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建筑結構范文1
關鍵詞: 建筑結構, 減震設計, 結構控制理論
中圖分類號: TU3 文獻標識碼: A
地震災害對人類的各種建筑的破壞,使人們意識到,建筑應具有足夠抵抗地震災害破壞的能力。近百年來,各國建筑抵抗地震災害打擊破壞的方式,基本都是大大提高建筑物結構的強度與剛度,以此來對抗地震作用的打擊,然而地震――這種不可抗拒的自然災害,仍然嚴重的破壞和毀滅人類的各種建筑,給人類的生命和財產造成巨大的傷害和損失。
世界各國的專業人士對建筑結構抵抗地震破壞的研究進行了幾十年,現在終于意識到,人類自己設計建造的各種建筑,對地球自身釋放能量產生的地震破壞是無法對抗的。因而,許多專家學者又都在尋求一種與地球自然規律不產生對抗或抗拒的減震設計方法,去適應“地震”這種不可抗拒的自然現象,這是人類對客觀規律――地震釋放地球內力的正確認識。建筑結構減震的設計的主要目的,是通過一種減震的裝置(或構件),將不可抗拒的地震力與建筑物隔離開來,從而達到減少地震沖擊力的破壞,使建筑物可以繼續安全使用,這不是一件簡單的設計工作。它需要既減小地震力的大小,又不能造成建筑變形過大、不穩定,甚至傾覆的危險。
建筑結構減震設計的理論和試驗研究及震害實踐表明, 如果要求建筑結構在遭受地震作用下不破壞或不倒塌, 至少應具備下列兩個條件之一: 結構的主要部位有足夠的強度儲備;結構的主要部位對地震作用下的強迫變形有充分的適應能力。如果只是單純滿足前者, 往往需要耗用過多的材料,而且若遭受更強烈地震作用,結構仍可能破壞或倒塌。
從而提出結構抗震設計按兩階段設計,一是在彈性階段按強度控制, 二是在彈塑性階段按變形控制。這樣設計出來的建筑結構, 既有足夠的強度,又具有較大的延性及耗能能力, 能一定程度地適應強烈地震對結構產生的強迫變形。
一、建筑的延性設計
1、對建筑破壞構件的控制
在分析框架和抗震剪力墻結構倒塌模式的基礎上,提出對破壞構件進行控制,使之發生期望的破壞形式,達到破壞影響在可控的范圍內,使建筑結構既具有足夠強度, 又具有足夠延性的目的。實現途徑是在結構的特定位置設置一定數量的人工塑性鉸 ,對塑性程度及區域進行控制, 使得結構在強震時能形成最佳耗能機構。
2、對梁的延性設計
當連續梁的跨高比為5時,梁的延性和耗能性能都很好, 連續梁兩端相對豎向位移的延性系數都在8以上,而且滯回曲線也相當飽滿。當連續梁的跨高比降到1時,連續梁兩端相對豎向位移的延性系數則降至3左右,而滯回曲線嚴重干扁,耗能很小,延性很低,最后在彎剪作用下破壞??拐鸺袅Φ膭傂赃B續梁,其跨高比往往僅為1左右,若要使其工作在彈塑性階段作耗能構件,則需要對它的構造采取一定措施,以適應延性和耗能的要求。措施之一:是在0.5倍梁高的中心面上留一水平通縫;然后,在水平通縫的上下兩側各埋置鋼板,;再后,在鋼板上開有橢圓形的螺栓孔;最后,用高強螺栓把這兩塊鋼板聯結。
在豎向荷載、風荷載和小震作用下,高強螺栓把水平通縫分開的兩部分連續梁聯結成整體而共同工作,使剛性連續梁整體剛度不變,以保證其工作在彈性階段;在強烈地震作用下,兩塊鋼板發生相對滑動,原來跨高比為 1的剛性 連續梁將被分成兩根跨高比為2的小梁協同工作。這樣的設計方案,不僅使延性系數由原來3提高為10左右,還因為兩塊鋼板之間的滑動摩擦,使其耗能能力也得到了一定程度的改善。
3、對柱的延性設計
雖然設計師們都不希望塑性鉸發生在柱上,但是它們仍需具有一定的延性和耗能能力,才能保證強烈地震下建筑不倒坍。試驗表明,采用螺旋箍筋的方式能較大程度地提高柱的延性和后期抗軸壓的能力。
綜上所述,建筑結構本身的延性耗能設計是可以靠提高建筑結構構件的延性耗能能力來實現的。建筑結構的延性耗能設計只能從建筑材料的配置數量和構造方式來實現,從而提高建筑結構的抗震性能。
二、建筑結構的耗能減震設計
建筑結構的耗能減震設計方法很多,但其基本思想是通過設計主動或被動的結構特殊體系的方式,使得建筑結構在強震時所受到的實際地震作用大大減小。這樣設計的建筑結構強度和變形能力就無需像彈性法及延性耗能設計要求的那么高。因此,建筑結構的減震技術就有著極其廣闊的發展和運用前景。
1、建筑結構的吸震耗能設計
這種方法主要是在建筑的主體結構上安裝特殊的附加結構(如液壓減震器、彈簧減震器等),地震時,這些吸震器會發生運動而吸收大量的振動能量, 從而減輕建筑主體結構的振動效應。還有一種方法是在筒中筒結構樓板與內筒壁處設置分縫(也可以設置類似液壓減震器的設施),內外筒組成動接觸體系,通過振動時兩部分的微碰撞而互相吸能,降低整個建筑結構的地震反應。
2、建筑結構的阻震設計
在建筑結構的一些連接處或一些構件上裝上一定數量的阻尼器,通過這些阻尼器的較大阻尼力去減少建筑結構的振動響應。如果阻尼器的性能可靠,則結構的減震效果是穩定可靠的。主要方案有:
(1)、在高層框架核心筒體的連接處,采用彈簧鋼桿摩擦減震器和砂質減震器;
(2)、在結構的抗震縫、伸縮縫或沉降縫處,放置扭轉梁阻尼器或擠壓鉛阻尼器;
