发布时间：2023-03-22 17:37:38
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【关键词】民用建筑；加固改造；结构设计
随着我国经济的高速发展，城市化进程的加快，建筑成为了社会发展的重要标志。根据其自身的属性，它不属于快消品，而是具有历史性长期性的建筑。出于多种原因的综合考量，民用建筑的加固改造一方面是为了匹配城市的整体规划，另一方面是因为年代久远而需要修葺的老式民用建筑，除了改造户型、调整楼层、维修等基本需求外，对民用建筑的加固改造更具有社会价值和建筑意义。
一、民用建筑结构加固改造要遵循的原则以及加固改造鉴定步骤
民用建筑的加固改造是我国城市化进程中的一个重大课题，也是一个系统庞大的工程。加固改造民用建筑要把握先整体后局部的指导思想，具体要遵循两条原则：
1.承载力验算原则
承载力验算是必要的。因为在民用建筑的加固和改造中，因为是旧建筑，就要详细考虑承载物的老化、缺陷、腐锈等各种实际情况，要根据实际情况来进行确定承载物结构的尺寸和受力状况。在具体的验算中，除了要仔细考量实际承载结构的物理变形、位置移动、表面及内部损伤和温度、湿度等带来的附加作用，还要考虑待加固改造的民用建筑同即将进行作业的加固改造部分协同受力的程度，以及承载物在加固改造作业时的真实受力程度、加固部分的应力滞后特点，并对加固的承载结构的材料强度进行重新校验，要根据实际情况分析对其进行数据上的折减。
2.总体效应的原则
为了使房屋等建筑设施更加牢固，所以对其进行维护是十分必要的。在维护过程中，实施单位不仅仅是按照当事人的要求对建筑等设施进行维护，更要从自身的专业角度对维护后建筑实施的牢固程度进行预测，提高维护行为的有效性，保证维护后建筑等设施的稳定性。综上所述，实施单位在制定建筑设施维护措施以前要全面搜集建筑设施材料和结构等信息，对建筑设施进行力学模拟分析来预测建筑设施的承受状况，以便有针对性地对建筑设施进行加固维护，提出恰当的加固方案，切实提高建筑设施的总体牢固水平。
3.加固改造鉴定步骤
民用建筑加固改造需要前期的鉴定，具体的鉴定步骤：
第一，收集信息资料。从各个角度收集有关待改造的民用建筑的一切材料。包括了当初在建造时的设计图纸、监理材料、竣工验收材料、使用期间的维护记录、建筑所处环境等信息，以及改造后的形态、改造的内容、改造后的功能等。第二，要进行待加固改造民房实地的调查。在第一线收集当前建筑的实际情况信息。第三，在分析了待加固改造的建筑的实际状况后，要进行承载力验算分析，对承载结构的实际进行进一步考查，并模拟实验加固改造的方案。这一阶段除了要人工进行实地考查和分析外，还需要借助先进的精准的计算机软件进行数据的分析，以保证各项数据结果准确。一般而言，砌体构造和混凝土构造运用PKPM、TBSA；钢构造运用3D3S、Xsteel、PS2000（门式钢架）、网状构造运用MST2000、SFCAD2000。在进行软件验算分析的时候要考虑到构建参数的实际情况和承载机构的设置等。第四，对民用建筑的加固改造工程要由具备相关资质并有施工经验的单位来进行，并且设计单位、监理单位必须严格审查项目方案，共同做好加固改造工作。
二、民用建筑结构加固改造措施
为了确保建筑设施的稳固性，对年久失修的建筑设施进行维护加固的施工方法有很多，在以下将为大家介绍典型的加固方法。
1.混凝土结构加固改造
(1)在原有建筑结构的基础上，采用原来的建筑材料，加大材料的使用面积，从而达到提高建筑设施承重能力，稳固建筑设施的作用。
(2)在原有建筑结构的基础上，添加辅助结构，如钢板、梁柱等来增加原有建筑设施的稳固性，对于这种加固方法的使用有一定的局限性，比如：空间、温度和材料等。
(3)在原有建筑结构的基础上，在需要加固的设施面上添加碳纤维织物，以提高原有建筑材料的载重能力，另外，这种新型的加固技术是性价比最高的一种实用的加固建筑设施的方式。
(4) 在原有建筑结构的基础上，在需要加固的设施面上添加钢类抗压承重材料。但因为钢质材料本身的特点，比如容易被腐蚀和氧化，所以要有有效的图层对加固的钢质结构进行保护。
(5)除了在建筑设施外层包裹钢质结构来加固的方法外，还可以在结构上添加粘贴钢板来加固建筑设施。注意事项同上。
(6)添加受力点来提高原有建筑设施的承重能力。其原理是利用力学基本原理，添加有效的受力支点来减少原有结构的承重大小。
(7)用钢丝代替钢质材料包裹建筑设施结果，效果不如钢板类材料，但较灵活，材料费用亦较低。
2.砌体结构加固改造
如果建筑结构中的墙体类结构的承重能力不达标，通常采用在墙体内加注钢筋的方法来增加原有墙体的承重能力。按照物理的压力、压强原则，可以采用增加受力面积以增大承重能力，加固建筑设施的目的；或者采用在外层包裹钢类承力辅助材料来与原有墙体合力一起承重。在现实中，往往会出现比较复杂的问题，就需要因地制宜的采取最合适的方法来应对。比如：如果遇到墙体裂缝的问题，一定要先采用灌注等方法维护好原有墙体本身，再选择上述方法加固墙体。
3.钢结构加固改造
在现有的情况下，对建筑设施进行加固的材料一般选择承重能力较强的钢类材料，因为其硬度大，相同的质量和体积承重能力亦较大，主要运用物理的压力、压强原则，可以采用加大钢体面积的方式来较小单位面积压强，即提高了总体的承重能力；另外还可以增加承重受力点，来减小每个成重点的压力。
三、民用建筑加固改造要重视的问题
施工单位在对建筑设施进行加固过程中需要注意一下几个问题，如果处理不好，强严重影响建筑设施的承重能力及美观性、安全性。在不少的年久房屋中，地基下陷的情况我想很多人都见过，这就是在施工的时候没有处理好地基承重与选择合适建筑材料之间的关系，没有使二者在建筑实施中达到一种平衡状态，或者说是建筑材料的总质量不能超过地基承重的能力。所以在对原有建筑设施进行加固的实施方案中一定要重视的问题就是加固材料的质量和地基的承重限度，否则不但起不到加固原有建筑设施的目的，还容易导致新的问题。再就是合理选择加固材料，并不一定是承重能力越大越好，在加固前，要合理预估建筑结构所需承受的最重承载力即现实的实际承载力，在综合分析的基础上，选择性价比最高的材料才是一种明智的理性选择。最后就是专业性的技术问题了，只有充分理解理论知识，并拥有丰富的实践经验的建筑施工团队，才能在综合利用各类信息的基础上，在确保提高建筑设施承重能力的同时，不减少原有建筑的使用价值。
四、总结
总而言之，要使对建筑设施的加固方案能够起到切实的作用，达到预期的效果，提高建筑设施的承重能力和使用价值，不能仅仅局限于对建筑设施局部结构承重的物理力学分析的基础上，而应该更全面、更系统地综合考量建筑设施整体，现实的实施过程中，在制定加固方案的时候“抓大放小”，多角度分析，综合考虑，以效果为衡量标准，在既定的条件下，最初性价比最高的实施方案。
参考文献
[1]中国建筑科学研究院.混凝土结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社，2009.29-30.
[2]成正华.碳纤维板加固混凝土梁正截面承载力试验研究[D].重庆大学硕士学位论文,2009.
