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關(guān)鍵詞:建筑設(shè)計規(guī)范;課程建設(shè);實踐教學(xué)
中圖分類號:G642.41 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)23-0136-02
一、傳統(tǒng)建筑設(shè)計規(guī)范教育地位
建筑學(xué)綜合了文史理工多個領(lǐng)域,集合了工程和藝術(shù)、傳統(tǒng)與地域等多種門類科學(xué)。立足于應(yīng)用型教學(xué)目的,建筑設(shè)計課程、建筑規(guī)范課程和建筑繪圖軟件課程是我校建筑學(xué)專業(yè)的主干課程,始終貫穿我校建筑學(xué)教育,形成三大支撐體系。建筑設(shè)計規(guī)范,是由政府或立法機關(guān)頒布的對新建建筑物所作的最低限度技術(shù)要求的規(guī)定,是建筑法規(guī)體系的組成部分。建筑法規(guī)體系分為法律、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)三個層次,法律主要涉及行政和組織管理,規(guī)范側(cè)重于綜合技術(shù)要求,標(biāo)準(zhǔn)則偏重于單項技術(shù)要求。人類有關(guān)建筑法規(guī)的編纂,國外可以追溯到古巴比倫時期?!稘h謨拉比法典》規(guī)定:為人筑屋者如因工程不固使屋塌,致主人于死,其本人處死刑;如致屋主之子于死,則其子應(yīng)處死刑。中國的《考工記?匠人》和《禮記》,也對單體建筑、群體建筑乃至城市規(guī)劃從“禮”的角度設(shè)置規(guī)則。建筑設(shè)計規(guī)范是房屋建筑建設(shè)系統(tǒng)中不可或缺的組成部分,也是我校建筑學(xué)學(xué)習(xí)體系的重要組成部分。傳統(tǒng)的建筑設(shè)計規(guī)范訓(xùn)練一直基于建筑設(shè)計教學(xué)方式的基礎(chǔ)上,通過練習(xí)學(xué)習(xí)設(shè)計,這種方法行之有效,但是也有明顯的缺陷。設(shè)計課程學(xué)時多、周期長、設(shè)計內(nèi)容復(fù)雜,需要占用教師和學(xué)生的大量時間研究方案,剩余研究建筑設(shè)計規(guī)范的時間和精力都非常有限,從投入和成效的角度看,這種混合的教學(xué)方式非常低效。建筑設(shè)計規(guī)范課程,需要挖掘和遵循其客觀存在的規(guī)律和程序,以科學(xué)合理的方法運行這些規(guī)律,運用教育學(xué)基本原理,使規(guī)范的教學(xué)更具有合理性和操作性。
二、建筑設(shè)計規(guī)范課程教學(xué)的思考
近5年,我國建筑設(shè)計市場不斷變化,快速城市化、新技術(shù)涌現(xiàn)為特征的世界性問題逐步體現(xiàn)。2014年,防火規(guī)范進行了適應(yīng)市場變化的重新編纂,建筑設(shè)計人員均面臨著重新學(xué)習(xí)和體會規(guī)范的問題。建筑學(xué)的發(fā)展要在當(dāng)今社會發(fā)展的大背景下進行考察,要基于市場和實踐改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式,進行有益有效的探索。
建筑學(xué)教育是基于職業(yè)訓(xùn)練的教育教學(xué),德萊弗斯(Hubert Dreyfus)的“技巧為基礎(chǔ)的模型(skill-based model)”,在書中提出將設(shè)計專業(yè)技能(expertise)劃分為7個層級(見表1)。
建筑設(shè)計規(guī)范課程教學(xué)過程中面對的是生手和初學(xué)者,培訓(xùn)過程基本到達專家級別即可。作為建筑學(xué)教師,明確學(xué)生掌握知識的質(zhì)和量,確保學(xué)生完成學(xué)業(yè)之后可以盡快進入職業(yè)領(lǐng)域,順利掌握建筑設(shè)計規(guī)范,應(yīng)用于實踐的建筑設(shè)計。
首先,明確了規(guī)范課程對學(xué)生的培養(yǎng)的級別,課堂上引入實際工程項目問題并引導(dǎo)其解決。其次,按照建筑設(shè)計規(guī)范的章節(jié),結(jié)合設(shè)計,增強理解。再者,探索運用分組教學(xué)的實踐教學(xué)方法,進行建筑規(guī)范課程的梳理和學(xué)習(xí)。
三、我校建筑設(shè)計規(guī)范課程實踐化教學(xué)實踐
1.培養(yǎng)應(yīng)用型人才目標(biāo)階段化。我校一直貫徹培養(yǎng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo),建筑學(xué)專業(yè)培養(yǎng)具有動手能力的建筑專業(yè)人才。課程設(shè)置過程就是人才培養(yǎng)的一部分。在具體操作過程中,適度改變了講授的教學(xué)模式,使學(xué)生能夠逐步參與進入建筑設(shè)計規(guī)范課程中,在學(xué)校內(nèi)就進入設(shè)計院工作模式,充分體會規(guī)范在建筑設(shè)計過程中的意義。
