時間:2023-05-05 17:01:21
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)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篇房屋設計論文,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
鋼筋混凝土房屋具有非常明顯的不可逆性,落成之后后期修正的難度較大,因此必須要將全部的難點疑點集中在設計環(huán)節(jié)加以妥善解決。鋼筋混凝土結(jié)構主要是由鋼筋與混凝土按照一定的比例配合而成的,兩者共同受力,是統(tǒng)一的工程結(jié)構,具有不可分割性。鋼筋混凝土房屋的主要承重構件就是鋼筋與混凝土,前者具有理想的抗拉性能,后者具有高度的抗壓性能,不同材質(zhì)的結(jié)合使用,能將抗拉性能與抗壓性能融合于一體,增強鋼筋混凝土房屋的梁柱、剪力墻、樓板等承載能力,產(chǎn)生良好的力學作用,是一種具有高度現(xiàn)實意義的房屋設計結(jié)構。
2鋼筋混凝土房屋設計中存在的問題與對策分析
2.1基礎結(jié)構方面
2.1.1地下室底板由于土地資源的緊張,業(yè)主為了最大限度地利用有限的土地資源,在進行鋼筋混凝土房屋設計的過程當中,往往會選擇加筑地下室,以擴充可使用的空間。對于存在地下室的鋼筋混凝土房屋而言,如果在設計的過程當中不注重地下室樓板的承載能力,很有可能會造成建筑物發(fā)生沉降或者是傾斜的問題,增加安全隱患。當?shù)叵率覙前逶O計承載力與實際承載力誤差大于20%的時候,混凝土底板就會出現(xiàn)裂縫,裂縫持續(xù)擴大,危及房屋與業(yè)主的安全。為了避免因地下室底板承載力不足而造成沉降,設計人員在進行設計的過程當中,可以著重在持力層與地下板之間規(guī)定要布置褥墊進行施工,降低附加應力的影響。
2.1.2防水功能鋼筋混凝土房屋的防水功能主要立足于柱下承臺的形式基礎方面,受柱下承臺的形式基礎的制約,整個房屋的基槽地模形狀往往會產(chǎn)生很大的變化,例如放坡、陰陽角等的位置與數(shù)量都會相應地改變與增多,增加防水工序的施工難度。為了進一步確保鋼筋混凝土房屋的防水性能,提高業(yè)主的居住質(zhì)量,設計人員需要就柱下承臺的形式基礎作出充分的調(diào)整,將自然因素納入設計考慮的范疇,如雨季與旱季的防水性能的要求,關鍵在于繪制包絡圖,參照包絡圖的相關數(shù)據(jù),對柱下承臺的形式基礎作出改變,使放坡以及陰陽角的位置與數(shù)量都趨于穩(wěn)定,彰顯鋼筋混凝土房屋防水功能的規(guī)律性,降低施工難度。
2.1.3外墻配筋在以往的鋼筋混凝土房屋設計工作當中,設計人員經(jīng)常采用的都是底部固結(jié)和頂部鉸接的計算模型以及單向板的計算方式,但是卻忽略了鋼筋結(jié)構的影響因素,如雙向板、梁柱鋼筋籠等方面,導致了計算結(jié)果與實際情況存在很大的誤差,無法保證外墻配筋比例的合理性與科學性。鑒于此,由于在鋼筋混凝土房屋設計當中,外墻配筋的計算方法多種多樣,缺乏統(tǒng)一的標準,筆者建議設計人員先行建立統(tǒng)一的計算方法使用制度,明確使用底部固結(jié)和頂部鉸接的計算模型以及單向板的計算方式的具體情況,縮小計算結(jié)果與實際情況的客觀誤差。
2.1.4獨立基礎鋼筋混凝土房屋的獨立基礎主要是天然地基錐體獨立基礎,存在明顯的基礎坡面,在以往的設計工作當中,存在著的明顯問題就是以1∶3的比例進行坡度規(guī)劃。而1∶3的比例由于基礎坡面的坡度過大,施工人員在進行混凝土搗實的時候,施工難度非常大,施工設備上不去,只能采用人工搗實的方法,施工效率低,搗實的質(zhì)量不理想。為了克服基礎坡面過大的問題,可以嘗試如下兩種的設計方法:一是按照1∶1的比例進行坡度規(guī)劃,使坡度盡量保持平緩。二是直接廢除椎體獨立地基的設計方法,建議采用階梯型基礎的設計方法,以保證鋼筋混凝土房屋獨立基礎的設計質(zhì)量。
2.2上部結(jié)構方面
2.2.1挑梁與墻體鋼筋混凝土房屋設計中挑梁與墻體部分的問題集中表現(xiàn)在挑梁變形與墻體外閃方面,因為鋼筋混凝土房屋結(jié)構的受力情況不均勻,容易出現(xiàn)局部受力過大的問題。為了避免挑梁變形與墻體外閃,設計人員可以在挑梁端頭設計的時候添加構造柱結(jié)構的設計,所謂的構造柱,即是通過在挑梁附近加筑一條梁柱,將每層的挑梁連接在一起,避免因局部受力過大而導致出現(xiàn)挑梁變形與墻體外閃的問題,其中的物理原理是:將本來集中在挑梁的壓力通過構造柱卸載到各層結(jié)構當中,將壓力分散,繼而消除挑梁變形與墻體外閃的問題。
2.2.2梁柱強度以往的鋼筋混凝土房屋設計工作普遍存在著“強柱強梁”的問題,“強柱強梁”即是立柱與橫梁的強度過大,對整個房屋結(jié)構造成硬性破壞。鑒于此,為了減輕房屋結(jié)構的硬性破壞,設計人員應該采用“強柱弱梁”的設計方法,即是立柱的強度系數(shù)略高于橫梁的強度系數(shù),這種設計方法,主要是針對在強烈地震之下,將損失降到最低而產(chǎn)生的,根木目標在于避免梁柱同時倒塌,使整個鋼筋混凝土結(jié)構的房屋瞬間崩潰,以保證梁先倒塌,柱后倒塌,提高鋼筋混凝土房屋的抗震性能,具體內(nèi)容可參閱《建筑抗震設計規(guī)范》(建標[2006377號])。
2.2.3鋼筋保護層厚度鋼筋混凝土構件的保護層厚度一直存在著取值過小的問題,舊版03G101標準圖集規(guī)定的混凝土保護層是從縱筋的最外皮到混凝土邊緣的距離,而新版11G101標準圖集規(guī)定的混凝土保護層則是從箍筋的最外皮到混凝土邊緣的距離,由于測量的具置發(fā)生了較大的變化,因此保護層的具體數(shù)值也要作出相應的調(diào)整,鋼筋的混凝土保護層厚度從墊層頂面算起應大于42mm,對梁類構件為-7—+10mm;對板類構件為-5—+8mm,其中的合理誤差在(1.00±0.85)之間。
2.2.4剪力墻目前,鋼筋混凝土房屋設計中剪力墻部分普遍存在的問題就是單肢剛度偏大,并且布置非常不均勻,為梁板等構件的設計帶來負面的影響,剪力墻單肢剛度偏大所造成的直接結(jié)果就是容易發(fā)生應力破壞。鑒于此,設計人員在進行第一級別剛度的剪力墻設計的時候,將其單肢剛度控制在4.5以上,同時總肢數(shù)應當在5以上,依照整體的框架結(jié)構,合理設計剪力墻。
3結(jié)束語
關鍵詞:房屋建筑;結(jié)構設計;問題
中圖分類號:TB482.2文獻標識碼:A文章編號:
引言:
近些年來,建筑行業(yè)異軍突起,一個城市的建筑行業(yè)直接標志著該城市的城市化水平,同時又對該城市人們居住和生活質(zhì)量產(chǎn)生了直接影響,然而,當前建筑施工企業(yè)又不能夠保證建筑工程的施工質(zhì)量,這也就對人們的生命和財產(chǎn)安全產(chǎn)生了很大威脅。筆者認為,房屋結(jié)構設計直接決定了建筑物最終的施工質(zhì)量。但是,在當前房屋結(jié)構設計領域中,存在著很多問題。下面論述了房屋結(jié)構設計中的常見問題。
1. 房屋結(jié)構設計中存在的問題1.1 一體化計算機程序的廣泛應用并沒有顯著提高結(jié)構設計質(zhì)量。(引1)
隨著計算機輔助設計(CAD)技術的發(fā)展,計算方法日益精確化,制圖方法中采用的平面表示法和各種標準圖相繼得到完善,建筑結(jié)構設計中存在的熱點問題也隨之發(fā)生了諸多變化,比如,結(jié)構整體內(nèi)力計算和分析非常容易實現(xiàn),而且出圖速度快,節(jié)點及其他。
細部表達圖紙量大為減少,長期困擾建筑結(jié)構設計的一些問題已經(jīng)得到較好的解決,同時以前不那么重要的問題則上升為困擾結(jié)構設計師的熱點和難點問題。一體化的計算機程序屏蔽了計算的過程,許多設計軟件并沒有明示軟件內(nèi)部的簡化方法和軟件的缺陷,使得一些計算和設計錯誤更難發(fā)現(xiàn)。
1.2 部分結(jié)構設計不合理如《建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2010》第7.1.8條(強制性條文)規(guī)定“底部框架-抗震墻結(jié)構,上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應對齊或基本對齊”。有些設計把底層設計成大空間,抗震墻很少,上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對齊,造成結(jié)構體系不合理,傳力不明確;有些設計中抗震分類、場地類別選用錯誤,導致整個結(jié)構設計錯誤。一些混凝土構件,特別是懸挑構件的最小配筋率達不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都達不到;有些設計中荷載取值沒有按規(guī)范要求來確定,存在漏算錯算現(xiàn)象;有些結(jié)構設計與提供的計算書不一致,結(jié)構強度遠遠低于計算結(jié)果,設計存在嚴重安全隱患。1.3 設計深度達不到規(guī)定要求由于設計人員沒有對一般房屋尤其是多層房屋設計引起高度重視,盲目參照或套用其他的設計的結(jié)果;或是由于設計過程中對設計規(guī)范和設計方法缺乏理解.因此在設計人員制作圖紙中存在“偷工減料”,設計粗糙,過于簡單。
2. 結(jié)構設計中要遵循的基本原則
房屋結(jié)構設計的主要目的是使建筑物安全和房屋能夠適應使用的要求,所以設計人員房屋在結(jié)構設計時要保證并遵循這四個基本原則:
(1)抓大放小;(2)多道防線;(3)剛?cè)嵯酀唬?)打通關節(jié)。
前三道原則很容易理解,對于原則四,所謂關節(jié),是指變化相聚之處,或變化出現(xiàn)的地方。 不同類型的構件相接處,同一構件截面改變之處,是關節(jié)。廣義上,諸如結(jié)構錯層之處,體量改變之處,轉(zhuǎn)換層亦是關節(jié)。對于復雜的結(jié)構體系,關節(jié)的復雜性難于預測和控制,即使從理論上保證了每個組成構件的強度和剛度,但因關節(jié)的普遍存在,力量的傳遞往往不能暢通而出現(xiàn)集中甚至中斷,破壞由此而發(fā)生。歷次災害表明,從節(jié)點開始破壞的建筑占了相當大的比例。所以理想的結(jié)構體系當然是渾然一體的----也就是沒有任何關節(jié)的,這樣的結(jié)構體系使任何外力都能迅速傳遞和消減。
3. 房屋結(jié)構設計地基與基礎
3.1 縱觀近些年的房屋結(jié)構設計質(zhì)量,不難發(fā)現(xiàn),很多低層房屋,(例如單建的物管用房、設備房等)并沒有地質(zhì)的詳勘報告,只是單純的依靠建設單位進行口頭闡述或者是籠統(tǒng)的對附近建筑物基礎設計資料進行參照就進行了施工圖的設計,房屋結(jié)構的地基與基礎設計必須要做到安全、合理、適用,要求設計人員必須要依據(jù)相關的地質(zhì)勘察資料,統(tǒng)一的考察多個方面的易損,從而進行房屋結(jié)構設計上部結(jié)構方寧和基礎類型的設計,單純的憑地耐力這一個數(shù)據(jù)時不安全和不全面的,要求我們更加不能夠盲目的認為將耐力容許值取小一些就萬無一失了。
4. 樓板設計常見問題 樓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(xiàn)設計質(zhì)量問題,有的還可能存在嚴重的質(zhì)量隱患。樓板設計中常見如下幾個問題。 4.1 設計時為了計算方便或因?qū)Π宓氖芰顟B(tài)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(tài)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(xiàn)裂縫。 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頂緊上部分的樓板、屋面板,這樣會給上部的板增加了一個中間支承點,使其變?yōu)檫B續(xù)板,支承點上部出現(xiàn)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(xiàn)裂縫。 雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產(chǎn)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)。有的設計為圖省事或?qū)Π迨芰φJ識不足,而取兩個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(jié)構構件存在質(zhì)量隱患,甚至出現(xiàn)開縫的現(xiàn)象。
5. 抗震結(jié)構設計房屋設計用從抗震要求出發(fā),進行合理的結(jié)構設計。
5.1 一定要重視概念設計,這是抗震設計的首道防線。
5.2 對一般多層砌體住宅結(jié)構,應優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構體系:縱橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ,沿平面內(nèi)宜對齊,沿豎向應上下連續(xù);樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。
5.3 對鋼筋砼多高層結(jié)構住宅,力求做到:框架與抗震墻等抗側(cè)力結(jié)構應雙向布置,以便各自承擔來自平行于該抗側(cè)力結(jié)構平面方向的地震力;框剪體系的各抗側(cè)力結(jié)構要形成空間共同工作狀態(tài),除了控制抗震墻之間樓屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外,還需采取措施,保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接;結(jié)構布置應盡量采用規(guī)則結(jié)構,對復雜結(jié)構,可以設置防震縫。
6.構造柱的設計
