時間:2023-08-07 17:05:32
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關鍵詞:仿古建筑;蘇式古建;結構設計
Abstract: this article mainly expounds the antique buildings and what is the characteristics of antique buildings, how to use the reinforced concrete structure to achieve the ancient buildings each node and the component, the structure design of antique buildings should focus on the consideration of node.
Keywords: antique buildings; Su shi the lachlan Macquarie; Structure design
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
1.仿古建筑的概念和特點
中國是世界文明古國之一。古代中國建筑和古代埃及建筑、古代西亞建筑、古代印度建筑、古代愛琴海建筑、古代美洲建筑并列為世界古老建筑的六大組成。中國建筑文化歷史悠遠,形成獨特,建筑物造型優美,結構嚴謹,宏偉中不失細膩,莊嚴中不失優雅。而“仿古建筑”一詞正式起源于20世紀50年代,但直到上世紀末學術界在理論上的探討, 褒貶不一, 可以說它經歷了一個坎坷不平的產生發展和成熟的過程。“仿古建筑”與古建筑幾乎相同, 但它已經完全脫離了具體型式的案臼, 如果僅停留在型式上的理解, 那么對傳統建筑的因襲照搬就在所難免, 也是對仿古建筑形式的偏見。所以說對“仿古建筑”一詞全面和準確的表述是模仿古建筑設計的外在表現形式。
仿古建筑形式有廣義和狹義之分, 廣義的仿古建筑形式是指利用現代建筑材料或傳統建筑材料, 對古建筑形式進行符合傳統文化特征的再創造狹義的仿古建筑形式是指利用傳統建筑材料, 在特定范圍內對古建筑的復原,嚴格講屬于文物修復范疇, 本文所論及的只是廣義的仿古建筑形式。通俗點講既是用現代的施工工藝體現古代建筑的外形,而我們知道的由于古代建筑材料和理論的局限性,古建筑并不存在高層結構;故而現今的仿古建筑也以單層和多層為主。眾所周知,現代多層建筑多為砌體結構和框架結構。所以鋼筋混凝土結構的應用在仿古建筑中占據主導地位。
中國古代建筑特點體現在使用木材作為主要建筑材料,并保持構架制原則。為了保護木材,表面需加油漆,在長期的發展演變中,中國古代建筑形成獨具特色的彩畫制度,令世人嘆為觀止。鑒于木結構的耐火性很差且使用周期短,在現今建筑中已經不提倡使用;而構架制的結構形式和現在的鋼筋混凝土框架結構極為相似:傳力途徑明確,主體的承重結構和圍護結構分開。這就說明框架結構是最能體現古建筑精髓的結構形式。這也為室內空間的靈活布局創造了條件。中國古代建筑中,常用多種多樣的罩、掛落、隔扇、屏等自由靈活地分隔室內空間。但彩畫制度這一形式在現今的鋼筋混凝土結構中也只能通過外貼或噴繪等裝修手段才能達到。
中國古代建筑創造并使用斗拱結構形式,斗拱是中國古代建筑體系中所特有的形制,它既是梁和柱之間傳遞荷載以及承擔抗震作用的結構構件,又以其自身優美、華麗的造型而成為建筑的主要裝飾構件。集結構功能與裝飾功能與一體的精華所在。隨著現代結構形式及建筑材料的發展,斗拱這一重要的結構構件應用在仿古建筑中時已經失去了原有的實質作用而僅僅作為一種具有觀賞性的裝飾構件。但是它作為古建筑的代表性構件是不可或缺的。
中國古代建筑組群大多以庭院為組合單位:單體建筑沿周邊布置,圍合成中間的庭院。這樣的庭院整體風格是內向的:內部開敞而富于變化,外觀較封閉。按照中國的封建禮制觀念,庭院強調中軸對稱布局,以突出主體建筑,并求得整體的平衡。正是由于這種理念,古代建筑的單體建筑形式也是高度統一,無論是宮殿、寺廟、住宅等,不論其規模大小,外觀體形皆由臺基、屋身和屋頂三部分組成。這些特點難免單調,也在一定程度上限制的古建筑的多樣性,而古代建筑師則從建筑組群沿軸線作多層次的縱身布局,從而使庭院變化豐富多彩的。
而在古代園林的設計中這些特點并不明顯,原因是中國古代園林建筑以“師法自然”為原則,極盡自由靈活之能事。這才有了現在我們熟知的各式園林。
2.仿古建筑在現代工藝中的設計要點
正因為古建筑擁有以上特點,所以在仿古建筑中應盡可能的以現在工藝的手段實現以上特點。中國古建筑中以明清時期的蘇式園林古建最具代表性,也最為人們熟知;所以在仿古建筑形式中以仿明清蘇式古建為主。
古建筑的主受力構件大體可分為:柱、梁、桁、檁、椽。傳力方向為:屋面椽檁桁梁柱;途徑明確,受力簡單。而古建中的梁均為簡支梁,這對建筑物的抗震是很不利的,所以斗拱這一構件就誕生了;但在鋼筋混凝土結構框架中梁與柱均為剛結,梁承擔抗震作用,從而架空了斗拱這一構件;而現在屋面工程大部分采用現澆整體式,所以檁、椽等構件也成為非必須構件,可以取消。這樣會對外立面產生影響,所以仿古建筑的屋面工程成為整個工程中關鍵的節點。
我國古代建筑的屋頂式樣非常豐富,變化多端。等級低者有硬山頂、懸山頂,等級高者有廡殿頂、歇山頂。此外,還有攢尖頂、卷棚頂,以及扇形頂、盔頂、盝頂、勾連搭頂、平頂、穹窿頂、十字頂等特殊的形式。廡殿頂、歇山頂、攢尖頂等又有單檐,重檐之別,攢尖頂則有圓形、方形、六角形、八角形等變化形式。而在這些形式當中又以歇山頂的應用在蘇式建筑中最為廣泛。 “歇山”是清式叫法,在清代之前它又有“曹殿”、“漢殿”、“廈兩頭造”等不同名稱。歇山式屋頂有一條正脊、四條垂脊和四條戧脊。歇山頂屋頂在兩側山墻處,不再像硬山式和懸山式那樣,山墻是由正脊處向下垂直一線。歇山式屋頂的正脊比兩端山墻之間的距離要短,因而歇山式屋頂是在上部的正脊和兩條垂脊形成一個三角形的垂直區域,稱為“山花”。在山花之下是梯形的屋面講正脊兩端的屋頂覆蓋。在古建筑中屋面結構多為木、瓦等輕質材料,兩條垂脊相對荷載較小。而現代建筑中的鋼筋混凝土屋面自重較大設計時應在四條垂脊和四條戧脊處設梁建立可靠支撐從而明確山花部位屋面的傳力途徑。這和古建木作中的“桃尖順梁”有著異曲同工之妙。而由于現代工藝取消了椽,“飛椽”這一形式只能通過混凝土的可塑性強這一特點來實現。
古建筑中梁支撐桁進而支撐屋面,而現今對進深要求不大的建筑可以將平梁更改為隨坡面的折梁,這不但減少了工程造價,也可相對增加整個建筑物的室內高度,不會有壓迫感。而梁跨度較大時,例如寺廟等需要內部空間較大,結構內部不宜設置柱;如使用折梁則會對邊柱產生側向的水平推力,而古建筑的柱截面形式多采用圓柱,所以不能通過改變柱截面的方法來抵抗水平力,聯想到一般明清時蘇式園林建筑大多有外廊,可將外廊作為建筑物的一部分,由外廊柱與結構邊柱用大梁連接共同抵抗屋面折梁傳遞給柱子的水平推力,這樣就解決了柱子同時承受三項應力的不利受力狀態。
雖說古建中的各式“飛檐”、“望角”等復雜且精細的裝飾構件通過混凝土來實現是對施工工藝的考驗,但蘇式仿古建筑最關鍵的難點還并不在結構本身,而是仿古建筑的節能。蘇式古建講究的是明亮、通透。需要相對較大的窗口,這在北方很多城市規范要求的開窗面積和傳熱系數等都是不滿足的,這回在設計和施工中造成了很大程度上的困擾。這就需要相關的規范在這些方面進行一些特殊的要求。
3.小結
總而言之,古建筑是中國傳統建筑精華的凝聚,是標示各個時期中國建筑史的里程碑,我們應繼承和發揚古建筑設計中的優秀理念,將仿古建筑做到形神兼備,從而傳承中國古典文化和歷史底蘊。繼往開來,為現代建筑事業的發展壯大做出應有的貢獻。
參考文獻:
[1]李劍平《關于仿古建筑形式的思考》學術論壇 2010.07
中圖分類號:TU318
文獻標識碼:B
文章編號:1008-0422(2006)04-0121-02
收稿日期:2006-02-25
作者簡介:鄧曉春(1973-),女,1995年畢業于華中理工大學工業與民用建筑專業,湖南省建筑設計院內聘高級工程師,一級注冊結構工程師。
1 引言
