基础结构设计

基础结构设计（共11篇）

基础结构设计 篇1

摘要：本文通过一工程实例介绍了该项目的结构设计分析。

关键词：建筑工程,结构设计,桩基

1 工程概况

某工程由7栋高层组成, 地下有两个相互连通的一层地下室。其中1号栋地上27层, 地下1层, 由A、B、C三个单体组成, 单机之间设260mm宽的缝彼此脱开。1号栋1、2层为商业用房, 3层以上为住宅, 地下为一层的五级人防地下室, B座上部剪力墙不允许落地, 从而形成钢筋混凝土框支剪力墙结构体系。

2 基础设计

2.1 地基土构成与特征

勘察场地的地貌单元属湘江冲积阶地, 按其结构特征, 地层成因, 土性不同和物理力学的差异划分为8层。拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水, 设计抗浮水位标高为-5.100m。

2.2 桩基设计

1号栋地下1层板面标高为-4.170m。由表1可以看出, 地下室板下土由层 (2) 、 (3) 、 (4) 构成, 其承载力不高, 变形模量较大, 作为1号栋的天然地基土承载显然不够。若采用人工挖孔灌注桩, 有两个制约因素:其一是桩端持力层落在层 (8) 上, 桩长达到将近3 0 m, 不经济;其二是层 (9) 中富含潜水, 将对人工挖孔桩的施工造成困难。在本工程中采用了水泥粉煤灰碎石桩复合地基 (CFG桩) 。1号桩CFG桩径500, 桩间距1500, 其他基承载力特征值fspk=620kPa, 完全可以作为主楼的持力层。地下室主楼以外车库部分荷载较小, 在控制好沉降的前提下采用层 (2) 、 (3) 、 (4) 作为持力层。

针对结构超长设置膨胀加强带, 在结构底板、侧壁、顶板中掺入适量的微膨胀剂, 加强带的间距20m-30m为宜, 由此加强整个地下室的整体抗裂能力。基础采用平板式筏板基础, 板厚1500m, 核心筒下板厚2.0m-2.2m。沉降的计算结果为:主楼核心筒最大沉降量19mm, 角柱沉降量4mm;主楼外车库部分沉降量2mm。其沉降量, 沉降差均能满足规范要求。根据近十年来对已建成的高层建筑主楼基础与相连的裙房基础沉降观测表明, 当主楼为筏形基础, 裙房为满堂筏形基础时, 主楼与裙房基础相连处设置施工后浇带, 在施工期间以及竣工以后, 此处基础沉降曲线是连续的, 没有突变现象。当后浇带封闭后, 只要底板具有足够的刚度, 可以认为该计算结果是符合实际工程情况的。

3 上部结构设计

工程抗震设防烈度为6度, 设计基本地震加速度值为0.05g, 设计地震分组为第一组, 场地土的类型为中硬场地土, 建筑场地类别为Ⅱ类, 设计地震特征周期值为0.35S。主楼上部结构A、C座采用现浇钢筋混凝土框架一剪力墙结构, B座为框支剪力墙结构。A、C座框架抗震等级为三级, 剪力墙抗震等级为三级;B座框支框架抗震等级为二级, 底部加强部位剪力墙抗震等级为二级, 非底部加强部位剪力墙抗震等级为三级。地下车库采用现浇钢筋混凝土框架结构, 抗震等级为三级。

3.1 结构转换

工程层3以上为剪力墙小户型住宅, 层1、2为商业、娱乐用房, 需要较大开间及空间, 上部的短肢剪力墙无法落地, 因此存在结构转换问题。针对工程实际情况, 并考虑到造价的因素, 在转换层设置转换大梁, 以承托上部短肢剪力墙。由于转换梁承托着上部24层的剪力墙, 受力很大, 因此需要很大的截面和配筋, 即需要转换层下层有较大的层高。经与建筑专业人员协商, 在转换层以下部分山墙两端及房间开间两侧设置剪力墙, 加大房屋的整体刚度及抗扭刚度。同时转换层以下不设管道层, 在3 m标高处设置管道通廊, 将设备管道由此引出室外, 从而将转换层下层的层高由5.4m降到4.8m。经过计算, 满足了侧向刚度规则的要求, 该转换层结构方案传力途径明确, 受力状况相对简单, 对框支构件另采用平面有限元的程序进行单独分析, 并与总体计算结果对比, 以保证关键构体的抗震安全。值得注意的是, 转换层大梁不是框支梁。框支梁上部承托完整的剪力墙需满足高规规定的条件, 框支梁整截面受拉。转换梁和普通梁一样单面受压或受拉, 在构造要求上与框支梁不同。高规对框支梁的构造有非常详细的要求, 对转换梁的规定很少。

3.2 结构抗扭

A、C座平面不规则, 中部楼电梯间凹进比较严重, 按照抗震规范3.4.2条的定义, 已属凹凸不规则、楼板局部不连续的平面不规则结构。在结构初步计算时, 没有对剪力墙的平面布置作出适当调整, 结构扭转为主的第一自振周期压与平动为主的第一自振周期下之比为0.96, 扭转周期偏大。由于实际条件的限制, 建筑专业能做的调整有限, 只能由结构专业采取措施:即通过加强结构的抗扭刚度, 从面提高结构的抗扭能力, 当结构出现扭转时也能保证安全。从力学基本概念可知, 构件离质心越远, 其抗扭刚度就越大。所以, 在建筑物外围尽可能布置抗侧力结构, 可以显著加大结构的抗扭刚度。在设计时将两端剪力墙、框架柱、框架梁刚盘适当提高, 端跨板加厚, 双层双向配筋, 以加强结构的连接。

3.3 对结构处理的总结

工程结构存在着以下不利因素:平面凹凸不规则, 竖向抗侧力构件不连续, 侧向刚度变异大。为了保证结构的抗震安全, 有必要采取措施, 一方面使结构计算符合实际情况, 力求能准确反映结构的抗震能力及薄弱环节;另一方面也要按照概念设计的原则, 在构造上采取措施, 进一步保证结构安全。具体措施: (1) 分别采用广厦SSW和SATWE两种程序进行结构的空间分析, 以求正确反映结构的内力与变形情况。两种程序分析出的结构反应特征、变化规律基本吻合, 各种指标均能满足规范要求。 (2) 对框支构件采用平面有限元分析程序FEQ验算配筋。需注意转换梁的构造要求。将转换层及其上下两层楼板加厚, 钢筋双层双向拉通配置。 (3) 针对平面不规则的情况, 在建筑物外围尽可能布置抗侧力结构, 外围及核心筒构件截面造当加大, 配筋适当加强。A、C座结构自振周期 (秒) 。

B座结构自振周期 (秒) 。

B座侧向刚度比。

(1) 侧向刚度比 (括符表示Y向) 。

4 结语

通过设置后浇带, 采取必要的构造措施, 高速结构构件刚度, 提高结构的抗扭承载力及采用空间有限元法和时程分析计算手段, 解决了设计中存在的结构超长、扭转效应明显等问题, 使结构满足抗震设防的要求。

基础结构设计 篇2

一、生命的物质基础——组成生物体的化学元素和化合物

1. 组成生物体的化学元素

[矿质元素][大量元素][微量元素][最基本

元素][基本

元素][主要

元素][Ｃ Ｈ Ｏ Ｎ Ｐ Ｓ Ｋ Ｃａ Ｍｇ Ｆｅ Ｍｎ Ｚｎ Ｃｕ Ｂ Ｍｏ Ｃｌ Ｎｉ]

功能：组成多种多样的化合物；影响生物体的生命活动（注意有关元素的作用；有关元素作用探究的实验设计）。

2. 无机化合物——水和无机盐

[种类&形式&功能&应用&水&结合水&组成成分&①自由水 结合水

②细胞中含水量越高，代谢越旺盛

③细胞中自由水越多，代谢越旺盛

④细胞中结合水越多，抗逆性越强&自由水&①良好溶剂

②运输

③参与反应&无机盐&离子&①重要组成成分②维持生命活动③维持渗透平衡、酸碱平衡&]

3. 有机化合物——糖类和脂质

[ &糖类&脂质&组成元素&C、H、O&C、H、O（N、P）&种类&单糖、二糖、多糖&脂肪、类脂、固醇&合成部位&叶绿体、内质网、高尔基体&主要是内质网&鉴定实验&斐林试剂或班氏试剂鉴定还原性糖&苏丹Ⅲ或Ⅳ染液鉴定脂肪&功 能&主要的能源物质；构成细胞结构，如糖被；核酸的构成成分&脂肪是主要的储能物质；

磷脂构成生物膜的基本骨架；

性激素参与生命活动的调节&联 系&在高等动物体内：糖类和脂肪的相互转化 &]

4. 有机化合物——蛋白质和核酸

[ &蛋白质&核 酸&组成

元素&C、H、O、N&C、H、O、N、P&基本组

成单位&[（20种）][H2N—C—COOH][Ｒ][Ｈ] &[核苷酸][磷酸—五碳糖—含氮碱基] [（8种）]&分子

结构&氨基酸→多肽链→蛋白质（注意蛋白质中脱水等的计算）&DNA：双螺旋结构

RNA：一般是单链&形成

场所&核糖体&细胞核、线粒体、叶绿体等&多样性&氨基酸的种类、数量、排列及肽链的空间结构&核苷酸的种类、数量、排列&鉴定

实验&双缩脲试剂鉴定蛋白质&二苯胺试剂鉴定DNA&功 能&生命活动的主要承担者。

结构蛋白如肌球蛋白，功能蛋白如酶、胰岛素、载体、抗体等&一切生物的遗传物质。

DNA是主要的遗传物质；RNA也可以作遗传物质&联 系&DNA→mRNA→蛋白质（注意有关6：3：1的计算）&]

