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關鍵詞:預應力;混凝土;非對稱混合連接;UNSH連接
中圖分類號:TU398文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)22-0025-02
建筑工業化的優越性在于大幅度提高了建造能力和建造速度,具體來說具有以下一些特點和優勢:建筑構配件集中的、先進的、產業化的工業生產方式,能保證較高的工藝水準和產品質量,使建造質量得到保證;預制構件可以直接作為建筑的外部構件而無需另外做面層裝飾,省時省力;構配件大批量物流化供應、機械化施工,使建造速度得以大大提高;構件及模板體系可重復使用,具有良好的經濟效益;預制構件可以在場外提前制作并堆放,在施工場地準備完畢后很快進行安裝;改善勞動條件,使手工作業轉向機械化施工,同時大大減少了建筑工地的用工量,降低造價;與現澆混凝土相比,采用預制混凝土構件還能減少混凝土變形裂縫,提高結構耐久性;與傳統的施工方式相比,實行工業化方式,一般節材率可達20%左右,節水率達60%以上。推進建筑工業化可從根本上改變傳統的建筑生產方式,使建設逐步走上科技含量高、資源消耗低、環境污染少、經濟效益好的道路。
一、預應力連接
經國外數名學者多年研究認為,用后張預應力將預制梁連接到預制柱的裝配式混凝土框架是一種經濟的、多高層建筑建造方式。有粘結和無粘結預應力構件在進行正截面分析時的基本區別在于應變一致性條件:有粘結預應力構件的截面應變具有一致性,在張拉灌漿后,預應力筋和鄰近的混凝土在預應力構件中任意截面具有相同的應變增長,預應力構件沿構件長度方向彎矩變化,混凝土應變增量也相應變化;而無粘結預應力筋通常忽略與孔道之間可能存在的摩擦力,假定在整個無粘結長度上的應變為常數。
(一)無粘結連接的優缺點
全無粘結的設計有因錨固端失效導致預應力徹底喪失的風險,考慮到梁跨中是一個對稱點,無粘結預應力筋在此處不會有相對于混凝土的滑動,所以在PRESSS研究項目中將無粘結預應力連接加以改進,設置成預應力筋在跨中有粘結而其它部分無粘結(圖1),這樣在柱面處仍能產生相對滑動,預應力筋無粘結長度取決于需要的延伸長度。
而無粘結連接的性能主要有以下不理想的方面:因為預應力筋保持彈性,所以結構耗能很少;無粘結預應力連接的做法是與通常的后張法一樣,預應力筋放在預留孔道中,但張拉后不灌漿。節點核心區會受到預應力孔道削弱的影響;由于梁柱接縫開展較寬,無粘結預應力筋防腐蝕性能較差的弱點更加突出;梁柱接縫開展較寬,預制梁角部的壓應變將很大,梁的壓碎程度比有粘結預應力連接嚴重,需要在梁端部加強配置約束鋼筋;部分無粘結的構造并不能完全解決以上的缺陷,而且在實際施工中頗為不便,不利于推廣應用。
(二)有粘結連接的優缺點
使用有粘結鋼絞線能有效抵御腐蝕,并且在錨固失效的情況下結構只會逐步倒塌。美國國家標準與科學技術協會(NIST)的研究表明使用有粘結預應力連接能改善節點延性。在較低幅度的地震作用下,預應力筋應力的變化保持在彈性范圍之內,當變形恢復到零時沒有預應力損失。但在達到一定的位移水平后,梁柱接縫處預應力筋的局部屈服有可能導致預壓力損失,從而降低連接的受剪承載力,此時的滯回性能表現為在較低荷載下剛度比較低,在小位移時剛度退化很快。從更高的位移水平卸載后,由于較大的塑性變形,預應力有可能會全部損失。
二、新型連接的形式
在研究多種延性連接優缺點的基礎上,設想一種應用于框架結構體系的新型預應力。
梁柱連接形式,命名為非對稱混合連接(unsymmetrical hybrid connection),后文統一簡稱UNSH連接。該連接的具體形式如下:預制梁、柱的連接不僅通過后張有粘結預應力,還采用連續普通鋼筋進行連接。預應力筋穿過預留孔道將柱兩側橫梁連接在一起,然后灌漿形成有粘結預應力節點。預應力筋在設計地震作用下始終保持彈性,結構非線性變形主要發生在梁柱接縫。后張直線預應力筋既可以起連接預制構件的作用,又能承受梁端彎矩,構成整體受力節點和連續受力框架。當層間位移角超過一定大小時,梁柱接縫張開,預應力筋拉力增加,產生恢復力使接縫閉合,將梁柱拉回原來的位置;普通鋼筋除了承擔梁截面抗彎外,還隨著接縫的張開和閉合交替受拉和受壓,起到耗散地震能量的作用。為方便建筑施工,UNSH連接沒有在梁截面上下對稱配置普通鋼筋,僅在梁上部疊合層后澆混凝土內埋設普通鋼筋與預埋在柱內的鋼筋通過直螺紋套筒連接(如圖2所示);梁與柱的連接面不設置牛腿,而是采用平面拼接,依靠接觸面預壓力產生的摩擦力傳遞梁端剪力。
本文提出UNSH連接這種預制裝配形式,除了考慮到預制結構的一般優越性以外,主要是出于以下幾方面原因:我國《混凝土結構設計規范》建議框架梁宜采用后張有粘結預應力筋和普通鋼筋的混合配置方式;全預應力連接滯回曲線的捏縮現象比較嚴重,增加普通鋼筋能改善節點的滯回性能;以往抗震設計原則是以保障人的生命安全為準則,因此地震帶來的經濟損失在結構設計中很少考慮。而在UNSH體系框架中,地震帶來的破壞主要出現在梁柱連接處,評估地震造成的損失變得非常容易;UNSH體系優于現澆體系的一個方面在于將破壞集中到連續普通鋼筋,降低了結構維修費用。只要普通鋼筋沒有斷裂,UNSH連接承載力基本就不會退化;有粘結預應力與無粘結預應力相比預應力筋容易屈服,這會造成連接剛度退化,接觸面摩擦受剪承載力下降,非彈性地震作用后結構殘余變形大,殘余剛度低;現澆節點的梁轉動沿塑性鉸長度分布,而UNSH連接的破壞模式和現澆構件不同,接縫處梁轉動集中,可能會導致局部普通鋼筋應變過大而過早斷裂,在此對這部分鋼筋作無粘結處理以解決該問題。
PRESSS的混合連接上下對稱配置連續普通鋼筋,比較理想的做法是在預制梁的頂部和底部開槽(如圖3所示),將普通鋼筋穿過孔洞,然后灌漿。與混合連接相比,UNSH連接下部沒有連續普通鋼筋,可能會造成耗能鋼筋不足,增大地震作用下的側移。
三、結語
在對國內外預制裝配建筑的研究和應用進行考察的基礎上,本文提出一種應用于框架結構體系的新型預應力梁柱連接形式――非對稱混合連接(unsymmetrical hybrid connection),本文中簡稱UNSH連接。這種梁柱連接一方面采用后張有粘結預應力將預制梁、柱拼裝在一起,另一方面在梁疊合層現澆混凝士內設置連續普通鋼筋。UNSH體系框架結構的預應力筋在設計地震作用下始終保持彈性,結構非線性變形主要發生在梁柱接觸面。后張直接預應力筋既可以起連接預制構件的作用,又能承受梁端彎矩。UNSH體系施工方便快捷,抗震性能理想,有利于實現梁鉸耗能機制,結構恢復性能優越,殘余變形小。地震作用下節點核心區破壞極小,損傷主要集中于梁柱連接,易于評估。UNSH體系的低程度破壞可以在強震之后最小化停工時間以及維修費用。
參考文獻
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關鍵詞:鋼筋混凝土 結構設計 平面形式 構造 電算人工調整 周期折減系數
鋼筋混凝土框架結構是當今建筑普遍采用的一種結構形式。鋼筋混凝土結構與砌體結構相比較,具有承載力大、結構自重輕、抗震性能好、建造的工業化程度高等優點。與鋼結構相比,具有造價低、材料來源廣泛、耐火性好、結構剛度大、使用維修費用低等優點。
一般框架結構是由樓板、梁、柱及基礎4種承重構件組成的,由主梁、柱與基礎構成平面框架,各平面框架再由連續梁連接起來而形成的空間結構體系。在合理的高度和層數的情況下,框架結構能夠提供較大的建筑空間,其平面布置比較的靈活,可適合多種工藝與使用功能的要求。
多層鋼筋混凝土框架結構設計可以分為四個階段:一是方案設計,二是結構分析,三是構件設計,四是繪施工圖。結構分析和構件設計是結構設計中的計算階段,在現代,已由電子計算機承擔這一工作,常采用pkpm建模計算。但是,結構的計算并不能代替結構的設計。良好的結構設計的重要前提,應該是合理組織與綜合解決結構的傳力系統、傳力方式,良好的結構方案是良好結構設計的重要前提。
1 框架結構的優缺點
框架結構體系是由橫梁與柱子連接而成.梁柱連接處(稱為節點)一般為剛性連接,有時為便于施工和其他構造要求,也可以將部分節點做成鉸接或者半鉸接.柱支座一般為固定支座,必要時也可以設計成鉸支座.框架結構可以分為現澆整體式,裝配式,現澆裝配式.
