结构主义和建构主义范文
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篇1
关键词:建构主义教学理论;医学生物学;教学方法改革
中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)17-0125-02
随着现代科学技术和医学事业的迅猛发展,医学生物学已成为发展最快、前景广阔的众多学科之一,在医学教育中起着极其重要的作用。为了更好地适应中医药现代化发展的大趋势,多元化培养中医院校学生,医学生物学教学起了重要的作用。医学生物学是中医院校学生的第一门基础课程,其教学内容包括了细胞生物学、遗传学、生殖医学、发育医学、分子生物学等方面,理论性强,知识更新快[1],如何让学生认识到在中医院校中学习医学生物学的必要性,如何让学生感兴趣学起来不吃力,提高学生运用生物学知识进行科研的水平,尤其是中西医结合专业学生的临床科研水平,成为我们教学方法探索的重点。基于此,本文就建构主义教学理论在医学生物学教学过程的应用的可行性及效果进行分析,以提高医学生物学的教学质量。
一、目前医学生物学的教学现状
1.教学内容较多,重视程度不够。我们总结医学生物学的教学内容有两个特点:一是教学内容较多,涉及的范围较广,包括各个层面的内容:细胞水平的内容、基因水平的内容及整体水平的内容。而且目前中医院校课程设计中,医学生物学虽然是必修课程,但是普遍存在一个现象就是学时较少。传统的教学方法是根据教学大纲的内容进行教学,在学时少、内容多的情况下,教师多采用“填鸭式”教学,每堂课把教学任务完成就好,没有时间改善学生的学习兴趣和学习效果,课堂教学效果较差。二是中医院校招生的学生大多是理科生,理科生在高中阶段多经过生物学的学习。入学后看到医学生物学课程立刻会想起高中阶段的生物学课程,尽管医学生物学课程的教学内容较高中时的课程要广和深,但是给学生的第一印象就是我们已经学过生物学了,对该门课的重视程度不足,严重影响了医学生物学的教学质量。
2.进展知识介绍不足。医学生物学是一门进展的学科,发展变化快,教材中的内容基础知识和概念基本不变,但很多内容是随着科研的发展而变化的,比如基因组测序成功后确定功能基因有3.5万个,其余的成为垃圾基因,但近年来发现这些垃圾基因在表观调控中起着重要的作用。学生们对这些进展知识具有浓厚的兴趣,但是由于课堂时间有限,课堂内容较多,教师很难在有限的时间内介绍这些进展知识,而这些知识对学生学习兴趣和科研兴趣的培养具有重要的促进作用。
二、建构主义教学理论简介
“建构主义”(constructivism)也称为结构主义,是瑞士哲学家、心理学家皮亚杰(J Piaget)最早提出来的[2]。建构主义教学理论反对以教师为中心的传统的教学方式,提倡以学生为中心的教学方式,强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构,知识的学习和传授重点在于个体的转换、加工和处理,而非“输入”或“灌输”[3,4]。建构主义教学理论认为学习是由学生的内部动机,包括好奇心、进步的需要、自居作用和同伴间相互驱动的积极主动的知识建构过程,即知识不是通过教师传授获得的,是学习者在一定的情境即社会文化背景下,借助于其他人包括教师和学习伙伴的帮助,利用必要的学习资源,通过意义建构的方式获得的[3,4]。由此可见,建构主义教学理论主要强调学生自主学习能力和学生协作能力,教师主要提供学习情境和指导作用,这能充分发挥学生的主观能动性,提高学生学习的兴趣和解决问题的能力。因此,我们提出在我校医学生物学教学过程中进行建构主义教学理论的探索和应用,以促进学生学习医学生物学及其他相关基础课程的兴趣。
三、建构主义在医学生物学教学过程中的应用
1.教学改革的对象。目前我校设置了中西医结合专业的八年制招生,这个专业的特点是临床和科研相结合,培养具有综合素质的高水平人才,以促进现代中医药的发展。首先我们对该专业学生特点进行分析,目的是对我校医学生物学的教学方法进行改革和探索。我校中西医结合专业七年制的学生具有如下特点:(1)入学之前均为理科生,在高中学习过生物学的基本理论知识。如果我们课堂上只讲解基本理论、基本概念,会使他们觉得大学的医学生物学和高中的没有多大区别,学习该门课程的兴趣不大。(2)均为中西医结合专业,该专业培养能运用中医诊疗思维与技能和一定西医学知识,掌握必要的现代生命科学理论和研究技能,从事中西医结合医疗、预防、保健、康复以及基础和临床医学研究、教学等工作的高级中医临床专业人才。这就要求必须掌握生物学的基本理论和实验技能,并能将生物学很好的和中医药相结合。(3)均为硕士毕业,要求培养具有较高发现问题、分析问题和解决问题的科学研究能力,要求具有一定的科研素质和创新能力。
2.建构主义教学理论在教学中的应用。针对以上对医学生物学教学现状、建构主义教学理论及中西医结合专业八年制学生特点的综合分析,以中西医结合专业八年制学生为建构主义教学理论的研究对象,其他专业的学生为研究对照,以基于教材基本知识教学为指导,结合学生自主课堂、知识竞赛等方法,进行医学生物学构建主义教学理论的探索和应用。具体实施过程如下:(1)课程设计及安排:根据建构主义教学理论进行医学生物学教学大纲的改革,将医学生物学中教学内容进行调整,其中基本知识、基本概念进行课堂教学;教师进行讨论,将每个教学章节中与临床密切相关的内容挑选出来,作为建构主义教学的“学习情境”,如在“细胞膜基本特性”一节中提出“细胞膜的基本特性如果出现问题细胞会怎样”,“有机体会有如何的改变”等问题,然后请大家去查阅相关的一些文献,看看何种过程改变会对细胞及机体造成哪些影响。(2)学生自主和协作学习过程:给学生两周的时间,自由分组,每组6个人,分成5组,利用图书馆的文献、期刊和网络资源去查阅相关资料,就其中自己感兴趣的一个或几个问题,将自己查到的有关资料进行整理、总结,进行分组讨论,完成自主和协作学习过程。(3)学生自主课堂过程:每次课堂教学过程中抽出15分钟的时间,进行学生讲解、提问及归纳总结。然后学生从不角度进行评分包括:讲解的过程、讲解的内容以及资料的前沿性等方面。(4)知识竞赛:学生自己就课堂所学内容及自主学习获得的知识进行总结归纳后,每组出一份知识竞赛题目,教师进行监督管理,组织知识竞赛。经过两个学期的教学探索,我们发现运用这样的教学方法,学生学习的兴趣很大,不仅锻炼了学生主动学习的能力,而且了改变了他们思考科学问题的方式,很多同学因此申请了大学生科研课题,并取得了较好的成果。
3.建构主义教学理论教学改革的效果。建构主义教学理论应用到医学生物学教学后,课堂效果较好,实验班级的学生课堂积极性较高,随时会有同学举手提问,在老师回答问题的基础上,学生们也会从不同角度回答问题,并接着提出问题及质疑,有不同意见时,课后学生会主动查询相关文献解决问题,课堂气氛及学习气氛较好。此外,学生问卷调查结果显示90%以上学生认为该教学方法可以扩展他们的知识面,在文献检索、获得前沿知识的能力以及增加对中医药治疗疾病的了解等方面有很大的进步,在有效地提高学生学习的积极性和主动性的同时,促进学生及时了解目前生物学发展的动态,主动抓住前沿知识,培养其科研兴趣。
四、结语
由上可知,该教学改革可有效地改善传统教学过程中存在的问题,即学生上课听课、下课就忘的无趣状态;同时,有效地调动了学生学习医学生物学这门基础课的积极性和主动性;有效地提高了学生的学习效率和教学质量,为其他医学基础课提供借鉴。教师在进行建构主义教学理论教学改革的同时,发现“教”和“学”的过程相辅相成,教师在这个过程中不仅“教”而且也“学”到了很多,也得到了学生的认可。
参考文献:
[1]傅松滨.医学生物学第七版[M].北京:人民卫生出版社,2008.
[2]郭赫男.建构主义理论观照下的《传播学》教学改革研究[J].东南传播,2009,(9):72.
