时间:2023-03-28 15:08:37
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(一)设计方式从二维到多维
传统的建筑设计采用的是基于图纸为信息表达方式的二维设计技术,设计成果通常由点、线、标注等符号化信息组成,信息之间是离散且非关联的。在设计时,设计师往往采用CAD或手绘方式进行大的空间布置,然后通过3DMAX等成像软件进行立面设计和效果图渲染,在方案确定后,再回到CAD中进行后期的大批量施工图绘制,这就导致了大量的“无用功”的产生。数字信息时代下,BIM技术以三维模型为载体将一系列设计工作整合起来。前期设计发生在模型当中,设计师可以动态地观察三维模型,在身临其境的建筑空间中完成设计。同时,因为BIM模型内设计数据之间具有实时的、一致性的关联,因此模型在建立过程中,设计师可实时获得建筑模型的各个方面的信息,包括从任意方向切分的施工图纸、效果图、材料表、造价表等。对模型中数据的任何更改,都马上可以在其他关联的地方反映出来,无须二次绘制与统计,实现了设计方式的多维化。
(二)业务流程从串行到并行
在传统CAD时代,设计行为以图纸为基础,各个设计阶段的设计内容分布在不同的图纸上。设计人员无法及时参照他人的中间设计成果,因而通常采用分时、有序的串行业务模式,信息交换只能通过定期、节点性的方式实现。数字信息技术提供了统一的数字化模型表达方法,BIM支持多专业团队协同共享的并行业务模式,使原有业务流程和协同方式发生了改变。主要体现在:各参与方介入时间提前,工作内容前置;专业内部和各专业间可在同一个数据模型基础上完成各自的工作,并能相互参照;工作的协调方式由依靠二维图纸与效果图相结合的串行方式转变为基于直观信息模型平台的并行方式。
(三)注重对信息的分析与处理
在建筑信息时代,新技术除了对传统的设计方式、业务流程和协同方式进行优化和升级外,还衍生出更多新的应用领域,以使得建筑设计更为合理、有效。建筑信息的有效传递,使设计数据能通过各种形式导出并进行浏览、分析和模拟,如碰撞检测、光声热的分析等,这些分析数据反过来又支持设计的可行性,为建筑施工提供依据。有效利用和分析数字信息成为现代建筑设计的新特色。
二、建筑设计课程改革的思路与措施
(一)建筑设计课程改革的思路
从新形势下建筑设计出现的变化可见,数字信息技术对建筑设计的冲击并不仅限于工具的换代,更多地体现在对传统设计方式和业务流程的再造。而对应于建筑设计的教学,要培养适应新时代需要的人才,也不应仅停留在“工具升级”的层面,而是要整体规划,创建与之相适应的教学体系。帮助学生培养新的设计思维模式和知识体系,使他们能够正确运用建筑数字技术来创作建筑作品,而不是仅仅利用计算机和软件工具来辅助建筑设计。
(二)建筑设计课程改革的具体措施
当前建筑行业的数字信息技术正处于普及阶段,传统二维设计技术并未退出市场且仍是设计行业的主流应用技术,基于传统技术的建筑设计专业课程体系也较为稳定。
1.优化课程设置
要适应设计方式从二维到多维的转变,就应该改变传统课程体系中课程开设相对独立的串行状态,优化课程设置。以“数字建筑平台”为核心整合课程体系,加强课程之间的联系,这主要体现在:课程设计成果可以在各个课程之间双向流动,能被不同课程有效利用,提高学习效率;同时,设计成果也能在不同课程中得到进一步的深化和完善。通过这种流动,课程之间相互的影响力将更实时和有效,课程关系也将更为整体和合理,如图2所示。在新课程体系中,处于核心的“数字建筑平台”,作为技术创新源,一方面要紧跟时代不断推陈出新,确保设计课程教学的时代性;另一方面又要及时获取学校相关专业的技术需求,为他们提供技术支持,进而将设计课程与技术教学紧密联系在一体。