框架結構的布置靈活,容易滿足建筑功能和生工藝的多種要求。同時,經過合理設計,框架結構可以具有較好的延性和抗震性能。但是,框架結構承受水平力(如風荷載和水平地震作用)的能力較小。當層數較多或水平力較大時,水平位移較大,在強烈地震作用下往往由于變形過大而引起非結構構件(如填充墻)的破壞。因此,為了滿足承載力和側向剛度的要求,柱子的截面往往較大,既耗費建筑材料,又減少使用面積。這就使框架結構的建筑高度受到一定的限制。目前,框架結構一般用于多層建筑和不考慮抗震設防,層數較少的的高層建筑(比如,層數為10層或高度為30米以下)。
2 多層框架結構的布置
多層框架結構的平面布置形式非常的靈活,框架結構按照承重方式的不同分為以下三類。
2.1橫向框架承重方案
以框架橫梁作為樓蓋的主梁,樓面荷載主要由橫向框架承擔.由于橫向框架數往往較少,主梁沿橫向布置有利于增強房屋的橫向剛度。同時,主梁沿橫向布置還有利于建筑物的通風和采光。但由于主梁截面尺寸較大,當房屋需要大空間時,凈空較小,且不利于布置縱向管道。
2.2縱向框架承重方案
以框架縱梁作為樓蓋的主梁,樓面荷載由框架縱梁承擔。由于橫梁截面尺寸較小,有利于設備管線的穿行,可獲得較高的室內凈空。但房屋橫向剛度較差,同時進深尺度受到預制板長度的限制。
2.3縱橫向框架混合承重方案
縱橫向框架混合承重方案是沿縱橫兩個方向上均布置有框架梁作為樓蓋的主梁,樓面荷載由縱,橫向框架梁共同承擔。它具有較好的整體工作性能。
3 雙向板的截面設計構造及配筋
對于周邊與梁整澆的雙向板,由于在兩個方向受到支撐構件的變形約束,整塊板內存在穹頂作用,使板內的彎矩大大減小。為了利用這一有利的因素,規范允許對四邊與梁整結板,起彎矩的設計值根據一定的條件進行折減。雙向板的厚度不宜小于80mm。雙向板按照彈性理論方法設計時,所求得的跨中正彎矩鋼筋數量是指板的中央處的數量,靠近板的兩邊,其數量可以逐漸減小。考慮到施工方面,將板的兩個邊方向上各分為3個板帶。兩個方向的邊緣板帶寬度軍為均為短邊長度的1/4,其余則為中間板帶。在中間板帶上,按跨中最大正彎矩求得的單位板寬內的鋼筋數量均勻布置;而在邊緣板帶上,按中間板帶單位板寬內的鋼筋數量一半均勻布置。
4 框架梁和柱的電算結果的人工調整
框架梁配筋的人工調整,其目的是解決梁的
裂縫寬度超限和“強剪弱彎”問題。當裂縫寬度超限時,首先應考慮將大直徑的鋼筋改用小直徑的鋼筋驗算,如裂縫寬度仍然超限,就應增大梁的配筋和混凝土的強度等級,或加大梁的截面尺寸,調整至滿足規范的要求。為了保證“強剪弱彎”,可進行以下幾項調整:一是適當增大梁端截面;二是適當增大梁端箍筋直徑,加密箍筋間距;三是梁端負彎矩鋼筋不放大,梁跨中受拉鋼筋適當放大1.1~1.2倍;四是按構造要求對跨度>7m的框架梁增加彎起鋼筋。
在地震力作用下,框架柱尤其是角柱和大開間、大進深的邊柱,一般均處于雙向偏心受壓狀態,而電算程序是按兩個方向分別為單向偏心受壓的平面框架計算配筋。因此,框架柱配筋應進行如下調整:一是選擇最不利的方向進行框架計算,也可對兩個方向均進行計算后取較大值方向的配筋,并采用對稱配筋;二是控制柱單邊方向鋼筋的最少根數。四是選擇井字形或菱形的框架柱箍筋形式,以增強箍筋對混凝土的約束;五是由于多層框架電算一般不考慮溫度應力和基礎不均勻沉降問題,當多層框架水平尺寸較大以及地基為軟弱土層或地基土層不均勻時,可適當再稍放大框架柱的配筋。
5 周期折減系數的取用
進行框架結構的周期和剛度計算時,往往忽略框架填充墻的影響。但實際情況中填充墻(磚砌體)在早期彈性工作階段參與工作的能力是較大的。使結構實際的剛度大于計算剛度,實際的周期小于計算周期,地震作用計算偏小,結構設計偏于不安全。為了避免較大誤差,在設計過程中應該對計算周期應該進行折減。一般情況周期折減系數的取值為:當填充墻為砌體時,取0.6~0.7;為輕質砌塊或砌體填充墻較少時,取0.7~0.8;當填充墻為輕質墻體板材時,取0.9;無填充墻的純框架取1.0。可以看出,填充墻的剛度越小對框架的周期影響越小,吸收地震作用的能力也越弱。
由于框架結構具有空間大、平面布局靈活多樣的特點,滿足了人們不斷追求使用個性化的要求。隨著社會的不斷發展和人們物質生活水平的提高,框架結構(住宅、公共建筑)將會得到較大發展。設計多層框架結構,設計人應首先判斷結構方案的可行性,對可能碰到的問題,提前采取措施予以解決,并對所有計算結果認真分析、判斷,準確無誤后方可應用于實際工程。
參考文獻:
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【關鍵詞】高層建筑;剪力墻;結構設計
引言
剪力墻這種結構形式已經成為目前高層住宅結構形式的首選,剪力墻結構布置靈活,抗震性能好,容易滿足各種使用功能的要求來增加使用中的舒適度。因此,作為結構設計人員要充分了解其受力原理,合理設計出安全、實用、經濟的高層剪力墻結構。本文以高層建筑剪力墻結構設計要點探究為主題,從剪力墻的相關概念出發,重點研究高層建筑中剪力墻結構設計的要點,并結合相關案例分析說明。研究的目的在于通過對剪力墻的設計要點分析,使得建筑結構得到整體優化,從而促進高層建筑的安全性、經濟性以及科學性。
一、剪力墻的相關知識
(1)剪力墻是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結構中的梁柱,能承擔各類荷載引起的內力,并能有效控制結構的水平力,這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結構稱為剪力墻結構。它的空間結構由一系列縱向、橫向剪力墻及梁、板等組成。
