时间:2023-06-21 08:57:02
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇建筑工程结构形式,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:超大玻璃幕墙;设计;施工特点;研究
中图分类号:TU7文献标识码:A
随着我国社会经济与建筑事业的不断发展进步,建筑施工中不仅对于建筑工程的施工质量有了更高的要求,而且对于建筑的结构功能以及美观性要求也越来越显著,尤其是城市建筑施工中,建筑外墙装饰的美观性越来越重要。玻璃幕墙就是城市建筑外墙装饰施工中,比较常用的装饰手段,在城市建筑外墙装饰施工中的应用十分广泛。应用玻璃幕墙进行建筑工程的外墙装饰,不仅能够提升建筑工程的整体美感水平,增加建筑主体的魅力,提升建筑工程的品质,而且对于城市整体景观样式的丰富性也有着积极的作用。
1、建筑玻璃幕墙的施工设计与注意事项
对于建筑外墙装饰施工中,应用到的玻璃幕墙施工设计问题的分析论述,主要结合玻璃幕墙施工设计情况以及经验,从玻璃幕墙的结构形式与立面效果、玻璃幕墙的功能作用、构造要求以及防火、防雷设计和最终的设计验算等方面,进行分析。
1.1 建筑玻璃幕墙功能作用的设计分析
玻璃幕墙作为建筑工程的外墙装饰重要施工部分,其最为重要的功能作用之一,就是对于建筑工程外墙的装饰与围护作用。因此,在进行建筑玻璃幕墙的施工设计过程中,应注意结合玻璃幕墙在建筑工程中的功能和作用,进行玻璃幕墙在各种环境以及外力作用下,对于建筑外墙的围护功能和作用进行设计分析。比如,风压变形作用,或者是雨水渗漏、空气渗漏和平面内的变形作用等,对于建筑外墙的影响,都要通过玻璃幕墙进行防止与围护,避免对于建筑外墙造成影响。此外,进行玻璃幕墙施工设计过程中,还需要注意进行玻璃幕墙对建筑外墙的隔音以及保温、隔热、抗冲击等功能和作用的设计应用。因此,进行建筑玻璃幕墙的功能作用设计过程中,应注意结合建筑工程所在地区的具置以及自然气候、环境特征等,进行玻璃幕墙具体的设计实施,以保证设计质量,避免对于建筑工程造成影响。
1.2 建筑玻璃幕墙的构造要求设计分析
玻璃幕墙主要用于建筑外墙的装饰与围护施工应用,因此,在进行玻璃幕墙的构造设计过程中,应注意考虑玻璃幕墙对于建筑外墙的防雨水渗漏以及防腐蚀、变形、排水等的设计应用。首先,在进行玻璃幕墙的构造设计中,应在玻璃幕墙的竖框和横框的接缝处,使用柔性垫片进行防护设置,既可以起到建筑外墙的防渗作用,又能对于玻璃幕墙的变形以及建筑外部的噪声进行防护。其次,在进行玻璃幕墙的构造设计过程中,应注意除了玻璃幕墙中不锈钢结构外,在不同的金属材料施工处,都应进行绝缘垫片的设置应用,以避免电腐蚀对于玻璃幕墙与建筑外墙的影响作用。最后,在进行玻璃幕墙的结构设计中,还应注意对于玻璃幕墙之间的胶接缝距离设计应在l0mm以上,而玻璃幕墙的表面周边和建筑装饰物之间的接缝应在5mnl以上,并且要注意使用柔性材料进行接缝的嵌接应用,避免影响玻璃幕墙的施工质量与效果。此外,需要注意在进行玻璃幕墙的安装施工中,不要在建筑外墙的接缝处进行单个整块玻璃幕墙的安装施工,避免建筑接缝对于玻璃幕墙造成影响。
1.3 建筑玻璃幕墙的结构形式和效果的设计
进行建筑外墙装饰施工中,应用的玻璃幕墙主要是铝合金材料的玻璃幕墙,其主要的结构形式有明框与隐框、半隐框三种,其中,明框的铝合金玻璃幕墙是指玻璃幕墙的竖框和横框都是外露的,玻璃幕墙的整体安装效果呈现格子状,这种安装结构形式的安全度相对较高,但立面效果比较繁杂;而隐框则是指玻璃幕墙的金属外框不显露,整体呈现一种全玻璃的效果,比较简洁;半隐框的结构形式则是指一部分金属外框进行显露,整体上会呈现横线或者竖线条纹装饰的效果,这种半隐框结构形式中,又以竖框的应用相对比较多。
1.4 建筑玻璃幕墙的防火、防雷设计分析
建筑玻璃幕墙的防火与防雷设计,是玻璃幕墙设计中的重点部分,对建筑工程的安全以及建筑功能、质量等都有很大的影响和作用。进行建筑工程玻璃幕墙的防火设计,就是要根据建筑工程的主体楼层情况,沿着建筑的每一个楼层在玻璃幕墙中设置水平的防火带,同时在进行建筑窗口以及窗间墙的玻璃幕墙安装设计中,玻璃幕墙的接缝缝隙中不能使用易燃材料进行嵌塞。同时,进行玻璃幕墙的安装设计过程中,不能在两个防火区之间设置一块玻璃,避免造成不利影响。
进行建筑玻璃幕墙的防雷设计时,应当结合建筑工程的整体防雷设计情况,与建筑主体的防雷设计之间形成一个可靠的安全防雷连接,比如,使用预埋件进行引下线钢筋的连接等。最后,在进行建筑玻璃幕墙的设计过程中,还需要注意对于玻璃幕墙的结构以及承载作用力情况等,进行验算,以保证玻璃幕墙的承载强度与刚度负荷安装要求,保证玻璃幕墙的设计与安装质量。
2、建筑玻璃幕墙的制作安装与验收
通常情况下,建筑玻璃幕墙的制作是由专门的工厂进行制作完成的,但是,在进行玻璃幕墙的安装之前,对于玻璃幕墙的安装选择与应用,首先,应保证幕墙的制作与加工机械设备的精度要求,并注意加工使用原材料的质量合格;其次,进行安装使用的玻璃幕墙应与安装设计中图样要求相符合,以避免影响安装质量。进行建筑玻璃幕墙的安装施工,是在玻璃幕墙制作并进行一定时期的养护之后进行。进行玻璃幕墙的安装,首先需要做好玻璃幕墙的现场安装工作,然后根据安装施工要求,在对于玻璃幕墙的具体安装细节进行把握、注意的情况下,通过玻璃幕墙的预埋件安装、放线测量定位以及预埋件清理与检查、立柱安装施工、防雷设施的安装、横梁安装、玻璃块安装、防火安装,以及最后对于玻璃幕墙的密封处理和最终清洁完成等过程。尤其需要注意的是,在进行玻璃幕墙的各个环节的安装施工过程中,应注意严格按照安装施工设计要求进行实施,把握好安装环节中的细节部分与易出现问题的安装环节,进行严格控制,以保证玻璃幕墙的安装质量。
最后,在完成玻璃幕墙安装施工后,应注意对于安装中的隐蔽安装环节与安装施工质量等,进行检查验收,保证安装质量与效果。
总之,进行建筑玻璃幕墙的设计以及制作、安装的分析研究,对于提高建筑玻璃幕墙的设计与制作、安装质量有着积极的作用,有利于保证玻璃幕墙的设计与制作、安装施工质量,保证建筑工程的质量与美观效果,具有积极的意义。
参考文献:
[1] 邹惠芬,袁军团,杨春,曹国平.双层皮玻璃幕墙的研究进展[A]. 科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C]. 2010
关键词:高层建筑、转换层、结构设计
中图分类号:TU208 文献标识码: A
前言:在现代化高层建筑转换层结构设计中,其应用功能的多样化而造成建筑物结构传力体系更加复杂,在进行结构设计时,应按照规范要求,并根据实际的情况做好结构分析计算和优化设计,尽可能将影响建筑物使用功能的诸多因素考虑进去,从而达到科学、经济的设计目的。
1、转换层的定义及设计原则
1.1转换层的概述
在高层建筑过程中,上部结构有着较小的受力,为了使安全性能够得到保证,就需要保证下部结构足够的牢靠,结构会逐渐减少墙柱的数量就需要对柱网进行扩大,这样相较于建筑下部的活动空间,建筑物上部有着更大的活动空间。为了促使建筑的功能需求得到满足,就需要创新传统的设计方式,将转换层结构给应用过来,促使人们多样化的功能需求得到满足。
1.2设计的原则
建筑物中设置转换层可使竖向刚度发生突变,设置转换层的时候,应尽量选用直接落地的竖向构件,结构转换的竖向构件能够引起刚度突变,在高层建筑竖向位置较低的地方设置转换层结构,对转换层结构进行优化,保证选用的换层结构型式具有明确的传力路径,有利于结构分析设计和保证施工量;转换刚度不可过大,在考虑建筑物安全和经济的前提下,坚持宜小不宜大的方法。
2、建筑转换层结构
在现代社会的建筑理论中一致认为,建筑工程所具有的转换层结构是当前高层建筑的功能需求不断丰富的一个基本需求,并且在当前建筑工程的实际施工过程中,为了能够最大限度的避免建筑结构出现竖向结构突变性等问题,就必须要采取更好的单元型转换结构,从而使得建筑工程的结构能够得到极大的强化。
在对转换层结构进行设置的过程中,必须要充分的考虑到转换层结构存在的目的就是为了满足建筑结构各个方面的不同需求,而人们生活水平在持续不断提高的过程中会导致高层建筑所具有的相关功能在持续不断的丰富,向着多元化的方向发展而在对不同空间进行划分的过程中建筑结构所具有的相关形式实已经成为了高层建筑结构中极其关键的技术并且在当前高层技术持续不断发展的情况下,转换层自身所拥有稳固等功能,必须要有着较高的保障,才能够切实有效的解决建筑工程内部的空间布置需求从而促使转换层结构能够在现代建筑工程体系中得到更为广泛的应用空间。
3、高层建筑转换层结构形式
3.1梁式转换层
梁式转换层是目前高层建筑普遍采用的结构形式,根据高层建筑功能要求,转换层如果可以保证较高的层高,就可以作为正常的楼层使用,若受层高限制或设备专业的要求,也可以作为专门的设备层使用。梁式转换层是指在钢筋混凝土楼板之上设置单向、双向、斜向托梁,从而达到承托本层之中落空的上层承重柱或剪力墙的目的。如果设计要求需要横向和纵向同时转换,也可采用双向梁的布置形式。而对于框筒结构或筒中筒结构,可以按照实际情况的需要在相应的楼层当中布置一圈转换大梁,其目的就是通过转换梁将上部墙体的荷载传递到下层两边的柱上去,从而保证结构的整体稳定性。梁式转换层的传力途径较为简单、明确、明了,墙1梁1柱,所以目前它的应用相对广泛,基本都用于上部剪力墙、下部框架柱的高层建筑当中。而且梁式转换层的设计和施工都较为简单。但是当上下轴线错位布置时,就需要增加较多的转换柱和转换梁,此时建筑物空间受力较为复杂,需要增加应力分析。
3.2厚板式转换层
厚板式转换层普遍用于上下柱网错位较多的情况,此时难以用转换柱和转换梁承托,即可采用板式转换层,厚板转换层的厚度是根据柱网的尺寸和上部的荷载综合确定。厚板转换层中下部的结构布置受上部结构布置影响较小,同时由于厚板的刚度很大,类似于一个承台,从而楼层的整体性很好。厚板转换层的缺点就是自重大,产生的地震作用也大,建筑材料消耗较大,建筑的经济性无法保证。因此,此种结构的设计和施工难度都非常大,在实际工程当中的应用比较少。
3.3托墙的形式转换梁截面设计
转换梁的承托上部墙体满跨不开洞时,受力特征和破坏形态表现为深梁,此时应该采用深梁的截面设计方法或者是应力截面的设计方法,并且计算出纵向钢筋应该沿全梁高适当分布的配置,由于此刻转换梁的跨中较大范围内的内力比较大,底部纵向钢筋不宜截断和弯起,当转换梁承托上部墙体满跨且开较多,门窗洞不满跨但剪力墙的长度较大时,转换梁截面设计方法也宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法,纵向钢筋的布置则沿梁下部适当分布配置,且底部纵向钢筋不宜截断和弯起,应全部伸入支座。转换梁的结构形式有很多种,高层建筑转换层结构的分析必须按施工模拟,使用各阶段以及施工实际支撑情况分别进行计算,施工过程中力学的问题应该引起设计人员和施工人员的高度重视。
3.4箱型的转换结构
