房屋设计方法范文
时间:2023-07-14 18:05:53
导语:如何才能写好一篇房屋设计方法,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
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【关键词】房屋建筑;结构设计;优化方法;应用措施
随着我国经济的持续发展,房屋建筑业也取得了很大的成就。房屋建筑离不开基本的房屋结构设计,一个好的房屋结构设计不仅可以减少建设单位的建设成本,同时还可以提升使用者的切身利益。在市场竞争异常激烈的今天,优化房屋建筑结构才能有效的控制建设成本,才能给建设单位带来良好的品牌效应,才能顺应经济发展潮流。因此,在房屋建筑中使用建筑结构优化方法有着重要的意义。
一、建筑结构优化设计方法概述
传统的房屋建筑已经不能满足新时期人们对于居住条件的要求,因此,在房屋建筑中运用建筑结构优化设计将房屋的实用性、安全性、美观性相结合是如今房屋建设企业的必由之路。在新时期的房屋结构设计中是追求适用、经济、安全、美观以及便于施工五种效果的综合。而这五种要求又相互影响甚至会出现相互矛盾的问题,这就需要运用到房屋建筑结构优化设计方法来最大程度的提升有限空间,有限资源。在综合五种要求的情况下,选取最优方案,实现经济化,实用性,适用性的良好目标。
二、建筑结构优化设计的意义
1、提高房屋建设企业的经济效益。经济的持续发展使得人们的生活水平也越来越高,土地的价格也随之上涨,这也势必影响房屋建设企业的成本上涨。市场竞争日益激烈,如何在稳定成本的基础上建造出有美观耐用的房屋也是建设企业值得思考的重大问题。因此,这就需要房屋建筑结构的改革,优化建筑结构设计,有效的提高房间的空间利用率和资源的使用率。在建设过程中对房屋结构进行优化改革,精简建造工序,减少资源浪费,有效的降低施工过程中的难度,这样不仅可以提高企业的经济效益,有效的控制成本,同时还能满足新时期人们对于房屋的需求。
2、提高房屋建筑结构的实用性。近年来,由于我国对于房产需求的剧增,房屋建筑行业也得到了快速的发展,房屋建筑结构也越来越有特色。在保证美观,安全,经济的同时,我们不能忽略了一个最基本的要求,就是实用性。新时期人们对住房要求越来越高,好的房屋格局,实用便利的住房条件是人们选择房屋的基本条件,在有限的空间和有限的资源下,将房屋的实用性得到最大发挥,这就需要房屋结构优化设计的办法进行改良。因此,房屋结构的优化设计将人们对于房屋安全、美观、实用等要求结合起来,不断的房屋结构进行优化与改良,满足人们的各项需求。
三、建筑结构设计的标准与原则
所谓房屋建筑设计就是对房屋建筑过程规划、设想的过程通过视觉感官的方式描绘出来。设计的优劣直接导致房屋质量的优劣,因此,在设计过程中就要求房屋建设企业重视房屋质量,优化房屋结构。在设计过程中考量多方面因素,除了对房屋本身的材质结构进行考量之外,还要结合当地的具体环境,地质要求等要素进行考虑。综合各方面因素,对房屋建设做出科学合理的设计。
在设计过程中我们要遵守安全性、经济性、合理性的原则。安全是房屋设计的重中之重,也是人们在住房选择上最注重的要求,因此在住房结构的总体设计下也要注重各细节方面的安全性设计。同时,在住房设计上也要科学合理,房屋结构设计中各环节是相互影响相互制约的,只有保证房屋建筑的科学性和合理性,才能提高房屋建设企业的经济效益,才能保证房屋的结构优化。
四、房屋建筑结构优化的应用措施
1、选择科学合理的结构形式和设计方案
房屋建造初期选择好的设计方案直接关系到企业的总投资成本,房屋的建筑进程以及房屋建成质量等重要问题,所以说,好的开头是成功的一半,由此可看出,对于前期的方案选择尤为重要。在设计时,融入房屋结构优化设计,就可以针对不同的房屋类型,建筑类别作出相应的合理的结构设计和调整。相关设计师通过房屋结构优化设计,在设计初期对建筑结构进行优化,减少建造过程中的困难度,有效的降低建筑成本和施工损耗,因此,建房初期选择合理的设计方案在整个建房过程中有着重要的作用。
2、设计最优的计算进程
建筑房屋的设计过程是一项复杂的计算过程,在整个过程中涉及很多方面的系统程序。因此就要求设计师在进行计算的过程中,必须将附加约束条件转换成不带约束的条件,尽量提高计算过程的精准度。这样一方面利于房屋建设企业在建设过程中的过程精简,有效的降低了建造过程中的难度,另一方面,精准的计算过程也有利于房屋的建设和房屋的质量。同时,设计师在设计计算过程中也要充分考量现场施工的实际情况,根据当地的实际环境和建筑特点,制定出符合当地情况的建筑方案,因此,要求相关设计人员尽量选择程序运转效率高,功能完善的计算程序,一方面提高自身的工作效率,另一方面确保整个设计计算过程的进准度。
3、综合分析计算结果,积极应用信息优化技术
房屋结构设计师一项漫长且复杂的过程,这就要求相关设计人员能够与时俱进,通过现代网络化技术的支持,运用网络技术,提高数据整理的自动化程度,有效的减少设计过程中的人力和物力。而且通过网络技术对于数据的准确分析,可以有效的节约建设过程的成本,同时为房屋结构的进一步优化提供了依据。利用信息化技术不仅可以有效的为企业节省人力和物力,还能保障设计过程的进度和质量。
4、在遵循科学的基础上优化房屋结构设计
房屋结构的优化设计应建立在遵循科学的基础上。在房屋结构设计中是追求适用、经济、安全、美观以及便于施工等要求是建设企业的重要任务。因此,为了将这些要求在房屋建筑是得到最大的发挥,就要求相关工作者不仅要具备非常丰富的技术知识理论,还要具备丰富的施工实践经验,在理论结合实践的经验中,对房屋设计及施工中的细节进行把握和裁决,确保房屋结构优化设计的实施,同时相关工作者也要掌握国家的质量标准和相关规定,严格按照国家标准进行工作。
结语
通过以上论述可知,房屋结构的优化设计方法在房屋建设中有着重要的作用,相关设计人员在确保建筑设施功能完善的同时,通过房屋结构的优化设计方法也可有效的降低建设企业的生产成本和精简建设过程的难度。由此可看出,房屋结构优化设计不仅可以有效的提高建设企业的经济效益,还能为居民带来更多房屋户型选择。所以,在房屋建造过程中应该广泛的应用到房屋结构优化设计的方法,同时大胆创新,探索出更为优异的房屋结构设计方案。
参考文献:
[3]许宗雨. 探析房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J]. 江西建材,2014,16:36-37.
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关键词:结构设计;优化方法;实际应用
随着社会的发展进步和土地资源需求量逐渐增加的同时,人们对房屋建筑设计和房屋质量的要求也在越来越高。为了满足广大购房者的需求和提高经济效益,很多的房屋建造设计商开始进行房屋建筑结构设计的优化。目前,从房地产的市场销售情况来看,应用建筑结构设计优化方法的房屋得到了大多数购房者的好评和青睐。本文主要围绕建筑结构设计优化方法在房屋设计的应用展开分析和探讨。
一、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实意义
建筑结构优化方法在房屋结构设计中进行应用的现实意义主要有两方面。一方面,对于购房者来说,在进行房屋选购的过程别关注房屋的价格、安全性和外观设计等。而结构优化技术在房屋结构设计中的运用在很大程度上可以实现房屋的经济型、适用性、安全性和美观性等。另一方面,对于房屋的建造商来说,建筑结构设计优化方法的使用,在满足购房者需求的同时,可以最大限度的降低建造成本来实现房屋建设的最大经济效益,这不仅实现了双赢,而且有助于房屋建筑得到更好更长远的发展[1]。过去的房屋设计技术经常是难以同时满足房屋消费者和房屋建筑商的双向需求,而建筑结构设计优化技术就可以实现。因此结构设计优化技术在房屋结构设计中具有重大现实意义。
二、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的具体应用方法
一个成功的建筑房屋设计是进行了审美功能与实用功能的有效结合。在进行房屋建筑设计的过程中,首先要从房屋建筑的整体效应和实际情况出发,在满足房屋各项设计要求的前提下,对房屋平面设计的规模进行布置,然后,通过缩小房屋建筑质量中心与其刚度之间的差距来实现力度承载方向的均衡。建筑结构优化主要包括房屋顶盖的优化系统、房屋基础结构的优化设计、房屋周围护栏方面的方案优化设计和其他结构细节部分的优化设计。以下是几种常用的房屋建筑设计优化的模型和具体的优化计算方案:
(一)模型的设计
总的来说,对于建筑机构优化设计模型的建立主要是通过对影响结构优化设计的具体相关参数和相关变量的参数进行分析来建立初步结构设计的函数模型,再通过一些合理的计算方案等对初步结构设计进行优化设计。具体的建筑结构优化设计模型的建立主要有这几点:第一步,结构设计人员要将影响整体结构设计的主要因素设置为设计变量,将影响不是特别大的因素变量设置为预定参数,从而达到从整体上减少设计程序的工作冗余。第二步,将预定参数中房屋建筑切面的尺寸和有关房屋建筑截面积的相关数据用函数表示出来,从而到达对成本总费用进行控制的目的[2]。第三步,规划好有关制约建筑结构设计优化的条件,在进行约束条件的规划过程中,设计人员要在满足结构设计优化方案和房屋结构的实际标准的情况下,对房屋建筑结构的各项约束条件进行最佳优化。其中房屋建筑结构设计优化的约束条件主要有预应力的相关参数限制、变形情况的规定、房屋的尺寸规划、结构的整体强度等方面。
(二)计算方案的优化
建筑结构的优化方法,主要是一种以房屋结构可靠性为基础的房屋结构优化方案,这项方案中的变量较多,而且不同种类的数据也比较复杂,但结构设计优化人员一般都是在进行房屋结构设计规划方案的计算时习惯于将一些具有限定条件的问题变为了没有限定条件的问题。在房屋结构设计优化方案设置时可以采用拉氏乘子法、Powell 等计算方法。
三、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用
在进行房屋结构优化的实际施工中,设计人员不仅要对实际施工情况进行全面考察的情况下对房屋结构的实际应用性进行优化,而且要追求房屋综合价值的优化。这样才能才能真正实现房屋结构设计的全面优化和实用。
