時(shí)間:2023-03-23 15:13:43
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1研究目的地空間結(jié)構(gòu)的意義
1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
我國在單個(gè)旅游目的地的空間結(jié)構(gòu)研究方面已有較多成果,比如:陸林[2](1996)以安徽黃山、九華山和齊云山為例,闡述了山岳風(fēng)景區(qū)旅游者的空間行為,并應(yīng)用對(duì)比的方法,分析了中國黃山與美國黃石公園旅游者空間行為的共性和個(gè)性。而張捷、都金康、周寅康等[3](1999)以九寨溝及比較風(fēng)景區(qū)為例,用游客距離衰減曲線和多種距離累計(jì)曲線揭示了觀光旅游地客源市場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)整體特征和空間距離分異特征。另外的一些類似研究還包括潘勇[4](1998)對(duì)上海市區(qū)居民旅游強(qiáng)度、頻度分析及旅游行為模式;朱同林[5](1998)對(duì)九華山旅游者的人口學(xué)特征;孫玉貞、馬耀峰等[6](1998)對(duì)昆明市亞太地區(qū)主要旅游客源特征;鄧明艷[7](2000)對(duì)成都旅游市場(chǎng)時(shí)空分布模式等。
在國外,也有一些關(guān)于旅游目的地客源市場(chǎng)的空間分析和測(cè)定文獻(xiàn),主要集中在三個(gè)領(lǐng)域:需求預(yù)測(cè)及其數(shù)學(xué)模型的構(gòu)造;旅游者目的地選擇模型;以及游客流空間結(jié)構(gòu)的研究。在旅游空間模型方面,Wilson[8](1967)對(duì)游客空間分布模型的統(tǒng)計(jì)理論進(jìn)行了研究。Miossec[9](1976)和Gormsen[10](1981)從空間結(jié)構(gòu)和空間動(dòng)力學(xué)角度觀察了目的地旅游演變過程,并將旅游者的行為和類型同旅游者的地理分布模型結(jié)合起來考慮;Lundgren[11](1973)和Britton[12](1980)建立了關(guān)于游客空間分布和旅游業(yè)的核心—邊緣理論模型(core-peripherymodel),他們強(qiáng)調(diào)了邊緣地區(qū)對(duì)核心地區(qū)的依賴。MitchellandLovingood[13](1976)從空間關(guān)系角度論述了城市公共游憩問題。
在前蘇聯(lián),地理學(xué)家們建立了地域游憩系統(tǒng)的概念,來描述旅游空間結(jié)構(gòu)模式(普列奧布拉曾斯基等[14],1982)。日本學(xué)者對(duì)旅游空間結(jié)構(gòu)亦曾加以注意,除野信道[15](1985)在其《觀光社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)》一書中即曾專辟一章“觀光之空間構(gòu)造”討論旅游空間結(jié)構(gòu),但其客源市場(chǎng)主要以國外游客作為樣本群。
1.2研究意義
英國學(xué)者M(jìn)itchell.L.S[16](1985)在《旅游地理學(xué):綜述與展望》中,就已經(jīng)預(yù)測(cè)了美國、加拿大兩國旅游地理學(xué)研究今后的發(fā)展方向,其中一個(gè)重要的方向是空間關(guān)系的研究將會(huì)逐步代替描述性研究(轉(zhuǎn)自李山,中國國家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)空間結(jié)構(gòu)研究,1999)。日本學(xué)者石井英也[17](1988)在《空間時(shí)代觀光旅游地理學(xué)的課題》一文中也提到,日本傳統(tǒng)觀光旅游的一個(gè)重要研究課題是以城市為中心的旅游空間結(jié)構(gòu)研究。因此,本文的研究具有兩方面的意義:從實(shí)踐意義上講,研究4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))的空間結(jié)構(gòu)及其與城市之間的關(guān)系,本質(zhì)上是在探索目的地與客源地的關(guān)系,其結(jié)果不僅可以為首批國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))的客源市場(chǎng)預(yù)測(cè)以及定位提供依據(jù),還可以為其他景區(qū)的“旅游標(biāo)準(zhǔn)化”建設(shè)、新景區(qū)開發(fā)的市場(chǎng)定位提供參考標(biāo)準(zhǔn),為我國旅游業(yè)步入正軌化、規(guī)范化,為旅游區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供了科學(xué)技術(shù)以及理論上的保障;從理論上講,本文雖屬應(yīng)用研究,但通過一定標(biāo)準(zhǔn)的樣本群,定量研究旅游目的地空間結(jié)構(gòu)問題,可以彌補(bǔ)我國在此方面研究的不足,為以后的旅游地理學(xué)空間結(jié)構(gòu)研究發(fā)展提供基礎(chǔ)。
另外,本研究對(duì)國家旅游局制定的《旅游區(qū)(點(diǎn))質(zhì)量等級(jí)的劃分與評(píng)定》,以及以后將要制定的關(guān)于旅游城市的評(píng)優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)、各種旅游示范區(qū)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),提供了由實(shí)踐檢驗(yàn)獲得的論證和建議。
2中國國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))的空間結(jié)構(gòu)分析
2.1國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))空間分布類型的測(cè)定
一般說來,我們可以從地圖上直觀的了解某個(gè)模型的分布狀況,是聚集的,均勻的或隨機(jī)的,但這幾種情況常常會(huì)同時(shí)呈現(xiàn)出來?!耙粋€(gè)能較為準(zhǔn)確并客觀地確定布點(diǎn)格局情況的方法就是最近鄰分析法”[18]。
國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))在宏觀上呈點(diǎn)狀分布,因此可以根據(jù)點(diǎn)狀要素空間分布類型進(jìn)行測(cè)定。最鄰近距離是表示點(diǎn)狀事物在地理空間中相互鄰近程度的地理指標(biāo)。測(cè)出每個(gè)點(diǎn)與其最鄰近點(diǎn)之間的距離r,取這些距離的平均值r,即表示鄰近程度的平均最鄰近距離(簡(jiǎn)稱最鄰近距離)。當(dāng)區(qū)域中的點(diǎn)狀分布為隨機(jī)型(Poisson分布型)時(shí),其理論上的最鄰近距離可用公式表示為:
r[,E]=1/2(n/A)[1/2]=1/2D[1/2](1)其中r[,E]為理論最鄰近距離,A為區(qū)域面積,n為點(diǎn)數(shù),D為點(diǎn)密度。在均勻分布、隨機(jī)分布和凝聚分布三種點(diǎn)狀分布類型中,均勻分布的最鄰近距離最大,隨機(jī)分布次之,凝聚分布最小。
最鄰近點(diǎn)指數(shù)R定義為實(shí)際最鄰近距離與理論最鄰近距離之比:
R=r[,1]/r[,E]=2(D[,r1])[1/2](2)
當(dāng)R為1時(shí),說明點(diǎn)狀分布為隨機(jī)型;當(dāng)R>1時(shí),點(diǎn)狀要素趨于均勻分布;當(dāng)R<1時(shí),點(diǎn)狀要素趨于凝聚分布。
表14A級(jí)景區(qū)在分區(qū)中的集中分布與均勻分布對(duì)比表
Tab.1TheContrastofthecentralizationdistributionandequalitydistributionwith4Atourareasineightzones
附圖
根據(jù)公式(1),計(jì)算出國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))理想隨機(jī)分布的最鄰近距離(中國領(lǐng)土面積按960萬平方公里計(jì))。r[,E]=1/2(n/A)[1/2]=1/2(187/9,600,000)[1/2]≈113(公里)
根據(jù)計(jì)算機(jī)測(cè)量,得到各4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))與其最鄰近的4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))之間的實(shí)際最鄰近直線距離值(i=1-137)(位于同一個(gè)城市及城市郊區(qū)的4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))歸視為1,得到實(shí)際計(jì)算點(diǎn)數(shù)為137個(gè)),由公式(2)求取平均最鄰近距離為74.29公里,小于113公里。
因此,國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))的分布屬于凝聚型。
2.2國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))在區(qū)域空間分布類型的測(cè)定
基尼系數(shù)(Gini)可以用于刻劃空間要素的分布,也可以對(duì)兩個(gè)空間要素的分布進(jìn)行對(duì)比,是地理學(xué)中用來描述離散區(qū)域空間分布的重要方法。理論上,基民系數(shù)介于0和1之間,越大表明集中程度越高。
現(xiàn)將4A級(jí)景區(qū)在全國八個(gè)地理分區(qū)分布的個(gè)數(shù),進(jìn)行基尼系數(shù)分析,從而判斷其在全國大的地理分區(qū)中分布均勻情況。
八個(gè)地理分區(qū)分別是東北區(qū)(東北三省)、華北區(qū)(黃河中下游五省二市)、華中區(qū)(長江中下游六省一市)、華南區(qū)(南部沿海三省一區(qū))、西南區(qū)(西南三省)、青藏區(qū)(青海、)、蒙甘寧區(qū)(北部?jī)?nèi)陸兩區(qū)一省)、新疆區(qū)。
H=-∑P[,i]logP[,i]=1.7801
(P=0.0107,0.0428,…,0.2888)
H[,m]=logN=2.0794(N=8)
G[,ini]=H/H[,m]=0.8561
C=1-G[,ini]=0.1439
所以,基尼系數(shù)(G)是0.8561,分布均勻度(C)為0.1439。結(jié)果表明首批國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))在地理分區(qū)中呈集中分布,且分布的均勻度很低。
3中國國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))與客源市場(chǎng)的空間關(guān)系
3.1與客源市場(chǎng)的不均衡指數(shù)和地理聯(lián)系率
用不均衡指數(shù)和地理聯(lián)系率可以反映旅游區(qū)(點(diǎn))分布(作為旅游目的地)與人口(作為客源市場(chǎng))分布之間的均衡、配合程度。根據(jù)國家旅游局與國家統(tǒng)計(jì)局城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查總隊(duì)、國家統(tǒng)計(jì)局農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查總隊(duì)合作,在全國范圍開展的國內(nèi)旅游調(diào)查結(jié)果表明,2000年我國居民的國內(nèi)旅游中,城鎮(zhèn)居民出游人數(shù)為3.29億人次,出游花費(fèi)為678.56元/人次;農(nóng)民國內(nèi)旅游人次數(shù)為4.15億人次,出游人均花費(fèi)226.50元/人次。雖然從總值上看,農(nóng)民旅游的人次多于城鎮(zhèn)居民,但城鎮(zhèn)居民出游人次率為104.37%,農(nóng)民出游率為43.99%,我國的國內(nèi)旅游仍然可以看作以城鎮(zhèn)居民為主。因此,在本次研究中,仍把城鎮(zhèn)作為主要的旅游客源市場(chǎng)。
現(xiàn)將《中國城市年鑒》[20](2000)中667個(gè)城市的分省統(tǒng)計(jì)非農(nóng)業(yè)人口數(shù),分別設(shè)為P[,1],P[,2],…,P[,31],相對(duì)應(yīng)各省中的4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))的個(gè)數(shù)為N[,1],N[,2],…,N[,31],將分省人口數(shù)和旅游區(qū)(點(diǎn))的個(gè)數(shù)換算成百分比,即:
P‘[,i]=P[,i]/∑P[,i]×100%(3)
N‘[,i]=N[,i]/∑N[,i]×100%(4)P‘[,i]為第i個(gè)省非農(nóng)業(yè)人口占全國非農(nóng)業(yè)人口的百分比,N‘[,i]為第i個(gè)省內(nèi)國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))數(shù)占187家旅游區(qū)(點(diǎn))的百分比。根據(jù)不均衡指數(shù)定義:
I[,d]=1/100∑│N‘[,i]-P‘[,i]│(n=31)(5)
得到不均衡指數(shù)為0.4426。理論上,不均衡指數(shù)介于0到2之間,不均衡指數(shù)越大,表示旅游區(qū)(點(diǎn))分布的不均衡性越大,與城市非農(nóng)業(yè)人口在地域上分布的配合程度越低。
根據(jù)地理聯(lián)系率定義:
G=100-1/2∑│N‘[,i]-P‘[,i]│(n=31)(6)
得到地理聯(lián)系率為77.87。理論上地理聯(lián)系率介于0-100之間,它與不均衡指數(shù)相反,越大則均衡度越高。
以上一組數(shù)據(jù)表明,國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))與城市非農(nóng)業(yè)人口在地域上的分布配合較高,反映了4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))與客源市場(chǎng)(城市)之間的相距程度呈較高水平。
3.2國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))與城市間的“廊道”分析
3.2.1分析方法
旅游者的出游或發(fā)生空間位移,是受多種因素影響和制約的。李山在國家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)的空間結(jié)構(gòu)的研究中指出,這種制約因素“…從力學(xué)的角度可簡(jiǎn)單表述為客源地‘推力’(旅游者的‘出游力’)、目的地的‘拉力’(目的地的‘吸引力’)和客源地與目的地間的‘阻力’(可達(dá)性)。
