第一篇:噴水與靜水在園林水景中如何設計
噴水與靜水在園林水景中如何設計
園林水體景觀包括很多內容,大到大型音樂噴泉、人工瀑布、人工湖、園林亭榭,小到家居裝飾、酒店水景等等。
園林水體景觀。如噴泉、瀑布、池塘等等,都以水體為題材,水成了園林的重要構成要素,也引發無窮盡的詩情畫意。冰燈、冰凋也是水在非常溫狀況下的一種觀賞形式。
水是園林綠地不可缺少的組成部分,山得水而活,樹木得水而茂,亭榭得水而媚,空間得水而寬闊。水體能使園林產生很多生動活潑的景觀,形成開朗的空間和透景線,是造景的重要因素之一。城市中較大的水面,可以改良小氣候,還可以開展水上運動。噴水和靜水在園林景觀中應該怎樣運用呢?
明袁中郎謂:“水突然而趨,忽然而折,天回云昏,頃刻不知其千里,細則為羅谷,旋則為虎眼,注則為天坤,立則為岳玉;矯而為龍,噴而為霧,吸而為風,怒而為霆,疾徐舒蹙,奔躍萬狀。”水體因壓力而向上噴,形成各種各樣的噴泉、涌泉、噴霧等總稱“噴水”.水體因重力而下跌,高程突變,形成各種各樣的瀑布、水簾等總稱“跌水”.水體因重力而流動,形成各種各樣溪流,旋渦等總稱“流水”.水面自然,不受重力及壓力影響,稱“池水”.人工造就的噴水,有七種景觀類型:水池噴水,這是最常見的形式。設計水池,安裝噴頭、燈光、設備。停噴時,是一個靜水池。旱池噴水:噴頭等隱于地下,適用于讓人參與的地方,如廣場、游樂場。停噴時是場中一塊微凹地坪,缺點是水質易污染。比如西安大雁塔廣場,是亞洲最大的音樂噴泉,是典型例子;淺池噴水:噴頭于山石、盆栽之間,可以把噴水的全范圍做成一個淺水盆,也可以僅在射流落點之處設幾個水缽;舞臺噴水:影劇院、跳舞廳、游樂場等場所,有時作為舞臺前景、背景,有時作為表演場所和活動內容。這里小型的設施,水池往往是活動的。最著名的是美國電影《出水芙蓉》,改變了“水”和“火”不相容的觀念;盆景噴水:家庭、公共場所的擺設,大小不一,往往成套出售。此種以水為主要景觀的設施,不限于“噴”的水姿,而易于吸取高科技成果,做出讓人意想不到的景觀,很有啟發意義;自然噴水:噴頭置于自然水體之中。如濟南大明湖、南京莫愁湖及瑞士日內瓦湖中的百米噴泉;水幕影像:上海城隍廟的水幕電影,由噴水組成10余米寬、20余米長的扇形水幕,與夜晚天際連成一片,電影放映時,人物馳聘萬里,來去無影。
噴水設計應考慮兩個方面一是噴水等水景工程,是一項綜合性工程,要園林、建筑、結構、雕塑、自控、電氣、給排水、機械等方面專業參加,才能做到臻善臻美。二是水景是園林綠化景觀中的一部分內容,要有雕塑、花壇、亭廊、花架、坐椅、地坪鋪裝、兒童游戲場、露天舞池等內容的參加配合,才能成景,并做到規模不至過大,而效果淋漓盡致,噴射時好看,停止時也好看。
靜水面的另一種觀賞效果,是水中造型。如水底的浮凋美人魚、水中仙子,水底的繪畫圖桉等。《述異記》中有“南海中有鮫人,水居如魚,不廢機織,眼泣則成珠”的記述,膾炙人口。廣州和番禺寶墨園就有這種成功例子。這種設計要求:
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(1)水質要清澈、透明,池底不能留有雜質;(2)水深要控制好,過深則不明顯或折射變形;(3)圖桉繪畫色彩要鮮艷奪目,邊界分明;(4)可配合其他水景,如觀賞魚、水生植物、噴泉等。
總之,合理處理好噴水與靜水的設計,可以塑造出更加美麗多彩的園林景觀。如何運用各種手法讓水景給人更好的感覺一直是一個難題,需要我們更加深入的探究。
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第二篇:法式居住區園林水景設計手法和空間布局