二、生命的结构基础——细胞的结构和功能

1. 细胞膜

成分：磷脂、蛋白质、糖类（少量）；

结构：磷脂双分子层骨架，蛋白质载体镶在、嵌插、贯穿外表面；

功能：基本支架、物质进出、分泌、排泄、免疫、识别等；

结构特点：具有一定的流动性；

功能特点：选择透过性。

2. 细胞质

包括细胞质基质和各种细胞器。

[名称&存在&形态&结构&成分&功能&线粒

体&动植物

细胞&大多呈椭球形&外膜、内膜、嵴、基粒、基质&有氧呼吸酶、少量DNA和RNA&有氧呼吸的主要场所——“动力工厂”&叶绿

体&植物

细胞&球形、椭球形&外膜、内膜、基粒、基质&光合作用酶、色素、少量DNA和RNA&光合作用的场所——“养料制造工厂”和“能量转换站”&内质

网&动植物

细胞&网状&单层膜

结构&蛋白质、磷脂等&增大了细胞内的膜面积；与蛋白质、脂类、糖类的合成有关&高尔

基体&动植物

细胞&囊状&单层膜

结构&蛋白质、磷脂等

&与动物细胞分泌物的形成有关；与植物细胞壁形成有关&溶酶

体&动物

细胞&泡状&单层膜

结构&蛋白质、磷脂等&含有丰富的水解酶&液泡&植物

细胞&泡状

&液泡膜

细胞液&有机酸、生物碱、无机盐、色素等&调节细胞的内环境，使细胞保持一定的渗透压，保持膨胀状态&核糖

体&动植物

细胞&椭球形粒状&无膜

结构&蛋白质、rRNA&合成蛋白质的场所——蛋白质的“装配机器”&中心

体&动物、低等植物细胞&“T”形&无膜结构、两个中心粒&微管蛋白&动物细胞的中心体与有丝分裂有关&]

3. 细胞核

核膜：两层核膜，有核孔（大分子通过）。是否具有核膜这一结构，是真核与原核细胞的根本区别；

核仁：折光性强，可以周期性地消失和重建，与核糖体的形成有关；

染色质：细胞核内，易被碱性染料染成深色，主要由蛋白质和DNA组成；

功能：遗传物质储存和复制的主要场所；细胞遗传和细胞代谢的控制中心。

三、真核细胞与原核细胞的比较

[&原核细胞&真核细胞&生物&原核生物：细菌、蓝藻、

放线菌等&真核生物：真菌、植物、动物&大小&较小：1～10um，相对表面积大&较大：10～100um&

细胞壁&无细胞壁的支原体；

有细胞壁：主要由肽聚糖组成&真菌的细胞壁主要由几丁质组成；

植物细胞壁主要由纤维素和果胶组成&细胞膜&磷脂+蛋白质+糖类&磷脂+蛋白质+糖类&细胞质&只有细胞器核糖体；

细胞质基因位于质粒中；

内膜系统简单&有多种细胞器；

质基因：质粒（真菌）、线粒体、叶绿体中；

内膜系统复杂&基因&编码区的结构连续，mRNA无需剪切；

转录和翻译通常在同一时间、同一地点进行&编码区由外显子和内含子组成，mRNA需要剪切、拼接等加工；

转录和翻译具有时间和空间上的分隔&

体&无：DNA不与蛋白质结合,无染色体&

有：DNA与蛋白质结合成染色体&有：即指核区中的DNA &核物质DNA&一个双链环状DNA&有（多个，大型链状）&细胞核形态&只有核区（拟核）&有成形的细胞核&细胞

分裂&二分裂&无丝分裂、有丝分裂、减数分裂&]

病毒：不是真核生物，也不是原核生物

【考情分析】

根据近几年高考情况分析可知，本专题所涉及内容命题难度不大，基础性强，仍以选择题为主要考查形式，但也出现了以社会热点、新技术为背景而设计的多种材料题、实验题。命题主要围绕以下部分展开：

探究细胞中的水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、核酸等化合物的元素组成及其在细胞中的存在形式及重要功能，特别是细胞中两种生物大分子——蛋白质、核酸的分子结构特点、功能、多样性形成原因及合成方式，分子间的因果关系、数字运算等，如：氨基酸的结构通式及运用；肽链中氨基酸的数目、肽键、肽链的数目与脱水分子数之间的关系；不同有机物的特有元素、共有元素及代谢产物间的关系；各种化合物的吸收、运输及应用。此外，由于该部分知识涉及较多的有机化学知识，极易命制跨学科综合题。命题既考查生化知识，又考查空间结构的抽象思维能力和部分数学运算能力。其中以材料、计算、结构式的书写与识别等考查方式多见，这是近几年高考试题比较明显的一个特征。

【考点例析】

例1 （10江苏）下列关于核酸的叙述中，正确的是（ ）

A. DNA和RNA中的五碳糖相同

B. 组成DNA与ATP的元素种类不同

C. T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中

D. 双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数

解析 A项中，DNA和RNA中的五碳糖分别是脱氧核糖、核糖，B项中组成DNA和ATP的元素都是C、H、O、N、P，C项中T2噬菌体的遗传物质是DNA。

答案 D

例2 （10四川）与酵母相比，硝化细菌具有的特点是（ ）

A. 无线粒体，只能通过无氧呼吸获得能量

B. 无固氨酶，只能以含氨有机物伯为氨源

C. 无细胞核，只能通过出芽生殖方式繁殖后代

D. 无染色体，只能在DNA水平产生可遗传变异

解析 酵母是真核生物，硝化细菌是原核生物，两者的根本区别在于是否有核膜包围的成形细胞核。A项中，硝化细菌无线粒体，因为有相关的酶等，所以主要还是以有氧呼吸获得能量。B项中，硝化细菌和酵母都没有固氮酶，硝化细菌是以NH3为氮源。C项中，酵母在营养条件较好时进行出芽生殖，硝化细菌则一般进行分裂生殖。

答案 D

例3 现在某生物体中发现一种“十五肽”，其化学式为CxHyNzOdSe（z>15，d>16）。已知其彻底水解后得到下列几种氨基酸，下列相关计算错误的是（ ）

[HOOCCH2CH（NH2）COOH

天门冬氨酸 （C4H7NO4）][—CH2CH（NH2）COOH

苯丙氨酸 （C9H11NO2）] [H2NCH（CH2SH）COOH

半胱氨酸 （C3H7NSO4）][H2N（CH2）4CH（NH2）COOH

赖氨酸 （C6H14N2O2）]

A. 水解可得e个半胱氨酸

B. 水解可得（d-30）/2个天门冬氨酸

C. 水解可得z-15个赖氨酸

D. 水解时消耗14个水分子

解析 根据硫元素计算出半胱氨酸有e个，根据氧元素计算出天门冬氨酸有（d-16）/2，根据氮元素计算出赖氨酸有z-15个，水解消耗的水分子应该为15-1个。

答案 B

点评：本题考查多肽结构中元素组成、氨基、羧基以及肽键的计算。一条肽链，一端是游离的氨基，一端是游离的羧基，R基中也可以有氨基和羧基。另外，氨基酸脱水缩合形成蛋白质时由氨基和羧基脱去的水分子，氨基和羧基参与了肽键的构成。而蛋白质水解时则是断裂的肽键会恢复成一个氨基和一个羧基。

例4 （10安徽）下列关于生物膜结构和功能的叙述正确的是（ ）

A. 肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体

B. 细胞膜上的受体是细胞间信息交流的必需结构

C. 线粒体内膜上只分布着合成ATP的酶

D. 核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出

解析 B选项细胞间的信息交流可以通过相关信息分子和细胞膜上的受体结合而完成，也可以通过细胞膜的接触完成，还可以通过细胞间的特殊结构，如植物细胞的胞间连丝来完成。C选项中，线粒体内膜主要完成有氧呼吸的第三阶段反应，而这个阶段需要多种酶参与。D选项中，核膜上的核孔对物质的进出也具有选择透过性，主要让相关的蛋白质进入细胞核，让相关的RNA出细胞核，而且也不是自由的进出的。

答案 A

【实战演练】

配套练习一

一、选择题（5题，每题6分）

1. 下列有关人体细胞的描述正确的是（ ）

A. 所有细胞都是真核细胞，都含有细胞核

B. 细胞中的高尔基体都参与分泌蛋白的加工、运输和分泌的过程

C. 细胞干重时含量最多的元素是碳元素

D. 细胞所需能量都由细胞有氧呼吸提供[图1] [Ⅰ][Ⅱ][Ⅲ]

2. 图1是由3个圆所构成的关系图，其中Ⅰ为大圆，Ⅱ和Ⅲ分别为小圆，符合这种从属关系的是（ ）

A. Ⅰ核酸、ⅡDNA、ⅢRNA

B. Ⅰ能源物质、Ⅱ葡萄糖、Ⅲ脂肪

C. Ⅰ类脂、Ⅱ磷脂、Ⅲ脂肪

D. Ⅰ原核生物、Ⅱ金黄色葡萄球菌、Ⅲ青霉菌

3. 下列有关实验的描述中错误的有（ ）

①斐林试剂与葡萄糖溶液室温条件下反应出现砖红色沉淀

②脂肪能被苏丹Ⅲ染液染成红色

③转换高倍物镜前往往需要升高镜筒

④麦芽糖酶用双缩脲试剂鉴定呈紫色

⑤换成高倍物镜后，一般需要将小光圈调成大光圈

A. 2个 B. 3个 C. 4个 D. 5个

4. 图2中甲是某蛋白质的肽链结构示意图（图中数字为氨基酸序号），乙是部分肽链放大图，下列叙述不正确的是（ ）

①图甲所示蛋白质分子中共含有50个肽键

②图乙所示肽链R基中共有氨基的数量为2个

③从图乙可推知图甲蛋白质分子中至少含有4个游离的羧基

④图甲的形成过程可能涉及到核糖体、内质网、高尔基体等细胞器

A. ①② B. ①②③ C. ②③ D. ②③④

5. 用纤维素酶处理某一生物细胞的最外面部分，发现降解的产物主要是葡萄糖，进一步分离该细胞的某种细胞器进行分析，发现其含有尿嘧啶。据此推测，这种细胞器不可能完成的生化反应是（反应都在相关酶的催化下进行）（ ）