该结构形式单、双向托梁,如果连同上下层较厚的楼板共同工作,可以形成刚度很大的箱形转换层。优点是转换层本身的整体性很好,从建筑上来看,直接占用了整个楼层的使用面积,缺点是自重大和造价高等,从结构分析的角度考虑,其内力分析复杂、结构设计及施工难度都较大,因此在实际工程中应用较少。
4、高层建筑转换层结构的设计要点
在高层建筑功能需求不断多元化发展的情况下,它的转换层结构自身所具有的设计需求差异也在持续不断的发生变化,所以,在对建筑工程转换层结构进行设计的过程中必须要充分的注意以下几个不一样的方面:
4.1设计目标
转换层自身的设计应当和建筑工程当前的封闭式开间来进行,各个部分的对称落地构件都应该保持实较为良好的实强度,如果强度不足就需要采取截面加大钢材与混凝土相结合的方式来提升构件自身所拥有的强度最大限度的提升侧力构件在抗剪刚度、抗弯等方面的性能。
4.2结构选择
高层建筑转换层结构形式主要有梁式和析架以及箱式斜柱式、板式等形式买不同的结构形式具有不同的优势,设计时可根据具体的工程施工情况以及建筑功能需求进行合理的优化和选择转换层形式。
4.3刚度的保障
转换层结构设计的时候,要采取控制落地剪力墙的比例,提高硷的强度等级,减小洞口尺寸增强结构强度性能,增设补偿剪力墙来增加空间层的刚度,控制转换层上下层结构的刚度变化率。
4.4轴压比的控制
要严格地控制框支柱的轴压比,箍筋应该沿着框支柱全高加密并采用复合箍或螺旋箍通过提高柱箍筋配箍率来提高转换层柱的抗剪能力。
5、带转换层高层建筑结构抗震的性能
不管采用何种转换形式,带转换层的剪力墙结构仍然是目前工程应用的主要结构形式,由于转换层的位置越来越高,带转换层的筒体结构也时有应用,通过转换层上下层之间的位移角以及内力变化情况的分析,可以得出影响它的抗震性能的主要因素是:转换层的设置高度和转换层上部与下部结构等效的刚度比以及转换层结构与上层结构侧向刚度比。
对带转换层筒体结构的主要影响因素表现是:转换层上部外筒的刚度和转换层设置高度以及内筒刚度对转换层位置较高的带转换层的剪力墙结构,仅控制转换层上、下楼层的侧向刚度比是远远不够的,转换层的上部与下部结构的等效刚度比越大,上下层之间位移角以及内力突变的情况越明显,设计时应当加以控制,带转换层的筒体结构,一般情况下不会发生刚度突变,但是建立传力途径的变化仍然会存在,这类结构的转换层的设置高度可适当提高,等效刚度比一般都满足限制条件,但转换层的本层侧向刚度与相邻上层侧向刚度之比值,有时会不满足限制条件,对这类结构的关键部位仍须采取加强措施。
6、高层建筑转换层结构设计应注意的问题
6.1转换层结构应尽量避免高位转换
转换层在完成施工之后,其竖向刚度和上下层附近的刚度、内力、变位等方面都存着相应的实突变患从而导致薄弱层的构成而高层建筑结构的转换层结构在进行设置的过程中,应当尽可能的保持位置偏低设计的原则从而极大的减少转换层层位特别是有着较高防震需求的结构,就更应当避免高位转换的情况出现。
6.2尽量优化转换层结构形式的选择
高层建筑的转换层结构中,由于厚板式转换层结构受力不好,设计难度高施工困难施工中应尽可能优化转换层结构形式,设计时尽量采用上下轴网部份对齐使结构受力更明确尽量与建筑方案进行保持协调性。
6.3合理布置建筑框柱与剪力墙结构
建筑框柱与剪力墙结构是高层建筑的重要组成部分高层建筑施工时必须保证部份剪力墙直接落地转换层下面的框支柱的柱距疏密要均匀,保证其足够的刚度、强度、延性和抗震能力框支柱与剪力墙的距离位不宜太大。
6.4整体计算结构外加局部应力的分析
转换层的结构型式比较复杂,内部应力集中,受力的程度不均衡,设计时必须针对转换层结构的应力分析进行科学的整体性预算,最好是以墙元或有限元分析为原理的计算程序进行设计,详细分析其各处的应力并按有限元计算进行配筋。
结束语:
综上所述,建筑工程中的转换层施工技术是当前社会中极其重要的一项实践性技术体系。所以该结构形式在进行设计的过程中,务必要保证各个不同方面的综合因素已经经过了全面详细的考虑,只有通过这样方式所形成的设计方案,才能够为建筑工程自身所具有的质量提供实可靠性、安全性的保障。
参考文献:
[1]倪炜.梁式转换层结构设计[J].江西建材,2011(2).
关键词:多层建筑;框架结构;设计问题;解决措施;分析;研究
中图分类号:TU323.5文献标识码: A
通常情况下,在建筑工程中,多层框架结构形式的建筑,其建筑结构传力不仅明确,并且在进行建筑结构的布置中,也具有较大的灵活性特征,并且这种结构形式的建筑在抗震性能以及整体性效果方面,其特征优势都比较突出。在进行多层框架结构建筑的设计实现中,随着设计方法水平的不断提升以及计算机信息技术的不断提高,对于多层框架结构建筑设计实现也已经由过去的手动计算设计,逐渐转换为电算化设计,在建筑设计计算精度以及效率上,都有很大的提高和改善,同时也在很大程度上减少了建筑设计人员的工作强度,具有非常突出的时代性优势。
1、建筑的基础设计问题分析
在进行建筑工程的基础施工设计中,钢筋混凝土多层框架结构形式的房屋建筑,其基础设计多是采用柱下独立基础方式进行设计实现。针对这类结构形式的房屋建筑工程基础设计,由于建筑楼层的高度与地基条件不同,在具体设计中的设计要求与存在问题也有不同。比如,对于钢筋混凝土多层框架结构形式的建筑基础设计,就有相关要求指出,如果在进行多层框架结构建筑基础设计中,建筑地基的受力范围内没有存在软弱粘性土层情况时,并且建筑楼层不超过8层,楼层高度在25米以下时,对于一般多层框架结构房屋建筑工程,或者是荷载相当的多层框架结构厂房建筑,其基础设计中就不需要进行建筑地基或者是建筑基础的抗震承载力设计验算。
1.1 建筑风荷载作用与抗震荷载设计问题
根据这一情况,在进行多层框架结构建筑房屋的基础设计中,对于8度地震区的房屋建筑基础设计中,满足上述条件的钢筋混凝土多层框架结构形式房屋建筑,就不需要进行建筑地基或者基础的抗震承载设计验算。但是,在结合建筑房屋的设计施工实际情况,在进行该种情况与类型的房屋建筑基础设计中虽然不需要进行房屋建筑基础以及地基的抗震承载设计验算,但是需要在建筑地基荷载设计中,需要对于建筑地基的风力荷载影响进行设计考虑。一些钢筋混凝土多层框架结构建筑基础荷载设计中,设计人员往往会因为建筑工程处于地震区高层建筑的范围之外,因此,在进行建筑基础设计中,就忽视对于建筑基础风荷载的设计验算,这是多层框架结构建筑基础荷载设计中存在比较突出和严重的问题,应注意进行避免。
1.2 建筑基础顶面荷载设计问题
在进行多层框架结构建筑基础荷载设计验算中,进行建筑独立基础部分的设计时,对于建筑基础顶面上的外荷载设计中,只是通过建筑基础顶面荷载的轴力设计值以及弯矩设计值,进行荷载作用设计验算,容易忽略建筑基础顶面荷载中的剪力作用设计,甚至一些建筑基础顶面荷载设计中,只是通过轴力计算进行建筑基础顶面荷载设计计算,这都容易对于建筑基础以及上部结构的安全质量产生很大的影响,也是多层框架结构建筑基础荷载设计中存在比较突出的另一问题,需要在设计中进行注意和避免。
2、建筑抗震设计中参数的选取问题分析
在进行多层框架结构房屋建筑工程的设计中,建筑房屋的相关设计要求与规定指出,应用计算机进行设计实现的建筑方案,为了保证建筑设计施工的质量水平,对于计算机计算的建筑抗震参数结果,应在分析验证并确认合理后,才可以用于建筑工程设计施工中。而通常情况下,在进行该种结构类型的建筑抗震设计中,需要进行计算验证的抗震设计参数,主要包括建筑结构的自振周期以及建筑楼层的地震剪力系数、建筑楼层弹性层间位移、建筑楼层的侧向刚度比等,而在对于建筑抗震设计中计算机计算的这些参数结果进行验证中,除了要保证建筑结构设计方案合理性和建筑结构计算简图正确外,还需要从正确的进行建筑抗震设防烈度以及建筑施工的场地类别等方面,进行计算验证与分析应用。
2.1 建筑抗震等级以及振型组合数设计问题
首先,在进行多层框架结构建筑工程的抗震设计中,对于建筑抗震等级级数标准的确定设计,应注意建筑工程的具体类型,比如房屋建筑,在建筑抗震等级设计中,就被划分为丙类建筑。对于一些民用或者是办公、工业建筑,在进行抗震等级的设计确定中,需要根据建筑施工地区的地震等级烈度以及建筑结构类型、建筑高度等,按照相关的建筑抗震设计要求进行不同建筑等级类型的确定,在此基础上,再根据建筑类型进行抗震等级级数的设计确定。
其次,在进行建筑抗震设计中,对于振型组合数的设计选取,相关要求与规定指出,建筑抗震设计中合理的振型数量选取确定多是以振型参与质量在总质量中的90%振型数为主。需要注意的是,在进行建筑抗震设计中,对于振型组合数的选取确定,首先应注意振型个数要小于建筑结构中原有的振型总数量;其次,在进行耦联计算的建筑结构中,振型组合数的选取通常为9个;最后,在进行建筑抗震设计中振型组合数的选取确定时,还需要注意一个建筑结构的振型组合数量应比振型有效质量系列化的90%大。
2.2 地下室层数的输入选取及相关设计问题
在进行多层框架结构建筑的地下室设计中,由于多层框架结构建筑中存在有地下室和无地下室两种情况,根据建筑工程地下室的设置情况,比较常见的建筑地下室设计问题,主要地下室与建筑结构的嵌固连接设计以及地下室层数输入设置等。还存在着比较常见的问题就是对于多层框架结构建筑的框架设计确定问题。
2.2.1 有地下室建筑的地下室层数输入选取
在进行带有地下室的多层框架结构建筑设计实现中,对于建筑上部结构与地下室部分的嵌固设计以及嵌固位置确定,是整个建筑工程框架结构设计中的重点。在进行该种类型的建筑工程框架结构设计中,可以分为两种情况进行设计确定。一种是满足建筑框架结构设计抗震要求与规范的多层框架结构建筑的上部结构与地下室嵌固设计中,以建筑地下室的顶部作为建筑框架上部结构的嵌固位置,在进行建筑楼层的设计考虑中,仅以建筑地下室上部的楼层数作为设计考虑楼层数,并且建筑底层层高取实际层高值进行计算设计,以保证建筑框架结构的设计质量。而对于不能满足建筑抗震设计要求中地下室以及基础形式建筑中,建筑的上部结构与地下室的嵌固位置通常设置为建筑基础的顶面,再通过建筑楼层的组合计算,将实际楼层和地下室层数作为楼层总数进行设计计算。
2.2.2 无地下室的建筑的结构嵌固设计
在进行无地下室的多层框架结构建筑的框架设计中,其设计确定应根据建筑基础的埋深情况来确定。通常情况下,对于建筑基础埋深比较浅的多层框架结构建筑,其结构设计中主要是在对于建筑底层柱的长度进行计算确定的情况下,实现对于建筑框架结构的设计确定。在对于基础埋深比较深的多层框架结构建筑的结构设计中,为了增加建筑底部结构的整体性,减小建筑结构的位移性,通常会在一定位置处,通过进行建筑基础连系梁的设置,来实现对于建筑框架结构的设计实现。
3、结束语
总之,多层框架结构作为建筑设计中的一种常见形式,应用比较广泛。进行多层框架结构建筑设计问题的分析,有利于提高建筑设计的质量水平,促进建筑事业的发展与进步,具有积极作用和意义。
参考文献
[1]张丽.基于多层框架混凝土结构设计中的几个问题分析与研究[J].城市建设理论研究.2012(18).
