時間:2022-04-30 04:36:05
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇民用建筑結構論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:民用建筑;混凝土;施工
中圖分類號:TU74文獻標識碼:A文章編號:
民用建筑是現代民間文明社會賴以生存和發展的條件,民用建筑的安全則是人民生命財產安全的重要保證。近年來,隨著我國經濟建設事業的不斷發展,城市化進程的加快推進,城鎮人口規模的不斷擴大,住房問題得到了普遍關注,民用建筑的發展呈持續升溫的態勢【1】。民用建筑在長期使用過程中,由于混凝土老化、不利環境因素的影響以及管理使用不當等,造成混凝土結構某種程度的損傷,這種損傷累積將導致混凝土結構承載力下降、結構性能劣化、耐久性降低,影響混凝土結構的安全使用【2-3】。本文為此具體探討了民用建筑混凝土施工的優化措施,主要是針對防治民用建筑混凝土裂縫。
1 民用建筑混凝土裂縫產生的主要原因
裂縫是混凝土材料中的某種不連續現象,是由材料內部的初始缺陷、微裂縫擴展引起的,當結構中的拉應力超過其抗拉強度,或其應變超過其極限變形值,結構都會產生裂縫,引起持久強度的降低,影響建筑物的裝飾效果和使用壽命,所以我應合理控制建筑物的裂縫。建筑在使用過程中承受兩大類荷載。第一類是靜載荷、動載荷及其它荷載;第二類是變形荷載,包括溫度、收縮。而對于民用建筑來說,當設計都符合規范要求時,溫度變化和干縮是引起房屋開裂的主要因素【4】。我們知道,樓板和墻體之間存在溫差,一般說來墻體里的應力和溫差呈正比,溫差越大應力越大。當然墻體本身的溫度場也會影響到應力的分布和大小,當墻體沿豎向溫度越快時,溫度應力越大,從而形成溫度裂縫【5】。同時材料的濕脹干縮與熱脹冷縮同為物理現象。當干縮變形受到約束也一樣要產生干縮應力,超過材料的抗拉抗裂強度時也要導致開裂。從這個意義上說,干縮裂縫的研究可以通過當量溫差作用進行研究。但是干縮裂縫的形態與溫度裂縫有一些差別。主要是墻面的溫度梯度呈三次拋物線規律衰減,而干縮則處于比較均勻的溫度場中。因此,干縮裂縫一般表現為階梯形或混凝土周邊形裂縫【6】。
2 民用建筑防治裂縫的混凝土施工優化
2.1 嚴格控制原材料質量
各種材料進入現場后,要進行抽樣復試,民用混凝土結構施工,必須嚴格遵守施工操作規程。按設計標準施工,嚴格掌握投料配合比和水灰比,現場進行塌落度試驗,控制好拌合時間,保證配合比符合設計要求,由于砂子中含有一部分石子和雜物,要求砂子含泥量不大于3%,碎石含泥量要求不大于2%,混凝土澆筑前,要處理好模板的接縫,防止振搗時漏漿,振搗時應設專職技術工人,振搗器插人混凝土中應徐徐提起,振搗均勻,防止局部漏振搗或過分振搗,養生也要設專人負責和檢查等,嚴格控制好水灰比,盡量減少水泥用量,振搗密實,以減少裂縫的產生。
2.2 合理控制外加劑與水灰比
現在市場使用的外加劑基本上均為引氣型的減水泵送劑,這種外加劑加入后,在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩定而封閉的微小氣泡,有了這些微小的氣泡,就容易造成后期的裂縫。同時從混凝土配比試驗中看出,當采用的水灰比越大,則混凝土結構表面所產生的氣泡就會越多,這主要是因為是當混凝土攪拌所用的水達到飽和后,多余的水分就會被引氣劑將水珠從混凝土中游離出來而排出并吸附于混凝土結構的表面,造成裂縫的初步形成。
2.3 嚴格控制施工溫度
選用水化熱低、凝結時間長的水泥,以降低混凝土的溫度;溫度梯度控制在小于25℃,摻加緩凝劑或高效減水劑,以提高混凝土強度并減少用水量及水泥用量,延長混凝土達到最高溫度時間,減少干縮;盡可能選用粒徑較大,顆粒形狀好且級配良好的粗骨料,嚴格控制水灰比,減少單位體積混凝土用水量。合理的施工方案,分層分塊澆注,夏季采用拌和材料要隔熱降溫,消除骨料由于初始自身產生高溫,在混凝土中摻入適量粉碳灰,降低澆注溫度,在滿足設計強度要求的前提下,減少水泥用量,摻入適量粉煤灰,在負彎矩鋼筋上配制分布細鋼筋,提高混凝土抗裂性。
2.4 加強施工質量控制
當前大模板施工是不宜選用油性脫模劑,特別是氣溫低時使用的輕機油脫模劑更不利于氣泡排出,最好選用水性的、樹脂類的或采用可粘貼的模板紙,從模板的脫模劑上來消除混凝土表面的裂縫會起到很好的效果。同時當前經實踐證明,當采用表面光滑的模板時產生的氣泡少,當采用表面粗糙的模板時產生的氣泡就會多一些。振搗要密實,需要分層次澆注時,在上層混凝土澆注前,應充分潤濕已澆混凝土,并且將表面清理干凈。泵送混凝土的水灰比較大,泌水現象比較嚴重,不及時清除,將會降低結構混凝土的質量,要及時設法排除或吸干水分,嚴禁撒干水泥抹面或任由泌水溢出。同時要提高質量意識,加強工作責任心。
總之,民用建筑混凝土有裂縫是絕對的,無裂縫是相對的。開裂的原因十分復雜,往往是多種因素共同作用的結果。為此我們需要加強民用建筑混凝土施工的優化,從而保障民用建筑的安全。
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論文摘要:隨著經濟的不斷發展,特別是近幾年房地產的開發,供電負荷猛增,使變電站的分布越來越密。為此,在城區建設變電站就面臨一些新的問題。本文針對城市商業區建設變電站所面臨的新問題,提出對土地的綜合利用措施,即將地下變電站與民用建筑結合建設,通過采用無油化設備,提高消防的安全性。通過地面上的商業開發,提高土地利用率,美化城市環境,同時降低工程造價。
國外在這方面已有多年成功運行的經驗,我國一些大城市也有這方面的例子,并隨著經濟的發展,呈現出越來越迫切的需要。預計未來幾年,將會有更多的地下變電站出現。
一.城區建設變電站面臨問題
城區房地產的開發和舊城改造,使深入市中心的變電站越來越多,其建設難度也越來越大,主要面臨下列幾個問題:
1、用地緊張,站址難覓,即使能征得用地,面積也非常小,設計難度大、要求高。
2、征地拆遷費用非常昂貴,已遠遠超出建變電站的費用,致使每千伏安造價很高。
3、市中心往往為繁華的商業用地,有著極高的商業價值,土地資源十分有限和寶貴,如僅建1座3~4層的變電站,則土地得不到充分利用,是一種極大的資源浪費。
4、與周圍環境協調的要求高,建筑的格調與景觀和環境要融為一體。
5、防火、防爆、防噪聲的要求特別高。
由于上述原因,我們在對變電站進行設計時,就必須綜合考慮,全面衡量各方面的利與弊。為解決這些問題,借鑒國外的經驗,特別是如何降低造價,提高土地的利用價值,考慮在地下建變電站,地面上進行物業開發,不失為一種新的途徑、新的思路。
二.地下變電站建設的基本技術原則
由于變電站建設在繁華的商業區,對消防、噪聲的要求特別高,因此,在這種特殊環境中建地下變電站,就
必須確定以下幾點作為主要設計原則:
1、簡化接線,盡量采用線路-變壓器組單元接線形式,10kV 采用單母線分段接線,分段開關設備自投。當1臺主變或1條線路故障時,可保證不間斷供電。
2、設備選型宜小型化,以減少占地面積,使整體布置趨于緊湊合理。
3、全站設備無油化,包括主變壓器采用進口的SF6氣體絕緣變壓器。這樣全站無易燃、易爆物,既能簡化消防系統,又可將火災的影響局限在地下,而不致影響到地面。
4、簡化總體布置,盡量減少挖方量,減少設備布置層數,以方便運輸和安裝,簡化消防、通風系統,同時為將來的運行維護創造良好的條件。
5、按無人值班站考慮,設“四遙”系統。
三.總體布置與建筑結構的考慮
鑒于征地情況的千變萬化,不可能給出一種特定的模式,這里我們僅討論總體布置方案的一些原則性要求,以說明地下變電站的技術可行性。
1、要考慮的是大型設備的運輸通道。而且,既要考慮地下部分通道,也要滿足地面上運輸和消防通道的要求,同時還有垂直通道的要求。一般地面上可利用公路或規劃路等;垂直通道則可在人行道、綠化帶上預留吊物井,井口設可拆裝蓋板,平時蓋上板,必要時掀開蓋板,即可進行吊裝運輸。如吊物井設在綠化帶上,則該通道還可以作為通風系統的風口。
2、應考慮一次主設備間的連接。由于采用了簡化接線,變壓器高壓側設備的連接較易解決。110kV如采用負荷開關與ST6氣體絕緣變壓器整套設備,則只需將電纜引出即可。而主變壓器低壓側與10kV高壓開關柜之間既可用電纜,也可采用母排連續。當然采用電纜具有靈活方便的優點,但由于電流大,使電纜的截面和數量也隨之增大,并使電纜與高壓開關柜的連接難度增大,有可能加多一個過渡連接柜。這將使本已有限的空間更為困難。母排則具有載流量大,連接直觀的優點,但一般要求變壓器與高壓室靠近布置。在受地形條件限制時,則難以采用。
3、應考慮地下變電站的結構與地面上民用建筑結構的協調關系。既要滿足地下變電站的工藝要求,又要滿足地面上民用建筑間隔和采光的合理性。特別對高層建筑,整幢大樓的電梯井簡力筒位于中央,應注意其對地下站布置的影響。協調關系的好壞,是整個項目的關鍵,也是我們進行設計的重點,因為這直接影響到整個綜合建筑的經濟性。
眾所周知,主變壓器室和10kV高壓室占的空間最大,也是變電站的核心部分。因此,設計時應充分考慮到其運行維護的方便性,使布置清晰,便于操作、便于巡視,梁柱結構簡單,且能滿足上層民用建筑的合理性要求,使間隔合理,采光充足,不產生暗間。上層民用建筑的功能可根據具體情況而定,或為寫字樓,或為商住樓等。一般,裙房可考慮首層為商鋪,第2~4層為停車場。
4、盡量使設備布置在1層,使之清晰明了,緊湊合理,便于電纜的敷設連接,便于運輸安裝和操作維護。
5、應根據站址周圍的環境來確定地面上民用建筑的功能,以獲得最佳的經濟效益。同時還應考慮與環境的協調,增強城市建筑的美學效果。
四.消防、通風及噪聲處理