廊道(Corridor)是景觀生態(tài)學(xué)中用來解釋景觀結(jié)構(gòu)模式的基本要素之一(景觀結(jié)構(gòu)模式包括斑塊Patch、廊道Corridor和基質(zhì)Matrix),這種模式為比較、判別空間要素的結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系提供了“一種通俗、簡(jiǎn)明和可操作的語言”[19]。該語言對(duì)于城鄉(xiāng)規(guī)劃師在規(guī)劃設(shè)計(jì)、空間結(jié)構(gòu)以及模型分析方法中是可以共通使用的。本研究中,主要應(yīng)用該原理定量的研究城市與旅游區(qū)(點(diǎn))之間的數(shù)目、空間關(guān)系。城市作為旅游區(qū)(點(diǎn))的主要客源地,是研究中的重要對(duì)象。在此,客源地(O=Origin)主要指城市,目的地(D=Destination)是國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))。從宏觀角度看,城市和各個(gè)旅游區(qū)(點(diǎn))可以抽象為點(diǎn)狀要素,而它們之間的交通要素可以抽角為線。城市作為對(duì)旅游活動(dòng)的活化“激素”,可以視為“斑塊”,國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))作為城市旅游的活化對(duì)象,可視為“基質(zhì)”,而城市與4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))之間的交通就是“斑塊”與“基質(zhì)”之間的“廊道”。通過定量計(jì)算“廊道”的長度,可以從中發(fā)現(xiàn)首批國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))與中等城市之間的距離關(guān)系,從而得到這些旅游區(qū)(點(diǎn))在中等城市的地域空間上的分布規(guī)律。
“廊道”具有多種形式,如鐵路、公路、航線、水路等。本研究中將城市與4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))的交通距離,作為度量其空間結(jié)構(gòu)的尺度,其中的交通方式主要以鐵路、公路為主,有個(gè)別旅游區(qū)(點(diǎn))使用水路(如重慶奉節(jié)、豐都、巫山小三峽等),計(jì)算時(shí)由海里折合為公里數(shù)。計(jì)算方法如圖1所示。
附圖
圖1國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))與城市之間的距離計(jì)算方法示意圖
Fig.1Thesketchmapofthedistancecalculationbetweennational4Atourareasandthecitiesover200thousandspopulation
國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))A和距其最鄰近的各種規(guī)模的非農(nóng)業(yè)人口20萬以上的城市C之間的距離為S[,1]+S[,2]。
我國的城市劃分標(biāo)準(zhǔn)是人口在20萬以下的城市為“小城市”,20-50萬是“中等城市”,50-200萬的為“大城市”,200萬以上為“特大城市”。該標(biāo)準(zhǔn)中的城市人口是指行政區(qū)范圍的人口,包括了城市中、從事農(nóng)業(yè)活動(dòng)的人口和非農(nóng)人口。本研究中,針對(duì)國內(nèi)主要出游客源為非農(nóng)業(yè)人口,以及為了問題的簡(jiǎn)化,選擇了302個(gè)非農(nóng)人口在20萬以上的城市,作為研究對(duì)象。根據(jù)《中國城市年鑒》(2000)統(tǒng)計(jì),1999年我國非農(nóng)業(yè)人口在200萬人口以上的城市有北京、天津、沈陽、大連、長春、哈爾濱、南京、上海、武漢、廣州、重慶、成都、西安共13個(gè)。100萬人口以上的城市共24個(gè),50萬人口以上的有49個(gè),20萬人口以上的有216個(gè)。
3.2.2分析結(jié)果
在187家國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))中,本身位于20萬以上非農(nóng)業(yè)人口城市的4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))共有83個(gè)。具體分布如表2。
表2位于不同等級(jí)城市中的4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))的個(gè)數(shù)
Tab.2Thenumbersofthenational4Atourareaslocatedindifferentcitygrades
城市規(guī)模(非農(nóng)
業(yè)人口:萬人)20-5050-100100-200200以上
4A級(jí)旅游區(qū)
(點(diǎn))的個(gè)數(shù)16161536
根據(jù)吳必虎、唐俊雅、黃安民等(1997)對(duì)中國城市居民的出游空間進(jìn)行的研究表明,“中國城市居民旅游和休閑出游市場(chǎng)隨距離增加而衰減,其中80%的出游市場(chǎng)集中在距城市500公里以內(nèi)的范圍內(nèi)”[21]。因此可以認(rèn)為,國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))的客源市場(chǎng)約80%集中在距景點(diǎn)500公里以內(nèi)的地區(qū)范圍內(nèi)。在首批國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))中,有9家(云南的麗江玉龍雪山旅游度假區(qū)、中科院林雙版納熱帶植物園,博物館、布達(dá)拉宮、大昭寺、羅布林卡、林芝巴松措旅游區(qū)、甘肅的嘉峪關(guān)文物景區(qū),青海的格爾木昆侖旅游區(qū))在500公里范圍內(nèi)沒有非農(nóng)業(yè)人口在20萬以上的城市。因此,在本次統(tǒng)計(jì)中沒有將其計(jì)算在內(nèi)。
表3131個(gè)旅游區(qū)(點(diǎn))與其周邊最近鄰非農(nóng)業(yè)人口20萬以上城市之間的平均交通距離
Tab.3Thecomparisonofaveragetrafficdistancebetween131tourareasanddifferentsizeofcitiesover200thousandspopulation
城市規(guī)模(非農(nóng)業(yè)
人口:萬人)20-5050-100100-200200以上
平均交通距離
(公里)115.95350.73389.92447.89
4結(jié)論
從國家旅游局頒布的“中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)——旅游區(qū)(點(diǎn))質(zhì)量等級(jí)的劃分與評(píng)定”[22]可以看到,由于本次評(píng)級(jí)制定標(biāo)準(zhǔn)的目的是促進(jìn)全國各旅游區(qū)(點(diǎn))的質(zhì)量、管理水平,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的就多為旅游區(qū)(點(diǎn))建設(shè)的“硬件”條件評(píng)比,比如,旅游區(qū)(點(diǎn))質(zhì)量等級(jí)劃分的依據(jù)有:“服務(wù)質(zhì)量與環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系”、“景觀質(zhì)量評(píng)價(jià)體系”,并要求參考“游客意見評(píng)價(jià)體系”?!胺?wù)質(zhì)量與環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系”包括旅游交通、游覽、旅游安全、衛(wèi)生、通訊、旅游購物、綜合管理、旅游資源與環(huán)境保護(hù)等、八個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目?!熬坝^質(zhì)量評(píng)價(jià)體系”包括資源要素價(jià)值與景觀市場(chǎng)價(jià)值兩大評(píng)價(jià)項(xiàng)目。因此,一些名不見經(jīng)傳的旅游區(qū)(點(diǎn))由于依附于城市或位于城市周邊,“硬件”條件較好,而獲得了4A稱號(hào)。一些國家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū),由于位置偏遠(yuǎn)、交通不夠便捷、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不夠完善,在此次評(píng)價(jià)中落選。對(duì)此,從以上的各項(xiàng)定量分析中,我們可以得到很好的應(yīng)證:
首先,通過空間分布類型和均衡度分析,國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))在全國范圍、全國地理分區(qū)范圍兩種尺度的分布測(cè)量中都呈不均勻分布(凝聚分布);和全國667個(gè)城市的非農(nóng)業(yè)人口分布配合度很好,表明國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))與城市之間在地域上的分布關(guān)系聯(lián)系緊密;
其次,在分析各旅游區(qū)(點(diǎn))與最鄰近的不同規(guī)模的城市之間的距離過程中發(fā)現(xiàn),距離國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))最近的城市規(guī)模有大有小(見表3),雖然總的趨勢(shì)是規(guī)模越大的城市與旅游區(qū)(點(diǎn))之間的平均距離越大,但規(guī)模在50-100萬人口的城市與規(guī)模在100-200萬人口的城市與旅游區(qū)(點(diǎn))之間的平均距離有相似性,與200萬人口以上的特大城市之間的距離差距也不大。與20-50萬的城市距離明顯低于50萬以上的,因此,從另一方面說,由于20-50萬非農(nóng)人口的城市數(shù)量多,分布密集,它們與各旅游區(qū)(點(diǎn))之間的平均距離得到了大大的縮短;
另外,根據(jù)各個(gè)旅游區(qū)(點(diǎn))在全國的分布狀況看,每個(gè)省的首批4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))或者以該省的主要交通(鐵路交通或公路交通)干道為軸線呈線狀分布(如江蘇、陜西、貴州等),或者以省會(huì)城市為中心成組團(tuán)形分布(如浙江、四川、廣東、、新疆等)。這也說明城市會(huì)對(duì)旅游區(qū)(點(diǎn))的基礎(chǔ)設(shè)施、管理水平的高低造成影響;各個(gè)旅游區(qū)(點(diǎn))的交通便捷程度是該次評(píng)價(jià)的重要標(biāo)準(zhǔn)。從總體上講,在187家首批國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))中,就有83家位于中等以上的城市中(見表2),比例占到了44.38%,已經(jīng)說明了這次的質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的參考指數(shù)有一定的特殊規(guī)律性。可以推斷,依賴或靠近于城市的旅游區(qū)(點(diǎn)),由于在交通、衛(wèi)生、管理等方面具有強(qiáng)大的“先天”優(yōu)勢(shì),其服務(wù)、環(huán)境質(zhì)量以及管理水平更易達(dá)標(biāo)。因此,在本次評(píng)價(jià)結(jié)果中,有很多都是現(xiàn)代的城市人文景觀旅游區(qū)(點(diǎn))。也不難推斷,很多沒有入選的著名景區(qū)比如自然資源更為豐富、國內(nèi)外比較著名的風(fēng)景旅游區(qū),在基礎(chǔ)設(shè)施、旅游服務(wù)等“硬件”標(biāo)準(zhǔn)上尚有較大欠缺,國家4A級(jí)旅游區(qū)(點(diǎn))的評(píng)價(jià)對(duì)這些旅游區(qū)(點(diǎn))的“硬件”建設(shè)起了很大的推動(dòng)作用。
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(一)基本假設(shè)FujitaMasahisa和Jacques-FrancoisThisse(2002)綜合了中心-模型和張伯倫關(guān)于中間投入品多樣性的方法構(gòu)建了關(guān)于粘性勞動(dòng)力與區(qū)域?qū)I(yè)化的兩區(qū)域、一種生產(chǎn)要素以及三部門模型。本文的模型基本假設(shè)與之相似。模型中包含兩個(gè)區(qū)域,即城市地區(qū)和城市以外的邊緣地區(qū);一種生產(chǎn)要素:勞動(dòng)力,且勞動(dòng)力是粘性的,其不能在區(qū)域間流動(dòng);經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中有三個(gè)部門:制造業(yè)部門、服務(wù)業(yè)部門和傳統(tǒng)部門,其中服務(wù)業(yè)部門為制造業(yè)部門提供服務(wù)產(chǎn)品。這里假定制造業(yè)部門和傳統(tǒng)部門使用勞動(dòng)力,且勞動(dòng)力在空間上是不流動(dòng)的,所以假定制造業(yè)部門產(chǎn)品是同質(zhì)的,并且假定制造業(yè)部門具有規(guī)模報(bào)酬不變的特征以及完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)。所有勞動(dòng)力的偏好是一致的,可以用(1)式所表示的效用函數(shù)來代表。其中,表示消費(fèi)者效用,代表對(duì)制造業(yè)部門使用低生產(chǎn)率服務(wù)產(chǎn)品而生產(chǎn)的同質(zhì)產(chǎn)品的消費(fèi),代表對(duì)制造業(yè)部門使用高生產(chǎn)率服務(wù)產(chǎn)品而生產(chǎn)的同質(zhì)產(chǎn)品的消費(fèi),A代表對(duì)傳統(tǒng)部門產(chǎn)品的消費(fèi)。,表示在消費(fèi)者總支出額中對(duì)制造業(yè)部門各產(chǎn)品的支出份額,表示對(duì)傳統(tǒng)部門產(chǎn)品的支出份額。與之前的模型不同,本文借鑒了ToshihiroOkubo(2010)關(guān)于企業(yè)異質(zhì)性的研究思路,將服務(wù)業(yè)部門劃分為生產(chǎn)效率不同的異質(zhì)企業(yè)。假定服務(wù)業(yè)部門以規(guī)模收益遞增和壟斷競(jìng)爭(zhēng)為特征,生產(chǎn)多樣化的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)產(chǎn)品,以滿足制造業(yè)部門的服務(wù)需求,其區(qū)際之間交易遵循冰山交易成本,區(qū)內(nèi)交易無交易成本,并且依據(jù)勞動(dòng)生產(chǎn)率的不同而表現(xiàn)出企業(yè)異質(zhì)性特征。為了方便研究,假設(shè)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)部門有兩類生產(chǎn)效率水平不同的企業(yè):一種類型為低生產(chǎn)率水平的企業(yè),需要較多單位的勞動(dòng)力及具有較高的邊際成本,稱其為“”企業(yè);另一種類型為高生產(chǎn)率水平的企業(yè),需要較少單位的勞動(dòng)力及具有較低的邊際成本,稱其為“”企業(yè)。其中,每個(gè)企業(yè)都需要使用一單位資本作為固定資本投入,則現(xiàn)代服務(wù)企業(yè)類型j生產(chǎn)產(chǎn)量需要單位的勞動(dòng)力,其生產(chǎn)函數(shù)如(2)所示。關(guān)于企業(yè)異質(zhì)性的引入,本文假設(shè)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)部門的異質(zhì)性企業(yè)“”和“”的單位投入系數(shù)分別為和,且。每個(gè)區(qū)域在初始均衡條件下?lián)碛邢嗤摹啊逼髽I(yè)和“”企業(yè)分布,和分別表示“”企業(yè)和“”企業(yè)區(qū)域內(nèi)企業(yè)數(shù)量的構(gòu)成,其中,這個(gè)企業(yè)類型的份額表示生產(chǎn)率分布,在Melitz(2003)的研究中是外生給定的。由于每個(gè)區(qū)域的每單位資本與個(gè)體邊際成本有關(guān),因此可用不同企業(yè)單位投入系數(shù)和來測(cè)量。假設(shè)決定企業(yè)異質(zhì)性的成本差異要高于“”企業(yè)和“”企業(yè)的相對(duì)分布比率,具體關(guān)系見(3)式。
