时间:2023-03-27 16:38:44
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇建筑构成论文,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
1.1地下室设计中存在的问题建筑结构设计单位在设计建筑结构的时候,必须要加强对地基稳固度的重视程度。地基的质量在很大程度上会受到地下室设计状况的影响,所以说做好地下室的设计工作时非常重要的。从我国很多建筑结构设计企业的发展现状来看,其中还存在不少问题,例如,没有严格要求地下室设计成效;在未详细了解建筑物墙体厚度、混凝土强度、建筑材料性能的基础上,就盲目地开展地下室设计工作,这直接影响到了建筑结构设计工作的可靠性,对将来的建筑工程施工质量而言,埋下了安全隐患。
1.2图纸设计中存在的问题建筑工程的施工步骤都是按照事先设计的施工图纸展开的,所以对于整个施工环节来说,建筑施工设计图纸有着至关重要的作用。可以说图纸设计工作的成效,会对整个直接建筑工程的施工质量产生重大影响。然而,从我国建筑施工企业的施工现状来看,很多施工团队都忽视了设计图纸工作的重要性,采取了不认真的态度对待施工图纸设计工作,使得施工图纸不够严谨,缺乏学科、合理性。例如,在设计各层结构的具体施工图的时候,使用了不标准的图集,也没有弄清楚各层梁、柱、墙的详细构造。
1.3建筑选址中存在的问题我们常说:“万事开头难。”如此可见,要想做好一件事情,就必须要有一个好的开头。这句话运用到建筑结构的设计工作中,也就意味着要做好最基本的结构设计工作。对于任何建筑施工项目而言,倘若选址存在不稳定状况,那么再好的建筑结构也无法为整个建筑工程的施工质量提供保障。当前,在建筑选址中存在的选址缺乏合理性、科学性等问题,直接影响到了建筑施工项目的安全系数,不利于提高建筑施工项目的质量。
2建筑结构设计对策
2.1优化建筑结构设建筑结构设计单位在优化设计高层建筑结构的时候,需要注意几个问题:(1)设计工作要为提高建筑工程的施工质量服务;(2)要尽可能地控制好工程造价,将之设计在可接受范围内。对此,需要建筑结构设计单位,在开展设计工作的过程中,要充分考虑投资商的经济实力和实际的施工需求,权衡建筑项目的施工质量与建筑施工企业投资回报之间关系。所以建筑结构设计单位,要借助“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”的原则,对建筑结构进行优化设计,促使建筑结构设计单位制定的方案可以达到令人满意的效果。
2.2加强沟通与交流建筑结构设计师在开展建筑结构设计工作之前,应该要加强与承包商、投资商之间的沟通与交流,并通过与他们之间展开的交谈活动,了解到建筑工程的具体施工要求,同时充分了解本次到建筑工程的施工基调,对建筑工程的施工现场以及地质条件进行整体把握,明确建筑方每个部门需要注意和配合的地方,将建筑结构设计的基本方案确定下来。
2.3明确参数含义在建筑工程中的有些专业术语难以区分,对于建筑结构的设计师而言,在没有明确参数定义的前提下,开展设计工作,必然会影响到设计质量。理论上而言,参数是没有明确界限的,但是在具体建筑工程施工环节中,每个参数都需要界定实际有效意义,所以设计人员应该明确参数的含义,并在实际的设计工作过程中,对这些参数加以正确利用。
3结束语
我国的高层建筑的设计特点大部分都集中的体现在侧移、结构延性、轴向变形和水平荷载等方面。而在一些竖零件中,由于楼房的自重问题以及楼面的使用荷载,而最终产生的弯矩数值还有轴力仅仅和楼房高度的成正比,另外由于竖向荷载较水平荷载具有的不确定性而具有确定性,所以,水平荷载往往在高层建筑中起到决定性的作用。而由于在水平荷载的作用下的结构侧移变形会伴随着这个高层建筑的楼层高度的增加而渐渐增大,所以,结构侧移都是整个高层建筑设计的关键因素和控制指标。除此之外,结构延性也可以作为高层建筑设计的重要指标。为了保证真个高层建筑拥有足够的结构延性,就需要使其结构在进入塑性变形的阶段时仍然具有较强的变形能力而不会使自身出现倒塌的现象,须在其结构的处理上采取相应的措施。此外,在整个高层建筑的设计中同样不能忽视高层建筑的轴向变形因素的影响。
二、高层建筑的构体系
2.1框架与剪力墙
当施工中单医德框架体系的强度及刚度无法满足施工的实际要求时,就需要在建筑平面的某些适当位置设立相应的增加较大的剪力墙来替代一部分框架,这就形成了框架-剪力墙体系。在受到水平方向力的影响时,框架和剪力墙都需要通过有足够大的刚度的楼板以及连梁组成的协同工作的结构体系。
2.2剪力墙体系
