裂縫寬度大都已超過0.2mm,裂縫寬度過大將影響結構的耐久性。采用通裂狀態建立異形柱節點受剪承載力計算公式。“小核心”是決定異形柱節點核心承載力的關鍵,各種機理對“小核心”這個基本單元仍然適用,本文仍采用規范中常規節點承載力的計算公式。
2.2.2 異形柱節點抗剪承載力計算公式節點核心區受剪的水平截面應符合下列條件:
①無地震作用組合:vj?燮0.24ζfζhfcbjhj
②有地震作用組合:vj?燮ζNζfζhfcbjhj
節點核心區的受剪承載力應符合下列規定:
①無地震作用組合:
vj?燮1.381+ζfζhftbjhj+(hbo-a’s)
②有地震作用組合:
vj?燮1.1ζN1+ζfζhftbjhj+(hbo-a’s
式中:N為與組合的節點剪力設計值對應的該節點上柱底部軸向力設計值,當N 為壓力且N>0.3fcA 時,取N=0.3fcA;當N 為拉力時,取N=0;ζN為軸壓比影響系數;ζh為截面高度影響系數;ζf為翼緣影響系數。
2.3 試驗研究和計算分析證明
2.3.1 試驗研究表明,異形柱框架梁柱節點核心區的受剪承載力低于截面面積相同的矩形柱框架梁柱節點的受剪承載力,是異形柱框架的薄弱環節。為確保安全,對抗震設計的二、三、四級抗震等級的梁柱節點核心區以及非抗震設計的梁柱節點核心區均應進行受剪承載力計算。
2.3.2 對于節點承載力計算公式要考慮翼緣的有利作用;研究表明,肢高與肢厚相同的等肢異形柱框架梁柱節點核心區的水平截面面積可表達為ζfbjhj=bchc+hf(bf-bc),取bj=bc和hj=hc,則有ζf=1+,ζf為翼緣全部有效利用時的翼緣影響系數。
2.3.3 試驗表明,在相同條件下,節點水平截面面積相等時,等肢L形、T形和十字形截面柱的節點受剪承載力分別比矩形柱節點降低33%、18%和8%左右,這主要是由于節點核心區外伸翼緣面積(bf-bc)hf在節點破壞時未充分發揮作用所致。
2.3.4 不應采用“一”字形柱,注意保證異形柱要有足夠的翼緣,包括寬度與厚度,這不但是節點受剪承載力的需要,也是抗震設計時保證節點組合體延性的需要。
2.3.5 為提高節點的受剪承載力和改善節點的抗震性能,可采取梁端增設支托、梁(水平)加腋增加節點有效截面面積、局部采用鋼纖維混凝土提高節點區材料強度、或梁塑性鉸外移等辦法,這些辦法對于改善異形柱節點受剪性能的有效程度有的尚待進一步研究。
3影響異形柱節點抗剪能力的因素
3.1 軸壓比軸壓力提高節點核心區抗初裂能力的原因在于其增加了柱的受壓區面積,因而加大了斜壓桿的寬度,使參與斜壓桿機構的混凝土面積增大,同時梁筋傳遞給節點核心混凝土的邊緣剪力中有更多的部分匯入斜壓桿機構,造成節點核心混凝土開裂的邊緣剪力減小。另外,軸壓力提高,增大了主斜裂縫與水平方向的角度。軸壓力對通裂與極限荷載影響不明顯的原因是:在軸壓力下進行循環反復加載,致使節點核心區的混凝土累積損傷效應較無軸力作用時大,盡管軸壓力可以提高混凝土的抗剪強度,但加劇的累積損傷效應最終致使軸壓力的有利作用有所降低,對節點的通裂和極限荷載提高不明顯。
3.2 節點核心配箍率配箍率對初裂剪力影響不大,因為初裂時節點剪力Vj 主要取決于混凝土的抗拉強度,一旦裂縫形成,箍筋受力將大幅度增長,甚至屈服,桁架機構產生作用,箍筋開始參與抵抗節點剪力;而且由于箍筋的約束使混凝土的抗剪能力也有所提高。加載過程中箍筋沿節點核心高度方向應變分布不均勻,每層箍筋應力不等,并非全部同時屈服,根據箍筋應力的數據分析,在通裂狀態下沿節點核心高度方向80%范圍內箍筋屈服。在節點核心中部(對異型中節點則是在小核心中部較偏下部位)應力最大。這是因為在某一方向彎矩作用下,節點核心對角線兩個端部的混凝土在另一方向彎矩作用下產生的裂縫將閉合,該區域此時要承受壓力,對角線中部區域裂縫最寬,箍筋將承受原由混凝土承擔的拉力,導致節點核心中部箍筋應力最大。
3.3 柱截面高度變化對異形柱中節點而言,節點核心上下柱截面、左右梁截面不同會造成節點核心更易開裂。裂縫首先出現在節點“小核心”的位置,初裂荷載降低的幅度可達30%左右,對節點核心的通裂荷載影響不大。常規節點通裂后節點核心還有較大的能力承擔繼續增加的節點剪力,而異形柱節點則不同。
4異形柱設計中的建議
在實際工程設計中,我們應更加重視異形柱縱筋和箍筋、節點核心區抗剪承載力、軸壓比限值等問題的設計。
4.1 縱向鋼筋和箍筋縱向受力鋼筋宜采用HRB400、HRB335級鋼筋;箍筋宜采用HRB335、HRB400、HPB235級鋼筋。在同一截面內,縱向受力鋼筋宜采用相同直徑,其直徑不應小于14mm,且不應大于25mm。異形柱內折角處應設置縱向受力鋼筋。縱向鋼筋間距:二、三級抗震等級不宜大于200mm;四級不宜大于250mm;非抗震設計不宜大于300mm。當縱向受力鋼筋的間距不能滿足上述要求時,應設置縱向構造鋼筋,其直徑不應小于12mm,并應設置拉筋,拉筋間距應與箍筋間距相同。
異形柱應采用復合箍筋,嚴禁采用有內折角的箍筋。非抗震設計時,異形柱的箍筋直徑不應小于0.25d(d為縱向受力鋼筋的最大直徑),且不應小于6mm;箍筋間距不應大于250mm,且不應大于柱肢厚度和15d(d為縱向受力鋼筋的最小直徑);當柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率大于3%時,箍筋直徑不應小于8mm,間距不應大于200mm,且不應大于10d(d為縱向受力鋼筋的最小直徑);箍筋肢距不宜大于300mm。對于異形柱加密區箍筋的設置問題,在實際設計中往往會忽略如下幾個問題:①剪跨比不大于2的柱以及因設置填充墻等形成的柱凈高與柱肢截面高度之比不大于4的柱箍筋沒有全長加密。②三、四級抗震設計時,箍筋加密區最大間距其中一個規定是“應小于等于縱向鋼筋直徑的7倍”。這樣,當縱向鋼筋直徑為12mm或者14mm時,箍筋在加密區最大間距就相應不超過84mm和98mm了。但值得注意的是,就目前的規程來說,尚未對“縱向鋼筋”的定義作進一步的明確。規程中跟“縱向鋼筋”相關的提法有“縱向受力鋼筋”和“縱向構造鋼筋”,根據解析條文對“箍筋間距與縱筋直徑之比s/d”的理解,在本題述的“縱向鋼筋”應為“縱向受力鋼筋”。但是,這個界定在實際設計審查中,尚應和當地審查單位作進一步溝通明確,避免引起不必要的誤會。
4.2 節點核心區抗剪承載力超限問題根據《混凝土異形柱結構技術規程》5.3.1 規定:異形柱框架應進行梁柱節點核心區受剪承載力計算。在實際設計中,我們通過計算軟件分析后通常出現如下提示:
“** 節點域抗剪超限
N-C=3(29)Vjy=343.>FFC=0.23?鄢FC?鄢H?鄢B=279.”
