时间:2023-07-11 17:36:43
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇房屋设计思路,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

关键词:以人为中心 可持续性
房屋和城市设计规划影响人们的终生,决定人们如何设计和建设它。现代的房屋和城市设计面临的是什么样的问题以及如何做才能解决这些问题是全球人居环境和城市发展所面临的问题。
城市间借鉴
最近几年,亚洲的房屋及城市建设步伐加快,尤其在韩国和中国。韩国目前已进入其第二阶段的城市发展时期,中国正处在其第一阶段的发展时期。无论处于什么样的发展阶段,都要面临以下的问题:最好的发展策略是什么?发展的样式将会是什么?彼此的经验能否互相学习和借鉴呢?
以韩国,汉城市为例:
自韩战后,韩国在它的城市及房屋建设中经历了不同的发展变化。战后以“快速而且经济”为准则的建设时代已经结束,重建和再发展的新纪元已经开始。便宜的低层建筑在汉城及其它主要城市已被高层或混合型的建筑取代。其结果是,提供了可持续的有品质的生活。
汉城的新任市长李明博先生,计划汉城建设成以人为本的,绿色的,可持续发展的和最适于人居住的最美城市。汉城市市长李明博态度很鲜明,如果开发和环境相冲突,就要采取环境优先政策。在他的倡导下,首先,恢复了横贯市中心长达六公里的河流———清溪川,这条河在1960年被填平改建成高速公路,而在600年前的朝鲜王国它是汉城的主要水道。尽管原高速路为市民提供了交通的便利,而且已经形成六万多个商店和二十万从业人员的大型商业圈,但考虑到道路造成的环境问题以及老化带来的安全问题,汉城市政府还是决定将其拆除,并努力恢复河流应有的生态空间。重建的河流状态比以前的河流好很多,其将先进的技术应用到水处理过程中,使水得以净化,从而确保其流域的野生物和鱼类的生存环境。其次,将市政大厦前的交通广场改变成绿色公园,每天大量的市民来这里休闲娱乐。除此之外,还为市民建设了许多森林公园和绿色地:如DUKSOM.中国的城市建设也要求坚持以人为本和可持续发展的思路,韩国政府的举措是值得借鉴的。降低空气、噪音污染和节约能源如:降低水的浪费,将创造出宜人的城市居所,城市发展的新纪元前景美好。
另外以美国夏威夷火奴鲁鲁市为例:
火努鲁鲁的市长JEREMYHARIS在火努鲁鲁发起了一个以人为本可持续发展的城市建设,由于日本游客的减少,夏威夷的经济在过去的12年中受到了影响。夏威夷拥有的是上帝赐予的美好的气候,干净的空气、美丽的沙滩、健康的食物和美好的环境。市长的目标是吸引更多的世界游客而不仅仅是日本游客。他要有世界上最好的东西,同时他也发现一些城市已经推动了其中的一些,或是忽略了,或是被遗弃了,他要重新修复这些城市。他设立了目标,其主要功能就是计划和贯彻他的可持续发展之城市设想。在建筑师、设计师和工程师们的大力帮助下,他规划出新的土地使用方案,建设了更多的公共公园和公共交通系统,同时不鼓励私事的利用,他腾出了街道的一部分专门做为步行路,提高了存车的费用,限制城市的发展,用以鼓励公共交通事业。他重新翻新了许多遗弃的历史建筑物,重建了WAIKIKI海滩的步行街、喷泉和绿地,以便使之更加适合散步行走。建了新的公园和翻新的旧的公园,提供公共的沙滩,种植树木,沿街设置汽车站。重新翻新城市建筑物立面。在美化城市的同时也将能源消费降低了15%,努力的结果,游客增多,更多的人喜欢选择在夏威夷度假了。
有着世界上最多的人口的中国正以巨大的速度快速发展,可持续性发展和以人为中心在城市建设中起着重要的和领导性的作用。在中国几千年的文明社会发展进程中,中国一直与自然保持和谐发展,“风水”就是个很好的例子。中国政府拥有这样的土地,也有能力成就这样的城市,试想,如果中国建设这样的典范城市,将会吸引世界上成千上万的人来这里参观、学习,或是定居在这独一无二的理想城市,这是多好的机会啊。
城市规划与交通系统
随着历史变迁:比如政治变革、防御变革和近代的运输变革,我们的城市也随之不断地发生着变化。与此同时,人们还不断的建造新的城市,这样的新城有:中国上海的浦东地区,韩国的LANGHAM地区和KAZAKHSTAN的新首都ASTANA.
今天,评价一个新城建设的成功与否,经常取决于新城的车辆交通系统的设计的好坏,如:街道的宽度和线路的多少?从一个地到另一个地区有多快?无疑我们生活在一个汽车统治的世界,即使像日本东京这样的老城市都在市区内新建越来越多的车行线,甚至发展到多达3层的立交桥线路。问题是,将要建有多少的道路才能缓解交通拥挤的问题呢? 道路建的越宽,车辆就越多,噪声污染、空气污染就越来越严重,邻里和社区之间就越来越疏远。
众所周知,只考虑交通绝不是一个正确的城市规划发展方向,城市规划设计通常以城市土地规划和交通系统规划开始。确定城市功能区的位置和大小,如:学校、教学、公园、广场、步行街,商业及办公街,以及联系公众建筑区的街道和公路。地域的形状和自然地理形状如河流、山川和海洋在规划独一无二的城市中扮演着重要的角色。例如:海边城市——夏威夷的火奴鲁鲁,海边丘岭城市——美国三藩市,平原环路城市——中国北京,千湖之城——美国明尼阿波利斯,类似的例子不胜枚举。拥有更多的美丽的公共用地,休闲用地,步行街,博物馆,图书馆,酒店和商店的城市,常被认为是更加成功和更适合人居住的城市。
汽车可谓是当今社会的最伟大的发明之一,它对人类的贡献是巨大的。但如此多的车也给人类带来了很多的问题:如环境污染、交通拥挤和城市辐射及社区分离。难道我们不能离开汽车生活吗?也许可以,但这将会给许多的人带来很多的不便。因此,解决问题的根本方法不是去限制汽车,而是要鼓励大众少用汽车。
地铁是解决大城市人口拥挤的最好的办法之一,北京有两条主要地铁线,纽约、汉城和日本解决交通问题的主要办法也都是靠地铁,它虽然造价昂贵有时客流量很大,但它仍为一可取的方法。
利用现有的道路,运行单轨铁路(也称作快速交通系统),它的造价虽然很高,而且设计不合理将会影响视觉,但它仍然能够帮助解决我们现在面临的许多问题。这使我们可少占用土地,而且可以直接利用建筑物的二层做为转换汽车的中转站。美国的明尼苏达因其“空中步行街系统”而闻名,处于建筑物二层之间的步行街道,提供了冬暖夏凉的交通通道,而且在二层进行的商业交易比在一层进行的更加成功。
在提高我们城市规划设计方面,大家做了一系列的尝试:“新都市化”是其中之一,该尝试由城镇规划师安德列·度宁(ANDRESDUANY)和伊丽莎贝丝·布赖特·贝克(ELISABATHPLATER-ZYBENK)于二十世纪八十年代初提出,内容包含有品质的社区规划设计的13个设计规则和规范,对当代的城市发展影响巨大。
我在明尼苏达大学学习的二年中,我的课题是:快速交通系统试点城市,这种城市人口大约250,000,自给自足,完全可持续发展,完全自动化而且环境可以完全控制。这是MIT的梦中城市,同时也相信明尼苏达大学能够准许来研究它。试想,50年以后,中国将会实现这一梦想,这将会是一个什么样的奇迹。
世界房屋设计及趋势
人和动物一样都要长时间住在某个住处。在19世纪的工业革命之后,由于人口大量涌入,有限的土地上不得不容纳大量居住人口。房屋型式由平房发展成多层的楼房,人类不得不牺牲他们与自然/环境相和谐共生的生活方式。从工业革命以后房屋空间形式变化迅速,一般,房屋的形式变化主要有以下几个原因。
1、文化/社会变化——新的生活方式决定新的房屋设计形式。
2、经济变更——富裕和受教育的人口增加要求与其身份等同的独特建筑。
3、新的建筑和新材料、新技术的出现——允许我们设计、建造更大、更好、更独一无二的房屋。
4、技术革新——新技术(汽车,HVAC——采暖、通风和空调)使我们的生活更加现代化,尤其数字化技术的出现。
5、新的发展趋——单身和老年人口的增多,要求越来越灵活的房屋建筑形式:如家庭办公和家庭诊所。
6、新法规的出现——无障碍住宅。
以上的六个因素首先考虑技术因素。
汽车,今天的美国人离不开房子和车,两者相辅相成。这一形式也将迅速波及中国,人们是如此的依赖于它们以至于无法摆脱他们,我们必须找到控制它们的方法。在韩国,许多建筑物设地下车场,从而将大面积的地面用做公园和运动场。
采暖,通风和空调(HVAC)是现代伟大的技术,它使我们在任何气候环境中都能拥有舒适的状态。人类现在已越来越依靠这些技术, 比如在阿拉斯加洲和亚利桑那州这些自然气候恶劣的地区,离开这些技术人类很难生存。
HVAC技术使得高层塔楼式的房屋建筑形式成为可能,与此同时,这一技术使得世界上建筑形式雷同,使得同时期的建筑设计师,在建筑设计和发展中,失去了丰富的文化内涵,建筑形式的多样性和与环境统一的独创性。更为遗憾的是,由于这些技术的应用,使得房屋开发商在房屋建设中只以造价为基础,而忽略自然通风和节能。
现代生活越来越依赖于高技术,这意味着需要更多的能源,而现在所使用的能源不是一个“干净”的能源,这些能源来源于煤和石油,在利用它时产生的CO2,这使大气臭氧层变薄,导致地球升温,我们需要将重点放在减少能量损耗,如果不能阻止能源消耗,能源的枯竭和人类灾难将会毁灭人类。
数字技术是当今的又一大发明,通过它可以远程控制家里灯的开关、烹调和室内温度(节约能源),同时也能在家里、车上或办公室远程控制家门、窗和百叶以及安全系统,我们能在办公室互相看到、联系到或检查孩子在做什么等等,所有这些都在进一步的不断的发展。问题是:这些发明物中我们到底需要多少呢?是系统控制我们,还是我们控制系统呢?如果系统失灵了,我们做了应急准备了吗?还是太依靠于技术离开技术无从下手了呢?