2.建筑設(shè)計規(guī)范課程模塊化。建筑設(shè)計規(guī)范課程呈現(xiàn)分散模式,每門課程只注重單次課程的教學(xué),忽視后續(xù)課程的聯(lián)系問題。將生手和高級初學(xué)者的培養(yǎng)過程中所需要的設(shè)計規(guī)范課程模塊化,前呼后應(yīng),構(gòu)成整體課程。初級規(guī)范體系、中級規(guī)范體系和高級規(guī)范體系,分別對應(yīng)低年級的民用建筑通則,中低年級的建筑設(shè)計防火規(guī)范以及高年級的城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范,這套體系已經(jīng)在我校建筑學(xué)專業(yè)課程設(shè)置中延續(xù)下來,并且有效的銜接,取得了良好的教學(xué)成果。
3.建筑設(shè)計規(guī)范課程熱點化。建筑設(shè)計規(guī)范內(nèi)容全面,課程必須按照課本內(nèi)容進行有效篩選,劃分基本掌握知識和重點掌握知識。充分考慮規(guī)范在建筑學(xué)培養(yǎng)計劃中的位置,結(jié)合學(xué)生獨立思考綜合建筑的能力,使其能夠在建筑規(guī)范條件下考慮功能分區(qū)、空間組合、疏散防火等,最終使學(xué)生達到綜合考慮結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)造做法等和建筑規(guī)范的關(guān)系。以建筑設(shè)計防火規(guī)范為例,提取建筑構(gòu)造章節(jié)七個小點為主題,布置研究點,將授課班級分為6組,采取無組織平等自愿分組形式。組內(nèi)成員地位平等,互相監(jiān)督和檢查小組成員出勤情況,根據(jù)小組任務(wù)自行布置任務(wù),共同完成研究。
在授課過程中,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)進程依次向?qū)W習(xí)小組布置以下學(xué)習(xí)任務(wù),學(xué)習(xí)小組在課外時間,通過查找、閱讀書籍規(guī)范、課外調(diào)研、圖書館調(diào)研、合作討論等方式完成以下項目,并在課上以學(xué)習(xí)小組為單位進行匯報(見表2)。
4.建筑規(guī)范課程實踐調(diào)研常態(tài)化。以往建筑規(guī)范課程,不僅在課程講授上,甚至在調(diào)研過程中多以書本內(nèi)容為主,實踐環(huán)節(jié)比較少。為了強調(diào)真實環(huán)境因素對建筑設(shè)計的影響,加強建筑規(guī)范相關(guān)內(nèi)容在學(xué)生腦海中的印象,安排分組教學(xué)內(nèi)容時,適當(dāng)加大實踐教學(xué)環(huán)節(jié)力度,要求學(xué)生走出去進行調(diào)研。實地調(diào)研宿舍樓、圖書館、食堂、商店、辦公樓等建筑,充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性,無組織小組共同投入時間和精力進行考察活動,分析資料并且發(fā)現(xiàn)和解決問題。調(diào)查和分析的結(jié)果,重視組內(nèi)成員的分工,強調(diào)實踐調(diào)查的重要性,提升學(xué)生自主解決實際問題的能力。
5.建筑規(guī)范課程成果表達多元化。建筑學(xué)專業(yè)涉及多種計算機輔助設(shè)計及模型制作等多種表達手段,同時也包括辦公軟件等的應(yīng)用。課程鼓勵學(xué)生在完成小組任務(wù)過程中制作工作模型,培養(yǎng)學(xué)生進一步完善和理解建筑規(guī)范課程在建筑設(shè)計中的實際應(yīng)用,強化建筑設(shè)計思維與表達的一致性。
除了本專業(yè)的模型表達外,充分運用自制視頻、自制ppt或者圖紙等多種表現(xiàn)手法,實現(xiàn)多方位的能力培養(yǎng)。
四、結(jié)語
建筑設(shè)計規(guī)范課程實踐化改革是大勢所趨,需要多學(xué)科的共同努力。在不斷的實踐化改革過程中總會存在爭論和疑慮,但無論如何,關(guān)于教學(xué)模式、內(nèi)容、方法和手段的思考和嘗試對于課程改革是大有裨益的。
參考文獻:
建筑物過高
近年來,隨著高層建筑的不斷增多,許多房地產(chǎn)公司為了把其建筑特征顯現(xiàn)的更明顯,就不斷的增加其樓層數(shù)。但是隨著樓層數(shù)的增加,建筑物的高度過高,使得其建筑在質(zhì)量以及抗震設(shè)防的性能上都有更高的需求,而建筑規(guī)范也對建筑物的高度進行了明確的規(guī)定,并且提出在高度設(shè)計中