关键词:建筑;结构设计;造价控制
中图分类号:TU318文献标识码: A
1、概述
1.1、建筑结构设计
建筑结构设计主要是指建筑设计者对建筑项目进行有关的设计工作,完成对于建设项目的规划与设计。建筑结构设计主要是对一个建筑项目的结构进行设计,设计的主要内容就是描述建筑工程的实施意图,是建筑项目实施的前提,对于建筑项目的完成具有重要的作用,是建筑项目的先导与灵魂所在。建筑结构设计是为了更好地实现建筑项目,对建筑项目进行规划,促进建筑项目方案的施行,是将设计转化为现实项目,是帮助建筑企业实现经济利益的关键环节。建筑企业为了最大限度内实现经济效益,需要对于建筑工程进行造价上的控制,建筑设计阶段对于工程造价进行优化与控制,可以较好地提高建筑企业的经济效益。
1.2,、工程造价
工程的造价主要就是指工程项目实施完成需要的总的费用。一般情况下一个项目实施完成需要的费用包括:工程前期的策划费用、对于工程实施可行性进行专家评估与研究、项目的论证、设计招标活动、工程实施阶段、对于项目工程的管理、工程后期费用等各个环节都需要一定的花费。一个工程完成需要各个环节的配合,对于项目在造价上的控制也需要从各个环节进行费用的控制。每一个工程的费用比例是不一样的,为了有效控制工程造价,需要从造价较高的环节进行重点控制,而一个项目在设计阶段对于工程的造价影响是在38--76%之间,因此对于建筑结构的设计阶段进行造价控制对于项目的整个造价控制具有重要作用
2、建筑结构设计对工程造价的影响
建筑结构设计是完成建筑工程各项经济开支以及工程施工技术的确立与通过全过程的安排。在整个建筑工程建设过程中,设计阶段就是工程造价的关键因素。虽然一般建筑设计费在全部费用中的比例不到1%,但不同的建筑结构设计可以使原有的工程设计造价增加或者减少,费用浮动大约在40%到70%。可见建筑结构设计在一项目造价上起至关重要的作用。
3、我国住宅造价成本控制存在的问题
3.1、在住宅造价成本控制过程中,没有对建筑结构设计引起充分的重视,我们把建筑结构分为建筑项目的决策、设计及实施等三个方面,项目的决策和设计对投资控制有着重要的影响,设计方面是工程造价的核心,设计的合理和科学性,对工程的投资和工程总体的造价有着一定的影响;大多数建筑工程的开发商,误解了住宅成本控制的理解,认为加强竣工完成的时间、建筑开发预计就会有效的控制住宅成本,完全忽视了项目从开始到竣工全过程中,成本造价控制和建筑结构设计的造价控制。
3.2、单方面设计合理、科学、适应性的建筑设计,对建筑成本控制完全不合理,在工程建设过程中,建筑结构的设计对住宅成本的造价有着一定影响,作为建筑工程的开发商,却完全忽视了对建筑结构的设计,并没有对建筑结构设计方案进行深刻的分析和探讨,停留在对建筑设计施工预计方面,严重缺乏对建筑结构设计中经济和价格问题的研究。
4、建筑结构设计中的工程造价控制
4.1、优化设计类型
建筑结构类型不同所使用的建筑材料、施工技术就会不同,这样造成的成木支出也会不同,由此可知最后形成的工程造价、建筑质量、用户体验也会不同。一方而我们应该尽量满足业主的需求及使用要求,另一方而应该尽量使用成木较低的建筑结构类型,在选择结构设计类型的时候要经过多重结构设计类型的比选,使整个建筑的工程造价得到降低。
4.2、优化基础设计
这里所说的基础设计主要指的是地基结构设计,地基结构设计是整个建筑结构设计中至关重要的部分,通常整个部分会占到整个工程造价的10%到15%。通过过往经验盐城地区基础造价由高至低顺序为:天然基础、预应力管桩基础、钻(冲)孔桩基础。桩基础承台在满足受力的前提下承台应尽量避免设计成联合承台,天然基础则尽量设计成独立基础,同时高层建筑基础在满足持力层受力及稳定的前提下应尽可能浅埋。
4.3、优化上部结构设计
这里所说的上部结构设计主要指的是设计地面以上建筑结构,上部部分是建筑架构中的主要部分,包括钢筋混凝土剪力墙、梁、板、柱结构的设计以及材料的选择等等,这些部分中产生的成木就形成了我们需要探讨的工程造价的主要部分。下面我们可以针对优化设计谈谈主要的措施。
4.4、结构形式选用要灵活
不同的结构形式拥有不同的特点,在不同类型、不同规模的建筑物中应使用不同的结构形式,一般来说六层以下的居民楼主要采用的是混合结构,这种结构形式在很大程度上可以减少钢筋混凝土的使用,使建筑物的强度需求得到满足,同时还可以使工程造价得到降低,高层建筑宜设计成规则的结构,避免设计为复杂高层结构。高层建筑应在满足使用功能的前提下应尽量避免转换,当转换不可避免的转换层设计应优先考虑直接转换方案,避免_次转换方案,传力途径越长产生的造价越高。通过统计以下为较为经济的结构形式:多层配套公建采用框架结构,特殊情况可考虑框架剪力墙结构;多层住宅及别墅采用框架结构,框架柱根据建筑需要部分采用异形柱或矩形柱;低于十二层住宅,采用框架--剪力墙结构;十二层以上二十层以下高层住宅采用剪力墙结构或框架--剪力墙结构;二十层以上高层住宅采用剪力墙结构;大跨度的屋盖视实际需要可采用预应力结构或其他新型结构。
4.5、加强对出纳人员的挑选
在建筑行业中,要想降低工程项目的成本,就要选择一位有着丰富经验的出纳人员,在财务岗位上发挥着重要的作用,作为优秀的出纳人员,必须学会单位经营的管理规范,建筑行业是一个比较大的经济投资,出纳人员不能只顾着收款和付款,要自己参与单位的经营和管理,不仅对单位的现金进行全面的盘点,还要把资金用在刀刃上,让资金在单位中发挥最大的效益,促进总体成本的降低,使建筑单位获取最大的利润和效益。
总言之,随着社会经济的发展,建筑工程也在市场中有明显的上升趋势,也要满足当今市场经济复杂多样化的发展趋势,为了建筑工程能够获得利润,必须从建筑结构中设计出对住宅成本控制的有效方案,因为,在日益激烈的市场竞争中,一些建筑行业在设计结构不合理、不科学引起的建筑工程整体成本的增加,还是普遍存在的,不仅对建筑行业在市场中的发展起到了阻碍作用,还增加了建筑工程的经济负担,因此要加强建筑结构设计对整体项目中成本的控制,制定相应的解决和降低成本的方案,促进建筑行业的发展和进步。
参考文献
[1]杨新茹.从建筑结构设计看住宅造价成本的控制[J].门窗,2014,01:295.
[2]杨林曙.如何做好建筑结构设计中建筑成本的控制工作[J].江西建材,2014,05:242.
[3]林可勃.试论建筑结构设计优化及造价成本控制[J].中国新技术新产品,2014,12:145-146.
[4]祝捷.建筑结构设计阶段优化工程造价成本的方法及策略探讨[J].四川水泥,2014,08:130+135.
【关键词】 建筑工程 抗震能力 提升 问题分析
1 建筑工程抗震性能的发展概况
在建筑工程中,抗震性能的好坏对于建筑安全尤为重要。但是,在经济高速发展、科技不断进步的今天,自然地质灾害如地震等,是人类无法阻止的。而且,地震给人类带来的破坏性特别大,一旦发生,不仅会对人类的生命财产造成威胁,也会在不同程度上波及到建筑物。因此,如何提高建筑工程的抗震性能越来越受到人们的广泛关注,每一次地震都提醒着工程建筑师,必须重视对提高建筑抗震能力的研究。
2 建筑工程的抗震中存在的问题
2.1 建筑工程结构抗震问题
建筑工程结构抗震问题,主要是就结构整体的抗震性能而言,建筑工程在设计中不到位,会间接影响建筑工程的抗震效果。首先,在施工设计中施工图没有进行严格的审查,建筑工程的埋深高度小于室外地面,特别是建筑工程的柱没有与上部的墙柱协调,不仅造成视觉上的不美观,也给施工带来了不便。其次,施工单位为了尽快完成建筑工程的建造工作,盲目地采用梁板结构。再者,在施工中有时会出现明显的错误,建筑工程顶板为无梁楼盖时,不应作为上部结构嵌固部位,这些问题都关系到建筑工程结构的抗震效果。
2.2 缺乏科学合理的抗震设计
目前,我国建筑抗震的设计目标不够明确,大多建筑的抗震性能未能达到设计方案中的规定。在烈度较大的地震发生时,达不到标准的建筑会在瞬间坍塌。建筑的结构设计不合理大多都体现在农村的建筑物上,由于部分的农民自建的房屋根本不具有抗震性能,当发生地震灾害时,这些有先天性设计缺陷的建筑,其结构会发生巨大的改变,致使结构的部件失衡。另外,再加上农村楼房间距的设计不合理,非常容易造成连续性的房屋垮塌,从而带来毁灭性的后果。
2.3 抗震器的质量不过关
在建筑工程抗震系统中,一直都存在着抗震器的质量不过关的问题。建筑工程线路运行时,往往会发生问题,主要是由于能量逐渐积累到了设备承受的极限,而且抗雷设备质量不过关。其中,主要的质量问题是抗震器老化、抗震器没有和空开串联,或者空开已经损坏。抗震器系统内部能量的积累,通常是由于强大的雷击峰值电流和抗震器的电流不稳所引起的,也有可能是由于抗震器被雷击击穿了以后无法关闭,使得线路上的电流直接通过抗震器流向地面所致。但是在这些原因中,抗震器的质量不过关是决定性的原因之一。
2.4 建筑工程质量问题
建筑工程结构抗震问题中,最为重要和关键性的一点是建筑工程质量问题。首先,建筑企业为了从中获得更多的利润,在设计中简化,在施工中偷工减料,豆腐渣工程就是最好的证明。这样的建筑质量往往会引起建筑倒塌,加上建筑楼本身设计的不合理,例如:柱子过细、配筋不足等,这些都不符合抗震设计的要求。再者,还有建筑材料的质量问题,多种材料都不达标。最后,施工的质量太差,施工技术落实不到位,进而严重影响了房屋建筑的抗震性能。
3 抗震设计的原则
抗震设计的原则主要包括:结构应有较大的刚度,以减小在地震作用下发生的位移和扭转;结构构件应具备足够的承载能力;结构应有较大的耗能能力和延性。延性指的是结构和构件屈服后,承载力不会降低或者基本不会降低,而且具有较大的塑性变形的性能。延性大,塑性变形的能力就大,其承载力或者强度的降低较为缓慢,有较大的能力吸收和耗散地震的能量,从而避免结构坍塌。对抗震原则进行综合的运用,以承载力、延性和刚度为主要目标,多道防线并进。且保证结构的体型简单,结构受力及传力的途径直接,整体结构和结构构件能够共同作用,就可以从设计上确保建筑结构在地震作用下的安全性。
4 提高建筑工程抗震性能的途径
4.1 合理选择施工场地
如果选择将建筑物建设在软土上,地基就失去应有的作用,从而出现建筑物倒塌或倾斜等现象。所以,在选择建筑地址时,应特别注意对施工的场地的选择,避免条件不利的地段,尽量选择地基稳定性比较好的场地,而且不能将建筑建在有一定危险性的场地上。
4.2 采用合理的结构形式
我国的建筑目前常用的结构形式,有砖混结构、钢筋混凝土结构、钢结构、钢筋混凝土组合结构等。可根据不同的地区,不同设防烈度选择不同的结构形式。钢筋混凝土本身具有柔性,因而这种结构的建筑物变形能力较好,承载能力较高,抗震能力也比较强。在制定结构方案时,应根据建筑的使用要求和抗震要求,对结构形式进行合理地选择。从抗震的角度来说,结构的侧移度是进行结构体系的选择时需要考虑的一个重要因素,尤其是设计高层建筑的时候。随着多层与高层房屋的高度增加,结构在地震的作用与其他的荷载作用下发生的水平的位移也会迅速地增大,对结构抗侧移的刚度的要求也随之增加。由于类型不同的钢筋混凝土的结构体系,其构件及组成的方式不同,受力的特点也不一样,在抗侧移的刚度方面也有着很大的差别,因而他们各自具有不同的使用高度。所以,为满足结构抗侧移的刚度的要求,防止设计不合理的情况发生,应当对结构类型不同的房屋的总高度给予不同的限制。进行多层砌体房屋结构的选择时,应优先选择横墙承重或是纵、横墙一起承重的方案。因为纵墙承重方案中横向的支撑较少,纵墙容易发生平面外弯曲破坏,易导致坍塌,应尽量减少使用。
