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關鍵詞:樁基設計;樁基分類;樁型選擇;樁基承載力計算
Abstract: To determine whether should use pile foundation and rational selection of pile type is the premise of the design and the key of the engineering quality. When using pile foundation ,We should use the advanced, reasonable, and safety pile type combining the engineering geological conditions, the buildings’ characteristics, the surrounding environment, the construction technology level and other factors. This article introduces the classifications of pile foundation, the applicable conditions of various pile types and the bearing capacity calculation of pile foundation, etc.
Keywords: pile foundation design; pile foundation classification; pile type selection; pile foundation bearing capacity calculation
中圖分類號:TU2 文獻標識碼:A文章編號:
0 引言
樁基礎作為深基礎的一種,一般用于軟地基、地表土質松軟承載力達不到要求或要求較高的建筑。樁基可以將上部結構較大的荷載通過樁穿過軟弱土層傳遞到較深的堅硬土層上,以解決淺基礎承載力不足、變形較大等地基問題。當地基上部為堅實土層,其下為軟弱土層時,就不宜采用樁基礎。樁基礎不僅能有效地利用作用于樁尖的地層阻力和樁周土層的摩阻力來支承豎向荷載和上拔力,還能依靠樁側土層的側向阻力支承水平荷載。確定是否應采用樁基和合理選擇樁型是設計的前提和工程質量優劣的關鍵。采用樁基時,還應根據工程地質條件、建(構)筑物特點、周圍環境及施工工藝水平等因素,選用技術先進、經濟合理、安全適用的樁型。本文闡述了樁基礎的分類、各種樁型的適用條件、樁基承載力計算注意事項等,供設計人員參考借鑒。
1 樁基礎的分類
1.1 按承載性狀分類
按承載性狀的不同,可分為摩擦樁和端承樁。在極限承載力狀態下,摩擦樁的樁頂荷載主要由樁側阻力承受,端承樁的樁頂荷載主要由樁端阻力承受。
1.2 按樁身材料分類
按樁身材料的不同,可分為鋼筋混凝土樁、鋼樁等。鋼筋混凝土樁可以預制也可以現澆。鋼樁有鋼管樁和工字形鋼樁。
1.3 按成樁方法分類
按成樁方法的不同,可分為非擠土樁、部分擠土樁和擠土樁。非擠土樁包括泥漿護壁法、干作業法;部分擠土樁是先鉆孔、后打入;擠土樁包括擠土灌注樁(沉管灌注樁)和擠土預制樁(打入或靜壓)。
1.4 按制作工藝分類
按制作工藝的不同,可分為預制樁和灌注樁。預制樁常用的為普通鋼筋混凝土方樁和預應力鋼筋混凝土管樁;灌注樁一般為普通鋼筋混凝土實心樁、圓形截面。
預制樁也稱為打入樁,是在工廠或施工現場預制,采用錘擊法、靜壓法等方法使樁沉入地下。
灌注樁也稱為現澆樁,是直接在設計樁位的地基上成孔,在孔內放置鋼筋籠,再在孔內灌注混凝土而成樁。按成樁工藝不同,灌注樁可分為機械成孔灌注樁和人工挖孔灌注樁,機械成孔灌注樁包括泥漿護壁鉆(沖)孔灌注樁、沉管灌注樁、鉆孔壓漿樁。
2 各種樁型的適用條件
采用樁基時,應根據工程地質條件、建(構)筑物特點、周圍環境及施工工藝水平等因素,選用技術先進、經濟合理、安全適用的樁型。
2.1 預制樁的適用條件
預制樁(包括普通鋼筋混凝土方樁和預應力鋼筋混凝土管樁)適用于持力層層面起伏不大的強風化層、風化殘積土層、砂層及碎石土層,且樁身穿過的土層主要為高、中壓縮性黏性土;不適用于穿越層中存在孤石等障礙物的石灰巖地區、從軟塑層突變到特別堅硬層的巖層地區。
預制樁屬于擠土樁和部分擠土樁;錘擊法成樁時有噪音、對周圍建(構)筑物有影響,目前在城鎮地區限制使用;近年來發展起來的大噸位靜壓力沉樁,是一種無振動、無噪音、效率高的成樁工藝,目前被普遍推廣采用。
2.2 泥漿護壁鉆(沖)孔灌注樁的適用條件
泥漿護壁鉆孔灌注樁是濕作業成孔灌注樁的一種,適用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(礫)石土及風化巖層;以及地質情況復雜,夾層多、風化不均、軟硬變化較大的巖層;如持力層為硬質巖層或地層中夾有大塊石等,則需采用沖孔灌注樁。沖孔灌注樁除適應上述鉆孔灌注樁的地質情況外,還能穿透舊基礎、大孤石等障礙物,但在巖溶發育地區應慎重使用。鉆(沖)孔時需泥漿護壁,對施工現場受限制或對環境保護有特殊要求的,不宜采用。
泥漿護壁鉆(沖)孔灌注樁屬于非擠土樁,施工中無噪音、振動小,對周圍建(構)筑物無影響,可采用的成樁機械種類很多,在工程中應用較廣。
2.3 沉管灌注樁的適用條件
沉管灌注樁適用于粘性土、粉土、淤泥質土、砂土及填土;不適用于厚度較大、靈敏度較高的淤泥和流塑狀態的粘性土等軟弱土層,當遇到土層有較大孤石時,該工藝無法實施,應改用其它工藝。
沉管灌注樁分為錘擊沉管灌注樁和振動沉管灌注樁兩種,利用錘擊打樁設備或振動沉樁設備,將帶有鋼筋混凝土的樁尖(或鋼板靴)或帶有活瓣式樁靴的鋼管沉入土中,造成樁孔,然后放入鋼筋骨架并澆筑混凝土,隨之拔出套管,利用拔管時的振動將混凝土搗實,便形成所需要的灌注樁。與一般鉆孔灌注樁比,沉管灌注樁避免了一般鉆孔灌注樁樁尖浮土造成的樁身下沉、持力不足的問題,同時也有效改善了樁身表面浮漿現象。但是施工質量不易控制,拔管過快容易造成樁身縮頸,而且由于是擠土樁,先期澆注好的樁易受到擠土效應而產生傾斜斷裂甚至錯位。由于施工過程中,錘擊會產生較大噪音,振動會影響周圍建筑物,故不太適合在市區運用。
2.4 鉆孔壓漿樁的適用條件
鉆孔壓漿樁適用于一般地質條件,尤其適用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、流砂、淤泥、礫石、卵石、碎石土等易塌孔的地質條件及風化巖層。
鉆孔壓漿樁具有獨特的成樁工藝和較好的結構性能,發展很快,已在新建、改建和加固工程中廣泛應用,并表現出顯著的經濟效益和社會效益。成樁流程大致為:用長螺旋鉆機鉆孔至設計標高或規定的土層,提出鉆桿,向孔內投放鋼筋籠,然后投入粗粒料,最后多次重復進行高壓注漿,直至孔口冒漿,成樁結束。這種特殊的成樁方法,施工速度快、單樁承載力比其它灌注樁高、單位承載力造價低。目前,這種樁的常用直徑為400~600mm,樁長一般不大于25m.