另外,要考虑的是社会生活的新发展趋势:传统的大家庭,正朝着中心家庭发展,独身生活形式在增多,同时高质量的生活导致人口的老龄化、全球化的发展。所有这些导致生活方式的改变。如:房子内房间数量在减少,休闲的空间增大了,人们想拥有家庭影院、音乐室和家庭办公室,还有就是考虑无障碍设施的房屋,所有这些不胜枚举,我们能满足所有这些要求吗?当然可以。设计的宗旨就是:以人为中心,满足人们的舒适,安全,快乐和健康乃至长期的可持续发展的目标。
国际现代建筑的设计指导方针
1、与环境和谐:关键是和自然能和谐共生。人造的建筑物和景观将要提高和加强自然环境,在设计中要充分的考虑日照、风、水和其它的自然资源以达到能源,提高健康和娱乐的目的,从而使我们生活更舒适更有质量。没人会异议,带着室外树叶和花草香味的新鲜空气比不上从空调系统中的空气,室内畅通的新风系统对我们的身心健康极为重要的。
人造的建筑材料:如此多的人造建筑材料应用于房屋,容易引起房屋综合症,在美国环境法要求用环保的建筑材料,同时在房屋起用前要有一个月的晾晒和空置阶段,我们要推广这一经验。同时尽量利用自然的,可再利用的和可持续发展的材料。
2、正确的利用技术。前面已经详细的讨论了技术的正面和负面的因素,如今面对如此多可利用的新技术,如:温控技术(HVAC),安全技术,消防技术,视听及通信技术和数字,我们的努力是如何整合所有这些的单项技术成为一个全面的,可控制的系统,使之更方便于我们的生活。
3、适应性Flexibility:作为一种新的趋势,房屋的造型可以被认为是主人生活方式和自我的最终表现形式,业主想创造独特的空间来表达个人的感觉和观点,这意味着,房屋设计要满足不同人的要求。适应性在今后的设计中显得更加重要,在日本,一些房屋开发商人为的留下一些空间,让房主自己在这块土地上设计或建造独立形式的房屋,这是一个适应性的例子。
4、社区的意义Sense of communit.新的信息模式如电话、手机、电视和计算机将人和社区邻里孤立开来。过去人们间的相互沟通是通过中心广场和街边上面对面的交谈,今天,这种形式的交流已急剧下降,住在郊区低层或独立建筑中的居民彼此了解的办法就是走出家门,高层住宅中居民不会自己主动的联系,那么这些居民将会很少有与他人联系的机会。
因此,在高层建筑公寓的第三层楼板上需要建造一个“空中花园”或叫屋顶花园,提供一个共享的开敞空间,加强水平,垂直的房屋之间的联系,这将有助于邻里间的交流。然而,就是开发商强烈的想实现这一设想,但如果没有政府予以鼓励,其重要性将不会被认识到,也就不可能实现。这些令人愉快的观点将给高层塔楼中居住的人们带来高质量的生活,同时也会给房地产开发商带来商机。
关键词:房屋建筑结构设计;常见问题;解决措施
为了满足广大消费者的需求,房屋建筑的设计也逐渐由往日单层、低层向多层、高层发展,房屋结构设计的形式也由简单的砖土混合结构变的日趋复杂。对此,本文就房屋结构设计中常出现的病症给予分析并提出相应的解决办法。
一、房屋建筑结构设计的基本方法
房屋建筑结构的设计是房屋建造的基础,因此,在房屋结构设计的图纸上要做到规范要求,合理要求。房屋结构设计的基本方法大致上有五种:绘制结构平面图,是否需要输入结构软件进行建模取决于建筑所在地抗震设防烈度的大小;屋顶结构图,建筑物呈现不同形态时,结构的处理方式有不同种类,在此,结构设计者一定要具备一定的空间概念,正确掌握设计图纸的意图;大样详图,在建筑详图确定的基础上,可以直接绘制大样详图;楼梯,楼梯图纸的绘制要注意楼梯梯板、梯梁的位置处理;基础图纸的绘制主要要注意条基交接部位的规范处理。
二、房屋建筑结构设计中的常见问题
1、房屋建筑结构设计者设计方案不合理,考虑细节问题不够严密谨慎。设计者应把抗震减灾等设计理念加到设计图纸中,以确保房屋建筑的安全使用。
2、房屋结构基础设计不当。房屋结构设计者忽略当时当地的地质条件,仅使用单一的设计方案,对建筑设计造成安全隐患。单一考虑地质上可能出现的问题,忽略了对当地的综合因素进行分析。房屋基础结构设计荷载取值不准确,其主要在于设计和计算时的不尽合理。
3、房屋结构布置不合理、不规则,即建筑的平立面外形尺寸的不规则,抗侧力构件布置、质量分布,以及承载力分布等诸多因素的综合要求。出现的最常见的一种情况就是建筑物平面凹凸不规则。结构整体平面扭转不规则,使建筑物存在安全隐患,影响建筑的使用。同时,消费者的需求得不到满足,设计建造高层建筑成为一股热潮,但是,高层建筑通常没有采取有效的抗震加强措施,使建筑本身带有明显的薄弱层。
4、 最基本的房屋设计要符合相关规范要求,但是往往在房屋设计上,独立基础(尤其是高杯基础)没有考虑基础粱两端的搁置长度,使施工中出现偏差。设计条形基础时,未能及时准确考虑房体纵横墙交叉处的重叠问题,导致对墙体交叉处的重叠部分未做设计修正。因此,房屋设计上所计算出的房屋基础面积实际小于屋体上部结构所需要的基础面积,造成重叠范围内的墙体开裂。
5、近年来,建筑商为了减少占地面积,减小建筑成本,高层或小高层住宅不断出现,而这种住宅又相继采用了异形柱结构。,由于异形柱结构发展的并不成熟,目前在异形柱结构设计中仍然存在很多问题,突出表现在异形柱结构房屋的高度过高、体型不规则、结构布置不合理、抗震构造措施不当等方面,使建筑本身蕴藏了巨大的安全隐患。
三、解决房屋建筑结构设计中常见问题的办法
1、首先,主要的是房屋建筑设计人员的设计专业性,这要求设计人员对国家现行的设计规范、规定和技术标准足够掌握,并且不断提高自身修养。在经济高速发展前提下,有的设计人员为追求进度而忽视质量,出现了致命的错、漏、碰、缺等现象。为此,应重点加强设计人员和审核人员对我国相关设计标准条文的学习和设计规范、技术措施的学习,在技术上严格要求。
2、在工程设计中设计人员一定要实地考察,设计方案要符合当时当地的地质特征,采用科学技术来设计房屋建筑的框架结构,在设计上应尽量避免采用不规则结构。在特殊条件下设计不规则结构时,应采用符合该特殊结构的实际受力状态的力学模型进行计算分析,并采取有效的抗震加强措施,加固建筑物的安全性。
3、尽管高层建筑结构的追求是现代高速发展的经济社会的发展趋势,但是企业不能盲目追求高效益。房屋设计上要实事求是,具体问题具体分析,杜绝为了企业自身利益,建造存在安全隐患的房屋。因此,在采用现下热门的异形柱结构设计时,要严格注意对房屋高度的计算,房屋结构尽量保持规则性以及从严掌握建筑的抗震措施。
4、在房屋的框架结构设计中,房屋的框架设计影响房屋建筑的抗震性,若是只关心纵向框架的设计,将会导致实际设计中出现建筑梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。因此,纵向横向框架要互相协调,不应只注重横向框架的设计,而忽略纵向框架的设计。
5、确保建筑中使用的建筑材料符合国家规定的质量要求,避免因部分问题影响建筑物整体的质量,给建筑物后期带来更大的隐患。
四、结构设计优化的应用
“经济、适用、合理、环保”是现代建筑结构追求的一个跨度,而房屋建筑的结构设计优化正是实践了这一要求。结构设计优化不仅可以解决我国占地问题,同时还会为企业带可观的经济效益。因此,应用现代科技手段,选择合理适用的建筑结构设计方案,是实现降低建筑成本取得最大经济效益的有效方式。
在满足建筑结构长远效益的前提下,应尽量减少建筑结构的近期投资并提高建筑结构的可靠度、合理性和安全性。与传统设计相比,设计优化技术可以为企业的建筑工程造价减少5%~30%。结构设计优化技术的应用,同时可以使建筑材料得到合理的利用,减少不必要的资源浪费。在优化的结构设计下,建筑的内部单元将会得到最好的利用,使之最好的协调应用。这是结构实际优化产生的巨大的实践价值所在。
结构设计优化的应用体现在房屋建筑工程结构的优化设计和房屋工程分部单元结构的优化设计上。其中房屋建筑工程分部结构的优化包括:基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、结构细部设计的优化设计和围护结构方案的优化设计。另外具体还包含房屋结构的选型、布置、造价分析、受力分析等内容,并应在满足设计规范和使用质量安全达标的前提下,结合具体工程的实际情况,围绕其产生的综合经济效益的目标进行结构的进一步优化设计,以达到建筑的高质量完工。
结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用体现在直觉优化(概念设计优化)技术与建筑结构设计和 概念设计处理的实际建筑设计问题的两方面。在概念设计优化技术与建筑结构设计上,概念设计存在于建筑结构设计师对多种备选方案进行选择的过程中,而选择的最终方案是根据设计参数、材料、荷载的取值决定的。另一方面,概念设计处理的实际建筑设计问题上,所需要处理的问题多种多样,但最终重要目的是通过概念设计,使建筑结构能在各种外力作用下下免受破坏,或者将破坏程度降至最低 。这其中,适合建筑的抗震措施是概念设计中最重要的。
五、结语
在社会经济高速发展的今天,建筑业也产生着日新月异的变化,无论房屋建筑结构发生如何翻天覆地的变化,不变的永远是房屋建筑本身的安全质量问题。作为民生重要一项的建筑质量问题,设计人员、施工人员以及企业人员务必要做好严格规范、安全生产的工作,保证建筑本身的质量,提高建筑的舒适度,以达到满足消费者需求,为社会服务的目的。
参考文献
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[2]连远雄,房屋结构设计中的一些常见问题分析,建筑与设计,2007年8月下旬刊
关键词:结构设计;优化技术;房屋设计;探讨应用
Abstract: with the China has in the comprehensive construction well-off society, be speeding up the whole social economic rapid development stage, people's standard of living quality will continue to ascend, living level will up the steps, improve the people's living life appropriate new demand, according to the practical experience for many years in the authors discussed in this paper. In the final analysis from three aspects detailed design optimization of building structure technology specific strategies, we hope that this paper for our country related parties or the significance of reference.
