時間:2023-03-16 15:25:21
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閱讀學、寫作學、辭章學、語言學等等語文知識也不是直接構成語文能力的要素。它們雖有指導言語活動、加速語文能力發展的作用,但這種作用是間接的、軟性的、有限的。懂得寫作理論,并不見得就會寫作,同樣,懂得語文知識并不等于就有了語文能力。語文知識只有經過無數次言語活動,積淀成個體自動的言語操作習慣的一部分,才成為語文能力的構成要素。由于語言是自由靈活和富有創造性的,因此,把語文知識看成語文能力結構的要素,從而使學生為學知識而學知識,反而會阻礙語文能力的發展。
因此,中學生的語文能力不是透徹理解和系統掌握課文內容和語文知識的能力,而是能正確理解和運用祖國的語言文字,以滿足思維運行與發展需要的聽說讀寫能力,它是由語言和對其正確熟練的操作行為構成的。
語言是詞匯與語法構成的系統,這是對世界所有語言的最一般概括。但不同語言的詞匯和語法的特點及其生成語文能力的作用是不相同的。漢語口語的單音成義和書面語一字一詞或一字一語素而字形孑然獨立的方塊形體,使“漢語語法沒有形態學和造句法這樣兩個部分”,完全“依靠語義、事理邏輯、約定俗成”來編織言語,[1]因而漢語各級言語單位的調配組合極其自由靈活,或者說漢語是有語無“法”的。[2]因此,漢語“運用能力的高低在很大程度上取決于語匯掌握的能力”[3],“對一個人來說,他所掌握的詞匯越豐富,他的認識能力和駕馭語言的能力就越強”[4]。可見,吸納大量而足夠的字詞語匯,對中學生語文能力的發展成熟具有十分重要的意義。
但是,要積累豐富的語匯量卻不是容易的。這是因為成熟語文能力所需的語匯量不僅是一個龐大的數字,而且必須主要采用讀寫大量的言語作品這種分散學習的辦法來掌握,而分散學習語詞因重復率少容易遺忘。漢語的語素又具有強孤離性,更增加了大量積累詞匯的難度。
然而長期以來,在語文教育界存在著一種似是而非的觀念:3000常用字可以覆蓋現代一般讀物字匯量的99%,因而中學生已經超越了以積累字詞語匯為主的時期。
誠然,小學語文教學是要求小學畢業生要能夠識到2500—3000常用字,但認識3000字不等于就掌握了這些字組合的全部語詞。漢語幾乎每個常用字都是多義的。一個“打”字多達23個義項,可同別的字組成161個復合詞。《現代漢語詞典》收雙音詞51419條,但構成這些詞卻只用了1972個字。何況大多數小學畢業生是并沒有識到3000字的,更何況要在廣泛的讀寫中真正夠用,不識到五六千字恐怕是不行的。[5]因此,中學生非但沒有超越以積累字詞語匯為主的時期,相反,恰恰是需要大量積累字詞語匯的時期。
中學生成熟語文能力究竟要掌握多少語詞量,至今還沒有一個明確的統計數字。這是因為漢語是以單音節語素定型或者說是“字本位”的語言,詞與非詞的界限不清楚,因而統計不可能準確;而且由于漢字出奇的多義和高度自由靈活而具有罕見的強大構詞能力,在識了3000多常用字以后,判定一個詞究竟是“熟字熟詞”還是“熟字生詞”,往往要依賴于一定的語境,因而即使有詞頻統計也無多大實用。這就是說,對語詞的掌握不僅是一個識記過程,而且更是一個組合過程。所以,衡量中學生語文能力的高低,一般不看語詞識記量的多少,而要看一定的言語行為的優劣。
今天,聽說言語能力被越來越多的人認為與讀寫能力同等重要。但是,同等重要的事情并不等于能同步發展。一般說來,母語能力的發展過程是:基礎聽說能力(生活對話能力)─基礎讀寫能力─高層次聽說讀寫能力(長篇獨白語聽說和研讀、著述或創作能力)。就絕大多數人來說,基礎聽說能力是在學齡時就已成熟了的,而高層次聽說讀寫能力則要在中學畢業以后才能獲得充分的發展。中學生作長篇發言時結結巴巴、語無倫次,如果不是要說的內容超越了說者的思維能力,那就是因為基礎讀寫能力太差所致。古往今來能夠出口成章的人不為少見,但大都是憑借相當的書面語功底鍛煉出來的。因此,在基礎教育階段,學生需要和能夠發展成熟的主要是基礎讀寫能力。
言語能力必須在言語活動中發展,不同環境條件的言語活動必須借助不同形態的言語工具,從而必然要發展出不同的言語能力。口語是輪番單向傳遞的,書面語則可以同時多向傳遞。中小學是以課堂班級制為組織形式的學習場所,面向全體學生的教學要求決定了這個階段的言語訓練必須主要采用能同時多向傳遞的書面語形式,從而主要發展學生的書面語能力。
一般說來,語匯量的積累同語文能力的發展提高是成正比的。口語是以聲傳情一發即逝的,書面語是以形達意歷久不變的。而視覺捕捉和儲存語匯的效率比聽覺高30%左右。語文教學以書面語訓練為主將更利于語文能力的提高。
當然,這樣說并不意味著要在教學中摒棄和杜絕口語活動。復述、答問、討論、質疑、聽記等等,這些早與書面語教學密切配合、行之有效的口語活動,仍會在語文課堂教學中永傳不衰;而第二課堂的朗誦會、故事會、演講會、辯論會、報告會等等,則更為少數有口語愛好和天賦的同學開辟了大顯身手、發展個性的廣闊天地。但這些口語活動不應該也不可能與書面語教學平分秋色,卻是無可爭辯的。
就社會需要和生活中實際使用的讀寫來說,寫作是比閱讀更高因而更難掌握的能力。首先,閱讀只是對語形的再認,它常常只需掃視字形的輪廊,而可以忽略其內部細節;而寫作則是對語形的再現,一筆一畫都必須有清晰的內存和一絲不茍的輸出。因而會認的字不一定會寫,能寫一字則能認多字。其次,閱讀只是由文到意的單向轉化,而且是由顯到隱、由多到少、由整到散、由精到粗的“為己”的轉化,不必考慮別人的需要與可能的反應;而寫作則是“物——意——文”的雙重轉化,它不僅有類似或等同于由文到意的轉化,而且還有由隱到顯、由少到多、由散到整、由粗到精的轉化,因而必須考慮讀者的需要和可能的反應。第三,閱讀主要是對信息的篩選與索取,即抓住讀物的中心、要點和必要的細節,而不必經常顧及讀物的作法和技巧;而寫作則是對信息的輸送與裝載,因而每次都必須根據目的、內容、對象和場合的不同而采用不同的手段和技巧。第四,閱讀只是腦力而非手力的操作,而寫作則是腦力與手力并用的操作。可見,寫作是比閱讀更細致、更復雜、更富于自主性和創造性的能力,因而完全可以說,會讀卻不一定會寫,會寫則讀一般不成問題。由此不難明白,為什么在生活中人們總喜歡用寫作的好壞來衡量一個人語文能力的高低。因此,在中學生語文能力發展的鏈條中,基礎寫作能力的發展是關鍵的難點環節。