2.改变课堂教学形式
原有设计课程的组织形式参照传统设计流程,多采用分时、串行的教学工作流程。数字信息时代下,为利用和发挥数字建筑的优势,就必然参照企业新的项目实施方式,对传统的工作流程和课堂组织方式进行改造。新的流程不仅仅意味着学生完成一件作品要从平立剖的绘制变成模型的推敲和表达;同时也意味着学生相互间、学生与教师间协同方式将发生改变。学生团队基于一个作品工作,个人的行为将被约束,以避免信息滞后和重复操作。而教师对学生作品的成果形式和考核方式也应发生相应变化,以适应国内及国际对建筑设计交付形式和深度的新要求。
3.调整教学内容
传统建筑设计课程的成果主要由图纸和几何模型组成,信息含量较为缺乏,课程教学内容主要集中在对建筑的功能与视觉设计上,难于精细与理性地对建筑进行人性化、绿色节能等方面的深化。数字时代下的数字建筑模型包含有建筑的属性、造价、材料性能、位置等多方面信息,以此为基础就可以为设计提供更多更精确的前期模拟分析或运算,这也为教学内容重心的扩展提供了前提。对应于这些变化,课堂教学内容可以增大对建筑进行推敲和评估的比重,例如光分析、热分析、人流分析等,以使设计方案更为完善和成熟。在课后,还可以充分利用各种教育教学平台,为学生提供“资源共享化、教材多媒体化、教学个别化、学习自主化”的课程教学资源,满足学生多样化发展需要,提高学生利用BIM解决问题的能力。这些知识扩展尽可能地利用了数字信息时代带来的技术优势,既能拓宽学生视野,激发学习兴趣,也为今后不同方向的就业提供预留知识,方便学生就业。
1.高层建筑结构体系的特点
在我国高层建筑发展的早期阶段,所设计建造的高层建筑大都为单一用途,例如高层住宅、高层旅馆、高层办公楼等。近年来高层建筑发展迅速,建筑朝体型复杂、功能多样的综合性方向发展,因而相应的结构形式也复杂多样。后来陆续开始在高层住宅底层设置生活福利设施,并且开始大量兴建集吃、住、办公、购物、停车等为一体的多功能综合性高层建筑,尤其是在城市主干道两侧,并已成为现代高层建筑的一大趋势。
从建筑使用功能而言,在设计中,通常将大柱网的购物商场、餐厅、娱乐设施设于多功能综合性高层建筑的下层部分,而将较小柱网、较小开间的住宅、公寓、旅馆、办公功能的建筑设于中、上层部分。这种建筑使用功能的特点相应决定了多功能综合性高层建筑结构体系的特点。由于不同建筑使用功能要求不同的空间划分布置,相应地要求不同的结构形式,如何将它们之间通过合理地转换过渡,沿竖向组合在一起,就成为多功能综合性高层建筑结构体系的关键技术。这对高层建筑结构设计提出了新的问题,需要设置一种称为“转换层”的结构形式,来完成上下不同柱网、不同开间、不同结构形式的转换,简单地说,就是上下两层的结构不一样,必需设置一个转换层来“承上启下”。免费论文参考网。结构上的转换层概念,主要是指在整个建筑结构体系中,合理解决竖向结构的突变性转化和平面的连续性变化的结构单元体系。它在主要满足结构安全功能要求的同时,多数情况下解决一些特殊技术性建筑功能要求。比如在结构转换层空间内布置管道、设备等等。这种转换层广泛应用于剪力墙结构及框架一剪力墙等结构体系中。免费论文参考网。
2.转换层的常用结构形式及对比分析
2.1 梁式转换层
梁式转换层是指在现浇钢筋混凝土楼板上布置单向托梁(纵向或横向)或双向托梁(纵横向)或斜向托梁,以承托在本层落空的上面各层的承重柱或剪力墙。该种转换形式一般用于底部大空间剪力墙结构,当需要纵横向同时转换时,采用双向梁的布置。对于框筒或筒中筒结构,可以根据需要在相应楼层下做一圈转换大梁,把上部柱的荷载通过转换大梁传到下层两边的柱上。