2.5 人工挖孔灌注樁的適用條件
人工挖孔灌注樁是干作業成孔灌注樁的一種,適用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密實以上的砂土、風化巖層,持力層以上無流動性淤泥土質;不適用于地下水位較高,特別是有承壓水的砂土層、滯水層、厚度較大的高壓縮性淤泥層和流塑淤泥質土層,成孔過程中可能出現流砂、涌水、涌泥的地層不宜采用。
人工挖孔灌注樁施工時必須制定可靠的技術措施和安全措施。人工挖孔成樁效率低,且存在發生人身安全的隱患等原因,目前已較少采用,有的地區已禁用或限制使用。
2.6 鋼樁的適用條件
鋼樁的持力層應為較硬的土層或風化巖層。當場地的硬持力層較深,只能采用超長摩擦樁時,或采用混凝土預制樁或灌注樁又因施工工藝難以保證質量,或為了趕工期,此時可考慮采用鋼樁。鋼樁(包括鋼管樁和工字形鋼樁)鋼樁承載力大、施工方便,但造價較高,一般用于重點工程。
3 樁基承載力計算注意事項
3.1 嵌巖樁中側阻力的作用
對于樁底支承或嵌入在巖層上的嵌巖樁,設計中往往只考慮端阻力而不重視或忽略側阻力在承載力中的比重,有時也是不恰當的。因為即使巖石變形極小,樁身也有壓縮變形,從而引起樁周摩阻力的發揮,而且軟質巖還會有一定的壓縮量。此時側阻力強度可能不大,但總的側阻力值卻不容忽視,特別是長徑比較大的樁。當長徑比較大時,樁的豎向承載力中側阻力將大于端阻力,即使是嵌巖樁,側阻力作用也是不能忽略的,否則會使樁的承載力偏低,從而導致浪費和設計不合理。因此嵌巖樁不一定是端承樁,當其長徑比較大時,其荷載傳遞特點仍屬摩擦樁。
3.2 側阻力的取值
側阻力的取值與成樁工藝密切相關。預制樁在打入成樁過程中,樁的承載力即可預測,不需細究其總承載力中側阻力和端阻力的比重。灌注樁則不同,泥漿護壁鉆(沖)孔灌注樁、沉管灌注樁、鉆孔壓漿樁的側阻力強度是不同的,如設計時應選擇能充分利用側阻力的樁型并慎重確定側阻力強度值。
3.3 關于負摩阻力及其產生條件
作用于樁側的摩擦力方向取決于樁和其周圍地基土側相對位移情況:當樁的沉降大于地基土的沉降時,地基土對樁側表面會產生向上作用的摩擦阻力,這個力對樁起支承作用,稱為正摩阻力,即我們常說的樁側摩阻力;反之,當地基土的沉降大于樁的沉降時,地基土對樁側表面就會產生向下作用的摩擦阻力,這個力稱為負摩阻力。在大多數情況下,樁受到的是正摩阻力作用,只有在樁周地面造成較大沉降的情況下,樁才會受到負摩阻力作用。
規范規定,“在軟土和軟弱地基土層較厚、持力層較好的地基中,樁基計算應考慮路基填土荷載或地下水位下降等因素所引起的負摩阻力的影響”。
3.4 關于樁的承載力
樁的承載力主要取決于兩個因素:一是樁身強度,二是地基對樁的支承能力。從理論上,樁的荷載機理是清楚的,但相應的數學問題是復雜的,既有土壤參數的不確定性,也有復雜的樁土系統的彈塑性問題。因此,不能簡單地將樁的承載力視為側阻力與端阻力的算術疊加。工程實踐中,樁的承載力經過試樁確定是合理的,對于規模較大的重點工程,通過試樁確定單樁承載力,既可以確保設計的合理性和工程的安全性、也可以避免設計上過于保守帶來的不必要浪費。
4 結語
采用樁基時,應根據工程地質條件、建(構)筑物特點、周圍環境及施工工藝水平等因素,選用技術先進、經濟合理、安全適用的樁型。樁基承載力計算時,應考慮多種可能因素對樁基承載力的影響,要正確分析和判斷,確保設計的合理和工程的安全。
參考文獻
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關鍵詞:造型基礎;設計素描;設計基礎
中圖分類號:J03 文獻標識碼:A 文章編號:2095-4115(2013)06-34-2
對于造型基礎的含義有兩個方面的所指,一方面是針對二維空間中對視覺元素的組織、構成、結構,以達到預期一定的視覺方面的整體感覺。另一方面是指物體在三維空間的形狀、體量關系與結構。所以說對于造型的研究和分析能力的訓練,不僅要建立分析和表現三維空間中物體“型”的存在感;還要把物體在二維空間中有“型”向“形”的分析和抽象表現能力作為一項同等重要的能力進行訓練。這里的“型”更注重三維空間中物的體量與結構形態,而“形”更側重物體結構形態在二維畫面上的呈現形式?!霸煨汀迸c“造形”互為因果,都是設計師或藝術家積極創作的過程和最后物化形態。作為設計專業三大基礎板塊之一的造型基礎,在訓練中認識“型”與“形”、抽象與具象的內在關系,把握造型規律,拓展創造性思維和藝術想象力、提高造型藝術的綜合設計能力是其主要任務。
造型基礎的訓練和提高是以素描為基本手段的,而當代的電腦數碼造型也是要以手工造型經驗為基礎的。印象派畫家德加說過:“繪畫拒絕素描的體驗,就意味著他拒絕開始?!睂τ谒囆g設計來說,也可以套用大師的真知灼見:設計拒絕素描的體驗,也就意味著設計拒絕開始。畫家們一方面把素描看做客觀描繪世界所要解決造型的訓練手段,另一方面,素描對于他也是一種獨立的藝術表現手段。對于一位成熟、優秀的設計師,素描對于自身的意義同樣重要。
在電腦美術制作與技術高度發展的今天,有一些初學設計者,甚至從事設計教育的人員,對于素描訓練和設計造型基礎的認識出現了兩種不利于設計基礎教育和長遠發展的觀點。一些人認為素描面對強大的數碼制作和表現手段已經顯得過時,應該減輕在設計基礎訓練的比重,把更多的時間和經歷放在電腦技術和軟件的學習上;在鍵盤和鼠標的啪啪敲擊聲中學習,而不是浪費在鉛筆在紙上沙沙的排線聲中。另一種觀點認為,繪畫是設計的基礎,“會畫畫就會設計”,搞設計必須畫要畫的好,否則就是一個電腦制圖員,失去了設計的藝術性,不會在專業領域走的更遠。
兩種觀點初看似乎都有一定的道理,在各自的立場上都站得住腳,但仔細分析卻有失偏頗,不利于設計的基礎教育和專業的長遠發展。兩種觀點都有因為對設計基礎造型與素描關系的通俗觀念而形成的誤區。首先是對于素描的認識只是一種泛化的舊有觀念的理解,另外是對于設計缺乏深層次的認識,對于設計與現代文化藝術的發展狀況疏于了解。
素描作為設計專業造型基礎的培養和訓練途徑,由于專業的側重點和將來可能從事職業的性質,因此決定了設計素描教學的特征:在分析事物形態的理性分析能力、創造力和設計意圖的視覺表達等方面是為訓練的重點,而對于傳統寫實性素描的要求和素描技巧上不必做過多的強調。設計的素描對象一個是我們的客觀現實世界,就是所謂“物象”;另一個是設計者內心和頭腦中的想象世界,也就是所說的“心象”;這一點上來講和其他的藝術并不矛盾。然而,現代設計的目的不僅僅是反映物質現實世界,更是要順應自然的點示,創造和完善一個理想世界,以此滿足和慰藉我們的精神世界。設計的素描訓練其意義在于:建立一種理性主義的態度;形成對現實世界的認識方式;培養思想意圖的視覺表達能力。
造型基礎是所有視覺藝術的基礎,結合現代設計的專業發展要求和趨勢應運而生的設計素描,保留了傳統寫實素描中有益的成份;融入了現代素描中具象與抽象表現的分析與表現方式;更注重創造力和設計思維的拓展。設計素描作為設計專業造型基礎的訓練和表現方式,是達到培養有堅實造型基礎、符合時代文化潮流的設計人才的必需之路。