A. （CH2O）6+6O2→6CO2+6H2O+能量

B. 氨基酸→多肽链

C. C3H4O3（丙酮酸）+H2O→CO2+[H]+能量

D. CO2+C5→C3 C3+[H]+ATP→（CH2O）+C5

二、填空题（3题，共计42分）

6. 分析下列相关现象，并回答相关问题。

（1）猪、牛的肌肉组织有着明显的差异，造成这个差异的根本原因是 。

（2）人体生命活动的主要能源物质是 ，该类物质还可以在体内以 的形式储存。

（3）在制备细胞膜的实验中，最佳的实验材料是 ，其优点是 ，利用该实验材料获取细胞膜最简单的方法是 。

7. 图a是某种细胞结构的模式图，图b是图a的局部放大。请根据图回答下列问题：

（1）图a不可能是下列哪些细胞（ ）

A. 黑藻的叶肉细胞

B. 洋葱鳞片叶外表皮细胞

C. 芽尖分生区细胞

D. 玉米的维管束鞘细胞

（2）具有这样结构的生物的代谢类型是 。如果是人体的骨骼肌细胞，则不具有图上哪些标号所示的结构？[ ] 、[ ] （填标号和名称）

（3）图b中具有膜结构的是 （填标号）。这些膜结构的功能特点是 。

（4）图b中细胞在夜晚时间段，与能量转换密切相关的细胞器是[ ] ，其能量转换的过程是 。

（5）图a细胞中含有DNA的结构是 （填结构名称）

（6）图b细胞代谢产生的一分子氧气在本细胞中被利用，至少需要穿过 层磷脂分子层。

8. 观察小麦种子萌发过程的一些形态变化，据图分析回答：

[a b c] [重量][时间][M N O P Q][a][b][d][c] [Y][X]

（1）从a到b，种子膨胀，增重明显，此时种子内增加的物质主要是 ，此时细胞中该物质存在的主要形式是 。

（2）从b到c种子继续萌发生长，细胞分裂和分化活动加强，此时细胞内活动最旺盛的三种细胞器是 ，代谢结果使得有机物的种类和重量的变化情况是 。

（3）坐标图是小麦种子在萌发成幼苗的过程中，根据其干重和鲜重的变化而绘制的两条曲线（X和Y），请分析回答：

①表示其鲜重变化的曲线是 ，大豆幼苗进行光合作用开始于 时间点。

②分别取a点和c点的小麦种子，研磨成组织样液后，加入菲林试剂反应后 点砖红色沉淀颜色更深，写出相关的反应过程 。

③曲线c到d的变化主要是由于 。

配套练习二

一、选择题（5题，每题6分）

1. 下列有关物质实验的说法中，不正确的是（ ）

A. 淀粉和碘液会发生蓝色的显色反应

B. 马铃薯的块茎用于还原性糖的鉴定不合适

C. DNA可以被二苯胺试剂染成蓝色

D. 向大豆研磨液中先后加入双缩脲试剂A、B，摇匀后即可看到颜色反应

2. 图4为人体内两种重要化合物A、B的关系图，相关叙述中不正确的是（ ）

[染色体的主要成份][N][C、H、O][N、P][a（小分子）][b（小分子）][A][B]

图4

A. a种类约有20种，b种类有4种

B. b可以作为亲子鉴定的生物学依据

C. A、B都是大分子化合物

D. a是小分子物质，可以被人体肠道直接吸收

3. 图5所示序列为两种不同核酸形成的杂合双链的一部分，下列有关数目的分析不正确的是（ ）

[T G C G G G T G G A C C G C T

A C G C C C A C C U G G C G A][①][②]

图5

A. 五碳糖：2种B. 碱基：5种

C. 核苷酸：4种D. 磷酸基：30个

4. 下列关于人体细胞结构和功能的叙述，错误的是（ ）

A. 在mRNA合成的同时就会有多个核糖体结合到mRNA上

B. 唾液腺细胞和胰腺细胞中高尔基体数量较多

C. 内质网可以与高尔基体膜、细胞膜、核膜等相互转化

D. 吸收和转运营养物质时，小[图6] [被转运分子的浓度][转运速率][a][b]肠绒毛上皮细胞内线粒体分布于细胞两端

5. 图6中曲线a、b表示物质跨（穿）膜运输的两种方式，列表述正确的是（ ）

A. 脂溶性小分子物质不能通过方式a运输

B. 与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面

C. 方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关

D. 抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响

二、填空题（3题，共计42分）

6. 分析下面的图7，回答有关问题。

[胰岛B细胞][血流][受体][胰岛素][肝细胞][吞入][细菌颗粒][细胞膜][消化酶][溶酶体][抗体][外排][吞噬体][与溶酶体融合][吞噬溶酶体][B][A]

图7

（1）写出图中具有不同功能的三种蛋白质，并简要叙述它们的生物学功能：

（书写格式为“蛋白质——功能”）

（2）A图中胰岛素从合成到与受体结合至少需要穿过 层膜。

（3）细胞膜的结构特点是 ，列举B图中反应该特点的两个实例： 、 。

7. 如图8用一根玻璃针将一个变形虫切成两半，有核的一半能继续生活，无核的一半死亡。如果将一个变形虫的核取出，无核部分能短期生存，但不能繁殖后代，单独的细胞核则无法生存。如果在去核后三天，再植回一个细胞核，这个变形虫则生活正常。根据上述结果回答：

[死亡][无核部分][有核部分][取出核][细胞核][植入细胞核][正常生活][一段时间后][死亡][切][A][B][C][D][E][F]

图8

（1）上述实验说明正常细胞中细胞核与细胞质的关系是 。

（2）去核后变形虫仍能生活一段时间，从中心法则的内容分析其可能的原是 但去核的细胞最终会死亡，因为细胞核的功能是 。

（3）单独的细胞核很快死亡的原因是

。

（4）该实验中有很多对照的设置，其中A与B中对照组是 组，E与F中对照组是 组。

（5）具有细胞核的变形虫一般通过 分裂进行繁殖。

8. 在高等植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量转换的重要细胞器，请据图回答：

（1）图一中两种结构的膜面积都很大，它们增大膜面积的方式分别是 、 。

（2） 叶绿体中镁元素主要存在于图一结构

（用图中阿拉伯数字表示），含有镁元素物质的作用是 。

（3）从细胞整体水平看，在图二乙丙阶段，可以发生图一中的哪些过程？

（4）在图二乙点所处的状态时， 产生ATP的场所有 （用图中阿拉伯数字表示）。

框架结构基础设计探讨 篇3

框架结构是一种钢筋混凝土结构, 其由柱、梁组成, 这种结构侧向刚度小, 能进行更巧妙的平面布置, 可以满足很多大房间的建筑设计要求, 它的抗风能力及抗震能力均较好, 被广泛应用于各种民用建筑 (包括高层) 及工业建筑。框架结构设计因其各种优势在建筑设计中享有重要地位, 而其设计的专业性及先进性又对设计人员要求很高, 不但需要他们对建筑结构类型有充分清晰地了解, 还需要有丰富的经验和严谨的设计态度, 如果设计不当, 便会给后续的施工环节带来不便, 更重要的是会留下安全隐患, 所以提高建筑框架结构基础设计质量的重要性不容小觑。

2 建筑框架结构基础设计的原则

2.1 平衡性

软硬皆施这个原则在框架结构基础设计中经常被使用, 也可以叫做刚柔并济, 这就是框架设计中所说的平衡性。大家都知道结构太硬变形能力就差, 而结构太软抗打击能力就差。如果把框架设计的过硬, 在建筑承受较大的破坏力的时候, 就会使其内部部件遭到很大损坏;如果把框架设计的过软, 虽能削弱外力造成的损坏, 但因其缺乏支撑, 容易造成变形, 甚至全体倾覆。所以设计者在设计框架结构时, 要掌握好尺度, 刚柔并济, 软硬皆施, 但目前这个比例只是一个大概的范围, 精确的数据及比例还在探讨中。

2.2 整体性

框架结构设计的整体性主要是采用层层设防来降低建筑风险, 通过整个建筑结构体系的互相协力和支撑, 把突发外力对建筑的威胁降到最低, 从而保证建筑结构的安全性和稳定性。举例来说, 从高处掉落的一个物体, 如果直接掉在地上无疑会遭受巨大破坏, 但如果经过很多障碍物的层层缓冲, 它受到的伤害则会小很多。在建筑框架设计中也是这个道理, 我们不要把结构的重心放于单一构件上, 受力重心分散才能更好的保护结构体系不受重创, 鸟巢的外形结构就是层层障碍整体性设计思路的最好体现。

2.3 结构合理性

在建筑框架设计中, 为了在遭受重大冲击的时候更加稳固和安全, 设计者千万不可使结构体系中的各个部件均匀受力, 不然将会损失惨重, 这就是设计中的结构合理性, 简单来说就是舍弃体系中的次要结构, 以保全体系中的重要结构, 这类似于建筑学中强柱弱梁、强剪弱弯的说法。我们知道在这个世界上是不存在什么绝对安全的结构, 任何结构体系都不能保证可以无视外界破坏, 所以在重大破坏来袭时, 要优先保全重要结构, 从而给予整个结构最大的安全性。明智的选择则是在建筑框架结构设计之初就先评定出哪些是重要构件, 哪些是次要构件, 当遭受破坏时, 次要构件可以舍弃以保全重要构件, 但如果把所有构件都设计成重要环节, 那很有可能都会遭到严重破坏而威胁整个建筑。

3 提高建筑框架结构基础设计质量的对策

3.1 优化设计方案

建筑结构的施工结果往往取决于最初的设计, 所以优化设计方案是很有必要的。在计算条形基础的宽度或面积时, 往往由于各种原因的考虑不周而导致结果有偏差。例如当墙体受集中力时, 是通过墙体和基础将力扩散到地基, 但这种扩散也是不均衡的, 如果设计时的宽度是由该力除以墙长来确定, 则会导致有些部分宽度不足, 加大基础宽度可以满足地基承载要求是比较实际的, 框架结构梁也可通过此类计算获得。这就体现了优化设计方案的重要性。

3.2 强化柱抗震设计

主要阐述在框架结构设计中柱抗震措施的设计: (1) 柱纵向钢筋的配置:纵向钢筋最好与配筋相对称, 以保证其稳定性, 此外, 为保证柱有足够的延性, 柱的最小配筋率必须满足《抗震规范》的要求;纵向钢筋的连接方法应参考符合《高层建筑防火规则》;在纵向钢筋的连接区域内最好使用加密箍筋, 以防止纵向钢筋的压曲, 增加其抗压强度和内聚力。 (2) 柱截面尺寸的要求:为使柱不至于受到平面剪应力而破坏及有足够的延性, 柱截面尺寸应符合以下要求:剪跨比应大于2;截面高宽比应小于3;柱截面的高度和宽度都应大于等于300mm;柱端截面的剪压比越低, 其延性越好, 因此截面的平均剪应力一般应小于3N/mm2。 (3) 柱箍筋的重要性:如果发生地震, 在其不断破坏下, 柱端钢筋的保护层往往会首先碎落, 如果没有足够的箍筋约束, 纵筋就会顺势向外弯曲膨胀, 导致柱端损坏。所以箍筋的约束作用是必不可少的, 柱在箍筋的约束作用下有更强的受压能力和极限应变力, 可以显著增加柱的延性。因此设计人员应完全遵照《抗震规范》, 设计时满足框架柱的箍筋要求。