由此看來,豐富的語匯積累和正確熟練地運用語匯的書面操作行為,是中學生語文能力結構的內外兩個層面。
語匯的迅速積累需要經過大量而廣泛的閱讀——速讀和熟讀。熟讀主要適合于從文言文中學習語言。因為文言文行文簡省精練、語詞密集,熟讀背誦淺易的文言文,對中學生來說,是又一次集中積累語匯的機會。而從白話文中學習語言,中學生已經進入了分散積累語匯的階段,這時只有大量而廣泛的速讀,才能克服閱讀量大而新詞新語復現時距長的缺陷。但速讀的過程和結果如果不付諸書面表達,筆畫繁多、結構復雜的漢字和孤離性強的語詞就只是一晃即逝的過眼云煙,而對信息的篩選也常常只是混朦、粗疏、零碎而飄忽的內隱過程。所以,速讀需要用寫作來加強對字詞語匯的強化與加速篩選行為的發展。而寫作訓練必須有寫作材料和寫作動力的不斷支持才能得以頻繁地進行。那么,以課文為寫作材料,以寫作要求為讀寫動力,讓學生經常寫課文提要、閱讀體會、單元分析、讀書報告以及縮寫、擴寫、改寫、組寫、譯寫等等,就不僅能迅速而牢固地擴充語詞積累和解決學生常常無話可寫或言之無物的寫作難題,從而迅速提高寫作能力;而且能多快好省地培養學生快速篩選信息的閱讀能力。這樣,閱讀教學和寫作教學就不再是各自獨立的封閉領域,而是密切配合、相互促進、節節升高的“伴侶”。可見,用寫作帶動速讀,不僅是培養學生寫作能力的需要,也是培養其閱讀能力的需要。因此,在白話文教學中采用以寫作帶動速讀的方法,能夠使學生讀得更加主動活潑積極有效,從而收到一舉而讀寫兩得之功。不僅如此,用寫作帶動速讀還有利于培養學生主動獵取知識的興趣和獨立分析問題、解決問題的自學能力以及認真細致的治學態度,有利于使學生養成“不動筆墨不讀書”的良好習慣。
其實,早在20年代初,先生就提出要以能作文為中學語文教學的第一個標準。他認為,“手到是心到的法門”,寫作“是吸收的利器”。“吸收進來的智識思想,無論是看書來的,或是聽講來的,都只是模糊零碎,都算不得我們自己的東西。自己必須做一番手腳,或做提要,或做說明,或做討論,自己重新組織過,申敘過,用自己的語言記敘過——那種智識思想方可算是你自己的了”。否則,一切感想,一切書籍的泛覽,一切聰敏的心得,都象天上浮云江中流水,轉眼就消逝了。[6]
恐怕可以說,以寫作帶動速讀,或者說以寫作為中心科學地組織語文教學,是多快好省地培養和發展學生語文能力的必由之路。因為理論和實踐都證明,不管什么事情,都會有而且只能有一個中心,只要也只有致力于抓住和解決這個中心問題,其他環節的問題才能迎刃而解。
然而,1978年有人對以寫作為中心科學地安排語文教學的主張,卻加以徹底否定。其理由是語文教學目的任務的“多中心”論。這一“多中心”論是根據語文學科雜多的性質得出來的。這種把“學科性質決定教學目的”機械地套用于語文學科的做法,加上根據“閱讀和寫作是兩種相對獨立的行為”的認識,輕率地認定閱讀能力和寫作能力必須各自單獨培養,使得閱讀教學等同于“教學生懂得課文的教學”。再加上“標準化”的盲目推廣,于是便產生并發展出這么一個公式貫徹于語文教學的大部分教時:語文教學=語文學科教學=教學生懂得課文的教學=學生聽教師講課文=把課文拆爛成無數字、詞、句、段的孤立繁瑣卻又只是在字母中挑挑選選的練習。因此,傳統語文教學的精華——多讀多寫、讀寫結合卻被棄如敝屣,寫作不但沒有成為語文教學的龍頭,反而成了學究式、猜謎式或文字游戲式的所謂“閱讀教學”的附庸。結果大多數學生雖會做一些孤立繁瑣的語文習題(有的甚至能拿高分),卻詞匯貧乏,不會寫作和真正的閱讀。許多初三的學生甚至連抄書也錯漏迭出。盡管國家教委多次發文強調中小學要加強寫字教學,但中學畢業生能把祖國的文字寫得工整清秀的卻為數寥寥。不僅如此,這種多中心的教學目的還使語文教學思想出現了空前的盲目和混亂:學生讀寫能力不過關,便認為是沒有把聽說與讀寫并重;教師講課文時喋喋言作法、言技巧,便認為是沒有轉變重寫輕讀的觀念,于是便指責那個事實上從未出現過或實驗過的“把閱讀當作寫作附庸”的做法;課堂教學效率低下,便認為應該到課外去找出路,并美其名曰“大語文教育”;學生語文素質低下,便認為是“沒有跳出應試教育的怪圈”,似乎只有放棄對考試成績的追求甚至取消語文考試,學生的語文素質才會提高……如此等等,不一而足。今天,當多中心即無中心的語文教學用幾十年的時間把十八般武藝都用盡了而前進的路子卻越走越窄的時候,是否應該以實事求是的眼光和博大無比的胸懷對“寫作中心”說投以回眸一笑呢?
據上所述,筆者認為,語文教學應編寫兩套教材。一套為寫讀課本,以思想內容為單元選編中外古今適合中學生閱讀的文質兼美的白話文,不考課本,以使其具有足夠的使用彈性,每冊起碼在50萬字以上。教學時以寫作帶動速讀,考試時考適合學生思維能力的寫讀題。另一套為誦讀課本,選編短小、精美、淺易的古典詩文,每冊在2萬字以內,當然也要允許有一定的使用彈性。教學時要求學生每篇都能譯寫和熟讀背誦,考試時背誦、默寫題出自課本,理解、分析題則出自課外。
注:
[1][3]張志公:《漢語辭章學》,《語文學習》1993年第3期。
參閱申小龍:《語文的闡釋》,第412、462頁。
所謂戲劇式結構,就是運用電影“重要的特殊條件”即電影特有的表現手段來組織和安排戲劇沖突的劇作結構樣式。那么,它到底有哪些基本特征呢?