Keywords: structure design; Optimization technology; Housing design; Discusses application
中图分类号:TB482.2文献标识码:A 文章编号:
结构设计是个系统、全面的工作。作为结构设计人员,需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。加深对当前房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究,以不断提高自身的结构设计水平,使设计的作品比现阶段的其它建筑具有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。随着经济快速发展,结构设计在当今房屋建筑工程中,是一项责任繁重、具有影响力的项目,房屋设计的优化性比较重要,其设计的水平直接影响着建筑物的经济性、适用性和安全性。
1、房屋优化设计的主要内容
通常房屋结构的设计主要是利用适宜的方法和设计理念来满足房屋建筑设计的需求,比如确定合理的布置、结构形势、构件尺寸等。尤其是优化设计基本的钢筋混凝土房屋结构体系,往往自整体布局与具体构件两个角度进行分析、考虑。影响整体布局的关键因素是建筑
物的柱网尺寸、层高、体型、抗侧力构件位置等。具体构件主要是指结构构件的几面、布局、
钢筋及混凝土的配筋构造、强度等级。对于这两大方面的因素,需要有专业的工程设计人员,
熟知构件设计规范并具有丰富设计经验,而且善于分析与把握构件受力特性及结构,进而选
取最相适宜的方法展开优化设计工作。
2、房屋优化设计的必要性
依据我国的国情以及发展形势,我国今后主要以建设高层住房为主。与此同时,投资者们也日益关注建设成本如何最低化,使用结构设计优化技术能够实现建筑成本的最低化。若想实现结构优化的目的,工程设计人员首先以建筑的安全性为基础,然后理性分析建筑方案,
融合与之相适宜的设计理念以及方法,实现对工程造价的有效控制,以符合投资者的经济要求。根据统计资料表明,建筑结构经过优化设计比未进行优化的建筑节省了5%至30%的费用。然而,在很多实际优化设计中,其因为受到较多因素的制约而难以施展、发挥出其优越性。比如,过度追求工程设计进度,就会影响工程设计人员的设计效果,一味地以满足工程进度为目标;年轻的工程设计人员常受其专业素质限制,难以理解其设计软件,无法实现优化技术;也有一些工程设计人员过于关注建筑部分,忽视了建筑的整体方案,未能实现控制整体造价。由此可见,工程设计人员要将其技术与经济效益进行有机结合,只有合理的设计方案才能确保实现最大经济效益。
3、关于优化设计技术中存在的问题
3.1重视结构尺寸,忽略结构整体设计人员优化建筑方案时,通常根据已给的几何形状、
材料、拓补等来规划,以符合条件的构件截面要求,而忽略了整体结构的优化性。其实形状的优化设计要比尺寸的优化重要得多,单纯的尺寸优化不能满足优化结构的需求。不少设计人员片面的认为结构方案和布置规划经过计算机软件对分析上部结构,一旦构件截面符合计算结构的规定,那么对于地基部分,特别是软地基部分,上部结构重要性就变低了。所以设计人员时常对上部结构的构件截面没有足够的重视。
3.2优化目标不能完全符合工程的需求在实际优化设计过程中,时常伴随着很多难题,因为工程设计工作中的约束条件较多、建筑功能的限制性较多、变量也多等一系列不确定因素,致使目标函数仅能获取相对的最优解。当今利用计算机软件来优化截面,几次间的试验根本无法实现预期效果。因此设计的进度与时机都限制了优化方法的实现。虽然当今不少建筑的结构设计及布置是较为合理的,而且它的构件截面也适合常规尺寸,但是计算机软件的分析工作依然是设计工作中薄弱一节。即使利用增大构件截面的手段也无法得到有效改善,
相反地还增大了耗材的成本。
3.3离散变量问题建筑物尺寸、型钢规则型号、钢筋等都是变量,传统的梯度算法、对偶算法已经不能满足当今的工程设计需要。当前随着问题日益增多,引发了计算量剧增的组合性爆炸难题。
4、结构优化技术在房屋结构设计中的应用
4.1概念设计优化与建筑结构的设计每一个建筑结构的设计方案,都具有多种结构及布局设计,即使建筑物的结构布局已经被确定,并且处于相同的荷载状况,也依然有很多种分
析方法。建筑分析中的材料、设计参数、荷载取值等都不是固定不变的,处理建筑物的细节问题也是要随机应变的,尤其是计算机软件不能解决的问题,更需要设计人员亲自来做出分析判断。概念设计意指设计者遵守房屋结构设计的普遍规律,同时结合工程的实际经验来进行研究设计,概念设计是设计者对多个备选设计方案进行筛选的工作环节。
4.2概念设计处理实际房屋结构设计问题处理概念设计问题具有多种形式,但是所追求的共同目的是在任何外来影响下,建筑结构都可以稳固应对或者仅是受到很低损害,这也是概念设计中要处理的基本实际状况。由此可见,概念设计的主要内容即为将建筑物所可能遭到的各种破坏因素以及相应的预防措施。比如地震灾害是最难以预防和解决的破坏性因素,
其严重的破坏性,已经作为了概念设计中的重要课题。所以房屋结构在设计之时便要提前着手,做好房屋的抗震性能,以提升抗震性能为基础,降低地震对建筑结构危害的主要措施是确保建筑材料的刚度对称且均匀,为了更好地防止地震引发房屋结构的脆性破坏,可以实行延性设计进行减缓;此外房屋结构可以实行多道防御系统,帮助房屋建筑在遭受地震当中分解地震的能量,减少损害度,以上这些抗震设计的思路均为概念设计的主要指导思想。
4.3结构设计中的实用性与艺术性结合建筑物其实就是建筑师的艺术品,建筑师在设计建筑物的时候,始终期望将自己的意图表达得淋漓尽致,追求艺术性与实用性的最佳融合。
结构设计人员首先要保证所涉及房屋建筑的安全性,然后对于建筑的结构形式进行改善,不断完美,以全面体现建筑设计师的美学意图。在房屋结构设计当中,满足设计师的设计意图是基本标准,平面布局须要精确对称,有规则性,最大限度缩减质量与刚度两者之间的差异,
以避免建筑物因荷载作用发生扭转问题。竖向布局应以满足房屋的功能为基础,确保竖向承重构件上下贯通,使用转换层来降低设计或结构分析的难度与成本。此外,竖向布局刚度须要实行渐变,以避免应力的过度集中现象,增强房屋结构抵抗水平动力的荷载。
5、结语
工程造价在工程项目占有很大比例,具有重要的经济效益,所以优化设计房屋结构能够卓有成效地减少工程造价成本。与此同时,优化设计房屋结构要保障建筑的安全级别,合理化等,协调好技术和经济两者之间的关系,切勿因重视节省成本,而忽视质量或技术。为了实现整体目标最优,结构设计人员与工程师要分析房屋结构设计,充分发挥其优势,利用精细高效的工作标准及要求来实现最优化的房屋结构。结构设计的构造措施,主要还是通过结构设计理论与计算理论对存在许多缺陷或者不可计算性下手。 通过结构方案的分析、模型参数的控制及施工图中细节的把握。
【参考文献】
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[4]王磊 张伯林 钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应当注意的几个问题[J].煤炭工程
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关键词:住宅建筑设计;问题;解决方案
前 言
对于现代的住宅建筑设计来说,最为重要的便是在进行建筑设计的过程中,充分的研究和剖析人们的居住生活模式以及人类自身的居住习惯,只有了解了每一个人的需求,才能在住宅设计的同时将所谓的新工艺,新技术以及新材料,新设备充分的与人性化相融合,让建筑设计的观念不断的更新,和时代接轨,这样才能设计出更多的先进实用以及物美价廉的经济型住宅建筑。
因此,对于当代的住宅建筑的设计规划来说,想要让住宅中充满现代气息,房间原有的面积通过设计后也要变大,刻意的去追求几室几厅是完全不必要的建筑设计中没有房间越大越时尚这一定论,这个理念无疑是十分错误的。住宅建筑的设计,需要对于不同的环境、建筑面积以及居住的人群进行分析,同时注意房屋的使用者处于什么样的消费阶层,这样才能更加合理的分配房屋各个空间的面积,同时根据这些结论去设计房屋的核心。总之,在进行住宅建筑的设计过程中,设计人员不能千人一面的设计,需要将以人为本,为人民服务的理念作为创作核心,这样才能更加完善的设计出优秀的住宅。
1 当前住宅建筑设计中存在的问题
在当前社会,为了追求更加舒适高档的住宅,这种需求让住宅建筑逐渐的出现商品化以及市场化的特点,虽然这种潮流可以让住宅建筑设计的发展更加迅速,但是,随之而来的是更加纷乱的住宅建筑设计,凌乱毫无规律的住宅纷纷涌现,也让住宅建筑中的问题频繁出现,对于住宅市场产生消极的影响,当前为止,住宅建筑设计中主要存在如下问题:
1.1 在使用错层式设计时无法因地制宜
在进行建筑设计过程中,错层式可以作为一种十分优秀的设计处理手法,但是,无论是什么样的设计方案,都需要做到因地制宜,而错误的使用方案,没有根据现场的环境以及数据进行分析,反而悠然的盲目使用,这便会产生巨大的问题,例如在小面积户型设计中使用错层式,例如在小面积房屋设计中采用跃层式,都会对于人们的居住产生巨大的影响。在一些面积不大的住宅中,如果采用错层式设计方法,不但会让房间的幅度减少,更是会让房间显得十分拥挤,充满了小气。另外,如果错层式错用在了地震区域,更是会由于建筑的形体上不对称,导致平面和立面上出现突然的变化而降低房屋的抗震强度,在地震发生时会带来灾难性的影响。
同理,在跃层设计的使用过程中,尽量不要再面积较小的住宅中使用这种处理方式,对于普通的小面积多层或者高层住宅来说,由于房间面积较小,普通的一户一层的设计可以完全满足居民对于房屋居住的需要,而跃层设计往往是为了让房间内更加的气派,面积更加宽广,室内设计更加别具一格罢了,并没有实际的功能,另外,如果跃层设计使用在面积较小的建筑中,往往会由于层与层之间的距离加大,老人及儿童等腿脚不方便的居民在上楼和下楼的过程中无法方便的行走,另外占地面积增大也会给居民带来经济上的损失。
1.2 厨房与卫生间存在不足
在现代的大多数住宅中,厨房以及卫生间的管线设计完全不符合人性化的设计理念,不存在一个统一的标准,各个专业为了强调自身的特点,完全没有协调性,让使用水平大幅度下降,另外,由于煤气等管线穿行在厨房中,导致厨房中一些橱柜,碗架等家具的放置产生了巨大的问题。
厨房较小,卫生间偏大,更是当今社会中住宅的通病,在大部分经济适用房中,过大的卫生间往往不会为住宅的居住带来舒适,反而会因为卫生间的过大导致房间面积缩小,这样一来卫生间的设计弊病便凸现出来,同时管线的铺设,电源的位置及架构,都需要按照人性化标准来设计,在国内大部分建筑都缺乏这种设计理念。
2 当前住宅建筑设计存在问题的解决建议
2.1 坚持功能空间的分离
在住宅建筑的设计过程中,将住宅中不同的功能空间进行分离是一个十分有效的设计方法,这样的设计方法可以让空间内的专业使用功能得到有效的提高,功能空间的额专用成都越高,更是会对使用质量产生影响,一般来讲需要做到公私分离,食寝分离,也就是说将房屋内部的空间分为起居室等私密地区以及办公区,客厅卫生间等地点为公共区,按照公共与私用的方式进行设计分离,另外,厨房与卧室也需要合理的设计分离,两者决不能混为一谈,否则大幅度降低房屋的居住舒适性。
2.2 厨房与卫生间分布协调,管线架设人性化
作为家务劳动的核心空间,厨房需要对于形状和尺寸进行把握之后才能完善的设计,厨房内的空间需要根据不同的劳动进行分配,例如厨房内需要保证烹饪时的各种需求,还需要有足够的空间放置电饭煲等家电。
同需求,提高住宅的适用性和舒适度。
卫生间则需要保证和整个房屋的面积相协调,保持着一定的比例随着房屋的增大而增加,这样才是最完备的设计思路,另外,在卫生间的设计过程中可以增加上部分空间的吊柜一遍存放物品,同时管线的假设根据人体的平均身高来铺设,这样可以保证居住的舒适。
2.3 保证平面布局的多元化
在房屋的选择过程中,居住者往往会根据自身不同的社会层次,审美方式等方面的要求进行选择,因此在进行房屋的设计是,需要对于不同居住者的不同性格差异进行配置,也可以在建筑的设计时开设不同的套型平面,让每一个套型之间都产生差异,用以满足不同人的不同需求。
3 结束语
在现代的住宅建筑设计中,和时代接轨,顺应时展才能让住宅更加舒适,具有时代特色,作为当代建筑设计师,只有将以人为本的理念融入设计中,一心一意的坚持安全经济美观的基本原则,这样才能让建筑的质量不断提高,让建筑技术不断完善,让居民的居住环境更加舒适便捷。
参考文献
[1]沉思与独白――谈住宅和居住环境的设计《住宅科技》1992年01期.