(2)剪力墻和其他的框架結構一樣,既有其優點,也存在不足。由于現澆鋼筋混凝土對水平地震荷載的承受,使得水平荷載對墻、柱產生一種水平的剪切力。為了與這種水平剪切力形成平衡,剪力墻結構由縱橫方向的墻體支撐,從而形成抗側向力的體系。這是剪力墻的最大優點。此外,剪力墻的剛度很大,而且空間的整體性好,從房間里無法看出梁、柱楞角,使得室內的布置更加容易,方便而實用,簡單而美觀。剪力墻結構還具有良好的抗震性能,這也是被廣泛運用于高層建筑的原因之一。剪力墻的最大的不足就是結構自重大,另外剪力墻結構抗側剛度大,會引起較大的地震反應;剪力墻墻體中軸壓低,墻肢承載力發揮不足等。預應力剪力墻結構常常可以做出大的空間住宅布局,完全滿足現代人對舒適寬闊的居住空間需求。既然剪力墻有其優缺點,就要求我們在設計中因勢利導,趨利避害,使其發揮最大的功能性作用。
(3)剪力墻結構的設計原則:[1]剪力墻的布置應分布均勻,沿房屋縱橫兩個方向設置,使剪力墻剛度合理。剪力墻宜布置在房屋的端部附近、平面形狀變化處、恒荷載較大處,在結構平面中部盡量減少剪力墻的布置,使剪力墻分布于建筑物周邊,在較少的剪力墻情況下取得較大的剛度,結構的剛度中心和質量中心盡量接近。[2]剪力墻沿高度應均勻變化,在豎向布置上應貫通房屋全高,使結構上下剛度連續、均勻。[3]為了保證樓屋蓋的側向剛度,避免水平荷載作用下樓屋蓋平面內彎曲變形,應控制剪力墻的最大間距。[4]剪力墻結構應具有延性,細高的剪力墻容易設計成具有延性的彎曲破壞剪力墻。當墻的長度很長時,可以通過開設洞口將長墻分成長度較小的墻段,使每個墻段成為高寬比大于3的獨立墻肢或聯肢墻,分段宜較均勻,通常墻段的長度不宜超過8m。[5]結構計算分析應滿足最大層間位移、周期比、位移比、軸壓比及墻體穩定性等方面的要求。
二、實例分析
(1)工程概況:以某住宅小區高層住宅設計為例,該建筑為地上33層和地下2層,地下兩層為非機動車停車庫,地上為住宅。地下室的層高均為3.5m,地上1~33層高為2.9m,地上建筑總高度為96m。該建筑物為剪力墻結構,抗震設防類別為丙類,設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.15g,設計地震第二組,場地土類別為Ⅲ類,特征周期為0.55s。
(2)結構選型:根據本建筑的使用功能和建筑高度選擇其結構形式為剪力墻結構,基礎采用樁筏基礎。
(3)結構計算:本工程采用中國建筑科學研究院開發的PKPM系列高層建筑結構空間有限元分析軟件SATWE進行計算分析。計算分析結構表明本工程的自振周期正常合理,平動周期為第一振動周期,扭轉周期與第一平動周期之比為0.80,小于0.90,滿足規范,振型曲線光滑連續,無突變。按彈性方法計算的風荷載或多遇地震標準值作用下的樓層層間最大水平位移與層高之比小于1/1000。在規定的水平力作用下,樓層的最大彈性水平位移(或層間位移),不大于該樓層兩端最大彈性水平位移(或層間位移)平均值的1.2倍。計算結果顯示本工程無平面不規則或豎向不規則的情況。剪力墻軸壓比滿足規范要求。
(4)剪力墻布置:剪力墻應在滿足結構豎向及水平荷載的前提下盡可能地布置在隔墻位置,對剪力墻的數量進行控制,還要減少邊緣構件數量,結構計算時滿足剪力墻實現彎曲破壞的延性破壞模式。剪力墻的厚度按照《建筑抗震設計規范》GB 50011-2010和《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010的規定選取后進行計算,根據墻體的穩定性和軸壓比對所選取的墻厚進行調整。最終本工程地下室墻體均采用300mm厚,地上住宅部分采用200mm厚。
(5)混凝土強度等級的選擇:本工程層高較低,剪力墻墻體穩定性均能滿足規范要求。墻體的混凝土強度等級根據規范對剪力墻軸壓比的限制選擇。地下室剪力墻采用C35,1~6層為C40,7~12層為C35,7層以上為C30。由于住宅建筑房間開間小,平面分格多,梁板的混凝土強度等級在施工時不易于剪力墻區分,因此本工程梁板及樓梯的混凝土強度等級均同本樓層的剪力墻。
(6)高層建筑梁板布置:考慮到住宅建筑以實用性和舒適性為最基本的要求,梁設置時盡量布置于填充墻下面,避免房間內露梁,如果出現難以避免的情況盡量把梁凸出到衛生間或廚房等相對次要的房間。另一方面就是要注意房間凈高的要求,在滿足受力的前提下盡量保證房間凈高以增加使用的舒適性。
三、剪力墻結構設計的構造要點
(1)剪力墻結構伸縮縫的最大間距:裝配式建筑為65m,現澆式建筑為45m。當采用以下措施時可以適當增加伸縮縫的最大間距:[1]采取減小混凝土收縮或溫度變化的措施;[2]采用專門的預加應力或曾配構造鋼筋的措施;[3]采用低收縮混凝土材料,采用跳倉澆筑、后澆帶、控制縫等施工方法,并加強施工養護。
(2)剪力墻結構的最大高度比:非抗震設計時為7,抗震設防烈度為6度和7度時為6、8度時為5、9度時為4。高層建筑的高寬比是對結構剛度、整體穩定、承載能力和經濟合理性的宏觀控制。在結構設計計算滿足規范規定的承載力、穩定、抗傾覆、變形和舒適度等基本要求后,僅從結構安全角度講高寬比限值不是必須滿足的,主要影響結構設計的經濟性。
(3)剪力墻結構的防震縫:剪力墻結構的防震縫按照同高度的框架結構防震縫要求的50%取值,且不小于100mm。
(4)剪力墻底部加強部位的范圍:[1]底部加強部位的高度應從地下室頂板算起;[2]底部加強部位的高度可取底部兩層和墻體總高度的1/10二者較大值;[3]當結構計算嵌固端位于地下一層底板或以下時,底部加強部位宜延伸到計算嵌固端。
(5)軸壓比限值:在重力荷載代表值作用下剪力墻墻肢軸壓比限值分別為0.4(9度一級)、0.5(6、7、8度一級)、0.6(二、三級)。
4.6軸壓比限值
一般剪力墻底部加強部位―三級抗震無規定、二級抗震0.6、一級抗震0.5或者是0.4。
四、結論
在實際的工程減值中,設計方只有把握住剪力墻結構設計的要點,才能真正設計出安全穩定的建筑物,從而保障居住者的生命安全,同時還可以最大程度地節約建筑工程的設計成本。
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關鍵詞:建筑節能;外墻保溫板;發展前景
前言
