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Abstract: Base-isolated technology which belongs to damping control technology is applied extensively in current projects. Because of its low cost, good effect of damping control and it is easy to carry out, it pays more attention to many countries. This paper discusses the characteristics of base-isolated technology and the present research and practice situation in our country, and probes into the development of base-isolated technology.
关键词: 基础隔震结构;铅芯橡胶支座;阻尼
Key words: base-isolated structure;lead rubber bearings;damping
中图分类号:TU47文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)02-0082-02
0引言
地震作为一种危害性极大的突发性自然灾害给人类社会带来了无数的生命与财产损失。人类在与其斗争的过程中不断积累经验和教训,不断进步。传统的抗震设计是一种弹塑性设计方法,其设防目标可概括为“小震不坏、中震可修、大震不倒”。为了达到这一目标要求结构构件具有相当的强度和塑性变形能力,即通过建筑物结构构件的强度和塑性变形来抵抗地震作用和吸收地震能量,是一种消极、被动的抗震方法。虽然按这种设计方法设计的结构可防止结构倒塌,但结构或结构内部的设备与装修可能完全严重损坏,而采用基础隔震技术可以很好地解决这一问题。
1基础隔震的概念和基本原理
建筑结构隔震的本质思想是通过增加能够提供柔性和适当耗能装置(阻尼)的隔震层(系统),以达到减小结构振动的目的。基础隔震,就是在建筑物的基础和上部结构之间设置一个隔震层,延长结构的振动周期,适当增加结构的阻尼,使结构的位移集中于隔震层,上部结构像刚体一样,自身相对位移很小,从而使建筑物不发生破坏或倒塌。基础隔震技术的基本原理是通过设置在结构物底部与基础顶面之间的隔震消能装置,增加结构的变形能力和滞变阻尼。变形能力的增加,使得结构在地震作用下保持不倒;而阻尼的增大可以吸收更多的地震能量,从而大大减小地震作用、基底位移和结构变形。同时,结构变形能力的增大导致了结构产生的第一振型周期变长。这与增大的阻尼相结合,就可以大大降低地震影响系数,并且结构底部有足够的横向变形能力和滞变阻尼,使得结构底部的应力分布较为均匀,避免了常见的结构底部首先破坏的可能性。
2基础隔震的分类及其特点
2.1 叠层橡胶垫基础隔震叠层橡胶垫基础隔震是利用叠层橡胶垫水平刚度小的特点,延长结构第一固有周期,避开地震波卓越周期,达到降低结构地震作用的目的。这种隔震初始刚度不大,隔震效果良好,构造简单,性能稳定,是目前各国应用最多的一种隔震体系,但造价较高。它的支座形式主要有普通叠层橡胶支座、铅芯叠层橡胶支座、高阻尼叠层橡胶支座等。
2.2 摩擦滑移基础隔震摩擦滑移基础隔震是利用上部结构与基础之间的解耦,控制结构底部剪力,达到降低结构地震作用的目的。当建筑受到小震作用时,滑擦力能阻止上部结构滑动。当地震强度大到一定程度时,滑移层受地震作用大于摩擦力,滑动面滑移,通过滑移消耗和阻止地震能量上传起到隔震作用,从而达到地震强度增大而上部结构内力不增加的目的。
2.3 复合基础隔震复合基础隔震分为并联复合隔震体系和串联复合隔震体系,但均由滑板摩擦隔震支座和叠层橡胶支座并联或者是串联组成。其中,叠层橡胶支座提供系统的向心复位力,滑板摩擦隔震支座滞回耗能,隔离地震。这种隔震系统充分利用两种隔震支座的优点,隔震机理简单明确,隔震效果好。另外,该系统具有良好的变形适应能力,即隔震层滞回耗能能力可以随地面运动输入的变化而变化。
3基础隔震技术的发展和研究现状
隔震概念最早由日本和合浩藏在1881年提出,早期的隔震建筑多是采用滚木或滑石片作为隔震元件,但是历经多次地震仍保存完好。现代意义上的基础隔震技术是由卡斯佩和日本大戚公共建筑工程公司分别独立创造出来的。大成公司在1983年旧金山国际抗震工程师大会上宣布了这项成果。该公司在模拟大地震作用的振动台上,用一个7层框架结构楼房和一个墙体承重结构楼房的模型作了试验。结果证明结构内部承受的振动力减弱了14-18倍,可以有效地达到抗震的要求。
基础隔震技术的实用化是现代科技进步,特别是地震工程研究的成果促成的。特定场地地震反应谱分析技术的发展,使人们可以相当准确地提出用于结构动力分析的地震动参数;用计算机进行结构动力反应分析的技术,使设计人员可以对所设计的结构进行各种模拟分析,从而获得结构的和隔震层的动力反应,正确选择各项设计参数;能量消散装置和高质量的层合弹性支座设计制造与试验技术,为隔震层的设计与建设提供有广泛范围的隔震设计部件;振动台试验技术使结构在完成前就能对其进行实验验证,提高设计的可靠性。基础隔震技术就是在这些现代科学技术的基础上发展起来的。
关键词:既有建筑 加层改造抗震性能 计算模型
Existing buildings with light steel structure design and application
Abstract: layer for steel structure is now gradually spread of form of houses with layer and transformation, in such aspects as technology, economy and security than concrete structure has more obvious advantages.This paper introduces the research status and development of layer for steel structure,for the design and application of existing buildings with light steel structure puts forward my own view.
