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一、我国财务管理的理论结构
我国的财务管理理论研究起步较晚,大约是从20世纪60年代才开始的。财务管理理论是根据财务管理假设所进行的科学推理或对财务管理实践的科学总结而建立的概念体系,其目的是用以解释、评价、指导、完善和开拓财务管理实践。
财务管理的理论结构,又可称为理论构成、理论框架、理论体系,是已经研究成熟的理论观点的合乎逻辑的构思,是财务管理理论的系统性概括。财务管理的理论结构是指财务管理理论各组成部分(或要素)以及这些部分之间的逻辑关系。根据王化成教授(2000)的观点,我国财务管理的理论结构可以这样设置:以财务管理环境为起点,财务管理假设为前提,财务管理目标为导向,是由财务管理的基本理论、财务管理的应用理论构成的理论结构。以下简要分析几个要素:
1、财务管理理论的逻辑起点
关于财务管理理论研究的起点,主要观点有:财务本质起点论、假设起点论、本金起点论、目标起点论、环境起点论等,尚无共识。笔者认为王化成教授提出的环境起点论是合理的,因为从财务管理的发展过程可以看出,理财环境对财务管理目标、财务管理方法、财务管理内容等其他要素具有决定作用,有什么样的理财环境,就会产生什么样的理财模式,财务管理总是依赖于其生存发展的环境。
2、财务管理的目标分析
多年来学者们提出的财务管理的目标有利润最大化目标、股东财富最大化目标、企业价值最大化目标和相关者利益最大化目标。还有人认为财务管理目标应当是多元的和具体的。近年来在我国以企业价值最大化作为理财目标获得了越来越多的认可和支持。汪平教授(2002)认为:企业价值最大化是截止到目前财务理论中最为合理(正确)的理财目标函数。通过这一目标函数,可以将理财行为与企业的持续发展紧密地联系在一起。企业价值是一个前瞻性质的概念,它反映的不是企业现有资产的历史价值或帐面价值,不是企业现有的财务结构,而是企业未来获取现金流量的能力及其风险的大小。
3、财务管理的假设
财务管理假设是财务管理实践主体在一定的社会经济条件下,对未确切认识或无法正面论述的财务现象,根据客观的正常情况或趋势做出的合理推断,是进行财务管理活动的前提。现有财务管理假设主要有:财务主体假设、持续经营假设、理性理财假设、资金市场假设等。
共同的认识是财务管理的假设并非一个而是一组,但对其组成持有不同看法。
二、西方财务管理理论的主要内容
理财学界普遍认为,1958年美国米勒教授和莫格迪莱尼教授关于资本结构无关论的研究论文的发表,标志着现财学的诞生。从那以后,现代西方财务管理理论大体包括这样一些内容:
1、有效市场理论
说明的是金融市场上信息的有效性,即证券价格能否有效地反映全部的相关信息。有效市场理论给财务管理活动带来了很多启示,如既然价格的过去变动对价格将来的变动趋势没有影响,就不应该根据股票价格的历史变化决定投资或融资;既然市场价格是准确和可靠的,对企业状况的人为粉饰也就不会长久地抬高企业的价值等。
2、证券投资组合理论
这一理论给出了关于证券投资组合收益和风险的衡量办法,即:在一定的条件下,证券投资组合的收益可由构成该组合的各项资产的期望收益的加权平均数衡量,而风险则可由各项资产期望收益的加权平均方差和协方差衡量。
3、资本资产定价模型
该理论用于对股票、债券等有价证券价值的评估。按照资本资产定价模型,在一定的假设条件下,某项风险资产,比如某股票的必要报酬率,等于无风险报酬率加上风险报酬率。
4、套利定价理论
该理论提出了一种比资产定价模型理论更为通用的定价学说和方法,是资本资产定价模型的扩展。这种理论认为,风险资产的报酬不只是同单一的共同因素之间具有线性关系,而是同多个共同因素具有线性关系,从而将资产的定价从单一因素模型发展成为多因素模型,这样就更好地适合了现实中的复杂情况。
5、资本结构理论
最初的理论认为,对于企业价值来讲,资本结构是无关的。在放宽了一些假设条件,进一步考虑个人所得税之后,得出的结论是:负债企业的价值等于无负债企业的价值加上负债所带来的节税利益,而节税利益的多少依所得税的高低而定,于是企业的资本结构仍与其价值无关。这些理论引起了很多讨论,产生了一些新的认识,诸如“权衡理论”、“信息不对称理论”等等。
