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仿古建筑研究应秉承艺术性、历史性和科学性相统一的原则,其作为古建筑的仿品和民族文化的载体,不仅仅反映着当时社会科技发展的综合水平,还映照着历史发展的足迹。现代仿古建筑以钢筋混凝土为主体结构改变了传统中国古建筑以木结构组合为主的受力系统,吸收了传统中国古建筑风格的精华,在钢筋混凝土结构的基础上将传统古建筑的造型部件等作为装饰效果从而达到建筑上的仿古目的。
1.仿古建筑的结构设计要求
现阶段的仿古建筑多采用钢筋混凝土结构代替木结构,为了达到油漆彩绘之后与木构架相同的外观效果,与传统的钢筋混凝土结构相比,仿古建筑的结构设计具有以下特殊要求:
1.1模数要求和构件定型化
各受力构件的规格需满足古典建筑的模数要求,传力体系的构成极其各构件的尺度和形体完全仿照古代木结构中柱、梁、枋檩的相应做法。
1.2屋面造型要求
屋面变化显著,造型要求高,构架体系采用了步架和举架的处理方法。使屋面坡度越往上越陡,峻越往下越平缓,形成了曲线优美,出檐深远的特征,体现了我国古代建筑的造型特点。
1.3结构构件设计
建筑中有大量的具有独特装饰作用的结构构件,其中最具有代表性的是斗拱和雀替。斗拱斗拱中方型的底座叫做斗,上面错落搭建的船形木块叫做拱。斗拱是中国传统古建筑特有的型制,它位于木结构梁和柱子之间,具有传导屋面荷载、加大屋檐挑出长度、缩短梁枋跨度、吸收地震能量等结构作用和装饰作用。是中国古代建筑中最具特色的部分之一,对于仿古建筑而言因主体结构为钢筋混凝土装饰常常成为斗拱的主要作用。
雀替用于额枋(檐枋)与檐柱相交处近似于三角形表面,有雕刻装饰的构件可以缩短梁枋的净跨距离,具有辅助拉结和装饰双重功能。
2.工程案例
综合楼是某市老城区的中心地带, 周边是儿童公园及南音社等园林仿古建筑群, 综合楼具有健身、培训、商务兼会议接待等。其布局呈现基本对称,是具有中国古典建筑和园林风格的传统仿古型坡屋顶式综合楼。
图1所示为该综合楼的西立面,这是面向公园主立面,具有强烈传统特色的立面设计,高低错落,富有层次感、韵律感和均衡感,同时这种立面设计上的创新性和时代感又与传统性相互融合。考虑到建筑与城区文化形态相呼应, 既要满足使用功能要求,同时也要从美学观点考虑建筑的造型,力求比例协调,匀称得体,顶部以宋式较陡直的举折做法为蓝本,脊吻、斗拱、雀替、悬鱼、藻井等,以变异简化的手法加以运用, 将这些传统要素融入新建筑中,使之既富有现代气息又具有历史的凝重感。
3.仿古建筑的设计方法
古建筑一直采用木构架为主要的受力体系,工程施工与设计主要以传承的经验、方法为主。现在出现了大量的以钢筋混凝土或钢结构为主要受力体系的仿古建筑。为了对古建筑模仿做到形似,就势必遵照古建筑木结构的结构形式和尺寸权衡,另外还得符合现代建筑规范要求。
按照现代力学理论进行简化,运用现代计算工具进行建模、计算、分析。这样将给建筑和结构设计提出了更高的要求,在仿古建筑的设计之初,设计人员脑袋里已经有了即将仿建的古建筑形式,是硬山、歇山还是攒尖,是卷棚还是正脊,开间、进深各为几间,有没有外廊,屋面举折情况等等。
构想出要仿取的纯正古建筑具体情况,然后再根据古代建筑模数制度计算各种构件的几何尺寸,再根据简化结构简历结构模型,运用现代结构计算软件计算其内力,复核其截面是否满足承载力要求。
4.结构体系验算
采用现浇钢筋混凝土仿木框架结构用SATWE程序进行整体计算 主受力框架用PK程序复核计算配筋。结构方式按照古建筑中的“叠梁式”,构架体系采用了步架和举架的处理方法,其传力途径也明显不同于传统钢筋混凝土建筑,屋面荷载通过T 形屋面板传给屋面檩条梁,再由梁架逐层往下传递,最终通过最底层的梁传给框架柱。
5.大屋顶结构设计
本工程各层都是由大屋顶组成的, 屋顶形式多样, 有重檐歇山、十字脊、顶、攒尖、四坡。大屋顶的屋面板是由几段折板组成, 在折板的转折点, 按照建筑的要求, 主要区域直接设置钢筋混凝土梁, 局部次要区域梁高与板底有高差时, 用砖墙填砌, 对于一些不能加梁的区域,则按照构造要求设置弯折钢筋。外墙的封檐板因为尺寸的限制, 不能用填充墙砌筑, 则用现浇钢筋混凝土板,板内配置双层双向钢筋,分别锚入屋面板和屋面梁内。
6.斗拱和雀替的设计
笔者在考察其他仿古建筑时了解到:其斗拱大多是采用钢筋混凝土预制构件, 各级斗与拱之间通过预埋件焊接连接。尺度较大时或座浆连接尺度较小时,斗拱在结构中为受力构件,这种做法的主要缺点是做工较粗糙、不美观而且前者由于构件数量太多、防腐和维修费用较高、后者受力不太可靠。故本工程的斗拱采用木结构且仅作为装饰构件,不考虑其受力屋檐荷载,通过斗拱上方的现浇混凝土桃尖梁以及斗拱中间的现浇混凝土剪力墙,传给剪力墙下方的额枋斗和拱在桃尖梁施工前安装就位。
雀替仅作为装饰部分,不考虑其受力则采用钢筋混凝土预制构件。用定型模板在施工现场制作,主体结构施工时在相应位置留设预埋件。预制的雀替通过预埋件与主体结构的额枋檐枋和檐柱焊接连接,木斗拱与混凝土的预制雀替都是作为装饰构件与主体结构不是一起现浇成型,但采取了上述方式与受力构件连接后,再经过油漆彩绘处理整个建筑物浑然一体,完全达到了传统木结构的艺术效果。
7.结束语
用钢筋混凝土材料来建造多层仿古风格的现代建筑是经济合理的选择。由于钢筋混凝土框架的受力机制与传统的木构架不同, 许多古建筑中重要的受力构件如斗拱等设计成装饰构件是比较经济的做法。曲线形的屋面、悬挑的屋檐、起翘的屋角是传统大屋顶的特色, 其做法是经过数千年的不断演变形成的, 适合传统的材料, 用钢筋混凝土来仿造应从受力合理、施工方便等多方面综合考虑。做到形似(外形、尺寸相似)是基本要求,做到神似(受力特点相似)是更高的要求,需要进一步的努力。
中图分类号:TU746 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)33-0209-01
引言
中国当前建筑里面,过去结构设计在功能方面无法适应现阶段使用需要,这同样属于促进建筑加固市场不断发展的一个关键所在。改造大中城市过程中,许多旧建筑应当利用加固改造的方式适应新的功能需求。这样,每年需使用许多经费,从而使得该领域存在非常大的市场潜力和前景[1]。
工艺与设备更新速度不断加快,从而在很大程度上将当前房屋功能规定使用的状态改变。再次,随着中国市场经济的日益完善,那些功能相对较少的临街地段房屋已经发展成企业抢夺的重点,该种建筑的加固改造手段和方法属于推动中国服务业和流通行业不断前进的前提条件。最后,近年来随着交通流量的急剧发展与单体运输能力的的不断提升,交通口岸已经很难有效承担这一工作量,迫切需要进行加固改造。此外,许多大规模的建筑物,应当在评估耐久性的前提条件下对其实施加固改造[2]。因此,加固改造技术已发展成为建筑工程的有机内容之一,业界对该领域的趋势非常关注,属于一个热门课题,其市场潜力非常大。
1 加固改造技术及问题研究
1.1 粘钢加固法
即利用混凝土结构外粘贴钢板,利用这种方法增加其抗剪与抗弯承载力。通常情况下,这种方法在那些由于静力而受弯构件的加固之中非常适用。其主要具有以下几方面特征:施工用时相对较短,湿作业相对较少,同时不会对原结构净空与外观等产生很大的不利作用。然而其加固质量主要是由工艺水平与胶粘材料所决定,尤其需要注意的问题是粘钢后如果出现空鼓等现象,则很难对其实施相应的补救措施。
1.2 增大截面加固法