建筑物是世界上最大的能源消耗之一,其消耗的能源和釋放的溫室氣體量占世界能源總消耗量的四分之一到三分之一。近年來,能源價格上升、電力需求猛增以及對環境的日益關注等諸多因素,以促使建筑節能日益受到人們的廣泛關注。在建筑圍護結構中,墻體在采暖能耗中所占的比例最大,約占總能耗的32.1%~36.2%,因此,如何改善墻體的保溫性能成為重中之重。
1.外墻保溫板定義
保溫板材就是把一般的保溫砂漿進行成型養護,制成板使用,然后通過一定數量的錨栓和粘結膠使其固定在建筑維護結抅的外表面形成保溫系統。保溫板材高強質輕、隔熱保溫,它既能夠在工廠預制,實現批量化生產,提高勞動生產率;又能夠在施工現場裁剪、拼裝,提高施工效率。合理有效利用保溫板材,構造良好的保溫系統,必將實現建筑節能的目的。
外墻保溫板的主要作用是把建筑物的內部溫度始終保持在最佳狀態,而盡量減少能量損失,即散熱。外墻保溫板把建筑物外表“包裹”保護起來,在滿足了建筑物的保溫性能的同時,大大延長了建筑物的壽命。外墻保溫板是新建筑最好的外墻防護體系,也是老建筑物最好的維修體系。伴隨著我國經濟的快速發展,房屋建筑業也取得了顯著的成就,外墻保溫板在我國房屋建筑施工中得到了廣泛的應用。
2.國內外墻保溫板材的發展狀況
20世紀80年代前,我國的外墻外保溫技術發展相當緩慢,輕質保溫板材品種也非常少,但經過國內一些科研機構和科研工作者30多年堅持不懈的努力,尤其是近20年,建筑外墻輕質保溫板材的發展有了質的飛躍,保溫板材在規格品種、質量、數量、性能及應用等方面都獲得了巨大的發展。本文選擇國內幾種主流墻體保溫板品種來簡單說明下我國外墻保溫板材的發展狀況[1]。
2.1聚苯乙烯泡沫塑料板材
聚苯乙烯泡沫塑料板材分為膨脹性EPS板和連續性擠出型XPS板兩種。EPS板(又稱苯板)是可發性聚苯乙烯板的簡稱,是由原料經過預發、熟化、成型、烘干和切割等制成。它既可制成不同密度、不同形狀的泡沫制品,又可以生產出各種不同厚度的泡沫板材,廣泛用于建筑、保溫、包裝、冷凍、日用品,工業鑄造等領域;擠塑板XPS保溫板就是擠塑式聚苯乙烯隔熱保溫板,它是以聚苯乙烯樹脂為原料加上其他的原輔料與聚含物,通過特殊工藝加熱混合同時注入催化劑,然后連續擠塑壓出成型而制造的硬質泡沫塑料板。與EPS板材相比,XPS板是第三代硬質發泡保溫材料,從工藝上它克服EPS板繁雜的生產工藝,具有EPS板無法替代的優越性能,XPS具有完美的閉孔蜂窩結構,這種結構讓XPS板有極低的吸水性(幾乎不吸水)、防潮、不透氣、輕質、耐腐蝕、低熱導系數、高抗壓性、抗老化性(正常使用幾乎無老化分解現象)、使用壽命長等優異性能的節能環保型保溫材料。但這兩種產品屬于有機類材料,防火等級不高、易燃,耐久性差,而且施工時表面需要處理,不易施工。
2.2石膏類板材
目前市場上常用的石膏類輕質板材墻體品種非常多,它不但可以被加工成單體板,如紙面石膏板隔墻、纖維石膏板隔墻、增強石膏空心條板隔墻等,而且可制作成復合夾芯板。由于石膏具有防火、輕質、隔聲、抗震性好等特點,石膏類板材在內墻板中占有較大的比例,但是由于石膏是氣硬性材料,耐水性較差,若用于外墻外保溫需要做防水處理。紙面石膏板以熟石膏為主要原料,摻入適量的添加劑和纖維作板芯,以特制的紙板做護面,連續成型、切割、干燥等工藝加工而成,適用于建筑物的非承重墻、內隔墻和吊頂,也可以用于活動房,民用住宅,商店、辦公樓等;纖維石膏板是以石膏為主要原料,以玻璃纖維或紙筋等為增強材料,經鋪漿、脫水、成型、烘干等加工而成,一般用于非承重內隔墻、天棚吊頂、內墻貼面等;石膏空心板是最為常見的石膏類板材,它以磷石膏為主要原料,加入少量增強纖維,并以水泥、石灰、粉煤灰等為輔助材料,經澆筑成型、脫水烘干制成。因其具有質輕高強、隔熱防火、節能環保、施工方便等優點,適用于高層建筑、框架輕板建筑及其他各類建筑的非承重內隔墻。
2.3水泥類板材
水泥類板材是以水泥為主要原材料加工生產的一種建筑平板,是一種介于石膏板和石材之間、可自由切割、鉆孔、雕刻的建筑產品,以其優于石膏板、木板的防火、防水、防腐、防蟲、隔音性能和遠遠低于石材的價格而成為建筑行業廣泛使用的建筑材料。水泥類板材既有預制的,也有現澆的,廣泛用于建筑外墻、內隔墻、樓板和屋面板等。但是由于普通混凝土的導熱系數(1.52W/( m·K))較大,產生較大的墻體熱損值,不能很好的滿足建筑節能要求,因此此類板需要進行保溫處理。通常的做法是加氣、發泡、加入輕骨料或做成夾芯復合板來實現保溫隔熱,達到建筑節能的目的。水泥類板材的典型代表是發泡水泥板,其主要材料是普通硅酸鹽水泥,加入雙氧水、硬鈣、聚丙烯纖維、粉煤灰和水泥發泡劑等攪拌融合發泡而成[2]。發泡水泥保溫板是目前市場上墻體保溫和墻體保溫防火隔離帶較理想的保溫材料,其具有導熱系數低、保溫效果好、防水防火、與墻體粘結力強、強度高、無毒害放射物質、綠色環保等優點,能滿足我國夏熱冬冷地區建筑維護結構節能65%的要求。
2.4膨脹珍珠巖類板材
膨脹珍珠巖類板材是以膨脹珍珠巖為輕集料,以水泥等為膠凝材料,加入一定量的添加劑,經攪拌、成型干燥、常溫養護而成的具有規則形狀的板材。膨脹珍珠巖類板材的耐熱性、吸聲性能好,導熱系數低、不燃、抗腐蝕性好,還具有電絕緣性,但是其體積收縮大、吸水率高、易空鼓開裂、后期的保溫效果還會下降,多用于建筑圍護結構的保溫隔熱。
2.5纖維增強復合材料保溫板材
纖維增強復合材料保溫板是一種新型外墻保溫板,具有輕質高強、保溫隔熱性能好、粘結強度高、防火性能好、耐候等優點,既克服了膨脹珍珠巖類板材吸水率高,攪拌時體積收縮大,后期保溫效果下降和易空鼓開裂的缺點,又彌補了聚苯乙烯泡沫塑料板材耐久性差、易燃、防火性能差,高溫時產生有害氣體等缺陷[3]。此外,纖維增強復合材料保溫板與聚苯顆粒保溫砂漿相比,解決了聚苯顆粒保溫砂漿冬季不宜施工的問題,避免了工人在現場的拌和施工。此類板材既可以作為單一保溫材料應用,就是以聚苯顆粒為輕集料,以水泥、石膏、石灰和粉煤灰等為膠凝材料,加入一定量的可再分散乳膠粉、抗裂纖維、憎水劑等添加劑,經攪拌、發泡、成型干燥、標準養護成具有規則形狀的制品;又可以與巖棉、聚氨酯等材料用特定的膠粘劑粘合成聚苯顆粒保溫復合板。纖維增強復合材料保溫板能在工廠大規模預制,在施工現場拼裝,易于實現機械化,具有良好的應用前景。但其制作工藝較復雜,造價相對較高。