這就是梁柱節點核心區受剪承載力不足所引起的。要避免梁柱節點核心區受剪承載力不足的情況,根據《混凝土異形柱結構技術規程》5.3.5框架梁柱節點核心區組合的剪力設計值的計算公式(5.3.5-1、5.3.5-2、5.3.5-3、5.3.5-4),我們需從以下幾個方面著手:
①減小柱的計算高度。②增加梁柱節點處梁的截面有效高度、截面高度。③減小節點左、右兩側梁端彎矩設計值。
另外,我們在利用PKPM等設計軟件對結構建模分析的時候,往往為了減小截面類型或者方便操作,通常在柱布置的時候進行了柱子的轉角,這時候Vj所顯示的超限方向就要根據原截面定義時的X、Y方向對應復核,而不是根據生成的圖形去判斷X、Y方向。
當然,我們不能單一的為了某個節點不出現超限而只針對該節點作設計,我們應該要做的首先是在結構布置、梁柱截面選取等方面去宏觀控制結構整體剛度的均勻分布,避免剛度突變等情況,從根本上去避免上述問題的出現。
4.3 軸壓比限值問題異形柱在單調荷載,特別在低周反復荷載作用下,粘結破壞較矩形柱嚴重,延性比普通矩形柱差,因此,異形柱的軸壓比限值比矩形柱嚴格得多。《規程》6.2.2條根據結構體系、截面形式、剪跨比、箍筋間距與縱筋直徑比s/d、箍筋直徑d和抗震等級確定,在0.45-0.85之間波動,比矩形柱結構的柱軸壓比限值低。所以,在程序試算后,應按上述條件初步確定出各柱的軸壓比具體限值,并在配筋簡圖中仔細查看各層柱的計算軸壓比是否有超限的。因為此時異形柱的實配縱筋和箍筋還是未知的,PKPM程序無法判斷每個柱的軸壓比具體限值,只有在軸壓比超過矩形柱結構的軸壓比限值時,程序才會報告軸壓比超限。因此,異形柱的軸壓比超限,必須逐一手工核算。
另外,在實際設計中,不可避免的出現有柱截面高度與寬度的比值不大于4但是柱截面寬度為200mm如700mm X 200mm的一字形矩形柱,由于該截面類型柱延性更弱于傳統的異形柱,這時候,我們需結合短肢剪力墻和異形柱的相關規定,對其軸壓比作出更嚴格的要求。當然,在實際設計中能避免該類型柱則盡量避免。
5結論和展望
對地震區節點受剪承載力計算公式不能簡單地理解為屬于承載能力極限狀態的受剪際載力問題,節點的設計要關注在強震作用下,梁端或柱端出現塑性鉸產生較大非彈性變型-即在吸收和耗散地震能量的過程中節點是否發生受剪破壞,從而不僅要考慮“承載力”而且必需考慮節點所連接的構件能否滿足或實現結構吸收和耗散地震能量的延性要求。
異形柱的設計中面臨的另一問題,就是異形柱框架在地震作用下破壞嚴重,因此,在實際工程抗震分析時,需要注意以下幾點:①異形柱框架結構不對稱時,扭轉對其受力的影響;②異形柱框架結構在地震作用下的彈塑性分析;③若條件允許,盡量合理適量設置抗震墻;④異形柱框架結構在截面設計方面的軟件的開發。
參考文獻:
[1]JGJ 3-2002,高層建筑混凝土結構技術規程[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.
前言
目前,由于我國經濟長期健康的發展,人民的生活水平日益提高,對于生活的需求也呈現出日益多元化的趨勢。單就建筑行業來講,很多地區興起了建筑工程的加層改進。這種方法不僅對國家資源的節約還是對個人財力物力的節省都是一次有效的促進,代表了建筑發展過程中的一大方向。然而在房屋的改造過程中,首先要做的是對其進行詳盡地檢驗和評估,以確保房屋改造之后安全有效。其次還要不斷優化房屋的改造技術,確保技術的優先,實現房屋改造的可行性與合理性。我認為,綜合各種建筑設施的特點,比較各種可操作的方案,可將房屋改造技術歸結為兩類。一是在原先固有的房屋基礎之上,對上部結構進行穩固、增層等措施。二是在上部既有的建筑結構基礎上,不斷穩固房屋建筑的地基。以上兩種方法相比較拆舊建新來說,不管是國家的資源節約還是個人物力財力的節省都是一次有效地促進,在城市建設和城市發展過程中十分具有可操作性。
1、技術特點
1.1 結構加固是將原建筑物鋼筋混凝土柱外包格構柱,格構柱由原基礎承臺面起,柱角加角鋼,柱體焊鋼箍,柱面包鋼網,達到增加鋼筋混凝土柱承載力的目的。
1.2 適用于毗鄰建筑物多,且周圍施工場地狹窄的舊樓加層、加固、擴建等改造工程。
1.3 無需增加特殊設備,工藝可操作性強,經濟實用,易于推廣。
2、適用范圍
本技術適用于建筑物的結構加層、加固等擴建改造工程。
3、工藝原理
在建筑物加層改造過程中根據設計圖紙柱截面的尺寸要求,采用鋼筋混凝土柱外包格構柱的加固施工技術,加大柱的承載力,并將格構柱接頭與新增樓層結構連接,達到加層擴建的目的。
4、頂層部分
(1)在既有建筑的基礎之上,根據原有建筑物的特點直接增加層級數。如果既有建筑物的特點屬于較小空間的磚混結構,并且在改造的時候沒有較大空間的要求,并且要求增加的層級數不超過三級時,就能直接在既有的墻體上直截了當地砌筑墻體,之后,增加樓板和頂層屋板。反之,如果既有的建筑結構系統不能對增加層級數后的總重量加以承載,那么就可以使得既有的墻面承重由橫向改為縱向,確保墻面受力平均。除此之外,在原有的基礎上,在增加建筑物層級數的過程中,一定要首先選用若干質量較輕的材料,比如空心磚、質量較強的防水、保溫材料等等,以此降低屋面的承載負荷。該種辦法最大的優勢便是時間短、成本低。然而需要注意的是,底部結構一定要予以加固,以此來增加樓房的穩定性,確保樓房的質量。
(2)架空梁法。若原建筑為縱橫墻混合承重的房屋,如辦公樓,教學樓,科研樓,病房樓等,加層時主要是支撐進深梁的內外縱墻磚垛承重強度不夠,同時發現與承重橫墻相連的內外縱墻磚垛是非承重墻垛,還有較大的承載潛力可利用。這時加層設計,設置“架空梁”,將其支撐在非承重墻垛上,讓此梁承擔加層荷載。在承重墻垛處架空,不讓其承擔加層荷載。經計算,若用此法加高一層,一般可不對舊樓墻體及基礎進行加固,加層時舊樓可正常使用,而且造價低,施工簡便。
(3)外套框架結構法。當建設單位希望將層數提高較多,要充分滿足使用要求時,采用外套框架結構,與原有房屋完全脫離。如果跨度很大,還可設計高度為一個層高的鋼筋混凝土空腹桁架,承受較大荷載,而且空腹部分作為樓層,可以降低樓層層高,減少工程造價,且兩桁架之間為一大空間層,便于建筑空間組合。若是采用無粘接后張法,預應力鋼絞索在空腹桁架的下弦施加一個預應力,可以進一步改善空腹桁架的受力性能,將層數加的更多,跨度更大,提高經濟效益。
從技術上權衡,一般條件下,外套框架結構更適合與三層及三層以下房屋上增設四層,以及多層住宅上增層。此法的優點是:加層施工時,舊房可正常使用,加層后無加固痕跡,可使立面全新。問題是:造價高,工期長,在地震區“高雞腿”不利抗震,外套框架結構每邊也需比舊房寬出2m左右,受地方限制。
5、地基基礎
(1)如何對底部結構的承載能力進行測評。通常而言,房屋的加層改造不可能不涉及到房屋地基的承載能力問題。特別是對那些直接建在既有建筑物的基礎上增層問題,合理有效地預測底部結構的承載能力就很關鍵。通過最顯而易見的分析我們可以得知,地基土長時間受到中立的作用,促使地基中相關水分得意揮發,地基的堅固度得以增強,這對地基的承載力來說是一次有效地促進。與此同時,樁基礎建筑物承載能力的大大增強也使得地基的堅固程度得以增強。根據在實踐過程中長期總結出來的經驗,我認為,要想預測地基承載力的提高,必須采用以下辦法:①土性指標規范查表法:根據現場鉆探得到的土性指標來得出增長后的地基承載力。 ②公式計算法:對在既有的房屋荷載作用下,地基承載力的增長,國內外都給出了一些公式,以便于通過計算求得增長后的地基承載力。③規范比較法:新的地基規范比老的規范要高。④地區經驗法:根據當地的實際經驗而提出的一些地基承載力增長的參數。
(2)地基承載力不夠的解決方法。當加層房屋的地基承載力不夠滿足加層的要求時,可以采用加固地基和擴大基地面積等方法解決。目前,在加層工程中運用較多的是托換技術,有坑式托換和樁式托換兩種:①坑式托換是直接在被托換的建筑物的基礎下分段,分批的挖坑,澆筑混凝土以取代原有較小的基礎。 ②樁式托換是利用原鋼筋混凝土條形基礎做承臺,將條形基礎改為樁基礎。樁式托換內容十分廣泛,可采用各種不同的樁型,如錨桿靜壓樁,該樁型利用原建筑的自重作為壓樁荷載,因而較通常的靜壓樁節省了龐大的反力架或打錨樁.采用錨桿靜壓樁可以通過千斤頂,準確控制樁的承載能力,從而避免建筑物的不均勻沉降。
6、結語
如上所述,在既有的建筑物基礎上實現加層改造,不僅對國家資源的節約還是對個人財力物力的節省都是一次有效的促進,代表了建筑發展過程中的一大方向。在房屋的改造過程中,首先要做的是對其進行詳盡地檢驗和評估,以確保房屋改造之后安全有效。其次還要不斷優化房屋的改造技術。與此同時,隨著國家經濟的不斷發展和建筑施工技術的大力推進,此種方法也具備了較強的可操作性。在具體建設過程中,建設部門要合理考慮,全面衡量,采取十分靈活的操作方法和操作思路,全面靈活地發揮創造性思維的優勢,不斷推陳出新,摸索各式各樣的建筑形式和建筑結構,全力做好建筑設施的加層改造工作。