定要保障其滿足抗震的實際需求。但現(xiàn)如今的建筑中,仍然有許多的企業(yè)存在著建筑超高的現(xiàn)象,這使得建筑的質(zhì)量性與安全性面臨著比較嚴峻的問題。
為解決這一問題,建筑規(guī)范將限制高度進行了調(diào)整細化,區(qū)分了AB級高度,這在一定程度上使得建筑物過高問題有了改善。除此之外,在建筑規(guī)范的基礎(chǔ)上,各個企業(yè)在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時都應(yīng)該將建筑物超高現(xiàn)象重視起來,在項目進行施工審核時,發(fā)現(xiàn)問題就要及時處理,重新討論制定科學(xué)的設(shè)計方案,避免對其建筑工程的施工進度以及整體造價造成不必要的影響及損失。
結(jié)構(gòu)的規(guī)則性
近年來,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有了新的規(guī)范條例,其中對其結(jié)構(gòu)的規(guī)則性又提出了很多限制內(nèi)容。雖然其中明確的采用了強制性條例規(guī)定建筑設(shè)計中不能采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案,可從目前的情況來看,依舊有很多的企業(yè)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中違反了結(jié)構(gòu)的規(guī)則性,這會對高層建筑物的質(zhì)量造成很大的影響,拉低整個工程的質(zhì)量水平。
對此,我們要采取相應(yīng)的對策來解決這一問題。為了避免在建筑的后期出現(xiàn)施工圖紙被迫做更改的情況出現(xiàn),我們就需要高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計者嚴格的考慮設(shè)計工作中的結(jié)構(gòu)規(guī)則性問題,要結(jié)合建筑的施工要求來計算與分析出合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法,達到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范條例的規(guī)定要求,致力于提高整個高層建筑的質(zhì)量。
注意建筑設(shè)計中的軸壓比和短柱問題
建筑的設(shè)計者為了將柱的軸壓比控制住,一般在用鋼筋混凝土建造的高層建筑中把柱的橫截面做的很大,并且在柱的縱向鋼筋之中運用構(gòu)造配筋。即便是在高層建筑施工中使用高強度的混凝土,建筑柱的斷面尺寸也絲毫不會減小。所以為了能使建筑當(dāng)中的柱體一直處在偏壓的一種狀態(tài)并要避免出現(xiàn)混凝土被砸碎的情況,我們就必須要對柱體的軸壓比進行限制。若建筑主體的塑性能力不達標(biāo),那么相對的其結(jié)構(gòu)延性也就會很差,這就可能會導(dǎo)致建筑在發(fā)生災(zāi)害時受到一定程度的損害。
對此,我們在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,要依據(jù)強柱弱梁的原理對建筑進行科學(xué)設(shè)計,并且要選用延性較好的梁具,這樣能夠讓柱子出現(xiàn)變形破碎的可能性大大降低,也能夠放松軸壓比的限值。另外要說明的是,并不是底部柱長和直徑比都小于4的柱體就定是短柱。短柱的確定依據(jù)是柱的剪跨比小于2,只有這時,我們才可以確定其為短柱。
考慮建筑所用材料的選用及結(jié)構(gòu)體系問題
般情況下,工程設(shè)計的技術(shù)人員都非常重視材料的選用及建筑的結(jié)構(gòu)體系問題,因為這在一些地震多發(fā)地區(qū)是起到關(guān)鍵性作用的。從我國目前的現(xiàn)狀來看,超過150米的建筑物主要是采用筒中筒、框架-支撐以及框架-筒這三種經(jīng)常使用的結(jié)構(gòu)體系。由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計中多以鋼筋混凝土核心筒為主要結(jié)構(gòu),因此對于建筑材料的形變控制應(yīng)該要結(jié)合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上的位移來考慮。又因為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)其彎曲變形的側(cè)移幅度相對較大,若用剛性度非常小的鋼架支撐其減少側(cè)移,并不會有非常明顯的作用并且還可能對鋼結(jié)構(gòu)的承載能力施加更大壓力。有的時候還會采用加大混凝土的內(nèi)筒,但效果也不明顯。