Key words:existing buildings Add layer building
seismic performancecalculation model
中图分类号:TU352 文献标识码: A
既有建筑加层改造在我国的发展及应用
上世纪70年代我国的房屋加层改造技术迅速发展起来,全国各地都纷纷展开加层改造的实践。既有建筑增层改造后既美观大方、装修考究,又风格新颖、立面错落有致,具有时代感。在全国各地开展的房屋增层工程实践中,出现了一批杰出的、有代表性的、建筑设计和结构设计独具匠心的工程,其中部分加层工程统计见表 1.1,
表1.1部分加层工程实例
序号 工程名称 原建筑 加层建筑
1 保定市电力学校综合楼 4 层砖混 1层门式刚架结构
2 北京京西宾馆 2 层框架 1层钢框架
3 新乡百货大厦 4层 4层组合网架架
5 郑州某大学食堂 2层框架 1层刚框架
6 保定电力学校学生宿舍楼 4 层砖混 1层门式刚架结构
7 华北电力学院教学楼 4 层砖混 1层门式刚架结构
8 北京城建集团总公司办公楼 6层框架 增至12层
既有建筑轻钢整层结构的优越性
钢结构加层是目前逐步被推广的一种房屋加固与改造形式,在技术、经济以及安全性等方面较混凝土结构具有明显的优点:
(1)钢结构建筑采用先进的设计和加工工艺以及大规模的生产方式,所以可大大地降低造价。同时由于安装简单迅速而节省大量的施工费用,有效地缩短了工期。并使企业或开发商得以更快投产见效,有效地缩短了工期,
(2)钢结构加层形式多样,建筑内部空间宽敞,可以更好地满足建筑上大开间、灵活分隔的要求,又可灵活布设各种工业管线,且可以保持原结构的布置不变,很好的与周围环境相协调。
(3)采用钢结构加层在施工期间不影响旧房屋的正常使用,避免了由于施工带来的旧房屋的停止使用,造成的经济损失。
(4)采用钢结构加层不需要购置新地,很好地节约了土地面积,大量节省了征地费、拆迁费、减少住户搬迁的安置费。
(5)抗震性能好相对于混凝土结构,钢结构重量轻,且具有很好的延性,能够很好地吸收地震能量,有效地减小了地震力,从而保证了房屋结构的安全。
(6)相对于混凝土结构施工而言,在施工过程中钢结构建筑基本上没有建筑垃圾产生,施工过程中噪音污染微小,对周边居民的生活和工作基本上不产生影响。同时钢结构建筑便于拆卸、回收,可实现重复利用等优点,这些都完全符合国家对建筑环保节能的要求及理念。
既有建筑轻钢整层结构在我国的研究概况
随着增层技术在我国房屋增层与改造中的应用,与之相关的技术问题的研究越来越受到工程界的普遍重视。先后成立了“中国老教授协会全国房屋加层改造技术研究委员会”和“中国工程建设标准化协会建筑物鉴定与加固技术标准委员会”等学术团体[1],使加展改造工程的经验交流、学术研究日益活跃。
目前我国针对混凝土结构上部加钢结构的代表性研究成果有:
(1)袁文章,何小燕[2,3]以北京某医院的住院楼加层为背景,对钢筋混凝土结构上进行钢结构加层的整体结构的计算方法进行了分析,推导出了整体结构等效阻尼比的公式,并在下部为14层的钢筋混凝土结构,上部为一层钢结构的实际工程中得到了很好的运用。
(2)吕凤伟[4]分析了钢筋混凝土框架结构和钢结构连接节点。对比三类加层连接节点:锚栓生根加层节点,焊接生根加层节点,增大截面生根加层节点。通过拟静力试验和低周反复试验,,提出了适用于混凝土框架结构体系的钢框架加层的加层节点、抗震评估和设计方法。
(3)张 涛,王元清,石永久,麻建锁[5]采用有限元软件ANSYS,对某四层钢筋混凝土框架结构办公楼顶部加两层纯钢框架的抗震性能进行反应谱分析。计算表明,由于加层后结构周期加长,整体框架的底层层剪力变化较小。而且加层设计的同时应进行抗震加固验算,并结合实际工程的需要进行整体结构的耗能减震设计。
(4)王元清,宋 锋,石永久,钱晓键[6]通过建立空间三维有限元模型分析了采用隔震技术的跃层加层框架的动力特性,并用时程分析法对隔震结构及其相应的非隔震结构进行了地震反应分析,得出:铅芯橡胶隔震支座能够明显地减小结构的地震反应。橡胶隔震垫的水平刚度和阻尼对结构地震响应的影响较大。