2.6復合墻體類板材
復合墻體類保溫材料是近年來新興的一種集合外墻保溫、承重、裝飾于一體的材料[4]。目前復合墻體類板材主要有鋼絲網水泥類夾芯復合板材、彩鋼夾芯板材、加氣混凝土板、混凝土復合保溫板、纖維增強水泥復合板等。
(1)鋼絲網水泥類夾芯復合板材是以兩片鋼絲網將聚氨酯、聚苯乙烯、脲醛樹脂等泡沫塑料、輕質巖棉或玻璃棉等芯材夾在中間,兩片鋼絲網間以斜穿過芯材的“之”字形鋼絲相互連接,形成穩定的三維桁架結構,然后再用水泥砂漿在兩側抹面,或進行其他飾面裝飾。它輕質高強、隔熱、隔聲、防火、防潮、防凍、防震等優質性能,但其導熱系數較高、耐久性差、防火性能差。鋼絲網水泥類夾芯復合板材在保證一定保溫性能的基礎上使墻體的厚度減薄,重量減輕,可用于房屋建筑的內隔墻、圍護外墻、保溫復合外墻、樓面、屋面及建筑夾層等。
(2)彩鋼夾芯板材是以硬質泡沫塑料或結構巖棉為芯材,在兩側粘上彩色壓型鍍鋅鋼板,其中外露的彩色鋼板材料表面涂以高級彩色塑料涂層。彩鋼夾芯板材能夠實現自動化生產,具有整體性能好、抗震性能好、施工速度快、外形美觀、靈活多變等優點,但其導熱系數較高、防火性能差,多用于各類工業民用建筑中加層、大跨度和活動房等。
(3)加氣混凝土板全稱蒸壓加氣混凝土板,是以硅質材料和鈣質材料為主要原料,以鋁粉為發氣材料,配以經防腐處理的鋼筋網片,經加水攪拌、澆注成型、預養切割、蒸壓養護制成的多氣孔板材。加氣混凝土板具有良好的不燃性能,能夠隔熱、隔聲、防火、防潮、防凍、防震等,但是其質量較重、高層施工較難。適用于民用及工業建筑物的屋面板、非承重墻外墻和內隔板墻,也可用拼裝外墻板,不能用于建筑防潮層以下的外墻以及長期處于浸水和化學侵蝕的環境。
(4)混凝土復合保溫板是由鋼邊框、加強肋、發泡水泥芯材、鋼絲網、上下高強度水泥面層(含玻纖網)復合而成的新型建筑板材。混凝土復合保溫板強度高、絕熱性能好、抗震性能優越、施工方便、尺寸穩定性好,而且具有良好的不燃性能,但是其保溫層耐久性差、后期保溫效果難以保證。主要用于裝配式民用住宅大板建筑以及整體預應力裝配式板柱結構建筑物。
(5)纖維增強水泥復合板[1]是以水泥凈漿、砂漿或混凝土為基體,以非連續的短纖維或連續的長纖維作增強材料,經加水攪拌、澆注成型、預養切割而成的墻體板材。纖維增強水泥復合板厚度小、質量輕、抗拉強度和抗沖擊強度高、耐冷熱、不受氣候變化影響、易加工、不燃,但是其燃燒時會產生有毒氣體,對人體產生危害。因其造型豐富、外墻表面形狀和線條多樣、明快、安裝施工方便等特點,它被廣泛應用于各類建筑的墻體外掛式保護板。
2.7真空隔熱板
真空隔熱板(Vacuum Insulation Pane, VIP 板)[5]是真空保溫材料中的一種,由隔熱較好的填充材料(如玻璃纖維、氣相二氧化硅和聚氨酯等)與真空保護表層復合而成,它能有效地避免空氣對流引起的熱傳遞,從而導熱系數得到大幅度地降低,一般小于 0.0035W/(m·K),僅為聚氨酯硬質泡沫塑料的1/4~1/6,并且不含有任何 OD(消耗臭氧層)材料,是目前世界上最先進的高效保溫材料。真空隔熱板導熱系數低、輕質高強、施工方便,并且比較薄,可用于外墻內保溫,節省使用面積。但是真空隔熱板造價高,僅在冰箱、冰柜、熱水器、冷藏集裝箱等行業領域應用,在建筑保溫市場上還沒推廣開來,處于初級階段。
3.我國外墻保溫板發展前景
隨著外墻保溫板市場的發展,保溫板行業慢慢會走向規范化,技術、產品、品牌、渠道、競爭環境都會得到改善。我國的建筑節能標準由以前的30%提高到50%,北京、上海等部分一級城市的節能標準要求達到65%。由于此次標準的頒布受到國家相關部門的高度重視,各地對房地產、建筑行業進行了重點部署,出臺多條相關政策,甚至對不達標的建筑不予通過審核。這給整個建筑外墻保溫板產業帶來了前所未有的機遇。
建筑外墻保溫板是近兩年剛開始普及的一個產業,除在直轄市、省會城市等經濟較發達的城市,國家開始強制性地要求住宅和公共建筑必須進行節能保溫外,全國大部分的地級和地級以下的城市還沒有明確要求。而在省會城市等地,很多地方也是剛剛開始響應國家的政策,推廣節能保溫板,全國還存在著大部分的空白市場。即使是北京、天津已經普及建筑外保溫墻板的城市,市場競爭也剛開始,還處在初期階段,競爭并不太激烈。
在各種外墻保溫板不斷充斥市場的情況下,應大力發展輕質高強、保溫隔熱、防火阻燃、耐久性強、綠色環保的新型保溫板材,如應大力發展目前在建筑外墻使用較少的真空隔熱板、防火等級較高的纖維增強復合材料保溫板、多功能復合保溫板等。外墻保溫板行業具備了朝陽產業的明顯特征:新興產業,行業發展速度較快,利潤較高,市場需求量大,發展前景廣闊。
4.結語
能源危機日益加劇,建筑節能迫在眉睫。大力發展研究新型外墻外保溫板材,并加之合理有效地利用,終將實現建筑節能65%的目標。
參考文獻
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【論文摘要】: 園林工程施工過程中存在復雜多樣,施工專業性強,施工技術復雜等特點。這要求園林施工單位在園林工程施工中運用現代項目管理的理論和方法, 對園林工程項目進行管理,以提高園林工程項目的效益和效率。針對目前園林工程施工管理中出現的問題,介紹了幾種合理的管理組織形式,對于園林工程施工管理有一定的參考意義。
園林工程涉及面廣, 是一個較為復雜的綜合性工程,它主要包括土方、水景、園路、假山、種植、給排水、供電工程等內容。隨著現代城市景觀環境要求的不斷提高,新技術、新材料在園林景觀上的不斷應用,園林工程專業分工愈來愈細,園林工程的內容也在不斷發展,朝著多樣化、復雜化的方向發展,園林工程規模也日趨擴大。這就要求園林施工單位在園林工程施工中運用現代項目管理的理論和方法,按照園林工程運行的客觀規律要求,對園林工程項目進行管理,以提高園林工程項目的效益和效率。因此,積極合理的管理組織形式對實現工程項目目標具有重要的影響。
