何亞東

【摘要】隨著我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑施工技術(shù)的進(jìn)步，建筑結(jié)構(gòu)已由木結(jié)構(gòu)建材發(fā)展成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可增加建筑的穩(wěn)固性和防震性能，增加了建筑物的穩(wěn)定性。而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型運(yùn)用混凝土形式，可增加模型的真實(shí)性，更好的展現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念。且鋼筋混凝土制作的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型易于操作，對(duì)于建筑物的抗壓、防震、防火等性能的檢驗(yàn)更易于操作，且更貼近原建筑物的特性和數(shù)據(jù)分析。本文詳細(xì)闡釋了鋼筋混凝土和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，并對(duì)鋼筋混凝土在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型中的應(yīng)用及意義進(jìn)行了分析介紹。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型；鋼筋混凝土

混凝土建筑結(jié)構(gòu)仿真模型構(gòu)建是一項(xiàng)古老而又新穎的研究課題。在混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)科研究中具有不可替代的作用，也一直是解決工程復(fù)雜問題的重要手段。一方面，模型試驗(yàn)的一些功能逐步被飛速發(fā)展的計(jì)算技術(shù)所取代；另一方面，越來越多新的研究領(lǐng)域需要其來發(fā)揮作用。所以混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型目前仍具有重要的工程實(shí)用價(jià)值，并且具有廣闊的發(fā)展前景。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型概況

模型一般是指按比例制成的小物體，它與另一個(gè)通常是更大的物體在形狀上

精準(zhǔn)的相似，模型的性能在一定程度可以代表或反映與它相似的更大物體的性能。仿照原型結(jié)構(gòu)，按相似理論的基本原則制成的結(jié)構(gòu)模型，它具有原型結(jié)構(gòu)的全部或部分特征。

在建筑工程初期，建筑結(jié)構(gòu)展示大多是實(shí)際結(jié)構(gòu)的縮尺比例的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型。建筑結(jié)構(gòu)模型是介于平面圖紙與實(shí)際立體空間之間的，把兩者有機(jī)的聯(lián)系在一起的，是一種三維的立體模式，建筑模型有助于設(shè)計(jì)創(chuàng)作的推敲，可以直觀地體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，彌補(bǔ)圖紙?jiān)诒憩F(xiàn)上的局限性。它既是設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)過程的一部分，同時(shí)也屬于設(shè)計(jì)的一種表現(xiàn)形式，被廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)、商品房銷售、設(shè)計(jì)投標(biāo)與招商合作等方面。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型以其特有的形象性表現(xiàn)出設(shè)計(jì)方案之空間效果。

建筑設(shè)計(jì)模型的制作流程分為如下幾個(gè)部分：

1.制作前期策劃。根據(jù)甲方提供的平面圖、立面圖、效果圖及模型要求，制定模型制作風(fēng)格。

2.模型報(bào)價(jià)預(yù)算。預(yù)算員根據(jù)、模型比例大小、材料工藝及圖紙深度確定模型收費(fèi)、簽訂制作服務(wù)訂單。

3.制作組織會(huì)審。技術(shù)人員將核對(duì)分析圖紙，確定模型材質(zhì)、處理工藝、制作工期及效果要求。（1）建筑制作進(jìn)程：建筑制作師根據(jù)甲方提供的圖紙施工制作，效果以真實(shí)、美觀為原則。所有建筑均采用AutoCAD繪圖，電腦雕刻機(jī)切割細(xì)部、建筑技師手工粘接的流水線作業(yè)法，既保證了各部件的質(zhì)量又保證了工期。（2）環(huán)境景觀設(shè)計(jì)制作進(jìn)程：總體環(huán)境將由專業(yè)景觀設(shè)計(jì)師進(jìn)行把控。專業(yè)制作人員結(jié)合圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。原則是根據(jù)甲方的設(shè)計(jì)圖紙?jiān)佻F(xiàn)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖。切不可胡亂操作，自由發(fā)揮。同時(shí)使用仿真樹木、小品、雕塑等進(jìn)行點(diǎn)綴，使得整個(gè)景觀部分美觀精致。（3）建筑環(huán)境燈光組裝：燈光系統(tǒng)根據(jù)甲方要求進(jìn)行設(shè)計(jì)制作，體現(xiàn)沙盤的夜景效果。

二、鋼筋混凝土的建筑和建筑模型應(yīng)用

（一）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

除了能合理地利用鋼筋和混凝土兩種材料的特性外還有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.可塑性好：新拌和的混凝土是可塑的，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)制成各種形狀和尺寸的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。

2.體性好：現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體性較好，設(shè)計(jì)合理時(shí)具有良好的抗震、抗爆和抗振動(dòng)的性能。

3.耐久性好：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有很好的耐久性。正常使用條件下不需要經(jīng)常性的保養(yǎng)和維修。

4.耐火性好：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)相比具有較好的耐火性。

5.易于就地取材：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所用比重較大的砂、石材料易于就地取材，且可有效利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢渣有利于保護(hù)環(huán)境。