參考文獻:
[1]趙健玲. 舊房加層改造設計方案及技術探討[J]. 科技資訊. 2005(22)
1.鋼結構的建筑特點
(1)民用建筑中采用鋼結構的建筑做法與傳統結構形式區別較大,施工中可借鑒的經驗不多,須做好前期細部設計,尤其是裝飾裝修與主體結構的結合。
(2)加工精度要求高,要加強構件加工工序質量控制及安裝順序的合理安排。
(3)焊接工作量較大,焊接質量要求嚴,對特殊工種人員的勞力組織及專業技能要求高。
(4)由于鋼結構高空作業防護難度大,施工中安全管理要引起高度重視。嚴格安全操作規程,強化全員安全意識。
2.工藝原理及關鍵技術
(1)對原鋼結構設計圖進行了細化擴大節點設計,并達到了構件制作與整體安裝的質量標準要求。
(2)采用先進、合理的加工機械設備(模具),防止構件出現焊接變形。提高鋼結構框架安裝精度。
(3)工序上進行了改進,在保證空間框架剛度的前提下先安裝完全部鋼框架主體結構后,再安裝各樓層板。
(4)對高層鋼結構工程內外裝飾裝修設計,采用科學合理的連接方式進行裝飾施工。
3.工藝流程及操作要點
3.1鋼結構節點細化設計
(1)應用繪圖軟件對鋼結構框架節點結構按平、立、剖面進行1:1繪圖放樣。施工圖紙細化設計,達到構件制作與整體安裝的質量標準。
(2)利用鋼結構計算軟件進行各類構件的受力計算,利用cad圖形設計平臺對復雜連接節點和復雜構件放大樣,建立鋼結構符號節點庫,實現圖形信息微機化。
3.2加工制作鋼結構構件
鋼結構構件全部采用場外加工.其中鋼柱每節按三層分段。在加工過程中要做好質量控制,并按照設計施工圖和gb50205—2001鋼結構工程施工及驗收規范的規定進行驗收。
3.3鋼結構安裝
3.3.1構件驗收、矯正
鋼構件在進入安裝現場后,由專業質量檢測人員對構件的質量進行檢查彈出鋼柱的安裝軸線。若發現在運輸過程中鋼構件發生變形缺陷后,馬上進行矯正和處理。
3.3.2地腳螺栓安裝工藝
將地腳螺栓全部用上、下螺帽固定在鋼套板上,用8的鋼筋將地腳螺栓焊接固定在基礎主筋上,加固完成后進行混凝土澆筑待上部結構安裝調整完成后對所有鋼柱底板下的間隙用c40細石混凝土進行二次灌注。
3.3.3安裝與校正
a.安裝順序。按結構平面形式分區段繪制吊裝圖,吊裝分區先后次序為:先安裝整體框架梁柱結構后樓板結構,平面從中央向四周擴展,先柱后梁、先主梁后次梁吊裝,使每日完成的工作量可形成一個空間構架,以保證其剛度,提高抗風穩定性和安全性。
b.鋼柱的安裝。為了便于調整柱的垂直度,在預埋螺栓上先擰上數個螺母(至少4個),全部擰到接觸基礎面,并用水平儀找平后,開始吊裝鋼柱。吊裝鋼柱時,為了防止意外事故出現(如雷雨天氣,必須停工),在柱的上端活系兩根纜風繩,可以四個方向臨時固定,也可用來調整垂直度測量校正。鋼柱吊裝就位后,用兩臺經緯儀和水平儀對鋼柱進行測控,微調通過調整柱底腳板下的螺母來實現。
c.主次橫梁的安裝。在第一個空間受力單元的4根鋼柱安裝完后,便可安裝柱之間的主橫梁和次橫梁。在吊裝過程中對吊點進行計算和試驗。安裝過程中先用撬棍插入鋼梁兩端的螺孔內,再將臨時螺栓擰入,待結構安裝精度調整達到標準規定后,將高強度螺栓自由穿人栓孔內。高強度螺栓的安裝順序原則上是以接頭處剛度較大的部位向約束較小的方向進行,擰緊順序是由螺栓群中心向四周進行,高強度螺栓緊固分為初擰和終擰,初擰扭矩一般控制在終擰扭矩的50%左右。
d.焊接。梁、柱安裝采用手工電弧焊。原則是采用結構對稱、節點對稱、全方位對稱焊接。多層焊接宜連續施焊,每一層焊道焊完后應及時清理檢查,清除缺陷后再焊。焊接接頭要求熔透焊的對接和角接焊縫。多層梁柱焊接時,應根據安裝情況先焊頂層柱與梁節點,其次焊底部柱與梁節點,最后焊中間部分的柱與梁節點在焊接頂層柱與梁節點時,應先焊柱頂垂直偏差較大的部位,以利用焊接后收縮變形應力達到減少柱頂垂直偏差。焊接順序宜從中間軸線柱向四周擴散施焊。
e.鋼柱加長連接。鋼柱安裝順序同首層,用高強螺栓將腹板兩側夾板緊固連接。在連接時,為避免造成軸線的積累誤差,則必須注意每節柱的定位軸線均應從地面控制軸線直接引出,以保證整根柱在允許偏差范圍內調整好后進行高強度螺栓初擰,待本層第一個空間結構受力單元安裝完畢并檢測合格后,對鋼柱連接螺栓進行終擰。
3.4鋼結構與裝飾材料連接方法
3.4.1隱框鋁合金玻璃幕墻
幕墻龍骨與h型鋼柱的連接件采用180mm×l00mm×10mm角鋼(l=100mm),型鋼表面熱鍍鋅防腐處理,龍骨為180系列隱框鋁合金型材,玻璃為中空鋼化鍍膜玻璃。本工程幕墻龍骨采用型鋼連接件直接焊于h型鋼梁上,焊接形式為滿焊,焊縫高度不小于8mm,焊接完按要求對焊點進行防腐處理。
3.4.2型鋼骨架金屬幕墻
本工程中外墻采用金屬夾芯橫墻板。幕墻龍骨采用方管,方管與h型鋼柱的連接件采用110mm×70mm×10mm角鋼(l=200mm),與主體h型鋼柱豎向間隔900mm焊接一個固定點。焊接形式為滿焊,焊縫高度不小于7mm;龍骨為180mm×70mm×20mm×3mmc型檁條。主體結構跨度為7.2m,c型檁條水平放置時,跨中撓度較大,影響受力要求,因此在跨中采用50角鋼豎向作支撐。
3.4.3樓地面工程
樓板混凝土底模采用壓型鋼板,規格為yx-76-344-688。厚度為lmm,壓型鋼板與鋼梁之問連接用栓釘規格為16×l10mm,間距400mm。混凝土澆筑前要驗算壓型鋼板的強度和剛度。
4.質量要求及技術措施
(1)專職質檢員對大型焊接、軋制h型鋼等主要材料認真進行質量驗收。
(2)構件上連接孔的孔徑、孔距進行全部跟蹤生產檢查,對樣板、模具、胎具每天至少檢查一次。
中圖分類號:TU97 文獻標識碼:A
1、前言
多高層建筑結構設計的優劣關系到建筑后期的使用效果和安全性,所以,分析過高層建筑結構設計的特點,并分析需要注意的問題,提出設計的有效策略極其重要。
2、多高層建筑結構設計的特點
2.1、軸向變形不容忽視
高層建筑中,豎向載荷很大,能在柱中引起較大的軸向變形,對連續梁彎矩產生影響,造成連續梁中間支座處的負彎矩減小,跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大;此外還會對預測構件的下料長度產生影響,要求根據軸向變形計算值,對下料長度進行調整;另外對構件剪力和側移產生影響,與考慮構件豎向變形比較,會得出偏于不安全的結果。
2.2、結構延性是重要設計指標
相對于底層建筑而言,高層建筑的結構更柔和一些,在地震作用下的變形更大一些。為了使高層建筑結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力,避免倒塌,特別需要在構造上采取恰當的措施,來保證結構具有足夠的延性。
2.3、水平荷載成為決定因素
一方面,因為高層建筑樓房自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數值,僅與建筑高度的一次方成正比;而水平荷載對結構產生的傾覆力矩以及由此在豎構件中引起的軸力,是與樓房高度的兩次方成正比;另一方面,對某一定高度樓房來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風荷載和地震作用,其數值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度變化。
3、高層建筑結構設計選型
高層建筑的結構體系作為抵抗來自垂直和水平方向荷載的傳力途徑,它主要是利用抗側力體系和相關的水平構件與豎向構件將荷載傳到基礎部分。
高層建筑結構體系按照建筑材料可以分為鋼、混凝土組合結構,鋼、混凝土混合結構,鋼結構。這其中鋼筋混凝土結構體系因為其成本低、耐火耐久等優良的性能而廣泛應用于各類工程中,但是它本身仍舊存在一些如施工慢、自重大等缺點。而鋼結構體系除了具有施工方便、抗震性能好、強度高等優點外,同時還有著例如防火性差、成本高等缺點。鋼、混凝土組合結構雖然繼承了二者的優點,但是其節點部分的構造復雜,所以并不能被廣泛應用。同樣地,鋼、混凝土混合結構一樣結合了兩者的優點,但是在兩種材料的連接方面仍舊存在技術問題。高層建筑結構體系常用的有框架、剪力墻結構,框架-剪力墻結構。框架結構因為是利用柱、梁等結構來承重的,所以這種結構體系的側向位移相對較大,一般適用于低于50m的建筑。剪力墻結構因為是靠高層建筑的墻體來承重的,所以這種結構的整體性能相對較好,不易產生水平方向的變形,一般多應用于高層建筑,但是因為其在平面上的布置不夠靈活,所以很少在公共建筑設計中使用。而框架-剪力墻組合結構則是結合了兩者的優點、改善了其中的缺點,所以被廣泛應用于高層建筑的結構設計中。另外還有筒體結構、框-筒結構等。
4、對高層建筑結構進行設計的一些實例分析