6.1一般來講,在磚混結(jié)構中,構造柱除可以提高墻體的坑剪能力之外,還可以與圈梁聯(lián)結(jié)在一起形成對砌體的約束,這樣的設計不僅可以限制墻體裂縫的開展,同時還可以維持豎向承載力,提高結(jié)構的抗震性。應避免在結(jié)構設計中,將構造柱作為承重柱使用的作法。這是由于如果構造柱一般生根于地梁中,沒有另設基礎,如果將構造柱作為承重柱使用,會造成構造柱提前受力,降低了構造柱對墻體的約束作用,柱底基礎的局部承壓強度必然不能滿足整體設計要求,柱底基礎一旦發(fā)生沖切或局部承壓破壞,就會出現(xiàn)裂縫。尤其是在結(jié)構遭遇地震作用時,應力會集中早構造柱位置,導致構造柱首先遭到破壞,這樣一來,構造柱不但起不到應有的作用,反而會成為房屋結(jié)構中的薄弱部位。因此,設計人員必須保證承重大梁下的柱子應按承重柱進行設計,若遇特殊情況,如梁上荷載較小,也可將構造柱布置在承重梁下方,但構造柱對下墻體的承壓和抗彎強度作用都不應考慮在柱承范圍之內(nèi)。
7.結(jié)束語
綜上所述,房屋結(jié)構的設計工作需要設計人員和建筑工程中所有的工作人員全力配合,才能從根本上消除設計質(zhì)量的隱患。建設工程是一種特殊商品,工程投資大、建設周期長,其工程設計質(zhì)量不僅關系到工程的投資效益、使用要求,而且直接關系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全。針對當前設計質(zhì)量狀況,設計單位應加強內(nèi)部的質(zhì)量管理,設計管理部門要加大對設計質(zhì)量的監(jiān)督管理,結(jié)合施工圖設計審查、專項檢查、質(zhì)量抽查等工作,加強對業(yè)主、勘察、設計單位的市場監(jiān)管力度。特別是設計單位在進行房屋結(jié)構設計時必須在滿足國家設計規(guī)范要求的前提下,加強房屋結(jié)構的概念設計和地基設計,才能提高房屋結(jié)構設計水平,確保房屋設計質(zhì)量不斷提升,以使房屋的結(jié)構設計工作做到更安全、更合理。
參考文獻:
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論文摘要:本文主要對砌塊結(jié)構幾種常見墻體裂縫進行深入研究,通過對裂縫產(chǎn)生原因的分析,并結(jié)合本人多年參與現(xiàn)場施工管理所積累的些許經(jīng)驗,提出了一系列有針對性的技術防治措施,并指出了相關施工注意事項,以期通過加強對施工過程的質(zhì)量控制,從而來達到防范和控制墻體裂縫的目的。
砌塊房屋建成之后,由于在使用過程中的種種原因,可能會出現(xiàn)各種各樣的墻體裂縫。然而,在一般情況下,墻體裂縫基本上可分為受力裂縫和非受力裂縫兩大類。各種荷載直接作用下墻體產(chǎn)生的相應形式的裂縫稱為受力裂縫。而砌體收縮、溫濕度變化、地基沉降不勻等引起的裂縫是為非受力裂縫,又稱變形裂縫。對此,為了能讓我們更清楚地了解非受力裂縫,本文將重點討論由溫度和收縮變形所引起的兩類墻體裂縫。
1 非受力墻體裂縫的產(chǎn)生原因
溫度變形所引起的裂縫。混凝土小型砌塊砌體的線脹系數(shù)為10×10-6/℃,比磚砌體的大一倍,因此,小型砌塊砌體對溫度的敏感性比磚砌體高,更容易因溫度變形引起裂縫。由于溫度變形引起的墻體裂縫的形狀和部位砌塊房屋和磚砌體房屋是相類似的,只是帶有砌塊的特點而已。
多層砌塊房屋的頂層墻體和磚砌體房屋一樣是最容易出現(xiàn)溫度裂縫的。盡管混凝土砌體墻體的線脹系數(shù)與頂蓋混凝土板的線脹系數(shù)沒有差別,但在夏季陽光照射下兩者之間還是存在一定的溫差。夏季在陽光照射下,屋面上表面最高溫度可達40℃~50℃,而頂層外墻平均最高溫度約為30℃~35℃。屋頂和頂層外墻存在10℃~15℃的溫差。在寒冷地區(qū),屋蓋結(jié)構層上面依次設有隔氣層、保溫層、找平層和防水層。頂蓋結(jié)構有保溫層的保護,它與外墻的溫差按理應有所減少。但是,可能保溫層不夠厚,或防水層滲漏,保溫層浸水,降低了保溫隔熱效果,這時兩者溫差還是有可能引起墻體的開裂。
在實際工程中我們發(fā)現(xiàn),單是保溫層上的水泥砂漿找平層(厚20mm,實際施工時往往超厚)在外界溫度變化下的伸縮變形也能將外墻推裂。因為按現(xiàn)有的建筑構造定型節(jié)點圖,砂漿找平層一直鋪到女兒墻根部,不但不斷開不留空隙而且在邊端還要加厚,堆成三角形(便于做泛水)。找平層雖薄但在平面內(nèi)還是有相當大的剛度,其上面的卷材防水層是沒有隔熱效果的,夏季陽光直接照射下找平層伸縮導致墻體開裂就不足為奇了。在頂蓋與外墻存在一定溫差下,導致兩者溫度變形不協(xié)調(diào),產(chǎn)生墻體裂縫。當外界溫度升高時,混凝土頂蓋變形大,墻體變形相對較小,使屋蓋受壓,墻體受拉、受剪。在房屋頂層兩端受力最大,往往沿窗口對角線方向呈現(xiàn)八字裂縫,還會在頂蓋標高處墻體產(chǎn)生水平裂縫(頂蓋板推外墻),有女兒墻時,還會使女兒墻開裂或外傾。
這種溫度裂縫是有明顯的規(guī)律性:兩端重中間輕,頂層重入下輕,陽面重陰面輕。由于頂蓋的溫度伸縮也會引起與外縱墻相連的頂層橫墻的開裂,一般位于大棚下靠近外墻處出現(xiàn)斜向裂縫。頂層墻體開裂裂縫形態(tài)與圈梁設置方法有明顯的關系,但僅靠圈梁的設置并不能阻止墻體裂縫的產(chǎn)生。頂層圈梁上直接鋪設屋面板時,當屋面板坐漿與圈梁結(jié)合較好時,圈梁下仍可能出現(xiàn)斜裂縫。如果結(jié)合較差,有可能產(chǎn)生水平裂縫。
收縮變形所引起的裂縫。黏土磚是燒結(jié)而成的,成品干縮性極小,所以磚砌體房屋的收縮問題一般可不予考慮。
小型空心砌塊則是混凝土拌合物經(jīng)澆筑、振搗養(yǎng)生而成的。混凝土在硬化過程中逐漸失水而干縮,其干縮量因材料和成型質(zhì)量而異,并隨時間增長而逐漸減小。以普通混凝土砌塊為例,在自然養(yǎng)護條件下,成型28d后,收縮趨于穩(wěn)定,其干縮率為0.03%~0.035%,含水率在50%~60%左右,砌成砌體后,在正常使用條件下,含水率繼續(xù)下降,可達10%左右,其干縮率為0.018%~0.07%左右,干縮率的大小與砌塊上墻時含水率有關,也與溫度有關。
對于干縮已趨穩(wěn)定的普通混凝土砌塊砌體,如再次被浸濕后,會再次發(fā)生干縮,通常稱為第二干縮。普通混凝土砌塊在含水飽和后的第二干縮,其穩(wěn)定時間比成型硬化過程的第一干縮時間要短,一般為15d左右。第二干縮的收縮率給為第一干縮的80%左右。砌塊上墻后的干縮,引起砌體干縮,而在砌體內(nèi)部產(chǎn)生一定的收縮應力,當砌體的抗拉、抗剪強度不足以抵抗收縮應力時,就會產(chǎn)生裂縫。因砌塊干縮而引起墻體裂縫,這在小型砌塊房屋是比較普遍的。在內(nèi)外墻、在房屋各層均可能出現(xiàn)。干縮裂縫形態(tài)一般有幾種,其一是在墻體中部出現(xiàn)的階梯形裂縫,其二是環(huán)塊材周邊灰縫的裂縫,其三在外墻多反映在窗下墻,出現(xiàn)豎向均勻裂縫,其四在山墻等大墻面由于收縮還會出現(xiàn)豎向、有的是水平向裂縫。收縮裂縫一般多表現(xiàn)在下部幾層,這是由于墻面的收縮變形受基礎及橫墻的約束所致。有的砌塊房屋山墻大墻面中間部位,出現(xiàn)了由底層一直伸到3、4層的豎向裂縫。
由于砌筑砂漿的強度等級不高,灰縫不飽滿,干縮引起的裂縫往往呈發(fā)絲狀而分散在灰縫隙中,清水墻時不易被發(fā)現(xiàn),當有粉刷抹面時便顯露出來。干縮引起的裂縫寬度不大,且裂縫寬度較均勻。砌塊上墻時含水率較大,經(jīng)過一段時間后,砌體含水率降低,便可能出現(xiàn)干縮裂縫。即使已砌筑完工的砌體無干縮裂縫,但當砌塊因某種原因再次被水浸濕后,出現(xiàn)第二干縮,砌體仍可能產(chǎn)生裂縫。
2 非受力裂縫的防治措施
砌塊房屋溫度、收縮裂縫的產(chǎn)生涉及砌塊生產(chǎn)、房屋設計、施工質(zhì)量等諸多方面,因此裂縫的防治也應從各個方面、諸多環(huán)節(jié)采取措施才能見效。從房屋設計方面來說,除了應遵循《混凝土小型空心砌塊建筑技術規(guī)程》JGJ/T12004墻體防裂的主要措施條款外,還可根據(jù)實際情況采用以下砌塊房屋變形裂縫的防治措施:
鑒于混凝土砌塊砌體的線脹系數(shù)比磚砌體大一倍,因此砌塊房屋溫度伸縮縫的最大間距應該比磚砌體房屋短,砌體結(jié)構設計規(guī)范修訂組已擬出修改方案,即將規(guī)范中伸縮縫的最大間距表數(shù)值乘以0.75后采用,例如磚砌體的間距為50m,砌塊房屋的伸縮縫間距則為37m左右,有的地區(qū)擬改為35m,因為恰好相當于住宅樓兩個單元的長度,處理方便一些。
溫差產(chǎn)生裂縫主要在房屋頂層,前面溫度應力計算表明,采用再高的砂漿強度也難以抵抗溫差產(chǎn)生的拉、剪應力。所以考慮降低溫差的措施和采取“抗”、“放”結(jié)合的策略才是較好的方案。增加房屋蓋保溫性能,防止屋面滲漏,這是建筑節(jié)能的需要,同時也可達到降低屋蓋結(jié)構層溫差的目的。增加頂層圈梁的平面布置密度,加強頂層內(nèi)外縱墻端開間門窗洞口周邊的抗力(門窗洞邊設鋼筋混凝土芯柱,設鋼筋混凝土窗臺梁)。一句話:用配筋的方法來抵抗溫度應里。在屋蓋承重板的適當位置設滑動支座,則是“放”的有效措施。但應考慮抗震構造允許的范圍內(nèi)。例如,做成允許微動而不滑走的構造,滑動支座縱橫向錯開,或只設兩端部開間屋面板的滑動屋,削弱屋面板與圈梁的連結(jié)等等。
改變屋頂建筑構造定型圖的做法,將砂漿找平層與周邊女兒墻斷開留出溜槽,用松軟防水材料填塞,找平層本身宜分割成4m×6m左右的分格塊,這種措施不影響房屋使用功能,而至少能緩解頂層溫度變形的危害。
作為頂層砌體墻體,最好考慮設間距為兩、三個開間的局部墻面控制縫,此時頂蓋的構件和圈梁可連通,雖然不如國外每開間設縫的效果,但必能大大緩解溫差作用。
砌塊墻體收縮引起的裂縫主要表現(xiàn)在底部1、2層,因為基礎的約束比較強。砌塊墻體的收縮應力相當于溫差30℃左右的溫度應力,所以收縮裂縫開展比溫差變形還要嚴重。除了增強底層砂漿強度、用芯柱加強洞口邊、窗下墻帶配水平鋼筋網(wǎng)片、灌實砌塊孔洞等之外,也宜考慮設置墻面的控制縫。
結(jié)束語
由上述可知,砌體結(jié)構樓房,由于在建造過程中以及建成后受外部環(huán)境、材料本身特性以以及工藝砌造水平的影響大,因此,才給這些非受力墻體裂縫的存在和發(fā)展留下了可乘之機。對此,只有當我們仔細地去分析每一種墻體裂縫的產(chǎn)生原因,并在施工過程中加以克服、引起注意,這樣才能從根本上有效地去防范裂縫,從而達到控制和處治的目的。
參考文獻
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為保證住宅建筑項目能夠順利連續(xù)推進,確保建筑方的利益和建筑物的質(zhì)量,在建筑工程進行中采用全面的質(zhì)量管理對建筑過程進行質(zhì)量控制是目前建筑管理中應用較廣泛的管理手段。通過介紹全面質(zhì)量管理的特點,結(jié)合防水工程的實際情況,探究建筑防水施工工藝在住宅建筑工程項目中的應用。
關鍵字:防水;地下室;屋面
中圖分類號:TU57文獻標識碼: A
一、防水工程施工的特點
根據(jù)防水功能要求和防水層所處的工作環(huán)境條件,防水工程具有自己的特點。防水功能要求高的部位,要求做到滴水不漏。防水層所處的工作環(huán)境條件差,施工層面可能在地下、地上、室內(nèi),施工的建筑部位可能是地下的構筑物、屋面、墻面、樓地面。因此,其質(zhì)量不但受防水材料、施工部位等的影響,還受大氣自然環(huán)境、自身結(jié)構變形和相鄰層次質(zhì)量等條件的影響。
材料品種多,隨著科學技術的不斷發(fā)展,防水材料日益豐富,不同的材料有各地的特點,施工時應根據(jù)不同的質(zhì)量要求選擇不同的材料。
施工工期長,由于防水工程施工工藝復雜,工程量大,質(zhì)量要求高,施工時間一般較長。
薄弱部位多,施工縫,變形縫,后澆帶,螺栓,陰陽角等節(jié)點都是防水薄弱部位,需要采取不同的防水措施,才能達到防水的目的。
二、地下室工程防水
各種房屋的地下室及不允許進水的地下構筑物,其墻與底面長期埋在潮濕的土中或浸在地下水中。為此,必須做好防潮和防水處理,在高層建筑中,由于深基礎的設置或建筑功能的需要,一般設有一層或數(shù)層地下室,其對防水功能的要求就較高。
1.地下卷材防水施工
地下室卷材施工一般鋪貼在建筑結(jié)構的外側(cè),由于防水層處于迎水面,在水壓力的作用下緊貼在結(jié)構上,因此防水效果好,不宜脫落,滲漏的可能性較小,這種做法稱為“外防水”。外防水施工有“外貼法”和“內(nèi)貼法”兩種方法,外貼法是先在墊層上鋪貼底板卷材,然后進行結(jié)構混凝土施工,再將里面卷材防水層直接鋪設在需防水結(jié)構的外墻外表面上;內(nèi)貼法是澆筑混凝土墊層后,在墊層上將永久性保護墻全部砌好,將卷材鋪設在永久性保護墻和墊層上,再進行結(jié)構混凝土施工的方法。
(1)卷材鋪貼要求。地下防水層及結(jié)構施工時,地下水位要設法降至底部最低標高下300mm,并防止地面水流入,否則應設法排除,卷材防水層施工時,氣溫不宜低于5度,最好在10-25度進行,卷材長、短邊接頭寬度應不小于100mm,上下兩幅卷材壓邊應錯開距離不小于1/3幅寬。
(2)卷材的搭接縫以及附加補強膠條的粘結(jié)必須牢固,封閉嚴密,不允許有皺折、孔洞、翹邊、滑移或存在滲漏水隱患的其他外觀缺陷。
2.注重防水構造施工的質(zhì)量控制
(1)底板和墻的交接處嚴禁留施工縫,如需留設,則一定要留設在墻身距底板500左右處,而且最好呈槎(凸)形;
(2)設金屬止水板時,寬度和厚度要符合規(guī)范要求并按要求焊接接頭,為錨固牢靠,兩邊應做好短鋸齒狀;
(3)變形縫處的橡膠止水帶,一定要使兩邊的拉鐵絲固定在鋼筋上,澆注混凝土時嚴防從一側(cè)傾倒,振搗時兩邊均勻插振,以確保止水帶的準確位置;
(4)穿墻套管,一定要在中部位置焊上金屬止水盤,并預埋準確;支模用的穿墻螺栓也要在中間焊接金屬止水盤,拆模后抹灰前要貼墻割斷,并用油漆防腐。凡容易形成滲水通道的地方均應焊上金屬止水盤。
3.剛性防水附加層
地下室工程以鋼筋混凝土結(jié)構自防水為主,并不意味著其他附加防水層的做法不重要,因為大面積的防水混凝土難免會有缺陷,另外防水混凝土雖然不透水,但透濕量還是相當大的,故對防水、防濕要求較高的地下室,還必須在混凝土的迎水面做剛性或柔性附加防水層。
(1)剛性防水層與基層之間應設置隔離層,減少因結(jié)構變形對剛性防水層產(chǎn)生不利影響,常用隔離層材料為低強度砂漿或干鋪卷材等。
(2)剛性防水層與山墻女兒墻以及突出屋面交接處變形復雜,易于開裂而造成滲漏,故應在這些部位留設縫隙,并用柔性密封材料進行處理,以防滲漏。