1、消防系統 變電站常用的滅火裝置通常有以下幾種:水噴霧滅火系統、固定式氣體滅火系統以及移動式或手提式氣體滅火器。
站內各電氣設備間、電纜層均應設置火警探測器,可采用感溫感煙探頭、線型感溫電纜等。由于地下站環境潮濕,尚應考慮探測器的防潮功能。控制系統應具有監視、自動、手動、遠動等功能,且可將報警及控制信號通過RTU傳輸到調度中心或消防部門。
2、通風系統及噪聲處理 地下變電站的通風系統與地面站不同,其設備的散熱通風必須依靠機械通風。主變壓器是全站最大的熱源,有水冷和風冷2種冷卻方式。由于水冷方式的復雜性及給運行維護帶來的困難,一般盡量采用風冷方式。為此,可考慮采用由地面綠化帶自然進風,流經各設備用房,然后由排風機通過風管將室內的熱空氣抽至室外。主控室和10kV高壓室可設空調。
值得注意的還有對噪聲控制的要求。由于所有設備均放置在地下,而混凝土墻及樓板本身已具有良好的隔聲效果,因此只要在進、排風口采取消聲措施,就可有效降低噪聲。
降低噪聲的主要措施:
a)采用低噪聲軸流風機;
b)進出風井處設置厚片式消聲器;
c)進出風口處設綠化帶吸聲;
d)降低風管的設計風速。
另外,還可通過加裝吸音材料來降低噪聲。一般,經上述方法處理后,均能滿足環保要求。
【關鍵詞】民用建筑;消防設計;思考
社會發展與進步帶動了人們生活水平的提高,建筑物中的人均用電量不斷上漲,造成了人們生活安全問題方面的隱患,電氣火災事故在總事故的排行前幾名。中國加入WTO后許多行業的標準也不斷的提高,建筑消防設計跟上時代的步伐,建筑結構及功能不斷完善,電氣設備的用途較寬廣。但是根據消防設計現狀看,人們仍然存在觀念、意識、手段、技術落后現象,造成工程不達標的現實,火災居高不下。此篇論文所提到的是筆者在幾年的實踐經驗中得出的幾點體會。
7、民用建筑消防設計的重要性
社會經濟發展,人們生活水平提高,我國建筑業的迅速發展,隨之帶來的安全隱患就越來越多。民用建筑已成為人們日常生活中主要生活、娛樂、辦公的重要場所,有些民用建筑裝修越來越高檔,越來越氣派,電氣設備越來越多,氣體能源的使用越來越普遍,人們對樓房的建筑消防越來越上心。民用建筑消防設計已成為建筑消防設計的關鍵環節。近年來的標準看,民用消防建設的主要內容有民用消防建設的位置設計、民用消防建設建筑物間的距離設計、消防車道消防水源的設計、建筑物耐火等級的鑒定和建筑物內部的各個分區、防火窗、電梯和管道的設計、是否有疏散樓梯和樓梯間、消防電梯的建設、防火墻的設計以及排煙、通風、自動報警器的安裝、消防滅火系統是否合格以及是否有更多科學合理的滅火設施、電源及配電的設計、是否有火災應急照明及其他各種滅火設置備用方案。
二、關于相關問題的幾點思考
四、火災自動報警系統
在民用建筑中,為了提前發現火災隱患而且做出及時火災警報設置了靈敏的自動警報系統,這樣使得人們可以采用必要的消防措施降低火災的破環性。在民用建筑物中裝備自動報警系統是對人們安全負責的一種表現,是確保居民安全的最重要措施之一,在現代消防技術中占據著重要的位置。該系統分為兩個部分,第一部分是手動設備和第二部分自動設備,警報裝備也有自動及手動控制兩種形式。該系統主要由觸發裝置、警報裝置及報警裝置三要素組成。該系統設計主要包含幾個要點:第一、自動報警系統必須選擇合格的供應商提供的自動警報系統,必須是經過國家認證標準的,確保在靈敏程度及產品質量管理上能達到國家要求水平,從而確保居民的生命財產安全。第二、在該系統中以一臺集中型的控制器為中心,分有兩臺區域性的報警器;還可以選擇設置以一臺火災報警器為中心,設置多臺顯示器,以進一步顯示火災危險位置所在。第三、嚴格按照標準設置化的報警控制器容量,注意區分每個模塊的信號代碼,將整個系統回路連接到火災探測器,確保當系統靈活遇見到火災的臨界溫度時可以及時報告其發生的地點。第四、將民用建筑設置幾個分區,并在每個分區內都設置幾個警報裝置,并且選擇該警報裝置的具置,比如走道、樓梯等公共場所位置。
(二)火災自動滅火系統
在民用建筑中自動滅火系統的設計是對居民生命財產負責的表現,是相當安全可靠的設計部分之一。民用建筑通常采用的是整棟樓設置消火栓的方法,有地下室位置的樓宇還要做好自動化的噴淋滅火系統。此系統是較為簡單且效果較好的消防方式之一,被十分廣泛的運用。它的優點在于簡單便于維護,造價低,效果好,是消防系統中較為重要的設計環節。同時在這個過程中,還可以運用該系統中包含的噴淋被消防泵支持的噴淋系統,那樣就沒有必要在獨立設置噴淋泵的必要了,可節省許多沒有必要的開支及勞動力,從而降低成本、增加土地利用率。這樣的話就形成一種形式,建筑物里發生火災,噴頭就會將水噴出來,同時給報警系統發出報警信號,然后探測器同時發出火災信號,并且傳達火災的發生地點,從而居民可以安全及時的疏散。假如噴頭預測不準,在沒有出現火災區域的地方突然噴水,那么水力的警鈴就會對此作出反應,則小區內工作人員就會對此進行確認,保證工作的嚴謹性及更進一步確保安全性。此時需要注意的是這兩個系統即噴淋系統及消火栓系統,他們的工作時間是不同的,所以應將管道分開設置。該系統可以有效保持居民的生命財產安全,降低火災造成的傷害。
(三)消防給排水系統
在民用建筑消防的給排水系統中,消防部門的工作人員應該要結合實際情況,設置好一定數量的室外消防栓等消防裝置。同時根據消防安全裝置的知識及經驗,將消防給水管、消防豎管等管道構成環狀水管網,保證在臨近消火栓的水槍要被水柱填滿,保證在室內能夠運用。利用閥門將室內消防給水管道分為幾個獨立段,在進行檢修管道時,暫停豎管的數量不超過一條,并且標志好關閉的標志。當水壓大于80m時,利用分區給水法,在消火栓水槍位置運用遠距離的防水泵,在豎管及消防水泵接合器之處應和管網和消防泵出水管的連接之處應相隔一定的長度,這樣就可以利用防水泵接合器完成管網的給水作用,這就是消防給排水系統的設計。
總結:這是筆者在多年經驗的基礎上總結出來的,希望能對建筑消防設計有一定的借鑒作用,希望今后從事本行業的人能夠充分保持行業內的職業道德水平,最好自身的職能及保護好居民的生命財產安全。
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關鍵詞:民用建筑,大面積混凝土,施工技術
0.前言
近年來隨著經濟的發展,人們的生活水平日益提高,民用建筑業隨之增加。。現階段民用建筑往往采用大體積混凝土結構,其特點是施工技術要求高,水泥水化熱使溫度升高,會發生因溫差變形而引起的開裂。因此,大體積混凝土經常出現的問題是如何控制混凝土溫度變形裂縫,從而提高混凝土的抗滲、抗裂、抗侵蝕性能及提高建筑結構的耐久性。
1.控制水化熱的產生
混凝土溫度控制的關鍵是控制澆注后和養護期混凝土的最高溫度。控制了混凝土的最高溫度,就能控制混凝土的溫度應力和混凝土裂縫的產生。混凝土澆注后和養護期混凝土的最高溫度等于混凝土的澆注溫度加最大溫升,因此控制混凝土最高溫度的關鍵是控制混凝土的最大溫升。
在混凝土中摻加優質粉煤灰能有效地減少水泥用量和降低水化熱。在可能的條件下盡可能采用多級配混凝土能有效地減少水泥用量,采用四級配混凝土較三級配混凝土,每方混凝土的水泥用量可減少約40kg。綜上所述,控制水化熱溫升的主要措施是:采用低熱水泥;采用優質粉煤灰替代水泥;采用多級配泥凝土以減少水泥用量、減小水灰比。因此,在控制水化熱溫升這個環節上,設計是關鍵,在混凝土的類型(包括強度等級、水泥品種和標號、骨料級配、耐久性指標、粉煤灰等摻和料和外加劑)確定后,混凝土的水化熱溫升就已經被確定。
2.控制混凝土的澆筑溫度
澆筑溫度等于出機口溫度加泥凝土運輸和澆注過程中的溫升。以6~8月基礎塊混凝土為例,混凝土出機口溫度要求為12~15℃,而澆注溫度要求應不大于16℃。
控制澆注溫度主要是控制混凝土運輸和澆注過程中的溫升,采取如下措施:
2.1夏季施工措施
2.1.1盡量縮短混凝土拌和物自拌和樓受料至卸入倉號所占用的水平和垂直運輸時間,運輸
車輛采取必要的遮陽或保溫措施。
2.1.2提高混凝土的澆注強度,采用合理的鋪料方式,減少上下層混凝土的間歇時間,并盡量選擇在晚間開倉澆注。
2.1.3盡量縮短澆筑前倉面的暴露時間。。
2.1.4在必要時,在倉面搭設涼棚,避免陽光暴曬混凝土,并可采取倉面灑水降溫的方式。
2.2冬季施工措施
2.2.1盡量縮短混凝土在運輸途中所占用的
時間,并在運輸工具上加設保溫措施。
2.2.2在倉號搭設暖棚,在暖棚內澆注混凝土,棚內氣溫應保持在5℃以上。
3.混凝土裂縫的形成原因
混凝土結構裂縫產生的原因主要有三種:
a.由外荷載引起的,即按常規計計算的主要應力引起的b.結構次應力引起的,是由于結構的實際受力狀態與計算假定的模型的差異引起的;
c.變形應力引起的,是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等引起的結構變形在約束下產生的應力超過混凝土抗拉強度時產生的。
裂縫產生的形式和種類很多,要根本解決混凝土的裂縫問題,還是需要從混凝土裂縫的形成原因入手。。正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產生的最有效的途徑。
3.1材料原因
粗細集料含泥量過大,造成混凝土收縮增大。集料顆粒級配不良或采取不恰當的間斷級配,容易造成混凝土收縮的增大,誘導裂縫的產生;混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當,嚴重增加混凝土收縮;水泥品種原因。礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小快硬水泥收縮大;水泥等級及混凝土強度等級原因:水泥等自越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響很大混凝土設計強度等級越高,混凝土脆性越大、越易開裂。