当承受力的主体结构主体部分全部都是由平面剪力墙构件组成的时候,就形成了剪力墙体系。在这种体系当中,一堵剪力墙就能够承受全部的垂直荷载及水平力。而剪力墙体系属于刚性结构的一种,其位移的曲线一般都呈现为弯曲型。而剪力墙体系自身的强度和刚度都很高,并且具有一定的延展性,抗震、抗倒塌等性能比较优越,是一种较为优秀的结构体系,能建的高度大于框架-剪力墙的混合体系。
三、高层建筑结构的相关问题分析
3.1结构超高的问题
在国家新出台的抗震规范和新规范中,对于建筑结构的总体高度有着一定的限制,尤其是新规范当中针对建筑物超高的问题,除此之外将以前高层建筑的高度限制设定为A级高度以外还新设立了B级高度,同时相应的处理措施以及设计方案也都有极大的改变。在工程师进行实际的工程设计工作时,可能出现的由于结构类型改变的问题从而忽略此类问题出现后将导致施工图纸再进行审查工作时未能通过,需要进行重新的设计和召开相应的专家会议来进行确切论证的情况,对工程的工期、造价等等整体规划都将造成很大的影响。
3.2短肢剪力墙设置问题
在新的施工规范中可以看到,对于短肢剪力墙的定义就是墙肢截面的高厚比为5~8的墙体,而且根据相应的实验数据以及工程师自身的经验,对于短肢剪力墙在高层建筑中的应用能力较低,同时也有比较高的限制,所以,在高层建筑的设计施工中,结构工程师应当尽可能的减少采用或不用短肢剪力墙,以避免产生关于设计方面的不必要的麻烦。
3.3嵌固端设置问题
我国目前的高层建筑大部分都自带地下室和人防,正因为如此,这样就有可能会将嵌固端设置在地下室的顶板上,当然也有可能会设置在人防顶板等等特殊位置,因此,就在这个问题的处理上,结构设计工程师经常会忽视了由嵌固端的设置位置不当带来的一些需要注意的问题,比如:嵌固端楼板本身的设计、嵌固端上下层刚度比的上限等等问题,而建筑工程必须要严谨,任何一个细小的问题都有可能在未来造成严重的后果。
3.4结构规则性问题
在当前新旧规范在这方面的规则出现了极大的差异,新的规范在这方面新增加了许多的限制条件,而且,新的规范增加了强制性的条文规定“即建筑不能采用严重不符合规范的设计方案。”因此,结构设计工程师自工作室就必须要注意对待新规范当中的的某些限制条件,以防止出现在施工后期设计图纸设计阶段的工作改动。
四、总结
1.1建筑结构课程的内容较多,从教材出发,课本的主要内容由三大结构组成即混凝土结构、砌体结构和钢结构。而这三大结构课程基本上是相互独立的,传统的教学也是把三大结构按部就班地讲完。但是从当代的建筑工程来看,现代建筑中,钢筋混凝土框架结构和钢筋混凝土框架剪力墙结构在实际工程上被大量采用,而抗震比较差的砌体结构却用得越来越少,所以在这三大结构的教学当中应适当侧重于钢筋混凝土结构的学习,而砌体结构应通过实践教学的方式让学生多学习其构造要求及其抗震规定。而对于以前学时较少的钢结构部分应加强教学的力度和增加学时量,重视钢结构在建筑中的应用。从近几年毕业生所从事的工作看,有一部分学生是从事钢结构工作的。
1.2建筑结构这门功课最终是为实际工程服务的,而这门功课的一些内容和实际施工联系非常紧密,所以我们可以采用实践教学的方法来讲授该部分课程。例如,该课程附带的课程设计即混凝土现浇单向板肋形楼盖设计,我们可以把该设计成果与钢筋工程的施工结合起来讲授。这样学生既学好了这一部分的内容又学习了施工的部分内容,而且对这些内容理解尤为深刻。这样把理论和实践学习相互结合,既使学生学好了理论知识又使学生学会了学以致用。
1.3加大结构施工图识图和绘制在本门课程的比重。对于要参加实际施工的学生来说读图的能力很重要。如果学生到了工地以后看不懂施工图或是看得不对,理解得不对,那么就会影响工作。所以在建筑结构该门功课的教学工作中应加入结构施工图读图的知识,使学生掌握结构基本构件在施工图中是如何表示的。尤其是详细讲解混凝土结构的梁、板、柱中的钢筋是如何摆放的,又是如何在图纸中表示的。以上这些识图的的基本知识对学生的实际读图能力有很大的帮助,而且还可以使学生对本门功课的构件计算有更实际更深层次的理解。
2加强实践动手能力
让学生做课程对应的课程设计,做出计算结果以后,让学生利用制图的知识画出图纸。由教研室购买各种直径的铁丝,由教师统一制定规则,什么样直径的钢筋对应什么样直径的铁丝。在教师审核后,学生领取铁丝并动手制作,做出自己设计的梁、板配筋模型。对于计算结果不正确或模型做得不对的学生,要求返工重算或重做,直至达到合格标准为止。这种教学方法强调了学生的主观能动性,使学生的学习由被动变为主动。
3加强考核方式的改革