(1)情節因素的完整性。戲劇式結構的劇作,一般都以戲劇沖突推動情節的發展,造成一種環環相扣、步步進逼的態勢,迫使沖突尖銳化。它不但要求整部劇作有一條包括開端、發展、、結局的結構要素在內的情節線,而且要求每一段(場)戲中也盡量做到有其開端、發展、、結局,造成一個個“小型的霹靂”(席勒語),以促使全劇大的到來。如影片《祝福》主要由出逃、被賣、重返魯家、捐門檻到砍門檻等情節段落構成。就整體而言,出逃為其開端;被賣、重返魯家,直到捐門檻為其發展;砍門檻為其,最后的死亡為其結局。戲劇式結構的情節就是如此既緊張激烈又曲折有致地向推進。因此,其情節必然如戲劇那樣具有其完整性。
(2)段落布局的嚴整性。戲劇式結構既然講究對情節進行緊張而曲折的安排和處理,它就要求按照因果關系,把段落與段落之間,層層遞進地、合乎邏輯地連結起來,使之構成一個相互依存的嚴謹的整體,“任何部分一經挪動或刪削,就會使整體松勁脫節”(亞里士多德語)如美國影片《魂斷藍橋》;要不是瑪拉與羅依之間存在著“等級差距”,他們就用不著來回折騰求得批準,以致耽擱了教堂規定舉行婚禮儀式的時間;要不是芭蕾舞團那位老太太不近情理,瑪拉就不會失業;要不是瑪拉失業和羅依的死訊,瑪拉也就不會于絕望中淪落為;也就不會加深她與羅依之間的“等級差距”,也就不會導致她向羅依母親吐露真情的。前一個段落是后一個段落的“果”,一環扣一環,使得段落布局異常嚴謹周密。
(3)敘述進程的順時性。戲劇式結構的劇作,為了造成情節步步進逼,達到吸引觀眾的效果,必然要求嚴格按照時空順序,組織和安排故事情節。即使在十分需要的情況下運用倒敘、插敘,甚至閃回的手法,也只能是對主要情節作必要的補充,絕不允許從根本上錯亂情節發展的時空順序。
在電影發展史上,戲劇式結構的作品占有非常重要的地位,直到今天的電影生產中,仍然占很重的比例,仍然受到廣大觀眾的歡迎。它的優點和長處是不容忽視和低估的,這著重體現在:情節沖突是緊張而激越,人物性格鮮明而集中,情節表達單純而強烈,符合通俗化大眾化藝術的特點,適合廣大觀眾的審美心理、審美趣味和審美習慣的要求。其短處在于:矛盾沖突線索單純集中,結構嚴謹封閉,主題比較單薄,內涵不夠豐滿,難于反映復雜而豐富的社會生活,容易露出人工斧鑿的痕跡。隨著現代電影觀念的變化,戲劇式結構也在不斷發展,諸如戲劇沖突日趨生活化,封閉的敘事方式逐漸被突破,運用技巧注意隱而不露等等。
(二)散文式結構
顧名思義,它的特征與散文結構的特征密切相關。散文最突出的特征是“形散神聚”,具體表現有二:第一,散文選材廣泛,表現自由。大至宇宙萬象,小至一草一木,乃至人生的一段經歷,一星冥想,都可以化為散文的筆墨。作者猶如騎著思想的野馬,“思接千載,視通萬里”,不拘格套,揮灑成章。第二,散文既不象小說那樣通過故事情節塑造人物,也不象戲劇那樣講究矛盾沖突,它寫事寫人只需擷取看似零散的幾個側面,于小中見大,平中見奇,散中見整,使之“形散而神聚”,正是散文的這種特征,影響并規定了散文式結構的特征。
(1)情節的散淡性。散文式結構不象戲劇式結構那樣把生活中的矛盾集中強化,也不把所有的人物圍繞在一個中心事件的周圍。前蘇聯著名導演羅姆說:散文式電影“不局限于一個主要的抵觸,主要的沖突”,“而是把同等重要意義的許多現實與問題綜合成一個總體去表現生活的復雜性,戲劇性不是濃縮在一起,而是被引入河道,分散成許多小溪和溝渠。影片《城南舊事》中三個故事是并列的,影片《市長》中十個故事也是并列的,它們都被“分散”成了條條“小溪和溝渠”,因而不可能形成“一個主要的抵觸”和“主導的沖突”。當然,這類影片并非沒有情節,它也需要一定的情節,不過,它所依賴的主要不是情節,而是情緒。它賴以塑造形象、體現主題、吸引觀眾的手段,不是情節的生動,而是情緒的積累,它不需要戲劇式那套結構樣式,需要的是有助于情緒積累的結構樣式,即場面的疊加。這樣一來,線形的情節結構自然讓位給了塊狀的場面結構。“沖突是悄悄地深藏不露地進行”(薩赫諾夫斯基語),戲劇式結構那種和結構局面也就成為多余的了。因此,這類影片的結構,總是著眼于細節刻劃,以平穩均衡的畫面,從從容容地去展示散點的日常生活事件。當然,這類影片也有,不過,它不是情節發展的,而是情緒積累所造成的,如《城南舊事》結尾處,在《送別》歌(影片中第七次出現)的變奏中,由小英子的大近景化成香山火紅的楓葉,一組快速運動的紅葉特寫疊化鏡頭,就構成了影片的情緒,直到大片的紅葉遮住了小英子遠去的馬車。影片到此雖然結束了。但是觀眾的心仍被那離情別緒激動得不能自己。這就是美的意境所產生的特殊的藝術魅力。
(2)段落布局的松散性。如前所述,戲劇式結構非常講究段落之間嚴密的因果關系,其中的一部分行動必然是另一部分行動的因或果,要求形成尖銳而激越、集中而凝練的戲劇沖突。散文式結構則沒有這種要求,它寫人寫事只需要抓住最能傳神達意的幾個側面加以勾勒,在結構上不講究段落之間的必然聯系,只要求安排合理,過渡自然,能讓劇情連續下去即可。有的影片僅以劇中人主觀視點來穿針引線,如《城南舊事》;有的影片則似生活的原湯原汁,呈現出一種散點式的結構,如《似水流年》;有的影片甚至完全看不出有什么首尾貫穿的事件,如《市長》。這是散文式結構“貴散”的一面。但是它又有“忌散”的一面,如《市長》十個故事間雖無外部的聯系物,卻有著作者以其對陳老總深沉而熾熱的愛作為內聚力,把這十個并不連貫的故事聯成為一個藝術整體,從而產生叩人心弦的藝術效果。《似水流年》、《城南舊事》則是在“淡淡的哀愁,沉沉的鄉思”意境追求中所體現出的民族感情把各種生活事件串連起來,使這兩部影片都獲得了不同凡響的藝術效果。
(3)敘述的順時性。這一點似乎和戲劇式結構相似,不過,戲劇式結構運用順時性敘述,完全是為了有利于戲劇沖突的連貫性,便于情節步步逼進,造成對觀眾的吸引力;散文式結構采用順時性敘述則是為了強調紀實性,讓觀眾看到現實生活的自然流程,有利于加強生活的實感。影片《市長》中未用過閃回鏡頭。《城南舊事》盡管有好幾處寫秀貞回憶她的情人思康,但主要是依靠秀貞講述。