某員工宿舍,建筑共九層,總高33.5米,綜合長度是85.96米。第一層為員工食堂,從二層到六層為員工的宿舍,七層到九層作為公司高級員工的住所。結構設計中,按七度區設防,特征周期是0.35S,地震加速度是0.15進行抗震設計,主體采用現澆鋼筋混凝土的框架結構。在結構分析時,將整個的建筑結構主要分成兩個單元,并且通過設縫將單元的長度均為42.7米。因本工程室內的墻體比較多,導致了邊柱與中柱都要承受很大荷載。在建筑的底層柱上應用的是C40的混凝土材料,中柱的橫截面積大約在950*1000。在最開始試算時,第一個周期為扭轉周期。依照技術規程之中所規定的內容:結構扭轉為主要內容的第一自振周期是Tt和平動為主第一自振的周期T1的比值,A高度的高層建筑這個比值不可以大于0.9。在最開始的試算之中,Tt和T1的比值,均超過規范要求大于0.9,在之后的試算之中。通過以下措施進行調整。
將底層的角柱橫截面積調整為850*800,同時將底層中柱的橫截面積調整成950*950,底層邊柱的橫截面接調整成900*950,通過結構試算,第一個周期為平動周期,且Tt/T1的比值為0.87,滿足規范要求,使整個結構順利完成。但是一旦框架柱的橫截面積過大,就會對下面的一些樓層平面在使用功能上有一定的影響,比如房間與衛生間的框架柱截面太大,就會對使用功能造成一系列影響。對于此工程來說,如果在一些適當的位置進行剪力墻的假設,使底層的角柱截面調整成500*500,而底層中柱和邊住的橫截面積調整成600*600,并將其進行計算,會使經濟上的指標有一定的提高。
一般在建筑結構設計時,普遍都是依照傳統設計的經驗與結構規范以及建筑任務書所要求的內容,來將結構的類型確定之后,依照規范對于各種橫截面積的大小與位置進行確定,而且一般依照實際的建筑平面以及功能對建筑構件進行位置的確定之后,普遍先對截面與剪力墻的尺寸進行確定,之后再實行復核的計算。一旦截面大小不合適或者是構件的位置不適當,就需要進行重新的調整而進行釋放的核算,直到取得了合理的構件位置與數量以及截面的大小。這個過程之中一般需要進行很多的試算與調整,體現了建筑結構布置合理的重要性質。而在此工程剪力墻的實際布置之中,出現了很多的困難,因為建筑平面功能里一層到六層的格局是不相通的而地下還要求有大空間的車庫與汽車的坡道。在設計中不但要滿足于上下的剪力墻能夠對齊,還要不影響建筑的功能,通過多次的試驗之后在該剪力墻的布置處理之中應用相應原則來處理。
5、設計殊問題的處理
5.1、框剪結構中剪力墻的數量與位置
剪力墻的布置應本著均勻分散的原則盡量布置在建筑的周邊,并使其剛度中心和質量中心盡量重合,可以按底層結構截面面積與樓面面積之比為5%初步確定剪力墻截面厚度與柱截面,通過初步設計調整截面,使結構分析結果的周期和位移,控制在合理范圍之內。
5.2、豎向剛度變化的處理
為了調整剛度沿豎向的均勻分布,混凝土墻厚和柱子截面尺寸沿豎向逐漸變小,混凝土強度等級也應由下至上逐漸變小,并相互交錯。在結構剛度有明顯變化、受力有可能突變的樓層,如地下室頂板、裙房頂板及裙房過渡層的上下層樓板、塔樓的大屋面及開大洞口的樓層,均將樓板加厚,并雙層配筋,以增加樓板的平面剛度,起到剛性橫隔板的作用。
5.3、鋼骨柱節點的處理
鋼骨混凝土柱節點處鋼筋較密,混凝土澆筑困難。設計中梁柱縱筋均采用Ⅲ級(HRB400)鋼筋,以減少鋼筋根數,柱子鋼筋則集中布置在四角,同時采取寬扁梁方案,縱橫交叉梁選擇不同梁高和梁寬,窄梁縱筋部分(大于1/3)從鋼骨穿過,部分與節點鋼板焊接。寬梁縱筋部分從鋼骨兩側繞行,部分與節點鋼板焊接。
5.4、位移的限值問題確定
在高層建筑中,決定其頂點位移的限值因素不僅是數值大小,還與振動頻率密切相關。一般人對高層建筑中的振動頻率感知是很敏感的,而對震動幅度的大小則相對較弱,因此只要結構的擺動頻率不是過高就能滿足建筑的應用舒適度,對于為了避免由于結構的變形過大而產生的層間相對位移現象,限值在現有的規范中是較嚴格的,可以適當放松其指標規定。再加上各種計算程序在算法中的區別,同一個結構若采取不同的程序進行計算,那么對層間位移數值也會造成較大差異,最主要原因就是每個軟件對“層間位移”的定義各不相同,有些是充分考慮樓層在經過轉動后其最大角點的位移狀況,有些則單指樓層的形心位移情況。對于較規則的高層建筑而言,形心位移是十分重要的,而角點位移則主要反映出結構樓層實際位移狀況,也是工程師在結構設計中應注意的問題。
6、結束語
綜上所述,多高層建筑結構設計的過程中,要注意設計的要點問題,同時,設計方案必須要科學合理,要結合項目工程的實際情況,重點問題要重點分析,展開設計。
短肢剪力墻結構是指墻肢的長度為厚度的5-8倍剪力墻結構,常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。
這種結構型式的特點是:
①結合建筑平面,利用間隔墻位置來布置豎向構件,基本上不與建筑使用功能發生矛盾;
②墻的數量可多可少,肢長可長可短,主要視抗側力的需要而定,還可通過不同的尺寸和布置來調整剛度中心的位置;
③能靈活布置,可選擇的方案較多,樓蓋方案簡單;
④連接各墻的梁,隨墻肢位置而設于間隔墻豎平面內,可隱蔽;
⑤根據建筑平面的抗側剛度的需要,利用中心剪力墻,形成主要的抗側力構件,較易滿足剛度和強度要求。
對短肢剪力墻結構的設計計算,因其是剪力墻大開口而成,所以基本上與普通剪力墻結構分析相同,可采用三維桿-系簿壁柱空間分析方法或空間桿-墻組元分析方法。其中空間桿墻組元分析方法計算模型更符合實際情況,精度較高。雖然三維桿系-簿壁柱空間分析程序使用較早、應用較廣,但對墻肢較長的短肢剪力墻,應該用空間桿-墻組元程序進行校核。
在進行以上分析后,這種結構在結構設計中仍然有需要引起重視的方面。
(1)由于短肢剪力墻結構相對于普通剪力墻結構其抗側剛度相對較小,設計時宜布置適當數量的長墻,或利用電梯,樓梯間形成剛度較大的內筒,以避免設防烈度下結構產生大的變形,同時也形成兩道抗震設防;
(2)短肢剪力墻結構的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢,當有扭轉效應時,會加劇已有的翹曲變形,使其墻肢首先開裂,應加強其抗震構造措施,如減小軸壓比,增大縱筋和箍筋的配筋率;
(3)高層短肢剪力墻結構在水平力作用下,顯現整體彎曲變形為主,底部小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉剪力,由一些模型試驗反映出外周邊墻肢開裂,因而對外周邊墻肢應加大厚度和配筋量,加強小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應在兩個方向上均有連接,避免形成孤立的“一”字形墻肢;
(4)各墻肢分布要盡量均勻,使其剛度中心與建筑物的形心盡量接近,必要時用長肢墻來調整剛度中心;
(5)高層結構中的連梁是一個耗能構件,在短肢剪力墻結構中,墻肢剛度相對減小,連接各墻肢間的梁已類似普通框架梁,而不同于一般剪力墻間的連梁,不應在計算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調,使其設計內力降低,應按普通框架梁要求,控制砼壓區高度,其梁端負彎矩鋼筋可由塑性調幅70%-80%來解決,按強剪弱彎,強柱弱梁的延性要求進行計算。
2 異形柱結構
異形柱結構是指柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2-4,相對于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。它包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻,常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。
這種結構的特點是:
①由于截面的這種特殊性,使得墻肢平面內外兩個方向剛度對比相差較大,導致各向剛度不一致,其各向承載能力也有較大差異;
②對于長柱(H/h>4)可以不考慮剪切變形的影響,控制軸壓比較小時,受力明確,變形能力較好。而對短柱(H/h
③異形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范圍之外,受力時要靠各柱肢交點處核心砼協調變形和內力,這種變形協調使各柱肢內存在相當大的翹曲應力和剪應力,而該剪應力的存在,使柱肢易先出現裂縫,也使得各肢的核心砼處于三向剪力狀態,它使得異形柱較普通截面柱變形能力低,脆性破壞明顯;
④特別是異形柱不同于矩形柱,它存在著單純翼緣柱肢受壓的情況,其延性更差。
在進行異形柱結構設計時,除滿足高規中對結構布置要求外,還應注意幾個方面的問題:
(1)異形框架的計算