3.3 确保框架柱配筋的科学性

建筑框架设计中柱配筋设计存在的问题比较多, 所以确保其科学性也显得尤为重要。 (1) 对于高层建筑来说, 高空的风荷载较大, 这就影响着框架柱配筋设计中的水平荷载, 这就使柱顶会存在偏心的问题, 为避免造成整体损害, 顶层的边柱配筋应该加大。 (2) 当地上设计使用圆柱时, 地下部分应改使用方柱, 以方便施工。方柱箍筋应使用加密井字箍, 楼梯间柱、角柱使用增大加密纵筋。 (3) 根据占地, 使用功能, 结构等要求, 常常需要在框架的梁端增加挑梁, 而外挑梁和框架梁的断面尺寸是不一样的, 有的设计者在只是将框架梁的主筋向外延伸, 但事实上主筋根本无法伸进挑梁内, 而这些错误一般要到施工的时候才会被发现, 到时不仅影响工程进度, 也造成不必要的损失。 (4) 次梁及挑梁端部建议附加箍筋和吊筋;梁可以偏出柱边较小的尺寸, 不要超过1/4的柱宽。梁有次梁时, 尽量拉开次梁和主梁支座的距离, 或考虑因其主梁产生的抗扭, 或者为其增加抗扭箍筋和纵筋。综上论述, 如果从框架结构设计之初入手, 综合考虑各方面的因素, 就能有效避免很多后续施工中的问题, 以提高工程进度, 避免资源浪费。

3.4 楼板开洞平面保持规则

在框架结构设计中, 楼板开洞面积如果大于该楼层面积的30%, 则属于平面不规则, 在进行计算时必须做辅助处理。以PKPM软件为例, TAT和SAT分别采用了两种不同的方式进行处理。TAT软件通过定义弹性节点 (其不受剐性楼板假定限制) 来进行数据处理, 对象为无楼板节点;SAT软件是通过定义弹性膜来进行数据处理, 对象为所有楼板, 在软件内忽略楼板的平面外刚度, 只模拟计算楼板的平面内刚度。

建议处理措施:在某层楼板的开洞面积大于楼层面积的30%时, 可以通过定义楼板为弹性膜或定义洞口边缘节点为弹性节点, 再用总刚法进行计算以得出最后结论。若采用侧刚法, 则计算时应重点加强配筋和结构内力。

4 结束语

总而言之, 框架结构基础设计需要专业的技术支持, 不断创新的设计思想理念, 科学的设计原理, 严谨周密的设计态度, 结合现场施工的技术指标, 不断挖掘存在的技术问题, 总结经验, 及时提出解决方案, 设计出更安全合理的施工方案, 才能使我国的建筑框架结构设计更上一层楼。

摘要：建筑框架结构设计是我国在现代建筑设计中采用的最基础普遍的设计之一, 也是建筑框架设计的重要组成部分。随着我国经济及建筑业的迅速崛起, 建筑框架设计问题也得到更多业内人士关注。本文遵循框架结构的设计原则, 以提高框架基础设计质量为目的, 深入探讨分析在框架结构设计中现存的重点问题, 并阐述了其相应对策及处理方案。

关键词：框架结构,设计质量,对策

参考文献

[1]陈翠荣.框架结构设计中应注意的几个问题[J].山西建筑, 2007, 33 (4) :58-59.[1]陈翠荣.框架结构设计中应注意的几个问题[J].山西建筑, 2007, 33 (4) :58-59.

[2]李爱群, 高振世.工程结构抗震设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.[2]李爱群, 高振世.工程结构抗震设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.

[3]GB50010, 2002.混凝土结构设计规范[S].[3]GB50010, 2002.混凝土结构设计规范[S].

《细胞的结构基础》教学设计 篇4

重庆市潼南第一中学校

舒大福

2015年的《考试说明》，对于本节内容的要求的层次分别为(I)和(II)。生物的新陈代谢、调节、遗传与变异都是建立在本专题内容的基础之上，其他各个专题知识的考查也渗透着本专题的内容。从近几年高考命题看在知识考查方面，细胞的结构侧重于对细胞膜、细胞器、细胞核的结构和功能进行多角度考查，多以选择题的形式出现，或在非选择题中以一至两个相对独立的小问题形式出现，但也可能出现与现实生活或生产结合较为紧密的问题，使试题的难度和思维量有所上升。

我在复习过程中，设计了考点展示明方向、核心自查强基础、前后联系建网络、典例突破释疑惑、技能演练强考能共五个环节,采用举例说明、图文结合等形式帮助学生加深对知识的理解记忆。

高考注重对学生进行基础知识和能力的考查，所以关于基础知识的复习我们非常重视。我们这样的学校，学生的基础本来就比较差，学习的习惯不大好，自主学习的能力不太强，所以，在二轮复习过程中，也非常重视基础知识的掌握情况。本节课的一个重要目的就是帮助学生构建一个完整的知识网络，构建时，贯彻的主线是沿着从外到内的顺序安排，即细胞膜的结构和功能→细胞器的结构和功能→细胞核的结构和功能。课前，安排学生进行了课本知识的复习回顾，再进行课前阅读进行巩固，并将基础内容的考查贯穿于平常每周的周考和练习之中。而关于能力的培养，由于本节内容的几个知识点大都为(II)级要求，所以在习题的选择上尽量选择新信息新背景进行，要求学生能从新的背景信息中挖掘与教材相关联的知识，加深对双基知识的理解，提高学生的审题能力和逻辑推理能力，从而提高学生的得分能力，这就是我们追求的二轮复的目标—注重实效，不重花样。

浅谈房屋建筑基础隔震结构设计 篇5

关键词基础隔震;结构设计;原理

中图分类号TU352.1文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0062-01

2008年的5.12汶川大地震及2010年4.14玉树大地震造成了重大的人员伤亡和经济损失。建筑物的抗震设计成了房屋建筑设计必须要考虑的问题。随着建筑物高度的增加,如何保证结构因地震或风载作用引起的震动摇晃不超过居住者所能承受的心理压力;在强震作用下如何最大限度地确保结构的安全,不致使人民生命财产遭受重大损失,这些都是结构工程技术人员面临的一个现实而重大的问题。

1基础隔震结构概要

1)基础隔震结构的基本概念。隔震的本质作用就是使结构和(或)部件与可能引起破坏的地震地面运动分离开来,这种分离或解耦是通过增加系统的柔性和提供适当的阻尼来实现的。在许多(但非所有)应用中,隔震系统是安装在结构下面的,因而称为“基底隔震”。建筑结构基础隔震的基本原理是在建筑物的上部结构与地基之间设置隔震系统。基础隔震结构主要机理是通过延长结构的基本周期使得进入上部结构的加速度大大降低从而达到隔离地震作用的目的。

2)基础隔震系统的优点。与目前的建筑物相比,隔震结构具有以下优点:提高了地震时结构的安全性;设计自由度增大;明显有效地减轻结构的地震反应;降低房屋造价:防止内部物品的振动、移动、翻倒(防止次生灾害);防止非结构构件的破损;抑制了振动时不适感(提高了安定感和居住性);可以保持机械、器具的功能:震后修复方便或无需修复。

3)疊层橡胶支座隔震系统的应用现状。叠层橡胶支座隔震体系是将整个上部结构放置在叠层橡胶支座上,由橡胶支座构成隔震层,以减少地震能量向上部传递口。现在,常用的叠层橡胶支座有标准橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等多种。它是一项较成熟的、可以广泛推广应用的隔震技术。

2基础隔震结构的设计原则

一般中低层建筑物刚性大、周期短,所以进入建筑物的加速度大,而位移反应小,如图1中A点所示。如延长建筑物周期,而保持阻尼不变,则加速度反应大大降低,但位移反应却有所增加,如图中B点所示。要是再加大结构的阻尼,加速度反应继续减弱,位移反应得到明显的抑制,这就是图中的C点。

图1减弱建筑物地震反应的途径

综上所述,延长结构周期、给予适当阻尼使结构的加速度反应大大减弱。同时,让结构的大位移主要由结构底部与基础之间的隔震系统提供,而不是由结构自身的相对位移承担。这样一来,结构在地震过程中发生的变形非常之小,甚至像刚体那样轻微的平动,从而为结构的地震防护提供更加良好的安全保障。这就是建筑结构基础隔震的基本原理。

3建筑基础隔震结构设计

1)隔震支座布置与选型。如果在底层车库层的柱底设置隔震支座,因为是半地下车库,房屋四周需留较大的空间,给橡胶垫变形空间。故拟在底层车库顶板下设置隔震支座,隔震支座布置在车库层柱的柱顶。结构隔震设计的基本目标是使上部结构所受的地震作用尽可能减小,同时,将隔震层在罕遇地震作用下的变形控制在容许范围之内。

2)水平向减震系数的规定。所谓“减震系数”是指:和不采用隔震技术的情况比较,建筑物采用隔震技术后描述起地震作用降低程度的一个系数。减震系数通过结构隔震与非隔震两种情况下各层最大层间剪力的比值。

水平向减震系数的取值不宜低于0.25,且隔震后结构的总水平地震作用不得低于非隔震结构在6度设防时的总水平地震作用。表1中水平向减震系数是最大层间剪力比值除0.7。按照新规范隔震层以上结构设计方法,结构隔震后,隔震层以上结构的水平地震作用,仅为该结构对应于减震系数的水平地震作用的70%。这意味着,按本规范减震系数进行设计,隔震层以上结构的水平地震作用和抗震验算、构件承载力总留有大致0.5个设防烈度的安全储备。

计算隔震与非隔震两种情况的层间剪力,宜采用多遇地震作用下的时程分析,采用时程分析法研究水平向减震系数一般原则为:用时程分析法计算层间剪力时,可采用剪切型结构模型。若上部结构体型复杂,宜计入扭转变形影响。输入地震波的反应谱特性和数量,宜符合《建筑抗震设计规范》的有关规定。

3)隔震结构的构造设计。隔震层设计应根据预期的水平向减震系数和位移控制要求,选择适当的隔震支座、阻尼器以及为抵抗地基微振动与风荷载提供初刚度的部件组成。为了保证隔震层能够整体协调工作,隔震层项部应设置平面内刚度足够大的粱板体系。隔震支座上方的纵横梁体系应为现浇,为增大隔震层顶部梁板的平面内刚度,需加大粱的截面尺寸和配筋。隔震支座附近的梁、柱受力状态复杂,地震时还会受到冲切,因此应加密箍筋:必要时,可配置网状钢筋。考虑到隔震层对竖向地震作用没有隔震效果,上部结构的构造比水平向换算烈度的要求有所加强。还应注意连接点的设计。

4结语

总之,在房屋的基础顶面设置柔性的隔震层,不仅可以增大结构的自振周期,使其远离与场地发生共振的频率段,从而减少结构对水平地震的反应,尤其对于砖混结构,隔震技术能放宽土地立体空间的利用限制,降低楼面地价,对于中低层建筑来说,另外,采用隔震技术在经济上是可行的。

参考文献

[1]刘文光,韩强.建筑橡胶支座拉伸性能的计算模型与评价标准[J].沈阳建筑大学学报,2005,21(5).