篇2
关键词:抗震设计;建筑;措施
1.建筑结构中抗震设计的意义
建筑的抗震设计在避免地震灾害的所有措施中具有重要意义。在近年的地震灾害报道中,我们根据新闻数据可以真的了解到,按照国家标准的规范设计的工业建筑和民用建筑,虽然在地震中收到了不同程度的损害,但是终究没有倒塌并且在一定程度上保证了人民的生命安全。因此建筑中的抗震设计在震灾中保护人民人生安全和减少灾难中的经济损失都起到很大的作用。因此在未来的建筑领域的发展中,强调和注重抗震设计的理念极具意义。
2.抗震设计的建筑规划
2.1地域的选择。地震区域内的建筑物会被严重破坏,建筑设计者们就要先从建筑的场地下手,地质条件是决定建筑物在灾害中受损程度的第一个因素。首先应该选择相对开阔并且地质硬度对建筑有一定支撑力的地域,减少在地震期间地基的深陷造成的不同程度的房屋倒塌。其次应避免地质松软的河岸、山坡地段,如在地震期间该地段在地震的影响下房屋倒塌的几率极高。2.2地基设计。房屋建设初期是,如果可以全部建立在天然的地基上或者是桩基上,那就最稳妥的办法,尽量避免天然地基与桩基混搭使用的状况,这样直接影响到房屋建筑的整体刚性,也会降低房屋的整体抗震性。房屋建筑的地基深浅度也需注意。房屋建筑的基础埋置过钱,那就会降低基础部分的嵌固作用,地震灾害来临的时候,房屋建筑会将强烈的振幅,加大了地震灾害的发生率。设计者在房屋建筑的基础深度设计部分,应当将埋置深度尽量加大,确保上层建筑的抗震性能。2.3屋顶与墙体的抗震设计。在地震灾害中,房屋建筑质量越重的受到的灾害程度越重,建筑物的质量与其地震受损度是成正比的。如果建筑物的质量较轻,在地震灾害中反而受损度很小,所以受损程度跟房屋建筑的结构设计密不可分。建筑设计者在对房屋结构设计的时候,在房屋建筑墙壁材料的选材上,应围绕着材质轻便的材质多加考虑,并且在屋顶的设计中也不要添加过多的装饰和附加建筑,避免增加房屋的高度与重量,影响到建筑物对地震灾害的抗震性。
3.建筑结构抗震设计的改进策略
3.1砌体结构建筑设计改进策略。由于砌体结构建筑的弱点就在于它的材料与堆砌方式,导致地震来临的时候在剪切和连接等问题上引发房屋不同程度的受损或倒塌。房屋的转角处在地震中,所吸收的震力最多最强,因为其刚度之大,又衔接两个水平的墙体,同时受到两个墙体水平方向传来的震力,所以转角处的墙体最先被破坏,改进的建议:建筑施工时应重视构造柱和墙体的施工先后,并且在转角处的墙体之间加入钢筋和构造柱,加强转角处纵横墙之间的连接,从而达到提高抗震的目的。3.2框架结构建筑设计改进策略。建筑结构抗震设计中不建议采用单跨框架结构,在《抗震规范》第6.1.5条规定,“高层建筑不用采用单跨框架结构,多层建筑不宜采用单跨框架结构”。显而易见,单跨框架的混凝土结构抗震能力低弱,在08年汶川地震灾害经验表明,采用单跨框架架构建筑的学校等其他建筑,在地震灾害中倒塌的比例非常大。改进建议:在单跨框架结构的外侧可设置框架柱。砌体墙针对刚性小、抗震能力低的特性,应按照《抗震规范》中的规定,采取相对的措施来减少对主建筑的抗震影响。比如应设置水平悬梁、圈梁、拉结筋等于主体建筑结构可靠拉结。3.2.1剪力墙结构的改进建议。连系梁端极为敏感的开动剪力墙中,在震灾中很容易被震力造成垂直的弯曲和裂缝,还容易出现走向倾斜的剪切裂缝。在汶川地震中剪力墙连梁部位由于剪力过大,而出现了剪力墙与连梁不问出现了很严重的十字形受损裂缝。建议设计剪力墙和连梁的时候,如果能让连梁在强制底部屈服之前发生弯曲,那么就可以最大效果的消耗地震灾害中的地震能量,从而保证墙体不被破坏。3.2.2墙肢破坏的改进建议。由于剪力墙底部墙肢受到的震力最大,极容易出现裂缝和最先被破坏。随着震力的强度与方向不同,墙肢底部出现的裂缝也不同。有时地震散发出强大的拉力时,在水平受用的墙肢往往横向压力较小,但在底部却容易出现不同程度的水平裂缝。剪切斜裂缝的情况容易出现在层低但宽度广的墙肢,而剪力墙高宽比例小时,墙肢出现的斜向裂缝可能会对墙肢更具破坏性。
4.砖混结构的改进建议
在地震灾害的研究中,可发现多层砖混结构房屋的抗震能力与墙体的面积是成正比的,因此可通过适当砖混结构的墙体面积来提高建筑物的抗震能力。多层砖混结构建筑承载震灾能量的部分是底层结构,为了减轻整个结构对震灾的承载力,设计方案中可在墙体面积上着手。例如墙纵、横墙属于砖混房屋的主要承重结构,因此为了避免在震灾发生时墙体倾斜或倒塌,应在纵、横墙的布置中多下功夫。纵、横墙的连接同样重要,在连接处增加水平拉筋等措施,可以有效地防止地震作用使纵、横墙交接处被拉开,保证了房屋的整体性。横墙是震力的主要承载者,确保建筑能够将横向震力传递给横墙,在设计中横墙的数量的距离都应符合抗震规范要求,避免由于布置问题而使墙体被震力破坏。
5.总结
近年来随着地震灾害等各种自然灾害的不断发生,建筑结构抗震设计越来越受到人们的重视。是否把抗震技术作为当代房屋建筑设计中重要项目看待,直接关系到地震灾害来临时房屋建筑的抗震能力,直接影响到社会的发展与人民生活的稳定。
作者:彭杰
参考文献
篇3
关键词:高层建筑;结构体系;结构设计
Abstract: The rapid development of China's economy and the fierce business competition, led to the emergence of the high-rise building and development. With the continuous expansion of the scale of the high-rise buildings, building height increasing, the structure of the system more and more diversified, building functions and types are more complex, this gives the structure design of high-rise building presents new opportunities and challenges, the paper analyzed related problems in the structure design of high-rise building, can look for the same industry staff to provide some reference and help.