中國古建筑雖然歷經了數千年的演變,但其獨特的結構方法和布置規模始終沒有改變,并且是世界上獨具風格的一門建筑學科,是世界建筑藝術寶庫中的一顆璀璨明珠。中式傳統古建筑以木結構為主,在材料選用、平面處理和藝術造型等方面都有許多自己的特點,但隨著社會的發展與進步,傳統木結構在防火與防腐方面的缺陷也日益明顯,新技術、新材料的運用使仿古建筑的設計和建造成為可能,這也是對中國古建筑文化的繼承與發展。現代仿古建筑以鋼筋混凝土為主體結構,改變了傳統中國古建筑以木結構組合為主的受力系統,吸收了傳統中國古建筑風格的精華,在鋼筋混凝土結構的基礎上,將傳統古建筑的造型、部件等,作為裝飾效果,從而達到建筑上的仿古目的。以下本文將就某工程實例對此種建筑的結構設計談幾點體會,能為同行在設計工作中提供一些參考。
2 中國古代建筑的特點
中國古代建筑是以木構架為主的一種結構方式,平面布局內向含蓄,層次豐富,均衡對稱,空間布局靈活,承重與圍護結構分工明確;在建筑的設計和施工中很早就實行了模數制和構件的定型化,對于建筑整體到局部的形式、尺度和做法都有相當詳細的規定。中國古代建筑還獨創了斗拱的結構形式,并充分運用色彩的裝飾手段,使建筑物顯得莊重而華麗。
中國古代建筑的結構方式有“疊梁式”、“穿斗式”、“井干式”三種,屋頂形式有硬山頂、懸山頂、廡殿頂、歇山頂、攢尖頂和復合頂。
3 仿古建筑的結構設計要求
現階段的仿古建筑多采用鋼筋混凝土結構代替木結構,為了達到油漆彩繪之后與木構架相同的外觀效果,與傳統的鋼筋混凝土結構相比,仿古建筑的結構設計具有以下特殊要求:
3.1模數要求和構件定型化
各受力構件的規格需滿足古典建筑的模數要求,傳力體系的構成極其各構件的尺度和形體完全仿照古代木結構中柱、梁、枋、檁的相應做法。
3.2屋面造型要求
屋面變化顯著,造型要求高,構架體系采用了步架和舉架的處理方法,使屋面坡度越往上越陡峻,越往下越平緩,形成了曲線優美、出檐深遠的特征,體現了我國古代建筑的造型特點。
3.3建筑中有大量的具有獨特裝飾作用的結構構件,其中最具有代表性的是斗拱和雀替。
斗拱:斗拱中方型的底座叫做斗,上面錯落搭建的船形木塊叫做拱。斗拱是中國傳統古建筑特有的型制,它位于木結構梁和柱子之間,具有傳導屋面荷載、加大屋檐挑出長度、縮短梁枋跨度、吸收地震能量等結構作用和裝飾作用,是中國古代建筑中最具特色的部分之一。對于仿古建筑而言,因主體結構為鋼筋;昆凝土,裝飾常常成為斗拱的主要作用。
雀替:用于額枋(檐枋)與檐柱相交處,近似于三角形,表面有雕刻裝飾的構件。可以縮短梁枋的凈跨距離,具有輔助拉結和裝飾雙重功能。
4 工程實例
4.1工程概況
開福寺位于長沙城北,它是一座殿字宏偉、氣勢非凡的千年古寺,具有“三湘名剎”之稱。開福寺始建于五代時期,距今已有一千多年的歷史,現有的寺院規模已不能滿足佛教事業的發展需要,自2004年開始修復擴建,大悲殿的建設就是其擴建工程子項之一。大悲殿為南方單層雙重檐仿古建筑,建筑面積1200m2,總高度25m,面闊七間,共37.8m,進深六間,共30.6m。屋頂形式為歇山頂,黃色琉璃瓦鋪蓋,飛檐翹角,氣魄雄偉,檐下為七踩斗拱。室內采用“露明造”,使空間更高大、更寬敞。該建筑采用了鋼筋;昆凝土仿木結構。
4.2大悲殿的結構體系
采用現澆鋼筋混凝土仿木框架結構,用SATWE程序進行整體計算,主受力框架用PK程序復核計算配筋。結構方式按照古建筑中的“疊梁式”,構架體系采用了步架和舉架的處理方法,其傳力途徑也明顯不同于傳統鋼筋混凝土建筑,屋面荷載通過T形屋面板傳給屋面檁條梁,再由梁架逐層往下傳遞,最終通過最底層的梁傳給框架柱。主受力框架立面詳見圖1。由于大殿建成后需供奉大尊佛像,故殿內抽掉了兩根里金柱,使相臨柱子間跨度分別達到了19.8m和18.6m。建筑平面圖詳見圖2。這么大的跨度在傳統古建筑中是罕見的,而為了保持室內“露明造”的完整性,在15.5m標高處設3根斷面為400x1200的交叉轉換梁(位于4軸、5軸、C軸上),共同支撐其上的柱子和屋面梁架體系。
4.3屋面板的設計
木結構的屋面木基層是由望板和椽組成的,這就使得仿古建筑的屋面板截面形式為T形,單向受力,板肋之間的距離很近、肋高較小見圖3,加上屋面陡峻圖4(大悲殿屋脊處為九五舉)、造型復雜,屋面一次性全現澆施工難度很大,支模困難,混凝土澆注質量和外觀效果均難保證。故將屋面板設計成疊合板,先預制單塊的預應力混凝土T形板(或幾塊T形板組合)作為底模,再在底模上綁扎鋼筋網,用細石混凝土澆注疊合層,完成后二者形成整體共同受力。設計時按疊合前和疊合后分階段對T形板進行強度計算、抗裂驗算、撓度驗算。分別滿足施工階段和使用階段的受力要求。
4.4斗拱和雀替的設計
在主體結構為鋼筋混凝土的仿古建筑中,斗拱是作為受力構件還是純裝飾構件?采用木結構還是鋼筋;昆凝土結構?這就值得探討了,筆者在考察其他仿古建筑時了解到其斗拱大多是采用鋼筋;昆凝土預制構件,各級斗與拱之間通過預埋件焊接連接(尺度較大時)或座漿連接(尺度較小時),斗拱在結構中為受力構件。這種做法的主要缺點是做工較粗糙、不美觀,而且前者由于構件數量太多防腐和維修費用較高,后者受力不太可靠。故本工程的斗拱采用木結構,且僅作為裝飾構件,不考慮其受力。屋檐荷載通過斗拱上方的現澆;昆凝土桃尖梁以及斗拱中間的現澆混凝土剪力墻傳給剪力墻下方的額枋,斗和拱在桃尖梁施工前安裝就位。
雀替僅作為裝飾部分,不考慮其受力,采用鋼筋混凝土預制構件,用定型模板在施工現場制作。主體結構施工時在相應位置留設預埋件,預制的雀替通過預埋件與主體結構的額枋(檐枋)和檐柱焊接連接。
木斗拱與混凝土的預制雀替都是作為裝飾構件,與主體結構不是一起現澆成型,但采取了上述方式與受力構件連接后,再經過油漆彩繪處理,整個建筑物渾然一體,完全達到了傳統木結構的藝術效果。建成后的大悲殿入口屋檐照片圖4。
5 結束語
鋼筋混凝土結構的仿木仿古建筑,因組合形式變化大,構件形狀復雜,其空間梁板的形狀定型和模板、鋼筋施工是最大的難題,給傳統的鋼筋混凝土結構設計帶來了許多挑戰,本文探討了一些新的思路,力求用現代的構造和裝飾處理,還原其傳統古代建筑的風格。大悲殿于2004年4月完成設計,同年5月開工,2005年年底建筑竣工圖50
參考文獻:
引言
中華民族有著博大久遠的民族文化,悠久的歷史賦予了我們豐富的文化遺產,古建筑就是文化遺產的直接載體,是我國珍貴歷史文化遺產的重要組成部分,是祖先留給我們的一份豐厚物質、精神和文化財富,是國家文明的重要標志。它具有不可再生性。然而很多因素卻威脅著古建筑的安全,火災便是其中的主要因素之一,如被廣大藏胞尊為神圣佛地的甘肅甘南藏族自治州的拉卜楞寺大經堂,于1985年4月7日因燈燭引發大火,連同正在展出的1000多件極為珍貴的文物、經卷、珍寶等均被毀于一旦,供4060名僧眾誦經的大經堂變成了廢墟;2003年1月19日,有600多年歷史的湖北省武當山遇真宮荷葉主殿共236平方米的建筑不到3小時便被大火燒毀;甘肅省的拉卜楞寺,蘭州市的城隍廟戲樓等,造成了無法估量的損失。
筆者有幸參與了湖南省古建文物消防保護方案設計,就上甘棠古建筑群消防規劃和建設來共同探討古建筑的消防建設。
古建筑存在的火災危險隱患
1.平面布局的先天不足
上甘棠村是典型的封建社會中聚族而居形成的村落,基本上毗連建造,庭院相連、建筑與建筑多為過廊相通,防火間距嚴重不足,現代消防車根本無法靠近和通行。一旦發生火災,火勢會迅速蔓延擴大, 如果得不到及時有效的撲救,極易造成火燒連營的局面。
2.古建筑耐火等級低,可燃物多
古建筑大多為木結構或磚木結構,耐火等級為三、四級,耐火性能極差。木質結構歷經幾百甚至上千年的日曬風吹雨淋,造成建筑木質腐蝕、干燥、疏松,含水量遠遠低于一般自然干燥的含水量,木材的燃點逐漸降低,極易燃燒,有些古建筑及建筑構件表面還有大量的油漆和彩繪,大大增加了古建筑的火災荷載。
3.滅火設施嚴重不足
由于當時歷史條件的限制,古建筑很少考慮消防設施,后期為了保護古建筑原貌,不破壞建筑的完整性,很少在古建筑中增加現代建筑消防設施,這就造成古建筑一般無消防水源、無消防車救火或有車無路、有水無設施的尷尬局面。
古建筑的消防設計
1.現場勘查
現場勘察內容包括:
建筑物、建筑群的外形尺寸及相互關系,與周圍建筑群的關系;
建筑物的文物級別及建筑材料特性;
建筑物內常住人員和流動人員情況;
建筑物的出入口狀況、疏散的方向和方便程度;
建筑物所在地區的地理、氣象、環境等條件;
建筑物所在地及其周圍的各種線路設置狀況;