由于其截面的特殊性,在柱截面對稱軸內受水平力作用時,彈性分析計算其翹曲應力很小,此時如同承受水平力的偏壓構件,仍可按平截面假定分析,按砼設計規范計算,特別是在框――剪,框――筒結構中,對6度及其以下烈度區的Ⅰ、Ⅱ類場地,框架柱只承擔水平風載的一小部分,如按一般偏壓柱計算,誤差較小。此時異形柱可用等剛度等面積代換成矩形柱后由程序進行整體分析。而在水平力較大,且水平力作用在非主軸方向,則翹曲應力不容忽視,按平截面假定誤差較大,則應對異形柱框架結構進行有限元分析,決定內力和配筋位置及大小。
(2)軸壓比控制
對框架結構,框-剪結構,柱的延性對于耗散地震能量,防止框架的倒塌,起著十分重要的作用,且軸壓比又是影響砼柱延性的一個關鍵指標。由試驗結構分析,柱的側移延性比隨著軸壓比的增大而急劇下降。
在高軸壓比情況下,增加箍筋用量對提高柱的延性作用已很小,因而軸壓比大小的控制對柱的延性影響至關重要,特別是異形柱結構剪力中心與截面形心不重合,剪應力使砼柱肢先于普通矩形壓剪構件出現裂縫,產生腹剪破壞,加上異形柱多屬短柱,這些導致異形柱脆性明顯,使異形柱的延性普遍低于矩形柱,因而對異形柱的軸壓比要嚴格控制。
當高層建筑的高度進一步加大時,其水平力的影響會愈來愈顯著,對結構的延性要求也愈高。由天津大學土木系對異形柱延性資料可知,影響異形柱延性的因素比普通柱要復雜,且不同的柱截面形式,如L型、T型、十字型,在相同水平側移下,其延性性能也有較大差異,因而,軸壓比控制應參考天津規程。但天津規程的控制過于繁鎖,在結構計算中,柱的縱筋與箍面的直徑還沒有設定,因而箍筋間距與縱筋直徑的比值還無法確定。為在實際工作中便于使用,可按不同的截面形式(L、T、十字型)與不同的抗震等級兩項指標從嚴控制,對低烈度地區的這類結構是能夠滿足其延性要求的。
1.短肢剪力墻結構
短肢剪力墻結構是指墻肢的長度為厚度的5-8倍剪力墻結構,常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。
這種結構型式的特點是:
①結合建筑平面,利用間隔墻位置來布置豎向構件,基本上不與建筑使用功能發生矛盾。
②墻的數量可多可少,肢長可長可短,主要視抗側力的需要而定,還可通過不同的尺寸和布置來調整剛度中心的位置。
③能靈活布置,可選擇的方案較多,樓蓋方案簡單。
④連接各墻的梁,隨墻肢位置而設于間隔墻豎平面內,可隱蔽。
⑤根據建筑平面的抗側剛度的需要,利用中心剪力墻,形成主要的抗側力構件,較易滿足剛度和強度要求。
對短肢剪力墻結構的設計計算,因其是剪力墻大開口而成,所以基本上與普通剪力墻結構分析相同,可采用三維桿-系簿壁柱空間分析方法或空間桿-墻組元分析方法。其中空間桿墻組元分析方法計算模型更符合實際情況,精度較高。雖然三維桿系-簿壁柱空間分析程序使用較早、應用較廣,但對墻肢較長的短肢剪力墻,應該用空間桿-墻組元程序進行校核。
在進行以上分析后,這種結構在結構設計中仍然有需要引起重視的方面。
(1)由于短肢剪力墻結構相對于普通剪力墻結構其抗側剛度相對較小,設計時宜布置適當數量的長墻,或利用電梯,樓梯間形成剛度較大的內筒,以避免設防烈度下結構產生大的變形,同時也形成兩道抗震設防。
(2)短肢剪力墻結構的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢,當有扭轉效應時,會加劇已有的翹曲變形,使其墻肢首先開裂,應加強其抗震構造措施,如減小軸壓比,增大縱筋和箍筋的配筋率。
(3)高層短肢剪力墻結構在水平力作用下,顯現整體彎曲變形為主,底部小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉剪力,由一些模型試驗反映出外周邊墻肢開裂,因而對外周邊墻肢應加大厚度和配筋量,加強小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應在兩個方向上均有連接,避免形成孤立的“一”字形墻肢。
(4)各墻肢分布要盡量均勻,使其剛度中心與建筑物的形心盡量接近,必要時用長肢墻來調整剛度中心。
(5)高層結構中的連梁是一個耗能構件,在短肢剪力墻結構中,墻肢剛度相對減小,連接各墻肢間的梁已類似普通框架梁,而不同于一般剪力墻間的連梁,不應在計算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調,使其設計內力降低,應按普通框架梁要求,控制砼壓區高度,其梁端負彎矩鋼筋可由塑性調幅70%-80%來解決,按強剪弱彎,強柱弱梁的延性要求進行計算。
2.異形柱結構
異形柱結構是指柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2-4,相對于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。它包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻,常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。
這種結構的特點是:
①由于截面的這種特殊性,使得墻肢平面內外兩個方向剛度對比相差較大,導致各向剛度不一致,其各向承載能力也有較大差異。
②對于長柱(H/h>4)可以不考慮剪切變形的影響,控制軸壓比較小時,受力明確,變形能力較好。而對短柱(H/h
③異形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范圍之外,受力時要靠各柱肢交點處核心砼協調變形和內力,這種變形協調使各柱肢內存在相當大的翹曲應力和剪應力,而該剪應力的存在,使柱肢易先出現裂縫,也使得各肢的核心砼處于三向剪力狀態,它使得異形柱較普通截面柱變形能力低,脆性破壞明顯。
④特別是異形柱不同于矩形柱,它存在著單純翼緣柱肢受壓的情況,其延性更差。
在進行異形柱結構設計時,除滿足高規中對結構布置要求外,還應注意幾個方面的問題:
2.1異形框架的計算
由于其截面的特殊性,在柱截面對稱軸內受水平力作用時,彈性分析計算其翹曲應力很小,此時如同承受水平力的偏壓構件,仍可按平截面假定分析,按砼設計規范計算,特別是在框—剪,框—筒結構中,對6度及其以下烈度區的Ⅰ、Ⅱ類場地,框架柱只承擔水平風載的一小部分,如按一般偏壓柱計算,誤差較小。此時異形柱可用等剛度等面積代換成矩形柱后由程序進行整體分析。而在水平力較大,且水平力作用在非主軸方向,則翹曲應力不容忽視,按平截面假定誤差較大,則應對異形柱框架結構進行有限元分析,決定內力和配筋位置及大小。
2.2軸壓比控制
對框架結構,框-剪結構,柱的延性對于耗散地震能量,防止框架的倒塌,起著十分重要的作用,且軸壓比又是影響砼柱延性的一個關鍵指標。由試驗結構分析,柱的側移延性比隨著軸壓比的增大而急劇下降。
在高軸壓比情況下,增加箍筋用量對提高柱的延性作用已很小,因而軸壓比大小的控制對柱的延性影響至關重要,特別是異形柱結構剪力中心與截面形心不重合,剪應力使砼柱肢先于普通矩形壓剪構件出現裂縫,產生腹剪破壞,加上異形柱多屬短柱,這些導致異形柱脆性明顯,使異形柱的延性普遍低于矩形柱,因而對異形柱的軸壓比要嚴格控制。
當高層建筑的高度進一步加大時,其水平力的影響會愈來愈顯著,對結構的延性要求也愈高。由天津大學土木系對異形柱延性資料可知,影響異形柱延性的因素比普通柱要復雜,且不同的柱截面形式,如L型、T型、十字型,在相同水平側移下,其延性性能也有較大差異,因而,軸壓比控制應參考天津規程。但天津規程的控制過于繁鎖,在結構計算中,柱的縱筋與箍面的直徑還沒有設定,因而箍筋間距與縱筋直徑的比值還無法確定。為在實際工作中便于使用,可按不同的截面形式(L、T、十字型)與不同的抗震等級兩項指標從嚴控制,對低烈度地區的這類結構是能夠滿足其延性要求的。
Abstract: how to strengthen the competitiveness of the enterprises, and to strengthen the enterprise of the capital cost control, so as to improve the economic benefit of enterprise in order to ensure that the enterprise in the market in an invincible position is currently building enterprise faces a severe problem. Construction enterprises in the engineering cost for each project and the quality of the project is particularly important to the relationship between the, the direct impact on the economic efficiency of enterprises and market competitiveness.
