结构体篇1
关键词:混凝土结构的加固 砌体结构的加固 钢结构加固
混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。
混凝土结构加固篇
一、直接加固的一般方法有:
1、加大截面加固法
在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,可增加截面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。
在适筋范围内,混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下,增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面,通过新加部分和原构件共同工作,可有效地提高构件承载力,改善正常使用性能。
加大截面加固法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。
2、置换混凝土加固法
该法的优点与加大截面法相近,且加固后不影响建筑物的净空,但同样存在施工的湿作业时间长的缺点;适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
3、有粘结外包型钢加固法
外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边,外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法,即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体,加固后的构件,由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高,因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。
该法也称湿式外包钢加固法,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所;适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
4、粘钢加固法
钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段(正截面受拉区、正截面受压区或斜截面)表面粘贴钢板,这样可提高被加固构件的承载力,且施工方便。
该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
5、粘贴纤维增强塑料加固法
外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域,使它与被加固截面共同工作,达到提高构件承载能力的目的。除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
6、绕丝法
该法的优缺点与加大截面法相近;适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固,或需对受压构件施加横向约束力的场合。
7、锚栓锚固法
该法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固;不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。
二、间接加固的一般方法有:
1、预应力加固法
(一)预应力水平拉杆固法
预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件,由于预应力和新增外部荷载的共同作用,拉杆内产生轴向拉力,该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上(当拉杆与梁板底面紧密贴合时,拉杆会与构件共同找曲,此时尚有一部分压力直接传递给构件底面),在构件中产生偏心受压作用,该作用克服了部分外荷载产生的弯矩,减少了外荷载效应,从而提高了构件的抗弯能力。同时,由于拉杆传给构件的压力作用,构件裂缝发展得以缓解、控制、斜截面抗剪承载力也随之提高。
由于水平提杆的作用,原构件的截面应力特征由受弯变成了偏心受压,因此,加固后构件的承载力主要取决于压弯状态下原构件的承载力。
(二)预应力下撑拉杆加固法
钢筋混凝土构件采用预应力下撑式拉杆加固定后,形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合超静定结构体系,在外荷载和预应力共同作用下,拉杆中产生轴向力并通过与构件的结合点(下撑点和杆端锚固点)传递给被加固构件,抵消了部分外荷载,改变了原构件截面内力特征,从而提高了构件的承载能力。
该法能降低被加固构件的应力水平,不仅使加固效果好,而且还能较大幅度地提高结构整体承载力,但加固后对原结构外观有一定影响;适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固,但在无防护的情况下,不能用于温度在600C以上环境中,也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。
2、增加支承加固法
增设支点加固法是通过减少受弯构件的计算跨度,达到减少作用在被加固构件上的载载效应,提高结构承载水平的目的。该法简单可靠,但易损害建筑物的原貌和使用功能,并可能减小使用空间;适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
3、其它加固法
辅助结构加固法是采用另制的辅助构件,如型钢、钢桁架或钢筋混凝土梁,部分或全部分担被加固梁的荷载。
在支座附近加腋后,支座附近截面的有效高度提高了,因此,截面的抗弯和抗剪能力都得到提高。
三、与混凝土结构加固改造配套使用的技术一般有:
1、托换技术
系托梁(或桁架)拆柱(或墙)、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称;属于一种综合性技术,由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成;适用于已有建筑物的加固改造;与传统做法相比,具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点,但对技术要求较高,需由熟练工人来完成,才能确保安全。
2、植筋技术
系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术;可植入普通钢筋,也可植入螺栓式锚筋;已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程,如:施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救,构件加大截面加固的补筋,上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长,房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。
3、裂缝修补技术
根据混凝土裂缝的起因、性状和大小,采用不同封护方法进行修补,使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术;适用于已有建筑物中各类裂缝的处理,但对受力性裂缝,除修补外,尚应采用相应的加固措施。内部修补法。
内部修补法是用压力泵把胶结材料压力混凝土裂缝中,结硬后起到补缝作用,并通过其胶结性使原结构恢复整体性,该方法适用于裂缝宽度较大,对结构的整体性和安全性及耐久性等有影响,或有防水防渗等要求的裂缝的修补。
4、碳化混凝土修复技术
系指通过恢复混凝土的碱性(钝化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技术。
5、混凝土表面处理技术
系指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。
6、混凝土表层密封技术
系指采用柔性密封剂充填、聚合物灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处理的技术。
7、其它技术
如结构、构件移位技术、调整结构自振频率技术等。 转贴于 砌体结构篇
四、砌体结构加固方法:
砌体结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时,可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法。
(一)适用于砌体结构的直接加固方法一般为:
1、钢筋混凝土外加层加固法
该法属于复合截面加固法的一种。其优点是施工工艺简单、适应性强,砌体加固后承载力有较大提高,并具有成熟的设计和施工经验;适用于柱、带壁墙的加固;其缺点是现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。
2、钢筋水泥砂浆外加层加固法
该法属于复合截面加固法的一种。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近,但提高承载力不如前者;适用于砌体墙的加固,有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。
3、增设扶壁柱加固法
该法属于加大截面加固法的一种。其优点亦与钢筋混凝土外加层加固法相近,但承载力提高有限,且较难满足抗震要求,一般仅在非地震区应用。
(二)适用于砌体结构的间接加固方法一般为:
1、无粘结外包型钢加固法
该法属于传统加固方法,其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠;适用于不允许增大原构件截面尺寸,却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固;其缺点为加固费用较高,并需采用类似钢结构的防护措施。
2、预应力撑杆加固法
该法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力,且加固效果可靠;适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固;其缺点是不能用于温度在600C以上的环境中。
(三)砌体结构构造性加固与修补
1、增设圈梁加固
当圈梁设置不符合现行设计规范要求,或纵横墙交接处咬搓有明显缺陷,或房屋的整体性较差时,应增设圈梁进行加固
2、增设梁垫加固
当大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体出现局部竖直裂缝时,应增设梁垫进行加固。
3、砌体局部拆砌
当房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影响承重及安全时,可将破裂墙体局部拆除,并按提高砂浆强度一级用整砖填砌。