6、期权定价理论
期权定价研究的是期权签出方补偿价格的确定问题。很多现资和融资活动都带有期权的性质,因此期权定价在投资、融资管理中有着重要的作用。
7、股利理论
股利理论是关于企业采取怎样的股利发放政策的理论,分为股利无关论和股利相关论两类论点。
上述理论支撑着西方财务管理的体系,但也在不断变化。20世纪80年代以来,一些理论认识有了新的进展。一类是针对以上理论的假设条件,其中一种被称为行为财务的新理论,将认知心理学引入财务研究,对于以上财务理论赖以生存的基本假设之一——理性预期假设,认为在经济社会中至少有部分市场参与者在某些时间不能完全理性行事,因为人们总会存在认知偏差。当这些认知偏差广泛存在并具有系统性时,就会影响证券价格。另一类是针对资本资产定价模型的。大量的实证研究证明,资本资产定价模型不完全,β系数不能完全解释资本资产的定价,最典型的是股票的账面价值与市场价值比可以很好地说明股票报酬率的变化,其解释力远高于β系数。
三、中、西方财务管理理论的比较
中、西方财务管理理论的差异,主要表现在以下两方面:
1、关于研究对象和内容
西方财务管理理论研究的对象是财务活动本身,着重研究资金筹集、投资行为(主要在市场上)和股利分配,研究工作偏重于财务管理实务。研究的内容是这些财务活动如何开展,具有哪些规律,如何去做会更好。而我国财务管理理论的研究对象主要是财务活动中的财务关系和财务概念,研究工作偏重于财务管理的上层建筑。研究的内容主要为:财务关系应当是怎样的;财务管理应当建立哪些概念,这些概念应当如何表述,相互关系如何等等。
2、关于研究方法
西方财务理论研究较多地采用实证的方法,上文提及的各种理论大都是以实证研究结果为依据建立起来的。我国财务理论研究以前则较多采用规范研究的方法,直到近几年才开始广泛应用实证研究方法。
尽管近年来我国财务管理理论研究已经取得了一定的成果,但是也仍然存在一些不足,主要表现在:对支撑财务管理理论的内外环境差异重视不足,缺乏对中国特有的财务管理环境的系统研究;研究内容仍主要局限于传统领域,缺少对人力资本、知识资本等新问题的分析与探讨;对集团化公司中存在的控制权问题和内部资本市场问题重视不够;基于投资者及管理层心理特征的行为财务研究还未展开等等。
因此,认清我国社会发展的趋势,立足于我国经济发展的现状,有选择地吸收西方财务理论的精髓,在研究理念、研究体系、研究内容上积极创新,是我国财务理论研究面临的道路。
【参考文献】
[1]王化成、佟岩、卢闯、刘亭立、黎来芳:2006:《关于开展我国财务管理理论研究的若干建议》,《会计研究》第8期。
[2]王化成:2000,《论财务管理的理论结构》,《财会月刊》第4期。
[3]王庆成:2004,《关于财务管理理论结构的思考》,《财会通讯》第8期。
所谓戏剧式结构,就是运用电影“重要的特殊条件”即电影特有的表现手段来组织和安排戏剧冲突的剧作结构样式。那么,它到底有哪些基本特征呢?
(1)情节因素的完整性。戏剧式结构的剧作,一般都以戏剧冲突推动情节的发展,造成一种环环相扣、步步进逼的态势,迫使冲突尖锐化。它不但要求整部剧作有一条包括开端、发展、、结局的结构要素在内的情节线,而且要求每一段(场)戏中也尽量做到有其开端、发展、、结局,造成一个个“小型的霹雳”(席勒语),以促使全剧大的到来。如影片《祝福》主要由出逃、被卖、重返鲁家、捐门槛到砍门槛等情节段落构成。就整体而言,出逃为其开端;被卖、重返鲁家,直到捐门槛为其发展;砍门槛为其,最后的死亡为其结局。戏剧式结构的情节就是如此既紧张激烈又曲折有致地向推进。因此,其情节必然如戏剧那样具有其完整性。
(2)段落布局的严整性。戏剧式结构既然讲究对情节进行紧张而曲折的安排和处理,它就要求按照因果关系,把段落与段落之间,层层递进地、合乎逻辑地连结起来,使之构成一个相互依存的严谨的整体,“任何部分一经挪动或删削,就会使整体松劲脱节”(亚里士多德语)如美国影片《魂断蓝桥》;要不是玛拉与罗依之间存在着“等级差距”,他们就用不着来回折腾求得批准,以致耽搁了教堂规定举行婚礼仪式的时间;要不是芭蕾舞团那位老太太不近情理,玛拉就不会失业;要不是玛拉失业和罗依的死讯,玛拉也就不会于绝望中沦落为;也就不会加深她与罗依之间的“等级差距”,也就不会导致她向罗依母亲吐露真情的。前一个段落是后一个段落的“果”,一环扣一环,使得段落布局异常严谨周密。
