發布時間：2023-03-22 17:37:38
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【關鍵詞】民用建筑；加固改造；結構設計
隨著我國經濟的高速發展，城市化進程的加快，建筑成為了社會發展的重要標志。根據其自身的屬性，它不屬于快消品，而是具有歷史性長期性的建筑。出于多種原因的綜合考量，民用建筑的加固改造一方面是為了匹配城市的整體規劃，另一方面是因為年代久遠而需要修葺的老式民用建筑，除了改造戶型、調整樓層、維修等基本需求外，對民用建筑的加固改造更具有社會價值和建筑意義。
一、民用建筑結構加固改造要遵循的原則以及加固改造鑒定步驟
民用建筑的加固改造是我國城市化進程中的一個重大課題，也是一個系統龐大的工程。加固改造民用建筑要把握先整體后局部的指導思想，具體要遵循兩條原則：
1.承載力驗算原則
承載力驗算是必要的。因為在民用建筑的加固和改造中，因為是舊建筑，就要詳細考慮承載物的老化、缺陷、腐銹等各種實際情況，要根據實際情況來進行確定承載物結構的尺寸和受力狀況。在具體的驗算中，除了要仔細考量實際承載結構的物理變形、位置移動、表面及內部損傷和溫度、濕度等帶來的附加作用，還要考慮待加固改造的民用建筑同即將進行作業的加固改造部分協同受力的程度，以及承載物在加固改造作業時的真實受力程度、加固部分的應力滯后特點，并對加固的承載結構的材料強度進行重新校驗，要根據實際情況分析對其進行數據上的折減。
2.總體效應的原則
為了使房屋等建筑設施更加牢固，所以對其進行維護是十分必要的。在維護過程中，實施單位不僅僅是按照當事人的要求對建筑等設施進行維護，更要從自身的專業角度對維護后建筑實施的牢固程度進行預測，提高維護行為的有效性，保證維護后建筑等設施的穩定性。綜上所述，實施單位在制定建筑設施維護措施以前要全面搜集建筑設施材料和結構等信息，對建筑設施進行力學模擬分析來預測建筑設施的承受狀況，以便有針對性地對建筑設施進行加固維護，提出恰當的加固方案，切實提高建筑設施的總體牢固水平。
3.加固改造鑒定步驟
民用建筑加固改造需要前期的鑒定，具體的鑒定步驟：
第一，收集信息資料。從各個角度收集有關待改造的民用建筑的一切材料。包括了當初在建造時的設計圖紙、監理材料、竣工驗收材料、使用期間的維護記錄、建筑所處環境等信息，以及改造后的形態、改造的內容、改造后的功能等。第二，要進行待加固改造民房實地的調查。在第一線收集當前建筑的實際情況信息。第三，在分析了待加固改造的建筑的實際狀況后，要進行承載力驗算分析，對承載結構的實際進行進一步考查，并模擬實驗加固改造的方案。這一階段除了要人工進行實地考查和分析外，還需要借助先進的精準的計算機軟件進行數據的分析，以保證各項數據結果準確。一般而言，砌體構造和混凝土構造運用PKPM、TBSA；鋼構造運用3D3S、Xsteel、PS2000（門式鋼架）、網狀構造運用MST2000、SFCAD2000。在進行軟件驗算分析的時候要考慮到構建參數的實際情況和承載機構的設置等。第四，對民用建筑的加固改造工程要由具備相關資質并有施工經驗的單位來進行，并且設計單位、監理單位必須嚴格審查項目方案，共同做好加固改造工作。
二、民用建筑結構加固改造措施
為了確保建筑設施的穩固性，對年久失修的建筑設施進行維護加固的施工方法有很多，在以下將為大家介紹典型的加固方法。
1.混凝土結構加固改造
(1)在原有建筑結構的基礎上，采用原來的建筑材料，加大材料的使用面積，從而達到提高建筑設施承重能力，穩固建筑設施的作用。
(2)在原有建筑結構的基礎上，添加輔助結構，如鋼板、梁柱等來增加原有建筑設施的穩固性，對于這種加固方法的使用有一定的局限性，比如：空間、溫度和材料等。
(3)在原有建筑結構的基礎上，在需要加固的設施面上添加碳纖維織物，以提高原有建筑材料的載重能力，另外，這種新型的加固技術是性價比最高的一種實用的加固建筑設施的方式。
(4) 在原有建筑結構的基礎上，在需要加固的設施面上添加鋼類抗壓承重材料。但因為鋼質材料本身的特點，比如容易被腐蝕和氧化，所以要有有效的圖層對加固的鋼質結構進行保護。
(5)除了在建筑設施外層包裹鋼質結構來加固的方法外，還可以在結構上添加粘貼鋼板來加固建筑設施。注意事項同上。
(6)添加受力點來提高原有建筑設施的承重能力。其原理是利用力學基本原理，添加有效的受力支點來減少原有結構的承重大小。
(7)用鋼絲代替鋼質材料包裹建筑設施結果，效果不如鋼板類材料，但較靈活，材料費用亦較低。
2.砌體結構加固改造
如果建筑結構中的墻體類結構的承重能力不達標，通常采用在墻體內加注鋼筋的方法來增加原有墻體的承重能力。按照物理的壓力、壓強原則，可以采用增加受力面積以增大承重能力，加固建筑設施的目的；或者采用在外層包裹鋼類承力輔助材料來與原有墻體合力一起承重。在現實中，往往會出現比較復雜的問題，就需要因地制宜的采取最合適的方法來應對。比如：如果遇到墻體裂縫的問題，一定要先采用灌注等方法維護好原有墻體本身，再選擇上述方法加固墻體。
3.鋼結構加固改造
在現有的情況下，對建筑設施進行加固的材料一般選擇承重能力較強的鋼類材料，因為其硬度大，相同的質量和體積承重能力亦較大，主要運用物理的壓力、壓強原則，可以采用加大鋼體面積的方式來較小單位面積壓強，即提高了總體的承重能力；另外還可以增加承重受力點，來減小每個成重點的壓力。
三、民用建筑加固改造要重視的問題
施工單位在對建筑設施進行加固過程中需要注意一下幾個問題，如果處理不好，強嚴重影響建筑設施的承重能力及美觀性、安全性。在不少的年久房屋中，地基下陷的情況我想很多人都見過，這就是在施工的時候沒有處理好地基承重與選擇合適建筑材料之間的關系，沒有使二者在建筑實施中達到一種平衡狀態，或者說是建筑材料的總質量不能超過地基承重的能力。所以在對原有建筑設施進行加固的實施方案中一定要重視的問題就是加固材料的質量和地基的承重限度，否則不但起不到加固原有建筑設施的目的，還容易導致新的問題。再就是合理選擇加固材料，并不一定是承重能力越大越好，在加固前，要合理預估建筑結構所需承受的最重承載力即現實的實際承載力，在綜合分析的基礎上，選擇性價比最高的材料才是一種明智的理性選擇。最后就是專業性的技術問題了，只有充分理解理論知識，并擁有豐富的實踐經驗的建筑施工團隊，才能在綜合利用各類信息的基礎上，在確保提高建筑設施承重能力的同時，不減少原有建筑的使用價值。
四、總結
總而言之，要使對建筑設施的加固方案能夠起到切實的作用，達到預期的效果，提高建筑設施的承重能力和使用價值，不能僅僅局限于對建筑設施局部結構承重的物理力學分析的基礎上，而應該更全面、更系統地綜合考量建筑設施整體，現實的實施過程中，在制定加固方案的時候“抓大放小”，多角度分析，綜合考慮，以效果為衡量標準，在既定的條件下，最初性價比最高的實施方案。
參考文獻
[1]中國建筑科學研究院.混凝土結構設計[M].北京:中國建筑工業出版社，2009.29-30.
[2]成正華.碳纖維板加固混凝土梁正截面承載力試驗研究[D].重慶大學碩士學位論文,2009.