3.2設計原因
設計結構中的斷面突變而產生的應力集中所產生的構件裂縫;設計中構造鋼筋配置過少或過粗等引起構件裂縫;設計中末充分考慮混凝土構件的收縮變形;設計中采用的混凝土等級過高,造成用灰量過大,對收縮不利。
3.3施工及現場養護原因
現場澆筑混凝土振搗時,振搗或插入不當漏振、過振或振搗捧抽撤過快,均會影響混凝土的自實性和均勻性,誘導裂縫的產生;對大體積混凝土工程,缺少二次抹面,易產生表面收縮裂縫;大體積混凝土澆筑,對水化計算不準、現場混凝土降溫及保溫工作不到位,引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大,混凝土產生溫度裂縫。
4.防止混凝土裂縫的綜合措施
4.1材料選擇和混凝土配合比設計方面
根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級,盡量避免采用早強高的水泥;積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑目標己作為混凝土的第五、六大組份,可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。嚴格控制水泥用量和用水量,骨料級配適當,含泥量符合規范要求,摻加優質外加劑,膨脹劑和緩凝減水劑。
4.2改善約束條件
結構在變形時,由于與邊界的接觸或與其他結構物的連接,會受到一定的約束而阻礙變形:對于基礎大體積鋼筋混凝土,它與地基澆筑在一起,當早期溫度上升時產生的膨脹變形受到下部地基的約束而形成壓應力。但當溫度下降時。產生較大的拉應力,若超過混凝土的抗拉強度,混凝土就會出現垂直裂縫。
4.2.1設置永久性伸縮縫
將超長的現澆鋼筋混凝土結構分成若干段,減少約束體與被約束體之間的相互制約,以期釋放大部分變形,減小約束應力。
4.2.2設置后澆帶
將大體積混凝土分成若干段,有效地削減溫度收縮應力。同時也有利于散熱,降低混凝土的內部5溫度。后澆帶間距一般為20~30M,帶寬1.0m左右,混凝土澆筑30~40d后用混凝土封閉。
4.2.3現場操作方面:a.澆搗工作:澆搗時,振搗捧要快插慢撥,根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間,避免過振或漏振,應提倡采用二次振搗、二次抹面技術,以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡。b.混凝土養護:在混凝土裂縫的防治工作中,新澆筑混凝土的早期養護工作尤為重要。以保證混凝土在早期盡可能少產生收縮。主要是控制好構件的濕潤養護,對于大體積混凝土,有條件時宜采用蓄水或流水養護。c.混凝土的降溫和保溫工作:對于厚大體積混凝土,施工時應充分考慮水泥水化熱問題。采取必要的降溫措施,避免水化熱高蜂的集中出現、降低峰值。澆搗成型后,應采取必要的蓄水保溫措施,表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護,以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。
4.4外界氣溫變化
混凝土內部溫度是由澆筑溫度、水泥水化熱的絕熱溫度和混凝土的散熱溫度三者的疊加;外界溫度越高,混凝土的澆筑溫度也越高。外界溫度下降,尤其是驟降,大大增加混凝土表面與混凝土內部的溫度梯度,產生溫差應力,造成大體積混凝土出現裂縫。
5.結束語
綜上所述,對于混凝土裂縫的控制是一個綜合性的問題,需要經過設計、監理、施工及使用方等多方面的配合。隨著當今我們對混凝土耐久性研究的不斷深入,材料科學的不斷發展和建筑技術水平的不斷提高,相信混凝土裂縫問題將會逐漸得以圓滿地解決。
參考文獻
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【關鍵詞】民用建筑巖土工程勘察技術應用
中圖分類號:F470.1 文獻標識碼:A
通常情況下,在進行土木建筑工程設計施工建設過程中,進行巖土工程勘查實施主要是指根據設計施工建設工程的實際需求,在設計與施工建設之前,對于施工建設工程施工現場的地質條件以及環境特征、巖土結構等條件情況進行勘查與評價實施,并通過勘查與評價結果進行相關勘查文件的編制,以為工程的設計與施工建設提供基礎性的數據資料與支持,保證工程設計與施工建設質量。下文將在對于巖土工程勘查作業中容易忽視問題分析基礎上,重點進行巖土工程勘查技術理論創新以及拓展應用的分析論述。
一、我國民用建筑巖土工程勘察存在的主要技術問題。
目前,在我國民用建筑巖土工程勘察中主要存在如下問題:
1、對于地下地質形態認識不清。目前的技術水平很難達到對于地下不明凸起、地下溶洞和斷層帶等構造的形態、埋藏位置和大小作出很快準確響應的水平。
2、對于地下各種界面不易劃分。在近地表存在各類地質界面,包括巖石分化界面、巖土最深界面以及各類地質構造界面,這些界面的識別對于后續民用建筑工程的設計和施工有著重要的影響。但是,目前缺乏有效的技術手段和方法來識別這些界面。
3、對于一些巖土參數較難確定。主要針對那些難以取到樣品的原狀巖土,從而不能對其進行室內和室外實驗測定其各項參數,影響到建筑工程設計中的一些諸如承載力等的參數的確定。
4、人員技術素質較低。主要指勘察技術人員相關知識廣度和深度的欠缺,缺乏系統的理論知識和實踐經驗,而勘察機構內部有缺乏高效的技術交流和學習。(5)人員綜合能力欠缺。主要表現在一些勘察技術人員缺乏綜合的采樣、分析、總結等多方面的能力,而不能高效伙對干各舉訊下地質狀態,作出迅速反應。
二、巖土工程勘查技術與勘查中容易忽視問題分析。
在巖土工程勘查作業中,勘查技術不僅是勘查作業開展實施的重要因素,同時勘查技術水平的高低,直接對于巖土工程勘查作業的質量效果有著絕對的作用和影響。首先,在進行巖土工程勘查過程中,注意片面的地基條件只需要與負載力相符合就可以,但是同時要注意避免對于工程建筑物內部的均勻性以及穩定性場區的土層與變形情況的勘查忽視,也就是說在進行巖土工程勘查過程,不僅需要注意進行建筑結構荷載所需要的巖土工程特性指標以及地基基礎設計參數等數據資料通過巖土勘查進行獲取。其次,在進行巖土工程的勘查實施過程中,還容易進行忽略的問題為,詳細的巖土勘查過程中,進行巖土勘探的深度情況應從基礎底面部分進行計算,這以要求規定主要是針對工程建筑巖土勘查過程中,工程建筑場地在沒有經過平整的情況下,建筑現場的地面標高往往與所設計的地面標高不相符合,如果在進行巖土工程勘查之前沒有進行詳細標高資料的收集,就容易在濟寧巖土勘查的過程中忽視詳細勘查作業中的勘查深度應從基礎地面進行計算的要求和規定,從而對于巖土勘查結果造成一定的影響。
三、民用建筑巖土工程勘察中新技術的應用。
1、工程物探技術。當前民用建筑巖土工程工程物探上主要采取的新技術有:①鉆孔波速測試。采用單孔波速測試手段,以測定各類巖、土體的壓縮波、剪切波或瑞利波的波速,并用其確定與波速有關的巖土參數,判別建筑場地類別、劃分對建筑抗震有利、不利及危險地段,提供地震反應分析所需的場地土動力參數、評價巖體完整性、估算場地卓越周期,判定砂土液化,評價場地類別。②場地微振動測試。通過對場地進行微振動的測試,確定場地卓越周期及脈動幅度值,為抗震設計及地震區劃分等提供參數。③室內、外測試。當前功能靜力觸探頭、標準貫入試驗、波速測試、靜載荷試驗等監測技術的使用,通過其所獲得的數據和資料,經過分析,對比,建立它們之間的經驗關系,并達到解決那些采用傳統勘探手段難于獲取可靠的巖土工程設計參數問題。
2、地理信息系統。當前GIS在技術上日趨成熟,已形成了統一的功能結構:①通過標準計算機外設輸入、編輯和維護圖形和屬性數據;②建立文件型的圖形數據與關系型的屬性數據之間的特定連接,用以實現兩類數據庫之間的相互訪問和操作;③提供一系列有關圖形數據的分析功能;④提供用戶化的界面設計方法和專業化的二次開發接口。將GIS應用于民用建筑巖土工程勘察,使地理信息系統實現對工程地質資料的輸入、存儲以及對數據進行可視化綜合動態查詢、檢索等基本功能,可為城市各級勘察管理部門提供科學的結論和更高層次的輔助決策信息,以更好地指導城市巖土工程和工程勘察工作。
3、其他技術。當前,遙感技術因其具有的探測范圍大、信息量大、獲取數據快以及可實時監測等明顯優勢而在巖土工程勘察中得到廣泛應用。遙感系統主要包括了遙感試驗、遙感信息獲取、遙感信息處理和遙感信息應用四個部分,在勘查中,可迅速反饋出山地、高山、河流等不同地貌圖像,為勘察人員做出方案設計和工程準備提供重要依據。除此之外,當前應用廣泛的數字近景拍攝測量技術和激光掃描等技術也在巖土工程勘察中發揮著不可替代的作用,如對一些大型工程設施空間形態的實時監測和記錄處理等。這些新技術多是應用目前科技最新成果,反映迅速、準確,多能實現三維可視化操作,對工程勘察和測量發揮著越來越顯著的作用。
4、在我國,對于巖土工程的勘查設計,早已經實現了利用地質巖土工程地質勘查系統實現對于巖土工程地質情況的勘查收集。結合我國當前社會經濟建設以及發展的需求,所建立實現的工程地質調查系統不僅能夠實現對于鐵路工程以及公路工程、水電工程、港口建設等工程地質情況的調查收集,以為工程的設計與施工建設提供資料依據,同時對于巖土工程勘查技術的發展提升也有積極作用和意義。
5、在進行該工程的設計與施工建設中,首先,按照相關規范設計以及要求,對于該工程的施工建設可行性進行勘測驗證,同時結合工程的設計施工要求與設計施工過程中的技術要求,進行該工程地質情況的勘查實施,最終實現對于該工程地質結構中地層劃分情況以及地基土工程性質的確定,并對于工程地基中的飽和砂土地震液化判斷、工程樁基礎設計等參數進行勘測獲得,并在具體實施過程中給予指導。