该种技术术语较传统的一个加固技术手段,其在长期的使用过程中形成了完善的施工与设计经验。该种技术所需要的费用偏小,非常经济,其能够在每一个结构构件的加固中进行使用。然而该种技术存在一定的不足之处:施工现场需要使用相对较大的时间进行湿作业,另一方面还能够对建筑物的净空产生一定的影响。
1.3 外包钢加固法
该种技术主要是在不显著增大原构件截面上使用,并且能够使结构承载力增加偏大的环境中使用。该种技术存在的优势为:结构包钢,其受力相对可靠,并且施工任务相对偏小,结构截面提高幅度相对较小。其不足之处为:需要使用相对较多的钢,投入费用有所提高,并且其在节点处理方面相对困难。
1.4 预应力加固法
该种技术可以减小被加固构件的应力水平,一方面具有非常不错的加固效果,另一方面可以使结构整体承载力显著增加,然而实施加固操作之后能够或多或少影响到旧有结构外观,在加固重型或大跨度结构、处于高应力环境中的混凝土构件等具有较高的适用性。然而对混凝土收缩徐变大的结构却并不适合使用,并且加固操作之后应当考虑预应力钢筋的防腐问题。
1.5 增加支撑加固法
这一种技术主要是利用增加支撑构件的途径实现对其的加固,其操作起来较为轻松,同时能够取得非常可靠的效果。然而其任务非常繁重,并且能够对建筑使用空间与功能产生不利作用,其在加固整个建筑中较为适用。
2 我国建筑结构加固修复技术
2.1 托换技术
该种方法较为综合,为托梁拆、接、换柱等方法的总和。包括结构加固、上部结构顶升与复位、废弃构件拆除等,其存在诸多优点,例如操作较为迅速,不会对正常生产产生很大的作用等。
2.2 后锚固技术
该种技术大体上涉及到植筋技术与螺栓锚固。其中,前者能够对当前结构进行轻松高效的连接和锚固,第一步是在构件上打孔,第二步是将特殊的粘结剂注入,接着将钢筋插入,等粘结剂凝结硬化后,使钢筋和附近混凝土组成一个有机体,最终实现锚固的目的。对于后者,其同样是按照这一个原理。其大体操作流程涉及到钻孔、清孔、注胶、插筋、调整、保护、检测。
2.3 裂缝处理技术
该种技术手段已发展成现阶段在混凝土结构之中应用较为成熟的一个方法。大体上是按照裂缝形成的原因、大小、形状等方面,选择相应的手段加以修补,从而恢复其由于开裂造成的功能减小。同时,就建筑物中的受力裂缝,不仅应当加以修补,而且应当选择合适的策略进行加固。
2.4 表面处理技术
现阶段,该种方法主要有以下几个方面:射水除污法、真空吸尘法、化学清污法等,主要是用来对表面附着物进行清理。
3 抗震加固领域的问题
现阶段我国土木工程加固改造技术有了非常显著的进展,同时存在非常大的潜力,同时这方面的技术工作者同样积累了非常多的技术与经验。然而,设计新工程与当前建筑结构的加固改造技术两者之间存在着非常明显的不同之处,后者受节点设计与结构二次受力过程的影响,对相关工作人员的经验与技术具有更高的要求。所以,从新建设计单位中分离土木工程中对建筑结构加固改造的设计,安排高素质的专业工作者组建相应的事务所,同时认证加固改造工程设计资质就成为一件非常有必要的事情。
4 总结
加固改造技术已发展成为建筑工程的有机内容之一,业界对该领域的趋势非常关注,属于一个热门课题,其市场潜力非常大。其主要的加固方法主要有粘钢加固法、增大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、增加支撑加固法等;修复技术法主要有托换技术、后锚固技术、裂缝处理技术、表面处理技术等。
参考文献
[1].中华人民共和国行业标准.《既有建筑地基基础加固技术规范》(JGJ123-2000) 北京 中国建筑工业出版社 2000
[2].魏嵬.试析建筑加固业面临的问题及对策.淮北煤师院学报(自然科学版),2002.
Abstract: in determining the reinforcement of existing buildings when the case should be careful consideration, strictly follow the working procedures and reinforcement principles. So the reinforcement scheme optimization evaluation are particularly important. This paper analyzes the traditional special analytic hierarchy process in binary compared the calculating weight was easy to produce evaluation of consistency of reasons and puts forward the method of the level of single sort of effective solving the problem.
Keywords: building structure; Strengthening plan; Optimization design
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
一、建筑工程加固概述
自从人类有建筑以来,就出现了结构加固这个传统行业,但在过去,人们习惯于把加固和维修完全等同,因而技术水平提高不快,没有形成一门科学近十余年来,结构鉴定和加固改造技术在我国得以迅速发展并已初具规模,其作为一门新的学科正在逐渐形成。
已有建筑物的加固较新建建筑物复杂,它不仅受到己有建筑物原有条件的种种限制。而且这些建筑物往往还存在着各种各样的问题。这些问题的起因往往错综复杂,有的无案可查有的则相当隐蔽。另外,已有建筑物所采用的材料因年代不同,经常与现状相差较大。一般情况下,在确定已有建筑物加固方案时,应周密考虑,严格遵循工作程序和加固原则。
二、改进层次分析法的基本原理
层次分析法是通过分析问题、建立层次分析模型、构造判断矩阵、层次单排序和层次总排序等步骤来计算各层次评价指标的相对权重以及各层次评价指标对总目标的组合权重,从而得出不同方案的综合评价排序。
加固方案的设计一般可以分为①方案构思阶段②方案初步设计阶段③方案详细设计阶段,传统的层次分析法一般将方案的评价和比选放在③阶段之后。而笔者认为可以将层次分析法的几个步骤分开来,依次介入方案设计的三个阶段:在方案设计的①阶段可以进行评价指标的初选,并将初选结果反馈给方案设计者。在方案设计的②阶段,根据设计的情况最终确定指标构成,然后由专家确定各指标的权重,并将结果反馈给方案设计者。在方案设计的③阶段,获取各备选方案的详细信息,对各个方案的各项指标进行评价,确定评价值。最后由评价值和指标权重综合得到各备选方案的综合价值系数。
三、工程实例
某建筑结构加固工程有三个方案进行综合优选。方案一采用加大截面加固法,其优点是总价最低,直接加固费用较少,施工工艺好,进度适中,有一定的优惠条件。但是维护费用高,检测鉴定及加固设计工作一般,人员素质及设备状况一般,对使用功能无大影响;方案二采用外包钢加固法,其优点是人员素质良好,设备先进。但维护费用偏高,总价居中,直接加固费用与方案一差不多,施工管理一般,对使用功能无影响。方案三采用碳纤维加固法,其特点总价最高,但维护费用最低。施工进度合理,注重环境艺术,人员素质及设备状况一般、施工对使用功能有一定影响。三个方案各有优缺点,试对其进行综合评价,从中优选一个方案。
3.1评价指标体系的确定