關鍵詞 ：變電站；工程設計；問題
中圖分類號：TM411文獻標識碼： A
一、前言
進入21世紀以來，我國的經濟在高速的發展，這樣就使得新材料和新工藝也在逐漸的投入生產和使用，并且由于近幾年來，自然災害嚴重，變電站工程具有特殊性的特征，所以在進行變電站工程設計中要引起人們的高度關注。
二、對城區地下變電站與民用建筑合建技術總體布置和建筑結構的考慮
1、存在的問題
其一，在進行工程設計時，用地出現的緊張的趨勢，并且進行工程的地質比較難尋找，同時在解決了用地問題之后，其用地面積也是很小，這樣在進行變電站設計中，設計的難度就會增加以及要求也越來越高。
其二，在尋求用地時，用地的拆遷費用非常高，這樣就使得其超出了預期的費用，從而導致工程造價的成本過高。
其三，變電站工程在設計中，對于附近的環境要求比較高，一定要其與變電站工程的設計相互協調，并且建筑的格局要與景觀和環境相互融合。
其四，由于變電站工程具有特殊性的特征，所以使得其對于防火、防爆以及防噪聲的要求很高。
2、變電站建設規模、總體布置與建筑結構的考慮
（1）要考慮的是大型設備的運輸通道
在對其考慮的過程中，不僅僅要對地下部分通道進行考慮，還要能有效的滿足地面上運輸和消防通道的要求以及垂直通道的要求。一般情況下，在地面上，可以利用公路或規劃路；在垂直通道就可以在人行道以及綠化帶上預留一些吊物井，并且可以自由的拆裝蓋板，這樣就可以有效的進行大型設備的吊裝運輸。
（2）應考慮一次主設備間的連接
在進行變電站工程設計中，由于采用簡化接線，這樣就能有效解決變壓器中的高壓側設備在進行連接時出現的一系列問題。在110kV的情況下，要想采用負荷開關與氣體絕緣變壓器設備，這樣就可以采用電纜將其引出；然而主變壓器低壓側與 l0kV高壓開關柜之間就可以采用母排連續將其引出。在變電站設計中，由于采用的電纜具有靈活方便、電流大等特點，這樣就使得電纜的截面和數量不斷的增加，并且使得電纜與高壓開關柜之間連接的難度逐漸的增大，甚至還有可能在中間添加一個過渡連接柜，就會使得現有的空間在連接中更加困難。此外，由于母排具有載流量大，連接直觀等特點，但是受到地形條件的限制，并且要求變壓器與高壓室靠近布置，這樣就不能有效地的采用母排。
（3）應考慮地下變電站的結構與地面上民用建筑結構的協調關系
在對變電站工程設計中，不僅僅要滿足地下變電站的工藝要求，還要滿足地面上民用建筑間隔和采光的合理性，尤其是對于高層建筑，應該要注重其對地下站布置的影響，所以要對其進行協調，并且把它視為設計的重點，主要的原因是因為它會嚴重影響整個建筑的經濟性。我們知道，主變壓器室和 10kV高壓室所占據的空間是最大的，這也是變電站的重點，因此在對變電站工程設計中，要對運行維護的特征進行充分的考慮，一定要使得其滿足上層民用建筑的合理性要求，并且采光好。此外上層民用建筑的功能還要根據工程的實際情況來決定。
三、城區變電站設計中消防、通風及噪聲處理
（1）消防系統
在變電站設計中，經常會出現火災，這樣就需要采用滅火裝置對其進行滅火，其中常用的滅火裝置主要包括水噴霧滅火系統、固定式氣體滅火系統以及移動式或手提式氣體滅火器三種。由于城區變電站對消防的要求比較高，那么在進行設備的選擇時，就應該從多方面進行考慮，一般情況下采用無油化設備，如果變壓器是氣體絕緣，那么10kV高壓柜就可以采用真空開關，這樣就可以簡化消防系統，從而提高防火的安全性，針對這樣的情況，可以只采用這一點在設備各電氣設備間配備移動式或手提式CO2滅火器，同時還可以在樓層上放置了CO2氣瓶以及設置安全指示燈，這樣方便疏散人員。在地下站由于環境潮濕就可以采用控制系統，主要是因為其具有監視、自動、手動以及遠動等功能，并且可以將報警及控制信號通過RTU傳輸到消防部門。
（2）通風系統及噪聲處理
在變電站設計中，由于地下變電站的通風系統與地面站的通風系統有一定的差別，那么設備的散熱通風就必須依靠機械來進行通風。同時主變壓器是最大的熱源，并且有水冷和風冷兩種冷卻方式，其水冷方式具有復雜性的特點，這樣就會給變電站的運行和維護帶來一定的困難，所以要采用風冷方式，這樣才有利于變電站的運行和維護，并且可以采用由地面綠化帶自然進風，經過各個設備用房，最后由排風機通過風管將室內的熱空氣抽至室外。此外在進行主控室和 10kV高壓室中可以設置空調，這樣就需要對噪聲進行有效的控制，可以采用低噪聲軸流風機、進出風井處設置厚片式消聲器以及降低風管的設計風速來降低噪聲。
四、變電站工程設計中供配電專業與土建專業的配合問題
要想對變電站進行合理的設計，既要對使用先進的技術，良好的設備以及構架布置整齊合理，還對配電建筑有一定的要求，保證其美觀大方、通風采光良好，這樣就可以給人們創造一個舒適、安全以及潔凈的環境。進行變電站工程設計中，進行變電站的土木建筑工程是進行供配電設計的重要環節，所以要保證安全配電距離的情況下，還要根據工程的實際情況進行具體的分析，這樣就可以設計出符合要求的配電建筑，并且由于其涉及到供配電專業與土建專業的知識，就需要這兩個專業的技術人員進行密切的配合，這樣就可以保證進線的美觀，一次設備排列整齊。此外，還可以使得其在10kV高壓配電可配置大玻璃和開設大門，這樣就可以有效的解決通風和采光問題。
五、結束語
綜上所述，本文主要通過變電站工程的設計對城區地下變電站進行了分析，近些年來，由于電力系統的不斷發展，所以在進行變電站工程設計時要嚴格把關，控制好每個環節，這樣才能提高對設計的要求，從而保證變電站的質量，從根本上刺進我國經濟的可持續發展。
參考文獻：
[1]GB 500009-2001(2006版).建筑結構荷載規范[ S] .
[論文摘要]分析多層廠房結構設計的特點及結構計算中應注意的問題，以做到合理、經濟的最佳結構設計。
一、引言
隨著國民經濟的迅速發展，工業建筑要不斷滿足現代大工業生產，工藝不斷更新的要求，過去那種單一功能，單一建筑形式已經不適應生產方式改變的需要，聯合車間、靈活車間、工業大廈等多功能廠房應運而生。另外，建設用地的緊張以及工藝流程的需要，越來越多地多層廠房甚至高層廠房出現。多層廠房的特點是跨度大、荷載大 、開洞多 、有多層吊車，在設計過程中，有些問題值得總結和探討。
二、多層工業廠房結構設計要點
多層廠房因為工藝布置的要求，一般都需要大空間，結構通常采用框架結構，在層數較多、工藝條件許可的情況下也可以采用框剪結構。結構布置的原則是：盡量使柱網對稱均勻布置，使房屋的剛度中心與質量中心相近，以減小房屋的空間扭轉作用，結構體系要求簡捷、規則、傳力明確。避免出現應力集中和變形突變的凹角和收縮，以及豎向變化過多的外挑和內收，力求沿豎向的剛度不突變或少突變。
1. 控制橫向框架與縱向框架的周期。由于多層廠房跨度方向、尺寸較大，柱子少；而柱距方向尺寸較小，柱子多。一般都是橫向控制，使縱橫向的抗震能力大致相同，不僅有利于抗震，也使設計更為經濟合理。
2. 合理布置電梯間的位置。多層廠房由于設備、貨物很重，豎向運輸的需要，均要設置電梯。鋼筋混凝土電梯井筒剛度很大，應充分考慮電梯井筒對建筑物的偏心影響，在結構布置上盡量避免電梯井筒布置在建筑物的角部和端部。當工藝布置需要而不可避免時，應對周圍的樓板及框架采取加強措施。
3. 地震區的多層廠房宜少或不設防震縫。地震區房屋的伸縮縫是合一的，當房屋較長時，宜采取下列一些構造措施和施工措施以少設伸縮縫及防震縫；施工中，每隔40m設置一道800mm一個1400mm寬的后澆帶，后澆帶的位置設在結構受力影響最小的區段；在溫度影響較大的頂層、底層、山墻和內縱墻端開間的墻體等部位，適當提高配筋率；加厚屋面隔熱保溫層或設置架空層形成通風屋面。
三、常用的結構體系
1.框架一支撐體系。即橫向設計成剛接框架，縱向設計成柱一支撐體系，用柱間支撐抵抗水平荷載。這種體系經濟節約，但柱問支撐可能會影響使用。這種形式特別適用于縱向較長，橫向較短的廠房。
2.純框架體系。把廠房縱橫兩個方向都設計成剛接框架，不設置柱間支撐。其優點是使用空間不受影響，缺點是柱不宜采用工字型柱，而要采用兩個方向慣性矩差別不大的 截面形式(如箱形柱)，使用鋼量增加。
3.鋼架加支撐的混合體系。這種形式與第一種形式不同之處在把縱向設計成鋼架和支撐混合的型式，靠兩者共同抵抗水平力。這種形式可以有效地減少柱的縱向彎矩，但要求樓面剛度大，否則柱子間的變形不協調，無法充分發揮柱間支撐的作用。
四、結構設計中應注意的問題