(二)消費(fèi)者行為消費(fèi)者效用函數(shù)由柯布道格拉斯效用函數(shù)表示,所有勞動(dòng)力的偏好是一致的,并消費(fèi)同質(zhì)產(chǎn)品。地區(qū)代表性消費(fèi)者效用函數(shù)如(1)式所示。如果為消費(fèi)者收入,是傳統(tǒng)部門產(chǎn)品價(jià)格,而是制造業(yè)部門低端產(chǎn)品的價(jià)格,是制造業(yè)部門高端產(chǎn)品的價(jià)格,則消費(fèi)者的預(yù)算約束為。
二、均衡分析
本文中的模型是在制造業(yè)部門使用服務(wù)部門產(chǎn)品的前提下展開的。當(dāng)使用服務(wù)部門的產(chǎn)品時(shí),制造業(yè)部門之所以在某區(qū)域集聚,是因?yàn)榉?wù)產(chǎn)業(yè)聚集在該區(qū)域,然后吸引制造業(yè)部門區(qū)位選擇至此,而制造業(yè)部門集聚此地,又提供了大量的服務(wù)產(chǎn)品需求,因此又會(huì)吸引大量的服務(wù)業(yè)部門集聚,相互作用,不斷循環(huán)。命題2企業(yè)異質(zhì)性可以作為引起聚集的一種力量,更多的異質(zhì)性企業(yè)更可能導(dǎo)致完全聚集的產(chǎn)生并在一定條件下保持穩(wěn)定。相對(duì)于低效率服務(wù)企業(yè)而言,高效率服務(wù)企業(yè)由于自身單位投入系數(shù)較低而集聚在城市地區(qū)表現(xiàn)出的穩(wěn)定性更高。
三、指標(biāo)選擇與數(shù)據(jù)說明
(一)指標(biāo)選擇通常情況下,經(jīng)濟(jì)活動(dòng)規(guī)模越大,所產(chǎn)生的規(guī)模經(jīng)濟(jì)和外部經(jīng)濟(jì)效應(yīng)就越明顯,也就越能吸引更多的企業(yè)集聚于此。因此,經(jīng)濟(jì)活動(dòng)規(guī)模是衡量一個(gè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。本文將指標(biāo)體系共劃分為兩大類:一類是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平指標(biāo),主要從經(jīng)濟(jì)活動(dòng)規(guī)模來描述;另一類是城市空間結(jié)構(gòu)演變過程中的影響因素指標(biāo),是指影響城市空間結(jié)構(gòu)演變過程中的一些外部因素,主要包括腹地的綜合實(shí)力、貿(mào)易比率、人力資本水平、交通基礎(chǔ)設(shè)施水平、信息基礎(chǔ)設(shè)施水平、制造業(yè)集聚度、服務(wù)業(yè)集聚度、物流業(yè)集聚度以及宏觀稅率水平等指標(biāo)。本文選取的研究對(duì)象是香港,香港以其優(yōu)越的自然條件、自由的市場(chǎng)制度、發(fā)達(dá)的金融和物流服務(wù)以及完善的法律制度,已經(jīng)成為全球公認(rèn)的國際化大都市。香港不但擁有完備的交通基礎(chǔ)設(shè)施以及信息基礎(chǔ)設(shè)施,還提供較為完善的如融資、保險(xiǎn)、經(jīng)紀(jì)、仲裁與法律服務(wù)等中高端服務(wù)業(yè)。此外,很多國際知名的企業(yè)和國際組織總部都選擇在香港經(jīng)營業(yè)務(wù)。因此,選擇香港作為新型城鎮(zhèn)化的代表來分析城市空間結(jié)構(gòu)演變的對(duì)象具有代表性。
(二)數(shù)據(jù)說明鑒于相關(guān)數(shù)據(jù)的可得性和時(shí)間的連續(xù)性,本文采用2001年-2012年香港的季度時(shí)間序列數(shù)據(jù),相關(guān)數(shù)據(jù)來源于2001年12月至2012年12月的《香港統(tǒng)計(jì)月刊》。本文的計(jì)量分析主要使用以下變量,詳細(xì)劃分見表1所示的城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和影響因素的指標(biāo)體系,計(jì)量軟件為Eviews6.0。
四、實(shí)證分析
(一)平穩(wěn)性檢驗(yàn)基于VAR模型要求系統(tǒng)中各變量的平穩(wěn)性要求,本文通過AugmentedDickey-Fuller檢驗(yàn)方法對(duì)時(shí)間序列ftop、gdp、hum、infor、jem、zem、tax、trade、traf、yem進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn),結(jié)果顯示這些時(shí)間序列均為一階差分平穩(wěn)過程,具體見表2所示。
(二)協(xié)整關(guān)系檢驗(yàn)下面采用Johansen最大似然法來對(duì)以服務(wù)企業(yè)機(jī)構(gòu)數(shù)量比重為代表的城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和各演進(jìn)影響因素進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)。如表3所示,根據(jù)LR、FPE、AIC和HQ準(zhǔn)則,確定VAR模型的最大滯后階數(shù)為3階,那么設(shè)定Johansen檢驗(yàn)的滯后期為2。選擇由ftop和gdp、infor、trade、traf、jem、yem構(gòu)成的列向量有確定線性趨勢(shì)且變量之間存在4個(gè)協(xié)整關(guān)系,具體見表4。協(xié)整關(guān)系方程表明在長期均衡關(guān)系中,以服務(wù)企業(yè)機(jī)構(gòu)數(shù)量比重為代表的城市發(fā)展水平與腹地綜合實(shí)力、信息基礎(chǔ)設(shè)施水平、貿(mào)易比率、交通基礎(chǔ)設(shè)施水平、服務(wù)業(yè)集聚度和物流業(yè)集聚度之間存在穩(wěn)定關(guān)系。而人力資本水平和宏觀稅率水平對(duì) 服務(wù)企業(yè)機(jī)構(gòu)數(shù)量比重的影響不具有顯著性,此處暫不考慮這兩種因素的影響。具體而言,腹地綜合實(shí)力和貿(mào)易比率每增長1%分別會(huì)引起城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提高1.09%和1.57%;而信息基礎(chǔ)設(shè)施水平和交通基礎(chǔ)設(shè)施水平在長期內(nèi)對(duì)中心城市表現(xiàn)出負(fù)向作用,即兩個(gè)因素每增長1%會(huì)引起城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平降低1.14%和2.00%;同樣,企業(yè)異質(zhì)性對(duì)中心城市長期發(fā)展的貢獻(xiàn)也較大且均起到了負(fù)向作用,服務(wù)企業(yè)集聚度和物流企業(yè)集聚度的負(fù)向效應(yīng)系數(shù)分別為-1.45和-2.18。
(三)誤差修正模型的估計(jì)基于協(xié)整關(guān)系檢驗(yàn)可知,變量城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平(ftop)與腹地綜合實(shí)力(gdp)、人力資本水平(hum)、信息基礎(chǔ)設(shè)施水平(infor)、貿(mào)易比率(trade)、交通基礎(chǔ)設(shè)施水平(traf)、服務(wù)業(yè)集聚度(jem)、物流業(yè)集聚度(yem)等因素之間存在長期均衡關(guān)系。因此,根據(jù)范曉莉(2012)[15]、郝壽義和范曉莉(2012)[16]的研究方法,在協(xié)整關(guān)系檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步建立中心城市的誤差修正模型,探尋各演進(jìn)影響因素與發(fā)展水平變量之間的短期動(dòng)態(tài)關(guān)系,如式(37)所示。其中,誤差修正項(xiàng)為,誤差修正系數(shù)為-0.04,說明了城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平增長率的誤差修正項(xiàng)具有負(fù)向的修正機(jī)制,即發(fā)展水平增長率對(duì)長期均衡的偏離會(huì)對(duì)短期的發(fā)展水平增長率波動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)向影響,但調(diào)整速度稍慢,不具有顯著性。從ECM模型來看,短期內(nèi)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平除了受自身增長率的影響外,還受到滯后一期的腹地綜合實(shí)力的正向影響和滯后二期的腹地綜合實(shí)力的負(fù)向影響。同時(shí),滯后一期及二期的信息基礎(chǔ)設(shè)施水平和服務(wù)企業(yè)集聚度的增長率對(duì)于發(fā)展水平增長率具有負(fù)向作用。而滯后一期貿(mào)易比率的增長對(duì)發(fā)展水平增長率短期內(nèi)起到正向影響,短期正向效應(yīng)系數(shù)為0.01。而滯后二期的交通基礎(chǔ)設(shè)施水平的增長率對(duì)發(fā)展水平的增長影響也為正,短期效應(yīng)系數(shù)為0.04。此外,滯后一期的物流業(yè)集聚度的提高則對(duì)城市發(fā)展起到了正向效應(yīng)作用。
(四)脈沖響應(yīng)與方差分解1.脈沖響應(yīng)函數(shù)分析脈沖響應(yīng)函數(shù)的結(jié)果顯示,對(duì)于來自于“城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平”自身的沖擊顯著為正,沖擊響應(yīng)在第一期為最大值并逐步下降,在第二期達(dá)到最小值后處于一種波動(dòng)的狀態(tài);對(duì)于來自于“腹地綜合實(shí)力”的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的沖擊響應(yīng)在前五期內(nèi)呈現(xiàn)倒U型的負(fù)向效應(yīng),從第六期呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的正向影響;對(duì)于來自“信息基礎(chǔ)設(shè)施水平”的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的沖擊響應(yīng)顯著為正,從第一期至第五期均呈現(xiàn)穩(wěn)定上升的正向影響趨勢(shì);而對(duì)于來自于“貿(mào)易比率”的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的沖擊是顯著為正的,在前五期呈現(xiàn)倒U型的波動(dòng)狀態(tài)后呈現(xiàn)穩(wěn)定的正向效應(yīng)影響;對(duì)于來自于“交通基礎(chǔ)設(shè)施水平”的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的沖擊響應(yīng)顯著為負(fù),整體呈現(xiàn)先上升后下降的負(fù)向波動(dòng)狀態(tài),且負(fù)向影響力度逐漸減弱;對(duì)于來自于“企業(yè)異質(zhì)性”影響因素的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的沖擊來說,在前二期內(nèi)服務(wù)企業(yè)集聚的貢獻(xiàn)為負(fù),從第三期開始逐漸上升,直至第七期達(dá)到峰值,此后呈現(xiàn)平緩下降的正向影響趨勢(shì)。而來自于“物流企業(yè)集聚”貢獻(xiàn)在前三期內(nèi)影響力度較弱,從第四期開始呈現(xiàn)U字型的負(fù)向影響,從第十五期以后轉(zhuǎn)為穩(wěn)定上升的正向影響趨勢(shì)。綜上所述,在短期內(nèi)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平除了受自身發(fā)展水平的較大影響外,服務(wù)業(yè)集聚度和物流業(yè)集聚度的提高對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平帶來較大的正向沖擊效應(yīng)。而信息基礎(chǔ)設(shè)施水平在短期內(nèi)對(duì)中心城市發(fā)展起到較強(qiáng)的促進(jìn)作用,但長期內(nèi)則表現(xiàn)為抑制作用。此外,貿(mào)易比率在短期內(nèi)對(duì)中心城市的影響較弱,但在長期中表現(xiàn)出較強(qiáng)的正向影響力度;與之類似,腹地綜合實(shí)力也主要在長期內(nèi)利于城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高。2.預(yù)測(cè)方差分解分析在VAR模型的基礎(chǔ)上對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平指標(biāo)的預(yù)測(cè)均方誤差進(jìn)行分解。結(jié)果顯示,短期內(nèi)主要受到城市自身發(fā)展水平的影響,占比為81.36%,同時(shí)還受到服務(wù)業(yè)集聚度、貿(mào)易比率和交通基礎(chǔ)設(shè)施水平高低的影響,占比分別為2.77%。6.46%和8.11%。長期而言,腹地綜合實(shí)力、貿(mào)易比率、服務(wù)業(yè)集聚度是影響中心城市發(fā)展的最重要的因素,影響占比分別為7.39%、11.7%和9.97%,其中服務(wù)業(yè)集聚度的影響力度上升較快。此外,長期內(nèi)交通基礎(chǔ)設(shè)施水平仍發(fā)揮較大的影響作用,影響占比為9.7%,而信息基礎(chǔ)設(shè)施水平和物流業(yè)集聚度的影響力較弱,但也呈現(xiàn)逐步上升的趨勢(shì)。
五、結(jié)論與政策含義