4.3 提高抗震设计水平
地震造成的危害是随震级的增加而增大的,因此,在进行房屋建设时,一定要重视建筑结构的抗震性能。我国目前的结构设计的水平还不是很高,在建筑的方案中,还有很多不合理的地方。不科学的设计方案会增加原材料的消耗,对建筑结构自重以及工程造价都会造成影响。因此,应将抗震的理论知识作为指导,提高设计方案的合理性以及建筑结构的抗震性能,从而提高建筑的安全性,以抗震设计的原则为依据,以提高承载力和刚度为设计的主要目标,这样才能使建筑的抗震性能从根本上得到提高。
4.4 加强建筑工程施工管理
要加强建筑工程施工管理,首先应对施工中的质量进行管理。建筑工程企业应该建立质量管理制度,并不断完善质量保证体系,同时也应该加强建筑工程施工管理人员的责任感,把质量管理落实到位。针对建筑工程的施工管理,应该制定完善的奖励机制。在进行建筑工程施工管理的过程中,施工人员应当重视质检工作,质检人员必须认真进行施工质量监管工作,严格执行国家制定的建筑抗震设计的相关规范。特别是强制性的抗震技术规范,以保障高层建筑工程的施工质量,从而保证建筑工程的抗震性能能够有效地发挥。
5 结论与建议
我国的建筑行业常常一味的追求经济效益,而忽视了建筑的质量,特别是建筑工程的整体抗震性能方面。在施工中必须加强抗震等级,加强建筑工程施工管理,满足建筑工程抗震性能的要求,进而切实地保证建筑工程的抗震性能,这样才能有效地减少因地震所带来的人员伤亡和财产损失。
参考文献:
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[2]王玉华,薛学轩.震后房屋建筑鉴定与加固政策措施研究课题通过部级评审[N].中国建设报,2010.
想要选择最佳的结构形式,则首先应该分析影响大型建筑结构选型的因素有哪些,常见的影响因素可以大致的归结为如下几个方面:1结构功能适应方面:主要是从两个方面着手即内部空间设计和使用功能方面,其中的使用功能主要是考虑该建筑物的具体用途。2结构受力方面:主要是结构的抗风能力、抗震能力以及整体刚度等,无论考虑何种能力,都必须保证整个建筑物受力体系的合理性。3结构美学理念方面:大型建筑物不仅需要满足人们的功能需求,同时还需要保证一定的美学性,主要包括单体视觉形象美、外部环境系统的协调美、内部功能系统的协调美以及结构系统的技术美等。4结构在成本控制方面:建设大型建筑物所需要的费用很高,所以,在建设之前都必须对其进行综合经济分析,能够在一定程度上减少建设费用,提高工程投资的经济效益。分析了影响大型建筑物结构选型的因素之后,则有必要就其具体的选型原则进行相应的阐释,其选型原则可以大体的归结为如下几点:1保证建筑物体系的安全性:建筑工程中必须严格按照工程规范要求,在选择建筑材料时必须进行综合考虑其性能。2建筑物的经济性:合理的考虑建筑材料的价格问题,合理的对建设工期进行安排等。3先进性,可以在建设的过程中使用一定的新结构、新技术、新材料以及新工艺等,用于缩短建设工期和提高建筑物的质量,在提高先进性时必须保证建筑物的安全性,一切以安全为主。
2建筑结构选型
2.1建筑结构体系选择
修建大型建筑物之前,首先应该就其结构体系进行合理的选择,是采用钢筋混凝土结构体系还是选择钢结构体系,或者选择钢筋混凝土组合结构体系,以下就这3种主要的结构体系进行一一分析。钢筋混凝土结构体系,如果只是单纯的利用混凝土进行修建,虽然能够保证建筑物的抗压性能,但是其抗拉性能便不能得到保证,所以可以选择在混凝土中加入一定数量的钢筋,这样便能合理的利用上钢筋的强抗拉性能。对于该种结构形式而言,其不仅能够更加合理的利用钢筋和混凝土两种材料的受力性能特点,同时还能够在一定程度上降低工程造价,保证建筑结构的耐火性和耐久性,提高整体性能等。如果是选择钢结构体系,由于该体系的特点在于构件截面较小,并且其自身的重量较轻,具有很好的抗震性能等,所以能够保证建筑结构的性能。钢结构体系之所以没有被广泛的应用于建筑工程中,主要是因为钢材的造价高、容易被腐蚀以及防火性较差等。其主要结构形式有框架形式、框架-支撑形式等多种形式。选择钢筋混凝土组合结构体系,现阶段工程中使用的该种体系一般有两种:1型钢混凝土结构形式,指的是在混凝土内部设置一定数量的内含型钢的劲性钢筋,该体系能够提高建筑结构的承载力、抗裂性及抗震性。2钢管混凝土结构形式,指的是利用混凝土填充钢管,该结构形式在三向受压状态情况下,混凝土自身的性能会得到很大的改善,进而提高结构的承载力、塑性、韧性以及抗震性能等。
2.2建筑结构选型
实际工程中,需要首先掌握建筑结构的具体使用功能、建设周边地区的地震基本烈度、基础的地质情况、材料供应情况以及施工单位的具体技术条件等,在此基础上严格按照工程设计相关规范和原则,进行综合分析,最终选择最为合理的结构形式。以下就一些大型建筑结构选型进行分析:1对于建筑高度比较高的,可以考虑钢结构形式,这里的建筑“高度”需要根据具体情况进行相应的分析。当建筑体型为板式楼的,可以优先考虑剪力墙板钢结构,当为塔式楼时,可以优先考虑筒体钢结构形式。2当该大型建筑物为高层教学楼或者病房楼时,可以优先考虑使用混凝土框架-剪力墙结构或者混凝土框架结构。3对于体育馆、影剧院等大型建筑结构,由于其往往需要大空间的屋盖结构,所以可以优先考虑钢结构形式。
3建筑结构加固技术
建筑结构加固的原则有如下5点,即结构体系总体效应、先鉴定后加固、材料的选用、加固方案的优化以及与抗震设防结合的原则。以下就基于这5点原则分析现阶段施工中常用的一些加固技术。1利用砌体结构对建筑结构进行加固,常用的方法有:利用钢筋混凝土对建筑结构进行外加层加固,该技术主要适用于对柱、带壁墙的加固;利用钢筋水泥砂浆进行加固,主要适用于对砌体墙的加固;在建筑结构外部设置一定数量的扶壁柱,一般仅适用于非地震区;利用预应力撑杆进行相应的加固,常被使用于处理高应力、高应变状态的砌体结构。2在建筑结构的表面用特制的胶粘贴钢板进行加固,原理在于让钢板和混凝土能够共同工作,进而提高建筑结构的承载力,该技术的核心在于提高原结构的配筋数量,进而达到提高结构的整体刚度、抗拉、抗压、抗弯和抗剪等性能,现已经被广泛应用于建筑领域和公路桥梁领域。3预应力加固技术,其具体施工是在原建筑结构的周边设置一定数量的预应力钢拉杆或撑杆,从而在一定程度上影响并改变原建筑结构内部的应力分布,最终提高原建筑结构的承载能力。该技术的主要特点能够达到的效果有3个方面,即对结构进行加固、卸载和改变原建筑结构的内力。4在建筑结构的内部梁或者板等部分粘贴一定的纤维复合材料,我国现阶段比较常用的复合材料是碳纤维片材,施工的具体部分大致有如下一些,在粱、板等的受拉区,在粱、柱等构件的侧面和底部,在构件四周,在受拉件的轴向进行粘贴等。
4结语
在投资者对工程项目产生意向,并开始进行决策和策划的过程中,其对于工程投资的数额往往十分关注,需要对工程项目的成本和收益进行准确的分析和估计,才能够使建筑企业获得更大的经济效益。通过建筑工程投资估算,能够为项目的取舍提供决策和判断的依据,虽然不能光凭投资估算来完全肯定一个项目,但其却能对一个不合适的项目进行完全的否定。在工程项目建设的前期,投资估算是一项十分重要的工作。在项目经济评价和项目前期决策的过程中,投资估算都是十分重要的基础性条件和依据。通过投资估算,可以对工程造价的最高限额加以控制,并且为贷款计划的制定和项目资金的筹措提供基础。
二、建筑工程投资估算中面临的问题
1.估算误差率。在不同的建筑施工阶段,由于资料详实程度、具备的条件等方面存在着一定的差异,因此,在投资估算过程中,允许存在的误差率,及其发挥出的效果和作用也有所不同。其中,项目建议书投资估算允许的误差率为30%,其主要作用是对概略投资进行估算,为相关部门项目建议书的审批提供依据。可行性研究估算允许的误差率为20%,其作用是在初步明确项目方案的基础上进行估算,为项目技术经济论证提供依据。方案设计估算允许的误差率在10%到15%,其作用是推动技术经济分析论证更加深入、详细、全面的开展,从而为初步设计概算控制、设计文件编制、项目可行性研究提供依据。对于资金筹措安排、后期设计、投资决策等,前期的投资估算具有重要的作用。因此,如果误差率过大,投资估算将会失去其应有的意义。所以,在实际进行投资估算的过程中,应当尽量控制好误差率。
2.估算指标。在投资估算中,具有很多估算方法,可对分部工程造价、单项工程造价、投资估算等指标加以利用。对于造价和估算指标的引用,可将单位工程、单项工程、独立建设项目等作为对象。同时,可以通过平方米单项工程造价指标和主要材料消耗量来加以体现,具有较强的概括性和宏观性。不过,对于不同的工程项目来说,普遍具有不可复制性、唯一性、复杂性等特点,因而不会存在完全一致的工程。对于造价指标、估算所需的数据大多来源于历史资料,难以对当前的价格水平进行真实的反映,因而不能一味的生搬硬套。对于基础部分,可以分为独立基础、撞击基础、满堂基础、条形基础;对于结构部分,可以分为框架、钢结构、框剪、砖混。在钢筋混凝土结构中包括了高层和多层,在钢结构中包括了重型、中型和轻型。在同一个指标上,有所种因素的共同作用。所以在实际应用过程中,应当对相似的工程造价指标进行应用,并进行换算和调整。
3.项目信息资料。在工程项目建设的项目建议书、可行性研究、初步可行性研究、项目规划等阶段,通常是没有具体的设计方案的。对于所要建造的工程项目,投资者会在大体上有一个构思,包括建设地点、建设条件、总体建筑结构、实用功能、拟建规模等。而在实际的投资估算过程当中,这些都是十分重要的依据和参考。然而,在现实应用当中,投资者在刚刚产生建设意向和设想之后,就急于对工程建设的投资有所了解。同时,时间较短,对于工程相模的相关资料和信息也没有进行充分的掌握,因而往往难以准确的进行投资估算。
三、建筑工程投资估算方法
1.基本概述。在建筑工程的不同阶段当中,计算工程造价的依据和方法等都有所不同。在工程设计阶段,已经呈现出了工程项目的大体面貌。随着后续设计的不断细化深入,从初步设计概算进行到施工图预算。随着项目的不断进行,信息和资料就会越具体,对于工程项目真实造价水平的的反映也就越准确。在项目前期,基于现实中的情况,决定了不能将估算进行到概预算的程度。对此,应当探索出一种全新的途径,在估算中利用一种近似与概预算的方式,以便对项目前期估算所面临的问题进行解决,从而使投资估算的准确性得以提高。总体上来说,结合办公、仓储、生产等不同的建筑功能,项目所在地的地址、环境、气候情况,以及投资人的具体要求类似功用建筑构造等信息,对项目模型进行创建。通过这种方式,细化工程的主体结构,使之成为分项工程,然后利用分项工程的综合单价,对建筑工程进行投资估算。在实际操作中,应当先对主体结构形式加以确定,结合建筑功能、地质条件、结构形式等。同时确定类似建筑的基础形式,例如独立基础、桩基础、满堂基础、带形基础等。之后确定地面以上的结构形式,例如砌体结构、钢筋砼框架、钢结构等。综合这些因素,对建筑的装饰和结构加以确定,从而进行建筑模型的构建。下一步需要对分部分项工程进行列举,土建工程分基础、土方,建筑分布、门窗分布、装饰分布、结构分布等。结合各方的经验、资料、信息,使其达到具体化。然后对每一个分项工程进行分项综合单价的估算,从而形成最终的建筑工程估价。