梁式转换层结构的传力途径为墙一梁一柱(墙),传力途径清楚,转换梁具有受力性能好、工作可靠、构造简单和施工方便等优点,结构分析计算也较容易,一般用于上层为剪力墙结构,下层为框架结构的转换。免费论文参考网。
2.2 板式转换层
当上下柱网、轴线有较大错位,不便用梁式转换层时,可以采用板式转换方式。板的厚度一般很大,以形成厚板式承台转换层。它的下层柱网可以灵活布置,不必严格与上层结构对齐,但板很厚,自重很大,材料用量很多。
厚板转换层适用于上下柱网极不规则的结构,它的结构布置方便,从而更好地实现对高层建筑多功能的要求,但缺点也很明显。由于板式转换层一般很厚,有时可以达到3.0mm,自重很大,在地震作用下,这样大的质量必将引起很大的水平地震作用。因此对于地震区的高层建筑,转换层要慎用厚板楼盖。
2.3桁架转换层
在托柱形式的梁式转换层中,当转换梁跨度很大,且承托层数较多时,由转换梁承托上部框架柱传递下来的竖向荷载会很大,致使转换梁的截面尺寸过大。这在设计理论上可以实现,但在实际实施中却不可行。再者,采用转换梁也不利于大型管道等设备系统的布置,不利于该转换层建筑空间的充分利用。此时若根据上下柱网的轴线位置设置采用桁架转换层则可巧妙的解决此问题。
桁架转换的设计和施工较复杂,但是结构受力明确,传力途径清楚,使开洞与设置管道具备条件,而且它们的位置与大小都有很大的灵活性,能充分利用该转换层的建筑空间。采用桁架转换层,其钢材和混凝土的用量比采用梁式转换层要经济。
2.4斜柱转换层
斜柱转换层是一种在大量高层、超高层建筑中广泛采用的转换结构形式。它是桁架转换中最简单的一种,采用它将会解决转换层不便使用的问题,将目前巨型梁转换层仅能用作管道空间变为可有效使用的面积空间,变“死”空间为活空间,使转换层具有了更大的经济价值。
斜柱式转换层结构传力直接,可有效减小转换梁尺寸,且更易实现“强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件”的抗震设计原则。斜柱式转换结构侧向刚度比相同条件下的梁式转换结构大,更易满足规范中转换层上下结构侧向刚度比的要求,能有效地避免转换层形成结构薄弱层。斜柱式转换层弹塑性变形相对较小,可有效地避免结构在大震下,薄弱层因弹塑性变形过大而造成结构整体倒塌。
在工程实践中,应用得最广的是梁式转换,其次才是厚板转换等其他转换形式。斜柱转换克服了梁式转换和厚板转换的缺点,同时具有上述转换的优点,转换灵活,传力直接,减轻了梁所承受的剪力负担,使梁的剪压比大幅度减小。因此,无论从经济、建筑用途、还是受力模式上,斜柱转换层都是非常好的结构转换形式,是一种可在大量超高层建筑中推广采用的结构转换形式。
3.高层建筑结构转换层施工技术
3.1模板工程
转换层结构的自重大,施工荷载也大,因此要根据工程实际情况选择合适的模板支撑方案,以保证支撑系统具有足够的强度、刚度、稳定性,实际工程中常用以下几种支撑体系:
⑴一次性支模
该支撑方式适用于现场可用的支撑材料较多,且转换层相对较低的结构体系,但此种方式支撑材料需用量很大,在材料使用上不经济。
⑵荷载传递法支模
该方法将转换梁板的自重和施工荷载通过支撑系统传递给以下多层楼板或把荷载传递给转换层下的支承柱,由支承柱把上部荷载向下传递。
⑶叠合浇筑法支模
该方法应用叠合梁原理将转换层梁、板分多次浇筑成型,支撑系统只要考虑第一次浇筑时的结构自重和施工荷载,这样可减少大量下部支撑体系的负荷,节省大量的支撑钢管。
⑷埋置型钢法支模
该方法是在转换结构梁中埋设型钢,与模板连成整体,用以承载全部大梁荷载,可节省大量支撑材料。
3.2钢筋工程
⑴在钢筋绑扎前先设置好梁底钢筋保护层,可在钢板上焊钢筋作为保护层垫块,垫块长度同梁宽,垫块放好后,在模板上固定好。