Keywords: steel structure building; Project cost; Management work
中圖分類號:TU723.3 文獻標識碼:A 文章編號:
隨著社會主義經濟市場的發展,建筑行業的發展也跟著市場的發展加大速度,尤其是改革開放之后,建筑行業的發展速度更是如雨后春筍般遍地出現,因此,企業的競爭非常的激烈,而作為現在的建筑施工企業來說,如何加強企業的競爭力,加強企業的資金成本控制,從而提高企業的經濟效益以保證企業在市場上立于不敗之地是目前建筑企業面臨的一個嚴峻問題。尤其是在負責鋼結構的建筑工程企業中對于每個項目的工程造價以及項目工程的質量之間的關系尤為重要,直接影響著企業的經濟效益和市場競爭力。
一、鋼結構建筑工程造價管理工作的情況
1、工程造價管理工作的隊伍整體素質低
在進行工程施工預結算的編寫工作的時候,是一項非常費心費力又繁瑣的過程,尤其是在編制過程中還要留心經濟與技術之間的相對結合,因此,對于工程造價管理的編審工作人員的要求就特別的高,不單要有一定的建筑施工設計的專業知識,還必須要有一定的預算知識。
2、工程造價的信息落后
目前,我國的工程造價信息處于相對落后的地位。在社會主義市場經濟發展的環境下,企業要想在競爭中處于不敗之地和提高經濟效益,就應該準確的及時的關注和捕捉到市場的各種價格信息,從而使企業的造價工作人員能夠對市場的價格進行較為準備的估價和預算。
3、工程造價的管理體制不全
目前,建筑施工工程的定額分為全國、行業、地區等幾個部分的統一定額,而且還有補充定額和企業定額等。但是由于每個省市的建筑工程都會根據本省本市的不同頒布不同的省政定額和市政定額,由于省市的要求和尺度都有所不同,使企業在使用定額的時候都難以選擇,而相關部門無法進行判定。
4、工程造價管理工作缺乏必要的監控
目前在建筑市場的交易中還存在著一些不正當的競爭,比如拖欠工程款、盲目的壓低造價、壓縮施工期限等現象頻繁出現,從而導致了很多的工程項目質量非常差、效益低、施工期限長,給施工方和建設方都帶來了一定的惡劣后果。
二、鋼結構建筑工程各階段的造價管理工作控制
1、設計階段時的造價管理工作
在建筑工程初期的設計階段時的造價管理工作是重點和關鍵時段。雖然說設計費用在整個的建筑工程中所占的比例不是很大,但是設計時的質量好壞對于工程的建設工期和建設費用都會有一定的影響。尤其是在工程初期的設計工作中很多人都只會重視于經濟和技術,但是對于經濟上的節省都給予少量的考慮,從而對于成本的控制都有一定的影響,而設計階段的造價管理對于整個工程的投資具有重要的影響。
2、招投標階段時的造價管理工作
招投標階段時的工程造價是對于工程的質量、施工進度具有相當重要的作用,尤其是對于設備、材料的采購和施工進行招標的時候,對于成本的控制都有一定的要求,尤其是對于工期和工程款的結算尤為重要。
3、施工過程中的造價管理工作
在施工階段的時候,是整個建筑工程最為重要的及資金投入最大的階段,建筑行業的主要目的就是盈利和企業的效益。在施工階段時造價的管理是最為基本的,而施工階段的成本控制最為關鍵的就是對于工程變更的時候要進行有效地控制。對于施工時的施工清單報價都會選擇“低價中標”這一基本規律,因此,從基本上入手,進行造價管理和監督,使成本得到控制。
4、竣工時的造價管理工作
竣工時的管理工作是造價管理的最后實施階段,以預算、合同、定額和竣工資料等,以政策為主要依據,對于工程款進行決算的審核從而確定工程量,將簽證的費用進行落實,使得經過審核后的結算能夠真正的使工程的實際造價得以體現。
三、鋼結構建筑工程造價管理工作的對策
1、加強工程造價管理工作的整體素質
在工程造價管理工作中,各個級別的工作人員都是進行造價管理的主要,尤其是中國加入WTO之后,面臨的來自全球嚴峻的經濟形勢下,對工程造價人員的要求也就越來越高,要對工程造價人員進行全面的及時的培訓,使其滿足和適應建筑行業的工程建設造價和控制的新要求。
2、加強造價信息的及時補充
企業要適應市場的發展和需求,就要及時正確的捕捉到市場的價格變化信息,而政府部門也可以進行定期的各種工程的造價信息,使各企業的估算師和造價人員對于工程的價格進行估算和造價作為參考,從而來指導工程的項目投資和造價。
3、健全造價工程管理體制
由于目前相關的管理部門在進行監督管理工作的時候很多都是依據自律來落實各種政策,然而嚴格來說,很多時候要想做到自律是非常難的。因此,政府部門就得應該在工程造價管理方面著重著手于管理體制的健全和完善,使得企業在進行工程造價估算的時候有法可依,使建筑造價市場處于公平公正的環境下。
4、分清各部門崗位職責,將職能落實到實處
各級政府主管部門要政企分開,分清楚各個部門的崗位職責。對于造價行政的主管部門要著重于宏觀的調控手段,制定相關的政策和進行有效的市場監督工作。對于工程造假的管理部門應該明確其主體,使管理部門進行全面、專業的進行監督工作,使整個建筑工程市場得到規范。
總體來說,建筑工程的造價管理工作是一項較為復雜的系統性工作,而建筑工程的各個建設階段的造價都有其不同的特點,因此,在整個建筑工程建設過程中,造價所起到的作用和其的重要地位也都各不相同,在受到各種方面因素的影響之后,對于企業的發展和經濟效益都會有一定的影響。只有在進行造價管理工作的時候進行一環扣一環,緊緊相連的管理工作和控制,才能夠在一定的程度上保證項目的工程建設有序順利地進行,從而使企業和工程項目的投資都能取得較好的效益。
目前,隨著我國經濟的持續發展,人們對房屋的需求量日益增大,高層建筑建設規模不斷擴大,以更好地解決我國的人口居住問題,提高人們的生活水平。然而,近年來由于高層房屋修筑的增加,房屋的結構也變得越來越復雜,從而給高層房屋施工帶來了一定的難度,而隨著高層建筑施工環節的增加,我們需要加大高層建筑施工質量控制,以確保建筑施工的質量。下面結合工作實踐,主要就高層建筑結構的施工特點以及施工技術應用進行了論述。
1 高層建筑的結構類型及施工過程
1.1 高層建筑結構概述
(1)框架結構:在高層建筑施工中,首先應該做的就是將建筑的基本框架搭建起來,這是建筑施工的根本所在,主要是由建筑的梁和各部部位的柱構成的,將他們相互連接組成框架的結構,這種結構在多層房屋的建筑施工中是比較常見的。框架是整個建筑的根本所在,因此在實際施工中一定要加強框架的強度使其不容易變形更加堅固,承擔起基礎的作用。由于高層建筑的形態各異,所以框架的設計是可以非常靈活的,同時框架的抗震性相比之下是非常弱的,這就需要建筑中的其他結構與之相呼應進行加固。
(2)剪力墻結構:通過鋼筋混凝土墻材料結合建筑物的內外側墻體組成的就是剪刀墻結構。它施工時通過大模等相關技術使建筑物平面分成很多的開間,進而建筑物的水平和豎直方向的負荷得到很大程度的減少,它具有高強度的作用。
(3)框架與剪力墻相互結合構成的結構:在高層建筑超過15 層的建筑施工中,就應該使用框架與剪刀墻相互結合的結構體系進行加強穩固和抗震的施工,這樣的施工結構可以很好地將平面格局分配合理,具有很堅固的建筑物基本結構。
(4)筒體結構:建筑物的側面承重力通過筒體結構完成,將各個筒體固定在建筑物的基礎之上進而形成了一個將高層建筑封住的壁梁。它主要是懸空的,這樣的設計有利于高層建筑可以消除側力造成的彎矩。