計算機進入設計領域已經有近二十年的時間,隨著當代計算機技術和各種設計軟件的不斷開發更新,設計工作依賴計算機的程度越來越高,如圖形繪制、圖像處理、印前設計、3D建模、CAD制圖、動畫、界面設計、空間和建筑設計等等,這些工作中已經到了離不開計算機輔助的程度。由于計算機技術的普及程度的提高,使得設計教育的內容、思想、方法等不同程度的受到沖擊,形成了多方面的困惑。
計算機數碼技術的革新,在很大程度上減輕了設計很大環節的制作工作,尤其是修改的便利、重復勞動的減輕,使得制作者深切感受到數碼技術的力量。計算機特殊的效果處理方面是數碼技術帶來的新的革命,藝術設計的創作視野忽然因為技術的革新寬闊了許多,個人的能力似乎也被放大,工作效率也大幅度得到提高。在當前的這種形式之下,傳統的造型基礎訓練被淡化甚至取消,許多沒有接受過設計基礎教育的人只是通過電腦技術培訓也能完成一定程度的作品制作,而且市場價格低廉,充斥在各個大中小城市的不同設計行業,藝術設計這個行業的專業程度受到了考驗,設計師的基本素質遭到了質疑。
計算機技術的不斷更新給藝術設計的制作帶來了很多便利,數碼造型使得設計過程快捷迅速,但是它卻替代不了傳統的手工造型,因為現在的計算機并不能替代人類的創造性思維和情感感受。到目前為止,我們也沒有看到電腦技術完全取代手工造型的跡象出現。計算機技術的發展雖然帶來了設計的工具性革命,但是卻不能替代人類的創造性思維和感性的認識過程。在藝術設計的造型基礎訓練中,思維的拓展訓練、創造力的培養仍然是設計專業的教學重點。以素描為主要手段的手工造型能力依然在設計造型基礎訓練中據有重要的地位。
就具體的造型訓練而言,學生通過觀察將自然當中的一些形態與形式要素轉化為設計的要素,通過視覺圖像來傳達信息,從事物的形態中獲取深入表象的洞察力。從而超越表面描摹,發現認識形態與功能的潛在聯系,培養自身的觀察解析、設計思維的能力,達到對形態的理性認識與主觀創造。另外,在素描觀察中,近距離的真實面對自然,觸摸、觀察自然萬物,認識各種構成要素,如線條、結構、質感、光色、空間等,用素描的語言設計事物的形狀,強化其形態語言和形式意識。在此基礎上充分發揮想象力,把造型基礎訓練有機的同專業設計聯系在一起。
藝術設計是跨學科的綜合性學科,在設計工作中設計師不僅要獨立思考、默默獨自工作,更多的要與其它設計師和甲方溝通交流。在設計的整個過程中,不管是獨自勾畫草圖還是與他人的溝通中,設計意圖和方案的表達,都要求設計師有很好的造型基礎。
設計的草圖無不體現設計師思想的痕跡,草圖是設計師意圖的視覺化體現,并在草圖中不斷地尋求形態關系的最佳表現。素描草圖的過程也是設計師思考的過程;是貫穿設計的一種語言;表達思想和創意的一個載體。我們可以從勒?柯布西耶、弗蘭克?蓋瑞、尤納?弗蘭德曼等建筑大師的素描草圖中感悟到他們跳躍的思想火花,寥寥數筆中滲透著對體量、結構的深刻理解和準確表現,在大師的筆下草圖與完整的藝術表現合二為一,難以界定。
關 鍵 詞:設計基礎 二維設計基礎 空間拓展
一、基礎課程對于設計專業的重要性
基礎課程作為設計專業的認識觀和方法論,在整個藝術設計教育中的先導作用與重要地位是毋庸置疑的。翻開設計教育史,設計基礎課程始終是一個核心問題,為歷代設計教育者所重視。如1837年倫敦建立的英國第一所現代設計學?!罢O計學?!?,建校初期基礎教學內容限定在臨摹建筑細節和古代器物上,沒有適應設計專業的特色和要求,辦學效果欠佳,被認為是皇家美術學院的預科班。第二任校長戴斯以基礎課程作為突破口進行了改革,取消了人物素描,有效地將設計教育與美術教育分開,取得了成功。對世界設計教育影響深遠的包豪斯也不例外,其基礎課程被認為是最具意義和影響力的,作為“解放學生創造力,培養對自然材料的理解力”的課程被放在極為重要的位置。伊頓、克利、康定斯基、納吉及阿爾柏斯等都在基礎課程的教學上進行了多方面的探索與實踐,創造出各具特色的基礎課程,使設計教育不再作為美術教育的附庸,奠定了藝術教育加技術教育模式的現代藝術設計教育基礎。設計是一門綜合性和邊緣性的學科,基礎是其成長的基石,特別是設計教育步入成熟期的今天,基礎的重要性更是日益凸顯。
二、傳統設計基礎課程概述
長期以來,設計基礎課程形成了一套相對固定的模式:素描(全因素素描、設計素描等)、色彩、三大構成、裝飾基礎、攝影基礎等結構體系,對培養學生的造型觀念、審美意識、設計技巧等基本功發揮了重要作用。然而隨著時代的發展,設計已遠遠超出原有的范疇,形成了一種不斷自我更新的文化形態,這就要求對傳統的設計教育尤其是基礎教學做出新的思考與回應,正如諾貝爾獎得主、美國學者西蒙教授所言,設計教育的內容是多方面的,只有倡導寬口徑、大基礎的教學理念,注重融會貫通,注重創造思維和能力的培養,才能跟上時代的步伐。
三、二維設計基礎概述
二維設計基礎指將既有的形態在二維平面內,按照一定的秩序和法則進行分解、組合,從而構成理想形態的組合形式。作為一門新誕生的基礎課程,二維設計基礎并非僅是名稱上的調整,更是本質和理念上的提升。這一課程構建于現代科技美學基礎之上,融合前衛藝術成果和現代設計精神,指導學生在各種實驗性視覺體驗中探尋各種可能的視覺效果。包括從自然形態到具象形態,再到抽象形態以及組合圖形的概括、提煉和整合的過程,給設計基礎教學注入了新鮮的觀念和要素。二維設計基礎內容寬泛、適用性強,注重全方位多角度訓練學生的創造能力和設計素質,有著廣泛的指導作用,是創造性思維培養的開端。它是一個載體,探索二維空間的視覺文法,集合了造型語言、造型方式、造型心理等多方面的內容,既有基礎訓練的部分,又有應用設計的延伸,使二維設計基礎能夠突破拓展到三維、四維乃至多維設計空間。
四、二維設計基礎的優勢與特質
1.注重知識的系統性和思維的創造性
二維設計基礎是一個系統化的教學體系,注重基礎知識間的延續性和支撐關系,從現有的圖形、自然的事物以及藝術大師的作品中去尋找認識造型的基本方法,將形態創造、色彩運用規律及空間秩序組合等知識系統化,達到掌握視覺設計規律的教學目的。相對于傳統教學模式,更有利于應用型、復合型、創造型設計人才的培養,符合設計學科不斷發展的規律和特點。藝術教育家羅恩菲德指出,“藝術教育的目標是使人在創造過程中,變得更富于創造力,而不管這種創造力將施于何處”,設計教育的目標不是思想靈性的喪失,思維的創造性訓練應貫穿于設計基礎教學的始終。創造性思維是擴散性思維、聚合性思維、直覺性思維與邏輯性思維的統合,二維設計基礎通過空間維度的變化、造型的變形、色彩的表述、元素的集散組合及其他造型要素,對學生的思辨能力和創造能力進行開發,使學生不斷地獲得靈感與頓悟。
2.教學理念的多維性和實驗性