(一)结构优化模型的建立
在进行房屋结构整体优化设计的过程中,要建立结构优化模型。优化结构模型主要有三点:第一,选择并且确定合理的设计变量。设计变量的选择不仅会影响到对设计要求影响较大的参数的选择,也会涉及到参数重要性的区分问题,而且在很大程度上可以减少计算和编程的工作量。第二,确定优化设计目标函数。首先,设计人员要找出满足函数条件的的目标函数,然后在根据目标函数进行结构设计优化的计算[3]。第三,确定模型的约束条件。在房屋的优化设计中,存在很多的约束条件,如结构强度约束、裂缝约束、变形约束和弹性约束等。在房屋结构的设计中使用设计优化方法,不仅可以在确保约束条件符合设计要求的基础上,通过对结构设计模型的约束条件与建筑的实际约束条件的进行对比进行房屋结构的最佳设计。
(二)优化设计计算方案的选择和程序的设计
第一,在进行结构的优化过程中,要在充分考虑所有变量因素的前提下,运用各种熟悉计算方法进行将所有的约束条件转为非约束条件的计算,从而达到设计计算方案的优化。第二,在将优化计算方案和结构优化模型构建好的前提下,设计人员可以将编写好的程序导入计算机中,然后只需要将相关的数据输入到相关的系统中,再通过计算机程序的自动运行和计算就可以得到相关的结果。
(三)结果的分析
在得到计算结果之后,就要通过对计算结果进行分析来确定最佳的方案。房屋的建筑是一项资金、人力和施工材料等耗费量大的工程,因此,在进行房屋结构设计优化的主要目的就是能够在确保房屋美观和质量的前提下降低各种成本费用。因此,在进行房屋建造的过程中,必须进行总体法规的考虑,不能为了资金的节约而忽视设计的优化作用,要正确处理技术与经济的对立统一关系。在进行房屋建筑结构设计的过程中,既要反对片面强调节约,忽视节航速上的合理性,导致整个工程项目达不到功能的要求,又要反对只注重技术,而忽略了对经济的考虑。
(四)在进行房屋结构优化设计的过程中要注意的问题
一方面,前期方案的制定对建筑的总投资会有直接的影响,因此,设计人员在进行房屋结果设计优化时,要注意在前期方案的制定中,就要进行结构优化技术的运用来提高房屋建筑设计的经济性。另一方面,在进行结构设计时,设计人员在对整个建筑进行整体宏观把握的同时,要关注到细节方面。做好每一个小细节的结构设计优化,才能从根本上确保整个房屋建筑的整体结构达到优化。
结束语
总之,建筑结构设计优化技术在房屋结构设计中不仅实现了房屋结构设计方法的更新的突破,而且使房屋的结构设计实现了经济型、美观性和适用性的完美的结合。但建筑结构设计优化技术在具体的应用中是一个非常复杂的综合性决策问题,因此房屋建筑商需要在实践的过程中不断的进行经验的总结和问题的发现与解决,从而使结构优化设计方法能够真正为我国的房屋建筑的发展服务和产生重大现实价值和意义。
参考文献:
[1]范国兴.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].鸡西大学学报,2014,(8):23-25.
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关键词:房屋;建筑设计;发展;措施Abstract:With the rapid development of the national economy and the improvement of people's living standard, people on the quality of housing and construction design requirements gradually increase, sense of security, housing comfort, function also more and more attention, this also means that the design unit in the design process to continuously improve the quality of buildings the design of the control, in order to meet the needs of society for higher housing design requirements. This paper discusses the problems in the design of housing construction, proposed the development of ideas and measures, to building designers in the design work of some useful reference.
Keywords: housing; architectural design; development; measures
中图分类号: TU2文献标识码:A文章编号:
一.房屋建筑设计存在的问题
现阶段我国现代房屋设计的问题主要表现在以下两方面:
首先,在进行房屋设计的过程中,很多设计师不重视房屋产品与建筑设计之间的配合,我国很多住宅建筑建设还处于分散且自然发展的初级阶段,建筑物的建设具有盲目性和自发性的特点,这就已严重影响到了建筑自身所具有的特点的体现,建筑设计与住宅产品模式之间缺乏协调性,生产配套不完善,严重影响了住宅建筑设计的质量。
其次,目前我国建筑设计观念较落后,大多数住宅建筑设计者在建筑设计过程中存在急功近利的心理,对居民用户的各种需求考虑不足,过分于考虑建筑开发商的利益,这就导致很多房屋建筑的设计功能不全或者功能性较差,不能满足当下人们对房屋建筑的设计质量的要求。另外,房屋户型设计单调,空间设计缺少灵活性,没有自身特色,后期室内空间改造更新困难,很难满足现代人对生活方式和居住模式的多样性的需求。
二.房屋建筑设计的发展措施
1. 房屋建筑舒适性的提高
房屋建筑设计的首要目的在于满足居民的生活需要,以人为本,为此,房屋建筑设计人员应该除了要充分了解房屋建筑的面积、户型特点外,还应根据房屋建筑用户的自身需要,结合建筑物的自身空间结构特点,进行合理的结构划分,保证房屋建筑空间的高效合理使用。为了不断提高房屋建筑的舒适度,房屋结构设计一方面要充分保证室内环境质量,确保房屋可以进行较好的采光和通风,同时也要保证室内各个空间的相对私密性;另一方面,对于房屋建筑的外部空间环境设计,设计师要保证居民交往空间设计的舒适得当,多种设计方式相结合,私密空间与半私密空间相结合,搭配得当,例如房屋建筑的设计者可以充分利用广场、走廊、绿化带等元素构成一个统一的景观结构,为居民构造一个安静祥和的小区环境,同时也方便居民之间的日常交往。
2. 房屋建筑使用寿命的增长
现阶段国内的房屋建筑使用寿命一般都在50年左右,但是受目前中国房屋价格普遍较高的影响,人们一般需要花费十几年甚至几十年代时间来购买一套住宅,房屋建筑使用寿命达到之后如果进行拆除,人们的正常生活便得不到有效保证,所以我国迫切需要提高房屋建筑是使用寿命,增加建筑物的耐久性。然而,伴随建筑行业的不断发展,超耐久型混凝土的研究正在发展,相信在不久的将来,混凝土的使用寿命会大大延长,这样就会相应的提高国内房屋建筑的使用寿命,保证人们的正常生活,给国家和人们带来巨大的经济效益和社会效益,同时也有利于社会的安定团结和长期稳定发展。
3.坚持可持续发展的设计原则
目前,党和政府正在全国倡导贯彻实施可持续发展战略,对房屋建筑设计而言,也应该坚持贯彻可持续发展的设计原则,保证建筑设计的可持续性。这就要求房屋建筑设计人员在进行房屋建筑设计之前要加强对房屋建筑周围的风土人情的了解,重视当地的地域特色,保证房屋建筑设计与当地的地域特点相融合;在房屋建筑设计过程中,要注意选择环保型建筑材料,增强自身的环保意识,避免使用各种含有放射性物质或各种有害化学元素的建筑材料,优先选择具有可再生性的建筑材料;另外,要注重完善房屋建筑设计的灵活性,尽量减少建筑物的体量,保证房屋建筑物的设计空间还可以根据居住者的不同需要进行进一步的改革。在房屋建筑设计实施阶段,一定要尽量减少资源浪费,确保资源的高效合理使用,优化资源配置,减少建设过程中对环境的污染和破坏,促进社会的长期可持续发展。
4.提高房屋建筑设计的功能性
受房屋建筑居住者的文化层次、价值取向、审美观、家庭结构等的不同,居民对房屋建筑设计功能性的要求也各不相同;而对于同一个居住者来说,受不同时期家庭结构的不同对房屋建筑空间结构的要求也会出现不同。所以设计者在进行房屋建筑设计时一定要注重空间结构设计的灵活性,保证房屋建筑的空间结构可以使用各种差异性的改造,不断提高房屋建筑功能空间的专用程度。一般而言,按分室标准要求,起居与主卧室分开,食寝分开,工作与学习空间应该相对独立。
对于固定的卫生间、厨房、单元的形状,按照居住者的不同需要,设计者要进行空间布局的不同划分,对厨房而言,厨房是居民家务劳动最集中的地方,通常情况下,厨房的适用与否取决于厨房的使用面积,以及厨房的形状和尺寸,厨房的台面一般会设计为H型或者L型,保证有足够充裕的空间来放置各种家电。对于卫生间的设计,设计人员应该随着套型面积的扩大增加相应的洗刷用具,特别是盥洗室分设之后,上部空间一般可以设置吊柜,同时也可以和厨房入口相结合,合理而高效的利用空间。
三. 房屋建筑设计中的如何运用节能措施
1.我国房屋建设节能设计的现状
根据相关材料显示:我国房屋建筑节能设计起步落后于西方发达国家,一定程度上造成了能源浪费。其主要表现为:(1)在建筑设计过程中没有较强的节能意识,只顾外观美观以及奇异性,忽略房屋的合理性,从而增加了能耗。(2)保温结构技术应用不足。
2.在实际工程设计中如何运用房屋建筑设计的节能措施
(1)房屋建筑设计中的基础节能措施。房屋建筑设计阶段的节能措施一般分为建筑形体、建筑维护结构及屋顶的节能设计措施。需要严格按照相关的施工标准进行操作,其中不得偷工减料也不得以次充好,才能保质保量,初步实现房屋建筑的节能。