(3)、耗能橫縫填充墻:主要是在填充墻上設置耗能橫縫。這種墻的左右與框架柱脫開,下部與框架固接,上部由水平耗能縫通過耗能器與框架相連。
3、建筑結構的隔震設計
這種設計方法是目前在我國研究得最多的方法之一。其基本原理是:在地震 作用激烈的傳遞路線上設置隔震層,使通過隔震層傳到結構上的地震作用中斷或減少。 這種設計方法有一個特點:通常伴隨有阻震設計。其原因是隔震層同時設有特殊阻尼材料。
三、建筑結構的動力優化設計
建筑結構控制與減震設計的方法在具體實施時,還會存在一個優化設計問題,比如:吸震器和阻尼器的設置參數與位置的優化; 人工塑性鉸的位置、 數量及次序的優化;隔震體系的相對滑移量與隔震效果之間的優化等。本文以框架抗震剪力墻結構為例,介紹結構的動力優化設計。
建筑破壞構件控制的理論要求: 對框架結構,在中震時塑性鉸僅出現在梁兩端;在大震時才會在柱根部出現塑性鉸,以形成梁式側移機構,在任何情況下節點始終處于彈性狀態。對于抗震剪力墻結構,在中震時塑性鉸僅出現在連系梁兩端;在大震時才在墻體根部出現塑性鉸。
根據實際震害和試驗研究的墻體先于框架破壞的規律,通過對結構的優化分析得知,框架―抗震墻結構的最佳耗能機構為: 在中震時,塑性鉸僅依次出現在連續梁兩端、墻體根部及框架梁兩端;在大震時才會在框架柱根部出現塑性鉸。
通過調整框架與抗震剪力墻的側移剛度比、柱軸壓比、框架梁與柱及連系梁與墻體的強度比等參數,并保證梁端、柱端和墻體根部不發生剪切破壞( 或滑移 ) ,就可以控制框架-剪力墻結構的連系梁、框架梁、柱、墻體的開裂和屈服順序,從而達到控制整個框架) 剪力墻的工作狀態。其中,對帶鋼板的梁( 在0.5倍梁高處設有水平縫與鋼板) 的雙肢抗震墻,通過建筑結構優化分析得知,對帶鋼板的連續梁的最佳位置約在抗震墻總高度的0.5倍處,帶鋼板的(剛性)連續梁的彎曲剛度宜等于普通連續梁彎曲剛度的100倍左右。
這樣設計的抗震剪力墻墻,在彈性階段,建筑結構的整體性增強,側向變形減小,比普通的聯肢抗震剪力墻具有更強的抗側向力能力;在彈塑性階段,剛性連續梁將被分成兩根0.5倍跨高的小梁協同工作,抗震剪力墻側向剛度減小,延性和耗能能力增加。
通過調整剛性連續梁的位置、彎曲剛度和配筋率等參數,可控制普通連續梁 和帶鋼板的(剛性)連續梁的內力及梁端開裂和屈服順序,從而達到控制整個剪力墻的工作狀態。
結束語
總之,建筑結構的減震設計方法眾多,但各種方法均有優點和缺點,應當結合建筑結構抗震設計的具體情況選擇其中幾種進行優化組合。合理的結合使用 荷載、風載和地震作用等以及抗震設防“三標準和兩階段”適當的選擇減震的方案和設置參數。
參考文獻:
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[3]陳海衛;振動控制技術的發展及存在問題的探討[J];福建建設科技;2010年01期
建筑結構范文2
【關鍵詞】:設計規范
中圖分類號:TU2 文獻標識碼:A 文章編號:
引言
2008年5月12日和2010年4月14日我國的汶川和玉樹分別發生了8.8級和7.1級的強烈地震,當地建筑遭受了毀滅性的的破壞。2011年3月11日,日本東北地方外海三陸沖的矩震級規模9.0級,當地的房屋居然沒有完全損毀。其實,建筑可靠關系著國家人民的生命財產可靠,基于不同的建筑結構設計規范的問題,本文對建筑結構規范差異因素做一簡要敘述。
一、災難發生率
日本是臨海國家,相對于中國,日本的海嘯和地震發生率是世界上排列靠前的國家,正因為災難發生率,日本在建筑結構設計規范上,也高過其他國家。
“日本的民居大部分是木結構,抗震性能較好?!薄皳伊私?,日本建筑在隔震、減震方面幾乎可以說是全世界做得最好的?!敝袊こ淘涸菏?、廣州大學工程抗震研究中心主任周福霖曾經表示,盡管此次日本大地震超過了日本建筑的抗震設防,但日本一直以來的高設防標準、高警惕意識還是有效地減少了生命、財產損失。而曾經在日本的留學生說,強震來臨時,只見眼前的高樓大廈左右搖晃,仿佛在“跳舞”。但強震過后一看,不僅房屋未垮塌,甚至連大的裂縫都沒有。是因為日本建筑質量特別好嗎?周福霖院士還曾介紹,日本的房屋抗震性能好與其房屋結構有關?!翱拐鹦阅茏詈玫氖卿摻Y構房屋,其次是木結構房屋,再次是鋼筋混凝土結構房屋?!倍毡镜拿窬哟蠖嗾悄窘Y構。周福霖指出,木結構是一種柔性結構。在房屋承受地震作用引起的晃動時,木結構可以更好地吸收能量。因此木結構房屋更不容易散開和松動?!氨热缥覈囊恍┕爬系哪舅?,遇到強震也不容易倒塌,是因為其采用的是木結構。”
中國是陸地比較集中的國家,各地域差異較大,包括:盆地,高原、臨海、平原等等。因此,所以建筑設計過程中無法集中按照一個標準,只能制定相應的規范政策,例如高原地區的房屋結構設計規范無法與臨海地區的結構設計規范相比。另外,我國是陸地國家,發生海嘯和地震的效率相比臨海國家的發生率要低很多,國家為了成本的考慮,并沒有太高的硬性要求,才導致我國的建筑規范無法與國外的標準相媲美。