1.2 高層建筑物的施工過程
(1)高層建筑物基本框架結構的施工:高層建筑物基本框架結構的施工是非常重要的,決定著建筑物的質量安全。基本框架的施工過程有兩種,第一種是先對建筑基礎進行澆注施工,這很大程度地解決了如何對高強混凝土進行制造和澆注問題,然后就是將建筑的大梁和樓板一起裝在預先設計好的位置。另一種方法就是先把建筑的梁進行裝制,再進行澆注混凝土,最后把建筑物的樓板吊起來。這樣施工過程有利于將各個模板相互合理地組合起來。
(2)高層建筑大模板的施工特點:在對高層建筑物進行大模板施工時,大部分建筑物都已經超過16層。在剪刀墻的平面上通過充分地利用大模板進行澆注施工,同時在建筑物的外部墻體上使用磚進行砌筑,在內部墻里是通過使用鋼筋混凝土設計的,充分地使得建筑物具有很穩健的結構。
(3)筒體結構的施工:筒體的結構設計工程是比較大的,根據筒體的基本特點分析,使得進行建筑物施工時要大量的筒體結構,使得運輸的過程很難有效地進行,用相關技術設備將筒體垂直運送到樓板上是容易受到季節和環境的影響的,這樣的施工過程是需要很長的時間的,技術工人通過運用提模的施工方法,將各個筒體從底部一層層地輸送到梁、柱等框架結構上的。
2 高層建筑結構的施工技術應用
2.1 高層建筑梁式轉換層施工
梁式轉換層采取把上部剪力墻落于下部的轉換大梁框支梁之上,同時由框支柱支持框支梁,工程上把這個稱為梁式框支剪力墻結構。梁式轉換層結構的傳力方式采取墻-梁-柱,傳力直接且明確,在實際的工程上不僅便于計算、分析,而且其施工也是簡單明了。在底部大空間框支剪力墻的結構體系中得到廣泛應用,是因為其梁式轉換層因其獨特的優勢,但是對上下軸線錯位結構,由于需要較多轉換次梁,也就有著比較明顯的局限性。在工程實踐中,其結構形式多種多樣,基本原理大多采取用下部的轉換大梁以支托上部的結構。
總的來說,進行高層建筑轉換層的設計時,因為下部樓層空間比較大,轉換層高度就有可能發生突變,這就需要考慮把轉換層上、下樓層的結構抗側剛度和承載力設計達到一致,以確保轉換層的傳力部位有效,來滿足高層建筑抗強風與抗震設計的要求。在進行轉換層的抗震設計時,除了要考慮風荷載、豎向荷載或水平地震作用以外,還要對豎向地震的作用進行計算。豎向地震剪力計算一般可通過反應譜法或者動力時程計算,工程上往往近似考慮把轉換層地震豎向剪力以重力荷載內力乘增大系數(通常選取 1.1)。在對上部無完整剪力墻進行設計過程中,如果其不符合前述框支梁條件,那么設計時先應符合《建筑抗震設計規范》的規定,計算時要按照轉換梁設計由剪壓比控制來確定,應當具有合適的含箍率。
2.2 高層建筑的鋼結構施工
鋼結構高層建筑的施工,通常根據建筑本身的特點進行施工。鋼結構的焊接、吊裝、安裝和拆除等都有相當嚴格的要求。對于那些較高的高層建筑,外框基本都是以全鋼結構為框架,通過鋼梁斜撐和核心筒的連接來達到建筑結構的穩定性,并通過樓面鋼板的鋪設與混凝土的澆筑來保障樓面的平面剛度。另外,在進行鋼結構施工時,塔吊的起重能力對鋼結構的施工質量與效率有著直接影響,所以在進行鋼結構的施工時,除了應嚴格進行鋼結構的測控、吊裝和焊接技術之外,還要嚴格地控制塔吊等輔助設備。在鋼結構中焊接技術也是十分重要的,由于鋼結構的焊接技術內容比較復雜,而且質量要求較高,施工任務較重,所有在施工過程中需要采取合理的焊接工藝才可保證工程質量。通常工程焊接的方式一般采用斜立焊和立焊的方式進行,采用二氧化碳氣體保護焊,在焊接時尤其要注意好焊槍的施焊角度、焊絲伸出長度、焊縫層間清理,從而形成一套完整的焊接操作方法,完成鋼結構的焊接工作。
2.3 高層建筑的混凝土結構施工
在高層建筑結構的施工中,混凝土的施工技術顯得尤為重要。由于高層建筑的施工周期較長,混凝土可能會受到氣候與工作條件的影響,這時就要控制好混凝土的強度。在開工之前,要按高層建筑的設計要求來配制不同強度等級的混凝土,并進行相應的強度測試,等到試驗結果出來后,為了達到高層建筑的施工標準就要對混凝土的配合比進行一定的調節。在泵送混凝土時要進行細致的檢查,因為在高層建筑施工時施工單位為了搶工期都會忽視養護的時間,在對混凝土澆筑時沒有完整的養護措施與具體方案,易產生混凝土結構的問題。試驗需要調整的是砂石、水泥和含水率的配合比,在調整過程中需要根據實際情況來調整,嚴格計算配合比,保障工程的施工質量。在混凝土養護時,要從人員、水源、養護時間要求、晝夜和覆蓋等多角度考慮采取措施,還要注意根據不同水泥品種來確定養護時間,并且加強養護期督查工作。除此之外,也需注意非混凝土的質量問題所產生的裂縫,設計中需要設置一些永久性伸縮縫,防止因結構斷面突變而產生的應力集中,要高度重視構造鋼筋的配置,對采取混凝土小型砌塊等輕質墻體,要增設間距不超過3m的構造柱,較大層高的墻高中部要增設混凝土腰梁,需特別留意梁底的砌筑要求和屋面保溫與隔氣層的合理設置。
3 結語
總而言之,隨著我國經濟的發展和人們生活水平的提升,現代科技技術得到了廣泛的運用,高層建筑工程結構施工作為一個非常復雜的項目,我們需要將現代科技技術運用到高層建筑結構施工當中,不斷的提高我們高層建筑結構施工技術水平,以確保高層建筑建設的整體質量。
參考文獻:
中圖分類號:TU-86 文獻標識碼: A文章編號:1671-1297(2008)11-097-01
一、解構主義產生的背景
當轟轟烈烈的現代主義運動在60年代達到鼎盛并轉向衰退時,“后現代”一說開始日益盛行,在這個龐大的后現代體系里,建筑上的后現代探索也是百家爭鳴,極度熱鬧。在這里我不討論后現代的內容,也不詳說后現代建筑到底如何,我想講述的僅僅是方向之一的解構主義建筑。
從二戰到70年代之間的國際主義風格形成的單一壟斷,簡單到無以復加的建筑外貌嚴重地影響到了整個社會的發展,而戰后各國經濟的發展,人們生活水平的提高越來越要求人性化的設計,在這種時代背景下,一批有思想的建筑師們開始積極探索新的發展方向了。
我們都知道后現代是對現代主義的一種批判,后現代主義建筑也是同樣的意義,在人們逐漸厭倦了一成不變的現代主義建筑后,世界各國的設計師開始積極探索新的風格,于是出現了新古典主義、高技術派、新理性主義、解構主義等,這些同時代的建筑實驗各有特點,體現了不同的探索思想。
在當代,一件優秀的建筑作品總是首先以現代科技的運用為評價點,而作為建筑的本源――藝術形態問題越來越脫離人們的視野,所以解構主義其實是對現代建筑的一個回歸與反思,這些大師們希望用藝術的視覺形象來再現建筑之美。當然,為了適應后現代的時代要求,高科技的運用也是必然的,在這種設計思想下,解構主義似乎有了神秘的情感價值。
二、解構主義建筑內外因素分析
(一) 社會因素
應該說解構主義是對結構主義的批判、延伸與演化,只不過現代主義理性思維的畸形發展在其中充當了一劑催化劑。我們知道結構主義是從社會學的角度談的,目的是解決人類的思維方式問題,在70S人們反思現代主義尋找新的理論時,解構主義理論在其他學科的發展也順勢作為一種探索形式應用到建筑設計領域了,從本質上說在建筑里的運用也是對社會模式和思維觀念等等的正統標準的一種批判,希望能用一種類似語言的符號形式在建筑和城市中產生視覺的和文化的價值意義。
(二) 思想淵源
