关键词:高层;总结应用;短肢剪力墙;抗震;存在问题
中图分类号:TU972文献标识码:A
一、关于短肢剪力墙结构的分析
1所谓短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比介于4~8之间的剪力墙,与普通剪力墙相比,在短肢剪力墙的截面高度要小很多,因而,在满足建筑使用功能上更具灵活性。短肢剪力墙的设计过程中,需要进行建筑平面、间隔墙位置等因素的分析,确定竖向构件的布置,尽可能的减少剪力墙数量,这里需要通过结构整体抗侧力的计算分析,调整剪力墙的尺寸及其布置,一般结构刚度中心与质量中心偏差不宜过大,以满足规范对结构整体扭转刚度的要求。当房屋较长时,可在房屋的端头布置适当普通剪力墙,以满足计算指标要求保证结构抗震安全。在满足计算的要求基础上,减少剪力墙布置,增加轻质填充墙的应用,以节约成本并控制了房屋总重量,同时也为基础设计提供方便。
在实践建筑应用中,短肢剪力墙没有一种明确的结构类型,可以认为是剪力墙结构的一种形式。在高层建筑结构布置中,规范对短肢剪力墙的数量有所控制,要求结构布置中要有相当数量的普通剪力墙,与短肢剪力墙协同工作应用。
相对于普通剪力墙,短肢剪力墙的抗震性能较差,目前的应用经验不多。为安全起见,限制高层结构中短肢剪力墙的布置。从短肢剪力墙数量入手计算分析,优化短肢剪力墙结构的抗震性能,首先分析短肢剪力墙数量上限,研究结构的总地震倾覆力矩中短肢剪力墙所承担的比例。通过计算分析,短肢剪力墙的竖向荷载承受面积是比较大的,达到了楼层面积的40%以上。短肢剪力墙结构中仍然需要在电梯井等位置布置剪力墙筒体,以满足使用需要。但在确定其是否为短肢剪力墙时,L形、T形等形式的剪力墙两肢都为短肢剪力墙时才称之为短肢剪力墙,只要其中一肢为普通剪力墙时都不能判定为短肢剪力墙。通过短肢剪力墙的数量上限的限制,在短肢剪力墙结构的计算中改善了短肢剪力墙的抗震性能。
目前,小高层式住宅中短肢抗震墙结构体系的应用较为广泛,应用中能够满足造价经济、布局灵活的指标要求。这就要求尽可能的保证抗侧力构件的合理布置,保证其结构体系的安全。在地震区的高层建筑中,通过短肢剪力墙剪力墙的数量控制,布置适量的剪力墙筒体,满足剪力墙工作结构的抗震安全需要。
2竖向构件的承载能力包括水平和竖向承载能力,通过对短肢剪力墙承载能力的分析表明,短肢剪力墙的竖向承载能力较强,但其短肢墙离强的抗侧刚度较低。地震灾害研究表明水平地震作用下,墙肢处于压、弯、剪等多种复杂受力形态,也就容易出现脆性剪切破坏,不利于其延性的控制。源于对短肢剪力墙的脆性破坏的控制,规范对短肢剪力墙的轴压比限制比普通剪力墙要更为严格,防止短肢剪力墙承受的楼面面积范围过大、房屋高度太大引起楼板坍塌的危险。为了满足实际应用的要求,对高层建筑短肢剪力墙结构抗震设计是必要的,这就要求内部各结构构件的协调工作,分析剪力墙的受力结构体系工作机理。
短肢剪力墙结构的抗震设计,就要通过倾覆力矩的分析,调整结构布置。实现结构抗地震倾覆力矩的协调工作,从而保证短肢剪力墙结构能够承受平面内两个方向的地震作用力,这就需要综合考虑X、Y两个方向结构布置的优化,进行有翼缘墙及其无翼缘墙的延性系数研究,更好的进行其与水平地震力作用的分析。
规范条文对短肢剪力墙在不同抗震等级下的竖向纵筋配筋率有明确规定,同时为了提高墙肢底部加强区的强度,增大了短肢剪力墙的剪力设计值,目的在于改善短肢剪力墙延性,满足抗震设计的应用需要。
二、短肢剪力墙设计方案的优化
优化短肢剪力墙结构设计,保证其建筑平面的外缘角度的布置。如果结构扭转效应过大,会导致其翘曲变形的加剧,导致墙肢的开裂,从而不利于结构的抗震。由于建筑平面的外边缘影响,短肢剪力墙的底部倾覆力矩会发生变化,抗侧力结构构件采用剪力墙筒体时,要进行刚度的均衡性的研究,使建筑物的刚度分布均匀,避免其较大的扭转效应,剪力墙筒体本身具备了较大的刚度,可以改变整体结构平面的刚度中心位置,短肢剪力墙的倾覆力矩的控制,提升结构底部总地震倾覆力矩,实现总体抗震性能的提高。
具体来说短肢剪力墙总的布置原则宜遵循:
1对于不规则建筑平面,在转角处设置剪力墙,以满足整体结构的抗扭转刚度。
2布置剪力墙时宜尽量拉直、对齐,墙肢长度方向的距离在2m左右的都可以通过连梁使其连成一片墙。
3电梯井处可采用剪力墙筒体,增加整体侧向刚度的同时方便了其他结构构件布置,楼梯间两侧墙也尽量采用剪力墙以起到地震时保护作用。
4通过计算发现结构刚度不够时,在满足建筑开窗净空要求的基础上,可加大结构外圈周围的梁高,这种措施在电算中有时非常有效。
5房屋纵向长度较长时,可在四角处设较长剪力墙,已形成“围圈”保证整体扭转刚度。
总之,在进行短肢剪力墙结构合理化布置中要有全局意识,保证各抗侧力构件和其他构件协同工作。确保结构整体有清晰的传力路径。当然,这些工作的前提是要有合理的力学计算模型,借助可靠的电算软件如有限元等,进一步优化结构布置、提供合理的构件配筋数据。在实际工程应用中实现结构的可靠安全设计和经济效益的双赢。
结语
随着人们生活条件的日益提高,人们对高层住宅的使用功能要求越来越高。结构设计要求。
大开间、平面及房间布置灵活、方便,能够为业主后期改造提供空间。而短肢剪力墙结构能够在很大程度上满足这样的要求。因此,短肢剪力墙结构在高层住宅中的应用有着广阔的发展前景。
参考文献
[1]王岚兰,李志国,高t.短肢剪力墙结构设计[J].吉林建筑工程学院学报,2005(02).
[2]彭飞,程文,傅玉良,汪杰.短肢剪力墙洞口宽度限值的研究及短肢剪力墙结构的定义[J].工业建筑,2006(03).
关键词:高层建筑,地下室,防水,方案
Abstract:thequalityofwaterproofingofbasementdirectlyaffectthebasementoftheactivitiesinthecrowd,storeitemsandpipeandsoonthecondition.Thisarticlefromthebasementwaterproofpresentsituationinvestigationandstudy,thebasementnewwaterproofplanestablishment,andtheadvantagesanddisadvantagesofthenewstructureanalysisanddemonstrates3demonstratedinthebasementofhigh-risebuildingwaterprooftechnology.
Keywords:highbuildings,thebasement,waterproof,scheme
中图分类号:[TU208.3]文献标识码:A文章编号:
1引言
在高层建筑物基础以下修建地下室不仅能有效地利用地下空间,而且还能避免地面返潮对首层使用的影响,地下室的使用具有明显的经济效益与环境效益。但由于地下室设置在地面以下,因而在地下水位较高的地区,地下室的外壁将处于地下水的浸泡中;即使在地下水位较低的地区,在雨季时,地表水和雨水也将通过土层渗入,渗透到地下室外壁。因此地下室必须具备良好的防水性能,这直接关系到建筑物的使用功能[1]。
2地下室防水现状调查研究
(1)目前我国城市发进程日益加快,城市中心区域地价飞涨,地下室作为高层建筑的地下空间其使用价值与公益价值得到了大力开发。通过调查结果显示我国高层建筑地下室的在使用过程中出现了许多问题,如排水设施失效、采光差、潮湿、通风差、渗漏水等;
(2)随着我国防水技术、施工技术与防水材料的快速发展,地下室的整体防水质量得到了很大程度的改观。调查结果表明,对于使用年限在10年以下的新建建筑,地下室整体防水效果较好,基本不存在渗漏现象,仅在部分外壁出现少量的湿渍现象;
(3)目前大多数地下室防水设计的理念为“防、排、截、堵相结合,因地制宜、刚柔相济,综合治理”。防水设计的目的是尽可能在现在防水材料与施工条件下达到防水可靠、经济合理的目标;
(4)随着防水材料的改进,地下室的整体防水效果得到了很大提高,地下室防水堵漏次数明显减少,但堵漏效果却并不理想,大量工程均存在着“屡次堵漏,屡次漏水”的问题;
(5)根据调查结果显示,地下室漏水的重点部位主要为以下几处,穿管道处,底板处,底板与墙面交接处,外墙处,内墙处,墙角处,顶板处。
3地下室新型防水方案的建立
3.1地下室防水工程存在的问题
地下室漏水一般都是以局部漏水形式出现的,地下室的漏水部位和形式与地下室所处的地质条件、地下室防水设计方案、地下室功能以及地下室的施工方法有关。
1.漏水的形式主要表现为以下几种:
①涌水:当地下存在承压地下水时,由于水头压力较大,导致地下水的渗透力也很大。当渗透力大到能使地下室的防水层与结构层发生破坏时,地下水则会象泉水一样涌出来,则破坏区域也会由于水压而继续加大,这种现象主要发生在地下有承压水的地层,则地下室的底板结构设计也存在不合理之处。
②潜流:主要发生在地下室结构的裂缝处,水流会沿着地下室结构的裂缝流出。由于潜流水的水头压力较小,一般不会破坏地下室的结构,因而发生的区域主要位于施工缝或其它外力造成的结构裂缝处。
③渗漏:水会在地下室外墙混凝土局部地区表面渗出来。不同的区域,不同的地质与天气情况其渗漏的程度也不同,当渗漏程度较轻者只能观察到混凝土表面区域潮湿却永远不干,但无水珠渗出;渗漏程度较重者混凝土表面有水珠渗出,且将渗出的水珠用干布擦后,过一会就有新的水珠渗出,如不擦干,水珠会滴到地上。
④波动渗漏:指渗漏程度受到地下水水头波动的影响。这种情况主要发生在地下水位较低区域,区域内的地下水水头波动与天气有关,当旱季时,地下水水头较低,无渗漏现象,而在雨季时,地下水水头上升,会发生地下水的漏渗现象。
⑤构造性漏水:指地下室的柱顶防水、施工缝、后浇带、变形缝、穿墙管线、止水带处因防水材料使用不当或施工不当,造成施工质量隐患引起的局部区域漏水。
3.2地下室漏水原因分析
从地下室漏水的区域看,渗漏区域主要为地下室外墙结构的薄弱区域。因而地下水漏水的原因可以归纳为:一由防水材料构成的整体柔性防水层破坏失效;二地下室结构的刚性自防水局部失效。
3.2.1柔性防水层局部破坏的原因
(1)防水层材料质量不合格。目前国内的防水材料市场上次的防水卷材鱼龙混杂,很多防水材料以次充好。如使用的防水材料其抗拉强度偏小或断裂延伸率不够,会导致在防水材料在未达到设计工况下就发生破坏。
(2)目前地下室外墙结构一般采用抗渗混凝土,所以采用外防水形式的比较多。外防水是在地下室底板钢筋绑扎前、基础垫层后进行施工,施工完后采用水泥砂浆施作找平层,并且在地下室四周留出接头,待地下室浇筑完后在用防水材料把接头及上部防水连接起来。外防水的优点是柔性防水材料与地下室外墙防渗混凝土能紧密结合,但当地下室进行回填施工过程或出现较大的下沉时,会导致防水层发生变形断裂破坏了防水层。
(3)柔性防水层因混凝土结构发生较大变形而破坏:当基础发生不均匀沉降时,导致地下室结构发生较大的开裂从而引起外防水层的受拉断裂破坏。
(4)柔性防水层由混凝土外墙结构缺陷而在地下水压的作用下被击穿。当地下室防水采用外防内贴法施工时,由于施工的疏忽可能造成底板混凝土较大的外空洞,此时由于防水层背面结构层薄弱,在较大的地下水压作用下,薄弱部位的防水层可能被击穿[2]。
3.2.2结构混凝土刚性自防水局部失效的原因
(1)混凝土浇筑施工时质量控制不严格,而造成混凝土内部有裂缝的存在,为地下水的渗透提供漏水通道。
(2)由于地基沉降不均匀而引起地下室外墙结构混凝土的开裂,这些开裂裂缝如果为贯通裂缝则会成为漏水通道。
(3)在地下水的浮力作用下,地下室底板混凝土开裂,此时地下承压水容易通过混凝土底板的毛细孔或裂缝而发生渗漏。在地下室的设计中,如果地下水施加在底板上的浮力大于底板的重力,刚会引起地下室底板发生向上的变形。当底板刚度不够时,会在底板局部区域产生竖向的弯曲裂缝,裂缝由底部向上延伸,不易查觉。
(4)地下室施工过程降水措施采用不当。在地下室施工过程中,由于对地基降水深度不够,在地下室结构混凝土成型初期,混凝土强度还未达到设计强度时,在地下水压的作用下,会造成局部混凝土结构开裂,结构自防水失效。
(5)其它客观原因。工程经验表明,当地下工程结构受材料收缩、地基不均匀沉降、温差变形以及或地震作用等因素作用时,混凝土结构必然会产生各种裂缝,而这些裂缝的存在将可能成为漏水的通道。
3.3新型地下室防水构造方案的确定
地下室防水方案的确定,不仅需要考虑地下水的渗入,还要根据地下室的具体尺寸,针对地基的工程地质情况、防水材料、混凝土材料等诸多因素综合起来考虑。地下室防水方案研究的重点为受地下水影响最大的地下室底板处的防水,对于整个地下室防水体系而言,地下室的外侧墙与底板一起构成地下室的整体防水屏障。对于由防水卷材构成的外防水方式,聚合物水泥砂浆背水面防水效果整体性有了较大提高,而且其施工进度快,施工效果好。但背水面防水方案,不适宜应用于地下水中含有较多腐蚀性介质的工程地质条件。新型防水做法可能出现的问题有:①如果地下室内安装自重较大的设备,将可能会造成防水层的破坏;②刚韧性防水层在结构大变形情况下会发生破裂,而柔性防水材料可适用于结构的大变形;③在地下室的外墙与底板处不能形成完整的防水保护层。针对上述可能产生的问题,其解决方案如下:①对于安装自重较大的设备,应在安装部位局部加强其刚度;②背水面作刚韧性防水层要等到结构变形趋于稳定后才做,而施作柔性防水材料则不需要等到结构变形稳定后;③相对于原有的迎水面防水做法中防水卷材可以在迎水面形成一层保护[3]。
4结语
地下防水工程是一门综合性、实用性很强的工程技术,要求高,难度大,必须认真对待。现场要结合地下工程的工程造价、防水要求、防水材料性能、施工难度等因素进行全面分析,综合比较。在保证安全、质量可靠和经济合理的前提下,根据工程具体情况,确定防水设计和施工方案。
参考文献
[1]严恒林.高层建筑地下室防水施工技术[J].中国新技术新产品,2009,21:168.
[2]杜峰.城市建筑地下室防水技术研究[D].西安建筑科技大学硕士论文,西安:2005.