4、砌体裂缝修补
在进行裂缝修补前,应根据砌体构件的受力状态和裂缝的特征等因素,确定造成砌体裂缝的原因,以便有针对性地进行裂缝修补或采用相应的加固措施。
钢结构篇
五、钢结构加固方法:
钢结构加固的主要方法有:减轻荷载、改变结构计算***形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时,亦可采用其它加固方法。
1、改变结构计算***形
改变结构计算***形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法;
改变结构计算***形的一般加固方法:
(1)对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固:
A、增加支撑形成空间结构并按空间结构验算;
B、加设支撑增加结构刚度,或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性;
C、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性;
D、在排架结构中重点加强某一列柱的刚度,使之承受大部分水平力,以减轻其它柱列负荷;
E、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。
(2)对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固:
A、改变荷载的分布,例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载;
B、改变端部支承情况,例如变铰接为刚结;
C、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构;
D、调整连续结构的支座位置;
E、将结构变为撑杆式结构;
F、施加预应力。
(3) 对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固:
A、增设撑杆变桁架为撑杆式结构;
B、加设预应力拉杆。
2、加大构件截面的加固
采用加大截面加固钢构件时,所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。
3、连接的加固与加固件的连接
钢结构连接方法,即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择,应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。
钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。
4、裂纹的修复与加固
结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时,应设法修复。在修复前,必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性,有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施,对不宜采用修复加固的构件,应予拆除更换。
参考书籍:
《结构可靠性鉴定与加固技术》 曹双寅邱洪兴 王恒华编
《混凝土结构耐久性》 金伟良编
结构体篇2
1、结构体是由一系列具有相同类型或不同类型的数据构成的数据集合,叫做结构。
2、在C语言中,结构体指的是一种数据结构,是C语言中聚合数据类型的一类。结构体可以被声明为变量、指针或数组等,用以实现较复杂的数据结构。结构体同时也是一些元素的集合,这些元素称为结构体的成员,且这些成员可以为不同的类型,成员一般用名字访问。
3、结构体的成员可以包含其他结构体,也可以包含指向自己结构体类型的指针,而通常这种指针的应用是为了实现一些更高级的数据结构。
4、在实际项目中,结构体是大量存在的。研发人员常使用结构体来封装一些属性来组成新的类型。由于C语言内部程序比较简单,研发人员通常使用结构体创造新的“属性”,其目的是简化运算。结构体在函数中的作用不是简便,其最主要的作用就是封装。封装的好处就是可以再次利用。
(来源:文章屋网 )
结构体篇3
【关键词】中国古代货币/货币体系/结构变化
【正文】
六、重建货币体系的尝试
"钱荒"产生了不利影响,引起了重视,唐***府采取了多种措施,包括"会昌灭佛",以***解决,但由于商品经济发展势头不减,而铜钱的铸造不仅没有相应增加,反而有所减少,流通中货币不足的问题没有解决,而且经历了唐末五代的混乱,延续到了宋代。
唐中叶行两税之后,尽管在以后的两个世纪中战争和***成为了主调,但在富于弹性的土地私有制作用下,经济仍保持了蓬勃向上的势头,商品流通日益兴盛,流通中商品价值总额持续增加,相应的货币体系的建立是必要和必然的,在唐末五代期间,货币发展演变的情况,表明了对货币体系的需求。
货币体系的结构是价值较高的金属成为货币,价值较低的金属成为辅币,彼此相权,共同起交换媒介的作用。应该说明,这里所说的金属价值的高低是相对而言并非绝对所指,判断和决定金属的价值需要一个标准一个基点。自黄金退出货币行列之后,铜钱长期在货币行列中充任主角,有时甚至是唯一的金属货币。唐中叶后绢帛也逐渐退出了,铜钱更是唱了独角戏。在这种情况下要重建货币体系,其依据金属价值高低的结构变化的基点自然是铜钱。
货币体系的建立需要价值不等的两种以上货币相权,而金属价值的高低是相对的而不是绝对的。对于唐中叶后货币体系结构变化的基点铜钱来说,在金属行列中,有价值高于它的金和银,也有价值低于它的铁、锡、铅,货币体系的结构变化就以铜钱为基点,按金属价值高低,向两边展开。如果黄金和白银加入货币体系,就作为价值较高的金属充任"货币"以和价值较低的作为"辅币"的铜钱相权;如果加入货币体系的是铁、锡、铜,那么这些金属就因价值较低而充任"辅币"以和价值较高的作为"货币"的铜钱相权。唐中叶以后货币体系重建尝试的演变发展,就是这样运动的。
严格说,长期以来,黄金白银这些贵金属并没有完全离开货币行列,在两汉、魏晋南北朝时期都有金银的货币职能记载。这里所说的黄金退出货币行列,是指从数量上说黄金已起不了曾经起过的在货币体系中"货币"的作用了。到唐代,在较长时期里,法令没有承认金银的货币地位,直到"钱荒"已较严重的元和元年(公元806年),宪宗诏书中还有:"银者无益于生人"〔28〕的字样。但是,***权的力量并不能完全控制经济,控制贷币。就象不能阻止绢帛退出货币行列还原为普通商品一样,***府法令也没有能够阻止金银进入货币行列发挥货币职能。"货币天然是金银",金银在唐、五代、宋时期的一些场合表现为货币贮藏和支付手段,而且时间越往后推移这种情况越多。贵金属金银以十足货币的身份加入货币体系,〔29〕因其价值较高而作为"货币"以和作为"辅币"的铜钱相权。
除了金银这样的贵金属加入货币体系和辅币铜钱相权以外,还有价值低于铜的其他金属,如铁、锡、铅加入货币体系和铜钱相权。铁加入货币行列较早,南朝萧梁时就铸行过铁钱。〔30〕唐代魏博镇管内亦铸行过铁钱。〔31〕锡钱亦在唐朝前期出现过。〔32〕两税法后,随着流通中商品价值总额增加,社会经济对货币的需求也日益旺盛。货币行列中的铁锡铜钱也增多了,是时,经济较繁荣的"江淮多铅锡钱",河东一带也有锡钱出现。〔33〕据两唐书食货志所载,唐***府曾用严刑峻法禁止铅锡钱的铸造和流通,但收效并不明显。到五代十国,割据者们为解决管内货币不足的问题,不但不禁止铁、锡、铅钱的流通,反而由***铸造发行。楚王马殷曾铸行铅、锡、铁钱,其中铅钱十文当铜钱一文,锡钱则一百文当铜钱一文。〔34〕割据闽的王审知父子也大量铸行铅、铁钱〔35〕南汉铸铜、铁、铅钱,其中铅钱十文当铜钱一文。〔36〕南唐铸行铜、铁钱,开始铜铁钱等价并行流通,结果不久铜钱就被铁钱逐出国境,于是南唐***府正式规定铜钱一文当铁钱十文,货币从而得到稳定。〔37〕后蜀***权也铸行铁钱,与铜钱兼行。〔38〕从史实可以看出,加入货币行列的铁锡铅钱和铜钱的比价一般是十文或一百文比一,铁锡铅钱是"轻币",起"辅币"作用,铜钱则相对较重,成为"货币"。价值较高的金属铜钱和价值较低的铁锡铅钱构成一种新的货币体系。
以铜钱为基点,货币体系的重建就这样向两边展开了。但是到了北宋,稳定的货币体系仍然没有能够建立起来,其原因是数量问题。建立货币体系,需要适当的金属供给量,对于贵金属金银来说,唐中叶以后的相当一段时间其数量失之于少,对于贱金属铁锡铅来说其供给数量始终失之于多。唐中叶以后经济持续发展,需要不断增大货币供应量,但贵金属数量却没有相应增加,因数量下降而退出货币体系的黄金自不必道,东汉以后的史实说明了这一点。拿白银来说,唐宪宗元和初每年银矿课额仅为一万二千两,到宣宗时因银治有所恢复,课额较元和初翻了一番多,但也仅为二万五千两。〔39〕"货币天然是金银",如果贵金属金银有足够的适当的供应量,稳定的由贵金属金银和贱金属铜钱构成的货币体系是能够建立起来的,只是因为金银数量不足,这种合理的稳定的货币体系无法建立起来。铜并非贵金属,但和铁锡铅相比,还是算价值较高的,中国自古就有"美金以铸剑戟,试诸犬马,恶金以铸鉏、夷、斤、斫,试诸壤土。"〔40〕的说法,"美金"指铜,"恶金"指铁,这里的美恶标准也包括了价值高低,作为"恶金"的铁被直接用于农业劳动,每一个农业家庭都用得上,用得起,数量是相当大的。把每一个农业家庭都用得起的铁以很细小的形状加入货币行列,其供应数量必然远远大于铜,铅锡的价值在古代也低于铜。就内部结构说,价值较低的金属铁、锡、铅成为"辅币",价值较高的金属铜成为"货币",二者彼此相权,共同构成货币体系,理论上是成立的。但是作为交换媒介,货币存在一个和商品的比价问题,币轻而物重,币重而物轻,和货币体系外部的商品比,铁锡铅钱的比价就相当低了。这种情况,造成了很大困难。五代十国时期由于铁锡铅钱由官府发行,流通界低值贱金属辅币骤增,本来铜钱主要就是用于小额交易的,涌入流通界价值远低于铜的铁、锡、铅等低值贱金属铸币已没有更细碎的交换与之相适宜,于是在实际流通交换中就出现了交换媒介过多过重,不便携带的局面。如在宋代主要铁钱区四川:"川界用铁钱,小钱每十贯重六十五斤,折大钱一贯重十二斤。街市买卖,至三五贯文,即难以携持。"〔41〕如果宋***府能够完全有效地控制经济,控制交换媒介,供给数量大的铁锡铅钱还是可以被控制在一个适当的程度上,这些低值贱金属就能够在货币体系中起到辅币作用,有效地用于日常小额细碎交易,北宋***府把川蜀划为铁钱区就有这样的用意。但事实上***府并不能完全左右货币,拿川蜀铁钱区来说,铜钱总是冲破封锁进入四川和铁钱相权,川蜀一带铁钱和铜钱的比价一般维持在一比十左右,铁钱的购买力总是很低,不得不用大数量完成交换,一匹罗的交易并不算大,却需用到两万枚铁钱,重达一百三十斤,〔42〕这怎么说也是不方便的。这样,由于铁锡铅钱供给量过大,在作为商品交换媒介时比价太低,理论上能够成立的铜钱和铁锡铅钱相权构成的货币体系实际上难以适应日益发展的商品经济,无法运转。