當然,從上世紀80年代開始,高規范理論也開始進入我國的建筑結構設計的規范。在將近30年的實際運用中,專家得出不一樣的結論。從國外引進先進的高規范理論是我國建筑結構設計規范更進一步的一大標志。結構可靠性在實際應用中將隨機過程轉化為隨機變量表示的效應方程,以經驗校準為輔,加以運用失效概率來度量。高規范在設計理念上進度毋庸置疑,但將高規范運用到具體的規范中就會出現大量問題,其三個基礎點仍需進一步完善。另外正常和不正常之間缺少明確的界定導致可靠性理論依賴的三個正常也模糊不清。但在我國,仍有很多建筑裝飾公司,還是常常為了美觀而任意改造原建筑或房屋的內部結構,結果導致美觀有余質量不足。一旦發生輕微地震,極有可能造成很大隱患。
如果想徹底解決建筑結構設計規范不高的缺陷問題,還要勢必將國際的規范繼續引進,并且繼續加大力度控制建筑設計規范和標準,使得老百姓住上放心樓。還要加強對裝修公司的驗收管理,禁止違規改造。
二、國家經濟投放差異
結構設計高規范的高低,是一個國家經濟和資源狀況、社會財富積累程度以及設計施工技術水平與材料質量水準的綜合反映。具體來說,顯然,提高結構設計規范時,結構的直接造價將有所提高,而維修費用將減少,投資風險亦將減少;如果降低工程造價,則維修費用和投資風險都將提高。所以,確定建筑的結構設計高規范,實際上是在結構造價(包括維修費用在內)與結構風險之間權衡得失,尋求較優的選擇。那種單純以建造時的材料消費用量和經濟指標來評價結構高規范的觀點,將導致片面的結論,實際上,結構設計高規范的選擇,不僅涉及生命財產的損失,有時還會產生嚴重的社會影響,對某些結構,還將可能產生嚴重的政治后果;而且還有可能涉及到國家的經濟基礎和技術經濟政策。單單一個日本,因為災難發生率過高,所以,在建筑設計上所投放的資金大大超過了我國。早在1923年關東大地震之后,日本就制定法律,要求建造房屋時必須計算防震程度。1995年的阪神大地震重創日本。當年,日本頒布了建筑防震標準《建筑基準法》。《基準法》規定,高層建筑必須能夠抵御里氏7級以上的強烈地震。一個建筑工程為獲得開工許可,除了設計、施工圖紙等文件外,還必須提交建筑抗震報告書??拐饒蟾鏁闹饕獌热莅?,根據地震的不同強度,計算不同的建筑結構在地震中的受力大小,進而確定建筑的梁柱位置、承重以及施工中鋼筋、混凝土的規格和配比。
三、整體技術水平
所謂“可靠”,包括保證人員財產不受損失和保證結構功能的正常運行,即所謂的“強度”和“功能”二原則,結構高規范還應保證結構有修復的可能,加上“可修復” 則為三原則。有部分專家認為我國在結構設計規范要求上比歐洲模式偏低,比歐美規范低20%-40%,更甚的是有些建筑物樓層的可靠儲備相差已超過40%。但是我國梁受壓鋼筋的配筋率與美國基本相等,最小配筋量與國外配筋量基本相平,說明我國的構造配筋并不比國外的少。設計者在實際工作中根據結構的重要性適當的提高我國規范規定的最低用鋼量,所以不能以我們的最低值與國外比,在實際設計中,用鋼量與國外差異不大。另外,在剪力墻的最小配筋率等構造要求上與國外持平。墻的暗柱配筋率已超過其他國家。我國人口眾多,人均資源極少,鋼產量與日本持平,人均產量卻只有日本的1/10,另外,我國鋼的品種不全,質量也不高,大量用鋼是錯誤的選擇。1988年美國建筑師學會舉辦了以“節省材料”為主題的最佳建組設計競賽,顯示出了,發達國家對節約資源的重視,節約材料應該是每個工程師的追求,建筑結構設計師有責任在結構設計中節約鋼材,以最少的資源去完成建筑物多項功能的需要。
日本在構筑高層建筑物的基礎中普遍采用“地基地震隔絕”技術,在建筑物底部安裝橡膠彈性墊或摩擦滑動承重座等抗震緩沖裝置。為了提高傳統木結構房屋的抗震能力,日本最普通的民宅也是箱體設計,地震災害發生時房屋可以整體翻滾而不損毀;在專業技術人員對民房進行抗震加固等級評定基礎上,政府給予居民適當的補貼鼓勵抗震加固
四、依據國家政策合理提高設計規范
我國根據可靠性原則制定的設計規范的標準是可靠的,是符合我國國情的。我國制定的規范不僅在建筑結構設計的技術層面有所反應,甚至通過規定的設計能夠把握我國政治經濟反面的方針政策。規范的材料用量是從我國具體國情出發的,與歐美標準相比較,雖有差距,但是是最適合我國發展的規范。我國現行規范仍存在一些不足,需要不斷調整和修改,但基本上正確的,能夠滿足高規范的要求。例如對關于地震的規范,各國也是根據自己本國的國情設計不同的抗震規范。按照我國設計的抗震工程,在抗震方面成效顯著,經受住了大地震的考驗。五、提出幾點建議
1.提高設計人員的提高規范意識
建筑結構設計這項工作具有復雜性、精確性、專業性等特征,對設計人員要求特別嚴格,從工作態度、專業知識對設計人員都有嚴格要求。設計人員既要有認真負責的工作態度,對專業知識也要應用自如。增強設計人員的可靠意識,認真學習國家制定的各項規范,能過把握住行業發展的新動向。 2.嚴格遵守國家建筑結構規范
我國建筑規范是根據國情依法指定的,符合社會經濟的健康發展。規范在我國具有強制性,相當于法律條文,有相應的法律效力。建筑設計人員要嚴格按照規范設計,在規范不能滿足具體情況的設計時,要向國家及時反映,然后根據具體情況制定相應的解決方案。對于發現的違規、鉆規范空子的不法設計人員要依法處理,從嚴處理。
結束語