因此,我們在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的材料選用過程,一定要依據(jù)我國建筑市場上現(xiàn)有的鋼材品種、類型自己各種相關(guān)的鋼結(jié)構(gòu)加工及制造能力來進行選購,由于考慮到高層建筑的抗震設(shè)防需求,設(shè)計者最好在高層建筑的結(jié)構(gòu)施工中選用鋼結(jié)構(gòu)亦或是鋼管混凝土結(jié)構(gòu),這樣可以有效的改善其防震效果。
關(guān)鍵詞:濕陷性黃土 新疆分布工程實例
中圖分類號:S276文獻標(biāo)識碼: A
1.濕陷性黃土概述及其分布
濕陷性黃土是在一定壓力下的作用下受水浸濕時,土的結(jié)構(gòu)迅速破壞,并產(chǎn)生顯著附加下沉的黃土。
根據(jù)其濕陷類型可分為非自重濕陷性和自重濕陷性;非自重濕陷性黃土在自重壓力下受水浸濕后不發(fā)生濕陷,而在一定外加荷載作用下才產(chǎn)生附加下沉;自重濕陷性黃土在自重壓力下受水浸濕后則發(fā)生濕陷。
根據(jù)濕陷黃土的濕陷程度可分為濕陷性輕微、濕陷性中等及濕陷性強烈。
我國黃土地區(qū)的總面積占國土面積的6%,主要分布在北緯34°~41°之間大陸西部的干旱、半干旱地區(qū),即黃河中下游地區(qū)的山西、內(nèi)蒙、陜西、甘肅、寧夏、新疆、河南、河北等省。濕陷性黃土也一般分布在以上黃土地區(qū)。
濕陷性黃土在新疆主要分布在山前洪積扇中下部及山間洼地區(qū)。在全疆各地均有分布,具體詳下圖。
圖1 新疆濕陷性黃土工程地質(zhì)分布略圖
根據(jù)上圖,濕陷性黃土在全疆的主要的分布城市如下表
新疆濕陷性黃土工程地質(zhì)分布地區(qū)及厚度
2.濕陷性黃土的工程特性及其對工程造成的危害
濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土,其工程特性是在一定的壓力下,下沉穩(wěn)定后,受水浸濕,土結(jié)構(gòu)迅速破壞,并產(chǎn)生顯著附加下沉,故在濕陷性黃土場地上進行建設(shè),應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度,采取以地基處理為主的綜合措施,防止地基濕陷對建筑產(chǎn)生危害。
圖2 由于地基濕陷造成的建筑裂縫
圖3 地基濕陷造成的路面坍塌
圖4 地基濕陷造成的管道斷裂
3.主要處理原則及設(shè)計參考資料
濕陷性黃土地區(qū)給排水管道工程地基處理的主要原則為:地基一般不作處理,只采用相應(yīng)的防水措施和結(jié)構(gòu)措施,消除部分濕陷量,以滿足工程需求,加快施工進度和節(jié)省工程投資。
因此室外給排水管道設(shè)計過程中,主要參考的資料有:
《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB 500252004)
《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB 50007—2002)
《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)
《濕陷性黃土地區(qū)室外給水排水管道工程構(gòu)筑物》04S531-1~5。
4.工程實例例舉
工程為烏魯木齊市米東區(qū)鐵廠溝鎮(zhèn)富民安居一期工程。地點位于鐵廠溝鎮(zhèn)。規(guī)劃總用地面積303077 m2,綠地率為40%,道路面積95100m2,泊車位920個,住宅地上總建筑面積為65127.5m²,地下總建筑面積為14319.05 m²。住宅總戶數(shù)為543戶,總服務(wù)人口為2127人。
1)工程地質(zhì)概述
場地土具有中等壓縮性,厚度0.4~7.1m。綜合評價為非自重濕陷中等(II級),自重濕陷III級(嚴重)。地下水埋深大于30米;基本地震加速度值為0.20g,抗震設(shè)防烈度為8度,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35s,場地土類型為中硬土,綜合判定為II類屬抗震有利地段。地基土對混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性,對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具中等腐蝕性。
2)設(shè)計概述
工程室外給水管道采用PE100級聚乙烯給水管,公稱壓力1.00MPa,電熔連接。排水管道采用HDPE雙壁波紋管,等級為S₂級,環(huán)剛度不小于8KN/m²,承插式橡膠圈接口。
根據(jù)場地地質(zhì)情況,管道基礎(chǔ)為:100mm中、粗砂+300mm3:7灰土+300mm土墊層;檢查井等管道附屬設(shè)施采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),同時對混凝土結(jié)構(gòu)檢查井外壁刷瀝青冷底子油兩遍,瀝青膠泥涂層,厚度≥500um;管道穿檢查井井壁時采用防水套管,以保證嚴密不透水,同時管道在三通及彎管處設(shè)置管道支墩。