(3)叙述进程的顺时性。戏剧式结构的剧作,为了造成情节步步进逼,达到吸引观众的效果,必然要求严格按照时空顺序,组织和安排故事情节。即使在十分需要的情况下运用倒叙、插叙,甚至闪回的手法,也只能是对主要情节作必要的补充,绝不允许从根本上错乱情节发展的时空顺序。
在电影发展史上,戏剧式结构的作品占有非常重要的地位,直到今天的电影生产中,仍然占很重的比例,仍然受到广大观众的欢迎。它的优点和长处是不容忽视和低估的,这着重体现在:情节冲突是紧张而激越,人物性格鲜明而集中,情节表达单纯而强烈,符合通俗化大众化艺术的特点,适合广大观众的审美心理、审美趣味和审美习惯的要求。其短处在于:矛盾冲突线索单纯集中,结构严谨封闭,主题比较单薄,内涵不够丰满,难于反映复杂而丰富的社会生活,容易露出人工斧凿的痕迹。随着现代电影观念的变化,戏剧式结构也在不断发展,诸如戏剧冲突日趋生活化,封闭的叙事方式逐渐被突破,运用技巧注意隐而不露等等。
(二)散文式结构
顾名思义,它的特征与散文结构的特征密切相关。散文最突出的特征是“形散神聚”,具体表现有二:第一,散文选材广泛,表现自由。大至宇宙万象,小至一草一木,乃至人生的一段经历,一星冥想,都可以化为散文的笔墨。作者犹如骑着思想的野马,“思接千载,视通万里”,不拘格套,挥洒成章。第二,散文既不象小说那样通过故事情节塑造人物,也不象戏剧那样讲究矛盾冲突,它写事写人只需撷取看似零散的几个侧面,于小中见大,平中见奇,散中见整,使之“形散而神聚”,正是散文的这种特征,影响并规定了散文式结构的特征。
(1)情节的散淡性。散文式结构不象戏剧式结构那样把生活中的矛盾集中强化,也不把所有的人物围绕在一个中心事件的周围。前苏联著名导演罗姆说:散文式电影“不局限于一个主要的抵触,主要的冲突”,“而是把同等重要意义的许多现实与问题综合成一个总体去表现生活的复杂性,戏剧性不是浓缩在一起,而是被引入河道,分散成许多小溪和沟渠。影片《城南旧事》中三个故事是并列的,影片《市长》中十个故事也是并列的,它们都被“分散”成了条条“小溪和沟渠”,因而不可能形成“一个主要的抵触”和“主导的冲突”。当然,这类影片并非没有情节,它也需要一定的情节,不过,它所依赖的主要不是情节,而是情绪。它赖以塑造形象、体现主题、吸引观众的手段,不是情节的生动,而是情绪的积累,它不需要戏剧式那套结构样式,需要的是有助于情绪积累的结构样式,即场面的叠加。这样一来,线形的情节结构自然让位给了块状的场面结构。“冲突是悄悄地深藏不露地进行”(萨赫诺夫斯基语),戏剧式结构那种和结构局面也就成为多余的了。因此,这类影片的结构,总是着眼于细节刻划,以平稳均衡的画面,从从容容地去展示散点的日常生活事件。当然,这类影片也有,不过,它不是情节发展的,而是情绪积累所造成的,如《城南旧事》结尾处,在《送别》歌(影片中第七次出现)的变奏中,由小英子的大近景化成香山火红的枫叶,一组快速运动的红叶特写叠化镜头,就构成了影片的情绪,直到大片的红叶遮住了小英子远去的马车。影片到此虽然结束了。但是观众的心仍被那离情别绪激动得不能自己。这就是美的意境所产生的特殊的艺术魅力。
(2)段落布局的松散性。如前所述,戏剧式结构非常讲究段落之间严密的因果关系,其中的一部分行动必然是另一部分行动的因或果,要求形成尖锐而激越、集中而凝练的戏剧冲突。散文式结构则没有这种要求,它写人写事只需要抓住最能传神达意的几个侧面加以勾勒,在结构上不讲究段落之间的必然联系,只要求安排合理,过渡自然,能让剧情连续下去即可。有的影片仅以剧中人主观视点来穿针引线,如《城南旧事》;有的影片则似生活的原汤原汁,呈现出一种散点式的结构,如《似水流年》;有的影片甚至完全看不出有什么首尾贯穿的事件,如《市长》。这是散文式结构“贵散”的一面。但是它又有“忌散”的一面,如《市长》十个故事间虽无外部的联系物,却有着作者以其对陈老总深沉而炽热的爱作为内聚力,把这十个并不连贯的故事联成为一个艺术整体,从而产生叩人心弦的艺术效果。《似水流年》、《城南旧事》则是在“淡淡的哀愁,沉沉的乡思”意境追求中所体现出的民族感情把各种生活事件串连起来,使这两部影片都获得了不同凡响的艺术效果。