結語:巖土工程勘察對于民用建筑工程和居民安全健康的意義是毋庸置疑的,因而增強勘察的可靠程度,增加勘察的精準性就顯得尤為重要。目前,在我國巖土工程勘察上仍存在很多技術和人員素質上欠缺,比如對于地下特殊構造的識別和一些巖土參數的測定等問題。而目前多項高技術勘察手段的提出,應用了最新科研成果,不僅能很好地解決這類問題,還能使得勘察更精確,更人性化,實現勘察的可視化,數字化和自動化。同時這些高新技術的勘察手段還可保證勘察單位時刻緊跟行業發展步伐,走上健康發展的道路。
參考文獻:
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[關鍵詞]建筑學 課程 模塊 構成
[中圖分類號] G423 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2014)16-0077-03
一、非建筑學專業的建筑類課程的概況
(一)非建筑學專業的領域分布
非建筑學專業指與建筑學專業密切相關或相近的本科專業。隨著我國學科體系的逐步完善,學科類別分化更為明細,這有利于學科的建設與發展,由此也帶動了本科專業的進一步分化,使一些本科專業知識體系更為明顯地表現為模塊式結構,除公共課、專業基礎課、專業核心課外,每一模塊的知識培養規格都要求較高,基本上都對應一個與本專業相關或相近的另一個本科專業。建筑學作為一個具有知識結構多元性特點的本科專業,與其對應的相關或相近的非建筑學本科專業也較多。
根據《2013年普通高等學校本科專業目錄》[1]所列專業,與建筑學專業相關或相近的非建筑學本科專業(見表1)的學科門類和專業領域分布呈現多元化、跨度大的特點。
表1 與建筑學相關或相近的非建筑學本科專業
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注:表中所列本科專業以福建農林大學開設的本科專業為例。
(二)建筑類課程的知識結構
建筑學專業知識具有知識類型多元性、知識邏輯非線性的特點,且建筑學知識需要接收者在工程設計訓練等實踐過程中去掌握,要求建筑學知識接收者對建筑空間、建筑構成有一定的悟性,同時,還必須要有工程上的精確思維。
建筑類課程的知識橫跨了自然科學及人文社會科學領域,知識結構呈現塊狀分布的肌理特點。因此,其知識邏輯并不體現為單純前后緊密關聯的線性關系,而是多向度關聯,多層面融糅,網格狀交織的空間關系。
建筑類課程的知識結構體系包括:建筑的內在構成要素,建筑的外部制約要素及建筑的核心問題――空間建構(見圖1)。
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圖1 建筑類課程的知識結構體系
(三)非建筑學專業的建筑類課程的設置現狀
目前,雖然非建筑學專業對建筑學知識有不同角度、不同層次、不同深度的需求,但在建筑類課程的設置及教學組織上,存在照搬建筑學現有課程、專業針對性不強、層次結構的專業邏輯不明確、深度不均衡等問題。
因而,不能簡單地套用同一種模式來組織不同專業的建筑類課程教學,在非建筑學專業建筑類課程模塊構成方面的教學研究需要開拓和深入,應探索針對不同專業特點的建筑類課程教學組織及教學模式,以適應社會對非建筑學專業高級人才的建筑學知識結構的需求。
二、知識模塊構成分析在非建筑學專業的建筑類課程中的引入
(一)知識模塊的構成
建筑類課程可以概括為3個模塊:建筑理論、建筑設計方法、建筑技術。每個模塊又各由若干個子模塊構成,子模塊下為具體的課程,共同構成有機、完整、三維向度關聯的建筑類課程知識系統(見圖2)。
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圖2 建筑類課程的知識模塊構成
設計原理子模塊下設課程:“公共建筑設計原理”、“居住建筑設計原理”,針對民用建筑的2種類型講述建筑設計的基本原理,為學生掌握設計方法奠定基礎。
建構文化子模塊下設課程:“中外建筑史”、“建筑美學”及相關的公共選修課程,以提高學生的建筑素養,擴大學生的建筑視野為教學目的,進而深入了解中國傳統建筑大木結構及古建筑構造。
空間組織子模塊融于“建筑設計”課程的漸進式教學過程中,從空間啟蒙、空間認知至空間體驗,最終滿足結構建筑功能、建筑意境之需要去塑造建筑空間。
形態構成子模塊以“平面構成”、“空間構成”、“色彩構成”三大構成為基礎,融入建筑要素,結合建筑模型制作及建筑設計實踐,進行建筑形態構成方面的訓練。
營造技術子模塊包含了“建筑結構”、“建筑材料”、“施工技術”等課程。對于園林、風景園林專業,還有更專門化的相關課程,如:“古建筑結構”、“園林建筑結構”、“園林建筑構造”、“園林建筑材料”等。
建筑物理子模塊包含建筑聲、光、熱等方面的課程,“生態與可持續建筑”及有關綠色、低碳、節能、節地方面的課程亦屬此模塊。
(二)對非建筑學專業進行建筑學課程知識模塊構成分析的目的
本文針對當前我國普通高校非建筑學專業在教學課程設置中存在的問題,結合教學案例,以市場經濟環境下非建筑學的建筑類課程設置為出發點和著眼點,將知識模塊的構成分析應用到教學改革中,解決不同專業對相同建筑課程在認識深度、角度和層次上單一的現狀,使建筑類課程的層次結構清晰化,不同專業的建筑課程選修個性化,最終實現建筑學相關或相近專業畢業生擇業的多樣化,從而使其能更好地適應當前的社會市場經濟環境。
三、非建筑學專業建筑類課程的知識模塊選型
(一)知識模塊的角度
城鄉規劃專業,建筑學可以是其專業培養方向之一,目前,隨著城鄉規劃學一級學科的確立,城鄉規劃專業規范的出臺[2],城鄉規劃專業與建筑學專業在本科階段的培養計劃雖漸趨分化,但城鄉規劃的思維方法在很大程度上借鑒了建筑學的思維方法。對于多數高校的城鄉規劃專業而言,要建立專業人才培養特色,滿足用人單位對人才的不同層次需求,在城鄉規劃專業中設建筑學培養方向,依然是有必要的。
土木工程專業,建筑技術模塊中營造技術子模塊的相關課程,如材料、結構、施工技術方面的課程已是該專業的核心課程。因此,對于土木工程專業的工業與民用建筑方向的學生而言,建筑理論及建筑設計方法模塊是其認知建筑學問題的角度。
工程管理專業,為滿足其對建筑工程管理的需要,對建筑學知識的認知角度又必須是多元、全面的,但這并不等于必須掌握建筑學專業的全部,因為還有個認知層次及深度的差別。
環境設計專業,其認知建筑學問題的角度主要有兩個:一是建筑空間組織;二是與室內設計相關的建筑技術問題,這里含有“建筑構造”等課程。
園林、風景園林專業,研究對象是筑山、理水、植物、建筑這4個園林構成要素。因此,對建筑學知識的認知角度趨向園林建筑專門化。
(二)知識模塊的層次
建筑類課程的知識模塊層次可分為3種:單階層次、二階層次、三階層次。三階層次的組成依次是:基礎課、專業基礎課、專業課;二階層次是將三階層次的基礎課與專業基礎課合并為擴大專業基礎課,再加上專業課;單階層次則將三階層次的3個層次融合為1個層次來組織課程教學。
不同專業,不同的建筑類課程模塊,層次定位各有不同(見表2)。
表2 非建筑學專業建筑類課程的模塊層次選型
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注:―單階層次;―二階層次;―三階層次
(三)知識模塊的深度
非建筑學專業的建筑類課程知識模塊深度按照由淺入深的順序依次可分為4個級別:知、會、融、踐。知,是對所學知識達到認識和了解的深度,在需要之時,知道有這么個知識,可以進一步查閱有關資料。會,是對所學知識達到領會的程度,在需要之時,知道用這種知識做簡單的專業應用,而更深入的應用則由建筑學專業人士解決。融,是能將所學知識融入本專業所從事的工作,在需要之時,能靈活運用知識,輔助完成本專業的工作。踐,是能將所學知識學以致用到從事與這方面知識有關的建筑設計上,指導工程施工等專業實踐技能的程度,且在這方面達到建筑學專業的水平。
不同專業,不同的建筑類課程模塊,其深度定位亦各有不同(表3)。
表3 非建筑學專業建筑類課程的模塊深度選型
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注:―知;―會;―融;■―踐
(四)以工程管理專業為例的建筑類課程模塊選型
福建農林大學土木交通學院下設有工程管理專業,專業要求掌握土木工程技術、管理、經濟及工程法規的基礎知識及相關理論和方法,通過工程管理各工作環節的基本訓練,培養具有工程管理能力,能從事土木工程建設的計劃和規劃、工程造價管理、施工組織與管理以及工程監理等方面工作的復合型高級工程管理人才。
在建筑類課程的模塊選型上,對于空間組織、形態構成和建筑技術等課程的要求為專業基礎課。建筑構造作為建筑技術下的營造技術,是該專業的必修基礎課程,認知水平需達到將所學知識融入本專業所從事的工作的高度。因此,教師要側重理論和方法的講授,并能適當地將理論與實際聯系,解決專業工作中的問題。
四、結論
建筑學專業與城鄉規劃、風景園林、環境設計、園林、工程管理、土木工程等非建筑學專業有較大的相關度或相近度,因此這6個非建筑學專業對建筑學專業知識均有不同程度的需求,建筑類課程在這6個專業中都有開設。非建筑學專業所開設建筑類課程不能生搬硬套建筑學專業相關課程的教學大綱及教學模式,應根據不同專業的培養目標定制適合本專業的建筑類課程體系、教學大綱,確定相關建筑類課程的教學組織方式。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 教育部.2013年普通高等學校本科專業目錄[S].http:// /.