圖5 給水排水管道平面布置圖
工程于2012年11月進行了竣工驗收,經(jīng)過2012~2013冬季實際運行,未出現(xiàn)相關(guān)設(shè)計事故,基本達到了設(shè)計要求。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);荷載;設(shè)計
1 前言
結(jié)構(gòu)上的作用包括直接作用和間接作用。直接作用指的是施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力,例如結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載和設(shè)備自重等,引起的效應(yīng)比較直觀;間接作用指的是引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的作用,例如溫度的變化、混凝土的收縮或徐變、地基的變形和地震等,這類作用引起的效應(yīng)比較復(fù)雜,例如地震會引起建筑物產(chǎn)生裂縫、傾斜下沉以至倒塌,但這些破壞效應(yīng)不僅僅與地震震級、烈度有關(guān),還與建筑物所在場地的地基條件、建筑物的基礎(chǔ)類型和上部結(jié)構(gòu)體系有關(guān)。作用在建筑物上的實際荷載到底有多大,很難精確計算。事實上,即使有最完整的資料,還是很難確切估計荷載的大小。但是為了能開始著手設(shè)計,通常做出一些不致造成嚴重誤差的合理假設(shè)。在各種外力和荷載作用下,結(jié)構(gòu)必須以合適的性能和所要求的穩(wěn)定性做出反應(yīng)。結(jié)構(gòu)計算時,需根據(jù)不同的設(shè)計要求采用不同的荷載數(shù)值,這稱為荷載代表值;荷載的代表值有荷載的標(biāo)準(zhǔn)值、準(zhǔn)永久值和組合值之分。
2 荷載
2.1 荷載作用
結(jié)構(gòu)上的作用雖然分為直接作用和間接作用,但它們產(chǎn)生的結(jié)果是一樣的:使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生效應(yīng)(結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生的內(nèi)力、應(yīng)力、位移、應(yīng)變、裂縫等)。因此,也可以這樣定義“作用”:使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生效應(yīng)的各種原因,稱為結(jié)構(gòu)上的作用?!昂奢d”和“作用”對實際工程設(shè)計來說,主要是一個概念問題,一般并不影響作用效應(yīng)的計算和結(jié)構(gòu)本身。在國際上,目前也有不少國家對“荷載”和“作用”未加嚴格區(qū)分。在我國,一般情況下,“荷載”專指直接作用,“作用”有時指直接作用和間接作用,有時專指“荷載”或?qū)V搁g接作用;在工程中,為了使用和交流的方便,常常將直接作用和間接作用均稱為“荷載”。
2.2 建筑結(jié)構(gòu)荷載
建筑結(jié)構(gòu)在使用和施工過程中所受到的各種直接作用稱為荷載。另外,還有一些能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的間接作用,如地基變形、混凝土收縮、焊接變形、溫度變化或地震等引起的作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時,首先應(yīng)進行荷載的計算,取其代表值,荷載確定后,才能根據(jù)其大小和作用形式計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力,然后再進行構(gòu)件計算。也就是說建筑物某一部分的構(gòu)件,是承重還是非承重,承受多大的荷載,都有其最大值或極限值,超過個極限值,結(jié)構(gòu)就會變形,就會遭到破壞,輕者降低建筑物的經(jīng)濟壽命,重者會釀成事故,威脅到生命安全。這就是物業(yè)裝修管理人員必須了解、掌握建筑結(jié)構(gòu)形式及其荷載作用、影響的目的。
3 荷載的分類
3.1 按隨時間變異分類
(1)永久荷載(亦稱恒荷載)。在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi),其量值不隨時間變化,或即使有變化,其變化與平均值相比可以忽略不計的荷載。如結(jié)構(gòu)的自重、土壓力、預(yù)應(yīng)力等。(2)可變荷載(亦稱活荷載)。在設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi),其量值隨時間變化,且其變化與平均值相比不能忽略的荷載。如樓(屋)面活荷載、屋面積灰荷載、雪荷載、風(fēng)荷載、吊車荷載等。(3)偶然荷載。在設(shè)計基準(zhǔn)內(nèi),可能出現(xiàn),也可能不出現(xiàn),但一旦出現(xiàn),其量值很大且持續(xù)時間很短的荷載。如地震、爆炸力、撞擊力等。