Key words: high-rise building; structural system; structure design
中图分类号:文献标识码:文章编号:
1 常用高层建筑结构体系受力特点分析1.1 框架结构。框架结构体系它是由基础、楼板、柱、梁这4种承重构件所组成的。基础、柱和梁一起构成平面框架是主要的承重结构。框架结构建筑平面布置灵活,可形成较大的建筑空间,建筑立面处理也较方便;整体性、抗震性能好,具有较好的塑性变形能力。但是,框架结构侧向刚度小,当层数过多时,会产生过大的侧移,从而差限制了框架结构的建造高度。1.2 框架一剪力墙结构。高层建筑结构设计中通常采用的是框架一剪力墙结构体系,即把框架和剪力墙两种结构共同组合在一起形成的结构体系,竖向荷载由框架和剪力墙等竖向承重单体共同承担,水平荷载则主要由剪力墙这一具有较大刚度的抗侧力单元来承担。剪力墙的设置,大幅增加了高层建筑结构的抗侧力刚度,使其水平侧向位移大幅减小;同时,框架-剪力墙结构的协同工作使各层层间变形趋于均匀,所以框架一剪力墙结构体系的建筑能建高度要显著高于框架结构。1.3 剪力墙结构。由墙体承受全部水平作用和竖向荷载的结构体系称为剪力墙结构体系。剪力墙结构体系属于明显的刚性结构,且传力均匀、直接。其结构的强度和刚度都相对较高,但同时也具有一定的延性。结构在台风、地震作用等水平大荷载作用下,结构的侧向位移能有效控制,具有良好的结构整体性能,抗倒塌能力强,其能建高度大幅高于框架或框架一剪力墙结构体系。1.4 筒体结构。筒体结构体系由筒体为主的结构称为筒体结构。筒体结构体系的高层建筑结构具有非常大的强度和刚度,结构体系中各构件的受力分配合理,抗风、抗震性能相对框架一剪力墙结构、剪力墙结构更强,往往应用于大空间、大跨度要求的高层、超高层建筑结构设计中。
2 各类结构体系采用的分析方法
2.1框架一剪力墙体系。框架一剪力墙结构内力与位移计算的方法很多,大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件,可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同,各种方法解答的具体形式亦不相同。框架一剪力墙的计算方法,通常是将结构转化为等效壁式框架,采用杆系结构矩阵位移法求解。
2.2剪力墙体系。剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙,其截面应力分布也不同,计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的机算方法是平面有限单元法。此法较为精确,而且对各类剪力墙都能适用。但因其自由度较多,计算机资源耗费较大,目前一般只用于特殊开洞墙、框支剪力墙的转换层等应力分布复杂的情况。
2.3筒体结构。筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类:等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。
等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。一种是只作几何分布上的连续化,以便用连续函数描述其内力;另一种是作几何和物理上的连续处理,将离散杆件代换为等效的正交异性弹性薄板,以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。具体应用有连续化微分方程解法、框筒近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件,以便应用适合杆系结构的方法来分析。这一类方法包括核心筒的框架分析法和平面框架子结构法等。具体应用包括等代角柱法、展开平面框架法、核心筒的框架分析法、平面框架子结构法。比等效连续化和等效离散化更为精确的计算模型是完全按三维空间结构来分析筒体结构体系,其中应用最广的是空间杆—薄壁杆系矩阵位移法。这种方法将高层结构体系视为由空间梁元、空间柱元和薄壁柱元组合而成的空间杆系结构。空间梁柱每端节点有6个自由度。核心筒或剪力墙的墙肢采用符拉索夫薄壁杆件理论分析,每端节点有7个自由度,比空间杆增加一个翘曲自由度,对应的内力是双弯矩。三维空间分析精度较高,但它的未知量较多,计算量较大,在不引入其它假定时,每一楼层的总自由度数为6Nc+7Nw(Nc、Nw为柱及墙肢数目)。通常均引入刚性楼板假定,并假定同一楼面上各薄壁柱的翘曲角相等,这样每一楼层总自由度数降为3(Nc+Nw)+4,这是目前工程上采用最多的计算模型。3 高层建筑结构设计中常见问题分析研究
3.1结构选型中常见的问题。一是结构的规则性问题。与旧规范相比,新规范在这方面增添了相当多的限制条件,而且新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案”。因此,结构设计工程师在设计上要严格遵守新规范的要求,避免不必要的麻烦。二是嵌固端的设置问题。由于高层建筑一般都带有人防和地下室,嵌固端有可能设置在人防顶板,也可能设置在地下室顶板等位置。三是结构的超高问题。随着建筑物高度的增加,导致了很多影响因素的有些参数本身超出了现有规范的适宜范围,发生了质变,比如力学模型选取、材料性能、延性要求、荷载取值、安全指标等,因此,结构设计工程师在设计的过程对该项控制因素应该严格注意。
3.2结构分析与计算中常见的问题。一是结构整体计算的软件选择。由于各种软件在计算模型上存在着一定的差异,从而导致了计算结果存在或多或少的差异。因此,结构工程师在设计工作中首要的工作就是依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件,如果选择了不合适的计算软件,不但会浪费大量的时间和精力,而且有可能使结构有不安全的隐患存在。二是振型数目是否足够。与旧规范相比,在新规范中增加一个振型参与系数的概念,而且还明确指出该参数的限值。结构的层数与振型数的多少有关,因此,在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断,并决定是否要调整振型数目的取值。三是考虑是否需要分开计算,非结构构件的计算与设计。对高层建筑进行计算分析时结构工程师必须要考虑是将结构人为地分开进行计算,还是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算。如果多塔间刚度相差较大,可能出现即使振型参与系数满足要求的情况,但是这也有是地震力计算误差造成,因此导致结构出现不安全的隐患。在高层建筑中,会存在一些由于建筑功能或美观要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件,比如高层建筑屋顶处的装饰构件等,因为高层建筑的风荷载和地震作用均较大,因此,结构设计工程师在设计的过程必须严格按照新规范要求对非结构构件进行计算处理再进行设计。
3.3连梁超筋问题。连梁超筋是剪力墙结构设计中一种常见现象。计算剪力不满足剪压比要求从而导致了连梁超筋。连梁易超筋的部位,某墙段中,在大墙肢上的连梁易超筋,由于墙肢截面高度大小悬殊不均匀所造成; 平面中,当墙段较长时其中部的连梁易超筋; 一般剪力墙结构中,在楼层总高度 1/3处连梁易超筋。
3.4轴压比的问题。在钢筋混凝土高层建筑结构中,通过增大柱的截面来控制柱的轴压比,即使使用高强混凝土,也不能明显减小柱断面尺寸。限制柱的轴压比的目的是为了防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。如果柱的塑性变形能力小表明其结构的延性很差,也就说抗震能力差,遭遇地震时结构容易被破坏。但是如果在结构中保证强柱弱梁设计,使其具有良好延性,此时可放松轴压比限值。
4 结语
随着高层建筑进一步的发展,满足高层建筑的形式,材料,力学分析模型都将日趋复杂多元,为了革新高层建筑,设计者和工程师应追求新的结构形式和更加合理的力学模型,以实现建筑主体更优化。
参考文献:
[1]刘志松.基于概念的建筑结构设计浅谈[J].城市建设与商业网点.2009(24)
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关键字:建筑工程结构设计 施工管理 方法与途径
伴随着经济的繁荣发展,城市化进程的发展步伐也进一步加快,建筑企业也在发展潮流中取得进一步发展。建筑工程结构设计作为建筑工程项目重要的一部分,其设计质量的高低将直接影响到建筑企业经济效益的提高。然而,建设单位在开展工程项目建设的实践过程中,仍然存在一些与工程结构设计相关的问题,并逐渐演变成为了制约建筑施工项目发展的一大瓶颈,严重影响了建筑工程结构的施工质量。鉴于此,对如何加强建筑结构设计和施工管理展开研究与分析,将具有十分重要的现实意义。
一、当前建筑结构设计中存在的主要问题
(一)建筑结构设计图纸简单粗略