课程学习完成后的考核是课程的必要环节,而一次考试不能全面检验学生各方面的学习效果。为了更好地检验学生学习的效果,提高教学质量,我们应根据建筑结构的课程特点进行考核方式的改革。建筑结构这门课程主要培养学生在四个方面的能力:结构图的读图能力,梁、板、柱的计算能力,建筑施工中的构造规定理解能力,建筑规范的理解能力。而考核方式也应该是对上述的四种能力展开针对性的考核。所以考核的方式不是注重最终的考试,或者是取消最终的考试,应注重作业、阶段性的小设计以及课程设计的考核。考核形式应按照比例分配给平时作业的评定、阶段性的小设计以及课程设计。作业评定主要是针对梁、板、柱计算能力的考核,阶段性的小设计主要是针对建筑施工中的构造规定理解能力的考核,而课程设计主要是针对建筑规范的理解能力以及结构图的识图绘图能力的考核。
4结语
1.1建筑工程质量检测的内容
对于建筑工程的结构检测可以分为两类,一类是对新建工程的检测,另一类是对于已经建成的工程,针对于两类工程所要检测的内容各不相同。对于新建工程而言,主要是对施工过程进行的质量控制,比如对于施工材料的检测,在施工材料进场时,要对其质量进行检验,根据质量控制体系的标准采用不同的检测手段。对于工程中的分部工程要进行质量检验,只有各项指标都符合规定的要求,才能够进行下一道工序。对于工程结构中可能存在质量问题的位置,要加强检测的力度,确保整体质量符合标准。对于已经建成的工程,检测的内容可以分为三个部分。首先要进行常规检测,对于建筑结构中的主要受力部件,裂缝以及受到腐蚀的部件,要检测其现有的结构参数。其次要进行专项检测,主要是对于建筑结构中出现的倾斜、火灾以及与设计功能出现偏差的部位进行检验。再次对建筑主体结构的可靠性进行检测,对其在安全性以及耐久性等方面做出评估,以确定建筑现有的使用状况。
1.2建筑工程质量检测的方法
对于建筑工程结构的检测方法有很多种,根据需要检测的部位以及规范标准不同,所使用的检测方法也不相同,可以按照规范标准的要求执行,也可以由检测单位自行研发,下面对几种主要的检测方法进行阐述。在对桩基进行的检测中,主要是检测其结构以及承载力,以此来确定基础工程的施工质量。一般情况下,主要有静载试验、低应变检测和高应变动测法。其中的静载试验应用的比较广泛,在所有的检测方法中也具有较高的可信度,其检测的结果可以为工程设计提供有利的依据。但是静载试验也存在一定的缺陷,检测的工作量较大,耗费时间长,投入成本高,所以一般都在小范围内使用。低应变检测主要是桩身的完整性进行检测,其耗费成本低,容易操作,时间短,其检测的结果可以为静载试验提供一定的依据。钻孔取芯法一般是对桩身的混凝土强度、桩身长度、完整性、桩底的沉渣厚度等进行检测,这种方法有利有弊,优势是操作过程比较直观,但是劣势是对于检测对象的局部缺陷很难发现,具有较高的施工难度,并且在检测的过程中可能会对桩身造成一定的损伤,耗费成本高,所以一般都在小范围内使用,对于超声无法检测的桩身或者静载试验时没有达到设计要求的情况下,可以使用这种方法。高应变动测法是对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。钢筋混凝土工程质量检测方法主要有回弹法、超声波法、超声波回弹综合法、钻芯法、拔出法等。其中,最为常用的是回弹法、拔出法、超声波法这三种。钢筋混凝土强度检测主要有:混凝土强度的检测;钢筋定位和保护层厚度检测;砌筑砂浆强度的检测;砌筑砂浆强度的检测常用方法破损检测主要有筒压法、推出法、砂浆片剪法、点荷载法;楼面板厚检测的常用方法主要有取芯法和钻孔法,均为先对楼板钢筋及板内预埋管线进行定位,然后通过取的芯样或在钻孔内直接测量楼板厚度。钢结构工程检测大体包括焊缝检测、螺栓连接检测、构件尺寸检测、构件缺陷和损伤检测、结构构件变形检测、构造检测、涂装检测、地基基础检测等几个部分。结构构件变形检测主要是利用激光测距仪、水准仪、全站仪、经纬仪等测量仪器对钢结构的挠度、倾斜度进行检测。构造检测是指根据观察测量判断构件是否符合《钢结构设计规范》中的规范要求。
2建筑工程结构质量检测方法应用
钢筋混凝土作为现代建筑结构主要材料,其建筑质量的好坏,将直接影响到我国人民生产生活。其质量检测作为工程质量检测一个重要环节,可分为三类。一是外观检查。二是预留试块检测。三是在结构实体上进行检测。在对混凝土进行检测时,其表层检测一般不会代表整体质量,因为混凝土经过长时间的使用,其表层和内部结构的抗压强度会出现差异,所以利用回弹法以及超声回弹综合法检测会因为受到技术的限制而出现检测误差,在这种情况下,可以使用钻芯修正法进行检测。在钻芯法中,最关键的是钻芯位置的选取,位置的选择直接关系到检测的结果。一般情况下,都是选择在结构受力较小并且最能够代表强度的部位,在位置选择时,应该对结构的内部设计进行详细的了解,避免从钢筋比较密集区域进入。