論文摘要:文章闡述了建筑節能的范疇,提出了“太陽能建筑”這一概念,并簡要概括了大陽能建筑的結構類型及其應用模式。同時,太陽能建筑作為一項生態環保的綠色技術,符合我國可持續發展的能源方向,值得大力推廣
前言
隨著能源結構的逐步調整,世界各國都把能源問題放到了關系國際民生的戰略位置。我國從可持續發展、人與自然相和諧的戰略高度,提出了新能源建筑的理念,提出要積極開發和推廣利用可再生能源,如風能、太陽能、地熱能等。據專家估計,到21世紀中葉,可再生能源將占世界電力市場的3/5,燃料市場的2/5。而太陽能,在21世紀即將進人一個快速發展的階段,“太陽能經濟”將成為未來全球能源結構的主流方向之一。
1建筑節能的范疇
建筑節能,是指民用建筑在規劃、設計、建造和使用過程中,通過采用新型的節能電力電氣設備和新型墻體材料,執行建筑節能標準,加強建筑物用能設備的運行管理,合理設計建筑圍護結構的熱工性能,提高采暖、制冷、照明、通風、給排水和通道等電力電氣設備系統的運行效率,以及利用可再生能源,在保證建筑物使用功能和室內熱環境質量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源的活動。
建筑節能體系(圖1)可以從兩個大方面來考慮:建筑本體節能和建筑設備節能。建筑本體節能主要體現在建筑規劃、設計、施工過程中,判斷節能與否主要看建筑是否采用新型節能建材、是否因地制宜利用自然能源,尤其是可再生能源,以及節能材料和可再生能源的使用率等等。建筑的設備節能則貫穿建筑的使用過程,涉及管理、優化和改造等細節方面,從空調、給排水、衛生、照明、電氣等末端設備入手,挖掘節能潛力,創造節能效果。
太陽能是典型的可再生能源,太陽能與建筑的結合體現在建筑的本體節能方面,但同時太陽能設備作為建筑設備的一種,在管理節能方面也具一定潛力。
2太陽能建筑的概念
太陽能建筑(solar building),即用太陽能(solar ener-gy)代替部分常規能源,為建筑物和居民提供采暖、熱水、空調、照明、通風、動力等一系列功能,以滿足或部分滿足人們
的生活和生產的需要。所謂的太陽能建筑,其利用太陽能的最高境界是“零能耗”,即建筑物所需的全部能源供應均來自太陽能,常規能源消耗為零;從而真正做到環保清潔、綠色生態。
基于以上對太陽能建筑的定性分析,太陽能建筑的特點可以概括為3條:1)既舒適義健康;2)節約一次能源;3)減少對環境的破壞和污染。
3太陽能建筑的典型建筑結構類型
在倡導綠色能源、可持續發展的今天,太陽能作為最經濟、環保的能源之一,愈來愈受人們重視。目前太陽能建筑的典衛建筑結構類型有陽臺壁掛型(圖2),屋面貼合型(圖3)、集中供熱型(圖4)、集中分戶型(圖5,等等。
太陽能建筑的宗旨是在不破壞建筑立面的前提條件下,注重太陽能系統的安全性、實用性和智能性。然而,在太陽能與建筑的結合問題上,綜合各方面考慮,目前仍存在諸多問題。
i)太陽能產品制造商,往往只強調產品的功能,而忽視了建筑的特點與要求,使太陽能產品與建筑物成為兩個獨立的部分;太陽能產品由于沒有與建筑設計相結合,因此會破壞原有建筑的整體外觀形象,進而破壞環境;而且目前的太陽能產品結構單一,建筑設計師即使在設計中考慮使用太陽能產品,也很難將太陽能產品有機地融人到設計中,使太陽能產品成為建筑設計中的“雞肋”。
2)建筑設計院,仍有不少建筑設計師缺乏綠色生態的理念,根本不考慮太陽能及其他綠色能源的使用,造成太陽能產品大都在建筑施工過程中臨時安裝,即“事后狀態”下安裝,結果影響到建筑群體,甚至整個城市的建筑風貌。
3)政府規劃機構,往往不能夠將綠色環保的理念和相關政策很好結合。雖然江蘇地區已出臺12層以下民用建筑必須安裝太陽能熱水器的強制性政策,但由于其它相關配套設施、標準的不完善,尤其是太陽能施工驗收標準一塊,仍存在爭議點。在一定程度上影響了太陽能產品的生產,導致推廣效果不好、范圍不廣。
針對以上問題,解決方案如下:(i)太陽能產品的生產商應更多地了解建筑設計的需求,開發推出多款適合建筑結構利用的系列和型號;(2)建筑師在設計初期,即將太陽能系統包含的所有內容都當作建筑不可或缺的元素加以考慮,使之成為建筑組成的一部分;(3)加強太陽能產品生產商、建筑師、政府機構的交流與溝通,從設計階段即將太陽能產品與建筑真正的融為一體,并配以后期的政府激勵政策、規范的市場引導機制,太陽能產品一定可以在建筑節能中發揮更大作用。在各領域的合作之下,太陽能建筑必將達到完美與和諧的統一。太陽能系統與建筑設計一體化的設計思路,也將得以持續和發展。
4太陽能建筑的典型應用模式
太陽能的應用,從技術途徑看,主要分為光一熱轉換技術和光一電轉換技術;從具體應用范圍看,主要有太陽能熱水供應、太陽能地板采暖、太陽能溫水游泳池(圖6)、太陽能空調、太陽能路燈(圖7)等5大系列。到目前為止,太陽能光一熱轉換技術發展已較為成熟,不僅可以提供人們生活所需熱水,還可解決取暖等問題;太陽能光一電轉換(圖8)具有較高的技術成分,發展與應用量較小,但是隨著光電轉化技術的進一步成熟,以及太陽能光一電板成本的進一步降低,太陽能應用必將具有更廣泛的空間和發展市場。
江蘇等地的一些示范小區率先采用太陽能熱水集中供熱系統(圖9),其承壓運行、分戶供水、智能化系統已成了住宅小區的新賣點。還有一些示范小區,利用太陽能的初期光電轉換,使小區的門樓牌、指示牌、警示牌等白天吸光,夜晚發亮,既方便住戶晚間出人,又節約物管費用。另外,據有關方面統計:用電熱水器洗澡的費用約為0.62元/次,而利用太陽能熱水器的費用則僅為0.31元/次
5太陽能建筑的應用前景
1)應用空間大
我國具有豐富的太陽能資源,在正常發展和生態驅動發展兩種模式下,預測2050年我國太陽能利用在總能源供給中分別占4.7%和10%。目前我國太陽能熱水器的保有量已超過6 001)萬mz,而此數據的太陽能建筑僅占所有建筑1%
2)環保節能
根據美國環境總署epa的統計數據、目前世界各國建筑能耗中排放的:約占全球排放總量的30%-40%。而人們對未來:在大氣中含量的預計是,如果不采取任何措施,50年后大氣中:的含量將會達到現在的3.5倍。眾所周知,國家推廣太陽能的目的是為了環保節能,而環保節能在另外一層意義上說就是盡量減少:的排放。換個概念,使用太陽能減少:排量與綠地吸收的效果相一致。據科學計算,可以總結出如下等式:1 m=的太陽能集熱器“95.39 kg標煤產生的熱量之70.11 kg =19.475 m2的草坪吸收力=0.779 m2的落葉喬木吸收力==1.5 m2的綠地吸收力。從以上數據,我們可以明顯地看出建筑應用太陽能的環保節能效應。
6結論
【關鍵詞】現澆鋼筋砼板;砼板裂縫;裂縫成因;防治策略
近年來,現澆鋼筋砼板結構的建筑工程數量日益增多,建筑物的整體性、抗震性、結構穩定性比以往有了大幅度的提升。然而,現澆鋼筋砼板出現的裂縫問題也是屢見不鮮。拿民用住宅來說,大部分住戶已經將砼板裂縫問題當作衡量房屋質量優劣的主要標準,現澆鋼筋砼板裂縫成為了建筑質量投訴工作中的焦點問題。那么,了解現澆鋼筋砼板裂縫的成因,尋求現澆鋼筋砼板裂縫的防治策略,具有著極其廣泛而深遠的社會意義。
一、現澆鋼筋砼板裂縫的常見形態
結合現澆鋼筋砼板的建筑施工經驗,并經過大量的調查研究以及科學系統的數據整理,常見的現澆鋼筋砼板裂縫形態主要有以下幾種:
(1)裂縫出現在現澆鋼筋砼板中部,與現澆鋼筋砼板的長邊或短邊相平行,并且此種裂縫一般會貫穿整個砼板,通常產生于現澆鋼筋砼板整體連續的澆筑過程中,裂縫寬度約為0.5毫米~1.5毫米。
(2)在現澆鋼筋砼板四角的斜裂縫,與豎向構件呈大約45度角,寬度小于1毫米。
(3)現澆鋼筋砼板表面順著鋼筋方向發展的裂縫。
(4)砼板上沿豎向構件或梁邊發展的裂縫。
(5)沿現澆鋼筋砼板內埋管線位置上下貫通的裂縫,此類裂縫寬度較大,可達2毫米。
(6)沿砼板的預留施工縫或者后澆帶位置的裂縫。
(7)現澆鋼筋砼板表面不規則分布的龜裂狀裂縫,這種裂縫的深度相對較淺,且寬度也較小。
二、現澆鋼筋砼板裂縫的成因分析及防治策略
參考有關現澆鋼筋砼板裂縫的調查數據,我們可以看出,導致現澆鋼筋砼板出現裂縫的原因是多方面的,但是85%以上都是由于變形作用(溫度、收縮、膨脹、地基不均勻沉降等)而產生的,而且在這85%以上的變形裂縫當中,溫度、收縮裂縫占大多數,因膨脹、地基不均勻沉降作用而產生的裂縫相對較少,而且當建筑工程采取保溫措施之后,溫度裂縫的比例相對應有所下降,因此,當前現澆鋼筋砼板裂縫主要是由于混凝土的收縮作用而產生的。下面我們從材料、設計、施工三個方面對現澆鋼筋砼板溫度收縮裂縫的成因進行分析,并提出相應的防治策略。
(一)材料原因
(1)水泥
新的水泥標準提高了水泥生產的細化粉磨程度,增加了水泥強度,相應的水泥的水化熱和收縮率也得到了提高,這就增加了混凝土出現裂縫的機會;另外,高強度的混凝土增加了水泥用量。水泥的體積在混凝土的凝結硬化過程中會隨著干縮變形作用而發生改變,水泥用量越大,體積收縮變形也就越大,混凝土出現裂縫的可能性也就越高。
在選用水泥時,要注意選擇符合自身建筑工程特點以及質量高的水泥,同時,在不影響建筑物整體結構和安全性的前提下,酌情控制水泥在建筑混凝土中的用量,降低混凝土溫度收縮裂縫的發生幾率。
(2)骨料
細骨料在骨料中所占的比重過大且含泥量過多。相比粗骨料而言,細骨料的收縮性更強,極易破壞混凝土的粘連力,而含泥量過多會使混凝土在變干之后,呈現不規則的交叉狀或網狀裂縫分布。可以通過減少水泥用量限制細骨料在骨料中所占比重過大的狀況,同時利用現有設備降低骨料中的含泥量。
(3)水灰比、坍落度
水灰比、坍落度是影響混凝土強度的重要因素,如果水灰比、塌落度過大,將會大大降低混凝土的強度值,增加出現裂縫的可能。選用合適的水泥,確定正確的混凝土水灰比、坍落度參數,控制好混凝土的攪拌時間,提高其和易性,從而達到降低混凝土收縮作用的目的。
(4)礦物摻料及外加劑
礦物摻料及外加劑的應用大大改善了混凝土的性能,但其使用不合理是導致混凝土產生裂縫的又一因素。不合理的礦物摻料及外加劑使用不僅加大了混凝土的整個結構體積,使其柔性降低,還為混凝土的裂縫問題埋下了隱患。所以,在使用這些礦物摻料和外加劑的過程中,必須掌握科學合理的計量數值,避免此類裂縫問題的發生。
(二)設計因素