1.結構設計與工藝設計的協調。廠房都是為生產服務的，廠房設計中結構專業作為配套專業首先應滿足工藝要求，結構設計也只能服從于工藝條件。而工藝設計人員在工藝布置時，經常與結構設計發生矛盾，要開洞的地方是框架梁，設備本來可以沿梁布置卻布置在了跨中等。所提荷載也經常偏大，有時甚至把設備的荷載作為均布荷載提出。尤其在方案階段，結構設計人員應多與工藝協調，盡量了解工藝布置，使設計和施工都減少了許多不必要的麻煩。
2.結構計算。隨著計算機軟硬件的迅速發展，解決了復雜的結構計算問題，使結構工程師們從繁重的瑣碎的計算工作中解脫出來。他們可以把大量的精力放在結構方案的選擇比較上，合理的確定結構方案及結構布置，從而提高設計水平及質量，降低工程成本。
（1）樓面等效荷載的計算。荷載計算是結構計算的條件，荷載取值的準確性直接關系到計算結果的準確性，工藝條件中的荷載問題，如某個工程工藝提出樓面均布荷載為15 kN/m2，而根據工藝的設備布置圖和設備的重量，根據規范給出樓面等效荷載的計算方法，計算出的樓面均布荷載按10 kN/m2考慮即可。
由于多層工業建筑與一般多高層民用建筑結構形式、樓面活荷載等有許多不同之處，多層工業建筑樓面活荷載大于多高層民用建筑。有的中小型機床上樓層、柱上、梁上還有吊車荷載，它的跨度柱網一般比民用建筑大，層高相對較高，最大特點是整個平面幾乎沒有內隔墻。多層工業建筑一般采用現澆鋼筋掘凝土板梁柱結構，板厚比一般民用建筑厚，樓板的平面剛度可視為無窮大，電梯貨梯間，如不用剪力墻：整個剛度重心移向剪力墻，而電梯或貨梯一般設在端頭，結構剛度布局就不合理，所以電梯貨梯間就使用框架填充墻結構。
（2）節點核心區的抗剪驗算。框架節點的設計應遵循“強柱弱梁更強節點”的原則，一二級抗震等級的節點還應進行受剪承載力計算。由于多層廠房的梁柱中心線往往不能重合，加之柱的截面比較大，節點偏心也比較大，對柱節點核心區的構造和受力都有較大的不利影響。因此，大跨度、大空間、大荷載的多層廠房的節點核心區的抗剪驗算顯得更為重要。
（3）裂縫寬度、罕遇地震的驗算。裂縫寬度的驗算是為了滿足正常使用狀態的要求，規范規定混凝土梁的裂縫寬度不應大于0.3mm，如計算中超過，可以通過減小鋼筋截面、增加鋼筋根數來調整，如果還不滿足要求，應修改柱梁截面重新計算。抗震設計的原則是三不準，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。所進行的抗震驗算僅滿足“小震不壞”，構造上加強來滿足“中震可修”，罕遇地震的驗算則是滿足“大震不倒”。規范規定79度時樓層屈服強度系數小于0.5的框架結構宜進行高于本地區設防烈度預估的罕遇地震作用下薄弱層(部位)的抗震變形計算，并且規定結構薄弱 (部位)層間彈塑性位移角應小于1/50。多層廠房的設備投資經常遠遠大于土建投資，罕遇地震的驗算應屬必要。
（4）與電梯井筒相連框架的考慮。過去設計按純框架計算，電梯井壁按構造配筋，這樣偏低不安全，框架部分應按壁式框架計算出的數值進行配筋，電梯井壁則應按剪力墻配筋。
另外，多層廠房一般有多層多臺吊車，在設計中采取的辦法是將一層吊車作為吊車荷載輸入，而將其余層的吊車荷載作為活荷載考慮。
五、小結
綜上所述，做好多層工業廠房結構設計的關鍵在于：概念應清楚，結構選型應做到合理；施工圖的設計應與施工相結合，避免施工困難；結構計算要準確，計算中應反復試算，調整截面，以達到最佳設計。
參考文獻：
從本世紀初開始，我國建設工程的設計文件中開始標注“設計使用年限”。這一概念起源于1997年4月1日我國頒布的《中華人民共和國建筑法》的第六十條：“建筑物在合理使用壽命內，必須確保地基基礎工程和主體結構的質量”。第六十二條關于建筑工程實行質量保修制度的規定：“建筑工程的保修范圍應當包括地基基礎工程、主體結構工程、屋面防水工程和其他土建工程，以及電氣管線、上下水管線的安裝工程，供熱、供冷系統工程等項目。保修的期限應當按照保證建筑物合理壽命年限內正常使用，維護使用者合法權益的原則確定。具體的保修范圍和最低保修期限由國務院規定。”根據該法的規定，國務院2000年頒布了《建設工程質量管理條例》(以下簡稱為《條例》)，在第四十條中明確規定：“在正常使用條件下建設工程最低保修期限為：
(一)基礎設施工程、房屋建筑的地基基礎工程和主體結構工程的最低保修期為設計文件規定的該工程的合理使用年限；
(二)屋面防水工程、有防水要求的衛生間、房間和外墻面的防滲漏，為5年；
(三)供熱與供冷系統，為2個采暖期、供冷期；
(四)電氣管線、給排水管道、設備安裝和裝修工程，為2年。
其他項目的保修期限由發包方與承包方約定。建設工程的保修期，自竣工驗收合格之日起計算。”
建筑物壽命是指從規劃、實施到使用、毀壞的全部時間。建筑物的合理使用壽命是指地基基礎、主體結構、建筑附件、建筑設備等不同類別的使用壽命期。在《條例》第四十條保修期的具體規定，我們不難看出，建筑附件、建筑設備的保修期限均在3-5年，說明它們的合理使用壽命較短，而基礎設施工程、房屋建筑的地基基礎工程和主體結構工程的合理使用年限應由設計文件規定。因為此類工程結構的使用壽命是其質量得以量化的集中表現，工程結構的實際使用年限或者說設計使用壽命應該是工程結構設計使用年限的預期目標。根據《混凝土耐久性設計規范》條文說明，建筑物的主體結構設計使用年限在量值上與建筑物的合理使用年限相同。建筑結構的設計使用年限雖然與合理使用年限源于相同的概念，但數值并不相同，合理使用年限是一個確定的期望值，而設計使用年限則必須考慮環境作用、材料性能等因素的變異性對于結構耐久性的影響，需要有足夠的保證率，這樣才能使所設計的建筑結構滿足《建筑法》中規定的“確保質量”要求。對于工程結構的設計使用年限的確定，設計人員應在工程設計前首先聽取業主和使用者對于工程合理使用壽命的要求，然后以合理壽命為目標，確定主體結構的設計使用年限。
2003年建設部修訂并頒布的《建筑設計文件編制深度規定》第3.5.2條中，要求建設結構設計文件必須明確“建筑結構的安全等級和設計使用年限、建筑抗震設防烈度和設防類別”。這是我國自1949年解放以后，第一次以部頒文件的形式對建筑工程清晰地提出了“設計使用年限”這一概念。
同時，相關的法律法規明確了在工程的“設計使用年限”內各方責任主體對工程質量應承擔的法律責任。《條例》第八十條：“在建筑物的合理使用壽命內，因建筑工程質量不合格受到損害的，有權向責任者要求賠償”。第四十一條中強調“建設工程在保修范圍和保修期限內發生質量問題的，施工單位應當履行保修義務，并對造成的損失承擔賠償責任。”第十九條中規定：“勘察、設計單位必須按照工程建設強制性標準進行勘察、設計，并對其勘察、設計的質量負責。”受過去計劃經濟年代長期影響，我國設計人員不太關注工程合理使用壽命，僅局限于照搬技術標準中的相關規定。自本世紀以來，我國開始重視建筑結構的合理使用壽命，在2001年版的《建筑結構可靠度設計統一標準》第1.0.5條以強制性條文的形式明確結構的設計使用年限(如下表)。
從法律法規和技術法規中的這些條文規定，建筑結構在“設計使用年限”內若達不到工程質量要求或非正常使用維護而造成的工程事故，與工程相關的人員是應當承擔起經濟賠償和法律責任的。
2 設計使用年限與設計基準期的區別
在我們的一些建筑工程設計中，采用上世紀80年代的相關技術規范，而在設計文件中表示的使用年限為50年，更有甚者將“設計使用年限”定為100年。假若在設計計算和設計構造中，按照《建筑結構可靠度統一標準》GB50068-2001(以下簡稱為《可靠度標準》)進行了調整，這種表述無可非議，但在不做任何調整的情況下采用這種表述，說明這些工程技術人員對“設計使用年限”與“設計基準期”這兩個概念的區別不清晰。
20世紀70年代，我國對建筑工程的使用壽命沒有提出具體規定，只有在相關標準中提到了設計基準期的概念，而且其基準期僅為30年。隨著我國市場經濟的發展和法律法規的不斷完善，建筑市場迫切需要明確建筑工程的使用年限。在我國2001版《可靠度標準》的修訂中，借鑒國際標準ISO 2394：1998《結構可靠度總原則》，提出了各種建筑結構的“設計使用年限”的概念，并明確了“設計使用年限”是設計規定的一個時期，在這一規定的時期內，只需進行正常的維護而不需要進行大修就能按預期目的使用，完成預定的功能。根據該定義，“設計使用年限”是結構在正常設計、正常施工、正常使用和維護下所達到的使用年限。