【关键词】新建机房 承载安全 水平走线架 竖井走线梯 荷载取值
中图分类号:TU392.5 文献标识码:B 文章编号:1006-1010(2013)-14-
1 前言
随着移动通信事业的蓬勃发展和移动通信设施的不断更新、扩容,通信机房的线缆也在不断增加,通信机房竖井走线梯和水平槽道的承载能力严重不足,将直接影响网络发展的需求。同时,现有机房的水平槽道、竖井走线梯缺少统一的建设标准,在安装和施工上有很大的随意性,并且在设计、制作和安装等环节中对机房的水平槽道和竖井走线梯的冗余空间考虑不足,在工程的管理上也存在着麻痹大意的思想,致使机房内水平槽道和竖井走线梯存在着不同程度的安全质量缺陷。
线缆的承载安全事关重大,一旦机房竖井走线梯和水平槽道发生损毁、坍塌等事故,会给社会生产、生活带来了极大的阻碍和不便,其对网络运行的破坏更是巨大的。为了使通信设备运行及网络安全得到保障,必须采取合理、可靠的措施保证竖井走线梯和机房水平槽道的承载能力,确保其安全和稳定。因此,对新建局址机房的竖井走线梯和水平槽道设计形成统一的标准势在必行。
2 新建机房楼关于水平走线架、竖井走线梯的荷载取值分析
目前在做新建机房楼结构设计确定楼面活荷载时采用的规范分别是《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006版)和通信行业标准《电信专用房屋设计规范》YD/T5003-2005这两部规范。其中,关于机房楼面活荷载标准值的规定中明确是不包括设备吊挂荷载的,也就是说如果结构设计者在设计时没有把走线架的吊挂荷载考虑进去是不安全的,但是如何考虑还没有一个统一的标准。
通常的情况是土建大楼的设计在先,其它相关专业的配套工程在后,这样不同专业对设备走线槽道的布设就具有不确定性,也给结构设计者到底如何考虑设备的吊挂荷载带来了困难,经常是不同的设计人员依据各自的理解,从1~5kN/m2不等。
根据上述分析,提出建议如下:
(1)在土建大楼设计时,其它相关专业的配套设计同步跟上,即使相关的配套工程建设单位还没有立项,但只有提供实际的荷载要求,才能保证新建机房楼的结构设计更加安全、准确和经济。
(2)此荷载在荷载计算时一定不要忽略。由于办公的楼面活荷载标准值为2kN/m2、上人屋面的楼面活荷载标准值为2kN/m2,如果将来设备吊挂荷载达到5kN/m2时,可能造成实际的使用荷载就达到设计的两三倍,这不但限制了未来的发展需求,还为结构承重留下了严重的安全隐患。
(3)此荷载对不同的专业机房是有区别的,根据相关工程的设计经验,笔者认为水平走线架所增加的荷载折算成楼板面荷载取值在2.5~4.5kN/m2为宜。若取值太小则限制了机房楼将来上设备的发展需求;取值过大也不经济。
(4)竖井走线梯荷载原则上也是应该以不同专业实际的荷载要求为依据,根据相关工程的设计经验,垂直走线梯宽度一般为500~800mm,分单侧绑扎和双侧绑扎,允许荷载一般为400~600kg/m。竖井走线梯所增加的荷载,根据竖井周边的结构布置方案增加相关的梁、墙荷载。
3 新建机房楼关于水平走线架、竖井走线梯设计的结构构造措施
(1)结构梁格、楼板布置
为了便于水平走线架的安装,在新建机房的结构设计中可以考虑采用较密梁格的结构布置方案,如一个标准柱距内布放两道梁,这样可以为将来走线槽道的安装提供方便,使梁尽可能地成为水平走线槽道吊挂件的承重构件。
(2)竖井
为了便于竖井中垂直走线梯的安装,在新建机房的结构设计中可以考虑在竖井周边的墙体中预留垂直走线梯的承重点,如在墙体中增设水平圈梁及构造柱等。
4 水平走线架的结构设计思路
4.1 槽道次梁
(1)计算要点
槽道次梁直接承受水平走线的均部荷载,按照均部荷载作用下的受弯构件进行强度、整体稳定验算,抗剪计算此处省略。
(2)标准化设计
以800mm宽、单位长度的承重要求q=400kg/m的水平槽道为例来进行槽道次梁的设计。槽道采用U棒结构,厚度为3mm冷轧钢板轧制,U棒的截面尺寸为35*35*35mm,间距为250mm,其Wx=2313mm3。则:
水平槽道单位长度的线荷载q=400kg/m=4kN/m(次梁自重可忽略不计);
槽道次梁所受到的单位长度的线荷载q=4×0.25/0.8=1.25kN/m;
槽道次梁所受到的跨中弯矩设计值Mx=0.12kN*m。
根据抗弯强度计算公式:
其中,Mx为绕x轴的弯矩;Wnx为对x轴的净截面模量;γs为截面塑性发展系数,对槽形截面,γs=1.05;f为钢材的抗弯强度设计值,对于Q235钢,f=215N/mm2。代入公式(1)可得:
因此,槽道次梁的抗弯强度计算满足要求。
根据整体稳定计算公式:
其中,Mx为绕x轴的弯矩;Wx为对x轴的毛截面模量;φb为绕x轴弯曲所确定的梁整体稳定系数,φb=0.95;f为钢材的抗弯强度设计值,对于Q235钢,f=215N/mm2。代入公式(2)可得:
因此,槽道次梁的整体稳定计算满足要求。
4.2 槽道主梁
(1)计算要点
槽道主梁承受槽道次梁传来的集中荷载,按照集中力作用下的受弯构件进行强度、整体稳定验算。
(2)标准化设计
以800mm宽、每层单位长度的承重q=400kg/m的水平槽道为例来进行槽道主梁的设计。槽道采用U棒结构,厚度为4mm冷轧钢板轧制,U棒的截面尺寸为40*40*40mm,吊挂间距为1000mm,其Wx=4314mm3。则:
槽道主梁在每1000mm吊挂范围内共受3个槽道次梁传来的集中力P作用,P=1.25×0.8/2=0.50kN/m;
槽道主梁所受到的跨中弯矩设计值Mx=1.2×0.5×(0.25×0.75×2+0.5×0.5)=0.38kN*m。
代入公式(1)可得:
因此,槽道主梁的抗弯强度计算满足要求。
因此,槽道主梁的整体稳定计算满足要求。
4.3 吊杆
(1)计算要点
槽道吊挂采用为¢16mm镀锌圆钢,吊挂间距为1000mm,承受1000mm范围内槽道主梁(具体层数根据排列形式确定)传来的荷载,为轴心受力构件,需要进行轴心受力下的强度验算。
(2)标准化设计
以800mm宽、每层单位长度的承重要求为q=400kg/m、排列形式为三层的水平槽道为例来进行槽道吊挂的设计,设计过程如下:
吊挂所受到的轴心拉力设计值为:N=1.2×0.5×3×3=5.4kN
根据强度计算公式:
其中,N为吊挂受到的轴心拉力;An为吊挂的截面面积,¢16mm圆钢的截面面积An=200.96mm2;f为钢材的抗弯强度设计值,对于Q235钢,f=215N/mm2。代入公式(3)可得:
σ=5.4×103/200.96≈30N/mm2
因此,吊挂的强度计算满足要求。
4.4 加固吊点
(1)计算要点
考虑加固吊点受力的重要性,需要有一定的结构安全储备,吊挂与顶梁(或板)的加固吊点为2点,采用Φ12的膨胀螺栓,需要进行螺栓的抗拉强度验算及楼板混凝土的冲切计算。
(2)标准化设计
1)螺栓的抗拉强度验算
1个加固吊点的膨胀螺栓受到的拉力为:N=5.4/2=2.7kN。经查表,1个Φ12的膨胀螺栓的抗拉强度为10.6kN,能够满足受到的拉力要求。
2)楼板混凝土的冲切计算
根据楼板受冲切承载力计算公式:
其中:
?h为截面高度影响系数,当梁或板厚度不大于800mm时,取值为1.0;
ft为混凝土抗拉强度设计值,C30混凝土取值为1.43N/mm2;
um为计算截面的周长,取距离局部荷载周边h0/2处板垂直截面的最不利周长,按楼板厚度为120mm考虑,则um=4×h0=4×105=420mm。
h0为截面有效高度,按楼板厚度为120mm考虑,取值为105mm;
η为按照以下两个公式分别计算取较小值:
(3)吊挂的加固要求
吊挂与顶加固点不少于2点,吊挂与走线架加固点不少于3个点。两端可调;列端必须吊挂,当列端吊挂间距在1米之间时,可只吊挂1次;机房的吊挂前后左右对齐,不准随意吊挂;吊挂方式根据承重要求,可以选择采用直接加固在走线架上和托起走线架两种吊挂方式,如图2所示。但是必须保证能够满足所给出的结构承重要求。
图2 吊挂直接加固在走线架上的加固方式(左)和托起走线架式的加固方式(右)
5 竖井走线梯的结构设计思路
按照宽度为500mm、承重要求为500kg/m的竖井走线梯,爬梯竖径采用4mm厚的冷轧钢板折成U型槽,U棒的截面尺寸为40*40*40mm,横档采用3mm厚的冷轧钢板折成U型槽,U棒的截面尺寸为35*35*35mm,竖径与横挡用螺帽固定,横档间距为250mm。经验算,能够满足计算要求。
锚固要求:采用膨胀螺栓与混凝土梁或承重墙加固,具体构造依照主体结构形式和具体荷载要求,再根据计算、经验确定。
6 结束语
机房楼中通信走线桥架的承载能力直接影响着网络运行的安全。因此,不要忽视结构设计的细微之处,看似小问题却是实际生产中大的安全隐患,结构设计者应在确保新建机房楼安全、适用和经济的同时,必须保证水平走线架、竖井走线梯的承载能力满足网络发展的需求,为促进移动事业的健康发展提供有力的安全保障。
参考文献:
[1] GB 50009-2012. 建筑结构荷载规范[S]. 2012.
[2] YD/T5003-2005. 电信专用房屋设计规范[S]. 2005.
[3] GB 50017-2003. 钢结构设计规范[S]. 2003.
[4] GB 50010-2010. 混凝土结构设计规范[S]. 2010.
[5] GB 50367-2006. 混凝土结构加固设计规范[S]. 2006.