【关键词】高层建筑;暖通空调;设计
High-risebuildingHVACdesignoptimizationmeasuresanalysis
GuoZhen-lei
(HandanMunicipalInstituteofArchitecturalDesignHandanHebei056004)
【Abstract】Thisarticledescribesthetypesofhigh-risebuildingHVACsystemandtheimportanceoftheprinciplesexpoundedinthedesignofHVACdesignandtheneedtofocustofollow,followedpointedHVACconstructiondesignshouldpayparticularattentiontotheproblembasedonworkexperience.
【Keywords】High-risebuildings;HVAC;Design
随着城市化的发展,许多大城市多为高层建筑,从宾馆酒店到商业金融建筑,从文化体育到医疗保健建筑,从办公写字楼到商住公寓楼,各种功能类别的高层建筑如雨后春笋般拔地而起,鳞次栉比。新的建筑、新的使用功能对建筑设备提出了新的、更高的要求,暖通空调已成为现代化建筑必不可少的重要设施,暖通空调产业进入了黄金时期。因地制宜的合理选择能源资源,充分有效的用能,提高高层建筑用能系统的效率,合理设计创造舒适的室内环境而同时尽可能减少对室外环境的负面影响,是高层建筑暖通空调设计中必须解决的问题。
1.暖通空调系统的类型
暖通空调系统种类繁多,但是基本原理都是相通的。其常见的n种类型是:全空气系统、空气一水系统和全水系统。另外还有:分散式供冷或供暖、热泵系统、热回收系统和蓄冷。全空气系统:在这类系统中,空调空间的所有要求(如加热、加湿、冷却及除湿等)都靠送风来满足。空气——水系统:这类系统通常是用冷水带走空调空间的大多数显热负荷,而用空气提供通风以保证空气质量并带走由于空间的潜热负荷造成的湿气,当然空气也提供一些额外的显热冷却。全水系统:这类系统指那些具有风机一盘管、组合通风装置或重力循环式室内末端的系统,未调节的流通空气通过墙上的通风口送入或渗入。其最大的优点在于能够适应许多建筑物空气调节要求,并且可灵活地应用在空调系统的改造中。
2.方案设计要统筹解决设计中的问题
暖通空调设计方案的问题是方向性、全局性的问题,不仅关系到高层建筑的室内环境参数能否满足使用要求,而且直接关系到建筑的工程投资、维护费用、舒适性、系统可靠性、安全性和可操作性。并影响到环境、建筑层高、建筑美观、机房面积等诸多指标参数。方案设计不合理所造成的损失通常较大,而且修改困难、影响时间长。
2.1可靠性与可行性。
能够满足高层建筑通风采暖的使用要求是方案可行性应考虑的首要问题。设计方案应符合国家和当地政府有关和规范的要求,包括有关环境保护的要求。设计方案应能满足相关方面的要求(如供电、供气、供水、供热等),并应特别顾及这些条件的长期、变化情况。对于温湿度等参数要求较高或比较特殊的工艺性暖通空调设计项目,应对设计方案进行全年工况分析,以确保其在全年各种室外气象条件下的适应性。对于一些无法采用标准设备的特殊情况,对非标准设备应提出详细的参数要求,并且所提出的参数要求应合理可行。能否有足够的机房面积也是评判设计方案可行性必须考虑的问题,尤其是对于一些改造工程和建筑面积比较紧张的情况。
2.2经济性比较。
(1)经济性比较是高层建筑暖通空调方案比较中考虑最多的一个问题。应在相同的设计要求与条件下进行比较,这样才能确保方案比较结果的合理性和科学性。一次性投资是投资方最为关注的,在计算时应全面准确、不能漏项。暖通空调设计方案的一次投资包括各种设备、材料、管道的投资,和相应的安装、调试和工程管理费用,相关水处理和配电与控制投资,机房土建投资与相应室外管线的费用等。由于同一种设备的生产厂家价格不同,因此在不同方案经济性计算比较时各种设备的价格应采用平均价格。
(2)运行能耗和运行费用是暖通空调设计方案技术经济性比较必须考虑的重要参数。运行能耗应计算暖通空调主机(锅炉和制冷机等)和其他辅助设备(如风机和水泵等)的能耗。计算时必须考虑在全年季节变化的情况下,建筑物实际负荷的变化,以及设备非标准状态下的效率。高层办公楼、教学楼、写字楼等建筑物能耗比较时,考虑暖通空调设备运行时间应扣除停机时间,不同地区、不同时期、不同时段各种能源的价格可能不同。由于影响因素和不确定因素较多,如何准确地计算建筑物暖通空调设备全年的实际能耗和运行费用,目前仍然是一个没有完全解决的技术难题。
2.3调节性与操作性。
高层建筑暖通空调系统的容量的确定依据是接近全年最不利的气象条件,因此空调暖通系统应有较好的调节性能,以适应全年负荷的变化。调节性能好的系统方案,一次性投资较高但同时却有运行能耗较小的优点,在经济性分析时应综合考虑衡量。另外,空调系统的管理操作方便性跟是否采用自动控制关系较大,设计时应根据实际情况和要求,经技术经济性比较来确定。空调系统采用自动控制,能减少系统管理人员的数量和劳动强度,降低人工管理费,但工程的一次性投资增加,对操作人员素质的要求也相应提高。设计时遵循的一般原则为,大型空调系统和需要经常调节控制的设备较多的工程宜采用自动控制,但自动控制系统应尽可能简化,以提高系统的经济性和可靠性。
2.4安全性问题。
(1)高层建筑物暖通空调系统的安全性主要包括易燃易爆环境安全、防火安全、人员环境安全、重要设备物品环境安全、系统设备运行安全5个方面的问题,比如空气传染性疾病和有毒有害气体在空调系统中的扩散和蔓延。暖通空调系统的安全性的提高途径要在通过工程设计、设备研制、运行管理、规范和技术措施等诸多方面的改进加以实现。比如设计库房、煤矿和弹药厂房等易燃易爆工程的通风空调系统时,安全性是必须考虑的重要因素,应采取相应的防爆技术方案和措施。在设计燃油燃气锅炉房时应考虑可燃性气体、液体泄漏带来的安全性问题,应设置可燃性气体泄漏报警系统和事故通风系统,并相互联锁。防火安全问题应按照有关防火设计规范来考虑,设备安全运行的问题主要包括制冷系统的安全等。
(2)总之,高层建筑物暖通空调系统需要调节的量一般包括空调对象的温度和相对湿度的调节,送风量、湿度的调节,冷却水泵和冷冻水泵的转速调节,冷却塔风扇以及风机转速的调节,工况转换监测和控制,变送风流量调节及变水量流量调节等。这些量可以作为空调系统控制的被控量也可作为系统要优化的量。
3高层建筑暖通空调系统设计中应注意的问题
根据目前审图部门对暖通空调工程设计,特别是高层建筑暖通空调中提出的一些常见问题,对照设计规范、规定及标准,列举了在系统设计、设备选型、管道布置等几个方面应注意的问题。
3.1空调循环水泵的选型问题。
循环水泵容量过大在我国是普遍存在的问题,其容量通常能达到实际需要的2倍,这将造成极大的投资费用和运行费用的浪费,究其原因主要是:(1)设计冷负荷偏大。(2)系统循环阻力计算结果偏大。(3)净水压力问题。错误的将净水压力算作系统的循环阻力,造成系统循环阻力计算偏大。(4)系统水力平衡计算问题。
水力平衡计算不精确,正式投入使用前又没进行全面的调试,会造成水力失调。在具体的设计过程中,应该随不同时刻冷负荷及扬程的变化而变化,能够满足不同条件下优化运行的要求,通过对定速泵的台数控制及变频泵的速度调节达到节能的目的,控制方法简单,节能效果明显。
3.2供暖方面。
(1)高层建筑暖通入口入户装置根据采暖通风与空气调节设计规范规定,热水采暖系统,应在热力入口的供回水总管上设置温度计、压力表及除污器,必要时应装热量计。而设计人员往往只注意入户热力装置的设置,忽略了入口装置,造成设计失误。入口数量问题应考虑开发商后续管理方便的基础上,设计人员不仅要考虑室内供暖系统的合理性,又要考虑室外管线衔接的合理性,不能顾此失彼。
(2)规范规定楼梯间或其他有冻结危险的场所,散热器应由独立的立支管供热,且不得装设调节阀。工程中共用一根立管一侧连接邻室房间散热器另一侧连接楼梯间散热器的做法,因密闭性难以得到保证,供暖发生故障,将影响邻室的供暖效果。带有底层商铺的住宅设计规范明确规定,对建筑内的公共用房和公用空间,应单独设置采暖系统和热计量装置。但设计中总存在商铺未单独设热计量装置,或与住宅采用共用系统,都将对以后使用后引起不必要的麻烦。
(3)采用共用立管系统的高层住宅,设计中要根据系统水力平衡、承压能力、散热设备及化学管材的特性等因素对供暖系统及共用立管进行竖向分区设置,并应考虑管道热补偿问题。工程上忽略伸缩器设置、未认真校核热膨胀量以决定补偿器的位置、在补偿器上下的位置安装固定支架消弱补偿器作用等会因立管的热胀伸缩拉裂了支管的现象。
3.3空调通风方面。
(1)空调与制冷技术手册、采暖空调制冷手册等明确给出的旅馆办公类的冷负荷指标为94W/m2~163W/m2,商场类建筑夏季冷负荷的概算指标应为210W/m2~240W/m2。但在实际设计过程中,一般存在两种问题致使空调装机容量偏大。一是由于设计时考虑各种各样的安全系数,从而使单位空调面积的制冷机装机容量大比手册中冷负荷概算偏大,远大于实际运行中单位空调面积峰值冷量。二是目前在空调系统设计过程中,部分设计人员采用负荷指标估算方法,使得制冷机装机容量普遍偏大,也明显造成初投资的大量浪费,甚至影响部分负荷下的冷机效率。
(2)水泵扬程选择不当也是暖通空调中比较常见的一个问题。水系统扬程选择因设计差异而存在较大差异。如某工程冷却塔放置在80m高的屋顶,冷却水为闭式循环系统,而设计者在选择水泵扬程时误将高程加进了水泵的扬程中,致使所选水泵扬程高达95m。有的设计在选择冷冻水泵时,忽视了冬、夏季流量的之间的差异,如某工程夏季空调所需7°C/12°C冷冻水的循环流量是400m3/h,而冬季所需50°C/60°C热水循环量为200m3/h,可见夏季空调冷冻水循环量要比冬季采暖热水循环量大得多,所以冬夏季冷水泵热水泵应分别设置,合用一台是不合适的。
4.结论
暖通空调设计方案的选择是一个直接关系到暖通空调工程项目的成败和经济效益优劣的重要问题,而施工图设计各个细节处理的是否完善也是关乎整个暖通空调设计的成败,两者缺一不可。应重视多方案比较,作出合理的设计。图纸审查不严、流于形式。应坚持三审(自审、审核、审定)制,确保设计(含图纸、计算书)质量,减少出错。因此,一个优秀的暖通空调工程设计,不仅要的综合效益最高的方案设计,还有设计细节完善的施工图设计。
参考文献
[1]李娥飞.暖通空调设计通病分析手册[K].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[2]李竹光.暖通空调规范实施手册[K].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[3]华东建筑设计研究院.高层公共建筑空调设计实例[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
一、常见几种供水方式
一般二次增压采用以下几种供水方式:
1、水池-水泵(恒压变频或气压罐)-管网系统-用水点
此方式是集中供水。对于一、二层是商业群房,群房上建有多幢住宅的建筑,目前较多采用此种供水方案。一般设计有地下生活水池一座,集中恒压变频供水,不设屋顶水箱,最不利用水点是顶层住宅。主水泵一般有三台,二开一备自动切换,付泵为一小流量泵,夜间用水量小时主泵自动切换到付泵,以维持系统压力基本不变(气压罐一般不用于生活用水)。
2、水池-水泵-高位水箱-用水点
此方式也是集中供水。单幢次高层和高层建筑的高压供水区较多采用该种方案。一般也需要设计有一座地下水池,通过两台水泵(一用一备)抽水送至高水箱,再由高位水箱向下供水至各用水点。
3、单元水箱-单元增压泵-单元高位水箱-各单位无水点
此方式已简化为单元总水表进水。单元水箱和单元增压泵实际上是一个整体,我们称之为单元增压器。九四年与上海海鹰机械厂合作研制开发了第一代的单元增压器,并用于我所管理的工程中。经过半年使用,又发现了需要改进的地方,并作了多次修改,现在使用的是第三代产品。
二、比较(经济和社会效益)
从现论上讲第一种方式恒压变频供水是较为理想和先进的。首先恒压变频供水保证出水压力不变,根据用水量大小进行变频供水,既节约电能,又保证水泵软启动(对电网电压冲击不大),延长了水泵寿命。各台水泵自动轮换使用,即最先投入使用的水泵最早退出运行,这样,各台水泵寿命均等,而且,一旦水泵出现故障,该系统能自动跳过故障泵运行。从造价上看较省,一般13万元左右一套,只需考虑水泵房的变频供水设备费、地下贮水池费,不需要屋顶水箱(约1500元/只),还可减少屋顶水箱的二次污染和保证顶层的供水压力(用热水器压力也没问题)。
但是,在实际使用中,却遇到了许多问题,给工作带来了麻烦,公司社会效益直接受到影响。我所承建的一个项目就采用了无屋顶水箱的集中变频供水方式,它的使用和日常管理所反映出的问题,就很有代表性。首先,由于是集中供水,进地下水池的总水表属自来水公司产权,他们只按此总水表所走的度数收取水费,表内管网的跑冒滴漏与他们无关。而一般管网跑冒滴漏总是难免的,即使没有,各单元的单元分表度数与地下水池的总水表也有误差,再到各分户水表度数相差更大,谁来承担这一差价,再加上水泵的电费(经测算约0.9度电/吨水)使得这里水价很高,住户无法承担,收交水电费成了很伤脑筋的事。从九四年至今,我开发公司一直在承着水泵电费和水费差价,这样无止尽地下去,不知到何时,这项费用是无法估算的。也无帐可出(因为这里没有实行物业管理)。而另一方面,通过四年多来的使用,我还发现,虽然该设备可以完全自动化,无需人天天管理,但它还有致命的弱点:水泵在自动切换时(卸载或加载时)水泵供水会出现短暂的低压,特别是电脑判断有故障需跳过故障泵运行时时间会更长。随着设备使用年限加长,设备房潮湿造成电脑元器件老化加快,水管路系统止回阀的失录,反映故障和处理故障的时间也延长,直接受害者就是顶层住户。一旦压力减低他们就无水,当跳过故障泵启动备用泵时压力又增大,所以顶层住户怨声不断。集中供水还有一最大的毛病就是,一旦供水系统有问题,无法供水,几百户人家都要遭殃。而且,由于水泵运行是由变频控制柜来完成的,如果变频控制柜出故障,一般的电工无法处理,需要厂家专业技术人员来解决,造成设备不能及时维修,供水无法保证。虽然设备房管理简单了,但住户用水缺乏保障,社会效益受到影响。
第二种方式是较成熟的水泵、水箱供水方式。水泵控制柜采用最简单的电器元器件,如出现故障,普通的电工就能维修,而且元器件的费用也低。再加上有高位水箱,不会造成一停电就停水,供水保障率高。但用在单幢次高层建筑同样也存在收交水电费难的问题。用在高层建筑,则可以由物业管理公司一并考虑解决。
第三种方式,是在吸取了以上两种供水方式的经验教训后产生的,虽然一次性投资较大,每个单元都要设增压器(约1万元/台),增加单元屋顶水箱(约1500元/只)增加进水总表安装费(约4000元/只),单元泵电表安装费(约4000元/只),还有各单元小水泵房土建费用等,总费用比上两种方式增加一、二十万元,但管理上解决了许多麻烦。首先,水电费各单元住户自己交,一旦水泵出故障,只影响该单元的十几户。房地产商一般宁愿一次性投入大一点,也不愿一背上个包袱,特别是与住户打交道。由于有屋顶水箱,高水位时停泵,低水位时启泵,这样,水泵也有了停息时间,既省电又不至于一停电就停泵无水供应,用水有了保障。社会效益明显好于前两种供水方式。但是,如果设备本身返修率大的话,也会给管理带来麻烦,必竟一个大泵房分成了许多小泵房。所以,选择品质优良、性能卓越的单元供水设备尤为重要。