法式園林水景設計手法的主要特點包括對靜態水景觀的設計處理、對動態水景觀的設計處理。
法國園林認為水是造園不可或缺的要素之一,因而十分重視用水。尤其是靜水是表現城市或莊園景觀恢宏的有效手段之一。法國園林大多喜歡用水體面積大的靜水來表現寬闊的氣魄和寧靜,形成了法式水景典雅、從容的風格。這一點可以從很多法式園林水景作品中找到證明。“水鏡”反射著周圍的建筑、藍天和樹木。
同時法國園林又很重視運用流水,通過流水來巧妙地展現庭園的活力和生機。動態水處理主要從噴泉和水渠兩個方面來展現。其中噴泉的設計方案多種多樣,有取材于動植物裝飾主題、古希臘羅馬神話,蘊含著特定的寓意,并且與整個園林相協調統一。動態水景的另一種處理方式就是水渠,可以開闊視野展現優美的景觀,也為游人們提供游樂的場所。
法式居住區園林水景空間布局特點可以再平面結構、豎向變化上表現出來。
在平面結構上,水景設計最精彩的部分往往在軸線兩側或軸線上,居住區軸線系統構成了水景平面結構的基本骨架,每一條軸線都是一個景觀空間序列。
法式園林水景層次豐富,在豎向方面起伏變化。一般采用幾何式并且與原地形相融合。利用自然地勢的坡度,將中軸線設計成高差變化豐富的豎向設計,但又成為一個基本統一、層次分明和充滿秩序感的空間序列。
第三篇:超聲C掃描噴水檢測系統在復合材料檢測中的應用
眾所周知,波音787飛機是世界上第一款全復合材料的民用大客機。2006年底,哈爾濱飛機工業(集團)有限責任公司(哈飛)被正式確認為波音787翼身整流罩全球唯一供應商,承擔2007~2021年這一產品的全部交付任務。
2007年,亞洲最大的復合材料生產基地在哈飛建成,隨著該基地的建成,哈飛也陸續采購了一批國內外最先進的設備,其中包括英國超聲波科學有限公司(USL)生產的超聲波 C掃描噴水復合材料檢測系統,系統有效掃描范圍為 8m×1.5m×3m。
目前,該設備已經通過了哈飛最終驗收。近期,波音負責該設備認證的人員對該設備的主體認證也基本結束,并對該設備給予了很高的評價。USL噴水C掃描系統的順利完成,為波音787復合材料零件生產提供了保障,也將為未來中國大飛機的制造提供幫助。
哈飛 C掃描噴水系統的優勢(1)檢測速度快。
現場掃描一個長2.7m,寬1.4m的曲面零件,US L系統在步進2.0mm 條件下,掃描速度為700mm/s,用時1h15min。
(2)系統自動化程度高。
系統共有17軸,包括10個探頭運動軸,5個夾持工裝軸及2個水泵驅動軸。(3)USL獨有的PM30超聲發射接收板卡。
可同時進行對數放大和線性放大,穿透傳輸和脈沖回波掃描可同時進行,使仿形和探傷一次完成,而無需進行第2次掃描。
(4)特制的探頭連接線及其他抗干擾措施。
USL擁有專利技術的導線及許多其他配置,可有效屏蔽外界信號干擾。(5)水平雙掃查臂。
可進行雙曲面(二維方向曲面)掃描檢測。如果加裝特殊掃查臂,可進行“C型”零件的掃查。
(6)加裝除氣泡功能。使噴射出的水柱更加均勻,聲波傳輸更穩定。
(7)加裝紫外線殺菌系統。能夠對循環水進行殺菌凈化。(8)計算機控制水流速。
對水流速度進行實時控制,對于不斷變化的水流噴射角度和高度的改變進行補償。(9)“教與學”功能。
掃描軌跡可由CATIA數據產生,也可以利用超聲波測量建立的坐標進行“教與學”。(10)C掃描圖像的三維成像。
(11)表面跟蹤測量缺陷的真實尺寸(不是二維投影測量)。
哈飛的C掃描系統
哈飛噴水 C 掃描系統組成 1 機械掃描系統(1)基座結構。
該系統放置在一個槽式基座上,其基底可與工廠周圍的地板相平行,哈飛僅需制作該水泥槽,無需其他特殊要求。
上部、下部及垂直結構均由擠出成型鋁合金制成,在保證強度的基礎上,盡可能減重,以使系統能夠高速運行。