3.2 按隨空間位置的變異分類
(1)固定荷載。在結(jié)構(gòu)空間位置上具有固定分布的荷載。如結(jié)構(gòu)自重、樓面上的固定設(shè)備荷載等。(2)自由荷載。在結(jié)構(gòu)上的一定范圍內(nèi)可以任意分布的荷載。如民用建筑樓面上的活荷載、工業(yè)建筑中的吊車荷載等。
3.3 按結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)分類
(1)靜態(tài)荷載。對結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不產(chǎn)生加速度或產(chǎn)生的加速度很小可以忽略不計。如結(jié)構(gòu)的自重、樓面的活荷載等。(2)動態(tài)荷載。對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的加速度。如吊車荷載、地震荷載、作用在高層建筑上的風(fēng)荷載等。
4 荷載原因分析及解決措施
4.1 荷載代表值
4.1.1 原因分析
荷載有四種代表值:標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值、準(zhǔn)永久值。其中荷載標(biāo)準(zhǔn)值是荷載的基本代表值,而其他代表值都可在標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上乘以相應(yīng)的系數(shù)得到。荷載可根據(jù)不同的設(shè)計要求,規(guī)定不同的設(shè)計要求,以便能更確切地反映它在設(shè)計中的特點。由于荷載本身的隨機性,因而在試用期間的最大荷載也是個隨機變量,原則上可用統(tǒng)計分布來描述。荷載標(biāo)準(zhǔn)值由設(shè)計基準(zhǔn)期最大荷載概率分布的某個分位值來確定,設(shè)計基準(zhǔn)期統(tǒng)一規(guī)定為50年。但并非所有荷載都能取得充分資料,因而,應(yīng)從實際出發(fā),根據(jù)已有的工程經(jīng)驗通過判斷協(xié)議一個公稱值作為代表值。
4.1.2 解決措施
根據(jù)文獻可采取下列解決措施,對不同荷載采用不同代表值。當(dāng)有足夠設(shè)計經(jīng)驗時,可取協(xié)議的百分位作為荷載的代表值。
4.2 荷載分項系數(shù)
4.2.1 原因分析
根據(jù)文獻將荷載分成兩類:永久荷載、可變荷載,分項系數(shù)為γG和γQ,這兩個分項系數(shù)在荷載標(biāo)準(zhǔn)值已知的情況下,按極限狀態(tài)設(shè)計表達式設(shè)計各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標(biāo),與規(guī)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)之間,在總體上誤差最小為原則,經(jīng)優(yōu)選得到。考慮有局限性,從經(jīng)濟上考慮當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2的工業(yè)露面活荷載取γG=1.3。
4.2.2 解決措施
文獻中對基本組合荷載分項系數(shù)的規(guī)定,對永久荷載的分項系數(shù):當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時由永久荷載效應(yīng)控制的組合,應(yīng)取1.35,由可變荷載控制的組合取1.2;當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時一般情況取1.0,對結(jié)構(gòu)的滑移、傾覆或漂浮驗算取0.9。對可變荷載的分項系數(shù):一般取1.4,對標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2的工業(yè)樓面結(jié)構(gòu)的活荷載取1.3。
4.3 荷載組合最不利值確定
4.3.1 原因分析
對所考慮的極限狀態(tài),在確定其荷載效應(yīng)時,應(yīng)對所有可能同時出現(xiàn)的各荷載作用加以組合,求出總效應(yīng)??紤]荷載同時出現(xiàn)的幾率很小,因此應(yīng)從所有可能組合中取最不利的一組作為該極限狀態(tài)的設(shè)計依據(jù)。
4.3.2 解決措施