三、单元增压器性能简介
从上面的介绍可知,单元增压器性能的优劣,直接关系到用户的使用和开发商的信誉。通过四年多的实际使用,我认为上海海鹰机械厂的第三代单元增压器质量很好,用电省,故障率低。而且,当市政管网压力高得足以使屋顶水箱夜间进水时,增压器的压力控制器会自动控制水泵停止工作,由旁通管直接供水。我所作的工程中采取了这种方式,运行效果很好。特别是近来市政管网的压力有了很大提高,夜间可达3.5kg/cm2左右,所以,实际使用中九层楼的住宅,水泵运行时间短、次数少,用电非常省,大约0.02元/吨水的电费。但是,我又发现了另外一个问题:当水压较高,水泵较长时间不运转时,会出现水泵卡死。对此,我已建议厂家在水泵控制柜中增加定时器,每天定时运转泵两分钟左右。对于该单元增压器,我认为还应不断改进,以满足不同用户的需要。
四、结语
关键词高层建筑;结构设计;解决措施;方案应用
中图分类号TU97文献标识码A文章编号1674-6708(2013)94-0135-02
高层建筑设计不同于一般建筑结构,其结构较为复杂,而样式繁复,在设计施工中难度较大。在整个完整的工程成功实施之前,其设计问题是相当重要的。其中高层建筑结构设计中,可能或多或少会存在一些问题。
1高层建筑结构及其设计中的问题
1.1高层建筑结构
建筑行业高速发展,不断涌现出新兴建筑。其中高层建筑就是建筑行业发展到一定程度涌现出的产物。按照相关规定,通常我们将楼层超过一定层数和高度的多层建筑统称为高层建筑。不同国家对楼层以及高度的规定是不同的,其中中国规定楼层多于10层,或建筑结构的高度高于24m,这样的建筑结构即为高层建筑。
1.2高层建筑结构设计中的问题
1.2.1高层建筑结构设计中的消防结构设计
高层建筑结构因其结构本身特点,决定了建筑结构在进行设计时具有一定的繁复性,而为了保证满足高层建筑结构复杂多样功能需求,需要在进行功能结构设计时,选用不同的建筑功能材料,其中所选用的材料多为可燃性材料,这一定程度上增加了火灾情况发生的可能性,且高层建筑之间空气流动性较强,风力大,一旦高层建筑发生火灾,极有可能在一定程度上造成火灾的扩张。另外,高层建筑的层数越多,在进行建筑结构设计时,应将火灾线路设计成垂直形态,在这样的情况下,高层建筑人员在进行火灾疏散时可能会耗费更长时间。在消防结构的设计中,对高层建筑进行排烟结构设计也是关于建筑结构相当重要的方面,在进行设计时,应注意将排烟结构进行合理设计,保证烟气正常排出,降低火灾发生时灾情的蔓延。
1.2.2高层建筑结构设计中的抗震结构设计
在对高层建筑结构进行设计时,其抗震结构始终是整个设计中较难实施也是最为薄弱的环节,因高层建筑本身的复杂特点以及地震发生时会造成的种种不确定影响,而且建筑结构设计人员在进行建筑结构设计过程中,并没有充分考虑到地震发生所造成的破坏性以及如何有效避震原理。在设计工作中,设计人员没有对抗震数据进行精确的研究分析。如果在高层建筑进行结构设计时,不能根据相关地震灾害发生的原理进行有效设计,对其进行总体的规划,可能造成建筑结构在抗震设计方面会缺乏其有效可用性,无一定的灵活性,而且不能有效建筑结构的持久耐用性,无法有效保证高层建筑居民的生命健康和财产安全。
1.2.3高层建筑结构设计中的抗风结构设计
在高层建筑的设计中,其建筑的抗风性是相当重要的。设计师在进行设计建造时,应注意建筑结构的抗风压性,对其进行有效的设计是结构设计中相当重要的一个方面。一般高层建筑的楼层较高,其建筑结构本身可对风起到较好的扰动作用和阻隔作用,在建筑物周边流动的风以及空气在动力作用下发生改变后,会对静止的高层建筑产生一定的振动作用,尤其造成建筑物一定的动力荷载力,在这种情况下,所存在的风压会对建筑物的稳定性造成一定的威胁,也可能直接导致高层建筑主体结构受到严重破坏,甚至导致玻璃幕墙破裂、装饰物损坏、墙体发生断裂等严重影响工程质量情况的发生。
2优化高层建筑结构设计
2.1优化消防结构设计
高层建筑消防结构设计为有效保证建筑居民的健康生命财产安全,其中设计理念主要为防,同时辅以消防应急应对,共同对建筑结构的消防结构形成一定的防护性:第一,设计合适的防火间距,设计间距应该根据相关规范要求,对建筑物之间距离进行精确计算。同时对防火结构设计要根据具体的地形条件进行设计,因地制宜,同时提高防火措施实施的灵活性;第二,对建筑结构安全疏散通道进行设计,有效解决火灾发生时人员无法疏散问题,一般高层建筑的疏散通道为垂直结构,但电梯会在火灾发生时断电不能进行人群疏散,不利于疏散人群。因此在设计时,应该设计多条疏散通道,保证有一定的防烟区,根据具体的地形条件,设计合理的避难场所;第三,分隔式进行设计,可有效控制烟雾以及火势蔓延,在建筑结构的设计中,应设计防火墙、防火门以及排烟设备,争取有效的疏散路线,并有效降低建筑遭受破坏程度。
2.2优化抗震结构设计
在高层建筑结构设计中,不能忽视抗震问题,高层建筑因其自身特点,对功能性要求较高,优化设计内容为:第一,合理规划建筑结构的构件位置,让不同构件可承载不同力,并发挥其功能性;第二,对地基进行抗震设计,地震时如地基发生沉降,极易导致建筑结构遭受破坏。因此在进行地基施工建设时,必须对其进行有针对性的设计,通过相应地基设计的调整,简化建筑平面,分割高度差异以及外部形态差异较大的建筑物,有效提升建筑物的强度和刚度,也可将桩箱深埋,通过施工设计安排,实现地基稳固性;第三,进行剪力墙的结构设计,提高承重结构抗侧力,满足建筑结构一定的耗能能力和承载力的延续性,提高建筑结构的抗震效果,其中抗震结构设计中,对剪力墙进行设计也是相当重要的,在保证结构侧面强度同时保证楼板刚度,最大限度对建筑物进行控制其位移;第四,在进行结构受力作用下,对简体结构进行抗震设计。简体结构在设计时,应该保证结构的完整性,以及简体结构位置的对称性,并对建筑结构的稳定性以及厚度进行科学预算,增强底部的稳固性,有效增强建筑结构的抗震性。
2.3优化抗风结构设计
抗风结构设计在高层建筑的结构设计中,是最基础最应考虑到的问题,综合多种因素,对建筑物的抗风性进行有效设计,保证建筑物最基本的抗风承载力以及水平力,实现抗风结构优化四个步骤:第一,进行基础设计,保证建筑结构的抗风结构,需要建筑结构具有一定的稳定性,在设计选材时,可选用级配高的砂石,保证建筑结构的填充材料密度,同时可有效防止水平方向上产生对结构倾覆性威胁;同时在结构底部进行设置时,使用抗拔锚杆,提高其应用功能,保证地基的稳固,对风力起到一定抵抗性;第二,设计耗能减振系统,在进行高层建筑结构设计时,可采用耗能减振系统,减少风荷载力对建筑物的作用力,系统的构成主要有楼板、梁柱、剪刀墙、耗能支撑等构成,减振系统的设置选材可使用具有较强粘弹性的阻尼材料,可有效提高减振系统的耗能减振作用;第三,高层建筑结构设计时,应对水平力、风荷载力以及可能发生的荷载力叠加问题进行有效解决。在风荷载力作用下,会给建筑结构内部的构件增加一定的压力,如果超过建筑物的可承受范围,就会出现风荷载与水平力发生叠加,严重破坏建筑物的稳定性。因此,在进行设计时,可对建筑物受力高风压区对其进行加固,选材建筑使用高强度的钢筋混凝土,控制建筑结构构件中的钢筋含量,减缓水平方向上发生的风荷载与水平力叠加所造成的不利于建筑物的影响力;第四,抗风结构设计中,同时也应提高建筑物的刚度和建筑物的承载力,根据风荷载的复杂性、多变性,对建筑物的风荷载以及承载力进行精确的计算,严格按照相关施工规范,对建筑物的抗风结构进行设计。
3结论
在高层建筑进行结构设计时,应该针对高层建筑的消防、抗震以及抗风性进行有效设计,在设计时,充分考虑这三方面因素,保证建筑物的持久耐用型和安全性。将这三方面设计问题进行有效的综合,保证建筑物的功能性,从科学的角度出发,对建筑结构中出现的问题进行分析研究,提出科学的切实可行的解决措施对其进行有效防治,可有效保证工程质量、生命健康以及财产安全。
参考文献
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【关键词】高层建筑;给排水;系统设计;方案分析
中图分类号:TU208文献标识码:A
一、前言
随着经济的不断发展,城市的建筑不断进行建设,各种高层建筑不断被建设。为了更好地提高建筑物的性能,我们需要对建筑给排水系统进行合理的分析。
二、高层建筑给水排水工程的特点
随着建筑技术的提高,高层建筑愈来愈多,除了高度的增加以外,高层建筑还存在着振动源较多,给水安全可靠要求较高和排水量较大等特点,这些特点对高层建筑给水排水工程的设计方案提出了更高的要求。从相关研究和实践经验来看,认识高层建筑的给水排水工程的特点是进行科学设计的前提,笔者将其特点总结如下。
1.静水压力大
静水压力大是高层建筑给水系统、热水系统和消防系统的特点,正因为静水压力大,如果不分区,不仅使用不便,震动噪音大,设备能耗高,浪费水资源,还容易导致给水系统的管道及配件因此被破坏。从这个特点出发,给水系统必须进行科学、合理的竖向分区,目的在于合理有效地降低静水压力,确保系统运行的安全可靠。
2.消防安全要求高
高层建筑消防系统的安全可靠性要求比多层建筑的更严格,是高层建筑给水系统的又一个特点,这是因为高层建筑通常是多功能、综合性建筑,所以可引发火灾的因素比较多。众多的消防实例告诉我们,高层建筑一旦出现火情,火势的蔓延速度相当快,火灾的危险性大,扑救的难度高。另外,我国目前各地区的消防设备能力水平不一,导致高层建筑在发生火灾时扑救的难度比较大,基于这些因素,在高层建筑的消防给水系统设置上必须立足于自救。
3.瞬间给水、排水量大
从高层建筑的建筑标准来看,高层建筑中使用给水排水设备的人数众多,导致瞬间很大的给水量和排水量,所以在实际使用的过程中,如果给水系统出现停水或者是排水系统出现管道堵塞等等事故,影响的范围会很大。
从这一特点出发,高层建筑的给水排水系统设计时技术措施必须合理可靠,确保给水排水系统的通畅。
4.排水量大、管道长
高层建筑功能多,排水量大,管道复杂,而且管道中的压力存在较大程度的波动。从提高高层建筑排水系统的排水能力要求出发,保证水封不被破坏,就必须稳定管道的压力,排水系统应设置完善的通气管系统,或是采用新型的螺旋消音单立管系统。除此之外,排水系统中采用的排水管道的材料应具有较高的机械强度,采用柔性接口。
5.容易产生振动和噪声
高层建筑的动力设备多,给排水管线长,容易产生噪声和振动。所以,在高层建筑给水排水系统设计时必须采取设备和管道的减少振动和防止噪音的技术措施。
三、生活、消防水池(箱)应分建
1.生活、消防合建水池(箱)存在弊病。虽然消防管网与生活用水管网是分开独立设置的,但由于采用合建贮水池和高位水箱必然对生活用水水质造成污染。因此,单独设置生活贮水池和消防贮水池,从根本上消除了对生活用水水质造成污染的因素,消防泵试水运转的排水只需直接回水到消防贮水池中,利用水池中的存水消能,从而达到节约用水的目的。
2.分建生活、消防水池(箱)的意义。只要措施得当,是完全可以避免许多人担心的生活用水与消防用水分别设置贮水池会增加造价和使消防用水变质发臭的问题。只要所贮存的消防用水采用合格的自来水,在向贮水池充水过程中适量加些氯酚杀菌剂,贮水池的开口、通气部分有必要的防尘、防虫措施,贮水是不会变质发臭的。当然每年将贮水放空,更换一次仍然是有必要的。分建贮水池,总贮水容积数并没有随池数增加而变化。合建贮水池,水箱须按规范要求采取有效措施防止消防贮水不被动用,分建时不存在被动用的问题。合建贮水池不允许与建筑物地下室的底板和侧壁共用作为池底和池壁,当池项上层为洁净用房时,允许楼板作池顶共用;当池项上层为非洁净用房时应独立设池项,确保生活用水水质,给设计带来诸多不便。
3.高位共用水箱消防出水管上止回阀型号选择及设置。高位水箱出水管上的止回阀是依靠水箱静压开启的,一般静压只有几十kPa,故选定的止回阀一定要有开启压力小、关闭快的特点。梭形止回阀、微阻缓闭止回阀、消声止回阀都不能满足要求,最适宜的止回阀是旋启式止回阀。采用旋启式止回阀,应安装在水箱底高度不小于15kPa处,且必须安装在水平管段上。
4.结论。从保护水质和消防泵定期试水维护管理角度出发,生活、消防水池、管网和高位水箱均宜分别独立设置:采用共用吸水管作法,使设计简化,设备的维护管理方便:分建贮水池对优化地下室的设计、有效利用地下宰面积、降低造价起积极的作用;高位水箱出水管上止回阀必须水平安装。
四、高层建筑室内给水类型及在实际应用点
目前,我国大多数城市的市政管网压力可以维持在2公斤以上,个别小城镇的出水压力甚至可以达到4公斤。这样看来,对于一般的多层建筑市政管网的压力已经足够了,但是由于市政管网的供水水量、水压波动较大等原因,结合实际,我国高层建筑室内给水系统的设计类型有如下几种,并加以分析其使用情况。
1.直接供水型。实际上,这种类型的供水方式就是直接利用市政管网的压力,直接供水,一般适用于市政管网压力稍高的地区或水厂附近压力较高的范围内。缺点就是水量、水压不能保证。但是,对于规模较小的管网这种供水方案的经济性能很好,不需要任何其他设备或措施。
2.气压罐供水型。有时候由于水箱的不安全因素等,我们会采用密封可靠的气压罐代替,它不需要高位摆放,且不影响建筑美观与结构承重,所以很受施工人员的喜爱。但有一个问题需要注意:气压罐系统需要水泵和自动控制系统配合,这样就促使着工程成本的增加。
3.高位水箱给水型。高位水箱给水方式我们可根据《规范》要求采用高位水箱减压给水方式、高位水箱并联给水方式或高位水箱串联给水方式,或者根据具体情况采用几种给水方式的结合。其中高位水箱减压给水方式利用减压水箱和减压阀减压,而减压阀占地面积小,不影响水质,无噪声,国内减压阀产品质量逐渐提高,性能可靠,所以采用减压阀减压方式的日渐增多。但根据目前的使用情况来看,绝大多数高层建筑室内采用的是高位水箱给水这种方式。
4.水箱、管网联合型。由于平时水量水压足够时,直接由我们的市政网供水,超压时,多余水进入屋顶水箱,当压力或水量不足时,水箱靠重力自动向用户供水。物理结构上就是正常的直接供水的主干管伸顶接入水箱,并由水箱设一出水管。这种方案减小了水箱的体积,并使水不需要都进入水箱停留这一步骤,卫生可靠性增加。但是问题就是如果长时间的稳压供水,水箱中的水的停留时间反而大大增加,更容易受污染。而且,所有使用水箱的系统中水箱都必须放在建筑的最高处,在某些场合会影响建筑的美观,甚至建筑的结构设计。
5.水箱供水型。将市政管网的水引至屋顶水箱,然后靠水箱与用水器具的高差,重力供水,克服了水压水量的不稳定性。但是,由于水箱可能存在的二次污染,而且,水箱体积较大,因此这种方式不提倡。
6.无水箱供水方式。无水箱供水方式是根据给水系统中用水量情况,自动改变水泵的转速,保证水泵能够长时间进行高效率的工作,提高水泵的利用价值的一种供水方式。其优点是系统结构简单、供水稳定性可靠、无高位水箱荷载、维护管理容易等。但也有缺点,主要表现在无调节水量、难以对动力进行有力的保证、消耗能源等。