重建货币体系的尝试,即以铜钱为基点向贵金属和低值贱金属两极的运动没有成功。在两税法颁行后的两个多世纪里,建立稳定而完整的,能够适应日益发展的商品经济的货币体系的目的因金属供应数量的不合适而未能达到。但货币体系的重建是商品经济发展的必然,到北宋,纸币出现,缓解了这个问题。
七、纸币与货币体系
纸币肇始于唐之飞钱,形成于北宋时的交子,以后南宋、金、元、明均有所发展。一般认为商品经济发展,交换日趋发达是纸币产生的根本原因,此确为不替之论。但我们还可以以货币体系发展演变的角度观察,以期对宋、金、元、明时期以纸币为主要内容的货币运动有更明晰的了解。
纸币主要是用来代替大数额贱金属铸币的,这一点,在纸币的最早雏形"飞钱"与铜钱的关系中就可以看出。唐后期出现的用于汇兑的飞钱,是钱荒的产物。当时因流通中货币不足,***府颁行禁铜出境的法令,各地效尤之,纷纷划地为牢,富商大贾采用汇兑方式以避之。"时商贾至京师,委钱诸道进奏院及诸***、诸使富家,以轻装趋四方,合券乃取之,号飞钱''''"。〔43〕分析一下这段记载。能到较远的"京帅"、"四方"做生意的商贾,资金肯定不少,他们把大数量的钱(当然是指铜钱)委于诸道进奏院及富家后方"轻装趋四方",如果钱少,用不着取"飞钱"便已经"轻装"。这说明自起始飞钱就和大数额货币有关。从宋代交子的面额可以更清楚地看出纸币是用来代替大数额货币的。
交子产生前最直接原因是体大值低的铁钱给交易带来不便。自宋仁宗天圣元年(公元1023年)交子改由官办后,交子的面额有所规定。起初交子的面额还是临时填写,有一定等级,自一贯至十贯;宝元二年(公元1039年)改为十贯和五贯两种,并规定发行额中,八成是十贯的,两成是五贯的。到神宗熙宁元年(公元1068年),又改为一贯和五百文两种,六成为一贯的,四成为五百文的。〔44〕交子面额大的达十贯,小的也有五百文,没有数文、数十文面额的。这表明,蜀地交子是用来代替大数额铁钱的,作较大数额交易之用,并没有代替小数额铁钱。细碎的日常交易,仍然由铁钱充任。从货币体系的结构角度看,交子代替了应由较高价值金属充任的"货币",而铁钱则是作为价值较低的金属用作"辅币"。
不仅交子如此,南宋和金的纸币也是大面值的。如会子,最初以一贯为一会,孝宗隆兴元年(公元1163年)增发了五百文、三百文、二百文三种。〔45〕孝宗时会子价值较稳定,零星小额交易,用的是贱金属铸币。南宋的一些地方性纸币也属于这种情况,如始用于湖北路,后通行于湖广的湖会分一贯和五百文二等;流通于兴元府(今陕西汉中)的铁钱会子,分三百文、二百文、一百文三等;用于两淮的淮交面额分四等,和会子相同。金朝发行交钞,分大钞小钞两类,和辽、宋旧钱及后来金自己发行的铜钱并行。金的大钞分一贯、二贯、三贯、五贯、十贯五种;小钞分一百文、二百文、三百文、五百文、七百文五种。这些,都说明了纸币是用来代替大数额货币的,用于大数额交易,纸币在货币体系中起到应由较高价值金属充任的"货币"的作用。宋金在发行纸币的同时都有铜铁等价值较低的金属铸币与之并行,铜铁等铸币起"辅币"作用。纸币和贱金属铸币共同构成货币体系。
元代的纸币有二贯、一贯、五百文、三百文、二百文、一百文面额的,这和宋金纸巾面额大体一致。元代纸币面额和宋金不一致的是发行了五十文、三十文、二十文、上文的小钞,甚至发行过五文、三文、二文的厘钞,这些小面额的纸币,自然是用于小额细碎文易。考虑到元代使用纸币的程度很高,其主要币制中统钞、至元钞都是纯纸币,这种安排是必然而合理的。元代的这种纯纸币结构,使人基本上无法看出货币体系,因为这样的货币结构,表明所有金属,不管价值高低,都从交换媒介行列中退出了。
最能说明纸币在货币体系中地位、作用的是大明宝钞。洪武八年(公元1375年),明***府开始发行"大明宝钞",钞面以钱文计,分一贯、五百文、四百文、三百文、一百文六等。洪武二十二年(公元1389年)曾加印过五十文至十文的小钞。洪武十年(公元1377年)复设行钞时罢废的宝泉局,铸小钱与钞兼行,并具体规定百文以下的交易支付专用铜钱。〔46〕洪武十年所作的钱钞兼行规定是宋代以来最完善的钱钞结构。从大明宝钞制的具体规定来看,纸币在由钱钞构成的货币体系中充任的是"货币",而铜钱则担任"铺币"的角色。这里需要说明,从洪武八年实行钞法,停止铸钱以后,直至孝宗弘治中的约一百二十年间,一直很少铸钱,〔47〕洪武二十二年加印的小钞,是针对这种情况而采取的措施,有回复到纯纸币的趋向。
根据上述,如果说萌芽于唐,形成于宋的古代纸币在货币体系中的地位,作用一开始还不那么明朗,那么清晰的话,那么发展到明代的大明宝钞制度所作的钱钞兼行,百文以下的交易支付专用铜钱的具体规定就明确了纸币在新形成的由钱钞构成的货币体系中的地位和作用。关于这一点,我们还可以从纸币和贵金属的关联中进一步证实。
纸币是金属货币的象征和代表,而用作货币的金属又因其价值大小有贵贱之分。我们知道,贱金属辅币和贵金属货币之间有相权关系,小数额贵金属等于大数额的贱金属铸币,这样,主要用于代赞大数额贱金属铸币的纸币自然会与贵金属相关联,这在历朝历代的一些规定中可以看出。北宋时因四川是铁钱区,交子的面额单位和实际使用只能直接表现为铁钱。南宋会子虽然没有明确规定和白银的比价,但孝宗时一再用银、钱回收会子以保持其价值,说明纸币和贵金属白银有内在的联系,虽然会子的面值单位是钱而不是银。纸币制度在金朝有较大发展,这一情况也表现在纸币和贵金属的关系上。据《金史·食货志》所载,金行的几种纸币已直接和白银联系,金宣宗兴定元年(公元1217年)发行"贞祜通宝",规定"通宝"四贯,值白银一两;元光元年(公元1222年)发行"兴定宝泉",二贯当白银一两;金灭亡前数月发行的"天兴宝会",面额已经完全以银计,分一钱到四钱共四等。金朝交钞和贵金属白银的直接联系还只体现在后期发行的几种纸币上,元朝的纸币则一开始就和贵金属联系,如"中统元宝交钞",以丝为本钱,以两为单位,丝钞二两值白银一两;"中统元宝钞"二贯等于白银一两,十五贯易赤金一两(后改为二十贯易赤金一两);武宗至大三年(公元1310年)发行"至大银钞",更直接地规定了纸币与白银之间的直接联系,面额均以银两计,自二两至二厘共定为十三等,同时铸造铜钱并行流通。〔48〕明代大明宝钞制规定,钞面以钱文计,钞一贯等于银一两,四贯等于金一两。〔49〕以上史实,说明随着纸币制度的发展和不断完善,纸币和贵金属的联系日益紧密,纸币日益表现为贵金属的价值符号。
既然纸币主要是用来代替大数额贱金属铸币,进而和贵金屈货币相联系,那么很自然纸币就能够代替贵金属"货币"和贱金属"辅币"相权,共同构成货币体系,事实上纸币产生后的货币体系就是这种结构。从形式上看,由铜铁等贱金属铸币和纸币构成的货币体系是完整的,从理论上看也是合乎规律S的。如果纸币和它所代表的大数额贱金属铸币以及贵金属之间的比价能够按规定保持得住的话,那么纸币作为"货币"同用为"辅币"的铜铁等贱金属铸币构成的货币体系也就能够稳定下来,从事实角度看这种新结构的货币体系也就证明能够成立。但是,纸币只是金属货币的象征,"相对没有价值的东西,如纸,可以作为金货币的象征发生作用。"〔50〕纸币作为宋、金、元、明的主要交换手段,受到自身规律的制约。事实上自宋至明,历朝历代的各种纸币制度无一例外地在膨胀中崩溃,钱钞构成的货币体系也随之瓦解。这种情况,给这一段时期的货币流通带来新的波动。
马克思指出:"在(纸币这种)价值符号的流通中,实际货币流通的一切规律都反着表现出来了,颠倒过来了。金因为有价值才流通,而纸币却因为流通才有价值。已知商品的交换价值,流通的金量决定于金自己的价值,而纸票的价值却决定于流通的纸票的数量。"〔51〕在掌掘纸币发行权的***府把纸币发行量控制在一个合理的,和市场需要相适应的量上时,纸币价值是稳定的,由钱钞构成的货币体系从而能够存在下去。历史上这种情况还是有的,如南宋孝宗至宁宗的数十年间,会子价格大体保持稳定;〔52〕元中统钞初发行时的近二十年"钞法无少低昂"。〔53〕但这种情况毕竟太少。"钱之弊在于伪,钞之弊在于多。"〔54〕由于纸币相对没有价值,"以无用为有用",〔55〕超量发行是解决短期财***危机立竿见影的有效方法。总的说来,纸币是无法按市场实际需要量发行的,纸币因膨胀而崩溃在所难免。如果说北宋和西夏的战争是四川交子膨胀的原因之一;蒙古骑兵南下促使金交钞、南宋会子迅速崩溃:而执***不得人是元代纸币制度短期内瓦解的主要因素的话,那么大明宝钞制度则是在明初相对平静的***治、经济、社会、***事环境中因纸币膨胀而很快解体。实践证明,新的,由纸币以贵金属价值符号身份充任"货币"以和铜铁等贱金属"辅币"构成的货币体系无法长期稳定,常因纸币的瓦解崩溃而解体,货币体系的结构问题没有得到有效的根本解决。
但在自宋代纸币产生至明中叶开银禁的四百多年中,纸币毕竟作为大数额贱金属铸币以及贵金属的代表在相当程度上缓解了商品经济持续发展所造成的对货币的需求压力。当然,纸币带来了新的波动.形成对***治、经济、社会的新的冲击。纸币是金属货币的象征和代用品,从纸币名称的演变中也可以看出其与金属的关系。纸币唐代称"飞钱",北宋称"交子"、"川引",南宋称"关子"、"会子",金始用"交钞"之名,元代省"交"用"钞",明因之,"钞"字最终成为纸币的定称,沿袭至今。"钞"字原只有掠夺和誊写的含义,用作货币名自纸币始,而且成为专门用字,原有的掠夺、誊写之义渐渐湮灭。从"钞"字的结构看,从"金"从"少",形象地表明,因"金"过"少",纸币才代表金属加入货币行列。
经过由宋至明的四百多年实践,稳定的货币体系没有形成,一旦纸币膨胀,由纸币和贱金属铸币构成的货币体系便告瓦解,并给货币本身和相应的***治、经济、社会带来波动。然而商品经济仍在发展,流通中商品价值总额日益增加,货币受到的需求压力有增无减,建立稳定的货币体系的客观要求依然存在。到了明代,一些情况起了变化。
八、货币体系重新建立
在自北宋至明中叶的约四百年中,纸币以金属货币代用品的身份一定程度上缓解了经济发展对货币的需求压力,但是纸币相对没有价值的天然缺陷造成了货币新的波动。金、南宋、元的灭亡都伴随着纸币的最后崩溃,纸币恶性膨胀成为这些朝代的促进因素之一。事实证明,纸币并不是构成货币体系的合适币材。
到了明代,情况发生了变化,贵金属白银成为了主要货币,其在货币行列中的地位终于稳定住了。这样一来,黄金退出后造成的应由贵金属充任的货币体系缺环终于由贵金属白银填补上了。
明代白银成为主要货币的开始时间,一般定为英宗正统元年(公元1436年),这一年明***府解除银禁,并将南畿、浙江等地田赋折征银两。实际上正统年间弛用银之禁只不过是在法令上承认了民间"不论货物贵贱,一以金银定价"〔56〕的现实。但是应当看到,明初白银生产并没有突出的增长,国外白银的输入也还少,白银之所以能够在正统年间正式成为主要货币,主要原因在于经过长期积累,社会中白银数量已达到和社会经济的需要相适应的规模,〔57〕这一事实导致明初大明宝钞的大幅度贬值,另一原因则是明初铸钱的极度不足,其中宣德以后的五十年里完全没有铸钱。明初两种主要货币既然已难以承担交换媒介的作用,百姓才不得不冒犯禁之险用银,白银遂成为主要货币,贵物均用之。山于明初没有很充足的白银在市场上流通,所以银价颇高。据彭信威教授考证,以米价为参照,明代十六个年号中,(泰昌仅一月余,未计入)银价最高就是弛用银之禁的正统年问。〔58〕以绢价为参照,明代白银购买力最高是十五世纪前半,也就是正统前后〔59〕。以后随着国内银产量的增加,海外白银的大量输入,特别是白银的不断积累,白银才算最后解决了数量问题,银价也随之回落。