⑵转换梁钢筋在梁模板支撑、梁底板安装完成后进行绑扎,绑扎钢筋一次绑扎到位,绑扎完成后检查钢筋直径和数量进行复核无误后,进行梁侧板及转换层楼板安装,安装过程中注意对成品的保护。钢筋的规格、形状、尺寸、数量、间距、锚固长度、接头位置必须符合设计要求和施工规范。
⑶楼板钢筋在模板安装后在模板上按设计间距纵横向量出钢筋位置,绑扎第一层网筋、第二层网筋。再按要求在两层网筋问设置马凳支撑钢筋、设置垫块。
3.3混凝土工程
⑴因转换层梁混凝土体积大,为尽量减少施工缝,采用混凝土搅拌站搅拌并一次浇筑成型,混凝土用泵进行输送;按照泵送混凝土配合比进行搅拌,严格控制坍落度。对于一些特殊部位,应制定专门的技术措施。
⑵为了减小混凝土内外温差,施工中应选用水化热较低的水泥,如矿渣硅酸盐水泥,火山灰水泥,或在混凝土搅拌中掺入沸石粉,降低水泥的用量。同时为降低水泥水化热,通常要掺入外加剂。主要使用高效减水剂、缓凝剂等。
⑶大截面梁的内部温度应通过计算确定,并应在其内部一定部位设置测温点,便于对混凝土温差的控制,若温差大于25℃,应采取措施,通常采用蓄热保温法,内降温外保温法,蓄水养护法等。
⑷在混凝土浇筑时,在表面要留有一定的泌水坡度,同时在模板上要留排水小孔,以利于提高混凝土的施工质量。
⑸为能使混凝土外表面温度不至于降低过快,通常先施工转换层外围结构和墙体;夏天施工时要注意采用温度较低的水搅拌混凝土,以降低混凝土的入模温度;采用分层浇筑方法,每层浇筑厚度通常在300mm~500mm,后一层浇筑要在前一层混凝土初凝前完成。另外采用叠合梁施工方法可缓解水泥水化热和混凝土内部的温度应力对裂缝的不利影响。
4.结语
实践证明,在转换层施工中,只要做好模板支撑体系,钢筋的定位,大体积混凝土等施工措施,转换层的施工质量一般就能得到保证,并可达到降低成本、取得较好的经济效益的目的。
参考文献:
【论文摘要】进入新世纪以来,国内图书馆新馆建设如火如荼,图书馆面对的社会环境,读者要求也与以前有了很大的不同,如果更好的利用图书馆来为读者服务成为一个急需解决的问题,本文浅要分析了如何规划图书馆的内部装饰,环境布局,以便给读者提供更好的,更人性化的服务。
伴随着人类文明和社会科技的进步,图书馆的内涵不断深化,外延不断扩大,社会文化等活动的作用越来越明显。因而图书馆建筑也经历了一个由简单到复杂、由封闭到开放,不断现代化的历程。21世纪是一个以知识经济为主导的信息化社会。,为适应社会,图书馆的社会功能、信息传播、建筑思想和服务理念都在发生了着深刻的变化。这种变化,反映在图书馆建筑学的研究上,也使得图书馆建筑学向着更高更深的层面上拓展,与此相适应,新世纪的图书馆建筑也应适应时代的变革,在继承前人经验的基础上,弘扬现代设计思想,结合实际,注重现代化和园区人文特色的设计。
1.现代图书馆建筑发展的趋势
1.1 图书馆建筑应注重人文化和艺术设计:当人类社会步入现代化的阶段后,图书馆的主体建筑造型突出现代精神,融入时代特色,逐渐摒弃传统的结构,在满足使用功能的同时,力求造型新颖,美观大方,简洁明快,崇尚高雅,并能与周围环境协调,产生亲切和吸引读者的文化氛围,再现建筑艺术魅力,烘托出一种静谧高雅的知识殿堂的氛围,凸现中西文化相互交融渗透,大胆吸收西方文化的精髓和成功经验,追求空间层次、立体造型、细部装饰、质感色彩、光影及其与周围环境融合而形成的视觉整体形象"赋予人以极大的想象空间和视觉上的享受。
1.2 开放性和灵活性设计:随着信息技术的发展,特别是计算机技术在图书馆的广泛使用,图书馆的概念发生了革命性的变化,传统的藏借阅三大功能已不适应时代的发展和要求,按此功能设计的分区明确的图书馆建筑,已严重影响其功能的发挥"图书馆建筑也正经历着由封闭的固定的空间形态向开放的灵活的空间形态的转变.