(3)叙述的顺时性。这一点似乎和戏剧式结构相似,不过,戏剧式结构运用顺时性叙述,完全是为了有利于戏剧冲突的连贯性,便于情节步步逼进,造成对观众的吸引力;散文式结构采用顺时性叙述则是为了强调纪实性,让观众看到现实生活的自然流程,有利于加强生活的实感。影片《市长》中未用过闪回镜头。《城南旧事》尽管有好几处写秀贞回忆她的情人思康,但主要是依靠秀贞讲述。
与戏剧式结构比,散文式结构的长处在于:第一,具有表现生活真实性的最大可能性。这种结构的影片不以戏剧冲突为剧作基础,不按照戏剧冲突律来组织情节,设置悬念,制造。相反,它主张用情节淡化来取代人为的强化;主张用开放式来取代有头有尾、头尾呼应的封闭式;主张多侧面、多层次、多场景、多穿插、多声部的叙述表现法来取代程式化的情节发展过程。正因为如此,它可以充分利用电影时空转换的自由,着力于生活细节描写,按照生活的自然流程表现生活,使它具有别类结构影片不可取代的真实性和艺术说服力。第二,具有调动想象力的最大可能性。这种结构的影片取材不受限制,表现不拘格套,在貌似松散的结构中寓有强烈而真挚的情感,在质朴淡雅的神韵中蕴含着隽永的意境。观众欣赏这种情节淡、节奏慢、意境深、情感浓的影片,可以化被动为主动,最大限度地调动其想象力,使之在有限的画面中,生发出丰富的联想、想象,甚至幻想,去领略其中无限的意蕴,从而获得最大限度的美感享受。
(三)小说式结构
劳逊说:“电影完全不象戏剧;相反,它很象小说。”电影和小说有极其相同的特点:在时空转换上,它们都享有极大的自由。凡小说家的笔力所能涉及到的时空,电影镜头几乎都能拍摄到,这就使得电影和小说的关系极其亲近。尽管在人物内心世界的刻划方面,对电影来说,在默片时期几乎是个“”,但随着有声电影的诞生,尤其是在“意识银幕化”的开拓创新上,电影借助蒙太奇技巧的发展,“”终被突破,电影几乎和小说同样享有了内心刻划的功能,为小说式电影开辟了更为广阔的前景。同时,由于小说本来就兼有戏剧的情节因素和散文的叙述因素,小说式结构几乎兼有了戏剧式和散文式的某些优势,因此,有人说小说式是介于戏剧式和散文式之间的结构样式,小说式结构的特征是:
(1)从情节结构来看,它近似戏剧式,也需要有一个完整的情节。但是它对情节的要求同戏剧式又很不相同。戏剧式注重情节,主要在于通过情节塑造形象,体现主题和吸引观众。因此,它要求组织高度集中和完整的情节结构,要求在剧作中前边出现的人、事、物,后边一定要有所照应和交代,否则,就破坏了情节结构的集中性和完整性,就是多余的“闲笔”。小说式影片要求剧作家把重点放在刻划人物性格上,情节要为塑造人物性格服务,不必脱离人物性格的塑造去追求情节结构的所谓完整性。因此,小说式结构在表现生活场景方面,除了主要生活场景之外,还需要表现众多的次要的生活场景和插曲;在表现矛盾冲突方面,除了主要矛盾冲突之外,还需要表现众多的次要矛盾冲突,让人物去面对生活中可能遇到的各种矛盾和情境,以便更细致深刻地展示出人物的内心世界,塑造出如同生活一样丰富和复杂的人物形象。正因为如此,戏剧式结构所认为的“闲笔”,只要能服务于人物性格的塑造,达到丰富作品内涵的目的,在小说式结构中不但是允许的,而且是完全必要的。
(2)从场面结构来看,它近似散文式,也需要有场面的积累。但是它对场面积累的要求同散文式又很不相同。散文式的场面积累,不在于交代情节,也不在于刻划人物性格,而在于创造意境以渲染一种“典型的情绪”。
一、引言
随着我国钢材产量的逐年增加和高强度、高性能建筑结构用钢的大量生产,我国已进入了大力发展钢结构建筑的新时期。目前,普通钢结构建筑的受力性能分析和设计方法已比较成熟,轻型钢结构和普通钢-混凝土组合结构也处于进一步开发和完善阶段,而轻钢-混凝土组合结构的研究还比较少。轻钢-混凝土组合结构是一种由冷弯薄壁型钢和薄壁钢管与混凝土组合而成的新型结构体系。轻钢─混凝土组合结构具有轻钢结构的优点,同时由于混凝土的存在而提高了结构的刚度和稳定性,并增强了结构的防火性能。
二、轻钢-混凝土组合结构体系
(一)竖向承重结构
