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中图分类号:TU2文献标识码: A
一、建筑结构抗震设计中的基本原则
在进行建筑结构抗震设计的过程中需要遵循一定的原则,讲求方法,才能够确保设计方案的科学性和可行性。为此,设计的过程中需要遵循以下原则。
(一)确保结构构件具有必要的性能
在进行抗震设计的过程中,一定要保证建筑结构构件具有一定的承载能力、稳定性、刚度和延性等性能。结构构件需要遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强底层柱、强节点弱构件的设计原则,在设计中对于可能会造成构件相对薄弱的部位,需要采取从事提高其抗震能力,对于承受竖向荷载的主要构件则最好不作为主要的耗能构件。
(二)尽量多的设置抗震防线
一个抗震结构体系需要有多个延性较好的分体系组合而成,并且由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框剪结构就是由延性框架和剪力墙两个分体组成,双肢或者多肢剪力墙体系组成的。由于在一次地震之后将会伴随着多次余震的出现,如果在结构设计时只有一道防线,那么在建筑遭到第一次破坏之后再遭余震,就会因为损伤积累导致建筑物坍塌。抗震结构体系应该有最大可能数量的内部和外部冗余度,在设计中需要有意识的建立起一系列分布的屈服区,这样能够使结构吸收和消耗大量的地震能量,从而能够提高建筑的抗震性能。
(三)恰当的处理建筑结构的构件强弱关系
在设计的过程中需要正确的处理好构件的强弱关系,在统一楼层内使主要耗能构件屈服之后,其他抗侧力构件则仍然处于弹性阶段,这样能够使得有效屈服保持较长的阶段,能够保证建筑结构的延性和抗倒塌的能力。需要注意的是,如果在抗震设计中一部分结构的设计超强,那么就会导致结构的其他部位出现相对薄弱的现象,所以说在设计的过程中需要恰当的处理结构的强弱关系,对于不合理的加强的作法或者是在施工中以大代小,改变抗侧力构件配筋的这些做法都需要尽量的避免。
二、房屋建筑结构中的抗震设计方法
(一)建筑场地的选择
当前地震的发生虽然可以预测,但是还是会给建筑物造成很大程度的损坏,地震发生的过程中,由于地质结构发生变化,就使得整个建筑结构发生改变,严重的话会直接导致整个建筑物倒塌。所以,为了能够有效地减小地震对房屋建筑的损坏,我们必须选择好施工场地。
(1)由于我国地理条件比较复杂,最佳的施工场地应该选择在地势平坦、开阔的地区,这样能够减少地震时的沉降度,提高建筑物的稳定性,进而减少建筑物的坍塌情况。
(2)有些地区的地形本身就容易受到地震的破坏,例如,河流、山川附近、地形不均匀地区等等,如果在这样的土地上建设建筑物,一旦发生地震,就会直接导致建筑物倒塌。在选择施工场地的时候应该尽量避开这些地区,如果不能避开,就必须做好抗震措施。
(3)有些危险地区能够直接主观判断出来,例如容易发生泥石流、滑坡等地区,建筑物一定不能在这些地区建设,如果把房屋建筑在这些地区,一旦发生地震就会引发一些其他的自然灾害,给人们的生命安全造成更大的危害。此外,建筑场地土地的性能也和建筑物的抗震性有直接关系。通过大量的实践数据显示,土质越坚硬,抗震性能就越好。
(二)地基和基础设计
(1)为了全面的加强房屋建筑整体的刚性,增强建筑整体结构的抗震性。在房屋建造的过程中,同一个建筑单元不能够建设在不同性质的地基上,也不能够采用不同的方式,要么就全部采用天然地基的方式,要么就全部采用桩基方式,不能一半采用天然地基,一半采用桩基。
(2)房屋建筑物的基础的埋置要有一定的深度,埋置过浅就会使建筑物的嵌固作用减小,从而使建筑物在地震中的振幅增大,极易发生震害。所以,在对建筑物的基础进行埋置时,要尽可能的增加埋置的深度,同时做好基槽的回填和夯实工作,使回填土与基础的侧面发生紧密的接触,更好地提高地基的稳定性。
(3)基础和上部建筑构成了房屋建筑的整体,为了加强两部分建筑之间的整体性,基础在室外的地坪下不宜做内外交圈的基础圈梁。同时为了使上部结构与基础之间的连接更加的牢固,就要把上部结构的构造柱钢筋插入到基础的圈梁中。当地基的土质刚度不强时,还应该在基底的底部布置圈梁。
(三)建筑设计和建筑结构的规则性
(1)房屋的高度和宽度。不论是房屋建筑的高度还是宽度都不能够单独影响抗震性能,而是高宽比。房屋建筑的抗震性能和高宽比成反比,也就是说,建筑物的高宽比越大,建筑物的抗震性能越不好,受到地震损害的程度就越高。此外建筑物受到地震损坏的程度还和层高有关系,层数越高,损害程度就越大。所以为了减小建筑物受到地震损害的程度,对建筑物实行限高政策。此外,在抗震性能设计的时候,还应该根据工程的实际情况选择最佳的高度和宽度。
(2)房屋建筑的结构体系。在对房屋建筑结构的设计中,要尽量的使结构的刚度和质量分布的均匀,而且使建筑的平面和立体结构呈现规则的感觉。如果平面设计的过于复杂,就会使质量和刚度分布的不均匀,在发生地震时,就会使建筑物发生严重的扭转现象,加重地震对房屋的破坏。另一个影响抗震效果的因素就是结构的整体布置,不规则的房屋,在地震中更容易发生扭转,而且如果采用的是错落的立面,也会由于高度过高而产生“鞭稍效应”。
(3)纵横墙的分布。在房屋建筑物中,最主要的承重构件就是墙体,墙体在地震中很容易产生裂缝甚至是倒塌,所以要对纵横墙进行合理的配置。在对房屋进行设计时,要使横墙和纵墙分布均匀,共同承担房屋的重量。通常来说,墙体的刚度决定建筑物的刚度,如果房屋建筑中承重墙比较少,就会使得墙体之间的空间变大,建筑物的刚度就很小,抗震能力就会弱。所以应该根据实际工程情况来确定好房屋建筑的墙体,保证建筑物的刚度。
(4)建筑悬挑梁梁高度选用。有一些建筑结构设计人员经常对梁饶度计算这一环节进行忽略,在对建筑物进行正常使用这一状态下,梁高的选用往往都比较小,这也就造成了建筑物梁截面受压区应力过高,梁截面受压区也就产生了非线性的徐变 。如果我们进一步发展挑梁变形,梁支座的截面上部的受拉区也就经常会出现一些竖向裂缝,这些竖向裂缝的跨度也就比较大。受到了支座附近剪弯作用影响,竖向裂缝也就不断的向下延伸,进而成为了斜裂缝,这时,建筑物的梁也就已经接近了毁坏的程度,建筑物裂缝在梁支座位置的斜向延伸,那些靠近上部的缝宽度也就越大。
(四)墙体和屋顶的抗震设计要求
房屋建筑的质量越轻,其遭受地震破坏的程度也就越小,结构的稳定性也就越强,房屋的安全性也就越高。所以为了减轻房屋建筑在地震中受到的破坏,就要把结构的各部分做得轻一些。房屋建筑的上部建筑主要是墙体和屋盖。
(1)要使房屋建筑结构的围护结构变轻,就要使房屋的墙体变轻。如果墙体的重量过大,其抗震性能就会变得很弱,发生地震时,就会很容易遭到破坏。所以,应该控制墙体重量材料的特性。
(2)在屋盖的设计中,屋盖要尽可能用材质比较轻的材料,并且尽量不要在屋顶增加沉重的附属物,那样不仅增加了屋盖的重量,还增加了房屋的高度,加大了房屋建筑的高宽比,影响房屋的抗震性能。如果是必须建造的,也要尽量做得矮些、牢固些,或者是用重量较轻的材料。
(五)砌体结构中的圈梁和构造柱的布置