建筑结构设计图纸是建筑工程项目的基础,只有从设计图纸入手,不断完善和改进,设计出一份科学合理的结构图纸,才能保证建筑结构中各个环节得以正常运作。然而,在开展工程项目建设的实践过程中,仍然无可避免地出现一些与设计图纸相关的问题,图纸设计简单粗略等问题更是尤为突出。设计图纸过于简单粗略不仅无法详细解释建筑结构类型、抗震等级等施工要点,还进一步导致施工混乱,施工意外发生等影响恶劣的现象。
(二)建筑基础选型不科学
建筑结构是否安全将直接影响到建筑物的使用性能和使用安全,而建筑结构是否安全则是由建筑构造和建筑选型共同决定。现阶段,国内建筑行业中尚存在多种不完善的建筑选型,这些不完善的建筑选型不仅无法满足建筑变形的需求,还会导致建筑物发生沉降现象,影响建筑物的安全使用性能,给人们带来安全隐患。
二、加强建筑结构设计的几点方法和途径
(一)秉承和自然和谐共处的设计理念
建筑工程建设项目涉及到地域环境、人文地理、自然资源等层面的内容,只有在设计结构图纸中综合考虑到这些层面的内容,才能实现人与自然的和谐共处,才能强化建筑设计质量。为此设计师们需要考虑到以下两点内容:第一,科学规划建筑的朝向和建筑之间的距离,尽可能利用建筑物所在地的太阳能和风能。对环境造成影响的最重要的两大因素就是日照强度和室内空气流通是否顺畅,只有通过科学控制建筑所在环境的日照强度和空气才能有效体现绿色设计理念,才能达到降低能源损耗,提高建筑结构设计质量的目的。第二,科学规划建筑体型系数。外表面积的高低和建筑体型系数成正比,外表面积越低,其体型系数就会越小,那么所需要消耗的能源也会越低。反之,外表面积越高,那么建筑体型系数就会越大,最后所消耗的能源也会越高。为此,在设计的过程中应尽可能的避免建筑外表面出现凹凸不平的现象,优先采用平面规则的设计外形,以降低建筑物的体型系数,达到绿色设计的目的。
(二)合理的设计结构计算和构造
第一,对建筑底框砌体结构进行验算的时候应该注意以下几点:对于建筑物刚度较为均衡的多层结构,应考虑底部剪力方法,而对于地层混合结构较为薄弱的建筑物,还要把可能发生塑性变形集中的现象考虑进去;防震墙方法不宜引入地层框架的混合结构,而应考虑采用双保险的措施,这样抗震墙就可以承担底部的所有剪力,而框架也可以根据自身的强硬刚度比重适当承担部分底部剪力。在对建筑刚度进行计算时,虽然框架不能折减,但是抗震墙却能够把刚度折减到20%到30%之间。第二,在计算楼板时,要方法准确,应要注意到以下几点: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。
(三)推行工程设计咨询和强化设计审查
根据设计院对部分已经落建完成的建筑工程项目调查反馈的信息显示:甲方反映在工程建设项目开始阶段对发展情况掌握力度不足,在项目落建完成后才发现无论是在建筑物使用性能还是建筑内部设施建设方面都存在很多不足,希望建筑设计单位在工程建设前期能主动向甲方介绍一下超前的结构设计思想和理念。为此,开展设计咨询的必要性被逐渐认识。设计审查有利于政府对设计质量实行监督。设计是工程项目建设的龙头,抓好设计审查对保证结构安全,节约投资将起到重要作用。
三、加强建筑施工管理的几点有效措施
(一)健全和贯彻各项施工管理制度
制度是企业一切生产经营管理活动的基础和保障,一套规范的制度能对工作人员进行行为约束,从而改变他们的工作态度,提高工作积极性。同样的,在建筑施工管理工作中,需要健全相关的管理制度,才能为施工人员营造良好的施工环境,从而规范他们的工作行为,提高施工管理质量。一方面可以加大安全生产风险管理建设在施工现场监督管理部门年终安全生产目标责任考核中的分值,进而制定合理的,操作性强,有激励性的考核评价方案,逐步建立起较健全的科学的合理的考核评价体系,以督促各监督管理主体认真执行安全生产风险管理建设规范,堵塞工作漏洞,进而有效促进安全施工目标的实现。另一方面,进行安全隐患整治工作、专项整治、监督检查工作融合。加大建筑施工部门安全施工形象的树立,把安全施工标准列为企业年终检查的审核条件之一,提高各施工人员对安全施工行为标准的关注力度,逐步形成以企业生产为主体,各级政府相协助的施工管理保障机制,以保证建筑施工管理的有序性。
(二)遵守施工管理的优化原则
一是经济效益原则。负责现场施工管理工作的相关人员必然要综合考虑到施工项目的成本支出和发展市场,不能一味的赶进度。管理部门应加大降低成本支出、拓展市场等工作的重视力度,并在生产经营管理活动中,做好统筹兼顾工作,力争以最少的投入获得最大的产值,坚决杜绝浪费资源的现象发生,以减少不合理的开支。二是标准化和规范化原则。为了能顺利完成施工建设项目,施工现场的各项内容都必须要符合标准化和规范化原则,克服随意性。只有这样,才能从根本上保证施工现场的环境不受破坏,才能提高施工现场的生产效率和工作质量。三是科学合理原则。施工现场的各项工作都应因地制宜,从实际情况出发,引入科学的现场施工管理方法,解决施工中遇到的技术难题,保证工程质量。
四、结语
综上所述,结构设计在建筑工程项目中有着其特有的作用与地位,任何一个建筑工程项目都离不开结构设计图纸的支持。故此,相关单位在设计建筑工程设计图纸时,应立足实际问题,从相关的设计原则和标准出发,找出加强工程结构设计和施工管理质量的方法和措施,以全面提高建筑施工质量,力争取得最佳的建筑工程结构设计和施工效果。
参考文献:
[1] 刘治桂;;试论如何加强建筑工程施工管理[J];科学之友;2011年14期
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【关键词】短肢剪力墙;设计特点;注意事项
前言
近些年来,在现代城市的建设中,小高层以其独特的优越性成为当前住宅建筑中最受欢迎的建筑结构形式, 其优越性主要体现在土地利用率高,相对开发成本低,舒适性和便利性更强,户型也更加多样等几方面。尤其是采用短肢剪力墙结构的设计方式进行施工的小高层,更大程度了满足现代都市人对于住宅建筑内部更高的空间利用率和更灵活多样的室内设计的需求。短肢剪力墙结构,是在普通剪力墙结构的基础上根据人们对建筑日益增长的需求而发展而来的,并且逐渐成为现代小高层建筑结构设计中的主要设计方式。
1.短肢剪力墙结构体系的优点
随着短肢剪力墙结构体系在小高层建筑结构设计中的广泛应用,可以从实践中看出该结构体系的优点主要体现在满足小高层建筑的功能需求和满足结构设计需求这两大方面。
首先,在建筑功能方面,短肢剪力墙的墙肢设计是与填充墙的厚度相同的,且短肢剪力墙与各个墙体之间的梁的连接是处于墙体的竖立平面内的,这就很好的实现了框架结构中梁柱外露的问题;在短肢剪力墙结构的施工中,大都是采用的较为轻质的建筑材料,以减少结构的负重荷载;短肢剪力墙由于其自身特性而在一定程度上增大了施工难度,但其能够很好的扩大建筑内部的有效使用面积,因此,仍然是具有很大推广价值的。
其次,在结构设计方面,短肢剪力墙结构要比普通框架-剪力墙具有更好的隐蔽性,使墙肢与梁可以隐藏在墙体内,方便了用户对内部结构的灵活设计应用。且在设计中,短肢剪力墙对于墙的数量和肢长的确定也更加灵活, 可以通过计算建筑的抗侧力需求来确定数量的多少以及肢长的长短,同时,墙体刚度的大小和刚度中心位置的确定,也都可以根据实际情况灵活调整,使建筑结构设计更加贴合实际的需要。
另外,在小高层住宅结构设计中,短肢剪力墙与常用的普通剪力墙体系相比,其具有的特点主要体现在以下几点:充分利用墙肢的承载能力, 避免传统剪力墙结构中墙体过长而通常为构造配筋的浪费;减轻结构自重,降低主体结构和基础造价,尤其对于地基承载力较低的地区经济效益显著;结构自振周期相对加大,弥补剪力墙体系抗侧刚度大,从而地震反应加大的缺点;主体结构中大多数墙肢呈受弯工作状态,从而保证墙体具有足够的延性。同时大多数连梁的跨高比大于25,保证整体刚度的同时降低连梁的自身刚度,避免连梁的剪切破坏,使连梁也具有足够的延性,以此来弥补剪力墙体系延性的不足。
2.短肢剪力墙结构布置中需要注意的问题
在短肢剪力墙的结构设计中, 结构布置的合理性是非常重要的,这是因为短肢剪力墙结构的抗震性能相对较差,为此,在结构布置中应充分考虑到加强抗震性的设计内容,注意结合相关技术概念和理论的应用,尽可能的提高结构的性能。一般来讲,在其结构布置中,需要注意到以下几点:
(1) 短肢剪力墙应均匀布置,使墙的轴向应力差别不宜过大。竖向布置短肢剪力墙,尽可能做到墙肢上、下对齐、连续,尽量避免洞口错位,与连梁一起构成连续跨数较多的抗侧力体系。
(2) 每道短肢剪力墙宜有两个方向的梁与之相连接, 连梁尽可能布置在墙肢的竖向平面内。短肢剪力墙应该尽量在另一方向上设置翼缘,尽可能避免有一字形短肢剪力墙出现。结构布置上考虑纵横墙的共同作用。
(3) 短肢剪力墙应设计成强墙柱弱连梁的体系。所谓强墙柱,是指墙柱可采用强度等级高的混凝土,加强墙柱配筋:尽可能减少连梁高度,使分配的地震力不至于太大,也使短肢剪力墙体系计算更合理。
(4) B级高度高层建筑及9 度抗震设计的A 级高度高层建筑,不能采用短肢剪力墙结构。
(5) 最大适用高度比高规表中剪力墙结构的规定值适当降低,且7 度和8 度抗震设计时分别不应大于100m 和60m。