五、结语
综上所述,现如今的高层建筑的给排水系统的建设是一项极其重要的工程,在进行建筑的给排水系统建设时会面临诸多的困难。通过对给排水系统的设计方案分析,有助于我们提高建筑物的整体性能。
参考文献
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[2]李明华,丁士榴高层建筑给水系统的设计要求及其相关问题研究[J]《黑龙江科技信息》-2010年30期-
【关键词】高层建筑;转换成;施工
引言
随着我国高层新型建筑的不断发展,厚板转换层工程越来越多。目前,带厚板转换层的高层建筑在国内应用还不太多,主要原因是对这种结构的理论和试验研究不够深入。现代预应力技术作为建筑行业的一项新技术,很适合厚板转换层这类跨度和受力大、挠度控制及抗冲切问题突出的特殊结构。本文主要针对厚板预应力混凝土转换层的浇筑措施进行了研究,为现代预应力技术与厚板转换层结构合理应用的施工提供了可靠的保证措施。
1、工程概况
一综合商住楼,地下共有六层,地上共有30层,总建筑高度有106.5m,总的建筑面积有66500m2。裙房共设置了三层,在结构上为框架类型,裙楼主要是为了用于超市和商务办公。设转换层于塔楼四楼,转换层在结构方面的具体形式是厚板式,上部主要为剪力墙。在平面上,转换层对应的大小为39.22m×39.08m,总面积达到了1510m2,和边柱相比,厚度超出了边柱大约3m,其他相关位置超出了大约2.4m。在结构形式层面上,核心筒为双层板,混凝土达到了C40级的强度。
2、转换层结构施工技术方案的制定原则
由于转换层结构的跨度和承受的竖向荷载均很大,致使转换层结构的截面尺寸不可避免地高而大。其施工特点有:连续施工强度大,施工过程复杂;结构整体性要求高,一般不留施工缝,要求整体浇筑;结构体积大,水泥水化热温度应力大,要预防混凝土早期开裂等。在确定施工方案时应考虑以下几个原则:针对转换层的自重和施工荷载较大的特点,应进行模板支撑体系的设计。为防止新浇混凝土的温度裂缝,对大体积转换层,混凝土施工时应采取措施减小混凝土水化热。针对钢筋骨架的高度大,配筋多,转换层的跨度和承受的荷载大的情况,施工时应采取措施,保证便于钢筋的布置和钢筋骨架的稳定。设置模板支撑系统后,应对转换梁及其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。
3、转换层施工技术
模板工程。在建筑施工过程中常常要运用到模板支撑方式,但在使用过程中需要对一些因素给予重视,主要涉及到的因素包括了:维护转换层混凝土的质量达到要求,结构设计必须与模板支撑体系互相配合使用。高大模板的施工必须能够达到安全标准,在材料选用过程中尽量降低工程的资本消耗。设置立杆的时候,一定要按照标准开展,一方面建筑结构可以达到对应的要求。处理边对应的900mm的高混凝土的情况下,只有很好的完成浇筑,其才会与梁底支撑系统予以紧密地结合之后,展现理想的功效,转换层对应的荷载也才能够被很好的支撑。
绑扎与制作钢筋。对于高层建筑里面的转换层,钢筋是一个最为主要的材料,施工的主要形式为绑扎与钢筋制作。施工进行的时候,首先安置U形钢支架到钢筋沿体的周边,距离应该是固定的,据此一方面,钢筋整体对应的垂直度可以得到有效的保证,另外一方面外部可以获得一定厚度的保护层,此外,还能够很好的对绑扎予以定位,并且达到稳定的追求。绑扎的实施一定要遵照相关的要求和规范开展,捆绑钢筋的时候,也要按顺序的科学展开:U形支架予以很好的架设,开口对应的底箍予以放置、进行牢固的绑扎,内开口箍的具体放置,自中间逐步地向两边进行水平主筋的具体放置、予以牢固的绑扎,水平开口箍被从两侧予以很好的插入。可以说工艺的严格遵守,是施工质量得到保证的具体要求。
对混凝土予以具体施工的时候要遵照的具体工艺。原材料:①水泥:耐久性和强度要符合具体的标准,选材的时候矿渣水泥和火山灰水泥这两种种低热的材料要得到很好的选择,如何水泥不合格的话,禁用,否则质量方面就会受到很大的影响。②骨料:选择骨料的时候,卵与碎石的使用就能够达到需要的标准,结合连续的有效配置,标准需求可以得到更好的保证。在选料时应该保证骨料的最大粒径在钢筋最小净距的3/4以内。使用泵送混凝土过程中应该采取相应的措施对混凝土的可泵性和控制增加水泥用量进行有效控制。在选择骨料时必须要排除有机杂质的存在,且将含泥量控制在1%以内。细骨料一般采用粗砂或中砂,且保证含泥量在3%以内。使用泵送混凝土过程中要保证粗细率在2.6-2.8之间为最佳。在混凝土配制过程中需要减少水泥时可适当添加粉煤灰代替,通常需掺入水泥用量10%的粉煤即可。
防裂措施。梁核心处的温度要想得到有效的降低,就需设两套水箱和循环降温管到梁中,设置的时候沿竖向进行,管理有25毫米,两套之间的间距要保持在50厘米,对混凝土予以升温的时候,混凝土对应的内部热量就会在最大程度上被带走,内部的温度被降低。掺杂
14.75%的粉煤灰将水泥替换掉,这样水化热和水灰比就可被降低,和易性得到很好的提升。缓凝剂的掺入,水化热在被降低的同时,峰值到来的时间也被推迟了。为控制内外温差,降低散发速度,铺设塑料薄膜(共两层)到侧模与梁底模的外面,共同作梁底面,并且演变成为侧面对应的保温层。
4、高层建筑转换层结构施工的几点建议
对截面尺寸较大的转换构件宜按大体积混凝土组织施工。在进行转换结构截面承载力计算和挠度验算时,还需考虑转换结构混凝土徐变、收缩的影响及大体积混凝土的水化热问题。
转换结构的自重以及施工荷载较大,必须对其模板支撑方案进行设计以保证支撑系统有足够的强度和稳定性。搭设支撑时,要求上、下层支撑在同一位置,以保证荷载的正确传递。
当转换结构下层空间高度较大,难以设置脚手架支撑时,一是可采用转换结构采用内埋型钢(或钢结构)的办法,型钢(或钢结构)可用来支承浇捣混凝土时所需的模板和脚手架,以确保模板和脚手架不致走动。二是采用叠合梁原理将转换梁(板)混凝土分两次浇筑,即采用一次形成的钢筋混凝土梁(板)支承第二次浇筑的混凝土和施工荷载,形成叠合梁(板),以解决大梁(厚板)的施工荷载的传递问题。
由于转换结构承托的竖向荷载较大,预应力钢筋的用量较多,要采取措施防止张拉阶段预拉区开裂或反拱过大,可采取择期张拉技术或分阶段张拉技术,即待转换结构上部施工数层之后再张拉预应力或分期分批张拉预应力钢筋以平衡各阶段荷载的预应力技术。采用择期张拉的预应力技术在张拉之前转换结构下的支撑必须加强。
5、结语
转换层由于具有可以提供较大的室内空间和为高层建筑物提供大的出入口的优点,在现代建筑中得到广泛应用。但结构转换层的施工难度大,大体积混凝土施工技术要求高,在结构设计时,应综合考虑转换结构的施工支模方案,建立符合实际的力学分析模式,达到设计和施工的统一。本工程采用了上述措施后,工程结构施工效果良好,经过两年的时间观察是安全可靠的。
参考文献:
[1]赵新兵.高层建筑大梁式转换层施工技术工程实例[J].深圳土木与建筑.2009(01)
关键词:高层建筑;给水排水;优化方案;方案设计;建筑工程
高层建筑给水排水的设计不同于多层建筑,设计者给出设计方案前,要充分考虑到高层建筑层高、实用、美观等因素对给排水的影响,并且要对给排水的施工进行合理规划,提高施工质量的同时要保证高层建筑的整体美观效果。随着国民经济水平不断提高,人们对居住环境和质量的要求也随之不断升高,因此建筑施工各单位不仅要适应社会发展需求,还要保证在高层建筑的实用性、功能性、美观等多种性能。尤其在给排水的设计施工方面,由于高层建筑的主体结构、框架多采用框剪或筒形结构,所以给排水设计施工带来极大不便,如何优化高层建筑给排水的设计施工是现阶段施工单位亟待解决的问题,并针对难点积极探求优化方案。
1高层建筑给水排水工程的施工重点及特点
由于高层建筑给水排水工程分为给水系统、排水系统、热水系统及消防系统四个部分,所以在高层建筑室内的给水、排水设备较多,穿插管线种类多种多样,就现阶段建筑行业的给水排水施工技术来说,并没有具体的可行性指标和操作规范予以支持,因此在施工过程中,人为操作主观意识较强,施工工序杂乱无章,无法保证施工质量。另外,现行的高层建筑给水排水技术与实际施工要求产生脱节现象,随着国民经济水平日新月异的变化,高层建筑的给水排水技术不再是单纯地解决居民的供水和排水问题,而要结合消防安全技术和自动化技术,不断更新设计理念,将节水、节能的建筑设计理念引入到高层建筑给水排水设计和施工中,在施工过程中加强施工管理,合理利用新型环保材料,严格规范施工技术操作,在提高施工质量和效率的基础上,保证建筑的给水排水系统正常、安全运行。由于高层建筑本身具有的多层、多功能、多设备等特性,在给水排水工程的施工过程中具有以下五方面特点:第一,给水排水量相对较大。由于高层建筑的使用面积较大,容纳的居住人数较多,所以居民所需的用水量和日常生活产生的污水量较大,一旦管道拥堵或是损坏,势必会造成供水系统和排水系统发生故障,影响居民生活质量,甚至危及整栋建筑的供水系统和排水系统,导致大范围的停水,给居民的生活带来极大不便,因此建筑施工单位要尤其注意给水排水系统的日常维护工作;第二,施工单位为提高建筑的实用性,在施工过程中增设了多种使用功能,再加上繁多的管线穿插纵横在建筑室内,居民使用家电时会使电压过大而发生线路短路,给居民正常生活埋下安全隐患,稍有不慎就会发生火灾,而且在高层建筑中人员疏通起来较为困难,后果不堪设想,所以建筑施工在进行给水排水施工时要结合消防给水技术和防火材料的使用,确保高层建筑的安全性能;第三,消防系统的技术压力较大,以往设计的供水区域只有一个,易使管道和相关附件发生损坏,影响给水、排水系统的正常使用,因此设计人员在进行给水、排水系统的设计过程中,应采用竖向分区的方法,从而降低消防系统的静水压力,保证给水、排水系统安全、畅通运行;第四,由于高层建筑的给水排水量较大,施工单位通常会选用较多、较长的排水管道,增加管道水流压力,并且压力波动性较强,更容易造成给水、排水系统的不稳定,所以施工单位在选择排水管道材料时,应尽量采用机械强度较大的、接口柔韧性较好的材料或是专用通气管排水系统和新型单立管道,以减缓管道中的压力波动,强化给水、排水系统的使用性能;第五,由于高层建筑的给水排水设备较多,运行时产生的噪音也会随之增多,建筑施工单位必须要充分考虑到管道降噪问题,利用相关防震和降噪技术,在保证系统正常运行的同时为居民提供优质、舒适的居住环境。
2高层建筑中常见的给水排水方法
2.1气压罐式给水
气压罐式给水方法主要通过离心水泵和气压罐设备的协同工作来完成给水。气压罐的工作主要依靠罐内的空气不断压缩进行储水和调节供水量,一旦罐内的水压达到一定高度,离心水泵就会软启动和循环启动水泵机组,最终完成供水。这种给水方法无需水箱和水塔,不仅可以自动控制给水量,便于管理,并且由于气压罐的密封效果较好,可以防止罐内水资源不受污染,更能减少建筑工程的施工成本。但是在气压罐给水过程中,常常会出现因供水压力过大而引起的压力波动,而且它的储水量有限,必须要频繁启动才能满足供水需求量,所以势必会增加设备维修成本,从而缩短设备的使用寿命。
2.2高位水箱式给水
高位水箱给水方法主要利用离心水泵和水箱两个部分进行给水,根据以往的使用经验大致可以分为并联式给水、串联式给水、减压水箱式给水和减压阀式给水四种方法。它的主要作用是调节供水区的储水量、供水和水压,相比气压罐式给水方法来讲,虽然储水量也有一定限制,其优势是不需要频繁启动相关设备,因此建设成本和维修费用也相对较少,缺点也密封性较差,水质容易受到外界环境的影响而受到污染,且由于水箱占地面积较大,会增加建筑投资费用。
2.3减压分区式给水
减压分区式给水主要依靠减压阀和各个供水区的减压水箱的工作实现减压给水的目标。在相关设备运行过程中,离心水泵会降水直接输送到顶层供水区的水箱中,利用减压阀将水由上至下的输送到各个供水区的水箱中,且各水箱之间可以进行自动减压,一方面减少了占地面积;另一方面给水相对稳定、可靠,但也存在一些问题,例如下层供水区的供水压力较弱,增加了离心水泵的使用率。
2.4变频水泵式给水
变频水泵式给水是一种利用单片机、变频技术和水泵机组相结合而构成的给水技术,其作用是可以自行调节水压和水流量,并且不需要水箱。这种方法可以根据各个供水区的用水量自行调整相关设备的运行速度且占地面积较小,不仅延长了相关设备的使用寿命,更加有利于后期维修与管理工作。但是这种方法所使用的设备价格相对较高,大大增加了建设成本,特别是变频器,不仅价格较贵,还容易受到外部环境的影响,造成变频器的损坏,从而影响设备正常运行。由此可见,每一种方法都有各自的优势和劣势,需要设计人员在施工设计阶段结合高层建筑特点和施工要求对给水排水方法进行调整,针对在施工过程中易出现的情况和问题,调节设计方案的优化措施,以全面保证给水排水系统的安全、畅通运行,从而优化居民的生活质量和居住环境。
3高层建筑给水排水的优化设计方案
通过对高层建筑给水排水方法及施工特点的分析,高层建筑的给水排水系统的设计必须要进行优化和改善,以切实保证高层建筑给水排水系统的安全、畅通运行,因此笔者建设性地提出了以下三点高层建筑给水排水设计方案的优化措施,具体包括:第一,在进行给水排水系统的设计过程中,要采用分建供水区,并且这些供水区要共用供水管道,以减少设备的占地面积,减少施工成本。在水污染问题上,可以通过分别设置生活供水区和消防供水区来尽量减少水质污染的问题,施工单位应特别注意管道网络的铺设,并且结合管道施工的特性,提高管道的质量和使用性能,合理规划相关设备的设置;第二,针对建筑室内卫生间易出现渗水、漏水的问题,施工单位应加强建筑地面防水性能,合理设计厨具、洗脸池、淋浴器等家具家电的位置摆放,采用节能型附件和技术,例如充气式水嘴、真空节水技术,不仅起到节约水资源的作用,还可以有效提高设备的排污功能。在施工过程中,设计人员应尤其注意相关设施的位置规划要符合居民的基本生活需求以及排水管道的网络化铺设要尽量保证顺畅、安全且科学合理,避免管道位置与室内生活器具的位置相互冲突,从而为居民提供既舒适又实用的居住环境;第三,在施工设计阶段,设计人员要考虑到高层建筑整体的美观效果,由于排水管道通常设置在建筑外墙内,很容易影响建筑的视觉美感效果,因此施工人员在进行室内施工时,应该尽量将卫生间的位置设置在建筑的低地势处以及空调摆放处要设置排水管,并且要尽量保证建筑的室内和室外的整体美观效果,这样不仅可以便利居民的日常生活,更加满足高层建筑的实用性、美观、安全性等多方面性能的要求。
4结语
此外,合理设计给水排水系统和消防系统对高层建筑整体性能有着重要的意义。相对于多层建筑来讲,高层建筑给水排水工程的施工难度较大,对供水量、排水量的要求较高,所以对施工单位来说,发现问题解决问题,不断优化设计方案,才能有效提高给水排水系统的运行效率,从而实现高层建筑优化各方面性能的目的。随着国家经济飞速发展,建筑业的市场竞争越发激烈,在高层建筑给水排水工程的问题上,只有积极探索设计方案的优化措施,进行技术革新,才能在激烈的建筑业市场中立于不败之地,从而促进建筑业长久、可持续性发展。
参考文献
[1]袁成华.试论高层建筑给水排水工程的优化设计[J].城市建设理论研究(电子版),2014,(16).