(2)X、Y、Z 及探頭角度軸 A、B。
X、Y、Z 及探頭角度軸 A、B 均由直流伺服電機驅動。高品質的線性軸承在惡劣條件下具備較長的使用壽命。精密光學編碼器適用于長軸線型測量,具有較高的分辨率和可重復性。
U S L通過將垂直的機械臂改為水平的機械臂,并將發射和接收探頭安裝在機械臂的末端,這解決 了檢測凹陷較深零件的需要。U S L同時還設計了一種獨特的可移動噴水總成,使其能夠進入半徑很小的曲面內進行檢測。而在過去,通過穿透式還無法檢測內徑很小的“C”型零件,伴隨著USL新的設計出現,使其成為可能。
(3)裝有電機驅動的可編程的零件定位工裝。提供一套完整的零件定位工裝用于對被檢測零件的支撐和定位。該工裝有 5 根可編程的運動軸——這些軸移動到為每一個部件預先編好的位置,以提供一個固定的并且可重復的零件夾持位置。該工裝是掃描系統一部分,但也可以縮回,以使“滾入”工裝能夠完全進入。
(4)水泵系統。
掃描系統下方裝有一個儲水槽——由噴水器噴出的水流進該儲水槽。2個獨立的直流電機驅動水泵,裝在該儲水槽中——這2個水泵能提供獨立的 2 股水流分別到各自的噴水嘴。水泵速度由電機驅動器和計算機系統控制,可通過運轉水泵,在需要時提高水流速。電子系統(1)計算機系統。
一個19英寸(48.28cm)電器箱安裝有工業電腦,用來控制整個系統、數據收集、C掃描圖像顯示和圖像/數據處理。
(2)直流電機電力供應和運動控制。
電腦控制所有的17個軸運動,包括控制10軸掃描運動的伺服控制板卡,控制5軸工裝定位的步進控制板卡,及控制2軸水泵的伺服控制板卡。
為了運動的手動控制,提供一個遙控(操縱桿)器,帶有開關和按鈕來選擇想要控制的軸。操縱桿的運動是漸進的,軸的速度依操縱桿的動作而定。在電腦顯示器上,所有軸的位置信息都被不間斷地實時更新。
(3)超聲波擴展板卡。
USL的超聲波系統與電腦相結合。系統的所有參數都從屏幕菜單上由電腦控制。這些參數都可以儲存并自動裝載,這樣就不需要手工設置這樣的重復工作。
這個系統可以多閘門同時獲取脈沖回波(線性放大器)和穿透傳輸(對數放大器)數據,同時還可采集振幅和聲時數據。
這些板卡包括:
·PM30脈沖收發器:這是低噪音的脈沖收發器,帶有一個對數放大器,提供高達 95dB的瞬間動態范圍和帶有 DAC及類似功能的一個高增益線性放大器。這個對數檢測功能意味著可達 95dB的信號變化能夠一次采集得到。
·ADC100 模擬-數字轉換器:該轉換器將從脈沖收發器得到的 A掃描波形數字化,并在電腦屏幕上顯示出數字A掃 描。ADC100以100MHz 單發射狀態將信號數字化,數字化的數據被傳送到一個DSP板來處理。相同時間采樣,其取樣率增加到>1GHz。·DSP100 數字信號處理板:該板卡提供達8個監控閘門,可在最大掃描速度及脈沖重復頻率下操作。可由軟件來選擇閘門,來提供振幅、聲時或相監控能力。例如可設置 2個振幅閘門和 1個聲時閘門,1個振幅閘門監控不顯眼的缺陷,1個作為底面監視,聲時閘門用于監控壁厚 /材料速度。在掃描時,每個閘門都儲存一個C掃描圖像,所有閘門都能實時地被同時成像。
(4)噪音處理單元。
USL的系統另一個設計上的特點就是通過消除內部和外部噪音源,使其更好地達到客戶的要求,提高缺陷判斷的精確性,減少誤判。
眾所周知,由于復合材料的結構特性,如果采用較高頻率的超聲波,其信號將由于衰減和噪音干擾嚴重,使檢測信號無法識別;而如果采用低頻超聲波,又無法滿足檢測缺陷精度的要求。因而為了平衡兩者的矛盾,USL從軟件和硬件幾個方面入手,降低噪音,提高信噪比,從而得到了令客戶滿意的結果。
哈飛USL系統操作臺 軟件功能
USL公司積累20年的設計經驗,集合了豐富的軟件功能,得到了各大中國飛機制造商的認可。