與戲劇式結構比,散文式結構的長處在于:第一,具有表現生活真實性的最大可能性。這種結構的影片不以戲劇沖突為劇作基礎,不按照戲劇沖突律來組織情節,設置懸念,制造。相反,它主張用情節淡化來取代人為的強化;主張用開放式來取代有頭有尾、頭尾呼應的封閉式;主張多側面、多層次、多場景、多穿插、多聲部的敘述表現法來取代程式化的情節發展過程。正因為如此,它可以充分利用電影時空轉換的自由,著力于生活細節描寫,按照生活的自然流程表現生活,使它具有別類結構影片不可取代的真實性和藝術說服力。第二,具有調動想象力的最大可能性。這種結構的影片取材不受限制,表現不拘格套,在貌似松散的結構中寓有強烈而真摯的情感,在質樸淡雅的神韻中蘊含著雋永的意境。觀眾欣賞這種情節淡、節奏慢、意境深、情感濃的影片,可以化被動為主動,最大限度地調動其想象力,使之在有限的畫面中,生發出豐富的聯想、想象,甚至幻想,去領略其中無限的意蘊,從而獲得最大限度的美感享受。
(三)小說式結構
勞遜說:“電影完全不象戲劇;相反,它很象小說。”電影和小說有極其相同的特點:在時空轉換上,它們都享有極大的自由。凡小說家的筆力所能涉及到的時空,電影鏡頭幾乎都能拍攝到,這就使得電影和小說的關系極其親近。盡管在人物內心世界的刻劃方面,對電影來說,在默片時期幾乎是個“”,但隨著有聲電影的誕生,尤其是在“意識銀幕化”的開拓創新上,電影借助蒙太奇技巧的發展,“”終被突破,電影幾乎和小說同樣享有了內心刻劃的功能,為小說式電影開辟了更為廣闊的前景。同時,由于小說本來就兼有戲劇的情節因素和散文的敘述因素,小說式結構幾乎兼有了戲劇式和散文式的某些優勢,因此,有人說小說式是介于戲劇式和散文式之間的結構樣式,小說式結構的特征是:
(1)從情節結構來看,它近似戲劇式,也需要有一個完整的情節。但是它對情節的要求同戲劇式又很不相同。戲劇式注重情節,主要在于通過情節塑造形象,體現主題和吸引觀眾。因此,它要求組織高度集中和完整的情節結構,要求在劇作中前邊出現的人、事、物,后邊一定要有所照應和交代,否則,就破壞了情節結構的集中性和完整性,就是多余的“閑筆”。小說式影片要求劇作家把重點放在刻劃人物性格上,情節要為塑造人物性格服務,不必脫離人物性格的塑造去追求情節結構的所謂完整性。因此,小說式結構在表現生活場景方面,除了主要生活場景之外,還需要表現眾多的次要的生活場景和插曲;在表現矛盾沖突方面,除了主要矛盾沖突之外,還需要表現眾多的次要矛盾沖突,讓人物去面對生活中可能遇到的各種矛盾和情境,以便更細致深刻地展示出人物的內心世界,塑造出如同生活一樣豐富和復雜的人物形象。正因為如此,戲劇式結構所認為的“閑筆”,只要能服務于人物性格的塑造,達到豐富作品內涵的目的,在小說式結構中不但是允許的,而且是完全必要的。
(2)從場面結構來看,它近似散文式,也需要有場面的積累。但是它對場面積累的要求同散文式又很不相同。散文式的場面積累,不在于交代情節,也不在于刻劃人物性格,而在于創造意境以渲染一種“典型的情緒”。
復合式斷屑槽型是由一些基本和簡單斷屑槽型及其變形復合而成的,且常常綜合了這些簡單槽型的優點。與簡單槽型相比,復合式斷屑槽結構具有斷屑性能好、適用范圍廣等特點。所以,在斷屑槽斷屑領域它獲得了越來越廣的應用。以下是幾種典型的復合式槽型結構。
雙槽結構
雙槽是一種典型的復合式結構,下面試驗將要用到的CNMM120408型刀片就是采用雙槽結構,此外Sandvik公司的QR槽也可看作是由雙槽演變而來的。雙槽的典型截面形狀如圖1。眾所周知,在機械加工中,精加工時,較小的進給量f和切削深度ap要求較小的槽寬,而粗加工大進給量大切深時,要求較大的槽寬。為了能同時較好地適用于精加工和粗加工(或半精加工)的進給量和切削深度的變化,于是出現了雙級槽(簡稱雙槽),雙級槽的第一級槽在精加工時起作用,二級槽在粗加工時起作用。至于雙槽能否達到這樣的效果,我們將在下面通過具體試驗來對此進行分析研究。
2.刀尖部分的槽背向前突起
刀尖部分的槽背向前突起是一種被廣泛采用的復合式結構,比較典型的如:Sandvik公司的QF、QM、UF、UR,東芝公司的38型,三菱金屬的PK等槽型,其典型形狀如圖2。這種結構在刀尖部分槽寬較窄,而其余部分槽寬較寬,因此可以看作是由一窄槽的刀尖部分和一寬槽的刀尖以外部分復合而成。在大切深、大進給量時,由于只是刀尖的局部槽寬很窄,其它大部分的槽寬仍然較寬,因此不致造成切屑過度卷曲和切削力過大;同時,由于刀尖部分槽寬較窄,從而又保證了小切深、小進給量時的斷屑性能。
3.波浪形槽背結構
采用波浪形槽背結構的槽型其槽寬沿主刀刃方向周期性變化,其槽背形狀可以是圓弧形、正(余)弦曲線及其他不規則的周期性曲線乃至周期性折線等。具體例子如Sandvik公司的QM槽型和我們自行設計的CCMT120404刀片槽型。其典型形狀如圖3。波浪形槽背復合結構可以看作是一寬槽和窄槽復合而成,它在小進給量時能夠保證斷屑效果,而在大進給量時又可減小阻力。如果這種結構再復合上減摩槽的話,將使刀片在斷屑性能方面獲得進一步的提高,而且阻力也會進一步減小。
以上是幾種比較典型而且實用效果較好的復合式結構。在實際應用中還有許多其他的復合結構,但多數仍是上述幾種類型的變形和組合,在此就不再贅述了。
2雙槽刀片斷屑性能試驗研究
在諸多復合式斷屑槽型中,雙槽結構是比較簡單和常用的,對其斷屑性能和機理的研究有利于加深我們對其他更復雜的復合式斷屑槽的認識,也有利于新型復合式槽型的開發和應用。下面我們將通過切削性能試驗比較雙槽和單槽的切削性能來了解雙槽的優點及斷屑機理。
試驗設計
試驗采用的雙槽刀片為:CNMM120408(其截面形狀參見圖1);單槽刀片是將CNMM120408刀片磨去其一級槽的槽背所得(參見圖4)。我們用以上刀片車削工件外圓柱表面,在不同的切深和進給量下,收集切屑和測量切削力,然后對雙、單槽刀片的主切削力、切屑形狀、斷屑性能及范圍進行比較,以獲取信息。