我国轻钢增层结构进一步研究的问题
建筑轻钢结构增层在国内逐渐获得广泛的应用,显示出很好的技术经济效益和社会效益。但目前设计方法也不够完善,对其进一步发展还存在一些问题,在房屋钢结构加层技术的研究中主要表现在着如下关键问题:
国内外对钢结构加层结5构的破坏机理、抗震性能、抗震薄弱环节等还缺乏深入的研究。对这种由混凝土结构和钢结构所组成的混合结构的破坏机理、抗震性等都还缺乏深入的理论研究,仅靠一些相关行业标准,没有一套统一的标准。
(2)由于钢结构和混凝土结构两种结构的阻尼比不同,在实际工程设计中阻尼比如何取,还缺乏一定的研究。不同的设计人员取值不同,取值比较混乱,没有一个统一的规定。因此就这种混合结构的阻尼比如何取值还有待于深入研究。
(3)钢结构加层后如何能保证混凝土结构和钢结构协同工作也有待于更进一步研究。
为促进轻钢增层结构进一步的发展,还需要加大对其研究的投入,采用钢结构加层后整个混合结构的整体质量、刚度、周期、阻尼比等都发生较大的变化,应该对整个混合结构的整体抗震性能进行分析,最后总结出规律。
结论
在加层中要尽量减少对下部建筑物和地基的影响,钢结构加层作为一项新型的加层技术越来越受到工程界的青睐。但目前我国对这种新型结构的工作性质、破坏机理等关键技术问题研究还不透彻,理论研究远远落后于工程应用,因此必须大力加大对其研究的投入。
参考文献
[1] 骆甜.轻钢加层结构的地震分析与研究[D].[硕士学位论文].合肥:合肥工业大学,2007
[2] 袁文章,何小燕.北京某医院住院楼钢结构增层设计[J].山西建筑,2008,34 ( 8):103~104
[3] 程河山.既有钢筋混凝土框架顶部钢结构加层体系受力分析[D].[硕士学位论文].郑州:郑 州大学,2009
[4] 吕凤伟.混凝土框架顶部钢结构加层连接节点抗震性能试验研究[D].[博士学位论文].南京: 东南大学,2009
[5] 张 涛,王元清,石永久,麻建锁.钢筋混凝土框架顶部钢结构加层的抗震性能反应谱分析[J].工程抗震与加固,2006,28(3)
关键词:建筑结构;抗震设计
Abstract: How to make the building safe in an earthquake, do not suffer serious damage, is a big problem in the design of building structures must be considered, especially in recent years, frequent earthquakes, people's lives and property are threatened, construction safety has become one of the most important factors of social security. In order to ensure the seismic capacity building, the designer must be in accordance with the relevant standards and specifications, design with considerable seismic capacity building. This paper introduces related concept of seismic design, the design idea and the need to pay attention to the problem, in order to a seismic structure more clearly, reasonable construction design.