[2]高小旺,龚思礼,苏经宇,易方民.建筑抗震设计规范理解与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2002:334-344.

地基基础设计及桩基础探析 篇6

1 基础的设计

地基砌体的结构要采用刚性条形的基础, 如果基础的宽度大于2.5米的话, 也可以采用钢筋混凝土基础, 也就是柔性基础。在多层框架结构中, 如果基础土质较差, 中柱最好选择钢筋混凝土柱。如果是框架结构、地基较好且无地下室, 可以选择单独柱基。如果没有地下室、荷载也比较大、地基又较差的情况下, 为了增加建筑整体性, 降低不均匀沉降, 可选择十字交叉梁基础。要是以上基础还满足不了地基基础的变形要求和强度, 也不能用人工地基或桩基时, 可以采用筏板基础。框架结构、有地下室、防水要求高且上部结构对不均匀沉降要求严格的情况下, 可以选择箱型基础。框架结构、无防水要求、有地下室、荷载均匀、地基较好、柱网的情况下, 可采用独立柱基, 在抗震防区应该加柱基拉梁, 或者用筏板基础和钢筋混凝土交叉条形基础, 如果筏板基础上的柱网均匀且较小、荷载也不大, 就可以采用板式筏板。如果柱距较大且荷载不同, 最好采用梁式筏基。

不管是采用何种基础, 都要对地下室外墙与基础底板的连接处进行处理。框剪结构地基较好、无地下室、荷载均匀, 可用独立柱基, 抗震防区柱基下设拉梁, 墙下设条基, 拉梁与条基连接在一起。如果没有地下室、地基较差、荷载大, 选择条形基础, 并与墙下条基连接, 增加整体性能, 如果依然不能满足地基变形要求与承载能力, 可采用筏板基础。剪力墙结构中, 有地下室或无地下室, 没有防水要求、地基好, 可直接选择交叉型基础。在对防水有要求的时候, 可以选择箱型基础或筏板基础。目前高层建筑大多有地下室, 可用筏板基础;要是地下室设有均匀钢筋混凝土隔墙时, 选择箱型基础。如果地基的条件较差, 为满足沉降要求和强度, 可以采用人工地基或桩基。在群房或多栋高层沉降差小、基础好及标高相等的基础时, 如果地基一般, 经过计算或采取一定的控制措施, 可以减少初期的沉降差。

2 基础类型桩基础

1) 在人工地基或天然地基的变形或承载力达不到设计的要求时, 或者采用浅基础不经济的时候, 可以采用桩基础。

2) 桩平面布置原则:首先, 上部结构重心与桩重心要重合, 把桩顶所受荷载最大限度的均匀分布, 桩群在承受弯矩方向和水平力要有地抗力。其次, 纵横墙交叉处应该布桩, 门洞口处不宜不桩。第三, 相同结构单元不能用同样的端承桩和摩擦桩。第四, 大直径桩要一柱一桩。第五, 防震缝或伸缩缝可以采用两柱共承一桩的布桩方式。最后, 剪力墙下布桩要对两端应力进行考虑, 原则是使其受力均匀。

3) 桩端与持力层深度关系:a.应选择岩层或较硬上层作为桩端持力层。桩端进入持力层的最小深度是由持力层性质所决定的, 对于粉土或粘性土一般不小于2倍桩径;强风化软质岩或砂土不小于1.5倍桩径;强风化硬质岩或碎石不小于一倍桩径。b.桩端进入微、中等风化岩的嵌入岩, 进入深度不小于0.5米, 如果岩体属于未风化硬岩或灰岩, 深度一般不小于0.2米。c.如果与液化土层, 桩身必须穿过该层, 直到下午稳定土层, 对碎石、砂、坚硬粘性土或密实粉, 嵌入深度不小于0.5米, 如果是其他岩层则不小于1.5米。d.如果有季节性膨胀土层或冻土层时, 桩身进入其中不小于4倍桩径。

3 桩型选择的分析

1) 预制桩在持力层风化残积土层、强风化层碎石土层及砂层是比较适用的, 桩身深入的土层主要是高、中压缩性粘土层, 穿越层中如果存在软塑层突变为坚硬层或石灰岩的岩层地区是不适用的, 施工方法主要采用静压法或锤击法。

2) 沉管灌注桩对持力层欺负大、桩身穿越土层为高、中压粘性土层是较为适用的, 对于高灵敏度软土层及桩群密集地区是不适用的。对于这种方法由于其施工质量不稳定, 因此一般不采用此法。

3) 如果土层为饱和粘性土层, 以上两种方法的使用应该考虑挤土效应对工程质量及环境的影响, 在需要的时候应该采用预钻孔。设置消散超孔隙水压力的塑料插板、砂井及隔离沟等措施。使用范围最广的就是钻孔灌注桩, 一般度持力层层面起伏大、桩身穿越各类型土层、软硬变化大及风化不均匀等地层都是比较适应的, 如果持力层地层中夹杂大块石头或为硬质岩层等, 就需要进行冲孔灌注桩。没有地下水的一般土层, 可以用长短螺旋钻进进行成孔成桩作业, 冲孔时, 要用泥浆护壁, 所以施工现场要注意对环境的保护, 充分考虑现场受制约的因素。

4) 对于地下水水位较深的地方宜采用人工挖孔桩, 如果能采用井点降水法使水位较浅并且在持力层以上没有流动性淤泥质土的都较为适用。一般在成孔中出现涌水、涌泥等现象的, 不适宜用此方法。

5) 钢桩, 该方法由于造价过高, 一般不采用。如果在施工场地的硬持力层较深, 只能用超长摩擦力桩施工时, 如果采用灌注桩或混凝土预制桩, 其施工工艺对质量难以保证时, 可以采用钢桩作业。对持力层较硬的风化岩层或土层, 该法比较适用。

6) 夯扩桩。如果桩端持力层为密实砂层或者硬黏土层, 桩身穿越的土层为粉土、粘性土或软土, 为了把桩端的承载能力提高, 可以采用夯扩桩。夯扩桩属于挤土桩, 因此要避免挤土效应的不良影响。

4 结语

地基基础、桩基工程都属于繁杂的工程, 设计人员应该对每一个环节统筹兼顾、认真考虑, 各方面使之科学化、合理化。不仅要保证建筑的使用安全性, 还要使施工成本经济合理。

摘要：随着我国经济飞速的发展, 各种各样的高层建筑不断涌现, 高层建筑的基础在整个工程的投资中往往占据很大比例, 一般高层建筑均采用桩基础结构, 所以, 对桩基础的形式如何进行选择, 对于保证建筑的安全及成本的节约、造价的降低都有着重要的影响作用, 因此要选择一个最佳的方案进行施工, 本文主要对地基基础设计及桩基础设计和选型上进行简单的分析。

关键词：地基基础,设计,桩基础,选型

参考文献

[1]张敦庆.浅谈地基基础设计[J].中国科技纵横, 2010.

[2]周家忠.膨胀土地基基础设计浅谈[J].山西建筑, 2010.

[3]郭育龙, 高俊, 孙戎.地基基础设计及桩基础的探讨[J].城市建设理论研究, 2011.

基础结构设计 篇7

在我国城镇建设中, 大量采用混合结构房屋, 其基础形式单一 (采用墙下条形基础) , 基础设计通常偏于保守, 存在着巨大的浪费现象。采用条形基础设计时一般按墙体各自承受的荷载分别计算基础宽度, 但由于仅调整基础宽度, 仍采用条形基础, 在一定程度上与基础的实际受力状况不相符。其结果或者造成纵、横墙交接处的地基失效, 或者造成工程材料的浪费及工程造价的提高。在竖向荷载作用下, 由于墙体的共同作用, 荷载在纵、横墙之间存在竖向应力互相扩散传递作用, 在墙体相交处产生较大的应力集中现象, 每道墙内竖向应力沿墙长呈两端大而中间小的不均匀分布现象, 尤其是设置抗震构造柱和圈梁时, 这种应力的不均匀分布现象将更为显著。因此, 基础底面压力也相应呈两端大而中间小的不均匀分布。

2基础底面的合理修正范围

按GB50007-2002建筑地基基础的设计规范的要求, 基础底面面积应满足:

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式中:A为基础底面面积 (m2) Fk为相应于荷载效应标准组合时, 上部结构传至基础顶面的竖向力值 (kN) ;fa为修正后地基承载力特征值 (Kn·m-2) ;rm为基础及基础以上回填土的平均重力密度, 通常取20 Kn·m-3;d为基础埋置深度 (m) 。若采用条形基础, 通常可取单位长度 (lm) 进行计算, 即:

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式中:b为条形基础宽度 (m) ;q为相应于荷载效应标准组合时, 上部结构传至条形基础顶面处的线荷载值 (kN·m-1) 。由此可见, 基础底面尺寸与所承受的荷载值成正比。由于纵、横墙的共同作用, 仅在纵、横墙相交处节点附近产生明显的应力集中影响区, 在远离节点处可忽略不计, 故可认为应力均匀分布。因此, 基础底面的合理修正范围就是纵、横墙相交处应力集中影响区, 其他部分仍然采用条形基础。为方便计算, 假定基础底面的修正范围为:

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式中:B1 B2分别为沿纵、横墙方向基础的最大宽度 (m) ;b1 b2分别为沿纵、横墙方向基础的最小宽度 (即条形基础宽度) (m) ;K为考虑纵、横墙共同作用影响的基础底面尺寸修正系数。