二維設計基礎是以自由表現美為目的的學科,不再僅僅滿足于解決表面形式美感的問題,著眼于包括結構、功能、創意等在內的整體設計內容,并隨著一定的情感或理念的深化,將不可靠的感覺變成理性的視覺法則。將造型研究對象放在一個動態系統中,進行組合意識、空間意識、抽象意識、符號意識、設計意識等多維度的研究。一是精簡,將自然物象簡化,舍棄非本質細節,達到造型的單純化和意象化,再升華到超越自然的意象創造;二是拆解,將自然形態分解為點、線、面、體等視覺造型因素,按新的秩序進行另一次結合和重構;三是變形,想象是創作的源泉,黑格爾說過,“最杰出的藝術本領就是想象”,客觀物象本身包含著“啟發想象”的暗示,把這些根據人的情感變化和想象力發揮獲得的感受來進行夸張變形,能獲得意想不到的藝術表現力和“得意忘形”的效果。二維設計基礎通過優化教學內容和改進教學方法,打破了原有的界限和束縛,為設計基礎教育注入實驗性的新鮮血液,學生不再默默無語、埋頭應付,取而代之的是八仙過海、各顯神通的思維爭論和大膽實驗,使基礎訓練變得活躍而有趣味。創造性靈感往往在實驗摸索中閃現,二維設計基礎讓學生在沒有主題先行的束縛下,對任何一個奇妙或荒誕的觀念進行隨心所欲、天馬行空的實驗,逐漸了解自己,形成個性鮮明的語言方式。
3.課題設計的科學性與綜合性
學生的專業素養并非取決于學校所開設的課程,而在于教學的內容和體系,以及從中獲得的知識與能力。二維設計基礎關注的是教什么、怎么教,全面地掌控課題訓練的對象與范圍。按單元分階段地進行課題設計,構建一系列有機動態的作業內容與形式,注重知識的延續和發展效應。如通過夸張對比、視覺推移、空間錯落、形態組合重疊、具抽象轉化等課題進入實物聯想、科幻構想、異質同構、偷梁換柱等訓練階段,層層深入最終形成綜合案例,避免了以往基礎課程作業的千人一面。同時引導學生大膽運用不同的材料工具和創作手法,如利用數碼相機,采集自然界、生活中各類圖形元素,再通過圖像處理軟件進行創造,尋求多種造型表達的可能性,從而將計算機多媒體技術引入到基礎課程當中。另一方面,不再局限于技術基礎的訓練,還要求體現人文科學的特色和成果,要求學生以文字來表達和梳理自己的設計思維,注重作業內涵的表述和設計說明的撰寫,用圖文并茂的方式來展示自己的創意和觀念,提高對問題的闡述能力和思辨能力。
參考文獻:
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關鍵詞:思維表現;設計藝術;設計素描
一、繪畫素描與設計素描
造型藝術通常被劃分為純藝術和實用藝術兩大體系。如果說繪畫素描是為“純藝術”服務的,那么,設計素描就是為“實用美術”服務的。
繪畫素描,它是繪畫藝術的基礎課,具體表現是從靜物入手,到石膏頭像、胸像、全身像,然后是真人頭像、胸像、全身像,最后是人體課的教學。作業通常采取短期、中期、長期習作相互配合。訓練是以質感、明暗調子、空間感、虛實處理等方面為重點,研究造型的基本規律,畫面以視覺藝術效果為主要目的。這一套有效的、完備的基本功訓練,能為學生對專業方向的學習和創作打下必需的、堅實的基礎。我國20世紀80年代也把它作為工藝美術的基礎造型訓練。
設計素描則是設計藝術的基礎課,具體表現對象重點是靜物(幾何形體、瓶、罐、工業產品等),石膏和真人只是作為造型的輔助教學,更不用進行人體課訓練了。作業通常采取短期、中期為主。訓練是以比例尺度、透視規律、三維空間觀念以及形體的內部結構剖析等方面為重點,它秉承了傳統繪畫素描的藝術精華,目的是一切為了設計的造型訓練。是視覺傳達設計、工業設計、建筑環境藝術設計、動漫設計等各類設計專業的一門重點基礎課程。
二、包豪斯對現代設計基礎教學的影響
首度將設計素描的理論、形式和功能從傳統繪畫素描中劃分出來是1919年人類歷史上第一所里程碑式的設計學校德國包豪斯設計學校的創立,以及瑞士巴塞爾設計學校擬定的《設計素描基礎教學大綱》。包豪斯在培訓第一批現代設計人才時,沒有使用傳統的繪畫素描來作為他們的形象設計基礎。當時的教師伊頓、克利、康定斯基,均屬現代派畫家與造型理論家,強調嚴格的基礎訓練與理論灌輸。對自然與生活的敏感。他們的基礎課程分別是:“自然的分析研究”“造型、空間、運動和透視研究”“分析性繪畫”等等。
西方的繪畫有悠久的歷史,繪畫素描也有很多優秀的、偉大的作品。在20世紀30年代,很多發達國家建立了獨立的設計學院及設計專業,他們受到包豪斯的影響,無一例外都放棄了傳統的繪畫素描而采用包豪斯的設計基礎造型訓練方式,近一個世紀的探索和發展已形成了比較完善的設計學科和設計教育體系,并在設計思維、設計理念及設計實踐上取得了輝煌的成就。在我國,真正現代意義上的設計藝術的發展僅有20多年的歷史。藝術院校設立設計專業時間并不長,基礎教學大都沿用原來繪畫學科的教學程序和教學內容,擔任設計素描基礎的老師幾乎都是受教于藝術院校的繪畫專業,使素描教學這條與母體緊密相連的臍帶從來都不曾被真正割斷,這是目前國內設計學科基礎造型教學的一大特點。
三、領會藝術的思維與表現
世界上極具前衛地位的加利福尼亞藝術學院的研究生說:“花了這么多錢和時間,我們學到了如何思想。”這反映出美國藝術教育的重點是突出觀念和思維,這也是西方現代藝術教育的重點。如何訓練學生學會思想,成為西方現代藝術教育者研究的目標。在這樣的背景下,?90年代開中國藝術教育界也因此開展了系列學術爭鳴。中央美術學院由周至禹教授領軍,率先對本部設計基礎課程進行改革,并已成體系。強調設計的學科特點,圍繞培養學生創意思維組織課程的建設。
眾所周知,無論是國內還是國外,現代的藝術教育――尤其是設計教育,是極其強調“思維訓練”的。而設計基礎課同樣強調“思維”訓練,不同的是根據課程特點,偏重于對“藝術的思維”訓練,而且是在“藝術的表現”過程中去領悟,以達到教學目的。整個過程中“藝術的”這個前綴非常重要,在此過程中,老師對學生審美廣度與深度的引領,很容易讓學生步入一個全新的藝術審美高度,學生對造型以及?技法的理解不再是概念化的,而是個性化的。最終,達到作為藝術設計專業基礎課程教育的全部教學目的。
四、教學的具體內容與方法
1.在“藝術的思維與表現”的體驗過程中,強調藝術審美素養的訓練。審美的覺悟需要通過感官對環境和客體的體驗、思維對視覺的想象,最終由手準確地在載體上表達出來,觀看、想象和構繪三者構成了視覺思維的全過程。根據所授基礎課程的自身特點突破傳統設計基礎教學的單一思路,強調藝術設計基礎教學的藝術與設計雙重性,建立合理的教學目的、課程內容,以及與后續設計課程之間的良好銜接關系。有助于啟發和引導學生創造性理解藝術與設計的關系。在掌握具象和抽象造型規律的基礎之上注重學生的藝術審美素質的培養、藝術視覺思維能力的訓練和藝術語言表現規律的體驗,并通過基礎課學習更深刻的認知和理解造型與色彩之間的高級和諧。最終實現學生藝術視覺洞察力與藝術思維創造力以及藝術語言表現力的和諧進化。
2.從目標式教學轉型為過程性教學,更利于培養學生的藝術理解力、領悟力及藝術個性和創造力。周至禹教授在中央美院設計系實驗教學叢書《過渡――從自然形態到抽象形態》中寫道:“重要的仍然是過渡過程中的思維訓練,用腦畫畫,啟發心智,用創造性的設計思維探索造型要素的各種可能性,其意義甚過了局部作業的完整性。”?