設計基準期則是為確定可變作用及與時間有關的材料性能等取值而選用的時間參數。建筑結構作用效應或荷載效應的設計參數，即施加在結構上的直接作用或者引起結構外加變形、約束變形的間接作用，如結構承受的人群、設備、車輛，以及施加于結構的風、雪、冰、土壓力、水壓力、溫度作用等。我國現行《建筑結構荷載規范》將荷載或作用分為三類，即永久荷載(恒載)、可變荷載(活載)和偶然荷載(特殊荷載)。其中，永久荷載在結構使用期間，其值不會隨時間變化而變化，但可變荷載和偶然荷載在結構使用期間，其值隨時間變化，特別是因自然條件引起的可變荷載和偶然荷載的標準值，它涉及到出現荷載最大值的時域問題，這個時域就是設計基準值。我國1987年版《荷載規范》所提供的可變荷載標準值設計基準期為30年，2001年版《荷載規范》所提供的可變荷載標準值為50年。一般情況下，基準期越長，發生最不利情況的概率就越大，可變荷載標準值必然提高。若按30年設計基準期的標準荷載取值作為設計依據，工程設計文件中標注的“設計使用年限”遠超過基準期，又未提高荷載取值，必然造成安全儲備降低。同時，“設計使用年限”遠超過設計基準期，不是結構不能使用，但結構構件的失效概率將快速增大。
同時，我國規范對荷載組合的處理上，由于理論分析上的困難，一般假定抗力為隨機變量，同時將多個荷載的組合效應近似簡化為極值隨機變量，這樣可使可靠度的計算最終歸結為隨機變量函數的概率計算，而且荷載效應組合也可作為獨立的問題進行研究。在這種情況下，假如荷載取值的安全儲備不高，甚至不在基準期內，那么必將導致組合后的荷載效應脫離實際效應，根據該組合得到的計算結果可能是錯誤的，甚
至在“設計使用年限”內存在安全隱患。上述采用30年一遇的最不利荷載取值，而其設計目標使用期卻為50年甚至100年，在“設計使用年限”內一旦遇上某種最不利情況下的自然災害，也可能破壞或倒塌。
隨著世界氣候的變化，近幾年來各種自然災害頻繁出現，導致房屋倒塌和破壞的事故時有發生。在我國被暴風吹垮、冰雪壓垮的房屋也不計其數。以2008年的南方冰災為例，當時的實際冰雪荷載遠超過《荷載規范》提供的標準值，有些甚至高達2倍以上。冰雪災害壓垮了數以萬計的房屋，但同一地區，有些房屋仍保持完好，而有些房屋遭到破壞和倒塌。在這些破壞和垮塌的房屋中，輕鋼結構最多，而輕鋼結構中，拱殼結構居多。這說明了一個問題，即建筑結構安全儲備的作用。混凝土結構和砌體結構自重大，在計算時自重乘以荷載分項系數后的安全儲備可以平衡一部分超出的冰雪荷載，而輕鋼結構自重輕，即使乘以荷載系數也難以平衡所超出的冰雪荷載，故造成結構構件的倒塌破壞。這些罕遇災害造成房屋的倒塌，說明設計基準期內的設計參數是一個十分復雜的問題，存在較大的不確定性和不確知性，我國目前缺乏此類罕遇災害的數據記錄和積累。
因此現行規范中所提供的荷載標準值只是設計應用中必須把握的最低值，實際工程更需要設計人員結合工程的實際情況進行分析判斷，才能確保建筑結構在設計使用年限內的正常使用。在冰災中輕鋼結構破壞和倒塌嚴重的事實，更能告誡我們每一個從事建設工程的設計人員、施工人員應樹立起對建筑物全生命周期的安全度的考慮，熟悉和了解我國現行技術規范中條文的真正含義和所要達到的目標。
3 使用年限內的耐久性
上世紀80年代以前，無論我國的標準規范，還是設計、施工、使用各方都把重點放在了為滿足各種荷載作用下的結構強度要求上，而對環境因素作用下的耐久性考慮甚少。隨著我國經濟建設的飛速發展和以往工程建設因忽視耐久性問題而造成的慘痛教訓，特別是建筑工程中“設計使用年限”概念的提出。建筑結構與構件的耐久性問題，已是一個不可回避的事實。建筑結構的耐久性是“設計使用年限”內結構保持正常功能的重要因素之一，它與工程的使用壽命緊密相連。
本世紀以來，建筑界開始關注和重視建筑結構的耐久性問題。2008年頒布了我國第一部《混凝土結構耐久性設計規范》(GB／T 504762008)，同時，現行有關建筑結構的技術標準均增加了結構構件耐久性的內容，例如，2001年版的《混凝土結構設計規范》增加了耐久性要求的章節，并根據各類建筑結構“設計使用年限”作出了相應的規定。2001年版的《砌體結構設計規范》的修訂中，為提高砌體結構的耐久性，上調了砌體結構材料的最低強度等級。2008年版的《工業建筑防腐蝕設計規范》對建筑結構構件的防腐蝕措施要求更加嚴格。
但在我們實際工程的設計、施工中，對建筑結構耐久性問題的嚴重性和迫切性認識并非深刻。以民用建筑為例，如巖土勘察忽視土壤、地下水等腐蝕性的分析。即使巖土勘察做出了土壤、地下水對結構構件存在腐蝕作用的結論，而設計人仍未采取相應防腐措施。又如，混凝土結構的鋼筋保護層不按“設計使用年限”和使用環境的規定進行設計和施工，不到幾年，混凝土炭化、鋼筋銹蝕，更令人費解的是有不少的混凝土結構工程，結構構件出現可見裂縫的現象十分突出，特別是某些露天結構、地下結構修建不到幾年，裂縫四處可見，鋼材銹跡斑斑。但人們都在用一句“混凝土結構是帶縫工作的”的話搪塞著。工程院院士陳肇元教授在《完善標準、法規，確保建筑物的合理使用壽命》中提到“保護層與壽命的關系是平方的關系，保護層厚度減小1／2，鋼筋的壽命就會減小1／4”。保護層厚度對鋼筋壽命的影響如此之大。更不用說混凝土結構構件產生了超過一定寬度的裂縫，使得鋼筋壽命大幅度縮短，甚至可能導致結構喪失承載能力。再如，目前建筑節能的外墻保溫體系，不少人靠低標價承接工程項目，而采用偷工減料的方法施工，這必然導致保溫層的使用周期與建筑物全生命周期不一致等問題，從而影響建筑結構的耐久性安全。如此種種降低建筑結構耐久性的現象，使人不無憂慮。有專家估計，我國“大干”建設的浪潮還可延續10多年，由于忽視耐久性，迎接我們的還有“大修”20年的浪潮，這個浪潮可能不用很久時間就將到來，其耗費等同于當時工程建設的投資。
隨著世界氣候環境的惡化，我國遭受酸雨侵蝕的面積已超過國土面積的30％，廢氣、廢水在四處排放，下雪、冰凍無處不在對建筑結構產生腐蝕作用。同時，我們又處在住宅建筑私有化，人們法律意識不斷增強的大背景下，
“設計使用年限”內因耐久性問題引發的各種法律責任的追究終究會表露出來。我們工程設計人員應對建筑結構的耐久性引起高度關注，不要成為“買單者”。
4 “設計使用年限”內的適用性
在“設計使用年限”內，建筑結構保持正常工作能力，除它的安全性、耐久性外更多的應體現在它的適用性上。但當人們談到其適用性時，總認為是建筑的平面功能、交通功能、舒適功能等，卻忽視了建筑結構的適用性問題，當人們以專業的視覺去觀察我們現已使用的房屋建筑時，就不難尋找到因建筑結構的質量問題給房屋功能帶來的危害。以下將通過幾個例子加以說明。
例1 某商住樓，設計耐火等級為二級，《防火規范》要求樓面板耐火極限為1.0h，而設計的樓面板采用了預應力空心板，其耐火極限值僅為0.5h，在一次火災中，樓面板在很短時間被大火燒斷。造成房屋整體倒塌，傷亡慘重。
隨著我國城鎮化的推進，城市建筑在不斷的發展，火災也在頻繁地發生，嚴重威脅著人民的生命財產安全。我國現行的《防火規范》的指導思想十分明確，在火災發生時，一是要能保證受災人員在一定時間內逃離火災現場，二是保證消防人員可以進行有效的救援措施。因此在我國現行的設計防火規范中，將房屋建筑分為廠房(倉庫)、液體和氣體儲存庫、可燃材料堆場，民用建筑(多層建筑、高層建筑)幾大類，按建筑物重要性又將建筑分為四個耐火等級，即一級、二級、三級和四級。在我們的設計文件中一般要標注建筑物的耐火等級。在正常設計情況下，結構構件的燃燒性能和耐火極限應與其整個工程的耐火等級相匹配，這樣才能使房屋結構在火災情況下提供可靠的支撐空間。假若房屋發生火災后，房屋的主體結構在很短時間內就破壞倒塌，就沒有一定可供受災人員疏散和消防人員施救的時間。這說明該建筑不能達到預期的極端情況下的正常使用要求，同樣也不滿足在“設計使用年限”內的適用性要求。
在上述問題中，有不少二級耐火等級的商住樓采用了預應力空心板，其預應力板的保護層厚度僅為10mm，其耐火極限為0.4h，即使加上頂部抹灰20mm，其保護層厚度算30mm，耐火極限還只有0.85h，而規范規定的耐火極限為1.00h，兩者應有較大差距。水火無情，應引起我們每一位結構工程師的重視。