(2)节能房屋设计中空间空气对流设计。在房屋的平面布置设计时需注意:门窗的位置、大小、户型的设计要充分考虑空气对流和穿堂风的组织,避免气流的转折,使气流通畅均匀。自然通风能够很好的改善人体热舒适、降低气温,为主动的调节措施,有明显的节能效益和生态作用。值得一提的是:保持通风开口面积的平衡。在实际设计中发现,除通风效果外,冬天也有利于集热的效果,北向窗在北方可小些但在南方炎热地区则不宜过小。窗户开启方式(平开窗立轴旋转窗)及活动式侧墙可影响风向提高通风效果。
(3)景观设计在房屋建筑中的节能应用。在多个房屋建筑体中场地景观设计和建筑节能密切相关。景观设计是根据住宅建筑所处的纬度、气候特点、风向类型进行植物配置,在不同的季节为建筑提供良好的宜居环境;它还可以结合门窗位置设计场地和绿化,借助树木形成的空气流动来提高建筑室内通风效果。譬如:在住宅建筑冬季主导风向布置常绿植物(马尾松、枫杨、榆树、榉树、水杉、台湾相思树等)可达到防风效果;在房屋建筑东西向布置落叶乔灌木起遮荫效果;植物的合理配置可有效减弱高层建筑间的强风效果。
(4)节能房屋建筑中遮阳设计。建筑遮阳构件多种多样,如何保证其功能性的同时也节能?简单介绍一下实际中常用的节能遮阳的基本形式有:①水平式遮阳能遮挡高度角较大。从窗户上方照射下来的阳光,适用于南向窗口。②垂直式遮阳能遮挡高度角较小。从窗口两侧斜射过来的阳光,适用于东北向和西北向窗口。③综合式遮阳遮挡效果较好,能遮挡高度角中等从窗口上方和两侧斜射过来的阳光,适用于东南向和西南向窗口。
此外,还有多种多样形式的遮阳系统,例如人们经常使用的折叠、滑动或介于闭与开之间的百叶窗、能调节叶片角度的百叶窗、遮阳窗帘等可调节式遮阳夏天可遮阳,冬天可减少夜间窗户散热,改善室内热环境,其节能效果显著,是住宅建筑设计中应该考虑的一大因素。
四.结语
房屋建筑设计要想不断满足居民的需求,就必须改变传统的设计理念,在设计时要严格遵守设计安全、适用、美观、经济四大原则,保证设计的科学性和合理性,提高建筑设计的安全度和节能效果,注重房屋居住者的需求,避免在建筑设计过程中出现以上问题,进而不断提高我国房屋建筑设计的质量水平。
参考文献:
[1] 裴玉萍.北方住宅建筑节能设计探析[J].安徽农业科学,2009
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1工程场地及设计条件
商河县生活垃圾无害化处理场位于商河县城区东约5km,孙集乡小郭家村南,在原垃圾临时堆放场基础上进行改扩建。现场地自然标高约为12.00m,地势低洼,地表面以下大部分有芦苇根,东西向有1道水渠通过,按工艺要求库底设计标高最低点11.00m,库区四周筑坝,坝顶平均标高14.30~14.50m,库区西面为管理区及污水处理区,设计室外地坪标平均标高14.30m,场区的东北部大坑为原垃圾临时堆放区,区域所处位置为设计坝基和填埋库区。占地面积2500~3000m2,堆填总厚度约为8m,堆放时间5~6a。现有回填垃圾杂填土顶部标高12.30~15.46m,库底设计标高以下现有垃圾杂填土还有约6m深,垃圾底部标高约5.00m,地下水位标高8.7m。从开挖现场看,回填垃圾为杂填土,主要成分为塑料布、石子等大颗粒物,细粒部分为炉灰等土壤类物质,黑色、分散、质粒不均匀,基本腐化为不稳定的似土壤类物质。场地地层主要由粉土、黏性土组成,自上而下划分为6层,分述如下。第①层粉土:0.00~0.50m为素填土。厚度2.80~6.80m,平均厚度4.01m;层底标高7.41~13.24m,平均标高9.00m。第②层黏土:厚度1.75~4.30m,平均厚度2.62m;层底标高4.35~9.24m,平均标高6.38m。第③层粉土:厚度1.15~3.20m,平均厚度2.31m;层底标高2.25~7.04m,平均标高4.07m。第④层粉土夹粉质黏土:厚度2.30~4.55m,平均厚度3.55m;层底标高-0.74~3.24m,平均标高0.53m。第⑤层粉质黏土夹粉土:厚度1.90~4.10m,平均厚度3.07m;层底标高-3.79~0.44m,平均标高-2.55m。第⑥层粉土:厚度2.10~5.85m,平均厚度3.88m;层底标高-8.47~-2.06m,平均标高-6.35m。根据勘察报告所提供的工程地质条件[1],设计库底地基持力层为第①层粉土,稍密,分布普遍,属中等压缩性土,地基承载力特征值fak=100kPa。局部区域原垃圾杂填土底部为第④层粉土夹粉质黏土,中密~密实,分布普遍,属中等压缩性土,地基承载力特征值fak=140kPa。勘察期间,地下潜水位埋深0.95~5.54m,设计抗浮水位标高11.00m。按照填埋工艺设计要求库底设计标高以上垃圾填埋高度为21m,库底面荷载最大值约为210kPa,设计库区底部标高以下局部区域存在的垃圾杂填土,已经不能满足地基承载力及变形的要求,地基需要进行处理。
2地基处理设计方案
2.1概述根据工艺提供的垃圾填埋堆体空间尺寸及填埋工艺,地面荷载为大面积堆载,根据勘察报告[1],天然地基不经处理已经不能满足地基承载力及稳定性要求。垃圾场主堆放场建议采用水泥土搅拌桩复合地基,以第④层粉土夹粉质黏土为桩端持力层,桩长约8.50m,桩径500mm,采用普通硅酸盐水泥作固化剂。这是按建筑物对待提供的地基处理方法,实际上天然地基上垃圾堆体荷载是逐级施加,不同于建筑物,是在慢速堆载的情况下,历时11a才完成,地基土随着固结度增长,地基强度会不断提高,根据以往软土地基慢速堆载试验数据及设计经验,库区大部分区域天然地基在垃圾堆体快速堆载的情况下,垃圾填埋1次加荷控制高度不大于3m[2],此工程地基强度及稳定性能够满足要求,设计库底局部区域垃圾杂填土需要进行处理。
2.2地基处理方法的选用工程中地基处理方法很多,每种处理方法都有它的适用范围和优缺点,所以要根据工程的具体情况来选择。场区内局部区域库底标高以下垃圾杂填土为高有机质含量、高含水率、高孔隙比、高压缩性、低强度的软土,此类垃圾杂填土软土定量物理力学指标不好确定,缺少相应的设计规范和成熟的经验,一般勘察单位不提供此类图的物理力学指标。对条件复杂的软土地基,由于每个工程的具体情况不同,所以在选择地基处理方法时要充分综合考虑各种影响因素,根据工程现状、场地工程地质条件,在选用处理方法前首先要进行调查研究,如上部结构物的体型、刚度和受力体系、材料和使用要求、上部荷载对地基均匀性的要求、上部结构荷载大小分布和种类、基底压力、地基土的类别、基础类型和深度,处理后土的加固深度、稳定安全系数和变形允许值等;施工区地形及地质成因、地基成层状况,软弱土层厚度、不均匀性和分布范围,持力层位置及状况、地下水情况及地基土的物理和力学性质指标,要深入现场详细了解回填垃圾的现状成分、范围,综合分析比较具体的地基条件、在地基处理施工中应考虑对场地环境的影响,如采用强夯法和砂桩挤密法要考虑施工时振动和噪音对相邻建筑物和居民的影响,采用真空预压法或降水预压法时要考虑是否对相邻建筑物地基会产生附加沉降,还应考虑施工的占地条件、材料来源及质量、施工难易程度等。本工程的特点是地面荷载较大,且是大面积堆载,对地基的变形、稳定性及不均匀沉降的要求严格,工期紧,设计加载计划时需要注意此项,使地基在受压过程中快速排水固结,增加一部分强度以满足逐渐加荷条件下地基稳定性的要求,并加速地基的固结沉降,缩短固结的时间。应充分考虑是否能够达到设计的各项指标,确定处理范围,采取减少不均匀沉降措施。施工工期、施工机械、施工技术条件和工程费用指标等是否符合要求。此外,要提高环保意识,注意节约能源和保护环境,本着“技术上可靠,经济上合理”的原则,优化选择地基处理方案。
2.3地基处理方案比选
2.3.1堆载预压法利用前期荷载加速地基土的固结,使地基在建造建(构)筑物之前提前产生沉降,并由此提高地基土的抗剪强度地基承载力,以适应建(构)筑物荷载的作用并有效地减小施工后沉降和不均匀沉降。适用于处理厚度较大的饱和软土地基。当厚度较大的淤泥质土层和有机质土层中需采用超载预压法。该方法需要大量堆载材料和较长的预压时间,预压效果取决于地基土的固结特性、土层厚度、预压荷载大小和预压时间长短。
2.3.2强夯法该方法利用吊升设备将具有较大质量和一定规格尺寸的夯锤起吊至一定高度后,使其自由下落,强大的冲击能量使地基产生强烈的振动和很高的动应力,使一定范围内的土体压缩强度提高、压缩性降低,提高土层的均匀程度。强夯法一般适用于处理碎石土、砂土、粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基,对于饱和黏性土等地基应用相对较少。近几年,采用强夯法通过合理控制设计施工参数,也在一些工程中处理饱和粉土、黏性土、淤泥质土、杂填土等软弱地基取得较好效果。
2.3.3水泥土搅拌桩法该方法是用于加固饱和黏性土、素填土地基的一种方法,是利用水泥(或水泥石灰拌合物)等材料作为固化剂,通过特制的搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,由固化剂和软土间所产生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土体,从而提高地基强度和减少不均匀沉降。主要适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数Ip大于25的黏土,地下水有腐蚀性时以及缺少经验地区,必须通过现场试验确定其适用性。
2.3.4换填法当软土地基的承载力和变形满足不了上部荷载的要求,而软土层的厚度又不是很大时,将基础底面以下处理范围内的软土层的部分或全部挖除,然后分层回填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、高炉干渣、粉煤灰或其他性能稳定、无侵蚀性等材料,并压(夯、振)实至规定要求的密实度为止。该方法适用于淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土地基及沟、塘等的浅层处理。通过综合比较,堆载预压法、水泥土搅拌桩法、换填法施工工期较长,需要的材料费较高,不满足建设单位的要求,强夯法施工方法简单,不发生材料费,结合此场地地质条件,确定此方法处理比较适合。
2.4强夯法地基处理