傳統基礎課是目標式教學方式,有礙學生感性認知的發生、發展。另外,主觀心理色彩研究是色彩構成教學的重要內容。以往的教學實踐,主要以手繪形式表現“色彩聯想”和“采集重構”作業。其訓練的單一性很難完成學生對色彩的真實感受和更高級透徹的理解。而“藝術的思維與表現”看重教學中的過程,對學生藝術審美素質和表現能力的培養,是通過啟發視覺洞察力、開拓視覺思維想象力、體悟藝術表現語言這些階段過程性課題實現的。異是萌發學生藝術個性和藝術創造力的原動力,過程性教學,更利于培養學生的藝術個性及創造力。
顯然,培養學生的個性表現力、創新能力、及較高的文化藝術素養、社會責任感,是設計專業基礎教學的最終目的。
結語
藝術設計的基礎訓練離不開扎實的素描功底,這是無可非議的,但以純藝術的繪畫性素描觀念指導設計專業的基礎訓練是不科學的。采用什么方式進行基礎訓練卻是需要討論研究的,設計基礎素描的教學必須考慮設計專業的特殊性并與其他專業訓練想結合,才能取得切實的效果。設計的造型基礎要跟著設計的需要走,設計變了,設計的造型基礎也要隨之而變,設計的造型基礎教學也得隨之而改變。
參考文獻:
關鍵詞:墻下條形基礎條形基礎寬度 條形基礎修正
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
六層以下住宅結構目前廣泛采用的磚混結構型式,條形基礎。設計人員往往認為其結構型式簡單,重視不夠,尤其對基礎設計沒有足夠的重視,往往會引起建筑物沉降過大或不均勻沉降,甚至開裂等一系列問題。這些問題必須引起設計人員重視,認真學習規范才能夠得以避免。下面就磚混結構的條形基礎作如下的分析。
條形基礎分為墻下和柱下條形基礎,墻下條形基礎是擋土墻下或六層以下的磚混結構常用的基礎形式,其橫剖面可以是矩形或筑成臺階形。有時為了增強橋柱下基礎的承載能力,將同一排若干個柱子的基礎聯合起來,也就成為柱下條形基礎。
條形基礎的適用范圍:由于條形基礎具有抗彎剛度較大,調整不均勻沉降能力較強,且有能將所承受的集中柱荷載較均勻地分布到整個基底面積上的優點, 因此可適用以下范圍:1)當地基較軟弱,承載力較低,而荷載較大時,或地基壓縮性不均勻時;2)當采用單獨基礎所需底面積由于鄰近建筑物或構筑物基礎的限制而無法擴展時;3)各柱荷載差異過大,采用單獨基礎會引起基礎之間較大的相對沉降差異時;4)當上部結構對基礎沉降較敏感,有可能產生較大的次應力或影響使用功能時。
但就我目前進行的結構設計計算中,大部分結構的基礎均采用墻下條形基礎,下面就我在設計當中遇到的一些問題加以概括討論,為以后更科學的設計計算提供一些方便。
設計中,墻下條形基礎通??梢圆捎脙煞N型式:無筋條形基礎和鋼筋混凝土條形基礎。其中不配筋基礎材料具有較好的抗壓性能,但是抗拉、抗剪強度都不高,設計時必須保證其拉應力和剪應力不超過相應的材料強度設計值。目前多層砌體結構當基礎寬度不大于2.5m時,通常采用該基礎形式。鋼筋混凝土條形基礎的抗彎和抗剪性能良好,所以其多應用在豎向荷載較大、地基不高以及受由水平方向的力及力矩的情況下。本文中,針對無筋條形基礎在非抗震情況下進行具體的分析討論。
一、基礎埋深的確定
條形基礎設計,首先要對基礎埋深進行確定,有關基礎埋深選擇是在滿足地基穩定和變形的前提下,基礎盡量淺埋。并且在設計時也需要注意的是除巖石基礎外,基礎埋深也不宜小于0.5m。其具體埋深應該有下列條件確定: 1)建筑物有沒有地下室、設備基礎和地下設施;2)作用在地基上的荷載的大小和性質;3)建筑物所建地點的地質條件和水文條件;4)相鄰建筑物的基礎埋深:5)地基土凍脹和融陷的影響等條件。
基礎地面寬度的確定
1、條形基礎寬度的計算
在確定基礎埋深后,條形基礎最重要的是條形基礎的寬度計算。當采用墻下條形無筋基礎時,條形基礎一般采用對稱形式,使基礎底面積形心與荷載作用線位于同一垂線上,以避免基礎發生傾斜。
且滿足1)
其中——相應于荷載效應標準組合時,基礎底面處的平均壓力值(KPa)
——修正后的地基承載力特征值(KPa)
這時基礎截面的面積
(1)
當條形基礎長度方向上取單位長度時,基礎寬度
(2)
其中:——基礎及其上覆土的混合重度,一般可近似取為20KN/:地下水位以下取浮重度。
d——基礎埋深(m)
——單位長度上上部結構傳至基礎頂面處豎向力值(KN)單位長度豎向力為KN/m。
圖1 無筋條形基礎剖面圖
條形基礎考慮交叉處的影響基礎寬度的計算
上面這種計算方法可以大概估算出條形基礎的寬度,這種設計計算方法雖然方便簡單,也存在一些問題,主要就是基礎縱橫交叉連接處底面積重疊,當地基承載力較低,基礎寬度較大時,問題將是更加突出,用上述的方法確定的基礎寬度所構成的基礎底面積將小于實際所需的基底面積。所以墻下條形基礎在面積相交處,應扣除其重疊的面積,采用以下的步驟進行條形基礎寬度的計算:
(1)求深寬修正后地基承載力標準值fa;
(2)確定各道墻的計算長度Li及墻上線荷載Nki;
(3)由式(3)求出比例系數Ki;
式中: Nki −相應于荷載效應標準組合時,第i道墻在室內地面處豎向線荷載;
Li − 第i 道墻的墻長,即計算墻段兩端交叉點之間的距離;
Bi −第i 道墻下基礎的寬度;
n − 墻段的道數之和;
j − 與第i 道墻兩端相交的墻號(不含轉角情況),不重復計入;
d-基礎埋深;
γ-基礎及基礎以上土的平均重度。
例題:平面圖詳下圖,基本數據為:N1=200kN/m,fa=160kN/m2,γ=18kN/m3,d=2.0m。計算結果見表1-1。
表1-1
通過上面的算例分析可以得出,不扣除基礎相交處重疊面積,所計算出的基礎寬度將小于實際所需的基底寬度,因此在結構設計中,要注意交叉點面積重疊問題。
三、基礎截面高寬的確定
基礎截面應滿足一定的高寬,以滿足基礎截面抗剪承載力的要求。
由于無筋條形基礎的抗剪和抗拉抗載承載力都不高,因此,為滿足截面抗拉和抗剪應力不超過相應材料強度設計值,
基礎截面的高度按下列條件決定
(6)
圖5:基礎截面高度示意圖
其階高寬比的允許值,應按照選取的材料依據《建筑地基基礎設計規范》(GB5007-2011)表8.1.1進行確定。
結論
無筋條形基礎設計雖然簡單,但是必須要注意關鍵部分的驗算設計,否則不但會造成關鍵部位的承載力不足,還會造成不必要的材料浪費。
參考文獻
1. 基礎必須具有足夠埋深以防止擴展基礎和筏板基礎以下土體的側向擠壓出。在實際工程中筆者就曾經遇到過在基礎開挖時,相鄰場地已建建筑物基礎之間距離太近,不符合《GB50007-2011》7.3.3相鄰基礎凈距要求,施工以及監理方都沒有考慮適當的保護措施,當新建建筑物基坑開始開挖,不出意外在已建建筑物的墻體,樓板出現了新生裂縫,數目之多讓其業主大驚,后來進行結構加固,后期所增加的費用遠大于前期進行開挖基礎所需要的保護措施費用;
2. 基礎的埋深應位于季節性體積變化帶的土層下,體積變化可由凍結,融化以及植物生長引起,當然也不要忽視膨脹土的影響,區域中的土體在吸收大量潮氣后使土體隆起,并造成其上基礎的上抬,最終影響整個結構體系,所以在《GB 50007-2011》5.18條規定了基礎的最小埋置深度,這點很有必要;
3. 基礎驗算除了滿足抗壓強度要求外,基礎體系還必須滿足抗傾覆、抗滑移和抗浮穩定性要求;
4. 要確?;A施工的場地無有害的物質,像在海洋或河流這些環境中存在化學物質可腐蝕金屬樁,破壞鋼樁,有些甚至引起砼基礎中水泥發生不利的化學反應,但如果不可避免,那就需要對基礎體系采取措施來防止土體中的有害物質對材料的侵蝕和破壞;
5. 基礎設計方案要對現有的施工是可行的,像某些工程甲方為了不想打樁,強行要求基礎采用換填墊層法用砂石墊層進行回填,但砂石墊層底面寬度需要滿足一個壓力擴散角的要求,在很多情況下現場基礎根本無法施工。所以對于某些獨一無二的工程若無以前的經驗借鑒,需要相關部門密切配合,達到預期的效果。
6. 基礎和場地建設必須要符合當地的環境標準,這包括必須明確建筑物是否有可能會通過與地基的接觸而被危險物質所污染(例如甲烷氣體),同樣一些有工藝流程廠房由于生產工藝中出現一些對廠房建筑材料有危害的氣體,在實際設計過程中,也要考慮這些因素。