每個國家的文化及地域都有著極大的差別,相對而言,我國在結構設計上還有許多需要改進的地方,但目前而言,我國現行的規范和標準是符合我國國情的。然而,創新是一個民族進步發展的靈魂。要提高建筑結構設計高規范需要結構設計人員進行開發創新,推陳出新,開發出更好的軟件用于建筑設計?,F今,依然有許多外國大公司購買我國的建筑產品,表明我國建筑設計高規范大大提高。建筑設計人員要抓住機遇,設計出更可靠、更合理的建筑物,加快與世界接軌的步伐。
建筑結構范文3
【關鍵詞】地震;建筑結構;抗震能力
1.影響建筑結構抗震能力的主要因素
1.1建造結構所用的材料及施工質量
這個因素是顯而易見的,但是也容易被人們忽視。對于材料而言,我們要明確這樣一個道理:地震對結構作用的大小幾乎與結構的質量成正比。一般說在相同條件下,質量大,地震作用就大,震害程度就大;質量小,地震作用就小,震害就小。所以,在建筑的樓板、墻體、框架、隔斷、圍護墻以及屋面構件中,廣泛采用多孔磚、硅酸鹽砌塊、陶?;炷?、加氣混凝土板、空心塑料板材、瓦楞鐵等輕質材料,將能顯著改善建筑的抗震性能。
施工質量的影響是深遠的,在整個施工過程中,任何一個環節出現問題,都可能影響建筑結構本身的抗震能力。施工中造成的材料性能和截面幾何特征在一定范圍內變動,砂漿強度、混凝土澆筑質量以及延性構造措施在施工中的變動等施工質量問題, 對實際結構抗震性能具有重要影響。
1.2建筑物本身的設計
建筑物如果平面布置復雜,致使質心與剛心不重合,在地震作用下產生扭轉效應,則會加劇了地震的破壞作用,海城地震和唐山地震中有不少這樣的震害實例.臺灣921 地震中,一棟鋼筋混凝土結構由于結構平面不規則,在水平地震作用下,結構產生嚴重扭轉效應而破壞倒塌,同時撞壞相鄰建筑上部的陽臺??拐鹪O計中,要求結構平面布置盡可能地使結構的剛心和質心相一致, 以減小地震作用下結構產生的扭轉效應, 對于結構平面布置不規則的房屋應注意偏離結構剛心遠端抗震墻或框架柱承載力的驗算。建筑立面應避免頭重腳輕,結構重心盡可能的降低,出屋面部分如屋頂的女兒墻、水箱間等,由于根部與下部結構連接薄弱,剛度突變,受鞭梢效應影響嚴重,在地震時容易率先破壞傾倒;另外,其地震作用通過周邊的屋面結構傳至下部結構,如屋面結構剛度不夠時,在突出屋面結構的下部一定范圍內破壞相對集中。
1.3建筑場地
地震造成建筑物的破壞, 情況是各種各樣的,其一, 由于地震時的地面強烈運動, 使建筑物在振動過程中, 因喪失整體性或強度不足,或變形過大而破壞;其二, 由于水壩倒塌、海嘯、火災、爆炸等次生災害所造成;其三,由于斷層錯動、山崖崩塌、河岸滑坡、地層陷落等地面嚴重變形直接造成。前兩種可以通過工程措施加以防治, 而后一種情況,單靠工程措施很難達到預防目的, 或者代價昂貴。
2.建筑結構抗震能力評估方法
2.1彈塑性計量法
目前,彈塑性分析已經成為結構抗震設計的一個重要組成部分。國內外大量地震震害教訓表明,建于強震區的早期結構,具有較高的地震易損傷性。如何評定這些已建結構的抗震性能,并據此進行合理的抗震加固,對最大限度的降低地震震害損失以及保護人民生命財產安全,都具有重要意義。彈塑性分析法主要用于對現有結構或設計方案進行抗側力能力的計算,從而估計其抗震能力,自從基于性能的抗震設計理論提出之后,該方法的應用范圍逐漸擴大到新建建筑結構的彈塑性抗震分析。這種方法與傳統的抗震靜力方法區別主要在于它考慮了結構的彈塑性性能并將設計反應譜引入了計算過程和計算結果的解釋?;驹硎牵涸诮Y構上施加豎向荷載并保持不變,同時施加某種分布的水平荷載,該水平荷載單調增加,構件逐步屈服,從而得到結構在橫向靜力作用下的彈塑性性能。正因為彈塑性計量法的這種特點,已經在建筑結構抗震能力評估領域發揮越來越重要的作用。而其中彈塑性靜力分析作為結構彈塑性變形分析方法之一,以其實用性較強的優點正受到越來越多的關注,已經被列入我國《建筑抗震設計規范》。
2.2反應譜法
用動力方法計算質點體系地震反應,建立反應譜;再用加速度反應譜計算結構的最大慣性力作為結構的等效地震荷載;然后按靜力方法進行結構計算設計的方法,因此,是一種擬靜力方法。我國抗震規范及高層規范都要求在高層建筑中用反應譜方法計算等效地震力,一般有兩種方法:第一種是反應譜底部剪力法:當結構高度小于40m,沿高度方向質量剛度分布比較均勻,以第一振型為主的高層建筑;第二種反應譜振型疊加法:當把結構簡化為平面結構進行分析時,采用平方和的平方根法(SRSS 方法);當采用空間協同分析或空間分析方法時,考慮空間各振型的相互影響,采用完全二次方程法(CQC 方法)。
3.提高我國建筑結構抗震能力的建議
3.1對舊有建筑進行加固行動
建成于七十年代前后的建筑物, 限于當時的具體條件, 基本上都沒有或者很少考慮抗震問題, 很多房屋現在已經開始出現基礎沉降、墻體裂縫、傾斜、面層剝落等現象或隱患, 其中部分建筑已影響使用,甚至出現危房。鑒于拆舊建新投資費用較大,為了確保人民生命財產的安全, 充分利用原有舊房,對不符合抗震要求的進行加固,對部分部位及構件進行修繕,以滿足抗震設防目標,是十分必要的。而通常的方法是將結構隔震、消能減震技術應用到建筑物的抗震加固中。這種方法在某些方面具有獨特的優點,它擺脫了常規加固中以構件承載力為主的加固模式,尋求通過減小建筑物上地震作用的途徑,從而使結構及構件滿足承載力要求,從而達到加固目的。我國人口眾多,地震災害頻繁,因此多途徑研究探索既有建筑物的抗震改造加固方法,以滿足不同的改造加固要求,對工程結構抗震具有積極的意義。