圈梁对于减轻震害有着极大的作用,无论是地基中的圈梁还是墙体中的圈梁。圈梁能够使墙体之间的连接更加的牢固,有效的增强房屋建筑的整体性和稳固性,也可以在一定程度上阻碍墙体裂缝的产生,同时还能够阻止建筑地基的不均匀沉降而使结构遭到破坏。构造柱的设置也对房屋建筑的抗震有很大的作用,构造柱的设置能够提高墙体的抗剪能力,同时能够增加结构的变形能力,使结构在较小外力的作用下只是发生变形,而不影响结构的整体稳定。在房屋建筑的特性保持不变的同时,构造柱的数量要根据《抗震规范》来进行设置,但是在墙体交叉的地方,都要设置构造柱,这样就会使墙体的材料从脆性向着延性发展。
结语
地震是人们正常生活的严重安全隐患,建筑设计人员必须认真研究以往地震灾害中建筑的破坏原因和状态,在房屋建筑结构中强化抗震设计,不断的总结经验和优化设计,提高建筑的抗震能力,最大程度的降低因地震造成的损失。
参考文献
中图分类号:TU2文献标识码: A
据统计,每年世界范围内发生地震的次数已达50 万多次,而国内的地震次数便占了当中的 1/3。地震灾害严重损害了国内的经济发展与社会发展,并带来了严重灾难。因此在房屋建筑的结构设计中,需对结构的抗震性能充分考虑。针对地震灾害采取有关预防措施,尽可能减少地震灾害对于房屋建筑的损害,确保人们的生命安全与财产安全。本文就对房屋建筑在结构抗震设计上的若干要求展开了研究。
一、 合理选择建筑场地
受地震灾害影响,地震范围内的建筑物会被严重破坏。由于地震而引起的地质运动可导致建筑直接面临结构破坏,由此可见,地质条件也属于房屋建筑受损的一个重要因素。因此在房屋建筑设计中,需对建筑场地进行合理选择。一方面,应首选地质坚硬、地势开阔等有利于抗震的地质条件,从而减少地基土在地震期间的沉陷程度,预防房屋建筑发生坍塌不良现象。另一方面,尽可能避免山坡边缘、河岸等地质软不利于抗震的地段,以免在地震期间,在地质条件的共同影响下,导致房屋建筑出现倒塌的情况。若实在无法避免此类地段,则需要采取相应的有效抗震措施。第三,不应选择自然灾害并发区域等危险地段(如地陷、滑坡以及泥石流等地段)作为房屋建筑的建造地段,以避免地震灾害并发其他自然灾害而导致房屋建筑破损程度加重。最后,建筑场地的土质刚度、覆盖层厚度等也属于建筑物受到地震损害的一项重要因素。有关研究指出,建筑地段的土质坚硬、覆盖层薄属于减少地震灾害对于房屋建筑损害程度的一项重要原因。因此在选址时,还需要对土质及其覆盖厚度进行考察。
二、 房屋建筑的地基和基础设计
首先,在建造房屋建筑期间,同一个房屋建筑结构单元不允许建造在性质不同的地基上。并且在地基选择和处理上,尽量全部应用天然地基或是桩基,尽可能避免出现两种地基各一半的状况。从而可以避免不利因素,保证房屋建筑的抗震性能。
其次,在埋置房屋建筑的基础时,需注意其埋置深度的控制。若基础埋置深度过浅,将会减少房屋建筑的嵌固作用,增大房屋建筑在地震期间的振幅,提高震害发生几率。因此在设计房屋建筑的基础埋置深度时,应尽量增加其埋置深度。并认真做好基槽回填工作以及夯实工作,确保回填土和基础的侧面紧密接触,提高房屋建筑基础部分的稳定性。
另外,对于砌体结构的房屋建筑是由上部建筑、基础两个部分所构成的一个整体。因此在建筑室外地坪下,不应应用内外交圈基础圈梁,以免影响上部建筑和基础的整体性。此外,应将上部结构构造柱钢筋嵌入基础圈梁内,从而加强上部建筑和基础的连接牢固性。若建筑建造地段的土质刚度较弱,则还需设置圈梁在基底底部。
三、 房屋建筑屋顶与墙体的抗震设计
在地震期间,房屋建筑的受损程度与建筑质量之间呈正比关系。也就是建筑质量越重,建筑的受震害程度则越严重。反之,若建筑质量越轻,那么其受震害程度将会越小。其次,建筑结构越稳定,其在地震灾害中的安全性也越高。因此,在房屋建筑结构设计中,应尽可能最小化建筑质量,以达到最小化减小房屋建筑受震害程度的目的。一方面,减轻房屋建筑围护结构的质量,从而达到减轻房屋建筑墙体质量的目的。若建筑的墙体质量过重,将会降低建筑的抗震性能,使得建筑在面临地震灾害时,易受破坏。因此,在建筑结构设计中,需对减轻墙体重量这一点进行考虑。另一方面,在建筑屋盖设计期间,应尽量选择质量较轻的材质。并且不要在建筑屋顶设计中添加不必要的附属物,以免增加屋盖重量,间接增加建
筑高度,对房屋建筑抗震性能产生不良影响。若在屋盖设计期间,个别突出形状是必须建造的,则需要通过设计尽可能降低其高度,并增强牢固性。选择质量轻的材料,从而提高建筑的抗震性能。
房屋建筑结构设计的规则性
1. 合理控制房屋建筑高宽比
对于房屋建筑而言,其受震害程度与建筑本身的高宽比具有一定的关系。受地震作用影响,房屋建筑的倾斜程度(侧移程度)会因为其本身高宽比越大而越严重。同时,房屋建筑的层数越多,其在地震灾害中所面临的破坏也会越严重。因此,为了保障房屋建筑对于地震破坏的抵抗能力。在设计期间,需对其建筑的高度与宽度进行合理控制。结合房屋建筑的实际情况,在保障房屋建筑的抗震要求的条件下,对房屋建筑层数进行合理调整。
2. 规则性设计房屋建筑结构
在房屋建筑的结构设计上,均匀分布结构刚度与质量、规则设计建筑平面与竖向结构构件布置等是保障建筑抗震性能的一个重要环节。若房屋建筑具有平面设计复杂,而质量、刚度等分布不规则的情况,在面临地震时,房屋建筑将会产生扭转情况,水平体系构件应力突变导致房屋建筑主要受力构件受到严重破坏。其次,在建筑竖向结构构件的设计中,抗侧力体系的刚度和承载力有明显的突变,在地震期间发生严重震害的可能性较大。并且若建筑采用复杂的建筑体型,也会导致在地震中发生严重破坏;其中顶部局部突起将会因为高度过高而引起鞭梢效应。
3. 合理处理房屋建筑的防震缝
若房屋建筑结构平面或者竖向不规则,需处理好建筑的防震缝。设置防震缝期间,可将房屋建筑划分为相互独立且规则的结构。防震缝两边结构单元之间设置足够宽度的缝,彻底分开防震缝两边的上部建构。防震缝宽顺着建筑高度的增加而放大,同时可以在防震缝两侧布置垂直相交的抗撞墙体。
4. 合理布置砌体结构房屋建筑的纵横墙
墙体属于砌体结构房屋建筑的主要承重构件,由于房屋建筑的刚度大小主要取决于墙体数量,若承重墙体布置时随意加大墙体间距和不均匀布置,将会降低房屋建筑的刚度以及抗震能力。因此在设计期间,需均匀分布房屋建筑的横墙以及纵墙,从而确保房屋建筑的整体抗震性能。
5. 合理布置砌体结构房屋建筑的构造柱以及圈梁
构造柱、圈梁等均属于提高砌体结构房屋建筑抗震性能的重要组成部分。其中构造柱有利于增强建筑墙体的抗剪性能,并改善建筑结构变形能力,提高建筑物的整体刚度从而使建筑结构在外力作用下仅发生局部变形,不对建筑结构整体的稳定性产生影响。因此,在布置构造柱时,需以《抗震规范》作为布置依据,在墙体交叉处均设置构造柱,促使墙体材料由脆性演变为延性。另外,圈梁也可以提高墙体之间的连接牢固性,对于增强房屋稳固性、整体性等可起到明显的促进作用。在一定情况下,还可抑制墙体产生裂缝。
五、 结语
目前,抗震技术属于房屋建筑设计当中的一项主要技术,抗震设计的好坏将会直接影响到房屋建筑的抗震性能。因此在房屋建筑结构设计中,需根据抗震设计的相关要求,对房屋建筑进行合理设计,满足房屋抗震设计的相关要求。尽可能提高房屋的抗震能力,减少地震灾害对于房屋建筑的损害。本文只从基本概念做出阐述,实际设计还要运用静力和动力的数值计算手段,用数值计算结果来量化宏观指标,帮助工程师合理设计。
参考文献
[1]唐与拓,金燕,于得水.多层砖混房屋震害分析及抗震加固措施[J].山西建筑,2009(12).