对于施工方案的选择,不同的决策者会根据企业的设备情况、资源以及自己的偏好等因素得出不同的结果。因而施工方案多目标评价决策指标体系要尽可能涵盖施工方案多目标评价决策中的各种因素。然而.施工方案设计是一个创造性的过程,粗略地可以分为方案构思、初步设计、详细设计三个阶段,不同的设计阶段设计评价有不同的特点,对评价指标也有不同的要求;另外,随着各种新材料、新设备、新技术和新工艺的应用,使得这些评价指标本身也在不断变化。所以一个固定的、不能进行修改.、调整的评价指标体系,将不能满足施工方案多目标评价决策的要求。因此本文构建了动态的评价决策指标体系框架,用以动态地、全面地建立包括影响施工方案多目标评价决策的各种因素。
该指标体系框架具有以下几个特点:
(1)动态性。方案评价者可以根据实际需要增加、删除、修改、重命名指标体系中的每一个指标(除目标层),并且能进行保存,便于下次调用。
(2)灵活性。该指标体系框架结构灵活,具有可扩展性。
(3)层次性。该指标体系中每一个指标都可以由若干个子指标构成,这样可以尽可能全面地描述某项评价指标的复杂内容。考虑到指标体系越复杂,进行评价决策的难度更大,可操作性差,因而在本系统中,限定了最大层次数为3层。
(4)唯一性。该评价指标体系中的评价指标都具有唯一性,即指标体系中任一被编辑的指标都不允许重复出现在同一个评价指标方案中。评价指标体系体现了方案评价者的意图和实际需求。如果评价准则发生变化,则衡量方案的性能指标体系所做出的评价结果也将随着发生改变。指标体系通常是通过层次分解的方法,首先确定总目标,然后将其分解为各个性能指标,性能指标还可再划分为子指标,逐层细分。其结构实际上反映了满足功能需求的评价准则与达到评价准则的解决方案之间的一种映射关系。从前面介绍的施工方案多目标评价决策指标体系的建立原则可知,各个设计准则之间的相关性应尽量小,即准则之间应具有一定的独立性。
3.2建立评价层次结构模型
1、确定总目标
以“选择最优加固方案”为目标层A。
2、根据对该结构工程加固方案的细分,确定三种方案作为实施方案层P,具体方案如下:
(1)加大截面加固法
(2)外包钢加固法
(3)碳纤维加固法
3、建立准则层
建立评判指标体系时,不是从具体的影响因素出发,而是以评判标准为出发点,先建立一级评判标准,再把一级评判标准进行细分,建立相应的二级评判标准,其指标输入值是专家综合打分的结果。在改进的层次评判法中,首先根据评判目标A(最佳加固方案)建立一级评判指标:工程进度、工程造价、安全与质量和施工因素;在各一级评判指标的基础上建立相应的二级指标。
3.3确定指标权重向量
在最终确定指标构成以后,就要确定各指标的权重。在这里采用了改进的权重确定方法:首先由专家们对指标进行层次单排序,得到排序值,然后,结合排序结果进行指标间的两两比较,并用指数指标赋值。经过对赋值的整理和计算就得到指标相对权重。要说明的是,以上做法仅针对定性指标。定量指标不设定相对权重(分目标层出外)。得到每一位专家的意见后,对全部专家的结果再此归一化。
四、结论
1引言
当前的房屋建筑结构的设计和施工质量,直接决定了房屋建筑工程的整体稳定性和耐久性。我国当前的房屋建筑工程中,老旧混凝土结构开始出现诸多问题,严重威胁了房屋建筑结构的稳定性与安全性,如不能及时采取处理措施,势必严重影响居住者人身安全,因此,采用合理的混凝土结构加固技术至关重要。
2建筑工程中的混凝土结构加固设计
2.1基本原则
建筑施工中,通常需要综合运用多种科学技术,而混凝土结构加固技术的运用就是其中之一,在结合大量先进技术、材料、施工方法的情况下,有效提高了混凝土加固的实际效果,提高了工程建设的经济效益。在设计混凝土加固工程时,也需要综合考虑相关的技术指标、经济指标等因素,从而确保工程设计能够具备相应的科学性与先进性。在实施混凝土加固时,通常选用强度相较于加固对象更高的混凝土材料,并注意做好加固结构、加固对象连结等细节施工,保证加固件与加固对象能够维持协调的运作,从而维护建筑结构整体上的一致性。如果将混凝土结构加固技术应用于由于高低温、化学反应、机械震动等因素所造成的建筑结构破损问题,应当结合破损的实际原因,选择相应的处理方法,以减轻甚至消除破损原因,达到提高建筑结构安全稳定性的效果。衡量一项工程活动整体质量的重要指标之一,在于其经济效益的评价,在实际的工作中,混凝土加固施工应当尽可能避免影响到原建筑的正常使用,从而减少加固施工可能对原建筑带来的负面影响,因此建议尽可能以原本建筑条件为基础,降低加固施工的成本。
2.2常见建筑结构加固方法的缺陷
直接加固法缺陷直接加固法中有置换混凝土加固法,这一方法的使用不会影响到建筑物净空,但施工需要花费非常多的时间,将严重影响到混凝土强度,并使梁、柱混凝土承重加大,影响建筑结构稳定性;还有一种大截面加固法,这一施工方法现场湿性作业时间长,影响到正常生产与生活,还会使净空减少;粘结外包型钢加固法现场需要使用大量钢筋,需要将混凝土结构强度增大,加固效果与胶黏工艺水平相关,在湿度环境下会使构件出现弯曲或者变形;黏贴纤维增强塑料加固法的使用需要设置防火层,不适合应用在所有的建筑构件中;绕丝法的不足与截面法相似,需要对构件施加较大约束力;锚固法需要对构件混凝土承重改造。
3房建结构新型加固技术
3.1间接加固技术
间接加固技术,通常是根据房屋建筑工程实际的受力情况,合理选择的加固技术。如果混凝土构件出现受力不均的情况,将会破坏房屋的结构,必须采取相应的调整措施,进行房屋结构的加固设计,例如,通过对受弯混凝土构件采取预应力加固的方法,有效限制外荷载可能对混凝土构件造成的损坏,从而达到防止荷载过大致使房屋结构破坏的目的;或者通过降低外荷载效应的方式,提高混凝土结构本身的抗弯能力。间接加固法中,最为常用的是预应力水平拉杆加固技术,其主要是在混凝土结构上施加预应力,以改善工程混凝土结构抗裂性能,限制裂缝宽度、长度,进而改善混凝土构件的施加预应力,延长房屋结构的使用寿命。另外,预应力拉杆加固技术也是常用的间接加固技术之一,在房屋建筑混凝土结构加固中的应用通常采用卧式组装,该种方式具有很强的抗压性和稳定性。
3.2直接加固技术
3.2.1增大截面加固法
当混凝土材料处于三向应力状态时,三向应变将受到约束,进而将混凝与承载力增强;当侧向压力增大时,约束混凝土构件也会出现横向变形的增大,促使结构承载力增大。按照三向受力原理,新、旧混凝土结合构件将共同受力,使构件刚度与强度增大,进而使整体承载力增强。这种加固方法优势是能够在构件外表面增加一个钢筋混凝土套箍层,进而将原来的混凝土强度与延伸性增强,提升混凝土抗压性能。
3.2.2外贴型钢加固法
外贴型钢加固法具有现场工作量少、受力稳固、工期短的特点,能够对原有构件除锈以后应用,湿性作业减少,构件在加固后的1d时间内都可以应用;外贴钢技术受环境与截面面积影响,能够将刚度与承载力提高,并且使用成本较低。黏贴过程中对粘结强度与弹性模量有较高要求,如果周围环境有腐蚀介质时需要使用可靠的耐久性防护措施。
3.2.3黏贴碳纤维复合材料加固法
使用碳纤维复合材料加强混凝土构件稳定性能使新、旧构件后期强度增大,并提升加固速度,加固以后的结构构件会有更高耐腐蚀性与耐久性,对结构影响小,几乎不会使截面面积增加,耐久性良好,大大提升结构构件受力性能。碳纤维加固技术使用的越来越多已经渐渐取代了粘钢加固技术,鉴于碳纤维弹性模量低,一般在220GPa左右,高弹性模量在340~560GPa之间,将碳纤维复合材料外贴会使构件加固效果提升.