结构竖向承重主要以薄壁钢管混凝土柱为主。由于冷成型薄壁钢管的管壁较薄,管内部混凝土可防止钢管发生局部屈曲,还可根据其稳定性要求在管内纵向设肋,从而提高钢管的局部稳定承载力。同时钢管对混凝土有较强的约束作用,提高了混凝土的轴向抗压强度,因此,薄壁钢管混凝土柱的承载力高于钢管和混凝土的承载力之和。由于在钢管内浇筑了热容量较大的混凝土,发生火灾时能够吸收热量,从而延长了钢管的耐火极限。圆钢管轴向受力性能较好,其受弯性能及与其它构件的连接不如方钢管,但方钢管对混凝土的约束能力较差。因此可考虑采用六边形及八边形钢管,以便为梁﹑柱连接提供方便和保证。
(二)楼面结构
轻钢-混凝土组合建筑可选用多种楼面结构形式。它要求楼板必须有足够的刚度﹑强度和整体稳定性,同时应使楼板自重轻﹑厚度小,并提高施工速度。楼面结构可选用如下形式:
(1)压型钢板和混凝土组合楼板;
(2)密肋轻钢─混凝土组合楼板;
(3)现浇预应力钢筋混凝土楼板;
(4)混凝土预制叠合楼板。
其中优先选用1﹑2类型。其主要优点是:
(1)省去楼面模板支撑,节省投资,施工速度快;
(2)压型钢板与轻钢密肋中可布置设备管线,减少吊顶高度;
(3)平面刚度大,房屋有较强的整体性,抗震性能好。主﹑次梁可采用矩形钢管﹑双槽钢﹑冷弯U型卷边槽钢或H型﹑I字型焊接或热轧型钢。I字型钢可以是实腹的也可是空腹的,也可选用卷边槽钢-混凝土组合梁。梁板组合结构通过栓钉及剪力连接件形成整体,共同来承担楼面荷载。目前压型钢板与混凝土组合楼面结构在国内发展已比较成熟。
(三)支撑结构
(1)对于单层工业厂房轻钢─混凝土组合结构,由于采用薄壁钢管混凝土柱承受竖向荷载及吊车荷载,屋架及支撑均可采用轻型钢构件,因而其支撑布置方式与普通钢结构厂房类似。即采用柱间支撑及屋盖水平﹑垂直支撑来保证厂房及屋盖的整体稳定性。
(2)对于多﹑高层轻钢─混凝土组合结构体系,由于其侧向刚度较弱,为抵抗水平地震作用,减小层间侧移,宜在相应位置采用垂直支撑。为满足门窗开洞及其它方面需要,支撑的形式可以灵活多样,如X型﹑M型﹑W型﹑V型﹑单斜杆型﹑人字型支撑等。对位于地震区的通常的钢-混凝土组合梁楼盖宜采用偏心支撑,以便结构在地震作用下具有良好的延性及耗能性能。此外,若采用刚性梁柱节点,对于多层结构可以不设置支撑构件。
(四)维护结构
轻钢-混凝土组合结构与其它钢结构一样,应采用轻质维护材料。墙梁宜优先选用冷弯薄壁槽钢﹑卷边槽钢﹑卷边Z型钢。可采用轻型组合墙体,如:压型钢板加轻型保温隔层墙体﹑压型钢板夹芯板﹑玻纤增强水泥外墙板﹑钢网塑料墙板等。至于屋盖结构,一般采用有檁体系,亦可采用拱形波纹屋顶或轻型网架﹑轻型桁架加铺轻质保温层和彩色压型钢板。其特点是生产工厂化,制作机械化,施工方便﹑速度快﹑工期短。
三、轻钢-混凝土组合结构的发展现状
(一)国外研究现状
国外一些学者已进行了薄壁型钢混凝土组合梁及薄壁钢管混凝土组合柱的试验研究。组合梁中的薄壁型钢主要有冷弯U型型钢﹑百叶薄壁型钢和装配式薄壁型钢等形式。c~h类型均能与混凝土有效地结合,来共同承受外界弯矩和剪力。其中h类型为装配式截面,布置较为灵活,可适用于不同截面尺寸的轻钢组合梁,并可作为标准型材批量生产,但在浇混凝土之前必须用框架固定其形状。a、b类型为箱形薄壁型钢截面,与混凝土的粘结性能较差,一般只起到模板的作用。此外,还可根据实际需要,在薄壁型钢混凝土梁中配置一定数量的纵向钢筋,以进一步提高其抗弯刚度和极限承载力。
国外研究表明,薄壁型钢混凝土组合梁的承载力大小,取决于薄壁型钢与混凝土间的粘结力性能。粘结性能好才能使钢和混凝土两种材料共同工作,充分发挥材料的强度。而薄壁型钢的截面形状及表面有无刻痕是影响粘结力的主要因素。c~h类型,在充分咬合情况下,钢板与混凝土处于完全粘结状态,其应变相同,几乎没有滑移发生。对于不同形状的薄壁钢板,可取用不同的粘结系数,具体数值需要由试验确定。目前,轻钢-混凝土组合梁还正处于研究开发阶段。
薄壁钢管混凝土柱的研究目前主要集中在短柱上,重点研究圆形和方形截面短柱在轴压荷载作用下的力学性能,包括钢壁板的局部屈曲性能,而对于长柱构件在轴压和压弯荷载作用下的性能研究还未见相关报导
(二)国内研究现状
在国内,清华大学和哈尔滨工业大学正在进行轻钢-混凝土组合构件的研究工作。哈尔滨工业大学近期进行了薄壁型钢混凝土组合梁和短柱的试验研究。共对6根梁和22个短柱构件进行了静载试验观测,取得了较为理想的结果。下面对其组合梁、柱试验情况分别加以介绍。