(1)A掃描顯示。
A掃描以數字形式顯示在電腦屏幕上,刷新率約40Hz。閘門位置也被顯示出來,不同閘門的顏色不同。
(2)實時C掃描顯示。實時C掃描顯示是以穿透傳輸和脈沖回波模式里的閘門峰值振幅和 / 或聲時為基礎的。菜單允許操作員選擇用于顯示/存儲圖像的不同通道和模式。通常地,一個圖像實時顯示,同時其他圖象被存儲作為稍后的顯示和分析。
具有調色板功能,可對顯示的顏色進行調色,還可以進行圖像縮放、平移、滾動等操作。(3)“教與學”功能。
通過這種方法,零件的形狀由操作員在零件上的不同點“教授”正確的操縱器位置。教授點數量依零件的復雜性、彎曲的程度及曲面的明顯變化的程度而定。當教授位置已輸入后,“掃描計劃”保留在存儲器中留作后用。在掃描時,教授點之間軸的位置隨著系統的移動被實時插入。
(4)導入CATIACAD文件。
復雜的掃描輪廓可由CATIACAD文件生成。這個輪廓是由系統中10個以上的具有相同設置的同步運動軸實現的。這個掃描平面圖是由MFFROG的APT文件生成的,MFPROG是一個CATIA模塊。基本的CATIA數據首先用于生成零件表面的三維輪廓——接著這個會轉化為真正的軸的位置。這個軟件還包括圖像顯示模塊,它允許操作人員在三維的空間使零件的位置在掃描體積內可視化,操作人員還可以調節圖像以便從不同的方向來觀察。
(5)圖像分析。
軟件用來分析圖像或者圖像的幾個部分。包括:
·柱狀圖計量。圖像中選擇的區域可被勾勒出以顯示柱狀圖,從而根據振幅或聲時測量來顯示圖像像素的百分比分布
·缺陷的尺寸測量和其他功能。這個可以通過屏幕上的鼠標箭頭來實現。對于彎曲的零件,相對于二維平面上的投影尺寸而言,真正的表面尺寸可以計算出來。(一個二維投影的尺寸可能低估了缺陷的實際尺寸)。這個功能也能用來測量缺陷之間的距離。
·能把2個被選的圖像結合一起,應用數學函數來突出可能的缺陷區域。(6)打印報告。
檢測報告格式可根據客戶需要進行修改。(7)遠程分析與診斷。
通過 Internet 與英國總部連線,遠程操控計算機來進行分析與診斷。(8)升級服務。
USL還可以提供完備的軟件及電子部分硬件升級服務,使客戶的設備始終處于世界領先地位。甚至客戶使用的許多其他廠家制造的設備,如 Staveley,SI,Automation Industries,Krautkramer,Meccasonics,Midas Inspection Systems 等都由USL為其提供升級服務。因而,完善的升級服務也解除了客戶擔心設備需要頻繁更新換代的顧慮。(責編依然)
第四篇:自動噴水滅火系統常見問題與防治措施
自動噴水滅火系統常見問題與防治措施
摘 要:自動噴水滅火系統因其滅火、控火效率高得到了最廣泛的應用,但由于施工和維護管理不正確,出現了各種各樣的問題,導致不應有的損失。本文通過發現常見問題,分析原因,提出解決問題的措施和方法,以引起重視。
關鍵詞 :自動噴水滅火 系統設施 消防問題 防治措施
隨著高層建筑、地下工程的迅速發展,火災防控越來越遇到新的挑戰。自動噴水滅火系統是國內外普遍公認的最為有效的自動滅火設施,具有安全可靠、經濟實用、滅火成功率高等優點,是建筑消防設施的重要組成部分,為預防、撲救、控制火災有著不可低估的作用。切實分析自動噴水滅火系統存在的問題,及時采取解決措施,確保其完好有效,是消防監督不可忽視的問題。常見問題