(一)學(xué)生選做大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)的積極性不夠由于大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題開設(shè)時(shí)間較短,學(xué)生對(duì)此課題難易程度的認(rèn)識(shí)有偏差,在畢業(yè)設(shè)計(jì)選題階段,學(xué)生更易于選擇常規(guī)的混凝土框架結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。為提高學(xué)生選做大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)的積極性,對(duì)多屆畢業(yè)生進(jìn)行了深入的調(diào)查分析,現(xiàn)總結(jié)出學(xué)生不愿選做大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要原因如下:(1)與傳統(tǒng)的混凝土框架結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)相比,學(xué)生直觀地認(rèn)為大跨空間結(jié)構(gòu)的建筑造型新穎、奇特,但其結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、多樣,簡(jiǎn)化力學(xué)分析模型困難,結(jié)構(gòu)受力分析難度大,難以應(yīng)用所學(xué)知識(shí)順利完成此類型的畢業(yè)設(shè)計(jì)。(2)由于大跨空間結(jié)構(gòu)的鋼屋蓋需應(yīng)用有限元設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行受力分析,此部分工作量難以在計(jì)算書和圖紙中反映出來,學(xué)生擔(dān)心最終計(jì)算書沒有完全反映出自己的工作量,影響最終答辯成績(jī)。(3)部分學(xué)生認(rèn)為大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要工作是應(yīng)用有限元軟件進(jìn)行鋼屋蓋設(shè)計(jì),而鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論知識(shí)沒有得到有效訓(xùn)練。(4)學(xué)生認(rèn)為大跨空間結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中的應(yīng)用較少,對(duì)以后工程實(shí)踐幫助不大。
(二)題目設(shè)置不當(dāng),難度及工作量過大或過小為使畢業(yè)設(shè)計(jì)選題與目前建筑業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)結(jié)合,學(xué)院鼓勵(lì)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目直接來源于設(shè)計(jì)院的工程實(shí)際,拿來“真題真做”。但是大跨空間結(jié)構(gòu)類型的工程實(shí)踐一般為奧運(yùn)場(chǎng)館、大型會(huì)展中心、劇院、機(jī)場(chǎng)航站樓等大型復(fù)雜建筑工程,若直接“真題真做”,作為本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目其難度及工作量過大。因此,實(shí)際的大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)沒有從設(shè)計(jì)院拿來就“真題真做”,而是選擇性地刪掉一些設(shè)計(jì)內(nèi)容,在此過程中若控制不當(dāng),將導(dǎo)致此類畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的難度及工作量過大或過小。目前,大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容多為大跨度鋼屋蓋的設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)形式為網(wǎng)架或網(wǎng)殼,主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括建筑選型、結(jié)構(gòu)選型、屋蓋(網(wǎng)架或網(wǎng)殼)構(gòu)件設(shè)計(jì)、焊接空心球節(jié)點(diǎn)或螺栓球節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。這類大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目?jī)?nèi)容新、實(shí)踐應(yīng)用廣、實(shí)用價(jià)值高,但是局限于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、知識(shí)結(jié)構(gòu)考察不夠全面、系統(tǒng)綜合性不強(qiáng),且主要計(jì)算工作應(yīng)用工程設(shè)計(jì)軟件完成,工作量難以在計(jì)算書和圖紙中反映出來。實(shí)際中,另一類大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)刪掉的設(shè)計(jì)內(nèi)容較少,接近于“真題真做”,但學(xué)生普遍反映此類畢業(yè)設(shè)計(jì)的難度和工作量過大。通過調(diào)查分析,得知:(1)由于大跨空間結(jié)構(gòu)的建筑造型新穎、奇特,學(xué)生在建筑選型時(shí)耗費(fèi)大量時(shí)間,且后期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案很難滿足前期選擇的建筑造型,因此,學(xué)生返工現(xiàn)象較為普遍,增大了畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作量。(2)為滿足大跨空間結(jié)構(gòu)建筑要求,學(xué)生偏向選用玻璃幕墻體系作為維護(hù)結(jié)構(gòu),但是學(xué)生對(duì)玻璃幕墻及其支撐鋼結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)較為陌生,此部分設(shè)計(jì)難度較大。(3)由于大跨空間結(jié)構(gòu)的受力體系較為復(fù)雜,學(xué)生很難簡(jiǎn)化出合理的力學(xué)分析模型。(4)學(xué)生普遍認(rèn)為鋼柱腳的設(shè)計(jì)難度較大,尤其是對(duì)底板上加勁肋的計(jì)算方法理解困難。
(三)參考資料缺乏,學(xué)生自主查閱資料能力有限由于大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是近幾年新增的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目,往屆學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)成果相對(duì)較少。目前,學(xué)校圖書館及網(wǎng)絡(luò)資源中關(guān)于框架結(jié)構(gòu)和框剪結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)資料較多,而大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)的參考資料匱乏。學(xué)院圖書館的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)圖更新速度太慢,盡管學(xué)院加大了對(duì)圖書和資料的投入力度,但學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)總覺得可利用的設(shè)計(jì)規(guī)范及設(shè)計(jì)手冊(cè)較少,尤其是最近兩三年剛頒布的規(guī)范和規(guī)程。大跨空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能局限于有限的教科書內(nèi)容,需要學(xué)生自主查閱各種現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)圖集及其他工具書等。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中遇到問題,學(xué)生首先想到詢問指導(dǎo)教師某個(gè)系數(shù)的取值,而不是系統(tǒng)地查閱相關(guān)規(guī)范條例的具體內(nèi)容,也不深究其使用條件、使用范圍是否滿足設(shè)計(jì)題目的要求。在標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的選型上更是不問出處,拿來就用。大跨空間鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)較多,其節(jié)點(diǎn)形式要和結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算模型相一致,學(xué)生在這方面的結(jié)合能力也較差。
(四)學(xué)生軟件應(yīng)用能力欠缺為提高學(xué)生的動(dòng)手能力和計(jì)算機(jī)操作能力,學(xué)院提倡學(xué)生在手算基礎(chǔ)上利用計(jì)算軟件進(jìn)行電算,鼓勵(lì)學(xué)生利用C語言或FORTRAN語言對(duì)部分計(jì)算進(jìn)行編程,在計(jì)算中采用表格Excel進(jìn)行重復(fù)計(jì)算以簡(jiǎn)化計(jì)算過程。但從了解的情況看,學(xué)生平時(shí)雖有接觸常用的辦公軟件MicrosoftOffice、繪圖軟件AutoCAD、工程設(shè)計(jì)軟件3D3S等,但是沒有經(jīng)過實(shí)際鍛煉,學(xué)生掌握得并不理想。很多學(xué)生把Office簡(jiǎn)單認(rèn)為就是打字,而Word中的排版、長文檔處理、公式符號(hào)輸入等都不熟悉,對(duì)Office中其他幾個(gè)軟件的了解更少。工程設(shè)計(jì)軟件采用的基本假定和計(jì)算方法與手算的基本假定和計(jì)算方法有所不同,但學(xué)生對(duì)此理解并不深刻。
(五)指導(dǎo)教師缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)工作要求教師具有豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),以指導(dǎo)學(xué)生結(jié)構(gòu)選型、屋蓋(網(wǎng)架或網(wǎng)殼)構(gòu)件設(shè)計(jì)、焊接空心球節(jié)點(diǎn)或螺栓球節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等工作。由于大跨空間構(gòu)的屋蓋結(jié)構(gòu)形態(tài)呈三維狀態(tài),在荷載作用下具有三維受力特性,且構(gòu)件呈空間工作狀態(tài),在屋蓋結(jié)構(gòu)計(jì)算部分需應(yīng)用工程設(shè)計(jì)軟件(如3D3S軟件)。因此,大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)還要求指導(dǎo)教師具有熟練應(yīng)用工程設(shè)計(jì)軟件的能力。但是近年來高校不斷擴(kuò)招并擴(kuò)大教師隊(duì)伍,許多碩士、博士從學(xué)校畢業(yè)就直接進(jìn)入了一線教學(xué)崗位,沒有經(jīng)過工程實(shí)踐鍛煉和系統(tǒng)的崗前培訓(xùn),許多青年教師因缺少畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目設(shè)置、難度及工作量的控制方面都存在較大不足,直接影響了畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。(六)研究生復(fù)試、找工作等占用畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),受到研究生復(fù)試或找工作的影響較為嚴(yán)重。部分優(yōu)秀學(xué)生雖然重視,但精力有限,尤其是達(dá)到研究生復(fù)試分?jǐn)?shù)線的學(xué)生,整日忙于面試、調(diào)劑等事情。部分學(xué)習(xí)認(rèn)真成績(jī)良好的學(xué)生,到5月份才開始應(yīng)付畢業(yè)設(shè)計(jì),導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計(jì)毫無思路,且不熟悉辦公軟件、繪圖軟件、工程設(shè)計(jì)軟件,嚴(yán)重影響畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。畢業(yè)設(shè)計(jì)期間,有些學(xué)生為了參加求職面試、公務(wù)員考試等,頻繁往返與學(xué)校、家和各用人單位。因此,學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)成果不可能做到盡善盡美,就不得不羅列的大量數(shù)據(jù),繪制不算規(guī)范的設(shè)計(jì)圖紙,計(jì)算書表達(dá)也不夠完全和規(guī)范,畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量無法保證。
二、大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)的改進(jìn)措施
(一)大跨空間結(jié)構(gòu)理論教學(xué)方面為提高大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量,學(xué)院現(xiàn)已開設(shè)《空間結(jié)構(gòu)》等相關(guān)課程,但課時(shí)有限,因此要求指導(dǎo)教師應(yīng)深入研究教學(xué)大綱,熟悉培養(yǎng)目標(biāo),精選教學(xué)內(nèi)容,制定合理的教學(xué)計(jì)劃。在理論教學(xué)過程中,一邊進(jìn)行理論知識(shí)學(xué)習(xí),同時(shí)還要安排學(xué)生參觀典型的大跨空間結(jié)構(gòu),實(shí)地講解鋼屋架(網(wǎng)架或網(wǎng)殼)、鋼柱、鋼梁、鋼支撐以及節(jié)點(diǎn)、柱腳、預(yù)埋件的連接構(gòu)造形式,使學(xué)生對(duì)大跨空間結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件類型、受力特征、截面形式、尺寸、材料等有進(jìn)一步理解,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有更深入的了解,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,從而提高大跨空間結(jié)構(gòu)的教學(xué)質(zhì)量。