1. 園林工程的施工類型及管理特點
1.1 園林工程的施工類型
一般來說園林工程施工類型包括兩類,一是基礎性工程施工,二是建設施工主體。
基礎性工程包括(1)土方工程施工:在園林工程建設中,土方工程首當其沖。開池筑山、平整場地、挖溝埋管、開槽鋪路、安裝園林設施、構件、修建園林建設等均需動用土方。(2)鋼筋混凝土工程施工:隨著現代技術、先進材料在園林工程建設中的廣泛運用,鋼筋混凝土工程已成為與園林工程建設密切相關的工程之一,有預應力鋼筋混凝土工程和普通鋼筋混凝土工程施工兩種。它們在所選用方法、設備、操作技術要求等方面各不相同。(3)裝配式結構安裝工程施工:在園林工程建設過程中,許多園林建筑、構件和設施在小品的景觀建設中,出現了更多的裝配式結構安裝工程。(4)給、排水工程及防水工程施工。(5)園林供電工程施工:主要包括了電的來源的選擇、設計與安裝,照明用電的布置與安裝,以及供電系統的安全技術措施的制定和落實等工作。(6)園林裝飾工程施工:包括抹灰工程施工、門窗工程施工、玻璃工程施工、吊頂工程施工、隔斷工程施工、面板工程施工、花飾工程施工等。
建設施工主體包括(1)假山與置石工程施工:假山工程施工包括假山工程目的與意境的表現手法的確定,假山材料的選擇與采運,假山工程的布置方案的確定,假山結構的設計與落實,假山與周圍園林山水的自然結合等內容。置石工程施工則包括置石目的與意境,表現手法的確定,置石材料的選用與采運,置石方式的確定,置石周圍景、色、字、畫的搭配等內容。(2)水體與水景工程:其施工內容包括水系規劃,小型水閘設計與建設,主要水景工程的建設。(3)園路與廣場工程施工。(4)栽植與種植工程施工:綠化工程是園林工程建設的主要組成部分,按照園林工程建設施工程序,先理山水,改造地形,辟筑道路,鋪裝場地,營造建筑,構筑工程設施,而后實施綠化。
1.2 園林工程的施工管理特點
園林工程施工管理的特點表現在:
1. 科學合理地編制施工組織設計在工程項目實施和工程施工管理上占有極其重要的地位。施工程序的安排是隨著擬建工程項目的規律、性質、設計要求、施工條件和使用功能的不同而變化,既有固定程序上的客觀規律,又有交叉作業、計劃決策人員爭取時間的主觀努力,因而在編制施工組織設計、組織工程施工過程中必須認真地貫徹執行施工程序的安排原則。施工組織設計的編制與施工程序的安排是工程項目施工組織中必不可少的兩大重要內容,也是工程項目順利實施,實現預期目標的重要保障。
2. 施工現場管理是施工管理的重要組成部分。施工現場管理水平的高低,直接影響園林工程的質量。當前,園林工程競爭異常激烈,企業要在激烈的市場競爭中求生存、求發展,就必須向用戶提供質量好、造價和工期合理的新產品,而生產一個優良產品,除了設計、材料供應等因素之外,主要靠合理的施工工藝和有效的施工現場管理來保證。一般來說,施工現場管理水平的高低決定著企業對市場應變能力和競爭能力。工程中標后,首先組建現場施工管理組織機構—現場施工項目部,由項目部統籌管理。施工現場工作主要工作包括:施工準備、正式施工、竣工驗收和養護管理等階段。
3. 需要科學的進行施工成本管理。每個工程的成本管理包括成本的確定,成本的控制,降低成本的措施等方面,其中降低項目成本是項目成本管理的關鍵內容。
2. 確定合理的施工管理組織形式
2.1 管理組織形式的確定原則
項目管理組織形式是指由施工管理機構——施工項目部具體采用的管理組織機構,它決定了項目管理層獲取所需資源的可能方法與相應的權力。應根據工程項目的特點,以及施工企業自身的情況來選擇相應的管理組織形式,應該遵循以下六點原則:(1)整體效率原則:項目組織形式是為項目整體運作服務的,確定合適的組織形式的目的是為了能優質高效地完成項目的整體任務。(2)權責一致原則:在項目組織設計時,要明確各組織單元的職責與權力,使職責與權力相一致。其中,適當授權是關鍵。(3)專業分工與協作統一原則:項目各組織單元既要有明確的工作目標和任務,也要有有序的協作。(4)管理跨度與管理層次合理原則:管理跨度與管理層次成反相關關系。一般來說,項目組織設計中,應在充分考慮影響管理跨度的各種因素后,根據實際情況確定管理層次。(5)彈性結構原則:項目組織形式要根據工作任務、技術特性等內外環境的變化而變化,以保證組織能進行動態的調整。(6)精簡高效原則:項目組織在保證必要職能的前提下,應減少管理層次,優化人員資源配置,力求做到機構精,人員少,效率高。
2.2 幾種有效的組織管理形式
這幾種組織管理的形式各有其使用范圍及優缺點,可以根據項目的具體特點而選擇使用或者綜合各種方式的優點,較好的發揮其作用。
1) 直線式組織形式:直線式組織形式是權力系統自上而下形成直線控制,統一指揮,下級只接受惟一上級的指令。項目部無專門職能部門,這種組織形式的特點是組織機構簡單,權力集中,權責分明,決策迅速,但專業分工差。實行沒有職能部門的“個人管理”,項目經理負責整個工程項目組織、協調和指導工作,項目經理要具有較廣的知識面和較強的技能。這樣的管理形式適用于項目規模小,技術簡單,協作關系較少的單一綠化工程和小型園林配套工程及大、中型園林工程后期養護管理工作。這種組織形式在園林綠化工程管理中應用比較廣泛。
2) 職能式組織形式:職能式組織形式強調專業分工,是以職能作為劃分部門的基礎,把相應的管理職責和權力交給職能部門,各職能部門在本職能范圍內有權直接指揮下級,這種組織形式的特點是專業分工強,能充分發揮職能機構的專業管理作用及專業人才的作用,有利于項目的專業技術問題的解決。缺點是存在著政出多門的弊端,由于項目部人員受職能部門與項目部門的雙重領導,對于上級存在矛盾的指令難以適從;各職能部門之間信息共享程度低,難以協調。這種管理形式適用于專業面窄、工期較長的中型園林工程及承接多項園林工程時。