我国银产量原来并不丰富,到了明代,这一情况有一定好转。明初的洪武二十四年(公元1391年)***府的矿冶收入只有二万四千七百四十两,四十年后的宣德五年(公元1430年)达到了三十二万零二百九十七两,〔60〕增幅不小,绝对量却不能说很大。云南等地的开发是明代白银生产增加的重要因素,如天顺四年(公元1460年)云南银课额为十万两有余,占该年全国银产课额的一半以上。〔61〕明***府对白银生产的控制管理不是很有效的,很多地方的银产无法用银课来衡量,"奸民"生产的白银当不在少数,从明代抗矿税斗争力各朝之冠可以看出这一点。当然,明***府管理控制不到的矿山所生产的白银最终还是进入流通,从而增加了流通中的白银数量。国内产量的上升和社会中积累量的增长是明代流通领域白银增加的首要原因,占第二位的原因就得算海外输入量的迅速增长了,这一点跟世界形势有关。1492年哥伦布发现美洲后,随着美洲丰富矿产的开发,大量金银到了欧洲人手里,其中一部分辗转运到东方,在换货贸易中为平衡国际贸易差额作为世界货币流人中国。中国在国际贸易中长期占有出超优势,如东印度公司的英国船只第一次来中国的收获是"没有卖出一件英国货,只是抛出了八万枚西班牙银元。"〔62〕据彭信威教授估计,仅马尼拉一地,自隆庆五年(公元1571年)开港到明末的七、八十年间,经由菲律宾而流入中国的美洲白银,大概约合四千多万库平两。〔63〕大量白银流人中国,加上国内产量上升,积累量增加,流通中白银数量持续上升,使得以米、绢、布、金、铜、铜钱为参照的银价自正统后呈下降之势,〔64〕尽管明代持续发展的商品经济对货币的需求不断增加。
"货币天然是金银",和黄金一样,白银是合适的贵金属币材。自两税法后,商品经济持续发展,货币所受到的需求压力不断加强。深入看这种压力主要体现在货币体系中不可少的"货币"上,这应由价值较高的贵金属充任。货币体系需要建立,但最适合的贵金属币材即金银却在相当长的一段时间里远远不足。货币受到的需求压力不断增大,使得货币本身长期波动。在需求压力的驱使下,铁、锡、铅钱以及纸币一一登台,试***和稳定的铜钱一道构成新的货币体系,但这些不正常的货币体系结构总不能长期稳定。到了明代,贵金属白银解决了数量问题,明初铜钱铸造量小的情况也从弘治十六年(公元1503年)恢复铸造起得以改变。这样,"千呼万唤始出来",由白银和铜钱构成的货币体系最终建立起来。与两税法后曾经出现过的几种货币体系,即铜钱和铁、锡、铅钱,纸币和铜钱构成的货币体系结构相比,这种由价值较高的贵金属白银和价值较低的贱金属铜钱构成的货币体系结构是正常的,从而在货币运动中要稳定得多,便利得多。主要用于大额交易的白银和主要用于小额交易的铜钱遂成为明中叶以后及清代的基本货币。
明清两朝商品经济在更广范围更深程度发展,其主要表现是产业结构的调整,这种情况保持了商品经济的上升势头。由于海外白银的不断输入,保证了货币的投放量,明中叶以后的货币体系波动很小。明末清初曾出现过"银荒"。"银荒"出现的原因明清各有不同,明末的主要因素是"三饷"等加派均以银计,在短时间内大幅度提高对白银的需求,白银所受压力骤然增大,价格从而上升;清初的主要因素则是实行海禁使白银输入剧减,这也导致银价的上升。明末清初的具体情况使得由白银和铜钱构成的货币体系出现一些波动。康熙中叶以后,随着经济和财***的好转,特别是随着海禁解除,国外白银重新大量流入中国,"银荒"消失,由白银和铜钱构成的货币体系又稳定了下来。这里值得一提的是清朝的纸币,清入关初曾发行过纸币,但随着***事行动大致停止,在顺治十八年(公元1661年)停止了纸币发行,并吸取前代教训,在以后的近二百年中坚持不发行纸币的***策。嘉庆十九年(公元1814年)侍讲学士蔡之定因奏请行楮钞而获罪;道光十七年(公元1837年)吴县诸生王鎏著《钞币刍言》,主张行钞,虽轰动一时,但仍未实行。直到咸丰三年(公元1853年)因镇压太平***的需要,方才发行纸币,但仅维持了十年便因局势的变化而废止了。清朝之所以能把行之多年的纸币废而不用,其货币方面的原因是白银和铜钱构成的货币体系已经建立并正常运转,纸币已无存在的必要。当然,我们应该看到,明中叶以后白银和铜钱构成的货币体系建立后纸币实际上就已经不起交换媒介作用了,只不过明朝把大明宝钞作为祖制保存了下来,清朝不受此约束,故能干净利落地废止了纸币。除跨入近代受欧美币制影响外,清朝的货币体系由贵金属白银和铜铸币构成。
由贵金属白银和铜钱构成的货币体系符合货币规律,从而能够长期稳定。清朝的货币较之前几朝较少波动,稳定得多,这一情况,成为清代***局的稳定因素之一。
结语
马端临曾对元朝以前的货币及货币体系作过概括:"生民所资,曰衣与食,物之无关于衣食而实适于用者,曰珠玉五金。先王以为衣食之具末足以周民用也,于是以适用之物作为货币以权之。故上古之世,以珠玉为上币,黄金为中币,刀布为下币。然珠玉黄金,为世难得之货,至若权轻重通贫富而可以通行者,惟铜而已,故九府圜法自周以来未之有改也。然古者俗朴而用简,故钱有余;后世俗侈而用糜,故钱不足。于是钱之直日轻,钱之数日多。数多而直轻,则其致远也难。自唐以来,始创为飞券、钞引之属以通商贾之厚赍贸易者,其法盖执券引以取钱,而非以券引为钱也。宋庆历以来,蜀始有交子;建炎以来,东南始有会子。自交会既行,而始直以楮为钱矣。夫珠玉黄金,可贵之物也,铜虽无是贵而适用之物也。以其可贵且适用者制币而通行,古人之意也,至于以楮为币,则始以无用为有用矣。"〔65〕马端临谈到上古之世由珠玉、黄金、刀布构成的货币体系,也谈到了由于珠玉黄金"为世难得之货",数量太少,使得铜钱长期在交换媒介中唱独角戏,这就是货币体系的破坏。对于后来纸币加入货币行列马端临是反对的,他虽然认识到"五金"都可制币,但仍主张以"可贵而适用者制币而通行",也就是要建立结构正常的货币体系。马端临的见解是正确的,虽然他未及见明中叶后形成的由白银和铜钱构成的货币体系。
自春秋战国至明清,货币体系经历了极大的变化。在这漫长时期的两头,都存在完整的货币体系,即由黄金和铜钱,白银和铜钱构成的货币体系,这两种货币体系的结构是正常的,具有很大的稳定性。而自魏晋至明中叶的十二个多世纪中,货币发生极大的动荡。从货币体系角度入手,结合***治、经济、社会、***事背景的变化,可以在二千余年货币的动荡、变化和恢复稳定中理出一条线索,有利于中国货币史的研究。注释:
〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕〔5〕〔6〕〔8〕〔10〕〔50〕〔51〕马克思:《***治经济学批判》载《马克思恩格斯全集》第13卷(人民出版社1962年版)第54页、第98页、第99页、第101页、第102页、第103页、第111页、第153页。
〔7〕〔9〕〔18〕〔29〕参见拙文《对马克思货币职能观的探讨》载《云南教育学院学报》1990年第4期
〔11〕〔40〕《国语》:《周语》、《齐语》
〔12〕〔13〕〔14〕〔15〕《管子》:《山至数》、《轻重甲》、《国蓄》、《轻重乙》
〔16〕〔17〕《史记·平淮书》
〔19〕《宋书·周朗传》
〔20〕〔21〕〔28〕《唐会要》卷八十九《泉货》
〔22〕《困学纪闻》卷十六
〔23〕《通典》卷二《食货·田制下》
〔24〕〔25〕〔26〕〔27〕李埏:《再论我国的封建的土地国有制》载《中国封建经济史研究》云南人民出版社1987年6月版
〔30〕《隋书·食货志》
〔31〕《天工开物》
〔32〕《旧唐书,食货志上》
〔33〕〔39〕〔43〕《新唐书·食货志四》
〔34〕《十国春秋》·《楚武穆王世家》
〔35〕《十国春秋》·《闽太祖世家》、《景宗本纪》、《天德帝本纪》
〔36〕《十国春秋》·《南汉高祖本纪》
〔37〕《新五代史·南唐世家》
〔38〕《十国春秋》·《后蜀后主本纪》
〔41〕《宋朝事实》卷十五张若谷、薛田语
〔42〕《宋史·食货志下二》
〔44〕明·曹学铨:《蜀中广论》卷六十七《六物记》第九《交子》
〔45〕《宋史·食货志下三》
〔46〕〔49〕《明史·食货志五》
〔47〕参见《续文献通考》卷十一《钱币·明·钱》
〔48〕《元史·食货志一》
〔52〕洪迈:《容斋三笔》卷十四《官会折阅》
〔53〕《元史·刘宣传》
〔54〕邱浚:《大学衍义补》卷二十七《铜楮之币下》
〔55〕〔65〕马端临:《文献通考·自序》
〔56〕《明太祖实录》卷二五一
〔57〕关于白银积累问题,参看拙文《宋金时期白银的生产和使用》(载《宋代经济史研究》云南大学出版社1994年)
〔58〕〔59〕彭信威《中国货币史》第704页、第711页
〔60〕顾炎武《日知录》卷十一《银》
〔61〕《明史·食货志五坑冶》
结构体篇4
关键词:钢结构,建筑结构体系,钢结构建筑
中***分类号:TU3文献标识码: A 文章编号:
引言
随着社会步伐的不断变迁,具有强度高、韧性好、抗震性能优、施工周期短等优点的钢结构建筑正逐渐取代传统的粘土、砖石、钢筋混凝土建筑结构,得到了迅速的发展。钢结构建筑体系的类型有多种,按其高度可分为低层和多、高层结构体系, 按跨度可分为大跨度结构体系,超大跨度结构体系。本文主要介绍了不同的钢结构建筑的结构体系。并分析了它们的实例及优缺点,这对今后的建筑设计有一定的指导意义。
低层结构体系
低层钢结构体系在我国主要应用在大型公共场所,由于较钢筋混凝土等的造价较高,在民用住宅上的应用较少。但在欧美等发达国家,低层钢结构在住宅、别墅中的应用相当成熟且广泛。不过随着我国经济的不断发展,钢结构住宅的普及将是一个趋势。现在所谓钢结构在底层建筑中主要的形式有轻钢骨架的形式和门式钢架两种。1.1 轻钢骨架结构
轻钢骨架体系主要分为冷弯薄壁型钢格构式结构体系和热轧型钢结构体系。该结构体系韧性强,不宜受到地震和各种侧向风力的影响;各个部件标准化,方便施工,耗时短,因此成本较低;对空气污染较小,很环保。在现代低层钢结构建筑中具有较高的性价比和经济效益。轻钢骨架体系结构实际上只是相当于一个骨架,其中用来填充骨架结构的结构主要有:楼板,墙板以及屋面板等。1.2门式刚架结构
门式刚架结构是以梁和柱组成骨架,内置支撑的结构体系。基本形式有典型门式钢架、带吊车的门式钢架以及带局部二层的门式钢架。门式刚架结构材料的承载力很好,并且造价低廉。这得益于它自重轻,内力分布均匀的优点。构件工业化程度高, 构件单元安装便捷。
二、多、高层结构体系
多高层钢建筑体系相比低层建筑体系结构而言,更要发挥其钢结构本身的材料优势。当然,与此同时,也要满足多高层建筑的建筑规范。多高层建筑主要采用的是框架体系结构,其中包括:钢框架体系结构、框架-支撑体系结构以及框架-剪力墙体系结构等。2.1 纯框架结构
由梁、柱组成的结构单元称为框架。所谓的框架体系结构是指,用来抵抗侧力的部件均采用的是框架部件。钢框架结构早在1900 年即已出现,类似于钢筋混凝土框架体系。
框架结构因为简单灵活的特性,在施工建造时能够灵活地为建筑物提供较大的空间和更为合理适用的布局;结构各部分的刚度比较均匀,施工时材料的选择上会比较简单,操作性强;框架结构较大的延展性和较长的自振周期使得它的抗震性能很好,对地震的影响不大;框架结构的梁柱构件结构因其独特的优点例如容易实行标准化、定型化以及装配化,这就使我们的设计变得更加简便了。这些很好的优点为钢框架结构在实际建筑应用中奠定了良好的基础。