(二)合理設(shè)置題目的難度及工作量為了保證大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量,要求設(shè)置的題目應(yīng)該是內(nèi)容新穎、知識(shí)結(jié)構(gòu)全面、工作任務(wù)圓滿、系統(tǒng)綜合性強(qiáng)、實(shí)踐應(yīng)用廣、實(shí)用價(jià)值高。實(shí)踐證明,所有學(xué)生從接觸此類題目的任務(wù)書開始便目的明確、興趣濃厚、主動(dòng)積極,為高質(zhì)量完成畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。經(jīng)過不懈探索,實(shí)踐出適合土木工程專業(yè)大跨空間結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目,此類畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)體系如圖1所示,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面:(1)大跨度鋼屋蓋的設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)形式為網(wǎng)架或網(wǎng)殼,主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括網(wǎng)架或網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)選型、構(gòu)件設(shè)計(jì)、焊接空心球節(jié)點(diǎn)或螺栓球節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。此部分設(shè)計(jì)工作主要應(yīng)用工程設(shè)計(jì)軟件完成,并輔以相應(yīng)的手算校核,包括鋼構(gòu)件強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算、螺栓球節(jié)點(diǎn)和支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)復(fù)核。(2)鋼剛架的設(shè)計(jì),此部分設(shè)計(jì)以手算為主,包括鋼柱、鋼梁、柱腳、梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。(3)混凝土框架設(shè)計(jì)。實(shí)際大跨空間結(jié)構(gòu)下部多設(shè)置兩、三層的框架結(jié)構(gòu)作為辦公區(qū)域,框架頂部設(shè)置鋼柱支撐上部網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),既能滿足建筑功能,又能節(jié)省建筑成本。此部分設(shè)計(jì)以手算為主,包括框架梁、框架柱、樓板、樓梯、基礎(chǔ)、雨篷、預(yù)埋件設(shè)計(jì)。
(三)加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)資料庫的建設(shè)高校普遍存在設(shè)計(jì)資料陳舊和數(shù)量不足的現(xiàn)象,尤其是大跨空間結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)資料更少。學(xué)校應(yīng)增加投入力度,盡快更新規(guī)范和規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)圖集。隨著科技進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)普及,資料庫的建設(shè)也應(yīng)跟上時(shí)代的發(fā)展,可以嘗試在校園內(nèi)建立一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)站,收錄各種類型的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例,建筑設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范,結(jié)構(gòu)計(jì)算手冊(cè)和構(gòu)造圖集等。此畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)站可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享,信息更新速度快,查閱方式比傳統(tǒng)方式便捷。
(四)完善指導(dǎo)教師分組制度根據(jù)專業(yè)方向、新老教師搭配、自愿組合等原則,建立畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師小組,每組推薦一位經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師作為小組負(fù)責(zé)人。小組負(fù)責(zé)人組織本組成員對(duì)年輕教師進(jìn)行崗位培訓(xùn),拓寬年輕教師的思路,提高其指導(dǎo)水平,適時(shí)地邀請(qǐng)一些經(jīng)驗(yàn)豐富、德高望重的專家舉行講座。定期考核年輕指導(dǎo)教師的教學(xué)實(shí)踐能力,建立長期有效的監(jiān)督處理機(jī)制。
(五)強(qiáng)化過程管理,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力畢業(yè)設(shè)計(jì)的效果、質(zhì)量與指導(dǎo)教師采取的管理、指導(dǎo)密切相關(guān)。指導(dǎo)教師應(yīng)定期檢查學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度和質(zhì)量,特別要做好開題報(bào)告、中期進(jìn)度檢查和答辯前的檢查工作。在畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)過程中,指導(dǎo)教師要啟發(fā)學(xué)生的思路,采取討論式、探討式的教學(xué)方法。當(dāng)學(xué)生面對(duì)問題時(shí),提倡學(xué)生自己查閱資料,自己解決問題,并鼓勵(lì)學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中運(yùn)用新技術(shù)、新材料,進(jìn)行多種結(jié)構(gòu)方案的比較,建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的概念,培養(yǎng)學(xué)生自我發(fā)展能力,為走向社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
三、結(jié)語
煤礦采空區(qū)穩(wěn)定性影響因素與所開采煤層厚度、埋深、產(chǎn)狀及開采方式、開采時(shí)間、開采程度、頂板管理方式等密切相關(guān),并受后期重復(fù)采動(dòng)、地面附加荷載、地質(zhì)環(huán)境改變及地震活動(dòng)等影響。
1.1采空區(qū)地面變形特征對(duì)地基穩(wěn)定性的影響該擬建地塊一開采最小深度130m,各煤層采厚0.65~0.85m,開采時(shí)間為20世紀(jì)70—90年代,因此該擬建場(chǎng)地采空區(qū)具有采深大、采厚小,且停采時(shí)間久的特點(diǎn)。根據(jù)采空區(qū)地面變形的一般規(guī)律可知,各煤層采空區(qū)在采深較大、采深采厚比大于30地段,在變形活躍期內(nèi)產(chǎn)生的地面變主要為連續(xù)變形,不會(huì)出現(xiàn)冒落、裂縫、臺(tái)階等急劇變形特征,該類地面變形對(duì)地面構(gòu)筑物的危害程度較小。
1.2地表移動(dòng)所處階段對(duì)地基穩(wěn)定性的影響該擬建地塊一煤層最大采深165m,采空區(qū)塌陷引起的地表移動(dòng)時(shí)間約1.4a,而采空區(qū)停采時(shí)間為2001年,停采時(shí)間距今已12a以上,屬“老采空區(qū)”,因此根據(jù)煤礦開采時(shí)間評(píng)價(jià),擬建場(chǎng)地采空區(qū)地面變形階段已經(jīng)進(jìn)入衰退階段,上覆巖層的應(yīng)力狀態(tài)已經(jīng)趨于相對(duì)平衡狀態(tài),塌陷變形已經(jīng)相對(duì)穩(wěn)定。
1.3采空區(qū)剩余空隙體積估算根據(jù)該地塊各煤層采空區(qū)的分布及疊加情況,煤層厚M=2.30m,煤層采出率K=75%,采空區(qū)剩余空隙率V=0.15,故采空區(qū)剩余空隙換算等量的最大采厚值h=M×K×V=242(mm)。
1.4殘余變形對(duì)地基穩(wěn)定性的影響該擬建場(chǎng)地采空區(qū)為老采空區(qū),當(dāng)?shù)刭|(zhì)環(huán)境條件發(fā)生改變,或遭受地震活動(dòng)等影響時(shí),老采空區(qū)將發(fā)生“活化”作用,地面將再次產(chǎn)生變形,從而影響地基的穩(wěn)定。不管是何種原因引起的老采空區(qū)“活化”,均通過地面變形而影響地基的穩(wěn)定性,各種不同原因所引起的老采空區(qū)活化變形量的總和應(yīng)與老采空區(qū)殘余變形總量相近。如果能夠預(yù)測(cè)出老采空區(qū)殘余變形總量,并將其與現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范所規(guī)定的有關(guān)限值進(jìn)行對(duì)比,即可對(duì)擬建場(chǎng)地采空區(qū)穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。本次地表殘余變形的估算方法采用概率積分法,地表殘余傾斜值最大為2.8mm/m,殘余水平變形最大為1.3mm/m,殘余曲率最大為0.16mm/m2。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》第5.5.5條中的相關(guān)規(guī)定,擬建場(chǎng)地殘余變形值均小于規(guī)范規(guī)定的限值。據(jù)此評(píng)價(jià),擬建場(chǎng)地地面殘余變形對(duì)地基穩(wěn)定性的影響程度較小。
1.5采深采厚比對(duì)地基穩(wěn)定性的影響根據(jù)該擬建地塊下伏各采空區(qū)采深及累積采厚計(jì)算場(chǎng)地內(nèi)采深采厚比為57,遠(yuǎn)大于30,表明各采空區(qū)在變形期內(nèi)產(chǎn)生的地面變形主要為連續(xù)變形,不會(huì)出現(xiàn)冒落、裂縫、臺(tái)階等急劇變形特征,該類地面變形對(duì)地面構(gòu)筑物的危害程度較小。
1.6老采空區(qū)“活化”對(duì)地基穩(wěn)定性的影響綜上所述,引起老采空區(qū)“活化”的主要因素主要為地震活動(dòng)的影響。該擬建地塊設(shè)計(jì)地震基本烈度7度,設(shè)計(jì)地震基本加速度0.10g,設(shè)計(jì)地震分組為第二組。根據(jù)史料記載,該擬建地塊地震活動(dòng)強(qiáng)度微弱,歷史上未曾發(fā)生過破壞性地震,但遭受區(qū)外地震活動(dòng)影響頻繁,在較高烈度地震影響下,采動(dòng)區(qū)上方原已相對(duì)穩(wěn)定的巖體將有可能變得不穩(wěn)定,從而可能使老采空區(qū)產(chǎn)生活化變形,影響地基穩(wěn)定性。老采空區(qū)是否發(fā)生“活化”及其破壞程度與地震震級(jí)、震中距及地震烈度等有關(guān)。老采空區(qū)“活化”將引發(fā)采空區(qū)新的地面變形,新地面變形量的大小與地面殘余變形量有關(guān),同時(shí)會(huì)加劇地面殘余變形量的釋放,對(duì)該擬建塊地地基的穩(wěn)定性造成一定程度的影響。
2采空區(qū)抗變形措施
擬建地塊地基穩(wěn)定性為相對(duì)穩(wěn)定場(chǎng)地,基本適宜工程建設(shè)。在相對(duì)穩(wěn)定場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)是可行的,但應(yīng)對(duì)相對(duì)穩(wěn)定場(chǎng)地內(nèi)的建筑物采取基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的抗變形措施。擬建地塊在設(shè)計(jì)過程中采取了如下抗變形措施。
2.1總圖方案調(diào)整首先對(duì)建筑總圖方案進(jìn)行調(diào)整,以避免擬建建筑物跨越相對(duì)穩(wěn)定場(chǎng)地和穩(wěn)定場(chǎng)地,減小地基的不均勻沉降對(duì)建筑物造成的損害。同時(shí)在滿足建筑物使用功能的前提下,建筑體形、平面力求簡(jiǎn)單,高差不宜過大。嚴(yán)格控制建筑物長高比,以增加其整體剛度。嚴(yán)格控制建筑物的高度和層數(shù)。優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案,使得結(jié)構(gòu)平面、豎向布置規(guī)則,減少平面凹進(jìn)尺寸,盡量避免樓板局部不連續(xù),避免豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)、樓層承載力突變。對(duì)于跨越相對(duì)穩(wěn)定場(chǎng)地和穩(wěn)定場(chǎng)地的住宅樓,通過設(shè)置沉降縫的措施以減小地基的不均勻沉降對(duì)建筑物造成的損害。
2.2加強(qiáng)基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)剛度多層住宅樓均采取了抗變形能力較強(qiáng)的柱下條形基礎(chǔ);以該地塊住宅1#樓為例,條形基礎(chǔ)梁的截面為350mm×500mm~350mm×900mm,基礎(chǔ)翼緣寬度橫向?yàn)?000mm,縱向?yàn)?200mm,翼緣根部厚度為350mm,條形基礎(chǔ)端部均伸出軸線外1000mm,采用C35混凝土澆筑。該工程條形基礎(chǔ)梁截面較正常場(chǎng)地上建筑物的條形基礎(chǔ)梁取值大,梁高取1/6跨度,以增強(qiáng)基礎(chǔ)的剛度和抗變形能力。為了盡可能減輕上部建筑物的自重,該工程內(nèi)外隔墻均采用密度較輕的燒結(jié)空心磚,并且基礎(chǔ)埋深盡量淺埋,以減少建筑物的荷載影響深度。同時(shí)根據(jù)勘察報(bào)告中提供的巖土資料,對(duì)建筑物的沉降進(jìn)行了計(jì)算控制。
2.3對(duì)地震力進(jìn)行放大擬建地塊建筑按建筑抗震不利地段設(shè)計(jì),根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)第4.1.8條要求[3],“抗震不利地段建造丙類及丙類以上建筑時(shí),除保證其在地震作用下的穩(wěn)定性外,尚應(yīng)估計(jì)不利地段對(duì)設(shè)計(jì)地震震動(dòng)參數(shù)可能產(chǎn)生的放大作用,其水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)乘以增大系數(shù)。其值應(yīng)根據(jù)不利地段的具體情況確定,在1.1~1.6范圍內(nèi)采用。”擬建場(chǎng)地的建筑物結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)地震力放大1.2倍;此處取值1.2倍是綜合結(jié)構(gòu)安全以及控制投資成本考慮的。
2.4沉降觀測(cè)對(duì)擬建場(chǎng)地及建筑物自建設(shè)施工開始至運(yùn)營期間,應(yīng)由建設(shè)單位委托有資質(zhì)的變形(沉降)觀測(cè)單位進(jìn)行變形(沉降)觀測(cè)。變形(沉降)觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置及觀測(cè)要求是:建設(shè)場(chǎng)地及建筑物變形(沉降)觀測(cè)應(yīng)包含建筑工程的整個(gè)施工期內(nèi)和使用期間。建筑物施工期內(nèi)的觀測(cè)次數(shù)和間隔時(shí)間,應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度及時(shí)進(jìn)行。一般建筑可在底層框架柱脫模后開始觀測(cè),每加高1層觀測(cè)1次,主體封頂后1個(gè)月觀測(cè)1次,竣工時(shí)總觀測(cè)次數(shù)不得小于5次。建筑物竣工后,根據(jù)建筑物施工期內(nèi)沉降變形情況追蹤觀測(cè),依據(jù)沉降量與時(shí)間關(guān)系曲線制定,直到基本穩(wěn)定為止。