2.具体方法。
2.1概略估算。在概略估算类算法当中,只要包括生产能力指数法、比例估算法、系数法、单位生产能力估算法等方法。其中,生产能力指数法和单位生产能力估算法在实际运算中,对于拟建项目静态投资的粗略估算,是以投资额、类似项目生产能力作为基础的。比例估算法就是分项比例估算的方法。系数法则主要包括朗格系数法、主体专业系数法、设备系数法等。此两种方法在实际应用过程中,估算基数选取的是主要设备购置费、主体专业工程费等。
2.2指标估算。在建筑工程投资估算当中,指标估算类方法是最为常用的。它将建筑工程项目纵向划分为单位工程或单项工程,横向划分为安装工程、设备购置、建筑工程等。然后对各个单项工程和单位工程的投资按照相应的投资估算指标进行估算。以此为基础对项目工程费用进行汇集,然后对基本预算费和其它一些费用根据相关固定进行估算。最终形成拟建项目的静态投资估算。
四、结语
关键词:建筑结构设计;建筑造价成本;成本控制
Abstract: for the construction of the construction project for the cost control of cost is very important, and it is not only the most attention to the engineering personnel of technology index, also influence the economic benefits of important factor. And in project cost cost control, the most main link is the structure design of the building. For this reason, the choice of the science reasonable engineering design and structure of the system, and the combination of the foundation of the building effective forms, effective control cost cost, can cause the economy and technology union can be realized.
Keywords: building structure design; Building cost cost; Cost control
中图分类号:TU318文献标识码:A 文章编号:
建筑结构的设计是工程建设的关键内容,它必须实现建筑的功能需求,并能够促使建筑的舒适性和安全性的形成。经过长期的工程实践,总结出精心的结构设计能够给整个工程建设带来可观的经济效益,受到更多投资人员的关注。为此,结合科学的方法,实现结构设计的优化,在保证建筑结构的安全、合理中,不断地进行造价成本的控制和节约,已成为工程人员最为倾注的一项建设内容。
一、结构设计与建筑造价成本的关系
(一)建筑结构设计的基本概念
作为建筑结构的设计,其能够为建设项目提供一个具体的、全面化的工程实施的意图,是进行工程技术与造价成本的重要环节,也是控制和确定造价成本的重要阶段。在进行结构设计的具体实施中,最大可能的满足工程建设方案是设计实施的重要前提,其要依据相关的规范和政策,不断促使建筑工程建设的经济性、安全性以及适用性。对于建筑工程造价成本来说,它包括了项目决策、项目设计以及项目实施环节中所花费的所有费用,对整个工程的总成本有着一定的影响。为此,有效的控制工程造的价成,优化建筑的结构设计也显得尤为重要。
(二)结构设计与建筑造价成本的关系
在建筑工程的建设当中,工程的技术和经济是对立统一的,而这一体制的形成必须通过工程设计才能得到有效的实现。如果一个拟定的工程项目被确定下来以后,工程的建设和造价成本的控制就非常的重要,要实现这一内容的顺利开展,就必须有效的进行建筑工程的设计工作。作为建筑工程的设计阶段,结构设计对建筑的造价成本有着重要的影响,其大约在35%~75%的影响范围内,即建筑造价成本的波动是受结构设计所影响的,在整个工程造价成本的控制中,占据着主导地位,其主要有以下一些方面的表现:1.设计方案对工程投资的影响据相关资料表示,在单项建筑工程的设计环节中,建筑材料的选用和建筑结构方案的选择对建筑投资有着很大的影响。如结构形式、基础类型等。2.设计过程对建筑成本的影响。在进行结构设计的具体实施中,建筑工程师会依据相关的实际情况,对设计过程进行有效的掌控,又由于建筑结构的细部设计对工程造价的影响,都会使整个工程的投资成本受到影响。如钢筋连接方式、钢筋形式、截面尺寸选取等。3.设计质量对建筑造价成本的影响。在往常的工程建设中,或多或少都会出现一些工程质量的事故,引起这些事故的因素很多,而设计责任就占有将近50%的比例。在很多的建筑结构设计中,总会出现一些功能设置不合理的现象,其中受力的不合理引起的应力集中问题也是非常的严重。其次,工程成本的重复投资和较差的设计方案都会对各专业的相互应用产生大的影响,使之间形成相互制约、相互矛盾的现象,从而引起工程的停工和资金浪费等严重问题。
二、结构设计对建筑工程造价的影响
建筑的主体结构是影响建筑造价成本的主要因素,而与之配套的环境、通风、电、水等设施是比较固定的工程支出。所以,在可变性不大的建筑材料中,影响建筑整体成本的关键就是建筑主体的结构,其又由两大主材主体组成,即混凝土材料和钢筋材料。
(一)结构形式的选择
结构形式的选择在主体结构设计中显得非常的重要,一个合理的结构形式,不仅要对造价成本的造型美观性和经济适用性进行考虑,还要对建筑主体的使用功能进行考虑,促使结构的合理、安全以及可能性施工的实现。所以说,只有在深刻了解建筑的结构体系以后,才能合理的选择结构的体系,逐步分清影响建筑成本的主要因素和次要因素。
(二)建筑的经济高度
随着社会经济的发展,高层的建筑越来越多,而建筑层数的不断增多,也对建筑整体的成本造成一定的影响,其中最主要的控制因素就是建筑的水平荷载。一方面,由于水平荷载的影响,竖向构件产生的轴力和建筑结构不断产生的倾震力矩与建筑高度的平方成正比;另一方面,水平荷载的地震和风载作用的数值,会随着结构动力特性的不同而产生不同程度的变化,也对建筑结构的成本造价有着很大的影响。
(三)经济性分析中的高宽比
建筑结构的高宽比,即建筑的倾覆方向支承体系的总宽度与建筑的总高度之比,其对建筑造价成本的影响也是非常的明显。通常来讲,建筑物的高宽比和造价的关系是成正比的,当在相同的外力情况下,抵抗倾覆力矩的宽度会有所降低,柱结构所承担的高宽比与荷载的关系成正比,也就是说,如果建筑结构的高宽比不断地增加,框架柱所承担的荷载也就会不断的增加,由此一来,建筑的造价成本也就会有所增加。
(四)平立面设计对造价的影响
1.平面形状:越简单的平面形状所用的钢材就越少。在每一层楼的面积相同的情况下,外墙长度越大,建筑所用的钢材就越大。为此,平面形状的规则与不规则决定了建筑钢材的用量,并能对建筑结构的抗震性能进行优劣的衡量。2.平面长宽比:在建筑的结构中,由于两主轴方向的动力特性非常的迥异,其受力有非常的不均,从而造成了配筋的不断增加。3.立面形状:建筑物的抗侧刚度从上而下会形成比较均匀的变化,若自身的受力均匀,钢材的用量就会有所减少,反之,用量就会有所增加。4.柱网尺寸:柱网尺寸的合理能够减少柱、梁以及楼板的钢材用量。
(五)结构延性的影响
在抗震区域的建筑中,为了避免建筑结构的坍塌,其结构会有一定的延性。若建筑物的抗侧力结构的选用合理,结构的构件也就会具有一定的延性,其刚度就不会很大。在地震时,建筑的结构就不容易遭受破坏,所形成的价值也是非常的巨大,然而,建筑物要具有较高的抗震性能,抗侧力结构的构件就必须很大,这反而为建筑物带来更大的危害。如果建筑结构的延性越大,其抗倒塌的能力就会越大,也就能够满足载面的构件需求。为此,只有增加建筑结构的延性,就会相对减少抗震结构设计所需的成本,从而有效的降低了建筑的造价成本。
(六)高强钢筋和混凝土
目前在我国,建筑结构常用的受力钢筋为HRB335,而等级更低的HPB235为建筑结构的辅助钢筋,混凝土则普遍应用的是C20-C40。相对于国外而言,我国的建筑结构所用的混凝土强度和钢筋强度低一个等级。整个建筑物所用的混凝土价格越高,混凝土的造价也就越高。在相同情况下,高强度的混凝土的应用能够有效的降低混凝土的造价。若采用C40混凝土进行竖直构件的设置,其造价为C25的65%,有着非常显著的经济效益。也就是所,如果对高强度混凝土进行应用,就会有效的减小竖向构件的截面尺寸,而在混凝土用量降低的同时,施工中的施工工期、垂直运输量、模板等都会获得良好的经济效益。与HRB335钢筋相比,HRB400 钢筋的采用则能降低20%的成本。为此,高强混凝土和高强钢筋的应用,能够有效的节约建筑物所需的混凝土和钢筋的用量,从而降低建筑工程的造价成本,并促使工程建设的经济效益。
结束语
在建筑造价成本的控制中,建筑的结构设计是最为关键的阶段。为此,在进行建筑的结构设计时,设计人员就需要依据相关的规范,合理的进行结构设计的优化,有效的控制工程造价的成本,从而降低建设工程的投资费用,促进工程项目的经济效益。
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关键词:建筑;结构设计;造价成本;关系;影响;加强措施
1建筑结构设计和造价成本之间的关系
1.1工程整体投资与设计方案之间的关系
从当前的建筑工程数据当中分析当中发现,相对独立的一个建筑工程设计的过程中,材料的选择、方案设计的选择都和建筑企业的投资息息相关,比如说建筑的基础类型方面的选择以及如何进行结构的设计,如果设计方案能够更好的优化和升级能够对成本的控制和造价管的管理提供很大的帮助。
1.2建筑设计与造价成本的关系
在我国,建筑设计的过程中,很多建筑设计都出现了质量不过关的情况,由此而造成的质量事故也非常的多,主要原因在于建筑设计方面不合理或者基础结构不合理,造成建筑产生一些受力不均等情况,无法符合施工的具体规范要求,造成非常严重的质量事故。1.3建筑设计过程与建筑造价成本的关系建筑设计实施的过程中,相关的设计人员一定要对实际情况进行具体分析,在设计的过程中,每一个设计的施工的细节都有可能对施工的整体工程造价产生非常大的影响,比如说在工程材料整理的过程中,如果材料不好会对工程的整体质量产生非常大的影响,材料的节点连接也会对投资成本产生很大的影响,所以在设计的时候,一定要对材料方面进行重点考虑。