3.2研究開發更為合理的結構形式
隨著科技日益高速發展,自重輕、跨度大、功能多樣、施工周期短成為現代建筑結構的發展方向。因而,研制出輕質高強的新型建筑材料,研究開發合理的結構形式成為各種新型體系結構體系應運而生的前提和基礎。
我們可以推薦開合屋蓋結構。這種結構是一種在很短時間內部分或全部屋蓋結構可以移動或開合的結構形式,它使建筑物在屋頂開啟和關閉兩個狀態下使用。開合屋蓋是將一個完整的屋蓋結構劃分成幾個可動和固定單元,使可動單元能夠按照一定軌跡移動達到屋蓋開合運轉的目的。根據開合機理,屋蓋體系的開合移動方式可分:水平移動方式、水平旋轉移動方式、空間移動方式、繞樞軸轉動方式、折疊移動方式和組合移動方式等。開合屋蓋結構的設計與施工涉及到建筑、結構、機械、控制諸多方面的影響和控制,是一種全方位的知識的理解與運用的結晶。開合結構體系運用的好壞與它的造型、功能相關,還與其屋蓋在開啟狀態下的開啟率、天空形狀和亮度,屋蓋關閉后的形狀、運轉和施工難度等許多方面的因素相關。該種結構在屋頂中心設置液壓阻尼器減震,避免了在開合過程中振幅過大導致附屬材料之間的互相碰撞。屋蓋移動的軌道上裝有地震儀,這一裝置保證了該結構在發生地震時的結構安全和正常運轉。雖然現在我國的開合結構還處于起始狀態,但是由于開合結構具有的獨特優越性,我國的建筑師和結構工程師們已經開始關注這一新型結構體系?!科]
建筑結構范文4
建筑結構加固的方法有很多,下面是就以常用的幾種加固方法進行闡述。
1.加大截面積法
加大截面積法在建筑結構加固中是最普遍、最常用、最原始的方法,這種方法主要適用與以混凝土結構為主的建筑物中。它在加固的過程中,主要是在不穩定的構件外部包裹混凝土,增加構件的截面積,以此來加大建筑物承重的力度。并根據構件的承重部位不同、構件的結構不同、構件出現問題的部位不同,可以把加大截面積法分為單側加厚、雙側加厚、三面加厚、四面加厚等。在混凝土承重的建筑中,加大混凝土截面積的同時,也要在包裹混凝土的部位加入鋼筋使其更加牢固。
2.增設支點加固法
增設支點法是通過增設支點來減小構件的承重跨度,改變力的分布,更有效的提高其承載力。在梁、板中增設支點,可使其均勻受力,減少其因過度承重而導致構件變形的可能性。這種加固方法適用于不受限制的大跨度的構架結構中,它簡單牢固,但是使用空間會受到一定的局限。
3.外包鋼加固法
外包鋼加固法是把型鋼包裹在構件的四角或者是兩角,來加固構件的穩定性。它被劃分為兩種方法,干事外包鋼和濕式外包鋼。這種加固方法不會增加構件的截法,可以用于混凝土柱、梁、砌體柱等的加固。外包鋼加固法,方便操作,快速完成,加固后的穩固性非??煽?。但是它也有它的不足,它使用的鋼比較多,維修加固的費用也很高,這就相對的提高了建筑成本。
4.預應力加固法
預應力加固法主要是通過在不穩固的建筑物外面增設預應力拉桿和撐桿,利用增加的預應力來提高建筑物的穩定性和承載能力,預應力加固法可以減少大跨度梁的負荷力度,使梁的受力程度均勻,這種方法適合于大跨度結構建筑物或者是需要較大承重力的大型結構建筑物。這種方法幾乎不占用空間,通過外借物改變建筑物內部受力情況,使構件受力均勻。但是這種施工方法需要具備有專業的施工技術,能夠完美的處理預應力桿與構件之間的的連接,施工難度較大。
5.外部粘鋼加固法
外部粘鋼法大多數被用于承受壓力和拉力的構件主中,它主要是在建筑物不牢固的構件處用粘接劑將鋼板或者是纖維復合增強材料等粘好,從而提高構件的承受力和強度,增強構件的延展性。但是這種加固方法要求的施工環境比較復雜,它要求在溫度不超過60℃,濕度不大于70%,沒有腐蝕的條件下進行,要有良好的施工技術,需要具有專業技術的施工隊伍來完成。但是這種技術的優點在于它需要的維護時間比較短,施工完成以后對建筑物的外立面沒有什么影響。最重要的是,建筑物的問題構件會變得非常牢固。
二、建筑加固的原則
1.結構體系總體效應原則
建筑物是由好多部分構成的,每一個部分都發揮著自己的作用。任何一個部分出現了問題都要及時去解決,進行對建筑物的加固。建筑構件的加固是針對不穩固的構件采取相適應的加固方法來進行加固,但是不能只考慮到危險的構件,需從建筑物的整體來進行考慮。不能為建筑物的一小部分而影響整體的建筑結構,不能因小失大。
2.先鑒定后加固原則
建筑物的構件出現問題需要加固的時候,不能只是憑借著主觀的判斷來進行修復。因為一個建筑物的質量,關系著人身安全與自身利益。所以,首先應該請專門的技術人員去現場勘察鑒定,確定其是什么原因,對癥下藥。根據其整體結構和受力情況,結合加固方法制定符合這一問題的維修方案,以保證建筑物的整體能夠更好的發揮其功能。
3.材料的選用與選值