但是框架结构不可避免的具有自身的缺点,抗侧刚度较小,一般适用于层数不超过30层的高层结构,在较高层建筑上会很容易受到侧向风的影响,危险性较大。2.2 框架-支撑结构在地震时,如果没有钢框架-支撑体系结构的辅助,房屋就很难再险境中存活下来。为此我们增加了房屋的支撑结构来加强多层房屋建筑的侧向刚度以及它抵抗水平风的承受程度。这种体系结构的之所以有这种性能,是因为它能够承受住水平力和侧向力,有了这种性能,使得在房屋的层数过高时比单纯的框架结构更加经济可靠。而且此体系较纯框架结构用钢量少,节点构造较其他体系相对简单。另外,框架支撑体系结构的使用从整体上提高了房屋建筑结构的刚度,使得整体框架结构能够抵抗侧面的压力。同时,从抗震特性以及侧向刚度较大的角度来说,框架支撑体系结构属于双重抗侧力体系。上面已经说过,当楼层高于一定的高度时才有必要使用钢框架的支撑结构,因此在层数较高时适用框架体系结构,这个楼层高度一般是在35到40层左右。2.3 框架- 剪力墙结构 下面我们再来介绍框架-剪力墙结构,这种结构是用来抵抗竖向的压力以及侧向力的,其中框架是用来承担来自竖向和水平的负荷。,而剪力墙的作用主要是平均各层框架之间的力,从而承担了大部分的剪力,因此,剪力墙的结构虽然简单但非常具有实用性。 钢框架-剪力墙结构比钢框架结构的刚度和承载能力都大大提高了,无论在非地震区还是地震区,这种结构型式都可用来建造较高的高层住宅,一般是40-60层的结构。
其实,钢结构的种类有很多,还有一些比较常用的结构,例如有交错桁架体系悬挂结构、框架筒体系、矩形框架体系、外交叉桁架体系等,这里就不一一赘述。
三、大跨度结构体系
近几年来,大跨空间结构发展十分迅速,并且随着它的飞速发展,这种体系结构已经在建筑行业拥有了不可动摇的地位。 主要应用在剧院、展览馆等公共建筑和造船厂等生产性建筑。大跨度钢结构建筑分为平面结构和空间结构。下面我们来依次对平面结构和空间结构进行讨论和细分。
3.1 平面结构 (1)梁式结构 梁式结构体系,主要是桁架。梁氏结构现在应用广泛,可用于工业和民用的建筑中。在使用过程中它不会产生水平方向的推力,因此可以用来支撑墙壁,它的制造和安装过程也比较简单,使用十分方便。在跨度较小时,可以采用实腹式梁式结构;跨度在50-70m及更大时,不能采用梁式结构。 (2)框架结构
框架结构也有很多自身的优点,例如,框架结构与梁式结构相比,可以从一定程度上降低建筑物的高度,另外它还从选材以及高度上都降低了成本,因此比梁式结构更加的经济。 目前,主要应用在工业建筑物中。(3)拱式结构 拱式结构主要用于屋盖的设计,受力合理,比梁式和框架式屋盖结构经济。主要应用在民用公共建筑物中。 3.2 空间结构 (1)网架和网壳结构 网架、网壳是一种高次超静定空间结构体系。与平面结构不同的是,这种结构能够承受来自各方面的力或者是负载强度,另外它还有很多的优点,网架和网壳结构的空间刚度和抗震性能都比较好。杆件自重较轻,非常节约材料,可以利用小规格的杆件建成大跨度的结构。并且杆件规格划一,适于工业化生产。该体系广泛用于公共建筑及工业厂房等屋盖承重结构。
(2)悬索结构 悬索结构的主要的受力构建就是用来拉东西的索,这种索可以悬挂在相应的支撑结构上。在使用悬索进行支撑时,由于轴向拉伸作用,使得钢材的强度得以充分利用;施工方便,费用低;便于建筑建造。是比较理想的大跨度结构形式之一。
现如今,大跨度体系结构在建筑结构中使用的非常广泛,但美观性也是需要让人考虑的一个因素,因此在使用这种结构的时候,往往要更注重它的美观性。四、钢结构建筑的发展前景 钢结构建筑在我国有广阔的前景,适应于时代的发展。这是因为钢具有强度高、质量小、韧性好、抗震性能施工周期短等优点以及我们国家发展和环保的需求,使得钢结构建筑能够迅速发展,甚至成为整个建筑体系中的主流。 钢结构应用范围广泛,在住宅建筑、各个行业以及城市规划建设中具有很大的应用前景。
五、结语 在钢结构飞速发展的今天,新型的钢结构体系以飞快的速度不断涌现。我们若想更加正确的选择我们所应使用的钢结构体系,就必须及时去了解每一种钢结构体系的使用性能。钢结构具有强度高、质量小、韧性好、抗震性能好、施工周期短等优点,是一种有利于保护自然环境、符合我国现代基本国情的可持续发展的绿色建筑模式,可带动各种产业的大力发展,给社会带来大量的经济效益、社会效益和文化附带效益。
参考文献:
【1】李天,门式钢架轻钢结构支撑体系的建模及受力分析,郑州大学,SteelConstruction 2005。
结构体篇5
关键词:预应力;钢结构;结构体系
中***分类号:TU394 文献标识码:A
一、预应力钢结构发展概况
钢材本身具有更为优越的特性,广泛应用于桥梁,车站,体育场馆,大跨度的各种结构和高层建筑结构。预应力钢技术的引入而被充分利用的,但也是调整结构的钢度,使钢的抗拉强度和抗压强度,有效节约钢材,增加了结构的稳定性,减少结构的变形。预应力钢缆的膜系统系列,悬挂系统和网壳体系,但其创新的狡猾的建筑风格,具有较强的美感。
二、预应力钢结构特点
(一)材料的弹性强度利用充分
非预应力钢棒最大强度的材料一般可用于幅度只有一半的实力,同时引进预应力杆符号相反的预应力荷载应力后,你可以的载客量增加一倍原有的实力。普通钢部件受力部件开始从零应力,载荷,可以强制拉伸强度和抗压强度的材料的限制。承载能力取决于部件的材料的强度极限的横截面面积,应力区间[0,f]。和引进的预应力技术,拉应力和压相同的条件下,张力构件的钢的强度,可以通过棒穿在预应力锚索,预应力锚索使拉杆预紧力,压缩应力达到-F输入承受拉伸载荷作用杆承载能力将增加一倍,应力范围变为[-F,F]。这示出钢预应力技术的引入可以极大地提高了结构的弹性力和承载能力范围。
(二)改善结构的受力
预应力后引进的杆可以提高自己的状态,从而使结构构件或系统力(剪切,弯曲力矩,轴向力)发生再分配力峰,控制部分产生不同程度的下降,节约钢材量,更经济,更合理的结构设计。
(三)提高结构的刚度和稳定性,调整其动力性能
外部预应力预应力作用下在相反的方向或相同的位移的位移的结构,可以增加结构的刚度。预应力体系的选择和预应力可调节大小的基本杆振动频率振动周期,以调节其动态特性。***1是一个***片的预应力施工。
三、预应力钢结构的类型
从力学特征上预应力空间钢结构可划分为下列基本类型:
(一)传统型
在传统的空间预应力钢结构体系技术,如平板网格或网壳预应力构件内力推出,以改善或提高刚度的高峰期,如天津宁河体育馆,进一步提高经济效率,可多倍预应力技术,如攀枝花球场。
(二)吊挂型
或直连电缆挂在传统的斜拉桥钢,而不是挂点支点程序扩展通畅的内部空间幅度,暴露在上面的屋顶承重结构,类型多样,建筑风格新颖,如慕尼黑奥林匹克公园滑冰馆挂有线网络是一个大拱江西体育场大拱挂网。
(三)整体张拉型
连续和间歇压力拉扯电线柱结构形成的想法。早期慕尼黑奥运会的主要活动场所,是平衡体系之外,1988年汉城奥运会击剑馆博物馆和主要事件为整个张力索穹顶屋顶,重量只有1416 KG/M2,建筑结构是前所未有的出色在属的均衡; 1996年亚特兰大奥运会主体育场建成是这种结构。
(四)张弦梁型
一个平坦的空间系统预应力梁演变。正如名字所暗示的是一种预应力张弦梁电缆通过极点支持的上部中间支持刚性梁结构的形成。这种结构是预应力钢筋的初始形式,由刚性支柱的上部和下部的和弦连接通过两个杆,以合理的力,重量轻,易于加工和运输。如果跨度可以增加绕组部分扩大晶格的空间形式,如广州会展中心屋顶张弦梁绕线管是由三个倒三角截面。张弦梁也可以由正交排列,长方形建筑平面张弦梁空间系统。
(五)张力膜(索膜) 型
电缆系统中的主要承重结构,覆盖张力纤维增强的膜,膜的表面涂层目前有聚氯乙烯(PVC)和聚四氟乙烯(PTFE),前者的性能差,价格便宜,后者的较强的机械性能,自清洁,耐火,耐老化性能优于前者,但价格昂贵。膜表面张力下保持平坦笔直,必须有足够的张力和曲率,以抵御风雪荷载。
(六)玻璃幕墙结构型
新玻壳墙面装饰,但这种做法也开始在20世纪70年代,但初期在传统的钢架镶嵌连接在一起。承载金属框架提供了大量的金属强度不能充分发挥,透光率低。 80至90年后的预应力钢筋支柱和支柱式玻璃幕墙点连接,形成一个新的系统取代了前者,形成了一个新的系统,预应力钢材品种 - 玻璃幕墙结构。
四、预应力钢结构中存在的问题
(一)常见屋盖系统的风、雪荷载的取值问题
电缆结构通常是弯曲的屋顶,大,屋顶积雪分布情况比较复杂,它可能会产生积雪现象,这在设计时的负荷值是难以准确判断,在国内和国外的信息也是罕见的,即使只有给定平面的雪载荷分布,考虑雪荷载不利影响的结构分布不均,如何准确的结构是直接相关的安全性和经济秩序的一些规则。风荷载的作用同样是真实的,虽然风荷载的形状系数是由风洞试验,但风雪荷载的组合效应,也很难从实验室数据。
(二)变形问题
柔性电缆没有预应力之前既没有固定形状,但没有刚性,仅由张拉达初始平衡,负载可以露出到外部的结构,然后将电缆可以考虑在弹性变形范围内。随着负载的增加,同时反复佳Suoshi强调,势必会产生大排量的电缆结构,设计计算考虑非线性问题,这是不可避免的。实际工程中,因为较小量的钢线,这是通常用于保留足够的安全余量的原则,安全系数通常为2.5-3.0,从而导致强度的高强度钢的电缆是不完整的,因为可变负载变化时,导线的疲劳和放松不能被忽略。
(三)多次预应力问题
一再强调初次使用时,利用强度的问题主要是解决平面组件架构,以达到节约钢材的目的,而目前的系统空间结构,反复强调,不仅节约材料,但也为整个结构体系的受力均匀,以确保结构安全。但太多的时间,预应力,会带来许多弊病,由于多个张紧结构,已经有一个大的内部能量,但一个偶然的负载的作用,会产生严重的后果,即使它是由于静载可移动的,如屋顶翻新,想要扭转,以消除预应力,是一件非常困难的事情。因此,多次预应力数量,应根据每个项目的类型和布局,负荷值,张紧装置和方法的实际情况锚地结构,根据以下总体原则:1.必须有效地使用预应力钢,高强度,但也足够的安全储备;2.结构或构件受力均匀,这样的横断面设计,方便;3.分类应均匀张紧,缓解;4.设计,施工和控制;5.节约钢材。
五、结束语
预应力钢学科与众多工程实践证明了它的自然,经济和安全的快速发展,也符合可持续发展的原则和绿色生态要求。因此,在它的建筑和工程结构,具有广阔的应用空间和良好的前景。然而,快速发展的问题和缺点,不能被忽略,学科的理论,方法,技术和应用,还有待于进一步改进和深化。
参考文献:
[1] 庄一舟,吴建华,陈联盟,谢醒悔.预应力钢组合结构的发展及应用[J]. 建筑技术开发. 2002(01)
[2] 陆赐麟.预应力钢结构发展50年(1)[J]. 钢结构. 2002(04)
结构体篇6
Abstract: at present are normal of the high-rise building structure and the advantages and disadvantages of the system, applicability, economy, and other aspects of the comparison, and discusses how to select the reasonable structure system plan, is of high reference value.