中图分类号:S611文献标识码: A
框架—剪力墙结构具有刚度比较大、抗震效果好、建筑用料省、工程造价低等优点,它被广泛地应用于建筑结构中。框架—剪力墙结构是将框架结构与剪力墙结构相结合的一种建筑结构,它能够将框架结构的功能同剪力墙结构的功能结合起来,从而达到增强框架—剪力墙结构抗震能力的目的。由于地震作用形式的多样性以及框架—剪力墙结构本身的复杂性,框架—剪力墙在建筑结构中的应用中仍然存在很多问题。要想解决好该问题,必须要对框架—剪力墙建筑结构的抗震设计方法进行进一步的完善。
一、分析在地震作用下框架—剪力墙结构的内力分布以及变形情况
框架—剪力墙结构是一种具有良好抗震性能的结构,它能够将框架与剪力墙这两种结构的优点融合在一起,具有更强的抗侧向力、更好的延展性。在强度比较大的地震的作用下,框架—剪力墙结构由弹性阶段转为弹塑性阶段,与弹性阶段相比,这一时期的框架—剪力墙结构的内力分布以及变形情况都有了很大的不同。经过相关研究人员的理论分析以及试验论证,刚度特征值以及楼层与楼层之间发生位移时的位移角度是了解与阐述弹塑性阶段的框架—剪力墙结构的内力分布以及变形情况的两个关键性能参数。
二、框架结构与剪力墙结构协同原理
框架—剪力墙结构是将框架结构与剪力墙结构相结合的一种建筑结构,它能够将框架结构的抗侧力功能同剪力墙结构的抗侧力功能结合起来,从而达到增强框架—剪力墙结构抗震能力的目的。其中,框架结构采用剪切型,剪力墙结构采用弯曲型。单独的剪力墙结构的受力情况与竖直方向摆放的悬臂梁的受力状况是相似的,当它受到因地震作用而产生的侧向力时,其结构会产生变形现象,受力曲线呈现弯曲型。单独剪力墙结构的受力特点是上部结构的层间位移角度大于下部结构的层间位移角度,呈现从上而下依次减小的趋势。单独的框架结构在受到因地震作用而产生的侧向力时,其结构也会发生变形现象,但其受力曲线呈现剪切型。单独框架结构的受力特点是上部结构的层间位移角度小于下部结构的层间位移角度,呈现从上而下依次增大的趋势。这两种结构的功能相互补充,将这两种结构结合起来具有更强的抗侧向力能力。
三、框架—剪力墙结构的抗震设计方法
1.从性能角度出发进行框架—剪力墙结构的抗震设计。
从性能角度出发进行框架—剪力墙的抗震设计,就是在进行抗震设计时,要以“投资—效益”为基础,来对框架—剪力墙结构的抗震性能进行分析,将框架—剪力墙结构进行有关抗震性能的分类,将其划分为不同的种类,并与我国相关法律法规要求的设防标准以及现实中业主对于设防标准的要求相适应。在应业主的要求对框架—剪力墙进行抗震性能的设计时,选择符合现实需求的设防标准,根据设防标准确定框架—剪力墙结构的抗震等级,并进行合理的结构设计。综上所述,与传统的框架—剪力墙结构的抗震设计方法相比,从性能角度出发进行的框架—剪力墙结构的抗震设计方法,业主更具有选择的自主性,可以提出自己的要求,由相关设计人员对框架—剪力墙结构进行抗震设计。从性能角度出发进行框架—剪力墙结构的抗震设计,实现了设防标准由单级向多级的转变,更具有个性、多样性以及创新性,能够更好地促进技术的创新与发展、更好地实现设计方案的优化以及更好地发挥框架—剪力墙结构的抗震性能,这是建筑行业的一个进步。传统的框架—剪力墙结构的抗震设计方法与从性能角度出发进行的框架—剪力墙结构的抗震设计方法是共性与个性之间的关系。框架—剪力墙结构的设计过程主要包括以下三方面的内容:明确设防标准、确定框架—剪力墙结构的抗震等级、框架—剪力墙结构的抗震设计方法。这一具有明显个性的抗震设计方法的出现,必将会颠覆原有的传统抗震设计方法。
当前,建筑行业通常都采取传统的框架—剪力墙结构的抗震设计方法,主要包括底部剪力法以及振型分解反应谱法,这两种方法都应用了反应谱理论,都将承载力这一参数作为具有决定性意义的控制参数。传统意义上的框架—剪力墙结构的抗震设计方法在对框架—剪力墙结构进行抗震性能的设计时,首先必须要进行加速度反应谱的设计,并以此为基础来进行框架—剪力墙结构抗震性能的设计。进行加速度反应谱的设计是当前建筑行业内最为主要也是最为基本的对抗震性能进行计算的方法。以承载力这个参数作为具有决定性的控制参数来对框架—剪力墙结构进行抗震性能的设计具有一定的缺点,它不能够准确描述当框架—剪力墙结构处于弹塑性工作阶段时能否具有正常的工作状态,也不能控制框架—剪力墙结构在承受地震作用力状态下的损害程度,是一种极其被动的抗震设计方法。从能量平衡角度出发的极限设计方法、从延性角度出发的设计方法,以及从损伤角度的设计方法,分别以能量参数、延性参数以及损伤参数作为具有决定性质的控制参数,这三种抗震设计方法能够克服以承载力这一参数为主要控制参数的抗震设计方法的缺点,但同时它们也存在自己的缺点。在采用这三种方法进行框架—剪力墙结构的抗震性能设计时,设计人员在设计过程不能够明确掌握设计参数,不利于保证设计方案与设计人员的思路的一致性。综上所述,在进行框架—剪力墙结构的抗震性能设计时,最好采取变形参数来作为主要的控制参数,一方面可以使设计人员在设计过程中能够明确掌握设计参数,保证实际设计方案与其本身的思路相符合,另一方面,可以对具有非结构性质的构件进行性能水平的控制。经过对以往地震灾害的综合分析,相关研究人员发现,框架—剪力墙结构之所以会出现损坏、倒塌的现象,主要是因为框架—剪力墙结构所承受的作用力大小已经超过了其塑性变形的极限,从而使框架—剪力墙结构变形程度过大。通过综合分析,并经过相应的理论验证之后,从变形角度出发进行框架—剪力墙结构的抗震性能的设计是目前最具实用性的框架—剪力墙结构的设计方法。
从位移角度出发进行框架—剪力墙结构的抗震性能设计。
从位移角度出发进行框架—剪力墙结构的抗震性能设计方法将框架—剪力墙结构的抗震性能分为三大类:使用状态良好的抗震性能、能够抱证人身财产安全的抗震性能以及能够防止框架—剪力墙结构倒塌的抗震性能,同时用层与层之间的位移角度将这三种抗震性能具体化。首先,将呈现水平分布规律并以倒三角形式发生作用的侧移曲线来作为初始的侧移模式。对于具有使用状态良好的抗震性能的框架—剪力墙结构,在其侧移曲线上,首先找出其反弯点,并找出反弯点在实际情况中所代表的楼层,然后确定楼层间的位移角度,当位移角度达到相应的数值时,将这时的侧移曲线作为目标,并依据此时的相关数据计算出等效参数以及基底剪力和水平方面的地震作用力。对于能够保证人身财产安全的抗震性能以及能够防止框架—剪力墙结构倒塌的抗震性能,主要是以Pushover曲线以及需求曲线之间的关系,来调整框架—剪力墙结构,使框架—剪力墙具有能够保证人身财产安全的抗震性能或者是能够防止框架—剪力墙结构倒塌的抗震性能。
结语:
框架—剪力墙结构是一种将框架结构与剪力墙结构结合起来、具有很强抗震能力的建筑结构。基于框架—剪力墙结构结构抗震性能的设计方法,是多年来世界各国共同关注的一个问题,必须要重视并加强对于房屋框架—剪力墙结构结构抗震性能设计方法的进一步研究与完善。
参考文献:
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
近年来,我国酒吧发现了多起群死群伤的火灾事故,原因是多方面的,但笔者认为究其主要原因是消防设施不足造成的,本文希望采用性能化设计的方法对比目前我国建筑防火设计是依据有关国家技术规范进行的 “规范设计”,指出“规范设计”在歌舞厅防火设计的不足,从而使人们认识到歌舞厅防火性能化设计的必要性。
一、酒吧的火灾特点
歌舞厅中人员密集,走道狭窄,且多采用易燃可燃材料装修,这样,一旦发生起火,燃烧速度快,火灾温度高,火势蔓延迅速,容易形成立体燃烧,且还会产生大量烟气甚至是有毒气体,会造成人员疏散困难,而出现群死群伤。
二、现行规范要求
我国建筑防火设计是依据有关《规范》进行的,这种设计被称为“规范设计”。就歌舞厅而言,其消防设计通常涉及以下规范:《高层民用建筑设计防火规范》、《建筑设计防火规范》等。这里,我们将一些主要规范针对歌舞厅的规定和要求进行整理:
1、疏散距离
房间内任一点到该房间直接通向疏散走道的疏散门的距离不应大于22米。
2、安全出口
歌舞娱乐放映游艺场所的疏散走道、安全出口、疏散楼梯以及房间疏散门的各自总宽度,应按下列规定经计算确定:
每层疏散走道、安全出口、疏散楼梯以及房间疏散门的每100人净宽度不应小于表一的规定;当每层人数不等时,疏散楼梯的总宽度可分层计算,地上建筑中下层楼梯的总宽度应按其上层人数最多一层的人数计算;地下建筑中上层楼梯的总宽度应按其下层人数最多一层的人数计算; 当人员密集的厅、室以及歌舞娱乐放映游艺场所设置在地下或半地下时,其疏散走道、安全出口、疏散楼梯以及房间疏散门的各自总宽度,应按其通过人数每100人不小于1.0m 计算确定。
表二
3、火灾自动报警系统和自动灭火系统
设置在地下、半地下或地上四层及四层以上或设置在建筑的首层、二层和三层且任一层建筑面积大于300m2的地上歌舞娱乐放映游艺场所(游泳场所除外)应设置自动灭火系统;设置在地下、半地下或建筑的地上四层及四层以上的歌舞娱乐放映游艺场所应设置火灾自动报警系统。
4、防排烟系统
设置在一、二、三层且房间建筑面积大于200m2或设置在四层及四层以上或地下、半地下的歌舞娱乐放映游艺场所应设置排烟设施。
三、两种设计的对比
为了更好地对比“规范设计”和“性能化设计”,我们在这里模拟一个歌舞厅模型,运用以火灾安全工程学为基础的性能化计算来对这两种设计进行对比,从而看出孰优孰劣。
现以一个典型的歌舞厅情况作为模拟对象,情况如下:
歌舞厅位于1幢3层建筑物的第三层,内设有一个255平方米大厅(8.5米×30米),有相距5米的两个安全出口,每个宽1.4米,均位于大厅一侧,大厅远离出口的另一侧还有一个舞台,整个酒吧只有干粉灭火器。酒吧内每晚会有200名顾客在里面喝酒、跳舞。上述歌舞厅与“舞王”俱乐部环境相似,具体布局如下图1:
图1
(一)、现在分析一下该歌舞厅符不符合规范要求:
大厅的最远一点离安全出口有30米,符合《建筑设计防火规范》第5.3.13条;相距5米的两个安全出口,符合《建筑设计防火规范》第5.3.8条;建筑体总体积不超过10000立方米,可不设置室内消火栓,符合《建筑设计防火规范》第8.3.1条;没有火灾自动报警系统、自动灭火系统和机械防排烟系统,但符合《建筑设计防火规范》第8.5.1条、第9.1.3条、第11.4.1条。这样,该歌舞厅是符合现行国家技术标准。
(二)、现对歌舞厅进行火灾模拟分析
上述的歌舞厅设计是否就安全了吗?我们现根据该歌舞厅的总体建筑特点和人员分布,计算在最不利情况下,各防火分区人员疏散所需要时间和建筑物所能提供的疏散时间以及对应的疏散通道宽度和距离,为最佳人员疏散方案提供参考依据。
建筑防火性能化设计是通过对随机建筑的综合防火性能评定,设计出特定的符合该建筑的防火安全系统模式,以实现火灾时,保证该建筑物内的人员生命安全和有效控制财产损失的总目标。建筑防火性能化设计方法是建立在消防安全工程学基础上的一种新的建筑防火设计方法,它运用消防安全工程学的原理和方法,根据建筑物的结构、用途、内部装修、火灾荷载等的具体情况,由设计者根据建筑物的各个不同的空间条件、功能条件及其他相关条件,自由选择为达到消防安全目的而采取的各种防火措施,并将其有机地组织起来,构成该建筑物的总体防火安全设计方案,然后对建筑火灾危险性和危害性进行定量的预测和评估,从而得出最优化的防火设计方案,为该场所提供最合理的防火保护。
我们现在模拟舞台的背景布发生火灾,引燃其它室内可燃物,造成火灾。我们通过火灾模型计算,酒吧按上面规范设计能否达到安全目标——人员安全疏散:
1、人员疏散时间的计算:
(1)疏散开始时间(Tstart)的预测
疏散开始时间即从起火到开始的时间
Tstart=
(2)疏散行动时间(Taction)
Taction=Ttravel+Tqueue
Ttravel=max(∑L/V)
Tqueue=∑pA/∑NB
表二
根据“舞王”俱乐部火灾的经验,火灾只用了十七秒就漫延到整个大厅,就是说大厅的危险来临时间只有17秒,而模型中疏散时间为108秒,远远超过危险来临时间,所以上述的模型是不安全的。
(三)这种场所的改进措施
1、增设火灾自动报警系统
增设火灾自动报警系统可加快场所内人员感知火灾发生的时间,缩短疏散开始时间(tstart),使人员对火灾快速作出反应。
2、安装自动喷水灭火系统
自动喷淋灭火系统的基本功能的控火和灭火、抗烟。
(1)对火势的作用
通过降低火焰产生的辐射,减少热对流量,冷却材料表面温度等一系统作用,影响可燃物的发热速度、火灾初期成长率,从而达到控火、灭火的效果。
(2)对烟气的影响
设备洒水水滴吸取了烟层中的热,让烟的温度也降低。
自动喷水灭火系统的安装,通过控火和灭火、抗烟等功能,大大延长危险来临时间,为人员的疏散提供充足的时间,有助避免出现群死群伤的惨剧。
3、采用机械排烟设备
歌舞厅等公共娱乐场所一般都有很多易燃可燃材料,这些材料燃烧会产生大量烟,严重影响人员的疏散逃生能力,还会由于烟气有毒而造成人员吸入毒气死亡。机械排烟设备能很好地将烟气吸收排出室外,避免烟气影响场所内的人员。
4、增加安全出口的总宽度
从表一可以看出疏散时间最长的是通过出口的时间,所以增加安全出口的宽度是提高场所安全性的一种必要的。
四、通过上述的对比,按现行规范规定设计已经不能适应现代公共娱乐场所的发展,还需要采用一定的改进措施来确保场所的安全。
性能化防火设计是建立在更加理性条件上的一种以消防安全工程学为基础的设计方法,能根据场所实际情况进行防火性能设计,在经济和安全方面能找到一个很好的平衡点。因此,性能化防火设计在发展迅速的公共娱乐场所防火设计中应用前景是十分广宽的。
现在,要推行在公共娱乐场所的防火设计中运用这种新方法,就要结合公共娱乐场所的特点,应用科学的方法对此类场所的火灾危险和导致的后果进行定性、定量的预测与评估,为其提供更加合理的防火设计方案和防火保护。
实现公共娱乐场所性能化防火设计,今后应加强以下几方面工作的研究:
1、建立公共娱乐场所的火灾荷载数据库。火灾荷载数据的确定对防火系统的性能化设计具有至关重要的影响。
(试 行)
一、 网络类题目的特点
学生络类题目的特点主要以校园网、小型企业网、大型企业网(多地互联)为应用场合,进行网络工程设计类或网络安全类论文的写作。
二、 网络工程设计类论文的写作
1.论文写作要求
类似于投标书,但有不同于投标书,不要有商务性质的内容(项目培训、售后服务、产品说明书、产品报价……),也一般不考虑具体综合布线(职院学校的要求),主要倾向于其技术实现。
2.论文写作基本环节
采用工程业务流程,类似于软件工程:
1)需求分析
2)功能要求
3)逻辑网络设计(设计原则、拓扑结构图、背景技术简介、IP地址规划表),也称为总体设计
4)物理网络设计(实现原则、技术方案对比,一般考虑结构化布线),也称为详细设计
5)网络实现(设备选型和综合布线属于这个阶段,但我们主要强调各种设备的配置与动态联调以实现具体目标)
6)网络测试(比较测试预期结果与实际结果)
具体实现通过采用Dynamips 模拟平台和Cisco Packet Tracer(PT)模拟平台。
3.注意事项
1)抓住题目主旨和侧重点(类似题目的需求不同,取材角度不同、参考资料的取舍也不同。不同的应用场合会采用不同的拓扑结构、路由技术(BGP、RIP、单区域和多区域的OSPF)、交换技术(Vlan、生成树、链路聚合、堆叠)、访问(接入)技术、安全技术等,只有这样题目才能各有千秋,否则就都变成了XX公司(校园)网络设计。)
2)不要有商务性质的内容(项目培训、售后服务……)
3)不要产品使用说明书和安装调试说明书
4)不建议包含综合布线的整个过程。
4.存在的问题与案例分析
1)结构不太清楚,有些环节没有
2)不应有产品说明书,具体实现要更清楚
三、 网络安全类论文的写作
1.论文写作基本环节与要求
从技术上讲主要有:
1)Internet安全接入防火墙访问控制;
2)用户认证系统;
3)入侵检测系统;
4)网络防病毒系统;
5)VPN加密系统;
6)网络设备及服务器加固;
7)数据备份系统;
从模型层次上讲主要有:
1)物理层安全风险
2)网络层安全风险
3)系统层安全风险
不同的应用需求采用不同的技术。
2. 存在的问题与案例分析
1)选题有些过于复杂而有些过于简单
2)只是简单叙述各种安全技术,没有具体实现
四、 论文答辩要求
1)论文格式:从总体上,论文的格式是否满足《韶关学院本科毕业设计规范》的要求?