1.3多功能性设计:现代信息技术的广泛使用,也给图书馆结构带来影响,现代图书馆建筑中多功能的阅览室、视听室、音像室;多功能的报告厅、展览厅、学术研究室、科技信息数据库检索室等多功能区占用图书馆的较大空间,并成为读者学习、研究活动的重要场所"另外随着社会的进步和生活的改善,图书馆将来有可能成为人们文化娱乐、休闲、交友的重要场所,与此相应的报告厅、会议厅、书店、餐饮、车库、等各种生活服务和咨询服务等项业务均会占用一部分空间"功能可能还要发生变化,在建筑设计中应注意各种功能与公共服务场所的安排与设计。
2.当代图书馆的空间布局的特点
图书馆建筑的发展要求图书馆的内部空间布局作出相应的变化,而图书馆的空间布局是同图书馆的特定功能联系在一起,图书馆的功能随着时间的变化,社会的进步,科技的发展和人们需求的变化而不要变化,这就要求图书馆的空间布局也要随之而变化。新形势下,图书馆的空间布局体现以下特点:
2.1 全开放式的空间布局:所谓全开放式空间布局是指图书馆楼内层层相连、室室相通的空间结构。这种结构打破了以往图书馆内室与室、库与库之间用墙体决然分割的传统做法。这里的室只是概念上的划分,而非空间上区分。全开放的空间布局为读者提供了极大的方便,读者一踏入图书馆就可以自由地进入馆内任何—个书库或阅览室等公共服务场所,图书馆大门是读者进入图书馆的唯一灌卡。这种布局与当代图书馆实施借阅—体化和全面
开架借阅服务的做法相—致。书库和阅览室已经没有严格的区分。
2.2 人性化的空间:以人为本是当代图书馆空间环境设计必须体现的重要思想。如今人们到图书馆来已不仅满足获取信息,对文化休闲的要求越来越高。人们希望在一个舒适、温馨且能满足一定个性化的环境里阅读休闲。因此,图书馆应该为读者营造人性化的个体空间。传统的图书馆阅览室里,桌椅书架整齐,形状风格单一,阅览空间区域连成一片,缺少变化,显得呆板,缺乏个性化考虑,难以体现人性化的要求。。当代图书馆的空间环境布局应该打破这种状况。
主要通过阅览桌椅和书架空间上的合理分布来实现。另外,还要借助阅览桌椅和书架等设施的形状、颜色的合理搭配,阅览区域的排架区域相融合,达到阅览空间的个性化要求。
2.3 学习与休闲的统一:当代图书馆既是读书学习获取信息的地方,也是文化休闲的场所,学术性与文化性并举,教育职能和信息职能与文化休闲职能并列是当代图书馆的一大特点。这就要求图书馆的空间布局要同时考虑读者学习和文化休闲两方面的需要、尽力做到两者统一。学习场所有休闲,休闲地方可学习。学中可闲,闲中有学。这将是当代图书馆不同于其他文化教育机构的又一特色。
着眼当前,面向未来,21世纪的图书馆作为重要的文化建筑随着随着信息技术的发展必将被推向文化传播的前沿,图书馆建筑也正处于继往开来的变革的时代,在这个变革的时代,图书馆的内涵不但深化,职能不断的更新,新的信息技术的运用也给图书馆服务提出新的要求,这些都直接影响着图书馆的建筑设计及空间布局。这就要求图书馆的工作者要不断学习,努力提高自己,以更好的适应形势的要求,完善图书馆的布局,更好地为读者服务。这也是摆在图书馆工作者面前一个光荣而又艰巨的任务。
参考文献
[1]颜务林.王静儿.对当代图书馆空间的人文思考.中国图书馆学报2003增刊
Abstract: With the progress of the development of our country's economy and science and technology, industrial construction in China has been greatly developed, has completed numerous factories. This paper first describes the foundation and pile foundation construction definition; secondly analyzes the stabilization and treatment technology of industrial powerhouse foundation; at the same time, also common in industrial plant two kinds of pile foundation construction technology is studied, which has a certain reference value.