Key words: building structure; seismic design
中图分类号:TU973+.31文献标识码:A 文章编号:
建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的过程,从场址的选择到建筑物的结构设计,抗震设计贯穿了整个过程。而且建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。因此如何准确、合理的运用不同的抗震设计方法,是非常重要的,对于不同的建筑、不同的情况应区别对待,从而寻求最合理的结构布置。
1、抗震目标
抗震设防目标,是抗震设计的所要达到的设计目标。目标可以定的低,也可以定的高,对于不同的建设单位,建设工程,是有可能不同的。这个就是属于规范提出的抗震性能化设计的范围。但是对于一般建筑,应该满足国家规定的基本的抗震设防三水准目标:“小震不坏、中震可修、大震不倒”。这个也是最低的目标要求,最基本的抗震设计要求。
为实现三个水准目标,我国主要采取二阶段设计。第一阶段设计是承载力验算,取多遇地震的地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应,采用《建筑结构可靠度设计统一标准》规定的分项系数设计表达式进行结构构件的截面承载力抗震验算,这样既满足多遇地震下具有必要的承载力可靠度,又满足设防地震下损坏可修的目标。第二阶段设计是弹塑性变形验算,对地震时易倒塌的结构、有明显薄弱层的不规则结构以及有专门要求的建筑,除进行第一阶段设计外,还要进行结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算,并采取相应的抗震构造措施,定量的实现罕遇地震下的设防要求。大多数的结构,可只进行第一阶段设计,而通过概念设计和抗震构造措施定性的实现罕遇地震下的设防要求。
2、结构地震作用
从上面的介绍可以看到,按照我国三水准设防目标,计算地震作用也是比较复杂的。但是由于国家相关技术人员已经做了大量的工作,所以我们结构设计师已经是到了直接应用的阶段了。例如,某个城镇,它的设防烈度是多少,设计基本地震加速度是多少,设计地震分组是什么,多遇地震下参数是多少,等等,规范里都有依据可以查到,但这些是要花费非常大的精力去试验、实践才能得出来的数据,而我们查下规范,就可以得到。所以我觉得,规范使得抗震设计可以有据可依,设计也才可以顺利的进行。另一个方面,随着结构计算软件的发展,我们地震作用的计算也变得更简化。我们只需要准确理解地震相关各种参数的意义,合理准确的输入到计算程序中,那么程序就可以计算出相应情况下的地震作用,而后用于结构构件的内力、配筋计算。
(1)一般情况下,应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算,各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。
(2)有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。
(3)质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。
(4)8、9 度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑,应计算竖向地震作用。8、9 度时采用隔震设计的建筑结构,应按有关规定计算竖向地震作用。
(5)建筑地震作用的计算,应采用下列方法:a).高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法。b). 除a 款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱法。c). 特别不规则的建筑、甲类建筑和表5.1.2-1 所列高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
3、抗震变形验算