2.4.1加固深度强夯法的加固深度(从起夯面算起)可根据现场试验或当地经验确定。有效加固深度H过去常用Menard公式估算,但有效加固深度实测值比估算值小,因此应用时通常进行修正,如黏性土、砂土取修正系数0.45~0.60,高填土取0.60~0.80。对同一种土采用一个修正系数也是不合适的,所以规范[2]考虑当地缺少试验资料或经验时提供强夯法的有效加固深度表,供设计人员确定有效加固深度参考。考虑单位面积夯击能和多遍夯加固影响,可得下列经验公式:H=5.1022+0.00086Mh+0.00094E。(1)式中:H为强夯加固影响深度(m);E为单位面积夯击能(kN•m/m2),取值2000kN•m/m2;M为锤质量()t,取值10t;h为夯锤落距(m),取值12m。按照公式(1)计算得:H=7.08m,大于6m满足要求。
2.4.2夯击能确定夯击能分为单击夯击能和单位夯击能。单击夯击能(即夯锤质量和落距的乘积)一般根据工程要求的加固深度确定,有时也取决于现有起重机的起重能力和臂杆的长度。锤质量和落距越大,单击夯击能越大,加固效果越好。一般夯锤采用10~25t。夯锤平面宜选圆形,并带有上下贯通的气孔(孔径为250~300mm)。锤底面积宜按土的性质确定,对细颗粒土要加大锤底面积;一般砂性土锤底面积为2~4m2,黏性土为3~6m2,此工程采用2.5m2。夯锤确定后,根据要求的单击夯击能量来确定夯锤的落距。通常采用的落距为8~20m。对相同的夯击能量,常选用落距大的施工方法,增大落距能将大部分能量有效的影响到地下深处,增加深层夯实效果。强夯加固场地的总夯击能量(锤质量×落距×总夯击数)除以加固面积称为单位夯击能。强夯的单位夯击能应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求加固处理的深度综合考虑,可通过试验确定。一般情况下,对粗粒土可取1000~3000kN•m/m2,对细粒土可取1500~4000kN•m/m2。
2.4.3夯击范围和夯击点布置强夯法处理范围应大于建(构)筑物基础范围,每边超出基础外缘的宽度一般为处理深度的1/2~2/3,且不小于3m,此工程取3.5m。夯点位置可根据建(构)筑物基底平面形状进行布置,夯点位置的合理与否与夯实效果和施工费用有直接的关系。一般为等边、等腰三角形或正方形,此工程为大面积地基,采用正方形插档布置。夯距位置一般为夯锤直径的2.5~3.5倍,通常为5~9m,为便于超静孔隙水压力的消散使深层土得以加固,第1遍夯击点的间距要大,下一遍夯点布置在上一遍夯点中间。对处理深度较深或单击夯击能较大的工程,第1遍夯击点间距宜适当增大。此工程第1遍夯距采用5.5m。
2.4.4夯击击数和夯击遍数每遍每夯点夯击击数可通过试验确定。按规范[2]以最后连续2击的平均沉降量小于某一数值为标准,同时考虑夯坑周围地面不发生过大的隆起,考虑施工方便不因夯坑过深使得起锤困难。夯击遍数应视现场地质条件和工程要求确定,也与每遍夯击点夯击次数有关。此工程夯击遍数采用点夯2~3遍,最后以低能量满夯2遍。满夯采用轻锤低落距锤多次夯击,锤印彼此重叠搭接。
2.4.5间歇时间间歇时间是指2遍夯击之间的时间间隔。取决于土中超静孔隙水压力消散时间。对渗透性好的地基,超静孔隙水压力消散很快,夯完1遍,第2遍可连续夯击。若地基土渗透性较差,间歇时间要长,黏性土地基夯完1遍一般需间歇3~4周才能进行下一遍夯击。此工程要强夯的填土有一定的渗透性采用连续夯击。
2.4.6垫层强夯前要求需要加固的场地应具有一层稍硬的表层,使其能支承起重设备,并便于夯击能扩散,对场地地下水位在-2m深度以下的砂砾石层,无需铺设垫层可直接强夯;对地下水位较高的饱和黏性土需要地表铺设砂砾或碎石垫层才能进行强夯,否则土体会发生流动。垫层厚度随场地的土质条件、夯锤质量及其形状等条件而定。当场地土质条件好,夯锤小或形状构造合理,起吊时吸力小者,也可减少垫层厚度。垫层厚度一般为0.5~2.0m,此工程需要加固的填土有一定的渗透性,表面整平后,直接进行强夯,强夯完成后经检测符合设计要求后,回填压实0.2~0.3m厚基坑开挖出来的第①层粉质黏土至设计标高。填埋库区基坑开挖时库底原水渠、水坑应排净积水,底部清淤,水渠边坡做好退蹬,采用此场区开挖出第①层粉质黏土,分层填筑、碾压密实,压实系数不小于0.93。填埋库区底部天然地基为减少地基持力层的不均匀变形,确保防渗材料不受到破坏,基坑开挖至设计标高形成一定坡度后,对天然地基、水渠水坑处理后地基、强夯处理后区域的地基,整体按设计标高进行整平,统一用大型压路机械进行碾压,纵横方向分别各碾压3遍,加强地基整体的均匀性,为其上面的防渗衬层提供良好的基础。
3载荷试验按照规范规定强夯处理的地基要进行检测,本院按照设计要求与济南亘富工程质量检测有限公司共同对强夯处理后地基进行了载荷试验。
3.1试验依据和测试系统简介试验依据为建筑地基基础设计规范GB50007—2002[3]。试验方法:浅层平板载荷试验,试验采用慢速维持荷载法,加载反力装置能提供的反力不得小于最大加载量的1.2倍。
3.2测试原理及分析方法加载分级:由于所在场地地质条件相同,各点设计承载力相同,故采用同一加荷方案。分8级加荷,每级加载值为天然地基极限值的1/8,卸荷分4级。观测方法:每加一级荷载后,按间隔10、10、10、15、15min,以后每隔0.5h测读1次沉降量,当在连续2h内,每小时的沉降量小于0.1mm时,则认为已趋稳定,可加下一级荷载。
3.3压板静载试验结果测试日期2010-09-03;压板面积:0.25m2;试验点号1#、2#、3#,见图1,试验结果见表1。由表1可知:1#最大沉降量8.21mm,最大回弹量2.51mm,回弹率30.6%;2#最大沉降量8.05mm,最大回弹量2.45mm,回弹率30.4%;3#最大沉降量7.78mm,最大回弹量2.38mm,回弹率:30.6%3.4试验结果综述1#测试点加荷至220kPa,满足设计天然地基承载力的2倍,沉降稳定,最大沉降量8.21mm,分4级卸荷,最大回弹量为2.51mm,取220kPa为该试点的极限承载力。载荷试验数量为3个点,设计天然地基承载力特征值为110kPa,完全达到设计要求。
篇5
关键词:国有企业;业务流程;流程再造
一、企业流程再造的内涵
企业流程再造(BusinessProcessReengineering),简称BPR,迈克尔·哈默和詹姆斯·钱皮认为,“业务流程再造就是对企业的业务流程进行根本性的再思考和彻底的再设计,从而获得可以用诸如成本、质量、服务和速度等方面的业绩来衡量的戏剧性的成就。其中,“根本性”、“彻底性”、“戏剧性”和“流程”是该定义所关注的四个核心特征[1]。
“根本性的再思考”,就是对企业所关注的业务流程进行重新思考。如“我们为什么要做现在的工作”、“为什么必须是由我们而不是别人来做这份工作”,等。通过对这些问题的重新思考,企业可能发现自己的战略目标是过时的,甚至是错误的。
“彻底性的再设计”,意味着对事务追根溯源,对既定的现存事务不是进行肤浅的改变或调整修补,而是抛弃所有的陈规陋习以及忽视一切规定的结构与过程,创造全新的完成方法;它是对企业进行重新构造,而不是对企业进行改良、增强或调整。
“戏剧性的变化”,意味着业务流程再造寻求的不是一般意义上的业绩提升或略有改善、稍有好转等,进行再造就是要使企业业绩有显著的增长、极大的飞跃。业绩的显著增长是流程再造成功的标志与特点。
“业务流程”是指一组共同为顾客创造价值而又相互关联的活动,是一个价值链。竞争不是发生在企业与企业之间,而是发生在企业各自的价值链之间。只有对价值链的各个环节(业务流程)实行有效管理的企业,才有可能真正获得市场上的竞争优势。
二、流程再造在国有企业中的作用
成功的流程再造可以对国有企业的管理发挥以下几方面的重要作用:(1)实现职能管理到面向业务流程管理的转变。业务流程再造强调面向业务流程的管理,将业务的审核与决策点定位于业务流程执行的地方,缩短信息沟通的渠道和时间,从而提高对顾客和市场的反映速度[2]。(2)注重整体流程最优的系统思想。业务流程再造根据整体流程全局最优的目标设计和优化流程中的各项活动,尽可能地减少无效的或不增值的活动。(3)建立扁平化组织。业务流程再造要求先设计流程而后根据流程建立企业组织,尽量消除纯粹的中间环节,这不仅降低了管理费用和成本,更重要的是提高了组织的运转效率及对市场的反映速度。(4)充分发挥每个人在整体业务流程中的作用。业务流程再造要求将决策点定位于业务流程执行的地方,这就强调了业务处理流程上人员的素质,并强调了团体合作精神,将个人的成功与其所处理流程的成功作为一个整体考虑。(5)面向客户和供应商整合企业业务流程。当前的竞争不再是单一企业的竞争,而是一个供应链与另一个供应链之间的竞争[3]。只有对供应链的各个环节实施有效管理,企业才有可能真正获得市场上的竞争优势。这要求不仅对一个企业内部的业务处理流程,还要求对客户、企业自身与供应商组成的整个供应链业务流程进行重新设计。
三、综合化企业流程再造法的设计思路
在对现有实践中的企业流程再造进行深入分析的基础上,本文提出采用综合化流程再造法,以此来指导国有企业信息化过程中的流程再造。这一方法由四个关键阶段组成:再造决策、流程诊断、流程优化、制度化新流程,下面对这四个阶段进行深入分析。
(一)再造决策
1.获取管理层的支持。流程再造是一种对国有企业影响深远的变革,因此,管理层必须形成统一的认识。企业的高层必须对企业的现状进行客观评价,在此基础上对未来的发展愿景进行展望,如我们将提供哪些产品和服务?顾客将会如何看待这些产品和服务?员工应该如何提供给他们?通过宣传使员工清楚企业现在和未来的顾客是谁、工作对象是什么和工作方式应该如何,以争取最广泛的支持。
在这一阶段,要打破员工的职能分工的观念,树立起正确的流程观念,使员工能够从流程的角度来看问题,把流程纳入到企业的战略规划中。“流程”将成为企业战略的一个关键词,只有树立了以流程为核心的战略观念,才能紧跟市场趋势,真正做到以顾客为中心。
企业可以通过开展一些有关流程再造的基本概念和相关技术、流程再造在其他公司的成功和失败经验、流程再造如何提高企业的竞争力等相关的讨论会来加深对企业流程再造的认识。通过这样的讨论会,可以使管理层了解到流程再造对公司战略的重要性,这样他们才能全力以赴支持企业的再造活动,确保流程再造的顺利进行。