关键词 ：变电站；工程设计；问题
中图分类号：TM411文献标识码： A
一、前言
进入21世纪以来，我国的经济在高速的发展，这样就使得新材料和新工艺也在逐渐的投入生产和使用，并且由于近几年来，自然灾害严重，变电站工程具有特殊性的特征，所以在进行变电站工程设计中要引起人们的高度关注。
二、对城区地下变电站与民用建筑合建技术总体布置和建筑结构的考虑
1、存在的问题
其一，在进行工程设计时，用地出现的紧张的趋势，并且进行工程的地质比较难寻找，同时在解决了用地问题之后，其用地面积也是很小，这样在进行变电站设计中，设计的难度就会增加以及要求也越来越高。
其二，在寻求用地时，用地的拆迁费用非常高，这样就使得其超出了预期的费用，从而导致工程造价的成本过高。
其三，变电站工程在设计中，对于附近的环境要求比较高，一定要其与变电站工程的设计相互协调，并且建筑的格局要与景观和环境相互融合。
其四，由于变电站工程具有特殊性的特征，所以使得其对于防火、防爆以及防噪声的要求很高。
2、变电站建设规模、总体布置与建筑结构的考虑
（1）要考虑的是大型设备的运输通道
在对其考虑的过程中，不仅仅要对地下部分通道进行考虑，还要能有效的满足地面上运输和消防通道的要求以及垂直通道的要求。一般情况下，在地面上，可以利用公路或规划路；在垂直通道就可以在人行道以及绿化带上预留一些吊物井，并且可以自由的拆装盖板，这样就可以有效的进行大型设备的吊装运输。
（2）应考虑一次主设备间的连接
在进行变电站工程设计中，由于采用简化接线，这样就能有效解决变压器中的高压侧设备在进行连接时出现的一系列问题。在110kV的情况下，要想采用负荷开关与气体绝缘变压器设备，这样就可以采用电缆将其引出；然而主变压器低压侧与 l0kV高压开关柜之间就可以采用母排连续将其引出。在变电站设计中，由于采用的电缆具有灵活方便、电流大等特点，这样就使得电缆的截面和数量不断的增加，并且使得电缆与高压开关柜之间连接的难度逐渐的增大，甚至还有可能在中间添加一个过渡连接柜，就会使得现有的空间在连接中更加困难。此外，由于母排具有载流量大，连接直观等特点，但是受到地形条件的限制，并且要求变压器与高压室靠近布置，这样就不能有效地的采用母排。
（3）应考虑地下变电站的结构与地面上民用建筑结构的协调关系
在对变电站工程设计中，不仅仅要满足地下变电站的工艺要求，还要满足地面上民用建筑间隔和采光的合理性，尤其是对于高层建筑，应该要注重其对地下站布置的影响，所以要对其进行协调，并且把它视为设计的重点，主要的原因是因为它会严重影响整个建筑的经济性。我们知道，主变压器室和 10kV高压室所占据的空间是最大的，这也是变电站的重点，因此在对变电站工程设计中，要对运行维护的特征进行充分的考虑，一定要使得其满足上层民用建筑的合理性要求，并且采光好。此外上层民用建筑的功能还要根据工程的实际情况来决定。
三、城区变电站设计中消防、通风及噪声处理
（1）消防系统
在变电站设计中，经常会出现火灾，这样就需要采用灭火装置对其进行灭火，其中常用的灭火装置主要包括水喷雾灭火系统、固定式气体灭火系统以及移动式或手提式气体灭火器三种。由于城区变电站对消防的要求比较高，那么在进行设备的选择时，就应该从多方面进行考虑，一般情况下采用无油化设备，如果变压器是气体绝缘，那么10kV高压柜就可以采用真空开关，这样就可以简化消防系统，从而提高防火的安全性，针对这样的情况，可以只采用这一点在设备各电气设备间配备移动式或手提式CO2灭火器，同时还可以在楼层上放置了CO2气瓶以及设置安全指示灯，这样方便疏散人员。在地下站由于环境潮湿就可以采用控制系统，主要是因为其具有监视、自动、手动以及远动等功能，并且可以将报警及控制信号通过RTU传输到消防部门。
（2）通风系统及噪声处理
在变电站设计中，由于地下变电站的通风系统与地面站的通风系统有一定的差别，那么设备的散热通风就必须依靠机械来进行通风。同时主变压器是最大的热源，并且有水冷和风冷两种冷却方式，其水冷方式具有复杂性的特点，这样就会给变电站的运行和维护带来一定的困难，所以要采用风冷方式，这样才有利于变电站的运行和维护，并且可以采用由地面绿化带自然进风，经过各个设备用房，最后由排风机通过风管将室内的热空气抽至室外。此外在进行主控室和 10kV高压室中可以设置空调，这样就需要对噪声进行有效的控制，可以采用低噪声轴流风机、进出风井处设置厚片式消声器以及降低风管的设计风速来降低噪声。
四、变电站工程设计中供配电专业与土建专业的配合问题
要想对变电站进行合理的设计，既要对使用先进的技术，良好的设备以及构架布置整齐合理，还对配电建筑有一定的要求，保证其美观大方、通风采光良好，这样就可以给人们创造一个舒适、安全以及洁净的环境。进行变电站工程设计中，进行变电站的土木建筑工程是进行供配电设计的重要环节，所以要保证安全配电距离的情况下，还要根据工程的实际情况进行具体的分析，这样就可以设计出符合要求的配电建筑，并且由于其涉及到供配电专业与土建专业的知识，就需要这两个专业的技术人员进行密切的配合，这样就可以保证进线的美观，一次设备排列整齐。此外，还可以使得其在10kV高压配电可配置大玻璃和开设大门，这样就可以有效的解决通风和采光问题。
五、结束语
综上所述，本文主要通过变电站工程的设计对城区地下变电站进行了分析，近些年来，由于电力系统的不断发展，所以在进行变电站工程设计时要严格把关，控制好每个环节，这样才能提高对设计的要求，从而保证变电站的质量，从根本上刺进我国经济的可持续发展。
参考文献：
[1]GB 500009-2001(2006版).建筑结构荷载规范[ S] .
[论文摘要]分析多层厂房结构设计的特点及结构计算中应注意的问题，以做到合理、经济的最佳结构设计。
一、引言
随着国民经济的迅速发展，工业建筑要不断满足现代大工业生产，工艺不断更新的要求，过去那种单一功能，单一建筑形式已经不适应生产方式改变的需要，联合车间、灵活车间、工业大厦等多功能厂房应运而生。另外，建设用地的紧张以及工艺流程的需要，越来越多地多层厂房甚至高层厂房出现。多层厂房的特点是跨度大、荷载大 、开洞多 、有多层吊车，在设计过程中，有些问题值得总结和探讨。
二、多层工业厂房结构设计要点
多层厂房因为工艺布置的要求，一般都需要大空间，结构通常采用框架结构，在层数较多、工艺条件许可的情况下也可以采用框剪结构。结构布置的原则是：尽量使柱网对称均匀布置，使房屋的刚度中心与质量中心相近，以减小房屋的空间扭转作用，结构体系要求简捷、规则、传力明确。避免出现应力集中和变形突变的凹角和收缩，以及竖向变化过多的外挑和内收，力求沿竖向的刚度不突变或少突变。
1. 控制横向框架与纵向框架的周期。由于多层厂房跨度方向、尺寸较大，柱子少；而柱距方向尺寸较小，柱子多。一般都是横向控制，使纵横向的抗震能力大致相同，不仅有利于抗震，也使设计更为经济合理。
2. 合理布置电梯间的位置。多层厂房由于设备、货物很重，竖向运输的需要，均要设置电梯。钢筋混凝土电梯井筒刚度很大，应充分考虑电梯井筒对建筑物的偏心影响，在结构布置上尽量避免电梯井筒布置在建筑物的角部和端部。当工艺布置需要而不可避免时，应对周围的楼板及框架采取加强措施。
3. 地震区的多层厂房宜少或不设防震缝。地震区房屋的伸缩缝是合一的，当房屋较长时，宜采取下列一些构造措施和施工措施以少设伸缩缝及防震缝；施工中，每隔40m设置一道800mm一个1400mm宽的后浇带，后浇带的位置设在结构受力影响最小的区段；在温度影响较大的顶层、底层、山墙和内纵墙端开间的墙体等部位，适当提高配筋率；加厚屋面隔热保温层或设置架空层形成通风屋面。
三、常用的结构体系
1.框架一支撑体系。即横向设计成刚接框架，纵向设计成柱一支撑体系，用柱间支撑抵抗水平荷载。这种体系经济节约，但柱问支撑可能会影响使用。这种形式特别适用于纵向较长，横向较短的厂房。
2.纯框架体系。把厂房纵横两个方向都设计成刚接框架，不设置柱间支撑。其优点是使用空间不受影响，缺点是柱不宜采用工字型柱，而要采用两个方向惯性矩差别不大的 截面形式(如箱形柱)，使用钢量增加。
3.钢架加支撑的混合体系。这种形式与第一种形式不同之处在把纵向设计成钢架和支撑混合的型式，靠两者共同抵抗水平力。这种形式可以有效地减少柱的纵向弯矩，但要求楼面刚度大，否则柱子间的变形不协调，无法充分发挥柱间支撑的作用。
四、结构设计中应注意的问题
1.结构设计与工艺设计的协调。厂房都是为生产服务的，厂房设计中结构专业作为配套专业首先应满足工艺要求，结构设计也只能服从于工艺条件。而工艺设计人员在工艺布置时，经常与结构设计发生矛盾，要开洞的地方是框架梁，设备本来可以沿梁布置却布置在了跨中等。所提荷载也经常偏大，有时甚至把设备的荷载作为均布荷载提出。尤其在方案阶段，结构设计人员应多与工艺协调，尽量了解工艺布置，使设计和施工都减少了许多不必要的麻烦。
2.结构计算。随着计算机软硬件的迅速发展，解决了复杂的结构计算问题，使结构工程师们从繁重的琐碎的计算工作中解脱出来。他们可以把大量的精力放在结构方案的选择比较上，合理的确定结构方案及结构布置，从而提高设计水平及质量，降低工程成本。