Keywords: high building; Structure system; Economic rationality
中***分类号:TU97 文献标识码:A 文章编号:
随着经济社会的不断发展,城市规划设计中的高层建筑越来越广泛。为了更好的使设计建筑结构设计工作在现实生活中得到合理的运用,这就需要设计师从概念设计为基础进行设计。而本文主要是探讨高层建筑的结构体系以及如何进行结构体系的选择。
1、高层建筑的结构体系 目前国内的高层建筑目前最广泛基本结构体系有:框架结构、剪力墙结构、框架―剪力墙结构、筒体结构、钢结构等五种体系。 (1)框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架,它是主要承重结构,各平面框架再由连系梁连系起来,即形成一个空间结构体系,它是高层建筑中常用的结构形式之一。优点是:建筑平面布置灵活,能获得大空间,房间隔墙可以随意拆改,建筑立面也容易处理,结构自重轻,计算理论也比较成熟,在一定高度范围内造价较低,已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。缺点是:框架结构本身柔性较大,抗侧力能力较差,在风荷载作用下会产生较大的水平位移,在地震荷载作用下,非结构构件破坏比较严重;并且框架柱尺寸过大,不适合民用住宅,在地震区不宜做太高。
剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度,在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”。其优点是:刚度大,空间整体性好。由于承重结构为片状的混凝土墙体,房间不见柱子的棱角,感觉更美观,比框架结构更适合用于住宅、旅馆等房屋。在历史地震中,剪力墙结构表现了良好的抗震性能,震害较少发生,而且程度也较轻微。缺点是:混凝土用量多,自重大,总高度通常无法超过150m。混凝土墙体为高强度承重墙体,房间不能拆改。剪力墙结构墙体较多,不容易布置面积较大的房间,为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求,以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求,可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架,形成框支剪力墙结构。在框支剪力墙中,底层柱的刚度小,形成上下刚度突变,在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形,因此,在地震区不宜采用这种框支剪力墙结构。
框架―剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙,可以组成框架―剪力墙结构,这种结构优点是:既有框架结构布置灵活、使用方便的特点,又有较大的刚度和较强的抗震能力,因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。缺点是:混凝土用量多,自重大,总高度不宜超过150m。
筒体结构体系。由剪力墙构成空间薄壁筒体,成为竖向悬臂箱形梁,加密柱子,以增强梁的刚度,形成空间整体受力的框筒,由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构;有时为了满足建筑高度要求在结构中的框架柱内添加型钢钢材,或在柱子外侧包裹型钢钢材,此类建筑常用于超高层民用建筑和地标建筑,其优点是:可以有效减小混凝土柱子的尺寸,减少结构自重,并加强柱子的抗震和承重性能,因为综合了框架剪力墙结构和钢结构的优点,此类结构在150米~300米的建筑中广泛使用,缺点较少。
钢柱、钢梁承重,叫做钢结构。常用于厂房、超高层公建和大跨度房屋(例如体育场)。
优点是自重轻,施工快。可以修建到300多米甚至更高的高度。因为是柔性结构,地震破坏力对它影响较小。缺点是钢材害怕腐蚀,建筑保养困难,而且保养费用昂贵。钢材最怕高温,火灾是钢结构房屋的天敌。
1.2高层建筑结构体系选择
钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合,并积极采用新技术、新工艺和新材料,提高建筑的安全适用性、技术先进性、经济合理性。高层建筑结构设计时应重视结构选型和构造,择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案,并注意加强构造连接。在抗震设计中,应保证结构整体抗震性能,使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
(1)增加抗弯结构体系的有效宽度。这里很有效的,因为增加宽度可以直接减小倾覆力,并且当其它条件不变时,侧移按宽度增加的三次方的比例减小然而,必须使加宽了的结构体系中的竖向构件连接良好,才能真正达到上述效果。
(2)增大承受荷载最有效的构件的截面。例如,加大较低楼层柱子和连接大梁的翼缘截面,就能够直接减小侧向位移和增加抵抗力矩,而不会增大上层楼面的质量,否则,抗震问题将更加严重。
(3)使大部分竖向荷载直接由主要抗弯构件承受。这将使主要的抗倾覆构件受到预压而有助于倾覆拉力作用下的房屋稳定。
(4)在竖向结构分体系中,合理布置实心墙或者斜撑构件,可以最有效地抵抗每层楼的局部剪力。完全用抗弯的竖向构件来抵抗这些剪力通常不经济的,因为使柱及梁有足够的抗弯能力,比用墙或斜撑需要更多的材料和施工工作量。
(5)每层楼盖应足以起水平隔板的作用。这可以使各抵抗外力的构件共同工作,而不是单独工作。
(6)将大型竖向和水平构件联结成巨型框架。诸如,在两个或更多的电梯井间每隔若干层用重型楼盖结构体系或非常大的梁式析架连接起来。
所有高层建筑基本上都是支承在地面上的竖向悬臂结构。当合理使用上述原则时,由墙、核心筒、框架、筒式结构和其它竖向结构分体系可以得到所希望的结构方案,从而真正实现建筑的安全适用性、经济合理性。
参考文献
[1] GB50011-2010 建筑抗震设计规范
结构体篇7
关键词 隔震建筑 隔震设计方法隔震设计步骤 隔震设计注意事项
中***分类号: S611 文献标识码: A
1隔震建筑涵义与应用范围
隔震结构是指用隔震器将建筑物断为隔震层上下两部分,且隔震层上部能够明显减小地震反应的结构形式。隔震器所在楼层称为隔震层。在地震时隔震器具有吸收地震能量,使隔震层以上建筑在地震作用时仅发生缓慢移动,从而控制地面震动对建筑物的影响,大幅度降低地震对建筑物的震害,一般可降低地震烈度1―1.5度。隔震层以下的结构对地震反应同无隔震措施的结构。
隔震建筑适用于结构高宽比不大于4,结构变形特征接近剪切变形,建筑场地为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类,并应选用稳定性较好的基础类型,建筑物的风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不超过结构总重力荷载的10%的房屋。
2隔震设计步骤
2.1 隔震层设置
隔震层位置一般应设在基础顶部或地下室顶部,当有体量较大的裙房时,也可设在裙房顶部。隔震层设置在基础顶部或地下室顶部时,须在一层地面设置不小于160mm厚的钢筋混凝土地板,以保证隔震层上部楼盖的刚度。此时需要适当提高建筑物一层净空和室内外高差。 隔震层设在房屋上部时,隔震层下部结构需具有较强的抗位移能力,以保证在罕遇地震作用下的位移能够满足规范要求。隔震层设置在上部时,还会影响建筑物的开窗和立面效果,需与建筑设计进行协调。
隔震建筑能够使上部结构的地震作用影响降低一度,因此,隔震层上部结构的层数和高度可按降低设防烈度一度考虑。
若为抗震加固进行隔震设计,隔震层的选择需考虑施工条件等多种因素,隔震层设在基础顶部时,需考虑基础的承受能力与加固方法,以及一层净高是否具备新增钢筋混凝土楼地板的条件;隔震层设在一层顶部圈梁下时,需考虑改变底部结构体系的施工条件。隔震层设置在一层顶部时,需在一层设置较大截面的混凝土柱,以支承隔震支座并满足罕遇地震的抗剪及位移要求,同时还需考虑一层楼梯的隔断问题。当隔震层设在基础顶部时,对一层的建筑影响不大,但需大面积开挖基础,并在基础顶部圈梁位置处增设隔震支座上部的托墙梁和下部地圈梁,托墙梁用以支承上部结构,地圈梁用于承担隔震支座传来的荷载。
2.2隔震支座布置
根据隔震层设置位置,在结构平面上进行隔震支座的初步布置。隔震支座在结构平面上布置的原则宜均匀对称,间距以3米左右为宜。隔震支座应设在框架结构的柱下,或剪力墙下,框架柱或剪力墙间距较大时,可在柱间或墙间设置次梁。隔震支座间距大,竖向轴力大,需要较大直径隔震器,支承隔震器的支座和托梁截面也会随之增大,造成隔震层上下结构笨重,隔震支座间距过大影响整体结构的抗倾覆能力。
积层橡胶隔震器分二种,一种为有铅芯,一种为无铅芯,有铅芯的隔震器水平刚度大,约为无铅芯的2倍左右,有铅芯的隔震器阻尼系数是无铅芯阻尼系数的7倍左右。通常将有铅芯隔震器安放在建筑物周边,将无铅芯隔震器放在次梁和横墙的中部。
2.3隔震层上部结构的荷载及内力计算
利用设计软件计算抗震设防烈度下的竖向荷载及其内力,以及设防烈度下罕遇水平地震作用、罕遇竖向地震作用下的内力。此时可把隔震支座视为底部框架短柱,并求出各短柱上的轴向压力N。
2.4隔震支座承载力验算
根据底层框架短柱上的最大竖向压力N,初步选择隔震器的型号,使隔震器产品的竖向抗压能力大于最大轴向压力值。
2.5隔震层的水平向减震系数计算
根据初步选定的隔震器型号,计算减震系数。
2.5.1按照隔震器100%变形能力下的水平刚度Kj、阻尼系数ζj,计算隔震层水平动刚度kh=∑kj、等效阻尼比ζeq=(∑kjζj)/kh;
2.5.2代入隔震层水平动刚度,计算隔震结构的基本周期
2.5.3计算隔震结构衰减系数
2.5.4计算阻尼调整系数
2.5.5计算减震系数
为了降低地震烈度1度,应使减震系数β≤0.4。当减震系数不满足降低1度的要求时,可通过调整无铅芯减震器的数量增加水平动刚度,达到减小减震系数的目的。
2.6隔震后上部结构地震作用及位移计算
当减震系数0.3≤β≤0.4时,不考虑竖向地震作用,直接按降低地震烈度1度采用计算软件进行抗震计算,当β≤0.3时,考虑竖向地震作用,并按降低地震烈度1度进行抗震计算,保证结构满足抗震设防要求。
2.7隔震层下部结构承载力及位移验算
隔震层下部结构仍然按实际设防要求计算水平和竖向地震作用,验算隔震层位移,使隔震支座最大位移满足使用要求,并要求隔震层下部结构满足抗震设防的各项要求。
隔震层水平剪力FEK=βαmaxGeq
每只隔震支座剪力V1y=(Kj/Kh)×FEK
隔震器位移 U=V1y/Kj
要求隔震器最大位移小于隔震支座直径的0.55倍和支座内部橡胶总厚度的 3.0倍二者中的较小值。
2.8隔震层上部、下部构件加固计算(隔震加固用)
在隔震加固设计中,由于是在原结构中插入隔震器,必须在隔震层上部新增设托墙梁和刚性楼盖,在隔震层下部增设抗压、抗弯能力很强的连梁,因此,需要对原结构进行加固。
2.8.1按降低1度的水平和竖向地震作用以及竖向荷载作用,计算托墙梁的抗弯、抗剪、局部承压;求出所需的截面和配筋。
2.8.2按原设防烈度的水平和竖向地震作用以及竖向荷载作用,计算连梁的抗弯、抗剪、局部承压,求出所需的截面和配筋。
2.8.3按原设防烈度的水平和竖向地震作用以及竖向荷载作用,进行基础验算,当基础不满足设计要求时,应对基础进行增大基础底面积及基础宽度的加固处理。