所以对于独立基础或者是条形基础而言,因为其钢筋在底层,所以钻芯位置可以选择在上部。对于片筏基础或者是箱型基础,因为其钢筋都集中在表面,所以钻芯位置一般会选择在侧面。这样可以避免与钢筋和预埋件的接触,为钻芯检测提供了便利条件。采用回弹法检测混凝土强度时,一般都使用现行有关规范提供的测强曲线,当无法单凭回弹法检测结果确定混凝土的强度时,就必须采用钻芯法加以修正。超声回弹综合法在应用上也是较为多的一种方法,它的优点是对影响混凝土强度的因素都能够及时的反映出来,同时还能抵消部分影响强度与物理量相关关系的因素,提高了混凝土强度检测的精度和可靠性。采用后装拔出法时,要求测试面平整、清洁、干燥,对饰面层、浮浆等应予以清除。
3结束语
竖向构图
在高层建筑中更加适合的构图形式为竖向构图,可以增强高层建筑竖直构图的趋势,给人以建筑更加挺拔的视觉感受。竖向构图是指建筑色彩的分布与建筑层线相垂直,色彩的分界线打破了建筑层数的限制,这在以前的多层建筑上是很难做到的。
当前,随着我国各大城市人口的不断膨胀和居住用地的日益紧张,一座又一座高层住宅拔地而起。这些不同于以往单元楼的住宅形式在带来新结构的同时,也展示出新的面貌,竖向色彩构图方式应运而生。例如北京的阳光100国际公寓(见图4),原本相同的高层塔楼被分成不同的体块,并涂上不同的颜色。
这些颜色轻松明快,配合着高低错落的体块构图,再加上冷色调的玻璃幕墙与实体墙面的虚实对比,打破了常见住宅简单呆板的外观形象。北京融泽府小区(见图5)外立面采用挺拔的深灰色框架与整体的白色体量相结合的方式,呈现出简洁、朴素和清新的风格。
混成与错杂
一些设计师在设计之初对建筑体量和细部推敲得非常细致,并且希望在作品中着重体现这些细部的光影造型,因此采用相对统一的立面色彩,这种单色混成处理的目的是不让建筑色彩扰乱设计师的创意。这不是中国传统木结构建筑常用的处理方法,而更像是西方古典建筑中单一使用石材,或现代建筑中单一采用“国际式”的方法。单色的混成处理比较适合在现代建筑中表现先进的材料、技术以及施工工艺,可以更好地突出建筑的雕塑感。例如北京诚品建筑(见图6)在色彩上比较单一,但是建筑细部很丰富,通过体量和光影营造出建筑的独特气质。
如果将色彩的混成发挥到极致,即打破建筑的形体、突破建筑的界面,将色彩的搭配运用到建筑的整体形象表现中,打乱单个的体块,最终获得超越界面整体范围的“混成”,就是色彩的错杂。例如北京印象(见图7),色彩的设置打破常规,水平或垂直方向不同的体块采用贯通的相同颜色带,体块之间通过相同的醒目颜色加强了联系,形成了富有特色的色彩混成。这种设计方法给人耳目一新的感觉,不同于人们以往的视觉体验。
块面与段落
每一种建筑都有其自身的结构和造型特征,居住建筑由于使用功能的单一更具有较强的规律可循。一般结合户型设计会有体量的凹凸和角部的转折,同一平面位置从上到下形式基本统一,客厅和卧室采用大窗户设计,而厨房和卫生间窗户相对较小。
虽然居住建筑的立面形式千变万化,但基本都保留了屋顶、墙身和基座三段式的构图方式,飘窗、阳台、雨篷等构件也比较容易辨认。色彩设计通常依托这些实体构件,采用色彩组合和搭配的方式来强调这些体量特征,使建筑棱角分明、挺拔俊朗,加强了其视觉效果。例如广州黄埔新村的高层住宅(见图8)以浅米色作为主色调,白色的框架很好地强调了建筑结构和建筑构件,两种色彩和谐统一。北京都市心海岸的一栋建筑(见图9)色彩变化非常丰富,每种色彩对应一种体块或构件,突出了建筑的体量特征。北京万科星园10)则被精心设计上了不同冷暖明暗的色彩,突出建筑构件采用浅色,内凹的墙面采用醒目的颜色,强调出建筑的体块变化,从而达到最佳的效果。
依据建筑本身的结构和造型特点进行色彩设计,体现了色彩设计在本质上服从于建筑设计的特征,这种色彩设计方法符合逻辑且具有极强的可操作性,因此被广泛使用。
装饰与重点
建筑色彩重要的功能是装饰作用,用以强调设计的重点,这是建筑色彩与其他美术创作在本质上的区别。由于建筑色彩的构图设计受建筑本身的结构及构造特点的限制,除主墙面色彩选择外,最重要的处理手法就是将立面的不同建筑要素———屋顶、阳台、飘窗、构架等以不同的颜色加以区别,从而达到最佳的立面效果。
上海万科蓝山小镇(见图11)的别墅色彩设计,整体以明亮而非鲜艳的色调为主,为使建筑显得与众不同,在需要强调的部位如入口、雨篷等处采用浓重的赭石色加以装饰。天津梅江居住区的某多层住宅(见图12),最先映入眼帘的是阳台栏板上跳跃的红、黄、蓝等各种明亮的颜色,而建筑的主色调为浅灰色,采用的是两段式的横向构图搭配竖向色彩体块,这种处理方法突出了色块的装饰作用。虽然建筑的主体色调平淡无奇,但细部得到了充分的强调,远观整体大面积色彩统一,近看细部五颜六色,趣味十足。