(1)結構設計上考慮不全面。一些建筑設計師在建筑設計過程中,過分強調了建筑物的功能性,忽視了引起建筑發生裂縫的結構問題。而溫度收縮裂縫恰好常出現于建筑結構中應力集中的薄弱位置。例如,當砼板發生較大的溫度收縮作用時,砼板表面受到的拉應力也會越大,很容易形成板面裂縫。
(2)設計荷載與實際荷載差異較大。為了達到板底不露梁的目的,結構設計當中常常采用異形板的設計,它的原理是通過把房屋內的總荷載沿房間的周長等分,從而形成均布荷載的導荷方式,但往往會造成與實際荷載差異較大的情況,導致以后裂縫問題的發生。
(3)梁、板存在的變形差異。梁、板會隨著溫度以及濕度的改變發生變形。一方面,板的截面較低,且厚度比梁的高度要小,所以兩者受溫度的影響程度不同,這種差異會引起溫度應力,形成板內的拉應力;另一方面,梁要慢于板的干縮速度,這是由于板的表面積較大原因造成的,板所承受的收縮應力更強,使兩者存在較大的變形差。
防治策略:a)采用彈性理論設計計算房屋內部結構,對容易引起裂縫的方面加以注意;b)在應力集中的薄弱環節合理布局鋼筋,并注意構造加強筋的加配使用;c)在設計中縮小伸縮縫之間的距離以及注意加強外墻和屋面外的保溫措施;d)將雙層雙向配筋應用于屋面板的設計當中;e)合理增加砼板厚度;f)條件允許的情況下,在長度不小于40m的房屋樓面中部設置后澆帶;g)采用預應力鋼筋混凝土結構防止砼板開裂問題的出現。
(三)施工方面
在施工方面,導致現澆鋼筋砼板出現溫度收縮裂縫問題主要有以下兩點:
(1)預埋管線處收縮裂縫
現澆鋼筋砼板內多根線管集中的地方,使整個砼板的截面大大減小,并且由于預埋管線的直徑及開間寬度較大,導致混凝土的拉應力及收縮方向與管線的鋪設方向相垂直,這是導致砼板表面發生裂縫的一項重要原因。
(2)養護不合理造成的溫度收縮裂縫
養護過早或養護過晚都是形成砼板溫度收縮裂縫的主要原因。養護過早,混凝土的膠凝能力會受到直接影響;養護過晚,砼板表面的游離水分受到風干、日照因素的影響,蒸發會變得越來越快,水泥會因為缺乏必要的水化水產生強烈的體積收縮。這兩種情況都會降低混凝土的強度,使其對施工荷載的抵抗性得到削弱,造成現澆鋼筋砼板的早期裂縫。尤其是在晝夜溫差較大的情況下,養護不合理極易產生溫差裂縫。另外,養護不合理也會影響混凝土的收縮,造成收縮裂縫問題的出現。
防治措施:在鋼筋砼板澆筑完成之后,不要進行干水泥的刮抹,使表面的抹平壓光程度限制在最小范圍之內,并且及時用材料覆蓋砼板表面,在保溫的同時防止其受強風和強日照影響,加強混凝土的早期養護;在混凝土初凝之后,馬上采用蓄水養護的方法,使混凝土保持足夠的濕潤狀態,對面積比較大的砼板,可以適當添加養護劑,認真做好現澆鋼筋砼板的后期養護工作。
參考文獻:
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【關鍵詞】安全性;鑒定;必要性
一、房屋安全性鑒定的背景
隨著我國國民經濟建設的發展,城市房屋建設數量與日俱增。建筑結構對房屋有安全性、適用性、耐久性要求,房屋自身有使用年限。許多房屋的安全性就有待確定,于是就有了房屋安全性鑒定工作。
現階段房屋安全性鑒定還屬于初級階段,許多地方很不完善。房屋安全性鑒定工作不能做到認真、準確、詳細。
(1)安全性鑒定資質申請單位人員方面一般需要注冊結構工程師,所以房屋安全性鑒定資質通常由省住房與城鄉建設廳頒發給具有勘察設計資質的單位。但是就房屋安全性鑒定工作來說,具體分為結構分析和檢測數據分析兩部分。而一般由具有資質的設計院設計的房屋在結構分析方面,肯定是沒有問題的。所以,安全性鑒定主要工作就是檢測數據分析。而檢測方面一般設計院很少涉及,檢測工作就只能交付給具有檢測資質的第三方公司,或者直接進行結構分析,而不進行數據檢測分析。這樣一來房屋安全性鑒定的準確性就成為一紙空談。
(2)安全性鑒定項目和檢測范圍一般是由委托方指定的。實際上一個具體的房屋包括許多相關的子項目檢測。對于抽取的構件,不能完全保證整個房屋結構的安全性。
(3)房屋安全性鑒定中結構的處理方法一般只有兩種,要么拆除重建,要么加固主體。而許多委托方需要安全性鑒定的目的就是拆除重建,所以在委托鑒定時就要求結論是拆除重建。房屋安全性鑒定并非鑒定單位(勘察設計院)的主要目的,其主要目的是新建建筑的設計任務。一般設計費用遠高于鑒定費用,因此鑒定單位通常都會根據委托方的要求,將判定結果擴大化。
(4)對于框架結構,安全性鑒定的主要方面是承重構件(梁、板、柱)的安全性。現階段主要采用的檢測方法有:觀察分析裂縫、回彈測試混凝土強度、鉆芯取樣做抗壓試驗、超聲法檢測混凝土孔隙、利用測量儀器檢測房屋沉降及傾斜。對于構件只有做鉆芯取樣測試的混凝土強度最為準確,但是介于取樣難度大,測試儀器笨重,很少進行鉆芯取樣。
由于以上種種原因,使得房屋安全性鑒定的方法系統化成為迫在眉睫的問題。必須整理出一套科學、公正的檢測方法,對房屋安全性做出準確的判定。
二、房屋安全性鑒定的科學意義
2008年5月12日,我國四川省汶川縣發生了里氏8.0級強地震,數萬名同胞在地震中喪生。房屋倒塌,建筑損壞,整個汶川幾乎被夷為平地。2010年8月,甘肅舟曲發生重大泥石流災害,房屋被沖毀,人們的生命安全及財物受到嚴重損害。
許多自然災害不會被預期,隨時爆發,隨時危害著大家。只有提高建筑物的安全等級,才能減少突發災害所帶來的影響,將損失減少到最小。安全性鑒定工作在其中尤其重要。不是說設計的強度能達到要求,房屋就會安全。設計安全,施工合理,鑒定合格的情況下房屋的安全性才能保證。
512之后,國家更加關注中小學校舍及公共建筑安全,還進行了中小學校舍安全性全面鑒定工作。由此可見國家對房屋安全性鑒定的重視。
通過本課題的研究,將更加系統、具體的房屋安全性鑒定方法呈現大家面前,使得房屋安全性鑒定工作在進行的時候可以有條不紊,全面而準確。
三、國內外研究現狀述評
日本在20世紀70年代就指定了“住宅區改造”、“土木建筑更換標準”等。國際預應力協會(FIP)于1978年亨利了砼維修與加固工作組,并于1982年提出了“混凝土結構的抽查與維修”及“砼結構的維修與加固”報告。美國于1980年出版了《房屋檢查手冊》和相應的標準等。
而我國相對于國外發達國家,指定標準較晚。隨著房屋老年期的出現,我國房屋的維修和加固問題也隨之出現。1999年國家制定了《危險房屋鑒定標準》(JGJ125-99),《既有建筑物地基基礎加固技術規范》(JGJ123-2000)、《民用建筑可靠性鑒定標準》(GB50292-1999)等標準。
2008年512以后,國家又加快更新了一系列標準,將抗震要求進一步提高,安全性鑒定工作日趨完善。
四、現階段房屋安全性鑒定的方法:
房屋安全性鑒定工作影響到后續對建筑的處理工作,對于既有建筑加固及拆除至關重要,主要對以下幾個方面的問題做出研究:
1.鉆芯取樣試塊抗壓的數據準確性分析與研究;
2.回彈-碳化深度法檢測混凝土強度數據計算及處理的準確性分析與研究;
3.利用測量儀器進行傾斜、沉降判定時的數據準確性分析與研究;
4.結構主體部位裂縫分析與研究;
5.非主體結構裂縫分析與研究。
總之,房屋安全關乎人身安全,不容忽視,應該及時地做好房屋安全性鑒定工作。
【關鍵詞】地下結構 結構上浮 抗浮設計 抗浮施工近年來,隨著城市建設的發展,高層建筑基礎埋置越來越深,同時作為車庫、商場等功能的廣場式建筑的純地下室部分,裙房或相對獨立的地下結構物等的開發和利用越來越多。地下結構物處于地面下土體中,由于土體的空隙及巖體的裂隙賦存有大量的地下水,地下水對埋置于土體中的地下結構會產生浮托力,當結構的抗浮力小于浮托力時將發生上拱或上浮失穩破壞,影響結構的正常使用。由此,地下結構物抗浮問題日益突出,如何從設計上解決地下結構物抗浮和在施工中避免發生地下結構上浮已經成為一個經常面臨的問題。
1 建筑物抗浮失敗造成的后果及原因
近年來,因抗浮失敗而造成地下工程的破壞在國內多有發生,有的地下室底板隆起,導致底板破壞;有的地下建筑物整體浮起;有的地下室局部翹角,導致梁柱結點處開裂及底板破壞。這些事故均不同程度給建筑物造成永久性缺陷,須進行結構加固方可正常使用。綜合分析這些地下結構物各種情況下的浮起,引起浮起的原因主要分為設計原因和施工原因兩大類,概括起來有以下幾點:
(1)設計對地下室受水浮力作用的機理認識不足,未進行抗浮驗算;(2)抗浮計算參數中地下水位取值不當,盲目選用地質鉆探資料中的場地地下水位,忽略了可能出現的最高值;(3)抗浮計算失誤或抗浮措施不當;(4)對建筑物施工過程中的抗浮未給予足夠重視,隨意變更結構或停止地下降水等。
2 當前抗浮設計現狀
工程設計中的抗浮設計問題,現行國家標準規范《巖土工程勘察規范》(GB50021-2009)、《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)和《全國民用建筑工程設計技術措施》(結構)中僅作了定性的描述,而在國家標準《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)對簡單浮力作用的抗浮設計給出按如下公式計算:
Gk/Nw,k≥Kw
Gk為建筑物自重和壓重之和,
Nw,k為浮力作用值,
Kw為抗浮穩定安全系數,一般取1.05,
當計算結果建筑物不能滿足抗浮穩定性安全要求時,應采用增加壓重或設置抗浮構件(如抗拔樁)等措施。
抗浮設計的關鍵是浮力作用值的計算,根據阿基米德原理,物體在水中所受浮力大小等于物體排開水的體積,所以地下結構物的浮力作用主要取決于水位的取值,但埋于地基土的地下建筑物所受的浮力作用又不同于浸泡于水中的物體,浮力作用的大小受地基土透水性的影響。目前,在抗浮設計上一些手冊、規范、文獻中對浮力的計算提出了許多觀點,設計單位在設計時也按照各自的理解進行設計,綜合來說主流有以下幾種:
(1)當地下建筑物埋于不透水層,周邊填土為密實的不透水土時,地下結構物僅受水的側壓力,不產生浮力作用。
(2)基坑邊填土的摩擦力不作為抗浮計算的一項因素,作為安全儲備對待。
(3)地下水最高水位按以下原則確定:①按水文觀測資料或歷史水位記錄,取歷史最高水位。②場地有承壓水且承壓水與潛水有水力聯系時,按承壓水和潛水的混合最高水位計算。③最高水位不超過地下室頂板面標高。
(4)由于地下水的水壓力在垂直方向上并非隨深度增加而線性增加,不能簡單按靜水壓力公式計算,根據地基土情況按0-50%進行適當折減。