中图分类号:TU-80文献标识码:A文章编号:1673-0038(2015)52-0102-01
随着人们审美文化意识的不断增强,越来越重视建筑的艺术审美功能,并将其作为不断追求的目标,建筑已经成为了人们日常生活中的重要艺术审美对象之一。建筑与美有着较强的联系,在房屋设计时需要在基础内容和重要环节上,将建筑美学特征体现出来。
1建筑美学的意义
1.1提升审美效果
协调人与自然、社会的关系,是建筑美学的重要功能。我国建筑都非常讲究审美特性,在房屋设计中应用建筑美学,能够营造出有特色的文化氛围,并凸显生态美学与可持续发展的美学。此外,还可以提升房屋的审美效应,让建筑与自然有机结合在一起。房屋设计形式的不同,其审美效果也不一样,能够将不同建筑的风格与特色呈现出来。
1.2美化房屋环境
房屋设计中造型和色彩是重要的视觉要素,将两者统一起来,能够真正表达出建筑的意义。美学色彩的敏感度较强,能够对房屋造型比较加以调整,解决造型的缺陷[1]。此外,在视觉效应下,能够改变建筑体积,调整建筑的比例。美学元素能够将房屋通风口、落水管等不理想之处加以掩饰,以此实现美化房屋环境的目的。
1.3彰显地域特色
由于社会发展水平、自然条件不同,会形成不同地域特色的建筑风格。将建筑美学应用到房屋设计中,能够较好的与地域特色相结合,比如具有地域特色的色彩、图形、图案等。因此,在进行房屋设计时,需要对地域文化特点加以考虑,融入更多的地域文化元素,这样才能够房屋建筑更具地域特色,并带来更具强烈的审美效果,提升房屋建筑的艺术感,加深人们对其的印象。
2房屋设计中建筑美学的应用
2.1均衡性设计
房屋的高低大小、材料质感、色彩深浅、虚实变化等都能体现均衡性。房屋设计过程中,其外部结构、内部空间、使用功能应该聚恒,重点强调房屋的均衡中心,将房屋均衡的特点阐释出来,呈现出均衡之美。为确保房屋的均衡性,轻与重之间要保持平衡,如体积较大、高度较高、材料较硬、色彩较暗、实体性强的房屋,会让人产生重的感觉。而体积较小、高度较低、材料光洁、色彩明快、空灵性强的房屋,会让人产生轻的感觉。如果房屋整体感觉较轻,可以选择底层架空设计方式,借助悬壁结构特性,采用浓郁的色彩和粗糙的材料质感,可以有效增强房屋的厚重感,这样有利于将房屋的均衡性体现出来。
2.2布局设计
房屋布局的设计,主要包括规则布局和不规则布局两种,其中规则布局既可以体现庄重、爽直、明确的建筑设计空间,还能呈现出房屋建筑的风格,让建筑充满美感。而不规则形式可以为房屋增添活力,让房屋显得灵动而富有艺术感,体现出房屋的设计的形式与风格。通过对房屋进行合理的布局设计,可以让人们感受到建筑的美感,并形成协调统一的房屋建筑氛围[2]。因此,重视房屋建筑的布局设计,让房屋的实用性、艺术性和文化性更好的结合在一起,这样才能让房屋建筑更富有艺术气息。
2.3比例设计
建筑美学与房屋比例有着密切的关系,建筑整体与局部、局部与局部之间都有一定的比例关系。只有让这种比例恰到好处,才能让人更好的感受到房屋的完美与协调,如果比例不当,则会让人产生不舒服的感觉。一般来说,为将房屋的美感呈现出来,长、宽、高三个数据的大小关系要均衡,其主要尺寸要有较好的比例,从而有利于建立协调的比例关系。
2.4韵律设计
建筑美学中韵律性特点较为重要,是房屋设计中需要重点突出的环境,有较好韵律的房屋,可以让人更好的感受建筑之美。房屋设计时要重视应用好韵律性,主要表现在构图、色彩和视觉等方面,以此提升房屋建筑的美学效果。在实际房屋设计中,要重点控制好重复特征明显的部分,如阳台、墙面和门窗结构等,体现出韵律性,从整体上增加房屋的美学特点。在房屋室内设计中,要采用封闭、遮挡等方法,让室内空间更有韵律性,从而让房屋设计与建筑美学更好的结合在一起。此外,在体现房屋的韵律性时,要具备灵活、开放式的设计理念,如房屋建筑比较复杂,可利用渐变的设计方法,让韵律感相互交替,营造出有秩序的变化效果,提升房屋的感染力与艺术性。
3结语
总之,在房屋设计中合理应用建筑美学,能够更好的体现出房屋的特色。不同风格、色彩的房屋建筑,会让城市显得更加缤纷,充分艺术之感。因此,要把握好美学与房屋建筑设计的关系,让房屋建筑更具文化背景和文化内涵,这样房屋才可以折射出地方文化传统和人文精神,并将美的概念充分诠释出来。
参考文献
一、绿色建筑概念及特征
绿色建筑中的"绿色",指的不是通常意义的绿化,而是一种概念和象征,是指在建筑可以满足居民使用需求的前提下,不会破坏生态环境的基本平衡,而且对人体健康无害。
1、绿色建筑概念。所谓的绿色建筑指的是在建筑寿命周期里,尽可能最大限度地节约资源,保护自然环境,减少污染,给人们提供一个健康、舒适、高效的空间,和自然和谐共存的建筑。绿色建筑对环境没有破坏性,可以充分利用自然资源,不会影响生态平衡。
2、绿色建筑特征。绿色建筑遵循当地的自然、人文和气候,就地取材、因地制宜,所以在建筑时没有明确的规则、模式。绿色建筑对自然进行充分地利用,比如阳光、空气、绿地,有效地联通内部和外部,布局十分开放,这跟传统封建式建筑布局是有很大差别的。与传统的建筑相比较,绿色建筑本身的耗能大大减少了。在建设绿色建筑过程之中要时刻注重环保。(1)节约环保。节约环保指的是人们在建造、使用建筑的时候,尽可能地节省资源利用,保护周围环境,呵护生态,减少对环境的污染,把由于人类对建筑建造与使用活动造成的对环境和资源的负荷与影响减到最小程度和生态再创造能力的范围内。(2)健康舒适。建立一个健康舒适的生活工作环境,是人们建造、使用建筑的基本要求。要给人们提供健康、舒适和高效的空间。(3)自然和谐。自然和谐就是人们在建造、使用建筑的过程里,爱护、亲近所处的自然环境,使人、自然、建筑三者和谐共存。只有如此才可以兼顾协调环境效益、经济效益和社会效益;才可以实现人类社会、生态环境、国民经济的快速可持续发展。
二、绿色建筑设计原则
1、节约能源原则。目前我国人口还在不断增长,能源需求日益增长,所以建造房屋的时候,需要十分重视能源使用情况。绿色建筑的设计理念给建筑节能方面提出了更严格要求,既会运用新型材料,还会建立新节能体系,增强建筑的综合性能,防止能源的浪费。
2、保护环境原则。保护环境是绿色建筑设计理念的核心原则,这点对绿色建筑产业来说意义重大。在建筑房屋以前,设计人士必须对施工场地进行大规模数据勘查,然后整理出详尽的信息,再制定环保方案,由材料、结构和外观等大方面分析整体建筑绿色设计理念,以免有害建筑的出现。
3、消除污染原则。对污染进行消除是绿色建筑的设计理念里的重要内容,同时也是保护生态环境的一方面,在房屋建筑中,提出与应用消除污染的观点意义十分重大。在建筑的内部装设除污系统,除去烟尘污染,保证空气能够正常流通,与此同时在施工的时候要采取各种方法,降低噪音污染,以保护生态环境。
4、低消耗原则。影响房屋建筑的内部环境因素之一就是热能损耗,特别明显地体现在传统工业设计之中,找不到很好的办法进行处理。绿色建筑遵循低耗能原则,良好地控制建筑内外的热能,维护工业生产的良好环境。
三、传统房屋设计中存在的问题
1、房建过程中污染问题。如今我国提出节能减排的理念,房屋建设也要朝着这个方向发展,以优化改造房建行业。在传统设计中会产生很多污染,严重情况下会对环境造成不可挽回的影响。设计者没有考虑绿色设计理念的运用,忽略了防污处理措施,因此加重了生态环境负担,对附近人们的生活环境造成了严重的影响。
2、房屋质量问题。建筑设计中首要问题就是质量问题,在房建设计阶段要进行评估、考量,保障建筑的质量。在传统房屋设计中,忽略了质量问题,为以后的重建、返工留下了伏笔,不仅加大了房建成本,还会加重污染与资源浪费。
3、房建的成本问题。所有企业都想赢利,都会关注成本方面问题,房建行业也如此,而且房建的项目要投入大量资金,若不控制成本,可能会血本无归,对项目经济效益造成影响。房建初始阶段就影响到成本问题,设计者需要有很强的成本控制意识,对项目进行详细考量、规划,把成本控制在合理范围以内。但是,当前很多设计者没有合理分配材料,没有合理设计房屋的结构,导致工程返修,造成了大量人力和物力的浪费。
四、在房屋设计中绿色设计理念的体现
房屋设计为迎合时展的要求,根据房建中的问题将绿色的设计理念导入房屋设计之中,给整体建筑发挥其良好性能奠定了坚实的基础,如今这一理念在房屋设计中的具体体现为以下几点:
1、改造房屋设计工艺。在绿色设计理念的指引下,设计方要优化改进房屋建筑的建造工艺,这样不仅可以确保后期建设与建筑设计要求相符,还可以提升建筑的现代气息。其中最常见到的改造手段是简化工艺,即确保建筑设计质量前提下,调整那些比较粗陋的工艺,使房屋建设可以与节能降耗的要求相符合,与此同时还可以在短期之内完成预定工作量。
2、改良房屋建设所使用的原料。只有对房屋建设使用原料进行不断地更新,才能与建筑业对环保的要求相符合,使用、普及大量绿色材料,实现了建筑节能,也体现出现代建筑的特点、风格。在房建时改造混凝土材料,除满足基本建设需求,设计人员还添加了绿色设计,让它们成本更低、材质更好、性能更强。
3、在房屋设计中安装除污系统。在房屋设计中除了要进行环保节能设计以外,还应安设除污系统,结合居民使用实际情况和出现的污染问题,安装专业除污控制系统,确保空气流通和污水正常排放。有时房屋建设也会用在工业方面,这就需要安装专业的给排水系统和排烟系统,确保生产过程里空气和水质量良好,及时地处理、净化,避免产生严重的污染。
4、优化房屋设计结构。从目前的房建来看,建筑的结构主要有单层建筑与多层建筑两种,如果引入绿色设计的理念,能全面优化每种形式的建筑,既确保满足建筑性能需求,同时还能升级整体结构形式。特别是居民住宅,设计者更要重视结构空间使用,把层高调节到合适的高度,不要影响居民视线和居住舒适度,还要在规定范围高度上合理设置房屋层数,降低结构的承载,强化结构构件,加强房屋抗震能力和抗病害能力。
五、结束语:
总之,在房屋设计中,越来越重视应用新的材料与技术,建造耗材少、几何外形美观的建筑物,展现建筑的时代气息。绿色建筑设计的理念也随之深入到城市建设中,同时这个理念也被广泛应用到了房屋的设计中,如今很多产业基地在设计项目的时候,很大程度上应用了这样的理念,特别是强调了除污环保和节能低耗的设计思想。
参考文献:
2结构设计优化技术的现实意义
结构设计优化技术能够在很大的程度上满足人们对于房屋的多方面要求,具有较强的现实意义。作为购房者希望能够得到一所价格适中,外观美,安全的房屋,而通过结构设计优化技术应用后的房屋则能够保证房屋的适用性、经济型、安全性,能够建造出满足人们要求的房屋。此外作为房屋的建造商来说,能够使建造出的房屋迎合购房者的胃口,并且能够在很大的程度上降低建造的成本,实现经济效益的最大化是其根本目的是可遇而不可求的。以往的房屋设计很难满足建造上的所有要求,经常出现不可兼得的局面,但是当结构设计优化技术得到运用后,建造商的一系列愿望都得以实现。由此看来,结构设计优化技术具有加强的现实意义。
3结构设计优化技术
在建筑结构设计中的步骤房屋工程结构优化通常包括以下几个方面:基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、维护结构方案的优化设计以及结构细部设计的优化设计。这些方面的设计优化内容还包括选型、受力分析、造价分析等,在实际的施工中密切的结合实际的施工情况,追求优化的实际应用性,围绕提升房屋的综合价值进行优化设计。使设计出来的房屋造型美观同时还能够满足人们对于安全、经济的要求,设计出真正的经济适用房。
3.1建立结构优化模型
结构优化设计通常情况下分为两部分,一部分是结构优化设计模型,另一部分就是结构优化计算方案。所谓的结构设计优化就是变量中选择出主要的参数,然后根据数据分析建立起函数模型,运用函数模型借助较为科学的方法计算出最优解。建立模型的步骤一般有以下几步:一、选择合理的设计变量。设计变量的选择对于模型的构建具有重要的意义,设计变量的选择将会影响到对设计要求影响较大的参数的选择,进一步涉及到参数重要性的区分问题。选择出了合理的设计变量在很大的程度上能够减少计算编程的工作量;二、确定目标函数。首先找出满足函数条件的最优解,然后确定约束条件。在房屋的优化设计中存在着很多的约束条件,其中有:应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从弹塑性约束等,在进行优化设计时要确保所有的约束条件都在规定的范围内,能够满足设计规范,即在规范条件内满足约束条件。
3.2设定优化设计
计算方案结构的优化涉及到很多的约束条件以及变量,因此在进行计算时需要将所有的约束条件转化成非约束条件,充分的考虑变量因素,运用各种数学计算方法做好计算方案的设计工作。
3.3程序设计
在构建好结构优化模型、设定好优化设计计算方案后就可以在以上基础上进行程序的编写,然后将编写好的程序导入计算机中,在进行计算时只需要将相关的数据输入相关的变成或者是系统中,通过计算机程序的自行计算便能得出相关的结果。
3.4结果分析
在得出计算结果后,对其进行分析,进而确定出最佳的方案。在实施结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤时,要注意各方面的因素,要能从多方面进行考虑,保证所有的问题的难度降到最低。房屋的建设本身就是一项花费资金较多、耗费人力较大的工程,实施结构设计优化技术的主要目的就是为了将相关的成本降到最低,同时保证房屋的质量以及美观。因此在建造是要注意以下几个方面:处理好经济与技术之间的矛盾。在进行设计时,肯定会涉及到经济的问题,并且技术在一定的程度上与经济也会存在这矛盾,技术的引用和实施必然会涉及到经济因素,但是最为建造商对此要有充分的认识,能够认识到经济与技术之间矛盾存在的必然性,能够理解到技术做带来的经济方面的节约量将会远远超过耗费量,要大力的引用技术。
4结构设计优化技术的实践应用
中要注意的问题结构设计优化技术的实践应用能够带来巨大的经济效益,但是要注意的是实践应用的过程中有很多的问题是不能够忽略的,作为设计者和建造者对于这些问题应该要投入一定的关注。
4.1前期的参与
前期方案的制定将会直接的关系到建筑的总投资问题,但是,当前房屋建设工程中存在的问题就是结构设计优化技术并没有参与到前期方案的确定中,这种情况下,设计人员往往会忽略其实际应用性和经济性,在最后的实践过程中得以证实的是结构设计优化技术根本就没有发挥到节约建造成本的目的,导致这个问题的主要原因就是缺乏前期的参与,因此一定要注意结构设计优化在方案制定时的前期参与。
4.2概念设计
结合细部结构设计优化概念设计与结合实际情况进行设计具有重要的区别,一般概念设计都是脱离实际数据的,不具有准确性,因此在进行计算式难免会出现较大的差异。在进行概念性设计时,作为设计人员要充分的认识到数据的重要性,将相关的数值运用到设计中,作为辅助依据。在设计时,设计人员既要在宏观上把握整体的设计,与此同时在细节方面也要注意,做好细部结构的设计优化工作,保证细部工作的无误,从而保证整体的效果。比如:材料强度、抗拉能力等多方面细部因素的考虑能够在很大的程度上保证结构优化设计技术的实践应用。
2钢筋混凝土房屋设计中存在的问题与对策分析
2.1基础结构方面
2.1.1地下室底板由于土地资源的紧张,业主为了最大限度地利用有限的土地资源,在进行钢筋混凝土房屋设计的过程当中,往往会选择加筑地下室,以扩充可使用的空间。对于存在地下室的钢筋混凝土房屋而言,如果在设计的过程当中不注重地下室楼板的承载能力,很有可能会造成建筑物发生沉降或者是倾斜的问题,增加安全隐患。当地下室楼板设计承载力与实际承载力误差大于20%的时候,混凝土底板就会出现裂缝,裂缝持续扩大,危及房屋与业主的安全。为了避免因地下室底板承载力不足而造成沉降,设计人员在进行设计的过程当中,可以着重在持力层与地下板之间规定要布置褥垫进行施工,降低附加应力的影响。
2.1.2防水功能钢筋混凝土房屋的防水功能主要立足于柱下承台的形式基础方面,受柱下承台的形式基础的制约,整个房屋的基槽地模形状往往会产生很大的变化,例如放坡、阴阳角等的位置与数量都会相应地改变与增多,增加防水工序的施工难度。为了进一步确保钢筋混凝土房屋的防水性能,提高业主的居住质量,设计人员需要就柱下承台的形式基础作出充分的调整,将自然因素纳入设计考虑的范畴,如雨季与旱季的防水性能的要求,关键在于绘制包络图,参照包络图的相关数据,对柱下承台的形式基础作出改变,使放坡以及阴阳角的位置与数量都趋于稳定,彰显钢筋混凝土房屋防水功能的规律性,降低施工难度。
2.1.3外墙配筋在以往的钢筋混凝土房屋设计工作当中,设计人员经常采用的都是底部固结和顶部铰接的计算模型以及单向板的计算方式,但是却忽略了钢筋结构的影响因素,如双向板、梁柱钢筋笼等方面,导致了计算结果与实际情况存在很大的误差,无法保证外墙配筋比例的合理性与科学性。鉴于此,由于在钢筋混凝土房屋设计当中,外墙配筋的计算方法多种多样,缺乏统一的标准,笔者建议设计人员先行建立统一的计算方法使用制度,明确使用底部固结和顶部铰接的计算模型以及单向板的计算方式的具体情况,缩小计算结果与实际情况的客观误差。