自由构图
如果超越了建筑物这一本体,其色彩设计可以不受任何束缚,就像在一件工艺品上随意地进行创作,这就是自由构图。最终的立面效果可以顺应建筑的逻辑关系,加强其结构及构件效果,也可以完全超越原有的建筑设计,创造出全新的视觉感受,这是对建筑的全新塑造。即使像居住建筑这样的“方盒子”,受到户型平面的限制很难设计大体量的穿插和变化,也能通过自由的色彩设计创造出梦幻般的艺术感受。
深圳华侨城的齐云阁(见图13)就是典型的自由色彩构图的范例,其本身的户型和立面设计与常规的高层住宅没有太大的区别,色彩则采用由下至上逐渐变浅的天蓝色,犹如置身水面和天空交接的场景。建筑本身成为一张画布,由设计师绘制出一幅自由的图画。北京阳光100的一座板式公寓(见图14)是自由构图的另一种范例,采用色块跳跃的形式。这虽然是最基本的美术手段,运用在建筑立面上却得到了不俗的效果,红、黄、蓝、绿、橙等多种纯色沿水平方向展开,结合建筑分层的立面效果,色彩设计动感十足且富有韵律。在设计师大胆、新颖的色彩包装下,一座座富有强烈现代感的住宅展现在世人面前。
几何特征使用几何特征描述设计信息,制定工艺规划,按照产品生产环节作业估算,拥有较高的精度。成本估算还可以应用近些年出现的专家系统和神经网络方法。神经网络较高的容错性和自动纠偏功能能够根据较小的工程信息量迅速的完成结构设计。
2建筑结构设计成本优化算法
(1)设计阶段优化的成本优化。有限元法是复杂结构优化的可靠而强大的分析手段,运筹学和计算机技术的应用能够为有限元法提供运算的平台,使有限元法成为了一种有效精准的工具。优化设计要求在相同使用性能下获得尽可能低的成本,但是不能够忽略建筑结构、设备等多种影响因素,把集成化和串行式设计为并行式,保证建筑使用要求的同时实现成本的优化。(2)结构设计成本优化。进行设计要选择设计变量,包括结构形状参数和使用材料等,通常情况下选取因素越多效果越好,但是设计变量越多工作量也越多,施工工程设计过程中要把优化效果不明显的参数作为预定量,选择设计量要根据客观实际制定一定的范围,数据并不是任意的。(3)选择设计变量之后根据变量建立目标函数,按照设计变量表示追求的指标的表达式或者由设计变量决定的无法用解析式表示的某种指标。目标函数是评定结构方案合理性的技术指标,包括体积、承载能力、造价、变形等都可以是优化设计的目标函数。(4)约束条件。约束条件是和优化变量有关的不能忽略的限制,约束条件需要尽量简化。但是进行结构设计时往往有很多的约束条件,最主要有两种:一种是设计标准参数,例如混凝土配筋率和梁的最小宽度等;另一种则是保证结构功能正常发挥的参数限制,主要有强度、刚度和稳定性等,这些约束条件和设计变量之间相关性不大,往往需要在复杂的结构计算之后才能够得出。(5)优化算法。优化算法要具有收敛速度快并且计算相对简化的特点,需要选择合理的优化算法模型,可以简化理解为在约束条件下求目标函数的极值或者最优的数学问题。在工程实际优化过程中约束条件和目标函数之间的关系是非线性并且是隐形函数,优化算法还需要根据优化问题的层次进行适当调整。
3建筑结构成本优化措施
对建筑成本的研究始自上个世纪60年代,主要形式是采用成本管理思想方法提供有助于决策的成本信息,有目标分析、作业分析等内容。之后我们对建筑成本、建筑方法功能、价值管理和生命周期等技术进行了归纳总结,认为只有更加精准和富有活力的施工成本预测才能更好的提供早期成本建议和市场预测。我们认为未来建筑成本的研究优化发展方向将是建筑成本优化实际工作的更深程度和工艺对市场、定额更好的适应性,这也是我国建筑结构的设计成本优化的工作目标。
3.1建筑设计阶段的成本优化
建筑的主体是建筑结构,建筑成本主要包括建筑结构、土石方、设备安装、地基处理等,建筑结构的成本超过了建筑总成本的50%,所以保证建筑结构的科学合理是控制建筑成本的关键,而建筑结构的成本控制,除了施工阶段外,设计阶段的工作也十分重要,建设过程中要采用科学有效的措施优化建筑成本,进而为整个建设工程节约成本。
3.1.1建筑设计阶段的成本优化
常见的建筑设计阶段通常采用的成本管理方法主要是限额设计,具体实现方法以及途径是目标成本的分解和工程量的控制,专家采用类似工程建设成本比例把成本估算按照比例分配到各个项目中,但是建筑工程成本的影响因素很多,采用经验分析的方法会造成较大的差异性,不能实现最优成本分配。建筑结构是建筑主体和支撑,进行结构设计的主要目的是满足建筑物的建筑功能,还要保证建筑结构拥有一定的承载能力,拥有一定的安全性、适用性和耐久性,这些都需要通过合理的设计成本来提高建筑结构的工程性能来实现。