（1）楼面等效荷载的计算。荷载计算是结构计算的条件，荷载取值的准确性直接关系到计算结果的准确性，工艺条件中的荷载问题，如某个工程工艺提出楼面均布荷载为15 kN/m2，而根据工艺的设备布置图和设备的重量，根据规范给出楼面等效荷载的计算方法，计算出的楼面均布荷载按10 kN/m2考虑即可。
由于多层工业建筑与一般多高层民用建筑结构形式、楼面活荷载等有许多不同之处，多层工业建筑楼面活荷载大于多高层民用建筑。有的中小型机床上楼层、柱上、梁上还有吊车荷载，它的跨度柱网一般比民用建筑大，层高相对较高，最大特点是整个平面几乎没有内隔墙。多层工业建筑一般采用现浇钢筋掘凝土板梁柱结构，板厚比一般民用建筑厚，楼板的平面刚度可视为无穷大，电梯货梯间，如不用剪力墙：整个刚度重心移向剪力墙，而电梯或货梯一般设在端头，结构刚度布局就不合理，所以电梯货梯间就使用框架填充墙结构。
（2）节点核心区的抗剪验算。框架节点的设计应遵循“强柱弱梁更强节点”的原则，一二级抗震等级的节点还应进行受剪承载力计算。由于多层厂房的梁柱中心线往往不能重合，加之柱的截面比较大，节点偏心也比较大，对柱节点核心区的构造和受力都有较大的不利影响。因此，大跨度、大空间、大荷载的多层厂房的节点核心区的抗剪验算显得更为重要。
（3）裂缝宽度、罕遇地震的验算。裂缝宽度的验算是为了满足正常使用状态的要求，规范规定混凝土梁的裂缝宽度不应大于0.3mm，如计算中超过，可以通过减小钢筋截面、增加钢筋根数来调整，如果还不满足要求，应修改柱梁截面重新计算。抗震设计的原则是三不准，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。所进行的抗震验算仅满足“小震不坏”，构造上加强来满足“中震可修”，罕遇地震的验算则是满足“大震不倒”。规范规定79度时楼层屈服强度系数小于0.5的框架结构宜进行高于本地区设防烈度预估的罕遇地震作用下薄弱层(部位)的抗震变形计算，并且规定结构薄弱 (部位)层间弹塑性位移角应小于1/50。多层厂房的设备投资经常远远大于土建投资，罕遇地震的验算应属必要。
（4）与电梯井筒相连框架的考虑。过去设计按纯框架计算，电梯井壁按构造配筋，这样偏低不安全，框架部分应按壁式框架计算出的数值进行配筋，电梯井壁则应按剪力墙配筋。
另外，多层厂房一般有多层多台吊车，在设计中采取的办法是将一层吊车作为吊车荷载输入，而将其余层的吊车荷载作为活荷载考虑。
五、小结
综上所述，做好多层工业厂房结构设计的关键在于：概念应清楚，结构选型应做到合理；施工图的设计应与施工相结合，避免施工困难；结构计算要准确，计算中应反复试算，调整截面，以达到最佳设计。
参考文献：
从本世纪初开始，我国建设工程的设计文件中开始标注“设计使用年限”。这一概念起源于1997年4月1日我国颁布的《中华人民共和国建筑法》的第六十条：“建筑物在合理使用寿命内，必须确保地基基础工程和主体结构的质量”。第六十二条关于建筑工程实行质量保修制度的规定：“建筑工程的保修范围应当包括地基基础工程、主体结构工程、屋面防水工程和其他土建工程，以及电气管线、上下水管线的安装工程，供热、供冷系统工程等项目。保修的期限应当按照保证建筑物合理寿命年限内正常使用，维护使用者合法权益的原则确定。具体的保修范围和最低保修期限由国务院规定。”根据该法的规定，国务院2000年颁布了《建设工程质量管理条例》(以下简称为《条例》)，在第四十条中明确规定：“在正常使用条件下建设工程最低保修期限为：
(一)基础设施工程、房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程的最低保修期为设计文件规定的该工程的合理使用年限；
(二)屋面防水工程、有防水要求的卫生间、房间和外墙面的防渗漏，为5年；
(三)供热与供冷系统，为2个采暖期、供冷期；
(四)电气管线、给排水管道、设备安装和装修工程，为2年。
其他项目的保修期限由发包方与承包方约定。建设工程的保修期，自竣工验收合格之日起计算。”
建筑物寿命是指从规划、实施到使用、毁坏的全部时间。建筑物的合理使用寿命是指地基基础、主体结构、建筑附件、建筑设备等不同类别的使用寿命期。在《条例》第四十条保修期的具体规定，我们不难看出，建筑附件、建筑设备的保修期限均在3-5年，说明它们的合理使用寿命较短，而基础设施工程、房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程的合理使用年限应由设计文件规定。因为此类工程结构的使用寿命是其质量得以量化的集中表现，工程结构的实际使用年限或者说设计使用寿命应该是工程结构设计使用年限的预期目标。根据《混凝土耐久性设计规范》条文说明，建筑物的主体结构设计使用年限在量值上与建筑物的合理使用年限相同。建筑结构的设计使用年限虽然与合理使用年限源于相同的概念，但数值并不相同，合理使用年限是一个确定的期望值，而设计使用年限则必须考虑环境作用、材料性能等因素的变异性对于结构耐久性的影响，需要有足够的保证率，这样才能使所设计的建筑结构满足《建筑法》中规定的“确保质量”要求。对于工程结构的设计使用年限的确定，设计人员应在工程设计前首先听取业主和使用者对于工程合理使用寿命的要求，然后以合理寿命为目标，确定主体结构的设计使用年限。
2003年建设部修订并颁布的《建筑设计文件编制深度规定》第3.5.2条中，要求建设结构设计文件必须明确“建筑结构的安全等级和设计使用年限、建筑抗震设防烈度和设防类别”。这是我国自1949年解放以后，第一次以部颁文件的形式对建筑工程清晰地提出了“设计使用年限”这一概念。
同时，相关的法律法规明确了在工程的“设计使用年限”内各方责任主体对工程质量应承担的法律责任。《条例》第八十条：“在建筑物的合理使用寿命内，因建筑工程质量不合格受到损害的，有权向责任者要求赔偿”。第四十一条中强调“建设工程在保修范围和保修期限内发生质量问题的，施工单位应当履行保修义务，并对造成的损失承担赔偿责任。”第十九条中规定：“勘察、设计单位必须按照工程建设强制性标准进行勘察、设计，并对其勘察、设计的质量负责。”受过去计划经济年代长期影响，我国设计人员不太关注工程合理使用寿命，仅局限于照搬技术标准中的相关规定。自本世纪以来，我国开始重视建筑结构的合理使用寿命，在2001年版的《建筑结构可靠度设计统一标准》第1.0.5条以强制性条文的形式明确结构的设计使用年限(如下表)。
从法律法规和技术法规中的这些条文规定，建筑结构在“设计使用年限”内若达不到工程质量要求或非正常使用维护而造成的工程事故，与工程相关的人员是应当承担起经济赔偿和法律责任的。
2 设计使用年限与设计基准期的区别
在我们的一些建筑工程设计中，采用上世纪80年代的相关技术规范，而在设计文件中表示的使用年限为50年，更有甚者将“设计使用年限”定为100年。假若在设计计算和设计构造中，按照《建筑结构可靠度统一标准》GB50068-2001(以下简称为《可靠度标准》)进行了调整，这种表述无可非议，但在不做任何调整的情况下采用这种表述，说明这些工程技术人员对“设计使用年限”与“设计基准期”这两个概念的区别不清晰。
20世纪70年代，我国对建筑工程的使用寿命没有提出具体规定，只有在相关标准中提到了设计基准期的概念，而且其基准期仅为30年。随着我国市场经济的发展和法律法规的不断完善，建筑市场迫切需要明确建筑工程的使用年限。在我国2001版《可靠度标准》的修订中，借鉴国际标准ISO 2394：1998《结构可靠度总原则》，提出了各种建筑结构的“设计使用年限”的概念，并明确了“设计使用年限”是设计规定的一个时期，在这一规定的时期内，只需进行正常的维护而不需要进行大修就能按预期目的使用，完成预定的功能。根据该定义，“设计使用年限”是结构在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所达到的使用年限。
设计基准期则是为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。建筑结构作用效应或荷载效应的设计参数，即施加在结构上的直接作用或者引起结构外加变形、约束变形的间接作用，如结构承受的人群、设备、车辆，以及施加于结构的风、雪、冰、土压力、水压力、温度作用等。我国现行《建筑结构荷载规范》将荷载或作用分为三类，即永久荷载(恒载)、可变荷载(活载)和偶然荷载(特殊荷载)。其中，永久荷载在结构使用期间，其值不会随时间变化而变化，但可变荷载和偶然荷载在结构使用期间，其值随时间变化，特别是因自然条件引起的可变荷载和偶然荷载的标准值，它涉及到出现荷载最大值的时域问题，这个时域就是设计基准值。我国1987年版《荷载规范》所提供的可变荷载标准值设计基准期为30年，2001年版《荷载规范》所提供的可变荷载标准值为50年。一般情况下，基准期越长，发生最不利情况的概率就越大，可变荷载标准值必然提高。若按30年设计基准期的标准荷载取值作为设计依据，工程设计文件中标注的“设计使用年限”远超过基准期，又未提高荷载取值，必然造成安全储备降低。同时，“设计使用年限”远超过设计基准期，不是结构不能使用，但结构构件的失效概率将快速增大。