（二）鋼筋混凝土在建筑和建筑模型使用中應(yīng)注意的問題

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，模板及其支架必須有足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性；支架必須旨在牢固可靠的基礎(chǔ)上，模板內(nèi)必須清洗干凈；幾何尺寸的偏差必須符合規(guī)范要求。模板體系的設(shè)計(jì)和選擇直接決定混凝土的外觀效果，選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮其強(qiáng)度、剛度、可周轉(zhuǎn)次數(shù)及經(jīng)濟(jì)性等。如果在一個(gè)剪力墻結(jié)構(gòu)的工程施工時(shí)，對(duì)拉螺栓的剛度不夠，混凝上剪力墻澆筑完后，就會(huì)產(chǎn)生脹?，F(xiàn)象；另外，設(shè)計(jì)模板時(shí)要考慮到墻、柱混凝土全部測(cè)壓壓力已由對(duì)拉螺栓承擔(dān)。而不應(yīng)考慮側(cè)向支撐桿件對(duì)混凝土側(cè)壓力的承載作用。因?yàn)閭?cè)向支撐桿件一般較長(zhǎng)，受壓后會(huì)產(chǎn)生模板是否因混凝土澆筑而產(chǎn)生變形。

澆筑混凝土前，模板內(nèi)必須清理干凈，特別是墻柱根部模板內(nèi)和梁柱模板交界處易落入雜物，拆模后會(huì)形成空洞、夾渣等。澆筑混凝上前，竹、木制模板必須灑水濕潤(rùn)，否則木制模板會(huì)吸收混凝上內(nèi)的水分，振搗過程中不利于氣泡排出，導(dǎo)致氣泡附著在模板表面，形成蜂窩、麻面、氣孔等。新鋼模使用前，需在版內(nèi)外和周邊刷油，竹膠合板模板可以刷脫模劑。模板清理后，要立即涂刷脫模劑，油性脫模劑涂刷不應(yīng)過后，以免流墜。鋼制模板使用的水性脫模劑或樹脂類脫模劑，應(yīng)與油性脫模劑交替使用，避免長(zhǎng)期使用水性脫模劑造成鋼模板銹蝕。

三、鋼筋混凝土在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型中的應(yīng)用及意義

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型通常是采用與原形結(jié)構(gòu)相同的鋼筋混凝土材料制作而成，模型的幾何形狀和尺寸、邊界條件和外部作用等均必須與原型結(jié)構(gòu)遵循一定的相似定律。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型制作的目的就是將作用在結(jié)構(gòu)原型上的力學(xué)現(xiàn)象縮小到模型上，從模型模擬的與原型相似的物理現(xiàn)象中量測(cè)所需的各項(xiàng)性能，再通過一定的相似關(guān)系反推到原型。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，利用混凝土制作建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型的意義與作用主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1.對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型的混凝土制作性能的研究、設(shè)計(jì)理論的驗(yàn)證及推動(dòng)新的計(jì)算理論的發(fā)展具有一定的科研意義。采用混凝土材料，或者應(yīng)用新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論、優(yōu)化方案及新的施工方法時(shí)，需進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型試驗(yàn)來驗(yàn)證原型結(jié)構(gòu)的工作性能，校核設(shè)計(jì)理論和施工方法的合理性及適用性，充分認(rèn)識(shí)原型結(jié)構(gòu)的受力特性及作用規(guī)律，確保原型結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

2.混凝土制作的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型比原型試驗(yàn)所需費(fèi)用及工作量減低很多，具有經(jīng)濟(jì)性好，針對(duì)性強(qiáng)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的特點(diǎn)。由于按相似比設(shè)計(jì)， 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型的截面尺寸一般比原型結(jié)構(gòu)小幾倍至幾百倍，其材料用量及所受荷載也成比例減小，因此模型制作相對(duì)簡(jiǎn)單，裝拆方便，節(jié)省了材料、勞力及時(shí)間。由于試驗(yàn)?zāi)Ｐ托。话憧稍谠囼?yàn)環(huán)境條件較好的室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，可嚴(yán)格控制主要設(shè)計(jì)參數(shù)，避免外界因素的干擾。另外， 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型上易作改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)的多個(gè)模型對(duì)比試驗(yàn)，達(dá)到不同的試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

3.具有重大意義的建筑物，如三峽工程、小浪底樞紐工程、南水北調(diào)、2008年奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館。通過混凝土制作的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型試驗(yàn)，對(duì)這些關(guān)系國(guó)計(jì)民生的新型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的使用性能有了全面而可靠的把握。一些情況下，混凝土制作的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型不受簡(jiǎn)化假定的影響，考慮的影響因素更多，更能準(zhǔn)確反映原型結(jié)構(gòu)的各種物理現(xiàn)象及規(guī)律。另一方面，由于試驗(yàn)技術(shù)受人為因素的影響較大，采用計(jì)算分析作為試驗(yàn)結(jié)果的校核手段也是必不可少的。

結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，鋼筋混凝土在建筑以及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型中的應(yīng)用廣泛，在逐漸發(fā)展的建筑業(yè)和建筑工藝中，發(fā)展和完善混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型的設(shè)計(jì)理論，探尋科學(xué)合理的混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型技術(shù)是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性研究工作。

參考文獻(xiàn)

[1]王鑫.鋼筋混凝土模型框架振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)分析和抗震性能評(píng)估[D].西安建筑科技大學(xué)，2006.

[2]管俊峰.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)仿真模型試驗(yàn)理論與應(yīng)用研究[D].大連理工大學(xué)，2009.

[3]賀小崗，關(guān)國(guó)雄.鋼筋銷栓模型及其在深梁分析中的應(yīng)用[J].工程力學(xué)，2001，（01）：96-102.