3.结构计算模型和软件应用中易忽视的问题
短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型同于普通剪力墙结构,将结构作为空间体系,粱和柱均采用空间杆单元,剪力墙单元模型。在计算上可采用的三维空间分析软件有开口薄壁计算模型,空间膜元,板壳单元模型以及墙组元模型。而目前短肢剪力墙结构广泛采用的是TAT(多层及高层建筑结构三维分析与计算软件)和SATWE(高层建筑结构空间有限及分析与设计软件)。但在实际的计算应用中,设计人员往往会视乎一些问题,主要体现在以下两点:
3.1 总体计算中总信息的输入
3.1.1 连梁的刚度折减
高层建筑中的连梁是一个耗能构件,连梁的剪切破坏会使结构的延性降低,对抗震不利,设计时应注意对连梁按“强剪弱弯”的延性要求进行计算。多、高层结构设计中允许连梁的刚度有所下降,程序中通过连梁刚度折减系数来反映开裂后的连梁刚度。但应注意短肢剪力墙结构中,墙肢刚度相对较小,连接各墙肢的梁已类似普通框架粱,而不同于一般剪力墙问的连梁,不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调,使其设计内力降低,应按普通框架梁的要求,控制混凝上压区高度,其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70%、80%来解决。
3.1.2 短肢剪力墙的抗震构造
抗震设计时,短肢剪力墙的抗震等级应比普通剪力墙抗震等级提高一级;底部加强层应按规定调整剪力设计值,其他各层短肢剪力墙的剪力设计值,一级抗震等级应分别乘以增大系数1.4 和1.2;短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm;抗震设计时,短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率,底部加强部位不宜小于1.2%。其他部位不宜小于1.0%:新“抗震规范”出现了约束边缘构件这个概念,对抗震等级为二级及以上的短肢剪力墙,由于墙肢长度较短,约束边缘构件沿墙肢两个方向近于整段墙肢,为了加强墙肢抗震性能,可以把整段墙肢作为约束边缘构件考虑。
3.2 程序输入和输出时应注意的问题
转换层所在层号、框支梁、框支柱、角柱的指定。框支梁、框支柱、角柱是带转换层的复杂高层建筑抗震设计时需特别加强的构件。《抗震规范》和《高规》按“强剪弱弯”的原则,对其抗震等级和组合设计内力值进行调整,并采取相应的结构构造措施。因此,程序输入过程中正确指定转换层所在层号、框支梁、框支柱和角柱,对计算结果的合理输出是相当重要的。也是设计人员容易忽视的问题。
篇6
【关键词】初中物理 建构主义
一、教学的目标是使学生形成对知识的深刻理解
这就要求,学习中不能只记住一些概念、原理或只能应付课本上的一些习题,要求学生获得的知识是结构化的、整合的,而不是零碎的、片面的。学习过程是主动建构的过程,是对事物和现象不断解释和理解的过程,是对既有的知识体系不断进行再创造、再加工以获得新的意义、新的理解的过程。新课程提倡自主、探究、合作学习,要求老师评价语言多样化,能激发学生探索的热情。教师在评价时应多用“你的想法有新意”、“你的见解有独到之处”、“你还有什么新设想”。即使学生回答错了也要给予鼓励:“你能想到这方面,那你再想想还有另外的因素影响吗?”不伤学生自尊心,他们容易接受。学生也在教师的引导下逐渐能发表自己的看法,他们常常会这样说:“我觉得”、“我认为”、“我看”、“我想要”、“我发现”。课改实施以来,学生普遍反映较好,他们喜欢这样的授课方式。教学要的是提高学习质量,使学生建构真正的、有效的知识,使学生的学习有明确的目的性。
二、教学的过程是引导高级思维活动来解决问题的过程
这就要求教学要引导学生不断思考,不断地对各种信息和观念进行加工和转换,通过新、旧知识经验的相互作用完成对知识的建构。例如,在进行光的折射教学时,在学生的面前放一杯水,里面斜插一支铅笔,杯子后面放一幅图,让学生观察后每人提一个问题、讲一句话,然后大家记下这些问题。为了解决这些问题,先阅读课本,再由教师引导一起讨论,最终学到了知识,关键是学生还形成了发现问题和解决问题的习惯和能力。教师常要针对所要学习的内容设计出具有思考价值的、有意义的问题,也可以从学生提的问题中选出一些有代表性的,先让学生去尝试解决,在此过程中教师可以提供一定的支持和引导,组织学生讨论、合作,在不妨碍学生独立思考的前提下,配合并促进他们解决问题,力求使学生的学习具有探索性。
三、教学的环境是以“师生互动、生生互动”为内容的、有力的协作环境
我们主张“学生是知识的积极建构者,而教师是学生建构知识的支持者”。所谓“师生互动”,指的是师生之间相互作用和相互影响,师生相互交流与影响。不只是认知方面的,更主要的是情感的交流与互动,笔者在教学实践中深深感觉到,在学生们的意志力还比较薄弱的时候,师生之间的感情因素起着相当重要的作用。在教学活动中教师的推动作用是重要的,我们决不应该忽视学生对教师的推动作用,要承认有些物理现象、物理问题是先由学生发现并提出来的。有些问题学生有更好的解决办法,教师这时要能放下架子、平易近人,这样不但能使教师自身有提高,更是对学生的肯定和鼓励。所谓“生生互动”,指的是学生之间的相互作用和影响,包括小组讨论、相互评价、相互激励、互帮互学等合作互助,以建立合作与竞争的生生关系。尽管初中学生在这一方面还不成熟,组织他们进行良好合作还比较困难,但不能忽视这一合作能力的培养,而物理知识特别是现行初中物理教材中的物理知识都比较有趣,与生活现实结合得比较紧密,所以物理课堂正是训练学生合作、发问、讨论、总结、进步的最佳场所。
四、教学中的学生与环境的相互作用是十分重要的
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【关键词】钢管混凝土结构;框架结构;经济效益;成本
1、前言
在建筑行业突飞猛进的今天,高层、超高层建筑迎来了高速发展的时代。钢管混凝土组合结构由于具备多种优越性能而被广泛应用于高层、超高层建筑中,同时也成为学者们研究的热点。与钢结构相比,钢管混凝土结构具有耐火性能好、经济性好的优点;与混凝土框架结构相比,组合结构施工方便,速度快;同时,钢管混凝土组合结构还具有承载力高,可塑性及韧性好等优点。
目前,大部分关于钢管混凝土组合结构的研究集中在结构性能、抗震设计、构件受力等物理性分析方面,并且取得了一些研究成果。然而高层建筑采用何种结构材料方案,除考虑以上因素外,还应从建筑造价、有效使用面积、地基处理、建筑布置灵活、施工对周围环境影响、维护难度、回收利用情况等综合因素作全面、系统地分析,应以其综合经济效益为依据。本文试图从建造、拆除和回收几个阶段分析建筑物造价,并将由结构的优势带来的有效使用面积的增加和工期的缩短转换为经济价值,加入时间价值的概念,对钢管-混凝土组合结构建筑的综合经济效益进行分析。
2、钢管混凝土结构的综合经济效益分析
文章未考虑建筑材料生产和建筑设计阶段,因为材料生产阶段所需成本即是建造阶段购买材料所支付的费用,已计入总成本。设计阶段虽对成本有着至关重要的影响,但是其本身所需的费用占总成本的比例很小,且影响设计费用的主要因素为设计建筑面积及取费费率等,本文主要讨论组合结构本身的经济效益。
文中相关数据由该工程总承包单位提供。造价中均已经包括了承包商和各分包商的合理利润,亦已纳入成本考虑。文章以河南省三门峡市一栋超高层钢管混凝土结构建筑为例,案例基本信息如表1所示。
如上表所示,本案例为超高层钢管混凝土组合结构,在不考虑由结构体系和材料不同带来的经济效益时,结构总造价为20056.11万元,单方造价为2839元/㎡。在考虑了结构差异的优势之后,单方整体成本降为1739.95元/㎡。其中,租金的效益最大,主要由于工期的大幅提前,致使建筑物可以更快的投入运营,产生效益。由此可见,在决策选择何种结构方案时,不仅要分析其本身的结构造价,还需要综合由结构所带来的其他方面的经济效益,即是要全面考虑“整体成本”,从综合视角加以分析,以求作出最合理的决策。
3、结论
本文是旨在研究钢管混凝土组合结构的综合经济效益,在有了一定研究的基础上,利用实际工程案例和相关数据,与框架混凝土结构的平均经验数据加以对比,考虑钢管混凝土组合结构与框架混凝土结构相比,有着自重轻、结构所占比例小、工期大幅缩短、残值率高等优势,从基础造价减少;有效使用面积增加;租金收益增加、贷款利息减少;回收价值大等方面进行分析对比。
随着科技的进步,建筑业的快速发展,高新材料的广泛应用,钢管混凝土组合结构的造价可能会不断降低; 随着建筑高度的增加,组合结构的综合经济效益也将更加的凸显;尤其是从环保节能,废弃建材回收角度来讲,相比框架结构更有优势,有利于整个社会和国家的可持续发展。相信在未来,钢管混凝土组合结构凭借着自身的优势,将会有广阔的发展前景。
参考文献:
[1]付金栋,刘元春,王东,等.钢-混凝土结构住宅体系研究[J].施工技术,2002,31(8):7-9.
