基于鋼筋混凝土下建筑結構設計模型分析

何亞東

【摘要】隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑施工技術的進步，建筑結構已由木結構建材發(fā)展成為鋼筋混凝土結構，鋼筋混凝土結構可增加建筑的穩(wěn)固性和防震性能，增加了建筑物的穩(wěn)定性。而建筑結構設計模型運用混凝土形式，可增加模型的真實性，更好的展現(xiàn)建筑結構設計理念。且鋼筋混凝土制作的建筑結構設計模型易于操作，對于建筑物的抗壓、防震、防火等性能的檢驗更易于操作，且更貼近原建筑物的特性和數據分析。本文詳細闡釋了鋼筋混凝土和建筑結構設計模型，并對鋼筋混凝土在建筑結構設計模型中的應用及意義進行了分析介紹。

【關鍵詞】建筑結構設計模型；鋼筋混凝土

混凝土建筑結構仿真模型構建是一項古老而又新穎的研究課題。在混凝土結構學科研究中具有不可替代的作用，也一直是解決工程復雜問題的重要手段。一方面，模型試驗的一些功能逐步被飛速發(fā)展的計算技術所取代；另一方面，越來越多新的研究領域需要其來發(fā)揮作用。所以混凝土建筑結構設計模型目前仍具有重要的工程實用價值，并且具有廣闊的發(fā)展前景。

一、建筑結構設計模型概況

模型一般是指按比例制成的小物體，它與另一個通常是更大的物體在形狀上

精準的相似，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。仿照原型結構，按相似理論的基本原則制成的結構模型，它具有原型結構的全部或部分特征。

在建筑工程初期，建筑結構展示大多是實際結構的縮尺比例的結構設計模型。建筑結構模型是介于平面圖紙與實際立體空間之間的，把兩者有機的聯(lián)系在一起的，是一種三維的立體模式，建筑模型有助于設計創(chuàng)作的推敲，可以直觀地體現(xiàn)設計意圖，彌補圖紙在表現(xiàn)上的局限性。它既是設計師設計過程的一部分，同時也屬于設計的一種表現(xiàn)形式，被廣泛應用于城市建設、房地產開發(fā)、商品房銷售、設計投標與招商合作等方面。建筑結構設計模型以其特有的形象性表現(xiàn)出設計方案之空間效果。

建筑設計模型的制作流程分為如下幾個部分：

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

2.模型報價預算。預算員根據、模型比例大小、材料工藝及圖紙深度確定模型收費、簽訂制作服務訂單。

3.制作組織會審。技術人員將核對分析圖紙，確定模型材質、處理工藝、制作工期及效果要求。（1）建筑制作進程：建筑制作師根據甲方提供的圖紙施工制作，效果以真實、美觀為原則。所有建筑均采用AutoCAD繪圖，電腦雕刻機切割細部、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量又保證了工期。（2）環(huán)境景觀設計制作進程：總體環(huán)境將由專業(yè)景觀設計師進行把控。專業(yè)制作人員結合圖紙進行設計制作。原則是根據甲方的設計圖紙再現(xiàn)設計師的設計意圖。切不可胡亂操作，自由發(fā)揮。同時使用仿真樹木、小品、雕塑等進行點綴，使得整個景觀部分美觀精致。（3）建筑環(huán)境燈光組裝：燈光系統(tǒng)根據甲方要求進行設計制作，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用

（一）鋼筋混凝土結構的優(yōu)點

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：

1.可塑性好：新拌和的混凝土是可塑的，可根據需要設計制成各種形狀和尺寸的結構或構件。

2.體性好：現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構的整體性較好，設計合理時具有良好的抗震、抗爆和抗振動的性能。

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

4.耐火性好：鋼筋混凝土結構與鋼結構相比具有較好的耐火性。

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

（二）鋼筋混凝土在建筑和建筑模型使用中應注意的問題

根據相關規(guī)定，模板及其支架必須有足夠的剛度、強度和穩(wěn)定性；支架必須旨在牢固可靠的基礎上，模板內必須清洗干凈；幾何尺寸的偏差必須符合規(guī)范要求。模板體系的設計和選擇直接決定混凝土的外觀效果，選擇時應綜合考慮其強度、剛度、可周轉次數及經濟性等。如果在一個剪力墻結構的工程施工時，對拉螺栓的剛度不夠，混凝上剪力墻澆筑完后，就會產生脹模現(xiàn)象；另外，設計模板時要考慮到墻、柱混凝土全部測壓壓力已由對拉螺栓承擔。而不應考慮側向支撐桿件對混凝土側壓力的承載作用。因為側向支撐桿件一般較長，受壓后會產生模板是否因混凝土澆筑而產生變形。

澆筑混凝土前，模板內必須清理干凈，特別是墻柱根部模板內和梁柱模板交界處易落入雜物，拆模后會形成空洞、夾渣等。澆筑混凝上前，竹、木制模板必須灑水濕潤，否則木制模板會吸收混凝上內的水分，振搗過程中不利于氣泡排出，導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，應與油性脫模劑交替使用，避免長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構設計模型中的應用及意義

建筑結構設計模型通常是采用與原形結構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構遵循一定的相似定律。建筑結構設計模型制作的目的就是將作用在結構原型上的力學現(xiàn)象縮小到模型上，從模型模擬的與原型相似的物理現(xiàn)象中量測所需的各項性能，再通過一定的相似關系反推到原型。在實際工程設計中，利用混凝土制作建筑結構設計模型的意義與作用主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1.對于建筑結構設計模型的混凝土制作性能的研究、設計理論的驗證及推動新的計算理論的發(fā)展具有一定的科研意義。采用混凝土材料，或者應用新的結構設計理論、優(yōu)化方案及新的施工方法時，需進行建筑結構設計模型試驗來驗證原型結構的工作性能，校核設計理論和施工方法的合理性及適用性，充分認識原型結構的受力特性及作用規(guī)律，確保原型結構的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

2.混凝土制作的建筑結構設計模型比原型試驗所需費用及工作量減低很多，具有經濟性好，針對性強，數據準確的特點。由于按相似比設計， 建筑結構設計模型的截面尺寸一般比原型結構小幾倍至幾百倍，其材料用量及所受荷載也成比例減小，因此模型制作相對簡單，裝拆方便，節(jié)省了材料、勞力及時間。由于試驗模型小，一般可在試驗環(huán)境條件較好的室內進行試驗，可嚴格控制主要設計參數，避免外界因素的干擾。另外， 建筑結構設計模型上易作改變設計參數的多個模型對比試驗，達到不同的試驗目的。

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、2008年奧運會場館。通過混凝土制作的建筑結構設計模型試驗，對這些關系國計民生的新型復雜結構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構設計模型不受簡化假定的影響，考慮的影響因素更多，更能準確反映原型結構的各種物理現(xiàn)象及規(guī)律。另一方面，由于試驗技術受人為因素的影響較大，采用計算分析作為試驗結果的校核手段也是必不可少的。

結 語

綜上所述，鋼筋混凝土在建筑以及建筑結構設計模型中的應用廣泛，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構設計模型的設計理論，探尋科學合理的混凝土建筑結構設計模型技術是一項重要的基礎性研究工作。

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