在進行建筑物加固的時候,除了制定出最適合的加固方案以外,加固過程中材料的選擇也是相當重要的,且要根據原結構的材料強度來進行取值。如果原結構的材料沒有取值范圍的時候,就要根據當時的實際情況進行現場的實際評估,按照評估的結果來決定取值的范圍。以保證材料的性能基本相同,不會因為功能的差別影響加固的結果。
4.加固方法的優化原則
建筑物的加固方法有很多種,但是不能盲目的使用,其在制定加固方案的時候要綜合考慮多方面的因素。首先,要結合已有結構的實際情況和結構的受力特點,從建筑物的本身進行考慮。保證其采用這種方法加固以后可以使建筑物本身的安全系數提高,不會影響建筑物的本身。此外,要決定采用哪種方案時,需根據當時的施工環境、經濟資源和現有的技術水平來評定,在加固方法的施工基礎上,采取有效的措施。盡量減少時間的浪費,縮短施工周期。同時最重要的是,避免或者是降低對建筑物自身的損害。
三、結語
建筑結構范文5
關鍵詞:建筑;建筑結構;關系
Abstract: the relationship between architecture and structure in the three main elements of architecture, structure, equipment, and their relationship is most closely, a full understanding ofthe relationship between architecture and structure is not only beneficial to the design ofbuildings and building awareness of the relationship, but also help to design on the basis ofmore familiar with the mechanical characteristics of building structure, on the basis of the correct understanding of the basic concepts in on the structure and basic principle, design ideaconstruction personnel, more scientific, let the architectural and structural work moreprofessional.
Keywords: construction; construction; relationship
中圖分類號:TU3 文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
隨著我國社會的不斷進步和發展,社會對建筑的類型要求越來越多,并且要求也原來越高,這也就使得當前的建筑結構日益復雜,建筑設備的種類也日益豐富,簡單來說,當前的建筑是綜合產品,其中建筑、結構、設備是其主要要素。
一、建筑
建筑不僅能夠滿足人們的物質需要,而且能夠滿足人們的精神需要,主要是指利用多種物質、科學技術等條件創造出的空間環境,具體來講,建筑的構成主要有建筑功能、物質技術條件、建筑形象等三個主要內容。
建筑功能主要指建筑物能夠滿足的人們的需求,主要分為物質與精神兩個方面,物質方面主要有學習、生產、生活等方面的具體要求,精神方面主要地位、身份、標志等多方面的具體要求。隨著社會的不斷進步與生活水平的不斷提高,人們對建筑的功能也不斷豐富,要求日益多樣化,不僅是在物質方面,而且還包括精神方面,這都促進了建筑的發展,讓建筑日益豐富。
物質技術方面的條件主要是指建筑建造過程當中基本的手段,主要有建筑物所需要的建筑材料、基本設備與基本的建筑技術和設計組織與施工組織等。隨著社會的不斷發展與科學技術的不斷提高,物質技術在建筑過程當中顯得日益重要。從歷史的不斷發展過程當中來看,在一段時期當中,一方面,物質技術不僅對人們的建筑能力起著決定性的作用,而且對建筑滿足人們需求的程度起著決定性的作用;另一方面,物質技術的不斷發展與進步對社會需求的變化與新形式、新高度的建筑起著較大的積極作用。
建筑形象主要是指建筑物的質地與外觀給人的視覺、觸覺等感受,不僅包括建筑內外空間的組織與裝修,而且包括建筑的具體體型與色彩搭配等方面,對建筑物的風格、時代、意義等方面有積極的象征意義。隨著社會經濟與文化等方面的不斷發展,建筑物的象征性對建筑物的使用者與擁有者日益重要,因為在某個程度上來說,建筑物不僅是其身份的象征與社會地位的象征,而且是其審美能力與創造能力的直接體現。
以上所述的三個要素的關系是辯證統一的,其關系密切,彼此依賴,具體來講建筑結構在三個要素當中是首要的的,占據這主導地位,物質技術則對建筑功能的實現與否起著重要的作用,是所有要求發揮作用的重要手段,建筑形象則是建筑功能與建筑技術這兩者的具體體現,是左右建筑工作的最終總結與表現。
二、建筑結構