Key words: industrial workshop; foundation; pile foundation; construction
中图分类号:TU392.1文献标识码:A文章编号:
0 引言
随着社会经济的发展,人们对高层建筑的需求变的多元化,高层建筑结构的形式在不
断发展。多功能的高层建筑往往底部需要大开间用于商业,而上部小开间用于办公等,这样高层建筑就形成了反常规设计,所以要在结构发生变化的楼层设置转换层。
转换层主要有梁式、桁架式(空腹式、斜腹式、混合式)、箱形、厚板,在这几种转换层形式中梁式转换层的应用最为广泛,大约占所以转换层的68%左右,国内外研究的较多,理论相对比较完善,;但是当上部承托层数较多并且跨度较大时,转换梁的截面尺寸将会非常大,实际施工非常困难,转换层造价较高,这样就可以采用桁架转换层[1]。桁架式转换层是现今除了梁式转换层外应用最多的转换形式,它传力途径清楚,位置和大小布置都很灵活;桁架式转换层不仅有利于通风和采光以及大型管道的布置并且转换桁架的侧力刚度比转换梁小,有利于结构的抗震。随着社会的发展,桁架转换层具有良好的发展空间。对于型钢混凝土桁架式转换层,由于在混凝土中配置了型钢,它的延性和耗能性能大大提高,所以特别适用于地震区的高层建筑。本文在已有理论的基础上,对不同形式的型钢混凝土桁架转换层进行静力性能分析,为结构设计提供有用的建议。
1 不同桁架形式的静力性能分析
转换桁架主要分为空腹式、交叉斜杆式和斜腹式这三种形式[2],下面建立三个不同的模型(本文为结构计算的准确性,桁架上取两层结构)[3],桁架选用型钢混凝土桁架转换层,框架梁及桁架上下弦杆受20KN/m均布荷载。
1.1 模型1:空腹桁架
上层梁采用700×400上下弦杆采用
800×800×40×500×400×40,框支柱采用1200×1200,,边柱采用1000×1000,中柱采用800×800×30×500×400×30,竖腹杆采用900×900×40×500×400×40,混凝土选用C40,型钢选用Q345;
1.2 模型2:斜腹式
空腹桁架斜杆尺寸为800×800×30×500×400×30,其余尺寸同模型1;
1.3 模型3:交叉斜杆
交叉斜杆尺寸选用800×800×30×500×400×30,其余尺寸同模型1;
以上三个模型图见图1:
(a)空腹式 (b)斜腹式 (c)交叉斜杆
图1:桁架转换层的形式
根据上面的三个模型的数据,利用
SAP2000进行建模并且进行分析,由于桁架转换层杆件除了承受较大的轴力外,还承受较大的弯矩和剪力,所以本篇论文主要桁架转换层及其上结构进行轴力、剪力、弯矩进行分析,得到结果如下:
表1:模型1-3的部分内力计算结果
分别代表上弦杆、下弦杆、端竖杆、框支柱、斜腹杆、; 的单位分别为
通过对以上桁架的静力性能进行分析得到的结构,可以得出如下结论:通过计算可以得出模型2和模型3的斜腹杆和空腹桁架的竖腹杆均能满足轴压比和剪压比的要求。三个模型有很多共同点,但也存在着一定的差别。