[2]陶红林,刘甲铭.钢-温凝土组舍结构住宅建筑体系技术经济分析[J].建筑经济.2007,12.
篇8
【关键词】历史建筑;建筑结构;置换;分析
一、圣三一基督教堂原始结构概况
圣三一基督教堂为一座19世纪建造的哥特式宗教建筑,从建筑平面和功能分析,该教堂可分为南、北两个建筑结构部分,其中南侧部分是整个建筑的主体结构部分一一教堂部分,在教堂北侧为钟楼结构部分。
教堂内部的大堂高17米,原设计为一层砖木混合结构,其平面呈十字型,长约48米,宽约25米,大堂的东侧为门厅,大堂内部呈长十字式的三廊型,大堂的中厅宽9.2m,中厅的两侧为侧廊,侧廊宽约4.5m,在侧廊的外侧还有连拱
外廊,大堂的西侧为原圣台,原圣台前端向南北方向延伸,构成拉丁十字的横臂。大堂沿东西方向设有六跨,各跨跨度为4.2m,中厅与侧廊之间的墙体和屋架由6孔尖券列石柱支撑,其上叠以列拱,再上为高侧尖拱券窗洞,列石柱为花岗岩柱,直径为508mm,其上、下端均做有柱帽,支撑上部墙体,其上墙体厚760mm。教堂外廊墙为尖拱券石柱敞廊,石柱直径为254mm,墙厚380mm,侧廊墙设有尖拱券门窗洞口,墙厚508mm。在原圣台和半圆龛处的墙体厚76Omm。中厅处的屋面采用木拱屋架,屋架下部形成尖拱状的六分拱式,上部形成三角形,其中屋架上部构件继续向斜下延伸,其端部支撑于墙体的顶部,而屋架下部拱式构件部分则向下延伸,其下端坐落于嵌入墙体的石扶壁的柱帽上,与墙体相交的部分伸入墙体7Omm。
二、圣三一基督教堂后期结构改建情况
2.1 教堂部分后期结构改建概况
1977年11月,由上海市黄浦区房屋修缮公司第六工程队对教堂进行了插层改造,其中在教堂中厅部分的侧窗下插建了一层,该插建部分的楼面采用钢筋混凝土预制板楼面,沿横向轴线位置以及3沿纵向轴线位置设置有现浇混凝土梁,梁的截面形状为等腰梯形,截面高度为750mm,上宽500mm,下宽350mm,混凝土梁的两端伸入墙体250mm,梁端还有长100Omm、高500mm的梁垫,梁上设置120mm厚的预制板,上铺水泥砂浆找平层和水磨石面层,下设有木龙骨吊顶。新加混凝土梁伸入墙体的位置与原结构扶壁石柱的位置相同,加层时混凝土梁以上的石柱坐落在新加梁上,混凝土梁以下的石柱被凿除后用素混凝土填充。束柱的柱帽被切断损坏,位于A轴和
H轴处的扶壁石柱被切割。二层墙内侧的突出墙面的窗券拱被凿去。
三、圣三一基督教堂结构目前的损坏状况
3.1 墙体裂缝状况
教堂的绝大部分墙体均未发现裂缝,仅在教堂一层B/10-12轴位置处和3/G轴处出现了较严重的裂缝,该处的屋面上也长有几颗小树,小树的不断生长,树根在墙体中延伸是造成此处墙体开裂的原因。
3.2 木构件腐蚀裂缝和损伤状况
教堂部分大堂中厅上部的木屋架和檩条、格栅等目前基本完好,未发现明显的腐蚀、裂缝和损伤现象,但屋架部分均不同程度存在一定的干裂现象,这些干裂裂缝主要存在于不同木构件之间的契合部位,
位于原圣台和半圆龛位置处的木拱顶下部存在一定的损伤现象,在教堂后期的改建过程中,位于砖拱两侧的扶壁柱上沿的木拱脚破损缺失。
四、分析与评估
根据现场调查和检测结果可以看出,从建筑角度讲,圣三一基督教堂是一座具有典型的哥特复兴式风格的建筑,整个建筑风格虽经百余年的使用,仍然保持浓厚的宗教特色。从整体看,其外部的建筑立面和内部的空间布局均具有十分明显的特色,而从建筑细部看,半圆龛和圣台处屋架采用尖券十字交叉式拱顶,中厅木拱屋架形成尖拱状的六分拱式,其木雕和彩绘十分细腻精致,而教堂正面的中间的大玫瑰窗以及屋檐怪兽状滴水口也很有特色。当然经过多年的使用,钟楼的钟塔、教堂圣台中的讲经台、读经台及雕刻细腻的洗礼池等一些比较有特色的室内特色布局和装饰已在历次改扩建中缺失,但其仍不失为基督教建筑文化的典型代表,具有重要的文物保护价值。
通过调查和现场检测可以看出,教堂部分的结构形式比较接近于单层空旷房屋,从传力体系上看,教堂的竖向传力体系比较明确,即二层屋面的荷载通过屋架传递至两侧的墙体上,屋架的形式比较接近于三铰拱,其构件的截面内力中顺纹压力较大,而弯距较小,传递至墙体上的力为压力和侧推力,为抵抗屋架端部的侧推力,在墙于屋架节点处的内外两侧均设置有扶壁柱,两侧低跨的屋面荷载由木檩条传递至两侧墙体之上。木屋架之间存在垂直支撑和水平支撑,整个屋盖的支撑体系比较完善。从教堂部分整体平面看,教堂部分墙体的布置也比较规则,墙体之间的连接可靠。从现场检测对各节点的检查结果表明,木屋盖构件无明显的腐朽、严重开裂、歪斜或变形,节点无松动。砖和砌筑砂浆的强度相对较高,分别相当于强度等级为MU10和M2.5。由于教堂建造在外滩,软土层较厚,地基情况相对较弱,历经百年的使用,在自身影响和周边新建建筑等内外因的影响下,存在一定的不均匀沉降。
五、圣三一教堂结构体系复原关键技术研究
5.1 结构体系复原总体思路
圣三一基督堂从建成使用至今已有130多年的时间,期间曾遭到了一定程度的损坏,特别是1977年的改建加层对原有建筑物的破坏最甚。
这次上海建科院受中国基督教三自爱国运动委员会的委托,对本工程的房屋质量作了全面的检测,并对修缮后的使用状态进行了结构验算,认为在拆除了所有插层等后期增加建筑结构,并“对教堂老化损伤耐久性问题以及裂缝、渗漏等影响正常使用的问题进行妥善维修处理后”,“在静力荷载作用下,总体上教堂的安全性可以满足要求”,“教堂可以正常安全使用”。
但是考虑到1977年的改建使原建筑的结构传力体系发生了变化,因此在本次拆除工程中对二层插层(特别是伸入石柱和墙体的混凝土现浇梁)的拆除是使建筑传力体系恢复原状的关键,在混凝土梁拆除期间、以及混凝土梁拆除以后到原有的扶壁石柱恢复之前,整个教堂建筑的安全状况还存在一定的隐患,为确保安全和万无一失,拟对建筑物进行整体保护。
由于教堂建筑的原有“竖向传力体系比较明确”、“墙体的布置比较规则,墙体之间的连接可靠”、“整个屋盖的支撑体系比较完善”;故整体保护方案的设想为:在须拆除插层结构的部位设置支撑体系,并与建筑物其他部位(如侧廊、圣台和半圆龛等)的未受破坏的原有传力体系一起,形成对整个建筑屋的保护体系。
支撑体系包括:对屋盖结构的支撑体系和拟拆除梁的支撑排架体系两部分。其中屋盖结构的支撑体系包括:设置于屋架抵抗屋架侧推力的拉杆系统、防止屋架水平位移的支撑系统以及防止屋盖结构沉降的支撑系统。并在屋盖结构的支撑体系和梁底支撑排架体系通过纵横向杆件的连接形成一个整体的空间支撑体系,来确保建筑物的安全。
具体的支撑体系参见下图:
5.2 结构承载力验算与分析
5.2.1 结构计算模型
本次修缮将拆除原插层部分,恢复原基督教堂功能,因此本次验算针对修缮后的结构形式进行验算,对教堂部分未考虑插层荷载。