例2，樓梯梯口梁碰頭現象在不少公共建筑、住宅建筑中時有發生。由于作者個頭較高的原因，經常被同行所“害”，碰得暈頭轉向。倘若有一天，因此而造成人員傷亡的事故，設計者是應該承擔法律責任的。在我國現行的《民用建筑設計通則》第6.7.5條中規定：“樓梯平臺上部及下部過道處的凈高不應小于2m，梯段凈高不宜小于2.2m”。該條款列入了2003年版的強制性條文。雖然在2005年版的《通則》中沒有列入強制性條文，但規范條文中以不小于2m作為強制規定。我們的設計人員應從適用性角度去嚴格遵守。
例3 屋面、地下室的漏水現象突出。市面上有不少大篇幅、多視角的論述防水問題的專業著作、雜志論文，它們都說明了屋面、地下室等滲漏水現象會嚴重影響房屋建筑的正常使用功能。究其原因，不是我們現有技術不能解決，而是那些滲漏水的建筑工程在設計、施工或維護使用中的某個環節出現了質量問題。但凡滲漏水的混凝土結構工程，其結構或者構件一般存在可見裂縫，且裂縫的寬度和深度已超出了我們現行規范的規定。這些裂縫是質量問題的表現，應由相關責任方承擔其責任。
關鍵詞：地方高校；就業崗位；高年級建筑設計課程；復合型人才；課程教學
中圖分類號：G6420；TU2文獻標志碼：A文章編號：10052909（2016）03009405截至2010年底，全國就有286所高校設有建筑學專業，每年畢業生高達9 000多人[1]。經濟危機爆發以來，歐美城市建設速度放緩，海外建筑事務所紛紛搶灘中國市場，一些海歸建筑師及時轉戰國內，加之近兩年國內房地產調控帶來的建設降溫，而畢業生數量不減反增，造成就業形勢越來越嚴峻，人才競爭越來越激烈，對學生自身能力要求也越來越高。處于“建筑老八校”和“職業技術院校”夾層中的地方建筑類高校，只有及時調整培養目標，改革“與老八校同質化發展”的教學方法，提高人才培養結構與市場需求的匹配度，才能更好地適應時展需要。本文結合南陽理工學院教學改革項目“校企合作開發高年級建筑設計課程研究與實踐”，對五年制建筑學專業高年級課程的教學改革進行了探索。
一、畢業生就業去向的調查與分析
南陽理工學院自2005年開始招收五年制建筑學本科學生，截止到目前，共畢業5屆學生，合計429人。畢業生就業去向匯總如表1。
由表1中的數據分析可以看出，畢業生絕大部分進入設計單位工作，而且大量集中在d類小型的設計機構中。這一類的設計機構，不同于前三類的設計單位，通常不設置專門的方案所（室），而是由1～2位方案主創建筑師帶領設計人員完成方案的創作及表達任務。畢業生進入這些設計機構后，跟隨主創設計師加入設計團隊，主要進行建模推敲形體、方案局部修改、平彩渲染、文本制作等工作；有的要參與動畫漫游、實體模型制作、現場方案匯報工作；方案中標或批準后，部分人員還要繼續完成施工圖的設計、圖紙交底與施工現場服務。可見，就業市場對地方建筑類高校畢業生，不要求具有太強的方案原創能力和理論素養，而是要求具有實踐動手能力、團隊協作能力、溝通協調能力和解決現場問題的能力。表1南陽理工學院建筑學專業畢業生就業去向匯總表（2005屆～2010屆）行業考研設計單位行政主管部門房地產公司其他行業人數12abcd93174202合計：316人214337比例3%74%5%10%8%注：表中a類設計單位為中國建筑設計500強設計院，b類設計單位為除a類外的綜合甲級設計院，c類設計單位為員工人數為50～200人的中型設計機構，d類設計單位為員工人數為50人以下的小型設計機構。
二、設計單位需求的調查與分析
自2012年開始，筆者所在課題組連續3年跟蹤畢業生，調查就業單位意見、收集學生訴求，了解在校期間學生所學專業理論知識及所掌握的能力對工作的重要性。對在設計單位就業的學生發放問卷120份，回收100份，問卷匯總分析如表2～表4所示。
通過調查分析，了解到目前地方高校所開課程與畢業生工作崗位需求存在著較大偏差，突出體現在課程設置重理論、輕實踐，重基礎、輕技能，重藝術、輕技術，反映出地方高校建筑學專業培養目標定位及課程體系構建與社會脫節的現象。
究其原因，主要是地方高校的教育模式趨同于重點名校，而畢業生就業去向卻異化于重點名校，導致人才培養滯后于特定的社會需求。一直以來，地方高校開辦建筑學專業都是以“建筑老八校”為楷模，無論培養目標、教學計劃、課程設置，還是教學內容、教學方法都與“建筑老八校”大同小異，甚至連課程設計題目也克隆或模仿。
然而由于地方高校在社會聲譽、辦學條件、師資力量、教學資源、生源質量等方面都落后于建筑名校[2]，畢業生在考研和就業上都無法與之競爭。重點名校的畢業生畢業后或通過考研、保送繼續攻讀碩士學位，或進入中國建筑設計500強的大型設計機構從事設計研究，他們需要培養的是研究型或技術研究型的人才；而地方高校的畢業生則多集中在中小型的設計公司工作，需要培養的則是工程技術型或管理技術型人才，即“生產型”建筑師[3]。學生所在的單位規模和所扮演的工作角色不同，導致對教學要求也有所不同，學生在完成低年級所應具備的通識性理論知識和技能后，高年級建筑設計課程的教學設計所培養的能力也應有所差異。
三、 地方高校建筑設計高年級課程現狀分析
民用建筑設計I～VI是建筑學專業的主干核心課程，作為主要的教學科目貫穿于本科學習的全過程，包括公共建筑設計、住宅建筑設計、建筑群體設計、高層建筑設計、大跨度建筑設計、室內設計、細部設計與建筑構造、建筑環境藝術設計等。設計題目由簡到繁、由淺入深，訓練學生的方案創造能力、空間建構能力、技術分析能力，以及對人和場所、活動和設施之間關系的洞察能力[4]，在建筑學專業培養目標中具有重要的地位。
民用建筑設計V、VI是建筑學專業高年級建筑設計課程，也是畢業設計和就業前的先導課程，在建筑學專業第7和第8學期開設，教學對象為大四學生。這些學生在前6學期的教學活動中，已經儲備了專業所需的建筑制圖、建筑構成、建筑歷史、建筑物理、建筑構造、建筑結構等方面的基本理論知識和簡單的繪圖設計技能，能完成三級以下小型建筑的方案設計。但還需要通過高年級建筑設計課程的訓練，彌補前6學期的知識缺漏，縮小教學和就業崗位之間的差距，從而做好畢業設計前的綜合能力訓練，以滿足就業市場及用人單位對技術人才的需求。
結合社會調研結果與企業反饋信息，不難發現當前地方高校高年級建筑設計課程還存在著一些問題。
（一）教學與實踐工程訓練脫節
在校期間課程設計多為“假題假做”，理想的設計條件和實際工程現狀存在著較大差距；設計要求較為寬松，學生只需滿足功能流線要求、掌握好形式構圖、加強表現能力，即可完成一份良好的設計作業。設計中學生往往盲目追求方案的與眾不同和表現手法的絢麗奪目，較少關心建筑形式和內容、建筑材料和結構、使用功能和經濟投入等因素的必然聯系。這種理想主義的思維方式催生出“奇奇怪怪”的創作構思，與實際工程的要求相差甚遠，從而造成學習內容與工作要求之間的嚴重脫節。
（二）缺乏對建筑技術的運用訓練
課程教學過程，主要強調對學生建筑功能劃分、形體造型組織、空間構成能力的培養，而對建筑構造技術缺乏關注。學生的注意力僅僅停留在建筑形式、立面色彩和空間造型方面，不會用學過的構造技術知識去追求形式與功能的統一，難以做到建筑造型、建筑細部構造與建筑結構的有機結合，更欠缺對方案的解說與模型建構能力。這種狀況導致就業后無法快速適應建筑市場所要求的文本、動畫和模型、答辯于一體的綜合能力要求。
（三）學業成績評定形式單一
教師在評圖時只針對方案設計能力和圖面表現質量進行考察，較少考察學生知識的深度和廣度，缺乏多角度考察學生的創新能力和解決實際問題能力的新型考核方式。
（四）缺少“雙師型”教師
任課教師中缺少具有職業背景和實踐經驗的“雙師型”教師，導致學生在校期間無法接觸實際工程項目，實踐訓練較少，無法將課堂學習向就業崗位有機延續。同時由于教師缺乏工程實踐經驗，也無法及時引導學生熟悉建筑設計市場現行的法規、政策與規范。
四、地方高校建筑設計高年級課程改革措施
（一）修訂教學目標
修改過去“深化理論知識、增強學生創新研究能力”的教學目標，通過既定的設計題目及過程訓練，加強建筑技術與建筑法規方面內容的拓展深化，提高綜合應用能力和分析設計能力，使學生具備主動分析環境，以及把分析結果轉換成設計目標的能力、協調復雜關系的能力、建筑設計成果的實施能力、人際交往的能力、在實踐中表達和學習的能力，適應職業建筑師所需的工程實踐、工程創新、工程研究能力和職業素養的培養需要，縮短學生就業后的適應期，滿足企業人力資源競爭前延的需要[4]。
（二）優化教學內容