当地震作用计算完成后,把地震力作用于结构,就可以得到相应地震力作用下结构的位移。按照我国三水准设防目标,要求对结构进行多遇地震下的弹性变形验算,对应“小震不坏”;对甲类建筑、位于高烈度区和场地条件较差的建筑、超过一定高度的高层建筑、特别不规则的建筑、采用隔震和消能减震设计的结构进行罕遇地震下的弹塑性变形验算,对应“大震不倒”。当然,这个也是概念性的定义,如何把它应用于实际,规范也给出了量化的标准,使设计可以有据可依。而我们也必须明白,这些量化的标准也是经过大量的试验和对试验结果的分析而得来,是来之不易的。同样,由于结构计算软件的发展,地震作用下的位移也是可以计算出来的。那我们就可以按照计算的结果来验算结构刚度是否满足规范要求,实际也是是否满足设防目标要求。按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比 u/h 宜
符合以下规定:
(1)高度不大于150m 的高层建筑,其楼层层间最大位移与层高之比 u/h 不宜大于下表的限值;
(2)高度等于或大于250m 的高层建筑,其楼层层间最大位移与层高之比 u/h 不宜大于1/500;
(3)高度在150 ~ 250m 之间的高层建筑,其楼层层间最大位移与层高之比 u/h 的限值按本条第1 款和第2 款的限值线性插入取用。
(4)楼层层间最大位移 u 以楼层最大的水平位移差计算,不扣除整体弯曲变形。抗震设计时,楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响。当计算结果不满足上述限值要求时,表明结构位移过大,结构某方面刚度不足,所以我们就要找出问题的原因,调整结构刚度,使结构满足位移要求。经过反复的试算、分析,得出比较合理的结构布置。
4、抗震措施和抗震构造措施
当一个建筑结构的抗震变形满足要求后,表明该结构的刚度满足要求,而相应地震力也已经计算得到,那就可以往下进行结构构件内力及配筋计算。此刻的内力、配筋结果就是考虑了抗震设计的结果。但是抗震设计的内涵要比它大,它表现在抗震措施的考虑上。“抗震措施”是除了地震作用计算和构件抗力计算以外的抗震设计内容,包括建筑总体布置、结构选型、地基抗液化措施、考虑概念设计对地震作用效应(内力和变形等)的调整,以及各种抗震构造措施。抗震措施包含抗震构造措施。“抗震构造措施”是指根据抗震概念设计的原则,一般不需要计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部构造,如构件尺寸、高厚比、轴压比、长细比、板件高厚比,纵筋配筋率、箍筋配箍率、钢筋直径、间距等构造和连接要求等等。结构抗震设计,必须要包括抗震措施及其抗震构造措施。这种种规定,详细分布于规范的各章节,非常具体,数量非常多。例如框架结构有什么要求,剪力墙结构又怎么样,框架-剪力墙结构、部分框支剪力墙结构、筒体结构等等又有什么要求,我们结构设计人员也一定要根据不同的结构类型,采用相应的抗震措施及其抗震构造措施。抗震措施及其抗震构造措施应用还有点要注意的。因为不同抗震设防类别的建筑,其抗震措施是需要调整的,它或提高或降低,具体应包括抗震规范各章中除地震作用计算和抗力计算外的所有规定,与场地条件无关;而抗震构造措施也要按情况提高或降低,在一类场地及0.15g和0.3g的Ⅲ、Ⅳ类场地条件下,还需要作局部调整。乙、丙类建筑的抗震措施和抗震构造措施如下表:
5、计算案例
之前做过一个外地的工程, 24~26 层的高层住宅,下面6 层是商铺及办公,两层地下室。抗震设防烈度6 度,本来地区烈度较低,但由于结构自身原因和对抗震设防要求,实际做出来的配筋也是比较大的。上面住宅部分布置剪力墙,但是因为下面有办公楼及地下车库,所以要涉及框支剪力墙转换,而且是高位转换。由于高位转换对结构抗震不利,经与甲方商定,转换层设在地面以上结构四层。地震信息输入如下:丙类建筑;地震烈度,6度;场地类别,II类;设计地震分组,一组;特征周期,TG=0.35;地震影响系数最大值,0.04;活荷重力荷载代表值组合系数,0.5;周期折减系数,0.9;结构的阻尼比,0.05;考虑偶然偏心;考虑双向地震扭转效应;振型组合方法,CQC耦联;计算振型数,18个。抗震等级,6度,>80米的一般部分框支剪力墙结构,框支框架为二级,底部加强部位剪力墙为二级,非底部加强部位剪力墙为三级;但由于转换层位置>3层,所以最终框支框架按一级,底部加强部位剪力墙按一级。计算出来弹性位移较小,基本
【关键词】装配式建筑;应用;发展
一、引言
以工厂预制的构件和配件,在施工现场用机械装配而成的建筑,被称为装配式建筑。工厂化生产,机械装配现场作业,充分体现了现代建筑的产业化特征。这种建筑方式提高了建造速度,减少了施工现场环境污染,提高了建造效率。装配式建筑的应用和发展对现代建筑业的发展意义重大。