1.1系統部分組件不符合規定。濕式系統中有些噴頭選用不準確,在不做吊頂的場所當配水支管布臵在梁下時,噴頭采用下垂型,有些場所下垂型、直立型和吊頂型噴頭混用,選用噴頭的動作溫度太接近環境最高溫度。濕式報警閥設臵不當,控制閥未設鎖定閥位的鎖具,水力警鈴不報警或者響度不夠,壓力開關安裝不正確。末端試水裝臵無排水設施。1.2 噴頭布臵存在問題。頂板或吊頂下布臵的噴頭,有的間距和保護半徑超出規定范疇,有的濺水盤與頂板的距離不符合要求,下垂型噴頭未安裝集熱板。噴頭與梁、能風管道、障礙物的水平距離小于要求,有的甚至緊靠障礙物。有些場所由于裝修將噴頭遮擋、埋壓,嚴重影響使用功能。
1.3 系統管道氣體無法排除而破壞管道。配水管網中的空氣來源于充水時原管道中未排盡的余氣,以及溶解于沖入水體的2%的溶解空氣,在溫度和壓力條件下從水中析出,在頂部管道積存,會成為管網中的“氣壓罐裝臵”,當系統的噴淋泵停用時,水體斷流后,壓縮空氣會加劇水體返流成為大的水錘,從而破壞管道。現在很多濕式自動噴水滅火系統中未設臵排氣設施,導致管道中的存留氣體無法排除。
1.4 供水系統潛伏隱患。水箱間消防用水與生活用水合用,但無保證消防用水的措施,寒冷地區冬季無防凍措施。水泵房噴淋泵都是自灌式吸水泵,該泵的吸水方式是使水泵軸線標高低于水池的工作水位高度。當水池水位太低,水無法依靠重力流入水泵,則啟動水泵后,泵處于空轉狀態,水泵無法吸水。
1.5 降低標準擅自采取局部應用或簡易系統。《自動噴水滅火系統設計規范》規定,局部應用系統適用于保護區域總建筑面積不超過1000m的濕式系統。《簡易自動噴水滅火系統應用技術規程》規定,本規程適用于建筑面積小于500
2m的小型歌舞娛樂放映游藝場所;小于1000m的商業設施;層數不大于三層的旅館、招待所。在工作中發現一些場所未遵守這些規定,擅自采取局部應用或簡易系統,且將供水管隨意接在室內消火栓管網上,在系統供水量不能保證的情況下,不設消防水池(罐)和消防加壓水泵。原因分析
2.1 認識不到位,受資金制約。從平時監督檢查中不難看出,一些單位、場所的負責人或管理人員,對自動噴水滅火系統缺乏足夠認識,認為室內消火栓、滅火器足以撲滅火災,自動噴水滅火系統是多余的,且費用昂貴。建設(裝修)工程在資金緊張的情況下,壓項目先從消防上考慮,砍設備先從消防設施下手,使自動噴水滅火系統難以上馬。
2.2 設計不嚴肅,留下先天隱患。有的設計單位因經濟利益受建設單位制約,不嚴格按照相關技術規范設計,隨意變通降低標準。甚至一些沒有設計資質的單位承攬工程,設計人員業務不精通,設計圖紙不符合國家技術規范要求,給工程留下先天性隱患。
2.3 施工不規范,竣工驗收把關不嚴。一些施工單位為了從中賺錢,采用的材料和消防產品有的屬于不合格,有的屬于型號不匹配,安裝施工偷工減料,不符合施工程序和要求。竣工驗收或竣工備案檢查時一些消防監督人員對消防工程施工資質審查不嚴,對使用的材料和消防產品是否合格 22判定不準確,對施工安裝的驗收、檢查把關不嚴。
2.4 檢查不到位,系統設施缺乏維護保養。單位未按規定對自動噴水滅火系統進行定期檢查,或檢查時不能發現存在的問題和隱患。系統設施缺乏維護保養,帶病作業,不能正常發揮作用。消防部門監督檢查不力,督促單位落實消防安全職責不到位,對自動噴水滅火系統操作人員培訓不夠。防治措施
3.1 嚴格規范標準,把好消防設計關。嚴格執行國家規范標準,設計時正確選用自動噴水滅火系統的類型及組件,使之更加安全可靠、經濟合理、技術先進。不做吊頂的場所應選用直立型噴頭,吊頂下布臵的噴頭應采用下垂型或吊頂型噴頭,公共娛樂場所、醫院、療養院的病房及老年、少兒活動場所采用快速響應噴頭。建筑面積大于1000m的民用建筑、大于500m的小型歌舞娛樂放映游藝場所、層數大于三層的旅館、招待所不得采取局部應用或簡易系統。布臵噴頭有一定難度的車庫、倉庫和需要減少噴頭數量的場所,可采用旋轉型噴頭。