2.选择核心流程。通常意义上的核心流程是指在众多的流程中,集成组织的各种核心竞争力,对组织的最终输出贡献大的流程,也就是对企业而言价值贡献度大的流程。在企业流程再造的过程中所选定的核心流程要符合两个特征:(1)流程的价值贡献度高,符合一般核心流程的特点;(2)流程的优化潜力大,有很大的提升和改进空间。一方面根据20/80原则,企业有限的资源必须集中在关键的业务中,必须选择对组织价值贡献度高的流程进行再造;另一方面只有对优化潜力大的流程进行再造,改造才容易取得显著效果。
在国有企业流程再造的过程中,要不重复地列出所有业务过程,找出企业所有的流程,然后从贡献度和提升潜力两个维度对流程进行评估和分析,选出需要再造的核心流程。(二)流程诊断
选出需要再造的核心流程后,就要对其进行诊断,首先应对现有的流程进行描述,然后还要对其进行分析和研究,找出存在的问题,探讨病源,以改进流程效率。
1.记录现有流程,画出流程图。流程图通过图示的方法使得流程易于阅读和理解。在绘制流程图的过程中,与员工相互合作,从头到尾绘出他们工作于其中的流程全图,有助于增加对别人的任务和问题以及自己如何支持同伴完成任务的认识。绘图活动往往会激起团队和个人的进取欲望——明显的浪费、笨拙的步骤、错误的环节等都会促使人们对流程的改进。在绘制流程图的过程中,通过与流程参与者的面谈,了解信息流及相互关系、信息处理的方式和信息处理过程中所涉及的资源等。通过访谈得到的信息、资料要作出详细记录,尤其是信息的收集、处理、传输以及各种等待时间等都应记录下来,均将作为流程改进的度量标志。
2.分析现有流程的弊端。结合流程图,与流程的参与者面谈,和他们一起对流程涉及的文件、制度、报告等必要性逐个进行审查,找出不增值的活动。在此基础上,列出流程在执行过程中存在的问题,然后进一步分析挖掘破坏企业流程整体效率的授权体制、企业原则、工作流程等等,找出问题的根源。这一阶段的主要任务是挖掘弊病,分析原因,作为流程改进的依据。
(三)流程优化
传统的流程再造的方法有两种:系统化改造法和全新设计法。对于流程的某些要素,彻底重新考虑可能最为合适,而对另一些要素,则应该采用清除、简化、整合、自动化的系统化改造方法。这两种方法不应当被看做是水火不相容的对立物,在再造的实践中,要根据具体情况,采用其中的一种方法或两种方法并用。
(四)建立配套措施
流程再造主要针对国有企业的业务流程展开,但也会涉及到与之相关的组织、岗位、制度和考核等方面的问题,涉及到信息技术的应用。流程优化再造要达到预期的目标和取得实际的成效,就必须针对业务流程优化方案和企业实际情况给出流程优化再造的配套措施。
1.组织结构的调整。根据优化方案对流程进行再造后,企业的管理层次、规章制度、部门职责、员工的角色和职责等都可能发生改变。新的组织结构以及详细的职务分配必须传达给受到影响的员工,规定他们新职责,规范他们的行为。员工知识和技能的发挥必须符合新流程的要求。激励和报酬结构也必须以小组表现为基础重新设计,个人的绩效考核标准要重新设定。
2.信息技术的运用。在完成流程优化后,在对企业的组织结构进行再造以保证新的流程方案的平滑过渡的同时,要选择信息技术平台来执行新的流程。
总体上说,国有企业流程再造需要经过上述四个阶段,但这四个阶段不是一个简单的线性过程,而是一个循环改进的过程。国有企业必须不断地重新思考将来该如何经营,并且要坚持不断地进行日常的改进。只要组织存在,这四个步骤的循环就不应该停止。
篇6
关键词:建筑结构设计;优化方法;协调性;经济性能
现如今,人们对建筑的要求不再简单的是居住使用要求,随着时代的不断发展,人们对建筑的美观性和安全性也愈加重视,对建筑的实用性能有了更严格的要求。基于以上要求的变化,这就要求我们不断改变并优化结构设计,采取耳穴的方案,同时满足美观性和实用性,并且还能够降低成本投入,提高经济效益,促进建筑业的良好健康发展。
1结构设计优化方法内容及其原则
1.1概述。在房屋建筑结构设计时,如果要对设计方法进行优化,这就势必给工作人员带来更多的问题,例如成本问题和建筑材料问题。这种情况下,就要求工作人员用最低的资金投入,进行房屋建筑设计的优化。对优化房屋建筑设计时,其优化的内容主要包括两个内容:①优化整体的房屋建筑结构;②优化局部的房屋建筑结构。而局部房屋建筑结构主要就是对主体结构、房顶结构和下部基础结构等分别进行优化设计。1.2原则。(1)使建筑具有安全性能。房屋结构优化不是简单的进行材料的节约,而是首先要确保房屋建筑结构安全,然后利用专业知识,结合实际的房屋建筑情况,对房屋建筑结构进行科学合理的优化,从而使得房屋建筑的设计趋于完善。(2)使建筑具有实用性能。对于房屋建筑优化设计的另一个原则就是要确保建筑物的实用性,使得房屋建筑通过优化设计具备更多的功能,满足人们的实用与使用需求。(3)保证建筑结构优化的同时保护环境。房屋建筑结构优化设计的另一个原则就是要尊重环境,也就是说要注意环保,例如,可以采用绿色环保材料。(4)确保建筑具有可用价值。这个原则也是非常重要的一点,要求在进行房屋建筑优化设计时,不能一味追求利益,忽视质量,而是要在保证建筑质量的基础上降低资金投入。根据以上原则,不难看出,在进行房屋建筑结构优化设计时必须保证其科学、安全、质量要求。首先,充分重视结构优化模型,科学合理的结构设计变量得到解决。主要针对相关的参数值和约束来控制参数值的选择应注意,而较小的将实现一个预定义的类型参数,可以有效地减少编程,提高效率,提高整体水平;然后是目标函数的确定,这将对建筑作为一个整体的成本情况来理解。可以科学地确定约束条件,为结构的优化设计奠定基础。
2建筑结构设计优化方法的具体应用
2.1整体和局部优化。房屋建筑结构设计具有复杂层次性。首先要求在进行设计时要考虑设计、结构、安装等不同子系统及其下属体系。在进行优化设计时,综合考虑各个子系统和下属体系并且进行优化;其次,由于在房屋建筑结构设计时设计到施工材料、构建、配件等内容,这就要求进行房屋建筑设计时,进行整体优化。建筑结构的优化计算模型和优化计算方案属于建筑结构优化设计的重要组成部分。建筑结构的优化设计的本质就是在变量中提取重要的参数,根据上述所说参数建立函数模型,从而得到比较好的方案。一般来说,建立模型主要从以下方面入手:①合理选择设计变量,这属于重要内容,而且在选择变量设计会影响参数的选择,因此合理计算变量就能将降低计算编程的工作量;②确定目标函数,首先要在符合函数的基础上找到最优解,才能确定目标函数;其次,将约束条件确定下来,主要包含弹塑性、强度、应力及尺寸等方面,在优化建筑结构的同时,必须确保约束条件的范围在规定的要求之内,满足设计的需求。2.2建筑主体上部结构的科学性优化。建筑主体上部结构的科学性优化,是在建立模型,优化系统设计,保证科学合理性的基础上,对建筑剪力墙进行优化设计。首先,建立合理的剪力墙数量;其次,保。证剪力墙的整体质量的统一性,保证其整体结构的重心,减少地震等灾害对房屋建筑的破坏;最后,如果要保证剪力墙的高抗剪能力,在满足质量的要求上减少墙的数量。2.3概念设计结合细部结构设计优化概念设计的应用表明没有具体的量化数据,例如,抗震防裂度,这种情况下没有具体的量化的标准进行优化设计,因此需要用到概念设计。但是在设计过程中,要求工作人员必须会合理且灵活运用建筑结构设计的优化方法。例如,在进行抗震设计时,可以根据房屋建筑的实际情况,选择合理的抗震方法进行设计,方法不同,但是达到了相同的优化目的。2.4结构设计中注重协调性设计。应用结构设计的优化方法,可以充分体现在协调方面。将建筑与整个平面之间的关系应得到有效的加强,可以在结构设计中加以保护,以及结构设计的外观也应体现。在设计过程中,墙、柱的结构布置,建筑平面功能需要得到有效保证,建筑空间和深度,充分保证房子的整体结构来反映系统的简单性,在各部门的高度可以充分的保护。2.5对计算结果进行分析,确定最优设计方案。作为优化结构设计中比较重要的部分,结果分析的意义不言而喻。在此过程中,要将计算数据结果进行详细的分析,然后以数据中得到的信息为依据,制定优化设计方案。另外,在优化设计的过程中需要多方面考虑,尤其是各种阻碍因素,要对其进行控制,使得建筑结构优化设计能够顺利完成。此外,由于在施工建设过程中,涉及的人力、物理、财力较多,因此结构优化的主要目的就是合理降低上述指标,从而保证建筑指标不会受到影响。因此,在建筑结构设计中必须注意:①找到建筑技术和经济之间的平衡点,降低二者矛盾,使用高新技术,降低费用成本;②充分理解技术所带来的经济价值,充分意识到技术的进步和发展有利于降低经济损耗,因此这就要求必须加强技术发展。
3建筑结构设计优化的现实意义
3.1有利于降低工程总成本。现阶段,高层建筑不断增加,与普通多层建筑比较,主要的区别就是占据的土地面积比较小,占据的空间面积比较大,减少用地费用。但是建筑物的高度的增加,层数的增多,就容易造成楼与楼之间的不协调问题,占地节约量和建筑的层数不成比例。因此,不可以单纯的追求建筑的高度而忽视土地节约量,要将占地面积、造价进行统一协调。另外,高层建筑并不会因为层数的增多增加楼顶,这就明显的降低了成本,只是会增加楼层的基础造价。3.2有利于加强建筑物的整体经济性能。随着层数的不断增加,建筑物必会影响整体框架梁与柱的承载能力,使之承载力增加,这就造成墙体的面积和梁柱的体积的增加,增加结构自重,电线、水管等管道等房屋配置会有所延长。相对来说,普通的多层建筑物能够节省建材但不会影响抗震性能。此外,建筑物高度的不同势必会影响墙面的范围,这时候一般会选择圆形建筑或者是接近方形的建筑,这样外墙的周长系数就会相对减少,而且内外装修面积也会随之减少,而且以上形状有利于其受力的提高,在保证安全稳定的基础上增加了建筑的整体经济效益。
4结束语
综上所述,参考实际情况,从多个方面,研究对房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法的应用,利用结构理念和方法的不断优化,有效的提高建筑整体的结构设计质量。希望本次的相关研究,可以对房屋建筑结构设计优化起到一定指导作用。
作者:胡必伟 单位:伊犁鼎轩建筑设计院有限公司
参考文献:
[1]丁可.建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用探析[J].工程技术研究,2016,(6):129.