4.聚氨酯涂膜防水施工工藝
聚氨酯涂膜防水材料是雙組分化學反應固化型的高彈性防水材料。
(1)為了防止地下水或地表滯水的滲透,確保基層的含水率能滿足施工要求,在基坑的混凝土墊層表面上,應抹20mm左右厚度的無機鋁鹽防水砂漿,要求抹平壓光,不應有空鼓、起砂、掉灰等缺陷。立墻外表面的混凝土如有水泡、氣孔、蜂窩、麻面等現(xiàn)象,應采用加入水泥量15%的高分子聚合物乳液調(diào)制成的水泥膩子填充刮平。陰、陽角部位應抹成小圓弧。
(2)底板、墻板和頂板防水施工一般先后進行。每個部位施工前,宜先根據(jù)防水施工面積、施工工藝和方法、施工人員數(shù)量和施工功效等合理劃分施工區(qū)域,先涂布距上料點遠的部位,后涂布近處。
三、建筑防水施工工藝在住宅項目中的應用
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,各類工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模不斷擴大,伴隨著產(chǎn)品的誕生,大量酸性尾氣不斷向空氣中排放,造成我國大部分地區(qū)出現(xiàn)酸雨現(xiàn)象,因此,對住宅建筑屋面及墻面的防水技術提出了更高的要求。下面從防水材料,房屋設計技術,防水施工技術三個方面對建筑防水施工工藝在住宅項目中的應用進行簡單的闡述。
(1)選用性能好的防水材料
隨著經(jīng)濟、工業(yè)和技術的發(fā)展,屋面建筑的防水技術也有了較好的改進,防水材料的性能也越來越符合質(zhì)量標準的要求,這對于提升屋面防水建筑施工技術有很大的促進作用。性能較好的防水材料,對于積水的腐蝕可以有效的進行抵抗,從而保證建筑物的質(zhì)量,防止漏水、滲水問題的發(fā)生。同時,性能較好的防水材料還可以提高建筑物的抗腐蝕能力,對屋面建筑物進行有效的保護,提高建筑物的質(zhì)量,延長建筑物的使用壽命。
(2)對屋面排水系統(tǒng)進行合理設計
屋面的排水系統(tǒng)設計直接關系到積水是否可以順利排出,減少對建筑物的腐蝕,因此,對屋面排水系統(tǒng)進行合理有效的設計,必然可以改進屋面防水建筑施工技術,及時排走污水,保證建筑物不被污水腐蝕。屋面排水系統(tǒng)的合理設計,是提高屋面防水建筑施工技術的有效措施,而防水建筑施工技術的進步,對于穩(wěn)定人們的生活,促進建設行業(yè)的發(fā)展有著直接的決定作用。所以,合理設計屋面排水系統(tǒng),是提高屋面防水建筑施工技術的直接影響因素。只有設計出科學合理的排水系統(tǒng),才能夠有效的排除積水,為保證建筑物的質(zhì)量提供有效的防護措施,達到延長建筑物使用壽命的目的,同時也能更好的促進建筑物的良性發(fā)展
(3)建立健全防水建筑施工技術質(zhì)量體系
“無規(guī)矩不成方圓”,科學合理的質(zhì)量管理體系是對施工質(zhì)量的強有力保證,只有建立健全關于屋面防水建筑施工技術的質(zhì)量監(jiān)管體系,對屋面防水建筑施工技術進行嚴格要求,才能夠保證防水技術符合質(zhì)量標準,才能夠防止漏水、滲水等關乎建筑物質(zhì)量的問題發(fā)生。對屋面防水工程施工嚴格的進行質(zhì)量控制,是保證屋面防水建筑施工技術符合質(zhì)量要求,提高建筑物質(zhì)量,保證建筑物使用年限的決定性因素。建立健全的防水建筑施工技術質(zhì)量監(jiān)管體系,必將提升防水工程建設的質(zhì)量,從而有效提高建筑物的質(zhì)量,為建筑行業(yè)的快速發(fā)展保駕護航。
四、結(jié)束語
加強對建筑地下室和屋面防水施工的管理,可以有效的保障房屋建筑的施工質(zhì)量,同時也可以減少因屋面滲漏造成的經(jīng)濟損失,同時又可以保證人們的正常生活秩序,從而提高人們生活水平和質(zhì)量,保證社會的安全穩(wěn)定發(fā)展。只有保證了社會發(fā)展的穩(wěn)定,才能夠更好的推動國民經(jīng)濟的發(fā)展,達到實現(xiàn)國民經(jīng)濟健康良性發(fā)展的目的。
參考文獻:
[1]高純 大坡度薄板屋面施工技術 [期刊論文] 《施工技術》 ISTIC PKU -2005年10期
關鍵字:磚混房屋結(jié)構;抗震;設計
Abstract: The multi-storey brick masonry is the most widely used of building a building structure; it has a selection of convenient, simple construction, short construction period and low cost. Shock resistance are the important factors should be considered when the housing and construction design, this paper explores the multi-storey brick and concrete housing structure should be noted that in the seismic design process.Key words: brick masonry structure; earthquake; design
中圖分類號:TU973+.31文獻標識碼: A 文章編號:
磚混房屋結(jié)構是目前我國多層建筑中應用最廣泛的建筑形式,據(jù)統(tǒng)計,我國民用住宅建筑中大量采用這種形式。磚混結(jié)構是指采用磚(包括普通磚、多孔磚、混凝土小型空心砌塊等)和混合砂漿砌筑而成的建筑結(jié)構。多層磚混房屋的建筑材料及連接方式是決定建筑抗震性能的主要因素。汶川地震是我國近年來破壞性最強的地震災害,汶川地震中倒塌的學校大都是磚混結(jié)構,砌體結(jié)構材料的整體性差是導致校舍坍塌的主要原因。因此,在房屋的抗震設計過程中,我們主要是考慮建筑的整體性、抗剪能力以及結(jié)構的延性。根據(jù)現(xiàn)行建筑抗震設計規(guī)范、砌體結(jié)構設計規(guī)范,從建筑結(jié)構設計角度出發(fā),多層磚混房屋抗震設計應注意以下幾個方面。
一、控制砌體房屋的層數(shù)及總高度
實踐證明,砌體房屋的層數(shù)與它的地震程度成正比關系,即房屋的總高度越高,那么發(fā)生地震時,它的破壞性也越大。因此,在建筑的設計過程中,我們要適當控制建筑的高度設計。我國多層砌體房屋的總高度及層數(shù)應滿足現(xiàn)行建筑抗震設計規(guī)范(GB50011—2010),見表7.1.2:
建筑房屋底部的傾覆力隨層數(shù)及高度的增加而增大,當傾覆力矩增大到一定程度,就會使底部墻體產(chǎn)生過大的壓力或剪切力而被破壞。因此,減少房屋層數(shù)是改善其抗震性設計的一個有效途徑。
二、合理布置建筑平面和立面
建筑平面和立面的設計是房屋設計中的主要內(nèi)容。抗震設計中,應盡量遵循建筑平面規(guī)則、立面簡潔的原則,使得結(jié)構質(zhì)量中心和剛度中心一致。如果房屋的平面和立面設計不規(guī)則,那么建筑的結(jié)構質(zhì)量中心和剛度中心不重合。一旦發(fā)生地震,由于地震產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應,這樣會加大地震的破壞力度。結(jié)構設計時,對于體型不規(guī)則的房屋,我們要注意偏離結(jié)構剛心遠端墻段的抗震驗算。房屋平面布置時輪廓凹凸尺寸及樓板局部開洞口均不應過大,具體規(guī)范有要求,另外設計的時候,應該盡可能的降低房屋的重心,不采用錯落的立面。雖然按照人們的習慣,建設設計的造型應該力求新穎,但是考慮到抗震設計要求,通常建筑設計不應采用嚴重不規(guī)則的設計方案。對于體型復雜,平面又特別不規(guī)則的建筑,我們通常將建筑布局分割成幾個相對規(guī)則的小單元,然后在適當?shù)牟课辉O置防震縫。在實際的建筑設計中,在滿足使用功能要求的前提下,設計師應盡可能的兼顧建筑造型,使建筑的平面和立面盡可能設計得比較規(guī)則、簡潔,從而提高房屋建筑的抗震性。
三、合理布置縱墻和橫墻
縱、橫墻體是多層磚混房屋的主要承重構件,合理布置縱、墻體能有效提高房屋抗震性能。多層磚混房屋的縱、橫墻體布置應力求均勻,使得縱橫墻共同承擔房屋荷載 。我們看到在農(nóng)村地區(qū)的許多多層磚混房屋采用縱墻或橫墻承重,非承重方向的約束墻體少,這樣的房屋空間剛度和整體性較差,抗震能力大大降低低。墻體布置時,我們應在兩個方向適當布置縱橫墻混合承重,這樣一來限制了縱、橫墻的側(cè)向變形,增強房屋整體性和空間剛度,對抗彎、抗剪都非常有利。我們通常采用縱墻貫通的平面布置方式,某些特殊情況下,縱墻不能貫通布置時,我們可以采用在縱、橫墻交接的地方適當增設構造配筋,必要的時候還可以每隔一定高度放置水平拉結(jié)構筋。另外應注意房屋縱橫墻上不宜開設大洞口。
四、增強砌體房屋的剛度及整體性
前面已經(jīng)提到增強房屋整體性和空間剛度能夠改善房屋抗震性能,多層磚混房屋結(jié)構的抗震性設計主要是加強空間剛度結(jié)構體系的整體剛度和整體穩(wěn)定性。樓板要有較大的水平剛度,采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板能夠大大增加房屋水平剛度。現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋是目前應用最廣泛的抗震構件,具有整體性好、水平剛度大的優(yōu)點,而且可以消除滑移、散落等問題。采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋設計后,不僅房屋的整體性和剛度得到很大加強,而且對平面上墻體對齊的要求也可以適當放寬。因為砌體結(jié)構是以剪切變形為主的,這種情況下,層間變形是我們可以控制的。較強的樓板及屋蓋還是良好的荷載傳遞的良好構件,當上下墻體不對齊時,現(xiàn)澆樓板及屋蓋能起到一定的傳遞水平力的作用。總之,現(xiàn)澆樓板及屋蓋是一種較理想的抗震構件,而且在適當?shù)牟课辉鲈O構造柱,配置些構造鋼筋,能夠提高房屋結(jié)構整體的穩(wěn)定性,從而提高房屋抗震能力。
五、適當位置布置房屋圈梁和構造柱
圈梁的布置是多層混轉(zhuǎn)房屋抗震設計中一種有效的抗震措施。在多層磚混房屋中設置水平圈梁,可增加內(nèi)外墻的連接,從而提高房屋的整體性。設置圈梁以后,可以使樓蓋與縱、橫墻構成整體的箱形結(jié)構,這樣可以增加預制板的穩(wěn)定性,防止預制板的散落,使磚墻出平面倒塌的可能性大大降低,以充分發(fā)揮各片墻體的抗震能力。設計的時候,圈梁一般作為邊緣構件,它對裝配式樓、屋蓋在水平面內(nèi)有約束作用,可以提高樓蓋、屋面的水平剛度。圈梁和構造柱一起可以限制墻體裂縫的開展,提高墻體的抗剪能力。另外圈梁的設計還可以減輕地震時地基不均勻沉陷造成的地表裂縫的影響。
五、增加墻體面積與提高砂漿強度
震害調(diào)查表明,墻體面積越大,砂漿強度等級越高,多層磚混房屋的抗震能力就越強,因此,提高墻體面積和砂漿強度能夠減輕地震的破壞程度。實驗證明,若是6層磚混房屋,上面幾層的地震作用較小,底下一層、二層的地震影響比較大,抗震計算不滿足要求,如果改變墻體的承載面積,如將部分的240mm寬的承重墻改為360mm,提高砂漿的強度等級,如將砂漿等級從M5體高到M10,則能夠使抗震滿足要求。同樣的,高層建筑也可以通過增加底部墻體面積和提高砂漿強度提高房屋的抗震性能。
七、墻段內(nèi)設置水平鋼筋
在抗震演算過程中,多層磚混房屋的底層往往不容易滿足抗震要求,因此,我們要采取適當?shù)拇胧┰鰪姷撞康目拐鹉芰Α?/p>
我們常采用的方法是在抗震力不夠的承重墻內(nèi)配置水平鋼筋,使得地震力由砌體和水平筋共同承擔。而且在墻內(nèi)設置水平筋可以減少墻體的脆性,增加延性,從而提高抗震能力。實驗表明,水平鋼筋宜采用HPB235、HRB335鋼筋,配筋率不應小于0.07%,也不宜大于0.17%,間距不應大于400mm;鋼筋錨固長度不宜小于180mm。
八.其他措施
以上內(nèi)容是多層磚混房屋建筑抗震設計總體時應該注意的總體方向,下面再介紹一些設計過程中要注意的細節(jié)問題。例如,控制房屋的高寬比;多層磚混房屋的樓梯間應設置在每個單元中部,不能靠近山墻處,對于突出屋頂?shù)臉翘蓍g設計,構造柱應延伸到頂部與頂部圈梁連接。如果需要設置電梯,電梯對樓板有較大的削弱作用,布置時應盡量避開端角和凹角。如果是純框架結(jié)構,那么電梯井不應采用鋼筋混凝土井筒。房屋的局部尺寸應滿足抗震規(guī)范的限值要求。對于高層建筑,設計的時候不能錯層,即不能將層高不同的兩部分結(jié)合在一座建筑中,這樣抗震效果很差。我們應采用防震縫分開為兩座單獨的建筑,主樓和裙樓的關系要鮮明的表達出來,而且要聯(lián)合得牢固。
總之,地震是破壞程度極大的自然災害,給國家和人民帶來巨大的損失,我們要吸取汶川地震的教訓,防患于未然,建筑設計必須考慮房屋的抗震性。本文從八個方面,對多層磚混房屋結(jié)構抗震設計過程中應該注意的問題進行了總結(jié),僅供同行參考。
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關鍵詞:東北傳統(tǒng)民居;取暖措施演變;新挑戰(zhàn);生態(tài)循環(huán)
中圖分類號:B845文獻標識碼: A
通過在東北滿族民居所處自然環(huán)境因素影響下,對民居建筑取暖措施演變過程研究。在建筑空間結(jié)構方面進行分析,包括滿族民居建筑的平面布局形式,以及建筑墻體及其他構件的分析,對東北滿族民居取暖措施演變過程進行較詳細的分析。以及在滿族民居的基礎上衍生出更為系統(tǒng)的皇家取暖措施。在滿族民居現(xiàn)有的基礎上,現(xiàn)代居住者對民居空間品質(zhì)提出新的要求。在對承載歷史文化的東北滿族傳統(tǒng)民居的基礎上營造一個具有良性生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)和民族特色的現(xiàn)代居住環(huán)境。
一、地域自然氣候特點、成因要素