[2]周盼.试论高层建筑给水排水工程的优化设计[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(13).
[3]夏远.高层建筑给水排水工程的设计优化研究[J].城市建设理论研究(电子版),2015,5(12).
关键词:高层建筑天然地层地基
中图分类号:TU97文献标识码:A文章编号:
工程概况
拟建场地位于西安市经济技术开发区凤城九路与明光路十字东北角。小区共18栋高层,剪力墙结构。一期9栋,7栋高层住宅采用天然地基基础,层数26层,高度78.3m,基础,2栋商业办公采用灌注桩基础,高度99.6m。根据一期27层高层建筑砂层采用天然基础成功经验,二期33层高层住宅经专家论证,亦可采用天然地基,基础形式为筏基,埋深为-10m,基底压力500KN/。
地质条件
场地地形基本平坦,地貌单元属渭河一级阶地。场内未发现不良地质,场地稳定,适宜建筑。水位标高介于367.25m~365.51m,潜水类型。地层自上而下结构分层如下:
素填土:黄褐色,以粉质粘土为主,含少量砖渣,层厚0.2~2.3m。
黄土状土:褐黄色,呈中密状态,层厚3.4m~7.8m。
细中砂:浅黄,中密,中砂、细砂互层,矿物成分以石英、长石为主。层厚3.5m~6.5m.
中粗砂:灰黄,密实、饱和。层厚6.4m~12.3m。
粉质粘土:灰褐~灰色,可塑,饱和。颗粒成分以长石、石英,含少量砂砾。层厚0.5m~5.8m.。
中砂:灰色,密实,饱和,含少许云母片,层厚8.8m~14.3m.
中砂;灰色,密实,饱和,含少许云母片,含少量圆砾颗粒,层厚15m~22m.
中砂:灰色,密实,饱和,含云母片,砂砾纯净,均匀,层厚11.4m~16.3m
粉质粘土:深灰,可塑,饱和,层厚1.4m~6.1m.
中砂:灰色,密实,饱和,砂砾纯净,均匀,本次勘察未钻透此层,最大钻探深度80.2m.
地基土承载力特征值
根据土的分析实验及原位测试结果综合评价,各层地基土承载力特征值fak建议按下表采用
地基土承载力特征值fak建议表
地基基础方案
二期住宅楼均为33层建筑,基底压力(标准组合值)为600kpa,基础埋置深度-10.2m,基础底面位于细中砂层上部,下卧层为中粗砂层和粉质粘土层。根据本项目一期工程27层建筑采用细中砂用作天然地基的成功经验。地基承载力设计值经深度修正后亦可满足基底压力要求,采用天然地基在方案在承载力方面是可行的,但定要保证地基的均匀性。甲方为了进一步验证方案可行性,组织西北地区的勘察大师西北综合勘察院研究院顾问总工林在贯、等几位地基专家以及勘察单位、设计单位设计总工进行现场专家论证,论证结果天然地基方案成立,承载力特征值以实际静载荷实验结果为准,承载力经深度修正后可满足基底压力要求。
载荷试验在已开挖后的基坑
底部进行,为避免机械开挖
对地基底土层的影响,试验
时采用人工再开挖0.3m深度,
将压板置于细中砂③层顶部,
压板底部利用砂层找平。采用压板面积5000cm2,相应压板直径为79.8cm。图2载荷试验P-S曲线
试验采用堆载法,堆载总重约50余吨;堆重完成后,采用慢速法表,板侧对称安放,采用人工测读,终止加荷条件,选择为下列情况之一,
a承压板周围的土体明显侧向挤出:
b沉降量急剧增大,荷载~沉降(~s)曲线出现陡降;
c在某级荷载作用下,24小时内沉降速率不能达到稳定;
d沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.06
e加荷至设计要求的终止压力1000kPa。
3.2试验成果
1)试验曲线(p~s曲线和s~1gt曲线)依现场试验资料整理的浅层平板载荷试验成果图(p―s曲线)图2。依曲线和试验数据可见,在加荷范围内,曲线圆滑、平缓,未见明显的比例
界限,也未出现极限荷载,因而参考《建筑地基基础设计规范》附录C中C.0.6条第3款“当压板面积为0.25~0.50m2,可取s/b=O.01~0.015所对应的荷载,但其值不应大于最大加载量的一半”可确定为承载力特征值的规定,取试验点S1、S2、S3处地基土在500kPa下,对应压板沉降量分别为:5.88mm,8.99mm,8.52mm。
由上表可见,选取500为地基承载力特征值时,S2、S3点处的静载试验s/b值已大于0.010,说明细中砂层仍一定的不均匀性。鉴于载荷试验压板面积有限,压板下的荷载的传递影响深度仅为1.0d~1.8d,同时考虑实际建筑物的基础尺寸效应及荷载传递深度要大的多,因而对直接持力地基细中砂层的地基承载力特征值宜以多种测试方法综合确定。最终勘察单位提出的地基承载力特征值见表2.
各主要土层物理力学性质指标
采用现场原位测试及室内土工试验测试各主要地基土层物理力学性质指标见表2
由图1及表2可见,地层中上部的黄土状土及中部粉质粘土层为中压缩性土层,各层砂层呈中密~密实状态,砂层厚度大,分布均匀,地质无软弱夹层,地质条件良好。
天然地基可行性分析
按埋深条件,地基基础直接持力层为细中砂层,此层承载力特征值为320kpa,经深度修正后,细中砂层可满足上部荷载的要求,下卧层验算亦满足要求,因此天然地基方案具有可行性。
沉降观测结果
以13#楼为例,建筑主体结构施工至地面以上时,布设沉降监测点6个,委托沉降观测单位西安建筑科技大学建筑勘察研究所对小区各楼进行系统沉降观测工作。13#楼工程于2013年1月封顶,截止主体封顶,观测点1~6点总沉降量分别为-12.36、-11.91、11.04、-15.94、-11.65、-10.52。沉降观测数据绘制成沉降图4。
从沉降观测结果显示,当主体封顶时各观测点的沉降量介于-10.52~-15.94mm,基础沉降基本均匀,相邻观测点差异沉降小,符合《建筑变形测量规范》(JGJ-2007)的相关规定,但建筑沉降还未趋于稳定,根据经验,一般高层建筑沉降会在3―5年后渐趋于稳定,最终的沉降量为主体封顶时的2―3倍,因此预估该建筑的最终沉降量为40~50mm。
7结语
综合以上所述,在西安市北郊地区同类地质条件下,对高层建筑采用天然地基是可靠的,也是可行的。相比以往对高层建筑采用水下钻孔灌注桩基础或CFG长螺旋压灌桩复合地基而言,天然地基方案最大发挥了地基土的承载力潜力,不但使基础施工工期缩短,同时取
得了明显的经济效益。在施工中不用排污或产生噪音,保证了施工现场文明,因而也相应取得了一定的社会效益。
依据标准及参考文献:
绿城广场北区(一期)工程位于新疆乌鲁木齐市河南东路,东邻红光山公务员小区、南邻百合公寓三期(南区)、西临河滩公路、北与红光山大酒店相望。
绿城广场一期1#A、1#B座2栋写字楼组成。1#楼A座、B座两栋建筑结构形式相同,1#A、1#B楼建筑单体主体平面呈长方形,长45.4m,宽40m,地下三成,地上39层,标准层高4.9m,核心筒基底标高-12.9m,建筑檐口标高173.7m,两栋楼建筑面积141648m2。
二.工程施工方案特点
2.1工程特点
工程采用矩形钢管混凝土柱、钢梁框架―钢支撑双重抗侧力结构体系和钢―混凝土组合楼盖。采用中心支撑和偏心支撑共同组成抗侧力支撑体系。
主体结构施工阶段以装配式钢结构安装为主,其主要工作内容为钢柱、钢梁、支撑及楼层板安装;土建工程的主要工作是为装配式钢桁架楼承板上层钢筋穿筋绑扎,混凝土浇筑;
钢结构安装以每节柱为安装单元,每节柱对应为二~三层楼层高度,在安装过程中,首先将钢柱、钢梁安装完成并形成稳定刚性单元体系,其次校正焊接钢柱钢梁,再铺设装配式自承钢桁架楼承板、浇筑混凝土等工序。分项各项工作完成后才可进行外悬挑防护的搭设,否则将无法进行外防护架的搭设作业。
每节钢柱分段分节高度较高
每节钢柱分段长度9-12m,相对应2-3层楼层高度,在交叉作业中每幢楼每节柱子吊装、校正需2天左右的时间,即安装速度快于脚手架搭设速度。外脚手一次搭设速度赶不上钢柱吊装速度,即一次搭设高度不超过两个步距约3.6m(搭设围护完成需1~2天)远低于钢柱9-12m的安装高度,脚手架一次搭设的上层操作面始终低于钢结构实际安装操作作业面,对钢柱吊装过程安全防护起不到切实的防护作用。
钢柱安装
钢柱吊装机械采用塔吊垂直吊装,吊装作业时要求具备作业面开阔,视野开阔且周围无易被钢柱碰撞和易挂带物,即脚手架不能高于钢结构吊装作业面。
钢柱对接口均在相应楼层面以上1.3m处,在对接口两侧面有4块连接板,当钢柱就位后采用双夹板穿高强螺栓把钢柱固定,作业人员站在相应自承式钢桁架楼承板上即可进行操作。搭设临边防护栏杆可以防止临边坠落问题,安全有保障。
钢梁安装
钢梁吊装机械采用塔吊垂直吊装,当钢柱吊装初校后,可吊装钢梁,作业人员顺钢柱上爬梯上至相应的钢梁位置处,作业时挂好安全带,配合防坠器和安装吊笼等安全措施进行高空安装钢梁。在外立面吊装钢梁时配合多道外悬挑防坠挑网是可以保证作业人员安全的,安全有保障。
预制装配式钢筋桁架楼承板铺设
预制装配式钢筋桁架楼承板具有承重、水平防护和模板等多重功能,在楼承板铺设前,临边、洞口搭设防护栏杆。作业人员在相应的楼层上作业,安全有保障。预制装配式钢筋桁架楼承板铺设工程图示如下:
钢筋绑扎
钢筋绑扎是在楼承板铺设完毕后进行,即完全在相应的楼层板上作业,安全作业有保障。
混凝土浇筑
混凝土浇筑采用地泵一泵到顶的浇筑方式,临边浇筑混凝土时,事先已做好临边防护,配合外立面防坠挑网,作业人员安全有保障。
外立面无砌体结构
本工程为写字楼工程,外立面为装配式全玻幕墙,安装幕墙时在屋顶安装吊篮装置由上而下进行幕墙施工作业,不需要搭设施工作业脚手架。
建筑外立面安全防坠防护
钢结构吊装过程中在外立面临边作业时需考虑人员防坠落问题,为此,在外立面搭设型钢悬挑挑架硬防护,在各硬防护之间每隔约10-15m左右的距离挂设两道软防护网,再配合临边洞口防护措施,作业人员安全有保障。
2.2工程防护方案的确定
针对本工程的以上特点,为了确保该工程的施工作业人员安全及防护的可靠性,并达到安全规范要求,安全防护方案采用硬防护和软防护相结合的安全防护措施,采取以下步骤进行实施:
(一)传统建筑的安全防护
裙楼安全防护:本工程基础室外土方回填后,地下室至二层顶板采用双排脚手架防护措施,主要针对一至二层进行安全防护,双排脚手架防护至主体工程竣工验收后,在装饰装修工程前拆除完毕。
(二)新型建筑工业化钢结构写字楼的安全防护
(1)主楼安全硬防护:在1#A、1#B分别在四层、十七层、二十七层楼板上沿建筑物外墙采用型钢悬挑脚手架进行防护,共设三道;
(2)主楼安全软防护:在1#A、1#B分别在七层、十层、十三层、十五层、二十层、二十三层、二十五层、三十层、三十三层、三十六层楼板上沿建筑物外侧采用悬挑钢管式挑架,共设十道;
(4)室内主体工程施工安全防护:本工程钢筋砼楼板均为预制装配式钢筋桁架楼板,根据结构说明施工要求,楼面混凝土浇筑前,需在钢次梁和楼承板下设有足够刚度的临时支撑,梁跨度L>9m时增设一个支撑点,当楼承板跨度≥3.2m时,需在板下设一道通长的平板支撑,楼板混凝土浇筑时,严禁混凝土堆载。当跨度大于3m时,设置Φ48钢管立管支撑一道。
三.建筑外立面防护方案做法
3.1外悬挑防护平面、立面布置图
3.2、悬挑式硬防护做法
(1)悬挑材料:16号工字钢;工字钢悬挑梁间距:3M。竹架板:单层层铺设。防火层:在钢架板上铺设0.5厚镀锌钢板。临边防护:1.5M高。
(2)搭设顺序
型钢悬挑脚手架搭设顺序:楼层设置预埋件安装及固定工字钢设置第一道大横杆设置第二道大横杆设置第三道大横杆设置水平小横杆设置立杆设置立杆水平杆三道铺设脚手板铺设镀锌钢板立杆防护张挂安全网验收架体。
(3)搭设施工工艺
1)先制作工字钢悬挑梁,将工字钢上表面的脚手架底座焊接牢固。
2)在工字钢悬挑层的下一层,工字钢的正下方梁中央预埋不小于φ16的钢筋,穿过尺寸200×200mm2的垫块,作为工字钢斜撑底座。
3)在悬挑层将悬挑梁锚固筋预埋到梁板内,然后浇注梁板混凝土,待混凝土强度达到10MPa后,再进行工字钢悬挑梁安装,在混凝土强度达到15Mpa后才能逐步施加脚手架荷载。
4)工字钢悬挑梁做法见图(图中未注明尺寸单位均为mm,下同)。
硬防护悬挑节点做法一
悬挑梁构造示意图
1.钢筋2.钢管3.工字钢4.底座垫板
5)工字钢锚固示意图
工字钢锚固示意图
1.钢筋混凝土2.锚固筋3.板底筋4.工字钢悬挑梁
注:锚固筋锚固深度不宜小于10mm。
6)工字钢悬挑梁安装完毕后,即搭设钢管斜撑,并在斜撑上部靠近工字钢处设置水平连接钢管,以增强架体整体的整体性。
工字钢悬挑架每一悬挑段不超过3m。
3.3主楼安全软防护
本工程主体施工阶段在1#A、1#B楼的七层、十层、十三层、二十层、二十三层、三十层、三十三层、三十六层楼板上采用悬挑钢管式挑架,悬挑钢管式挑架共设九道;2#A、2#B、6#的七层、十层、十三层、二十层、二十三层楼板上采用悬挑钢管式挑架,悬挑钢管式挑架共设五道。
3.3.1柔性防护的安装步骤:
(1)柔性防护平面布置图(局部显示)
(2)柔性防护挑网在楼层中进行组装,组装步骤一
(3)柔性防护挑网在楼层中进行组装,组装步骤二
(4)柔性防护挑网在楼层中进行组装,组装步骤三
三.方案安全验算
该方案的受力构件为工字钢,若工字钢能
2)工字钢挑梁强度计算
计算简图
导荷说明:
梁间距为3m
荷载:除自外,还有竹篾板和钢管铺在上面,取30kg/m²,
转化为线荷载:3x10x3/1000=0.9KN/m(不包括自重)
活载:设计为防止人坠落,计算人重100kg,且考虑2.0的动力系数;并考虑50kg/m²施工荷载;
均布活载:50x10x3/1000=1.5KN/m
集中荷载:100x10x2.0/1000=2KN;
其他荷载:不考虑。
荷载简图如下:
计算结果:如下图所示
结论:所选方案满足要求。
(2)悬挑型钢硬防护棚说明
依据《建筑施工安全检查标准JGJ59-2011》3.8.3条悬挑钢梁“钢梁锚固端长度不应小于悬挑长度的1.25倍”。该工程的硬防护棚采用7m长16#工字钢,现场该防护棚工字钢悬挑长度为3M,锚固长度4m,满足规范要求。该悬挑式硬防护棚荷载为竹架板和端部1.5M高的临边防护架杆(钢管)的重量,以及承受高空坠落物的冲击力。
四.结语