3結(jié)語
符合人機(jī)工程學(xué)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),是最近十幾年來所大力提倡的;人機(jī)工程學(xué)以人、機(jī)、環(huán)境三要素為核心,考慮到工業(yè)造型設(shè)計(jì)技術(shù)和藝術(shù),美觀、大方、適用、實(shí)用是始終追求的目標(biāo)。
2艦船指控設(shè)備結(jié)構(gòu)型式的演變
自20世紀(jì)50年代開始,我國艦船指控設(shè)備完成了由機(jī)電指揮儀向數(shù)字化綜合指控設(shè)備的演變,設(shè)備從以模擬計(jì)算機(jī)為主轉(zhuǎn)變成以微型數(shù)字計(jì)算機(jī)為主。下面介紹指控設(shè)備上一些主要器件、部件和結(jié)構(gòu)型式的演變。
2.1顯示器的演變
目前,CRT顯示器已被液晶顯示器和LCD顯示器替代。由于工作原理不同,液晶顯示器、LCD顯示器與CRT顯示器有明顯的性能差異,較圓滿地解決了CRT顯示器無法克服的在體積、重量、功耗、環(huán)保和電磁輻射等方面的缺點(diǎn)。
2.2計(jì)算機(jī)的演變
早期艦船用計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)形式是:各插件模塊通過槽口固定于開放式插件框架中,自帶的楔形鎖緊裝置與槽口兩側(cè)壁緊固,其后部的電連接器通過盲插方式與印制大底板上的電連接器鏈接,大底板上的輸入輸出信號(hào)通過專用的轉(zhuǎn)接板轉(zhuǎn)接?,F(xiàn)在取而代之的是全密封、全加固的抗惡劣環(huán)境加固機(jī),不僅體積小、重量輕,而且具有良好的抗振、散熱、電磁防護(hù)能力。
2.3功能部件的演變
鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸屏等通用的功能逐漸被集成為全加固模塊,通過預(yù)留接口與外部設(shè)備聯(lián)系。尺寸被嚴(yán)格定義,實(shí)現(xiàn)了模塊標(biāo)準(zhǔn)化、通用化設(shè)計(jì)。這類模塊多采用整體設(shè)計(jì)和加工工藝,如真空釬焊、整體鑄造和整體機(jī)加等,具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn),既能減輕重量,又保證模塊有良好的適應(yīng)性。
2.4整機(jī)結(jié)構(gòu)型式的演變
顯示器、計(jì)算機(jī)和功能模塊的進(jìn)步,導(dǎo)致了整機(jī)在重量、體積上都有了大幅度的下降,造型變得更加時(shí)尚、美觀。由于各類模塊標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的實(shí)現(xiàn),整機(jī)設(shè)計(jì)變得快捷、方便,在爭(zhēng)取任務(wù)和任務(wù)立項(xiàng)時(shí),根據(jù)特定的需求,短時(shí)間內(nèi)可提供初步的技術(shù)方案,確定外形尺寸和重量等指標(biāo)。表1給出了不同時(shí)期指控設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式。
3幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題的現(xiàn)狀
經(jīng)過幾十年的發(fā)展,指控設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容發(fā)生了較大的變化,不再有非線性齒輪、劈錐、傳動(dòng)鏈這類復(fù)雜結(jié)構(gòu),剩下的是臺(tái)、柜造型、面板設(shè)計(jì)、殼體鑄造等。臺(tái)、柜、箱及其各層次設(shè)備已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化。整機(jī)內(nèi)部小到插件模塊、通用模塊、專用模塊,大到顯示器、計(jì)算機(jī)都實(shí)現(xiàn)了全加固設(shè)計(jì),并通過嚴(yán)格的應(yīng)力篩選試驗(yàn),整機(jī)必須按國軍標(biāo)要求參加例行試驗(yàn),通過抗振、散熱和電磁兼容能力測(cè)試。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其可靠性測(cè)試方法和手段逐漸成熟,但也存在一些問題。
3.1隔振減振設(shè)計(jì)
隔振減振設(shè)計(jì)主要還是遵循傳統(tǒng)的方法進(jìn)行,以定性設(shè)計(jì)為主。即,對(duì)結(jié)構(gòu)件做個(gè)初步的靜力分析后,再根據(jù)使用環(huán)境和經(jīng)驗(yàn)乘上一個(gè)安全系數(shù),在設(shè)計(jì)階段難以充分考慮動(dòng)態(tài)激勵(lì)帶來的影響。設(shè)備的抗振能力主要靠環(huán)境試驗(yàn)來驗(yàn)證。這種設(shè)計(jì)方法帶來的問題是:
1)由于無法準(zhǔn)確把握設(shè)備內(nèi)部重量及分布,臺(tái)、柜、箱在設(shè)計(jì)上普遍存在剛強(qiáng)度整體有余、局部不足的問題。雖然在振動(dòng)、沖擊試驗(yàn)中也能發(fā)現(xiàn)一些問題,諸如在某個(gè)頻段振動(dòng)超標(biāo),在哪個(gè)頻點(diǎn)共振幅值最大等,但不能具體定位,也不能準(zhǔn)確評(píng)估共振帶來的影響;
2)設(shè)備的重量和幾何重心的位置,是在總裝完成后靠稱量才能最終確定,所以,通常是選擇具有一定承載范圍的減震器,在使用過程中需對(duì)承載量進(jìn)行調(diào)節(jié),給用戶帶來一定的麻煩。
3.2熱設(shè)計(jì)
現(xiàn)役的指控設(shè)備從機(jī)箱到臺(tái)、柜基本上還是通過風(fēng)機(jī)散熱,這是目前主流散熱方式。對(duì)于發(fā)熱量大的模塊,如加固機(jī),除了要解決自身的散熱問題,還在臺(tái)、柜內(nèi)部設(shè)計(jì)專用風(fēng)道,保證熱量快速排除。其弊病是會(huì)造成電磁干擾且噪聲較大;20世紀(jì)90年代,國外一些潛艇指控設(shè)備開始采用液冷散熱,這種通過泵產(chǎn)生的動(dòng)力推動(dòng)密閉裝置中液體的循環(huán)來實(shí)現(xiàn)散熱的方式,具有較高的效率,且噪聲較小,缺點(diǎn)是成本較高。近年來,國內(nèi)也開始進(jìn)行這方面的研究與試驗(yàn)。由于現(xiàn)行的熱設(shè)計(jì)方法不能準(zhǔn)確判斷臺(tái)、柜內(nèi)部氣流的走向,故無法實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備從芯片到整機(jī)實(shí)施有效的溫度控制,僅僅是根據(jù)總功耗、單個(gè)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量以及熱源的位置來大略地確定風(fēng)機(jī)的數(shù)量和進(jìn)、出風(fēng)口的位置,散熱效率不高。
3.3電磁兼容設(shè)計(jì)
早期的純機(jī)械設(shè)備和機(jī)電設(shè)備幾乎不要做電磁兼容試驗(yàn),然而,隨著軍械電子化程度的迅速提高,越來越多的電路被裝入有限的空間,設(shè)備內(nèi)外電磁信號(hào)縱橫交錯(cuò)、密集重疊,功率分布不均勻;特別是電子戰(zhàn),其基本著眼點(diǎn)就是奪取“制電磁權(quán)”。電磁兼容設(shè)計(jì)在現(xiàn)代指控系統(tǒng)中的重要性可見一斑。電磁兼容設(shè)計(jì)涉及電器和結(jié)構(gòu)等多個(gè)專業(yè),綜合性很強(qiáng)。雖然電磁干擾主要是電子元器件及其分布的問題,但與它們安裝的位置、元器件屏蔽與密封的好壞、材料固有的屏蔽效能等緊密相關(guān)。經(jīng)過多年的研究并結(jié)合試驗(yàn),指控設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)已初具規(guī)模,并制定了一些設(shè)計(jì)規(guī)范。但是,由于設(shè)備內(nèi)部安裝的模塊較多,很難直觀地了解內(nèi)部的電磁環(huán)境,一些問題在設(shè)計(jì)階段很難被發(fā)現(xiàn)。而電磁兼容檢測(cè)試驗(yàn)又是在設(shè)備出廠、功能調(diào)試完成后根據(jù)要求進(jìn)行的,這時(shí)已到了研制的后期,等發(fā)現(xiàn)了問題,再針對(duì)超標(biāo)項(xiàng)目實(shí)施解決方案,通常代價(jià)是昂貴的,會(huì)增加一些不期望的附加元器件。
4關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
從上節(jié)中可以看到:
1)指控設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研制任務(wù)量大、周期長、成本高;
2)隔振減振、散熱、電磁防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)入了瓶頸期,還停留在依靠經(jīng)驗(yàn)或以往環(huán)境試驗(yàn)結(jié)果類比、亦或有限的公式估算上。置身于21世紀(jì),這種設(shè)計(jì)方法已無法適應(yīng)現(xiàn)代國防對(duì)產(chǎn)品快速、可靠、經(jīng)濟(jì)的要求。三維設(shè)計(jì)技術(shù)和仿真技術(shù)的發(fā)展與推廣,為這些研究?jī)?nèi)容的突破提供了有力支持。它們與傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的融合,將有助于提高研制效率,推動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從定性到定性與定量相結(jié)合的轉(zhuǎn)變。
4.1三維設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)由二維向三維的轉(zhuǎn)變可以說是革命性的,設(shè)計(jì)者借助計(jì)算機(jī)將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)化為可視的、可修改、可分析的實(shí)體模型,為新產(chǎn)品研發(fā)、仿真分析及后續(xù)的演示帶來諸多方便。
1)三維設(shè)計(jì)可以直觀地反映整機(jī)內(nèi)部各單元的裝配關(guān)系,避免產(chǎn)生干涉等錯(cuò)誤。
2)三維軟件的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)特別適于復(fù)雜結(jié)構(gòu)件局部特征修改的快速設(shè)計(jì)。以機(jī)柜殼體為例,對(duì)于同一規(guī)格的不同機(jī)柜,殼體大部分設(shè)計(jì)特征是通用的,不同主要表現(xiàn)為:兩側(cè)壁上橫向加強(qiáng)筋和走線凸臺(tái)的高度位置,導(dǎo)銷支架、前橫梁支架安裝位置以及后橫梁的高度位置。如果利用三維軟件參數(shù)化建模工具,在殼體三維模型構(gòu)建過程中使用變量來控制上述特征的位置尺寸和約束關(guān)系,根據(jù)不同的機(jī)柜需求編輯這些參數(shù),即可得到具有相似拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的殼體。
3)隨著艦船裝備量的加大,用戶對(duì)設(shè)備的重量提出了嚴(yán)格要求。在設(shè)計(jì)階段通過指定材質(zhì),可快速預(yù)測(cè)出整機(jī)的重量,避免了整機(jī)裝配完成后再進(jìn)行減重或配重處理。
4)根據(jù)臺(tái)、柜、箱內(nèi)部的重量分布,可較準(zhǔn)確地地計(jì)算出設(shè)備的幾何重心,并以此為依據(jù)確定隔振器的大小和安裝位置,逐步實(shí)現(xiàn)由選擇隔振器到定制隔振器的轉(zhuǎn)變。
5)建立產(chǎn)品常用件、標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫,在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)可直接調(diào)用,節(jié)省了人力、物力,避免了重復(fù)勞動(dòng)。
6)仿真分析和演示系統(tǒng)需要三維模型的支持。以仿真為例,在國外設(shè)計(jì)和分析通常分屬不同的部門,設(shè)計(jì)者考慮的是功能的實(shí)現(xiàn),分析人員則是負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)計(jì)的合理性和準(zhǔn)確性做出評(píng)估。有了三維模型,分析人員可直接在三維模型上進(jìn)行簡(jiǎn)化,開展分析,保證設(shè)計(jì)與仿真同步進(jìn)行。
4.2基于仿真分析的隔振減振設(shè)計(jì)
仿真技術(shù)的引入,在方案論證階段有助于快速了解整機(jī)的振動(dòng)特性以及對(duì)外載的響應(yīng)情況,為決策提供支持;在設(shè)計(jì)過程中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的薄弱環(huán)節(jié),盡量做到結(jié)構(gòu)合理、加工量少、材料利用率高,在保證抗振能力的前提下,實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)。國內(nèi)很多研究機(jī)構(gòu)和高校都開展了這項(xiàng)工作,并取得了良好的效果。應(yīng)用較廣泛的結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真軟件有很多,如ANSYS、UGNX、ABAQUS等。建議組織專人開展這項(xiàng)研究,掌握模塊、機(jī)箱和整機(jī)各層次設(shè)備的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能,提高指控設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)力。
4.3基于仿真分析的熱設(shè)計(jì)
隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,指控設(shè)備集成化程度不斷提高,單位體積內(nèi)產(chǎn)生的熱量不斷增加,而有效的散熱面積卻相對(duì)減少;一些發(fā)熱量較大的功率器件和組件的熱設(shè)計(jì)問題日顯突出。如何有效降低傳熱路徑上的熱阻成為急待解決的問題,這需要可靠性高且工程化強(qiáng)的熱仿真軟件的支持。目前已廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)輔助熱設(shè)計(jì)軟件有FLUENT,ANSYS,ICEPAK等。這類軟件可在短時(shí)間內(nèi)獲得復(fù)雜熱分析方案的模擬結(jié)果,及時(shí)對(duì)元器件的布局、傳熱路徑的設(shè)計(jì)是否合理做出判斷。
4.4基于仿真分析的電磁兼容設(shè)計(jì)