同时，我国规范对荷载组合的处理上，由于理论分析上的困难，一般假定抗力为随机变量，同时将多个荷载的组合效应近似简化为极值随机变量，这样可使可靠度的计算最终归结为随机变量函数的概率计算，而且荷载效应组合也可作为独立的问题进行研究。在这种情况下，假如荷载取值的安全储备不高，甚至不在基准期内，那么必将导致组合后的荷载效应脱离实际效应，根据该组合得到的计算结果可能是错误的，甚
至在“设计使用年限”内存在安全隐患。上述采用30年一遇的最不利荷载取值，而其设计目标使用期却为50年甚至100年，在“设计使用年限”内一旦遇上某种最不利情况下的自然灾害，也可能破坏或倒塌。
随着世界气候的变化，近几年来各种自然灾害频繁出现，导致房屋倒塌和破坏的事故时有发生。在我国被暴风吹垮、冰雪压垮的房屋也不计其数。以2008年的南方冰灾为例，当时的实际冰雪荷载远超过《荷载规范》提供的标准值，有些甚至高达2倍以上。冰雪灾害压垮了数以万计的房屋，但同一地区，有些房屋仍保持完好，而有些房屋遭到破坏和倒塌。在这些破坏和垮塌的房屋中，轻钢结构最多，而轻钢结构中，拱壳结构居多。这说明了一个问题，即建筑结构安全储备的作用。混凝土结构和砌体结构自重大，在计算时自重乘以荷载分项系数后的安全储备可以平衡一部分超出的冰雪荷载，而轻钢结构自重轻，即使乘以荷载系数也难以平衡所超出的冰雪荷载，故造成结构构件的倒塌破坏。这些罕遇灾害造成房屋的倒塌，说明设计基准期内的设计参数是一个十分复杂的问题，存在较大的不确定性和不确知性，我国目前缺乏此类罕遇灾害的数据记录和积累。
因此现行规范中所提供的荷载标准值只是设计应用中必须把握的最低值，实际工程更需要设计人员结合工程的实际情况进行分析判断，才能确保建筑结构在设计使用年限内的正常使用。在冰灾中轻钢结构破坏和倒塌严重的事实，更能告诫我们每一个从事建设工程的设计人员、施工人员应树立起对建筑物全生命周期的安全度的考虑，熟悉和了解我国现行技术规范中条文的真正含义和所要达到的目标。
3 使用年限内的耐久性
上世纪80年代以前，无论我国的标准规范，还是设计、施工、使用各方都把重点放在了为满足各种荷载作用下的结构强度要求上，而对环境因素作用下的耐久性考虑甚少。随着我国经济建设的飞速发展和以往工程建设因忽视耐久性问题而造成的惨痛教训，特别是建筑工程中“设计使用年限”概念的提出。建筑结构与构件的耐久性问题，已是一个不可回避的事实。建筑结构的耐久性是“设计使用年限”内结构保持正常功能的重要因素之一，它与工程的使用寿命紧密相连。
本世纪以来，建筑界开始关注和重视建筑结构的耐久性问题。2008年颁布了我国第一部《混凝土结构耐久性设计规范》(GB／T 504762008)，同时，现行有关建筑结构的技术标准均增加了结构构件耐久性的内容，例如，2001年版的《混凝土结构设计规范》增加了耐久性要求的章节，并根据各类建筑结构“设计使用年限”作出了相应的规定。2001年版的《砌体结构设计规范》的修订中，为提高砌体结构的耐久性，上调了砌体结构材料的最低强度等级。2008年版的《工业建筑防腐蚀设计规范》对建筑结构构件的防腐蚀措施要求更加严格。
但在我们实际工程的设计、施工中，对建筑结构耐久性问题的严重性和迫切性认识并非深刻。以民用建筑为例，如岩土勘察忽视土壤、地下水等腐蚀性的分析。即使岩土勘察做出了土壤、地下水对结构构件存在腐蚀作用的结论，而设计人仍未采取相应防腐措施。又如，混凝土结构的钢筋保护层不按“设计使用年限”和使用环境的规定进行设计和施工，不到几年，混凝土炭化、钢筋锈蚀，更令人费解的是有不少的混凝土结构工程，结构构件出现可见裂缝的现象十分突出，特别是某些露天结构、地下结构修建不到几年，裂缝四处可见，钢材锈迹斑斑。但人们都在用一句“混凝土结构是带缝工作的”的话搪塞着。工程院院士陈肇元教授在《完善标准、法规，确保建筑物的合理使用寿命》中提到“保护层与寿命的关系是平方的关系，保护层厚度减小1／2，钢筋的寿命就会减小1／4”。保护层厚度对钢筋寿命的影响如此之大。更不用说混凝土结构构件产生了超过一定宽度的裂缝，使得钢筋寿命大幅度缩短，甚至可能导致结构丧失承载能力。再如，目前建筑节能的外墙保温体系，不少人靠低标价承接工程项目，而采用偷工减料的方法施工，这必然导致保温层的使用周期与建筑物全生命周期不一致等问题，从而影响建筑结构的耐久性安全。如此种种降低建筑结构耐久性的现象，使人不无忧虑。有专家估计，我国“大干”建设的浪潮还可延续10多年，由于忽视耐久性，迎接我们的还有“大修”20年的浪潮，这个浪潮可能不用很久时间就将到来，其耗费等同于当时工程建设的投资。
随着世界气候环境的恶化，我国遭受酸雨侵蚀的面积已超过国土面积的30％，废气、废水在四处排放，下雪、冰冻无处不在对建筑结构产生腐蚀作用。同时，我们又处在住宅建筑私有化，人们法律意识不断增强的大背景下，
“设计使用年限”内因耐久性问题引发的各种法律责任的追究终究会表露出来。我们工程设计人员应对建筑结构的耐久性引起高度关注，不要成为“买单者”。
4 “设计使用年限”内的适用性
在“设计使用年限”内，建筑结构保持正常工作能力，除它的安全性、耐久性外更多的应体现在它的适用性上。但当人们谈到其适用性时，总认为是建筑的平面功能、交通功能、舒适功能等，却忽视了建筑结构的适用性问题，当人们以专业的视觉去观察我们现已使用的房屋建筑时，就不难寻找到因建筑结构的质量问题给房屋功能带来的危害。以下将通过几个例子加以说明。
例1 某商住楼，设计耐火等级为二级，《防火规范》要求楼面板耐火极限为1.0h，而设计的楼面板采用了预应力空心板，其耐火极限值仅为0.5h，在一次火灾中，楼面板在很短时间被大火烧断。造成房屋整体倒塌，伤亡惨重。
随着我国城镇化的推进，城市建筑在不断的发展，火灾也在频繁地发生，严重威胁着人民的生命财产安全。我国现行的《防火规范》的指导思想十分明确，在火灾发生时，一是要能保证受灾人员在一定时间内逃离火灾现场，二是保证消防人员可以进行有效的救援措施。因此在我国现行的设计防火规范中，将房屋建筑分为厂房(仓库)、液体和气体储存库、可燃材料堆场，民用建筑(多层建筑、高层建筑)几大类，按建筑物重要性又将建筑分为四个耐火等级，即一级、二级、三级和四级。在我们的设计文件中一般要标注建筑物的耐火等级。在正常设计情况下，结构构件的燃烧性能和耐火极限应与其整个工程的耐火等级相匹配，这样才能使房屋结构在火灾情况下提供可靠的支撑空间。假若房屋发生火灾后，房屋的主体结构在很短时间内就破坏倒塌，就没有一定可供受灾人员疏散和消防人员施救的时间。这说明该建筑不能达到预期的极端情况下的正常使用要求，同样也不满足在“设计使用年限”内的适用性要求。
在上述问题中，有不少二级耐火等级的商住楼采用了预应力空心板，其预应力板的保护层厚度仅为10mm，其耐火极限为0.4h，即使加上顶部抹灰20mm，其保护层厚度算30mm，耐火极限还只有0.85h，而规范规定的耐火极限为1.00h，两者应有较大差距。水火无情，应引起我们每一位结构工程师的重视。
例2，楼梯梯口梁碰头现象在不少公共建筑、住宅建筑中时有发生。由于作者个头较高的原因，经常被同行所“害”，碰得晕头转向。倘若有一天，因此而造成人员伤亡的事故，设计者是应该承担法律责任的。在我国现行的《民用建筑设计通则》第6.7.5条中规定：“楼梯平台上部及下部过道处的净高不应小于2m，梯段净高不宜小于2.2m”。该条款列入了2003年版的强制性条文。虽然在2005年版的《通则》中没有列入强制性条文，但规范条文中以不小于2m作为强制规定。我们的设计人员应从适用性角度去严格遵守。
例3 屋面、地下室的漏水现象突出。市面上有不少大篇幅、多视角的论述防水问题的专业著作、杂志论文，它们都说明了屋面、地下室等渗漏水现象会严重影响房屋建筑的正常使用功能。究其原因，不是我们现有技术不能解决，而是那些渗漏水的建筑工程在设计、施工或维护使用中的某个环节出现了质量问题。但凡渗漏水的混凝土结构工程，其结构或者构件一般存在可见裂缝，且裂缝的宽度和深度已超出了我们现行规范的规定。这些裂缝是质量问题的表现，应由相关责任方承担其责任。
关键词：地方高校；就业岗位；高年级建筑设计课程；复合型人才；课程教学
中图分类号：G6420；TU2文献标志码：A文章编号：10052909（2016）03009405截至2010年底，全国就有286所高校设有建筑学专业，每年毕业生高达9 000多人[1]。经济危机爆发以来，欧美城市建设速度放缓，海外建筑事务所纷纷抢滩中国市场，一些海归建筑师及时转战国内，加之近两年国内房地产调控带来的建设降温，而毕业生数量不减反增，造成就业形势越来越严峻，人才竞争越来越激烈，对学生自身能力要求也越来越高。处于“建筑老八校”和“职业技术院校”夹层中的地方建筑类高校，只有及时调整培养目标，改革“与老八校同质化发展”的教学方法，提高人才培养结构与市场需求的匹配度，才能更好地适应时展需要。本文结合南阳理工学院教学改革项目“校企合作开发高年级建筑设计课程研究与实践”，对五年制建筑学专业高年级课程的教学改革进行了探索。