3) 矩陣式組織形式:矩陣式是現代大型工程管理中廣泛應用的一種新型組織形式,它吸取了職能式和直線式各自的優點,力求使多個項目與各職能部門有機地結合。它將各職能部門的專業人員組織在一個項目部內,既可充分發揮職能部門的縱向優勢又能發揮項目部的橫向優勢,使決策問題集中管理,工作效率高。它要求從高層管理的角度明確項目經濟的責任與權力,以及各職能部門的作用。它是為了某項目臨時組建的半松散型組織,項目人員不獨立于職能部門之外,項目結束后,便回到各原職能部門,有利于項目部的動態管理和優化組織。對其雙重權力下產生的沖突,我們可以建設性地加以引導。這樣的組織管理形式適用于大型園林綜合性工程,其工程量大,內容龐雜,技術復雜,工期較長,對資源共享程度要求較高,如大規模的公園、綠地的建設工程,其工程內容涉及到地形改造,疊山理水,植物種植,燈光照明,建亭筑榭,地面鋪裝等。
3. 結論
園林工程項目管理的組織形式,對于園林工程項目管理的實施效果具有決定性的影響。我們在選擇組織形式時,要以實現工程目標為核心,以利于決策指揮和溝通協調為基本點,靈活應用組織形式。對不同的園林工程項目采用不同的組織形式,即使同一項目,也可在不同建設階段采用不同的組織形式。隨著我國工程建設領域改革的不斷深入,園林工程已廣泛實行了工程招投標,市場競爭日趨激烈,借鑒其它工程領域已取得的工程項目管理經驗,完善與發展園林工程項目組織形式,對提高園林工程建設水平和投資效率,促進園林行業發展具有重要意義。
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【關鍵詞】冷庫結構;構造處理;結構設計
1.引言
冷庫結構作為一種特殊使用用途的結構形式,隨著食品加工業不斷發展,應用日益廣泛。冷庫結構根據物流和面積使用率的相關要求,有單層冷庫、多層冷庫之分;按設計規模可分:大型、中型和小型,冷藏間或冰庫的公稱容積為標準,公稱容積大于20000m3為大型冷庫,20000m3~5000m3為中型冷庫,小于5000m3為小型冷庫。鑒于其材料的使用環境的特殊性,設計中的計算和相關特殊節點引起重視。
2.冷庫結構的結構選型和受力特點
2.1結構選型簡介
根據工藝物流布置主結構可以采用:框架結構、板柱-抗震墻結構、排架結構和普通鋼結構。
1)框架結構:當采用框架結構時,柱網布置較為靈活,可以適用于高層冷庫。框架內部的主次梁布置需結合內部的工藝物流吊掛布置情況和凈高要求,確定主次梁結構、交叉梁體系、井字梁格布置,板格形成單向板或雙向板。根據分析對比可以知道,在柱網8m×12m并荷載小于500kg/m2的情況,布置單向梁格較為經濟;在柱網8m×12m或12m×12m并荷載1000kg/m2~1500kg/m2的情況,采用井字梁格布置對受力和梁格大小均比較合理。在建筑防火分類為丙類建筑時,一定要注意板底至梁底的高度小于600mm,這樣有利于電專業在造價方面的控制(設置防火報警裝置的區域,如未加設吊頂時,板底至梁底的高度大于600mm,須在每一個梁格內設置報警裝置)。
2)板柱-抗震墻結構:在小空間同時對凈高要求較為嚴格的功能區,如考慮香蕉庫使用功能采用這種形式較為普遍。
3)排架結構:在結構內部需要提升物流速度和貨物立體存儲的要求時,采用柱距為6~8m、跨度18~27m的排架較為合理。同時高度可以根據物流量和存儲量的情況確定合理高度6~11.8m。
4)普通鋼結構,主要承重構件由各種類型的鋼材組成,結構形式多用于單層的裝配式冷庫。局部也可結合組合樓板設置夾層。實現與排架結構相對應的跨度和柱距要求。
2.2冷庫結構的受力特點
冷庫建筑屬于倉庫類建筑,主要用于庫房、變配電房、冰庫等功能房組成。冷庫的使用性質的不同,冷間溫度一般在-40℃~0℃左右[1]。因此冷庫設計與一般建筑相比較,具有以下特點:
1)冷庫屬于倉庫類建筑,主要用于放存食品,會有一定的堆放高度,因此結構均布荷載值大,活載標準值一般在15~30kN/m2。
2)冷庫結構再常溫施工,低溫運行,結構再施工完至開始使用這一段時間內的溫度變化大,結構的溫差效應比一般結構大的多。需采取相關的保溫措施。
3)冷庫內長期處于低溫、低溫高濕及濕度頻繁變化狀態下,容易導致結構和構件產生裂縫。
4)由于冷庫是屬于人工降溫,因此冷庫的絕熱要求很高,結構布置不合理容易產生冷橋,破壞保溫層,導致結構耐久性不滿足要求。
5)冷庫與常溫交接處,在使用過程中,須進行嚴格的建筑結構構造處理,避免產生裂縫。
3.涉及的荷載簡介
目前大多數冷庫進出貨采用接卸叉車裝卸,庫內堆貨貨物高度有5~8m,按照規范冷藏物堆載20kN/m2就偏小,應按照實際對照容重換算。另外沉降的活載準永久值系數,以及多層庫柱、基礎活荷載折減系數,應按冷庫設計規范規定的系數考慮,如按荷載規范規定或計算程序默認的系數進行計算就偏不安全。[2]
根據近期的某生鮮庫設計資料和實際荷載情況,
生鮮立體庫:20~35kN/m2(根據貨架的高度、托盤的重量、貨架支架的布置方式及層數等情況確認),單層庫房凍結物冷藏間堆貨高度達6m時,地面均布活載標準值可采用30kN/m2。單層高貨架庫房可根據貨架平面布置和貨架層按實際情況計算取值[3];
香蕉催熟庫:8 kN/m2(3m層高內);
普通香蕉庫:20~25kN/m2(7m層高內);
普通的果蔬冷庫:30kN/m2(7m層高內);
發電機房:20~25kN/m2(7m層高內);
制冷機房樓面:8kN/m2(設備荷載按實際情況折算成均布荷載);
冰庫:9h(h為堆冰高度,以m為單位);
凍結物冷藏間:20kN/m2;
冷卻物冷藏間:15kN/m2;
壓縮機等振動設備動力系數取1.3。
冷庫設計中還牽涉到建筑的一些構造保溫層,其荷載不容忽視,設計師應根據填料的容重進行設計。其樓屋蓋設計時牽涉到室外設備和吊頂和庫板等載荷,應按實際做法和受力形式,進行等效計算。
4.結構建模注意事項