作者简介
关键词:工民建;结构;抗震体系设计理念;重要性;技术研究
1 工民建结构抗震的重要性
随着经济的发展和人民生活水平的提高,人们在购买房屋时已经不单单注重对房间的美观,而是更加注重房屋的建筑结构和质量问题,所以说,工民建的结构也是人们首要关注的方面和研究对象。工民建结构抗震是一个新的研究理念,它不仅是对建筑结构的一种创新,更是进行房屋设计结构的一种新的研究方式,这个结构理念可以应用到整个房屋的设计中去,使我们能够真正的提高建筑的抗震效果和抗震能力,大大的提高了建筑物的使用质量和使用安全。
1.1 工民建结构抗震设计的规范性及重要性
随着新世纪的到来,人们加大了对房屋建筑结构和质量的重视,建筑的安全性、经济性和环保性逐渐成为了我们首要关注的问题,而我国相关的设计单位也对建筑结构的设计方面提出了更高的使用要求。面对近几年来的地震灾害,我们在房屋建筑结构中采取了更先进的抗震结构设计技术方法,使得房屋的建筑结构符合国家明文规定的设计要求和原则,同时伴随着抗震设计的发展和研究,我们要真正的设计并研究出建筑结构的抗震目的,从而能够更有效的发挥出工民建抗震设计的抗震理念。
抛弃传统的设计理念,我们要在陈旧的设计理念上创新出更先进的抗震设计理念。工民建抗震结构的设计不仅要符合建筑的设计条件,更要符合相关的规范和规定,以此来保证设计的有效进行。我们要通过实际情况和条件,来将设计规范作为一个方向和指导,通过结合传统的结构设计,来创造出属于现阶段发展的抗震结构设计理念。同时,要保证设计理念能够真正的运用到实际工作中去,有效的进行结构设计的新发展,结合相关的知识和技术能力等,深入了解建筑结构的特征条件,使得整个设计方案能够与建筑结构统一的融为一体,实现建筑结构设计的合理性,达到建筑结构的抗震效果和目的。
1.2 工民建结构抗震的相关要求和不确定性
地震有不同的等级标准,那么抗震等级也有不同的标准,针对不同的地区和地质结构,要设置不同的抗震结构设计,根据地震发生的危害指数和程度,要实地的进行调查和研究,预测能发生的最坏结构,从而设计出不同的抗震防震性,设计必须根据不同的建筑物采用不同的指标和参数来进行设计,同时要保证设计的合理性和科学性,从而能够真正的实现抗震指数的测量和预测的准确性和实时性。
同时,在工民建的抗震结构设计中也存在着一些不确定的因素,这些都是我们无法预测的,所以我们要在设计结构中考虑到这些因素的出现,分析出这些不确定性和未知的因素条件,以避免突发现象。地震的破坏很大,面对它的随机性和未知性,进行对建筑物的抗震设计结构时要注意到对结构体系和空间结构的重视,这样才能更加的保证建筑物的抗震能力和指标,才能真正的对建筑物的抗震能力实现新的创新和发展。
2 工民建结构抗震及应用
2.1 工民建抗震结构的设计步骤
根据不同地区的地理条件和地震发生的概率等,有效的对工民建结构进行设计,根据抗震结构和发生的概率等来作为依据,设计出符合条件的结构方案,通过对抗震强度、弹性位移、抗震构造等一系列的抗震结构验算及研究分析,以此来确定抗震结构的真实可靠,同时,根据地震的弹性作用和地震荷载组合效应等来确定不同的结构抗震的设计和标准。
2.2 关于地震中墙体抗震强度的验算
各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值,应按下式确定:fVE=ζNfV,式中 fVE――砌体沿阶梯形截面破坏的抗震剪强度设计值;fV――非抗震设计的砌体抗剪强度设计值;ζN――砌体抗震抗剪强度的正应力影响系数。砌体强度正应力影响系数,为对应于重力荷载代表值的砌体截面平均压应力。
关于墙体抗震强度的验算方法,我国的《抗震规范》应经有了相关的要求和说明,规范中强调了特别是砖砌体,更适合采用主拉应力强度理论,他进一步强调了在地震的过程中,房屋特别是楼房,这类的多层房屋的μ宥蓟岵生交叉裂缝,因为墙体中的主拉应力超过本身的主拉应力强度,这便引起了这一状况;而对于混凝土的小砌块的墙体来说,更适合于采用剪摩理论,当-砌体剪应力达到了它的抗剪强度时,砌体将沿剪切面发生剪切破坏,它认为砌体抗剪强度与正应力成线性关系。
2.3 结构抗震计算的原则及方法
结构抗震的过程中,在验算水平地震作用效应时,在我们设计的建筑结构的两个主轴方向要分别考虑这两个主轴的水平地震作用,并且我们应该进行抗震验算,我们的结构建筑不同方向的水平地震作用需要各个方向抗侧力构件来进行承担。而一些斜交抗侧力构件的结构,当它们的相交角度大于15°这时我们需要分别计算出它们的每个抗侧力构件方向的水平地震作用的情况,特别是一些结构质量刚度的分布明显不对称,那么我们就要考虑双向水平作用下的扭转,我们需要调整地震作用效应的方法;8、9度的大跨度、长悬臂结构,9度的高层建筑,我们要考虑竖向地震作用。
计算方法则是高度不超过40m的情况,结构是要以剪切变形为主的,质量刚度分布的较为均匀的或者近似但只点体系的,我们会运用底部剪力法等简化方法。而其他的一般都运用振型分解反应谱法。而对于那些特别不规则的、超高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。
3 结构抗震设计的发展前景
近几年来,地震的频繁发生,使得我国加大了对结构抗震设计的重视,结构抗震设计理念已经有了很大的发展和改变,从传统的以硬抗为标准的设计理念发展到了现如今以柔抗为理念的抗震设计理念,这些都是通过对控制、隔震和减能等方式来进行的抗震结构设计体系,这些方式能够有效的达到真正的抗震效果和目的,通过“以柔克刚”的方式来实现建筑结构的抗震设计,从而使得这个设计理念得到了更多人的重视和应用。
4 结束语
总而言之,通过对经验的总结和先进技术的探讨,我们要随之跟上时代的发展和进步,改变传统的抗震结构设计理念,实现新的设计理念,从思路上转变抗震体系的思想。同时,要充分的保证建筑物的抗震质量和抗震能力,使使用者能够对建筑物放心。这就需要我们更加的注重抗震理念在建筑物中的实现和应用,要着实的研究抗震能力和效果在建筑物中的体现,通过对结构设计中的抗震特性和隔震效果等来对抗震能力有更进一步的提高。在设计上有新的改变和突破,提升对理念的理解能力,转变传统的思路模式,实现新的抗震技术手段和措施,使我们的建筑物抗震计划实现新的发展,为广大居民提供一个舒适安心的居住空间。
参考文献
[1]许桂忠.工民建结构抗震技术的探讨[J].科技与企业,2015,02:119.
[2]徐丰莲.工民建结构抗震技术的探讨[J].城市建筑,2013,24:73.
[3]杨岚.对我国工民建结构抗震技术的研究[J].黑龙江科技信息,2011,11:233.
[4]张帆.混凝土结构影响钢结构安装因素与解决方案[J].科技风,2011,02:166.
一、数字媒体应用对艺术设计带来的变化
(一)数字媒体应用提高了艺术设计的广泛参与性
数字媒体应用在艺术设计中,最大的益处是提高了艺术的广泛参与性,使艺术不仅仅是专业人士的特长,更成为了普通大众都能参与其中的娱乐。这也真正符合了艺术的定义。艺术是人类以情感和想象为特性,通过审美创造活动再现现实和表现情感理想。通俗的说,艺术也就是人的知识、情感、理想、意念综合心理活动的有机产物,是人们现实生活和精神世界的形象表现。而传统的艺术,如雕塑、油画、书法、文学等,这些都需要通过专业的学习,才能被专业人士利用借以表现内心世界和现实世界。对于普通大众,难以通过艺术的手法表达情感和想象。
但是,数字媒体技术的出现和应用改变了这一现象,其为普通大众提供了艺术设计的途径,使未经过专业训练的普通大众也可以参与到艺术设计过程中。例如计算机绘画技术,通过提供一些图像处理工具、图像特效模式,可以使人们在短时间内利用画图工具实现绘画创作,使普通人可以利用绘画表达内心世界和反映现实生活。再例如数码相机的出现,大大降低了对摄影者摄影技术的要求,使没有摄影基础的普通大众都能创作出精美的照片。
(二)数字媒体应用为艺术设计提供更多灵感
数字媒体技术具有较强的虚拟性,这为艺术设计提供了更多的灵感和思路,开拓了艺术设计的想象空间。艺术家可利用数字媒体技术在艺术设计完成前模拟艺术场景,模拟的艺术场景可为艺术家提供更多的灵感去改善艺术作品或创作艺术作品。例如,在房屋设计过程中,利用计算机模拟进行房型、装修配色的模拟可以帮助设计师找到最佳的设计方案。
同时,数字媒体技术作为当代艺术设计的重要辅助工具之一,由于其灵活性、虚拟性,降低了艺术设计过程中的成本损耗,也为艺术家提供了更多的艺术方案去尝试,促使了新的艺术灵感的出现,也促进了艺术设计的创新。
二、数字媒体应用为艺术设计带来的隐患
(一)艺术作品对数字媒体技术过度依赖
艺术作品是艺术家通过审美创造活动再现现实和表现情感的工具。艺术作品是有灵魂的,它反映了艺术家的情感和理想。同时因为艺术作品的审美需求,它应该是兼具美感和灵魂的。数字媒体技术通过特效手段、高科技提供了一条快捷途径创造美感,因此被广泛应用于当代艺术作品中。比如随着3D技术的出现,大量营造视觉冲击效果的影片纷纷上映,这些影片在给人们创造了短暂的视觉享受后,由于缺乏灵魂性,难以带来思想的共鸣,引起人们的思考,这些艺术作品并不能称之为真正的艺术作品。
随着生活节奏的加快,一些艺术公司或艺术工作人员试图在短时间内批量生产艺术作品。美感是艺术的表象,灵魂和思想是艺术的本质,但本质一般很难在较短的时间内被人们发现并欣赏。因此过度依赖数字媒体技术创造一些具有美感的作品,成为了当代艺术作品的一个发展趋势。但这个趋势是不容乐观的,这个趋势使真正的艺术作品淹没在大量虚假的艺术作品中,并使一些艺术人员不去花时间花精力提升自己,钻研真正的艺术。最终造成了艺术作品质量的下降。
(二)艺术作品泛滥、严重商业化
当代世界对经济发展的重视,也对艺术的发展造成了重大的影响。而在经济利益的刺激下,利用数字媒体技术创造艺术作品成为最受欢迎的方式,被大量艺术公司应用和吹捧。经过高科技技术特效包装的电影、电视剧成为最受欢迎的艺术作品,利用计算机绘画技术制作的漫画、网络游戏也成为最受商家和消费者喜爱的艺术作品。而油画、雕塑、文学这些真正的艺术作品却只得到少数人的赏识,商家也不愿意在这些较为冷门的艺术作品上投入太多的资金支持。
这种在经济利益推动下的发展趋势影响了艺术设计的多样性发展。一方面,艺术设计趋向于大众化、商品化、利益化,使艺术的本质掩盖在大量金钱和技术包装的伪艺术下;另一方面,艺术设计趋向于同一性,大量没有灵魂经过数字媒体技术生产的艺术作品,像是一个个的复制品,缺乏新意和创造力。
关键词:桥梁工程;抗震设计;现状;展望
随着我国经济的迅猛发展以及贸易的自由化,我国兴建了大量的高等级公路及城市高架桥等工程,目前国内桥梁设计均参考90年代制定的《公路工程抗震设计规范》,但随着科学技术的发展,以往的规范中已经出现了众多不适应桥梁设计方面的条款。因此,我国桥梁工程抗震设计研究正在积极进行并取得了重要的成果。若桥梁抗震做的不好,那么一旦发生地震将会产生灾难性的后果,不仅对于交通发展产生严重的影响,同时也不利于我国经济社会的安定,造成的巨大损失可能会引起经济瘫痪。因此,我们有必要进行桥梁抗震设计的研究工作。
1桥梁工程抗震设计研究的现状
1995年,日本阪神发生了大规模的地震,造成了不可估量的经济损失,因此,日本有关建筑设计技术人员对结构性抗震问题进行了深入的研究。因此,在房屋设计或桥梁设计中,日本就十分重视结构抗震这方面,并重新编写了桥梁设计规范,以防止在发生地震时,桥梁发生倒塌现象,给人们带来生命财产损失。与此同时美国也进行了桥梁抗震设计规范的重新编写工作,新的设计规范在设计手法、设计思想、设计程序以及设计细节方面都有了重大的突破,对于增强桥梁抗震设计的规范性意义重大。我国也认识到了桥梁抗震设计的重要性,进行了一系列的理论和实践研究,修订了桥梁工程抗震设计规范。结构性抗震的基本思路作为桥梁设计最为重要的一个方面,有利于实现桥梁设计的科学合理,减少因地震带来的桥梁损毁现象,因此,无论是哪一个国家进行的理论研究,都是以结构性抗震为理论基础的。桥梁的结构性抗震设计主要包括两个方面:功能设计和安全设计。例如,在桥梁工程中防水处理技术是施工建设过程在最为重要的一个环节,直接影响了桥梁的设计质量和安全使用。但是,在很多时候由于防水技术的落后,施工过程中出现了漏水的情况,给工程建设带来了很大的麻烦。另外,由于不合格防水材料的使用,也使得工程施工过程中常常出现漏水的现象。这时由于衬砌结构与地表土壤直接接触,在遇到水分等其他物质时,容易发生化学反应,使得衬砌结构被侵蚀,衬砌结构的损毁使得桥梁表面的保护膜被破坏,桥梁的稳定性也将受到影响。鉴于以上情况,我国在借鉴国外先进技术规范、提升技术要求的同时,应加强施工质量监管,与此同时还要提高桥梁的防震性能。在设计、施工阶段国家应结合地区实际发展状况及桥梁施工发展历史制定相关规章制度,严格规范施工人员施工过程、施工材料使用标准,加强建设行业管理等活动,增强施工人员及全体社会成员的安全意识,规范地震事故预防措施。同时,桥梁抗震设计要结合实际的施工状况,以提高桥梁的实际抗震性能。
2桥梁工程抗震设计的展望
2.1抗震设计标准
抗震设计标准在桥梁工程抗震设计中具有十分重要的作用。在以往的研究历史中,众多专家以及技术人员得出一个结论:在遇到较小规模的地震时,桥梁不易发生损毁,中等规模地震发生时,桥梁会发生一定程度的结构性损毁,但是若地震规模较大,桥梁结构将会受到极其严重的损毁,从而对桥梁整体构造产生致命性的打击。因此,专家在进行桥梁工程抗震设计时,要考虑到该地区可能发生的地震等级。因此,在进行桥梁工程抗震设计之前,要对所在地区的自然环境进行考察,并且桥梁设计的每一个步骤都要严格按照设计规范进行[1]。在进行抗震设计标准的确定时,要分阶段进行考察,同时,标准的制定要随着桥梁施工实际状况及时作出调整。因此,在未来的发展中,有关桥梁设计人员要不断对桥梁设计规范进行补充、发展,制定新的设计思路,进行设计创新。
2.2延展性和位移设计
传统的桥梁工程在进行防震设计时往往将强度设计作为首要考虑的因素,从一方面来看,保证和提高强度设计有利于增强桥梁的抗震能力;但从另一方面看,强度指标并不能完全体现桥梁的抗震性能。因此,在进行桥梁工程抗震设计时,还要考虑桥梁的延展性和位移设计。在进行桥梁的延展性和位移设计时,要使用非弹性的结构参数加以辅助,同时,设计时也可利用位移直接作为设计参数。因此,在未来的发展过程中,设计师要不断对位移参数进行丰富,不仅增强桥梁工程的强度性能,也要把桥梁的延展性和位移作为设计的重点。
2.3减震和耗能设计
桥梁在设计时需要考虑到其材料的消耗,这不仅关乎桥梁建设的成本,也直接关乎桥梁工程所带来的经济效益。在抗震设计方面,桥梁的减震功能是十分重要的,未来的桥梁设计应该将减震性能的高低作为衡量桥梁工程抗震设计水平的重要标准。因此,相关设计人员要在节省施工设计材料、原料的同时,增强桥梁的减震性能和减少耗能。
2.4构造细节
就目前我国桥梁抗震设计发展现状而言,桥梁抗震设计中的许多细节还不能加以数据化、具体化,影响了桥梁抗震设计的精度和准确性。国外许多国家已经对桥梁的抗震设计的细节提出了详细地要求,并对细节设计进行了量化,制定了构造细节模型。例如,衬砌工作作为桥梁工程建设的基础性环节,设计人员要足够重视,提高衬砌设计水平,采用科学的方法防止衬砌受到腐蚀,同时对于衬砌出现的结构性问题要进行及时解决[2]。当衬砌已经无法满足抗震的要求时,要及时进行拆除或直接注入注浆以提高衬砌的稳定性,从而保证整个桥梁的稳定性。
3结语
综上所述,目前桥梁工程抗震设计研究在取得重要进展的同时,也存在许多不足之处。因此,相关技术研究人员要加强技术研究力度,从抗震设防标准、延性和位移设计、减震和耗能设计、构造细节、桥梁结构基础抗震设计等方面对桥梁工程抗震设计进行创新,以此增强桥梁抗震性能,减少地震发生所造成的经济损失和社会隐患,稳定社会秩序,促进我国交通运输业和经济贸易的发展与繁荣。
参考文献
[1]陆本燕.基于性能抗震设计理论的桥梁结构性能量化指标研究[D].长安大学,2011.