一、毕业生就业去向的调查与分析
南阳理工学院自2005年开始招收五年制建筑学本科学生，截止到目前，共毕业5届学生，合计429人。毕业生就业去向汇总如表1。
由表1中的数据分析可以看出，毕业生绝大部分进入设计单位工作，而且大量集中在d类小型的设计机构中。这一类的设计机构，不同于前三类的设计单位，通常不设置专门的方案所（室），而是由1～2位方案主创建筑师带领设计人员完成方案的创作及表达任务。毕业生进入这些设计机构后，跟随主创设计师加入设计团队，主要进行建模推敲形体、方案局部修改、平彩渲染、文本制作等工作；有的要参与动画漫游、实体模型制作、现场方案汇报工作；方案中标或批准后，部分人员还要继续完成施工图的设计、图纸交底与施工现场服务。可见，就业市场对地方建筑类高校毕业生，不要求具有太强的方案原创能力和理论素养，而是要求具有实践动手能力、团队协作能力、沟通协调能力和解决现场问题的能力。表1南阳理工学院建筑学专业毕业生就业去向汇总表（2005届～2010届）行业考研设计单位行政主管部门房地产公司其他行业人数12abcd93174202合计：316人214337比例3%74%5%10%8%注：表中a类设计单位为中国建筑设计500强设计院，b类设计单位为除a类外的综合甲级设计院，c类设计单位为员工人数为50～200人的中型设计机构，d类设计单位为员工人数为50人以下的小型设计机构。
二、设计单位需求的调查与分析
自2012年开始，笔者所在课题组连续3年跟踪毕业生，调查就业单位意见、收集学生诉求，了解在校期间学生所学专业理论知识及所掌握的能力对工作的重要性。对在设计单位就业的学生发放问卷120份，回收100份，问卷汇总分析如表2～表4所示。
通过调查分析，了解到目前地方高校所开课程与毕业生工作岗位需求存在着较大偏差，突出体现在课程设置重理论、轻实践，重基础、轻技能，重艺术、轻技术，反映出地方高校建筑学专业培养目标定位及课程体系构建与社会脱节的现象。
究其原因，主要是地方高校的教育模式趋同于重点名校，而毕业生就业去向却异化于重点名校，导致人才培养滞后于特定的社会需求。一直以来，地方高校开办建筑学专业都是以“建筑老八校”为楷模，无论培养目标、教学计划、课程设置，还是教学内容、教学方法都与“建筑老八校”大同小异，甚至连课程设计题目也克隆或模仿。
然而由于地方高校在社会声誉、办学条件、师资力量、教学资源、生源质量等方面都落后于建筑名校[2]，毕业生在考研和就业上都无法与之竞争。重点名校的毕业生毕业后或通过考研、保送继续攻读硕士学位，或进入中国建筑设计500强的大型设计机构从事设计研究，他们需要培养的是研究型或技术研究型的人才；而地方高校的毕业生则多集中在中小型的设计公司工作，需要培养的则是工程技术型或管理技术型人才，即“生产型”建筑师[3]。学生所在的单位规模和所扮演的工作角色不同，导致对教学要求也有所不同，学生在完成低年级所应具备的通识性理论知识和技能后，高年级建筑设计课程的教学设计所培养的能力也应有所差异。
三、 地方高校建筑设计高年级课程现状分析
民用建筑设计I～VI是建筑学专业的主干核心课程，作为主要的教学科目贯穿于本科学习的全过程，包括公共建筑设计、住宅建筑设计、建筑群体设计、高层建筑设计、大跨度建筑设计、室内设计、细部设计与建筑构造、建筑环境艺术设计等。设计题目由简到繁、由浅入深，训练学生的方案创造能力、空间建构能力、技术分析能力，以及对人和场所、活动和设施之间关系的洞察能力[4]，在建筑学专业培养目标中具有重要的地位。
民用建筑设计V、VI是建筑学专业高年级建筑设计课程，也是毕业设计和就业前的先导课程，在建筑学专业第7和第8学期开设，教学对象为大四学生。这些学生在前6学期的教学活动中，已经储备了专业所需的建筑制图、建筑构成、建筑历史、建筑物理、建筑构造、建筑结构等方面的基本理论知识和简单的绘图设计技能，能完成三级以下小型建筑的方案设计。但还需要通过高年级建筑设计课程的训练，弥补前6学期的知识缺漏，缩小教学和就业岗位之间的差距，从而做好毕业设计前的综合能力训练，以满足就业市场及用人单位对技术人才的需求。
结合社会调研结果与企业反馈信息，不难发现当前地方高校高年级建筑设计课程还存在着一些问题。
（一）教学与实践工程训练脱节
在校期间课程设计多为“假题假做”，理想的设计条件和实际工程现状存在着较大差距；设计要求较为宽松，学生只需满足功能流线要求、掌握好形式构图、加强表现能力，即可完成一份良好的设计作业。设计中学生往往盲目追求方案的与众不同和表现手法的绚丽夺目，较少关心建筑形式和内容、建筑材料和结构、使用功能和经济投入等因素的必然联系。这种理想主义的思维方式催生出“奇奇怪怪”的创作构思，与实际工程的要求相差甚远，从而造成学习内容与工作要求之间的严重脱节。
（二）缺乏对建筑技术的运用训练
课程教学过程，主要强调对学生建筑功能划分、形体造型组织、空间构成能力的培养，而对建筑构造技术缺乏关注。学生的注意力仅仅停留在建筑形式、立面色彩和空间造型方面，不会用学过的构造技术知识去追求形式与功能的统一，难以做到建筑造型、建筑细部构造与建筑结构的有机结合，更欠缺对方案的解说与模型建构能力。这种状况导致就业后无法快速适应建筑市场所要求的文本、动画和模型、答辩于一体的综合能力要求。
（三）学业成绩评定形式单一
教师在评图时只针对方案设计能力和图面表现质量进行考察，较少考察学生知识的深度和广度，缺乏多角度考察学生的创新能力和解决实际问题能力的新型考核方式。
（四）缺少“双师型”教师
任课教师中缺少具有职业背景和实践经验的“双师型”教师，导致学生在校期间无法接触实际工程项目，实践训练较少，无法将课堂学习向就业岗位有机延续。同时由于教师缺乏工程实践经验，也无法及时引导学生熟悉建筑设计市场现行的法规、政策与规范。
四、地方高校建筑设计高年级课程改革措施
（一）修订教学目标
修改过去“深化理论知识、增强学生创新研究能力”的教学目标，通过既定的设计题目及过程训练，加强建筑技术与建筑法规方面内容的拓展深化，提高综合应用能力和分析设计能力，使学生具备主动分析环境，以及把分析结果转换成设计目标的能力、协调复杂关系的能力、建筑设计成果的实施能力、人际交往的能力、在实践中表达和学习的能力，适应职业建筑师所需的工程实践、工程创新、工程研究能力和职业素养的培养需要，缩短学生就业后的适应期，满足企业人力资源竞争前延的需要[4]。
（二）优化教学内容
改革传统的教学内容安排，以学生专业实践能力、综合素质培养为导向，重构建筑学专业民用建筑设计课程V、VI的教学体系。根据课程教学目标和特点，以项目为载体，以工程实际问题和岗位要求为主线来优化教学编排与设计，及时增加学科前沿新知识和现代建筑技术内容，进一步强化学生知识应用能力和工程意识的培养，以及专业实践能力的培养，建立应用型的课程体系。
重新编排课程设计任务书，立足实际工程，以当地规划局核定的规划设计要点为依据，增加对政策、环境、气候、经济方面的设计要求。将民用建筑设计V的题目设定为流线复杂的综合医院建筑方案设计（包括门诊楼和病房楼）和兼顾文脉、结构、技术的博物馆建筑方案设计，训练学生处理复杂流线和功能的能力，引导他们学会建立建筑的文化特性和工程特性间的关联关系。将民用建筑设计VI整合为集居住、办公、商业、文化、交通于一体的城市综合体建筑方案及施工图设计，通过前期调研、过程草图、工具模型、概念设计到方案文本、施工图设计的教学，要求学生了解建筑从前期策划到开工建设所需经历的复杂程序，引导学生深入了解社会、经济、技术等对建筑方案的制约因素，掌握工作岗位中常见的几种建筑类型的功能关系、空间组合、相关规范及设计原理，提高学生的综合能力。在为大多数学生积累就业所需的技术素养的同时，也照顾到少数考研学生对理论知识的渴求。
（三）改革教学方法
摒弃传统的“灌输式”传授知识方法，树立“学生为本”的课程教学观，按照职业建筑师应具备的知识、能力和态度三个模块来安排教学。
1.专业实践能力的培养
在任务书发放后，引导学生查阅文献，组织学生参观已建成的典型建筑或进行现场教学，要求学生撰写调研报告、PPT讲述，教师启发、诱导、帮助，为学生提供自由表述、质疑、探究、讨论问题的机会，培养学生独立自主学习和合作讨论的能力；结合方案成果的展示与演说，训练学生的表达能力和让业主接受其设计理念的能力[5]。
2.团队协作能力的训练
改革过去各自为政的设计模式，参照设计院的项目组模式，组建设计团队。学生每8～10人为一组，取长补短，发挥各自的专长，共同完成方案文本、表现、动画、模型、施工图、汇报和答辩工作。通过项目合作，培养学生的协作能力、沟通能力和团队精神；同时也便于每个学生充分了解自己的专业特长，明确就业方向。
3.动手操作能力的强化
重视模型制作对培养学生建立多维空间的重要性， 强化成果模型的制作和表现能力，使学生深入理解建筑与建构的概念，将艺术型建筑教育体系改为技术应用型建筑教育体系，从传统的画建筑、描建筑向做建筑、造建筑转变，做到画、做、造的有机结合。
增加对BIM系列绘图软件操作能力的培训，帮助学生尽快适应设计软件市场的更新换代。
（四）改革课程考核方式