3基础外形方案设计分析

3.1 基础节点处矩形修正

当房屋整体性较好、上部结构刚度较大、荷载分布均匀、地基变形均匀时, 可以条形基础为主, 节点处矩形修正, 对纵、横墙相交处的一般“十”型节点 (见图1) , 设纵、横墙承受的线荷载设计值分别为q1, q2, q3, q4, 其中q1≥q3, q2≥q4, 在修正范围内的基础底面面积为:

A=B1B2=K2b1b2 (4)

考虑式中 (2) , 有:

A=K2q1q2/ (fa-rmd) 2 (5)

由于在基础修正范围内总的竖向力:

Fk=undefined

故将式 (5) , (6) 代入式 (1) 中, 并考虑式 (2) , 可得:

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由于q1≥q3, q2≥q4, 故“+”型节点处有K≤2。对于“┴”型节点, 令q4=0, 对于“├”型节点, 令q3=0, 由式 (7) 计算K值, 有K≤1.5。对于“L”型节点, 令q3=q4=0, 由式 (7) 计算可得K=1, 即对两墙相交的“L”型节点可不必修正基础底面尺寸。

3.2 基础节点处对称线性修正

随着房屋整体性的减弱, 可以条形基础为主, 节点处对称线性修正。对纵、横墙相交处的一般“+”型节点, 设纵、横墙承受的线荷载值分别为q1, q2, q3, q4, 其中q1≥q3, q2≥q4。当基础底面的修正范围为一对称多边形区域时 (图2) , 在修正区域内的基础底面面积为:

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考虑式 (2) , 有:

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由于在基础修正区域内总的竖向力为:

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将式 (9) , (10) 代入式 (1) 中, 并考虑式 (2) , 可得:

K2-K (q3/q1+q4/q2) -1≥0 (11)

上式为关于K的一元二次方程, 可求得:

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由于q1≥q3, q2≥q4, 故“+”型节点处有undefined。对于“┴”型节点, 令q4=0, 对于“├”型节点, 令q3=0, 由式 (12) 计算K值, 有undefined。对于“L”型节点, 令q3=q4=0, 由式 (12) 计算可得K=1。

3.3 基础节点处不对称线性修正

当地基条件较弱强场地受到限制时, 可对纵、横墙相交处节点附近采取线性不对称修正。对于四墙相交的一般“+”型节点, 仅考虑竖向应力向房屋内侧相邻墙体扩散传递, 修正范围为一不对称多边形区域 (图3) , 按前述相同方法可计算出修正系数为:

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由于q1≥q3, q2≥q4, 故“+”型节点处有undefined。对于“┴”型节点, 令q4=0, 对于“├”型节点, 令q3=0, 由式 (13) 计算K值, 有K≤undefined。对于“L”型节点, 令q3=q4=0, 由式 (13) 计算可得K=1。

4工程实例及效益分析

根据前述几种基础方案, 对某小区几栋混合结构多层房屋基础工程进行分析比较, 结果见表1。

从上表可以看出, 混合结构房屋的基础外形方案与地基反力的分布特点相适应, 避免了传统条形基础承载力要么局部不足、要么局部富余的弊端, 可以充分利用地基承载力, 减少建筑材料消耗量和施工工作量, 缩短建设工期, 降低工程造价, 其投资少且见效快, 有利于节约土地, 保护环境。通过以上具体工程的分析比较, 此方案可以降低基础工程造价20%～30%, 目前, 混合结构房屋在房屋建筑工程建设中仍占相当大的比例, 故本设计应用前景十分广阔, 具有较大的经济效益和社会效益。

5结论及建议

1) 随着上部结构整体刚度及地基条件的减弱, 可以条形基础为主, 根据应力集中程度的不同, 对基础进行程度不同的修正。

2) 在四墙相交的“+”型节点处应力集中最显著, 基础底面尺寸需作较大调整;在三墙相交的“┴”型、“├”型节点处应力集中较显著, 基础底面尺寸需作适当调整;在两端相交的“L”型节点处存在一定的应力集中, 但由于条形基础在此处转折, 内侧基础面积重叠而外侧基础面积增大, 二者基本抵消, 故基础底面尺寸一般不必调整。

3) 本文仅是在纵横墙承担线荷载条件下的分析结果, 对此可进一步推广, 对上部结构进行三维空间结构分析, 根据纵横墙的变形相容性确定其各自分担的荷载, 得到纵横墙的压力分布规律, 并据此进行地基基础结构设计将更加合理。

参考文献

[1]《建筑地基基础设计规范》 (GB5007-2002;[S], 中国建筑工业出版社, 2002.

基础隔震结构设计方法研究 篇8

对隔震建筑进行抗震设计的原则是尽可能减小上部结构的地震作用,并将隔震支座的变形控制在允许的极限变形范围内。上部结构吸收的能量与隔震层相比非常小,若上部结构能够抵抗与其刚体状态相称的地震作用,就能从为确保通常建筑物所要求的能量吸收能力的种种制约条件中解放出来[1]。另外通过排除隔震层的偏心,基本上能够消除由上部结构的能量和刚度偏心所引起的扭转振动产生的不良影响。因此,隔震建筑和传统的建筑相比,前者的设计自由度更大。

1 隔震建筑概况

1)隔震建筑由基础结构、隔震支座和阻尼器构成的隔震层、以及上部结构组成。2)对于地震作用以外的荷载和外力,隔震建筑的设计和传统结构相同。3)在研究设计地震动输入时建筑反应的基础上,设计隔震层和上部结构。这些分析研究可以对建筑物的横向和纵向独立进行。4)假设上部结构为刚体时,适当配置隔震支座和阻尼器避免隔震层出现偏心。根据设计地震动输入反应分析所得到的隔震支座的最大位移和最大轴力,以及阻尼器必要的能量吸收能力,要确保在各隔震装置的容许值范围内。5)针对设计地震动作用下的应力,可以对上部结构进行容许力设计。6)基础结构和传统建筑一样,要使其不发生过度沉降、转动或水平移动。

2 隔震结构设计

考虑到我国的隔震结构应用现状,结合我国GB 50011-2001建筑抗震设计规范[2](以下简称《抗规》),保证设计的可延续性,引入将简化估算方法和相对较为精确的时程分析方法相结合的思路,即为两阶段设计法[3]。两阶段设计法的具体内涵是在工程方案阶段,采用简化估算方法,便于快速提供在特定场地条件和结构体系以及隔震装置条件下的设计方案,为业主和设计单位提供决策参考;在施工图设计阶段依据我国现行的相关标准采用相对较为准确的时程分析方法,便于最终确定和优化布置、装置参数。其中,隔震结构第二阶段设计是保证结构隔震效果的关键步骤,为更好地推广隔震结构在设计上的应用,在设计计算过程中需要进一步明确隔震结构第二阶段设计中各部分计算模型及计算简图。

2.1 隔震结构时程分析

隔震结构的第二阶段设计是通过时程分析计算结构的地震需求和能力,对隔震装置的布置和装置参数的选取进行优化配置,进而设计出满足不同设防水平下结构预期性能目标合理的、经济的结构。隔震结构计算模型,按《抗规》规定,包括隔震支座、隔震层顶板的梁板结构及上部框架结构,简化为多个集中质点的剪切形结构,示意图如图1所示。隔震层水平刚度和等效粘滞阻尼比可根据隔震支座的性能参数Kj,ζj按下列公式计算:

其中,ζeq为隔震层等效粘滞阻尼比;Kh为隔震层水平动刚度;ζj为j隔震支座由试验确定的等效粘滞阻尼比;Kj为j隔震支座(含阻尼器)由试验确定的水平动刚度。

隔震结构水平向减震系数,应根据结构隔震与非隔震两种情况下各层层间剪力的最大比值,按《抗规》表12.2.5确定。同时还要验算隔震结构在罕遇地震作用下,隔震层的最大位移是否满足最大位移要求。另外,隔震结构体系进行时程分析时,输入加速度波形应符合抗震规范对地震波选取的标准要求[4]。

2.2 上部结构分析

和传统抗震房屋相比,隔震结构如果不设地下室,为了保证隔震层能够整体协调工作,隔震层顶部应设置平面内刚度足够大的梁板体系。《抗规》要求,隔震层顶部的梁板结构,对钢筋混凝土结构应作为其上部结构的一部分进行计算和分析。因此在采用PKPM等结构设计软件进行上部结构设计时,隔震层顶部梁板的作用不能忽略,所采用的计算简图也与传统的抗震结构有所不同。

隔震结构设置了隔震层,从隔震层支座的受力来分析,隔震支座能传递上部结构的轴力和水平向剪力,但不能承担上部结构传来的弯矩。因为设计时取隔震层顶部梁板的刚度大于一般楼层梁板,目的就是使底层柱弯矩基本由隔震层顶部梁来分担。从支座变形来分析,隔震支座竖向变形很小,可以忽略不计,但在水平方向可发生较大位移,但位移值有一定的限制。因此,可以将隔震支座简化为一个铰支座和水平弹簧的组合,但考虑到PKPM等结构设计软件中没有相应的支座形式。当隔震层顶部梁板刚度较大,且嵌固形式可假设成无限刚性时,将隔震支座近似简化为铰支座进行设计计算。

隔震层顶部梁板平面内刚度很大,而柱的刚度较小,柱底的变形可以忽略不计。因此,可以将隔震建筑上部结构柱底进一步简化为固定端,与传统的抗震结构相比,该简化模型的底层层高从隔震层顶部梁板顶标高算起。

2.3 下部结构设计

下部结构通常是指隔震层以下的部分,不包括基础。《抗规》中规定的隔震层以下结构(包括地下室)的地震作用和抗震验算,应采用罕遇地震下隔震支座底部的竖向力,水平力和力矩进行计算,并且应该考虑隔震层水平位移产生的附加影响,受力如图2所示。要精确计算罕遇地震下的下部结构的竖向力,需要对隔震结构进行弹塑性时程分析,但计算非常复杂,时间周期较长,不利于隔震结构的推广应用。因此,在设计计算中,假设隔震结构在罕遇地震下,其上部结构仍保持弹性,取罕遇地震下的等效水平刚度和等效阻尼比,对隔震结构进行罕遇地震下的时程分析,可以求得罕遇地震下隔震层水平位移、隔震层剪力、隔震层倾覆力矩。

其中,N为罕遇地震作用下上部结构隔震后的柱底或墙底轴力;V为隔震支座罕遇地震下的剪力;M为罕遇地震下下部构件上作用的弯矩。

《抗规》隔震支座的水平剪力应根据隔震层在罕遇地震下的水平剪力中各隔震支座的水平刚度分配,如下式所示:

其中,∑V为罕遇地震作用下隔震层的水平剪力;Khi,∑Khi分别为罕遇地震下的隔震支座水平刚度、隔震层水平总刚度。

3 结语

在隔震结构两阶段设计法的第二阶段,隔震结构各部分采用适当的简化模型进行设计计算,能够满足设计的精度要求,同时能有效地节省设计周期,有利于隔震结构的推广和应用。

参考文献

[1]沈聚敏,周锡元.抗震工程学[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.