東北地區(qū)是我國地理位置中維度最高的一個區(qū)域,此區(qū)域主要受溫帶的大陸性季風氣候干擾,主要的氣候特點可概括為:寒冷的冬季持續(xù)時間長,溫暖、潮濕的夏季持續(xù)時間短。因為極地的西伯利亞寒流的作用,東北地區(qū)的冬季吹西北風且,使得氣候寒冷而干燥,也因此東北地區(qū)與位于相同的緯度的其他地區(qū)比較,屈居最寒冷之首。而因為低緯度的海洋濕熱氣流的作用,東北地區(qū)的夏季溫度則比位于相同緯度的其他地區(qū)高。由此可見,較之同緯度的其他地區(qū),我國的東北地區(qū)的每年溫差是最大的,早春多為寒潮,夏季短促炎熱,冬季寒冷、干燥且持續(xù)時間長。受這些自然環(huán)境的要素的影響,關于東北民居的建筑結(jié)構,其平面布局同其他地區(qū)的平面布局產(chǎn)生了明顯的差異。在與同緯度的其他地區(qū)作相比時不難發(fā)現(xiàn),我國東北地區(qū)的冬季陽光輻射較大,日照的時間通常比較長,故太陽能資源非常豐富,所以東北民居在抵御嚴寒冬季汲取太陽能方面做出了許多相應的措施。
二、簡要論述東北地區(qū)滿族房屋的采暖措施
東北滿族民居采暖措施的形成與發(fā)展深受其所處當?shù)睾涞臍夂蛞蛩氐挠绊憽|北滿族一年有一半的時間是冰雪覆蓋,防寒是民居應該具備的最基本的功能之一,受當時取暖技術限制,先民只能被動的適應自然。為抵御寒冷的氣候,民居主要以地穴式和半地穴式為主,地下部分的深淺直接影響了民居冬季御寒保暖性,富戶人家的居室不僅大而且深,不僅抵御了寒冷的氣候,同時也防止了野獸的侵襲。滿族居民在建造房屋時借鑒漢族的取暖方式,結(jié)合當?shù)靥攸c建造出了具有東北地域特色的取暖措施,包括墻體的應用,門窗的處理以及火炕技術的改善等。通過這些方法改善漫長而寒冷不適宜居住的冬季環(huán)境。
三、簡要論述東北地區(qū)滿族房屋的采暖設備與方法
(一)與東北地區(qū)氣候條件相適應的滿族房屋的分布及格局
東北滿族民居采用疏松的行列式布局形式,這種布局的特點在于很大部分的建筑中均可位于良好的朝向,使得大部分的建筑物可獲取充足的日照時間、采光且有利于通風。建筑大多坐北朝南,主要的出入口設在南面,目的是為獲取更多的陽光,以此適應漫長的冬季對采光的需求。冬季,在來自北方冷空氣的作用下,位于北向位置的墻體對寒冷季風起到阻隔的作用,建筑北面外墻開口大小直接影響了室內(nèi)的散熱量,北面墻體開口越大,室內(nèi)空氣的對流速度越強,較大的空氣流通加大了室內(nèi)散熱量,因此東北滿族民居建筑北向開口很少。
(二)火炕在東北地區(qū)滿族傳統(tǒng)民居的演變歷程中發(fā)揮的影響
在滿族房屋的設計建造中,取暖是房屋建設的重中之重,同時建筑內(nèi)部空間格局從平面布局到墻體的厚度及墻面的開口采光等一系列的建筑語言都與適應寒冷氣候、采光取暖息息相關。滿族人在建造房屋過程中借鑒漢族的取暖方式,結(jié)合當?shù)靥攸c建造出了具有東北地域特色的主要取暖方式:火炕。在滿足人民的居住歷史中,火炕起到了不可忽視的影響作用,火炕的發(fā)明使?jié)M族先民離開了穴居方式。這樣的影響效力持續(xù)到了十九世紀初。在東北房屋里,火炕是主要的采暖工具,僅僅富戶有使用火爐。火炕的進一步優(yōu)化為暖閣,在皇家里為以采用。
(三)火炕在東北地區(qū)滿族民居室內(nèi)布局中所在的意義
1、火炕是東北滿族居民室內(nèi)取暖的最主要設備,在滿族居住空間中火炕在室內(nèi)的平面布局中占據(jù)了很大部分的面積,火炕在滿族人家來說不僅僅是寢居,也是人們白天室內(nèi)活動的主要空間,為人們提供了舒適的活動空間。對于不經(jīng)常使用,對室內(nèi)熱環(huán)境要求不高的室內(nèi)空間,墻體也不是很厚,采暖也主要靠火盆。火炕的出現(xiàn)是滿族民居從冬穴夏巢的居住模式發(fā)展到定居地面的關鍵因素。
2、生產(chǎn)力的快速發(fā)展,由于當時傳統(tǒng)滿族民居中不具備集中供暖,所以每家各自使用火炕進行采暖,火炕是提升室內(nèi)溫度的主要設備。其中富裕的民戶也同時使用火盆或者火爐取暖。回旋式煙道是火炕的普遍設計樣式,即火炕的炕洞一端與灶臺連接,而另外的一端則與直通墻外煙囪,使用灶臺來做飯的同時,煙道里的余熱得到了最充分利用,輔助對炕的表面進行加熱。
3、用火炕來進行采暖的方式對室內(nèi)的布局產(chǎn)生了相應的影響,其中,臥室、起居室廚房等均以火炕而彼此聯(lián)系。對生活需要的不斷發(fā)展,采暖的方式發(fā)生了變化,進而廚房隨之與起居室分離開來,與衛(wèi)生間重新組合,灶臺間開門兼做門斗,以阻隔室外寒冷空氣進入臥室,人們經(jīng)過灶臺間進入臥室,是進出東西屋的通道,灶臺間設有做飯、燒炕取暖的四個灶,有的人家在外屋設一道與北墻平行的墻體,將房間分為南北兩部分,其中,南間是主要的生活間,而北間也叫做“倒閘”。更有利于在冬季保持室內(nèi)溫度。
(四)特殊門窗的處理手法在滿族民居中的應用
東北滿族房屋的大多數(shù)門窗多位于南面,這樣的設計保障了充足的采光有利于更好的通風。因此,位于南面的窗戶較大,而位于北面的窗戶則相對狹小。另外,窗戶外面用以窗戶紙,采光不會受到干擾而阻止了大風雪進入室內(nèi),窗戶紙的物理效應還可以使屋內(nèi)墻體不會受冷熱的氣流換替而脫落。房門主要采用兩個門,即內(nèi)門和外門,更能夠阻擋室外的冷風。
(五)墻體保溫在東北滿族民居取暖中的應用
1、厚重的墻體
墻體在滿族居室中不僅是分割空間的作用,同時也是保溫隔熱的重要環(huán)節(jié)。東北居民對墻體的保溫性方面具有獨特的做法。為抵御由西北方向入侵的冬季西伯利亞寒流影響,民居建筑朝北墻體最厚,其次是南墻,再次是山墻,室內(nèi)隔墻由于不承重普遍較薄,經(jīng)濟條件差的用泥草墻,經(jīng)濟狀況好的用木板墻。
2、復合材料墻體
東北地區(qū)的滿族民居中罕有單一使用一種材料的情況,即使以一種材料為主,也會同時涂抹、添加泥土等一系列的保護措施,大多是幾種材料組合而成。傳統(tǒng)民居墻體,技術水平、經(jīng)濟條件等的限制,節(jié)約磚的用量首當其沖,采用只在墻體的內(nèi)、外兩側(cè)進行砌磚,墻的中間部分則用碎磚并灌以白灰漿達到粘合的效果,與單一磚墻保溫性能相比抵御冬季的寒冷氣流更為有效。
3、關于火墻的應用
墻體是中空的被稱之為火墻,這種采暖設施最早由滿族人發(fā)明,與灶臺相連,取暖與做飯兩用。一般設置在炕邊上,中空的部分作為煙道,彌補了單純靠火炕提高室溫、供熱取暖的不足,火墻在室內(nèi)取暖的應用增加了室內(nèi)散熱接觸面,使室內(nèi)溫度分布更加均勻,提高了室內(nèi)活動空間的舒適度。火墻外觀上與室內(nèi)的隔墻基本相同,室內(nèi)的空間大小決定了其高度、長度。火墻的內(nèi)部涂有沙子和泥,抹光時用抹布著沾水,用以強化煙道內(nèi)的煙氣流動,從而加快升溫,外表面涂刷白灰和石膏,減輕雨水的沖刷。
4、對民居外墻的防凍處理
傳統(tǒng)的東北民居構筑墻體時均采用夯土墻的類型,這是因為在東北,白晝和夜晚的溫度差異較大,水分自然會在墻體中存留。如此差異明顯的溫差會將墻體的水分凍結(jié),從而體積膨脹,在反反復復的凍結(jié)和融化融的過程中,墻體的開裂指數(shù)明顯增大,外墻體的有效期隨之雖短。對此,加入富有彈性的稻草可以擴充砌塊之間的空隙,從而減小了水分對墻體的破壞。在提高保暖性能、減少柱子損害方面,在東北地區(qū)的滿族房屋設計中,通常將柱子的外墻陷在墻體的內(nèi)部,這樣冷橋便不會產(chǎn)生,柱子的使用得到了最大的保護。
(六)如何在東北地區(qū)的滿族民居中應用屋面
從建筑單體看,同一建筑平屋頂?shù)耐獗砻娣e最小,散熱量最小。在綜合考慮東北滿族民居氣候影響背景前提下,采取坡度較緩的硬山頂構造形式,有利于冬季屋面積雪的適量保存,使雪本身作為一種有效的自然保溫層,對冬季建筑單體起到一定的保溫作用。在通過對日照、風、雨、雪的綜合關系及建筑單體的保溫性以及防水的性能等方面綜合考慮地基礎上,建筑屋面的主要材料以瓦頂和草頂為主。
瓦屋面橫向與縱向緊密整齊排列、青磚采用仰面鋪砌的處理手法是為解決雨水天氣或冬季積雪消融時雨水能順利排泄,考慮到瓦面的單薄感屋面坡兩端做兩垅或三垅合瓦壓邊加強瓦面的厚重感。在滿族民居房檐位置以雙重滴水瓦的處理方式,既對瓦屋起到了裝飾作用,又提高了屋面的排水速度。同時還能避免由季節(jié)交替產(chǎn)生的凍融造成瓦屋脫落存在安全隱患現(xiàn)象。
雖然滿族房屋的單體草屋頂屋檐苫草要薄,但屋脊苫的草需要加厚,這是考慮到了冷風和雨水的因素。
東北滿族民居的墻體很厚,但是屋頂單薄,屋頂隔熱和保溫性能非常差,而屋頂?shù)恼归_面積大不利于整體保溫。針對這種情況室內(nèi)屋架上做有天棚,是屋架和天棚之間形成獨立的間層以阻隔冷空氣。有的天棚上放置鋸末或草木灰,再往天棚下裱糊較厚層的紙張,進一步加強保溫效果。
(七)如何在東北地區(qū)的滿族民居內(nèi)應用地煙囪
在多種多樣的滿足房屋樣式中,煙囪都是需要樹立在地面的。如果煙囪選擇在屋頂,雨水往往會在底部泄出或者滲漏,而立在地面,則避免了這個缺點。而其,煙囪不要貼近房屋本身,選擇用一道矮墻在中間隔離,且這個矮墻內(nèi)設有煙道。滿足房屋采暖需要大火,煙量較大,矮墻延長了煙道的距離,更有利于有效的采暖和良好的通煙。另外冬季多雨雪,滿足人民便將火炕設計有三處通口。第一個通口設在灶膛,此處進入燃火原料,第二個通口設于灶膛連接火炕的煙道,第三個則是設立煙囪與火炕的煙道。當灶膛中的火點燃,熱煙順著第二個通口成功直通火炕的內(nèi)部,隨之升高了火炕的溫度,屋內(nèi)得到供暖,第三個通口不會將過量的熱煙存在室內(nèi),熱煙順暢的經(jīng)此到達煙囪處。另外,煙囪的設計也十分科學,將一個深坑設計在煙囪的最下方,這樣既有利于熱煙的排放,還可防止室外的風雪灌進室內(nèi)。
(八)淺談火炕的使用在滿族房屋內(nèi)使用的生態(tài)價值
火炕的發(fā)明和應用可以作為東北滿族民居地域技術的代表,同時也是滿族居住文化的標致。火炕的使用基本不需要成本,主要材料都是隨處可見的自然資源,加熱與做飯同步,每天做飯的同時,大部分的熱能進入到火炕,能源能充分的利用,節(jié)省燃料、取暖的性能好且保持持久。解決了東北地區(qū)燃料緊缺的問題,火炕清理出來的炕土,是上等的莊稼肥料,非常環(huán)保生態(tài)。因此它成為了東北滿族民居生活中不可取代一直被應用的取暖設施。
結(jié)論
東北滿族民居保暖措施由最開始的穴居,到借鑒漢族火炕,慢慢由穴居移到地面,實現(xiàn)地面居住。火炕的使用成為了滿族居民由地下到地面的轉(zhuǎn)折點。滿足居民以火炕為原型,延伸發(fā)展出其他的室內(nèi)保暖、取暖的方法以及措施,不斷提高滿族居民冬季防寒保暖的居住條件。隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展,滿族居民對居住環(huán)境提出了更高的訴求,這在一定程度上對東北傳統(tǒng)民居取暖措施提出了新挑戰(zhàn),希望通過新的技術手段解決這個問題。為滿族居民冬季取暖提供更好的居住環(huán)境。
參考文獻:
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關鍵詞:建筑設計;形式隨從功能;重要性;設計原則;統(tǒng)一
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
在建筑設計中,形式服從功能,功能創(chuàng)造形式,這是我們向往的理想建筑。因此,在保證建筑具有實用功能的同時,我們應盡可能地使建筑符合人們不斷發(fā)展的審美需要。并結(jié)合本地的環(huán)境、氣候等條件,創(chuàng)造出更多體現(xiàn)時代特點和民族風格的建筑。
1 建筑功能與形式的概述
體現(xiàn)建筑核心價值就是滿足建筑功能,主要包括建筑物提供人們使用需求和精神需求。建筑設計最直接的目的就是建筑功能,由于使用人群不同,不同的建筑有不同的功能,在進行建筑設計時,要考慮到功能和目標的需求,保證建筑功能得到有效的利用,兩者結(jié)合才能實現(xiàn)完美的空間設計。建筑形式離不開設計思想,只有運用精確的處理技術,才能實現(xiàn)功能和形式完美結(jié)合。建筑思想的形成比較早,組成形式比較復雜,包括功能主義和形式主義,以建筑功能為核心就是功能思想,要認識事物的本質(zhì)和用途,然后實現(xiàn)建筑物功能。形式主義的思想是建筑的核心,可以反應建筑的本質(zhì)。
建筑運動的興起來源于建筑功能,早期是通過形式改變建筑功能的。事實上建筑功能和形式之間存在復雜關系,不能將建筑設計簡單化,在進行建筑設計中需要運用辯證思維。在建筑設計過程中設計師要充分考慮到影響建筑功能的要素,同時把建筑形式也考慮到其中,在建筑設計時要充分了解建筑物的功能關系,做到兩者互相依存。所以在設計時注重建筑形式的同時也要考慮到建筑功能,把兩者結(jié)合起來,做到協(xié)調(diào)發(fā)展。從古至今,建筑功能和形式相結(jié)合的案例數(shù)不勝數(shù),在我國古代房屋設計中,房屋的頂部的設計采用曲線設計,上部高聳挺立,檐部則是平緩舒展,沒有使用斜面人字形屋頂。這種設計的排水效果非常好,在形式利用屋頂曲線設計,達到了很好的視覺效果。
2 建筑設計中的重要性體現(xiàn)形“形式隨從功能”
建筑師在設計中關心建筑功能,在外在形式基礎上,對技術、功能等方面要有理性的認識,不能僅停留在形式方面,建筑是為了滿足人們的居住要求。建筑本身不是一種藝術品,而且還要有實際功能。在現(xiàn)實生活中的建筑都有一定的功能價值,人們很難發(fā)現(xiàn)建筑的實用價值。建筑功能在人們的生活中有重要的使用價值,也是建筑中最根本的功能。任何建筑如果失去了使用價值就沒有存在的意義,建筑功能給人們提供了各種服務,給人們的生活帶來了便利。但是隨著人們需求的增加,要求建筑具有更強大的功能,建筑形式就開始逐漸落后于功能,建筑形式和功能之間開始有了隔閡。因此要求建筑形式具有一定的調(diào)節(jié)功能和應變能力,使本來陷入僵局的關系得到緩和,甚至再次出現(xiàn)默契。如果二者的關系已經(jīng)陷入“僵局”,就要考慮尋求新的建筑形式來與之相適應,并不是一味的遷就。相應地,舊的形式就要給功能新的選擇機會,讓它自己主宰自己的命運,而不是一味的按自己的意愿行事。
3 建筑設計中的功能美和形式美體現(xiàn)“形式隨從功能”