建筑結構的物質基礎是建筑材料,其中,建筑材料的使用方法與不同構件的相互連接等技術基礎也是其主要內容,不同的建筑材料需要采取不同的的組接技術,從而形成形式多樣的建筑結構,諸如石結構、鋼筋混凝土結構以及其他多種不同材料組成的結構框架等都需要針對不同的建筑材料采取相應的技術去進行實際操作。換句話來說,作為建筑結構主要構件的建筑材料種類十分豐富,需要不同的方式進行連接,從而充分發揮其各自的作用,如用磚頭來砌墻、用木材來搭建屋架等。
理論指導實踐,要想搭建出合格或者高質量的建筑物,結構分析與相關設計理論的指導是至關重要的。從結構的受力分析到不同構建的荷載分配,從結構方案的制定、比較到具體構建的精確計算等環節都需要結構理論的支撐。結構理論不是單純意義上的理論層面的分析,更是以實踐與實驗為基礎的實驗科學,實踐經驗的不斷積累與實驗數據的不斷豐富,尤其是計算機在建筑數據方面的計算、分析等方面的發展,不僅有助于理論的不斷提高與豐富,而且給予了結構設計精確性與科學性方面有力保證。
三、建筑與建筑結構的關系
建筑結構寓于建筑之中,建筑是建筑結構的外在表現,兩者是一個不可分割的整體,是統一的關系。但是,具有不同專業素養的人員看待這一問題時會有著不同的看法:從建筑師的角度來講,其往往更加注重的是建筑物的空間環境,并且盡可能的為使用者提供便利的使用空間;而從結構師的角度來講,則更加看重建筑物的實用價值,結構師要使建筑物擁有適當的使用空間的同時并且堅固,為使用者提供一個安全可靠的環境。
可以從下邊的幾個角度來理解建筑與建筑結構的關系:
1、建筑結構是建筑的內在支撐,是決定建筑壽命的關鍵因素
建筑結構是建筑的內在支撐,建筑的各個方向的荷載力實質上都是由建筑結構部分來承擔,因此說建筑結構是否科學、合理,其質量直接影響著建筑物的堅固性和使用壽命的長短,可以說是起著關鍵性的決定作用,對于建筑的施工及其使用有著無可替代的影響。
科學、合理的建筑結構有利于建筑物實際使用空間的合理設置,為使用者提供便利;有利于延長建筑物安全使用的壽命;還有利于節省社會的人力、物力、財力資源。
2、建筑是建筑結構的外在表現,是建筑結構最直觀的反映
建筑是建筑結構的外在表現,是建筑結構最直接的反映。建筑隨著建筑結構的不同而發生變化。例如:大跨度結構,往往適用于橋梁的建設,體育運動場所的建設等等,因為大跨度的建筑結構能夠囊括更大的建筑室內空間或使用空間,在電視節目中我們經??吹降淖闱虮荣悎鲳^往往使用大跨度結構。再例如鋼架結構,鋼架是橫梁和柱以整體連接方式構成的一種門形結構。因為鋼架結構一般受力合理,并且整體輕巧美觀,能跨越較大的跨度,制作用也非常便利,所以得到了廣泛的使用。一些學校的禮堂、餐廳、農貿市場等大空間的民用建筑都采用的鋼架結構。另外,鋼架結構也適用于一些工業建筑。
3、建筑與建筑結構是統一的關系
建筑是功能的空間描述,建筑結構是空間的表達手段,這也就是說,一方面建筑離不開建筑結構的支撐,建筑結構是建筑的物質基礎;另一方面建筑結構必須通過建筑來表現出來,證明其是否科學、合理,所以說兩者是統一的、不可分割的關系。
結語
隨著我國經濟的迅猛發展,社會的進步,人們需要的建筑類型越來越多,要求也越來越高,這也就促使了建筑和建筑結構設計的發展和進步。更加科學合理的建筑結構通過建筑展現在人們面前,為人民的工作和生活創造了更加優越的環境的同時,也為我國和諧社會的建立做出應有的貢獻。
參考文獻:
建筑結構范文6
關鍵詞:建筑;結構技術;建筑形式
建筑的形式美源自于結構技術
隨著社會的發展進步建筑的形式也發生巨大的變化,當一座新建筑穿著華麗的外衣展現在世人的面前,我們駐足、流連于建筑形式美給我的心靈的印記,世人對于建筑的評價往往局限于外在的形式美,當建筑師苦苦的求索尋找新的美學形式但仍然黔驢技窮時,我們的設計者應該靜下心來思考一下,建筑的形式美源自于什么?我認為形式美的源泉是功能的需求、結構的技術。所以功能、技術與藝術作為建筑的三要素是辯證統一的,建筑象人體一樣是作為一個系統而存在的,它是系統的整體的而非孤立的局部的。當下業者對于形式美的理解是由偏頗的,在這種設計思想的指導下,也必然會阻礙建筑的發展和進步。
建筑結構是指將建筑物自身及其在使用中所產生的荷載傳遞給地基的一種設施。古往今來人們就是在不斷的利用新的材料創造著新的建筑形式。
1.原始社會的建筑
原始社會的住屋形式是巢居、穴居、以及在北美的印第安人的帳篷屋,是人類基本生活的需求。原始人使用木材生土當地的建筑材料建造窩棚。
2.奴隸社會的建筑
奴隸社會隨著人們征服自然和改造自然的能力的增強建筑的類型建筑的規模以及建筑的形式出現巨大的變化。在古代的埃及人們利用石材建造神廟和陵墓,建筑的結構形式是梁柱體系,古希臘同樣繼承埃及的梁柱體系,同時由于地域文化的發展演變希臘人將梁柱發展成具有美的形式,出現古典的三柱式,以及女像柱,兩者的形式不同但結構的核心是一致的以石材作為基本材料的梁柱體系。由于石材本身的力學性能是抗壓能力強于抗彎的能力。所以我們看到埃及、希臘的古建筑的柱距是如此的小,建筑空間也是狹小的。建筑作為單體強調的是外部空間或者建筑的內部狹小空間的神秘化。在希臘建筑往往是作為雕塑來處理的。在古羅馬文化時期,隨著領地的不斷擴張各種文化的融合和碰撞羅馬人用自己的聰明才智創造了新的結構形式拱券結構。