[2]GB 50011-2001,建筑抗震设计规范[S].

[3]孙柏锋.隔震结构设计方法研究[D].昆明:昆明理工大学硕士学位论文,2007.

[4]王亚勇,戴国莹.建筑抗震设计规范算例[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[5]党育,杜永峰,李慧.基础隔震结构设计及施工指南[M].北京:中国水利水电出版社,2007.

基础结构设计 篇9

一、“二维设计基础”与“三维设计基础”课程设计理念

中央美术学院提出了“设计基础教学与时代同步,与国际接轨”的课程设计理念,即课程设计要体现时代性、国际性和实用性。基础教学以能力与素养培养为核心,重视学生四种能力的培养:一是造型能力,二是形式语言的能力,三是审美能力,四是思辩能力。在课程设计上不是简单地将一年级的基础理解为大学四年的基础,而是由四年的教育构成了一个共同的基础,为学生走入社会继续成长奠定一个良好的基点。如“二维设计基础”与“三维设计基础”课程以空间维度来划分专业知识范围,将艺术设计各专业间共通的核心内容提炼出来,根据国际艺术设计最新理念进行编排。两门课程的课程内容与教学组织既相对独立又密切相连,两者共同构成了艺术设计各专业的核心基础。

二、“二维设计基础”与“三维设计基础”课程设计目标

课程设计包括两个层面:一是侧重于技术层面,主要指教师对达成课程目标所需的各种因素、技术和程序进行构想、设计和选择的过程;二是侧重具体设计前的理论研究和准备,包括调研学情和市场需求、信息的搜寻、知识的筛选等。科学设计课程目标是一门好的课程设计的前提,只有明确课程目标,教师才能有针对性地组织课程内容、创新课程呈现形式、选择课程实施方法,学生才能带着明确的旨趣和方向来学习。

基于对课程设计理念的整体把握,中央美术学院重构课程之后,对“二维设计基础”与“三维设计基础”的课程目标进行了重新定位。“二维设计基础”课程目标定位于:使学生掌握二维范围内的形态要素——形、色、质的基本概念、构成规律、形式法则等基础理论知识,培养学生与二维范围内的形态要素相关的创造性思维及实践能力;基于对相对形态的“点、线、面”的观察与宽泛的理解,掌握“点、线、面”在面积、空间、色彩、肌理等方面的不同构成关系;从感性和理性两方面去培养学生的审美能力。“三维设计基础”课程目标定位于:使学生掌握三维范围内的形态要素——体积、空间、材质的基本概念、构成规律、形式法则等基础理论知识,培养学生与此相关的创造性思维及实践能力;基于三维范围内的形态要素的学习、理解与实践,使学生能够建立三维形态造型概念及寻求获得最佳结果的合理途径;从感性和理性两方面培养学生的审美能力,使学生灵活有效地把握具有审美价值的视觉形式和效果。

在课程内容上,两门课程均设计了将形态造型的原理、规则、方法等知识要素转化为可操作的、行之有效的独立小课题,这有助于学生更加清晰、有效地通过练习掌握形态表现的手段与方法。这种设计使得学生对知识点的学习由浅入深,循序渐进,环环相扣,体现出较强的连贯性与可操作性。

三、“二维设计基础”与“三维设计基础”课程教学模式与方法

教学模式是指在一定教学思想或教学理论指导下建立起来的较为稳定的教学活动结构框架和活动程序。任何有效的教学模式的设计,其核心都是要体现“主导”与“主体”的有机统一,实现“教”与“学”的和谐共振。

为有效培养学生的核心素养和核心能力,中央美术学院创新了艺术设计基础教学模式,针对不同专业、多班级同步授课的情况,采用“大课主讲+分班教学”的教学模式,将教师主导与学生主体作用充分统一起来,极大地调动了学生学习与创新的积极性。具体来说,这种教学模式是由主讲导师根据教学大纲制定教学计划、组织集体备课、负责集体大课的讲授。各个班级由任课教师具体负责课程运作,主讲导师在课程进程中进行整体的统筹把控。在保证教学大纲要求的前提下,基础学部积极鼓励教师采用讲授与师生讨论互动、学生自主表述相结合,课堂教学与实验室教学相结合,传统教学方式与多媒体教学相结合,班级授课、分组或个别辅导、释疑相结合,常规练习与特色小测试、小竞赛相结合等教学形式和方法,对学生进行全方位、开放式的教学。

实践表明,这种以时代性、国际性、实用性为原则来拓展学生的知识范围,以多样化的教学手段与方法拓展学生思维方式,以多样化的训练手段提升学生实际动手能力及综合素质的基础课教学改革,取得了明显成效,不仅有效提升了设计基础教学的深度与广度,更全面培养了学生多元的思维方式与多样化的设计表现手段,值得兄弟院校借鉴。

摘要：本文对中央美术学院“二维设计基础”与“三维设计基础”课程教学进行解析,重点关注其课程设计理念、课程要素、与专业课程的衔接以及教学模式创新等内容,这些设计理念与设计模式对其他高校艺术设计专业基础课程教学改革有重要的借鉴意义。

关键词：艺术设计,教学改革

参考文献

[1]周至禹.从具象到抽象,从物象到心象——中央美院设计学院的造型基础课程介绍[J].美苑,2004(2).

[2]周至禹.让学生“站起来环顾四周”——我对设计基础教学的思考与实践[J].中国美术,2014(6).

探讨设计基础色彩教学 篇10

设计色彩在现代飞速发展的时代中应用非常广泛，我们基本上无法想象若生活在一个没有色彩的世界的情况，社会越来越需要设计色彩方面的人才。然而就我国目前设计色彩现状而言，仍然远远落后于西方发达国家，在各大艺术院校专业中虽然都已经开设基础色彩这门课程，但是安排的课时明显少于绘画专业，导致设计基础色彩教学的地位低下。色彩是艺术设计专业学生必须掌握的一种基本功，一件艺术设计作品通过色彩的润色，更加生动，体现艺术魅力，因此色彩具有较为独特的审美价值。设计主要是为了某种目的而特意展开的一系列创造性活动，是艺术设计作品的灵魂，想要充分发挥色彩的艺术价值，在基础色彩教学中应突出设计理念和内涵，培养学生的创造意识和能力。下面是笔者通过教学实践总结出的几点心得体会。

应转变传统的色彩教学思维，提倡设计色彩思维

绘画主要是画家为了表达、抒发自己内心的情感而为的一种艺术创作行为，可以自由运用色彩。但是设计色彩与绘画存在很大差异，不仅需要锁定特定的欣赏对象，同时还需要考虑物质的生产条件、材料、媒介、客户、市场等诸多相关因素，因此设计色彩创作从某种角度而言，会受到很多条件限制。在实际教学过程中，教师应该多收集一些国内外比较经典、优秀的设计作品，在课堂上展示给学生欣赏，并且共同分析、品味色彩在这些艺术作品中的运用特点，掌握每一个艺术作品中色彩的运用特点，明确作者在作品中的色彩应用意图后，对比分析不同作品的色彩应用风格，并总结设计色彩和纯艺术性绘画作品在色彩应用中的区别和相同点。然后教师再向学生讲解作品色彩应用的相关理论知识，进一步加深学生对色彩的认识和感知。

应采用简化、归纳的方法训练色彩写生

设计基础色彩课程需要学生对色彩具有较强的感受力和理解力，能够自己归纳、总结色彩变化，也可以提炼、自行取舍复杂色彩，自由创造出个性鲜明的色彩作品。在色彩写生训练过程中，教师应该转变传统的教学观念和教学模式，应摒弃传统的模仿局部色彩的思维，应将繁杂的写生对象尽可能精简化，能够应用最少的色彩将写生对象表现出来，也就是说应要求学生概括、提炼写生对象，有利于学生更容易明确作者的色彩设计意图，了解色彩应用的特点。首先应指导学生学会归纳对象，色彩具有复色、明度、补色、冷暖、色相、纯度等元素，教师可以进行色调训练、明度训练、构图训练等某一个单一方向的训练。色调训练主要可以让学生们自己同时组合几组不同的色调对象画小色彩稿，这样可以增强学生的新鲜感，更容易掌握多种不同的色调，也有利于提高学生们对色彩的敏感度。明度训练主要是指导学生只利用一种单一的颜色表现对象，通过折合，将不同的颜色对等成不同的明度，有利于学生进一步深入理解色彩明度。同时，教师还可以指导学生进行黑、白色彩训练，可以通过中国民间的印染、皮影、剪纸等表现方法尽可能将比较复杂的自然景象转化为比较简洁的平面影像，锻炼学生的构图能力。通过这种简化、归纳训练方式，有利于充分发挥学生的内在潜能和主动性，大胆设计、组织画面，真正发挥写生训练的目的。

在设计技法方面应注重分解、组合色彩

在设计色彩过程中，分解、组合色彩是较为理性的一种设计色彩表现方式，比如可以通过色点、色块等方式来表现拼贴、刺绣、印花等，电脑像素是色彩分解、组合最好的代表。设计色彩的分解主要是为了更好的组合各色彩元素，从而表现出更具倾向性的设计作品。在设计基础色彩教学实践过程中，可以将表现对象的色彩进行分解，得到色点、色线、色块后通过“点、线、面”组合或者“折线、直线、曲线”组合等多种方式进行重新设计，经色彩分解、组合后的设计成品，更加能够体现色彩设计内涵，在整个运用过程中，也会丰富学生的技法，提高学生的设计能力。