除卻以上因素外,在設計過程中,基礎構件的尺寸必須既要保證基底壓力處于安全的應力水平,又要將沉降控制在容許的范圍內,在實際工程中,絕大多數建筑物(堤壩類型除外)并非因為地基承載力不足而破壞,更多的由于沉降不均勻或沉降過大導致建筑物損壞,也有些是由于后期基礎土體的可變性以及人為因素導致的土體運動(如上海市閔行區蓮花南路蓮花河畔小區一幢在建13層樓房,就是由于施工單位的失誤,讓大樓兩側的壓力差導致土體產生水平位移,而過大的水平力超過了樁基的抗側能力,導致房屋傾倒)。
基礎的實際沉降量與設計人員計算的數據完全吻合不太可能,對于建造于砂土、斜坡或粘土地基(其總沉降量由瞬時沉降和長期的固結沉降組成)之上的基礎尤其如此。由于土體具有過大的非均質性,所以對其所做的沉降預測不可能非常準確,但實際希望設計的場地基礎具有95%~98%可靠度,以使設計基礎的沉降量與該建筑物容許沉降量約±20%以內。現場施工方法也可能對沉降量的大小產生重要影響。大多數基礎需要進行一定量的土方開挖,若土體可以自承,則基礎的周邊通常開挖稍大一些(以便采用機械開挖設備),而將開挖后的基坑壁作為模板;若土體不能自承,則基礎的周邊必須開挖更大一些,以便設置模板。無論是上述兩種情況中的哪一種,基礎以下的土體都必須壓實。壓實的效果取決于壓實工具和壓實能量。經過壓實后,土體的狀態可以有效改善(密度,表觀超固結和剛度增加等等)。經過精心施工(在土料和壓實兩方面都采用質量控制)的填土往往可以形成比原有土層更好的地基基礎,但是要注意有時候未加質量控制的填土,容易形成以一個硬殼層上覆于0.5M~1M甚至更厚的松散填土之上的情況,這是由于僅對最后一層填土進行了壓實,或是由于施工每層填土的鋪設厚度過大,無法以現有設備壓實。
目前使基礎設計大為復雜化的另一個主要因素在于用于設計的基礎土體參數是在工程開始之前得到的,之后當基礎坐落于基礎土體之上(或之內)時,基礎土體的性質可能與原始狀態相比發生了相當大的改變,其原因在于施工過程或基礎的設置,即地基土體可能被開挖或被置換壓實,開挖過程的卸載亦可使下面的土體產生膨脹。上述任一過程都可使得原先估算的土體強度參數發生改變。由于在荷載,土體性質和對土體可變性以及其他因素方面存在著各種不確定因素,通常實際基礎設計過程中必采取一定的安全儲備,這種安全儲備在某種程度上不是浪費,反而是使投資得到更為可靠的回報。但是有些甲方為了滿足利益上的要求,要求設計人員盡可能減少工程造價,更甚要求本該進行樁基設計的,卻將建筑物建造于填土場地上,這些場地可能是衛生填埋場,或是按照工程標準施工的填土。對于建造在填土上的大多數基礎而言,一般必須利用穿越填土層、由耐腐蝕材料(通常為混凝土)制成的樁或沉井來支撐荷載;同時基礎必須埋置于凍結線以下(為了防止可能發生凍脹隆起以及土層交替凍融現像,會使土體趨向于保持在沒有固結的或松散的狀態)。
成立于1919年德國的魏瑪包豪斯學院,是現代設計的發源地。包豪斯學院對世界現代設計的發展有著重要影響,它也是世界上第一所完全為現代設計教育發展而建立的學院。其中“藝術與技術的統一”的設計理念,開創了獨立于專業設計的設計基礎課程,而這門課程主要是訓練學生努力尋求和探索新的造型方法和理念。這種設計理念深深地影響著現代設計和設計教育?,F代設計教育中的“基礎課”,是從包豪斯學院有關課程延續而來的。包豪斯基礎課程學科的設置,體現了藝術設計的各個方面的嚴謹,通過對點、線、面、體等抽象藝術元素進行研究,在抽象的形、色、質的造型。包豪斯基礎課的發展可以分成兩個階段,第一階段約翰•伊頓通過對具象和抽象形態的觀察訓練、及對傳統繪畫進行分析,幫助同學獲得感知、再現、組織、想象等全方位的形態認識、視覺感受而培養其創作能力。伊頓的課程表面看上去有著固定形態教學框架模式,但對于學生的訓練手段卻是豐富多樣的,不拘泥于限制或特定的表現手法。從不同視覺角度切入以達到教學目的,既有效地激發學生的個性與特點,也有助于保持課程自身的靈活與開放性。就像他所說,基礎課程的目的在于“將內心沉睡著的創造潛能激發出來”。第二階段以莫霍利•納吉,約瑟夫•阿爾伯斯為主要代表,傾向于在訓練中引領學生進行更為理性、科學的思考方式上去。訓練的重點在于對新技術、新媒介的探索與把握,目的是“為了發現那些和諧形式的奧秘所在?!?/p>
二、高職藝術設計專業構成基礎教學的現狀
高職學院藝術設計基礎課程不用于專業藝術院校。高職學生沒有任何美術基礎,結構素描構成基礎是引領學生真正踏入藝術設計的必經之路,是今后專業設計課程的基礎學科。專業藝術院校在基礎課的教學更注重理論知識與技法,通過筆者幾年的教學發現,對于高職藝術設計專業的學生,過多的理論知識對于他們是枯燥、乏味、沒有興趣。與此同時,在專業設計課程如廣告設計、包裝設計、裝幀設計、CI設計等教學中,最基礎的構成知識就像是從來沒有學過一樣,運用不到設計中。造成了構成基礎與專業設計課程在互動上出現很多的問題。如何使基礎課程與專業設計課程有效的鏈接與互動,達到教學目的,是專業設計教師們在探討的課題。
三、“構成基礎”教學與“專業設計”教學的互動
筆者根據學院對課程設置的調整,以及幾年的教學經驗積累,在二者的互動有新的探索。高職學院對于構成課程體系由平面構成和色彩構成兩個部分組成,其中平面構成解決二維空間造型,即在長、寬的范圍內的造型問題,其重點是二維平面表現形式美的組織與構成方法;色彩構成解決人在色彩認知和心理感受的前提下,運用色彩要素的搭配獲得審美價值的原理、規律﹑法則和技法等問題。構成基礎是一門實踐性較強的課程,設計思想、方法,決定了其教學效果。進行課程設計時,我們將今后的專業課程融入基礎教學課程中。舉個具體的實例,構成基礎“重復構成”知識點是相同或近似的形態和谷歌連續地、有規律地、有秩序地反復出現,在圖中可以呈現出和諧統一的視覺效果。在作業中,我們以某化妝品粉底液廣告設計為切入點,引導學生運用“重復構成”進行創作。由于媒體的傳播,學生們對于這類廣告見過許多,在創作的思路上比較局限,但是對于“重復”已經有了一定的認識,有的同學是不同瓶子的重復組合,也有用“涂抹”的方式進行重復組合,拼圖的重復組合等等的思路。其中有一個同學的設計思路將基礎課與設計課程結合起來,設計思路——粉底液將女性的肌膚會變得更好,膚色更加均勻,看上去很有活力,于是設計的點是以“雞蛋殼”為基礎元素,通過不同的五個顏色雞蛋殼表現不同顏色的粉底液。在教研活動課程討論的時候,我將這個學生的設計作業做簡單介紹,所有教師對于這種將基礎課程與專業設計課程融合在一起教學方法,很贊成和認可。認為在最初期即大一的第一個學期,建立學生專業的立體的課程思想。明確高職三年要學的各個專業課程,通過構成基礎這門課程,引導學生養成觀察、思考、創新的一種習慣。構成基礎的各個知識點均可以用專業課程內容進行理解,并做成相關的作業。同樣在色彩構成教學中,主要培養學生的色彩感知能力,主要是以廣告設計課程的圖形為主,廣告設計的色彩運用豐富,是培養學生色彩搭配很好的課程之一。
四、“構成基礎”教學與“專業設計”教學互動的重要性
1.有利于“專業設計”課程的基礎教學
專業設計課程教學中,基礎課在前專業課在后,教師在上構成基礎的時候應該使學生明確所有專業設計的學科都是相互關聯,相輔相成的。構成基礎課程是為專業課程最基礎的內容,是創作的切入點,如廣告設計、包裝設計、CI設計中都會運用重復、漸變等的知識。
2.有利于立體思維的建立
新時代的大學生,是具備較高的綜合素質的一代。藝術設計專業的學生更需要,除了有橫向的思維能力,也要養成縱向的立體思維模式。使學生在專業課程學習中,認識到構成基礎學科是所學專業的基礎,比如CI設計,對于標志的設計,可以運用構成基礎原理進行相應的設計;廣告創意課程,可借鑒構成基礎的韻律進行想象,以完成圖形的設計……從各個方面提高學生的立體思維的能力。
3.有利于建立學習興趣
[關鍵詞] 巖溶地區 地質 基礎 穩定性
巖溶是指可溶性巖石,特別是碳酸鹽類巖石(如碳酸鹽巖、硫酸鹽巖等),受含有二氧化碳的流水溶蝕,有時并加以沉積作用而形成的地貌。其表現形式主要有溶洞、溶槽、溶牙、溶溝等,比較多見于我國西南、中南、華東等地區。由于巖溶地區地質的復雜多變性和隱蔽性,在巖溶地區修建橋梁,橋梁應盡量避開巖溶強烈發育地帶,在無法繞避時,巖溶地區墩臺基礎設計應綜合分析鉆探資料,對溶洞進行詳盡的分析,采取相應的處理措施。