對于建筑設計應該注重功能美還是形式美,這兩者的爭論由來已久。在20 世紀,建筑功能對形式起決定作用是現(xiàn)代主義建筑的一個較為突出的特點。早期現(xiàn)代建筑運動的先驅(qū)沙利文就提出了“形式追隨功能”的口號,然而密斯將其顛倒過來,變成了“功能追隨形式”。當代先鋒建筑師有的提出“形式追隨文化”,有的提出“功能追隨反形式”等莫名其妙的口號。建筑設計的功能美更多體現(xiàn)在建筑本身的使用價值上,包含了建筑能夠帶給人們使用要求和人們在使用的過程中產(chǎn)生的藝術審美的精神反應。建筑設計的功能美是建筑設計的最直接的目的。 后來,現(xiàn)代主義建筑的代表人物如勒?柯布西耶等都強調(diào)滿足功能要求是建筑設計的首要任務。
建筑設計的形式美主要是指建筑體的外部形態(tài)和內(nèi)部的空間所帶給人們的審美感受,形態(tài)與空間、材料與構造以及場地與環(huán)境是它的主要內(nèi)容。不同的建筑在三要素的構成上有著不同之處,通常意義上來講,好的建筑應該是形式美和功能美的統(tǒng)一。除了要在功能上滿足完善、完美的要求,還要滿足人們的物質(zhì)精神需要。人們之所以去設計和建造一個建筑,最重要的原因在于其能夠直接或者間接的滿足人們的精神需要或者物質(zhì)需要。其中,物質(zhì)需要往往占據(jù)了很重要一部分。對于那些脫離了人們正常的實際使用的建筑,其自身存在的價值也會隨之降低。
建筑設計的功能美和形似美并不是相互對立的兩面,它們之間的關系更像是骨與肉,是相互依賴的不可分割的兩部分。形式是對功能的體現(xiàn),功能是建筑設計的核心部分,而形式又對功能有著一定的反作用。通常看來,在美學成分的角度上,建筑的形式美似乎在建筑的美學成分中占據(jù)著主導的地位,但其實我們對一個物體的美的感覺往往是在于這個物體本身的概念,所以在建筑的設計中,我們對美的感受不應該脫離開建筑物本身的屬性和功能而孤立存在。
4 建筑設計的設計原則體現(xiàn)“形式隨從功能”
4.1建筑設計的最初定位要從實際功能出發(fā)。建筑功能本質(zhì)上來說其能夠有效地體現(xiàn)建筑物使用價值,主要內(nèi)容是有建筑物給人們提供的各類使用要求以及大眾在使用建筑物時的精神需求。對于建筑設計而言,其最為直接的目的就是建筑的功能,介于目標人群以及使用性質(zhì)有所不同,不同建筑都有各自不同的功能要求和目標。在進行建筑設計時必須要考慮到不同的功能目標和要求,必須要保證這些功能的實現(xiàn)。建筑設計領域中不同時期的創(chuàng)作,建筑的設計理念是不同的。設計理念中一定要要實現(xiàn)功能和建筑的關系,功能決定形式的建筑設計,建筑和人們的生活、工作聯(lián)系緊密,它取決于設計中的每個步驟,最關鍵的步驟就足設計定位,要將建筑功能放在首位,以種新的建筑形式來滿足人們的需要。
4.2以人為本,堅持功能美為核心。建筑的設計應該堅持以人為本的原則,并且把功能美放在重要的位置。因為建筑的使用主體還是不同的人群。建筑的設計過程往往是一個矛盾的、錯綜復雜的過程。設計者必須清楚的認識到要確保人們的使用方便和在使用過程中的審美需要,才能創(chuàng)造出滿足人們使用和審美需要的功能美與形式美統(tǒng)一的建筑。
5 功能美與形式美的統(tǒng)一體現(xiàn)“形式隨從功能”
在注重建筑的功能美方面,我們要在建筑的設計初期注重建筑的實用功能。建筑有著其功能的性質(zhì),而不僅僅是一個人的設計作品,這就要求我們對待建筑的設計要有特殊的態(tài)度。建筑提供給我們的是一個供人類生活、休息和工作的地方,因此在決定建筑的外在表現(xiàn)形式時要使其滿足需要和愿望,建筑真正的美恰恰體現(xiàn)于功能相適應的形式里。建筑的形式美在建筑的美學成分中并不是一個主導的地位,而是建筑的功能美
6 結(jié)束語
綜上所述,對建筑進行設計時能夠?qū)崿F(xiàn)建筑形式美與功能美的和諧統(tǒng)一是建筑師不懈的追求。設計時,保證建筑形式美符合功能是一方面。相對于居住人群來說,充分滿足人們對物質(zhì)及精神方面的追求也是很重要的。
參考文獻:
這篇建筑工程畢業(yè)設計的開題報告分析的關鍵詞是開題報告,建筑工程畢業(yè)設計,
1.課題名稱:
鋼筋混凝土多層、多跨框架軟件開發(fā)
2.項目研究背景:
所要編寫的結(jié)構程序是混凝土的框架結(jié)構的設計,建筑指各種房屋及其附屬的構筑物。建筑結(jié)構是在建筑中,由若干構件,即組成結(jié)構的單元如梁、板、柱等,連接而構成的能承受作用(或稱荷載)的平面或空間體系。
編寫算例使用建設部最新出臺的《混凝土結(jié)構設計規(guī)范》gb50010-xx,該規(guī)范與原混凝土結(jié)構設計規(guī)范gbj10-89相比,新增內(nèi)容約占15%,有重大修訂的內(nèi)容約占35%,保持和基本保持原規(guī)范內(nèi)容的部分約占50%,規(guī)范全面總結(jié)了原規(guī)范實施以來的實踐經(jīng)驗,借鑒了國外先進標準技術。
3. 項目研究意義:
建筑中,結(jié)構是為建筑物提供安全可靠、經(jīng)久耐用、節(jié)能節(jié)材、滿足建筑功能的一個重要組成部分,它與建筑材料、制品、施工的工業(yè)化水平密切相關,對發(fā)展新技術。新材料,提高機械化、自動化水平有著重要的促進作用。
由于結(jié)構計算牽扯的數(shù)學公式較多,并且所涉及的規(guī)范和標準很零碎。并且計算量非常之大,近年來,隨著經(jīng)濟進一步發(fā)展,城市人口集中、用地緊張以及商業(yè)競爭的激烈化,更加劇了房屋設計的復雜性,許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時間上還是從勞動量上,都客觀的需要計算機程序的輔助設計。這樣,結(jié)構軟件開發(fā)就顯得尤為重要。
一棟建筑的結(jié)構設計是否合理,主要取決于結(jié)構體系、結(jié)構布置、構件的截面尺寸、材料強度等級以及主要機構構造是否合理。這些問題已經(jīng)正確解決,結(jié)構計算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設計工作了,因此原來在學校使用的手算方法,將被運用到具體的程序代碼中去,精力就不僅集中在怎樣利用所學的結(jié)構知識來設計出做法,還要想到如何把這些做法用代碼來實現(xiàn),
4.文獻研究概況
在不同類型的結(jié)構設計中有些內(nèi)容是一樣的,做框架結(jié)構設計時關鍵是要減少漏項、減少差錯,計算機也是如此的。
建筑結(jié)構設計統(tǒng)一標準(gbj68-84) 該標準是為了合理地統(tǒng)一各類材料的建筑結(jié)構設計的基本原則,是制定工業(yè)與民用建筑結(jié)構荷載規(guī)范、鋼結(jié)構、薄壁型鋼結(jié)構、混凝土結(jié)構、砌體結(jié)構、木結(jié)構等設計規(guī)范以及地基基礎和建筑抗震等設計規(guī)范應遵守的準則,這些規(guī)范均應按本標準的要求制定相應的具體規(guī)定。制定其它土木工程結(jié)構設計規(guī)范時,可參照此標準規(guī)定的原則。本標準適用于建筑物(包括一般構筑物)的整個結(jié)構,以及組成結(jié)構的構件和基礎;適用于結(jié)構的使用階段,以及結(jié)構構件的制作、運輸與安裝等施工階段。本標準引進了現(xiàn)代結(jié)構可靠性設計理論,采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法分析確定,即將各種影響結(jié)構可靠性的因素都視為隨機變量,使設計的概念和方法都建立在統(tǒng)計數(shù)學的基礎上,并以主要根據(jù)統(tǒng)計分析確定的失效概率來度量結(jié)構的可靠性,屬于“概率設計法”,這是設計思想上的重要演進。這也是當代國際上工程結(jié)構設計方法發(fā)展的總趨勢,而我國在設計規(guī)范(或標準)中采用概率極限狀態(tài)設計法是迄今為止采用最廣泛的國家。
結(jié)構的作用效應 常見的作用效應有:
1.內(nèi)力。
軸向力,即作用引起的結(jié)構或構件某一正截面上的法向拉力或壓力;
剪力,即作用引起的結(jié)構或構件某一截面上的切向力;
彎矩,即作用引起的結(jié)構或構件某一截面上的內(nèi)力矩;
扭矩,即作用引起的結(jié)構或構件某一截面上的剪力構成的力偶矩。
2.應力。如正應力、剪應力、主應力等。
5.變形。作用引起的結(jié)構或構件中各點間的相對位移。變形分為彈性變形和塑性變形。
6.應變:如線應變、剪應變和主應變等。
極限狀態(tài) 整個結(jié)構或結(jié)構的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求,此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)可分為兩類:
1.承載能力極限狀態(tài)。結(jié)構或結(jié)構構件達到最大承載能力或達到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài):
(1)整個結(jié)構或結(jié)構的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆等);
(2)結(jié)構構件或連接因材料強度被超過而破壞(包括疲勞破壞),或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載; (3)結(jié)構轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系;
(4)結(jié)構或結(jié)構構件喪失穩(wěn)定(如壓屈等)。
2.正常使用極限狀態(tài)。結(jié)構或結(jié)構構件達到使用功能上允許的某一限值的極限狀態(tài)。出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時,即認為超過了正常使用極限狀態(tài):
(1)影響正常使用或外觀的變形;
(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);
(3)影響正常使用的振動;(4)影響正常使用的其它特定狀態(tài)。
結(jié)構設計的基本任務,是在結(jié)構的可靠與經(jīng)濟之間選擇一種合理的平衡,力求以最低的代價,使所建造的結(jié)構在規(guī)定的條件下和規(guī)定的使用期限內(nèi),能滿足預定的安全性、適用性和耐久性等功能要求。為達到這個目的,人們采用過多種設計方法。以現(xiàn)代觀點看,可劃分為定值設計法和概率設計法兩大類。
1.定值設計法。將影響結(jié)構可靠度的主要因素(如荷載、材料強度、幾何參數(shù)、計算公式精度等)看作非隨機變量,而且采用以經(jīng)驗為主確定的安全系數(shù)來度量結(jié)構可靠性的設計方法,即確定性方法。此方法要求任何情況下結(jié)構的荷載效應s(內(nèi)力、變形、裂縫寬度等)不應大于結(jié)構抗力r(強度、剛度、抗裂度等),即s≤r。在20世紀70年代中期前,我國和國外主要都采用這種方法。
2.概率設計法:將影響結(jié)構可靠度的主要因素看作隨機變量,而且采用以統(tǒng)計為主確定的失效概率或可靠指標來度量結(jié)構可靠性的設計方法,即非確定性方法。此方法要求按概率觀念來設計結(jié)構,也就是出現(xiàn)結(jié)構荷載效應3大于結(jié)構抗力r(s>r)的概率應小于某個可以接受的規(guī)定值。這種方法是20世紀40年代提出來的,至70年代后期在國際上已進入實用階段。我國自80年代中期,結(jié)構設計方法開始由定值法向概率法過渡。
面向?qū)ο缶幊?/p>
使創(chuàng)建windows程序較為容易的關鍵技術是面向?qū)ο缶幊蹋騩op。這種技術可以創(chuàng)建可重用組建,它是程序的組成模塊。
幾個定義
控件 提供程序可見界面的可重用對象。控件的示例有文本框、標簽和命令按鈕。
事件 由用戶或操作系統(tǒng)引發(fā)的動作。事件的示例有擊鍵、單擊鼠標、一段時間的限制,或從端口接收數(shù)據(jù)。
方法 嵌入在對象定義中的程序代碼,它定義對象怎樣處理信息并響應某事件。例如,數(shù)據(jù)庫對象有打開紀錄集并從一個記錄移動到另一個記錄的方法。
對象 程序的基本元素,它含有定義其特征的屬性,定義其任務和識別它可以響應的事件的方法。控件和窗體是visual basic中所有對象的示例。
過程 為完成任務而編寫的代碼段。過程通常用于響應特定的事件。
屬性 對象的特征,如尺寸、位置、顏色或文本。屬性決定對象的外觀,有時也決定對象的行為。屬性也用于為對象提供數(shù)據(jù)和從對象取回信息。
5.設計主要內(nèi)容
本軟件適用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土多層、多跨的框架的設計。畢業(yè)設計要完成的工作包括:
1.平面鋼架分析程序的改造
對結(jié)構力學教研室版平面鋼架分析程序進行修改和補充。要求:
(1) 編寫自動生成節(jié)點坐標和單元節(jié)點編號的程序,或以圖形方式輸入計算簡圖。
(2) 修改程序,使之適合多工況內(nèi)力計算; (3) 根據(jù)輸入、輸出數(shù)據(jù)的特點,設計適當?shù)娜藱C界面。輸出應可選的顯示各構件端力和內(nèi)力圖。
2.編寫鋼筋混凝土多層多跨框架機構的構件設計程序
(1) 根據(jù)有關的規(guī)范,應明確計算的各種荷載(恒載、樓屋面活載、風荷載和地震作用等)的計算方法,在次基礎上編寫自動生成各種荷載作用下的結(jié)點荷載和單元荷載的程序。
地震作用按底部剪力法確定。自振周期用經(jīng)驗公式確定。
(2) 計算各種荷載單獨作用時框架各桿件的內(nèi)力。計算結(jié)構存放在各自的桿端力(隨機)文件中。
對豎向荷載下的梁端彎距進行塑性調(diào)幅。
(3) 在(2)中產(chǎn)生的桿端力文件基礎上,分別計算各種可能的荷載組合下,梁、柱控制截面的內(nèi)力。計算結(jié)果存放在適當?shù)奈募小?/p>
(4) 從(3)生成的文件中選出最不利組合,同時給出截面配筋。
梁、柱截面配筋的確定應考慮抗震設計的要求。
3.位移。作用引起的結(jié)構或構件中某點位變(線位移)或某線段方向的改變(角位移)。
4.撓度。構件軸線或中面上某點在彎短作用平面內(nèi)垂直于軸線或中面的線位移。