3.1.2建筑结构的规划设计的成本优化
要遵循安全适用、经济美观的科学原则,还要通过合理的结构规划为施工提供便利,保证各项工程要素之间能够相互配合,保证设计水平的整体提高。进行结构设计要注意结合建筑设计的整体特征,避免产生彼此之间的矛盾。进行建筑设计要保证整体结构的安全性和经济性,因为建筑结构的设计规划是对建筑结构设计的根本层面,只有真正重视起这个工作环节才能为建筑工程后续的施工发展创造良好的条件,以下是建筑结构规划设计中的成本管理主要工作内容:(1)保证结构的合理性。结构方案是施工主要的参考资料基础,相同的建筑如果在不同方案基础上会产生不同的效果,设计者要保证施工方案的科学合理。结构方案要能够处理好结构和构件之间的关系,保证受力结构能够保持最佳状态,还要保证建筑结构的承载力和刚度。在设计方案中要注意简化受力途径,还要提高建筑结构抗风险能力,降低工程整体造价。设计者制定的设计方案要能够保证结构件的协调一致,保证设计达到最佳标准,建筑师和设计师之间要进行充分的沟通,创新结构设计形式,保证各项基础建筑功能,构建完善的结构设计体系。(2)保证结构设计的准确性。建筑工程是一项复杂的系统工程,安全性和舒适性是建筑工程的建设目标,进行设计要把设计者的经验充分利用起来,并利用计算机技术保证运算的准确性,减小计算和设计误差。同时还要保证计算参数的准确性,通过计算机程序进行计算时要和建筑的工程实际相结合,不能把所有设计过程都依赖电脑完成,设计者需要根据设计结构概念以及自身工作经验判断设计方案的合理性。
3.2施工建设过程中的成本管理
(1)结构材料的选择。建筑结构的基本属性是具有一定的承载能力,建筑物的承载力依靠优质的建筑材料和合理的施工设计方案完成,选择建筑材料需要遵循一定的原则,材料的使用要能够提高建筑本身的整体强度、刚性等参数,设计人员进行设计时要结合施工实际确定选择钢筋混凝土还是预应力混凝土,保证建筑物的安全性和经济性。混凝土变形和配筋率需要合理设定,降低工程间接成本。(2)基础形式的合理化。建筑工程基础的建设成本占到了总成本的30%,合理的基础结构设计对于建筑成本优化有着显著的作用。进行基础结构设计时如果存在承载能力较强的天然地基,而高层建筑为剪力墙结构形式时合理的基础形式应该是墙下条基和小筏板,通过这种形式减小基础的工程量。
3.3建筑整体设计成本优化提高
建筑的功能性和安全性需要把全局观念和整体意识灌输到每一个工程技术人员的观念中,合理配合整体结构和构件,保证建筑整体性的最佳受力状态和单独构件的最佳受力状态的协调统一,提高建筑刚性和延展性。
4结束语
1)课程知识点多且更新快,授课内容容易脱节。高层建筑结构设计是土木工程专业重要的传统课程,课程内容丰富,理论严谨,注重学生工程实践能力的培养。随着科学技术的进步和实验方法的完善,新的结构和新的技术不断出现,因此该课程的内容在不断扩充,分析设计方法也在不断完善,任课教师不了解新规范的变化,在教学过程中就很难将最新的知识传授给学生,和当前的设计方法脱节。
2)教学实践环节的针对性不强。培养工程实践能力是一般本科院校土木工程专业的人才培养目标,我校现实行的“3+1”的教学模式就是针对该人才培养目标提出的。所谓的“3+1”人才培养目标就是在本科四年中拿出一年的时间用于教学的实践环节,这里的实践环节包括各种课程设计和生产实习,学生通过课程设计会对一些基本结构和构件的设计有初步的了解,但在生产实习环节大多数学生从事的只是最基本的体力劳动,对实际工程的认识不够。现在高层建筑结构设计课程的每个知识点大多均为解决工程实际问题提炼而成,如果学生缺乏对工程结构的认识,那么对于高层结构中的概念设计、计算方法和构造措施就理解不够。
3)教学学时偏少,与抗震课程内容交叉重叠,教学方法与手段落后。在一般本科院校中,高层建筑结构设计为32学时,且开在第七学期,临近毕业学生面临就业、考研等多重压力,很难安心学习;在课程内容上高层建筑结构设计课程的内容与荷载结构设计方法、结构抗震设计的部分内容交叉重叠,分开教学导致知识点分散,教学效果不理想;课堂教学中大多采用传统的填鸭式教学方法,学生接触不到实际工程,体验不到以理论来指导实践的快乐,故无法激发学生的学习兴趣。
4)考核方式不尽合理。现在的高校仍然采用应试教育思想指导下的传统的考试模式,采用平时成绩加期末考试成绩的方法,考试形式单一、内容片面,很难全面客观地评价教学效果。作者根据近2年对高层建筑结构设计课程的考试方法进行改革,联系国家注册结构工程师的考试大纲和考核方式,让学生接触工程实践,让学生体会到学有所用的成就感,取得了一些成果。针对上述高层建筑结构设计教学中存在的些许问题,课题组的老师进行了相关的教学改革并在2012年申请了黑龙江省教育科学规划课题项目获得了资助。