改革傳統的教學內容安排，以學生專業實踐能力、綜合素質培養為導向，重構建筑學專業民用建筑設計課程V、VI的教學體系。根據課程教學目標和特點，以項目為載體，以工程實際問題和崗位要求為主線來優化教學編排與設計，及時增加學科前沿新知識和現代建筑技術內容，進一步強化學生知識應用能力和工程意識的培養，以及專業實踐能力的培養，建立應用型的課程體系。
重新編排課程設計任務書，立足實際工程，以當地規劃局核定的規劃設計要點為依據，增加對政策、環境、氣候、經濟方面的設計要求。將民用建筑設計V的題目設定為流線復雜的綜合醫院建筑方案設計（包括門診樓和病房樓）和兼顧文脈、結構、技術的博物館建筑方案設計，訓練學生處理復雜流線和功能的能力，引導他們學會建立建筑的文化特性和工程特性間的關聯關系。將民用建筑設計VI整合為集居住、辦公、商業、文化、交通于一體的城市綜合體建筑方案及施工圖設計，通過前期調研、過程草圖、工具模型、概念設計到方案文本、施工圖設計的教學，要求學生了解建筑從前期策劃到開工建設所需經歷的復雜程序，引導學生深入了解社會、經濟、技術等對建筑方案的制約因素，掌握工作崗位中常見的幾種建筑類型的功能關系、空間組合、相關規范及設計原理，提高學生的綜合能力。在為大多數學生積累就業所需的技術素養的同時，也照顧到少數考研學生對理論知識的渴求。
（三）改革教學方法
摒棄傳統的“灌輸式”傳授知識方法，樹立“學生為本”的課程教學觀，按照職業建筑師應具備的知識、能力和態度三個模塊來安排教學。
1.專業實踐能力的培養
在任務書發放后，引導學生查閱文獻，組織學生參觀已建成的典型建筑或進行現場教學，要求學生撰寫調研報告、PPT講述，教師啟發、誘導、幫助，為學生提供自由表述、質疑、探究、討論問題的機會，培養學生獨立自主學習和合作討論的能力；結合方案成果的展示與演說，訓練學生的表達能力和讓業主接受其設計理念的能力[5]。
2.團隊協作能力的訓練
改革過去各自為政的設計模式，參照設計院的項目組模式，組建設計團隊。學生每8～10人為一組，取長補短，發揮各自的專長，共同完成方案文本、表現、動畫、模型、施工圖、匯報和答辯工作。通過項目合作，培養學生的協作能力、溝通能力和團隊精神；同時也便于每個學生充分了解自己的專業特長，明確就業方向。
3.動手操作能力的強化
重視模型制作對培養學生建立多維空間的重要性， 強化成果模型的制作和表現能力，使學生深入理解建筑與建構的概念，將藝術型建筑教育體系改為技術應用型建筑教育體系，從傳統的畫建筑、描建筑向做建筑、造建筑轉變，做到畫、做、造的有機結合。
增加對BIM系列繪圖軟件操作能力的培訓，幫助學生盡快適應設計軟件市場的更新換代。
（四）改革課程考核方式
改變評定設計成績時拍腦袋、憑感覺等缺乏準確性、科學性的做法，制定建筑設計課程質量標準，使教師在工作中“有法可依”。將調研報告、課程論文、課堂討論與課程設計過程草圖的成績評定共同作為課程的考核手段。
在課題結束時的評圖環節，改變過去的“關門評圖”為“開門評圖”[6]，指導教師不擔任評審教師，評審團主要由建筑設計、技術方向的教師，校外的專家和外校的教師組成。每個學生通過講述設計過程，解讀模型，播放動畫，盡可能地展示自己的設計成果。評審教師通過詢問圖紙細節，捕捉創作思路，從而領會設計者的創作動機。
（五）強化教學資源的建設
選擇實際場地，真題真做，訓練設計能力[7]，逐漸積累與工程實際相結合的綜合性、設計性實踐教學項目，充實到課程設計題目庫中，加強與課程改革相適應的教學資源建設，籌建項目庫、案例庫。
依托實踐教學基地建設，有計劃地培養青年教師。可安排他們在設計單位參與實際項目，積累工程經驗，通過建筑設計實踐為教學提供案例素材；同時籌建兼職教師庫，外聘和引進職業建筑師與校內教師組成課程組，通過結合、帶動，提高現有教師的實踐能力和職業經驗。
五、 結語
目前，國內開設建筑學專業的高校越來越多，在建設部人事教育司備案的就有74所，通過建筑學評估的有35所[8]。在畢業生逐年增加的形勢下，就業問題更為嚴峻。地方高校建筑學專業要想在競爭中贏得主動，必須瞄準就業市場，針對崗位要求適時改進教學內容與教學手段，培養具有工程實踐經驗、動手操作能力、溝通協調能力的復合型高級工程技術人才。自2012年開始，學校著手對高年級民用建筑設計課程進行改革，通過近四年的探索，不斷調整教學內容和方法，完善課程體系，使之逐漸適應就業崗位需要。2014年，在國內建筑設計市場不景氣的情況下，學校建筑學專業仍然達到92%的初始就業率，說明課程改革取得了一定的教學效果。當然，隨著社會經濟結構的變化，改革思路還會隨之調整，需要繼續探索、創新和提高。
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關鍵詞：鋼框架梁，圓管柱，節點設計，工程實踐
中圖分類號：TU111.2+3 文獻標識碼： A
1 引言
作為最重要的設計原則之一的“強節點、弱構件”理論，當它從被著重強調的那一天起，結構設計人員就應該在大腦里面深深地打上烙印，這些經典的理論是從無數具體工程遭遇破壞或者眾多試驗數據中總結出來的，時至今日，結構設計業界的專家都在不厭其煩地重復這一個觀點。
鋼結構建筑具有輕質高強、力學性能良好、抗震性能優越、工業化程度高、施工速度快、外形美觀、投資回收快、可再次利用及符合可持續發展政策等一系列的優點，上述這些眾所周知的優良特點正引領鋼結構在體育館、會展中心、展覽館、車站及候機樓等大空間公共建筑及工業廠房中廣泛使用，在鋼結構得到大量應用的過程中也伴隨著人們對其知識體系的認知逐步深入。1994年Northridge和1995年阪神地震中，梁柱連接節點區域發生了大量的脆斷現象，經過專業人士對這次事件的剖析，人們發現其諸多缺陷在設計、施工和使用中都是可以補救或避免的，更為保守的說法就是不至于產生這么嚴重的破壞，這也顯示出人們在當時的那種情況下對于鋼框架節點連接的受力性能和破壞機理認識不足及設計規范的不盡合理。
型鋼框架梁與圓管截面柱剛性連接節點是在多、高層鋼結構房屋和異型鋼結構建筑物中采用的一種新型節點連接形式，國內外對該類型連接節點的研究較少，目前可供參考的設計資料不多，日本《鋼管構造設計施工指針同解說》對節點的外環板寬度提出了計算公式，而國內的鋼結構節點設計圖集《多、高層民用建筑鋼結構節點構造詳圖》[01(04)SG519][1]僅對節點外環板形狀為菱形的情況有所規定，這種節點一般采用栓焊連接或者全焊接連接。鋼框架結構需要傳遞多個方向框架梁的彎矩和剪力甚至扭矩的作用，其節點區域受力狀態非常復雜，而且圓管鋼柱不能像箱型鋼柱那樣在鋼梁翼緣處直接增加橫隔板，圓管鋼柱局部穩定就得依靠其它的構造措施予以保證，再考慮到焊接殘余應力的不確定性，在試驗數據較為匱乏的情況下，其節點構造上的細節就得依據設計人員的經驗來決定。
2 工程概況
烏魯木齊某4S店工程，位于新疆維吾爾族自治區，結構類型為帶地下室的鋼框架結構，采用圓鋼管鋼柱和H型焊接截面鋼梁，材料采用Q345()，抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度為0.2g。軸線長82.00m，寬75.60m，主屋面頂標高為13.000m，建筑面積19903m2，建筑主要功能：地下室為停車區，一、二層為汽車維修區、新車展廳、客戶休息區、接待室、辦公室，三層為客戶休息室、辦公室；局部四層（夾層）為培訓教室。
3 設計依據與思路
前面已經提到，型鋼框架梁與圓管柱連接節點是一種缺少系統理論研究的新型剛性連接節點形式。工程設計人員目前普遍采用的一種分析方法即為材料力學中的截面法――以受力最大截面上的最大應力達到設計強度作為極限狀態，而材料力學推導出的應力計算公式是在假定一些條件成立的情況下得出的，但對一般鋼框架而言，梁柱節點處受力情況非常復雜，節點區域應力分布無法呈理想狀態分布，這就導致實際應力分布情況與按截面法分析得出的結果之間存在較大差異，無法保證計算結果的準確性，為此一些研究人員提出了有限元分析法，如李剛、陳以一共同撰寫的《鋼框架圓管柱梁節點域的抗剪承載力》[2]以及金飛撰寫的《H型鋼梁與圓管柱連接節點的受力性能研究》[3]都采用有限元法對型鋼框架梁與圓管柱連接節點做了較為深刻的理論研究，這些采用有限元法分析所得出的研究成果對我們工程設計具有較好的借鑒作用。