5.2.2 荷载与材料强度取值
5.2.2.1 荷载取值
由于原插层拆除后,教堂部分仅为屋面荷载,将屋面恒荷载分为三种,分别取值如下:中厅带屋架的屋面:2.4kN/m2侧廊无屋架的屋面:2.OkN/m2砖拱和混凝土板屋面:3.5kN/m2屋面活荷载取值为0.5kN/m2风荷载:0.55kN/m2
5.2.2.2 材料强度取值
根据现场实测结果,砌筑用的砖强度等级为MU10,砌筑用砂浆强度等级为M2.5。木材采用TC11强度等级。
5.3 结构静力验算
5.3.1 PKPM软件静力验算
用中国建筑科学研究院的《结构平面计算机辅助设计软件PMCAD》对教堂砖墙的静力承载力进行验算,典型砖墙的验算结果见表5,表中数值表示抗力与效应之比,数值不小于1为满足,不小于0.95为基本满足,小于0.95为不满足,该数值为沿整条轴线墙体抗力与效应之比的最小值。
由表2可知,表中所列数据均大于1.0,教堂各层砖墙的静力承载力满足规范要求。同时对于位于D轴、E 轴的两排承重石柱来说,由于本次改造减轻了其上部传递下来的荷载,其静力承载力也应满足要求。
根据现场检测结果对起控制作用的木构件的承载力进行验算,从木屋架的结构形式分析,其结构可简化为一个三铰拱,因此在木屋架验算时,按三铰拱形式计算内力,结果如表3所示。
由表3可知,目前木构件的承载力满足规范要求。
同时根据规范要求,按单层空旷房间分析时,应考虑风荷载和静荷载的共同作用,偏安全的取其中一品排架进行计算,计算结果如表4所示。
表4 砖墙静力承载力验算结果
由表4可知,表中所列数据均大于1.0,教堂砖墙考虑风荷载和静荷载的共同作用下的承载力满足规范要求。
采用中国建筑科学研究院编制的PKPM系列QITI、JDJG分析程序,来计算墙体的高厚比和抗压承载力对砖木结构墙体进行了补充计算。整体模型如下图
采用中国建筑科学研究院的《结构平面计算机辅助设计软件PMCAD》对教堂砖墙的静力承载力进行验算,教堂各层砖墙的静力承载力满足规范要求。按三铰拱形式对木屋架进行验算,木构件的承载力满足规范要求。同时根据规范要求,按单层空旷房间分析时,考虑风荷载和静荷载的共同作用,偏安全的取其中一品排架进行计算,教堂砖墙考虑风荷载和静荷载的共同作用下的承载力满足规范要求。
按教堂修缮后的使用状态的结构验算表明,在静力荷载作用下,总体上教堂的安全性可以满足要求,多数墙体、木构件的静力承载力有一定富裕。在对教堂老化损伤耐久性问题以及裂缝、渗漏等影响正常使用的问题进行妥善维修处理后,教堂可以正常安全使用。
5.3.2 结合ANSYS软件进行补充验算
为了进一步分析原建筑在后期插层搭建后的受力分析,采用ANSYS通用有限元对其进行补充分析,由于教堂在东西南北两主轴方向,沿轴线方向构件分布均匀,受力沿轴线方向一致,故采用沿东西主轴方向取B~G轴代表性剖面建立二维模型进行有限元分析。模型采用ANSYS三维梁单元BEAM188,BEAM188 适用于分析细长的梁。 元素是基于Timoshenko 梁理论的。 具有扭切变形效果。
BEAM188 是一个二节点的三维线性梁。 BEAM188 在每个节点上有6或7个自由度, 此元素能很好的应用于线性,大偏转,大应力的非线性分析。
BEAM188 能够定义任何截面形状。弹性(elasticity),蠕变( creep),和塑性( plasticity) 模型都是允许的。
材料属性定义:弹性模量3.0×105 MPa,泊松比0.3,密度2.5×103Kg/m3,ansys中单位统一如下:
力单位:N ,长度单位:mm ,重力加速度:9800 mm/s2 ,密度t/mm3,
各构件截面如下图所示:
图19:受恒载作用下结构内部等效应力云图
通过ANSYS有限元软件对一品结构进行验算,得到结构最大竖向位移1.769mm位于后加建梁跨中,最大水平位移0.462mm,位于屋架处,最大等效应力为2.076Mpa,位于后加建梁,位于石柱及周边砖柱处的最大等效应力为0.8Mpa,均小于各构件容许应力范围内,结构处于安全状态
5.3 结构复原施工
5.3.1总体施工流程
5.3.1结构体系复原前的加固施工
本次支撑方案包括对原建筑木屋架的支撑,对拟拆除的混凝土(钢)梁的支撑,以及屋架间纵向剪刀支撑三部分,并且将这三部分支撑与原结构连成整体,提高结构整体刚度。总体部署如下:
木屋架支撑:由于后加混凝土(钢)梁拆除后,木屋架底部将失去竖向支撑构件,必须在拆除混凝土梁之前提供临时支撑系统,并且在屋架底部设置水平拉杆用以抵消拱屋架产生的水平推力。
屋架间纵向剪刀支撑:为了防止在拆除过程中,木屋架产生平面外失稳,在屋架纵向方向设置剪刀撑,将各榀屋架连成整体,以提高整体刚度。
拆除混凝土(钢)梁支撑:为混凝土(钢)梁破碎拆除提供临时支撑平台。
5.3.2 后加建插层结构拆除施工
1、拆除顺序及步骤
(1)为确保结构整体稳定,依次从建筑整体刚度较小一侧向刚度较大一侧顺序拆除。
(2)在结构拆除前事先对其进行卸荷,对附着在结构上的装饰构件,如吊顶、地面装饰等进行拆除后再进行结构拆除。
2、拆除的原则和控制重点
为确保不对原有建筑造成损坏及不良影响,故在拆除方法的选择上,全部采用人工拆除。在拆除过程中,尽量采用切割机具及小铁锤等简单机具来解体和破碎建筑物。
在拆除施工过程中,应采取措施尽量减小对主体结构的影响和对需保留的建筑装饰的保护,确保主体结构在拆除过程中的安全。如搭设必要的支撑,防止屋架变形,避免梁、板拆除过程中的悬臂而产生上撬力等;所有与原建筑物连接的构件均采用“先分离,后拆除”的方法,最后用手工小心地凿(切)掉外伸部分,伸进墙、石柱的梁板保留,并不得扰动原承重墙体。
在拆除过程中,对承重墙体和石柱中原有裂缝的开展情况以及新产生的裂缝、承重墙体和石柱的垂直度、整个建筑物的沉降和倾斜、木屋架的损伤及裂缝情况进行跟踪检测。
5.3.2 结构体系的复原
1.屋架构件调换与加固
对发生严重腐蚀屋架木肋拱构件,采用同材质、同规格的木构件作调换处理。
对砖拱两侧的扶壁石柱上沿的破损缺失木肋拱拱脚,采用同材质的木料按木拱脚原样重新制作木拱脚后,下端支撑在扶壁柱的柱帽上,上端与原木拱可靠连接,使之与原构件构成统一的整体。
在教堂原来进行修缮时,曾采用U型钢箍对当时发现的木屋架存在裂缝的部位进行过加固,由于钢箍突出于木构件表面,使这座哥特式建筑的装饰外观存在着缺憾。所以在本次的结构修缮中,要对先前屋架木构件加固采用的U型钢箍进行拆除,然后对所有存在裂缝的部位(包括原来已加固过的和新发现的裂缝部位),采用碳纤维布进行封闭式的缠绕粘贴加固,以有效解决木屋架等木构件中存在的纵向裂缝问题,保证木构件的整体受力,并避免因加固对建筑装饰带来遗憾。