3.3钢丝网砂浆加固技术
钢丝网砂浆加固技术优势在于自身含有较高钢材与复合水泥砂浆,并且砂浆具有较强的分散性。研究证明,当钢丝网水泥砂浆含钢量达到300kg/m3时,会比普通的水泥砂浆更容易增强砂浆特性。钢丝网砂浆加固使用的材料弹性好、抗拉强度大、抗渗性与抗裂性好。在实际工程中使用普通钢筋混凝土构件容易出现开裂、断裂等问题,并使预应力构件自重降低,延性较弱。而使用钢丝网水泥复合砂浆则能增强混凝土构件的整体承载力,增强结构稳定性。
3.4注浆加固法
注浆加固法主要针对的是混凝土结构物开裂问题,原理是利用环氧树脂粘合剂或密封剂,实施加固修补,以不影响实际生产为基本前提,尽可能达到预期的强度要求,从而延长结构使用寿命,效果安全可靠。这种方法主要有以下特点:①灌浆时应延续且慢速,保证树脂尽量都注入开缝的部位;②这种方法可控制注入量,在需要时也能及时增加灌浆料;③可以依据注入的需要、开裂的大小调整注浆压力;④能直接用肉眼观察到注入的情况以及注入量。这种方法主要适用于隧道、桥梁等混凝土结构建筑物的开裂修补上。
4建筑混凝土结构加固工程实例分析
4.1工程概况
某高校体育场占地面积约为11562.2m2,附属建筑面积达4532.72m2,建筑耐火等级为2级,建筑使用年限为40年,结构类型为框架式结构,抗震度为Ⅶ度,其结构布置如图1所示。鉴于设计出现变更,原有结构的稳定度与钢筋混凝土承载力不能满足标准。该工程需加固钢筋混凝土柱,高为8.2m,另有一根长度在11.2m的钢筋混凝土框架柱,如图2所示。
4.2混凝土结构加固设计
工程使用了外贴钢加固法,在混凝土构件外贴一层型钢,与原有混凝土构件一起工作,受力整体均匀,进而将建筑结构的抗弯性能与抗剪性能增加。在使用外贴钢加固法以后,使混凝土构件刚度与承载力明显增强,减少了配筋量,使用胶黏剂与黏贴工艺,增强了黏贴稳固性。本工程是一个看台结构,使用两个柱作为加固构件,使用外贴型钢将构件加固,造价低廉,高分子材料使用比套箍加固法少。此外,本工程还使用了套箍加固技术,将原有钢筋量输入,使用PKPM软件对参数分析,加固原配筋面积为3562.2mm2,在不改变截面面积情况下需要加固的配筋面积为1230.63mm2,使用套箍加固技术间距控制在120,考虑到厚度,需要在原有截面面积上增加配筋量。使用PKPM软件中混凝土构件加固设计软件,对混凝土构件进行验算。取中间纤维的设计拉应变取值;纵向受钢筋极限设置为0.02,单层纤维厚度为10mm直径。使用不同加固软件对套箍加固技术进行分析。
5结语
房屋建筑工程中,混凝土结构属于基本骨架,因此其稳固性将直接关系到整个建筑的坚固。在进行房屋混凝土结构设计的过程中,应当注意切实加强整个设计过程中各个设计环节,严格按照相应设计文件开展施工,充分保证房屋建筑的施工质量水平,满足房屋建筑建设的相应功能。
作者:刘笛 单位:中机中联工程有限公司
参考文献:
钢结构建筑一种新型的建筑体系有可通房地产业、建筑业、冶金业之间的行业界线,集合成为一个新的产业体系,这就是业内人士普遍看好的钢结构建筑体系。并且由于构件可以工厂化制作,现场安装。因而大大减少工期,由于钢材的可重复利用,可以大大减少建筑垃圾,更加绿色环保。因而被世界各国广泛采用,应用在工业建筑和民用建筑中。目前钢结构建筑在高层建筑上的运用日益成熟,逐渐成为主流的建筑工艺,是未来建筑的发展方向。
一、钢结构建筑的概况
钢结构建筑一种新型的建筑体系有可通房地产业、建筑业、冶金业之间的行业界线,集合成为一个新的产业体系,这就是业内人士普遍看好的钢结构建筑体系。钢结构建筑相比传统的混凝土建筑而言,用钢板或型钢替代了钢筋混凝土,强度更高,抗震性更好。并且由于构件可以工厂化制作,现场安装。因而大大减少工期,由于钢材的可重复利用,可以大大减少建筑垃圾,更加绿色环保。因而被世界各国广泛采用,应用在工业建筑和民用建筑中。目前钢结构建筑在高层建筑上的运用日益成熟,逐渐成为主流的建筑工艺,是未来建筑的发展方向。
二、钢结构选型与结构布置设计
与混凝土结构相比它是环保型和可再次利用的、易于产业化的结构,发达国家在房屋建筑中广泛采用钢结构。在钢结构设计的整个过程中都应该强调的是概念设计,它在结构选型与布置阶段尤其重要,对一些难以作出精确性或规范规定的情况,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系,破坏机理,震害,试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施,运用概念设计可以在早期迅速有效地进行构思,比较与选择,所得结构方案往往都易于计算,概念清晰,定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算,同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
钢结构通常是框架、平面架、网架、索膜、轻钢、塔桅等结构形式,其理论与技术大都成熟,亦有部分难题没有解决,或没有简单适用的设计方法,结构和选形式,方应考虑它们的特点,基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落,而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉力为主的悬索结构体系。
结构的布置要根据体系特征、荷载分布情况及性质等综合考虑。一般说要刚度均匀,力学模型清晰,尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础,柱间抗侧支撑的分布应均匀,其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线。否则应考虑结构的扭转,结构的抗侧应有多道防线。框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁,但是这会使主梁截面加大,减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消,此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。
三、建筑钢结构的加固方式
钢结构加固的主要方法有:减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时,亦可采用其它加固方法。
1、改变结构计算图形
改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法。
(1)改变结构计算图形的一般加固方法为对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固:如增加支撑形成空间结构并按空间结构验算;加设支撑增加结构刚度,或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性;增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性;在排架结构中重点加强某一列柱的刚度,使之承受大部分水平力,以减轻其它柱列负荷;在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。
(2)对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固。如改变荷载的分布,例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载;改变端部支承情况,例如变铰接为刚结;增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构;调整连续结构的支座位置;将结构变为撑杆式结构;施加预应力。
(3)对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固。增设撑杆变桁架为撑杆式结构;加设预应力拉杆。
2、加大构件截面的加固
采用加大截面加固钢构件时,所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。
3、连接的加固与加固件的连接
钢结构连接方法,即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择,应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。
钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。
4、裂纹的修复与加固
结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时,应设法修复。在修复前,必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性,有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施,对不宜采用修复加固的构件,应予拆除更换。
四、结束语
综上所述,随着经济的发展,钢结构在建筑加固工程中的应用日趋广泛,钢结构是以钢材为材料制成受力构件的结构,钢结构住宅以其能使建筑更富有功能化,预工程化程度高,建设成本降低,自重轻,安装容易,环保节能,抗震性能好等综合优势而受到各方面的重视。
参考文献
1.引言
中国古建筑具有其独特的结构方法和布置规模,经过了数千年的演变,已形成了成熟的独特的建筑体系,在世界建筑学科中占有着一席之地,是世界建筑艺术学库中的一个璀璨明珠。我国的古建筑主要是以木结构为主,在材料的选择和平面处理上具有其独到之处,同时在艺术造型也具有不同的特点。随着社会的发展和进步,传统的木结构在防腐和防火方面表现出了一定的不足。但是,随着建筑学的发展,特别是新技术和新材料的应用,使得仿古建筑的设计和建筑成为了可能,我国的古建筑文化在一定的程度上得到了继承与发展。现代的古建筑在吸收了传统古建筑的风格精华的基础上,大量应用钢筋混凝土等新材料,使得现代古建筑在造型和部件等上表现出更多的灵活性,从而得到仿古建筑的效果。
2.中国古代建筑的特点