二、装配式建筑的研究及应用
1、国外的研究及应用
由最初的美洲移民时期的木构架拼装房屋,到二战后为解决欧洲、日本等国的房荒问题,而发展起来的装配式建筑,以其建造速度快,生产成本低在世界各地迅速推广。
作为工业革命源头的欧洲,建筑工业化比较发达,装配式建筑有很广泛的应用。西欧发达国家如法国、英国等,对装配式大板建筑进行了重点发展,总结了建筑构件生产施工过程中的经验,研发了一套专用于装配式住宅建筑的体系。法国的大板建筑技术上比较成熟"在非地震区可以建造25层的建筑,在地震区也能建造10-12层的建筑。
美国在1991年PCI年会上提出将预制装配式建筑的发展作为美国建筑业发展的契机,由此带来预制装配式建筑在美国二十年来长足的发展。现今美国,混凝土结构建筑中装配式建筑的比例占到了35%左右。此外,采用高强硅砌块的13层大楼――加州希尔饭店经受了大地震依然完整无损。被誉为美国最高模块化建筑的希尔顿帕拉西奥德尔里奥酒店,1968年设计建造现在仍然在使用,这足以证明了预制结构的耐久性。
二战后经济迅速崛起的日本,建筑工业化处于世界先进水平,日本装配式建筑的发展在亚洲也处于领先地位。日本现有建筑,其中很大一部分房屋是装配式建筑。这与日本在立法方面给与装配式建筑税收、财政以及技术方面的支持密不可分。
2、国内的研究及应用
上世纪五六十年代,装配式建筑的研究和应用在我国才刚刚开始,应用最多的是多种预制屋面梁、预制空心楼板、大板建筑、吊车梁、预制屋面板,但我国装配式建筑技术比较落后,预制构件整体性差、承载能力低、延性不好、构件的跨度也小,由于这些物理性能和功能的许多局限,到90年代中期,全现浇式混凝土建筑体系几经逐渐取代了预制装配式混凝土建筑。此后经济迅速发展的近十年间,预制装配式施工的施工技术和管理水平的提高、劳动力成本的上升,以及预制构件的加工精度与质量方面的提高,预制装配式建筑的应用重新升温,发展态势快速、良好。目前国内的一些知名建筑企业如上海万科集团、南通建工总承包有限公司、上海瑞安集团等开发的项目中均采用了预制装配式建筑,取得了较好的实践价值和示范效果。
我国香港、台湾地区装配式建筑应用比较普遍,香港屋宇署制定了完善的预制建筑设计和施工规范,高层住宅多采用叠合楼板、预制楼梯和预制外墙等方式建造,厂房类建筑一般采用装配式框架结构或钢结构建造.。台湾地区建筑体系和日本、韩国接近,装配式结构的节点连接构造和抗震、隔震技术的研究和应用都很成熟,装配框架梁柱、预制外墙挂板等构件应用较广泛,预制建筑专业化施工管理水平较高,装配式建筑质量好、工期短的优势得到了充分体现。
三、装配式建筑的分类及其发展
1、装配式建筑的分类
预制装配式建筑的应用逐渐发展出砌块建筑、板材建筑、模块建筑、轻型框架建筑、升板和升层建筑五种主要形式。
(1)砌块建筑
墙体是由预制的块状材料砌成的建筑称为砌块建筑。多用于建造3-5层的建筑。建筑砌块有小型、中型、大型之分,又分为空心和实心两类,砌块建筑有比较多优点,生产工艺简单,施工简便,造价也较低。
(2)板材建筑
板材建筑又称为大板建筑,是由预制的大型内外墙板、楼板和屋面板等板材装配而成的。多用于全装配式建筑。这种建筑有效的减轻了结构的重量,扩大了建筑使用面积,增强了建筑抗震能力。板材建筑的内墙板多为钢筋混凝土的实心板或者空心板;外墙板多为带有保温层的钢筋混凝土复合板,或者泡沫混凝土或大孔混凝土、也可用轻骨料混凝土等制成带有外饰面的墙板。
大板建筑在一定程度上制约了建筑物的造型和布局,内部缺少灵活性的分隔。设计中要尤其注意节点问题。以保证构建连接的整体性。解决好外墙板接缝的防水以及楼缝、角部的热工处理等问题。
(3) 模块建筑
模块建筑是由板材建筑的基础上发展而来的一种装配式建筑。这种建筑工厂化的程度很高,现场安装快。盒式建筑的装配形式有: 1)整体模块式,完全由承重盒子重叠组成建筑。 2)板材模块式,将小开间的厨房、卫生间或楼梯间等做成承重盒子,再与墙板和楼板等组成建筑。 3)核心体模块式,以承重的卫生间盒子作为核心体,四周再用楼板、墙板或骨架组成建筑。 4)骨架模块式,用轻质材料制成的许多住宅单元或单间式盒子,支承在承重骨架上形成建筑。也有用轻质材料制成包括设备和管道的卫生间盒子,安置在用其他结构形式的建筑内。盒子建筑工业化程度较高,但投资大,运输不便,且需用重型吊装设备,因此,发展受到限制。
(4)框架轻板建筑