針對烏魯木齊某4S店工程，筆者作為設計單位代表對該項目的各種可行的結構方案進行了認真考慮，并結合建筑專業的意見經過幾番方案比選和討論，最終決定采用圓管鋼柱和H型鋼梁作為主骨架，在考慮框架梁柱連接節點時有些犯難。一般來說，鋼結構框架梁、柱連接節點中，柱貫通形式為業界的普遍做法，但這一常規方法并不適用于鋼管框架柱與框架梁的節點中，因為無法在鋼管柱內設置水平加勁橫隔板，要想保證鋼管柱在受力過程中的局部穩定，《多、高層民用建筑鋼結構節點構造詳圖》[1]中有設置外連式水平加勁肋（外環板，采用菱形結構）的設計方案可以作為一個選項，如果按照上述圖集中關于框架梁與設有外連式水平加勁肋的管型截面柱的剛性連接的構造方法實施，由于本工程還受到層高限制，框架梁翼緣寬度較大，經計算，要滿足外連式水平加勁肋最小外伸寬度的要求，加勁肋外伸寬度至少要到170mm，加勁肋厚度最薄為18mm，如此大的外伸寬度和板厚不但增加造價，也勢必會給建筑物內設備布置帶來諸多不便，也會給室內美觀產生負面影響。
經過與鋼結構設計專業方面的資深人士探討，筆者提出了如圖3-1所示的連接節點構造方案。該節點中圓管柱在框架梁翼緣對應位置斷開，然后將圓管柱與水平加勁肋采用坡口焊縫連接，達到等強設計的效果，且梁上、下翼緣對應處的水平加勁肋貫穿圓管柱的內外，外伸寬度為，圓管柱內挑出寬度為，本工程中=80mm，=130mm，板的厚度取框架梁翼緣厚度，且應按照《鋼結構設計規范》（GB 50017-2003）中關于H型截面受壓翼緣自由外伸寬厚比的規定驗算水平加勁肋的寬厚比。相對于圖集《多、高層民用建筑鋼結構節點構造詳圖》[1]中設置外連式水平加勁肋的構造方法，圖3-1所示連接節點充分利用圓管柱內空間設置水平加勁肋以減小加勁肋外伸寬度。圖3-1中的節點構造還將框架梁與水平加勁肋的栓焊連接節點從圓管柱外邊緣外移不小于一個框架梁高度H的距離，此做法為減輕震害而專門設計以保證“強柱弱梁”設計思想的實現。
圖3-1 框架梁柱連接節點
4 結語
王立維等人撰寫的《圓鋼管框架柱與H形鋼梁連接的節點構造研究》[4]介紹了圓鋼管柱與框架梁連接節點設置外環板的一些建議，他們認為外環板的形狀最好采用平滑過渡的弧形環板，避免采用圓形和菱形環板，因為圓形和菱形環板在拐點處將產生較大的應力集中，烏魯木齊某4S店水平加勁肋板還是采用了圓形板，將來是否應該在圖3-1所示的連接節點上做適當改進還需要進一步研究。
鋼框架結構常被認為具有良好的延性，但通過對一些地震災害區的建筑物進行分析后發現，在強烈地震荷載作用下，傳統栓焊連接或全焊連接節點的脆性破壞非常嚴重，由此人們也對鋼結構的抗震性能提出了疑問，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剛性連接形式。本文通過從圓管柱邊緣外移框架梁與水平加勁肋的栓焊連接節點的方法來提高節點核心區承載力和轉移塑性鉸的位置，節點的耗能能力得到增強可以最大限度避免強震作用下節點的脆性破壞。
參考文獻
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關鍵詞：建筑抗震設計；教學；實踐環節；建筑抗震概念設計
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
地震是地球上最為嚴重，也是人類無法控制和阻止的一種自然災害，地震同時是引起建筑物變形或倒塌的最重要原因。我國是一個多地震國家，唐山地震、汶川地震均造成了巨大的人員傷亡和財產損失。建筑結構抗震設計已成為土木工程設計的核心內容，建筑抗震性能已經成為建筑物最重要的技術指標之一。
建筑抗震設計課程的教學內容廣泛、知識體系龐大，具有明確的專業技術規范背景，其理論性、實踐性、專業性均很強。該課程對培養學生的實踐能力、創新能力和解決實際問題能力以及提高學生的工程素質具有重要的作用，在土木工程專業課程中具有舉足輕重的地位。
1 建筑抗震設計課程教學現狀
我校土木工程專業開設建筑抗震設計課程已有十余年的歷史，其教學時數基本保持在32學時，教學目的為：通過課程的學習，使學生對地震的基本概念有所了解，掌握抗震計算的基本理論和方法，根據抗震設計的原理及結構類別進行結構布置和選型，掌握常用工業與民用建筑的抗震設計方法。
相比其他專業課，建筑抗震設計課程具有理論內容難學而且實踐內容廣泛的特點，其現狀如下：（1）學時少，教學內容多。課程理論知識和專業知識涵蓋面廣，涉及的課程有結構力學、混凝土結構設計原理、混凝土結構設計、砌體結構、土力學與基礎工程、鋼結構等，如何利用有限的學時完成抗震課程的教學是需要首先解決的問題。（2）課程實踐性強與學生缺乏實際工作經驗之間存在矛盾。學生不能深刻理解課程的核心內容，導致工程實踐舉步維艱。將枯燥的理論與生動的工程實例結合起來，培養學生的工程素質也是本課程教學努力的方向。
2 建筑抗震設計課程教學的探索與實踐
2.1 精選教學內容，采用適應性強的科學教學模式
2.1.1 提煉教學核心內容，增強學習效果
建筑抗震設計課程知識體系龐大，在教學時需分清教學內容的主次，把握難點和重點，加強與其他課程的聯系，以彌補課時的不足。課程教學劃分為理論篇和應用篇兩個部分[1]。理論篇主要為結構地震反應分析與抗震驗算；應用篇主要為常用工業與民用房屋的抗震設計。理論篇講述中引導學生復習先修課程的相關知識點，重點講解基本概念和關鍵理論，其余點到為止，給學生留下積極思考、主動發揮的空間，強化學生的自主學習。應用篇按照概念設計、結構計算和構造措施這條主線組織教學，密切結合國家現行結構設計相關規范，更新和補充教學內容，使學生能適應新的發展需要；注重實際結構震害的案例分析，以提高學生發現、分析和解決實際問題的能力。
2.1.2 采用多種教學手段促進教學，提高教學質量
建筑抗震設計課程內容多、課時少，無論是完全依賴傳統的黑板加粉筆的教學方式，還是完全采用多媒體課件教學都不能滿足教學要求，需要尋求新的教學方式。教學時，筆者根據教學內容的不同特點，有針對性地采用不同的教學手段完成教學。課程教學以多媒體技術為主導，在完成大綱要求的基礎上，補充國內外各結構類型的建筑震害實例圖片、典型大地震震害錄像以及地震動畫演示等，增強學生的感性認識；對于重要的基礎性理論分析和水平地震作用的計算則主要采用傳統的板書方式教學，加深學生的理解；對于抗震構造措施的講解，引導學生利用課余時間深入施工現場，通過對實際工程的調研，加深學生對書本知識的感性認識，同時使學生體會到如何將書本知識運用于工程實踐。通過多種教學手段的融合，增加了教師的講課信息量，給學生提供了一個多維立體的學習空間，使原本枯燥、平面的教學變得生動、立體起來，激發了學生的學習熱情和興趣。
2.2 加強建筑抗震設計在實踐性環節中的運用，培養學生的工程素質
我校土木工程專業建筑抗震設計沒有安排獨立的實踐環節，其綜合訓練放在畢業設計中。在畢業設計題目的選取上，根據學生的就業意向，分為建筑設計類、施工類及科研論文類，學生可從中自由選擇。以建筑設計類課題（結構類型為框架結構）為例說明抗震設計在畢業設計中的地位。該課題要求學生完成常用民用建筑全套建筑和結構圖紙，同時要求手算整體結構中的一榀框架，計算機建模進行結構分析[2]。
抗震設計貫穿整個畢業設計環節，指導教師根據設計的不同階段給學生做專題指導。在建筑方案設計階段，根據建筑抗震設計規范（以下簡稱抗震規范）[3]概念設計的相關內容，要求建筑物的平、立面布置規則、對稱，質量和剛度變化均勻，從而保證建筑物達到較好的抗震性能。樓梯間的布置不應導致結構平面特別不規則。建筑方案避免設計為單跨框架結構形式。在結構方案設計階段，要求結構體系應具有整體性和抗震設防多道防線，并具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。對于體型復雜、平立面不規則的建筑，尚應考慮防震縫的設置。在一榀框架的手算階段，對需要做水平地震作用計算的學生，在框架內力計算階段，要重視突出屋面的電梯間、樓梯間等產生的鞭端效應。在框架內力組合和在梁、柱配筋計算階段，需對強柱弱梁、強剪弱彎做相應的計算。在框架梁、框架柱選配鋼筋階段，除了需滿足計算要求外，還需要滿足抗震規范要求的框架結構基本抗震構造措施。選筋階段，學生很容易忽視抗震構造措施，指導設計時需重點強調。在計算機建模進行結構分析階段，補充講解平法施工圖需表達的內容，指導學生讀懂讀透平法施工圖，引導學生利用已學的抗震知識，解讀抗震構造措施在畢業設計中的運用。