建筑钢钢架结构高层超高层外立面防护方案,力求力学模型简单,安拆方便,安全、经济、适用。该方案的作用:防止作业人员在建筑外立面施工过程中防止作业人员坠落。
安全是建筑工程施工中最终要的一个环节,安全方案是纲领、措施是保障,安全技术方案是有效的保证安全和降低成本的重要举措。特别是在钢结构施工作业过程中,方案是否适用、措施是否得当,是管理过程管理的基础。
参考文献
《扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011
《悬挑式脚手架安全技术规程》-DGTJ-2002-2006
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《热轧型钢》GB/T706-2008
高层钢框架结构施工建筑外立面临边防坠方案
刘育杰
浙江杭萧钢构股份有限公司浙江311232
中图分类号:TU74文献标识码:A
一.工程概况
绿城广场北区(一期)工程位于新疆乌鲁木齐市河南东路,东邻红光山公务员小区、南邻百合公寓三期(南区)、西临河滩公路、北与红光山大酒店相望。
绿城广场一期1#A、1#B座2栋写字楼组成。1#楼A座、B座两栋建筑结构形式相同,1#A、1#B楼建筑单体主体平面呈长方形,长45.4m,宽40m,地下三成,地上39层,标准层高4.9m,核心筒基底标高-12.9m,建筑檐口标高173.7m,两栋楼建筑面积141648m2。
二.工程施工方案特点
2.1工程特点
工程采用矩形钢管混凝土柱、钢梁框架―钢支撑双重抗侧力结构体系和钢―混凝土组合楼盖。采用中心支撑和偏心支撑共同组成抗侧力支撑体系。
主体结构施工阶段以装配式钢结构安装为主,其主要工作内容为钢柱、钢梁、支撑及楼层板安装;土建工程的主要工作是为装配式钢桁架楼承板上层钢筋穿筋绑扎,混凝土浇筑;
钢结构安装以每节柱为安装单元,每节柱对应为二~三层楼层高度,在安装过程中,首先将钢柱、钢梁安装完成并形成稳定刚性单元体系,其次校正焊接钢柱钢梁,再铺设装配式自承钢桁架楼承板、浇筑混凝土等工序。分项各项工作完成后才可进行外悬挑防护的搭设,否则将无法进行外防护架的搭设作业。
每节钢柱分段分节高度较高
每节钢柱分段长度9-12m,相对应2-3层楼层高度,在交叉作业中每幢楼每节柱子吊装、校正需2天左右的时间,即安装速度快于脚手架搭设速度。外脚手一次搭设速度赶不上钢柱吊装速度,即一次搭设高度不超过两个步距约3.6m(搭设围护完成需1~2天)远低于钢柱9-12m的安装高度,脚手架一次搭设的上层操作面始终低于钢结构实际安装操作作业面,对钢柱吊装过程安全防护起不到切实的防护作用。
钢柱安装
钢柱吊装机械采用塔吊垂直吊装,吊装作业时要求具备作业面开阔,视野开阔且周围无易被钢柱碰撞和易挂带物,即脚手架不能高于钢结构吊装作业面。
钢柱对接口均在相应楼层面以上1.3m处,在对接口两侧面有4块连接板,当钢柱就位后采用双夹板穿高强螺栓把钢柱固定,作业人员站在相应自承式钢桁架楼承板上即可进行操作。搭设临边防护栏杆可以防止临边坠落问题,安全有保障。
钢梁安装
钢梁吊装机械采用塔吊垂直吊装,当钢柱吊装初校后,可吊装钢梁,作业人员顺钢柱上爬梯上至相应的钢梁位置处,作业时挂好安全带,配合防坠器和安装吊笼等安全措施进行高空安装钢梁。在外立面吊装钢梁时配合多道外悬挑防坠挑网是可以保证作业人员安全的,安全有保障。
预制装配式钢筋桁架楼承板铺设
预制装配式钢筋桁架楼承板具有承重、水平防护和模板等多重功能,在楼承板铺设前,临边、洞口搭设防护栏杆。作业人员在相应的楼层上作业,安全有保障。预制装配式钢筋桁架楼承板铺设工程图示如下:
钢筋绑扎
钢筋绑扎是在楼承板铺设完毕后进行,即完全在相应的楼层板上作业,安全作业有保障。
混凝土浇筑
混凝土浇筑采用地泵一泵到顶的浇筑方式,临边浇筑混凝土时,事先已做好临边防护,配合外立面防坠挑网,作业人员安全有保障。
外立面无砌体结构
本工程为写字楼工程,外立面为装配式全玻幕墙,安装幕墙时在屋顶安装吊篮装置由上而下进行幕墙施工作业,不需要搭设施工作业脚手架。
建筑外立面安全防坠防护
钢结构吊装过程中在外立面临边作业时需考虑人员防坠落问题,为此,在外立面搭设型钢悬挑挑架硬防护,在各硬防护之间每隔约10-15m左右的距离挂设两道软防护网,再配合临边洞口防护措施,作业人员安全有保障。
2.2工程防护方案的确定
针对本工程的以上特点,为了确保该工程的施工作业人员安全及防护的可靠性,并达到安全规范要求,安全防护方案采用硬防护和软防护相结合的安全防护措施,采取以下步骤进行实施:
(一)传统建筑的安全防护
裙楼安全防护:本工程基础室外土方回填后,地下室至二层顶板采用双排脚手架防护措施,主要针对一至二层进行安全防护,双排脚手架防护至主体工程竣工验收后,在装饰装修工程前拆除完毕。
(二)新型建筑工业化钢结构写字楼的安全防护
(1)主楼安全硬防护:在1#A、1#B分别在四层、十七层、二十七层楼板上沿建筑物外墙采用型钢悬挑脚手架进行防护,共设三道;
(2)主楼安全软防护:在1#A、1#B分别在七层、十层、十三层、十五层、二十层、二十三层、二十五层、三十层、三十三层、三十六层楼板上沿建筑物外侧采用悬挑钢管式挑架,共设十道;
(4)室内主体工程施工安全防护:本工程钢筋砼楼板均为预制装配式钢筋桁架楼板,根据结构说明施工要求,楼面混凝土浇筑前,需在钢次梁和楼承板下设有足够刚度的临时支撑,梁跨度L>9m时增设一个支撑点,当楼承板跨度≥3.2m时,需在板下设一道通长的平板支撑,楼板混凝土浇筑时,严禁混凝土堆载。当跨度大于3m时,设置Φ48钢管立管支撑一道。
三.建筑外立面防护方案做法
3.1外悬挑防护平面、立面布置图
3.2、悬挑式硬防护做法
(1)悬挑材料:16号工字钢;工字钢悬挑梁间距:3M。竹架板:单层层铺设。防火层:在钢架板上铺设0.5厚镀锌钢板。临边防护:1.5M高。
(2)搭设顺序
型钢悬挑脚手架搭设顺序:楼层设置预埋件安装及固定工字钢设置第一道大横杆设置第二道大横杆设置第三道大横杆设置水平小横杆设置立杆设置立杆水平杆三道铺设脚手板铺设镀锌钢板立杆防护张挂安全网验收架体。
(3)搭设施工工艺
1)先制作工字钢悬挑梁,将工字钢上表面的脚手架底座焊接牢固。
2)在工字钢悬挑层的下一层,工字钢的正下方梁中央预埋不小于φ16的钢筋,穿过尺寸200×200mm2的垫块,作为工字钢斜撑底座。
3)在悬挑层将悬挑梁锚固筋预埋到梁板内,然后浇注梁板混凝土,待混凝土强度达到10MPa后,再进行工字钢悬挑梁安装,在混凝土强度达到15Mpa后才能逐步施加脚手架荷载。
4)工字钢悬挑梁做法见图(图中未注明尺寸单位均为mm,下同)。
硬防护悬挑节点做法一
悬挑梁构造示意图
1.钢筋2.钢管3.工字钢4.底座垫板
5)工字钢锚固示意图
工字钢锚固示意图
1.钢筋混凝土2.锚固筋3.板底筋4.工字钢悬挑梁
注:锚固筋锚固深度不宜小于10mm。
6)工字钢悬挑梁安装完毕后,即搭设钢管斜撑,并在斜撑上部靠近工字钢处设置水平连接钢管,以增强架体整体的整体性。
工字钢悬挑架每一悬挑段不超过3m。
3.3主楼安全软防护
本工程主体施工阶段在1#A、1#B楼的七层、十层、十三层、二十层、二十三层、三十层、三十三层、三十六层楼板上采用悬挑钢管式挑架,悬挑钢管式挑架共设九道;2#A、2#B、6#的七层、十层、十三层、二十层、二十三层楼板上采用悬挑钢管式挑架,悬挑钢管式挑架共设五道。
3.3.1柔性防护的安装步骤:
(1)柔性防护平面布置图(局部显示)
(2)柔性防护挑网在楼层中进行组装,组装步骤一
(3)柔性防护挑网在楼层中进行组装,组装步骤二
(4)柔性防护挑网在楼层中进行组装,组装步骤三
三.方案安全验算
该方案的受力构件为工字钢,若工字钢能
2)工字钢挑梁强度计算
计算简图
导荷说明:
梁间距为3m
荷载:除自外,还有竹篾板和钢管铺在上面,取30kg/m²,
转化为线荷载:3x10x3/1000=0.9KN/m(不包括自重)
活载:设计为防止人坠落,计算人重100kg,且考虑2.0的动力系数;并考虑50kg/m²施工荷载;
均布活载:50x10x3/1000=1.5KN/m
集中荷载:100x10x2.0/1000=2KN;
其他荷载:不考虑。
荷载简图如下:
计算结果:如下图所示
结论:所选方案满足要求。
(2)悬挑型钢硬防护棚说明
依据《建筑施工安全检查标准JGJ59-2011》3.8.3条悬挑钢梁“钢梁锚固端长度不应小于悬挑长度的1.25倍”。该工程的硬防护棚采用7m长16#工字钢,现场该防护棚工字钢悬挑长度为3M,锚固长度4m,满足规范要求。该悬挑式硬防护棚荷载为竹架板和端部1.5M高的临边防护架杆(钢管)的重量,以及承受高空坠落物的冲击力。
四.结语
建筑钢钢架结构高层超高层外立面防护方案,力求力学模型简单,安拆方便,安全、经济、适用。该方案的作用:防止作业人员在建筑外立面施工过程中防止作业人员坠落。
安全是建筑工程施工中最终要的一个环节,安全方案是纲领、措施是保障,安全技术方案是有效的保证安全和降低成本的重要举措。特别是在钢结构施工作业过程中,方案是否适用、措施是否得当,是管理过程管理的基础。
参考文献
《扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011
《悬挑式脚手架安全技术规程》-DGTJ-2002-2006
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《热轧型钢》GB/T706-2008
高层钢框架结构施工建筑外立面临边防坠方案
刘育杰
浙江杭萧钢构股份有限公司浙江311232
中图分类号:TU74文献标识码:A
一.工程概况
绿城广场北区(一期)工程位于新疆乌鲁木齐市河南东路,东邻红光山公务员小区、南邻百合公寓三期(南区)、西临河滩公路、北与红光山大酒店相望。
绿城广场一期1#A、1#B座2栋写字楼组成。1#楼A座、B座两栋建筑结构形式相同,1#A、1#B楼建筑单体主体平面呈长方形,长45.4m,宽40m,地下三成,地上39层,标准层高4.9m,核心筒基底标高-12.9m,建筑檐口标高173.7m,两栋楼建筑面积141648m2。
二.工程施工方案特点
2.1工程特点
工程采用矩形钢管混凝土柱、钢梁框架―钢支撑双重抗侧力结构体系和钢―混凝土组合楼盖。采用中心支撑和偏心支撑共同组成抗侧力支撑体系。
主体结构施工阶段以装配式钢结构安装为主,其主要工作内容为钢柱、钢梁、支撑及楼层板安装;土建工程的主要工作是为装配式钢桁架楼承板上层钢筋穿筋绑扎,混凝土浇筑;
钢结构安装以每节柱为安装单元,每节柱对应为二~三层楼层高度,在安装过程中,首先将钢柱、钢梁安装完成并形成稳定刚性单元体系,其次校正焊接钢柱钢梁,再铺设装配式自承钢桁架楼承板、浇筑混凝土等工序。分项各项工作完成后才可进行外悬挑防护的搭设,否则将无法进行外防护架的搭设作业。
每节钢柱分段分节高度较高
每节钢柱分段长度9-12m,相对应2-3层楼层高度,在交叉作业中每幢楼每节柱子吊装、校正需2天左右的时间,即安装速度快于脚手架搭设速度。外脚手一次搭设速度赶不上钢柱吊装速度,即一次搭设高度不超过两个步距约3.6m(搭设围护完成需1~2天)远低于钢柱9-12m的安装高度,脚手架一次搭设的上层操作面始终低于钢结构实际安装操作作业面,对钢柱吊装过程安全防护起不到切实的防护作用。
钢柱安装
钢柱吊装机械采用塔吊垂直吊装,吊装作业时要求具备作业面开阔,视野开阔且周围无易被钢柱碰撞和易挂带物,即脚手架不能高于钢结构吊装作业面。
钢柱对接口均在相应楼层面以上1.3m处,在对接口两侧面有4块连接板,当钢柱就位后采用双夹板穿高强螺栓把钢柱固定,作业人员站在相应自承式钢桁架楼承板上即可进行操作。搭设临边防护栏杆可以防止临边坠落问题,安全有保障。
钢梁安装
钢梁吊装机械采用塔吊垂直吊装,当钢柱吊装初校后,可吊装钢梁,作业人员顺钢柱上爬梯上至相应的钢梁位置处,作业时挂好安全带,配合防坠器和安装吊笼等安全措施进行高空安装钢梁。在外立面吊装钢梁时配合多道外悬挑防坠挑网是可以保证作业人员安全的,安全有保障。
预制装配式钢筋桁架楼承板铺设
预制装配式钢筋桁架楼承板具有承重、水平防护和模板等多重功能,在楼承板铺设前,临边、洞口搭设防护栏杆。作业人员在相应的楼层上作业,安全有保障。预制装配式钢筋桁架楼承板铺设工程图示如下:
钢筋绑扎
钢筋绑扎是在楼承板铺设完毕后进行,即完全在相应的楼层板上作业,安全作业有保障。
混凝土浇筑
混凝土浇筑采用地泵一泵到顶的浇筑方式,临边浇筑混凝土时,事先已做好临边防护,配合外立面防坠挑网,作业人员安全有保障。
外立面无砌体结构
本工程为写字楼工程,外立面为装配式全玻幕墙,安装幕墙时在屋顶安装吊篮装置由上而下进行幕墙施工作业,不需要搭设施工作业脚手架。
建筑外立面安全防坠防护
钢结构吊装过程中在外立面临边作业时需考虑人员防坠落问题,为此,在外立面搭设型钢悬挑挑架硬防护,在各硬防护之间每隔约10-15m左右的距离挂设两道软防护网,再配合临边洞口防护措施,作业人员安全有保障。
2.2工程防护方案的确定
针对本工程的以上特点,为了确保该工程的施工作业人员安全及防护的可靠性,并达到安全规范要求,安全防护方案采用硬防护和软防护相结合的安全防护措施,采取以下步骤进行实施:
(一)传统建筑的安全防护
裙楼安全防护:本工程基础室外土方回填后,地下室至二层顶板采用双排脚手架防护措施,主要针对一至二层进行安全防护,双排脚手架防护至主体工程竣工验收后,在装饰装修工程前拆除完毕。
(二)新型建筑工业化钢结构写字楼的安全防护
(1)主楼安全硬防护:在1#A、1#B分别在四层、十七层、二十七层楼板上沿建筑物外墙采用型钢悬挑脚手架进行防护,共设三道;
(2)主楼安全软防护:在1#A、1#B分别在七层、十层、十三层、十五层、二十层、二十三层、二十五层、三十层、三十三层、三十六层楼板上沿建筑物外侧采用悬挑钢管式挑架,共设十道;
(4)室内主体工程施工安全防护:本工程钢筋砼楼板均为预制装配式钢筋桁架楼板,根据结构说明施工要求,楼面混凝土浇筑前,需在钢次梁和楼承板下设有足够刚度的临时支撑,梁跨度L>9m时增设一个支撑点,当楼承板跨度≥3.2m时,需在板下设一道通长的平板支撑,楼板混凝土浇筑时,严禁混凝土堆载。当跨度大于3m时,设置Φ48钢管立管支撑一道。