具體公式見中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB50068-2001),且應(yīng)注意SQlK的確定,當(dāng)無法判斷時,應(yīng)依次以各SQiK作為SQlK,選其中最不利的荷載效應(yīng)作為設(shè)計依據(jù)。還應(yīng)注意當(dāng)結(jié)構(gòu)的自重占主要時,應(yīng)適當(dāng)提高構(gòu)件的重要性系數(shù)。
5 結(jié)語
一般都是按照建筑規(guī)范的要求來設(shè)計房屋的,規(guī)范規(guī)定了最低要求,作為設(shè)計的大致指南,規(guī)范規(guī)定了需要考慮的最小荷載和不允許超過的最大應(yīng)力,這些規(guī)定的荷載最多是一些經(jīng)驗近似值,而且沒有絕對正確的計算應(yīng)力的規(guī)則、公式和方法,規(guī)范中只是指出必須采用“公認”的計算方法,而計算方法可以因時而異、因地而異、因人而異,因此當(dāng)使用建筑規(guī)范的結(jié)構(gòu)條文時,必須記住“小心”兩字。只有對結(jié)構(gòu)整個體系的承載能力和性能,以及結(jié)構(gòu)分體系與結(jié)構(gòu)構(gòu)件相互作用的關(guān)系了解很透徹,才能設(shè)計出既安全又經(jīng)濟的結(jié)構(gòu),才能滿足現(xiàn)代建筑的各種功能和環(huán)境條件要求。
通過收集各種資料及多年經(jīng)驗總結(jié)了結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計常見問題原因及解決措施,通過在設(shè)計工作中的應(yīng)用,證明了其實用性,取得了滿意的效果,希望對廣大同行有借鑒作用。隨著經(jīng)濟的發(fā)展,規(guī)范的再次修訂,荷載設(shè)計出現(xiàn)的問題處理方法會更合理。
參考文獻
關(guān)鍵詞:灰土擠密樁;素土擠密樁;濕陷性黃土
中圖分類號:TU
文獻標(biāo)識碼:A
文章編號:1672-3198(2010)21-0328-02
1 概述
灰土(素土)樁擠密是用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、填土等地基的一種地基處理方法,是利用打入鋼套管、振動沉管或鉆孔爆擴等方法成孔,并在孔內(nèi)填入一定厚度的灰土(或素土)分層夯實而成。在成孔過程中將樁孔位的土體全部擠入周圍的天然土體中,使樁周圍一定范圍內(nèi)的土體在成孔和孔內(nèi)填土的夯實過程中得到擠密,從而消除樁與樁之間土體的濕陷性并提高其承載能力。
灰土(素土)樁是一種柔性樁,它本身承載能力比剛性樁小的很多,而擠密后的地基土(樁間土)與樁一起承擔(dān)上部荷載,從而形成復(fù)合地基。
2 灰土擠密樁的設(shè)計
2.1 灰土樁的加固機理
灰土樁復(fù)合地基在成孔擠密施工時,樁孔內(nèi)原有土體被強制性的側(cè)向擠出,樁周一定范圍的土體受到擠壓、擾動、重塑,使得周圍土體的孔隙比減小,土中氣體排出,從而增加了土體的密實程度,降低土的壓縮性,提高土體的承載力。土體的擠密效果從孔邊向四周漸弱,孔壁邊的土干密度可接近或者超過最大的干密度,即壓實系數(shù)可以接近或者超過1.0,當(dāng)超過成孔的有效擠密范圍時,則土體的土性盡管有所改善,但是土體干密度的增加、孔隙比的減小以及濕陷性的消除等則不能滿足設(shè)計和規(guī)范要求。
2.2 樁孔直徑
樁孔直徑的設(shè)計應(yīng)當(dāng)與當(dāng)?shù)氐氖┕C械相適應(yīng),樁徑過小,則樁數(shù)增多,增加成孔和回填的工作量;樁徑過大,則相對樁間土的機密程度不夠,不能完全消除黃土的濕陷性,同時對成孔機械能量要求較大,設(shè)備不易達到,過大的樁孔也會影響擠密后土的均勻性。因此,結(jié)合我國目前的施工機具和設(shè)備情況,樁孔直徑一般以300-600mm為宜,大多使用在400mm,并應(yīng)與所使用的機械及待處理土層的原始干密度相適應(yīng)。
2.3 樁距和排距設(shè)計
灰土擠密樁的擠密效果與樁距有關(guān)。而樁距的確定與土的原始干密度和孔隙比有關(guān)。樁間距的設(shè)計,應(yīng)保證樁間土的平均壓實系數(shù)以及最小壓實系數(shù)達到《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定指標(biāo)。合理的相鄰的樁孔中心距約為2-3倍的樁孔直徑。
為了使樁間土體擠密均勻,樁孔布置盡量采用等邊三角形布置,如果按照基礎(chǔ)形式以及基礎(chǔ)尺寸,減少樁孔排數(shù)以及樁孔數(shù)時,可采用正方形或者梅花形布置。但需要指出的是,經(jīng)過大量的試驗以及施工經(jīng)濟證明,正三角形布置樁孔較為合理。