2高层建筑结构设计课程改革的内容和方法
1)精简授课内容,避免不必要的重复。高层建筑结构设计是在荷载结构设计方法、钢筋混凝土结构、砌体结构和结构抗震设计课程修完之后开设的,与这些先修课程有着密切的联系,因此在教学过程中有部分内容交叉重叠,如竖向荷载和风荷载的计算;抗震设计中地震作用的计算;钢筋混凝土结构设计中框架结构的分析计算方法等这些内容均与先修课程重复,这就需要任课教师在满足教学大纲的前提下充分做好授课计划,事先做好已有知识和新内容之间的区分和衔接,避免与前述课程内容重复,造成学时的不必要浪费。在课堂讲解中做到重复的内容讲差别,相似的内容讲典型,重点锻炼学生运用计算方法和分析方法解决问题的能力,提高工程实践能力。
2)在课程内容的设置上,注重加强学生对概念设计的理解。在现有的高层建筑结构设计教材中,概念设计一般位于教材的第一、第二章,主要讲解结构体系与布置原则,但实际上,概念设计贯穿于结构设计的全过程。在教学中以生动易于学生理解的实例讲解晦涩难懂的理论,让学生从根本上理解。
3)改革考核方式,重点提高学生的知识运用能力。在土木建筑行业,与高层建筑结构设计相关的行业规范是《高层混凝土结构技术规程》和《抗震设计规范》。在土木工程专业课的学习过程中,大多数学生都以教材为主,而很少学习规范或者阅读一些参考资料,这就违背了一名未来土木工程师所必须遵循的基本理论。为了培养学生的工程师意识,在授课过程中适时引用规范中的条文进行讲解说明,既可以使学生接触到行业发展的最新动态,又对学生将来走上工作岗位后,考取注册结构工程师的职业资格有一定帮助。在考核方式上,采用注册结构工程考试的考试模式,开卷考试,在考试过程中可以携带相关教材以及规范,重点考核学生运用所学理论知识解决实际工程问题的能力,这样学生对知识点的理解更深刻、掌握更扎实,达到“卓越工程师”的人才培养目标。
4)强化课程设计、毕业设计、设计竞赛等环节,提高学生实践创新能力。在高层建筑结构课堂理论教学中,采用“五延伸”的教学方法,理论教学向现场、课程设计、毕业设计和各种知识竞赛、设计竞赛延伸,进一步提高学生的设计实践能力和创新思维能力。
a.课内教学向实验现场延伸,能够使学生对各种不同的结构有感官的认识,激发学生学习的兴趣。
b.课内教学向课程设计延伸,采取手算为主、电算校核、手算电算相结合的方式开展课程设计,使学生进一步加深对基本理论和计算方法的理解,初步体验到成功的乐趣。
c.课内教学向毕业设计延伸,毕业设计是土木工程专业最为重要的实践环节,通过毕业设计,使学生具备基本的设计能力,初步具备结构工程师的基本素质,实现“卓越工程师”的人才培养目标。
d.课内教学向设计竞赛、学科知识竞赛延伸,组织校内各种设计竞赛,为学生创造出良好的培养动手能力的环境,鼓励学生积极参加省内及全国大学生结构设计大赛,开阔学生的眼界,培养学生的创新能力。
e.课内教学向课外科技活动延伸,积极组织学生参加课外科技活动,参与到教师的科研活动中来,激发学生的创新科研能力。
3结语
【关键词】建筑工程;结构设计;裂缝;问题;对策
引言
建筑的质量安全直接关系着使用者的生命财产安全,所以保障建筑的质量安全是每个建筑单位的责任和义务。由于近年来,关于建筑质量安全造成的人员伤亡和财产损失等新闻报道层出不穷,且社会反响和关注度非常高,说明大家对建筑的质量安全十分关心,如果建筑单位不能保证建筑的质量安全,可能会严重削弱建筑单位的市场地位和企业形象。但是在实际施工过程中,大多数建筑单位一味的重视经济效益,从而忽视建筑工程的结构设计,导致建筑大面积存在裂缝问题,不仅严重影响了建筑的质量,还大大的增加了建筑的居住风险。因此,必须要及时了解裂缝的成因和影响因素,并制定详细的解决措施,才能有效的降低裂缝的危害,避免为建筑单位带来不必要的经济损失和舆论压力。
一、建筑工程结构设计中可能出现的裂缝类型和原因分析
(一)、塑性收缩裂缝
塑性裂缝是指混凝土未凝结硬化前,处于塑性状态时发生的收缩,而这种状态下的收缩对水分的要求非常严格,且容易产生裂缝。一般情况下,塑性收缩裂缝的成因主要受水分的影响较大,通常建筑在浇筑时混凝土表面的水分如果蒸发的较快,就会导致混凝土的体积出现收缩不均的现象,从而出现局部裂缝,因此我们把这种成因的裂缝叫做塑性收缩裂缝[1]。塑性收缩裂缝主要出现在混凝土的表面并且裂缝主要呈现龟裂状(如图1),且裂缝深的度不会太深。但是如果建筑的主体结构中大面积出现塑性收缩裂缝,同样会威胁到建筑的质量安全。
(二)、塑性沉降裂缝