中国古代建筑的结构形式采用的是木结构体系。木结构体系平面布局内心含蓄,层次丰富,均衡对称,同时在空间上,布局较为灵活,承重结构受力明确;在建筑结构设计和施工上已形成成熟的样式和工艺,可以实现模数制和构件的定型化。中国古代建筑还创造了具有独特风格的斗拱形式,并且通过色彩的装饰,实现建筑整体效果的美化,使得整个建筑结构显得庄重和华丽。中国古代建筑的结构方式有“叠梁式”、“ 穿斗式”、“ 井干式”三种,屋顶形有“硬山顶”、“悬山顶”、“庑殿顶”、“歇山顶”、“攒尖顶”和“复合顶”等。
3.工程实例
3.1工程概况
本建筑为某市一千年古寺的扩建工程。该古寺为一座殿宇宏伟、气势非凡的千年古刹,至今已有一千多年的历史,随着佛教事业的发展,该古寺的建筑规模已无法满足发展的需要,需要对该寺进行修复扩建。其中一个最主要的扩建子项为大悲殿的建造。该大殿的建筑总面积为1200m2,采用的结构形式为南方单层双重檐仿古建筑,总高度为25m,面阔七间,一共为37.8m,进深则为六间,深度一共为30.6m。屋顶的形式采用的是歇山顶,黄色琉璃瓦铺盖,飞檐翘角,气魄雄伟,檐下为七踩斗拱。室内空间高大宽敞。该大殿的建筑形式主要采用钢筋混凝土仿木结构。以下将对该大殿的结构设计进行重点阐述。
3.2结构体系
该大殿的结构体系采用的是现浇钢筋混凝土仿木框架结构。对整体进行计算采用的计算软件为SATWE程序,并采用PKPM程序对框架的主要受力配筋进行复核。该大殿的结构方式采用的是古建筑结构形式中的“叠梁式”,同时对于框架体系的处理,采用的是步架和举架的方式。跟传统的钢筋混凝土建筑相比,这种结构体系的传力途径有明显的不同,其具体的传力途径为屋面荷载通过T形屋面板传递给屋面檩条梁,接着荷载在通过梁架逐层往下传递,最终荷载将全部由最底层的框架柱承担。该大殿修建完成之后需要在大殿中供奉大尊佛像,为了确保佛像的空间,在殿内抽去了两根里金柱,这样就使得相邻柱子的间距增大,分别达到19.8m和18.6m,这种跨度在古建筑结构设计中较为罕见。该大殿的室内采用的是“露明造”的方式,为了确保其完整性,在该大殿15.5m的标高处设置了3根较叉转换梁,梁的断面长度为1200mm,宽度为400mm,这3根梁起到共同支撑其上柱子和屋面框架体系荷载的作用。
3.3屋面板的设计
木结构的屋面木基层主要是有望板和橼组成的,因此仿古建筑在屋面板的截面形式上主要设计为T形,这种形式主要为单向受力,同时板肋之间的间距较小,并且肋高也较小。同时加上该大殿的屋脊处为九五举,屋面较为陡峻,这些都使得屋面板的造型复杂化,因此屋面板进行混凝土的一次性现浇施工难度大,同时模板的支设也较为困难,这使得现浇混凝土的施工质量和外观效果难以得到保证。为了解决这个问题,本工程决定采用将屋面板设计成叠合板的方式。首先预制单块的预应力混凝土T形板,以此作为底模,接着在T形板底模上绑扎钢筋网,然后采用细石混凝土浇筑叠合层,浇筑完成之后即可实现二者的结合,使之成为一个共同的整体,共同承受荷载。在进行设计时,需要分别对叠合前和叠合后的阶段进行计算,需要计算的内容主要为强度计算、抗裂验算以及挠度验算。两个阶段都应满足施工阶段和使用阶段的受力要求。
3.4斗拱和雀替的设计
在主体结构采用钢筋混凝土的仿古建筑中,对于斗拱,是作为受力构件还是作为纯装饰构件是设计中需要考虑的问题。同时,还应考虑斗拱是采用钢筋混凝土结构还是采用木结构。根据对其他仿古建筑的观察,在一些建筑中斗拱主要采用的是钢筋混凝土预制构件,各级斗与拱之间根据跨度的不同采用不同的连接方式,分别为当跨度较大时,通过预埋件采用焊接的方式进行连接,当跨度较小时,采用座浆进行连接,在结构中斗拱主要是起到受力构件的作用。这种做法存在一定的缺点,包括做工较为粗糙,美观方面无法满足要求,而且前者构件数量较大,需要投入较多的资金用于防腐和后期维修,而后者受力不太可靠。因此经过考虑,本工程斗拱采用的是木结构,在结构中仅仅是起到装饰的作用,不考虑斗拱的受力性能。在斗拱上方存在的现浇混凝土挑尖梁以及在斗拱的中间存在的现浇混凝土家里墙,是收到屋檐荷载的作用,并起到将荷载传递给剪力墙下放的额枋的作用。在挑尖梁施工之前,应做好斗和拱的安装,并确保就位精确。
在该大殿的结构中,雀替也是作为装饰构件,同样不考虑其受力性能,主要采用的是钢筋混凝土预制构件。在施工现场采用定型模板进行雀替构件的制作。在进行主体结构的施工时,应在雀替构件的安装位置预先设置预埋件。当进行雀替的安装时,雀替与主体结构的额枋和檐柱的连接是通过预埋件焊接在一起的。
在本工程中,斗拱采用木结构,雀替采用钢筋混凝土预制结构,两者均是起到装饰作用,不考虑受力性能,与主体结构之间不是通过现浇的方式进行连接,但是它们与主体结构之间的连接采用如前所示 的方式,在加上采用油漆彩绘的方式对斗拱和雀替进行处理,从而使之与整个主体结构形成一个统一的整体,完全达到了传统木结构的美观效果。
4.结语
在现代古建筑结构设计通常是采用钢筋混凝土作为主体结构,使得不仅吸收了传统古建筑的风格精华,同时新材料应用使得现代古建筑在造型和部件等上表现出更多的灵活性。而合理地布置结构体系以及灵活地进行构造设计是有效地保证古建筑风格的关键。
参考文献
随着社会时代的快速前进和现代科学技术的飞速发展,现代都市建筑物的功能越来越完善,日益发展起来的规模也愈发壮大。但是,还是存在或多或少的问题,亟待建筑行业解决。在建筑物中,很多建筑物由于使用不当或在建成收工时的建造质量问题,造成建筑物结构的不稳定,这就要对建筑结构进行加固,房屋建筑施工过程中要严格执行国家的有关规定和要求,落实对房屋建筑工程的加固和对房屋施工技术的研究,为以后建筑行业的快速发展提供保障。
1结构加固常用方法及设计
建筑物结构的加固有直接加固和间接加固两种方式,相关专业的工程技术人员在设计的时候要适当的根据实际情况和使用要求选择适宜的加固方法,做到灵活的运用。加固方法分为加大截面加固法和混凝土置换加固法及预应力加固法,这些方法各有各的特点,同时我们要结合房屋建筑的实际情况在特定的情况下来选择不同的加固方法。房屋建筑结构加固设计同样具有几种行之有效的办法。首先,我们都知道的有效传统的加固方法,就是增大建筑物结构件的截面面积来进行行之有效的加固。这种方法的特点就是,它能够巧妙地使房屋建筑的截面面积增大,可以相应的提高建筑物的架构的强度并在一定程度上加大它的承载量,使原有的房屋建筑实现结构加固的目的。这种方法虽然传统,但是它不但能够有效提高建筑构件的抗压力和抗拉力等方面的重量承载量,还能够修复略微受到损伤的建筑架构,从而能够及时的保证建筑构件的安全性和经久耐用性。这种方法传统有效,但是利用这种房屋建筑结构加固的施工方法,在建筑物周围会搭设脚手架等,从而在一定程度上,不管是在房屋建筑结构加固设计的时候,还是在其施工的时候都会影响建筑物本身的使用环境。其次,在需要加固建筑物的外面可以适当的利用具有较高强度的钢筋,因为钢筋可以作为设置预应力的拉杆来使用,从而起到对房屋建筑结构进行加固的作用,这种加固办法就是预应力加固法。在房屋建筑结构加固过程中,预应力的加大会使房屋建筑结构与我们利用外面钢筋所制成的拉杆一起分担承受共同建筑物的压力,这样就在一定程度上改变了房屋建筑结构本身所具有的受力情况,能够有效的提高房屋建筑结构的强度。这种加固方法做起来相对于前者更加快速高效,也是一种现代建筑行业进行房屋建筑结构加固的快速有效方法。再次,加固设计者可以利用房屋建筑结构与将钢板对房屋建筑外包起来的共同作用,将钢板等材料铺盖在被加固房屋建筑结构的外部,使它们固定,这样就会在一定程度上提高房屋建筑结构的强度和刚度,提高房屋建筑结构对压力所能够产生的承载能力,实现建筑结构加固的目标。
2相关工程加固前进行设计的必要性
有的房屋因其使用性能性质的改变而随之改变。人们为了使得自己的居住环境更加宽敞舒适,在自己建筑的顶端又加盖一层,不仅影响了建筑物本来的承受能力,而且使建筑物本身的承载力受到影响;还有一些情况就是由于天灾,例如地震或者火灾等需要进行加固处理;在加固施工进行中专业的技术人员要根据建筑物自身的实际情况,进行有效的建筑结构加固设计,通过实践工作,加深对自身职业工作的更深层次的学习及熟悉。再次,在建筑物进行加固施工之前,必须要对结构进行正确的检测和鉴定,这样就能够做到心中有数,在充分了解当下房屋结构的安全性能及使用耐久性能等方面是否能够满足加固要求之后,再进行有效的加固施工。房屋结构的改造或加层加固等都需要进行施工设计,这是相关建筑房屋的有关规定制定的政策,希望建筑施工人员能够积极及时的给人们灌输这个规定,使人们加深对房屋架构的了解。
3房屋建筑结构加固的施工技术要点
首先,我们要对原有房屋建筑结构进行实地的考察,并且要对房屋原有结构进行加固适当的取样和实验,最后还要将房屋构造的评定工作做细做实,这项工作对于整个房屋建筑结构加固工程至关重要。同时,相关的检测工作要在相应的质量检测专业单位进行,并且要给这项房屋建筑结构加固原有材料的检测出具检测评定报告,有了权威的检测报告,就要根据房屋建筑结构的实际情况进行相应的房屋建筑结构加固技术及施工方案的设计。其次,我们在房屋建筑结构加固设计的时候要考虑到建筑物本来的承受能力,并进行现场的实地勘察,做出合理的施工方案。再者,在房屋建筑结构加固之前,确保以前的设计以及需要的原材料都是符合此次房屋建筑结构加固工程施工的要求,并且要严格按照房屋建筑结构加固相关技术规范进行切实可行的施工,施工过程中还要时时监督、检查以及向设计的专业人员反馈房屋建筑结构加固施工的一些成果,根据实际情况,在房屋建筑结构加固的必要时候进行有效的修改加固方案。
4结束语
综上所述,房屋建筑结构加固的设计与施工,并不是一项简单的工程。在实际生活中,我们不仅要增加对建筑物结构加固技术的学习,熟练掌握房屋建筑结构加固的技术和方法,同时还要有一系统完整的房屋建筑结构加固管理方案,能够在房屋建筑结构加固时做出及时准确高效的方案,才能出色的完成房屋建筑结构加固工作,达到设计之前考量的预期效果。在房屋建筑构架加固技术方面仍然要进行深入的学习钻研和交流,开发新的房屋建筑架构加固技术,促使建筑行业的持续稳定的发展,为人类的生活带来满意和幸福感,满足大都市的建筑要求。
作者:胡琴 单位:安徽省特种建筑技术承包公司
参考文献:
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[2]陆善琳.房屋建筑工程中的结构加固设计与施工技术[J].建筑建材装饰,2015(1).