3隔震设计计算表格
3.1隔震层水平动刚度计算
隔震层水平动刚度计算表
隔震器型号
有铅芯水平刚度kj KN/mm
无铅芯水平刚度kj KN/mm
无铅芯阻尼比ζj %
有铅芯阻尼比ζj %
有铅芯支座数量 个
无铅芯支座数量 个
水平动刚度kh=∑kj KN/mm
等效阻尼比ζeq=(∑kjζj)/kh
3.2 基本周期、减震系数计算表
场地特征周期Tg(s)
隔震方案特征周期Tgm(s)
隔震层特征 等效阻尼比ζeq(%)
等效动刚度Kh(kN/mm)
隔震体系基本周期(s)
衰减系数
阻尼调整系数
水平向减震系数
剪切模量G (Mpa)
隔震后水平地震影响系数最大值 αmaxl=βαmax/ψ
3.3上部结构水平地震作用计算
7度(0.1g)多遇地震 8度(0.2g)多遇地震 8度(0.2g)罕遇地震
αmax αmax αmax
G(KN) G(KN) G(KN)
β
FEK=αmaxGeq FEK=βαmaxGeq FEK=αmaxGeq
3.4水平罕遇地震作用下支座最大剪力及位移
有铅芯隔震支座最大剪力 (KN) V1y=(Kj/Kh)×V1
无铅芯隔震支座最大剪力V (KN) V1w=(Kj/Kh)×V1
有铅芯隔震支座在罕遇地震作用下的位移(mm) U=V1y/K
无铅芯隔震支座在罕遇地震作用下的位移(mm) U=V1y/Kj
4隔震设计注意事项
4.1隔震设计首先要了解隔震器生产厂家的基本信息,获取隔震器基本参数。有条件时应尽可能多采集几个厂家的信息,各厂家参数有时差距较大,选择参数对减震系数和罕遇地震位移计算影响较大,需多做计算进行比较,选择参数合适,价格合适的隔震器。
4.2隔震器的直径大其价格高,选择隔震器型号时需综合设计、施工、造价等多种因素慎重选择。尽可能降低隔震结构的成本。
4.3选择隔震器型号后,应与甲方共同协商选择隔震器生产厂家,并对产品的性能要求,检验方式等予以说明。
4.4隔震层处的水暖电管等应采用橡胶软管,当市场上购买不到时,应向建设单位讲明,可以采用PVC等管线代替。
4.5隔震层应与周边建筑有较大的空间,防止约束隔震器在地震作用下的位移。对电梯、楼梯等竖向交通承重构件应采取隔断措施。电梯可采用垂吊式基坑,或局部双层井道等隔断方式。
4.6隔震器周边要设置防护装置,避免隔震器直接暴露在阳光下或者受热辐射影响。防护板的安装固定部位可设在隔震器的上部,防止约束隔震层的相对位移。
4.7隔震层应设置检查通道,便于对隔震器进行维护和更换。
5隔震加固设计注意事项
5.1进行隔震加固的建筑物,其原有结构的抗震措施一定要满足相应抗震设防所需的措施要求,当上部结构抗震措施不能满足相应抗震设防要求时,其加固成本将会大幅增加,需与建设单位事前进行沟通。
5.2慎重选择隔震层位置,给房屋结构卸载预留空间,防止卸载装置的竖向构件长度过大。
5.3按临时荷载进行卸载刚架计算,卸载刚架间距的确定,应统筹考虑承重墙水平长度及隔震器的间距;刚架间距小不利于施工,刚架间距大截面尺寸大,施工措施费用高。设计单位应提出卸载方案,提供隔震层顶部的荷载计算值,由施工单位根据施工能力确定卸载装置。
5.4采用设计软件进行隔震加固设计,首先要对照《抗震鉴定标准》或《抗震设计规范》逐一检查抗震措施,对不满足抗震措施要求的,应对结构进行调整,采取相应加固措施;在所有抗震措施满足要求的基础上,按原设防烈度要求对调整后的结构进行抗震验算,找出不满足抗震承载力要求的薄弱环节。之后对新结构进行隔震设计,当减震系数满足降低设防烈度一度的要求时,按降低设防一度进行上部结构的抗震验算,并重点核对抗震薄弱环节是否满足要求。最后按设防烈度罕遇地震作用对隔震层下部结构进行承载力和位移验算,要求后二次计算结果都要满足规范规定的相关要求。
结构体篇8
关键词:软件体系结构,ATAM评估方法,SAAM评估方法
1 软件体系结构简介
软件体系结构是具有一定形式的结构化元素,即构件的集合,包括处理构件、数据构件和连接构件。处理构件负责对数据进行加工,数据构件是被加工的信息,连接构件把体系结构的不同部分组组合连接起来。这一定义注重区分处理构件、数据构件和连接构件,这一方法在其他的定义和方法中基本上得到保持。
目前,软件体系结构的有关定义说法不一:有文献将软件体系结构定义为在软件密集的大规模系统或具有类似需求和结构的软件产品线的开发中,必须从一个较高的层次来考虑组成系统的构件、构件之间的交互,以及由构件与构件交互形成的拓扑结构,这些要素应该满足一定的限制,遵循一定的设计规则,能够在一定的环境下进行演化。
尽管各种定义都从不同的角度关注软件体系结构,但其核心内容都是软件系统的结构,并且都涵盖了如下一些实体:构件、构件之间的交互关系、限制、构件和连接件构成的拓扑结构、设计原则与指导方针。
2 软件体系结构的现状
近年来,人们逐渐认识到软件体系结构在软件开发中的重要地位,好的软件体系结构已经是决定一个软件系统成功的重要因素。因此,软件工程研究人员将研究热点集中到软件体系结构的研究上。目前已有一些公用的体系结构范型,但是软件体系结构的研究尚处在发展之中,用于对软件体系进行规格描述的模型、标记法和工具目前仍不是很正规,只是用特定的方式来理解并用于特定的系统,在很多方面的研究工作还需要继续进行。
尽管软件体系结构研究领域取得了若干成果,但在应用方面,软件体系结构仍然不够成熟。目前对软件体系结构的理解还仅限于直观,语义丰富但不严紧,体系结构似乎没有解决实际问题。由此可见,若要有效地指导软件工程实践、为软件开发提供一个好的结构及其设计结构的指导原则,软件体系结构研究还有若干问题需要解决。。
3 软件体系结构评估概述
所谓软件体系结构的分析评估,就是事先通过代价低廉的评估活动来识别软件结构中存在的潜在风险,找出软件体系结构中影响系统质量的主要因素及改进措施,并在此基础上检验软件的质量需求是否在具体设计中得到体现,并预测未来软件质量。
软件体系结构在软件开发和管理中扮演着越来越重要的角色。软件体系结构设计是对软件质量有着至关重要的影响,对于确保最终系统的质量有重要的意义。软件体系结构评估,是对系统的某些值得关心的属性(性能、可靠性等)进行评价和判断。评估的结果可用于确认潜在的风险,并检查设计阶段系统需求的质量,在系统被实际构造之前,预测其质量属性。
软件体系结构评估中,评估人员关注的是软件系统质量,这些质量可用性能、可靠性、可用性、安全性、功能性、可变性、集成性、互操作性等相关属性来表示。评估人员首先提出具体质量指标,并以这些质量指标作为软件体系结构优劣的评估标准。
4 介绍常用的几种评估方法
从目前已有的软件体系结构评估技术来看,基本可以归纳为三类主要的评估方式:基于调查问卷或检查表的方式,基于场景的方式和基于度量的方式。
基于场景评估方式的两种代表性方法简述
目前,最著名并被广泛接受的基于场景的软件体系结构分析评价方法是由SEI首先提出,其最具代表性的方法便是SAAM 和ATAM 。两者都是通过分析软件体系结构对场景的支持程度来判断该体系结构在多大程度上满足该场景所代表的质量需求。
4.1ATAM
ATAM方法是SEI于2000 年在SAAM方法基础上提出的,它是考虑了可修改性、性能、可靠性和安全性等多种质量属性的软件体系结构评价方法。
ATAM通过用调查表来收集影响软件体系结构质量属性的要素,描述质量属性的特征,尽管九个步骤按编号排列。ATAM能针对性能、实用性、安全性和可修改性这些质量属性,在系统开发之前对其重要性进行评价和折中。当评估活动结束后,将评估的结果与需求作对比,如果系统预期行为与需求充分接近,设计者就可以继续进行更高级别的设计或实现。。
4.2SAAM
SAAM是一种相对简单的软件体系结构评估方法。最初用来分析软件体系结构的可修改性,后来实践证明该方法不仅可用于可移植性、可修改性、可扩充性、可集成性等质量属性及系统功能进行快速评估,还可用于对性能、可靠性等其他质量属性的启发式评估。SAAM的评估包括六个活动。
SAAM不仅可以对单个构架评估,还可以对多个构架进行比较,不仅可以促进软件构架文档质量的提高,还可以促进参与评估的风险承担者之间交流沟通。
5 主要的评估方法比较
SAAM与ATAM方法相比较,是一种相对简单的软件体系结构评价方法,进行培训和准备的工作量较少。尽管SAAM评估步骤及细节较少,总体评估时还需根据场景对系统功能的相对重要性设置权重,确定总体评价,权重的设置具有很强主观性。
(1)场景的生成方式不同
SAAM方法采用头脑风暴技术构建场景,要求风险承担者列举出若干场景,并将场景分为直接场景和间接场景两类,分别支持对体系的静态分析和动态分析。
(2)风险承担者商业动机表述方式不同
软件体系结构的评估参与人员主要有风险承担者及评估小组成员,不同的风险承担者对软件的质量属性有着不同的组织目标,在软件体系结构阶段就应该考虑他们的商业动机及目标满足程度,评估小组根据他们确定的场景来评估软件系统特定方面的性能。
(3)软件体系结构的描述方式不同
在评估之前,首席软件设计师需要对软件体系结构作详略适当的讲解,这种信息讲解的表达透彻程度将直接影响体系结构的分析质量。
SAAM 则提倡使用非常单纯的体系结构要素。。对体系结构的静态描述一般都要区别数据的连接和控制连接,对软件体系结构的动态描述主要描述系统在各个不同时间的行为,给出软件的体系结构。
6 结束语
当今软件系统的规模变得越来越大,结构也越来越复杂,在这种情况下,软件体系结构变得越来越重要。对于软件系统来说,所关注的一个最主要问题便是质量,尤其对于大规模的复杂软件系统更是这样。软件体系结构对于确保最终系统的质量有重要的意义。
对一个系统的体系结构进行评估,便是为了在系统被构建之前预测它的质量。软件体系结构评估的目的是分析潜在的风险,并检验设计中提出的质量需求。并不需要精确的评估结果,通过分析体系结构对于系统质量的主要影响,进而提出改进。尽管目前已经有了很多比较成熟的软件体系结构评估方法,但是仍有很多地方值得改进和创新,需要我们再以后的学习工作中继续去研究。
【参考文献】
[1] 张莉; 高晖; 王守信. 软件体系结构评估技术. 软件学报, 2008年06期
[2] 沈剑翘; 聂华北. 软件体系结构(风格)综述. 电脑开发与应用, 2008年 02期
[3] 周娜琴; 张友生. 基于软件体系结构的可靠性分析. 计算机工程与应用, 2008年30期
[4] 王霞俊. 浅谈软件体系结构. 常州轻工职业技术学院学报, 2007年01期
结构体篇9
关键词:砌体 结构 研究
砌体结构在我国的发展历史
1.1砌体结构的概念
由砖、石、或者各种砌块用胶结材料砌筑而成的结构,成为砌体结构。
古人类自从山洞、丛林中移居出来后,就开始学习和使用砌体用来搭建房舍、构筑围墙,像西安的大雁塔、河北省的赵州桥是古代劳动人民勤劳与智慧的结晶,也是应用砌体结构的典范,遗存至今的古城墙也是砌体结构应用的杰作。
1.2砌体结构的种类
按照不同的分类方法,砌体结构可以有若干不同的种类:按照使用材料的不同,可以分为砖砌体、石砌体、砌块砌体;按照砌筑型式可以分为实心砌体和空心砌体;按其所起的作用可以分为承重砌体和非承重砌体;按照配筋程度可以分为无筋砌体、约束砌体和配筋砌体。
1.3砌体结构的特点
无论是在地震几度设防区,抑或在多层或者中高层建筑中,砌体结构都有着广泛的应用,也是世界上非常受重视的一种建筑结构体系,是与其固有特点分不开的,与钢结构相比,砌体结构可以大量节约钢材,造价低;与混凝土结构相比,无论是无筋砌体还是配筋砌体,施工时一般不需要模板,工艺简单,施工迅速简便;此外,砌体结构具有良好的耐久性、耐火性,以及较好的化学稳定性和大气稳定性。诚然,砌体结构也有自己的缺点,自重大、体积大,砌筑工作较为繁重。