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关键词:房屋建筑;方案设计;发展趋势
中图分类号:S611文献标识码: A
在一次经济论坛上,有经济学家称全球经济已经迎来了自上世纪经济萧条后的又一次衰退,黑暗的时刻又要再次来临。这一社会语状为全球建筑设计带来的影响是显而易见的。但是同时,中国在避免经济硬着陆的过程中,房地产市场的被动衰落却给了建筑设计新的创作空间。同时,伴随着生产力水平和人们经济水平的快速提高,社会大众对居住条件的需求也在不断上升。因此,我国建筑行业得到了快速发展,但目前我国建筑的空间利用率并不乐观。所以,建筑方案设计在建筑过程中起到最为基础关键的作用。科学合理的建筑设计方案,不仅改善用户的居住条件,满足用户的合理生活需求,还能为建筑公司节约开支,降低工程造价。
一、我国建筑设计现状
1、我国建筑师有更多机会进行建筑设计。
建筑业的主体似乎是房地产,建筑设计行业的发展不仅体现在产值、营业额和设计的规模上,还体现在有众多设计项目的涌现。大型公共项目的变化使建筑师的实践视野越来越广阔。设计行业重心的变化以及政府投资项目和公益性项目增多,使建筑师获得了更大创作空间。政府宏观调控的大型项目,如医院、航空港,博物馆、美术馆和高校建筑等使得房地产商业演进得到抑制,同时,给予了我国建筑师更多的建筑设计机会。
2、中国建筑师在与国外同行同台竞争的过程中,已经越来越拥有主动权。
我国的建筑设计大致经历了被动接受国外建筑师创意、仅出方案;国内外建筑师共同进行方案探讨和概念表达和以国内设计机构为主,作为设计总包将某些部分包给国外擅长的专向建筑师等三个阶段。使得我国建筑的原创性、文化性、区域性得到明显提高。
3、我国的设计模式正在从单一模式向多元模式转变即从过去的单一的承接设计转变为设计总承包、管理总承包、设计管理和项目管理等多元模式。
目前,部分设计公司的上市和很多设计研究院申请高新科技企业的认证使得我国设计行业逐步向高新科技企业发展。
二、房屋建筑方案设计的影响因素
房屋设计较为突出的的影响因素有市场需求多样性、居住功能适用性、室内空间可改性、家居科技智能性、环境景观均好性以及建筑风格地方性等方面。
1、市场需求多样性对房屋设计的影响
当前建筑尤其是住宅供需体制已从福利分配逐步转向为商品行为,房屋设计应满足市场需求,提供相配套的住宅套型适应不同经济收入、生活模式、文化职业的家庭对住宅的需求。同时降低生活习俗和气候条件的差异带来的不适感。
2、居住功能适用性对房屋设计的影响
建筑尤其是住宅的根本性能便是其适用性。因此,建筑师在实际设计中应从实用功能出发,并根据居住生活性质对住宅的内部功能进行分区,使住宅内部公私,动静分区明确,使用顺当。同时,为避免套型住宅仅仅是平面布置简单的由小改大的不当现象,房屋的面积和尺度要适当,但也应满足市场对大面积套型的需求。而且,恰当合理的房间布置和相互联系能使家居更为舒适。
3、室内空间可改性对房屋设计的影响
只有合理的结构体系才能保证室内空间的可改性。室内空间的可改性是住宅的客观需要,以适应家庭规模和结构的变化,同时也符合可持续发展的原则。
4、家居科技智能性对房屋设计的影响
建筑的新技术、新材料、新设备和新工艺的推广应用反映了住宅技术的科学性。不仅促进了住宅建设水平,同时也提高了住宅的功能质量,满足用户舒适度的需求。不断配套完善的科学技术使建筑更加实用,先进,经济和综合。
5、环境景观均好性对房屋设计的影响
住宅区环境资源的均好与共享使得每套住房住户获得更加舒适的居住环境。因此,住宅商品化的重要特征之一便是环境均好性。
6、建筑风格地方性对房屋设计的影响
受不同文化,历史条件及气候的影响,不同区域的住宅有不同的风格特征。建筑师在进行建筑设计时应充分考虑当地建筑的建筑风格,虽需要标新立异,但不可与周围建筑格格不入。
三、房屋建筑方案设计需要考虑的问题
1、节能问题
建筑行业是社会三大能源消耗行业之一。在建筑设计中,如何更好地利用自然环境资源,提高建筑的能源利用率实现生态城市发展,已经成为近年来建筑界一直在探索的课题。通过对建筑的合理设计,满足用户潜在的生活要求,为居住者提供舒适、环保的居住空间,降低建筑物使用过程中的能量损耗是建筑师一直追逐的目的。但却没有绝对的节能建筑,从前所谓的节能建筑到了现在可能就称不上节能了。因此,要求建筑师在建筑设计中综合考虑各种影响因素来满足建筑环境的设计要求。
2、用户需求问题
建筑的根本目的是满足人类的使用。建筑第一性是人的存在性,任何营造活动都是人与自然共生的结果。建筑的发展是主客体互动的审美关系。因此,建筑设计的作用就是真实地反映人在建筑中的感受,满足人对建筑的需求。但目前许多设计人员进入手法主义的盲区,采用虚伪的手法,把业主引入平面的幻觉,虽然有时能够得到客观的经济效益,但却阻碍了建筑的发展进程。人对空间的需求是人类的最基本需求之一。建筑创作应该真实反映建筑平面时间和空间的统一,而非单纯得平面组合游戏。因此,我们在进行建筑设计时,不仅要重视功能,还要考虑形式。
3、环境和谐问题
在建筑方案设计时不仅要关注建筑物本身,而且还应关注其是否与周围环境相协调。在建筑平面的设计中适当地引入“手法主义”可以在某些方面表达设计人员的意图,同时又可以解决环境与人的心理需求的统一,实现建筑特色与城市风格相得益彰。建筑平面是由许许多多的墙面来界定的,这些长长短短的线可以做为平面结构的参照系,很好地陈述建筑的空间组织结构。
四、我国建筑设计未来的趋势
汪光焘担任建设部部长时曾指出,我国的建筑设计企业有向大规模的托拉斯集团或逐渐分化出小型设计公司和事务所两个发展方向。因此,我国建筑设计未来的发展方向大致可概括为:
1、专业化发展趋势。
目前建筑设计业仍存在一些问题。其中,虽然注册建筑师制度不断得到完善,但注册建筑师仍严重不足。建筑师是一个高风险行业,职业建筑师必须遵守各项建筑设计要求和规则。
2、专有技术发展趋势。
例如绿色生态和可持续发展、光伏发电应用建筑表皮等,拥有这些技术的专向设计机构将体现更多优势;
3、设计总承包发展趋势。
设计项目由一家机构总包,再分包给其他多个公司;
4、跨行业、跨领域和跨国界的合作趋势。
企业将实现资讯、项目管理和设计施工一体化的服务模式。
结语:总而言之,房屋建筑的平面设计对建筑设计有决定性影响。对于建筑设计师而言,不仅要关注建筑本身的特点与个性,还要使之与城市规划相适应,满足住户的潜在需求。同时通过住宅产品的和设计理念创新使城市建筑与环境拥有地域性特色。住宅建筑准确的户型定位和科学合理的户型设计对住宅用户的生活质量产生直接影响。同时,城市规划是城市建设的总纲,而构成城市的主要物质基础之一又是建筑,在城市规划的指导下进行的建筑设计才能促进城市经济、社会的和谐、健康发展。
参考文献
[1]王海松,莫弘之,沈斌生态建筑集成设计体系研究,建筑学报,2007(9).
[2]张锦秋《城市设计理论与实践》,《建筑》,2003.