3.2 采取技術措施,確保系統正常運行。對水力警鈴不報警或者響度不夠的問題,一是清除警鈴前管道中的堵塞物,并在水力警鈴前安裝網孔尺寸不大于噴嘴口徑0.6倍的過濾器;二是縮短水力警鈴和報警閥連接的管道長度,管徑
22應為DN20,長度不超過20m,當超過20m時可采用電動警鈴報警。安裝水泵時,水泵軸線標高應不高于水池的最低工作水位,消防水箱要有確保消防用水的措施,即生活用水出水管不能低于規定的消防用水量的最高水位。對系統管道氣體無法排除而破壞管道的問題,濕式自動噴水滅火系統應在立管頂部和配水管網的最不利點處設排氣設施,并且配水管網應保持坡向最不利點的坡度。
3.3 嚴把竣工驗收檢查關,確保消防工程質量。選用有消防施工資質、技術力量好的施工單位,嚴格按照消防設計施工,并按規定填寫《自動噴水滅火系統質量檢查記錄》。對系統組件、管件及其他設備、材料現場檢查,不合格者不得使用。安裝施工要符合要求,施工完畢后對系統進行試壓和調試。竣工驗收或備案檢查,要求施工單位提供規定的全部資料,并按照《自動噴水滅火系統施工及驗收規范》和《建設工程消防驗收評定規則》的規定完成竣工驗收。
3.4 定期開展檢查,加強系統的維護管理。每年對水源的供水能力、儲水設備進行檢查,確保消防用水量滿足要求,寒冷季節設臵的儲水設備和房間溫度不低于5C。每月對消防水泵、消防水池、消防水箱、末端試水裝臵及噴頭進行檢查。手動控制水泵電源控制柜啟動水泵,測試主、備泵故障切換功能是否正常,查看水池標志、水位計、溢流管、判斷水池貯水量是否達到要求,查看屋頂消防水箱與管道連
0接的閥門是否打開,抽查樓層的末端試水裝臵,放水時壓力是否正常,是否聯動。每個季度對報警閥、進水管上的控制閥門進行檢查,查看報警閥壓力表變化情況,水力警鈴是否鳴響。單位要加強消防控制室人員的值班,按規定對消防設計進行巡查,定期維修保養設施。
參考文獻
[1]國家質監局 建設部.《自動噴水滅火系統設計規范》.中國計劃出版社.GB50084-2001(2005年版)[2] 建設部 國家質監局.《自動噴水滅火系統施工及驗收規范》.中國計劃出版社.GB50261-2005 [3]中國工程建設標準化協會.《簡易自動噴水滅火系應用技術規程》.中國計劃出版社.CECS219:2007 [4]李念慈 李悅 余威 《自動噴水滅火系統》 中國建筑工業出版社,2009 [5]楊曉芳.《自動噴水滅火系統若干問題的探討》.武漢理工大學碩士論文.2005 [6]王春梅.《濕式自動噴水滅火系統常見問題分析》.消防科學與技術.2011.8增刊
呂玉乾(1987.3.23)性別:男 民族:漢 籍貫:甘肅瓜州 2010年畢業于河南城建學院給水排水工程專業 學士學位 先供職于武威市公安消防支隊涼州區大隊 職務:助理 工程師
聯系方式:*** 單位地址:甘肅省武威市涼州區西關中路19號涼州消防中隊 郵編:733099 7
第五篇:鋼結構在高層建筑中的設計與安裝
鋼結構在高層建筑中的設計與安裝
摘 要:本文簡要介紹了高層、超高層建筑的結構體系,就高層、超超高層建筑采用全鋼結構的制作與安裝及鋼結構主要構件的翻樣、下料、制作等各個重要環節提供一些粗淺的意見。
關鍵詞:超高層;鋼結構;制作與安裝; 樓蓋設計
高層鋼結構建筑在國外已有120多年的歷史了。隨著地價的上漲和人口的迅速增長,以及對高層及超高層建筑的結構體系的研究日趨完善、計算技術的發展和施工技術水平的不斷提高,使高層和超高層建筑迅猛發展。我國的高層與超高層鋼結構建筑自改革開放以來已有30年的歷史,并在設計和施工中積累了不少經驗。
鋼筋混凝土結構在超高層建筑中由于自重大,柱子所占的建筑面積比率越來越大,在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結構受到質疑;同?r高強度鋼材應運而生,在超高層建筑中采用部分鋼結構或全鋼結構的理論研究與設計建造可說是同步前進。