改变评定设计成绩时拍脑袋、凭感觉等缺乏准确性、科学性的做法，制定建筑设计课程质量标准，使教师在工作中“有法可依”。将调研报告、课程论文、课堂讨论与课程设计过程草图的成绩评定共同作为课程的考核手段。
在课题结束时的评图环节，改变过去的“关门评图”为“开门评图”[6]，指导教师不担任评审教师，评审团主要由建筑设计、技术方向的教师，校外的专家和外校的教师组成。每个学生通过讲述设计过程，解读模型，播放动画，尽可能地展示自己的设计成果。评审教师通过询问图纸细节，捕捉创作思路，从而领会设计者的创作动机。
（五）强化教学资源的建设
选择实际场地，真题真做，训练设计能力[7]，逐渐积累与工程实际相结合的综合性、设计性实践教学项目，充实到课程设计题目库中，加强与课程改革相适应的教学资源建设，筹建项目库、案例库。
依托实践教学基地建设，有计划地培养青年教师。可安排他们在设计单位参与实际项目，积累工程经验，通过建筑设计实践为教学提供案例素材；同时筹建兼职教师库，外聘和引进职业建筑师与校内教师组成课程组，通过结合、带动，提高现有教师的实践能力和职业经验。
五、 结语
目前，国内开设建筑学专业的高校越来越多，在建设部人事教育司备案的就有74所，通过建筑学评估的有35所[8]。在毕业生逐年增加的形势下，就业问题更为严峻。地方高校建筑学专业要想在竞争中赢得主动，必须瞄准就业市场，针对岗位要求适时改进教学内容与教学手段，培养具有工程实践经验、动手操作能力、沟通协调能力的复合型高级工程技术人才。自2012年开始，学校着手对高年级民用建筑设计课程进行改革，通过近四年的探索，不断调整教学内容和方法，完善课程体系，使之逐渐适应就业岗位需要。2014年，在国内建筑设计市场不景气的情况下，学校建筑学专业仍然达到92%的初始就业率，说明课程改革取得了一定的教学效果。当然，随着社会经济结构的变化，改革思路还会随之调整，需要继续探索、创新和提高。
参考文献：
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关键词：钢框架梁，圆管柱，节点设计，工程实践
中图分类号：TU111.2+3 文献标识码： A
1 引言
作为最重要的设计原则之一的“强节点、弱构件”理论，当它从被着重强调的那一天起，结构设计人员就应该在大脑里面深深地打上烙印，这些经典的理论是从无数具体工程遭遇破坏或者众多试验数据中总结出来的，时至今日，结构设计业界的专家都在不厌其烦地重复这一个观点。
钢结构建筑具有轻质高强、力学性能良好、抗震性能优越、工业化程度高、施工速度快、外形美观、投资回收快、可再次利用及符合可持续发展政策等一系列的优点，上述这些众所周知的优良特点正引领钢结构在体育馆、会展中心、展览馆、车站及候机楼等大空间公共建筑及工业厂房中广泛使用，在钢结构得到大量应用的过程中也伴随着人们对其知识体系的认知逐步深入。1994年Northridge和1995年阪神地震中，梁柱连接节点区域发生了大量的脆断现象，经过专业人士对这次事件的剖析，人们发现其诸多缺陷在设计、施工和使用中都是可以补救或避免的，更为保守的说法就是不至于产生这么严重的破坏，这也显示出人们在当时的那种情况下对于钢框架节点连接的受力性能和破坏机理认识不足及设计规范的不尽合理。
型钢框架梁与圆管截面柱刚性连接节点是在多、高层钢结构房屋和异型钢结构建筑物中采用的一种新型节点连接形式，国内外对该类型连接节点的研究较少，目前可供参考的设计资料不多，日本《钢管构造设计施工指针同解说》对节点的外环板宽度提出了计算公式，而国内的钢结构节点设计图集《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》[01(04)SG519][1]仅对节点外环板形状为菱形的情况有所规定，这种节点一般采用栓焊连接或者全焊接连接。钢框架结构需要传递多个方向框架梁的弯矩和剪力甚至扭矩的作用，其节点区域受力状态非常复杂，而且圆管钢柱不能像箱型钢柱那样在钢梁翼缘处直接增加横隔板，圆管钢柱局部稳定就得依靠其它的构造措施予以保证，再考虑到焊接残余应力的不确定性，在试验数据较为匮乏的情况下，其节点构造上的细节就得依据设计人员的经验来决定。
2 工程概况
乌鲁木齐某4S店工程，位于新疆维吾尔族自治区，结构类型为带地下室的钢框架结构，采用圆钢管钢柱和H型焊接截面钢梁，材料采用Q345()，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.2g。轴线长82.00m，宽75.60m，主屋面顶标高为13.000m，建筑面积19903m2，建筑主要功能：地下室为停车区，一、二层为汽车维修区、新车展厅、客户休息区、接待室、办公室，三层为客户休息室、办公室；局部四层（夹层）为培训教室。
3 设计依据与思路
前面已经提到，型钢框架梁与圆管柱连接节点是一种缺少系统理论研究的新型刚性连接节点形式。工程设计人员目前普遍采用的一种分析方法即为材料力学中的截面法――以受力最大截面上的最大应力达到设计强度作为极限状态，而材料力学推导出的应力计算公式是在假定一些条件成立的情况下得出的，但对一般钢框架而言，梁柱节点处受力情况非常复杂，节点区域应力分布无法呈理想状态分布，这就导致实际应力分布情况与按截面法分析得出的结果之间存在较大差异，无法保证计算结果的准确性，为此一些研究人员提出了有限元分析法，如李刚、陈以一共同撰写的《钢框架圆管柱梁节点域的抗剪承载力》[2]以及金飞撰写的《H型钢梁与圆管柱连接节点的受力性能研究》[3]都采用有限元法对型钢框架梁与圆管柱连接节点做了较为深刻的理论研究，这些采用有限元法分析所得出的研究成果对我们工程设计具有较好的借鉴作用。
针对乌鲁木齐某4S店工程，笔者作为设计单位代表对该项目的各种可行的结构方案进行了认真考虑，并结合建筑专业的意见经过几番方案比选和讨论，最终决定采用圆管钢柱和H型钢梁作为主骨架，在考虑框架梁柱连接节点时有些犯难。一般来说，钢结构框架梁、柱连接节点中，柱贯通形式为业界的普遍做法，但这一常规方法并不适用于钢管框架柱与框架梁的节点中，因为无法在钢管柱内设置水平加劲横隔板，要想保证钢管柱在受力过程中的局部稳定，《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》[1]中有设置外连式水平加劲肋（外环板，采用菱形结构）的设计方案可以作为一个选项，如果按照上述图集中关于框架梁与设有外连式水平加劲肋的管型截面柱的刚性连接的构造方法实施，由于本工程还受到层高限制，框架梁翼缘宽度较大，经计算，要满足外连式水平加劲肋最小外伸宽度的要求，加劲肋外伸宽度至少要到170mm，加劲肋厚度最薄为18mm，如此大的外伸宽度和板厚不但增加造价，也势必会给建筑物内设备布置带来诸多不便，也会给室内美观产生负面影响。
经过与钢结构设计专业方面的资深人士探讨，笔者提出了如图3-1所示的连接节点构造方案。该节点中圆管柱在框架梁翼缘对应位置断开，然后将圆管柱与水平加劲肋采用坡口焊缝连接，达到等强设计的效果，且梁上、下翼缘对应处的水平加劲肋贯穿圆管柱的内外，外伸宽度为，圆管柱内挑出宽度为，本工程中=80mm，=130mm，板的厚度取框架梁翼缘厚度，且应按照《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）中关于H型截面受压翼缘自由外伸宽厚比的规定验算水平加劲肋的宽厚比。相对于图集《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》[1]中设置外连式水平加劲肋的构造方法，图3-1所示连接节点充分利用圆管柱内空间设置水平加劲肋以减小加劲肋外伸宽度。图3-1中的节点构造还将框架梁与水平加劲肋的栓焊连接节点从圆管柱外边缘外移不小于一个框架梁高度H的距离，此做法为减轻震害而专门设计以保证“强柱弱梁”设计思想的实现。
图3-1 框架梁柱连接节点
4 结语
王立维等人撰写的《圆钢管框架柱与H形钢梁连接的节点构造研究》[4]介绍了圆钢管柱与框架梁连接节点设置外环板的一些建议，他们认为外环板的形状最好采用平滑过渡的弧形环板，避免采用圆形和菱形环板，因为圆形和菱形环板在拐点处将产生较大的应力集中，乌鲁木齐某4S店水平加劲肋板还是采用了圆形板，将来是否应该在图3-1所示的连接节点上做适当改进还需要进一步研究。
钢框架结构常被认为具有良好的延性，但通过对一些地震灾害区的建筑物进行分析后发现，在强烈地震荷载作用下，传统栓焊连接或全焊连接节点的脆性破坏非常严重，由此人们也对钢结构的抗震性能提出了疑问，并投入巨大的人力和物力去探究其有良好抗震性能的梁柱刚性连接形式。本文通过从圆管柱边缘外移框架梁与水平加劲肋的栓焊连接节点的方法来提高节点核心区承载力和转移塑性铰的位置，节点的耗能能力得到增强可以最大限度避免强震作用下节点的脆性破坏。
参考文献
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[2] 李刚，陈以一. 钢框架圆管柱梁节点域的抗剪承载力[J]. 青岛理工大学学报，2009，11(6)，33-39.