一般談到一種學說、理論或什么的思想時,我們就很可能把它上升到哲學的層面,解構主義的哲學根源也是極其復雜,60S后期法國哲學家德里達在《論文字學》中首次提出解構概念,核心就是“二元對立”,后來解構主義建筑正是借鑒了哲學、美學、語言學等各個學科的解構主義成果,提出了建筑設計時“本文”和“互文”概念,即顯與隱的二元性,把傳統建筑上的功能、結構、形式等突顯在了一個非平等的地位,以解構求得不確定性。
(三) 形式表現
在形式上解構主義反對后現代主義的矯飾方式,喜歡用多元、模糊、凌亂的手法建立新的功能和樣式,給世人的感覺總是特別新奇和復雜,就好象語言學上的語法、語意、語音一樣,通過構件符號間的交流、重組、類似游戲性的設計規則形成了各種看似偶然的視覺形象。
三、解構主義在當代的發展
從20世紀后期開始,解構主義在全球范圍內對當代社會造成了廣泛的沖擊。而解構主義思潮在建筑界作為后現代時期風格的一個代表,十數年來更成為矚目的焦點。解構主義理論也使建筑理論家們敢于對被視為經典的現代主義建筑體系和理論提出了質疑,質疑現代主義和歷史之間的脫離和虛構,動搖了現代主義建筑的權威。
在解構主義的發展中,出現了一批優秀的解構主義大師,有蓋里、艾森曼、屈米、李普斯金、哈迪特等,出現了孟飛斯、KPF等這樣的設計集團,他們的活動推動了解構主義的極大發展。
現在解構主義可謂先聲奪人,特別在設計學院,建筑學院的學生,研究生中非常熱門,但在很大程度上講,它還是一種十分個人的,學究味的嘗試,一種小范圍的實驗,具有很大的隨意性,個人性,表現性等特點。我們可以通過他們的嘗試性作品細細體會到。
中國當代建筑創作中的后現代傾向,源于美國建筑師貝聿銘設計的香山飯店,70S末80S初開始,解構主義建筑和理論被大量地介紹到了中國,如1988年《世界建筑》雜志發起評選“80年代世界名建筑”中就有相當數量的解構主義建筑。這些年來它也一直是中國建筑界的中心話題之一,對當代中國建筑產生了深遠的影響。
四、解構主義的未來
(一)解構主義建筑現有的問題
①雖然解構主義在當代的發展轟轟烈烈,但它從產生起就沒有提出過領導潮流,相反是以反對權威、反領導潮流為基本原則,因而這決定了它不可能有像現代主義建筑那樣的廣泛影響。②解構主義建筑多數帶有實驗性質,結構復雜,技術難度較大,而且造價相對昂貴,不能普遍推廣,人們雖然對它的新奇風格感興趣,但這些也決定了它不可能成為普遍風格。③解構主義建筑試圖從建筑語言上重組建筑,但這也造成了建筑形式上的破碎感及與城市的文脈毫無聯系,無法成為一個城市的有機組成部分。
(二)解構主義建筑的發展趨勢
目前,國際建筑界在經歷了后現代主義后也逐漸進入現代主義的另一成熟發展階段,即現代主義之上的新現代主義。并且仍然是建筑設計的主流。所以,解構主義建筑只是對現代主義建筑的反思和探索,未來也會是一個獨立于主流建筑風格外的實驗嘗試,解構主義建筑的目的也僅在熱心于建筑發展的批判和推動,就好象置身于世界外的一個觀察者。
參考文獻
中圖分類號:J59 文獻標識碼:A 文章編號:1005-5312(2014)03-0202-01
約在上個世紀的六十年代,解構主義一詞由法國哲學家雅克?德里達在其著作被提出,而后形成以德里達、羅蘭?巴爾特、福科等為主的理論家共同闡釋的解構主義思潮。隨后,廣大理論家們便將解構主義作為一種批評類型而廣泛地應用于對眾多研究領域方法問題的探討。解構我們通常可以理解為反結構的,或分解結構,消解結構中心。結構中心即邏各斯中心,本質即傳統文化的“根”――切傳統的,既定的概念范疇和分類法都是解構的對象。
解構主義建筑則是從八十年代末期興起的一種后現代主義建筑思潮。解構主義起始于結構主義。但它認為后者并未擺脫傳統的形而上學,故而認為有必要對后者進行揚棄。解構主義的特點是把整體分解化。主要思路是對外觀的處理,通過非線性或非歐幾里得幾何的設計,運用相貫、偏心、反轉、回轉等手法,故其具有不安定且富有運動感的形態的傾向。來形成建筑元素之間關系的變形與移位,譬如樓層和墻壁,或者結構和外廓。在研究中,人們總結解構主義建筑具有以下一些特征。
1.散亂。總體形象上的散亂破碎,拆散建筑元素之間的系統關系,制造建材間的矛盾性與沖突性。在形狀、色彩、比例、尺度等方向的處理享有極度自由,脫離了古典的軸線與秩序散亂解構建筑,量體上做的支離破碎,疏松零散,但變化萬千。2.動態。形體具有動態,傾倒、扭轉、弧形波浪、衍生等手法造成的動勢或不安定效果,力圖營造活潑、靈巧或者不拘一格的感覺。同傳統建筑往往或堅實穩重或莊嚴肅穆的形象截然相反。3.突變。突變解構建筑中的各種元素和各個部位之間的連接往往很突然。沒有過度,沒有預兆的。看似生硬,卻有著說不出的合理性。4.標新立異。建筑師在創作中總是努力標新立異。每個解構主義建筑師似乎都不愿意重復別人的東西,每個人都在嘗試突破常理,超越常規。希望設計出令人拍案叫絕的作品。
解構主義建筑重要的代表人物有弗蘭克蓋里,伯納德?屈米,扎哈?哈迪特,丹尼?雷柏斯金等人。其中,影響較大的是弗蘭克?蓋里,他被認為是世界上第一個解構主義的建筑大師。蓋里在1998年設計和建造的西班牙華堡市的所羅門古根漢姆藝術博物館可謂是一件驚世駭俗的作品。這個博物館集中展示了他的解構主義思想,整個建筑建造在內維隆河邊,采用了彎曲、扭曲、變形的形態,有機狀、各種材料混合拼用等手法,體積龐大, 形體古怪。藝術評論家羅伯特?修斯稱為“20世紀最重要的美國建筑之一”。而部分建筑理論家開始感到解構主義走向過于強調形式的道路,而影響了建筑的功能。但是,輿論界對他還基本是持贊賞態度的,他也被視為國際最重要的建筑大師。
解構設計被賦予挖掘、揭示、運用以往創作活動中被忽視、被抑制的方面的使命,特別是開拓那些被古典主義、現代主義及后現代主義忽視和抑制的創作可能。因此,可以認為解構理念的重心在于發展和揭示建筑設計中被忽視、被抑制的事物。解構主義的實踐活動喚醒了一種陌生的審美意識,即對長期以來一直在正統審美概念之外的沖突、破裂、不平衡、錯亂、不穩定等形式特征的審美。應該承認,在出現解構風格的作品之前,大量的設計作品中也不難找出這類審美的萌芽或跡象。
解構主義建筑在挖掘建筑的表現性潛力方面可以說比其他表現主義建筑都走得更遠。它極大拓寬了建筑師的視野,解放了建筑師的思想。它指引建筑設計應從更深層次的角度考慮問題,摒棄傳統思的枷鎖,拋開建筑真理的禁錮,在平等的原則下重新估定價值,更自由、更深入的考慮建筑設計的理念。但他也是一種前衛的實驗性的建筑,它必須依靠強大的經濟基礎和技術后盾。也許,隨著社會生產力的不斷發展,科學技術水平的日益提高,社會財富的日益豐厚,人們觀念的不斷改變,解構主義建筑會真正的被越來越多的大眾所接受。
解構主義雖然已不再是當今世界建筑的主角,但是,它給當代建筑留下的眾多啟示和經驗卻是不可抹煞的。首先,解構主義建筑理論為研究問題提供了新視角和新思路,并且為建筑創作提供了新理念和新方法。其次,解構主義積極的開拓和探索精神,為當代建筑師建構自已的建筑理論樹立了榜樣。當解構主義建筑以一種反文化、反建筑、反造型的形式出現的時候,它也就以逆反的形式展現了一種新的審美意識。這樣一來,解構主義作為一種文化策略和作為一種美學策略,就以一種雙重呈示的形式相互融為一體了。