中图分类号:TU74文献标识码: A
引言
在改革开放后,我国的经济发展迅速,各行各业都取得了长足的发展,与此同时,我国的建筑业也随着国民经济的发展取得了辉煌的成绩。但在近年来,建筑质量问题也频繁出现,这也促使人们对建筑的稳定性提出了更高的要求。而要想提高建筑工程质量和建筑的稳定性就需要我们更好的进行设计,并且通过各项先进的技术来达到这一目的,建筑结构加固技术的出现也有效的解决了这一问题。然而目前我国的结构加固技术起步较晚,在很多方面还不够成熟,相对于其他发达国家依然存在着一定的差距,因此就需要我们通过不断的改进和完善来提高建筑工程的质量。
一、房屋建筑结构加固的必要性分析
对于房屋建筑工程而言,若前期地质勘查工作不够到位,设计方案不够合理与可靠,施工期间对各种原材料以及工艺技术的应用不够科学,施工过程不够规范,或建筑物在投入正常使用后存在不合理使用的问题,再加上外界恶劣自然条件的影响,以上多个方面的影响因素相互作用,最终将导致房屋建筑结构出现不稳定的问题,具体表现为房屋建筑墙体构件的开裂或者是主体结构发生倾斜。以上问题一旦出现则意味着房屋建筑结构的耐久性以及安全性受损,若情况严重则将会导致房屋建筑无法继续正常使用。为了能够消除房屋建筑结构存在的安全隐患,就需要在房屋建筑的正常使用性能不会产生不良影响的情况下,通过对现存结构问题的分析与研究,设计合理的结构加固方案,实施科学有效的结构加固技术。通过对相关结构加固技术的落实,能够使房屋建筑结构构件的稳定性水平得到改善,优化建筑结构的刚性。韧性水平,提高其耐久性,乃至结构使用寿命的提升,综合价值突出,都尤为值得重视。
二、房屋建筑结构的加固设计
(一)对房屋建筑加固与拆除重建的经济性分析
房屋建筑物在自然条件下,因长期受到阳光的照射和雨水的淋湿容易出现承重墙变形、墙面开裂、老化、楼板裂缝等现象,所以需要对建筑物做及时的加固,避免发生意外。针对这些现象,问题比较轻的只需要简单的维修,但若是年久失修的建筑出现的问题则需要重新做设计和制定新的加固施工方案。在做加固设计前,房屋的改建者需要考虑修复加固的费用是否合算,修复之后是否能恢复使用功能。所以,房屋建筑物的加固设计在施工之前要进行全方位的评估分析。
(二)对需加固建筑的历史设计、施工及使用现状的了解
房屋建筑物的原施工单位比较了解和熟悉其结构,尤其是隐蔽工程的施工。当建筑物的隐蔽工程出现问题或是所需要加固的部位与隐蔽部位相连接,又因为房屋的基本结构已经定型,所以在做加固施工和修建之前最好寻找原来的施工单位来施工,这样可以尽量减少对原建筑结构的破坏,并在最大程度上能够保留原来的承载能力。若是原来的设计单位因某些原因不能给予加固意见则可以让新的设计施工单位与原单位进行沟通,通过新单位与原来单位的沟通,使得新单位更加的了解房屋的结构设计,从而能够根据了解到的设计、施工信息对建筑物加固施工或是拆除重建做出更合理的判断,同时对加固设计提供更合理的前期设计信息,在施工过程中,需要施工单位进行认真的检测和分析,将没必要拆除或加固的原始结构构件尽量保留,并做好需要加固部位的过度工作。另外,加固设计施工过程中不宜出现太大的新旧断层现象,采取合理的加固方法,在保证迭合部位钢筋与混凝土的可靠连接的同时尽量减低施工的难度。
三、高层房屋建筑施工技术的要点
(一)间接加固技术
间接加固技术主要是根据房屋建筑工程的实际受力状况采取的一种加固技术。因为混凝土构件受力不均会破坏房屋结构,通过合理的调整房屋建筑工程的受力状况,能够有效的对房屋建筑结构进行加固。房屋结构加固设计中,通过对受弯混凝土构件进行预应力加固,能够有效的限制外荷载对混凝土构件造成的损坏,防止荷载过大导致房屋结构被破坏,即通过降低外荷载效应,提高混凝土结构的抗弯能力。间接加固法中最常用的加固技术是预应力水平拉杆加固技术,预应力水平拉杆加固主要是通过在混凝土结构上施加预应力,以此改善房屋建筑工程混凝土结构的抗裂性能,有效的限制裂缝的宽度和长度,便于改善混凝土构件的施加预应力,延长房屋结构的使用寿命。此外,预应力拉杆加固技术也是常用的间接加固技术之一,在房屋建筑混凝土结构加固中的应用通常采用卧式组装,该种方式具有很强的抗压性和稳定性。
(二)强化混凝土弱剪力墙体系
在进行混凝土弱剪力墙体系进行加固改造时要特别注意,尤其是在剪力墙开洞和切除剪力墙时,不能过于削弱抗剪强度以至于结构的破坏,在每取消一道剪力墙时也应该在同轴线上及时补设,从而在维持均衡和安全的前提下进行加固改造。这是因为剪力墙是由钢筋混凝土浇成的墙体,它是由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构,以此合理的对砌体结构体系进行改造能够有效的强化混凝土弱剪力墙体系。此种方法可以减少湿作业,但是施工成本相对较高,此外,利用预应力撑杆加固的方法也可以有效提高砌体结构的承载能力,从而达到建筑结构加固的效果。
(三)房屋建筑施工中对太阳能的利用技术
太阳能建筑技术的大量应用是房屋建筑工程节能施工技术的重要方面。太阳能最具洁净和丰富性的能源,太阳能技术在我国建筑业节能施工中被广泛应用。太阳能具有众多的环保节能功能:安装在屋顶的太阳能电池发电系统可把太阳能辐射的热能转化成电能,由特定的蓄电池把其储存起来,并将输出线路连接到相应供电设施上,可是建筑物内的动力与照明系统的耗电量得到大致的满足;太阳能具有采暖与供热的功能,这能使建筑物的日常供热需求得到有效满足;太阳能技术所具有的对建筑物采光的控制同样利于建筑物的日常生活的节能等。太阳能具有的无污染、不受环境的限制、不消耗染料、维护简单、安装方便和安全可靠等优点使它成为建筑物节能环保技术中最受欢迎也是最适宜的一类应用技术。
(四)刚性楼面的设计
为了使程序的计算结果能够很好的反映出建筑结构的真实受力状况,以减少根本性误差的出现,在设计过程中应尽量设计成刚性楼面。因此在建筑设计方案阶段应避免大开洞。外伸翼块太长及凹槽缺口太深等楼面设计问题。同时,还要保证建筑结构布置与配筋构造的合理性,且要保证结构的使用功能。若平面无法满足刚性楼板的设定,这就要求在进行房屋结构设计中必须要增设连系梁板与在洞口边增设暗梁边梁,以增加梁板或暗梁边梁的配筋量,并采用双层配筋或斜向配筋等方法,以满足刚性楼板的设计要求。
(五)增设支承的加固方法
增加支点进行加固的方法指的是通过减少构件的弯曲承受来完成的,这样就可以减少作用在构件上的单位面积作用力了,如果支承点多了,那么作用在相同构建上的力多一些也不会有什么太大的影响,构建也不会出现断裂或者是其他的一些情况。这种方法比较简单,而且也是效果比较明显的一种方法,但是也有其缺点,那就是原来建筑物的面貌会被这些支承点改变,如果做得不好还可能会损坏原来建筑物的使用功能,甚至会减少建筑物的使用空间,对房屋建筑物来说,其使用空间是非常重要的。所以,这种加固方式对那些条件许可的混凝土结构还算是比较合适的。
结束语
现代建筑也与科技的发展息息相关,随着科技的进步,新技术"新工艺和新设备会广泛应用到建筑房屋的实践中,在房屋的质量安全控制中,建筑施工的架构加固技术起到关键的作用。良好的结构加固技术可以节约资金投入,保证人民的生命财产安全。房屋建筑施工结构加固技术相关研究越来越受到更多的重视和关注。要在未来的房屋建筑结构加固技术的长信和发展上多做努力和探索,为我国建筑业的整体发展作出更大的贡献。
参考文献:
[1]张智慧.房屋建筑结构设计中常见的问题分析[J].江西建材,2014,15:38.