從這些規范或手冊中的規定可以看出,地下水浮力的作用相當復雜,影響因素很多,要準確確定地下水壓力的大小很困難。且施工中不確定因素也比較多,如回填土的土質差別、回填的壓實程度等均會影響水的浮力大小。因此,浮力的計算要綜合考慮多方面因素,估計到將來變化的各種可能性并采取可靠的應對措施。
3 抗浮設計中應考慮的問題
3.1 浮力作用和抗浮力的計算
(1)地下結構物的浮力作用主要取決于水位的取值,正常情況下可按地勘部門提供的抗浮水位即按正常條件下水位變化范圍的歷史最高水位作為確定基礎抗浮設計水位,因周邊填土的密實性離散性比較大,地基土透水性的變化不易準確掌握,且緊臨地下結構周邊回填土因工作面的問題并不易夯填密實,因此,除有可靠的實驗依據,地下水對結構物的浮力作用應采用阿基米德原理進行計算,不作折減。
(2)地下結構物抗浮力主要來源于結構物的自重、壓重、抗浮構件的抗拔力以及基坑周邊回填土與結構物之間的摩擦力等。對于結構物的自重、壓重、抗浮構件的抗拔力等均能較準確的進行計算,應作為地下結構物的計算抗浮力。但對于基坑周邊回填土與結構物之間的摩擦力,應作安全儲備對待。因為正常條件下,地下結構物的浮力作用計算中未對建筑物因所處位置不同可能發生的各種突發因素如暴風雨、排水不暢、地表逸流、或施工不慎等因素造成的地下水位突然升高未充分考慮,可能會由于安全儲備不足,造成地下水浮力超過結構物抗浮力使建筑物產生變形等破壞,因此,將基坑周邊填土的摩擦力作為安全儲備對待,以應對使用正常條件以外的突發因素。
(3)當地下建筑物埋于不透水層,周邊填土為密實的不透水土時,一般認為地下結構物僅受水的側壓力,不產生浮力作用。對此種情況應慎重選擇,因為建筑物與基坑之間的回填土很難做到無縫隙不透水,當有地下水通過回填土滲入到建筑物底板下時,將產生浮力作用,引起建筑物上浮。
3.2 抗浮力的安全儲備
工程抗浮設計一般均是按照正常建設程序考慮,地質條件按照地勘單位提供的地勘報告確定,正常施工條件下,施工單位能嚴格執行工藝標準和施工質量驗收規范并遵守驗收程序,建設單位和監理單位均能履職到位。但實際施工過程中,受地質復雜性、施工人員技術水平,責任意識等影響往往出現管理上的偏差,實際工況與設計假定的條件有所偏差,此種情況下,如設計單位過度優化,預留的安全儲備過小,則會造成結構局部發生變形,嚴重的造成整體結構上浮。另一方面,現階段工程往往由于拆遷等因素影響或整體工程分期施工,對局部工程抗浮條件考慮不足,當后續工程不能及時跟進,不能提供足夠的抗浮力可能造成前期工程不能正常使用或降水不能及時停止,增加成本,如業主單位人員疏忽,甚至按經驗提前終止降水,也可能造成地下室上浮和結構損壞。
建設單位從經濟考慮對設計進行變更,如減小基坑尺寸、縮小基礎外挑尺寸、將回填材料私自變更等,取消地下室底板的抗浮回填層等均可能造成抗浮力的不足。
施工單位在施工過程中對基礎的施工不認真,抗拔樁設計依據不準確,施工單位未按規定設計施工,基礎底板鋼筋綁扎不到位,基礎梁截面不足,基礎底板厚度不足等均可能造成地下室底板地浮力下的抗力不足,造成結構上浮、或防水底板表面開裂或上拱變形過大。
4 施工中應注意的問題
地下結構物上浮須有足夠的浮力才能發生,若施工現場持續進行抽水并將地下水位控制在可接受的范圍內,則地下室上浮將不可能發生。但地下室結構體施工過程中施工人員警戒心低,可能因疏忽或抽水意外停止,造成地下水位陡然上升而導致上浮,或遇暴雨,短期間雨量過大,排水系統無法排水,致使地表水四處竄流,并沿著地下室外墻及基坑周邊到達基礎底板面,短期間形成巨大的水浮力而造成結構體上浮,因此施工過程中,應做好基坑周邊的排水措施,防止地表水流入基坑內,同時,在基坑內應預留必要的集水坑,設置相應的抽水設備,在遇緊急情況時可以基坑內的積水及時抽出,減小結構物受到的水浮力,第三,還要設置必要的發電設備,防止突況下斷電,造成抽水設備不能正常運轉。
5 結語
抗浮設計作為工程設計的一項重要內容,尤其對于地下結構空間大,地上層數少和地上層數多但地下為大底盤的的建筑物應作為重點設計,此類建筑最易發生因抗浮力不足而造成的結構物上浮、底板上拱及局部因浮力作用開裂變形破壞等事故,在設計中應對抗浮設計考慮全面,預留足夠的抗浮儲備。在施工中,施工單位也應重視抗浮措施的施工及施工過程的抗浮,采取有效的降、排水措施,嚴格按設計及施工規范施工,降水停止時及時觀測,發現問題及時處理,基坑回填土應確保回填土類別符合設計要求,回填壓實質量滿足設計要求,以為結構物提供足夠抗浮摩擦力。
參考文獻:
[1]《巖土工程勘察規范》(GB50021-2009).
[2]《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012).
[3]《全國民用建筑工程設計技術措施》(結構).
【關鍵詞】建筑主體結構設計要點
中圖分類號:TU318文獻標識碼: A 文章編號:
一、前言
自改革開放以來,城市化進程高速推進,我國的建筑業有了突飛猛進的發展,全國各地的建筑層出不窮。作為土建工作設計人員,對建筑主體結構設計特點及其結構體系必須有充分的了解,才能在此基礎上做出優良設計,構建技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量的建筑。
二、建筑主體結構設計原則
進行建筑主體結構設計時,需要遵循2個原則:
1.鋼筋混凝土建筑主體結構設計,需要密切配合建筑、設備和施工,實現安全適用、經濟合理以及技術先進,新技術、新工藝和新材料應當積極采用。
2.建筑主體結構設計,應當給予結構選型和構造足夠的重視,選擇抗震及抗風性能好而經濟合理的結構體系與平面、立面布置方案,并注意加強構造連接。抗震設計中,應當著重強調結構整體抗震性能,整個結構需滿足足夠的承載力、剛度和延性。
三.建筑主體結構設計常見的問題分析
1.屋面梁與配筋
(一)屋面梁配筋太少, 結構建模時, 設計人員圖方便, 屋面梁直接拷貝下層梁的尺寸。由于屋面梁荷載較小, 計算結果配筋不多, 這樣屋面梁在溫度變形, 混凝土收縮和受力等作用下因配筋率過低而裂縫寬度較大。
(二)受扭屋面梁缺少必要的腰筋。對于一般的梁, 為了保持鋼筋骨架的剛度, 同時也為了承受溫度和收縮應力及防止梁腹出現過大的裂縫, 一般構造措施為板下梁高大于600 時加設腰筋, 其間距≤300, 然后拉筋勾連(參考圖集: 混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖00G101)。對于受扭構件, 混凝土主體結構設計規范“GB50010 — 2002”第 10.2.5 條第二款規定, 其縱向受力鋼筋的間距不應大于 200mm 和梁截面短邊長度。對于設置懸挑檐口的屋面梁, 在主體結構設計中誤等同一般梁,未按受扭構件設計配筋。
2.樓板設計常見問題
板是建筑工程中的主要承重構件, 是它將樓面, 屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上, 樓板的設計問題必將連帶梁、墻、柱等構件安全。若對整個設計考慮不周, 很容易出現設計質量問題, 有的還可能存在嚴重的質量隱患。樓板設計中常見如下幾個問題。
(一) 設計時為了計算方便或因對板的受力狀態認識不足,簡單地將雙向板作用單向板進行計算。使計算假定與實際受力狀態不符, 導致一個方向配筋過大, 而另一方向僅按構造配筋,造成配筋嚴重不足, 致使板出現裂縫。
(二) 板承受線荷載時彎矩計算問題, 在民用建筑中, 常常在樓板上布置一些非承重隔墻,故大樓板設計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后, 進行板的配筋計算。但有些設計人員錯誤地將隔墻的總荷載附以板的總面積。另外, 板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌砌緊頂上部分的樓、屋面板, 這樣會給上部的板增加了一個中間支承點, 使其變為連續板, 支承點上部出現了負彎矩, 而在板的設計中又沒考慮該部分的影響, 致使板頂出現裂縫。
(三) 雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產生彎矩, 由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放, 短跨方向的跨中鋼筋應放在下面, 長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面, 計算時應用兩個方向的各自的有效高度。一般長向的有效高度比短向的有效高度小 d ( d 為短向鋼筋的直徑) 。有的設計者為圖省事或對板受力認識不足, 而取兩上方向的有效高度一致進行配筋計算, 致使長跨有效高度偏大, 配筋降低, 使結構構件存在的質量隱患, 甚至出現裂縫的現象。
3.樓層平面剛度
建筑結構的整體計算通常都是使用電算程序進行,而以前常用的程序除極個別考慮樓層平面內可以變形(即彈性樓板)外,人部分都將樓層假設為剛性樓面(即樓板平面內剛度無限人)。筆者認為這種假設不僅是對復雜結構計算進行必要簡化的需要,而當建筑布局及結構布置基本上符合剛性樓板的假設時,其計算結果(結構的變形及構件內力)則基本上能反映結構的真實受力情況,按此設計出來的結構其安全是有保障的,所體現的安全度也是合適的。相反,如果建筑設計缺乏基本的結構觀念或結構布置缺乏必要措施而采用樓板變形的計算程序(明知樓板有變形而采用剛性樓板假設的程序進行計算,盡管程序的編程在數學力學模型上是成立的甚至是準確無誤的,但在確定樓板變形程度上卻很難做到準確。作為計算的人前提都無法“準確”,就不可能指望其結果會“正確”了,據此進行的主體結構設計肯定存在著結構不安全成分或者結構某些部位或構件安全儲備過大等現象。
因此,為了使程序的計算結果基本上反映結構的真實受力狀況而不致出現根本性的誤差,設計時應盡可能將樓層設計成剛性樓面。要做到這一點,首先應在建筑設計甚至方案階段就避免采用樓面有變形的平面(比如樓層大開洞、外伸翼塊太長、塊體之間成“縮頸”連接、凹槽缺口太深等)。
其次要從結構布置和配筋構造上給予保證,對于使用功能確實必需的,或者建筑效果十分優越的建筑設計,如果其平面無法完全符合剛性樓板的假定,那么在主體結構設計時可以通過增設連系梁(板)、洞口邊加設暗梁邊梁、提高連系梁(板)或暗梁邊梁的配筋量、采用斜向配筋或雙層配筋形式等方法,盡量滿足剛性樓板的基本假設,或者彌補由于不是絕對的剛性樓板假定而產生的計算“誤差”。總之,在建筑及主體結構設計上應有意識地考慮剛性樓板,再用這種假設的程序進行計算,這樣計算結果會較可信,設計出的結構的安全度也更有保障。
