小議建筑空間結(jié)構(gòu)的特征與優(yōu)化方法

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一、當(dāng)前建筑空間結(jié)構(gòu)的特征

1空間結(jié)構(gòu)架構(gòu)材料豐富多樣

在對建筑的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行架構(gòu)時(shí)，使用的材料越加豐富多樣。普通的碳素鋼一直以來都是空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)材料，除此之外，架構(gòu)過程對鋁合金和不銹鋼等的使用也越來越多見。不銹鋼能夠防腐，可以用于裝飾與承重，所以在門廳、走廊、采光大廳以及裝飾雕塑或其他普通裝飾中都可以進(jìn)行廣泛應(yīng)用。鋁合金同樣有多方面的應(yīng)用。建筑織物具有較輕的本身重量、自我清潔能力強(qiáng)、高強(qiáng)度、透光性良好、不易燃燒等特點(diǎn)，是一種新近開發(fā)的復(fù)合材料，其膜結(jié)構(gòu)在我國建筑行業(yè)中取得了較大的進(jìn)展，在建筑空間結(jié)構(gòu)架構(gòu)中得到了廣泛的使用，尤其是在大型體育場的建設(shè)中。這一新型材料和技術(shù)的使用表明了空間結(jié)構(gòu)架構(gòu)的過程中可以將最新技術(shù)及時(shí)應(yīng)用其中，不斷自我更新方法和材料，以科學(xué)技術(shù)促進(jìn)自身的發(fā)展，而新興技術(shù)也能夠有力的推動(dòng)建筑空間結(jié)構(gòu)架構(gòu)的新進(jìn)程。

2受風(fēng)和地震的影響

空間結(jié)構(gòu)的動(dòng)力問題是建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)，建筑設(shè)計(jì)過程中的控制要點(diǎn)之一就是風(fēng)和地震。在空間結(jié)構(gòu)建筑織物的膜結(jié)構(gòu)中，由于其變化多樣的外形和較輕的自重，所以其動(dòng)力影響主要來自于風(fēng)的作用。我國的相關(guān)研究中，對空氣動(dòng)力的失穩(wěn)和橫風(fēng)向共振響應(yīng)在大跨度的索膜屋蓋空間結(jié)構(gòu)中展開的非線性分析取得了一定的成果，但對于膜結(jié)構(gòu)來說，其風(fēng)振問題較難解決，還需要繼續(xù)進(jìn)行研究。而抗震能力是對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)研究的主要內(nèi)容，隨著相關(guān)研究的不斷深入，目前已經(jīng)取得了關(guān)于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)對地震水平方向反應(yīng)的非線性計(jì)算靜力分析、不同網(wǎng)殼的彈塑性分析等研究成果，推動(dòng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)改善工作。在當(dāng)前建筑中，消極對地震抵御已經(jīng)不能滿足需求［4］，人們更傾向于對其引起的振動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)的控制和消減，如目前已經(jīng)提出的鉛芯橡膠板抗震能力研究等消減震能的做法。

3預(yù)應(yīng)力技術(shù)在空間結(jié)構(gòu)中可以發(fā)揮作用

過去的預(yù)應(yīng)力技術(shù)多用于保證懸索結(jié)構(gòu)的受力均衡，而在空間結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力也可以發(fā)揮作用。目前，已經(jīng)對預(yù)應(yīng)力的施加方式、分析極限受力能力及張拉過程進(jìn)行了研究，并取得了一定的進(jìn)展。在施工中，將預(yù)應(yīng)力技術(shù)施加在網(wǎng)殼或網(wǎng)架工程結(jié)構(gòu)中，可以對相應(yīng)結(jié)構(gòu)的硬度和剛度進(jìn)行普遍提高，從而節(jié)約鋼材的投入。