中图分类号:TU746.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)06-0190-01
社会经济的高速发展,人民生活水平快速提升,伴随对房屋建筑的要求条件越来越高,一般既要具备基本的设施功能,又要具备良好的稳定性,并能抵御一些自然和主观因素的影响。显然,对房屋建筑结构加固就要更加科学、合理了。
房屋建筑结构造成影响的因素主要有两大类:一类是自然因素,即台风、地震、洪水、雷电等;二是主观因素,即建筑施工材料质量没有达到建筑设计标准,施工前未重视地质勘察工作、建筑设计不符合规定标准、施工程序不规范、施工技术方案不合理等。两种因素都能对房屋建筑结构造成严重的不良影响,以至于房屋建筑墙体出现裂开、降低结构稳定性等,严重时甚至导致整栋房屋建筑倾斜,这就造成了房屋建筑无法继续正常使用。因此来说,保证房屋建筑结构的安全、稳定性非常重要。为尽量消除和避免这种潜在的安全隐患,建筑企业采取加固房屋建筑结构方式较妥。因该方式可以有效增强房屋建筑结构的韧性和刚性,并能提高耐久度,进而可延长房屋建筑的使用寿命,又安全可靠。
1 房屋建筑结构加固设计方法
在房屋建筑结构加固设计中,这则是前提。加固设计过程中的每一个环节都要重视程度,以确保结构加固设计万无一失。为此,这就需要切实注重以下几个要点。1)重视房屋建筑所在环境。对于不同房屋建筑结构的加固,也各有不同,弄清房屋建筑所在环境,了解地形地势,才便于具体设计房屋建筑加固方案。比如因超载、火灾或地基不稳而导致的结构受损;增加房屋面积或在原建筑上加层要求加固;为符合相关规定实行抗震加固等,这都是房屋建筑结构加固所要考虑的因素。2)注重设计与施工的关系。设计时为使方案符合施工单位的技术水平,应尽可能与施工单位沟通,听取意见,完善设计方案。当时不能沟通交流的,则应在设计完成后立即与确定的施工单位交流方案,并对方案进行修改与调整,以尽可能确保施工质量;实行改造加固设计之后,要由担任该任务的设计单位对房屋建筑结构的耐久度与稳定性负全责,未参与改造加固设计的设计单位就不再负责了。最好选择具有一定资质的设计单位参与房屋建筑结构的改造加固设计。 3)重视房屋建筑的鉴定与检测。该工作则是了解和认识房屋建筑结构耐久度、稳定性与适用性的主要之手段。这样也可获取房屋建筑结构的有关数据,并明确其各方面数值是否达到施工要求,进而对该建筑的可靠性给予准确的评价。该工作由具有一定资质的单位来做较好,以房屋结构的现场情况和特点为根据,能明确施工的重点(如混凝土碳化程度及强度等级、蜂窝结构缺陷、开裂情况等)。
2 房屋建筑结构加固技术方案分析
就房屋建筑加固施工来说,加固设计和加固施工方案则是成功与否的关键。所以,为保证加固顺利,应根据每座房屋建筑物的特征,制定出符合该房屋建筑物要求的加固设计方案。在此,首先还要考虑方案是否具有良好的施工性。如果缺乏施工性,方案即便再好,因施工难度大、安全系数低、劳动需求大等现实原因影响,建筑加固的施工也难以实行,并影响到加固的成效。当前房屋建筑结构加固方式主要采用直接加固法和间接加固法。在设计时,设计人员应根据现场实际情况和施工条件选择合适的方案。
常用的几种加固技术方法主要有:①截面扩大加固法。这种施工技术具有适应性高、施工工艺简单等特点。该技术发展时间较长,有诸多施工经验与完善的设计方案可供参考。通过在钢筋混凝土抗弯构件受压区添加混凝土现浇层,可显著扩大截面面积,增加截面高度,进而可从抗剪、抗弯和刚性等三个方面来提升构件性能。另外,主筋面积的扩大还可使旧构件的正截面抗弯承受力在正截面筋率低下的状态下得到增强。在钢筋可承受范围下,随着钢筋面积与强度的扩大,混凝土弯变构件正截面承受力也随之增强了。该法适合于加固墙、柱、板、梁等构造物,但因湿作业,耗费时间长,并减小了房屋建筑净空,所以施工前应考虑多项影响因素。②预应力加固法。通过对混凝土受弯构件的预应力水平拉杆实行加固施工,可促使构件形成偏心受压作用。这种作用一是降低了外荷载效应,使构件的抗弯能力得到增强,二是使构件裂缝的扩大问题在压力作用的制约下得到控制,继而提高斜截面剪的承受力。③置换混凝土加固法。它适合存在较大缺陷或受压区混凝土强度较低的混凝土承载构件的加固。优势与截面扩大法大同小异,不会导致房屋建筑净空减小,但在湿作业方面仍然与截面扩大法存在相同问题。④增补受拉钢筋加固法。对部分存在受力过大情况的结构,采用该加固法可对其受力拉钢进行增补。通过实施该法,既可提高房梁的抗压能力,又可增加结构的承载能力,继而提升房屋建筑的稳定性,达到加固目的。该法近年来以其优势受到广大建筑企业的欢迎,被广泛应用。该法在短期内也延伸出诸多极具价值的施工技术与工艺。⑤更改承重体加固法。上述加固法中,唯有该法是最主要的手段之一,它通过将托梁与托架增加到房屋建筑结构中,实现建筑结构抗压能力的提高。施工时,应先对各个分类元素进行详细分析,而后根据结果的不同进行分类。将受力点分为刚性支点与弹性支点两类,按照受力情况的不同,又将支撑形式分非预应力与预应力支撑两种。预应力则是通过在支撑杆基础上提高预应力,进而实现房屋建筑结构预应力的增强。再者,虽然该法可明显提高房屋建筑的承载力,但会对建筑外观产生影响,所以采用前应先征询建筑持有人意见。
3 房屋建筑结构加固施工方式、方法
房屋建筑结构加固时,需注重以下三个施工问题:①在一定范围内,建筑结构构件轻度裂开与变形是可接受的,一旦超出该范围,将可对建筑结构产生影响。所以若发现该类情况,应尽早派专人调查并记录进展情况,然后由具备资质的危险房屋鉴定单位对该房屋建筑结构进行鉴定并作出结论,以对房屋建筑结构的安全性进行明确。②施工过程中施工人员不可避免的要进行高空作业,若不采取任何防护措施,不仅会埋下安全隐患,还会提高安全事故发生率,同时施工时引起的大量粉尘与颗粒也会向外扩散,并对周边环境质量造成不良影响。为此,要求施工单位必须彻底落实好每一项安全措施,且施工前还必须搭建好环境保护设施。③结合建筑旧钢结构上氧化层、锈迹及渣物情况,要运用专门的喷砂除锈机与空压机连接后实行清除,对部分腐蚀情况较严重的区域,应该以人工方式采用榔头、钢凿、砂轮机等工具进行彻底清除,保持构件清洁、干净。
结束语
对于房屋建筑结构加固来说,其作为一整套的系统工程,要确保施工质量,不仅需要掌握施工技术要点,更需要制定完善的加固设计方案和施工措施,还需要从根本上做好设计施工过程中的每一点、每个环节的工作,要以最大限度的提高施工质量,确保被加固建筑结构质量可靠、安全稳定,并能耐久使用。
参考文献
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[2]抗震加固研究会译.(日)图解钢筋混凝土结构抗震加固技术[J].中国建筑工业出版社.20l0,1.