关键词：建筑抗震设计；教学；实践环节；建筑抗震概念设计
Exploration and practice on teaching in seismic design of buildings
Zhou Qing， Bao Hua， Yu Changrong， Liu Yunping
Nantong University， Nantong， 226019， China
Abstract： Seismic design of buildings has characteristics which the theory is difficult and the range of practice content is wide. According to the characteristics of the course， combined with the practical teaching experience， the teaching contents， teaching methods and practice links have been explored and practiced. Teaching methods and measures have also been discussed to improve students' ability of seismic concept design of buildings.
Key words： seismic design of buildings； teaching； practice links； seismic concept design of buildings
地震是地球上最为严重，也是人类无法控制和阻止的一种自然灾害，地震同时是引起建筑物变形或倒塌的最重要原因。我国是一个多地震国家，唐山地震、汶川地震均造成了巨大的人员伤亡和财产损失。建筑结构抗震设计已成为土木工程设计的核心内容，建筑抗震性能已经成为建筑物最重要的技术指标之一。
建筑抗震设计课程的教学内容广泛、知识体系庞大，具有明确的专业技术规范背景，其理论性、实践性、专业性均很强。该课程对培养学生的实践能力、创新能力和解决实际问题能力以及提高学生的工程素质具有重要的作用，在土木工程专业课程中具有举足轻重的地位。
1 建筑抗震设计课程教学现状
我校土木工程专业开设建筑抗震设计课程已有十余年的历史，其教学时数基本保持在32学时，教学目的为：通过课程的学习，使学生对地震的基本概念有所了解，掌握抗震计算的基本理论和方法，根据抗震设计的原理及结构类别进行结构布置和选型，掌握常用工业与民用建筑的抗震设计方法。
相比其他专业课，建筑抗震设计课程具有理论内容难学而且实践内容广泛的特点，其现状如下：（1）学时少，教学内容多。课程理论知识和专业知识涵盖面广，涉及的课程有结构力学、混凝土结构设计原理、混凝土结构设计、砌体结构、土力学与基础工程、钢结构等，如何利用有限的学时完成抗震课程的教学是需要首先解决的问题。（2）课程实践性强与学生缺乏实际工作经验之间存在矛盾。学生不能深刻理解课程的核心内容，导致工程实践举步维艰。将枯燥的理论与生动的工程实例结合起来，培养学生的工程素质也是本课程教学努力的方向。
2 建筑抗震设计课程教学的探索与实践
2.1 精选教学内容，采用适应性强的科学教学模式
2.1.1 提炼教学核心内容，增强学习效果
建筑抗震设计课程知识体系庞大，在教学时需分清教学内容的主次，把握难点和重点，加强与其他课程的联系，以弥补课时的不足。课程教学划分为理论篇和应用篇两个部分[1]。理论篇主要为结构地震反应分析与抗震验算；应用篇主要为常用工业与民用房屋的抗震设计。理论篇讲述中引导学生复习先修课程的相关知识点，重点讲解基本概念和关键理论，其余点到为止，给学生留下积极思考、主动发挥的空间，强化学生的自主学习。应用篇按照概念设计、结构计算和构造措施这条主线组织教学，密切结合国家现行结构设计相关规范，更新和补充教学内容，使学生能适应新的发展需要；注重实际结构震害的案例分析，以提高学生发现、分析和解决实际问题的能力。
2.1.2 采用多种教学手段促进教学，提高教学质量
建筑抗震设计课程内容多、课时少，无论是完全依赖传统的黑板加粉笔的教学方式，还是完全采用多媒体课件教学都不能满足教学要求，需要寻求新的教学方式。教学时，笔者根据教学内容的不同特点，有针对性地采用不同的教学手段完成教学。课程教学以多媒体技术为主导，在完成大纲要求的基础上，补充国内外各结构类型的建筑震害实例图片、典型大地震震害录像以及地震动画演示等，增强学生的感性认识；对于重要的基础性理论分析和水平地震作用的计算则主要采用传统的板书方式教学，加深学生的理解；对于抗震构造措施的讲解，引导学生利用课余时间深入施工现场，通过对实际工程的调研，加深学生对书本知识的感性认识，同时使学生体会到如何将书本知识运用于工程实践。通过多种教学手段的融合，增加了教师的讲课信息量，给学生提供了一个多维立体的学习空间，使原本枯燥、平面的教学变得生动、立体起来，激发了学生的学习热情和兴趣。
2.2 加强建筑抗震设计在实践性环节中的运用，培养学生的工程素质
我校土木工程专业建筑抗震设计没有安排独立的实践环节，其综合训练放在毕业设计中。在毕业设计题目的选取上，根据学生的就业意向，分为建筑设计类、施工类及科研论文类，学生可从中自由选择。以建筑设计类课题（结构类型为框架结构）为例说明抗震设计在毕业设计中的地位。该课题要求学生完成常用民用建筑全套建筑和结构图纸，同时要求手算整体结构中的一榀框架，计算机建模进行结构分析[2]。
抗震设计贯穿整个毕业设计环节，指导教师根据设计的不同阶段给学生做专题指导。在建筑方案设计阶段，根据建筑抗震设计规范（以下简称抗震规范）[3]概念设计的相关内容，要求建筑物的平、立面布置规则、对称，质量和刚度变化均匀，从而保证建筑物达到较好的抗震性能。楼梯间的布置不应导致结构平面特别不规则。建筑方案避免设计为单跨框架结构形式。在结构方案设计阶段，要求结构体系应具有整体性和抗震设防多道防线，并具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。对于体型复杂、平立面不规则的建筑，尚应考虑防震缝的设置。在一榀框架的手算阶段，对需要做水平地震作用计算的学生，在框架内力计算阶段，要重视突出屋面的电梯间、楼梯间等产生的鞭端效应。在框架内力组合和在梁、柱配筋计算阶段，需对强柱弱梁、强剪弱弯做相应的计算。在框架梁、框架柱选配钢筋阶段，除了需满足计算要求外，还需要满足抗震规范要求的框架结构基本抗震构造措施。选筋阶段，学生很容易忽视抗震构造措施，指导设计时需重点强调。在计算机建模进行结构分析阶段，补充讲解平法施工图需表达的内容，指导学生读懂读透平法施工图，引导学生利用已学的抗震知识，解读抗震构造措施在毕业设计中的运用。
2.3 案例教学法强化建筑抗震概念设计原则，培养学生综合分析能力
地震是一种随机振动，呈现出难以把握的复杂性和不确定性，目前很难准确预测建筑物所遭受地震的特性和参数。在结构分析方面，由于对地震作用及结构性能的了解还远远不够，其分析结果也存在不确定性。因此，工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决[4]。
建筑抗震概念设计（简称“概念设计”）是以工程概念为依据，根据实际的经验或试验研究所得到的非常重要的定性设计原则或工程判断进行设计，从有利于提高结构抗震性能的概念上，对所设计的对象作宏观控制。在实际工程设计中，概念设计对提高结构抗震能力发挥了重要作用。
从多年的教学实践中发现，学生对抗震计算掌握得比较好，但是对抗震定性分析、概念设计能力严重不足，主要是由于概念设计要求有深厚的理论基础和丰富的实践经验。在课程教学中，通过典型案例的讲解与讨论，强化结构概念设计的基本原则。如在多道抗震防线教学中重点讲述由林同炎设计的马拉瓜美洲银行的经典案例[5]。马拉瓜美洲银行的概念设计思想是由4个等边的L形柔性筒，通过每层的连梁组成一个正方形核心筒作为主要的抗震结构。在连梁的中部开了较大的孔洞，有意识地形成该结构总体系（第一道防线）中的预定薄弱环节；在遭遇强烈地震时，预计在连梁开洞处开裂，从而变成具有延性和耗能能力的结构体系（第二道防线），即各分体系作为独立的抗震单元。由于马拉瓜美洲银行的上述设计特点，在经历了1972年罕遇的强烈地震作用下未倒坍，甚至未严重破坏，震后的调查正如林同炎所预料的那样，该建筑核心筒的连梁剪切破坏。通过讲述马拉瓜美洲银行的成功案例，引导学生体会刚柔结合、多道防线的概念设计思想。
在讲述建筑形体及其构件布置的平面、竖向不规则性时，以央视新大楼为例，组织学生讨论该建筑的特点，主要归纳总结出以下几点：建筑物整体偏心，对抗震不利；曲角悬空挑战地基基础的抗倾覆性能；建筑为严重不规则结构，用钢量巨大，造价惊世骇俗；建筑极端强调建筑造型和视觉效果，忽视结构体系的合理性和经济性，导致需要加倍地投入人力、物力和财力去保证抗震、抗风等结构安全问题，极大地浪费了公共资源。根据抗震规范[3]强制性条文，严重不规则的建筑不应采用。
为了激发学生的学习兴趣，培养学生的分析能力，我们鼓励学生做调研工作，引导学生在畅言网上参与“中国十大丑陋建筑”评选，增加课堂讨论环节。通过多种形式的教学手段，启发学生用概念设计的指导思想从建筑形体和布置方面分析建筑的抗震性能。
3 结束语
建筑抗震设计课程具有明确的专业技术规范背景，理论性、实践性、专业性均很强，教学安排又具有承前启后的特点，其教学效果将直接影响学生就业后的工作能力和自我专业素养的发展。教师在该课程的教学中需不断改革教学方法和手段，更新知识，培养学生求真务实、辩证地认识事物的态度；引导他们从孤立地认识事物到全面地、正反面去认识和解释事物，能综合多种因素寻求最佳方案，培养学生判断分析能力和解决实际问题的能力。
参考文献
[1] 沈小璞.注册结构工程师工程结构抗震设计课程教学及其综合能力的培养[J].高等建筑教育，2007，16（4）：65-68.