关键词:房屋结构;设计;问题
Abstract: building structure design is a systematic and comprehensive work, is the premise and the basis for building construction, design work ok or not directly related to the construction quality and cost. The current building structure design there are still many problems, deepen our understanding of the current building structural design of common awareness of the problem and research, to solve design problems, prevent the construction quality problem, the building has a higher level, more reasonable and more economic structure. This paper building structure design of common problems have been analyzed, and hope to play a reference design workers.
Key words: building structure; Design; problems
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
一、地基基础问题
(一)有软弱深厚的淤泥土层时,忽略水平力的影响。
有软弱深厚的淤泥土层时,柱下桩基础不仅要计算桩承台水平位移对上部结构的影响,而且要验算桩基在水平推力作用下其水平承载力能否满足要求。
桩基持力层选择不妥,如选择液化土层作为持力层。
持力层应为稳定的、非液化的、压缩性小的、承载力相对较高的土层。如粘土、粉质粘土可作为摩擦桩的持力层;密实的砂土层、岩层可作为端承桩的持力层。
对存在液化土层的低承台桩基验算时,单桩承载力根据现场静载荷试验确定,桩承载力没有考虑液化土层的影响。
抗震验算时单桩竖向承载力可参照《桩基规范》JGJ94第5章的相关规定要求扣除液化土层的侧阻力部分;或按《抗震规范》GB 50011第4.4.2条和第4.4.3条对低承台桩基进行抗震验算。
地下室单桩竖向承载力特征值直接取用静载荷试验确定的特征值,导致承载力偏大,埋下安全隐患。
用于静载荷试验的桩顶是在自然地坪处,对于地下室的桩基,其单桩竖向承载力特征值应为试验结果扣除地下室深度范围的桩侧阻力,即试桩加长部分的桩侧摩阻力。
挖孔桩的桩长不论长短,单桩竖向承载力均考虑桩侧阻及端阻。
一般情况下,支承在微风化岩层上长径比L/d<5的端承桩,只计端阻,不计侧阻,支承于其他土层上的桩,可计入侧阻及端阻,但有扩大头的桩其扩大部分及以上2d范围内不计桩侧阻力。
二、钢筋混凝土工程存在的问题
房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值。现行的规程、规范给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。个别高层建筑房屋设计高度和高宽比均超出规定限值,且无可靠的设计依据,在抗震设防区也没有采取有效的抗震加强设计,给结构抗震带来一定的隐患。
结构布置不合理,体型不规则。结构的合理布置使结构尽可能“规则”,是抗震概念设计中的十分重要的环节,这里的“规则”包含了对建筑的平立面外形尺寸,抗侧力构件布置质量分布,直至承载力分布等诸多因素的综合要求。由于引起结构不规则的因素太多,特别是对于复杂的建筑体型,很难一一用若干简化的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。如建筑抗震设计规范和钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程,仅规定了规则结构的准则,没有对规则与不规则作出定量的划分,也没有对不规则结构作出相应的设计规定。由于缺乏规范依据及相应的设计规定,加之对结构抗震概念设计缺乏应有的了解,有些设计人员往往对结构规则性难以把握,有时甚至听任业主和建筑师的要求。在实际工程中出现了不少规则性很差、对结构抗震十分不利的高层建筑。
配筋构造不合理或不符合有关规定。屋面梁配筋太少。结构建模时, 设计人员图方便,屋面梁直接拷贝下层梁的尺寸。由于屋面梁荷载较小,计算结果配筋不多,这样屋面梁在温度变化、混凝土收缩和受力等作用下因配筋率过低而导致裂缝宽度较大。受扭屋面梁缺少必要的腰筋。对于一般的梁,为了保持钥筋骨架的刚度, 也为了承受温度和收缩应力及防止梁腹出现过大的裂缝,一般构造设计时会在梁腹板高度大于450mm时加设腰筋,其间距≤200mm,然后拉筋勾连。对于受扭构件,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第10.2.5条第二款规定,其纵向受力钢筋的间距不应大于200mm和梁截面短边长度。对于设置悬挑檐口的屋面梁,在结构设计中误等同一般梁,未按受扭构件设计配筋。
三、楼板设计问题
楼板是建筑工程的主要承重构件,它将楼面、屋面的荷载传递到周围的墙或梁上,因此楼板的设计问题必然关系到梁、墙、柱等构件的安全,若对整个设计考虑不周就会出现质量问题,埋下安全隐患,楼板设计中常存在以下问题。
(一)设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板作用单向板进行计算。使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋,造成配筋严重不足,致使楼板出现裂缝。
(二)楼板承受线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑中,常常在楼板上布置一些非承重隔墙,故大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行楼板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以楼板的总面积。另外,楼板上隔墙顶部处理时常采用立砖斜砌,砌体顶紧上部的楼、屋面板,这样会给上部的楼板增加中间支承点,使其变为连续板。支承点上部出现负弯矩,而在楼板的设计中又没考虑该部分的影响,致使楼板顶出现裂缝。
(三)双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩,双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放,短跨方向的跨中钢筋应放在下面,长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面,计算时应用两个方向的各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小d(d为短向钢筋的直径)。有的设计得为图省事或对板受力认识不足,而取两个方向的有效高度进行配筋计算,致使长跨有效高度偏大,配筋降低,使结构构件存在的质量隐患,甚至出现开缝的现象。
四、结构缝设置不合理
结构缝设置不合理,缝宽度不足。对于超长建筑物,为减少温度变化对结构的不利影响,合理地设置伸缩缝是必要的。有些设计人员用后浇带代替伸缩缝,其实这种做法存在一定的问题。因为后浇带仅能减少混凝土材料干缩的影响,不能解决温度变化的影响。后浇带处的混凝土封闭后,若结构再受温度变化的影响,后浇带就不能再起任何作用了。对于不能或不便设置温度伸缩缝的超长结构,除留设施工后浇带外,还应采取其它构造加强措施,如加强顶层屋面的保温隔热措施,对受温度变化影响较大的部位适当配置直径较小、间距较密的度筋,或采用预应力混凝土结构等。
五、结构的抗震等级
在工程设计中,多数房屋建筑按其抗震设防分类属于丙类建筑,如民用住宅、办公楼及一般工业建筑等,其抗震等级可根据烈度、结构类型和房屋的高度,按《抗震规范》确定。而对于电讯、交通、能源、消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆、大型零售商场等公共建筑,应当根据《建筑工程抗震设防分类标准》确定其中哪些建筑属于乙类建筑。对于乙、丙类建筑,其地震作用均按所在地区抗震设防烈度计算。对于乙类建筑,一般情况下,当抗震设防烈度为6―8度时,抗震设计措施应符合所在地区抗震设防烈度提高一度的要求。所谓抗震设计措施,在这里主要体现为按所在地区设防烈度提高一度,由《抗震规范》表6.1.2确定其抗震等级。例如,位于6度地震区(如北京)的乙类建筑,应按7度。
结束语
建筑结构设计就是建筑结构设计人员对所要施工的建筑的表达,本文针对建筑结构设计中需要注意的问题进行探讨,希望对结构设计者在进行具体建筑设计中,能够具备扎实的理论知识,再加上灵活创新的思维和严肃、认真、负责的工作态度,保证设计工作高质量的完成,为房屋建筑质量提供保障。
参考文献
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关键词:绿色房屋;建筑结构;设计分析
中图分类号:TU318文献标识码:A 文章编号:
随着社会对环境问题的高度重视,我国建筑行业要想加快发展,就要严格按照绿色建筑设计基本原则,优化建筑结构选型,降低能源和资源消耗,推进建筑产业及相关产业的发展,进而促进建筑行业的可持续发展。
研究背景
建筑业作为资源与能源消耗量大的产业,其所造成的环境问题也日益突出,能源、资源的枯竭以及环境恶化已经严重威胁到人类的生存与发展。因此,在这个社会背景下,绿色建筑理念应运而生,随着时代的发展和建筑业的发展,绿色建筑理念也不断地渗到实践当中,目前绿色建筑已经成为当下建筑行业的发展趋势。尤其是在当下经济、社会、文化快速发展的情况下,大量高层建筑建设而成,其所消耗的资源对环境所造成的负荷也不是巨大的。为此,我国建筑行业要想可持续发展,就要坚持可持续发展原则,合理运用平衡原理,加强对建筑结构的整体设计,充分体现环境、建筑以及科技的统一发展。
二、设计思路