(1)三个模型中桁架转换层都承受了较大的轴力、剪力和弯矩,并且均以承受轴力为主,其中框支柱的受力最为相似;三个模型上弦杆跨中、端竖杆和框支柱的轴力都很大,模型3中框支柱轴力最大,所以在设计过程中应注意框支柱和下弦杆的轴压比是否满足要求,在设计时可采用型钢混凝土和预应力钢筋混凝土来满足承载能力和结构的稳定性。而转换层以上部分的梁柱承受的轴力、剪力、弯矩相对都很小较,一般都可满足承载力的要求。
(2)其中模型1空腹桁架转换层与模型2、3的差别最大,主要是因为模型1不存在可承受轴力和剪力的斜腹杆;对于弯矩和剪力,上下弦杆相差不大,模型1中桁架转换层中各杆件均大于模型2和3,大约是另外两个模型的200%甚至更大,而下部框支柱相差不大;对于轴力,模型1的上下弦杆均承受压力,并且上弦杆的轴力将近是上弦杆的轴力2倍,相对与模型2、3弦杆轴力小很多。
(3)模型2、3的桁架布置比较相似,所以轴力、剪力、弯矩都相对比较接近,两个模型以轴力为主,各个杆件剪力和弯矩均较小;上弦杆以承受压力为主,下弦杆以承受拉力为主,并且上弦杆中间跨受轴力较大,而模型2下弦杆轴力相同,模型3跨中轴力最大,并且和边跨相差较大,而模型2下弦轴力相差不大,模型2的斜腹杆最大轴力比模型3大将近1倍,因为模型3存在交叉斜杆,另外一斜杆也承受了很大的轴力。
(4)通过对上面三个模型受力的比较,应优先选用模型3,因为模型2中同时设置了斜杆和竖杆,其中斜杆轴力很大,但是竖腹杆的轴力很小,使得结构的受力不是很合理;但是模型3下弦杆的轴力很大,模型3下弦杆的轴压比,也在设计中可采用型钢混凝土或者预应力混凝土构件提高下弦杆的承载能力;但是当结构立面要求不能出现斜杆时,模型1是很好的选择形式。
2.工程实例
北京大兴文图馆是一个集图书、阅览、会议、影剧演出、办公室等多功能的公共建筑,该结构为地上一层带桁架转换层的框架―剪力墙结构[4]。地下一层作为影剧院、多功能活动大厅、舞蹈排练厅、大型会议室等,多功能厅因使用功能的要求仅能在大厅两边设边柱,中间不能设柱并且每层楼板都有开洞使得纵向框架梁无法全部拉通,所以设计在地上一层设置斜杆式型钢混凝土桁架转换层,以承托一层以上框架柱,这样既解决了抽柱受力问题,又解决了建筑功能的使用要求。型钢混凝土杆件既可以减小构件截面尺寸,又能提高结构的延性和抗震性能,对通风、采光和管道的布设提供了条件。该建筑现已投入使用,在斜腹杆中间设为通道,桁架两侧为阅览室,桁架的形式很有其特色,是型钢混凝土桁架转换层在设计工程应用的一个很好的实例。
3.结论
(1)三个模型作为结构的转换层,均
具有较大的承载能力,在均布荷载作用下具有良好的受力性能。三种模型均具有它自身的优缺点,优先选用模型3式,但对于模型3,由于存在交叉斜杆,节点施工比较复杂,同时应注意下弦杆的轴压比。
(2)桁架转换层的设计中可以避免采
用梁式转换层时,“强梁弱柱”的现象;转换桁架应按“强斜腹杆、强节点”的原则,上部框架柱要注意“强边柱弱中柱”的原则进行设计。
(3)在带桁架转换层结构中,加入型
钢可提高结构的延性,与普通钢筋混凝土转换层相比,提高了整个的结构的抗震性能;与钢桁架转换层相比,耐久、耐火、防火性能均得到大大提高;但对于型钢混凝土转换层,节点施工比较复杂,还需在设计与实践当中总结经验。
参考文献:
[1]沈朝勇 高层建筑转换层结构的研究现状及发展方向 四川建筑科学研究2010年
[2]张守筠 大跨度钢骨混凝土桁架转换层结构设计方案的选型重庆工商大学学报2010年