羅馬人利用混凝土這種新建筑材料創造一種新筒形拱形工交叉拱、十字拱解決了大跨度屋蓋的結構形式,繼而獲得了連續的復合的建筑空間。建筑也就成為了真正的意義的建筑,正是在古羅馬時代新型建筑材料的出現推動了新的結構形式的產生進而獲得新的較大的人類活動的室內空間。就功能決定形式而然,以上的變化必然帶來建筑形式的新的突破。我們在研究建筑歷史的過程中可能會發現在羅馬的建筑上仍然有希臘建筑的影子,羅馬人在建筑形式上仍然沿用希臘的柱式,出現古羅馬五柱式,羅馬的柱式已經沒有了希臘柱式結構上的意義,柱式已經成為了壁柱。成為一種裝飾,同時由于羅馬建筑的體量、建筑的層數的增大希臘的柱式又在羅馬時期演變成券柱式、連續券、巨柱式等多種形式。從古羅馬的建筑形式生成之初,它是在古希臘時代的建筑形式范圍內發展,直到找到適合新技術的建筑形式的出現。我們常說光榮屬于希臘、偉大屬于羅馬。希臘和羅馬創造了古典建筑的文明開創歐洲建筑形式的先河。在繼承與發展中結構技術的創新領先于建筑形式的創新。
3.中世紀的建筑
歐洲的中世紀是神學統治的社會,建筑的類型以教堂為主,高聳的教堂留給我們更多神性的表達,建筑風格更趨于美觀,由其是以哥特時期的建筑最為典型高聳的向上建筑風格直指上蒼表達著與神的交流與對白。形式的表達繼而帶來的神性化的想象賦予了哥特建筑的神性的神秘感。我們剖開哥特建筑的形式尋找帶來這種形式美的根源在于中世紀結構技術的發展,在中世紀時期繼承了羅馬的十字拱的技術,在此基礎上將羅馬的十字拱發展成為四分類骨拱,同時將單圓心的拱變成雙圓心的拱形成了框架式的雙圓心的尖拱,同時拱頂所產生的側推力由新力學構件飛扶壁傳到外側的橫墻上,這樣整個結構體系就變成了框架整個的受力過程屋頂的荷載傳遞給尖的肋骨拱――柱子(豎向的力)――基礎――地基完成,而拱所產生的水平向的推力傳到側墻――傳到基礎――地基。這時配合肋骨拱柱子也形成了束柱的形式,擺脫了古典的柱式,達到中世紀哥特式教堂的結構與形式的完美結合。
4.資本萌芽與絕對君權時期的建筑
在這段歷史時期主要包含文藝復興建筑,法國古典主義建筑巴洛克建筑在這段歷史時期建筑的結構形式并沒有較大的改變,設計師在考古等領域的發展的帶動下形成了對古典文化建筑的熱衷與模仿,創造了具有特設的文藝復興建筑,法國古典主義建筑巴洛克建筑從早期的對古典建筑的模仿,創新到晚期的巴洛克建筑的推器繁瑣變形,反映出形式主義的已經走入到了末端,設計師不顧及形式美的產生的動力在于結構技術的變化,這個時期的人們試圖創造出新的形式無奈由于結構的不改變所以形式的變化是表面的是化妝術,不會出現脫胎換骨的變化。
伴隨著1860年英國資產階級革命的產生,建筑界又出現了前所未有的變化,這種變化時由于新的建筑材料的出現,也就是伴隨著機械化時代工業發展提供的大量的人工材料。由質地純正的、經實驗鑒定的、用一定原材料生產的人工材料代替質地混雜的、不可靠的材料,例如,型鋼和更加新的鋼筋混凝土都是計算的純粹結果,它們精確地、充分地利用材料。由此帶來了建筑形式的新變化,體現到了大框架的建筑上面。伴隨著新材料,考慮到墻和窗子的構造,最終的結果是一米厚墻上的天然優質石頭被輕質的煤渣空心薄墻壁等取代。鋼和鋼筋混凝土對機械化時代現代建筑的發展有著極重要的影響,鋼結構的材料和結構特性與木結構頗多相通之處,而混凝土卻與此不同,其構件在連接(澆筑)之后,融為一體,是化學式的連接。鋼構件通常也非常適于線性地使用和表現“線的構成”。除了鋼和鋼筋混凝土材料以外,合成樹脂、塑料、金屬等作為基本材料與由玻璃纖維等作為增強劑制成的復合建筑材料在機械化時代也日漸普遍,而且其性能也越來越好,用這些材料制成的型材、線材等工業組合建筑制品,也能給人以超越技術美而升華為科學美的審美感受。
5.現代建筑形式的迅猛發展
數字化信息時代的建筑材料將變得日益復雜,集成技術用于建筑材料是數字化信息時代材料科學發展的基本趨勢,納米技術也為材料的集成化提供了技術基礎。但是,到目前為止,這種集成化的材料還沒有發展成熟,準確的說現在這種材料是以“構件系統”的方式表現的。
現代建筑的經典作品中,不少也是新科技、新材料的使用產生的建筑形式美,采用玻璃墻的西柏林新國家美術館,從建筑平面和立面上來看都具有濃厚的古典廟堂的氣氛,但是與帕提農神廟等古典廟堂截然不同的是它所使用的材料――鋼材而非石料,于是建筑以相似的形式給人以完全不同的審美感受。采用光電幕墻技術的英國利物浦基礎物理研究院、德國哈姆爾城市大廈滿足了惡劣天氣對幕墻的所有要求,也滿足建筑的物理需求,比如阻燃、保暖、隔熱等,而且可以把光能轉換成電能。光電幕墻加裝了光電模板后,可代替拋光的自然建材,并且在光電幕墻的生產、使用直至報廢都可以實現對環境的無污染。光電板成分中沒有有毒物質,不會在建筑物起火時出現任何諸如釋放有毒氣體等危險。而采用氣凝膠玻璃板的巴伐利亞的建筑事務所可以使日光均勻分布于更大進深的室內,而且有效地避免了眩光。
可以推測,一旦某種建筑材料集中了多種功能,建筑形式也將發生相應的變化。例如以上兩種材料作為建筑外墻材料以后,建筑外墻形式變得更加輕盈、通透,整個建筑形式也跟隨著發生了變化,給人以一種全輕質、高強和多功能的建筑材料所帶來的必然是靈活多樣,構造精致的建筑形式。