試驗所用車床型號為CM6140;切削速度固定為100m/min;工件材料為45鋼。
2.試驗結果及比較
主切削力FZ
主切削力FZ的測量結果如表1:
表1雙、單槽刀片主切削力FZ試驗結果切深ap槽形進給量f0.1mm/r0.15mm/r0.2mm/r0.3mm/rap=1mm雙槽刀片272.5362.4449.6600.0單槽刀片322.4392.0466.4624.8ap=1.5mm雙槽刀片383.2516.8654.4908.8單槽刀片431.2576.8701.6929.6ap=3mm雙槽刀片712.8948.01217.61553.6單槽刀片761.61035.21240.81655.2
三組試驗數據均表明(如圖3):在切深ap和進給量f相同時,雙槽刀片的主切削力FZ比單槽刀片要小。
切屑形狀及斷屑效果比較
切屑形狀及斷屑情況如表2:
表2雙、單槽刀片切屑形狀及斷屑情況
切深ap槽形進給量f0.1mm/r0.15mm/r0.2mm/r0.3mm/rap=1mm雙槽刀片帶狀、不斷帶狀、不斷短螺旋、斷碎、斷單槽刀片帶狀、不斷帶狀、不斷短螺旋、斷短螺旋、斷ap=1.5mm雙槽刀片帶狀、不斷C形、斷半環形、斷聯弧形、斷單槽刀片帶狀、不斷帶狀、不斷短帶、斷C形、斷ap=3mm雙槽刀片帶狀、不斷9字形、斷碎、斷碎、斷單槽刀片帶狀、不斷帶狀、不斷帶狀、不斷C形、斷雙槽刀片和單槽刀片相比斷屑范圍變大,即在切深ap相同的情況下其最小斷屑極限進給量減小。
3試驗結果的分析及討論
在相同條件下雙槽刀片的主切削力比單槽刀片小
其實,這是切削加工中的一個有趣現象,也即:在一定條件和范圍內,使切屑卷曲程度較大(曲率半徑較小)的刀片所需主切削力要小于使切屑卷曲程度較小(曲率半徑較大)的刀片(前角相同),兩者的切削力變化如圖7所示。這一現象是經過大量試驗所證實了的,雖然其機理還不太清楚。
在本試驗中,由于試驗用單槽刀片是將所用雙槽刀片磨去一級槽槽背所得,槽形較雙槽刀片一級槽和二級槽都寬,因此其切屑卷曲程度肯定比雙槽刀片小。于是,從上面的結論可以得出:在一定范圍內,在相同條件下雙槽刀片的主切削力肯定比單槽刀片小。本試驗的結果正好如此,這也是上述現象的又一有力佐證。
2.雙槽刀片的斷屑范圍比單槽刀片寬
這正是我們所想要的結果。如前所述:精加工時,進給量和切削深度較小,為了斷屑,要求較小的槽寬;而粗加工時,由于進給量和切削深度均較大,則要求加大槽寬。為了能同時適用于粗加工和精加工,于是出現了雙槽刀片。雙槽是一種復合式槽形,它是由一級槽和二級槽按一定的方式和尺度組合而成的,組合的目的是想讓它兼有一、二級槽的優點。從試驗結果可以看出這一想法是可行的,雙槽刀片的斷屑范圍明顯比單槽刀片大(見圖6)。
一、前言
隨著城市建設的發展與建筑技術的進步,大跨度超高層建筑已經成為建筑結構發展的主要方向之一。而由混凝土包裹鋼骨做成的鋼骨混凝土結構(SRC),充分發揮了鋼與混凝土兩種材料的特點,與鋼筋混凝土結構相比,具有剛度大,延性好,節省鋼材的優點。因此,鋼骨混凝土結構在我國有著廣闊的應用前景。
鋼骨混凝土結構的研究和應用在國外開始較早,我國因國情的限制,起步較晚,工程應用就更少,直到1997年11月才由冶金工業部正式了有關規程,并于1998年5月1日起施行。
深圳世貿中心大廈在關鍵部位應用了鋼骨混凝土結構,解決了用普通鋼筋混凝土結構不能解決的難題,收到了良好的效果。
二、工程概況
深圳世貿中心大廈于1996年設計,是一幢集金融、貿易、商業、辦公于一體的綜合性超高層建筑,總建筑面積12萬平米。主樓地上52層,地下3層,標準層層高4m,總高230m,采用鋼骨混凝土框架-筒體結構。裙房5層,層高5m,總高25m,采用框架-剪力墻結構。主樓與裙房之間未設變形縫,施工時留有施工后澆帶。基礎采用大直徑人工挖孔樁基礎最大直徑2.9m。
根據建筑功能及使用要求,裙房首層及二層由大廳組成,為大空間;三層為銀行辦公室,中間部分設一圓形天井;四層設有外匯交易大廳;五層為大會議室;
三、結構布置
為了滿足建筑功能及使用要求,需要選擇一個受力合理、安全可靠、施工方便的結構方案。由于裙房首層及二層共有6根柱子不能落下,形成了長達25.8m跨的大空間,結構平面采用了井字梁的結構形式。但關鍵問題是25.8m跨框架大梁采用何種結構型式,并且建筑要求三層框架梁截面高度不超過1m。
方案1:采用普通鋼筋混凝土大梁,這種方案梁斷面較大,框架梁截面高度需2m以上,不滿足建筑功能及使用要求,此方案不可行。
方案2:采用無粘結預應力混凝土大梁,這種無粘結預應力梁本身截面及用鋼量均不太大即可滿足結構設計要求,但由于三層梁高1m的限制,梁高跨比達到1/25,此方案也不宜采用。
方案3:采用鋼骨混凝土大梁,利用大梁中部抗拉柱,按變形協調計算。梁截面比普通鋼筋混凝土減小很多,平面和空間利用率都相應提高,又采用由四、五層大梁吊三層梁的懸掛形式,三層框架梁高度為1m,可以滿足建筑使用要求。該方案克服了上述二個方案的不足之處,且施工方便,合理可行。經方案比較,優點較突出,雖然增加了用鋼量,但因梁截面減小,增加了空間使用面積,抗震能力也大大提高。因此,本工程裙房25.8m大梁采用鋼骨混凝土方案。為了保證大梁與柱的固結,與之相接的柱也采用了鋼骨混凝土結構形式。
四、鋼骨混凝土梁的計算
結構整體計算采用中國建筑科學研究院軟件TBSA4.2計算,再采用軟件PK對框架梁進行復核。由于本工程在設計時,國內尚未正式出版有關SRC組合結構構件設計規程,針對鋼骨混凝土梁的計算,當時有二種計算模型,一種是強度疊加模型,另一種為變形協調模型。下面結合世貿大廈裙房25.8m大梁,分別用兩種模型進行計算。
⒈強度疊加模型
假定SRC構件的承載力是鋼骨部分與鋼筋混凝土部分的承載力之和,鋼骨與鋼筋混凝土部分的變形彼此獨立。這種方法具有計算簡單,應用靈活的特點,其設計是偏于安全的。日本的計算標準就采用了此模型,SRC計算方法也是基于這種模型。現SRC梁進行計算,公式如下:
鋼骨混凝土梁受彎承載力:M≤Mc+Ms(1)
式中Mc---鋼筋混凝土部分受彎承載力,按設計
Ms---鋼骨部分的受彎承載力,Ms=γWnf(2)
γ---截面塑性發展系數,Mn---截面凈截面抵抗矩,f---型鋼材料強度設計值
鋼骨混凝土梁受剪承載力:V≤Vc+Vs(3)
式中Vc---鋼筋混凝土部分受剪承載力,按設計
Vs---鋼骨部分的受剪承載力,Vs=2/3Aswfv(4)
Asw---鋼骨腹板部分凈截面積,fv---鋼材抗剪強度設計值
鋼骨混凝土梁的剛度:B=0.65EcIc+EsIs(5)
式中EcIc---鋼筋混凝土的剛度,EsIs---鋼骨的剛度
由于該模型公式簡化,計算簡單,故在設計中可先按該模型公式,確定構件截面、鋼骨截面及鋼筋數量。世貿大廈裙房25.8m跨大梁混凝土及鋼骨截面。
彎距設計值為M=19237kN-m,剪力設計值為V=2467kN,混凝土強度等級C40,鋼骨為16Mn。
按公式(2):Ms=γWnf=1x4.15x107x315=13100kN-m
按公式(1):Mc≥M-Ms=19237-13100=6137kN-m
再按,Mu=fmcbx(h0-x/2)(矩形截面)
將已知條件代入,得x=170mm,xb=ξbh0=0.55x1765=970mm
選用12Φ36
按公式(4):Vs=2/3Aswfv=2/3x55200x170=6256kN
故V=2467kN<>
按公式(5):B=0.65EcIc+EsIs=1.88x1016Nmm2
撓度:fmax=5ql4/384B+(5n4-4n2-1)Pl/384n3B
=72mm<25800/300=86mm(滿足)
SRC計算方法也是基于這種模型,且計算公式也基本相同,除鋼骨部分受剪承載力Vs=Aswfv,與有所差異外,其它部分均一致。
2.變形協調模型
沿用鋼筋混凝土構件計算中常用的鋼筋與混凝土變形協調一致的假定,即鋼骨與混凝土之間始終沒有相對滑移,構件截面始終保持為平面,鋼骨與混凝土能夠共同工作。其優點是從力學概念上保持了與鋼筋混凝土構件的一致性,主要問題是計算公式過于復雜。前蘇聯規范就采用了此模型,SRC結構計算也是基于這種模型。由于計算公式較復雜,故在世貿大廈裙房鋼骨混凝土大梁設計中,先按強度疊加模型計算截面及配筋,然后再用變形協調模型進行復核。
按第二種情況,中和軸經過鋼骨腹板,其截面受壓區高度按公式(6)計算:
x=[1.8fayνδw+fsyAs-fsy’As’+fcm(As’+Assf’-δw)]/[fcm(b-δw)+2.25fayδw](6)
將ν=900mm,δw=40mm,fsy=fsy’=310N/mm2,Assf’=3x104mm2,fay=315N/mm2,fcm=23.5N/mm2,
代入得:x=401mm,x<(適筋截面)>
正截面承載力按公式(7)計算:
M=fcmbx2/2+fsyAs(h-x-a)+(fsy’-fcm)As’(x-a’)+0.9fay[+(ν-x)2δw]-fcm(x-)[Assf’+(x-)δw/2](7)
式中---為鋼骨塑性抵抗距,=1.17ω=1.17x4.15x107=4.86x107mm3
將各數值代入(7)式得:M=24370kNm>19237kNm(滿足)
抗剪承載力按公式(8)計算:V=0.056fcbh0+0.58fywδwhw+fyvAsv/sh0(8)
抗剪承載力與變形經計算,均滿足要求,過程不再贅述。
五、設計體會
現行規程中梁正截面受彎承載力及斜截面受剪承載力計算均采用強度疊加模型,公式及含義也基本相同。區別是規程中鋼骨部分的受剪承載力是按純鋼構件腹板受純剪情況計算的,不考慮局部壓屈影響,要求放寬。故當計算滿足時,也能滿足現行規程。
鋼骨混凝土構件中的鋼骨另由含鋼率控制,不受鋼筋配筋率的影響,使得有與普通混凝土構件同樣的外形尺寸,但其承載力提高很多。同樣,在承載力相同的情況下,鋼骨混凝土構件的外形尺寸可以相應減小,減輕了結構自重,減小了混凝土用量,利用鋼骨本身承載力大的優點,可以節約支模所設的支撐,節省材料。在大跨度,大荷載作用下,鋼骨混凝土梁截面尺寸由變形控制。
中和軸通過鋼骨腹板的鋼骨混凝土構件,在其喪失最大承載力后,由于在其中和軸附近的鋼骨腹板仍處于彈性工作狀態,所以仍能保持較大承載力,使構件本身并不崩潰,顯示出較好的變形能力和抗震性能。
1.引言
高層高層建筑在進行結構分析計算之前必須首先確定結構嵌固端的所在位置,而嵌固端的選取卻面臨著各種不同情況,如不設地下室但基礎埋深較大;沒有地下室但其層數或多或少,且基礎形式不同等。根據以上情況正確選取其結構嵌固端,是高層建筑結構計算模式中的一個重要假定,它不僅關系到結構中某些構件內力分配的準確性,而且還影響結構產生側移的真實性,以及結構局部的經濟性,因此有必要對結構嵌固端的選取作進一步探討,并由此引伸出若干相關的技術問題。
2.結構嵌固端的條件
高層高層建筑的結構嵌固端通常是選擇在地面標高處,但地面標高處要真正成為結構嵌固端是有條件的,而且在輸入首層計算高度時還有許多講究。
2.1設有地下室時的條件
(1)地下室頂板標高與室外地坪的高差不能太大,極端的情況如半地下室則首層樓面一般不能成為結構嵌固端,除非其高差僅為1—3級臺階高度時才可能考慮;
(2)地下室頂板結構應為梁板體系(即不可設計成元梁樓蓋),且該層樓面不得留有大孔洞,樓面框架梁的抗彎剛度要足夠大,樓板也要有相當厚度;
(3)地下室側壁要有良好的側限,即必須與“地球”有良好的接壤,上述半地下室頂板不能成為結構嵌固端的原因就是不滿足此條件。
對于上述條件中對首層樓面框架梁的要求,假設滿足《抗震規范》第6.1.14條“位于地下室的梁柱節點左右梁端截面實際受彎承載力之和不宜小于上下柱端實際受彎承載力之和”的要求,對于高層建筑來說,由于首層處的柱截面往往遠大于框架梁截面,故即使有意增大框架梁截面并增加抗彎鋼筋用量,上述要求仍很難滿足。就此要求而言,則只有多層或小高層建筑才有可能以首層頂板作為結構的嵌固端,而真正意義的高層建筑則完全排除了這種可能性。