建筑物火災歷史和薄弱環節;
現場勘察方式:采用調查、訪問、目測和儀測結合的方式進行,整理勘察記錄形成報告,作為設計依據。
2.消防水源及消防水池
古建筑能夠保持幾百上千年,一般與其地理位置有著重要的聯系,一般有山有水,山上樹枝可生火做飯,人們生活更是離不開水。甘棠村古建筑群依山而建,三面環山,另一側為謝沐河,該河流常年不斷流,水質較好,枯水位時能夠滿足消防水池補水要求。后山上較高處修建高位鋼筋混凝土消防水池,水池有效容積為180m³,建成常高壓消防給水系統,滿足滅火的需要。
室外消防用水量為25L/s,火災延續時間2.0小時,撲滅一次火災用水量為180m³。消防水池的補水時間不超過48h。水泵采用水位控制自動啟動,消防水池水位達到消防警戒水位時自動啟泵,水位達到高水位時自動停泵。
3.消防給水系統
《文物法》規定:“文物保護工程必須遵守不改變文物原狀的原則,全面地保存、延續文物的真實歷史信息和價值。”所以古建筑的消防技術保護原則應是在不破壞古建筑原貌的基礎上,確保消防安全。
《建筑設計防火規范》中規定:“國家級保護單位的磚木結構和木結構建筑應設室內消火栓給水系統和自動噴水滅火系統。”但筆者認為這樣的規定不切合實際,古建筑內不宜設固定消防給水設施。按建規的要求設置噴淋和室內消火栓系統,勢必破壞古建筑原有的價值,失去了保護的意義和初衷。
大部分古建筑距離消防隊較遠,或因地形等條件的限制,一旦發生火災,消防車在短時間內無法到達,須立足于自防自救。
從山上消防水池接2根DN150消防出水管,沿建筑群四周道路環狀布置,管徑為DN150。給水管上每隔60米設置消火栓,給水管采用閥門分成若干獨立段,每段內消火栓的數量不超過5 個。室內消火栓宜采用消火栓外置形式或設在門廳或門口,并設設置明顯標志,且保證每一防火分區的水槍充實水柱能達到室內任何部位。
4. 滅火器配置
為有效的撲滅文物建筑初起火災,減少火災造成的損失,需合理配備建筑滅火器。古建筑群按A類火災場所、嚴重危險級配置滅火器,采用磷酸銨鹽干粉滅火器。滅火器最大保護距離不超過15米,并保證最不利點至少在1具滅火器的保護范圍內。
滅火器應設置在位置明顯和便于取用的地點,且不得影響安全疏散,對有視線障礙的滅火器設置點,應設置指示其位置的發光標志,設置在室外時,應具有相應的保護措施。
5. 火災自動報警系統
雖然消防技術規范沒有規定古建筑要設火災自動報警系統,但火災自動報警能夠及時發現著火點,并通知滅火人員,是保護古建筑的有效措施,所以古建筑應設火災自動報警系統。
對于古建筑群,因其占地面積廣,報警時須對其進行分區。上甘棠村可共分為18個報警區域,報警回路采用閉環形式。當火災發生時,同時通知著火報警區域及其鄰近報警區域,便于人員趕至滅火。
原設計考慮到有線設備很容易對原建筑物產生結構性損壞,在所有建筑物內部的感溫或感煙探測器,以及室外設置的手動報警按鈕均加裝無線探測器底座,北京文物專家審批時提出,無線探測器因其供電不穩定、設備電源維護困難,建議采用傳統的有線敷設形式。
另設置了火災應急廣播系統,該系統平時可在公共區域播放背景音樂,發生火災時兼作火災事故廣播使用,用以在緊急狀態下指揮、疏散人群。
6. 防雷措施
古建筑一般都是建在較高的臺基之上,或人群聚集的地方,或崇山峻嶺之上,建筑群屋體高大聳立,周圍古木參天,接觸點高,木質干燥,地處雷擊多發區,極易引起雷電火災。設計時需合理選擇避雷針安裝方式,計算保護范圍,屋頂和屋檐四角應在保護范圍之內。接地體應就近埋設,以減少防雷裝置的反擊電壓,避免造成放電的危險。
7.設計和施工中的文物保護措施要求
文物建筑范圍內進行的消防工程設計和施工,均應遵守《中華人民共和國文物保護法》,遵守不改變文物原狀的原則和對文物本體盡量少干預的原則。
消防工程設計和施工,應不破壞文物建筑的原真性和完整性,不得造成文物建筑的安全隱患。
消防水池的位置選擇必須符合文物建筑保護規劃的要求。
管道的位置,應盡量選擇空閑地,以不破壞文物建筑原狀地面、基礎或最少擾動文物建筑原狀地面和基礎為原則。
在文物建筑本體周圍施工,必須對有損傷隱患的建筑部位進行封護、遮擋和隔離。
室外傳輸線路,應盡量采用多種線路合槽并網設計和施工。管線暗敷時,應盡量避開建筑基礎,遇到必須經過文物建筑地面和基礎時,應按文物維修要求,做好地面、基礎的恢復。
通過墻體進入室內的管線,不得人工掏挖,必須使用鉆孔方式。鉆孔孔徑以滿足管線穿入為限,室內的金屬管、金屬槽不應直接固定在木構件上;杜絕管線、管槽固定在彩畫和壁畫上。
8. 自救消防措施
《消防法》規定:“距離當地公安消防隊較遠的列為全國重點文物保護單位的古建筑群的管理單位,應當建立專職消防隊,承擔本單位的火災撲救工作。”
上甘棠古建筑群遠離城市,且交通路況不理想,離最近的縣消防站需40分鐘左右的車程,地方消防基礎建設不完善,且周圍村落人口比較密集,一旦發生火災,后果將不堪設想,因此需加強自防自救的措施,以建公安、企業專職、兼職等多種形式的消防站,配備必須的消防器材。消防站的建筑面積不一定要按照《城市消防站建設標準》的規定,因地制宜,宜小型、適用。
上甘棠村小型消防站設于村頭交通通暢地段,和消防控制中心合建,建筑外貌與古建筑群格調相協調、一致。
據了解是因為埃及的法律造成的,埃及的房屋都要交不動產稅,業主于是跟政府玩起了“上有政策下有對策”的把戲,讓住宅永遠處在“半拉子”工程狀態,就可以永遠逃避交稅了,而由此造成的城市景觀方面的損害,則多年解決不了,大家都覺得這是法律的失敗,也有人呼吁修改法律,但至今還是老樣子。
二、埃及衛星城建設的得與失
埃及國土面積100萬平方公里,但只有5%的土地適宜居住和耕種。為了解決建設用地,從1975年起,經過專家的論證,埃及開始在沙漠地帶建設衛星城和經濟型住房。20世紀80年代達到,經過20多年的努力建設,目前已有12個衛星城初步建成。
位于開羅市郊區十幾公里的十月六日衛星城,1979年開始規劃建設,衛星城分為工業、住宅、娛樂三個功能區域,規劃人口65萬,計劃建成生態型綠色衛星城。第一期現已建成,良好的環境和配套設施,使衛星城的空氣質量、綠化率等指標大大高于市區,吸引了1000多家企業落戶衛星城。為了吸引企業和居民入住衛星城,埃及政府采取了三項優惠政策。
一是優惠的稅收政策,規定凡在衛星城落戶的企業,在10年內免收海關稅和企業所得稅。
二是優惠的房價,由于沙漠土地地價十分便宜,衛星城的房價只有200多埃鎊/平方米,僅相當于開羅市區房價的四分之一,工業用地價格更加低廉,因此對中低收入家庭和中小企業很有吸引力。
三是簡便的手續,1997年,議會通過了“投資鼓勵和刺激法”,設立專門機構對外商投資實施統一管理,大力改善投資環境和資本市場,吸引外國投資。衛星城按市場化方式運作,由政府設立一家開發公司統籌進行環境和配套等基礎設施的建設,統一對外招商引資,辦理有關手續。
公司隸屬建設部,政府之間的協調事宜由建設部負責。然而,由于攤子鋪得太大,全面開發使埃及的財政不堪負擔。特別是與城市市區連接的交通建設滯后,衛星城對有錢人缺乏吸引力,對窮人還是買不起住房,致使有相當一部分房屋閑置。
三、埃及重視建筑科技發展
埃及雖屬第三世界,但在科技和人才方面比較重視,建設部門也重視建筑科技工作。早在1954年,就成立了建筑方面的研究中心,期間雖歷經幾次戰爭的創傷,但該中心的發展一直得到埃及政府的關心與支持。中心隸屬建設部,在全國設有分支機構,除承擔住房與建筑方面的科研任務外,還負責建筑材料質量及鋼筋混凝土質量監測、建設科技人才培訓(全國設有75個培訓中心)、建設標準規范的制定,并參與全國區域規劃、城市規劃、新城規劃、低標準住宅設計等工作,中心實行零預算,經費主要由財政撥款,也可以通過技術服務和咨詢服務收費補充經費不足,收費標準由建設部會同財政部制定,地方政府和外國基金組織也經常提供一些資金援助。
四、埃及重視古建筑修復和保護項目
埃及作為四大文明古國之一,名勝古跡星羅棋布,其中不少被列入《世界文化遺產名錄》,令世人神往。修復和保護古建筑自然成為歷屆政府重中之重的任務。