1.薄壁型钢混凝土组合梁试验
薄壁型钢组合梁采用了3种截面类型。试验中所采用的6根梁跨度均为3m,截面尺寸为,梯形截面混凝土翼缘宽为550mm,翼缘高为80mm。每一种截面类型做两个试件,一个为素混凝土组合梁,另一个在下部配有钢筋。在试验中,采用三分点加载,使组合梁中部受纯弯作用。试验结果表明,其中b、c两种类型的粘结性能优于a种,而c种最好。组合梁达到受弯极限承载力时,梁顶部混凝土基本上达到或接近极限压应变,同时梁下部钢板也达到了极限拉应变。这说明该种梁截面类型薄壁型钢与混凝土的粘结性能能够满足受弯承载力要求。构件破坏时,粘结力的丧失与薄壁型钢和混凝土的屈服几乎同时发生。在钢与混凝土界面粘结破坏之前,构件处于弹性阶段。随着粘结的破坏,构件刚度逐步下降,但并不显著;当粘结全部破坏时,外包薄壁型钢与混凝土之间出现了滑移,刚度很快下降。随着滑移的增加,混凝土翼缘板开裂(未配筋试件)或梁腹部的混凝土被剪坏(配筋试件),最后导致构件破坏。由此可见,相对于配筋试件,未配筋试件具有更好的延性,说明薄壁型钢与混凝土间的粘结力对组合梁的承载力起控制作用。
2.薄壁钢管混凝土组合柱试验
在薄壁钢管混凝土短柱试验中,共选用圆柱、方形柱、和八边形柱三种截面类型,同时改变截面尺寸及钢材和混凝土强度进行构件的正交试验设计。钢管壁厚选用1mm和1.5mm,管径(圆形截面)及边长(方形、八边形截面)分别采用100mm、150mm和200mm,试件高度为400mm~1000m;混凝土标号采用C20~C30。试验结果表明,圆柱的受力性能最好,八边形柱次之,方形柱的受力性能最差。这主要是由于圆形钢管对混凝土的约束能力强于其他两种类型的缘故。圆形薄壁钢管混凝土短柱随着荷载的逐渐增大,柱中部首先突起,钢管达到屈服强度,进而出现褶皱,发生较大塑性变形,此时钢管与混凝土均达到极限强度,最后破坏现象为斜向剪切破坏。由于管壁较薄,方形钢管对混凝土的约束作用较小,强度较低。八边形钢管混凝土柱的承载力介于圆形和方形构件之间。比较之下,薄壁钢管混凝土组合柱宜优先选用圆形及八边形截面。
3.节点构造
在轻钢-混凝土组合结构体系中,最关键的部位就是节点。只有节点的构造措施和受力性能得到了解决,才有可能进行结构体系的研究。原哈尔滨建筑工程学院做过大量厚壁钢管混凝土柱节点的试验研究,并在实践中得到了应用,且编入了规范,取得了很好的成果。但是由于薄壁钢管的管壁较薄,易于变形,因此节点构造较难处理。暂时可以将薄壁钢管混凝土梁、柱节点分为刚接和铰接两种形式,对其进行尝试性的理论分析及试验研究,以确定节点的合理形式和局部构造。对薄壁钢管混凝土柱与钢梁相连接的情况,可在节点处的柱子部分局部采用厚壁钢管,上、下分别与薄壁钢管相焊接,这样钢梁与厚壁钢管的连接便可以采用规范中的传统形式进行设计。薄壁型钢混凝土组合梁与其他构件的连接则比较难以处理,可以考虑在混凝土中采用预埋型钢或钢筋来实现连接,但是该种连接形式的抗弯、抗剪等力学性能还有待于研究。根据以上设想,组合梁和八边形柱节点的刚接形式,其它截面柱可采取类似构造。其中,组合梁外的薄壁钢板与柱上外套厚壁钢管焊接,内穿双角钢,并且上部纵向钢筋穿过柱子,梁外钢板与厚壁钢管焊接,薄壁钢管混凝土柱内不配钢筋或少量配筋。组合梁截面可以采用各种截面类型。铰接节点为柱子中只有角钢穿过,组合梁支承于角钢之上,梁柱间既不焊接,也没有钢筋通过,但需设置柱间支撑以承受水平荷载。除轻钢混凝土组合梁、柱体系外,还可以采用薄壁钢管混凝土柱与I字形钢梁体系及钢筋混凝土柱与薄壁型钢组合梁体系,后两者节点连接则更为容易。
四、轻钢-混凝土组合结构发展的几个问题
(一)轻钢-混凝土组合构件的研究。
除压型钢板与混凝土组合板技术比较成熟外,其他轻钢─混凝土组合构件的研究目前仍较少。需对薄壁钢管混凝土柱的极限承载力及薄壁钢管的局部屈曲和不同类型冷弯薄壁型钢混凝土组合梁的受弯﹑受剪状况及整体﹑局部稳定性能进行理论分析和试验研究。
(二)轻钢-混凝土组合结构体系及构造措施的研究。
普通的钢─混凝土组合结构及轻钢结构都已进行了大量的科学研究,取得了丰硕的成果及丰富的实践经验,并制订了相应的规范和规程,我们可以借鉴以上两者的成果及经验进一步进行研究。其中梁柱节点的研究是关键。可进行薄壁钢管混凝土柱与冷弯薄壁型钢混凝土组合梁节点及薄壁钢管混凝土柱与热轧型钢﹑冷弯型钢梁节点的理论分析及试验研究。由于轻钢壁厚较小,一般只有几毫米,可考虑部分构件工厂焊接,部分构件采用现场螺栓连接。