其组成部分是板材和预制的骨架,可用钢、木做成板材和骨架的组合,但大多数是采用钢筋混凝土结构作为承重骨架。承重结构有两种形式:一是框架结构,承重框架由柱、梁组成,再搁置非承重的内外墙板和楼板;二是板柱结构,由柱子和楼板承重,内外墙板是非承重的。骨架板材建筑结构可以减轻建筑物的自重,内部空间分隔灵活,适用于多层和高层的建筑。此结构装配形式有两种:全装配式、预制和现浇相结合的装配整体式。保障骨架板材建筑结构的刚度需求和整体性的关键是构件的连接,柱、梁、板等节点连接十分重要,具体施工中应以结构需要和施工条件为前提,使用哪种方式经计算后再进行设计和选择。
(5)升板和升层建筑
升板建筑是底层混凝土地面上重复浇筑各层楼板和屋面板,竖立预制钢筋混凝土柱子,以柱为导杆,用放在柱子上的油压千斤顶把楼板和屋面板提升到设计高度,加以固定。外墙可用砖墙、砌块墙、预制外墙板、轻质组合墙板或幕墙等;也可以在提升楼板时提升滑动模板、浇筑外墙。升板建筑一般柱距较大,楼板承载力也较强,多用作商场、仓库、工场和多层车库等。升层建筑是在地面安装好升板建筑每层的楼板的内外预制墙体,然后一起提升的建筑。这种建筑方式可以加快施工速度,对于场地受限制的地方非常适用。
2、装配式建筑的发展
为了加快推进城市现代建筑产业化发展,我国应借鉴发达国家的做法,加强基础性研究工作,理清与完善装配式建筑相关的技术标准体系,进一步分析装配式建筑的全面推广会给现有的设计施工监理带来的深刻变化,制定相关政策来适应建筑产业的新变化,完善标准体系,加强技术集成和推广应用。建立起一系列完整的生产标准、技术标准、管理标准、验收标准。实现装配式建筑从设计、生产到销售、售后服务的一整套产业过程中有标准可依;加强技术集成,加快推广步伐,建议将一些成熟技术纳入标准,强制实施加大科技投入和技术创新,加大推广装配式建筑的科技投入,加快形成多种装配式现代建筑体系。
四、结语
我国已经有了一些代表性的预制装配式建筑项目和示范工程,装配式建筑符合建筑可持续发展的理念,将是我国房屋建设发展的必然趋势,应用前景广阔。
参考文献:
【关键词】岩土工程勘察;施工图审查;问题剖析
1、引言
岩土工程勘察的目的在于解决和处理建设工程中与岩土介质有关的问题,是建设工程中不可或缺的重要环节。各项工程建设在设计和施工之前必须按基本建设程序进行岩土工程勘察,岩土工程勘察的重要性和其质量的可靠性越来越为各级政府所重视。并于2000年开始实行施工图设计文件审查制度,对保证工程勘察设计质量起到了重要的作用,并取得了明显的成效。但是,在各级检查和施工图设计文件审查中,勘察问题仍旧突出。
2、岩土工程勘察中常见问题
2.1 勘察依据不充分、目的不明确
设计意图明确,才能有的放矢地合理布置工作量,解决工程设计和施工中的岩土工程问题。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)明确规定详勘时应“搜集附有坐标和地形的建筑总平面图,建筑物的性质、规模、荷载、结构特点,基础型式、埋置深度、地基允许变形等资料”。但不少勘察报告前期资料收集不全,拟建工程的结构形式、规划地坪标高、勘探点坐标等情况不清,设计单位的勘察技术要求缺乏。
对涉及公众利益方面的安全、环境环节不够重视,忽视对工程场地原有地形地貌、不良地质作用及地质灾害调查。
2.2 勘探工作量及测试取样分布不合理
GB50021-2001对不同建、构筑物的勘察间距、勘探点的数量、位置及深度布置都有明确规定。实际操作中不按规范要求布设计勘察点的情况十分普遍,甚至于在建筑物周边、角点没有勘察点,孔距超规范、孔深不合要求。如桩基勘察达不到GB50021-2001第4.9.2和4.9.4的规定;对需要进行建筑场地和液化判别的勘探孔孔深达不到深度要求;测试、取样孔小于勘探孔的1/3;测试取样达不到强制性条文规定。一些勘察企业在承担业务时,不按《原状土取样技术标准》(JGJ89-92)进行,只求满足取样或测试6件(次)的低层次要求。根本不考虑测试、取样的代表性和均匀性。对软弱下卧层不进行取样分析,甚至于为表面上满足不少于6件(组)的要求而将应当分层的层位加以合并,这样的勘察结果的合理性自然值得推敲,对设计的影响显而易见的。
2.3 勘察测试手段、方法的不适宜性
对勘探装备、勘探手段、取土器规格、取样方法的适宜性和合理性缺乏了解。如对静力触探装备不定期标定、贯入速率控制不严,甚至单纯采用静力触探来取代全部勘察工作;圆锥动力触探试验不连续、不提供综合修正结果;没有清除孔底废土就进行标准贯入试验,原位测试结果与现场鉴别及土工试验成果相悖的情况时有出现。岩层中钻进时,无岩芯取率、无法了解其钻探效果等。