艾資哈爾清真寺是開羅最古老的清真寺之一,迄今已有1000多年的歷史,該寺占地1.2萬平方米,380根大理石圓柱,三個巨大的圓頂和五個高聳的宣禮塔,構成了氣勢磅礴的大清真寺,反映了伊斯蘭建筑風格和藝術的獨特魅力。它同時也是一所薈萃伊斯蘭學者、在國際上享有權威的綜合性伊斯蘭教大學,對這樣一所具有歷史意義的古建筑的修復和保護工作,由建設部負責,政府每年投入大量的人力、物力、財力,在歷經了千年的滄桑后,依然保存得相當完好。開羅的城墻修復工作近幾年也獲得了很大的成功,城墻周圍曾經是開羅頗有名氣的死人城,是開羅的一大奇觀,在死人城里,生活著超過50萬的居民,這些人都是最低層的勞苦大眾,在埃及城市化的中進城淘金,他們付不起房租,只好以墓地為家,與尸骨為伴,是埃及社會的一個特殊階層。墓地的居民情況十分復雜,居住和治安條件十分惡劣,缺乏基本的生活設施,塵土飛揚,垃圾成堆,政府多次進行清理整頓,但收效甚微。長期以來都是政府的一塊心病,后來政府通過改造舊城墻,引導和資助居民搬遷,一舉兩得,是比較成功的做法。
埃及在修復和保護古建筑方面的主要經驗,一是加強立法,在古建筑周圍,嚴禁私搭亂建,根據立法,埃及當局采取果斷行動,用推土機把金字塔周圍地區包括已故總統薩達特別墅在內的房屋建筑、夜總會和其他娛樂場所統統推倒,變成綠化地帶。二是通過各種途徑,增強全民保護古建筑意識。三是依靠專家隊伍,將古建筑的修復工作,交給專家去做,不搞長官意志,修復方案要經過專家反復論證修改,甚至要在世界范圍內征求意見,方案不成熟,寧可不修。四是采取多種方式增加投入。除政府的財政預算外,主要的修復資金來自世界有關組織,各國政府援助及世界范圍內的民間捐助,在世界各地,都有一批熱心的志愿者,為埃及古建筑修復工程拉贊助,埃及政府及有關部門,以項目為對象,通過廣泛的宣傳介紹埃及古建筑的歷史價值和修復計劃,呼吁世人為保護人類的共同遺產給予資助,為埃及古建筑的修復保護工作爭取到大量的資金,差不多所有的大型古建筑修繕項目,背后都有大量的外國資金的資助。
三、埃及重視建筑科技發展
埃及雖屬第三世界,但在科技和人才方面比較重視,建設部門也重視建筑科技工作。早在1954年,就成立了建筑方面的研究中心,期間雖歷經幾次戰爭的創傷,但該中心的發展一直得到埃及政府的關心與支持。中心隸屬建設部,在全國設有分支機構,除承擔住房與建筑方面的科研任務外,還負責建筑材料質量及鋼筋混凝土質量監測、建設科技人才培訓(全國設有75個培訓中心)、建設標準規范的制定,并參與全國區域規劃、城市規劃、新城規劃、低標準住宅設計等工作,中心實行零預算,經費主要由財政撥款,也可以通過技術服務和咨詢服務收費補充經費不足,收費標準由建設部會同財政部制定,地方政府和外國基金組織也經常提供一些資金援助。
四、埃及重視古建筑修復和保護項目
埃及作為四大文明古國之一,名勝古跡星羅棋布,其中不少被列入《世界文化遺產名錄》,令世人神往。修復和保護古建筑自然成為歷屆政府重中之重的任務。
這次征集于2011年9月26日結束,要求設計方案附圖片及文字說明。經專家審閱后,評出創意獎5個,每個獲獎方案獎勵現金2000元。最終確定為建設方案的,獎勵現金1萬元。
首部《中國太極拳大百科》出版
世界上第一部大型太極拳工具書《中國太極拳大百科》由人民體育出版社出版。該書由著名學者、太極拳文化研究家余功保主編,是迄今資料最為詳盡、覆蓋面最廣的全景式太極拳圖典。
《中國太極拳大百科》分為綜合知識、太極發展、重要活動、太極人物、流派套路、基礎理論、名詞術語、太極功技、著作文獻和組織機構十大類別。全書約100萬字,匯集了古今珍貴的太極拳圖片3000多幅,對各太極拳流派的典型拳勢均進行解析并配有該流派代表性人物的示范拳照,全部彩色印刷。亞洲武術聯合會名譽主席徐才為該書題詞:“身心和諧,文化瑰寶。”中國書法家協會副主席王家新書寫了《太極拳論》書法長卷。
《陳鑫太極拳法圖解》首發贈書活動
河南省焦作市體育局、焦作市武術協會和太極拳研究會在焦作市舉行了《陳鑫太極拳法圖解》首發儀式和贈書活動,焦作市武術協會和當地的太極拳傳習組織接受了首發贈書。
《陳鑫太極拳法圖解》由陳東山、陳向武編著,以陳鑫原著拳法為基礎,增加過渡圖像,以圖說理,以訣示要,并且采用教學光碟分段詳細示范和解說,充分展現了陳鑫拳法的練習方法和技術特點。
形意拳祖師李老能紀念碑在河北深州落咸
“偉哉祖師,創拳艱辛;搏擊江湖,拳法稱神;行俠仗義,抗侮御敵;揚我國威,造就群賢;祖師遺澤,瑰寶生輝;萬代景仰,昆侖巍巍……”這是日前在河北深州落成的形意拳祖師李老能紀念碑的部分碑文。
河北深州武術文化獨樹一幟,清朝末年李老能始創的形意拳在當時名聲大噪,是我國四大名拳之一。2008年,深州形意拳入選“第二批國家級非物質文化遺產名錄”。
隨著社會的發展,人們物質生活極大的豐富,施工技術突飛猛進,能對各種突發天災作更深入的理論研究和作相應的預防;廣泛運用各種新材料,注重生活空間的細節,關注各類人群的需求。通過比較古代建筑與仿古建筑,更能明顯地看出仿古建筑的特點。建筑物設計中有很多方面是古代沒有考慮到而現時需要考慮的,如勘察、抗震、弱電、防雷、防火、節能、無障礙等。國家在此方面出臺相應的規范對設計與施工進行指引,設計人員在設計時應充分考慮場地特點與設計定位,參照規范相關規定進行設計。下文以本人操作的都勻市三江堰水生態保護區濱水景觀工程為例,闡述仿古建筑的設計及現代施工技術特點。
1項目概況
1.1項目區位
都勻簡稱勻,貴州省南部政治、經濟、文化中心,西南地區出海重要交通樞紐,黔中經濟區5大主要城市中心之一。都勻城位于“九溪歸一”的劍江河畔。
1.2設計范圍
位于劍江河上游,地塊呈南北走勢,東臨斗篷山路,西臨蘭海高速出入口,南接城市商圈,交通便利,區位優勢明顯。總規劃面積約61.8hm2,其中水資源生態保護區面積約53萬m2,文化商業街區面積約8.9萬m2。在2015年6月開始動工興建。
1.3環境資源
地塊配套湖區屬于三江交匯之地,湖區面積廣,約53萬m2。水資源豐富,水質品質高,處于劍江上游。
1.4功能定位
以凈化水體為實用功能,定位為鄰里河濱公園。
1.5建筑風格
園林建筑物和構筑物采用中國古典園林的手法,建造成各種園林類型的仿古建筑。水資源生態保護區建有豐馨廊、風雨橋、工藝閣、古棧亭、荷影亭、湖光水榭、致遠亭、水中花亭、清風廊亭、韻亭、水香坊、清華蘭亭、品茗軒、凌波雙亭、華彩樓、書香院、管理處、清風廊亭等10多個仿古建筑。
2古代建筑與仿古建筑的特點對比
2.1地質勘察
以前沒有這方面的技術,能勘察地質情況。現在新建建筑物前,需先勘察地質,土質承載力不夠,結構設計時要作特別考慮,或者進行換土等措施,確保建筑物地基穩固。建筑物的主體結構古代主要用木,近代用燒結磚、石材、瓦,現代主要用鋼筋混凝土,也有用鋼結構等。因為木材不耐腐蝕、蟲駐,而且不耐火,所以古代很多有名木建筑已經不復存在。鋼筋混凝土耐腐蝕、蟲駐、耐火,為現代采用的主要材料。三江堰項目的仿古建筑全部主體結構采用鋼筋混凝土。
2.2電氣
以前沒有電燈,用的是油燈和燭燈。自從有電燈之后,建筑拉電線。沒普及時與考慮低造價時用明裝電線槽,現時多為暗裝電線槽配插座。建筑外立面沿屋檐裝燈帶、投光燈,可使夜間效果明顯增強。古代沒有弱電。現代弱電主要有:監控系統、背景音樂、消防報警系統(煙感、溫感)、電視、電話、網絡。對于仿古建筑,有需要時,會在建筑安裝背景音樂喇叭,播放音樂,增加游人觀賞時的舒適度。大型仿古建筑,如本案的工藝閣、品茗軒安裝了消防報警系統,及配備電視、電話、網絡接口,滿足日常使用要求。
2.3給排水
考古工作者在唐代長安的巷道下面,發現有磚砌的排水暗溝,這些暗溝最后都通向大街兩側的明溝。可見以前是磚砌暗溝,雨污水合流,雨水無組織排放,不是低碳做法。現在技術進步,用塑料給排水管,不用人工取水,而且雨水、污水分開排放,有利于水資源再利用,減少污染。以前排污是挖糞坑,有機分解或者用作肥料。現在會建生化池進行凈化,然后再排到污水處理廠作二次處理。
2.4防雷
古代建筑沒有考慮防雷,所以建筑物會受雷擊,處于建筑物中的人也會有生命危險。本工程的仿古建筑為三級防雷建筑,按照《建筑物防雷設計規范》(GB50057-2010)版進行設計。設計方法:在屋頂上設暗裝避雷帶(采用直徑12鍍鋅圓鋼),與屋頂金屬構件焊接連通,并結合避雷短針,作為防雷接閃器。突出屋面的所有金屬構件與避雷帶焊接連。利用柱內的主筋作暗裝防雷引下線,利用基礎地梁內的底筋作接地體,防雷引下線與接地裝置之間的連接采用電焊焊接。無地梁處敷設與地梁底筋同規格同埋深的鍍鋅圓鋼。電氣與防雷共用接地裝置,接地電阻4歐姆。接地電阻達不到要求,補打人工接地極。進行如上的防雷設計可以避免雷擊對建筑物的傷害,并確保建筑物內人員的安全。圖1豐馨廊-0.100基礎接地平面圖圖2豐馨廊一層防雷平面圖