三.建筑外立面防护方案做法
3.1外悬挑防护平面、立面布置图
3.2、悬挑式硬防护做法
(1)悬挑材料:16号工字钢;工字钢悬挑梁间距:3M。竹架板:单层层铺设。防火层:在钢架板上铺设0.5厚镀锌钢板。临边防护:1.5M高。
(2)搭设顺序
型钢悬挑脚手架搭设顺序:楼层设置预埋件安装及固定工字钢设置第一道大横杆设置第二道大横杆设置第三道大横杆设置水平小横杆设置立杆设置立杆水平杆三道铺设脚手板铺设镀锌钢板立杆防护张挂安全网验收架体。
(3)搭设施工工艺
1)先制作工字钢悬挑梁,将工字钢上表面的脚手架底座焊接牢固。
2)在工字钢悬挑层的下一层,工字钢的正下方梁中央预埋不小于φ16的钢筋,穿过尺寸200×200mm2的垫块,作为工字钢斜撑底座。
3)在悬挑层将悬挑梁锚固筋预埋到梁板内,然后浇注梁板混凝土,待混凝土强度达到10MPa后,再进行工字钢悬挑梁安装,在混凝土强度达到15Mpa后才能逐步施加脚手架荷载。
4)工字钢悬挑梁做法见图(图中未注明尺寸单位均为mm,下同)。
硬防护悬挑节点做法一
悬挑梁构造示意图
1.钢筋2.钢管3.工字钢4.底座垫板
5)工字钢锚固示意图
工字钢锚固示意图
1.钢筋混凝土2.锚固筋3.板底筋4.工字钢悬挑梁
注:锚固筋锚固深度不宜小于10mm。
6)工字钢悬挑梁安装完毕后,即搭设钢管斜撑,并在斜撑上部靠近工字钢处设置水平连接钢管,以增强架体整体的整体性。
工字钢悬挑架每一悬挑段不超过3m。
3.3主楼安全软防护
本工程主体施工阶段在1#A、1#B楼的七层、十层、十三层、二十层、二十三层、三十层、三十三层、三十六层楼板上采用悬挑钢管式挑架,悬挑钢管式挑架共设九道;2#A、2#B、6#的七层、十层、十三层、二十层、二十三层楼板上采用悬挑钢管式挑架,悬挑钢管式挑架共设五道。
3.3.1柔性防护的安装步骤:
(1)柔性防护平面布置图(局部显示)
(2)柔性防护挑网在楼层中进行组装,组装步骤一
(3)柔性防护挑网在楼层中进行组装,组装步骤二
(4)柔性防护挑网在楼层中进行组装,组装步骤三
三.方案安全验算
该方案的受力构件为工字钢,若工字钢能
2)工字钢挑梁强度计算
计算简图
导荷说明:
梁间距为3m
荷载:除自外,还有竹篾板和钢管铺在上面,取30kg/m²,
转化为线荷载:3x10x3/1000=0.9KN/m(不包括自重)
活载:设计为防止人坠落,计算人重100kg,且考虑2.0的动力系数;并考虑50kg/m²施工荷载;
均布活载:50x10x3/1000=1.5KN/m
集中荷载:100x10x2.0/1000=2KN;
其他荷载:不考虑。
荷载简图如下:
计算结果:如下图所示
结论:所选方案满足要求。
(2)悬挑型钢硬防护棚说明
依据《建筑施工安全检查标准JGJ59-2011》3.8.3条悬挑钢梁“钢梁锚固端长度不应小于悬挑长度的1.25倍”。该工程的硬防护棚采用7m长16#工字钢,现场该防护棚工字钢悬挑长度为3M,锚固长度4m,满足规范要求。该悬挑式硬防护棚荷载为竹架板和端部1.5M高的临边防护架杆(钢管)的重量,以及承受高空坠落物的冲击力。
四.结语
建筑钢钢架结构高层超高层外立面防护方案,力求力学模型简单,安拆方便,安全、经济、适用。该方案的作用:防止作业人员在建筑外立面施工过程中防止作业人员坠落。
安全是建筑工程施工中最终要的一个环节,安全方案是纲领、措施是保障,安全技术方案是有效的保证安全和降低成本的重要举措。特别是在钢结构施工作业过程中,方案是否适用、措施是否得当,是管理过程管理的基础。
参考文献
《扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011
《悬挑式脚手架安全技术规程》-DGTJ-2002-2006
《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
《热轧型钢》GB/T706-2008
高层钢框架结构施工建筑外立面临边防坠方案
刘育杰
浙江杭萧钢构股份有限公司浙江311232
中图分类号:TU74文献标识码:A
一.工程概况
绿城广场北区(一期)工程位于新疆乌鲁木齐市河南东路,东邻红光山公务员小区、南邻百合公寓三期(南区)、西临河滩公路、北与红光山大酒店相望。
绿城广场一期1#A、1#B座2栋写字楼组成。1#楼A座、B座两栋建筑结构形式相同,1#A、1#B楼建筑单体主体平面呈长方形,长45.4m,宽40m,地下三成,地上39层,标准层高4.9m,核心筒基底标高-12.9m,建筑檐口标高173.7m,两栋楼建筑面积141648m2。
二.工程施工方案特点
2.1工程特点
工程采用矩形钢管混凝土柱、钢梁框架―钢支撑双重抗侧力结构体系和钢―混凝土组合楼盖。采用中心支撑和偏心支撑共同组成抗侧力支撑体系。
主体结构施工阶段以装配式钢结构安装为主,其主要工作内容为钢柱、钢梁、支撑及楼层板安装;土建工程的主要工作是为装配式钢桁架楼承板上层钢筋穿筋绑扎,混凝土浇筑;
钢结构安装以每节柱为安装单元,每节柱对应为二~三层楼层高度,在安装过程中,首先将钢柱、钢梁安装完成并形成稳定刚性单元体系,其次校正焊接钢柱钢梁,再铺设装配式自承钢桁架楼承板、浇筑混凝土等工序。分项各项工作完成后才可进行外悬挑防护的搭设,否则将无法进行外防护架的搭设作业。
每节钢柱分段分节高度较高
每节钢柱分段长度9-12m,相对应2-3层楼层高度,在交叉作业中每幢楼每节柱子吊装、校正需2天左右的时间,即安装速度快于脚手架搭设速度。外脚手一次搭设速度赶不上钢柱吊装速度,即一次搭设高度不超过两个步距约3.6m(搭设围护完成需1~2天)远低于钢柱9-12m的安装高度,脚手架一次搭设的上层操作面始终低于钢结构实际安装操作作业面,对钢柱吊装过程安全防护起不到切实的防护作用。
钢柱安装
钢柱吊装机械采用塔吊垂直吊装,吊装作业时要求具备作业面开阔,视野开阔且周围无易被钢柱碰撞和易挂带物,即脚手架不能高于钢结构吊装作业面。
钢柱对接口均在相应楼层面以上1.3m处,在对接口两侧面有4块连接板,当钢柱就位后采用双夹板穿高强螺栓把钢柱固定,作业人员站在相应自承式钢桁架楼承板上即可进行操作。搭设临边防护栏杆可以防止临边坠落问题,安全有保障。
钢梁安装
钢梁吊装机械采用塔吊垂直吊装,当钢柱吊装初校后,可吊装钢梁,作业人员顺钢柱上爬梯上至相应的钢梁位置处,作业时挂好安全带,配合防坠器和安装吊笼等安全措施进行高空安装钢梁。在外立面吊装钢梁时配合多道外悬挑防坠挑网是可以保证作业人员安全的,安全有保障。
预制装配式钢筋桁架楼承板铺设
预制装配式钢筋桁架楼承板具有承重、水平防护和模板等多重功能,在楼承板铺设前,临边、洞口搭设防护栏杆。作业人员在相应的楼层上作业,安全有保障。预制装配式钢筋桁架楼承板铺设工程图示如下:
钢筋绑扎
钢筋绑扎是在楼承板铺设完毕后进行,即完全在相应的楼层板上作业,安全作业有保障。
混凝土浇筑
混凝土浇筑采用地泵一泵到顶的浇筑方式,临边浇筑混凝土时,事先已做好临边防护,配合外立面防坠挑网,作业人员安全有保障。
外立面无砌体结构
本工程为写字楼工程,外立面为装配式全玻幕墙,安装幕墙时在屋顶安装吊篮装置由上而下进行幕墙施工作业,不需要搭设施工作业脚手架。
建筑外立面安全防坠防护
钢结构吊装过程中在外立面临边作业时需考虑人员防坠落问题,为此,在外立面搭设型钢悬挑挑架硬防护,在各硬防护之间每隔约10-15m左右的距离挂设两道软防护网,再配合临边洞口防护措施,作业人员安全有保障。
2.2工程防护方案的确定
针对本工程的以上特点,为了确保该工程的施工作业人员安全及防护的可靠性,并达到安全规范要求,安全防护方案采用硬防护和软防护相结合的安全防护措施,采取以下步骤进行实施:
(一)传统建筑的安全防护
裙楼安全防护:本工程基础室外土方回填后,地下室至二层顶板采用双排脚手架防护措施,主要针对一至二层进行安全防护,双排脚手架防护至主体工程竣工验收后,在装饰装修工程前拆除完毕。
(二)新型建筑工业化钢结构写字楼的安全防护
(1)主楼安全硬防护:在1#A、1#B分别在四层、十七层、二十七层楼板上沿建筑物外墙采用型钢悬挑脚手架进行防护,共设三道;
(2)主楼安全软防护:在1#A、1#B分别在七层、十层、十三层、十五层、二十层、二十三层、二十五层、三十层、三十三层、三十六层楼板上沿建筑物外侧采用悬挑钢管式挑架,共设十道;
(4)室内主体工程施工安全防护:本工程钢筋砼楼板均为预制装配式钢筋桁架楼板,根据结构说明施工要求,楼面混凝土浇筑前,需在钢次梁和楼承板下设有足够刚度的临时支撑,梁跨度L>9m时增设一个支撑点,当楼承板跨度≥3.2m时,需在板下设一道通长的平板支撑,楼板混凝土浇筑时,严禁混凝土堆载。当跨度大于3m时,设置Φ48钢管立管支撑一道。
三.建筑外立面防护方案做法
3.1外悬挑防护平面、立面布置图
3.2、悬挑式硬防护做法
(1)悬挑材料:16号工字钢;工字钢悬挑梁间距:3M。竹架板:单层层铺设。防火层:在钢架板上铺设0.5厚镀锌钢板。临边防护:1.5M高。
(2)搭设顺序
型钢悬挑脚手架搭设顺序:楼层设置预埋件安装及固定工字钢设置第一道大横杆设置第二道大横杆设置第三道大横杆设置水平小横杆设置立杆设置立杆水平杆三道铺设脚手板铺设镀锌钢板立杆防护张挂安全网验收架体。
(3)搭设施工工艺
1)先制作工字钢悬挑梁,将工字钢上表面的脚手架底座焊接牢固。
2)在工字钢悬挑层的下一层,工字钢的正下方梁中央预埋不小于φ16的钢筋,穿过尺寸200×200mm2的垫块,作为工字钢斜撑底座。
3)在悬挑层将悬挑梁锚固筋预埋到梁板内,然后浇注梁板混凝土,待混凝土强度达到10MPa后,再进行工字钢悬挑梁安装,在混凝土强度达到15Mpa后才能逐步施加脚手架荷载。
4)工字钢悬挑梁做法见图(图中未注明尺寸单位均为mm,下同)。
硬防护悬挑节点做法一
悬挑梁构造示意图
1.钢筋2.钢管3.工字钢4.底座垫板
5)工字钢锚固示意图
工字钢锚固示意图
1.钢筋混凝土2.锚固筋3.板底筋4.工字钢悬挑梁
注:锚固筋锚固深度不宜小于10mm。
6)工字钢悬挑梁安装完毕后,即搭设钢管斜撑,并在斜撑上部靠近工字钢处设置水平连接钢管,以增强架体整体的整体性。
工字钢悬挑架每一悬挑段不超过3m。
3.3主楼安全软防护
本工程主体施工阶段在1#A、1#B楼的七层、十层、十三层、二十层、二十三层、三十层、三十三层、三十六层楼板上采用悬挑钢管式挑架,悬挑钢管式挑架共设九道;2#A、2#B、6#的七层、十层、十三层、二十层、二十三层楼板上采用悬挑钢管式挑架,悬挑钢管式挑架共设五道。
3.3.1柔性防护的安装步骤:
(1)柔性防护平面布置图(局部显示)
(2)柔性防护挑网在楼层中进行组装,组装步骤一
(3)柔性防护挑网在楼层中进行组装,组装步骤二
(4)柔性防护挑网在楼层中进行组装,组装步骤三
三.方案安全验算
该方案的受力构件为工字钢,若工字钢能
2)工字钢挑梁强度计算
计算简图
导荷说明:
梁间距为3m
荷载:除自外,还有竹篾板和钢管铺在上面,取30kg/m²,
转化为线荷载:3x10x3/1000=0.9KN/m(不包括自重)
活载:设计为防止人坠落,计算人重100kg,且考虑2.0的动力系数;并考虑50kg/m²施工荷载;
均布活载:50x10x3/1000=1.5KN/m
集中荷载:100x10x2.0/1000=2KN;
其他荷载:不考虑。
荷载简图如下:
计算结果:如下图所示
结论:所选方案满足要求。
(2)悬挑型钢硬防护棚说明
依据《建筑施工安全检查标准JGJ59-2011》3.8.3条悬挑钢梁“钢梁锚固端长度不应小于悬挑长度的1.25倍”。该工程的硬防护棚采用7m长16#工字钢,现场该防护棚工字钢悬挑长度为3M,锚固长度4m,满足规范要求。该悬挑式硬防护棚荷载为竹架板和端部1.5M高的临边防护架杆(钢管)的重量,以及承受高空坠落物的冲击力。
四.结语
建筑钢钢架结构高层超高层外立面防护方案,力求力学模型简单,安拆方便,安全、经济、适用。该方案的作用:防止作业人员在建筑外立面施工过程中防止作业人员坠落。
安全是建筑工程施工中最终要的一个环节,安全方案是纲领、措施是保障,安全技术方案是有效的保证安全和降低成本的重要举措。特别是在钢结构施工作业过程中,方案是否适用、措施是否得当,是管理过程管理的基础。
参考文献
《扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011
《悬挑式脚手架安全技术规程》-DGTJ-2002-2006
关键词:结构方案;高层建筑;合理性
Abstract:Withtherapideconomicdevelopment,theconstructionindustrytobecometoday'spopular,however,withthereductioninpercapitalandresources,moreandmorebuildingsaretransformedintohigh-risebuildings.Inaseriesofdiscussionsoftheproblemofhigh-risebuildingstructuredesign,introducesthecharacteristicsofhigh-leveldesignofbuildingstructures,oftenusedinsomeofthestructuralsystem,aswellasemerginghigh-risebuildingstructuralsystemsdevelopmenttrends;theinstanceoftheprojecteffectivelycombine,explorethestructuralsystemonhigh-risebuildingstructuredesignsignificance.Hopethatthisstudywillcertainlyhelpthedesignoffuturehigh-risebuildings.