(三)轻钢-混凝土住宅建筑的开发。
在大多数多﹑高层钢结构建筑中,均采用压型钢板─混凝土组合楼盖。如果同时采用薄壁钢管混凝土柱及轻钢混凝土组合梁作为主框架,则必将使结构的受力性能及防火性能得到改善,因此可考虑在钢结构及轻钢结构建筑中尽量多采用组合构件。可重点研究给排水管线及供电﹑供热管线与结构相协调问题,同时研究防火﹑保温﹑隔声及室内外装修等问题。
(四)轻钢-混凝土组合结构计算理论的研究。
在轻钢混凝土组合构件试验研究的基础上,可考虑进行轻钢─混凝土组合结构体系的受力性能与稳定性分析并同时对结构的抗震﹑防火性能进行研究。计算方法上,可由试验及理论分析所得各构件的力学指标及截面模量﹑参数,运用现有的通用计算软件对结构进行计算分析及设计。
(五)施工荷载及围护结构蒙皮效应的研究。
混凝土浇注前,施工荷载对薄壁钢构件变形的影响较大。可考虑在尽可能少设或不设脚手架,使薄壁钢构件的刚度足以承受施工荷载。此外,围护结构的蒙皮效应能够提高结构的承载力,其提高程度有待研究。
张弦梁结构已经应用于若干实际工程中。二十世纪九十年代,在日本建造了十几座类型各异的以张弦梁为主要受力结构的场馆,其中GreenDomeMaebashi的平面尺寸达167×122m(2)。1997年建成的上海浦东国际机场候机楼是我国首次将张弦梁结构应用于超大跨空间结构中,其最大跨度达82.6m(3);目前在建的广州国际会展中心也在屋盖体系中采用张弦梁结构,其最大跨度达126.5m;拟建的深圳会展中心,其张弦梁结构跨度也将达124m。张弦梁结构在我国的研究和应用尚处于初级阶段,本文拟简单介绍张弦梁结构的结构特征、成形过程和若干理论问题的研究现状,并在此基础上对需要进一步研究的课题提出建议。
张弦梁的结构特征:
张弦梁结构的整体刚度贡献来自抗弯构件截面和与拉索构成的几何形体两个方面,是种介于刚性结构和柔性结构之间的半刚性结构,这种结构具有以下特征:
⑴承载能力高
张弦梁结构中索内施加的预应力可以控制刚性构件的弯矩大小和分布。例如,当刚性构件为梁时,在梁跨中设一撑杆,撑杆下端与梁的两端均与索连接,在均布荷载作用下,单纯梁内弯矩;在索内施加预应力后,通过支座和撑杆,索力将在梁内引起负弯矩。
⑵使用荷载作用下的结构变形小
张弦梁结构中的刚性构件与索形成整体刚度后,这一空间受力结构的刚度就远远大于单纯刚性构件的刚度,在同样的使用荷载作用下,张弦梁结构的变形比单纯刚性构件小得多。自平衡功能
当刚性构件为拱时,将在支座处产生很大的水平推力。索的引入可以平衡侧向力,从而减少对下部结构抗侧性能的要求,并使支座受力明确,易于设计与制作。
⑷结构稳定性强
张弦梁结构在保证充分发挥索的抗拉性能的同时,由于引进了具有抗压和抗弯能力的刚性构件而使体系的刚度和形状稳定性大为增强。同时,若适当调整索、撑杆和刚性构件的相对位置,可保证张弦梁结构整体稳定性。
⑸建筑造型适应性强
张弦梁结构中刚性构件的外形可以根据建筑功能和美观要求进行自由选择,而结构的受力特性不会受到影响。例如浦东国际机场屋盖上弦是焊接钢管组成的截面,结构外形如振翅欲飞的鲲鹏;广州国际会展中心屋盖上弦是空间桁架,结构外形如游曳的鱼。张弦梁结构的建筑造型和结构布置能够完美结合,使之适用于各种功能的大跨空间结构。
⑹制作、运输、施工方便
与网壳、网架等空间结构相比,张弦梁结构的构件和节点的种类、数量大大减少,这将极大地方便该类结构的制作、运输和施工。此外,通过控制钢索的张拉力还可以消除部分施工误差,提高施工质量。
张弦梁结构的成形过程
张弦梁结构的成形过程包括张弦梁刚性构件的装配、索内预拉力的施加和整体结构的安装就位等。只有在对索施加一定的预拉力之后,张弦梁才能成为具有整体刚度的承重结构,因此索内预拉力的施加是其成形的关键环节。
(一)张弦梁结构中索内预拉力的施加方法
对钢索施加预拉力的方法多种多样,在张弦梁结构中常用的有三种
⑴花篮螺丝调节法是通过调节索在两个固定点间的长度来施加预拉力,一般用于施加较小预拉力的张弦梁结构。浦东国际机场候机楼张弦梁结构小比例模型试验中即采用此法施加预拉力。