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【关键字】房屋建筑;结构设计;原则;方法
房屋的设计质量跟施工质量决定了一个房屋质量的好与坏。房屋的住宅结构设计是一项比较繁重复杂、责任重大的工作,它不仅关系到建筑的适用性以及经济性,而且它的结构设计工作也是很重要的。
1、建筑结构的设计过程
建筑结构的设计大致可以分成结构方案阶段、结构计算阶段以及施工图设计阶段三个阶段。方案阶段的主要内容是根据建筑的重要性以及建筑所在地的抗震防烈度、工程地质的勘查情况报告、建筑场地的类别以及建筑的高度跟层数来确定建筑的结构形式。建筑结构形式确定后就可以根据不同的结构形式特点要求来布置结构的承重体系以及受力构件;结构计算阶段的内容主要有荷载的核算,主要包括永久荷载、可变荷载和偶然荷载,荷载的相关计算要根据荷载规范的要求跟规定采取不同的组合值系数来进行不同工况下的组合计算,根据计算出来的荷载值,按照构造措施的要求,使用要求以及手册上推荐的试算方法初步确定构件的截面,最后根据确定的构件截面跟荷载值计算内力,根据计算出来的结构内力进行配筋设计直到满足相关规范的要求。
2、建筑结构设计的内容
(1)宏观设计:主要包括结构体系的选择,柱网的布置以及剪力墙的分布、基础的选型等内容,宏观设计主要分为主体跟基础两部分进行,设计人员根据建筑的材料、高度以及重要程度、建筑所处地的抗震设防烈度、风力等条件选择合适的结构体系。
(2)具体设计:进行宏观设计后,就需要进行实际具体设计了。主要指柱、梁、板、墙四部分内容,进行结构分析时,梁和柱一般作为杆单元计算,板和墙作为面单元计算。
3、建筑结构设计的原则
(1)抓大放小:“强柱弱梁” 、“强剪弱弯” 、“强节点弱构件”等这些都是建筑结构设计中重要的一些概念。虽然说整个结构体系主要是由各种构件之间协同工作的,但是各个构件所担任的角色是不同的,有其轻重之分,抓住主要因素有利于提高房屋的整体抗震性能。
(2)层层设防:安全的结构体系是应设置多道防线的,即整个抗震结构体系由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。同时抗震结构体系应具有最大可能数量的内部、外部赘余度,建立起一系列分布的塑性屈服区,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,一旦破坏也易于修复。这些都体现出了层层防线的设计思路。
(3)刚柔相济:一个好的建筑结构体系需要合理的刚度,如果结构刚度过大,那么它的变形能力就比较的差,同时在地震来临时将会吸收很大的地震力,于结构的抗震不利。如果结构的刚度过小,则会导致结构产生过大的变形,影响建筑物的正常使用。
(4)打通关节:打通关键是为了能够保持房屋的平衡,让房屋永远处在原始的静态中。当房屋结构的力量不能通畅的时候,构件跟构件之间的静态平衡就会被打破,构件之间的传力应尽可能直接通畅,使力流总能沿最短的途径向下传递。
4、建筑结构设计方法
(1)结构建模:用计算机软件进行结构设计,首先需要将结构输入至计算机内,此时得到的模型称为结构模型。当结构模型输入完毕,进行力学计算时,为了适应计算理论和相应程序的要求,需要对模型进行一定得修正和简化,由此得到可直接用于力学计算的模型称为计算模型。结构模型反映的是结构的实体特征,注重结构构件的实际位置,构件间的构造关系及构件材质等内容。计算模型要求真实的反映结构的受力特性。因此在结构建模过程中,对实际结构进行合理的简化和归纳是必要的。
(2)合理的结构布置:在进行结构构件布置时,除考虑建筑功能要求外,结构单元抗侧力结构的布置宜规则、对称,受力明确、力求简单,传力合理、途径不间断,并应具有良好的整体性。在一个独立的结构单元内,应避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位;避免在凹角和端部设置楼电梯间;减少地震作用下的扭转效应。竖向体型尽量避免外挑,内收也不宜过多、过急,结构刚度、承载力沿房屋高度宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱部位。
(3)把房屋抗震要求作为起点,进行合理的结构设计:对于一般多层砌体住宅结构来讲,要优先采用横墙承重或是纵横墙共同承重的结构体系,关于纵横墙的布置要均匀对称,沿着平面内对齐,沿着竖向从上往下连续,楼梯间不要建造在房屋的尽头或是拐角的地方,挑檐不适合使用无锚固的钢筋砼进行预制;对于钢筋砼多、高层结构的住宅,在进行设计的时候要注意框架跟抗震墙等抗侧力结构要进行双向布置,这样方便它们各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力;框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同的工作状态,除了控制抗震墙之间的楼、屋盖的长宽比以及保证抗震墙本身的刚度外,还需要采取相应的措施,保证楼、屋盖的整体性能以及它跟抗震墙之间的可靠性连接;结构布置要尽可能的采用规则结构,对于那些复杂结构,可以设置防震缝。
(4)结构施工图绘制:在施工图绘制过程中,应把握一些基本原则:如图面整洁,内容编排紧凑,字体正规,数字清楚,尽量用简洁的图纸张数表达丰富的内容;整套图纸规格力求一致;图纸编号应考虑施工顺序,由基础向上编排;构造复杂部位必须交待清楚;相互有关部位尽可能绘在一张图纸上,少引见其他图页;大样详图是建立在建筑详图没有差错的基础上,它的绘制可以建立在建筑详图基础上直接进行绘制,也可以在以前做过的一些详图的基础上进行局部的改进绘制,这个阶段需要注意的是保持在建筑外形的前提下尽量的让结构合理受力,方便施工,在标高跟外形的尺寸上一定要跟建筑专业协调相一致。
5、总结:
建筑结构是一个系统全面的工作,设计人员需要有扎实的理论知识基础,还要有灵活的头脑,不断创新的思维以及严肃认真负责的工作态度,设计人员首先需要按照规范相应的构造要求严格执行,在明白规范来龙去脉的基础上灵活应用,这样才能够从根本上消除设计质量所带来的隐患。
参考文献:
[1]雷春蕾,张书强. 房屋建筑结构设计的常见问题[J]. 技术与市场. 2011(08)
[2]钟佰威. 建筑结构设计过程应注意的问题探析[J]. 中国高新技术企业. 2008(06)
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【关键词】房屋建筑;设计目的;设计原则
一、房屋住宅结构设计的目的
1. 安全性:指结构应能承受正常使用时可能出现的各种荷载和变形等作用,在偶然事件(如地震、强风)发生时及发生后结构仍能保持必需的整体稳定性,即结构仅产生局部损坏而不致发生倒塌。
2. 适用性:指结构在正常使用过程中,应具有良好的工作性能。
3. 耐久性:指结构在正常使用和正常维护条件下应具有足够的耐久性能,能够正常使用到预定的设计使用期限结构的功能要求概括起来为结构的可靠性,即在规定的时间内(设计使用年限),在规定的条件下(正常设计、正常施工、正常使用和维护),结构完成预定功能(安全性、适用性、耐久性)的能力。
二、房屋住宅建筑设计的基本原则
(1)抓大放小的原则。房屋建筑结构虽然是由各种构件而组成一个整体,但各个构件的作用都是不一样的,根据它起到作用的重要性有主次之分,这样可以有效地应对外界的侵袭。
(2)设置多道防线的原则。房屋结构只有层层设置,当收到外力破坏时,它都会合力合作。
(3)刚柔并济的原则。如果单凭结构的刚性它的变形能力就比较差,而如果结构太柔却会造成变形太大而无法使用,造成整体倾斜,因此要遵循刚柔并济的原则。
(4)打通关节的原则。打通关节维持平衡可以永远保持静止状态,如果遇到力量不能通畅,各个构件之间的静态平衡遭到破坏,那么它的结构就会发生变化。
三、房屋住宅建筑结构设计的主要方法
1.在结构平面图上的设计方法
如果建筑的地域的防震烈度为六度区的时候,按照我国的防震设计要求,可以不必采用截面抗震验算,但结构的设计也一定要达到抗震的标准。所以对于砌体结构的建筑,软件建模可以省略,在进行设计的时候只要注意受压和局部受压的问题,就可以直接设计。如果条件和时间允许,要做建模也无可厚非,因为它可以利用建模来荷载导算。但是,如果建筑的地域防震烈度为七级时,就必须采用建模来进行计算。
2.屋面结构图的设计方法
如果建筑的屋面是坡面式的,可以采用梁板式和折板式两种的结构处理方式。其中,梁板式可以用在建筑平面不整齐,板的跨度比较大,而且,一般屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面也都采用这种结构。而折板式则和梁板式的适用条件则相反。这两种结构处理方式的板都是偏心受拉的构件。在板配筋的时候必须有板负筋拉通,这样可以抵抗拉力。板厚基的厚度不能小于一百二十厚。另外,梁板的折角处对钢筋的配置必须有大样的示意图。在设计坡屋面板的平面设计图时,可以采用剖面示意图的方法进行表示,因为这样施工人员可以简单地从图纸上了解施工方案。设计人员在设计结构时一定要有空间概念,设计出来的图纸要简单明了,让施工人员能够看明白。因为坡面的房屋会导致有些楼层的墙体比较高,所以设计人员要和门窗顶设置圈梁互相结合这样可以降低墙体的高度。
3.大样详图的设计方法
建筑详图如果没有发生错误,在这基础上可以进行绘制大样详图,还可以在曾经做过的详图基础上进行部分的改进。只要让建筑的整体外形不改变,考虑到结构的受力能力和施工起来比较方便即可。但在外形尺度和标高上必须和建筑专业统一协调。
4.楼梯的设计方法
在设计楼梯时,对楼梯的梯板要控制好它的挠度,梯梁的梁下净高度要符合建筑标准,梯梁的位置要使上下楼层的位置一致。如果遇到有些不合适的地方可以运用折板楼梯,折板楼梯的钢筋在里面的折角处要把它断开分别进行锚固,这样可以预防局部应力集中在一处。对于梁下的净空要求和梯板宽度的问题都要注意。第一段梯板的基础要注意它的基础沉降问题,如有必要应该设置梯梁。
5.根据抗震要求,对房屋建筑进行合理的结构设计
对于普通的多层砌体结构的建筑,可以采用横墙承重或者纵横墙一起承重的结构体系。对于纵横墙的布置要力求对称均衡,在平面内要对整齐,竖向要上下连接好;不能采用没有锚固的钢筋的砼预制挑檐;楼梯间不能设置在房屋的转角处和近端。而对于有比较多钢筋砼住宅又比较高的建筑结构,尽量要做到:对于抗测力结构如框架和抗震墙要进行双向布置,这样可以各自承担地震力;框架体系的各个抗震力的结构要统一形成空间工作状态,不仅要对抗震墙之间的楼和屋盖的长宽度比以及对抗震墙的刚度进行控制以外,还要保证楼、屋盖的统一性和抗震墙的连接也要可靠;对于建筑结构的布置力求采用规则结构,如果碰到比较复杂的结构,可采用防震缝。
6.对于建筑的结构计算和构造设计都要求合理
首先,对建筑底框砌体结构进行验算的时候应该注意以下几点:底部剪力方法仅对于刚度较均衡的多层结构,而比较薄弱的底层混合结构,还要把塑性变形集中的影响考虑进去;底层框架的混合结构不可以采用简易的防震墙方法,应该采用双保险的措施,抗震墙承担了所有的剪力,而框架可以根据刚度的比例对剪力进行承担。在对刚度进行计算时,框架不能折减,抗震墙的折减则可以减到刚度的百分之二十到三十之间。另外,在对楼板进行计算时,方法要准确,应该注意以下几点:在对双向板进行查表计算时,对材料泊松比的影响在计算时不可以忽视,不然会导致它的计算值偏小;在计算连续板时不可以用单向板进行简单地计算。最后,荷载计算不能发生错误。
四、现代房屋建筑结构设计的发展趋势
随着社会的需求,计算理论的发展,计算机的应用,新型建材的研究与应用,今后建筑结构设计的会有如下的发展趋势:
1. 概念设计将发挥越来越大的作用
概念设计是根据抗震设计的复杂性,难以精确计算而提出来的一种从宏观上实现合理抗震,避免无必要的繁琐计算,同时为抗震计算创造有利条件,使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况的设计方法。
2. 采用先进的计算理论
空间受力分析、非弹性变形分析、塑性内力分析、时程分析、最优化设计、方案优化等先进科学的设计方法、设计理论将得到越来越多的应用。
3. 使用具有高强、轻质、环保等特点的新型建材
建筑物的自重在结构计算中占很大的比重,使用轻质、高强的建材,将使建筑结构设计发生革命性的变化。
综上所述,房屋建筑结构设计是个系统、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。
参考文献:
[1]徐国华.建筑结构设计的基本方法及注意事项[J].科技咨询导报.2007(11).