相對(duì)抗振和散熱,艦船領(lǐng)域的電磁兼容仿真研究更是鮮見。直到近年才有一些成熟的電磁兼容仿真分析軟件被引入國內(nèi),如SEMCAD、EMC-A、IE3D-SI等,它們從電磁兼容三要素(干擾源、耦合路徑、接收器)出發(fā),與實(shí)際工程緊密結(jié)合,通過建立干擾源、接收器與多種傳輸路徑的數(shù)學(xué)模型來模擬傳導(dǎo)、輻射、屏蔽等電磁干擾現(xiàn)象,并提供發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的端口庫、濾波器庫、頻譜信號(hào)庫、屏蔽材料庫等,可在研制過程中對(duì)板卡、模塊和臺(tái)柜等各層次設(shè)備及設(shè)備間的抗干擾設(shè)計(jì)做出評(píng)估,便于及早發(fā)現(xiàn)問題,減少試驗(yàn)階段的整改。
5結(jié)束語
關(guān)鍵詞:高層建筑;反弧懸挑結(jié)構(gòu);模板支撐;施工技術(shù)
1工程概況
湖南懷化某工程總建筑面積25358m2,由兩棟對(duì)稱單體建筑組成,地下一層,地上十六層,框架剪力墻結(jié)構(gòu),該項(xiàng)目融商業(yè)、住宅和地下停車一體,平面布局別具一格,整個(gè)立面陽臺(tái)均為弧形設(shè)計(jì),同時(shí)在屋面東西兩側(cè)設(shè)計(jì)了兩個(gè)反弧裝飾結(jié)構(gòu),左右對(duì)稱,形成了不凡的立面裝飾效果。
2施工難點(diǎn)分析
反弧挑檐位于屋面結(jié)構(gòu)標(biāo)高56.7m處,曲面半徑3.8m,計(jì)三跨共24m長,由四根挑梁支撐,結(jié)構(gòu)從主立面向外懸挑3.412m,自重達(dá)40.3t,傾覆力矩為705kN/m。因此,必須認(rèn)真做好模板支撐設(shè)計(jì),在安全可靠的基礎(chǔ)上,確保經(jīng)濟(jì)合理。反弧挑檐設(shè)計(jì)為清水混凝土,外置涂料,對(duì)挑檐底面混凝土成型質(zhì)量要求較高,因此,必須嚴(yán)格組織好模板支撐體系的放樣、定型及施工測(cè)量工作。
弧形曲面混凝土澆筑,應(yīng)認(rèn)真解決好混凝土密實(shí)度、曲面混凝土澆搗流淌問題。
3模板支撐體系選型
通過各種方案的比較,該工程采用型鋼懸挑、底部架設(shè)鋼管斜撐,與挑梁焊接構(gòu)成懸挑三角架,其上安排型鋼排梁,形成模板支撐的空中基礎(chǔ);該方案搭拆方便,場(chǎng)地空間利用率高,組裝桿件較少,內(nèi)力分配明確,且Ⅰ16組桿拆除后,可作為本工程16層鋁飾板主鋼骨架(設(shè)計(jì)為Ⅰ16),重復(fù)利用。具體做法是:從15層樓面構(gòu)設(shè)120b@2000鋼梁,外挑4.0m,內(nèi)附樓面2.0m,鋼排梁采用3排Ⅰ16,用φ16高強(qiáng)螺栓與鋼挑梁聯(lián)結(jié)。為減少鋼挑梁對(duì)樓面負(fù)荷,于挑梁下部14層、13層樓面分別挑出鋼管斜撐與挑梁焊接,構(gòu)成三角鋼架,上搭鋼管扣件式腳手架,完成挑檐結(jié)構(gòu)施工承力體系(見圖1)。
4結(jié)構(gòu)計(jì)算
4.1基本假定
4.1.1假定鋼挑梁根部錨筋與樓面聯(lián)結(jié)無相對(duì)位移,鋼挑梁近似為一端固定,一端自由的懸臂件。
4.1.2假定鋼管斜撐集中作用于懸臂鋼梁端部,暫不考慮中部頂撐,斜撐簡(jiǎn)化成懸臂梁端支承。
4.2荷載計(jì)算
4.2.1圓弧自重(含挑梁、三角聯(lián)系梁):
F1=403kN(16.8kN/m)
4.2.2腳手支撐及模板自重力:
F2=250N/m2
4.2.3施工荷載:
F3=2500N/m2
4.2.4框架梁自重:
F4=6.2N/m(考慮框架梁自重一半作用于支撐平臺(tái))
4.2.5挑梁自重:
F5=31.05kg/m
4.2.6鋼排梁自重折合:
F6=17.23kg/m
則作用于鋼挑梁的荷載分配如圖2。
5施工方案的實(shí)施
5.1搭設(shè)步驟
5.1.1根據(jù)前述挑架布置方案,于13、14層斜撐位置預(yù)埋“”形φ25限位筋。
5.1.2預(yù)埋固端錨栓:當(dāng)結(jié)構(gòu)施工至15層結(jié)構(gòu)平面時(shí),鋼挑梁相應(yīng)位置,預(yù)埋M20螺栓,螺栓錨固端與15mm鋼板頂焊并與梁主筋焊接。
5.1.3搭設(shè)斜撐,固定鋼挑梁。
5.1.4擱置型鋼挑梁,搭腳手架支撐,并張好安全網(wǎng)。
5.2結(jié)構(gòu)及支撐加固措施
5.2.1在15層結(jié)構(gòu)施工時(shí),于挑梁固端錨栓位置增設(shè)一根小梁250×350,上配4φ16,下配3φ16加強(qiáng)(因本工程室內(nèi)吊井,故增加梁不影響室內(nèi)效果)。
5.2.2為確保15層樓面安全,將M20螺栓間隔改為φ16拉筋,穿過15層結(jié)構(gòu)預(yù)留孔,錨固于14層樓面,將挑梁對(duì)15層的拉力傳遞到14層,減少樓面負(fù)載。
5.2.3為縮短斜撐有效長度,于14層框架梁內(nèi)設(shè)置穿梁鋼管與斜撐扣接,另之間增設(shè)一根通長鋼管與室內(nèi)棒架相聯(lián),以增強(qiáng)支撐系整體受力性能。
5.2.4最外側(cè)斜撐桿。采用雙肢鋼管,旋轉(zhuǎn)扣件扣接。
5.2.5支撐體系中挑架安全儲(chǔ)備最低,故于挑梁上部最大應(yīng)力處焊接魚尾鋼板加勁。
5.3模板設(shè)計(jì)、安裝
圓弧曲面底部成型質(zhì)量要求,故考慮采用300mm寬十一夾板模組拼,用50mm寬薄膠帶貼縫,并均涂隔離劑。圓弧曲面模板支撐龍骨采用φ20弧形@400鋼筋骨架,內(nèi)側(cè)半徑為3945mm,拆除后,鋼筋調(diào)直后可重復(fù)利用。5.4模板放樣
模板安裝采用直角坐標(biāo)法進(jìn)行測(cè)放,以外挑水平距離為橫坐標(biāo)(Xi),以模板底面標(biāo)高為縱坐標(biāo)(Yi),利用既定的每50cm水平距離,求出模板底標(biāo)高(如圖3),測(cè)放時(shí),用水準(zhǔn)儀測(cè)出Yi:500的水平面,并彈出曲面邊緣線,然后架設(shè)水平鋼管,敷設(shè)弧形鋼筋骨架,并與水平鋼管焊接,形成曲面網(wǎng)狀承力系,上鋪模板。
6混凝土澆搗
曲面混凝土澆搗突出矛盾就是混凝土流淌及混凝土密實(shí)度問題,經(jīng)過多方案比較,采取如下措施:
6.1優(yōu)化混凝土配合比,在混凝土標(biāo)號(hào)不變的前提下,減少混凝土坍落度,摻加適量減水劑,并適當(dāng)提高石子(連續(xù)級(jí)配)粗粒徑含量,以減緩流淌。
6.2掌握二次振搗時(shí)間,布料后,先用鐵楸拍振出漿,然后過60min后,再用小型高頻振動(dòng)棒振搗(振動(dòng)棒不可長時(shí)間振擊模板),木抹搓平(60min指振動(dòng)界限,由現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)混凝土參數(shù)、氣溫和澆搗條件等因素實(shí)驗(yàn)確定)。
6.3混凝土澆搗時(shí),由下至上進(jìn)行。布料時(shí),應(yīng)左右均勻布料,嚴(yán)禁集中下料,以免打彎或踩彎面層鋼筋。
6.4振動(dòng)密實(shí)后,用定制的弧形刮尺刮平,并注意經(jīng)常性檢查曲面混凝土厚度及弧度,以確保成形質(zhì)量。
7模板拆除
待混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度后,申請(qǐng)拆模。拆模時(shí),首先拆除最上一步支撐,待氣割割離鋼筋龍骨與鋼管的聯(lián)結(jié)(要保留最上一根兩者之間的聯(lián)結(jié),以保證其整體性),并用搭機(jī)吊鉤勾住鋼筋網(wǎng)架,另系一根保險(xiǎn)繩進(jìn)行調(diào)節(jié),然后依次退后拆除模板,掉落在滿鋪50mm厚木板的支撐平臺(tái)上。型鋼挑架的拆除,同樣用搭機(jī)及氣割配合,各組裝桿件逆順序依次拆除。拆模過程中,要認(rèn)真組織、確保安全。
8實(shí)施效果評(píng)價(jià)
經(jīng)澆搗過程中的跟蹤檢查及拆模后實(shí)測(cè),曲面上各點(diǎn)弧度一致,沿同一圓弧素線上各點(diǎn)標(biāo)高最大差值為8mm,曲面底部平滑密實(shí),無明顯接縫。
9結(jié)語
綜上所述,懸挑構(gòu)件施工,必須認(rèn)真做好模板支撐設(shè)計(jì),通過挑、撐、拉等形式構(gòu)成荷載傳力架,在確保結(jié)構(gòu)自身安全度的前提下,施工方案達(dá)到經(jīng)濟(jì)、安全、合理。對(duì)于大面積反弧挑檐等構(gòu)件施工,要重視施工過程中的雨水等尚未預(yù)見的荷載,本工程每塊挑檐長24m,深0.6m,寬1.5m,在拆模前,雨水管未導(dǎo)通的情況下,存水可達(dá)20t之多,這部分不小的荷載在施工前,也經(jīng)過了認(rèn)真的考慮,并及時(shí)采取了排放措施,避免了在施工過程中可能出現(xiàn)的隱患。
參考文獻(xiàn):
[1]王偉,張金生.結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].武漢,武漢大學(xué)出版社,2000.
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[3]GB500102-2002.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.
關(guān)鍵詞:混凝土;框架;問題;控制
一、節(jié)點(diǎn)處梁瑞部鋼筋過密
在對(duì)框剪結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工的過程中,施工人員一定要按照工程的要求進(jìn)行施工,對(duì)框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處梁端的鋼筋進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼5?,在?shí)際施工的過程中,由于施工人員對(duì)框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處理不當(dāng),使得框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)出端部鋼筋過密,這不僅加大了工程施工難度,還對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量帶來嚴(yán)重的影響。其中容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題,主要有以下幾點(diǎn):
1、由于鋼筋之間的間距過小,使得鋼筋混凝土中鋼筋的抗拉強(qiáng)度無法滿足工程施工的要求,導(dǎo)致在施工過程中,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象,從而影響整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
2、節(jié)點(diǎn)處梁端的鋼筋過密,加大了混凝土振搗的難度,使得混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性下降,嚴(yán)重的話還會(huì)出現(xiàn)蜂窩麻面的現(xiàn)象。
為了避免這樣的情況發(fā)生,施工人員在工程施工中,一定要采取以下幾個(gè)方面的措施:
1.在工程施工前,設(shè)計(jì)人員要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的梁斷面進(jìn)行合理有效的設(shè)計(jì),以確保梁柱上部的鋼筋之間的間距保持在一個(gè)合適的范圍之內(nèi),從而避免鋼筋之間的間距過密影響工程施工的質(zhì)量。
2在對(duì)梁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候,設(shè)計(jì)人員一般不用在混凝土結(jié)構(gòu)上設(shè)置負(fù)彎起鋼筋,這樣不僅可以節(jié)省工程施工的成本,還能減少階段和梁端的鋼筋數(shù)量,避免鋼筋之間的間距過小,對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量帶來嚴(yán)重的影響。
3在對(duì)鋼筋綁扎時(shí),施工人員要根據(jù)工程施工的要求,對(duì)結(jié)構(gòu)的主筋進(jìn)行確定,并且通過箍筋對(duì)其主筋的位置進(jìn)行固定,然后在通過主筋的位置對(duì)多個(gè)支筋進(jìn)行合理的安設(shè),從而使得鋼筋之間的間距符合工程設(shè)計(jì)的要求。
二、受力鋼筋接頭處理不當(dāng)
在框架結(jié)構(gòu)施工的過程中,施工人員如果對(duì)受力鋼筋接頭處理不當(dāng)?shù)脑?,將?huì)導(dǎo)致受力鋼筋的接頭處被拉開,致使框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件發(fā)生斷裂,有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)框架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的情況,從而影響建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量,縮短建筑物的使用壽命。因此,為了避免這樣的情況發(fā)生,施工人員在施工中應(yīng)該采取以下幾種預(yù)防措施:
1、在對(duì)鋼筋接頭進(jìn)行處理的時(shí)候,施工人員應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定,對(duì)其施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制管理。
2、對(duì)受力構(gòu)件中的接頭處,采用焊接的方法對(duì)其進(jìn)行加固,避免在受力過程長出現(xiàn)位移,影響整個(gè)框架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
3 施工人員在對(duì)鋼筋進(jìn)行選擇的時(shí)候,一定要按照工程施工的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選取,從而對(duì)鋼筋的質(zhì)量和尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的檢查,在檢查無誤以后,在投入到工程施工當(dāng)中。
4、在對(duì)于有抗震要求的建筑結(jié)構(gòu)施工中,施工人員要根據(jù)不同的施工標(biāo)準(zhǔn),對(duì)鋼筋的接頭連接的方法進(jìn)行選擇,在一般情況下對(duì)一、二級(jí)抗震等級(jí)施工人員都是采用焊接接頭的方法對(duì)其進(jìn)行控制處理,提高建筑框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
5、在工程施工中,對(duì)鋼筋接頭位置的控制也很重要。因此在鋼筋接頭設(shè)置的時(shí)候,我們應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):第一,無論是采用哪種方法對(duì)鋼筋接頭進(jìn)行連接,所采用鋼筋的直徑不能小于10mm,而且不能處于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大彎曲處;第二,不宜將鋼筋接頭設(shè)置在鋼筋密集的范圍當(dāng)中;第三,盡量將同一構(gòu)件中存在的受力鋼筋接頭的位置交錯(cuò)設(shè)置。