1 巖溶地區橋梁基礎地質勘察要求
由于巖溶地質的復雜性,合理的處理措施必須要有詳細準確的地質資料。有效的巖溶地區橋梁基礎處理方法需要的地質資料,包括巖溶的發育情況、基本形態、規模大小,洞穴頂板巖層厚度和完整性,以及洞內充填物形狀。
1.1 初測階段的地質勘察
傳統的地質鉆探方法在巖溶發育地區鉆探取樣所揭示的地質條件不能完全反映樁位處巖溶、裂隙的發育狀況。因此,在初測階段采用鉆探與物探相結合,了解整個場地的地質情況,初步探明地質異常區域,再與鉆探相結合,合理布置鉆孔,此階段的工作重點是探明巖溶發育程度及分布規律。
1.2 定測階段的地質勘察
在初勘的基礎上,根據橋梁的墩臺布置,進行逐墩勘察鉆探,分析逐墩鉆孔資料中溶洞、溶溝、溶槽以及溶洞裂隙的發育情況,若發現強發育的溶洞,應進行逐樁鉆探,并繪出反映橋梁墩臺位置的橫向地質剖面展示圖。
(1)鉆孔在完整基巖內鉆進不少于5~10m,在該深度內遇到溶洞時鉆孔應穿過溶洞,在洞穴底板完整基巖鉆進不小于5m。
(2)多層溶洞地區,鉆孔穿過多層溶洞后,頂板累計厚度達到5~7m以上時,再往下層的頂板需要鉆進3m以上。
(3)鄰近鉆孔若巖層厚度相差太大或發現有扁平溶洞需進行補鉆。
1.3 施工前的補充鉆探
因巖溶地質的復雜性,巖溶地區的擴大基礎在施工開挖至基底標高后,需在基礎范圍內四角及中心深約5m的范圍內探明基礎以下是否有溶洞存在。
2 巖溶洞穴的穩定性評價
巖溶洞穴其頂板常因失去穩定而坍塌。頂板坍塌突然,時間短暫。一旦發生,造成的后果是相當嚴重的,對橋梁基礎的安全可構成嚴重危害,因此如何評價頂板穩定性問題是巖溶地區工程建設中的關鍵性問題。
根據我國在巖溶地區工程建設中處理基巖洞穴頂板的實踐經驗認為,評價洞穴穩定性必須分析兩個因素:一是內在因素,包括洞穴頂板的厚度、跨度及形態、巖層產狀、節理裂隙狀況,以及巖石的物理力學指標等。二是外在因素,包括受載狀況(時間長短、荷載大小、動載或靜載),巖石含水量及溫度變化影響,以及洞內水流搬運的機械破壞作用。此外,洞穴的坍塌有一個發展變化的過程。以水平頂板為例,開始頂板在靜載作用下,產生初始應力,處于變形階段;變形過大,頂板拉裂,處于松動階段;繼而逐步坍塌,處于塌落階段;塌落成拱形后,頂板可以自承其上的壓力,而趨于穩定,是成拱階段。因此,評價洞穴穩定問題是一個復雜的問題。影響巖溶洞穴頂板穩定的主要因素有四個:頂板的完整程度、洞頂板的形狀(水平或拱形)、頂板厚度及建筑物跨過溶洞的長度。關于溶洞頂板厚度的驗算,包括抗彎驗算、抗剪驗算法、極限平衡法、厚跨比法以及利用頂板坍塌物填塞溶洞來估算完整頂板和不完整頂板的安全厚度。
2.1 按梁板受力情況估算頂板安全厚度
當溶洞頂板和巖層比較完整,層理又較厚,強度較高,洞跨較大,彎矩是主要控制條件時,可按梁板受力情況計算H,所得H再加適當的安全系數即為頂板的安全厚度。
式中:[σ]――巖體的允許抗彎強度(石灰巖一般為其允許抗壓強度的1/8),kPa;
b――橋梁基礎的影響寬度,m;
M――彎矩,kN•m。根據頂板巖石的完整性,分別按簡支梁、懸臂梁和固定梁三種情況計算:當頂板跨中有裂隙,兩支座處巖石堅固時,按懸臂梁計算端部所受彎矩;當頂板較完整,但兩端支座處巖層有裂隙與洞壁不成整體,按簡支梁計算彎矩;當頂板和洞壁巖層均完整,可按兩端固定梁計算彎矩。
Q――支座處的剪力,kN;
τ――巖體的計算抗剪強度(石灰巖一般為其允許抗壓強度的1/12),kPa;
2.2 利用頂板坍塌物填塞溶洞估算頂板安全厚度
溶洞頂板坍塌后,塌落體體積會增大,當塌落到一定高度H時,洞體就自行填滿,無需再考慮其對地基的影響,塌落高度再加適當的安全系數便為頂板的安全厚度。此種方法適用于頂板巖層風化嚴重、裂隙發育、有坍塌的可能性。
式中:V――可能坍塌巖體體積,m3;V0――溶洞體積,m3;K――巖石的脹余系數,一般石炭巖K=1.2。
2.3 利用剪切概念估算頂板安全厚度
當溶洞頂板巖層完整,層理較厚,巖體強度高但洞跨較小時(小于3倍樁徑),剪力是主要控制條件??砂词芗粲嬎沩敯搴穸取8鶕O限平衡條件計算公式: T≥P;而T=τ•H•L;得到:
式中:P――溶洞頂板自重、頂板上覆蓋土層的重量和頂板上附加荷載的總和,kN;Q2――橋基范圍內的頂板抗剪力,kN;L――溶洞的平面周長,m。
計算所得H再加適當的安全系數,即為頂板的安全厚度。
2.4 利用厚跨比法判斷頂板安全
根據多年來的調查統計分析及現場試驗:當溶洞頂板為完整頂板時,其頂板的厚度h與基礎跨越溶洞的長度l之比(h/l)大于2時,頂板厚度是安全的。
3 巖溶區橋梁基礎類型
巖溶區橋梁基礎可根據溶洞的埋藏深度、規模、類型和巖石的完整程度選擇不同的基礎類型,一般有明挖基礎和樁基礎。
3.1 明挖基礎
(1)在巖溶埋藏較淺局部有溶溝溶槽,下部已探明無溶洞時采用擴大基礎,并對基底以下溶溝溶槽采取換填片石混凝土或鋼筋混凝土基礎跨越溶溝溶槽等措施。
(2)溶洞落在持力層范圍內,清除溶洞內的填充土,探明以下2.0~3.0m內無溶洞時,視溶洞寬窄分別打入小鋼軌,用與基礎同等級的混凝土回填,設置鋼筋混凝土蓋板或基礎內部加設一層鋼筋網。
(3)對溶洞埋藏不深,洞中有較厚的碎塊石堆積物,可采用壓漿的方法使其固結。
(4)溶洞若在基底設計高程附近或以上時,可采取換填方法處理,并要符合下式要求:
H≥(Q/[σ]-b)/2tgβ
式中:H――換填層厚度,m;
Q――換算荷載,kN/m;
β――換填材料的壓力分布角,度;
[σ]――溶洞充填物的基本承載力,kPa;
b――換填材料頂面寬度(基礎側面加0.3m),m。
同時,要求換填厚度不得小于2m,基底至換填層底部距離要大于2倍凍結深度。
3.2 樁基礎
樁基礎是巖溶地區最常見的橋梁基礎形式。當橋梁地基上的溶洞較大,埋藏較深,但又不滿足頂板厚度檢算要求時,或當巖面溶蝕高差大于1m或溶洞洞穴平面、剖面尺寸大于1m者,可溶性巖層埋深在8m以上,基底巖層部分缺角且無法嵌補,明挖或水下施工壓漿有困難等情況均可采用樁基礎處理。
3.2.1 溶洞頂板很薄,而溶洞內的底面很深,且洞內填充土屬于密實穩定,具有足夠強度,則樁底可穿過溶洞的頂板置于溶洞內的填充土層內,而不置于溶洞的底板上時,可按摩擦樁進行設計。
3.2.2 當樁基穿過多層巖溶層支立于堅固的巖層上時,不應考慮多層巖溶層對樁側起摩阻作用,因為巖溶層與樁側之間的摩阻作用,在本質上不同于一般土與樁側之間的摩阻作用。可采取隔離措施,將多層巖溶層與樁壁之間分隔開,使樁基承受的軸向荷載全部作用于樁底的堅固巖層上,按柱樁設計。
3.2.3 對于樁尖下伏溶洞,是采取穿過溶洞還是樁尖立于溶洞頂,須根據檢算和經驗設計。一般情況下,若完整基巖頂板厚大于6m且頂板厚與溶洞孔徑之比大于2時,基底以下溶洞可以不處理,否則應采用樁基穿過溶洞。當鉆探深度達到40~50m仍找不到6m以上厚度的頂板時,要求樁側累計頂板厚度不小于5m且樁尖置于下層巖層上,支承頂板厚度不小于3m,嵌入巖層0.5m。在累計巖層頂板厚度時,要考慮鄰近鉆孔的巖層情況,避免將石筍尖當作巖層頂板。
3.2.4 對同一基礎范圍內因溶深高差懸殊,造成長短樁基礎,在荷載作用下,各樁承受彎矩、軸向力、剪力很不均勻。按照巖溶地區樁基設計經驗,樁的最小入土深度(包括嵌固深度),最好不小于3.0m。對于短樁應檢算主拉應力,并根據需要加強配筋。當采用加強樁頂配筋,都不能滿足短樁受力要求時,則以鋼護筒穿過頂部巖層調節短樁的嵌固深度,以改善短樁的受力。
4 結論
4.1 因巖溶地質的復雜性及隱蔽性,探明巖溶的發育程度和巖層強度情況是巖溶地區橋梁基礎設計的重要前提,工程實踐中,可結合多種地質勘探方法進行地質勘察工作,確保地質資料的準確可靠。
4.2 巖溶地區橋梁基礎設計是比較復雜的課題。本文根據巖溶的分布、形態及發育規律,探討了巖溶區橋梁基礎的穩定性評價方法,提出了安全、經濟、可行的處理方案,對巖溶區橋梁基礎的設計具有一定的工程參考意義。
參考文獻
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[2] 鐵道部第二勘察設計院. 巖溶工程地質[M]. 北京:中國鐵道出版社,1984.