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关键词:建筑;浅基础设计;类型;埋深;问题处理
中图分类号:S611文献标识码: A
一、概述
近年来,我国基本建设规模不断扩大,速度前所未有。在建筑、水利、国防、交通和铁道等土木工程建设中,愈来愈多地遇到大量而复杂的不良地基及地基处理问题,地基处理日益得到人们重视。 软弱地基抗剪强度低、承载力差、压缩性高,特别是建在天然的淤泥与淤泥质土上的建筑物其地基基础设计,应充分考虑变形特征:过大的均匀沉降会严重影响建筑物的使用和外观;而不均匀沉降必将使建筑物发生裂缝、扭曲或倾斜,影响其使用和安全,严重时甚至倒塌破坏。软弱土地基设计与处理方案是否恰当,关系到整个工程质量、进度和投资。合理地选择软土地基设计与处理方法,具有十分重要的意义。
二、浅基础设计应注意的问题
1、基础材料和类型的选择。
浅基础多用于单层和多层砌体结构房屋,浅基础按材料不同分为砖基础、灰土基础、毛石基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础等。按构造类型分为:单独基础、条形基础、筏板基础、箱型基础等。进行地基基础设计,首先应对场地情况进行现场勘察,获取工程地质和水文地质资料,因地制宜,再结合建筑上部结构形式及荷载传递情况,合理选择地基基础形式。一般情况下遵循:墙下刚性条形基础-墙下钢筋混凝土条形基础-墙下钢筋混凝土筏板基础-箱形基础的顺序来选择基础形式。当地基浅层土质均匀且承载力高,建筑物荷载不大,宜选用砖基础、毛石基础、混凝土基础等刚性无筋扩展基础;当地基浅层土质均匀性较差、承载力较低,基础需浅埋有软弱下卧层时,宜采用墙下钢筋混凝土条形基础;当地基浅层土质均匀性差且承载力低,建筑物荷载大,采用条基面积超过建筑物基底面积的一半时,宜采用筏板或箱形基础。
2、基础埋置深度的选择。
基础埋深一般是指室外设计地面至基础底面的距离。基础埋深对工程造价、施工技术、施工工期及保证建筑物的安全都有密切关系。确定建筑物的基础埋深,应考虑以下因素:(1)建筑场地地质条件及地下水的影响。在满足地基稳定和变形、构造要求的前提下,基础应尽量浅埋,但不宜小于0.5m,北方地区且应在当地冰冻线以下;基础顶面应低于设计地面100mm以上,以避免基础外露。当上层地基的承载力大于下层土时,宜取上层土作为地基的持力层,这样基础的埋深及底面积都可减小。当上层软弱土较薄而下层为较好土层时,可将基础埋置在下面较好土层上,当上层软弱土较厚时,可考虑进行地基处理、采用深基础、桩基等。基础宜埋置在地下水位以上,当必须埋置在地下水位以下时,应考虑到地下水有否侵蚀性的影响,采取哪种方式降、排水,基坑支护方式以及施工时保障地基土不受扰动的措施等。(2)建筑物的自身条件。对于相同土质的土层,如果建筑物本身荷载较小,基础埋深可能较浅,建筑物荷载较大,基础埋深可能要加大;对于承受较大水平荷载的基础,为保证结构的稳定,也常将埋深加大;对于受拔力的基础,更需要足够的埋深,以保证必要的抗拔阻力。(3)相邻建筑物基础埋深的影响。当新建建筑紧邻既有建筑建造时,新建建筑的基础埋深不宜大于既有建筑基础,否则,两基础间应保持一定净距,其数值应根据原有建筑荷载大小、基础形式和土质情况确定并应考虑新加荷载对原有建筑的影响,根据以上情况,两基础之间净距一般为两相邻基础基底高差的1-2倍。(4)地基土冻胀和融陷的影响。按照土的冻胀性来确定基础埋深时,一般根据土的种类、含水量和地下水位的高低,进行全面的分析。季节性冻土在我国分布很广,有的厚度达3m,如果冻胀产生的上抬力大于作用在基底的竖向力,会引起建筑物的破坏。当土解冻软化时,含水量增加,产生附加沉降,即为融陷。对于我国南方部分地区,不存在土质冻胀,可不考虑冻胀影响,对北方冻土地区,建筑基础底面之下允许有一定厚度的冻土层,基础最小埋深可按下式确定:dmin=zd-hmax,式中zd为设计冻深,hmax为基础底面允许残留冻土层最大厚度。
3、基础宽度与基础类型的选择。
由于刚性条形基础稳定性好,施工简便、经济,所以砌体结构应优先采用刚性条形基础,不过刚性基础抗压性能好而抗拉、抗剪性能较差,为了保证基础不因受到过大的拉应力或剪应力而破坏,要求基础要符合一定的刚性角要求,即基础宽度越大时基础深度也相应越大。当墙体荷载较大、地基土承载力较低时,通过计算要求有较大的基础宽度,为满足基础刚性角要求,增加了基础材料的用量,更增加了土方的开挖量和施工难度,既不合理也不经济。根据工程经验,当基础宽度大于2.5m时,仍采用刚性条基是不合理的,这时应采用钢筋混凝土扩展基础即柔性基础。
三、特殊情况下地基或基础的处理方法
1、同一建筑物建造在不同场地土上时的处理措施。
在实际工程中,经常遇到场地土软硬相差悬殊的情况,尤其抗震设防地区,建造在不同场地土上的同一建筑物不能简单地采用不同的基础形式来处理。一般应作如下处理:(1)若一栋建筑物占据不同类型的场地土范围均较大,可根据场地土性质不同用防震缝把房屋分成不同的结构单元,使一种性质的场地土对应一种基础形式,同一结构单元的基础形式相同。(2)土质均匀场地上的局部软土坑,若范围较小,可挖除软土至天然土层,然后回填与场地土性质相近的材料,如采用砂土分层振捣密实或灰土分层夯实等。若局部软土范围偏大或偏厚,可根据具体情况处理,如回填一定厚度的砂石或灰土、基础底部放宽、基础局部加深、提高上部结构刚度、设置基础跨越梁等做法。(3)土质均匀场地上的局部较硬区域,若范围较小,可采用“褥垫”的方法,即除去300-500mm厚的局部较硬区,采用炉渣、砂或黏性土分层夯实,使得整个场地土性质相近。
2、建筑物基础下穿越管道的处理。
如果遇到地下管线穿越基础,应尽量把管线迁移改线(如某些油气、化工管线必须迁走),否则应采取措施,避免管线受挤压而造成破损或渗漏,一般应在基础被管道穿过处留设孔洞,上部留有足够的空隙,使管道不因基础沉降而被挤压变形或损坏。有时也可视情况在管道周围包裹混凝土,或用材质强度高的管道替换低强度管道等方法来处理。
3、基坑内降水管井的处理。
曾遇到整栋建筑坐落在一处低洼泥塘中,在清除淤泥后进行了管井降水处理,均布了8口内径Φ330mm,深13m的管井,降水完成进行基槽开挖后首先对管井进行了处理:井内沉中砂,用振动棒振捣密实,在距井口500mm深处浇灌C20细石混凝土至井口,必要时井口及四周100mm范围内进行渗透结晶防水处理,然后做防水保护层与基础垫层打在一起。
4、新建建筑与既有建筑贴临时的基础处理。
在旧建筑旁新建建筑时,要弄清旧建筑的地基、基础结构形式及施工情况,避免新建建筑基础与旧基础相距太近,新建建筑墙体更不能直接压在旧房基础上。通常可采用挑梁法进行处理,即新建建筑纵墙基础伸出挑梁,挑梁端部设托梁,托梁承受上部荷载,再把力传到挑梁上,这样可最大限度减少既有建筑的地基沉降。挑梁下应设梁垫,且宜每层出挑,以减少传至基础托梁的荷载,基础挑梁下应预留150mm以上的沉降空间,填筑松散煤渣等,防止旧房基础受挤压。新建基础基底应高于旧基础基底,当不满足该要求时,施工过程中应采取有效措施,如分段施工、设置临时支撑、采用地下连续墙等,避免原有基础下临空一侧地基土失稳,以保证原有建筑物的安全。
四、结语
地基基础的优化设计与基础地基的局部处理是现实工程中工程技术人员不可回避的问题,只有多接触、多观察、多搜集、多思考、多总结,才能有的放矢、对症下药,才能游刃有余的处理好各种出现的问题。
【参考文献】
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