三、樓板實(shí)際厚度大于設(shè)計(jì)厚度
設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中未考慮各種鋼筋和預(yù)埋件、管道之間的交叉關(guān)系,造成樓板實(shí)際厚度大于設(shè)計(jì)厚度,產(chǎn)生下列病害:
1 不必要的加厚樓板,造成材料浪費(fèi);
2 樓板超厚,結(jié)構(gòu)的實(shí)際荷載超過設(shè)計(jì)荷載,對(duì)結(jié)構(gòu)的地基等方面造成隱患;
3 提高樓面標(biāo)高,造成上部構(gòu)件的尺寸或位置偏差,工業(yè)建筑造成設(shè)備安裝困難。
可采取下列預(yù)防措施:
1 設(shè)計(jì)圖紙中應(yīng)重視構(gòu)件的斷面設(shè)計(jì),根據(jù)構(gòu)件的設(shè)計(jì)斷面和各類鋼筋的交叉關(guān)系確定鋼筋的正確位置,并在圖紙中予以注明;
2 設(shè)計(jì)單位各專業(yè)應(yīng)注意配合處理好預(yù)埋管道與鋼筋的關(guān)系;
3 澆筑混凝土前應(yīng)認(rèn)真核查模板標(biāo)高與平整度,設(shè)置樓板上手標(biāo)志,使混凝土澆筑有正確的依據(jù)。
四、梁、柱和板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不一致的現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)中,容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題
現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)中,因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求,梁柱和板的混凝土常采取不同的強(qiáng)度等級(jí)。從構(gòu)件的結(jié)構(gòu)重要性和受力特征來看,這樣處理是比較合理的。但從實(shí)際情況看,往往是弊多利少,容易出現(xiàn)下列問題:
1 一個(gè)澆筑平面內(nèi)出現(xiàn)三種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土,增加了施工難度,延長了施工工期,而且很可能由于管理不善,常會(huì)出現(xiàn)低強(qiáng)度低等級(jí)的板澆筑了高強(qiáng)度的混凝土,而高強(qiáng)度等級(jí)的梁或節(jié)點(diǎn)處澆筑了低強(qiáng)度的混凝土,造成質(zhì)量隱患;
2 經(jīng)常會(huì)造成一塊樓板上四周設(shè)置施工縫、梁端部設(shè)置施工縫等不正確的施工工藝,處理不當(dāng),不但增加施工難度,而且造成質(zhì)量隱患。
可采取下列預(yù)控措施:
3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)最好采用統(tǒng)一的強(qiáng)度等級(jí),以簡(jiǎn)化施工工藝,并保證施工質(zhì)量,但要多用一些施工材料;
五、鋼筋混凝土保護(hù)層厚度取值誤區(qū)
鋼筋混凝土保護(hù)層的作用是保護(hù)鋼筋不發(fā)生銹蝕,并保證鋼筋的粘結(jié)錨固性能,所以應(yīng)引起足夠的重視。但由于規(guī)定的不明確或設(shè)計(jì)、施工人員的不重視,常會(huì)出現(xiàn)以下問題:
1 梁或柱中,只注意到主筋的保護(hù)層厚度,而忽略了箍筋的保護(hù)層厚度,造成箍筋外露或保護(hù)層厚度不足。
2 主次梁交叉處,主梁、次梁和板的鋼筋關(guān)系處理的不明確,造成板負(fù)筋保護(hù)層厚度不足或構(gòu)件有效截面高度損失,直接影響到構(gòu)件的安全性。
3 地上部分與地下部分的柱子因所處的環(huán)境條件不同,根據(jù)規(guī)范要求,應(yīng)采取不同的保護(hù)層厚度。設(shè)計(jì)人員常忽略這一差別,不進(jìn)行專門處理,施工時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩種情況:一是都按正常環(huán)境條件處理,造成地下部分混凝土保護(hù)層厚度不足;二是地下部分按基礎(chǔ)的環(huán)境條件處理,地上部分按正常環(huán)境處理,由于地下部分的保護(hù)層比地上部分的保護(hù)層厚度大,結(jié)果造成鋼筋出地面后外撐,地下部分柱子的有效截面高度減小,形成安全隱患。
可采取下列預(yù)防措施:
1 正確處理構(gòu)件內(nèi)各類鋼筋的相互關(guān)系,接鋼筋的正確位置確定構(gòu)件內(nèi)鋼筋的保護(hù)層及構(gòu)件有效截面高度,并進(jìn)行構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)。
2 正確區(qū)分同一構(gòu)件所處的環(huán)境條件,區(qū)分對(duì)待不同環(huán)境下的混凝土保護(hù)層厚度。地下部分的柱子可將其斷面加大,滿足其保護(hù)層厚度的要求,同時(shí)保證柱子鋼筋上下位置的一致性,滿足鋼筋受力要求。
六、結(jié)束語
由此可見,在框架結(jié)構(gòu)施工的過程中,存在的問題有很多,這些問題都嚴(yán)重的影響了工程的施工質(zhì)量,使得建筑框架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量不符合工程施工的標(biāo)準(zhǔn)。因此,為了有效的解決這些問題,施工人員在工程施工的過程中,一定按照工程施工的要求和國家相關(guān)的質(zhì)量管理規(guī)范進(jìn)行施工,并且在施工完畢以后對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行復(fù)查,以確保其建筑框架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量滿足工程施工的要求。■
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:現(xiàn)澆建筑框架結(jié)構(gòu);施工;常見問題;質(zhì)量控制
中圖分類號(hào):O213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
在建筑工程的施工中框架結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量管理與控制屬于最重要的組成部分。尤其是近些年由于環(huán)境的影響,地震等眾多自然災(zāi)害頻繁發(fā)生,對(duì)建筑工程質(zhì)量提出了更高的要求,而在建筑工程中,框架結(jié)構(gòu)關(guān)系著建筑工程的穩(wěn)定性。目前建筑框架施工中還存在一部分質(zhì)量問題,因此要加強(qiáng)施工的質(zhì)量控制,加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理,將不同的管理組織、方法以及手段結(jié)合起來,對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行組織和協(xié)調(diào)。從而保證工程按照預(yù)定的時(shí)間完成施工,使得優(yōu)質(zhì)、安全生產(chǎn)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。
1 現(xiàn)澆建筑框架架構(gòu)施工中的常見問題
1、板面負(fù)彎筋被踩壓變形及有效高度不足,在現(xiàn)澆建筑框架結(jié)構(gòu)施工中,板面負(fù)彎筋被踩壓變形和有效高度關(guān)系著混凝土結(jié)構(gòu)的承載力,混凝土矩形截面受彎承載力是按照相關(guān)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范公式計(jì)算。而目前在很多結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)施工中,施工員在計(jì)算的時(shí)候其數(shù)值不夠精確,或者一味的按照公式而沒有根據(jù)實(shí)際的施工現(xiàn)場(chǎng)情況做相應(yīng)的調(diào)整。當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)板面彎筋被踩壓很低時(shí),混凝土有效截面高度就比設(shè)計(jì)值小很多,其最大破壞彎矩也就隨之降低,從而導(dǎo)致板面裂縫,影響結(jié)構(gòu)安全。
2、節(jié)點(diǎn)柱柱箍筋安裝質(zhì)量差,通過大量的損害建筑調(diào)查發(fā)現(xiàn),建筑結(jié)構(gòu)最容易遭到破壞的地方是在梁柱節(jié)點(diǎn)處。比如說柱頂周圍有水平裂縫、斜裂縫或交叉裂縫,這一類也屬于輕微的損傷,如果損傷比較嚴(yán)重則可能出現(xiàn)混凝土壓碎崩落,柱內(nèi)縱向鋼筋彎成類籠形,導(dǎo)致框架的上邊部分梁板出現(xiàn)傾斜。這主要是由于節(jié)點(diǎn)柱柱箍筋安裝質(zhì)量差,相關(guān)的配置不夠完善和合理,或者箍筋捆的綁扎沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。致使后期投入使用的過程中節(jié)點(diǎn)處的彎矩、剪力和軸向力都比較大,最終導(dǎo)致了混凝土破碎或梁板傾斜。出現(xiàn)了這種問題往往對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性埋下了巨大的隱患,一旦遇到強(qiáng)烈的震動(dòng)就很可能發(fā)生破損,這種問題也是建筑框架結(jié)構(gòu)中最普遍的問題。箍筋與主筋綁扎不牢,還會(huì)造成節(jié)點(diǎn)內(nèi)柱主筋發(fā)生移位,對(duì)它的修復(fù)也非常的困難,因此務(wù)必要在施工的過程中合理配置箍筋,箍筋捆的綁扎必須要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
3、混凝土水灰比控制不符合要求,水泥和水是混凝土的主要組成部分,將兩者按照一定比例拌合,通過水化作用最終形成膠結(jié)材料。再加入松散的砂石骨料等相關(guān)材料最后干燥便形成了我們常用的混凝土。在混凝土的制作中水灰比的控制至關(guān)重要,水灰比越大 ,其收縮越大,但是這樣制作的混凝土抗壓強(qiáng)度就越低。目前還很多施工現(xiàn)場(chǎng)中經(jīng)常出現(xiàn)水灰比控制不合理的現(xiàn)象,一些施工人員為了增加施工進(jìn)度,在混凝土攪拌的過程中不注重混凝土的質(zhì)量而隨意增加水量或砂石骨料,使后期的工程投入使用不久便出現(xiàn)開裂等問題。
2現(xiàn)澆建筑框架架構(gòu)施工中的質(zhì)量控制
2.1 現(xiàn)澆建筑框架架構(gòu)施工中的問題原因分析
1、缺乏質(zhì)量安全意識(shí),責(zé)任安排不明確,安全質(zhì)量意識(shí)是建筑框架工程施工工作的關(guān)鍵,其質(zhì)量直接關(guān)系著建筑工程的質(zhì)量,間接關(guān)系著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。通過對(duì)施工中常見問題分析可以發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)這些問題最重要的因素是很多工程的施工人員和管理人員對(duì)這點(diǎn)并沒有充分的認(rèn)識(shí),缺乏質(zhì)量安全意識(shí),為了趕工程的進(jìn)度,而一味的將工作重心放在效率上,無視質(zhì)量的控制,在進(jìn)行施工的時(shí)候沒有按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范操作。另外是企業(yè)的各項(xiàng)規(guī)章制度基本落實(shí)不到位。建筑框架結(jié)構(gòu)施工安全的關(guān)鍵點(diǎn)是施工的質(zhì)量,如果工程施工的質(zhì)量管理制度責(zé)任的界限變得模糊,當(dāng)進(jìn)行貫徹制度以及對(duì)責(zé)任制落實(shí)的時(shí)候,就會(huì)居于形式、走過場(chǎng)而已。
2、安全制度不完善管執(zhí)行的力度不夠,一些建筑企業(yè)的質(zhì)量安全管理制度不夠完善,對(duì)建立的制度也只是走走形式,并沒有落到實(shí)處。對(duì)國家頒布的建筑工程質(zhì)量管理法律條款幾乎是無視,打出的那些所謂的安全生產(chǎn)的口號(hào)無非就是面子工程形式而已。
2.2 現(xiàn)澆建筑框架架構(gòu)施工中的質(zhì)量控制措施
要加強(qiáng)建筑框架結(jié)構(gòu)施工中的質(zhì)量控制首先是要完善相應(yīng)的質(zhì)量規(guī)范管理?xiàng)l例等相關(guān)制度,并加強(qiáng)監(jiān)督,使得這些管理?xiàng)l例能落到實(shí)處,從而促使施工人員在施工過程中嚴(yán)格按照施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求施工。針對(duì)于上述的幾個(gè)常見質(zhì)量問題可以從以下幾個(gè)方面入手。
1、針對(duì)于板面負(fù)彎筋被踩壓變形及有效高度不足的問題,可以在澆筑混凝土施工中,板上運(yùn)輸?shù)来钤O(shè)牢固到位,并且架空(這步操作主要是為施工過程中不會(huì)壓到板負(fù)彎矩鋼筋);其次在板負(fù)彎矩鋼筋中根據(jù)板厚按照一定間隔設(shè)置馬凳,將它與交叉點(diǎn)綁牢;最后是叮囑施工人員在施工過程中盡量避免踩壓板面,并安排專人在施工現(xiàn)場(chǎng)值班,尤其是要加強(qiáng)對(duì)板面的保護(hù),如果被踩壓,要立即對(duì)其進(jìn)行復(fù)位。
2、針對(duì)于節(jié)點(diǎn)柱柱箍筋安裝質(zhì)量差的問題,最重要的是加強(qiáng)鋼筋的綁扎,首先是要檢查材料的質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求;其次是筋在模板綁扎,整體就位時(shí),應(yīng)做好技術(shù)交底,理順綁扎序:梁底部鋼筋、箍筋骨、架立筋綁扎一放人模塊內(nèi)一核心區(qū)柱箍筋安裝一梁負(fù)筋安裝;如果框架梁比較大,且鋼筋的分布也比較復(fù)雜,可以在綁扎的時(shí)候先在與柱相鄰的地方預(yù)留一個(gè)方洞,為鋼筋的綁扎留一部分空間,這樣有利于施工員的方便操作。
3、最后是要加強(qiáng)土灰比的控制,最重要的是引起施工員對(duì)水灰比控制的認(rèn)識(shí)和重視,嚴(yán)格按配合比施工,以確?;炷临|(zhì)量。
3結(jié)束語
總而言之,建筑框架結(jié)構(gòu)施工中的問題主要是一些操作上的細(xì)節(jié)問題,然而如果不引起對(duì)這些問題的重視和控制,則會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的后果。因此,在建筑結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量控制中最重要的是控制施工操作規(guī)范,從各個(gè)細(xì)節(jié)入手,提高工程的質(zhì)量。
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