[3] 中華人民共和國鐵道部. 鐵路橋涵地基和基礎設計規范[M]. 北京:中國鐵道出版社, 2005.
關鍵詞:內部控制;設計;程序;流程
中圖分類號:F270 文獻標識碼:A 文章編號:1001-828X(2012)11-00-01
內部控制是企業的經營者為維護企業資產和資源完整性,維護會計記錄的正確性和完整性,以及為了達到經營管理效率的提高和經營效果的長期穩定和不斷增長,而構建、實施和完善的一系列制度、組織、流程、方法等。設計和構建內部控制是現代公司治理結構的要求,同時也是現代化管理的需要。政府對內部控制實施的推動加速內部控制的發展,使內部控制發展逐步成為現代管理重要內容之一。
內部控制是對企業的整個經營活動進行監督和控制,對內控的基礎設計應包括內控設計遵循的原則和要求、程序步驟、基本內容。
一、內控設計的原則和要求
1.合法合規性。任何制度的優化前提都應該要合法合規,不僅要符合法律、法規,還要符合相關部門的監管要求。
2.全面性。企業是由一系列相互聯系、相互制約的組成的統一體,企業內部控制是對企業整體層面和各個環節進行監督和控制的全過程。因此在進行內控優化時,管理者需要注意全面性,保證優化的體制涵蓋各個部門,覆蓋各項活動,完善各項流程。
3.重要性。體制的設計在合法和全面的前提下,也應分清主次。重要活動,重點項目,高風險環節重點控制。
4.有效性。為確保內控體系健康運轉,內控體系一經確立,應有一套制度保證其有效運行。
5.成本效益。內控體系若要良好運行,除了制度和環節優化合理外,還應將內控實施的成本控制在合理范圍內,使最小成本能取得最大成效。
6.信息反饋。在控制過程中,控制主體作用于受控系統,但受控系統也有反饋功能。信息反饋原則根據信息反饋的過程,在企業內部嚴格的記錄和報告信息反饋系統,使控制主體能及時了解控制執行過程出現的問題,及時調整和完善內部控制制度。
二、內控設計的程序和措施
優化內部控制的步驟主要有:明確控制目標——評估風險——鑒別控制環節——整合控制流程——確定控制措施。
1.明確控制目標。中小民營企業內部控制制度的制定有利于企業的戰略目標的實現。主要體現在維護財產物資的完整性、保證會計信息的準確性、使經營決策得以貫徹執行、從而使生產經營活動效率性和效果性。
2.評估風險。評估風險是為了鑒別出控制環節或控制點,找出業務活動中阻礙企業實現目標的潛在風險。
3.鑒別控制環節。在管理過程中,控制容易發生偏差的業務環節是實現控制目標的關鍵。對有可能發生錯弊的業務環節一般稱為控制點或者控制環節。根據控制點的作用程度不同,分為關鍵控制點和一般控制點。在業務環節中決定全局成效的控制點為關鍵控制點,相比之下,在業務控制環節只能在局部發揮作用,影響特點范圍的控制點定位為一般控制點。但需要注意的是,一般控制點和關鍵控制點是可以相互轉化的。
4.整合控制流程??刂屏鞒讨饕怯锌刂泣c組成,它與企業的業務流程相吻合。它是某項業務活動的基本控制步驟和相應環節。但當控制流程出現不足或者企業采用新的管理方法或者手段時,需要根據控制的目標和原則對控制流程進行整合。
5.確定控制措施。在企業中由于控制的業務存在著不同,為達到的控制目標各異,與之相對應的控制技術和手段又存在區別,為提前預防和及時發現錯弊,應該根據控制目標和對象在控制點設置相應的控制技術和手段即采取一定有效的控制措施。
三、內部控制的基本內容
企業的供、產、銷、人、財、物是企業管理的重要內容。企業的內部控制系統的對象應包括采購業務、銷售業務、成本費用、存貨、固定資產、貨幣資金、投資和融資業務。
1.采購業務在設計過程中應達到以下要求:(1)采購計劃與生產、銷售計劃要求一致,嚴格按照采購計劃進行;(2)物資驗收規范,保證賬面數與實際數一致;(3)應付賬款定期核對,保證其真實存在;(4)有效監督各種采購的折扣和折讓,避免公飽私囊。
2.銷售業務在設計過程中應到達以下控制要求:(1)規范銷售行為,保證銷售收入的真實完整;(2)信用管理到位,應收賬款真實,減少壞賬損失;(3)銷售發貨真實,銷貨退回合理,處理及時;(4)銷售折扣恰當處理,保證銷售貨款及時足額收回。
3.成本費用控制設計中,為保證預算目標的實現,應達到以下幾點要求:(1)預算合理,指標分解,落實到位;(2)成本核算方法合理,細化真實核算;(3)加強日常核算,標準規范。
4.企業存貨內容復雜,是生產經營的勞動對象或勞動成果,對存貨的內控設計應該做到以下幾點:(1)有效計劃采購,合理庫存,避免存貨積壓;(2)專業化保管;(3)專門倉庫、專人保管,分類擺放,詳細記錄,定期盤點等;(4)存貨計價合理,真實反映資產價值。
5.固定資產具有價值高、使用年限長的特點,固定資產的取得、使用、轉讓清理、報廢處理等是內控重點,在固定資產的設計過程中應注意以下幾點:(1)合理購置固定資產,避免使用效率低下造成資金浪費;(2)確保固定資產的折舊方法和計算數據的正確性;(3)固定資產的計價要規范正確;(4)固定資產專人保管和維護,設有詳細的臺賬和卡片。
6.貨幣資金企業流動性最強的資產,其內部控制主要是錯誤記錄和舞弊行為的發生,其業務內容主要涉及現金的收支業務和銀行往來結算業務。其內容控制應注意以下內容:(1)確保真實記錄,使實際數和賬面數保持一致;(2)保證企業收入準確、足額入賬,防止賬外循環;(3)現金支出手續規范,審批合理,憑證有效;(4)有關印鑒與票據保管職責權限分離。