2.2不設地下室時的條件
高層建筑不設地下室通常是針對層數有限的小高層,或其基礎持力層較淺的情況,但從抗震角度考慮是不宜提倡的。
(1)不管是采用天然地基基礎或樁基礎,都是以基礎(承臺)面作為結構嵌固端,且必須在該標高處的縱橫方向設置剛度較大的基礎梁加以連結,故首層層高應從基礎面算起;
(2)若基礎(承臺)面標高與首層標高有一定距離而不設基礎梁連結或其剛度過小,則地面標高處應設有剛性地面來作為結構嵌固端,首層層高可從地面層算起。若不設剛性地面,則上部結構無從形成嵌固端,也即結構計算簡圖不成立,設計上顯然是不允許的。
以上列舉的條件無非是說明要成為上部結構的嵌固端,其下部結構必須具有足夠的剛度以保證柱根之間不產生相對位移,且能承受或平衡柱根彎矩。規范中規定“當地下室頂板作為上部結構嵌固部位時,地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的二倍”正是基于這一考慮。
3與嵌固端相關的技術問題
結構嵌固端的形成或者說上部結構對嵌固端的要求,在工程設計中還可引伸出若干相關的技術問題及其正確的設計方法,以下將分別探討。
(1)單層地下室
當高層建筑僅設單層地下室且底板采用天然地基筏板基礎或樁一筏基礎時,通常選擇基礎底板而非首層作為結構嵌固端,這有利于充分利用其基礎的“無限”剛度,為首層樓面的靈活結構選型創造條件,即使是首層樓面留有大孔洞,或選用無梁樓蓋結構,都不影響結構計算的準確性。此外,規范規定地下室負一層的抗震等級與上部結構必須一致,以基礎底板作為嵌固端不會造成地下室結構造價的提高,反而可能取得較好的經濟效益。即使單層地下室底板是以樁為基礎的普通梁板結構,一般情況下仍然取底板處為結構嵌固端,唯一例外的是地下室作為抗爆級別較高的防空地下室時,其頂板通常具有作為結構嵌固端的剛度,因此可取其作為上部結構的嵌固端。
(2)投影面積比例
高層塔樓在地下室頂板上的投影面積比例大小對首層作為嵌固端的結構有著不同的影響。當該比例*1時,若首層樓面符合作為嵌固端的其它條件,則該首層作為結構嵌固端就毫無疑問了,但當上述投影面積比例<<1時,說明地下室側限遠離塔樓,塔樓發生的側向位移將波及首層樓面并使其發生變形,即使變形量很小,但嚴格說來首層作為嵌固端的剛度必然小于前一種情況,且變形又增大了上部結構側移的計算值,同時首層骨架構件也會由于自身的變形而產生附加內力。作為有經驗的結構工程師,在實際設計中都會根據工程實際情況予以鑒別并作出相應的結構處理。
(3)大底盤多塔樓
大底盤多塔樓大多為商住樓,而且由于商用及居住性質不同,對柱網的要求也不同,故通常需設置結構轉換層。當大底盤的商用部分層數不多(如僅1—2層),且結構轉換層設于大底盤的屋頂標高處時,塔樓的嵌固端就可考慮取在大底盤的屋頂處,至少在塔樓初算時可以如此假定,如圖3所示。這一考慮基于以下兩點:①既然屬大底盤,其樓層面積肯定大于塔樓的投影面積,加上大底盤屋頂設置轉換層,故大底盤的樓層平面剛度遠大于塔樓的樓層剛度;②轉換層之上通常為剪力墻、部分短肢剪力墻或異形柱一短肢剪力墻結構,為使轉換層上下部的側向剛度相近,大底盤部分肯定要將原位剪力墻增厚或增加新的剪力墻,從而使塔樓下的大底盤部分具有足夠的側向剛度。目前高層建筑結構計算軟件的功能已較為完善,因此大底盤多塔樓建筑均以整體結構進行計算,其嵌固端也不像結構初算階段選擇在大底盤屋頂標高處。
(4)高層建筑的基礎埋深
在研究探討高層建筑的結構嵌固端時,必然牽涉到其基礎埋深問題,高層建筑基礎要具有一定的埋置深度,首先是為了保證結構的整體穩定(包括抗滑),其次有利于減弱地震反應。規范對高層建筑的基礎埋深有一量化規定,即“天然地基或復合地基基礎,可取階15,樁基礎可取階18”,但這一規定僅與建筑物的總高月有關,而與其它因素無關。
但我們在認真思考后發現基礎埋深除了與建筑物總高月有關外,還應與控制高層建筑體型重要指標的高寬比風心有關。如兩棟建筑物的高度量相同,但其高寬比階B分別為5,0和2,5,顯然風/B值較小者整體穩定性更高,若采用相同的基礎形式,則階B值較大者其基礎埋深應更大。換言之,基礎埋深對月/B較大者應偏于嚴格,而對月/B較小者則可略為放松,不宜作相同處理甚至反其道而行之,否則就違背了基礎需一定埋深的原則。除了高寬比風/6外,基礎埋深還應與高層建筑的裙房底座寬度、地下室底盤寬度等因素有關,對地下室面積僅為塔樓投影面積者應偏于嚴格,相反對沒有裙房或地下室面積大于塔樓投影面積者則可略為放松。
(5)首層樓面的活載作為結構嵌固端的首層樓面(地下室頂板),其正常使用時的活載一般不太大,即使作為商業用途,其活載也僅為3.5kN/m2,但設計中要考慮施工過程中可能產生的施工荷載,對于首層梁板構件取活載8.0—10.0kN/m2則往往是必要的。
當高層建筑主體結構建至2層樓面時,首層地面自然而然就成為理想的施工場所,或用于堆放材料(袋裝水泥、砌塊、搭架鋼腳手架等),或用于鋼筋加工,甚至作為載重汽車的行駛停放場等,即使是臨時荷載,其樓面活載也就有必要取較高值(該活載值僅作用于該層梁板,并不需傳給豎向構件的墻柱)。
讀是課堂教學的重要過程,是讓學生在教師的指導下,帶著要求和提出的問題,閱讀教材。通過“讀讀、劃劃、圈圈”來學習認識新知和回顧鞏固舊知識,找出教材中出現的新、舊知識點,并寫好讀書筆記。目的是培養學生形成良好的讀書習慣,提高閱讀分析能力。以便在解題時,能讀懂包含在題目中的各種信息,學會推敲題意,整理分析出能解題的“信息”逐步提高審題能力,分析問題、解決問題的能力。這樣安排的優點是:可激發學生的好奇心和求知欲。增強學生學習的責任感。
二、議。
(一)是學生根據閱讀教材內容說出圈劃內容中哪些是新知識,哪些是已知的,知識點間存在著什么聯系。這是進一步理解教材,再現知識的過程,有利于對知識的認識理解和消化吸收。