(5) 部分編程較熟練的同學可根據(jù)計算結(jié)果和構造規(guī)定,用auto-cad vba 繪制梁、柱配筋圖。
5.成果形式
本畢業(yè)設計的成果應包括:
1.可運行的、并能給出正確計算結(jié)果的源程序
在存放源程序的軟盤中,應至少有一個算例的數(shù)據(jù)文件,可在基本不需另外鍵入數(shù)據(jù)的前提下,顯示正確地運行結(jié)果。
2.軟件使用手冊
這是為用戶準備的關于軟件使用方法、操作步驟和其他必要的文字材料。
3.軟件說明書
這是軟件作者的工作檔案,是軟件維護的基本資料。其中應包括:
(1) 軟件所依據(jù)的工作檔案、力學和工程結(jié)構模型的較為詳細的描述,主要的計算公式及其使用的符號的含義,重要算法的文字說明:
(2) 程序的結(jié)構:模塊的劃分的情況、各模塊相互之間的關系及各模塊的功能;
(3) 帶有較為詳細的注釋的源程序文本。其中應注明各標識符的含義(盡可能的采用通用公式中的符號)。各程序段的功能、相應的數(shù)學公式和特殊算法的說明; (4) 為使他人根據(jù)軟件說明書讀懂你的程序所必需的其他資料。
(5) 部分編程較熟練的同學可遞交梁、柱配筋圖紙一張。
4.對自己所編程序的評價
(1) 對算例計算結(jié)果的合理性進行必要的分析;
(2) 總結(jié)軟件設計過程中的經(jīng)驗和及教訓,提出設計改進意見。
以上各項資料處源程序文本以軟盤形式提交外,其余均用計算機打印。
6.進度計劃
第一周 畢業(yè)實習,參觀工程,收集資料 。
第二周 需求分析:描述計算機模型,編些初步的軟件說明書。
第三周 軟件設計:選擇模塊劃分的方案
第四周 模塊設計:數(shù)據(jù)輸入界面設計(梁柱截面數(shù)據(jù))
或 數(shù)據(jù)輸入界面設計(可視化圖形輸入)
第五周 數(shù)據(jù)輸入界面設計(框架數(shù)據(jù)、附加荷載)
第六周 模塊設計:荷載計算(恒載、活載),相應的內(nèi)力計算
第七周 荷載計算(風荷載、地震作用),相應的內(nèi)力計算
第八周 模塊設計:梁配筋計算
第九周 梁荷載組合,確定梁配筋
第十周 梁荷載組合,確定梁配筋
第十一周 模塊設計:柱配筋計算
第十二周 柱荷載組合,確定柱配筋
第十三周 柱荷載組合,確定柱配筋
第十四周 軟件測試 或用autocad vba 繪制梁、柱配筋圖;
第十五周 軟件測試
第十六周 整理源程序,編寫軟件說明數(shù)和用戶手冊
[論文摘 要] 高峰體驗課程是為即將畢業(yè)的本科生開設的一種能夠總結(jié)、評估和整合其大學經(jīng)驗的課程。通過該課程的學習,學生可以綜合、拓展、批判和應用所學的專業(yè)知識,同時增強動手實踐能力和培養(yǎng)自我成就感。美國高校高峰體驗課程的成功經(jīng)驗為我國大學生實踐能力的培養(yǎng)提供了寶貴借鑒。
高峰體驗理論是馬斯洛在研究“自我實現(xiàn)的人”的過程中提出來的。他指出,高峰體驗是人的一種情緒體驗,這種體驗可能是瞬間產(chǎn)生的壓倒一切的敬畏情緒,也可能是轉(zhuǎn)瞬即逝的幸福感,甚或是欣喜若狂、如醉如癡的感覺[1]。這種感覺能使人與世界融為一體,達到道家所說的“天人合一”的境界。另外,在高峰體驗的過程中,個體常常能感到自己可以理解世界的本質(zhì)與奧秘,從而增強個體的自信心與能力。
20世紀80年代中期以來,美國掀起了全面教育改革運動,這使得研究型大學的本科教育成為人們關注的焦點之一。當時,研究型大學的本科教育中存在著諸多問題,特別是在本科畢業(yè)的最后階段,沒有一種課程能使他們對以往知識加以綜合利用,大多數(shù)學生畢業(yè)后不懂得在實踐中運用自己以往所學的知識,因此學校、社會都呼吁要改善研究型大學的課程安排,增強教學的探索性、創(chuàng)造性和實踐性,以及學生對知識的整合能力,同時發(fā)展學生的智力和創(chuàng)造力[2]。這要求學校為本科生營造一種高峰體驗經(jīng)歷,即在本科生最后一個學期或最后幾個學期,使他們集中在一個專業(yè)課題上,綜合以往所學的知識和技能解決課程中遇到的問題,同時培養(yǎng)他們的自信心和溝通能力。
當前,我國大學教育也存在重理論輕實踐,忽視學生的情感體驗等現(xiàn)象,而這一時期的大學生從心理特征上講,對自我角色、自我能力的認同感十分強烈。因而個體在經(jīng)歷高峰體驗時,會表現(xiàn)出對自我力量的高度肯定,所以有必要引入高峰體驗課程,培養(yǎng)學生的實踐能力和自信心。
一、高峰體驗課程的內(nèi)涵
在高等教育領域中,高峰體驗課程也被稱為高級研討會。杜瑞爾(R. J. Durel)將其定義為“在一系列課程的最后階段開設的登峰造極的課程或者體驗,具體目標是把相對零散的知識整合為一個整體。作為一種結(jié)束學業(yè)的課程,它為學生提供了一種成功的體驗和對未來生活的憧憬。”[3]威基納(T. C. Wagenaar)認為,高峰體驗是“一種極點體驗,通過學習這種課程,學生可以綜合、拓展、批判和應用所學的專業(yè)知識”[4]。克倫吉爾頓(J. R. Crunkilton)等人則將其定義為“有計劃的學習體驗,要求學生合成先前學習的內(nèi)容,并把新知識與既有知識整合,以解決模擬的或者真實的問題”。[5]根據(jù)以上幾個定義,我們可以看出,高峰體驗課程是在美國研究型大學本科階段的最后一個學期或幾個學期開設的,主要是指集中在一個專業(yè)項目上,充分利用前幾年的學習,來達到對整個學科的理解和實踐。高峰體驗課程強調(diào)的是學生的以往經(jīng)驗和學習過程,而不僅僅是課程內(nèi)容。該種課程旨在培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、應用既有知識和技能解決問題的能力,以及批判性思維能力和表達問題能力;同時,在這一過程中還要培養(yǎng)學生的自信心、合作能力和與人溝通的技巧。在某種意義上,高峰體驗課程是所有本科生課程中最重要的部分。
二、高峰體驗課程指南
在具體實施過程中,高峰體驗課程應遵照以下指南。
第一,高峰體驗課程應該建立自己的核心課程。該課程要求學生在能夠運用自己所學知識的基礎上,在其他課程中獲得知識。
第二,高峰體驗課程特征是綜合的、廣泛關注的、多學科的以及跨文化的。
第三,該課程內(nèi)容側(cè)重于倫理的和實質(zhì)性的問題,比如一些對整個世界和人類都產(chǎn)生影響的事件。
第四,高峰體驗課程主張培養(yǎng)學生的批判性思維。它提倡學生運用超越傳統(tǒng)的方法和觀點學習知識,在高峰體驗課程中,教師通常會采用嚴格的方法和手段來審查學生的學習。
第五,該課程包括一個嚴格的寫作部分,這一部分要求盡可能是一個整體事件,包括整個事件的所有因素。
第六,高峰體驗課程為教師提供了一個開展創(chuàng)新教學的獨特機會,該課程鼓勵跨學科教學和團隊教學。[6]
三、高峰體驗課程的實際應用
目前,美國研究性大學普遍開設高峰體驗課程,教學方法也呈現(xiàn)多種形式,主要包括講授、個案研究、實踐鍛煉、團隊項目研究、書面交流、口頭交流、班級討論與匯報、個人研究項目和口頭匯報。其中,團隊項目研究是一種寓教于樂的活動方式,其實施過程充分體現(xiàn)了大學本科階段研究性學習的體驗性特征,教育者在教學活動中有意識地為學生創(chuàng)造和提供合理的外在刺激因素,并適時給予激勵和指導,以促進學生產(chǎn)生一定的相關體驗,從而增強個體的自信心和能力。
下面以一門跨學科的高峰體驗課程為例。該課程主要為建筑專業(yè)的學生開設,同時也允許房地產(chǎn)專業(yè)的學生進行選修,課程名稱為“地點開發(fā)”。在教學中,該課程鼓勵學生培養(yǎng)自學能力、溝通能力、團隊合作能力以及批判性思維。該課程是在項目實踐中完成的,由建筑專業(yè)的學生通過在做中學,來了解房地產(chǎn)開發(fā)的各個過程,如市場調(diào)查、選址和選址分析、項目可行性分析、地點設計、房屋設計、評估、調(diào)度、融資,以及工程竣工等一系列知識。作為一門房地產(chǎn)專業(yè)的選修課,這門課程涉及到房地產(chǎn)開發(fā)和商業(yè)開發(fā)等知識領域。由于一個班通常有12~20個學生,所以建筑專業(yè)和房地產(chǎn)專業(yè)的學生可以在同一時間和地點上課,每周2個課時,每課時2個小時,每門課程3個學分。在課程教學中,講座和實驗幾乎各占一半內(nèi)容,并且都由同一個教師任教,教學方式包括開設講座、邀請嘉賓、投放視頻、安排任務、學生展示和實地考察等。
以下是具體的工程實例介紹。2006年春季,指導教師選定一處位于威利斯頓路蓋恩斯維爾西南地段的房產(chǎn),其大小為95英畝,土地的價格為190萬美元。此房產(chǎn)是一個家庭住宅,由于面積較大,教師決定將它分成六個平均領域,由六個學生團隊模擬六個開發(fā)公司。在這之前,學生被要求通過榮格性格測試以了解他們的性格類型。根據(jù)該測試結(jié)果、學生的成績等背景信息,指導教師把他們分成六個團隊。小組成立后,由各個學生團隊自己決定每個人在其所屬團隊的角色和責任。每個小組成員負責土地開發(fā)的不同方面,如領導小組、項目經(jīng)理、財務經(jīng)理、銷售代表等。每個小組都要模擬一個開發(fā)公司,每家公司負責開發(fā)約15.8 英畝房產(chǎn)。通過分成六個部分,并由每一團隊負責一塊較小的土地,這略微降低了學生的工作量。而指導教師需要協(xié)調(diào)各個學生團隊在開發(fā)過程中的所有活動,特別是涉及到地點分析和設計房屋等項目。學生被要求使用可持續(xù)發(fā)展原則設計施工項目,最終“產(chǎn)品”是設計整合所有這六個項目,并寫出書面報告。[7]
轉(zhuǎn)貼于
此次高峰體驗課程完成后,教師以下列標準評價學生:課堂參與(出席、測驗、短文)占10%,中間有兩個小測驗各占10%,期末考試占10%,項目任務完成情況占60%。
這種基于團隊項目的實踐課程,鼓勵學生走出課堂,面向社會,面向生活,所以能激發(fā)學生的興趣和創(chuàng)造力,同時也培養(yǎng)了學生的人際溝通能力,對學生日后走向?qū)嶋H的工作崗位有重要的意義。其評價標準的多樣性,使高峰體驗學習不是僅僅關注學習的結(jié)果,而是更加關注學生在學習過程中所產(chǎn)生的學習體驗和個性化的創(chuàng)造力表現(xiàn),所以能給學生營造一種寬松、和諧的學習氛圍,使學生能真正展示自己的才能。
四、高峰體驗課程對我國大學實踐課的啟示
馬斯洛認為,人在經(jīng)歷高峰體驗時能夠最好地發(fā)揮和運用自己的智能和創(chuàng)造力。當個體經(jīng)歷高峰體驗時,會有一種強烈的成就感和自我滿足感。我國現(xiàn)在的大學本科教育,更多側(cè)重學科知識的講解和傳授,對學生主體情感缺乏足夠關注。另外,教學方法也局限于教師講授,學生只是被動接受,參與度并不高,主觀體驗更是少之又少,動手實踐能力和創(chuàng)新能力都比較差,這也因此出現(xiàn)學生的棄學厭學現(xiàn)象。
上述美國研究型大學高峰體驗課程經(jīng)驗告訴我們,在教學過程中,教師應該使學生能夠像一名數(shù)學家那樣思考數(shù)學,像一名歷史學家那樣思考歷史。換言之,要體現(xiàn)出學生的知識獲得過程,要注重揭示這一過程,而不是只看其結(jié)果。下面通過教學目標、教學過程、教學方法來揭示美國研究型大學高峰體驗課程對我國大學實踐課的啟示。
1. 明確大學本科實踐課的教學目標,選好教育教學的主題
明確教育目標是開發(fā)人的智力、培養(yǎng)人才的推動力。明確教育目標也是提高教學效果中不容忽視的一個重要問題。選好教育教學主題就是在即將開展實踐教育的同時也要選取能讓學生“心動”的主題,最好能使之貼近學生生活實際,讓學生在沒有開始體驗之前就已蠢蠢欲動,增強學生的主動性,這樣才會使實踐課更加豐富多彩。
2. 注重教育教學過程,增強教學過程的實踐性
教學過程是一個不斷發(fā)現(xiàn)、探索新知的過程,同時也是學生創(chuàng)新精神和能力得以提高的過程。在大學本科的實踐課當中,要注重教育教學的過程。當遇到新的問題時,教師不能熟視無睹,而是要以學生為主體,耐心細致地引導學生進行探究活動,進一步增強教學過程的實踐性,讓學生在實踐中體驗學習的樂趣。
3. 優(yōu)化教學方法,增強學生學習的主動性
巴班斯基把教學方法分成三大類,分別是組織和自我組織教學活動、激發(fā)和形成學習動機的方法、檢查和自我檢查的方法。教學方法的選擇應與教學目標相適應。教學方法不是一成不變的東西,教師可以采取任意一種教學方法去達到教學目標。在開展大學本科的實踐課中,教師的教學方法要有策略化和靈活化特征,使學生產(chǎn)生體驗高峰課程的學習熱情,關注學生主體的情感體驗。
知識的獲得過程不可能只由一種單純的學生的接受性學習來完成,還需要學生的親自實踐,需要學生親自體驗科學真理的認識過程,只有通過這樣的學習,學生才能更好地獲得知識和創(chuàng)新知識,而且只有通過實踐內(nèi)化了的知識,才能培養(yǎng)學生的興趣,發(fā)展學生的批判能力、創(chuàng)新能力,激發(fā)他們的自我成就感。我國近幾年一直在努力培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力和實踐能力,然而由于缺乏有效的方法,結(jié)果收效甚微,美國研究型大學的高峰體驗課程為我們開展相關實踐課提供了借鑒。
參考文獻
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[2] 劉寶存.美國研究型大學的高峰體驗課程[J].中國大學教育,2004(11):60-61.
[3] R.J.Durel.The Capstone Course:A Rite of Passage[J].Teaching Sociology,1993(21):223-225.
[4] T.C.Wagenaar. The Capstone Course[J]. Teaching Sociology,1993(3):209-214.
[5] K.H Nisson, J.R. Fulton Tomas.The Capstone Experience Course in Agriculture Curriculum[EB/OL].[2006-01-08] agecon purdue edu/cab/research/articles/The Capstone Experience Course Pdf 2004/05/19.