正因为砌体结构的上述优点,,砌体结构得到了广泛应用,尤其是改革开放以来,各种型式的砌体结构有了较快发展,采用了各种承重和非承重空心砖,非烧结硅酸盐砖和各种砌块,目前我国墙体结构中砌体约占90%以上,砌体结构是我国建筑工程中最常用的结构型式。
2砌体结构的受力分析
砌体在构筑物中主要有围护隔断和承重作用,一般来说,在砌体结构中,砌体的受力主要考虑它的抗压性能,而抗弯、抗拉、抗剪受力较为少见。而非承重结构,则不考虑它的受力作用。如前所述,砌体在结构中主要考虑它的轴心抗压性能。砌体轴心受压破坏大致经历三个阶段,第一阶段加载约为破坏荷载的50~70%左右,砌体内的单块砌块出现裂纹,此时,如果停止加载,则裂纹不会继续发展。如果继续加载达到破坏荷载的80~90%时,砌块的裂纹也将继续发展,单块砌块的个别裂纹将连接起来形成贯通的竖向裂纹,其特点是此时停止加荷,裂纹仍将继续发展,此时砌体的变形破坏类似于钢材在超过屈服力后的情形,既在保持原有荷载力的情况下,破坏会继续发展。通常情况下,认为砌体是处在长期荷载作用下工作,所以此时就是砌体结构破坏的实际阶段。
分析砌体结构的破坏过程,就是为了提高它的抗破坏能力,应当从三个方面来考虑提高砌体的抗压性能。
2.1提高块材和砂浆强度,块材和砂浆强度是决定砌体抗压强度的主要因素,砌块的破坏主要是由于受剪力作用引起的,因此,除了对砌块的抗压性能有所要求外,还应当有一定的抗弯折强度。
2.2改善砌筑砂浆的性能,除了保证砂浆的强度外,砂浆的工作性能也是非常重要的指标,砂浆的流动性和保水性能好,不但降低劳动强度和减少浪费,同时易铺砌厚度均匀和保证密实性,这样可以降低块材在砌体结构内的弯剪应力,提高砌体强度。
2.3提高砌筑质量,首先要使用外观规整的块材,保证每块块材的受力均匀,这样块材的砌体中所受应力较小,其次要保证灰缝的厚度均匀性和饱满度。块材表面愈平整,灰缝厚薄愈均匀,砌体的抗压强度可提高。当块材翘曲时,砂浆层严重不均匀,将产生较大的附加弯曲应力使块材过早破坏。
3、砌体结构常见问题
3.1砌体强度不足。造成砌体强度不满足设计要求的原因是多方面的,例如施工质量查,砂浆标号不够,砂浆饱满度不够,砌块原材料质量不满足要求,结构设计中墙、柱截面积太小等原因。
3.2砌体裂缝。砌体结构裂缝是质量事故中常见的问题之一。
3.2.1温度裂缝。温度裂缝往往出现在建筑物顶层,以两端最为常见,顾名思义,温度裂缝就是由于气温变化,不同材料及不同部位的变形不一致,同时结构内部之间存在着较大约束,从而产生应力,造成砌体裂缝。避免此类裂缝要对建筑物采取适当的温控措施,减少昼夜温差效应。
3.2.2地基不均匀沉降裂缝。此类裂缝一般出现在建筑物底层,是由于地基沉降差较大造成的,地下水位变化,地基冻胀,附近建筑物开挖等等都可导致不均匀沉降。
3.2.3砌体截面小造成承载力不足裂缝,此类裂缝主要是设计缺陷或者建筑物不正常使用造成的,应当从严格设计程序着手予以考虑,设计时就应当考虑到砌体结构可能受到的荷载。
3.2.4原材料质量和施工质量不强造成的裂缝。
砌体结构的发展和趋向
虽然人类应用砌体结构已有几千年的历史,但人们真正对其进行科学的理论研究历史并不长。直至20世纪30年代,砌体结构都是采用经验法设计,或采用允许应力法作粗略的估算,所设计的构件大多粗大笨重。前苏联从20世纪40年代,欧美国家从20世纪50年代开始,对砌体结构的受力性能进行较为广泛的试验研究,从而提出了以试验结果和理论分析为依据的设计计算方法。我们国家是最早应用砌体结构的国家,但是真正对其进行系统科学的研究是最近几十年的事情,1988年对原1973年的《砖石结构设计规范》进行了修订,并颁布为《砌体结构设计规范》,2001年又对1988年版进行了修订,不断地将新的研究成果纳入设计规范。当前我国砌体结构的理论研究已进入国际先进行列。
4.1 无论是承重结构还是非承重结构,尽量减少砌体本身所占体积和重量,都是可持续发展的要求。传统的小块粘土砖以其耗能大、毁田多,运输量大的缺点越来越不适应可持续发展和环境保护的要求。对其改革势在必行。发展趋势是充分利用工业废料和对方性材料。例如,用粉煤灰、炉渣、矿渣等垃圾或废料制砖或者板材,可变废为宝,用河泥、湖泥、海泥制砖等。
4.2、发展高强、轻质、高性能的材料。发展高强、轻质的空心块体,能使墙体自重减轻,生产效率提高,保温性能良好,且受力更加合理,抗震性能也得到提高。发展高强度、高粘结胶合力的砂浆,能有效的提高砌体的强度和抗震性能。
4.3采用新技术、新的结构体系和新的设计理论。配筋砌体有良好的抗震性能。采用工业化生产、机械化施工的板材和大型砌块等可以减轻劳动强度、加快施工进度。
4.4除了考虑砌块在结构中的受力作用外,砌体结构的保温性能也是最近几年来非常受到***府重视的一个指标,粘土砖虽然各个方面的性能优越,但是导热系数大,热阻小,不符合绿色发展观念,因此发展轻质空心、夹芯保温墙砌块是时展的要求。
结构体篇10
关键词:钢框架;抗侧力体系
随着时代的发展钢结构在工业和民用建筑中日趋重要,具有延性好,塑性变形能力强,优良的抗震性能等诸多优点。我国是个多震国家,加之近年来我国大力发展符合国民经济可持续发展的钢结构,所以对钢结构进行深入的抗侧力性能、弹塑性稳定、抗震性能的研究和优化非常必要,具有重要的现实意义和应用价值。本文结合多年设计经验,并结合自己对相关钢结构资料的学习体会,综合阐述了钢结构常用抗侧力体系及各自的优缺点。
多高层钢结构设计,宜分别按房屋数不超过12层和超过12层考虑。除应遵守规范规程相应的规定之外,应与建筑设计紧密配合。根据建筑平、立面布置及体型变化特点,综合考虑使用功能、荷载性质、材料供应、制作安装、施工条件等因素,以及所设计房屋的高度和抗震设防烈度,合理选用抗震和抗风性能好又经济合理的结构体系,并力求构造和节点设计简单合理、施工方便。结构体系应根据建筑结构抗震设计小震不坏、大振不倒、中震可修的基本原则具有足够的强度和刚度,并且结构体系还应具有较高的延性和较大的耗能能力。强度、刚度和延性是结构抗震设计永恒的主题。
钢框架体系是沿建筑的纵向和横向均采用框架作为承重和抗侧力的主要构件所构成的结构体系。目前建筑钢结构体系分类,主要是在大量工程实践经验的基础上,根据不同建筑高度所采用的各种不同抗侧力结构对水平荷载效应的适应性,以及抗震性能和结构非线性进行广泛而深入的研究而提出的。钢框架一般可分为纯框架和支撑框架两种形式。各个结构体系具体特点为:
1 框架结构体系
建筑钢结构框架体系的基本构成与钢筋混凝土框架结构基本相同,由水平方向的梁和垂直方向的柱通过刚性节点连接而成。这种结构体系通过结构构件的抗弯刚度来抵抗侧向力的作用。钢框架体系是钢结构的基本体系。这种结构体系延性好,由于柱子间无支撑,可以提供一个较大的空间,有利于建筑布置。建筑平面设计有较大的灵活性,可采用较大的柱距和提供较大的使用空间。
钢结构框架体系是典型的柔性结构体系,受层间位移的限制,结构的刚度一般在设计中起控制作用。也就是说基本上都是有变形限值作为设计的控制条件,梁、柱构件的截面尺寸主要由结构的刚度而不是强度来决定。在具体的设计过程中,所选的梁、柱截面尺寸如果满足了规范对层间位移的限值要求,构件的承载力一般也能满足要求。这是钢结构框架结构体系不同于钢筋混凝土框架的地方。框架结构的层间位移主要取决于梁、柱刚度。通常情况下,梁的跨度要大于楼层高度,为了控制层间位移,有效的作法就是增大梁的截面尺寸,使得梁的线刚度大于柱的线刚度。而这样做的弊端就是使得主体结构的用钢量增大。另一方面,框架梁截面尺寸的增大会使更多的弯矩从梁转移到钢柱,并在节点域产生较大剪力。在非弹性变形阶段,由此会在节点域引起很大的塑性变形,导致节点过早的塑性破坏,起不到节点耗能的作用。
为了实现强柱弱梁的设计概念,使塑性铰出现在梁端而不是柱端,《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)6.3.3条规定,抗震设防的框架柱在框架的任一节点处,柱截面的塑性地抗拒和梁截面的塑性地抗拒宜满足下式的要求:
ΣWpc(fyc-N/Ac)≥ΣWpcfyb (1)
在罕遇地震作用下不可能出现塑性铰的部分,框架柱可按下式计算:
N≤0.6Acf (2)
实际情况中,式(1)往往难以得到普遍满足,特别是在由钢框架结构组合而成的框筒或筒中筒结构体系中更是如此。若为此加大柱截面,使得工程的用钢量增加较多,很不经济。在这个问题上,日本和美国的作法是不同的。美国加州SWAOC规范规定必须满足强柱弱梁,一般不要求控制轴压比。而日本规范正好相反,不要求控制强柱弱梁,轴压比满足要求即可。本文认为,墙柱弱梁思想作为一种设计概念来理解,注意其重要性,在具体工程设计中根据模型综合指标参数来控制。
2 框架-中心支撑结构体系
在框架结构体系中设置斜向支撑构件就形成了框架-支撑结构体系。当斜向支撑构件的梁端均位于梁、柱相交处,或一端位于梁、柱相交处,另一端在另一支撑与梁的连接点处同梁相连,则构成了框架-中心支撑结构体系。值得注意的是,当支撑采用斜杆体系时,应同时设置不同倾斜方向的两组单斜杆。与框架结构体系相比,框架-中心支撑结构体系在弹性变形阶段具有较大的刚度,很容易满足规范对结构物层间位移的限值要求。竖向支撑桁架的抗侧力能力与其高宽比成反比,一般情况下,竖向支撑桁架的高宽比小于10~12时,该体系的抗剪效果较好。在节点设计方面,若支撑足以承受建筑物的全部侧向力作用,则框架梁、柱节点可全部作成铰接,仅承受竖向荷载;如果单纯依靠支撑不能提供足够的侧向刚度,则可将部分或全部梁、柱节点作成刚性连接,由支撑桁架和框架共同承担水平荷载。
3 框架-偏心支撑结构体系
如上所述,框架结构体系具有很好的延性和耗能能力,但是当楼层比较高时,其刚度往往不够,且节点设计和施工都很复杂。框架-中心支撑结构体系虽然大大增加了结构的侧向弹性刚度,然而,如果将中心支撑设计得强震作用下不致屈曲,则造成地震力过大,使得主体结构含钢量增加,不够经济合理;若允许支撑屈曲,则屈曲后其性能退化,影响整体结构的承载力和耗能能力。框架-偏心支撑结构体系很好的解决了上述结构体系存在的问题。
在框架-支撑结构体系中,若支撑斜杆一端与梁连接(不在梁柱节点处),另一端连接在梁与柱相交处,活在偏离另一支撑的连接点与梁连接,并在支撑与支撑之间形成一梁段,则构成了框架-偏心支撑结构体系。上述梁段称之为耗能梁段,是这一结构体系的核心构件。
值得注意的是,在布置偏心支撑时,除了满足建筑师对门窗洞口的设置要求外,还应根据不同的支撑形式控制耗能梁段的长度。当耗能两端点长度较小时,耗能梁段为短梁段,其非弹性变形主要为剪切变形,由剪切作用使梁段屈服形成剪切型塑性铰;当耗能梁段距离较大时,耗能梁段的梁端弯矩也较大,其非弹性变形主要为弯曲变形,容易使梁段屈服后形成弯曲型塑性铰。试验研究表明,剪切屈服型耗能梁段对框架-偏心支撑结构抵抗强震作用特别有利。主要原因就是,剪切屈服型耗能梁段能使整体结构的弹性刚度与框架-中心支撑结构相接近,而其耗能能力和滞回性能优于弯曲屈服型。由此可见偏心支撑结构体系在强震下就有很好的延性和耗能能力,比较适合高烈度地区使用。
4 筒体结构体系
上述三种结构体系为钢结构中最常用的也是最基本的结构体系。在受力特征中,基本上都属于平面构件为主的平面结构体系。但当楼层较高时就先出抗倾覆能力的不足。筒体结构体系是以立体构件为主的结构体系,结构物中两个方向的杆件均参与结构整体抗弯,从而可以较好的满足较高的高层建筑或超高层建筑队结构抗倾覆能力的要求。因此设计人员应综合考虑各种因素从而选择合适的结构体系。
参考文献
1.高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ99-98. 中国建筑工业出版社