2.3 案例教學法強化建筑抗震概念設計原則，培養學生綜合分析能力
地震是一種隨機振動，呈現出難以把握的復雜性和不確定性，目前很難準確預測建筑物所遭受地震的特性和參數。在結構分析方面，由于對地震作用及結構性能的了解還遠遠不夠，其分析結果也存在不確定性。因此，工程抗震問題不能完全依賴“計算設計”解決[4]。
建筑抗震概念設計（簡稱“概念設計”）是以工程概念為依據，根據實際的經驗或試驗研究所得到的非常重要的定性設計原則或工程判斷進行設計，從有利于提高結構抗震性能的概念上，對所設計的對象作宏觀控制。在實際工程設計中，概念設計對提高結構抗震能力發揮了重要作用。
從多年的教學實踐中發現，學生對抗震計算掌握得比較好，但是對抗震定性分析、概念設計能力嚴重不足，主要是由于概念設計要求有深厚的理論基礎和豐富的實踐經驗。在課程教學中，通過典型案例的講解與討論，強化結構概念設計的基本原則。如在多道抗震防線教學中重點講述由林同炎設計的馬拉瓜美洲銀行的經典案例[5]。馬拉瓜美洲銀行的概念設計思想是由4個等邊的L形柔性筒，通過每層的連梁組成一個正方形核心筒作為主要的抗震結構。在連梁的中部開了較大的孔洞，有意識地形成該結構總體系（第一道防線）中的預定薄弱環節；在遭遇強烈地震時，預計在連梁開洞處開裂，從而變成具有延性和耗能能力的結構體系（第二道防線），即各分體系作為獨立的抗震單元。由于馬拉瓜美洲銀行的上述設計特點，在經歷了1972年罕遇的強烈地震作用下未倒坍，甚至未嚴重破壞，震后的調查正如林同炎所預料的那樣，該建筑核心筒的連梁剪切破壞。通過講述馬拉瓜美洲銀行的成功案例，引導學生體會剛柔結合、多道防線的概念設計思想。
在講述建筑形體及其構件布置的平面、豎向不規則性時，以央視新大樓為例，組織學生討論該建筑的特點，主要歸納總結出以下幾點：建筑物整體偏心，對抗震不利；曲角懸空挑戰地基基礎的抗傾覆性能；建筑為嚴重不規則結構，用鋼量巨大，造價驚世駭俗；建筑極端強調建筑造型和視覺效果，忽視結構體系的合理性和經濟性，導致需要加倍地投入人力、物力和財力去保證抗震、抗風等結構安全問題，極大地浪費了公共資源。根據抗震規范[3]強制性條文，嚴重不規則的建筑不應采用。
為了激發學生的學習興趣，培養學生的分析能力，我們鼓勵學生做調研工作，引導學生在暢言網上參與“中國十大丑陋建筑”評選，增加課堂討論環節。通過多種形式的教學手段，啟發學生用概念設計的指導思想從建筑形體和布置方面分析建筑的抗震性能。
3 結束語
建筑抗震設計課程具有明確的專業技術規范背景，理論性、實踐性、專業性均很強，教學安排又具有承前啟后的特點，其教學效果將直接影響學生就業后的工作能力和自我專業素養的發展。教師在該課程的教學中需不斷改革教學方法和手段，更新知識，培養學生求真務實、辯證地認識事物的態度；引導他們從孤立地認識事物到全面地、正反面去認識和解釋事物，能綜合多種因素尋求最佳方案，培養學生判斷分析能力和解決實際問題的能力。
參考文獻
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關鍵詞：電梯；運行；噪聲成因；治理措施
高層建筑中的電梯已經成為人們所普遍使用的設備。當電梯處于運行狀態的時候，會因各種因素的影響而導致噪音產生，成為了建筑物中的噪音污染源，嚴重威脅到了居民的身體健康。鑒于電梯運行中所產生的噪音已經對人們的生活造成了不良影響，就需要針對電梯運行過程中產生噪音的原因進行分析，并采取相應的技術措施對電梯噪音問題進行治理，以使電梯能夠安全而可靠地運行。
一、電梯噪音國家標準以及相關規定
電梯噪音國家標準可以劃分為三類，即涉及到電梯制造和安裝方面的質量標準；與建筑設計相關的標準和關乎到環境保護的標準。《電梯制造與安裝安全規范》、《電梯技術條件》等都針對電梯的制造和安裝規定了質量標準；《住宅設計規范》、《民用建筑隔音設計規范》等規范內容為建筑設計標準；《聲環境質量標準》則針對環境保護問題進行了規范。電梯噪音國家標準，不同的類別，所涉及到的內容有所不同，對電氣運行所產生的噪音的限制條件也會有所不同，同時從不同的側重點提出了不同的規定[1]。
二、電梯運行中產生噪音的原因
（一）當曳引機動作的時候所產生的噪聲
電梯運行的過程中，曳引機是主要的動力設備。當電梯的曳引機將動力傳遞給電梯的時候，機械動作中所產生的噪音就會傳遞出來。曳引機動作中所產生的原因包括以下幾個方面：
1.減震橡膠墊存在著老化現象而導致噪音產生
電梯的曳引機安裝在住宅的承重梁墻體內，為了避免曳引機發動的時候會產生振動，在承重梁和曳引機之間有減振橡膠。在交變載荷的環境下，由于減振橡膠很容易老化，使電梯在運行的過程中，其減振效果就會有所降低[2]。當電梯運行中由于減振橡膠而導致電梯振動，所產生的噪音就會以承重梁為傳遞途徑將噪音傳遞到房屋內，且電梯運行中，還會存在明顯的震動現象。
2.電梯絲繩的張力不夠均勻而產生噪音
高層建筑的電梯使用曳引機動力牽引鋼絲繩。但是，鋼絲繩都比較長，如果張力不夠均勻，就必然會導致電梯震蕩，甚至會出現抖動的現象。曳引鋼絲繩出現抖動伴隨著振動，所產生的噪音就會傳遞給導軌，也會傳遞給承重梁，通過承重梁，噪音就會傳遞到房間內。
（二）由于建筑結構設計問題而產生的噪音
建筑結構設計中，如果電梯井道所在位置沒有合理設置，比如，電梯的井道與居民的住房只有一墻之隔，不僅墻壁的厚度不夠而無法隔音，而且在墻壁中還會預埋一些空管以備引線之用。當房屋裝修完工后，居民沒有封閉空隙而導致隔音效果不好。當電梯運行的時候，所產生的震動噪音就會通過墻壁的空管而傳入到室內。此外，在電梯井道的上端和下端都沒有設計泄流孔，當電梯處于高速運行狀態的時候，電梯井中的氣體會瞬時壓縮，使得轎廂體運動速度的提升，其與井道之間的縫隙處，氣體可以流動的范圍快速減少，風阻產生，并與轎廂體相互作用，噪因由此而產生。
（三）由于電梯的導軌設計不合理而產生的噪音
電梯的轎廂垂直運動是沿著導軌進行的。如果導軌的垂直度設計存在偏差，導軌之間的距離不符合設計要求，或者存在著導靴和導軌之間所存在的間隙量不符合要求，加之導軌之間連接不夠平整，就會導致轎廂運行中不夠順暢，且會伴隨著振動[3]。
三、電梯運行中的噪音治理措施
（一）強化電梯曳引機的減振效果
為了降低電梯運行中所產生的噪音而對建筑的住戶造成干擾，要對承重梁與曳引機之間所安裝的減振橡膠墊及時更換。可以選擇合適的彈簧減振器，要求減震器為大阻尼、低頻率，以使電梯運行中所產生的噪音不會傳播到房屋內。
從技術的角度而言，如果曳引機為有齒輪的，電梯運行的動力主要是依賴于減速箱，伴隨著蝸輪蝸桿的轉動，就會由于機械運轉而發出噪音。曳引機選擇使用無齒輪的，就避免蝸輪蝸桿轉動而產生噪音。在曳引機與承重梁之間安裝高性能的減震橡膠墊，可以避免電梯運行中由于震動而產生的噪音[4]。當曳引機的抱閘工作中，也會由于間隙不合適而產生噪音。對抱閘的間隙進行調整，可以在一定程度上使得由于振動而產生的噪音減少。
（二）對建筑物的電梯機房和電梯井的井道結構進行改造
在電梯井道的上端和下端都設置泄流孔，以使電梯井中的氣體能夠在電梯高速運行中快速路通。在電梯的機房要安裝上排氣裝置，使電梯高速運行中所形成的氣流能夠快速地從電梯井中排出，以使電梯運行的過程中所產生的噪音有所降低，同時還可以避免廂體的尾部存在渦流而使得電梯運行中所遇到的阻力有所降低。對居民房間與電梯井之間的公共墻中所預埋的管孔，在穿線完畢后，就要進行封孔，還要在井道內墻和電梯機房之間安裝隔音板，以避免噪音傳遞到居民房間內，影響居民的生活質量。
（三）電梯的導軌設計
由于導軌的設計工程中存在著計算誤差，就會使得電梯的轎廂在運行的過程中會有噪音產生。如果噪音為導靴因素所致，就要取締滑動導靴，以滾輪導靴代替，可以避免導靴與導軌之間由于電梯運行而存在摩擦而產生噪音。隨著摩擦的消失，就會降低由于摩擦而引發的噪音。在導軌的連接處要使用超薄墊片將導靴與導軌之間所存在的縫隙填平，以使電梯運行中的噪音降低。
結語：
綜上所述，隨著人們環境保護意識的增強，對噪音污染問題日趨重視。鑒于電梯運行中會由于各種因素的影響而產生噪音，嚴重影響了居民的生活質量，就需要針對電梯運行中所產生噪音問題的原因進行探究，以采取必要的技術處理措施，確保電梯安全穩定地運行，為居民創造良好的居住環境。
參考文獻：
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