一.高層、超高層建筑結構體系
對于高層及超高層建筑的劃分,建筑設計規范、建筑抗震設計規范、建筑防火設計規范沒有一個統一規定,一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑,建筑總高度超過60m為超高層建筑。
對于結構設計來講,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設防烈度以經濟、合理、安全、可靠的設計原則,選擇相應的結構體系,一般分為六大類:框架結構體系、剪力墻結構體系、框架―剪力墻結構體系、框―筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系。
高層和超高層建筑在結構設計中除采用鋼筋混凝土結構(代號RC)外,還采用型鋼混凝土結構(代號SRC),鋼管混凝土結構(代號CFS)和全鋼結構(代號S或SS)。
東南科技研發中心,建筑高度100m,柱網為8.4m,抗震設防烈度為6度,采用框架―剪力墻或框―筒結構體系較為經濟合理,這種結構體系的剪力墻或筒體是很好的抗側力構件,常常承擔了大部分的風載和地震荷載產生的水平側力,總體剛度大,側移小,且滿足玻璃幕墻的外裝飾要求。
二.高層、超高層建筑結構設計材料的選用
高層及超高層建筑結構設計材料多選用鋼結構,因為鋼結構有很多優點。但其缺點是導熱系數大,耐火性差。隨著冶金技術的提高,耐火鋼的研究成功并投入生產,為鋼結構的進一步發展創造了條件。
目前,寶鋼投入生產的B400RNQ和B490RNQ兩種型號的耐火鋼,其物理力學指標、化學性能及抗沖擊韌性和可焊性,都能達到結構鋼的要求。普通鋼材當達到600℃的高溫時已完全喪失承載能力,寶鋼生產的這兩個品種鋼材當達到600℃時其屈服強度還有150~220Mpa.一般高層和超高層建筑當采用框―剪、框―筒結構體系時的經濟性統計為:鋼結構造價=鋼材費用(約占40%)+制作安裝費用(約占30%)+防火涂料費用(約占30%),防火涂料所占總造價的比重較大。如果使用高強度耐火鋼雖價格略有上升,但防火涂料價格有較大幅度下降,可望部分抵消由此帶來的成本上升,而且可靠度及安全性有了一定的保障。
三.高層、超高層建筑采用鋼結構的制作與安裝
3.1統一測量儀器和鋼尺等量具
建造一幢超高層大樓,涉及到土建、鋼結構、玻璃幕墻和各類設備的安裝,使用的測量儀器和使用的鋼尺必須由國家法定的同一計量部門由同一標準鑒定。
高層、超高層建筑施工周期較長,尚需定期對測量儀器和鋼尺量具進行定期校驗以保證建筑物各項指標符合規定的指標。一般以土建部門的測量儀器和鋼尺量具為準。
3.2定位軸線、標高和地腳螺栓
鋼柱的定位軸線可根據場地的寬窄,在建筑物外部或內部設置控制軸線。本工程高度在100m,設置二個控制樁,以供架設經緯儀或激光儀控制樁的位置,要求以能滿足通視、可視為原則。
鋼柱的長度以滿足起重量的大小和運輸的可能性,一般為2~3層為一節,對每一節柱子安裝不得使用下一節柱子的定位軸線,應從地面控制軸線引到高空,以保證每節柱子安裝正確無誤,避免產生累積誤差。
3.3鋼柱的制作與安裝
鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構件,在加工制造中必須滿足現行規范的驗收標準。