[2] 周清，黄岚，赵玉新.土木工程专业实践教学的研究与创新[J].中国电力教育，2013（19）：137-138.
[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
关键词：电梯；运行；噪声成因；治理措施
高层建筑中的电梯已经成为人们所普遍使用的设备。当电梯处于运行状态的时候，会因各种因素的影响而导致噪音产生，成为了建筑物中的噪音污染源，严重威胁到了居民的身体健康。鉴于电梯运行中所产生的噪音已经对人们的生活造成了不良影响，就需要针对电梯运行过程中产生噪音的原因进行分析，并采取相应的技术措施对电梯噪音问题进行治理，以使电梯能够安全而可靠地运行。
一、电梯噪音国家标准以及相关规定
电梯噪音国家标准可以划分为三类，即涉及到电梯制造和安装方面的质量标准；与建筑设计相关的标准和关乎到环境保护的标准。《电梯制造与安装安全规范》、《电梯技术条件》等都针对电梯的制造和安装规定了质量标准；《住宅设计规范》、《民用建筑隔音设计规范》等规范内容为建筑设计标准；《声环境质量标准》则针对环境保护问题进行了规范。电梯噪音国家标准，不同的类别，所涉及到的内容有所不同，对电气运行所产生的噪音的限制条件也会有所不同，同时从不同的侧重点提出了不同的规定[1]。
二、电梯运行中产生噪音的原因
（一）当曳引机动作的时候所产生的噪声
电梯运行的过程中，曳引机是主要的动力设备。当电梯的曳引机将动力传递给电梯的时候，机械动作中所产生的噪音就会传递出来。曳引机动作中所产生的原因包括以下几个方面：
1.减震橡胶垫存在着老化现象而导致噪音产生
电梯的曳引机安装在住宅的承重梁墙体内，为了避免曳引机发动的时候会产生振动，在承重梁和曳引机之间有减振橡胶。在交变载荷的环境下，由于减振橡胶很容易老化，使电梯在运行的过程中，其减振效果就会有所降低[2]。当电梯运行中由于减振橡胶而导致电梯振动，所产生的噪音就会以承重梁为传递途径将噪音传递到房屋内，且电梯运行中，还会存在明显的震动现象。
2.电梯丝绳的张力不够均匀而产生噪音
高层建筑的电梯使用曳引机动力牵引钢丝绳。但是，钢丝绳都比较长，如果张力不够均匀，就必然会导致电梯震荡，甚至会出现抖动的现象。曳引钢丝绳出现抖动伴随着振动，所产生的噪音就会传递给导轨，也会传递给承重梁，通过承重梁，噪音就会传递到房间内。
（二）由于建筑结构设计问题而产生的噪音
建筑结构设计中，如果电梯井道所在位置没有合理设置，比如，电梯的井道与居民的住房只有一墙之隔，不仅墙壁的厚度不够而无法隔音，而且在墙壁中还会预埋一些空管以备引线之用。当房屋装修完工后，居民没有封闭空隙而导致隔音效果不好。当电梯运行的时候，所产生的震动噪音就会通过墙壁的空管而传入到室内。此外，在电梯井道的上端和下端都没有设计泄流孔，当电梯处于高速运行状态的时候，电梯井中的气体会瞬时压缩，使得轿厢体运动速度的提升，其与井道之间的缝隙处，气体可以流动的范围快速减少，风阻产生，并与轿厢体相互作用，噪因由此而产生。
（三）由于电梯的导轨设计不合理而产生的噪音
电梯的轿厢垂直运动是沿着导轨进行的。如果导轨的垂直度设计存在偏差，导轨之间的距离不符合设计要求，或者存在着导靴和导轨之间所存在的间隙量不符合要求，加之导轨之间连接不够平整，就会导致轿厢运行中不够顺畅，且会伴随着振动[3]。
三、电梯运行中的噪音治理措施
（一）强化电梯曳引机的减振效果
为了降低电梯运行中所产生的噪音而对建筑的住户造成干扰，要对承重梁与曳引机之间所安装的减振橡胶垫及时更换。可以选择合适的弹簧减振器，要求减震器为大阻尼、低频率，以使电梯运行中所产生的噪音不会传播到房屋内。
从技术的角度而言，如果曳引机为有齿轮的，电梯运行的动力主要是依赖于减速箱，伴随着蜗轮蜗杆的转动，就会由于机械运转而发出噪音。曳引机选择使用无齿轮的，就避免蜗轮蜗杆转动而产生噪音。在曳引机与承重梁之间安装高性能的减震橡胶垫，可以避免电梯运行中由于震动而产生的噪音[4]。当曳引机的抱闸工作中，也会由于间隙不合适而产生噪音。对抱闸的间隙进行调整，可以在一定程度上使得由于振动而产生的噪音减少。
（二）对建筑物的电梯机房和电梯井的井道结构进行改造
在电梯井道的上端和下端都设置泄流孔，以使电梯井中的气体能够在电梯高速运行中快速路通。在电梯的机房要安装上排气装置，使电梯高速运行中所形成的气流能够快速地从电梯井中排出，以使电梯运行的过程中所产生的噪音有所降低，同时还可以避免厢体的尾部存在涡流而使得电梯运行中所遇到的阻力有所降低。对居民房间与电梯井之间的公共墙中所预埋的管孔，在穿线完毕后，就要进行封孔，还要在井道内墙和电梯机房之间安装隔音板，以避免噪音传递到居民房间内，影响居民的生活质量。
（三）电梯的导轨设计
由于导轨的设计工程中存在着计算误差，就会使得电梯的轿厢在运行的过程中会有噪音产生。如果噪音为导靴因素所致，就要取缔滑动导靴，以滚轮导靴代替，可以避免导靴与导轨之间由于电梯运行而存在摩擦而产生噪音。随着摩擦的消失，就会降低由于摩擦而引发的噪音。在导轨的连接处要使用超薄垫片将导靴与导轨之间所存在的缝隙填平，以使电梯运行中的噪音降低。
结语：
综上所述，随着人们环境保护意识的增强，对噪音污染问题日趋重视。鉴于电梯运行中会由于各种因素的影响而产生噪音，严重影响了居民的生活质量，就需要针对电梯运行中所产生噪音问题的原因进行探究，以采取必要的技术处理措施，确保电梯安全稳定地运行，为居民创造良好的居住环境。
参考文献：
[1]郑雪雅.浅谈一起电梯噪声的治理与防治[J].机电技术，2013（06）：127-129.
[2]王迪，赵甫.电梯运行噪声成因分析与治理[J].科技专论，2013（07）：337-337.