⑵张拉钢索法是通过锚具和千斤顶直接张拉钢索以施加预拉力,一般有两端张拉和一端张拉两种方法。两端张拉可以使预拉力沿索长的分布相对均匀,适用于跨度较大的结构。浦东国际机场候机楼和广州国际会展中心的张弦梁屋盖都是采用两端张拉来施加预拉力。
⑶支承卸除法是利用结构自重或附加在结构上的配重来施加预拉力。在结构安装后卸除支承,由于刚性结构的变形,将部分结构自重和配重传递给撑杆,通过撑杆对索施加拉力。单独采用支承卸除法来施加预拉力时必须预先对刚性构件起拱。
(二)索预拉力的施加方案
一般采用张拉钢索法对大跨度张弦梁结构施加预拉力。钢索可以在张弦梁结构各构件装配在结构支座处后一次张拉;也可以在临时支架上进行张拉,张拉完毕后再提升并滑移至结构支座处。对在临时支架上张拉的张弦梁结构,可能还有必要在其安装到结构支座处后再次张拉,即分批张拉。进行分批张拉的原因有二:其一,考虑到张弦梁整体刚度形成后的强几何非线性和屋面荷载尚未施加等因素,若在临时支架上将全部预拉力一次施加上去,可能导致结构变形太大,无法获得理想的几何位形;其二,对安装在支座上的张弦梁结构再次张拉可以调整几何位形方面的施工误差,提高施工质量。
张弦梁结构的若干研究重点:
虽然大跨张弦梁结构已经应用于诸多实际工程中,但是关于其理论和试验的系统研究尚鲜有涉足,并很少出现在可查的文献中。已有的研究包括:利用商用或自行编制的考虑几何非线性的分析程序,考察撑杆数目、矢跨比、梁弦刚度比、弦的预拉力和边界约束条件等参数对成形后的张弦梁结构性能的影响;对浦东国际机场候机楼张弦梁屋盖进行缩尺和足尺模型试验,比较全面地分析了张弦梁结构在张拉阶段和使用阶段的受力性能;通过地震振动台模型试验,初步分析了张弦梁结构屋盖系统在地震动下的反应特征。
(一)施工控制问题
张弦梁结构作为一种半刚性结构,其整体刚度由刚性构件截面尺寸和结构空间几何形体两方面共同组成,且具有整体刚度和几何形态与施工过程密切相关、结构成形前刚度较弱等特点,因而宜将张弦梁结构的施工阶段作为一个独立的过程进行详细分析。
⑴预拉力确定
索内引进预拉力的目的是形成必要的整体刚度并获得理想的几何位形。
首先,结构整体刚度必须保证:①张弦梁形成一个相对独立的结构,可以仅依靠结构支座支承其重量,此时索内拉力与结构自重互相平衡,To=Te;②索在任何外荷载作用下都不能松弛
其次,为了获得理想的几何形体,必须控制To的最大值。以浦东国际机场候机楼R2张弦梁屋架为例,张拉过程中,当张弦梁脱离临时支架后,每施加10KN的预拉力,张弦梁跨中顶部上拱50mm,且上拱速度逐步加快。张弦梁结构的上拱会带动支座的相对水平位移,即过多的上拱会影响结构的几何位形。张弦梁结构的上拱速率与刚性构件相对刚度和刚性构件的外形有关,刚性构件的相对刚度越大,曲率半径越大,上拱速度越小。
最后,最佳预拉力的确定在满足结构整体刚度和几何位形的前提下还要考虑其在使用过程中的性能,尽量减少刚性构件在使用荷载作用下的应力和结构的变形。
⑵放样几何的确定
张弦梁结构在成形过程中经历以下几种状态:①放样状态,此时所有构件内力均为0,亦称零状态,这个状态对应的几何参数就是工厂加工制作构件的依据;②位于放样状态和设计状态之间的过渡状态,对于在临时支架上张拉的张弦梁结构,该状态的受力为结构自重和索内预拉,张弦梁结构设计状态的几何条件一般是给定的。
⑶施工方案的选择
施工方案的选择除了考虑可以采用的设备之外,还要考虑结构自身的特点以及在不同施工状态下可能出现的问题。施工方案选择主要是确定索内预拉力施加方法(花篮螺丝调节法、张拉钢索法或支承卸除法)、张拉位置(临时支架处或结构支座处)、张拉方案(一次张拉或分批张拉)以及安装方法(一次吊装、提升并滑移到结构支座)。
对张弦梁结构施工状态的分析并选择施工方案是个复杂的分析决策过程,其复杂性体现在结构形体、边界约束和荷载都随施工过程变化。
(二)结构稳定问题
张弦梁的稳定问题有两类,一是结构中各结构构件,如上弦杆和撑杆的稳定问题;另一类是张弦梁作为一个整体结构的稳定问题。同其他钢结构杆件一样,张弦梁结构的上弦杆和撑杆受压时亦存在失稳问题。文献(30)对广州国际会展中心张弦梁结构的上弦杆的稳定问题进行了数值分析,结果表明在使用荷载作用下,上弦杆不会出现失稳破坏。