2.扶壁石柱恢复
1977年的插层加建,使教堂原有结构受力体系受到了破坏。原建筑的屋面荷载通过屋架传递到扶壁石柱,由扶壁石柱传递到砖柱,再由砖柱传递到基础;而插层的现浇混凝土梁使扶壁石柱被截断,梁底以下的扶壁石柱被去除,这样就使得教堂原有结构受力状况发生了改变。本次修缮施工时,将对现浇混凝土梁拆除后,如不按原状恢复屋架支承点下部的扶壁石柱,教堂的原有结构传力体系将无法得到恢复。因此,恢复1977年加建插层时被破坏的扶壁石柱是结构加固工程的主要内容之一。
先凿除扶壁石柱部位的混凝土梁残端、混凝土梁垫以及梁下部被去除的扶壁石柱后填充的混凝土;埋入按原样预先加工定制的石柱,并用粘接材料与原墙体和上端石柱进行连接;嵌实扶壁石柱两侧和底部的缝隙;然后对扶壁石柱边的清水砖墙进行修复。
6、结语
本文结合圣三一教堂结构加固修复项目,探讨了文物保护建筑结构体系复原施工工艺问题,详细的描述了文物保护建筑结构体系复原过程中的保护性加固,“抽梁换柱”施工(对整个屋架体系进行整体保护支撑,随后拆除后加建结构插层),并利用有限元分析程序ANSYSY、PKPM对工程实例进行分析验算。运用有限元方法取得了各主要节点的受力变形数据,确保了保护性加固合理正确的实施。对保护建筑结构置换与修复提供了借鉴与参考
参考文献:
[1] 建筑结构荷载规范GB5009-2001,北京:中国建筑工业出版社,2001
[2] 卫龙武等,建筑物评估加固和改造 南京:江苏科学技术出版社,1992
篇9
收治牙列重度磨耗伴缺损患者21例,男17例,女4例,年龄56~78岁,平均68岁。
修复方法:①残留牙的处理:积极的牙龈牙周治疗,拔除过度松动及不能保留的残根、残冠。②牙体预备:过于尖锐的猞边缘嵴和过尖的牙尖,倾斜牙的倒凹磨除,并按覆盖义齿的要求预备牙体。③参照息止颌位时的垂直距离,逐步恢复颌间距离,设计联冠式(牙合)垫(金属网+塑料(牙合)垫)。根据患者的适应情况,逐渐地将咬合升高,即在患者初戴该牙1-2个月后,关节已能适应,用白色自凝塑料来升高咬合,再适应、再升(牙合),连续抬颌2~3次,半年后达到已确定的垂直距离,最后按照该垂直距离在原有铸造支架网结构上制成永久性可摘覆盖式塑冠义齿。
疗效评定:对21例患者在1个月后、3个月后、6个月后、1年后分别做了随访,调查患者的主观感觉、咀嚼效果、义齿稳定性、面部肌肉疲劳、颞颌关节舒适度。①满意:面形改善明显、咀嚼效率高,食物嵌塞基本消除,牙周情况明显好转,颞下颌关节症状明显减轻。②基本满意:面形改善、咀嚼效率一般,食物嵌塞减轻,牙周情况稍好转,颞下颌关节症状减轻。③差:面形无改善,咀嚼效率差,食物嵌塞明显,牙周情况无好转,颞下颌关节症状无改变。结果
对21例患者进行长达1年的临床跟踪,其中满意17例(81%),基本满意4例(19%)。讨论
咬合重建是指用修复方法对牙列的咬合状态进行改造和重新修复建立,包括全牙弓而的再造、颌位的改正、合适垂直距离的恢复及正常关系的重建。牙列重度磨耗伴缺损患者,面下1/3部分变短,颞下颌关节中的髁状突和关节盘原始的位置发生改变,不能维持其与关节窝的原始位置,压迫周围组织及关节盘,可有下颌关节的疼痛,关节弹响及功能失调,而且大部分患者会出现牙龈萎缩及不同程度的牙槽骨的吸收,并有食物嵌塞;也常有牙龈炎、牙本质过敏、牙周炎症等一系列的牙科病表现。可摘式覆盖义齿的联冠式设计,覆盖全牙列,猞力分散均匀,患者感觉更舒适,并能起到牙周夹板作用,利于牙周健康及提高患者的咀嚼效率,覆盖式义齿对牙间隙也有阻挡作用,对纵形的食物嵌塞基本消除。另外,抬高咬合面后面下1/3基本恢复正常,面容也有了明显的改善,咀嚼效率更能有很大的提高。
篇10
关键词:结构建构主义;国际公共产品
公共产品本来是一个经济学概念,指的是具有非竞争性和非排他性的产品。至于国际公共产品,一般来说,是指其收益和成本超越一个国家乃至超越一个时代的公共产品,其总共包含三个条件:根据国家或者国家集团来划分收益与成本;受益范围远超一国甚至涵盖世界;受益效果可以延至后代,亦或是在不妨碍后代需要的前提下满足当代人的需求。①目前,比较公认的全球公共产品有全球范围内的安全与和平、尊重、尊重人权、稳定有效的国际金融和贸易体系等等。
对于国际公共产品,基本上每个学科都会从自身的视角出发,对其有一番独到的审视与分析,国际关系学也是如此。在冷战后比较流行的国际关系理论中,新自由制度主义和新现实主义都承认物质主义,但是都不接受观念具有实质性影响这一观点。国际体系结构是新现实主义最基本的概念,而其含义指的就是在国际体系下国家物质力量是如何分配的。至于新自由制度主义,尽管在某种程度上往往被认为是非物质的,但能否提供足够的物质回报仍是其发挥作用的关键所在。结构主义则接受物质概念确实是客观存在的观点,但反对物质是行为的唯一解释,其认为文化情境和观念建构了权力这一概念,权力的分配在某种程度上可以看作是利益的分配,而利益则很大程度上又可以被看成是由观念所建构。美国著名学者亚历山大・温特则进一步提出结构建构主义,它不反对客观世界对施动者有着实质性作用的观点,但同时也强调观念和心理活动对施动者的影响。因此,结构建构主义在本体论上是一种弱式的物质主义。
结构建构主义认为,由于施动者是置身于某种真实的“结构”之下并且在物质化的现实世界中的确发挥了真实的“作用”,因此物质分工是真实存在的,但是,要重现或者内化物质上的分工,则完全是理念世界或者说是观念世界上的问题。②物质分工指的是成员国在国际公共产品的供给与消费过程中所处的位置,有提供者、消费者、搭便车者等等,而社会身份则指的是对这些物质分工的认知。然而,施动者对其社会身份的认知经常不同于物质主义所强调的“实质情况”,不同施动者对同一问题对象的认知经常彼此矛盾。在结构建构主义的视角下,国际公共产品因行为体彼此之间存在着观念上的不一致和认知差异,往往会由此产生一系列的矛盾和冲突。该理论认为,国际成员对国际公共产品的作用可分为社会身份与角色身份,它们来自于行为者对彼此之间关系的认知,这种认知经常不同于客观事实上的分工,因而各成员所实际发挥的作用和影响被曲解是极有可能的,这种曲解使各成员在国际公共产品的互动变得更加复杂。
综上所述,正是由于在观念世界上的角色身份(或曰社会身份)来自于行为体彼此之间的关系认知,此种认知又往往与物质分工有所不同,使行为体相互之间都有着被曲解的可能性。因此,在国际公共产品这一领域上,往往会产生各种矛盾和冲突,成员国之间需要加强互相理解和思想交流。(作者单位:中南财经政法大学哲学院)
参考文献:
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