100m高的超高層鋼柱一般分為8~12節構件,鋼柱在翻樣下料制作過程中應考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形,所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設計長度,即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節鋼柱截面完全相等時也不允許互換,要求對每節鋼柱應編號予以區別,正確安裝就位。
矩形或方形鋼柱內的加勁板的焊接應按現行規范要求采用熔嘴電渣焊,不允許采用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。
鋼柱標高的控制一般有二種方式:一是按相對標高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm,不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形,建筑物的總高度只要達到各節柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格,這種制作安裝一般在12層以下,層高控制不十分嚴格的建筑物。二是按設計標高制作安裝。一般在12層以上,精度要求較高的層高,應按土建的標高安裝第一節鋼柱底面標高,每節鋼柱的累加尺寸總和應符合設計要求的總尺寸。每一節柱子的接頭產生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應加到每節鋼柱加工長度中去。無論采用何種安裝方式,都應在翻樣下料制作過程中充分表達出來,并應符合設計要求的總高度。
3.4框架梁的制作與安裝
高層、超高層框架梁一般采用H型鋼,框架梁與鋼柱宜采用剛性連接,鋼柱為貫通型,在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內設置橫向加勁肋。
由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠遠大于鋼結構的精度要求,當框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時,腹板的連接板可開橢圓孔,橢圓孔的長向尺寸不得大于2d0(d0為螺栓孔徑),并應保證孔邊距的要求。
框架梁應按設計編號正確就位。框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設計長度,需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經驗公式計算再按實際加工之后校核,確定其翻樣下料的精確長度。
高強螺栓群應同一方向插入螺栓孔內,高強螺栓群的擰緊順序應由中心按幅射方向逐層向外擴展,初擰和終擰都得按預先設定的鮮明色彩在螺帽頭上加以表示。
四.高層、超高層建筑樓蓋的設計
高層、超高層建筑的樓板和屋蓋具有很大的平面剛度,是豎向鋼柱與剪力墻或筒體的平面抗側力構件,同時使鋼柱與各豎向構件(剪力墻或筒體)起到變形協調作用。
一般鋼結構建筑物的樓板和屋蓋,都采用軋制的壓型鋼板加現澆鋼筋混凝土(簡稱鋼承混凝土)樓板和屋蓋,厚度一般不小于150mm.目前在設計鋼承混凝土樓板和屋蓋時沒有考慮鋼承混凝土樓板和屋蓋與鋼梁共同作用。主要是對于板底呈波形的計算原理不甚了解或認為計算繁瑣,就按平板計算,這樣既不安全又增加了鋼梁的用鋼量。
參考文獻:
[1]徐培福.復雜高層建筑結構設計[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.[2]韓林海 楊有福.現代鋼管混凝土結構技術[M].北京:中國建筑工業出版社,2004.