會議收到論文報告58篇并印發(fā)了文集,有140人參加會議,在第一天的大會和第二天的分組會上分別有17位和26位專家作了報告,另外還安排了半天時間進行自由發(fā)言和討論。會議氣氛熱烈,取得了預期的效果,不同觀點之間也進行了較為充分的交流。
鑒于這一會議的論壇性質(zhì),以下僅就會上提出的一些問題及建議作一歸納,提交與會專家考慮并審議。
一、土建結(jié)構工程的安全性
結(jié)構安全性是結(jié)構防止破壞倒塌的能力,是結(jié)構工程最重要的質(zhì)量指標。結(jié)構工程的安全性主要決定于結(jié)構的設計與施工水準,也與結(jié)構的正確使用(維護、檢測)有關,而這些又與土建工程法規(guī)和技術標準(規(guī)范、規(guī)程、條例等)的合理設置及運用相關聯(lián)。
1.我國結(jié)構設計規(guī)范的安全設置水準
對結(jié)構工程的設計來說,結(jié)構的安全性主要體現(xiàn)在結(jié)構構件承載能力的安全性、結(jié)構的整體牢固性與結(jié)構的耐久性等幾個方面。我國建筑物和橋梁等土建結(jié)構的設計規(guī)范在這些方面的安全設置水準,總體上要比國外同類規(guī)范低得多。
1.1構件承載能力的安全設置水準
與結(jié)構構件安全水準關系最大的二個因素是:1)規(guī)范規(guī)定結(jié)構需要承受多大的荷載(荷載標準值),比如同樣是辦公樓,我國規(guī)范自1959年以來均規(guī)定樓板承受的活荷載是每平方米150公斤(現(xiàn)已確定在新的規(guī)范里將改回到200公斤),而美、英則為240和250公斤;2)規(guī)范規(guī)定的荷載分項系數(shù)與材料強度分項系數(shù)的大小,前者是計算確定荷載對結(jié)構構件的作用時,將荷載標準值加以放大的一個系數(shù),后者是計算確定結(jié)構構件固有的承載能力時,將構件材料的強度標準值加以縮小的一個系數(shù)。這些用量值表示的系數(shù)體現(xiàn)了結(jié)構構件在給定標準荷載作用下的安全度,在安全系數(shù)設計方法(如我國的公路橋涵結(jié)構設計規(guī)范)中稱為安全系數(shù),體現(xiàn)了安全儲備的需要;而在可靠度設計方法(如我國的建筑結(jié)構設計規(guī)范)中稱為分項系數(shù),體現(xiàn)了一定的名義失效概率或可靠指標。安全系數(shù)或分項系數(shù)越大,表明安全度越高。我國建筑結(jié)構設計規(guī)范規(guī)定活荷載與恒載(如結(jié)構自重)的分項系數(shù)分別為1.4和1.2,而美國則分別為1.7和1.4,英國1.6和1.4;這樣根據(jù)我國規(guī)范設計辦公樓時,所依據(jù)的樓層設計荷載(荷載標準值與荷載分項系數(shù)的乘積)值大約只有英美的52%(考慮人員和設施等活載)和85%(對結(jié)構自重等恒載),而設計時據(jù)以確定構件能夠承受荷載的能力(與材料強度分項系數(shù)有關)卻要比英美規(guī)范高出的10~15%,二者都使構件承載力的安全水準下降。日本與德國的設計規(guī)范在某些方面比英美還要保守些。一些發(fā)展中國家的結(jié)構設計多根據(jù)發(fā)達國家的規(guī)范,就如我國解放前和建國初期的結(jié)構設計方法參照美國規(guī)范一樣。至于中國的香港和臺灣,至今仍分別以英國和參考美國規(guī)范為依據(jù)。這里需要說明的是,在其他建筑物的活荷載標準值上,與國外的差別并沒有象辦公樓、公寓、宿舍中這樣大。不同材料、不同類型的結(jié)構在安全設置水準上與國際間的差距并不相同,比如鋼結(jié)構的差距可能相對小些。
公路橋梁結(jié)構的情況也與房屋建筑結(jié)構類似,除車載標準外,荷載分項安全系數(shù)(我國規(guī)范對車載取1.4,比國際著名的美國AASHTO規(guī)范的1.75約低25%)與材料強度分項安全系數(shù)均規(guī)定較低。
盡管我國設計規(guī)范所設定的安全貯備較低,但是某些工程的材料用量反而有高于國外同類工程的,這里的問題主要在于設計墨守陳規(guī),在結(jié)構方案、材料選用、分析計算、結(jié)構構造上缺乏創(chuàng)新。
1.2結(jié)構的整體牢固性
除了結(jié)構構件要有足夠承載能力外,結(jié)構物還要有整體牢固性。結(jié)構的整體牢固性是結(jié)構出現(xiàn)某處的局部破壞不至于導致大范圍連續(xù)破壞倒塌的能力,或者說是結(jié)構不應出現(xiàn)與其原因不相稱的破壞后果。結(jié)構的整體牢固性主要依靠結(jié)構能有良好的延性和必要的冗余度,用來對付地震、爆炸等災害荷載或因人為差錯導致的災難后果,可以減輕災害損失。唐山地震造成的巨大傷亡與當?shù)胤课萁Y(jié)構缺乏整體牢固性有很大關系。2001年石家莊發(fā)生故意破壞的惡性爆炸事件,一棟住宅樓因土炸藥爆炸造成的墻體局部破壞,竟導致整棟樓的連續(xù)倒塌,也是房屋設計牢固性不足的表現(xiàn)。
1.3結(jié)構的耐久安全性
我國土建結(jié)構的設計與施工規(guī)范,重點放在各種荷載作用下的結(jié)構強度要求,而對環(huán)境因素作用(如干濕、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學介質(zhì)侵蝕)下的耐久性要求則相對考慮較少。混凝土結(jié)構因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導致的結(jié)構安全事故,其嚴重程度已遠過于因結(jié)構構件承載力安全水準設置偏低所帶來的危害,所以這個問題必須引起格外重視。我國規(guī)范規(guī)定的與耐久性有關的一些要求,如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級,都顯著低于國外規(guī)范。損害結(jié)構承載力的安全性只是耐久性不足的后果之一;提高結(jié)構構件承載能力的安全設置水準,在一些情況下也有利于結(jié)構的耐久性與結(jié)構使用壽命。
2.調(diào)整結(jié)構安全設置水準的不同見解
我國結(jié)構設計規(guī)范的安全設置水準較低,與我國建國后長期處于短缺經(jīng)濟和計劃體制的歷史條件有關。但是,能夠?qū)ν两ńY(jié)構取用較低的安全水準并基本滿足了當時的生產(chǎn)與生活需求,而且業(yè)已歷經(jīng)了較長時間的考驗,這是國內(nèi)土建科技人員經(jīng)過巨大努力所取得的重大成就;但是,由于安全儲備較低,抵御意外作用的能力相對不足。如果適當提高安全設置水準將有利于減少事故的發(fā)生頻率和提高工程抗御災害的能力。國內(nèi)發(fā)生的大量工程安全事故,主要是由于管理上的腐敗和不善以及嚴重的人為錯誤所致。現(xiàn)在提出要重新審視結(jié)構的安全設置水準,主要是基于客觀形勢的變化,是由于我們現(xiàn)在從事的基礎設施建設要為今后的現(xiàn)代化奠定基礎,要滿足今后幾十年、上百年內(nèi)人們生產(chǎn)生活水平發(fā)展的需要,有些土建結(jié)構如商品房屋則更要滿足市場經(jīng)濟條件下具備商品屬性的需要。國內(nèi)近幾年來已對建筑結(jié)構安全度的設置水準組織過幾次討論,在如何調(diào)整的問題上存在較大的意見分歧,這次科技論壇上同樣反映了這些不同的見解:
1)認為我國現(xiàn)行規(guī)范的安全設置水準是足夠的,并已為長期實踐所證明,而國外就沒有這種經(jīng)驗。我國取得的這一成功經(jīng)驗決不能輕易丟掉,在安全度上不能跟著英美的高標準走;安全度高了是浪費,除個別需調(diào)整外,總體上不必變動。
2)認為我國規(guī)范的安全度設置水準盡管不高,但在全面遵守標準規(guī)范有關規(guī)定,即在正常設計、正常施工和正常使用的“三正常”條件下,據(jù)此建成的上百億平米的建筑物絕大多數(shù)至今仍在安全使用,表明這些規(guī)范規(guī)定的水準仍然適用;但是理想的“三正常”很難做到,同時為了縮小與先進國際標準的差距以及鑒于可持續(xù)發(fā)展和提高耐久性的需要,在物質(zhì)供應條件業(yè)已改善的市場經(jīng)濟條件下,結(jié)構的安全設置水準應適當提高。這種提高只能適度,因為我國目前尚屬發(fā)展中國家。
3)認為我國規(guī)范的安全設置水準應該大體與國際水準接近,需要大幅度提高。這是由于隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和生活水平不斷提高,土建工程特別是重大基礎設施工程出現(xiàn)事故所造成的風險損失后果將愈益嚴重,而為了提高工程安全程度所需要的經(jīng)費投入在整個工程(特別是建筑工程)造價中所占的比重現(xiàn)在已愈來愈低,材料供應也十分充裕。過去的低安全水準只是適應了以往短缺型計劃經(jīng)濟年代的需要,但決不是沒有風險,如果規(guī)范的安全水準較高,曾經(jīng)發(fā)生過的有些安全事故本來是可以避免的,而規(guī)范的這一缺陷在一定程度上為“三正常”的提法所掩蓋。在建的工程要為將來的現(xiàn)代化社會服務,安全性上一定要有高標準。低的安全質(zhì)量標準在參與將來的國際競爭中也難以被承認,即使結(jié)構設計的安全設置水準能夠提高到與發(fā)達國家一樣,由于我們的施工質(zhì)量總體較差,結(jié)構的安全性依然會有差距。
3、結(jié)構設計規(guī)范的概率可靠度設計方法
自1984年國家建委和國家建設部頒布了建筑結(jié)構設計統(tǒng)一標準以來,我國的建筑結(jié)構設計規(guī)范已從80年代末期起拋棄了傳統(tǒng)的多安全系數(shù)設計方法,從而統(tǒng)一采用以概率理論為基礎的可靠度設計方法;其它的工程部門如公路、鐵路、港口、水利的結(jié)構設計規(guī)范也正在或計劃作這樣的轉(zhuǎn)變。我國規(guī)范的可靠度設計方法是參考國際上的相應標準ISO2394并經(jīng)過國內(nèi)科技人員努力后得以實施的。將可靠度設計方法用于結(jié)構設計規(guī)范,在國際學術界內(nèi)通常被看成是一種發(fā)展趨勢,但在工程內(nèi)界則存在不同看法。盡管有了ISO2394,國外卻鮮有重要或著名的結(jié)構設計規(guī)范已直接采用了可靠度設計方法,至今仍采用多安全系數(shù)設計方法或稱荷載抗力系數(shù)法。在我國,對于建筑結(jié)構設計規(guī)范中的可靠度設計方法以及企圖將我國各個行業(yè)的各種結(jié)構設計規(guī)范都用可靠度方法統(tǒng)一起來的做法,雖然工程設計界頗有微詞,但學術界持贊成和肯定者是主流,不過仍不時有人對可靠度方法用于設計規(guī)范的適用性提出質(zhì)疑。這次科技論壇上則較為集中地反映了對規(guī)范可靠度方法的意見分歧。
對我國規(guī)范的可靠度設計方法持肯定意見的專家認為這是重大的科技進步,可靠度方法對安全度的概率定義要比定值的安全系數(shù)更清晰、更科學、更合理,當然概率可靠度設計方法本身尚有不少缺陷,有待進一步修改完善。持相反意見的人則認為,結(jié)構設計規(guī)范所面向的是類型多樣的復雜群體,在安全度上需要考慮的不確定性與不確知性非常復雜,并不是“從統(tǒng)計數(shù)學觀點出發(fā)的概率定義”所能科學描述或處理;規(guī)范可靠度方法在我國十多年的實踐表明,它并沒有給結(jié)構設計的安全性帶來明顯實效,反而造成了安全概念上的某些混亂;對工程技術人員來說,結(jié)構的安全度用可靠指標和虛假的失效概率表達后變得更加不可揣摩和模糊不清,不如安全系數(shù)那樣從安全儲備出發(fā)的度量方法更為直觀和便于處理具體工程的安全問題;現(xiàn)行設計規(guī)范中的可靠度方法很不成熟,存在不少根本缺陷;他們認為半概率的多安全系數(shù)方法更適用于規(guī)范,也不排斥可靠度分析的結(jié)果可以作為一種參考,在綜合判斷安全系數(shù)的合理取值時予以考慮。
二、土建結(jié)構工程的耐久性
土建結(jié)構工程的耐久性與工程的使用壽命相聯(lián)系,是使用期內(nèi)結(jié)構保持正常功能的能力,這一正常功能包括結(jié)構的安全性和結(jié)構的適用性,而且更多地體現(xiàn)在適用性上。
1、土建結(jié)構工程的耐久性現(xiàn)狀
大多數(shù)土建結(jié)構由混凝土建造。混凝土結(jié)構的耐久性是當前困擾土建基礎設施工程的世界性問題,并非我國所特有,但是至今尚未引起我國政府主管部門和廣大設計與施工部門的足夠重視。
長期以來,人們一直以為混凝土應是非常耐久的材料。直到70年代末期,發(fā)達國家才逐漸發(fā)現(xiàn)原先建成的基礎設施工程在一些環(huán)境下出現(xiàn)過早損壞。美國許多城市的混凝土基礎設施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的時期內(nèi)就出現(xiàn)劣化;據(jù)1998年美國土木工程學會的一份材料估計,他們需要有1.3萬億美元來處理美國國內(nèi)基礎設施工程存在的問題,僅修理與更換公路橋梁的混凝土橋面板一項就需800億美無,而現(xiàn)在聯(lián)邦政府每年為此的撥款只有50~60億美元。另有資料指出,美國因除冰鹽引起鋼筋銹蝕需限載通行的公路橋梁已占這一環(huán)境下橋梁的1/4。發(fā)達國家為混凝土結(jié)構耐久性投入了大量科研經(jīng)費并積極采取應對措施,如加拿大安大略省的公路橋梁為對付除冰鹽侵蝕及凍融損害,鋼筋的混凝土保護層最小厚度從50年代的2.5cm逐漸增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm,而混凝土強度的最低等級也從50年代的C25增到后來的C40,橋面板混凝土從不要求外加引氣劑、不設防水層到必須引氣以及需要設置高級防水膠膜并引入環(huán)氧涂膜鋼筋。而我國遭受鹽凍侵蝕地區(qū)的公路橋梁在耐久性設計方面至今仍無明確要求,對混凝土保護層和強度的要求僅為2.5cm與C25,與上面提到的加拿大50年代水準一致。國內(nèi)按這種標準設計的一座大橋,建成后僅8年,由于鹽凍侵蝕,現(xiàn)已不得不部分拆除重建。
我國建設部于80年代的一項調(diào)查表明,國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)建筑物在使用25~30年后即需大修,處于嚴酷環(huán)境下的建筑物使用壽命僅15~20年。民用建筑和公共建筑的使用環(huán)境相對較好,一般可維持50年以上,但室外的陽臺、雨罩等露天構件的使用壽命通常僅有30~40年。橋梁、港工等基礎設施工程的耐久性問題更為嚴重,由于鋼筋的混凝土保護層過薄且密實性差,許多工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開裂。海港碼頭一般使用十年左右就因混凝土順筋開裂和剝落,需要大修。京津地區(qū)的城市立交橋由于冬天灑除冰鹽及冰凍作用,使用十幾年后就出現(xiàn)問題,有的不得不限載、大修或拆除。鹽凍也對混凝土路面造成傷害,東北地區(qū)一條高等級公路只經(jīng)過一個冬天就大面積剝蝕。我國鐵路隧道用低強度的C15混凝土作襯砌材料,密實度和抗?jié)B性差,不耐地下水與機車廢氣侵蝕,開裂與滲漏嚴重;對幾個路局所轄的隧道進行抽樣調(diào)查表明,漏水的占50.4%,其中1/3滲漏嚴重,并導致鋼軌等配件銹蝕以及電力牽引地段漏電,影響正常運行,而1999年頒布的鐵路隧道設計規(guī)范仍未能對隧道的耐久性問題采取適當?shù)膶Σ撸邕m當提高混凝土的最低強度等級和在混凝土中摻入化學纖維等。
耐久性問題的嚴重性和迫切性在于我們許多正在建設的工程仍未吸取國際和國內(nèi)的大量慘痛教訓,還沿著老路重蹈覆轍。一些北方城市新建成的立交橋和高速公路橋,仍沒有在材料性能和結(jié)構構造等方面采取必要的防治凍融和鹽害的綜合措施。甚至大型工程如2000年投入運行的珠海蓮花跨海大橋,其主體結(jié)構在浪濺區(qū)仍采用不耐海水干濕交替侵蝕的C30混凝土與3~4cm厚的保護層厚度。
有專家估計,我國“大干”基礎設施工程建設的還可延續(xù)20年,由于忽視耐久性,迎接我們的還會有“大修”20年的,這個可能不用很久就將到來,其耗費將倍增于當初這些工程施工建設時的投資。
使混凝土結(jié)構的耐久性問題進一步加劇的原因有:
1)由于混凝土的質(zhì)量檢驗習慣上以單一的強度指標作為衡量標準,導致水泥工業(yè)對水泥強度的不適當追求,使水泥細度增加,早強的礦物成份比例提高,這些都不利于混凝土的耐久性。我國對水泥質(zhì)量的檢驗在強度上只要求不低于規(guī)定的最低許可值,而國外則同時還要求不高于規(guī)定的最高值,如果強度超過了也被認為不合格,這種要求還有利于水泥產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性。
2)工程施工單位不適當?shù)丶涌焓┕みM度,尤其是政府行政領導對工程進度的不適當干預。混凝土的耐久性質(zhì)量尤其需要有足夠的施工養(yǎng)護期加以保證,早產(chǎn)有損生命健康的概念同樣適用于混凝土。國內(nèi)媒體上大加宣傳的所謂幾個月就修成一條大路、建成一座大橋、或蓋成一幢高樓的工程以及搶工獻禮工程,很可能就是今后注定要花掉更多資金進行大修的短命工程。提前完成合同規(guī)定施工期的在國外要被罰款,因為意味著工程質(zhì)量有遭到損害的可能。
3)環(huán)境的不斷惡化,如廢氣、酸雨,我國的酸雨面積已超過國土的30%。
當前迫切需要進行的工作是盡快編制橋梁、隧道、港工等基礎設施工程耐久性設計的技術條例,修訂補充現(xiàn)行規(guī)范中對結(jié)構耐久性的要求。首先需要明確的是各種基礎設施工程的設計工作壽命,在重要工程的設計文件中必須有使用壽命的要求和論證。當前在建的眾多工程在耐久性上之所以仍然沿著重蹈覆轍的道路走,很重要的一個原因是工程設計施工技術人員在耐久性上沒有可資遵循的新依據(jù)。更為嚴重的是現(xiàn)行規(guī)范中的有些條文,本身就對耐久性有害。為了提高混凝土耐久性,在混凝土中合理使用粉煤灰、礦渣等礦物摻合料是重要的技術手段,國外有的規(guī)范甚至規(guī)定在橋梁等混凝土結(jié)構中必須加入粉煤灰等摻合料,而我國的鐵路混凝土橋隧施工規(guī)范仍在明文禁止使用。此外,工程技術界還存在長期形成的一些過時的看法,對改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如,顧慮會影響混凝土強度而不愿使用引氣劑,而引氣本應作為改善混凝土耐久性和工作性的常規(guī)手段;又如,希望加大水泥用量來保證混凝土強度,而盡可能低的水泥用量本應是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途徑。
在修訂規(guī)范的耐久性要求上,交通部于2001年頒布的港工混凝土結(jié)構防腐蝕技術規(guī)范已為其它土建工程行業(yè)起到較好的示范作用。我們一方面要參照國內(nèi)外已有的資料和經(jīng)驗,盡快編寫出相應的設計施工技術文件以應急需,另一方面則要安排系統(tǒng)的研究項目,加大耐久性研究工作的支持力度;混凝土結(jié)構的耐久性是當前國際上結(jié)構工程學科最為重要的前沿研究領域之一,而我國在這一方面相當落后。混凝土的耐久性研究離不開原材料和環(huán)境等特定條件,需要考慮本國的特點,是不能完全依賴國外研究成果的。
重視混凝土結(jié)構的耐久性也是可持續(xù)發(fā)展的需要。生產(chǎn)混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗國土資源并破壞植被與河床,水泥生產(chǎn)排放的二氧化碳已占人類活動排放總量的1/5~1/6,而我國排放的二氧化碳量已居世界第二。我國現(xiàn)在每年生產(chǎn)5億多噸水泥,與之相伴的是年耗20多億方的砂石,長此以往實難以為繼。延長結(jié)構使用壽命意味著節(jié)約材料,而耐久的混凝土一般又應是水泥用量較低和礦物摻合料(工業(yè)廢料)用量較高的混凝土,所以耐久的混凝土正適應環(huán)境保護的需要。國際上對橋梁、隧道等土木工程的設計工作壽命多為100年,有的如英國為120年。考慮到耐久性不足所造成的巨大經(jīng)濟損失和資源浪費,國際上近年來有要求將這些工程的最低工作壽命進一步延長的趨勢,如提出城市環(huán)境中的橋梁至少應有150年。
2.土建結(jié)構工程使用階段的正常檢測與維護
結(jié)構耐久性和使用壽命的概念,與使用階段的檢測、維護和修理不能分割,對處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎設施工程來說尤其如此。為了保證結(jié)構安全性和耐久性,一些工程在建成后的使用過程中,應該進行定期檢測和維護。我國有結(jié)構工程的設計規(guī)范與施工規(guī)范,但沒有如何使用的規(guī)范。有些工程倒塌事故,例如最近四川宜賓的南門大橋發(fā)生橋面坍落事故,就是因為橋面結(jié)構與主拱之間的吊桿在連接處發(fā)生銹蝕,如果有定期的檢測要求,這樣的事故很有可能避免。有些國家對于結(jié)構的損壞可能導致公眾安全的建筑物與橋、隧等公共工程,強制規(guī)定必須定期檢測;即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件,因其墜落后容易傷及公眾,也有強制定期檢測的要求。我國由于施工管理水平和事故操作人員的素質(zhì)相對較差,質(zhì)量控制與質(zhì)量保證制度不夠健全,規(guī)范對結(jié)構安全與耐久性的設置水準又相對較低,已建的工程中往往存在較多隱患,所以更有必要從法制上確定土建工程的正常使用和定期檢測的要求。對于土建結(jié)構工程的安全質(zhì)量,雖然政府已作出了設計與施工的責任單位和個人需對其“終身負責”的規(guī)定,但是這種要求執(zhí)行起來缺乏可操作性。要將結(jié)構安全質(zhì)量事故減少到最低程度,還應以預防為主,通過例行檢測及時發(fā)現(xiàn)問題。
現(xiàn)在國內(nèi)有大量土建工程因步入老化期需要診治,也有大量已建的違章工程需要評估,更有許多工程發(fā)生病害需要診斷和加固,各地已涌現(xiàn)了不少從事土建工程診斷、治理與加固的隊伍,并有蓬勃發(fā)展成為一種新興行業(yè)的趨勢。出現(xiàn)問題和病害以后再來治理固然重要,但是我們應該更加強調(diào)預防。對于在役土建工程的檢測和評估,要建立相應的法規(guī)和標準,要有從業(yè)人員的注冊和從業(yè)機構的資質(zhì)認證制度,在管理體制上予以規(guī)范。
從國家對公共工程建設的投資和對工程設計的要求來看,需要有工程整個使用期限即全壽命費用支出的論證。只注意工程項目建設的一次投資支出,很少考慮工程建成后需要正常維護與修理的長期費用,不但可能損害工程使用壽命和正常使用功能,而且經(jīng)濟上算總賬會很不合算。在發(fā)達國家,由于新建工程少,用于維修的費用往往更為主要,英國1978年的土建維修費上升到1965年的3.7倍,1980年的維修費占當年土建費用總支出的2/3。我國雖是發(fā)展中國家,現(xiàn)在正大興土木,可是過去建成的大量工程已經(jīng)或過早老化。國內(nèi)40%公路橋梁的橋齡已大于25年,加上進入90年代以后交通量猛增,超載嚴重,以往的設計標準又低,路、橋的維修問題十分突出。由于養(yǎng)護維修費用得不到保證,造成工程安全隱患并在以后需要支出更多的大修費用。在土建工程的投資上,希望有關部門能加大已建工程維修的費用。
為加速路橋等公共工程建設,國家現(xiàn)在鼓勵投資公司出資并給以一定期限如30年的經(jīng)營收入作為補償。如果對重要土建工程有必須進行定期檢測與評估的法規(guī),就能保證這些工程在一定期限后歸還國家管理和經(jīng)營時的良好功能,對于設計工作壽命為100年的橋梁,至少還可正常使用70年,而不至于30年到期后國家接收的已是一個破舊的工程。
三、技術規(guī)范的作用與管理
這次科技論壇對于土建結(jié)構工程技術規(guī)范的定位、作用與管理也進行了討論并提出了一些看法。
長期以來,受計劃經(jīng)濟體制的影響,我們往往視技術規(guī)范為法,將規(guī)范的具體規(guī)定和要求等同于法律條文來對待。技術規(guī)范或規(guī)程,與各種技術條例、技術要求、工法、指南等技術文件一樣都是技術標準,本身不具有法律作用,只當工程各方(業(yè)主、設計、施工企業(yè))認同作為設計與施工的依據(jù)并在契約的基礎上,才能作為法律仲裁的依據(jù)。將技術問題法制化并強制執(zhí)行,不利于技術進步和創(chuàng)造性的發(fā)揮,反而容易成為推卸責任的借口。當然,政府部門從國家和公眾的整體利益出發(fā),需要在安全、環(huán)保等重大原則上對土建工程的設計施工提出必須滿足的最低要求并制定相應的法規(guī),但法規(guī)一般并不需要提供如何達到這些要求的具體技術途徑和方法,后者是技術標準的任務。政府也可以原則認可或批準某些重要的技術規(guī)范或其中某些內(nèi)容使用。
土建工程有著強烈的個性,需要工程技術人員針對具體特點去解決設計與施工問題。所以規(guī)范作為技術標準宜強調(diào)其指導性而不是強制性。如果規(guī)范條文看作為一般意義上的法律條文,就有可能束縛設計施工人員的主動創(chuàng)造性并阻礙新技術的應用。。我國土建工程在結(jié)構設計上與國外相比的最大差距就在于方案與技術上的創(chuàng)新,這與以往過分強調(diào)規(guī)范的法律地位從而形成所謂“結(jié)構設計就是規(guī)范加計算”的傾向不無關聯(lián)。我國的技術規(guī)范在編寫風格上也有模仿法律的傾向,極少提及使用者需要注意規(guī)范可能存在的某些不足之處或允許并鼓勵使用者在某些問題上可以另辟蹊徑。如果在設計施工中要取代規(guī)范中已經(jīng)落后過時甚至有害的技術規(guī)定,則無異于違法行為。相反,只要墨守規(guī)范,即使出了事故,就可不負法律責任。這樣就在客觀上降低了對工程技術人員的業(yè)務技能要求與職責要求,不利于提高我國建筑企業(yè)和從業(yè)人員的素質(zhì)以及參與今后的國際競爭。為了消除這些負面影響并杜絕鉆規(guī)范條文的空子進行偷工減料,應有必要建立這樣的共識并作出規(guī)定,即遵守了規(guī)范條文并不意味著就可免除法律責任。國外有些規(guī)范就是這樣規(guī)定的。
企圖不斷加強技術規(guī)范的強制性來解決屢禁不止的工程事故,不是解決問題的有效途徑。現(xiàn)在,有關主管部門將建筑結(jié)構設計規(guī)范中的部分條文抽出來,明確列為強制性條文,同時規(guī)定各個設計單位完成的設計,須通過有關部門或其授權委任的其他企事業(yè)設計單位的審查,而審查的主要內(nèi)容就在于對照規(guī)范強制性條文的要求,其任務已類似于執(zhí)法;這種做法是否明智似可商榷。我國土建工程事故頻繁的原因,主要在于管理不善,特別是管理環(huán)節(jié)上的腐敗;其次是施工操作人員素質(zhì)低,又難以短期解決;過分強調(diào)規(guī)范的地位與作用,未能建立與規(guī)范配套的完整標準體系,比如缺乏指南、工法等更為詳盡具體的技術文件,可以用來指導和規(guī)范設計與施工的各個具體環(huán)節(jié),也有一定的關系。從設計角度看,出現(xiàn)事故主要不是由于沒有按照規(guī)范強制性條文的規(guī)定,而是方案性的錯誤或忽略主要的設計條件;也有一些工程則因過去的設計標準過低,耐久性不足,在使用過程中又缺乏應有的例行檢測而導致失效。其實,要做到設計規(guī)范強制條文的要求最為容易,為此請專業(yè)人士審查似無必要。重要的工程設計應規(guī)定請專業(yè)單位全面審核,其要點也應在結(jié)構方案、構造方法與計算分析的原則上。從結(jié)構設計的國家規(guī)范中抽出的強制性條文不免支離破碎,個別條文的規(guī)定也不一定適合某些地區(qū)和某些工程的具體特點,反而造成麻煩。
我國幅員廣闊,各地經(jīng)濟發(fā)展很不平衡,技術力量懸殊,環(huán)境條件各異,客觀上要求規(guī)范能給設計人員更多靈活性,少一些強制性,這樣才能更好地在規(guī)范的指導下,根據(jù)工程的特點和具體條件去解決問題。總之,在規(guī)范標準上,要擺脫計劃經(jīng)濟年代遺留下來的過分強求統(tǒng)一、較少考慮個性和缺乏實事求是靈活性的傾向。要提倡和鼓勵各省市編制地方性規(guī)范,在工程的安全性和耐久性標準上,可有不同的設置水準。比如上海、北京、廣州這些大城市應該高些,在抗震防災要求上,更應區(qū)別對待。全國性的規(guī)范訂得愈詳細,其適用性可能變得愈差,造成的混亂也可能愈多;特別象巖土工程那樣的規(guī)范更是如此。
技術標準中的強制性越多,也意味著政府有關部門在具體技術問題上需要承擔的責任越重,而這些本來不該是政府部門的職責。規(guī)范中的要求是最低要求,在安全設置水準上,政府需要干預的也應是保證公眾安全的最低要求。對于土建結(jié)構的抗震設計,政府有關部門至今仍規(guī)定任何部門和個人不得隨意提高抗震的設防標準(建抗586號文件)。事實上,如將商品房的抗震設防烈度提高1度,抗震能力可提高約1倍,而增加的房屋造價相當有限,在眾多城市中可能僅及居民用于室內(nèi)裝修費用的幾分之一。政府的這一規(guī)定無異于限制居民只能購置抗震安全質(zhì)量標準最低的房屋,如果發(fā)生地震造成損害,有關部門如何解釋?
規(guī)范等技術標準的管理體制亟待改善。建國以來,由政府部門負責統(tǒng)管并指定有關企事業(yè)單位分別承擔每本規(guī)范編寫和修訂工作的做法已越來越不能適應當前的形勢,有些在經(jīng)費和人力上得不到保證,平時基本上沒有專門人員去搜集了解規(guī)范使用中的問題并及時修改補充規(guī)范條文;面對新的結(jié)構型式、新的材料和新的工藝,規(guī)范的過時條文不但成為推廣新技術的阻力,而且有被誤用或盲目套用而造成工程質(zhì)量安全事故。
發(fā)達國家有關土建結(jié)構工程的規(guī)范及與之配套的各類技術標準多由行業(yè)協(xié)會或?qū)I(yè)學會編制及管理,規(guī)范的翻新周期短,不象我們要長達10年以上。我國的學會與協(xié)會重復設置,分工不明,并且至今還依附于某一政府部門,基本上只起到政府職能部門非官方代言人的作用,距離獨立和富有活力的健全機構還差的很遠,如何發(fā)揮這些機構在技術標準編寫和管理中的作用也是值得探討的一個問題。建議隨著改革的深入,整頓合并有關的學會、協(xié)會,加強其職能,并逐漸成為技術標準編制管理的主體。
四、準備提交政府有關部門考慮的建議
為了改善我國土建結(jié)構工程的安全性與耐久性,這次論壇中提出了以下建議供政府有關部門考慮,:
1、橋梁、隧道、道路、港口等基礎設施工程的混凝土結(jié)構耐久性,已是當前亟待采取措施應對的重大問題。否則,一些工程的正常使用功能和安全性將得不到有效保證,我國的現(xiàn)代化建設和國民經(jīng)濟會蒙受巨大損失,并將給生產(chǎn)和公眾生活帶來長期困擾。
建議國家建設部、交通部、鐵道部主管土建工程設計標準的部門,能對工程的耐久性要求作重點審查,明確土建工程的設計應有最低使用壽命的要求,重要工程的設計文件中應有正常使用壽命和耐久性設計的獨立章節(jié)與論證;
建議國家自然科學基金委員會能在今后一段時期內(nèi)對混凝土工程耐久性的基礎理論研究給予重點支持;
建議國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局為在近期內(nèi)編訂有關法規(guī)標準給以立項資助;
建議中國工程院土木水利建筑學部在其咨詢研究項目中,聯(lián)絡國內(nèi)有關專家,促進土建結(jié)構耐久性設計指導性技術條例的編制。
2、土建工程使用過程中的安全性,應有定期的檢測和正常的維護修理加以保證。對于重要土建工程,我國尚無必須進行安全檢測的法規(guī)。在基礎設施工程的投資上有重新建、輕維修的傾向,不利于工程壽命和投資效益。
建議對橋、隧等重要公共基礎設施和公共建筑物,在其使用期內(nèi)實施強制性的定期安全檢測。為此,需要制定法規(guī),編制相應的技術標準;對于土建結(jié)構工程的檢測與評估,需要建立從業(yè)人員的注冊制度和從業(yè)機構的資質(zhì)認證與監(jiān)管體制。凡屬已建工程的安全診斷也可一并歸入這一行業(yè)。
建議政府有關部門在橋、隧、道路等土建基礎設施工程投資上,根據(jù)需要,加大工程維修費的比例。
3、完善技術標準體系與管理體制,發(fā)揮學會、協(xié)會在技術標準編制、修訂和管理中的作用;逐步淡化技術規(guī)范條文的強制性質(zhì);鼓勵編制地方性規(guī)范(標準)和企業(yè)標準,適應不同地區(qū)在環(huán)境地質(zhì)和經(jīng)濟、技術水平上的差異,并鼓勵科技創(chuàng)新和技術進步。