塑性沉降裂缝的主要成因是因为建筑在混凝土浇筑的过程中,由于骨料在沉降时受到外界因素或辅材料(模板、钢筋等)的阻碍,形成的连带性裂缝,并且沉降裂缝的裂缝两边高低不齐,且裂缝的深度和长度跨度较大,通常会大面积呈现横向或纵向分布。所以,塑性沉降裂缝对建筑的质量影响较大,因此在建筑结构设计时必须要充分考虑到材料的质量和特性,并制定详细的解决对策才能有效的减少骨料沉降过程中受到其他不利因素的影响。
(三)、温度应力裂缝
建筑在施工过程中,由于其施工地点和施工季节没有固定性,并且混凝土浇筑对温度的要求非常高,所以混凝土凝固时会受到来自强温差的影响。因此,混凝土浇筑时必须要掌握外界温度和散热温度的平衡值,才能有效的控制裂缝的蔓延。并且温度应力裂缝主要受早晚温差、季节性温差等不定项温度因素的影响较大,导致混凝土表面出现散热不均的现象,从而加速了温度应力裂缝的表面裂缝、贯穿裂缝、及深层裂缝的产生(如图2)[2]。并且,混凝土浇筑时温差越大,伴随的裂缝深度就越深(如表1)。
(四)、结构裂缝
结构裂缝主要受建筑的施工技术和材料影响较大,并且多出现在单体结构的建筑中。由于现在大部分建筑都使用框架结构建造,所以可以保证建筑的结构主体有足够的承载力。但是也有部分建筑单位偷工减料用承载力较小的预制板代替钢筋混凝土的浇筑,导致建筑的承重墙受力不均,从而使得墙体的截面或较薄弱的受力墙角集中出现大面积的结构裂缝,严重影响建筑的整体质量安全。
二、建筑结构设计中裂缝的控制措施
(一)、加强混凝土浇筑的养护工作
加强混凝土养护工作的主要目的是为了及时的发现混凝土在凝固过程中出现的问题,并及时采取相应措施解决问题,从而有效的控制裂缝的蔓延和恶化。因此,必须要制定详细养护管理机制,才能保障混凝土浇筑工程中不受其他因素的影响。并且养护工作一般在混凝土浇筑后的两小时进行,养护的内容主要包括控制混凝土的浇筑温度、散热温度、及湿度和水分蒸发等常见任务[3]。同时,还要根据建筑材料的不同质地和特点进行相应的护理,便于提高材料的使用效率。
(二)、严格控制建筑材料的质量
材料的质量安全直接关系到建筑的整体质量安全,所以加强材料的质量控制是控制建筑结构设计裂缝的主要措施之一。因此,必须要制定详细的材料管理制度和完善的施工规章制度,才能有效的预防偷工减料的现象。还要根据建筑的施工要求把握好材料的采购和选择,从而有效的控制施工进度和施工质量,避免出现裂缝的可能。总的来说,要想提高建筑材料的质量必须要组建一支集材料采购、运输、管理于一体的专业队伍,才能从整体上提高建筑的施工质量和施工水平。
(三)、强化结构设计人员的技术和人才培训机制
由于目前的建筑大多是高层建筑或大体积混凝土浇筑项目,所以对建筑施工人员的技术要求非常严格,并且大多数结构设计裂缝的产生和施工技术有直接关系,因此要想减少结构设计裂缝就必须要强化施工人员的整体技术水平,才能为提高施工质量奠定基础[4]。所以建筑单位要建立完善的人才培训机制,便于定期对施工人员进行专业技能培训和综合素养教育。而且大量的实践证明,提高施工技术可以有效的减少施工过程中的基础性失误,并且完善的施工技术还可以提高施工人员的现场危机处理能力,从而加强施工人员妥善的处理施工中的细节问题和棘手性问题。
(四)、加强施工现场监督管理力度
监督管理的主要目的是为了端正施工人员的工作态度,从而有效的提高施工人员的工作积极性。因此建筑单位必须要建立健全的监督管理体系和完善的监督管理措施,才能有效的约束建筑现场的施工秩序。并根据施工现场的施工特点制定科学的规章制度,便于在监督的过程中提供基本的依据。同时,还可以把监督管理和奖惩制度相结合,通过对表现有效的施工人员进行奖励起到激励作用,对表现不好的施工人员进行相应惩罚起到警示作用,从而更好地实现监督的目的和任务。
结语
综上所述,目前我国大多数建筑单位的建筑工程结构设计依然存在许多棘手的问题,严重影响了建筑的质量和使用寿命,因此必须要不断地改进设计理念,并在失败的基础上总结经验,才能逐渐的加强建筑结构设计的整体水平。随着社会的快速发展以及市场经济体制的不断冲击,导致建筑单位面临巨大的市场挑战和竞争压力。所以,必须要建立完善的结构设计体系,健全质量安全管理措施,才能有效的控制裂缝问题的恶化。总的来说,要想保障建筑物的整体质量安全,不仅要提高结构设计的创新理念和建筑施工技术,还要加强建筑单位对裂缝问题的重视,才能进一步为延长建筑的使用寿命创造条件,才能为建筑单位谋取更宽、更高、更广的发展空间提供帮助,才能更好地为建筑单位提高市场竞争力和企业形象奠定基础。
参考文献
[1]梅晔.试论建筑结构设计中控制裂缝的措施[J].科技创新导报.2014年01期
[2]李宏.试论建筑工程结构设计中的裂缝问题[J].黑龙江科技信息.2012年03期