2建筑结构设计对建筑造价成本的影响
2.1建筑结构形式的影响
在现在的结构设计当中,如何进行结构形式的选择也是十分关键的,结构形式和可否符合使用的要求主要是建筑的主体功能来决定的,另外还需要注意对整体的实用性和美观性进行考虑,科学合理的选择一些和能够接受的结构形式,让建筑造价成本得以更好的受到控制。
2.2建筑地基的影响
在建筑建设过程中,地基是基础,在分析地基之前一定要明白人工地基和天然地基的区别。尽管人工地基和天然地基的选择都会影响到建筑工程造价的成本。然而天然地基基本上不需要进行很强的加固。投入的人力物力财力也比较少,对建筑工程的造价成本控制是非常有益的,然而在实际操作的过程中,天然地基区域非常的少,由于天然地基在区域和地质条件方面的影响比较多,在天然地基建设的过程中,还需要注意建设一个后期的建设基地,这样可以让天然地基的稳定程度进一步得到提升。一般情况下,后期的地基建设都是人工操作而形成的人工地基,主要是通过技术人员进行合理的选材,对所在区域的地质情况进行合理分析,符合施工条件之后,再通过人工操作的方式形成一种地基的状态,因为天然地区能达到相关要求的非十分的少,所以人工地基建筑被比较多,尽管所需要消耗的经费比较大,但是,从总体上来说,还是非常有利的,为了对投资进行控制,我们一定要合理设计构造,以此来达到不同地址不同区域条件下的具体要求。
3加强建筑结构设计成本控制的措施
3.1加强建筑结构设计优化
在建筑结构设计的时候,我们一定要对设计进行优化,首先是合理科学的选择结构方案,相同的建筑在方案不同的条件下也会出现不同的质量效果,所以在设计的过程中,一定要注意选择科学合理的方案,结构方案在选择的过程中,一定要注意分析结构和构件之间的关系,让结构受力处于一种最佳的状态,设计方案的过程中,一定要对受理途径进行简化,保证结构受力的过程中,让建筑物结构的抗风险能力得到进一步的提升,让工程的整体造价得到控制,在设计的过程中,还需要重点分析结构构件的协调性,并且让其能够符合设计的最佳要求,让安全设计目标得以实现,其次还需要注意加强结构设计的准确性,在设计的过程中一定要确保几何图纸、构件尺寸、结构数据的准确性,防止产生一些计量误差,并且选择一些科学准确的计算参数。让建筑在实际操作的过程中,能够符合计算机程序获取的数据标准,但是设计人员也不能仅仅局限于电脑,一定要合理分析结构的概念,并且与自身的工作经验相结合判断正确的计算结果,最后是需要对结构材料进行合理选择,相关的设计人员一定要依照实际施工的情况,对预应力混凝土和钢筋混凝土进行合理选择,让建筑的功能性经济性和安全性最大化。
3.2将价值工程应用于建筑结构设计当中
价值工程有一个基本的公式,也就是v=f/c。这里面v主要体现出来的就是价值,也可以被叫做是产出效应,f的意思是功能,也就是数据的现实目标,而c主要指的是成本投入,从这个公式中可以明显的发现,如果产出效应一定的时候,存入投入成本和现实目标处于一个正相关的关系,也就是说在建筑工程建设的时候,为了让经济效益得到进一步提高,逐步趋近于实现实现目标的时候,一定要让产出效应进一步提高,而控制好成本投入,建筑工程建设是复杂度非常高,而且具有很强的专业性的系统工程,利用价值工程理论的分析,可以发现对建筑功能和成本合理划分可以让经济效益最大化。
3.3引入招投标机制优选设计方案
现在,设计单位非常的多,建筑工程需要合理选择设计单位,主要方式有委托设计公开招标和邀请招标等三种,设计单位在选择的过程中需要遵循多种分析工程的项目的要求和属性,建筑项目是一个牵一发而动全身的项目,可能会对生产社会和群众产生非常大的影响,所以,一定要选择一些设计能力比较强,而且具有比较高的信誉的资质也符合要求的设计单位,从客观上来分析,设计单位如果比较优秀,能够提供非常好的设计方案,能让工程造价的成本得到有效控制。
3.4变传统设计收费办法为优奖劣罚
一般情况下,设计单位收取费用的方式主要是依靠工程的总体造价收取相当比例的费用,或者是依照建筑的面积收取相当的费用,这就可以发现,如果根据工程造价来进行费用的收取,设计单位由于利益考虑,不希望将工程造价的总成本降低,反之,如果根据工程面积进行收费,由于涉及费用方面是固定的,所以无法让设计工程工作者的积极性和主观能动性调动出来,所以,建筑设计收费的方式要进行改变,从传统的方式变成一种优奖劣罚的方式,从具体上进行分析,如果造价成本不变的话,为了确保工程的安全和质量,设计单位能够对价值工程的原理进行灵活应用,通过设计方案的技术性和经济性,通过新技术、新材料、新工艺的应用让造价得到控制。
3.5提供设计阶段成本控制的第三方咨询
设计阶段成本控制的第三方咨询主要指的是通过设计监理制,这种方式可以很好的控制建筑造价成本,显而易见,建筑结构设计主要是和设计单位的自我管理以及相关政府的监控有关,很难科学合理的对造价成本进行控制,利用设计监理制我们可以让监理部门的监督制度充分发挥出来,首先可以让设计单位更好的对建筑结构设计进行优化,其次可以让建筑结构的设计水平得到进一步的提高,另外监理单位可以确保建筑结构设计具有一定的科学性,控制建筑造价和成本在一定的范围之内。
结语
从当前的角度进行分析,现代社会建筑行业竞争越来越激烈,从现在改革开放以来的市场竞争之下,建筑企业要想让自己的收益更高,取得一定的竞争优势,就一定要在确保建筑美观、功能、质量的条件下,尽量的让建筑成本造价做到控制,所以,建筑造价设计的过程中如何控制建筑造价成本是非常有意义的,所以建筑工程项目在开始的阶段,也就是设计的阶段,就一定要对建筑工程的结构设计进行重视,并且具体分析建筑工程附近的环境情况,依照相关的规范做好设计的工作,并且不断对建筑结构设计进行优化和提升,以此来保证建筑工程的功能行已经安全性达到要求,让建筑造价得到有效的控制,让我国建筑事业能够快速稳定的进行发展。
参考文献
[1]于连东,王伟.建筑结构设计对建筑造价成本的影响[J].工程技术:全文版,2016,5(5):26.
[2]付妍.建筑结构设计对建筑造价成本的影响[J].建筑工程技术与设计,2016(23):11.
[3]崔勇.刍议建筑结构设计对建筑造价成本的影响[J].建设科技,2017(13):81-82.
关键词:建筑结构形式 力学原理
Abstract: In thousands of years, architectural structure has been developing along a main line--“Changing the moment into axial forces”. In the long period before the establishment of the mechanics, people had been following this principle without being aware of it. This paper discovers and explains it with historical examples. Mastering and practicing it will accelerate the development of architectural technology greatly.
Keywords: type of architectural structures, mechanics
中图分类号:Tu318 文献标识码:B 文章编号:1004-8537(2005)07-0044-04
建筑业一般来说是国家的支柱产业。建筑工程讲求“美观大方”、“安全可靠”。以往,此两项目标分别由建筑师和结构工程师来完成,实际上建筑工程无论设计得多美,决不能像神话或童话中的“空中楼阁”。现实生活中的建筑工程必须“脚踏实地”,符合力学原理,采用现有材料、符合国家规范要求。如何既“美观实用”又“安全耐久”,既能传达现代生活的感受又能反映当代的思想情操和坚固耐用则是建筑师和结构工程师共同追求的目标。建筑结构是古老专业,有类人猿、人类以来就必须解决“衣、食、住、行”生活问题。上百万年的发展,建筑和结构走的是一条路,没有坚固安全也谈不上美观,这是第一位的。但没有美观实用也不是成功的建筑结构。本文探讨建筑、结构形式变化的内在自然规律即力学原理。
建筑、结构形式的发展
随着生产力发展,工程分成两个部分:美观实用;安全可靠。由于它们的基础知识、相关学科的巨大差别,逐渐由不同专业人员分别承担设计。第一项“功能美观实用”的基础知识是艺术、美学和建筑功能方面要求的知识,而安全可靠方面的基础知识是力学、数学、材料学、加工制造和施工。学科发展越来越深入、细致,难度越来越大,要求越来越多、越精确。20世纪后期,随着计算机的出现和迅猛发展、有限元计算理论的应用,许多原来不能计算的结构,也都能精确计算。特别是动态分析成为可能。相应的随机振动理论、模糊理论、混沌理论均得到长足发展。建筑结构的分工也越来越明确、清晰。然而,建筑工程越向高度和大跨度发展,要求建筑、结构双方结合越紧密。英国伦敦拟建460m高的“城市生态大楼”。巴西圣保罗拟建495m高的“圣保罗大厦”。澳大利亚墨尔本拟建560m高的“格罗洛大楼”。中国香港拟建574m的“里程碑大厦”。美国芝加哥拟建610m的“迪尔泊恩南路7号大楼”。日本将建世界第一高塔,在东京建707m的电视塔,目前现有最高大厦是马来西亚吉隆坡的双子塔,高度为482m。
纵观世界和中国的建筑发展史,即高度和跨度的发展史。主要取决于两个因素:材料的发展(也就是材料性能的发展)和建筑结构形式的发展。对于建筑结构工作者来说,在材性相同情况下,如何设计出高大建筑,笔者认为建筑和结构是走着相同的道路。
史前开始,人类用树枝、树干搭建巢窝,挖掘洞穴,“有巢氏”就是此时代的代表人物。进入原始社会,建筑材料多样化,但也无非用容易得到的土、石、竹、木材。随着社会进步,铜、铁、钢、白灰、水泥、塑料、各种织物……才广泛应用。
16世纪以前建筑结构形式为堆砌结构、梁(二维)、板(三维)结构、拱结构和悬索结构。但此时的建筑结构全凭经验建造,没有理论指导,可以说是在盲目进行。只有通过漫长的岁月(数十万、数百万年的积累),通过失败教训和成功经验,才能逐渐掌握建造技术,才能建成既美观实用又坚固耐久的房屋、桥梁。以前人类历史的发展,往往实践超前于理论。
进入封建社会,社会财富增加。一部分人可以从事理论工作,将大量的实践经验总结出规律――这样理论就诞生了。随着数学、力学的发展,建筑结构也逐步发展起来,建立了结构学(砖石结构、木结构、钢结构、钢筋混凝土结构、索结构、膜结构等)。现代结构就是在理论指导下,经过分析计算设计得到的。
建筑、结构形式的发展遵循同一自然力学规律