2.1.4独立基础钢筋混凝土房屋的独立基础主要是天然地基锥体独立基础,存在明显的基础坡面,在以往的设计工作当中,存在着的明显问题就是以1∶3的比例进行坡度规划。而1∶3的比例由于基础坡面的坡度过大,施工人员在进行混凝土捣实的时候,施工难度非常大,施工设备上不去,只能采用人工捣实的方法,施工效率低,捣实的质量不理想。为了克服基础坡面过大的问题,可以尝试如下两种的设计方法:一是按照1∶1的比例进行坡度规划,使坡度尽量保持平缓。二是直接废除椎体独立地基的设计方法,建议采用阶梯型基础的设计方法,以保证钢筋混凝土房屋独立基础的设计质量。
2.2上部结构方面
2.2.1挑梁与墙体钢筋混凝土房屋设计中挑梁与墙体部分的问题集中表现在挑梁变形与墙体外闪方面,因为钢筋混凝土房屋结构的受力情况不均匀,容易出现局部受力过大的问题。为了避免挑梁变形与墙体外闪,设计人员可以在挑梁端头设计的时候添加构造柱结构的设计,所谓的构造柱,即是通过在挑梁附近加筑一条梁柱,将每层的挑梁连接在一起,避免因局部受力过大而导致出现挑梁变形与墙体外闪的问题,其中的物理原理是:将本来集中在挑梁的压力通过构造柱卸载到各层结构当中,将压力分散,继而消除挑梁变形与墙体外闪的问题。
2.2.2梁柱强度以往的钢筋混凝土房屋设计工作普遍存在着“强柱强梁”的问题,“强柱强梁”即是立柱与横梁的强度过大,对整个房屋结构造成硬性破坏。鉴于此,为了减轻房屋结构的硬性破坏,设计人员应该采用“强柱弱梁”的设计方法,即是立柱的强度系数略高于横梁的强度系数,这种设计方法,主要是针对在强烈地震之下,将损失降到最低而产生的,根木目标在于避免梁柱同时倒塌,使整个钢筋混凝土结构的房屋瞬间崩溃,以保证梁先倒塌,柱后倒塌,提高钢筋混凝土房屋的抗震性能,具体内容可参阅《建筑抗震设计规范》(建标[2006377号])。
2.2.3钢筋保护层厚度钢筋混凝土构件的保护层厚度一直存在着取值过小的问题,旧版03G101标准图集规定的混凝土保护层是从纵筋的最外皮到混凝土边缘的距离,而新版11G101标准图集规定的混凝土保护层则是从箍筋的最外皮到混凝土边缘的距离,由于测量的具置发生了较大的变化,因此保护层的具体数值也要作出相应的调整,钢筋的混凝土保护层厚度从垫层顶面算起应大于42mm,对梁类构件为-7—+10mm;对板类构件为-5—+8mm,其中的合理误差在(1.00±0.85)之间。
2.2.4剪力墙目前,钢筋混凝土房屋设计中剪力墙部分普遍存在的问题就是单肢刚度偏大,并且布置非常不均匀,为梁板等构件的设计带来负面的影响,剪力墙单肢刚度偏大所造成的直接结果就是容易发生应力破坏。鉴于此,设计人员在进行第一级别刚度的剪力墙设计的时候,将其单肢刚度控制在4.5以上,同时总肢数应当在5以上,依照整体的框架结构,合理设计剪力墙。
Abstract: the design of building structure design of the building structure optimization is the use of the least cost and limited resources, space, realize building security, is applicability, economy, and beautiful integrated optimization. This article through the building structure design optimization method and significance, building structure design optimization technology, building structure optimization design of building structural design steps and the economy of the four aspects to building structural design of the optimization design of the building structure is analyzed.
Keywords: houses; Structure design; Optimization analysis
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
房屋结构设计中建筑结构设计的优化就是最大程度上利用有限的资源和空间,以最低的工程造价,实现房屋安全性、经济性、适用性和美观性等的综合最优化[1]。采用结构设计优化方法,在使房屋内部功能结构协调的同时,有效降低工程的造价。房屋建设是一项投资巨大的工程,因此,房屋结构设计必须要全方位且多角度地考虑各方面的因素,正确处理房屋经济性与技术功能的对立统一关系。建筑结构优化设计要尽量避免以下两种情况:一是过分强调经济性,重视资金节约和减低造价,忽略房屋设计的技术、功能要求。二是过分强调房屋的技术和功能,忽略房屋的造价,造成资金的浪费。
一、建筑结构设计优化的方法及意义
1. 建筑结构设计优化的方法
建筑结构设计优化的方法分为对房屋的分部结构设计的优化方法和对房屋总体结构设计的优化方法[2]。房屋结构设计中建筑结构设计的优化一般包含以下几个方面的内容:对房屋基础结构的设计进行优化;对房屋顶部结构的设计进行优化;对房屋的护围支撑结构进行优化以及对房屋总体设计结构及细节部分进行优化;最重要的是在房屋设计要求及设计规范内,在满足房屋功能及技术要求的前提下,合理降低工程造价,即对房屋的造价进行最优化设计。
2. 建筑结构设计优化的意义
建筑结构设计优化的意义在于可以最大程度地充分利用资源与空间,高效利用材料与设备,使房屋结构功能合理、协调,安全可靠。实现房屋结构设计的“安全性、适用性、经济性、美观性”的最优化设计。
二、房屋设计中建筑结构设计优化的技术
1.概念设计优化技术与房屋结构设计优化相结合
概念设计优化技术就是设计人员根据设计的一般规律和实践经验,对房屋建筑结构设计的多种方案进行分析并择优选择方案的过程。建筑物的结构布置,房屋细节部位的处理,载荷的确定及仪器设备参数的选取等都需要设计人员进行概念设计。概念设计需要设计人员对方案进行全面的、综合的分析,从而选择出最佳方案。
2. 概念设计优化技术与实际建筑的设计问题相结合
在地震等不可预期的自然灾害中,房屋一旦倒塌或损坏,将会对人们的生命财产造成严重的损失。因此,房屋结构设计必须考虑抗震结构设计的优化。对房屋的抗震设计而言,概念设计优化技术尤为重要。因为地震发生的复杂性和强度的不确定性,使得计算设计很难进行。而概念设计是综合考虑决定抗震性能的各种因素和造价因素,选择抗震性和经济性最强的方案[3]。房屋抗震结构设计中概念设计的指导思想是小震不坏、中震可修、大震不倒的分类设防抗震思想和多道设防思想。多道设防思想是指在发生大地震时,先破坏房屋次要的结构,消耗地震能量,尽量保证房屋的主体结构不遭到破坏。通过概念设计优化技术,结合房屋建筑的实际情况,使房屋在各种不确定的外部灾害的作用下避免坍塌和损坏,尽量将损坏程度及经济损失减小到最低。
三、房屋设计中建筑结构设计优化的步骤
1.构造结构设计优化模型。
设计优化模型的构造一般分为三步进行。第一步是选择合适的设计变量。一般选择对建筑结构影响较大的参数变,这样可以有效简化设计工作和减少计算量。第二步是确定目标函数。在满足设计要求及规范的条件下,使房屋设计的造价最小。第三步是确定约束条件。约束条件包括各个方面,比如应力约束条件、强度约束条件等。
2.选定结构设计优化方案。
房屋建筑结构的设计优化问题是多变量、多约束条件的非线性优化问题。在计算过程中,需要先将问题转化为无约束条件的线性优化问题。[4]一般来说,房屋设计优化问题的求解过程比较复杂,需要通过计算机编程来实现。
3.进行计算机编程
根据建立的模型及优化方案,进行计算机编程。计算机编程应选择运算速度快且功能较全的编程软件。在编程时要选择合适的方法,需考虑的因素有:编写及形成程序所需花费的工作量及其他代价;解出所要求的最优化问题,计算机执行程序所花费的时间和费用;程序预期的可靠性,即是否有把握达到所期望的结果;程序的通用性,即是否可以用它来解决其他问题。总之,应从经济效益出发,选择合适的方法,使程序达到最优的预期结果。