二、當(dāng)前建筑空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法

1建立并完善驗(yàn)收制度，確保材料合格安全

建筑材料是所有建筑工程的重中之重，所以必須把控好材料進(jìn)場控制關(guān)，建立相應(yīng)的材料驗(yàn)收制度并不斷加以完善，嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)要求對原材料和配件等進(jìn)行規(guī)格和質(zhì)量的審查，是工程安全順利展開的必要條件。目前的建筑施工中，在材料進(jìn)場時(shí)，相關(guān)負(fù)責(zé)人一般只查看是否具有出廠證明及合格證，只有當(dāng)存在明顯問題時(shí)才會(huì)展開進(jìn)一步的驗(yàn)收工作。而一些原材料可能由于各種原因只能提供合格證的復(fù)印件，這時(shí)如果沒有相應(yīng)的驗(yàn)收制度，就很容易出現(xiàn)合格證造假問題，導(dǎo)致材料質(zhì)量無法得到保證。這種情況在鋼管材料中較為常見，因?yàn)槭┕み^程對鋼管的規(guī)格和材質(zhì)有不同的要求，如果只對其規(guī)格進(jìn)行查看而不進(jìn)行驗(yàn)收，很容易造成材料不符合施工要求的情況。所以建立相應(yīng)的材料驗(yàn)收制度是非常必要的，是把控好材料關(guān)、保證施工安全順利展開的必要條件。

2加強(qiáng)焊接工藝的管理

焊接是建筑空間結(jié)構(gòu)架構(gòu)的重要內(nèi)容之一，圖紙和相關(guān)規(guī)范中對焊縫的質(zhì)量和焊接而成的構(gòu)件形狀都有一定的要求，只有滿足規(guī)范的要求焊接的成品才能在建筑中使用，所以需要對焊接工藝加強(qiáng)管理。首先要加強(qiáng)對焊接工人的管理，嚴(yán)格持證上崗制度［5］，保證焊接的技術(shù)和質(zhì)量。同時(shí)還要在大型焊接或者在重要焊接部位中先進(jìn)行焊接試驗(yàn)，確定焊接的方式和工藝流程，保證焊接工作可以順利進(jìn)行。

3保證安裝用腳手架的剛性

在建筑空間結(jié)構(gòu)中常會(huì)用到腳手架進(jìn)行安裝，而且在安裝過程中，腳手架會(huì)不斷增加負(fù)荷，所以要保證其剛度以避免變形下沉對安裝工作造成不利影響。對安裝用的腳手架必須進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，在投入使用前還要進(jìn)行試壓測試，保證其剛度，杜絕腳手架安全事故的發(fā)生，從而保證安裝過程的安全展開。

4對涂料的相容性加以重視

為了保證空間結(jié)構(gòu)的壽命和外觀質(zhì)量，同時(shí)要滿足消防方面的需要，一般要在鋼結(jié)構(gòu)外表涂上涂料，其中防火涂料是必須的。所以應(yīng)該注意不同涂料的相容性，對底層的涂料和防火涂料進(jìn)行配套使用。

5對支座超差問題和約束條件變化加強(qiáng)重視

建筑施工中對安裝鋼結(jié)構(gòu)的精度有一定要求，并且允許在適當(dāng)范圍內(nèi)有所誤差［6］。然而相應(yīng)的誤差范圍常存在爭議，需要根據(jù)實(shí)際情況確定。部分施工現(xiàn)場工作人員由于對空間結(jié)構(gòu)中支座超差的影響認(rèn)識(shí)不到位，對改變約束條件造成的后果不夠重視，所以經(jīng)常會(huì)有支座埋件的軸線和標(biāo)高相差甚遠(yuǎn)的現(xiàn)象發(fā)生。在實(shí)際施工管理中，一定要加強(qiáng)相關(guān)工作人員對此問題的重視，避免因設(shè)計(jì)的約束條件被改變或超差問題埋下安全隱患。

三、結(jié)語

對建筑空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化離不開施工過程中的質(zhì)量管控措施。建筑單位要加強(qiáng)施工人員的質(zhì)量意識(shí)，加大教育培訓(xùn)力度，把控好各階段質(zhì)量管控工作，為建筑空間結(jié)構(gòu)得以順利構(gòu)架打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（本文作者：吳華 單位：安徽國禎環(huán)保節(jié)能科技股份有限公司）