绿色建筑结构设计除了要满足国家规范设计,还要顺应绿色理念,配合以下特性,具体可以从以下方面入手:
结构选型
从重构件材料来讲,我国建筑房屋结构体系主要分为四个结构体系,即砌体结构、木结构、钢筋混凝土结构和钢结构,以下作具体的说明:
砌体结构,并且包含粘土砖砌体结构,主要指的是砌块结构,不论是从地方标准,还是从绿色建筑标准来讲,相关规章制度中都均对粘土砖制定了禁止使用的条文,同时,这也完全条例我国的耕地保护政策。因此砌体结构主要采用的是矿渣、工业废渣、 砖渣制作而成,既可以节约资源,又可以加强对废物的重新利用,因此,在绿色房屋建筑结构体系设计中,砌体结构是值得倡导的结构体系。
木结构,从绿色建筑结构理念的本质而言,木结构可以说是最为理想的建筑结构,其主要取材直接,且可以循环再生,同时,在建筑施工时,便于安装和拆卸,既节约能源,而且无破坏、无污染,更为重要的是可以该结构的应用能够直正做到与自然和谐。若是从结构设计角度来分析,木结构的抗震性能好,自重轻,可以说是安全性与舒适性的有效结合体。但是从我国国情角度出发,我国人口多,森林覆盖率小,木资源相对缺乏,加上木结构使用局限性高,无法适应密集型的城市发展。
钢筋混凝土结构,在我国的建筑结构体系中,该结构仍旧是作为主导结构,混凝土结构住宅节能率为53.52%,虽然一些专家明确提出其并非绿色建筑结构,这也成为绿色建筑结构设计首要问题。当前建筑结构设计师应该充分考虑如何降低和减少钢筋混凝土结构对环境的影响,提高结构的耐久性,延长结构使用寿命,优化结构体系设计,通过对多种方案对比分析,确保结构设计的合理性,积极探讨绿色建筑结构形式,如当前大跨度预应力、空心楼盖结构等新型结构形式的应用。
钢结构隶属于绿色建筑结构体系。在建筑设计中,钢结构由于抗震性能好、自重轻,尤其是轻钢结构,其主要的结构材料主要采用可重复可再生的材料,不仅对环境污染少,且施工周期短,节能率为56.06%,可以说是一种典型的绿色建筑结构。从未来建筑结构的长远发展状况来看,钢结构体系的应用将成为未来中国绿色建筑的主要结构体系。比如安哥拉安居家园住宅项目采用杭萧钢构钢结构住宅体系,上部15层的纯钢结构住宅,该型住宅建筑面积15953.43m2,方案建材生产总能耗4892.5tec,单位面积能耗为0.109tce/m2,比混凝土结构住宅减少耗能11.9%。
结构构件
建筑产业化发展,使得结构构件的制作和工业化生产成为发展必然,同时,国家和政府也将结构构件工业化生产作为绿色建筑设计标准和评价指标以及绿色建筑的主要内容。目前我国的钢结构仍旧于探索研究阶段,可以却是最适应建筑产业化的结构体系,并且能够满足产结构设计的集约化和社会化供应需求。比如当前预制装配式混凝土结构,不仅节能环保,而且优质高效,在这个背景下,结构工程设计师必须要以结构构件的产业化发展为主导,结合当下的现场装配需要、生产工艺需要,做好结构构件的绿色设计,既要保证各个构件之间良好的连接性,又要保证构件质量和减震性能。
3.结构耐久性
在建筑结构设计中,结构耐久性也是一个非常重要的环节,同时,也是确保正常设计、正常使用、正常施工的的根本条件。为此,结构设计师要在规定的时间内,满足结构的预定功能,延长结构使用周期。在具体的设计中,结构的耐久性主要体现在耐火材料的使用以及防腐材料的应用上,因此,设计师要按照《钢筋混凝土结构设计规范》,综合所有设计要求,全面提升结构的耐久性,具体的耐久性实施方案如图1所示:
图1 实施流程图
三、设计方法
充分利用新型材料
绿色建筑材料系统是满足建筑节能,环保,生态的需要。从本质上,绿色建筑结构体系的设计对于建筑材料的性能要求是相对苛刻的,多数的天然材料均无法满足绿色结构设计要求。因此,一些新型材料应运而生,一些传统的建筑材料也得到新的发展。如轻骨料混凝土、高强度混凝土、纤维混凝土等新型材料,由于他们具有自重轻、高强度、抗拉强度强等特点,被得到了广泛应用,并且取得了良好的应用效果。又比如铝合金、钢材等金属材料的应用了不断向着强度更强、重量更轻、热绝缘性好的方向发展,当前我国建筑结构体系设计中所应用的高强钢筋屈服强度可以达到550MPA以上,并且通过天然材料与新型材料的结合,这些为绿色建筑的发展创造了良好的条件和基础。
2.加强节能技术应用
绿色建筑结构设计,最为主要的目的和任务就是节能。一般而言,建筑结构节能主要体现在两个方面:一是设计生产中的节能,一是使用中的节能。因此,设计师要不断应用一些节能技术,有效地应用到结构设计中,降低建筑能耗,提高建筑性能,比如建筑结构的保温性能,可以采用新的材料、新节能技术以及新的墙体结构,加强热绝缘和控制冷风渗透,同时,考虑到其他部分新技术的应用,积极引进先进要并制造工艺和无污染环境的生产技术,从而全面提升建筑的保温性能,以此来达到绿色建筑结构设计标准和要求。
3.利用可再生绿色能源
目前,在绿色建筑中得到最广泛利用的可再生绿色能源就是太阳能。这与建筑结构体系的绿色设计有着直接的关联。比如在设计时,建筑房屋屋顶部分要吧采用太阳能集热设施部分代替,不仅可以节约投资,而且具有良好的防水隔热作用。因此,在绿色建筑结构设计中,设计师要太阳能与建筑结构设计结合起来,一方面,可以保证设施与建筑房屋设计的一体化,提高建筑整体的美观性,另一方面,可以体现各类住宅的特点,成了独特的建筑景观。
结语:
绿色房屋建筑与传统的建筑不同,最为基本的要求就是投资控制要严格,在确保经济性的情况下,提高建筑的品质,从而有效地满足建筑可持续发展要求。 因此,结构设计师必须要充分利用绿色建筑设计理念,全面渗透到结构构件工业化、结构体系以及结构耐久性等各个方面,同时考虑结构设计的节材、环保、施工安全等因素,进一步优化结构设计,最终通过技术、经济、资源的系统分析,获得最佳的结构设计方案。
参考文献:
[1]赵宏伟.房屋建筑结构设计体系选型及抗震设计探讨[J].山西科技,2012(05)
2010年在哥本哈根召开的世界气候会议让全世界的人都清晰的看到了地球的现状,低碳和节能这两个紧密相连的概念再一次成为了热门的话题。而在建筑的设计中,供热与采光能源消耗较为集中,自然也就成为了两大节能重点。但在我国的建筑设计理念中,常常有意无意的忽视了采光设计的节能效果,更多的考虑的是其美学效果,导致在一些建筑中,明明当地自然光条件较好,却没有利用,反而过多的使用了人工光源。
数据表明,照明的能耗实际上在建筑能耗中占有很大的比例,中国总用电量中,有12%是照明用电。而另一方面,太阳光却是一种众所周知的零消耗、零排放的清洁能源,在现有的很多设计中都考虑了利用太阳光为建筑供热,却没有考虑到采光的问题,显得本末倒置。从另一方面讲,充分的利用自然光可以让建筑的使用者获得一个更加舒适的室内环境。我们设计的目的是能够让自然光无论在任何天气都能渗透到建筑物内部,并在这一过程中避免过多地吸收直接或反射的眩光,避免不必要的阴影和光照过度等照明不匀现象。在这样的自然光的充分照明下,在建筑内的人会获得一种与室外自然环境相融合的感觉,无形中也扩大了建筑空间的心理感受。
在具体做法方面,利用日光直射和天空漫射光进行建筑天然采光是节能设计的有效方式。下面我们就从被动和主动采光两个方面探讨一下建筑设计中的采光节能问题。
1.被动式采光设计
被动式采光设计是我们建筑设计中传统的采光设计方式,它是在充分考虑建筑所处地域周边环境,四季光照以及功能性要求的基础上,通过对建筑固件,如直立窗、天窗、玻璃材质隔断、光反射板、百叶窗以及室内表面的一次性设计,最大限度的利用建筑在各个时段可能获得的自然光进行照明。
举例来说,在窗户的选用方面,大部分的现代建筑都在使用一种中空玻璃,即在2片玻璃之间有一个空气层,这样的设计很好的解决了建筑内外温度和声音隔离的问题。而我们也可以利用这个设计来加强建筑的透光量。如在一些窗户夹层中,装有百叶、棱镜或者光传输纤维,这些部件可以控制日光在屋中扩散的范围和亮度。而在材质上,具有光谱选择性的建筑玻璃可以筛选太阳光的广谱,过滤掉会发热的红外线以及晒伤皮肤的紫外线,引入可见光;而在比较寒冷的气候条件下,使用低辐射涂层的窗户可以将热量反射回建筑内部保持室内温度。建筑内部的天花板和墙壁都可以成为建筑照明系统本身的一部分,因为其表面可以起到漫反射的作用帮助日光渗透到建筑中更深的内部空间。因此,为了提高建筑物的内部整体亮度。天花板应有较高的反射率,墙壁表面也应该是浅色。而同样的,避免深色的家具也可以使室内的亮度均匀性更舒适,建筑物外部周边的浅色地面可以提高向上反射到窗户和室内天花板的光量,并且还会调整光线的颜色。
2.主动式采光设计
主动式采光是一种基于机械自动化和光敏传感技术的一种高科技采光设计,近几年才在世界范围内普及,多用于高级大型建筑的设计当中,因为这些建筑通常对照明的强度和质量需求都较高,主动式采光设计帮助保证这些建筑的充足采光并对引入其中的光线进行强度和角度的智能调整,以达到理想的美学效果。
主动式采光设计中,发明最早、运用最广泛的是能够跟踪太阳角度进行反射的定日镜。定日镜的表面成碟形,装有一个连通着脉冲电动机光传感器,其工作原理是光敏传感器将其感受到的日光变化传给电动机,变为电信号后传给主控电脑,电脑中的程序分析这些信号后,根据其所提供的信息调整主反射镜,跟踪太阳的变化角度,最大限度的在白天捕捉和利用太阳光,保证建筑物内部的照明需求。而当光线被捕捉到会使用具有高反射性能的光管将光线分配到建筑物需要的地方。建筑中的各种光学构件,例如玻璃幕墙、百叶窗、遮阳板、天窗等,在不同的季节也可以通过手动或由电脑控制的方式来调节部件的性能或角度,由此控制太阳光和热进入建筑内部的多少。但是,这一装置有它的缺点,那就是主反射镜由于完全暴露在室外,没有任何遮蔽设施,不仅容易为自然现象所破坏,即便日常护理和清洁也必须十分频繁,否则主反射镜上面的灰尘和污垢就会影响反光效率,降低进光量,而传感器上的灰尘则会使装置灵敏度减低,甚至导致失灵。为了解决这一问题,学界正在开发一种可以直接安装在建筑外墙上作为直立窗的材质,这种窗户的材质具有微叠层,可以主动响应外界环境的变化,主动地控制进入建筑内部的日光和热量的强度变化。
3.节能采光设计中的问题
在我国进行采光的节能设计时,我们首先要注意的问题是供热节能和采光节能的矛盾问题,因为很多时候,充足的进光量所带来的是室内温度的大幅度升高,这在一些本身就很炎热的地区就加重了夏季空调制冷的能量消耗。在我国一些地区,尤其是长江流域,由于其处于亚热带和温带交界处,夏季十分炎热而冬季却潮湿寒冷,如何恰当的同时满足这一地区居民的采光和室内温度要求,成为了设计师面对的一个难题。想要解决这个问题,就要在设计时充分考虑各种因素,通过设计技巧的综合运用,达到理想的效果。