建筑、结构形式的发展,虽然侧重面不尽相同,但都遵循着同一规律。它们的共同要求是安全可靠。这就脱离不了客观的力学原理。结构物承受着荷载,外荷载产生支座反力、对每个截面产生剪力、弯矩、拉、压轴力、扭矩等。其中最危险的属弯矩,因为它和一对力偶矩等效,即拉、压轴力组成的力偶矩等效。弯矩引起的内力在截面中分布不均匀,靠近中性层的材料不能充分发挥其力学性能。一根竹棍,轴向施加拉力或压力,很难将其折断,但如果横向加力,产生弯矩,则可轻易将其折断。因此,无论有意识或无意识有理论或无理论,建筑结构构件的任一截面必须能承受该截面的剪力、弯矩、拉、压轴力(见图1)才能正常工作。用建筑师和结构工程师熟知的工程力学一般知识,说明建筑结构发展的内在规律――力学原理。1a至 1g表示梁、板桁架、网架拱、壳、网壳索、膜的发展过程和内力分析。1a表示简支梁在均布载荷下的剪力和弯矩图。1b表示梁在集中载荷下的剪力和弯矩图。1c表示矩形截面梁某一截面的内力(正应力和剪应力)分布情况。1d表示桁架在载荷下的剪力和弯矩与截面内力图。图右侧显示任一桁架(或网架)截面产生的内力与荷载产生的弯矩、剪力的平衡图。从总体看,桁架承受弯矩和剪力。但每一构件只承受拉、压轴力。因此桁架的受力较梁合理。1e显示拱、壳截面产生的轴压力N的水平分力Nx和竖向分力Ny。Nx与拱的水平推力H组成一对力偶矩,与截面弯矩M平衡。其竖向分力Ny与截面剪力Q平衡。拱壳从整体看,因其支座水平推力对每一截面产生负弯矩,减少了每一截面总的弯矩。将弯矩转化成为轴压力。因此结构跨度可大大增加。古今中外的建筑结构大师都不约而同地采用了拱、壳结构形式,并创造出许多不朽的建筑精品,形成了一个时代的建筑风格(见图2、3)。进而发展成为如图1f表示的索体系。图右侧表示索的某截面X的轴向拉力N与荷载产生的内力(剪力Q、弯矩M)平衡。索的轴拉力水平分力Nx与支座水力H组成的力偶矩与截面弯矩M平衡。竖向分力Ny与剪力Q平衡。对索体系来说,如果不平衡,索体系的几何形状将自动改变,直至取得力的平衡。图1h显示一根索的力学模型――处处为铰链连接的链条。因为索不能承受压力、弯矩、剪力,所以它的各截面相当于由铰链连接。在无自重的自由态,形状不定。在有自重时,即重量延其本身长度均匀分布,其形状为悬链线。若重量延水平向均匀分布,则其形状为抛物线。集中荷载作用下,如图1h5所示。总之,索的力学模型是以铰链连接的构件,其形状与荷载的特点、分布、大小有关。任何截面均不能出现弯矩。也就是说其形状应该与该荷载引起的弯矩图一样。这样才能处处无弯矩。如果有弯矩,索的形状必定继续改变,直至无弯矩。这就是索与其它结构所不同的最大特点,也是优点。为了使荷载变化对结构不致影响过大,需将活荷载限制在一定范围内。对于工业与民用建结构活载所占比例约为10%。还有一点需要说明的是,对于柔性体系(索、膜),大多数情况下需施加预应力,才有刚度。有时应力是靠外荷载提供的(即重力刚度法),不同情况不同处理方法。因此索、膜体系是完全另一种建筑结构形式,设计思路与劲性结构有本质区别。图1g显示按照索特点设计的国际上极为热门的张拉整体结构(Tensegrity structure)、索穹顶、以及我国自行开发研制的劲柔索张拉穹顶结构的示意图。
图1中显示,不论什么形式的结构,其截面上的内力如不考虑水平支反力产生的内力是一样的。所不同的是:对拱结构来说,多加了一对水平推力,对索结构则多加了一对水平拉力。其他内力与简支梁相同。既然最危险的是弯矩,建筑师和结构工程师的共同追求是能通过结构形式的改变将弯矩转变成构件截面轴拉力或压力。数十万年建筑结构的发展进程证实了确实如此。下面看看建筑结构的发展实例:
⒈土、石堆砌结构(公元前古埃及金字塔,美洲雅玛金字塔等。公元前3000年)
公元前3000年在尼罗河三角洲建造了一系列金字塔。其材料均采用受压强度高,经久耐用的石材。结构形式简单明快,体积高大(胡夫金字塔高146.6m,底边长230.35m)。从结构观点看,它受力极为简单,只有压应力。然而采用了大量石材和人力,却没有得到有效的使用空间,内部狭小空间别无它用。以后随着生产力的发展,社会需求的提高,为了提高空间利用率,加大跨度,采用如下结构形式:
⒉梁、板结构(以受弯为主,提供较大跨度和空间)
梁(二维)、板(三维)结构多采用木材,因石材受拉强度远低于受压强度,故不适用于承受弯矩,因此采用拉、压强度基本相等的木材。见图4、5。图4石梁受弯能力小,故跨度小,石柱密布。图5中国式屋盖木构架,还是简支梁的受弯方式,而不是轴力为主的桁架,从力学观点看不甚合理,浪费材料。因此必须通过结构形式的改变,将弯矩转化为轴压力才是使用木材的唯一出路,才能获得较大跨度和空间。但从材料的角度看,木材作为梁、板结构,也存在一些缺陷:
⑴木材是有机物,在空气中容易逐渐老化,怕酸、碱、盐等化学物质侵蚀。
⑵易受细菌腐蚀;受白蚁老鼠吞噬。
⑶是易燃物质,不耐高温,极易发生火灾。
⑷不经久耐用,化学、物理稳定性差。
⑸横纹强度低于顺纹强度,故各向异性。
木构架结构形式作为屋盖体系,还是以承受弯矩为主,轴力为辅。受力形式不甚合理。结构学的发展促进了力学发展,自19世纪末国外已广泛使用桁架。它有效地将弯矩直接转化为上、下弦的拉、压轴力,剪力则由斜腹杆的轴力平衡。因此它比实腹梁有效,自重轻,节约材料。桁架从整体看受弯,但组成桁架的杆件却受轴力。近代由于空间结构的使用,图1d中桁架(二维结构)又发展为网架(三维结构)。此类结构都是将弯矩转化为杆件轴力,提高材料利用率。我国于20世纪40年代至20世纪70年代广泛采用桁架,20世纪70年代后,我国网架普及很快,大量使用。最大桁架跨度为192m(金江大桥);网架最大跨度为153m(首都机场四机位机库)。
生产力发展要求跨度越来越大,16世纪以前尽管还没有结构力学,拱形结构已成功地大量使用,那是人类经数十万年实践的结果。拱、壳结构虽然可将弯矩减少,因为它是劲性结构,体形已经事先确定,而荷载随时可变,尤其是活荷载,因此,对拱结构来说,截面上没有弯矩,只有轴力才是设计者的最终追求目标。但由于拱结构的特点,这个目标不可能完全达到。拱截面还必须能承受一定数量的弯矩、剪力,才能正常工作。20世纪60年代我国建成一系列拱结构、壳体结构,长期的工程实践,发展了拱、壳结构。不论这种实践是自觉的,还是不自觉的、偶然的,但结果是非常有效的,可以使用脆性材料,如20世纪60年代,推广使用“干打垒”就是用土、泥、砖砌筑的,解决了当时缺材、少料、资金短的应急问题。
拱(二维)、壳(三维)结构
不论中国还是外国的古代人都不约而同的采用拱壳结构形式来代替不能胜任覆盖大跨度的梁板结构。从图-1可以看出,拱结构的支座水力对任一截面都产生负弯矩,抵消了大部分荷载产生的正弯矩。结构将以受压为主。拱结构的几何形状提高了结构抵抗外荷载产生的弯矩,能覆盖较大空间。见图6。
拱结构尽管有许多优点,外形也很美观。由于荷载的变异性,拱截面上有时不可避免的存在弯矩,这就制约了它的跨度进一步增加。因此出现了受力更为合理的索结构。
进入20世纪60年代我国建成了几个索结构。如北京工人体育馆,浙江杭州体育馆等。之后沉寂了近30年,20世纪80~20世纪90年代又开始兴建了一批索结构。索膜结构严格来说不能称之为“结构”,索体系的自由度为无穷大,应属“机构”。它是由处处为铰链连接的柔性构件组成,是几何可变体系。正是因为它几何可变,每个截面不能承受弯矩,它才能自动将弯矩、剪力转化为轴向拉力。这就是索体系的特点,也就是和普通劲性结构不同的关键之处。按照现代索理论设计的大跨度索结构已达到很高水平,2000年建成的日本明石海峡桥跨度达1 991m。见图7、8、9。膜体系是索体系的三维体系,且处处连续。索、膜体系特点相同。这是掌握此种体系的关键。它的一切分析方法均出于此特点,比如找形、施加预应力、荷载分析、下料、剪裁、焊接等。见图10、11、12。
上面介绍的建筑结构形式发展,必定符合“更好地将荷载产生的弯矩转变为轴向拉、压力”这一原则、这一客观规律。它包括了建筑和结构两个方面长期实践的结果,并统一从力学观点加以论述,说明这种发展过程是必然的,不以人们意志为转移的客观规律,不论有意识,还是无意识,不论有理论还是没理论,都不能违背这一自然规律。
总之,建筑、结构发展是相互依托,相互促进,相互支持,达到共同进步。在目前大跨结构、大覆盖面积、高层、超高层结构成为建筑结构主流的今天,一旦掌握了建筑结构发展规律,即可灵活运用此规律主动地开发出合理的新结构,而无须经过盲目的长期探索。
作者单位:北方交通大学
收稿日期:2002年5月
7.日本明石海峡悬索桥(2000年建成)
10.美国丹佛国际机场
6.日本滩提篮式拱桥(跨度190 m,1983年)
8.上海南浦组合钢箱梁斜拉桥
5.北京故宫太和殿
11.膜结构夜景
4.早期的石柱、石梁结构
12.气承式膜结构
9.美国金门悬索桥(跨度1280 m)
1.支梁内力分析图
关键词:高层建筑;转换层;结构设计;施工要点;探讨;
一、引言
在高层建筑物的施工过程中,由于其结构的多样性,给转换层的结构设计带来不少困难,在对转换层进行设计时,必须要针对高层建筑的结构类别,对方案的设计采取区别性对待,认真设计,并通过精心组织施工,高要求确定模板、混凝土及钢筋等的施工方案,为实现施工方案提供有利的条件,把施工的难度降低下来,为高层建筑转换层的结构安全奠定坚实基础。
二、高层建筑中转换层设计的原则
(一)、高层建筑中转换层的结构布置
通过分析得出,首先,底部转换层位置越高,转换层上、下的刚度突变越大,转换层上、下内力传递途径的突变就会越加剧。另外,转换层的位置越高,落地剪力墙或简体越容易出现受弯开裂,从而增大框支柱的内力,造成转换层上部附近的墙体容易被破坏。其次,底部带转换层的结构,由于其上部的部分竖向构件,不能直接连续贯通落地,所以,必须设置安全可靠的转换构件。就目前而言,转换构件一般可采用转换大梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。由于在地震区使用转换厚板的经验较少,可在非地震区或六6抗震设计时采用,对于大空间地下室,因周围有约束作用,地震反应小于地面以上的框支结构,因此,七八度抗震设计时,地下室设计可采用厚板转换层。
(二)、高层建筑中对转换层的抗震设计
首先,为确保转换层设计的安全性,规定部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在三层以上时,其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级需要按照高规规定提高一个等级采用,以便提高其抗震构造措施。其次,对于底部带转换层的框架一―核心简结构和为密柱框架的简中简结构的抗震等级不需要提高,只需要对转换层的转换构件水平地震作用的计算内力进行调整增大。在进行八度抗震设计时,还必须注意竖向地震作用的影响。
(三)、高层建筑中转换层的竖向布置
首先,转换结构要根据建筑功能和结构传力的实际需要,沿着高层建筑物高度的方向一处或多处进行灵活布置。还可以依据建筑物功能的要求,将转换层布置在楼层局部,且自身的这个空间既可作为技术设备层,也可作正常使用楼层,为防止沿竖向刚度过于悬殊,前提是必须确保转换层有足够的刚度。其次,对于大底盘多塔楼的商住建筑来说,塔楼的转换层设置在裙房的屋面层比较适宜,为避免中间出现刚度特别小的楼层,减小震害,设计时还必须加大屋面梁、厚度及板尺寸。对部分框支剪力墙高层建筑结构,其转换层的位置设计,若是七度区则不要超过第五层,若是八度区则设置不宜超过第三层。