1)由于冷庫結構設計的特殊要求,對于四層及四層以上的冷庫及穿堂,其梁、柱和基礎活荷載的折減系數宜按下表執行[3]:
項目 結構部位
梁 柱 基礎
穿堂 0.7 0.7 0.5
庫房 1.0 0.8 0.8
2)對于排架結構帶夾層情況,需按單榀和整體建模空間分析進行包絡設計。
3)對于牽涉到結構單元內,使用功能的不同造成溫差較大時,宜進行溫度變化產生的溫度應力分析,指導關鍵部位設計。
4)計算基礎內力時,架空地坪也應輸入模型,對荷載進行計算。
5.結構的材料和相應特殊構造要求
5.1材料要求
由于冷庫結構長期處于低溫、低溫高濕及濕度頻繁變化狀態下,因此建筑結構應采用耐低溫、耐濕、抗水性能好的材料。具體冷間內材料要符合以下要求[3]。
1)應采用普通硅酸鹽水泥,或采用礦渣硅酸鹽水泥。不得采用火山灰質硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。
2)不同品種水泥不得混合使用,同一構件不得使用兩種以上品種的水泥。
3)冷間內磚砌體應采用強度等級不低于MU10的燒結普通磚,并應用水泥砂漿砌筑和抹面。砌筑用的水泥砂漿強度等級不應低于M7.5。
4)冷間內鋼筋混凝土的受力鋼筋宜采用HRB400級和HRB335級熱軋鋼筋,也可采用HPB235級熱軋鋼筋。冷間結構用鋼除符合本規范外,尚應符合現行國家標準《鋼結構設計規范》(GB50017)和《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)的規定。
5)0℃以下冷間處于低溫環境,屬于二b類環境;冷間的混凝土強度等級不得低于C25,配制混凝土時,最大水膠比為0.55,最大氯離子含量為0.15%,最大堿含量3.0kg/m3。
5.2結構構件特殊構造要求
由于冷庫結構長期處于環境因素,對構造有特殊的要求,宜采用鋼筋混凝土結構或鋼結構,也可采用砌體結構。由于溫度變化作用產生的變形及內力應力影響,并采取相應減少溫度變化作用對結構的不利影響。結合現有的文獻和資料總結如下:
1)冷間采用鋼筋混凝土結構時,伸縮縫的最大間距不宜大于50m;
2)柱:根據工藝對冷庫內貨架布置和通道要求,冷庫柱距控制一般在6~8m,也有特殊的情況高達12m。柱斷面尺寸根據其結構形式和受力情況確定,在滿足抗震要求的情況下,需結合工藝的叉車使用頻率提高其受叉車撞擊的因素,尺寸不宜小于400mm×400mm[4]。
3)剪力墻:由于冷庫結構溫差效應較一般結構明顯,同時考慮有效利用剪力墻的抗側和抗扭剛度,應沿兩個主軸方向或其他方向雙向布置,兩個方向的抗側剛度不宜相差過大。房屋較長時,剛度較大的縱向抗震墻不宜設置在房屋的端開間。
4)梁:由于冷庫內的荷載通常較大,根據柱距和梁的支撐長度,盡量滿足凈空使用和管道安裝要求減低梁高度,設置寬扁梁,且盡量保證兩個方向梁的高度相同,便于通風、消防管道和電纜橋架的實施。
5)板:由于冷庫冷間內荷載大,采用框架結構時,板跨度宜取2~3m之間,板厚宜取120~150mm,保護層厚度宜取20~25mm(根據冷庫設計規范確定環境類別,再依據混凝土規范確定保護層厚度),當采用板柱剪力墻結構時,板厚宜取柱距1/25~1/30(即200~300mm)。冷間鋼筋混凝土板每個方向全截面最小溫度配筋率不應小于0.3%[3]。
6)基礎頂~架空段的基礎:該段基礎宜按短柱進行配筋,同時考慮其環境類別為二(b)類。
5.3護墻體
1)冷庫的墻體幾乎都是密閉的,室內溫度變化比較緩慢,跟不上室外自然界晝夜氣溫的變化,加大了屋面與墻體之間原來就已經存在溫差而且混凝土與磚砌體的膨脹系數不同,原來的溫度變形就不同,變形差隨溫差而加大,在其接觸面所產生剪應力也相應加大,從而導致裂縫比一般建筑容易產生[5]。
2)冷庫外墻采用自承重墻時,外墻與庫內承重結構之間每層均應可靠拉接,設置錨系梁。錨系梁間距可為6m,墻角處不宜設置。墻角砌體應適當配筋且墻角至第一個錨系梁的距離不宜小于6m。設置的錨系梁應能承受外墻的拉力與壓力。抗震設防烈度6度及6度以上,外墻應設置鋼筋混凝土構造柱及圈梁[3]。
冷庫墻體的水平裂縫產生除了受庫體建筑本身固有的因素和溫差影響外,庫體屋面混凝土前期收縮變形也是非常主要的原因;因此結合冷庫設計規范對墻體和房屋的最大伸縮縫等構造要求,在墻體內增設相應的抗剪鋼筋非常有必要,并在工程中合理的設置后澆帶,以降低混凝土的收縮變形。
6.特殊部位的節點處理大樣總結
6.1當冷間閣樓屋面采用現澆鋼筋混凝土樓蓋,且相對邊柱中心距離大于或等于30m時,邊柱柱頂與屋面梁宜采用交接。在鋼筋錨固和計算模型上均應進行合理的設定。
6.2在冷庫設置架空層且設置卸貨平臺時,可以將卸貨平臺板設置為三邊支撐板。
6.3底層庫內地面防潮做法是冷庫設計的重要構造之一。冷庫所處的位置的水文地質條件不同對該部位的設計要求也相應不同。下面結合相關文獻介紹幾種地坪防凍形式:
1)地下室高溫庫防凍,在底層下設置地下室,地下室為不會引起土壤凍脹的“高溫”庫房(即0℃庫房)。這樣形式適用于地下水位校底的且有需要設“高溫”庫的冷庫。
2)地坪架空防凍法,即在地坪進行架空設計,使冷庫與地面隔開,冷庫底板與地面留夠一定的空間(凈高1.0~1.2m),在造價較低的情況下同時滿足排水、通風、隔熱等要求。當地質條件較好,且地下水位較低時,也可采用地壟墻半架空法,墻體可采用磚或混凝土;在荷載加大高庫,建議采用現澆地坪,同時滿足工藝的構造地坪和安裝等要求。
3)地坪的通風防凍法,在冷庫的實鋪地坪下埋設通風管道進行自然通風或機械通風。這種做法造價低,適用于地質條件好,地下水位低的場地,采用此法時,必須加強管理,防止通風管高堵塞及水倒灌入管內。一般在建設規格較大、檔次較高的冷庫時,不采用這種方法。
各種做法,有相應的優缺點和適用范圍,對于架空地坪在寒冷地區的冬季不能起到防凍而相反起促凍作用;尤其是土壤本身具備凍脹條件,則架空在冬季必至凍脹;欲不凍,處非冬季另采取通入暖風措施。所以冷庫設計前必須判斷土壤是否具備凍脹條件。