2.5防火
結合《建筑設計防火規范》GB50016-2014對仿古建筑進行防火設計。建筑類別:二類,耐火等級:二級。根據規范不超過3層的一、二級耐火等級的建筑每層面積小于500m2,且第2層和第3層的人數之和不超過100人的可只設一個樓梯。長度超過24m的仿古建筑室外疏散樓梯應采用防煙樓梯間或室外疏散樓梯。本項目的品茗軒與管理處首層面積均未超過500m2,故室內只設置1個樓梯。
2.6節能
本工程依據《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005第五章對比評定法,并通過天正節能軟件分析,設計建筑物空調采暖年耗電量之和小于基礎建筑物空調采暖年耗電量之和的1/2,滿足《公共建筑節能設計標準》的要求。大部分仿古建筑南北對流,有良好通風采光并有效降低能耗。本工程外墻采用外墻漆飾面BRY膠粉聚苯顆粒保溫漿料外墻外保溫系統。門窗按“宋式”木作門窗制作,節能措施有:玻璃采用5透明+12A+5透明,木門窗對開時做和合縫,所有風縫均用木飾條貼縫,提高木門窗的保溫節能性能。門窗的氣密性等級不低于現行國家標準《建筑外窗氣密性能分級及檢測方法》GB/T7106-2008規定的4級。
2.7無障礙設計
根據《無障礙設計》規范,城市中的各類公園應進行無障礙設計,設計內容包括:綠地停車場、售票處、出入口、無障礙瀏覽路線、游憩區的無障礙設計、常規設施的無障礙設計、無障礙標識系統。旅游景點周邊道路也應有無障礙設計。三江堰公園入口門建筑物同時設置臺階和輪椅坡道出入口,輪椅坡道凈寬度1.5m,供殘疾人通行,并在公共衛生間旁單獨設置無障礙衛生間。無障礙衛生間內有報警裝置,供殘疾人需要幫助時使用。人行道設置導盲磚,坡度符合規范要求,路口位置緣石坡道坡口高出車行道地面10mm。綠地停車場專門設計了無障礙機動車停車位。景區設置有無障礙標識系統。
Abstract: the present situation analysis for complex geological conditions in China, and the era of economic reform under the action of the construction quality requirements strictly, in order to ensure the safety of people's life and property, to analyze realistic factor for seismic design of buildings of the specific content, combined with the actual reinforcement show full order form processing function of the overall seismic content the design and implementation of specific requirements, quality, satisfy the stability requirements of life, reduce unnecessary accidents happen, realize the reasonable maintenance cost of society and economy, to promote long-term development of our national security will boom construction.Keywords: Housing construction; seismic design; reinforcement; present situation; improvement measures; analysis
中圖分類號:TU972文獻標識碼:A
長期以來,不同地區的震害現象一直制約當地社會經濟的有效發展,對于不安定結構的住房設施的維護工作還有很多不足,另外,新型建筑的防震設計方案雖然已經投入實施,但還有許多尚未發掘的外部因素,這些隱患將直接威脅人們的生命財產安全,不利于社會安定秩序的合理維護。因此,必須積極引進外國先進的房屋建筑結構的設計理念,同時結合我國地質災害分布情況及周期強度預測,保證不同設計結構在質量加固處理與維持的合理價值,確保整體堅固質量的全面維護,保證人民生活秩序的穩定,提高整體模式作用下我國社會經濟格局的全面轉換。
維修加固的主要原則
受損房屋的主要應對手段
受損房屋結構主要體現在磚混、框架結構以及框剪的展現形式,其中關于具體房屋的設防烈度的調整工作需要進行具體工作量的細致劃分,保證整體加固結構的簡單呈現,同時保證拆除結構程序的經濟合理性,在進行適當的調整處理之后,進行具體維修工作的重點與難點分析。首先,針對關鍵部位的受損狀況進行細致的盤查,注意必要的加固和整修部位的合理控制,通過對受損程度不高,但實際數量分布較為豐富的建筑進行總體的安全質量估計,結合不同的施工步驟進行具體工期和資金的評估,確保適應不同地質狀況的具體建筑水平的適當維修,保證資金在整個建筑最大維修處理工作中的合理應用效果,避免過度浪費造成的具體工作難以落實現象,因此具體的實際因素對于整個應對手段的選擇有著一定的影響效果。
實際的檢驗與鑒定程序
對于不同危險狀況的房屋建筑需要進行系統的技術檢驗程序進行一定指標的鑒定,針對具體細節需要的處理效果進行具體的加固設計。大量的危房檢測與鑒定工作必須保證具體細節資料的完整性效果,包括現有建筑的實際材料強度、裂縫的具體分布位置以及整體遭受破壞所展現的具體形式,以此作為今后整修的主要依據,保證后期加固設計的標準性效果,因此就如何進行細化處理需要針對幾個方面進行深度的考慮:首先,對于災區的房屋建筑檢測工作,必須積極落實先進處理技術和相關經驗的人員,而實際的檢測與鑒定工作需要滿足一定的程序步驟要求,對于危險系數較低的房屋建筑進行檢測處理,可以優先考慮進行加固設備的安置,主要部件根據具體的受損程度進行次要構件的合理選擇,實現優先修繕處理,確保居民正常居住生活早些落實,減少對于人們生活與工作等方面的影響,待設防標準上升到一定指標的時候,再進行新標準的加固改造工作;而針對當地抗震設防烈度確定的時段進行新標準的積極貫徹,而實際加固費用較大,同時穩固重要不太大的房屋可以省略檢測鑒定程序,可以考慮進行拆除,保證具體工作落實的效率水平,促進整體加固與改造工作的進一步落實。而對于大型公共建筑應該進行優先改建,特別是一些醫院、學校等部門,面對具體工作落實的高節奏要求,需要按照輕重緩急以及重要性進行科學系統的評估,特別是教學樓與醫院部門的檢測處理必須保證及時,因為這直接關系到人民每天的正常生活需要,具備較為重要的社會地位。
加固措施的科學分析與改進
(一)加固方案的設計
針對整體結構的支撐效果與抗震能力的合理維持,以及細節結構在局部位置的承載力加強和剛性變化規律需要進行細致的考察,保證框架在經過加固處理后實現整體結構的維護效果。對于加固后的結構質量和剛度分布需要保持均勻、對稱的水準,避免扭轉效應的產生,同時避免經過局部結構加強之后產生的實際剛度的突變;對于抗震較為薄弱的部位包括房屋的凸出部位以及不同結構的連接位置進行整體修整;新增構件與原有構件需要保持一定的聯系性,保證可靠連接工序處理完畢后的抗震墻、柱等豎向構件愛你的可靠基礎程度;對于出屋頂煙囪等容易發生倒塌的非結構部件也應注意具體防震設計的配合。
加固設計針對新建建筑以及未完的主體建筑需要按照同年度新修訂的地區抗震設防烈度進行嚴格執行,對于大型公共建筑包括學校、醫院等應按照調整后的設防烈度進行加固的系統設計,包括具體的使用年限在加固后的延續效果;對于違章建筑不進行抗震設計結構的加固范圍的列入,其中造成嚴重安全威脅的建筑物的抗震性能表現形式應立即給予拆除。
加固補強的主要手段
加固補強的手段有著豐富的形式,對于目前現有房屋建筑的破壞情況進行系統分析后,結合實際修整的經濟性和可能性判斷,實現具體標準化控制成效的加固設計圖集以及實際施工要求,提高整體設計方案的制作速度,加快加固處理的進度和效率水平,具體方法如下:
對于不同墻角裂縫與預制板搭配的處理必須按照板實際的擱置長度進行系統的分類處理,結合抹灰處理修繕,如果板的實際長度不足可運用附加角鋼進行控制板擱置長度的手動增加,確保整體施工效率的全面改善;對于承重磚墻的長斜裂縫的加固處理可以采用鋼筋網片與水泥砂漿的結合進行結構的具體加固,而砌體結構的加強處理可以運用砂漿進行勾縫;框架結構內部的質量缺陷需要運用黏貼鋼板進行梁、柱的加固,針對預制板間的裂縫可以采用聚合物砂漿進行補縫,特別是門、窗角位置的裂縫需要借助細鋼絲網和抹灰供給進行實際補充。
對于學校等建筑的加固設計建議
學校在不同地區的文化發展和經濟格局的促進水平有著相當高的決定作用,因此具體抗震設計功能與加固整修工作必須及時落實處理。針對外廊形式和單跨框架震害較為嚴重的現象以及倒塌狀況,需要結合實際分析這類房屋橫墻比重的分布情況,考慮滿足一定采光要求設計后的縱墻支撐效果,在只有單道抗震防線支撐的狀況下,具體的抗震要求就不能實現全面的滿足;同時由于整體結構下的橫梁經過偏心受力,抗傾覆力矩較大,加上懸挑不小的現狀,使得豎向地震作用下的防護功能基本失效;具體校園對于整體混凝土結構建設失去一定的衡量與認同標準,會造成砌體不受約束限制,導致最終的抗震強度嚴重不足的現象;樓屋面板在預制空心板的應用方面比較廣泛,因此整體作用下的板間與墻體之間的結構,主要指連接部位易出現嚴重的裂縫,長期不管會造成整體結構框架的垮塌。
針對以上現狀首先需要對地方學校建筑進行不同建造年份的分類,做到具有針對性的組織排查工序,保證實際安全隱患檢查工作的全面落實。學校的使用功能以及具體的結構類型需要結合先進的技術設備進行系統的分析,根據不同年限的工作質量狀況進行綜合因素的統計分析,保證維修加固工作的積極作用。在我國房屋建筑規范逐漸完善的前提下,進行實際抗震設防方案的實時修正,確保具體施工標準在不同工序的實施效果,保證系統分類后的實際整修工作的高效率與高質量進程。學校在進行整體建筑設計過程中,需要針對抗震性較好的結構體系進行混凝土框架的合理搭配,禁止使用預應力預制空心樓板和預制樓梯,最好運用現澆混凝土進行不同結構的替代支撐,保證整體施工的細致結構質量與具體連接點的穩定效能;同時針對具體的樓層進行一定的限制,保證建筑設計在整體平面空間布置和造型設計等方面需要進行抗震要求的具體展現;對于人文活動較為普遍的圖書館、食堂等結構最好運用混凝土框架結構加固,避免發生災害過程中組織疏散工作的嚴重滯后,保證具體空間的寬度要求,并在外側增設一排鋼筋混凝土柱,是整體結構受到橫向大梁等結構的有效支撐,增強整體建筑在抗震方面的穩定性能和質量效果。
總結:我國的房屋建筑在現下時展的要求下,以及具體人民生命財產權力維護效應的作用下,需要做出具體的科學改進,結合具體建筑結構的實際支撐效果,以及實際材料在外部混凝土結構的黏補功效,進行整體防震功能的全面擴展,保證我國房屋建筑的高度安全效果,維護社會不斷發展的要求。
中圖分類號:TU746 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)33-0209-01
引言
中國當前建筑里面,過去結構設計在功能方面無法適應現階段使用需要,這同樣屬于促進建筑加固市場不斷發展的一個關鍵所在。改造大中城市過程中,許多舊建筑應當利用加固改造的方式適應新的功能需求。這樣,每年需使用許多經費,從而使得該領域存在非常大的市場潛力和前景[1]。
工藝與設備更新速度不斷加快,從而在很大程度上將當前房屋功能規定使用的狀態改變。再次,隨著中國市場經濟的日益完善,那些功能相對較少的臨街地段房屋已經發展成企業搶奪的重點,該種建筑的加固改造手段和方法屬于推動中國服務業和流通行業不斷前進的前提條件。最后,近年來隨著交通流量的急劇發展與單體運輸能力的的不斷提升,交通口岸已經很難有效承擔這一工作量,迫切需要進行加固改造。此外,許多大規模的建筑物,應當在評估耐久性的前提條件下對其實施加固改造[2]。因此,加固改造技術已發展成為建筑工程的有機內容之一,業界對該領域的趨勢非常關注,屬于一個熱門課題,其市場潛力非常大。
1 加固改造技術及問題研究
1.1 粘鋼加固法
即利用混凝土結構外粘貼鋼板,利用這種方法增加其抗剪與抗彎承載力。通常情況下,這種方法在那些由于靜力而受彎構件的加固之中非常適用。其主要具有以下幾方面特征:施工用時相對較短,濕作業相對較少,同時不會對原結構凈空與外觀等產生很大的不利作用。然而其加固質量主要是由工藝水平與膠粘材料所決定,尤其需要注意的問題是粘鋼后如果出現空鼓等現象,則很難對其實施相應的補救措施。
1.2 增大截面加固法
該種技術術語較傳統的一個加固技術手段,其在長期的使用過程中形成了完善的施工與設計經驗。該種技術所需要的費用偏小,非常經濟,其能夠在每一個結構構件的加固中進行使用。然而該種技術存在一定的不足之處:施工現場需要使用相對較大的時間進行濕作業,另一方面還能夠對建筑物的凈空產生一定的影響。
1.3 外包鋼加固法
該種技術主要是在不顯著增大原構件截面上使用,并且能夠使結構承載力增加偏大的環境中使用。該種技術存在的優勢為:結構包鋼,其受力相對可靠,并且施工任務相對偏小,結構截面提高幅度相對較小。其不足之處為:需要使用相對較多的鋼,投入費用有所提高,并且其在節點處理方面相對困難。
1.4 預應力加固法
該種技術可以減小被加固構件的應力水平,一方面具有非常不錯的加固效果,另一方面可以使結構整體承載力顯著增加,然而實施加固操作之后能夠或多或少影響到舊有結構外觀,在加固重型或大跨度結構、處于高應力環境中的混凝土構件等具有較高的適用性。然而對混凝土收縮徐變大的結構卻并不適合使用,并且加固操作之后應當考慮預應力鋼筋的防腐問題。
1.5 增加支撐加固法
這一種技術主要是利用增加支撐構件的途徑實現對其的加固,其操作起來較為輕松,同時能夠取得非常可靠的效果。然而其任務非常繁重,并且能夠對建筑使用空間與功能產生不利作用,其在加固整個建筑中較為適用。
2 我國建筑結構加固修復技術
2.1 托換技術
該種方法較為綜合,為托梁拆、接、換柱等方法的總和。包括結構加固、上部結構頂升與復位、廢棄構件拆除等,其存在諸多優點,例如操作較為迅速,不會對正常生產產生很大的作用等。
2.2 后錨固技術
該種技術大體上涉及到植筋技術與螺栓錨固。其中,前者能夠對當前結構進行輕松高效的連接和錨固,第一步是在構件上打孔,第二步是將特殊的粘結劑注入,接著將鋼筋插入,等粘結劑凝結硬化后,使鋼筋和附近混凝土組成一個有機體,最終實現錨固的目的。對于后者,其同樣是按照這一個原理。其大體操作流程涉及到鉆孔、清孔、注膠、插筋、調整、保護、檢測。
2.3 裂縫處理技術
該種技術手段已發展成現階段在混凝土結構之中應用較為成熟的一個方法。大體上是按照裂縫形成的原因、大小、形狀等方面,選擇相應的手段加以修補,從而恢復其由于開裂造成的功能減小。同時,就建筑物中的受力裂縫,不僅應當加以修補,而且應當選擇合適的策略進行加固。
2.4 表面處理技術
現階段,該種方法主要有以下幾個方面:射水除污法、真空吸塵法、化學清污法等,主要是用來對表面附著物進行清理。
3 抗震加固領域的問題
現階段我國土木工程加固改造技術有了非常顯著的進展,同時存在非常大的潛力,同時這方面的技術工作者同樣積累了非常多的技術與經驗。然而,設計新工程與當前建筑結構的加固改造技術兩者之間存在著非常明顯的不同之處,后者受節點設計與結構二次受力過程的影響,對相關工作人員的經驗與技術具有更高的要求。所以,從新建設計單位中分離土木工程中對建筑結構加固改造的設計,安排高素質的專業工作者組建相應的事務所,同時認證加固改造工程設計資質就成為一件非常有必要的事情。
4 總結
加固改造技術已發展成為建筑工程的有機內容之一,業界對該領域的趨勢非常關注,屬于一個熱門課題,其市場潛力非常大。其主要的加固方法主要有粘鋼加固法、增大截面加固法、外包鋼加固法、預應力加固法、增加支撐加固法等;修復技術法主要有托換技術、后錨固技術、裂縫處理技術、表面處理技術等。
參考文獻
[1].中華人民共和國行業標準.《既有建筑地基基礎加固技術規范》(JGJ123-2000) 北京 中國建筑工業出版社 2000
[2].魏嵬.試析建筑加固業面臨的問題及對策.淮北煤師院學報(自然科學版),2002.