中图分类号:TU37文献标识码: A 文章编号:
建筑样式现代仿古建筑是在古代木结构建筑的基础上发展而来的,它采用现代的建筑材料,现代的建筑手法并以混凝土结构取代原有的木结构。在保持原有的木结构样式和规格外又在材料的选取上更加的经久耐用,达到视觉与适用的辩证统一。混凝土结构代替部分木构架的优点:1.环境资源友好型能源,对木材,森林准备的破坏有效地减少了,同时避免了木材材料的防虫防蛀工作。2.充混凝土材料相对于木材更加的安全牢固,经久耐用。延长了房屋的寿命。3.混凝土材质较木材具有更强的可塑性,能更好的与现代装饰风格相统一,可与室内各种家具装饰品统一风格,增强房屋的艺术性,使人的居住环境更加和谐。
一.仿古建筑的建筑样式
在我国建筑史中将清代以前的建筑称为古建筑,古建筑以其宏伟的气势,合理完善的结构,华丽的装修为世人所瞩目。在世界建筑史上堪称独树一帜的建筑体系,也是世界建筑史上的一朵奇葩,但是由于战争、地震等一系列人为或自然灾害的因素影响下,使我国古建筑保留甚少,而仿古建筑作为古建筑艺术与现代科学技术的结合的产物,不仅继承了古建筑造型优美、气势恢宏的特点,而且还增强了结构抗灾害能力和耐久性、并使其结构类型得到了很大的发展。这些特点使得仿古建筑行业近年来如雨后春笋得到了飞速的发展。
1.仿古建筑样式的发展
仿古建筑在建筑形式上较为忠实地模仿传统建筑,并保证建筑外观基本反映传统建筑的主要特征。在材料和施工技术上则使用了大量的现代科技。仿古建筑的样式根据几千年来古建筑的发展而来,传统的古建筑是随着古代文化的不断进步演变而来。传统的古建筑可以追溯到六、七千年前的古代人就出现了用木棍、泥草建造出简单的穴居和浅穴居,而且在这时已经出现的“榫卯”结构。随着科学以及文化的进步在汉唐时期传统古建筑发展达到了第一次盛世,出现了大规模的建筑群,屋顶的样式极大的丰富,也出现了“斗拱”结构。然而在这之后一直没有像汉唐时期的大规模建筑群,但是由于科技的发展,传统古建筑在造型上更加细腻、美观,而且融入了大量印度、西亚的建筑风格。到了明清时期是传统古建筑的鼎盛时期,由于国家的实力以及科学技术的发展都达到了较高的水平,这一时期的建筑在规模以及样式上都达到了一个新的历史水平。
2.仿古样式建筑的特定
就是以“间”为单位构成单座建筑,再以单座建筑组成庭院,进而以庭院为单元,组成各种形式的组群。就单体建筑而言,以长方形平面最为普遍。此外,还有圆形、正方形、十字形等几何形状平面。就整体而言,重要建筑大都采用均衡对称的方式,以庭院为单元,沿着纵轴线与横轴线进行设计,借助于建筑群体的有机组合和烘托,使主体建筑显得格外宏伟壮丽。民居及风景园林则采用了“因天时,就地利”的灵活布局方式。古代建筑的单体,大致可以分为屋基、屋身、屋顶三个部份。凡是重要建筑物都建在基座台基之上,一般台基为一层,大的殿堂如北京明清故宫太和殿,建在高大的三重台基之上。单体建筑的平面形式多为长方形、正方形、六角形、八角形、圆形。这些不同的平面形式,对构成建筑物单体的立面形象起着重要作用。由于采用木构架结构,屋身的处理得以十分灵活,门窗柱墙往往依据用材与部位的不同而加以处置与装饰,极大地丰富了屋身的形象。
中国古代建筑多以众多的单体建筑组合而成为一组建筑群体,大到宫殿,小到宅院,莫不如此。它的布局形式有严格的方向性,常为南北向,只有少数建筑群因受地形地势限制采取变通形式,也有由于或风水思想的影响而变异方向的。方正严整的布局思想,主要是源于中国古代黄河中游的地理位置与儒学中正思想的影响。
二、混凝土结构原理
1.斗拱的运用。这是区别于木结构的一个重要特点。
2.仿古建筑结构使用喷漆彩绘,通过艺术加工达到木结构的视觉效果。
3.榫卯是连接各个木结构的组长工具,它使不同形状的木构件组合起来,使得斗、拱、梁架、、柱子额枋等构件的连接能够更加牢固紧实,承载住房屋的重量。而现代仿古建筑代替木制斗拱,它依据木构架的层次分解构件,按照不同结构的受力不同定制特有的混凝土构件 。现浇节点的连接与预制构件代替榫卯安装,即选用二次浇筑混凝土,加以现代化的现浇多层叠合、预制手法施工,从而形成具有现代气息的刚性混凝土材质的木结构视感结构。
三、 仿古建筑的结构要求
现代的仿古建筑多以混凝土代替木材料,因此未来达到与木结构一样的外观效果,使彩绘喷漆更加的自然,在传统的钢筋混凝土结构的基础上,仿古建筑的结构设计也有了一些特殊要求:
1 构件定型化和模数要求
为了满足古典建筑的模数要求,各受力构件的规格有一定的限制,形体应完全仿照古代木结构中梁、枋、柱、檩余传力系统的构造和成分以及其各构件的尺度相应的做法。
2 对于屋面造型结构要求
造型要求高, 屋面应该有显著,构架体系应有出檐深远、曲线优美的特点,可以选取举架和步架的处理方法,使得屋面呈现一定坡度,且是越往下越陡,越往上越尖的形状,以此来模拟我国古代建筑的造型特点。
3 大量的结构构件具有独特装饰作用,已斗拱和雀替为主要代表
斗拱:斗拱用于柱顶、额枋和屋檐或构架间,它的产生和发展有着非常悠久的历史。斗拱的种类很多,形制复杂。按使用部位分,它可以分为内檐斗拱、外檐斗拱、平座。在立柱和横梁交接处,从柱顶上加的一层层探出成弓形的承重结构叫拱。斗拱是中华古代建筑有的形制,是较大建筑物的柱与屋顶间之过渡部份。其功用在於承受上都支出的屋檐,将其重量或直接集中到柱上,或间接的先纳至额枋上再转到柱上。而仿古建筑中的斗拱,由于主体材料为钢筋混凝土,其常常仅作为装饰存在。在美学和结构上它也拥有一种独特的风格。无论从艺术或技术的角度来看,斗拱都足以象徵和代表中华古典的建筑精神和气质。斗拱中间伸出部仍叫做要头。雕著一个立双式的青色龙头。其两旁的垫拱板雕半立体火焰珠一粒,象徵吉祥如意。雀替:雀替是中国古建筑的特色构件之一。宋代称“角替”,清代称为“雀替”,又称为“插角”或“托木”。通常被置于建筑的横材(梁、枋)与竖材(柱)相交处,作用是缩短梁枋的净跨度从而增强梁枋的荷载力;减少梁与柱相接处的向下剪力;防止横竖构材间的角度之倾斜。其制作材料由该建筑所用的主要建材所决定,如木建筑上用木雀替,石建筑上用石雀替。通常被置于建筑的横材(梁、枋)与竖材(柱)相交处在中华建筑中,所有雀替都油漆或雕刻得很华丽。给人印象很深,大有无崔替不成中华建筑之感。
总结
现代仿古建筑主要以混凝土为材料,给现代建筑注入了新的生命力,其保有传统建筑风格的基础上,在材料的创新方面,使仿古建筑有了全新的色彩,创造出更文明,更现代的居住工作环境。而在其结构方面的巧妙设计虽已有了一定的发展,但任然需要更多的创新,是现代仿古设计更加的完善,且其本身能有一个质的飞跃。