確定樁間距應(yīng)考慮土體的原始干密度,孔隙比以及土的含水量,一般采用2.5倍(d為樁孔直徑)的孔距布置,除按照計算以及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗外,對有些地方應(yīng)進行施工前試裝,檢驗設(shè)計的樁距是否符合現(xiàn)場的實際情況是否達到消除黃土的濕陷性、提高承載力的要求,根據(jù)實驗結(jié)果及時對樁距進行調(diào)整。一般說來,樁距太大,擠密不足;而過小則會導(dǎo)致地面隆起成孔困難。
在建筑物平面范圍內(nèi)采用局部處理時,布置在基礎(chǔ)短邊的樁孔,對非自重濕陷性黃土、雜填土、欠壓實的素填土等地基,不應(yīng)少于2排;對自重濕陷性黃土場地,不應(yīng)小于3排。在建筑物平面范圍內(nèi)采取整片處理時,樁孔應(yīng)滿堂布置。
2.4 樁孔深度確定
樁孔的深度應(yīng)該按照建設(shè)場地濕陷性黃土層的厚度、濕陷等級、濕陷類型、建筑物的重要程度以及成孔設(shè)備的能力等方面綜合考慮,一般來說處理深度應(yīng)該在基礎(chǔ)底面下大于3.0m。當(dāng)處理深度過淺時,采用灰土(或素土)樁是不經(jīng)濟的,而應(yīng)考慮其他的處理方法,如土墊層夯實地基等。
對于非自重濕陷性黃土地基,其處理厚度應(yīng)為基礎(chǔ)以下濕陷起始壓力小于上部荷載傳遞給地基的附加應(yīng)力和土層的飽和自重壓力之和的所有黃土層。目前用于灰土樁基礎(chǔ)處理的深度一般大于6m,其施工能力可達15m左右,但一般常見的處理深度多在8-12m之間。
2.5 承載力的確定
對于重大工程項目以及較重要的工程,應(yīng)通過荷載試驗確定承載力?;彝?或素土)擠密樁復(fù)合地基承載力試驗,其承載板的面積應(yīng)盡可能安工程實際情況,接近實際基礎(chǔ),一般不宜小于1.0m。復(fù)合地基試驗樁孔間距與排距、施工參數(shù)選擇應(yīng)與實際工程一致,承壓板所壓樁孔截面積的百分比也應(yīng)與實際工程一致。荷載板試驗不得少于3個。如擠密的目的為了消除地基濕陷性,應(yīng)進行浸水荷載試驗。在自重濕陷性黃土場地上,浸水試坑直徑或邊長一般不應(yīng)小于濕陷性黃土層的厚度,且不小于10m。
確定灰土擠密復(fù)合地基的承載力,當(dāng)p-s曲線上有比例界限時,取該比例界限所對應(yīng)的荷載值;當(dāng)極限荷載小于對應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時,取極限荷載值的一半;p-s曲線無明顯的直線段,而不能按照比例界限和極限荷載確定時,對于灰土樁擠密復(fù)合地基按s/b=0.01,素土樁擠密復(fù)合地基按照s/b=0.01-0.015所對應(yīng)的荷載作為地基的承載力。
2.6 處理范圍
灰土(或素土)樁擠密復(fù)合地基的處理效果不僅與樁距有關(guān),還與所處理的土層厚度和寬度有關(guān)。當(dāng)處理寬度太小時(尤其在未消除全部黃土層濕陷性的情況下),仍有可能使基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的下沉,甚至喪失穩(wěn)定性。設(shè)計處理寬度和厚度時應(yīng)從受力情況,濕陷性黃土的濕陷類型、等級、建筑的重要性程度、以及防水等諸多方面慮。厚度設(shè)計時,應(yīng)將處理土體與周圍土體統(tǒng)一按照半無限直線變形體考慮,對非自重濕陷性黃土場地,其處理厚度應(yīng)為基礎(chǔ)下土的濕陷起始壓力小于附加應(yīng)力和上覆的飽和自重壓力之和的全部黃土層,利用目前的設(shè)備,沉管長9-12m,一般都能滿足要求。
3 灰土擠密樁的施工
成孔時,地基土的含水量一般應(yīng)掌握在12%-23%。如果低于12%,對生石灰塊水解提供的水分不足;高于23%則易出現(xiàn)縮頸或成樁后樁芯軟化。合理的填料配合以及認真的夯填,是確保施工質(zhì)量的前提。采用的填料配合比有多種:如為灰砂樁,生石灰塊:中粗砂為7:3(體積比);如為灰砂碎石樁,生石灰:中粗砂:碎石(體積比)為5:2:3或者6:1.5:1.25。
擠密樁復(fù)合地基是隱蔽工程,施工過程中必須加強檢驗,檢驗內(nèi)容應(yīng)包括成孔的深度、直徑、垂直度,填料夯實質(zhì)量。樁體竣工后,還應(yīng)檢驗地基承載力等方面。
4 灰土擠密樁復(fù)合地基主要特點
(1)不需要大開挖,減少土方量施工,處理深度可達12m以上,其處理深度主要取決于機械設(shè)備的性能;
(2)特別適用于消除大厚度黃土地基的自重濕陷性。利用成孔側(cè)向擠密,回填重錘夯實,使處理深度大大提高;
(3)較好的技術(shù)經(jīng)濟效果,達到“以土治土”的目的,當(dāng)回填2:8或者3:7灰土?xí)r,其承載力能大大提高,地面開挖土方可作為填孔用土,節(jié)約運輸土方的費用。
參考文獻
[1]龔曉南.復(fù)合地基設(shè)計和施工指南[M].北京:人民交通出版社,2003,(9).
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