中圖分類號:U457+.3文獻標識碼: A 文章編號:
砌體結構是以砌體為主制作的結構,它包括磚結構、石結構和其它材料的砌塊結構。分為無筋砌體結構和配筋砌體結構。砌體結構可以就地取材,具有很好的耐久性及較好的化學穩定性和大氣穩定性,有較好的保溫隔熱性能。但是自重大、體積大,砌筑工作繁重。
1、多層砌體結構房屋在地震作用下的破壞分析
在地震作用影響下,結構類型和抗震措施不同,多層砌體結構房屋的破壞情況則不同。其破壞情況主要有以下兩種:一是由構件連接不好而造成的破壞。有些結構構件由于連接不牢,支撐系統不完善,或者整體性差而導致破壞。二是由構件承載力不足而造成的破壞。當水平地震沿房屋縱向作用于房屋時,其主要是通過樓蓋傳至縱墻,然后再傳至基礎和地基。若窗間墻很寬,縱墻則以剪切破壞為主,若窗間墻很窄,縱墻則以壓彎破壞為主;當水平地震沿房屋橫向作用于房屋時,其主要通過樓蓋傳至橫墻,然后再傳至基礎和地基,此時橫墻承受剪切,當墻體內的剪力超過砌體抗剪承載力時,砌體、墻體就會產生交叉裂縫或者斜裂縫。
二、抗震設計
1、建筑體型和結構布置
(1)平、立面布置和防震縫的設置。多層砌體房屋的平、立面布置力求簡單、規整;盡量減少平面上凹凸曲折、立面上的高低錯落與局部的突出、錯層;縱橫墻要均勻、對稱、貫通,避免水平地震作用下的扭轉影響和鞭梢效應。
(2)承重結構的布置。多層砌體房屋的橫向地震力主要由橫墻承擔,不僅要求橫墻具有足夠的承載力,而且樓蓋必須具有足夠的水平剛度,以便將地震力傳給橫墻。因此對橫墻最大間距應加以限制,以使樓蓋滿足傳遞水平地震力所需的剛度要求。
(3)房屋的高度、層數及層高.多層砌體房屋的總高度和層數是業主和設計人員最關注的問題,但歷次地震的宏觀調查表明,房屋的總高度和層數與震害成正比。因此對房屋的高度和層數作為強制性條文加以限制。對醫院、教學樓等橫墻較少(同一樓層內開間大于4.2m的房屋占該層總面積的40%以上)的多層砌體,要適當降低總高度,減少層數;并規定多層砌體層高不宜超過3.6m,底框-抗震墻砌體房屋層高不應超過4.5m。
(4)房屋高寬比。抗震規范對多層砌體房屋不要求作整體彎曲的承載力驗算。為了使多層砌體房屋有足夠的穩定性和整體抗彎能力,對房屋的高寬比進行限制。
(5)樓梯間的布置。樓梯間空間剛度較差,不宜設在房屋的盡端或平面轉角處。由于水平地震作用為橫向和縱向2個方向,所以在多層砌體房屋轉角處縱橫2個墻面常出現斜裂縫。不僅房屋兩端的2個外墻角容易發生破壞,而且平面上的其他凸出部位的外墻陰角同樣容易破壞。樓梯間比較空敞,頂層外墻的無支承高度為一層半,在地震中的破壞比較嚴重,尤其是樓梯間設置在房屋盡端或房屋轉角部位時其震害更為劇烈。
(6)對地基和基礎的要求。同一結構單元的基礎不宜設置在性質截然不同的地基土上;同一結構單元宜采用同一類型的基礎;基礎底面宜埋設在同一標高上,如設置在同一標高處困難時,則基礎圈梁應按1∶2的臺階逐步放坡過渡,高差不宜有過大的突變。在軟弱地基上的房屋應在外墻及所有承重墻下增設圈梁以加強抵抗不均勻沉降和增強房屋基礎部分的整體性。
2、鋼筋混凝土構造柱、芯柱的設置
鋼筋混凝土構造柱雖然對墻體的抗剪強度提高有限,約為10%~20%左右,提高幅度與墻高寬比、豎向壓力和開洞情況有關,但對墻體的約束和防止墻體開裂后的散落起非常顯著的作用。構造柱與圈梁一起形成帶鋼筋混凝土邊框的抗側力體系,大大增強了砌體結構的整體作用。構造柱一般應設置在震害較重、連接構造比較薄弱和易于應力集中的部位。
3、鋼筋混凝土圈梁的設置
設置鋼筋混凝土圈梁可以加強多層磚房縱橫向各墻體與樓蓋間連接,增強房屋的整體性和空間剛度。圈梁形同一個箍緊樓蓋、屋蓋的水平橫箍;圈梁連同構造柱一起,不僅加強了樓屋蓋、墻體的整體性與穩定性,還可以緩解因地震和其他因素引起的不均勻沉降對房屋帶來的破壞。
三、加固技術與方法
1、高強鋼絲網片抹壓聚合物砂漿法
在墻體兩側裂縫出現處,垂直裂縫方向或構件開裂表面鋪設高強鋼絲網片、抹壓20~30mm厚的聚合物砂漿的一種裂縫修補技術。其多適用于開裂不嚴重的門洞上方及窗洞四角等部位,墻面裂縫寬度通常不超過0.2mm,可以雙面施工.施工技術上,要求鏟除墻面原有抹灰層,剔鑿灰縫砌筑砂漿10mm,清除浮灰,灑水濕潤兩邊,抹壓聚合物砂漿至規定厚度,其墻體裂縫修補示意圖及實地墻體加固情況如圖1所示。
圖1高強鋼絲網片抹壓聚合物砂漿加固窗洞四角裂縫
2、壓力灌漿配合鋼筋網水泥砂漿面層加固法
去除原受損墻面抹灰層,采用專用灌漿設備或工藝,將裂縫修補專用膠、水泥乳膠砂漿或高強無收縮灌漿料等漿液在一定壓力下注入砌體裂縫內;漿液固化后裂縫兩側重新粘結在一起,在開裂墻體表面綁扎直徑φ4或φ6、間距200mm×200mm的鋼筋網,與原構件固定,以提高墻體抗剪承載力和延性目的。此法主要針對裂縫較多但開裂不嚴重(裂縫寬度在0.2~1mm之間)、原砂漿強度等級不高于M2.5的墻體.施工時不用支模板,所需配筋量少。
圖2 鋼筋網水泥砂漿面層加固示意圖
需要指出的是鋼筋網水泥砂漿面層加固墻體的強度,主要是通過砂漿與舊墻體間的粘結形成的,并不是靠鋼筋拉接而成.如果舊墻面清除不干凈,就會影響兩者之間的粘結效果。施工技術上特別強調,施工前必須鏟除原有墻面再灌漿,待漿液凝固后才可綁扎鋼筋網。抹灰層的砂漿強度等級宜采用M10,注意分層抹灰、養護。其墻面裂縫加固方法如圖2所示。
3、鋼筋混凝土面層加固法
此加固方法與鋼筋網水泥砂漿面層加固法在加固思路上是一致的。待加固磚墻表面除去粉刷層后,單面或兩面鋪設鋼筋網,間距宜為150~200mm,豎向鋼筋可采用φ12,橫向鋼筋可采用φ6,然后噴射混凝土。此法主要針對開裂嚴重(裂縫寬度通常大于1 mm)、原砂漿強度等級不低于M2.5的墻體.施工時需要支模板,所需配筋量較多。鋼筋網應與原結構有可靠連接,豎向鋼筋應與樓板和屋面板連接,沿豎向貫通所有加固樓層。實地常見做法是以高于加固鋼筋兩個級別以上的(φ14~φ18)、間距為1 000 mm的鋼筋加強樓板處的連接,底層鋼筋網需錨固在基礎上。水平鋼筋亦應與原墻體有可靠連接,墻體兩側的鋼筋網節點需間隔交錯設置拉結筋。
4、新增鋼筋混凝土構造柱和圈梁加固法
當砌體結構房屋的整體性不滿足要求時,可采用外加鋼筋混凝土構造柱連同圈梁加固。外加構造柱加固墻體后,抗剪強度提高不大,但其與圈梁共同作用,大大提高了墻體的延性和變形能力,對防止結構發生突然倒塌有顯著的效果,是提高砌體結構抗震能力最有效的措施之一。外加構造柱設置的位置,應在房屋四角、縱橫墻交接處、樓梯間四角及不規則平面轉角處等應力集中的部位;外加構造柱應沿房屋全高設置,由底層設起,不得錯位,與圈梁或鋼拉桿連成封閉系統。外加構造柱、圈梁可通過設置拉結鋼筋、銷鍵、脹管螺栓或壓漿錨桿與原墻體連接,新增圈梁和構造柱應與原構造柱、圈梁體系統形成整體。此法的施工難點主要集中在新增構造柱、圈梁與原有墻體的可靠連接、連接構件如何穿過原有樓板及新增構造柱基礎施工等技術環節。
結束語