4.砌體結構
(一)房屋四角與其余部位構造柱一樣配筋。建筑抗震設計規范“GB50011-2001”第7.3.2 條第一款規定, 房屋四角構造柱可適當加大截面及配筋。有的設計不分部位一樣設置, 構造柱對提高墻體受剪承載力有限, 但對墻體的約束和防止墻體開裂后磚的散落有明顯的作用, 房屋外墻四角是容易損壞的部位, 其構造柱的設計一般應加強, 而其余部位的構造如同外墻四角一樣設計, 其作用不能充分發揮,結果造成浪費。
(二)構造柱截面設計時未考慮相連的小墻垛。雖然小墻垛通過拉接筋與構造柱相連接, 但是實際上這部分小墻體很難發揮有效作用, 并且施工也不方便, 所以設計時應該把兩者合二為一。
(三)錯層房間周圍的構造柱未加強設計。錯層部位的橫墻與外縱橫的交接處是容易損壞的地方, 應加強構造措施。
四.結束語
綜上所述,作為土建工作設計人員,需要對建筑主體結構設計要點和原則有充分的了解,同時需要掌握建筑主體結構設計存在的一些問題,在此基礎上才能根據實際情況,做出合理而優良的建筑主體設計,構造技術先進、經濟合理、安全適用的高層建筑。因此,在今后的建筑主體結構設計中,應該不斷加強對建筑主體結構設計的研究,提高主體建筑結構設計的水平。
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關鍵詞:等電位聯結,電磁脈沖,暫態過電壓,防護
Abstract: in the contemporary civil residence building, because lack of operation equipotential connection design very strong comments that caused some engineering construction technical personnel equivalence equipotential connection defense technology can't implement correct understanding, in construction, unsafe, cause the failure of equipotential connection, etc. In addition, the potential for lightning electromagnetic impulse coupling into protective electrical theory, is based on modern lightning protection theory on, in the implementation must master the lightning prevention technology; And after the implementation of the lack of the typical case for reference and the model, lead to equivalence equipotential connection in the lightning protection technical understanding and discusses very difficult; This paper in 2011, ji month garden district elv the telecom room unicom equipment targeting the case by lightning, discusses civil residence architectural equipotential connection medium implement technology, and the effective protection for lightning pulse role.
Keywords: equipotential connection, electromagnetic pulse, transient overvoltage, protection
中圖分類號:S761.5 文獻標識碼:A文章編號:
一等電位聯結技術實施的現狀分析
1.1 我國等電位聯結技術實施的現狀
目前,在民用建筑電氣等電位聯結的設計中,均是參考02D501-2《等電位聯結安裝》的圖集來設計,由于圖集設計中沒有操作性很強的注解資料,造成目前設計人員對等電位聯結技術的理解的分歧很大,成為當前等電位聯結技術在工程實施中發展的瓶頸;此外, 規范、定額存在不協調,由于缺乏相應的定額,盡管有工程設計,但出于施工的成本考慮,導致需要聯結的對象未有聯結,是造成工程隱患的又一原因。
1.2等電位聯結概念分析
引入等電位聯結概念的目的是,實現電擊間接防護的重要手段和必要措施。其定義和作用可以在相關標準、規范中得出:
IEC在雷擊保護標準中指出,等電位聯結是建筑物內部防雷措施的一部分。
美國國家電氣法規對等電位聯結的定義如下:將各金屬體做永久的聯結以形成導電通路,保證電氣的連續導通性并將預期可能加于其上的電流安全導走。
我國標準GB50057-2010對等電位聯結的定義:將分開的裝置、諸導電物體等用等電位聯結導體或電涌保護器聯結起來以減小雷電流在其之間產生的電位差。
二雷電電磁脈沖產生電勢差的技術分析
1. 雷電電勢差的產生
根據當代防雷設計理論,雷電電勢差產生的途徑主要有兩種:a. 雷擊建筑物 b. 雷電的電磁感應。
對于民用住宅建筑,雷擊建筑物時,主要能量會通過接閃器,引下線及接地體等接地裝置泄放大地,與等電位聯結的設計關聯不多。值得強調的是利用建筑結構內的自然鋼筋形成的金屬網并不是一個理想的等電位體。根據目前對雷電的研究,建筑物內的鋼筋網可以有效的防范住大部分雷電電磁脈沖對建筑內部的侵入。但其仍不是理想的法拉第籠,當金屬籠一側遭受雷擊時,沿此處的引下線方向可產生每米幾萬伏特的電壓梯度,電磁脈沖仍可能侵入到建筑物的內部,造成內部設備和人員的危險。換句話說,利用建筑物結構內自然鋼筋網格無法徹底防范雷電電磁脈沖侵入,采用等電位聯結才是消除或減弱其侵入建筑物內部,造成其對建筑內人員及設備損壞的必要防護措施。
2. 產生雷電電磁感應電勢差的理論分析:
雷電電磁感應理論,是建立在當代對雷電不斷研究的基礎之上,隨著人類對雷電的認識不斷發展而不斷更新的理論;根據目前普遍的認識,雷電流具有很大的幅值和波頭上升陡度,能在所流過的路徑周圍產生很強的脈沖磁場,這種快速變化的脈沖磁場交鏈導體回路時,能在回路中感應出電動勢,產生過電壓或過電流。對于住宅工程而言,產生暫態過電壓的途徑主要有兩種:一種是引下線與室內金屬導體交鏈時,另一種是通過架空線路反擊產生的高電壓。
當建筑A遭受雷擊時,沿引下線的方向流入接地體的瞬間,距接地裝置一定距離的P點將產生過電壓,其Up值為:
Up = I?Ra + la?L 0 ?di / dt 。
式中:Up : P點的對地暫態電位, kv;
I: 雷電流,kA;
di / dt : 雷電流波頭陡度;
Ra: 沖擊接地電阻, Ω;
L 0: 引下線單位長度電感, μH/m;
la : P點到引下線的距離, m 。
三 消除雷電電磁感應電勢差的等電位聯結設計的探討:
1. 消除金屬管線交鏈電磁感應過電壓的等電位設計
《民用建筑電氣設計規范》JGJ 16-2008中對此條作了規定,詳見P146 11.3.5和 P149 11.4.5;強調了利用等電位帶的均壓作用,為等電位聯結設計提供了理論基礎。根據暫態過電壓形成的圖示可以看出,將管線1每隔5-6米和樓板內的鋼筋網聯結后,無論引下線上傳遞的過電壓有多大,在鋼筋網的均壓作用下,在其范圍內聯結的金屬管線1都處在近似電位上;同理,若此時人員觸及到管線1和其它與接地網聯結的金屬管線2時,也不會產生危險。此外,文中所述的電壓梯度值是建立在一根引下線數學模型中的,工程實施中將引下線及管線1分別與多處等電位帶及樓板鋼筋網格聯結后,結構內的多數豎向主筋均起到對雷電流的限流和分流作用時,引下線P點的電感電壓梯度可以明顯減小,避免或減弱了雷電電磁脈沖對建筑內部的侵入。
2. 消除外接導線電磁感應過電壓的等電位設計
為了說清此問題,筆者先講述一個案例,探求等電位聯結防護技術的實質。
圖二 等單位聯結防護設計失效分析(紅線標注除外)
圖示說明:雷擊電源避雷線時,產生的過電壓電涌沿架空線及電源導線引入建筑物,電源防雷器件正常工作,但與其連接的設備電源被擊毀。
圖示分析:盡管按照圖示作了等電位聯結,但仍在雷擊防護中產生失敗,究其原因,是對雷電的防護理論的概念理解不正確:首先,是對防雷理論中的接地電阻值的認識不正確:對于等電位聯結而言,其防雷接地電阻值和供電接地防護系統的電阻值有所不同,在計算供電系統對地電壓時,導線的電感是忽略不計的,其電壓跟其接地電阻大小相關,但計算雷電電位梯度時必須要考慮導線的電感電壓,圖集中規定的等電位聯結接地電阻值為3Ω,主要是對其導通性作了量化標準,并非強制性要求,更不是衡量等電位聯結是否有效的判定方法,這點也可以從一些資料中證實:某些山區的配電所其總等電位聯結的接地電阻值高達幾十歐姆,但其聯結的設備至今仍沒有發生被雷擊毀的事故,也證實了筆者的觀點。圖例中按照電涌保護器可以承受的 8/20μs, 40kA電磁波脈沖計算,當其正常工作時a、b導體間產生1.4*40 / 8= 7000V,加上電涌保護器上的殘壓1400V,有將近8400V的高壓,也正是此電壓將連接設備擊穿,造成了等電位聯結的防護失敗。
四結束語
本文是筆者從事十多年建筑電氣設計與施工技術工作的經驗總結 ,論述中參考了部分專家學者的建議及親身經歷的工程案例的論證分析,通過查閱相關書籍、規范、學術論文,提出了自己對等電位聯結在對雷電電磁波防護方面的設計方法;希望其在類似工程的的實施中能予以借鑒。文章的論述及分析不免存在膚淺之處,希望讀者批評、指正。
參 考 文 獻
1. 徐華 ,02D501-1等電位聯結安裝 ,中國建筑標準設計院,2004.4 。
2. 鮑林棟,工程實用電氣技術, 中國鐵道出版社,2005. 3。
3. 張小青, 建筑防雷與接地技術, 中國電力出版社,2002 。