4.结果分析
通过结果分析,选出最佳的优化设计方案。建筑结构设计的优化应综合考虑各种因素,以期达到安全、经济与实用的综合最优化。
四、房屋设计中建筑结构设计的经济性
1.房屋结构设计中用地面积方面的经济性
随着时代的发展,我国大中型城市出现了大批高层甚至超高层建筑结构。此类房屋建筑的总面积是各层建筑的面积之和。因此,房屋层数越多,单位面积的房屋占用的建筑土地面积越小。但是随着房屋层数的增多,房屋设计的总高度也会增加,这导致相邻建筑的日照距离增加,使一定建筑面积房屋的总数目减少。此外,房屋层数越高,需要的投资越高,抗震设计难度及造价也显著增大。综上,单位房屋用地面积并不总是随着房屋层数的增大而提高。因此,通过优化设计,综合考虑安全性和经济性等各个方面问题,选出最佳的房屋建筑层数。
2.房屋结构设计中造价方面的经济性
由于房屋的建筑层数直接影响单位面积房屋占用的建筑土地面积,则房屋建筑层数也会直接影响房屋单位面积的造价,进而影响整个建筑的经济性。随着房屋设计的层数增加,房屋建筑的墙、柱的等承重结构的载荷增大,抗震设计方面的造价会显著增大,导致房屋建筑单位面积的造价升高[5]。此外,无论建筑物层数是多少,建筑物顶部的面积不会改变。因此,随着房屋层数的增高,建筑物顶部单位面积的造价会降低。房屋的公共基础部分是建筑结构的重要组成部分。房屋层数增大,基础承受的载荷也会相应增大,导致造价的升高,同时,房屋建筑的总面积也显著增大。一般来讲,房屋建筑基础单位面积的造价会随着层数的增加呈现先减少后增加的趋势。综上所述,需要采用设计优化技术,选取最适的建筑设计层数。
3.高层住宅结构设计的经济性
由上面的分析可知,随着建筑层数的增加,住宅的墙体及柱体等支持结构的面积会增加。这会使住宅的水、电、天然气等的管线长度增加,增加造价。相反,降低建筑物层数,一方面可以节约材料,有利于抗震设计,另一方面,可以减少房屋建筑的总高度,进而减少相邻建筑物之间的日照距离,使有限建筑面积可建设的房屋总数目增加。
五、结束语
房屋结构设计中建筑结构设计的优化需要全方位、多角度地考虑各种因素,以达到安全性、适用性、经济性和美观性的综合最优化。这几个方面是矛盾统一的关系,结构设计的优化就是找到其最佳组合方式。房屋结构设计中建筑结构设计的优化要求我们在实践中善于思考、敢于探索,努力实现用最低的造价实现最大的经济效益的优化目标。
参考文献:
[1] 饶远文. 结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用[J], 价值工程.2009.
[2] 邹俊. 建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J], 应用技术, 2010.
在房屋设计中进行节能设计是符合国家提出的可持续发展这样的一个观念的,由于人们在长久的生产生活中不断的对大自然索取资源,导致现在资源出现短缺的现象,而在房屋中去进行节能设计可以缓解这样的一个局势,同时,在房屋设计中对其节能方面进行设计是建筑行业未来的一个发展趋势。
1房屋进行节能设计产生的意义
随着社会上相关学者对人与自然之间的研究不断的深入,越来越多的人开始明白人类不可以一味的去向大自然去索取资源,这样总有一天大自然的资源会被消耗殆尽,所以很多人开始倡导人与自然要去和谐发展这样的观念,而对于房屋设计中注重其节能设计就是体现了这样的一个发展观。在房屋设计中重视其对节能方面的设计,可以减少房屋建筑中对资源的消耗,同时也可以减少对于生态环境的破坏,促进社会发展成资源节约型社会。我国拥有的人口基数大,这样一来在经济发展过程中对能源的消耗就会非常严重,而建筑行业对于能源的消耗会加重能源紧缺的情况,从而影响经济进行可持续发展。而且建筑行业也发展的越来越迅速,占用的能源也就会越来越多,所以,必须要去重视在房屋建筑设计中去进行节能设计,这样才能减少能源的消耗,增强其在建筑市场的竞争力,同时也会促进国家经济的发展。
2影响房屋建筑进行节能设计的因素分析
2.1环境因素
环境对其影响的方面主要在三个方面,即空气流通、降雨以及日照。日照量的大小在一定程度上影响了居民的舒适度,过多的日照量会使得房屋的温度太高,过少则会让房屋出现阴冷的情况,出现其中的任何一种情况都会让人产生不同程度的不适感。但是,因为居住楼层的分布关系,不可能所有的居民所获得的日照量都是适宜的,在这样的情况下,人们就会采用空调电扇这样一些电器来调节温度,但是大量的使用这些电器就会消耗大量的电能。水资源也是人们日常生活中必须要利用到的一种资源,如何将雨水这方面资源的利用率进行提高是在房屋设计中不能忽视的问题;还有在空气流通方面,对建筑进行不同的设计就会产生不同性质的空气流通,空气流通会对温度产生影响从而对能源消耗方面产生影响。
2.2节能工艺
节能材料一般是氛围两种的,也就是隔热材料和蓄热材料。隔热材料,顾名思义就是将某些物体的表面温度进行转椅从而使导热系数降低的一种材料,通过使用这种材料可以减少室内与室外之间的热量传递,使室内的温度一直处于人体比较适宜的温度状态,主要是可以起到一个隔热以及保温的作用,这样就可以减少那些电器的使用,从而达到节约能源的目的。蓄热材料指的是将日照对室内温度产生的影响进行延缓,减小室内和室外温度不同而产生的温差,降低温度带来的损耗,从而减少对于能源的消耗。
3在房屋设计中应用节能设计的相关分析
3.1设计遮阳系统
对于遮阳系统方面的设计是实现房屋节能设计中的一个重要步骤。形成遮阳系统的相关构件的种类各种各样,对于房屋不同的部位进行设计的遮阳系统也会有所不同,具有相当强的针对性。通常来说遮阳类型可以分为三种,就是水平式、综合式以及垂直式。水平式的这种遮阳设计具有比较大的一种遮阳高度角,可以遮挡来自门窗上面照进屋内的阳关个,所以说这种类型的设计比较适合那些朝南的门窗。综合式的这样设计其表现出来的综合遮阳这方面的效果比较好,可以对于上下以及侧面照进来的阳关进行遮挡,所以这种类型的遮阳设计一般会运用在那些西南以及东南的门窗。垂直式类型的遮阳设计主要遮挡的是通过门窗两边斜射进来的阳光,所以一般会用在那些西南以及东北方向的门窗。对于遮阳系统进行设计是一件比较复杂的工作,因为其设计人员要考虑到的因素很多,比如房屋的布局、房屋所处的地形条件等,要对每一个因素都要考虑才会让遮阳效果更佳。而且,在进行遮阳系统设计的时候需要遵循平面布局原则,也就是说房屋的设计不可以是东西方向这样的设计,因为这样朝向的房屋在夏天的时候会遇到太阳直射,室内的温度会非常的高。
3.2外墙保温方面的设计
在我国房屋进行节能设计时存在的一个主要问题就是结构所产生的热损耗非常的大。外墙是房屋在进行建筑过程中的一个非常重要的组成部分,所以在外墙做好保温设计可以降低很大一部分的能源消耗。对于外墙保温方面传统运用的一种方式就是使用一些保温隔热效果比较好的建筑材料来进行建造外墙。对房屋外墙进行保温设计不仅应用在新建造的房屋上也可以应用在已经存在的房屋上,而且对房屋的形式不会产生变化,保温板以及保温涂料是很好的一种选择。随着科学技术的不断向前发展,也出现了越来越多更加完善的隔热材料及技术。比如说聚氨酯这种保温材料,经过很多的实践发现这种材料的保温效果比传统保温效果好,而且其节能性能超过了65%。有些房屋可能会对其外形方面有一些重点要求,遇到这种情况的时候,可以将施工技术与保温材料进行相结合,通过对已经存在的外墙结构进行保温加固方面的处理,再运用一些保温材料来使其产生一个辅助保温的作用,这样就可以提升整个房屋的外墙保温方面的效果。
4结语
建筑行业是一个消耗能源比较多的行业,所以在房屋设计中进行节能设计可以降低其能源的消耗,也就是说会让整个社会的能源消耗都会降低,所以,在房屋设计中进行节能设计是非常必要的。同时,国家应该要支持相关人员进行新材料以及新工艺这方面的研发,促进建筑行业可以更加健康绿色的发展。
参考文献
[1]林超.房屋建筑设计中的节能设计[J].林业科技情报,2016(4):69-70.
[2]唐维臻.分析房屋建筑设计中的节能设计方案[J].建材与装饰,2016(27):72-73.
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