由于砌體結構具有就地取材、施工方便、造價低廉、良好的保溫性能等優點,結合我國的基本國情,砌體結構仍是近期或相當一段時期內被廣泛使用的結構形式。實踐證明,按照國家規范正規設計、施工的砌體房屋同樣具有良好的抗震性能。
參考文獻
Abstract: in determining the reinforcement of existing buildings when the case should be careful consideration, strictly follow the working procedures and reinforcement principles. So the reinforcement scheme optimization evaluation are particularly important. This paper analyzes the traditional special analytic hierarchy process in binary compared the calculating weight was easy to produce evaluation of consistency of reasons and puts forward the method of the level of single sort of effective solving the problem.
Keywords: building structure; Strengthening plan; Optimization design
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
一、建筑工程加固概述
自從人類有建筑以來,就出現了結構加固這個傳統行業,但在過去,人們習慣于把加固和維修完全等同,因而技術水平提高不快,沒有形成一門科學近十余年來,結構鑒定和加固改造技術在我國得以迅速發展并已初具規模,其作為一門新的學科正在逐漸形成。
已有建筑物的加固較新建建筑物復雜,它不僅受到己有建筑物原有條件的種種限制。而且這些建筑物往往還存在著各種各樣的問題。這些問題的起因往往錯綜復雜,有的無案可查有的則相當隱蔽。另外,已有建筑物所采用的材料因年代不同,經常與現狀相差較大。一般情況下,在確定已有建筑物加固方案時,應周密考慮,嚴格遵循工作程序和加固原則。
二、改進層次分析法的基本原理
層次分析法是通過分析問題、建立層次分析模型、構造判斷矩陣、層次單排序和層次總排序等步驟來計算各層次評價指標的相對權重以及各層次評價指標對總目標的組合權重,從而得出不同方案的綜合評價排序。
加固方案的設計一般可以分為①方案構思階段②方案初步設計階段③方案詳細設計階段,傳統的層次分析法一般將方案的評價和比選放在③階段之后。而筆者認為可以將層次分析法的幾個步驟分開來,依次介入方案設計的三個階段:在方案設計的①階段可以進行評價指標的初選,并將初選結果反饋給方案設計者。在方案設計的②階段,根據設計的情況最終確定指標構成,然后由專家確定各指標的權重,并將結果反饋給方案設計者。在方案設計的③階段,獲取各備選方案的詳細信息,對各個方案的各項指標進行評價,確定評價值。最后由評價值和指標權重綜合得到各備選方案的綜合價值系數。
三、工程實例
某建筑結構加固工程有三個方案進行綜合優選。方案一采用加大截面加固法,其優點是總價最低,直接加固費用較少,施工工藝好,進度適中,有一定的優惠條件。但是維護費用高,檢測鑒定及加固設計工作一般,人員素質及設備狀況一般,對使用功能無大影響;方案二采用外包鋼加固法,其優點是人員素質良好,設備先進。但維護費用偏高,總價居中,直接加固費用與方案一差不多,施工管理一般,對使用功能無影響。方案三采用碳纖維加固法,其特點總價最高,但維護費用最低。施工進度合理,注重環境藝術,人員素質及設備狀況一般、施工對使用功能有一定影響。三個方案各有優缺點,試對其進行綜合評價,從中優選一個方案。
3.1評價指標體系的確定
對于施工方案的選擇,不同的決策者會根據企業的設備情況、資源以及自己的偏好等因素得出不同的結果。因而施工方案多目標評價決策指標體系要盡可能涵蓋施工方案多目標評價決策中的各種因素。然而.施工方案設計是一個創造性的過程,粗略地可以分為方案構思、初步設計、詳細設計三個階段,不同的設計階段設計評價有不同的特點,對評價指標也有不同的要求;另外,隨著各種新材料、新設備、新技術和新工藝的應用,使得這些評價指標本身也在不斷變化。所以一個固定的、不能進行修改.、調整的評價指標體系,將不能滿足施工方案多目標評價決策的要求。因此本文構建了動態的評價決策指標體系框架,用以動態地、全面地建立包括影響施工方案多目標評價決策的各種因素。
該指標體系框架具有以下幾個特點:
(1)動態性。方案評價者可以根據實際需要增加、刪除、修改、重命名指標體系中的每一個指標(除目標層),并且能進行保存,便于下次調用。
(2)靈活性。該指標體系框架結構靈活,具有可擴展性。
(3)層次性。該指標體系中每一個指標都可以由若干個子指標構成,這樣可以盡可能全面地描述某項評價指標的復雜內容。考慮到指標體系越復雜,進行評價決策的難度更大,可操作性差,因而在本系統中,限定了最大層次數為3層。
(4)唯一性。該評價指標體系中的評價指標都具有唯一性,即指標體系中任一被編輯的指標都不允許重復出現在同一個評價指標方案中。評價指標體系體現了方案評價者的意圖和實際需求。如果評價準則發生變化,則衡量方案的性能指標體系所做出的評價結果也將隨著發生改變。指標體系通常是通過層次分解的方法,首先確定總目標,然后將其分解為各個性能指標,性能指標還可再劃分為子指標,逐層細分。其結構實際上反映了滿足功能需求的評價準則與達到評價準則的解決方案之間的一種映射關系。從前面介紹的施工方案多目標評價決策指標體系的建立原則可知,各個設計準則之間的相關性應盡量小,即準則之間應具有一定的獨立性。
3.2建立評價層次結構模型
1、確定總目標
以“選擇最優加固方案”為目標層A。
2、根據對該結構工程加固方案的細分,確定三種方案作為實施方案層P,具體方案如下:
(1)加大截面加固法
(2)外包鋼加固法
(3)碳纖維加固法
3、建立準則層
建立評判指標體系時,不是從具體的影響因素出發,而是以評判標準為出發點,先建立一級評判標準,再把一級評判標準進行細分,建立相應的二級評判標準,其指標輸入值是專家綜合打分的結果。在改進的層次評判法中,首先根據評判目標A(最佳加固方案)建立一級評判指標:工程進度、工程造價、安全與質量和施工因素;在各一級評判指標的基礎上建立相應的二級指標。
3.3確定指標權重向量
在最終確定指標構成以后,就要確定各指標的權重。在這里采用了改進的權重確定方法:首先由專家們對指標進行層次單排序,得到排序值,然后,結合排序結果進行指標間的兩兩比較,并用指數指標賦值。經過對賦值的整理和計算就得到指標相對權重。要說明的是,以上做法僅針對定性指標。定量指標不設定相對權重(分目標層出外)。得到每一位專家的意見后,對全部專家的結果再此歸一化。
四、結論