Keywords:structureoftheprogram;high-risebuildings;reasonable
中图分类号:TU972文献标识码:A文章编号:
一般对于高层的建筑结构来说,怎么样将其设计的安全、经济、合理,与其选择结构设计方案是不是合理有很大关系。只有将高层建筑的结构进行合理的设计,才能够有效保证高层建筑的优质使用性。然而随着高层建筑的快速发展以及高层建筑的功能复杂化,高层建筑在结构上的设计难度也是不断的提升,高层建筑的结构设计合理化模式成为设计重点。所以对高层建筑结构设计方面问题的研究势在必行。
一、高层建筑结构设计的特点
1、需要承受较大的水平荷载作用
每一个建筑都需要承受着很大的垂直荷载与水平荷载,以及地震对建筑物造成的影响。在低层和多层建筑结构中,一般重力荷载就是其主要的控制因素,相对于影响来说,水平的荷载较小,侧向位移小。在高层建筑结构中,虽然垂直的荷载对于结构来说有着很大一部分影响,但是主要起着决定作用的还是水平的荷载。并且会随建筑层数及高度的不断增加,水平的荷载作用产生的内力和位移迅速增大。
2、轴向变形的特点
由结构力学可知,计算结构构件位移的公式为:
一般对于多层的建筑来说,会对弯矩充分考虑,因为轴力对于底层建筑的影响非常小,一般不去考虑剪切项的内容。但是对于高层的建筑来说,就是极为重要的一个控制点。从上面的公式可知,由于高层建筑的层数非常多,高度有很大,轴的力度数值也很高,而且沿高度所积累的一些轴向变形非常明显,轴向的变形会使得高层建筑结构内力的数值以及分布出现很大变化。对于一些连续性弯矩来说,在利用框--墙结构和框架墙结构的高层建筑中,一般中柱所承受的轴压普遍都会比边柱的大。一旦房屋属于高层建筑的时候,这种轴向变形的差别的数值就会很高,并使得连续梁之间的支座弯矩的数值变小,而跨中的正弯矩的数值逐渐增大。
3、侧移的特点
与低层建筑不同,结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素,随着楼层的增加,水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。由实践可知,结构顶点侧移是与建筑高度H的四次方成正比。其相关公式如下:
高层建筑结构设计时,不仅要求结构具有足够的强度,能够可靠地承受水平荷载作用产生的内力;还要求具有足够的抗侧刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移限制在规范规定的范围之内,以保证有良好的居住和工作条件。
4、结构的延性特点
对于高层的建筑结构来说,在地震的作用下,结构会产生更大的变形。为了使得建筑经过塑性的变形之后,还具有较强的形变能力,有效避免建筑出现倒塌的现象,尤其要在设计的时候应用合理的措施,确保建筑良好的延性。
二、高层建筑中对于结构体系的比较分析
下面列举较有代表性的结构体系进行分析
悬挂结构:是指采用吊杆将高楼各层楼盖分段悬挂在主构架上所构成的结构体系。主框架与矩形框架相类似,承担全部侧向和竖向荷载,并将它直接传至基础。除主框架落地外,其余部分均从上面吊挂,可以不落地。
矩型结构:一般有矩形框架结构和矩形桁架结构。矩形框架结构由楼、电梯井组成大尺寸箱形截面矩形柱,有时也可以是大截面实体柱,每隔若干层设置一道1层~2层楼高的矩形梁。它们组成刚度极大的矩形框架,是承受主要的水平力和竖向荷载的一级结构;上下层矩形框架梁之间的楼层梁柱组成二级结构,其荷载直接传递到一级结构上,其自身承受的荷载较小,构件截面较小,增加了建筑结构布置的灵活性和有效使用面积。紧靠上层矩形梁的楼层,甚至可以不设柱,形成较大空间,以满足建筑需要。矩形桁架结构以大截面的竖杆和斜杆组成悬臂桁架,主要承受水平和竖向荷载。
悬挑结构:体型独特,外观新颖,在建筑艺术上有特色,加之外柱截面很小、四周开敞,很受建筑师的欢迎。其特点是围绕核心筒在各个方面作出悬挑,由核心承受所有的荷载,围绕核心筒可以创造出没有任何垂直支撑的平面形式,这使室内空间的使用更加方便、灵活。
三、高层建筑的结构体系新特点
高层建筑内部空间因其使用性质和功能不同,建筑平面布置也就随之变化。小空间平面布置方案仅适用于住宅及旅馆;办公室要求大小空间兼有;餐厅、商场、展览厅等,则要求有能灵活分隔的大空间;舞厅,宴会厅和报告厅等,又要求内部为无柱大空间。随着结构技术的发展,一些较新颖结构体系的运用,如悬挂、巨型、悬挑等结构,为满足各种使用功能要求创造了有利的条件。
比如广州珠江的新城西塔的内筒应用的就是一种新型的钢筋混凝土的结构,在外筒上采用的是新型的钢管混凝土菱形斜交的网格筒,它不论是在材料上还是施工的方法上与传统框筒有着很大不同。因为结构复杂、设计要求又比较高,导致出现了千变万化的结点形式,也导致了刚接与滑动等结构逐渐复杂化。这些体系的新特点也是当今建筑设计的一种新型突破。
关键字:水平位移、基点布设、监测方法、安全
中图分类号:[TU972]文献标识码:A文章编号:
引言:
随着我国城市化进程的快速推进,城市建设处于一个历史少有的高潮期,城市中高层建筑变得越来越多、越来越密,与此相配套高层建筑基坑也挖得越来越深,挖掘规模越来越大,其中武汉“绿地中心”工程入岩地连墙垂直度要求1/500、最深逾55米,单幅钢筋笼最重85吨,桩基入岩最深13米,总土方开挖量约100万立方米,为亚洲最深、最大的建筑基坑。目前高层建筑主要位于大中型城市之中,因此其基坑水平位移监测方案设计也主要以城市为设计基础,由于深基坑水平位移会打破土体平衡而导致土壤应力发生改变,土体支护结构及基坑本身出现一定的变形,易诱发周围土地发生不均匀沉降,从而直接或间接地影响到周围楼房、道路以及各种交错的管线等的安全。因此基坑水平位移在挖掘、测绘、监测方法等方面都要充分考虑对自身和周边建筑安全的影响。在设计一个实用且经济的监测方法时要考虑到工作基点布设、监测方法选择、数据分析等问题,这里我们论述这三点在设计监测方案时应注意的情况。
工作基点布设
布设基点场地条件
基坑的水平位移难以避免地会对周围的地址条件和建筑物地基产生影响,因此为确保工作基点的固定性,监测工作基点应选在离基坑较远的并且地层条件相对稳定的地点,以稳定或相对稳定的点作为测定变形的参考点,基点还应处于便于监测的位置并对监测基点进行保护,必要时应设置监测点的保护装置或保护人员。监测点设置包括对周围建筑物设置沉降监测基点,基坑向开挖边掘线外设置沉降位移监测基点和水平位移监测基点,在附近的道路位置设沉降位移监测基,周围管线设置沉降位移监测基点。有条件的话尽量设置两条基线,便于在实际施工监测中进行相互参考与检查,监测基点设置数量视情况而定,以满足对反映监测对象的实际状态及其变化趋势的监测需要而定,同时尽量减少对周围生产生活顺利进行的干扰,减少附带损失。监测仪器对中、整平和棱镜对中、整平误差必须控制在允许范围内。保证监测精度。
监测方法选择
目前建筑基坑水平位移监测方法常用的有视准线法、小角度法、前方交会法等。
视准线法
视准线法是在两固定点间设置经纬仪的视线作为基准线,定期测量监测点到基准线间的距离,求定监测点水平位移量的技术方法。这种方法要先选取视准线间的两个基准点(设为A、B点),在视准线间选取三点作为水平位移监测点。监测时经纬仪置于A点,仪器标向B点,使水平制动装置制动。沿垂直方向转动经纬仪望远镜,分别转向中间三点附近,并分别量取水平位移监测点到A—B视准线的距离从而得出这段时间内水平位移量。这种方法的显著优点是简单实用同时成本较低,因此其在水平位移监测中得到了广泛应用。但当遇到较长的视准线会因为视准线太长而目标模糊使精度下降,不易实现自动监测,受外界自然条件条件影响较大,而且变形值受系统的最大偏距值制约,超出最大偏距值时就无法进行监测。
小角度法
小角度法是在测站上测量位移间的夹角及距离,以求得位移量大小的一种测量方法。它在进行监测时要在基坑一定距离外建立监测基点并确定一条监测基线,监测点尽量在监测基线上,然后在一个基准点上架设精密经纬仪精确测定基线与测站点到监测点的视线之间微小角度变化,得到数据后利用公式计算基坑水平位移的变化。小角度法监测和计算也比较简便,很便于实地操作,精度也相对较高,但对场地平整度、场地面积和形制等有较大要求。
前方交会法
前方交会法利用两个基准点和一个变形监测点,构成一个三角形,监测三角形的边角数据以求出变形监测点的位移变化量。这种方法适用于拱坝、曲线桥梁等非直线性建筑物位移监测,在基坑水平位移监测中,能够解决非直线性形状的基坑监测问题。前方交会法具有以下诸多优点:
(1)监测基点布置位置选择较灵活,工作基点多位于面向测点并可以适当远离监测目标,因此在监测基点的选择更具灵活性。尤其当监测目标附近难以找到合适的监测基点时,前方交会法更能发挥其优势;
(2)前方交会法可以同时监测2个方向的水平位移;
(3)当监测基点较多且分布在多条直线上时前方交会法的耗时较少。
但前方交会法在遇到监测误差、监测数据条件、外界环境变化等因素影响时精度较低。而且其监测工作量较大,计算复杂,因此常作为备用手段或配合其他方法使用。
从上面对每种方法的介绍我们可以看出每一种水平位移监测方法都有自己的优点和缺点。因此在选用水平位监测方法时既要考虑到精度,还要考虑到经济性、可行性等因素。应在尽量满足精度要求的前提下,尽可能使用经济实用的方法。
安全保障
高层建筑基坑水平位移时应注意到安全性的问题,目前中国建筑安全事故呈高发态势,建筑安全事故层出,造成了巨大的人员伤亡与经济损失,中国建筑工人的工作安全条件较差,经常处于安全威胁之下,因此在方案设计时要特别注意安全性的问题,避免不必要的伤害和损失。
土体环境安全
在进行水平位移时应加强对周围环境的保护,具体包括进行基坑内外的地基加固以提高基坑土体的抗变形能力、对基坑周围建筑物和管线进行加固或建设隔断墙以减少变形扩展,尽以减少土体变形对基坑的影响、提高基坑抗变形能力。
减少水对基坑的威胁
为减少水对周围建筑物和基坑本身造成的影响和危害,可采用下列措施:
(1)建设封闭的墙体或其它的密封措施;适当地设置并调整井点管的埋置深度以使基坑降水不仅使坑内水位下降,也使坑外水位下降保持安全水位。并随着降水时间的长度适当地进行抽水保持基坑水位与周边建筑物的水位情况;
(2)进行水平位移施工时应注意避开地下水层,并注意地下输水管线的安全,尽量不破坏地下水体正常的循环轨道,保证基坑土体与水体的的整体安全。
结论
在设计高层建筑基坑水平位移方案时要充分考虑多方面的因素,既包括对环境的监测、对监测基点布设方案的确定、还有监测方案的选择、施工安全以及位移对环境的影响,综合各方面因素得出一个优化的设计方案。以便用最小的消耗、最短的时间、最简单的方法得出最经济的设计方案。
参考文献:
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