在建筑的整体布局方面,合理的朝向布局才能保证建筑适宜的光、热环境。我国地处北半球,保证日照建筑理应南向布局。从太阳热辐射分布看,南向布置冬季日照最多夏季热辐射最少,并且我国大部分地区夏季主导风为东南向,所以南向的房屋既可以保证充足的光照,在夏季又有足够的通风量以维持舒适的室内温度。综合分析保温、隔热、日照和通风,南向布局利于冬季保温夏季防热的节能要求。
而从建筑整体构型角度,太阳对建筑外表面的辐射热和直射光极大地影响建筑室内光、热环境能耗,建筑体型优化是建筑节能设计的重要方面,建筑的长宽比越大,得越热多。在我国南方,夏季防热是节能的主要工作,单独考虑这一点,建筑应该采用长宽比小(即小面宽大进深) 的体型,但是这样的设计常常会造成建筑内部的采光不足,而冬季又会造成屋中阴冷的问题。笔者在这里提出一个理论上可行的设计思路:即,将房屋设计为南向浅进深,但在屋顶或每一层窗沿上方设置大面积遮光板,而地面则采用浅色易反光的材质,利用其高度的漫反射保证房屋内的进光量,而在多层建筑中,每一层的遮光板也都可以成为上一层的采光设施。在由室外采光设施将光线反射到室内后,室内的天花板和墙壁也都要进行高反光率的材质个色彩配合,让光线尽量进入房屋身处,提高室内的整体明度。这样就既充分的保证了房屋的受热面积,有保证了房屋充足的采光量,做到了供热采光双向节能。
4.结语
总而言之,在节能环保理念下的建筑采光设计,不再是单纯的照明设计那么简单,而是成为了建筑整体节能设计的一部分,要与房屋的其他系统综合考虑之后进行设计。这就要求设计书具有一个系统、整体的思维方式,为营造各方面都适宜的人居环境。
参考文献
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【关键词】节能减排;建筑给排水;设计
虽然近几年节能减排理念已在我国深入人心,政府也在建筑节能标准制订上作了大量的工作。然而,作为正处于工业化中期阶段的国家,我国住宅建筑节能设计水平不仅在起步上落后于西方国家,而且目前设计思路和节能技术也全面落后于后者,最典型的就是容易忽视的建筑给排水设计。导致这种现状的原因一是房屋设计之初没有节能的意识,导致给排水设计与整个房屋结构的不协调,提高了能耗;二是投资过程中过于注重利润,而忽视了后期使用的能源消耗和费用支出预算;三是某些排水设施在运行中效率偏低,运行管理不到位。进入新世纪尤其是“十一五”以来,我国城市建设飞速发展,大量的高楼拔地而起,这一建筑业快速发挥阶段给建筑节能留下了巨大的空间。从建筑整体规划设计角度出发,在给排水系统的设计利用过程中进行水资源节约利用不仅很有必要,而且是城市管理者和建筑设计人员必须高度重视的。本文分析了市政给排水中水资源浪费现象以及成因,从管网系统设计、管网改造、废水利用等方面提出了建筑物节能减排措施。
1 建筑给排水系统中常见的水资源浪费问题及原因分析
1.1 给水系统问题
给水系统问题主要表现为给水系统超压出流,从而造成的水资源浪费。经调查,目前许多城市市政给排水系统普遍存在着超压出流现象,超出流量的水资源无端被浪费掉,没有产生应有的使用效益。另外,由于这种形式的水资源浪费较为隐蔽,不易被给排水工程人员察觉,持续浪费惊人。
1.2 给排水系统问题
排水系统问题主要是排水系统的管路、配件等处的渗漏。排水系统的管路中,往往由于出现设计不当或材质问题导致管路故障,渗水情况频发。由输水管路引起渗水的维修通常要经过一段时间的处理,生活用水白白流失不仅造成了水资源的严重浪费,而且也严重影响了用户的正常用水。另外,给水系统中管道节点和阀门处也经常出现滴漏现象。由于给排水的管道多设于地下,这种轻微的渗漏情况不易被及时发现,长久下去,对水资源的浪费也是相当可观的。
1.3 热水供应系统问题
建筑内的热水供应是人们日常生活中不可缺少的一部分。但是,由于热水供应系统存在的一些问题引起了人们在使用热水时不必要的浪费。这种浪费现象在冬天尤其严重,流失的大量水资源没有产生任何效益。导致这种现象的原因有很多,比如部分建筑内采用的是无循环热水供应系统;有的建筑内是由于热水器与出水点距离过远,输送管道没有良好的保温措施,导致管道中的水温过低。由于热水供应系统设计问题导致的水资源浪费也是相当巨大的。
2 节能减排角度上的给排水设计
2.1 控制给水系统水压,避免超压出流现象的出现
我国目前的相关给排水工程规范中,考虑到水压过高可能导致给水配件的损坏,对入户支管以及给水配件的最大压力做出了相关的限制性规定。但是,这个水压的限制虽然能保证给水配件的正常使用,却对超压出流现象难以防止。对给水系统水压的限制过于宽松,是导致超压出流现象普遍存在的根本原因。所以,提倡根据建筑的实际情况对给水系统水压进行控制,杜绝超压出流现象的出现。首先应对建筑的合理水压进行测量。市政给排水工程设计时应对家庭入户管的工作压力限值和净水压力值等数据进行充分重视,将供水压力控制到限值之内,避免超压出流现象的出现。二是给水系统中合理采取减压措施。在给排水工程中配置一些合理的减压装置是控制水压的有效措施,能很好的保证水压限值,减少超压出流现象的出现。三是设置减压阀。减压阀可以控制配水点水压,可减少单位时间内的水流量,效果也较为明显。
2.2 提高设计施工质量,选用合格的降耗材料
从目前建筑管网给排水系统问题反映来看,建筑给排水工程中出现最大的工程问题就是管路渗漏。这与工程设计不合理、材料不过关、施工方法不当、工程工艺欠佳等有直接关系。此外,还有部分工程是由于对环境和温度的考虑不足,在温度发生变化时,混凝土拉应力不足,导致管路泄露。所以,要对市政给排水工程的施工质量进行严格控制,采用合理的设计方案,利用合适的施工材料,保证良好的工艺,做到对施工环境的多重考虑。只有这样,才能最低限度的减少给排水工程中的管路渗漏现象,实现水资源的节约。另外,从工程应用的材质来说,针对常见的管道节点和阀门处渗水的问题,提倡淘汰镀锌钢管,采取高科技的工程材料。像高密度聚乙烯、铝塑复合管、铜塑复合管等新型材料,这种材料对出给水管道中连接处的泄露能起到良好的控制作用,有效减少市政给排水工程中的管道泄漏。
2.3 降低热水供应系统的无效浪费
热水供应系统造成的水资源浪费不容忽视,因此必须合理设计热水供应系统,防止无效浪费。一是推广室内热水循环系统,对无循环定时热水供应系统进行相应改造。室内热水循环系统可以很好的减少无效冷水的排放,节省大量的水资源,而且循环的供水系统改造也比较简单,成本也不高。二是合理设计热水供应系统,控制热水器与出水点的距离,进行恰当的管道保温。由管道冷却造成的无效冷水排放现象也是相当严重的。所以建议在对建筑进行设计中,应对建筑内的格局进行到位的考虑,避免给水系统与出水点距离过远,尽量减少可能的浪费。同时应对热水管道采取保温措施,使管道中的热水不至过快冷却,减少水资源的浪费。三是采用高质量的温控装置,避免由调节水温造成的水资源浪费。目前建筑的热水供应系统中,存在着温控装置不够灵敏的问题。温控设置对水温的控制不到位,导致用户多次调试,进而造成水资源的浪费。市场上质量较高的温控装置价格偏高,不易普及,因此建议政府鼓励开发性价比较高的温控装置,从而节约水资源。
2.4 开发中水系统
中水的利用是城市未来发展的必然趋势,建筑用中水就是很好的节能减排措施,因为建筑用中水的来源就是建筑物本身及其建筑小区内的日常生活污水、雨水等,对其经过适当处理好回收后再用于建筑物当中就实现了水资源的循环利用。据调查,使用建筑用中水后,建筑区用水量可实现30%-40%的节约,污水排放量也因此减少35%-45%。不过中水回收系统包含了原水收集、储存、处理及供给等各个环节,当前由于技术的不完成成熟使系统运行效果差且造价较高,因此在设计过程中应综合技术、管理、投资等多方面因素来选择优良的中水处理工艺。
3 高层建筑给排水的节能设计
高层建筑的给排水系统设计应为每幢建筑设计一个独立给水系统,并通过蓄水池水泵水箱减压阀用水点的方式进行供应。此为高层建筑供水较为节能、节地、又方便管理的方案。其不仅能解决市政基础设施跟不上高层建筑发展速度所带来的弊端,防止对市政的给水管网产生冲击;而且能满足《高层民用建筑设计防火规范》当中对于消防的前期贮水量要求。同时多幢建筑可合用蓄水池,并将水池设在地下车库。而单栋则设独立水泵,从而具有灵活、独立、方便管理及有利销售的优点。且水箱供水是解决高层建筑的给水系统节能的问题的一项有效途径。
在不具备延时自闭阀的给水系统中,如果在其给水管的最顶层设置自闭阀,虽然能很好地进行水流控制,但却不能很好地进行气流控制。一旦系统停水时,就会使给水管内积存大量的空气。而系统恢复了供水后,管内的空气就常因被水流压缩到管系顶部从而产生一个压缩空气的区域。此时若有人启动延时自闭阀的开关时,则其中的压缩空气就伴随着水流而喷薄出来,从而造成不良影响甚至破坏其原有的使用功能。因此在设计中适当增加单体建筑的户外控制阀门设置,同时在给水设计中的立管底部给水阀门亦不可少,就能在一定程度上缓解这一问题,并在必要时可由底层人员直接关闭给水总阀来减少排污量。
而其中的热水系统则可由各自的煤气热水器来提供。一般公共建筑热水可由集中热水的供应系统来提供。对于公共建筑而言,加热设备的选择是其热水供应系统核心,在热源充足使可以采用半即热式的汽水热交换器等占地小、体积小、浮动盘管、自控精确、热水出水快、自动过冷、防止军团菌产生、自动除垢等优点的设备。另外,在热水系统设计中,主要是通过温度、压力讯号来实现热水循环泵、对热交换器的热水温度监控、故障处理、启停,其具体实施包括:第一,热交换器的出口温度显示以及超温报警;第二,热水循环泵的运行状态监视以及故障报警;第三,热交换器的定期保养工作;第四,热水循环泵的定期保养工作。
4 小结
我国是世界上水资源平均占用量最少的国家之一,一些城市用水的极度匮乏已经开始制约城市的进一步发展。然而解决水资源匮乏,促进水资源的可持续利用最根本的举措还是在于开源的同时加强节流。从建筑给排水工程角度进行水资源节约是一个必要而且最佳的技术方式。我们要以社会效益、经济效益、环境效益为基准,做到对整个建筑给排水工程进行全局考虑,同时结合工程中的每个细节,将节水意识应用到给排水工程的每个角落,通过采取合适的节水措施、利用先进的科学技术、开发新的水资源等手段,最终实现建筑上得节能降耗。
参考文献:
[1]吴飞.建筑给水排水节水节能方法探讨[J].湖南环境生物职业技术学院学报,2008(04)
[2]蔡宇仕.建筑给排水设计节水措施的探讨[J].山西建筑,2005(11)