应装饰化训练学生的表现方法

设计色彩中最主要的特征之一是装饰化，装饰化并不注重色彩的明暗变化，更加追求变形、抽象、简洁、平面化、夸张、亮丽、固有色、含蓄等多种表现形式，因此设计色彩中的一些装饰性色彩给受众的感觉更加强烈、鲜明，令人赏心悦目，更加具有情感性，艺术魅力更强。在设计基础色彩教学实践中，教师应鼓励学生们多尝试应用一些装饰性色彩，比如晶莹透明的玻璃花瓶若应用蓝白色进行装饰，会不会给人们一种纯朴、冷静、清新的感觉；利用红色进行装饰，会不会给人们带来一种吉祥、喜庆、兴奋的色彩心理；又或者在白色茶具上给予一些红色花边进行装饰，明快、鲜艳感会不会更强。通过装饰化的训练，可以使学生掌握更多色彩表现方法，增强艺术设计作品的表现力和感染力。

综上所述，设计色彩基础是艺术设计专业的基础课程，教师应注重培养学生的设计思维意识，提高色彩写生训练的有效性，训练学生对色彩技法以及色彩表现方面的设计，使学生能够正确运用色彩，设计出更多新颖、独特、个性化的作品，提高色彩教学质量。

浅析房屋建筑的基础结构设计 篇11

随着社会经济的迅猛发展, 房屋建筑的结构由简单到复杂, 同时其功能也越来越强大, 特别是现在城市高层建筑日益增加的情况下, 人们对房屋建筑结构的设计有了越来越高的要求。基础是建筑地面以下的部分, 其具有承载上部结构和传递荷载的作用, 其设计的科学性和合理性直接关系到房屋建筑整体结构的安全性和耐久性。如果基础结构设计工作没做好, 则会导致房屋建筑出现不均匀沉降、墙体开裂等现象, 其设计方案的好坏也直接据定了基础选型及后续施工的可靠性和经济性, 由此可见, 房屋建筑结构设计的重点就在于基础结构设计。

2 房屋建筑的基础结构设计的概述

2.1 影响房屋建筑基础结构设计的因素

2.1.1 上部结构

上部结构是影响房屋建筑基础结构设计的重要因素, 其所采用的具体形式、地上建筑的实际高度、墙体的具体厚度等直接决定了基础结构的类型、埋深和截面积。由于上部结构的类型、地上建筑的高度和墙体的厚度不同, 直接导致房屋建筑荷载分布在基础上的特点不相同, 对基础沉降、稳定性和抗变形能力的相关要求也不相同, 因此, 在进行基础结构设计时, 应对该因素进行综合考虑。

2.1.2 地质条件

地质条件在一定程度上影响着房屋建筑基础设计的实际承载能力, 地质条件所涉及的范围较广, 其中地基持力层和桩基穿越土层的情况对基础设计的影响最大: (1) 地基持力层的主要特点。其是和基础相连接的土层, 主要作用在于承受房屋建筑的负荷, 因此, 基础结构设计中需要考虑的因素有:持力层土质的具体特点、压缩模量、最大承载能力等; (2) 桩基穿越土层的具体情况。主要包括土层地下水的分布特点、桩基穿越能力等, 在基础选型的过程中, 需要对这些因素进行充分考虑。

2.1.3 施工环境

施工换将主要包括自然及人工环境这两个部分。其中自然环境因素有环境的温度、抗震等级等, 由于钢筋混凝土是构成房屋建筑基础的主要材料, 若所处环境的温度较低, 则会导致基础开裂, 因此, 在进行房屋建筑基础结构设计时, 应考虑低温施工, 以便采取有效的应对措施。抗震等级直接决定了基础结构设计是否需要设置抗震缝, 若需要的话, 可将抗震缝设置的具体数量及位置确定下来。

人工环境对基础设计的影响主要包括以下两个方面: (1) 在建筑工程施工过程中, 难免会出现振动现象, 为了保障基础结构的稳定性, 可在基础设计初期对该问题予以充分考虑; (2) 如果要打桩的话, 桩基在入土后就会将土向周围挤压, 出现挤土效应, 导致周围土层产生一定应力, 不仅改变了周边建筑物基础结构的受力情况, 还会挤压周围的地下管网。

2.2 房屋建筑基础结构设计的原则

2.2.1 经济合理性原则

房屋建筑基础设计要保证其符合相关的经济性原则, 因此, 房屋建筑基础自身的材料消耗可为降低整个房屋建筑工程的成本奠定坚实的基础。

2.2.2 综合性设计原则

房屋建筑基础设计单位应保证基础设计和其它设计是紧密相连的, 对房屋建筑基础的功能、结构、其和上部结构之间的关系等方面进行分析, 并将基础设计方案放在房屋建筑整体中进行分析和对比, 以此来保障基础和建筑整体的协调性和统一性。

2.2.3 多样式原则

房屋建筑基础的类型及样式较多, 因此, 在基础结构设计的过程中, 设计单位应对各种基础类型进行全面掌握, 并结合实际情况, 选出具有一定经济效益和社会效益的基础类型。

2.2.4 动态设计原则

所谓的动态设计原则是指在基础结构设计时, 不仅要保证基础在结构和功能上满足当前建筑的相关需求, 还应用发展的眼光来看待基础设计工作, 使得基础设计方案能够适应现代社会的发展需求, 顺应未来房屋建筑可能会出现的改造及扩建趋势。

3 房屋建筑结构基础设计

3.1 结构平面图

在绘制结构平面布置设计图的过程中, 若建筑所在区域的抗震设防烈度为Ⅵ度时, 根据建筑抗震的相关设计标准, 在保证满足抗震相关措施要求的条件下, 是可以不应用结构软件建模的。因此, 针对砌体结构来说, 可直接进行设计, 但在基础结构设计过程中, 需要对局部或整体受压问题予以重视, 若房屋建筑所处区域的抗震设防烈度大于等于Ⅶ度时, 则要输入软件建模再开展相关计算。

3.2 屋顶 (面) 结构图

针对坡屋面, 其有效的结构处理方式有梁板式和折板式, 若建筑板的跨度较大、屋面的坡度和屋脊线在转折处较为复杂, 针对这种情况的坡屋面, 主要采用梁板式结构处理方式, 在与其相反的条件下, 则采用折板式。在板配筋时, 应拉通部分或全部板负筋, 以此来抵抗拉力, 另外, 在梁板的折角处, 应具备钢筋布置的大样示意图。为了加深施工人员对图纸的理解, 针对坡屋面板设计, 通常采用大样详图和剖面示意图相结合的表示方法。

3.3 大样详图

保证建筑详图的准确性是绘制大样详图的必要前提。通常绘制大样详图有两种方法: (1) 在原有建筑详图的基础上, 直接进行大样详图的绘制; (2) 在之前做过的详图基础上, 对局部进行改进和绘制。在大样详图绘制的过程中, 在保持建筑外形不便的前提下, 尽量保证建筑结构受力的合理性, 从而为施工提供方便, 另外, 严格要求标高和外形, 在尺寸上应和建筑保持一致。

3.4 楼梯

在绘制楼梯时, 应对楼梯板的挠度进行有效控制, 且楼梯梁的梁下高度应符合建筑设计的相关要求。若局部设计不合适的话, 可选择采用折板楼梯, 但要保证折板楼梯的钢筋在内折角处是断开的, 并对其进行锚固, 避免局部应力的集中。另外, 对于首段梯板, 应考虑基础沉降, 必要时还可考虑梯梁的设置。

3.5 基础

基础应注意混凝土标号的选择应满足建筑结构耐久性的要求, 一般情况下可采用C25, 且基础配筋应符合最小配筋率的要求, 这是施工图审查中心重点审查的部位。应在条基交接部位的钢筋位置设置相关的详图和备用标准图, 不可重复利用条基交叉处的基地面积, 并注意对基础宽度进行适当调整。若局部墙体中存在较大荷载, 也应对基础宽度进行调整。另外, 若基础图中的构造柱存在定位不明确的现象, 应予以准确定位。

3.6 合理设计结构计算和构造

3.6.1 在进行验算底框砌体结构时应注意以下几点

(1) 底部剪力法应应用在具有均匀刚度的多层结构中。若建筑结构的底层框架是带有薄弱层的混合结构时, 应对塑性变形的集中影响进行综合考虑; (2) 由于底层框架结构中只存在底层框架抗震墙, 因此可采用双保险的方法, 抗震墙可承担建筑结构的全部剪力, 框架则按照刚度的相关比例来承担相应剪力。在计算刚度时, 框架刚度不会发生折减, 而抗震墙发生折减的弹性范围为20~30%。

3.6.2 尽量避免楼板的不正确计算

(1) 不能用单向板计算方法代替连续板的计算方法; (2) 在计算双向板查表时, 应对材料泊松比对其造成的影响予以重视, 在未对跨中弯矩进行调整的情况下, 计算值则会偏小; (3) 避免在计算荷载时出现漏算、少算或荷载折减不当的现象, 从而导致建筑的实际用料和计算结果不符。

3.7 从抗震的角度出发

(1) 针对多层砌体住宅结构, 通常采用横墙承重结构体系和纵横墙共同承重的结构体系。要保证纵横墙布置的均匀性, 沿平面保持对齐, 沿竖向做到上下连续;不宜将楼梯间设置在房屋的尽头或转交处; (2) 针对钢筋混凝土多的高层结构住宅, 应对抗侧力结构进行合理的双向布置, 以此来保证平行于抗侧力结构平面方向的地震力, 能够各自承担;框剪体系的各抗侧力结构可形成空间共同工作状态, 不仅能有效控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙自身的刚度, 还应采取有效措施, 来保证楼、屋盖的整体性及其和抗震墙之间的可靠连接;结构布置通常采用规则结构, 针对较为复杂的结构, 可设置防震缝。

4 结语

综上所述, 房屋建筑的基础结构设计是一项较为复杂的工作, 作为设计人员, 应做好房屋建筑的基础结构设计, 提高房屋建筑的使用功能, 从根本上保障房屋建筑结构设计质量, 从而确保房屋建筑工程的整体质量。

摘要：对于房屋建筑来说, 基础结构设计是否科学合理将直接影响整个房屋建筑的质量和施工成本, 做好基础结构设计是房屋建筑结构设计的重点。本文主要介绍了影响房屋建筑基础设计的因素, 并对基础结构设计的原则进行分析, 探讨了基础设计方法及技术要点, 从而为房屋建筑基础设计工作提供理论参考。

关键词：房屋建筑,结构设计,基础,质量

参考文献

[1]张玉娣.浅析房屋建筑结构设计中的基础设计[J].黑龙江科技信息, 2011 (1) :315.

[2]王之明.浅析房屋建筑结构设计中的基础设计[J].建筑·建材·装饰, 2015:99.