2.4 土工试验及岩土参数选择
土是自然历史的产物,是由固、液、气组成的三相松散性材料,土质变化错综复杂。土工试验是岩土工程勘察的重要内容。GB50007-2002实施以后,土地试验的重要性被推向了新的高度。由于岩土的不均匀性和各向异性,试验仪器和操作方法的差异性及试验人员自身的素质问题,测试结果失真难以避免。故加强土工试验问题和试验成果的综合分析必不可少,这样才可能避免相关指标间的矛盾,更好地了解岩土的差异性,客观的评价地基土的强度变形特性。对试验成果根本不进行分析评价,仅仅作为附表附在勘察报告后,甚至勘察报告提供的有关参数与试验成果南辕北辙。常见的问题有:
①在提供岩土性状参数时一概以平均值以蔽之;
②原位测试结果与土工试验成果确定的岩土性状、状态强度相悖的现象时有出现而不究基原因;
③参数统计时对相关联参数如c与Φ、Es 与a1-2样本数往往不一致。
④根据岩土参数确定的地基土强度往往与推荐的结果不符;
⑤提出地基承载力指标时不了解容许承载力和极限承载力的内涵。
2.5 岩土分类、描述欠准确
文献⑴在第3.2、3.3款中增加了岩石完整性分类和对粘性土,粉土的光泽反应、摇震反应、干强度和韧性描述,弥补了其它鉴别方法的不足⑸。规范岩土描述,《土的分类标准》(GBJ145-90)⑸和国外通用技术标准⑹均有介绍。但作为勘察第一手资料,已严重影响到勘察成果的质量,甚至导致错误性结论。勘察报告中岩土分类、描述与相关分析测试结果不一致的现象比较突出。
2.6 岩土工程分析评价的深度不够
(1)地下水的分析评价
地下水的埋藏条件是地基基础设计和基坑设计施工十分重要的依据,地下水位的升降变化对基础影响极大。规范要求“查明地下水的埋藏条件,提供地下水位及其变化幅度”,“判定水和土的腐蚀性”,并对地下水的勘察要求、水文地质参数的测定、地下水作用的评价作了详细规定。
在施工图审查中,勘察单位对地下水的类型分析含糊,对多层地下水没有严格不分层观测地下水位,往往以混合水位替代,水样的分析数量不足,水质分析报告中不注明地下水的类型、腐蚀性评价不考虑环境类型和地层渗透性影响;对近年地下水的变化幅度,历史最高水位、最低水位更是避而不谈。对需要施工降水或隔渗工程不进行水文试验。
(2)岩土工程分析评价深度不足
规划GB50021-2001第14.3.3对岩土工程勘察报告基本内容进行了概括。缺乏有效的、实质性的岩土工程分析平价。对原始数据的合理可靠性不作深入探讨,仅作简单的数理统计,便作为其它分析的依据;在承载力的评价时,采用了多种手段、给出了相应的成果,但对各方法的适宜性不加分析,对不同方法产生的差异不作研究,常给出1个最低值了事,显然不符合岩土工程分析的基本原理。
3、原因分析
3.1 规范理解问题
对规范理解的分歧,不仅在勘察企业中普遍存在,在施工图审查专家的审查过程中也时有发生。勘察等级决定着勘察工作量的布置、勘察测试手段和勘察方法选择,勘察费用的收取,同时也是对企业市场准入的一道槛。但勘察等及与设计等级不尽一致,勘察企业承担任务范围的划分标准与设计单位承担任务范围的划分标准也不完全对应。
3.2 勘察市场问题
尽管国家对勘察市场的收费和承揽业务的规范法三令五申,但目前勘察市场依然混乱,竟相压价、转包、高额回扣、挂靠或出卖图章甚至伪造图章的现象仍然存在。虽然《建设工程勘察质量管理办法》要求“工程勘察企业应当加强职工技术培训和职业道德教育,提高勘察人员的质量责任意识。观测员、试验员、记录员、机长等现场作业人员应当接受专业培训,方可上岗。”但勘察劳务资质滞后,对勘察劳务从业人员的资格认定尚无约束机制。许多勘察单位外包、分包业务较多,勘察劳务人员没有接受任何行业培训,对相关勘察技术馈乏,必然导致勘察工作粗劣。
4、建议
目前,岩土工程勘察的地位和作用与国家和政府给予岩土工程的定位和期望仍有一定的差距。这固然与人们“重设计轻勘察”的思维定式有关,与我国勘察行业体制尚未健全有关,与勘察市场的恶性竟争有关。
(1)严格执行建设程序、规范市场行为、推行全程化监理
科学的建设程序应当遵循“先勘察、后设计、再施工”的原则。不按原则办事,必然会受到自然规律的惩罚。市场的规范,仅依靠勘察单位的自律机制是不够的,还需要建立有效的行业约束机制。一方面必须仰仗政府主管部门按国家的法律、法规,对项目招标投标和实施过程中的行为主体进行全面有效的监督管理,另一方面应积极推行工程监理全程化,采用事前、事中、事后控制相结合的方法,保证勘察质量和投资效益最大化。