三、高层建筑转换层结构形式及特点
高层建筑转换层结构形式主要有梁式转换、箱式转换、板式转换、桁架转换、斜柱转换等几种形式。梁式转换是高层建筑中使用频率比较多的结构形式。转换梁的截面通常是0.8至1米。梁式转换传力路线比较明确,这就给建筑工程的研究计算与设计带来很大的便利,在加上其成本较低,因此应用范围比较广。箱式转换是通过双向与单向两个方面来实现的,与上下两层较厚的楼板结合在一起,成为一个整体。这种方式要求转换层必须有较大的刚度。
板式转换是当其厚度无次序、分错开较大、梁承托不了的时候。这种形式的转换层的下层灵活度大,但因为比较厚重,施工的时候难度提高了很多,相对比较麻烦。桁架转换与其它的转换层结构形式相比,其受力路径更清晰,抗震能力更好,使用更灵活。但其节点的设计比较麻烦,加上其它的不利因素,运用范围不是太广。斜柱转换层能够使混凝土的可压缩性进行充分发挥,扩大了建筑物的可利用空间,不足之处会使水平荷载加大。因此,对斜柱转换层进行施工时,需要添加拉梁或圈梁,将斜柱连接更多的楼层,相对减少水平荷载,促使建筑达到平衡,确保了建筑的安全。
四、高层建筑转换层的施工设计要点
(一)、高层建筑钢筋工程结构设计要点
由于高层建筑转换层具有钢筋高含量、主筋长、钢筋布置密集的特点,因此,在施工时要准确地翻样、下料,安放、安装好钢筋,防止钢筋发生“抢位”而造成的返工问题
首先是关于钢筋的翻样、下料。对转换层设计理念进行分析,在对设计文件说明认真审核和熟悉的基础上,结合实际条件翻样施工工作;适当增加节点空间,以便为混凝土的浇灌和振捣提供有利的施工条件;闪光对焊大梁主筋接头,除了要做好电焊培训工作之外,还要保证施工材料的质量;分别设置跨中1/3的跨长内和支座1/3跨长内于梁上部的主筋接头、部主筋接头两个位置,在下料主筋的同时,对所有钢筋的接头位置进行合理安排,防止主筋焊接接头的重叠;梁主筋需要根据接位的顺序进行编号,主筋下料的时候也要密切关注对焊接头的准确性。
其次是关于钢筋的安装、就位。大梁钢筋的安放需注意:搭设临时的钢管搁架,搭设位置在梁底上方;铺设纵筋和首排面筋于搁架下的横杆上;铺设所有主筋于梁下部上;铺设首排面筋于搁架下的横杆上并将钢筋做成S形。首层面筋铺设后,铺设第二排纵筋,第二排纵筋铺设完毕后,再铺设第三排纵筋,逐层挂起全部纵筋;梁纵筋的安装,梁与梁之间的位置,柱节点箍筋安装位置和数量,要通过依次交叉穿插和上下交替搁置等方式进行确定,在每一层的主筋之间穿插柱箍筋,特大梁钢筋骨架就位之后,按需固定和绑扎柱箍筋。
(二)、高层建筑模板工程结构设计要点
第一,对模板支撑工程方案的选择,要求其具有适用性。在对方案进行选择时,需要对支撑系统的稳定程度及强度进行细致检验。在进行混凝土浇筑之前,必须完成支撑系统的搭建,并确保其牢固程度。
第二,对支撑系统的脚手架进行设计时,要将其宽度控制在1200mm左右,高度控制在1700-1900mm之间,托顶和加调座底在门式脚手架之上,托顶与底座的距离控制在900mm左右,确保支撑两层门架中间可以交叉与连接。
第三,将钢管水平架布置在转换梁的侧模位置,每根钢管的间隔控制在450mm,采用配对拉螺栓将钢管加固。在施工之前,要对拉螺栓的牢固程度及侧模的刚度进行检查,对第一层的梁板支撑进行拆除时,要确保在七个小时之后进行。
4.结束语
通过以上分析,不难看出,在高层建筑物的施工过程中,转换层的施工设计是结构设计的一个难点,由于建筑空间的整体复杂性,建筑结构的施工技术控制也会在不断的发生变化,为了能够对建筑工程的整体的空间布局进行有效控制,就必须在结构的转换上下大力气。因此,随着建筑物结构的不断变化,转换层截稿施工设计也要不断的变化,加强对转换层的整体施工质量进行控制,确保建筑工程最终的整体施工进度,以实现工程建设安全、适用、经济的综合目标。
参考文献:
【关键词】高层建筑;转换层;特点;技术应用;养护
随着高层建筑的发展,高层建筑结构形式也日益多样化、复杂化。据统计发现80%以上高层建筑通过设置转换层来实现不同结构形式的荷载传递。由此可见,高层建筑结构转换层是中不同结构形式相接的关键点,如何采用合理的施工技术,保证转换层施工质量达到设计要求,是关系到高层建筑物整体结构质量的重大问题。因此,对高层建筑转换层结构施工技术的研究,有着十分重要工程意义。
一、转换层施工特点
转换层的自重和施工荷载往往非常大,应选择合理的模板支撑方案,并进行模板支撑体系的设计。设置模板支撑系统后,转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段是不同的,应对转换梁及其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力的验算。
对大体积混凝土转换层,混凝土施工时应考虑采取减小混凝土水化热的措施,防止新浇混凝土的温度裂缝。转换层的跨度和承受的荷载都很大,其配筋较多,而且钢筋骨架的高度较高,施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于钢筋的布置。
利用钢骨架或预应力卸荷。在转换层结构中使用钢骨混凝土和预应力技术可以减轻自重、改善结构的整体抗震性能。设计模板支撑时可以利用己经成型的水平钢骨或预应力平衡部分或全部施工荷载,极大改善支撑受力性能,这种措施适用于转换层与上部结构没有形成整体工作的情况如上部采用的是小柱网框架或开口剪力墙、壁式框架等结构形式。
二、高层建筑工程施工中转换层技术的应用
1、模板施工
因转换层结构具有极大的自重及施工荷载,为此,应遵循施工具体情况,进行模板支撑措施的合理选择,进而确保其强度与稳定性符合支撑系统需求。在浇筑混凝土前,必须对支持的稳固性进行检查,并遵循施工措施进行设置。
根据本工程需求,选用松杂木枋(80毫米x100毫米)作为支撑楼板的木龙骨,400毫米为其间距,并将胶合板(18毫米厚度)铺设到面板上,通过胶带纸对全部板缝进行封闭。选取门式脚手架作为支撑系统底座、顶托调整的方式,要求将900到950毫米作为门架间距,并利用交叉支撑连接中间位置,将水平连接杆设置在连接2层门架的竖向位置,钢管(48毫米)与扣件为其材料。
选用松杂木枋(80毫米x100毫米)作为转换大梁的木龙骨,400毫米为其间距,为达到模板防水、保温的目的,可选用胶带纸对板缝进行密封。并将满堂钢管脚手架(48毫米)设置在支撑系统内,500毫米为立杆沿梁方向的间距,通过相关实践得出,门架、钢管支撑能够对工程所需强度、刚度及稳定性进行最大限度的满足。
施工前必须对大梁侧模刚度进行详细检测,确保对拉螺栓固件的牢固性,3%为梁跨度在4米以上的起拱率。为保证具有稳固的支撑性能,在筏板基础上由负二层到负一层进行独立支撑的设置,500毫米为其间距。在完成转换层顶梁板施工后,第一层梁板支撑7天内不能进行拆除。
2、钢筋施工
数量多、体积大为转换大梁钢筋配筋的特点,尤其是位于连接梁柱结点和主次梁的位置,就位与绑扎钢筋施工极为困难。基于此,下料过程中必须钢筋的交错方式、绑扎排筋顺序等进行充分考虑,只有这样才能为就位、绑扎钢筋提供便利,才能为钢筋工程施工质量的提升提供可靠保障。
(1)加工与连接钢筋直螺纹
25毫米为转换大梁钢筋的最小直径,因此都会选取直螺纹机械进行转换大梁钢筋的连通,并确保其连接的稳固性。在直螺纹加工前,不能弯曲钢筋端,应平整其端面,并选用砂轮锯片将钢筋切断,不能利用气割、冲剪的方式。
必须在专用钢筋套丝机床上加工钢筋连接端直螺纹,加工过程中不能选用油类冷却液,应选取水溶性切割冷却液进行加工。完成加工作业后,应对直螺纹质量进行检测,确保其质量符合施工规定。为防止损坏丝头情况的出现,必须将塑料保护帽拧在质量合格的丝头上。
(2)绑扎钢筋
在地面加工转换梁钢筋,避免钢筋在吊装施工中出现扭曲变形等情况,通过塔吊及桁架吊向施工楼层进行吊至。在完成梁底模板铺设后进行大梁钢筋安装,并将临时钢管(1.5米间距)架设到梁底上方,随后套箍筋并进行主筋、构造筋的绑扎。
因主次梁交叉位置具有布设极为复杂的钢筋,错位现象极易出现。基于此,在吊装钢筋前,必须逐一编号钢筋,只有这样才能为吊装、铺放及绑扎钢筋提供便利。为确保准确放置梁底2、3排钢筋,可在各层钢筋间相隔2米,选用和梁宽一致的短钢筋(32毫米)作为垫铁进行施工。因施工过程中钢筋密度较大,为对工程验收提供便利,可选用分层分段的方式进行质量控制。
3、混凝土施工
选用强度等级C50为该工程转换层梁板混凝土,运输浇筑时,可选用商品混凝土泵进行施工,15到16厘米为混凝土坍落度,浇筑混凝土可按照由中向两边的方式进行,以此提升模板支撑受力的均匀度及稳定性。浇筑混凝土前,必须将模板内杂物清理干净,并确保其湿润度。按照施工规定,转换层可一次完成浇筑混凝土作业,无需进行施工缝留设。同时,严格遵循设计浇筑方式进行施工,只有这样才能有效避免冷缝、施工缝出现在浇筑过程中。分层浇筑施工中,500海米为各层浇筑厚度,时间间隔为1.5到2个小时,混凝土第一次浇筑时,应对没有转换大梁的剪力墙进行浇筑,浇筑到梁底10厘米左右的范围,不浇筑转换大梁位置。混凝土第二次浇筑施工中,一次浇筑完成转换大梁位置,如剪力墙、柱及梁板混凝土等,同时要求分层浇筑、振捣大梁位置,50厘米为各层浇筑最大厚度。位于转换大梁下面的剪力墙,由于钢筋密度大,必须确保振动棒位置的准确性,根据振动棒工作范围对振捣质量进行有效控制。梅花状为振动棒插点,500毫米为棒距。分层振捣大梁后,根据振动棒工作范围对其质量进行有效控制。
转换板厚为1.6 m,故混凝土的养护十分重要,只有充分湿养护才有利于混凝土膨胀效能的发挥,因此在施工过程中设立了专职养护人员,建立严格的混凝土养护制度。混凝土终凝后保湿养护14d。混凝土收平后,再洒水润湿,混凝土表面采用两层草袋一层干麻袋另加一层薄膜养护,在养护期间喷洒雾状水保持环境相对湿度在 80%以上,以减小混凝土干缩。
三、结束语?
综上所述,随着国民经济的快速增长,建筑行业作为国民经济的重要支撑,其行业的发展对国民经济的增长起着决定性的作用。高层建筑作为建筑行业的重要组成部分,在建筑行业发展中占有重要地位。转换层施工作为高层建筑施工中必不可少的施工环节,为确保建筑物的整体质量,施工企业必须提高转换层施工的技术水平,做好养护工作,只有这样才能为企业的发展提供强有力的保障。
参考文献:
[1]李隽,刘宏伟,许建华;高层建筑结构转换层施工方法研究[J];山西建筑;2005年13期
[2]吴育军;;高层建筑转换结构施工技术研究[J];科技资讯;2008年24期
[3]廖昌宇;;高层建筑转换层施工技术探讨[J];中外建筑;2010年06期
[4]陈任;;浅谈建筑工程转换层支模体系施工技术[J];科学之友;2011年10期
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