(二)是學生相互議論新、舊知識點在提出的問題中的作用。相互討論、取長補短,完善知識,有利于發展思維、提高分析問題能力。
(三)(是)學生回答老師提出的問題,說出解答思路,有利于培養學生快速思考、敏捷應對能力。
通過閱讀教材、議論問題、學生就會產生疑惑,逐漸感愛到力不能及。此時,老師再傳授知識時,學生聽課目的明確,注意力集中,可主動聯想舊知識、結合知識點進行思考,使舊知識得到進一步發展和完善,有利培養學生歸納能力和創造思維能力。
三、驗。
演示實驗是化學課堂教學的重要內容之一,它是通過教師的操作示范,把直觀的實驗現象展示給學生,是培養和提高學生觀察思維能力的關鍵。而實驗技能的全面提高,最終應是通過學生實驗來完成。這就要求除完成規定的學生實驗外,還應盡力創造條件,增設學生實驗,或轉化部分演示實驗,讓學生有更多地機會去動手操作。要重點指導學生分析操作要點,注意事項。掌握操作步驟及觀察的方法,并簡要總結出實驗結論。
四、寫。
計算機是知識、經驗和思維的替代品。縱觀當今世界,這種非常令人不安的觀點正在結構工程師中逐漸蔓延。人們似乎越來越愿意相信計算機使他們能對工程作出正確的判斷,而根本不去想一想,如果沒有計算機同樣的工作需要哪些必要的知識和經驗。按百分比計迅速增加的工程師相信,解決工程問題的專業知識就是怎樣使用計算機以及計算機本身的專業知識。在結構工程界,把使用計算機的能力當成能勝任工作的證明,作為一種觀點正在象傳染病一樣到處蔓延。大量的結構工程師確實相信,他們僅僅簡單地依靠計算機就可以“解決”工程問題了,而沒有認識到高質量的工程只能是淵博的工程理論知識,大量的經驗,以及艱辛的腦力勞動相結合的產物。
問題是過分強調自動化技術是以削弱實際知識為代價的,過分強調也演變成了不學習實際知識的借口。從教育和實踐兩方面來看,如此過分強調計算機帶給朝氣蓬勃的年輕工程師們一個錯誤的信息,工程學習和工程實踐就是輕松地使用菜單和用計算機生成五顏六色的圖畫。
在工程設計環境中利用信息自動化技術有很嚴重的負面影響,信息自動化技術象一樣能輕易地誘使大腦相信其虛幻的安全性,知識性和能力。在這些自動化技術實現其真正的價值以前,設計工程師必須不依賴計算機,而用學識和經驗去解決工程問題。非常不幸,我們變得如此依賴于計算機,以至于正在迅速喪失不依賴計算機進行計算工作的技能。
與那些只有依賴計算機才能“解決”工程問題的人討論問題時,一個稱職的結構工程師什么樣的痛苦和挫折沒有經歷過?這些人(不要把他們跟真正的工程師混為一談)已不再有能力,或者從來沒學過,不依賴計算機解決工程問題。從根上他們不懂得,計算機不可能記錄有關模型、分析和設計的一些技巧。可以這樣認為,除了具有快捷的計算速度以外,計算機程序只是一些離散的知識。這些人沒有認識到,知識已經遠遠超過了有限的計算機指令所能編程的界限。真正的工程知識是經驗,直覺,靈感,領悟力,創造力,想象力和“認知”的巨大綜合體,它超越了任何計算機程序和程序員對結構工程的“理解”。恰恰相反,這些人認定世界是一個巨大的有限元模型,而計算機能夠并且也應該自動地建立模型,進行分析,完成設計,打印出最終結果。“工程師”能做的,僅僅是區分規格和需求,給顧客開發票,牟取利潤,并且迅速找到新項目。
今后,只有越來越少的工程師能獨立地(即不依賴計算機)找出結構工程問題的正確解答,這種對計算機的依賴性將會帶來巨大的麻煩。隨著對計算機的依賴程度的不斷上升,誰來解決工程問題?是那些沒有或只有很少的結構工程知識和實踐經驗的程序員,或是有其他專業學位而不是結構工程學位的程序員來做?計算機現在不是,也永遠不會是解決工程問題的源泉。只有合格的工程師才能正確地解決工程問題。如果結構工程師們繼續制造這樣的氛圍,在結構工程實踐中,首先靠計算機,而不是靠有學識、有創新和有豐富經驗的結構工程師本身,就能夠解決大部分結構工程問題,那他們就是自欺欺人,也欺騙了他們的服務對象。
在今天的現實生活中,結構工程師發現了一種既非常有效又方便的方式去為顧客服務,它不需要花費大量的時間和金錢去學習或理解結構工程模型,分析和設計的細節。這種“方式”就是計算機。工程師們現在的行為方式符合宇宙的自然規律,即用最低的能量消耗前進。現在,越來越多的結構工程師對自動化技術的響應就是讓計算機工作,同時讓自己不再去*心細節了。
現代工程具有復雜的理論細節,依靠計算機的工程不能,根本不能,讓人們學習有意義的經驗。現代計算機的運算范圍和速度,太容易使工程設計變得毫無生氣。試問,有誰能抵抗激動和解脫的感覺——不用太多的艱辛就能求解成千上萬個方程?又有誰能抵抗誘惑——讓自動化技術來“解決”工程問題?真正的結構工程師,不用計算機就工作的真正的結構工程師就有這樣的抵抗力。這些真正的工程師看到了實質,計算機是一種很不完善的工具,它只能處理大量信息。以光速執行的指令大多是沒有經驗的程序員編制的,它們的可靠性值得懷疑。在計算中,對于受動力載荷的作用的曲殼結構發生非彈性變形時,不正確的結果一樣可以在屏幕顯示,它們的等應力圖看上去也是如此這般地賞心悅目。這樣下去,只要手上有計算機軟件的使用說明,就可以用計算機得到結果了。或者更方便,只需在圖形用戶界面上選擇合適的菜單,就得到結果了。事實上,如果“靠相互交談來探討怎樣分析梁和柱,靠雙手找出閉合解”會更有利。
也許有人推測,以上論調只能證明本文作者從根本上是反計算機的,或是他沒有認識到現代信息技術美好的未來,或是他對那些在神奇的創意中利用這種技術的專家不屑一顧。然而,并不僅僅是這樣。即使認識到計算機的潛力,工程師也對危險熟視無睹。結構工程是對安全性吹毛求疵的職業。在世界各地,結構的特性是由結構工程設計的質量決定的。由于在實踐中采用了計算機,越來越多的結構工程師正在制造以幻想為基礎的信仰系統,正在發展難以置信的危險期望。隨著這一趨勢的延續,工程失效的威脅也會按指數形式增長。
一個簡單的例子就是世界各地越來越多的工程公司都期盼CAE/CAD軟件能將結構工程設計程序完全自動化。現在,越來越多的結構工程師希望在解決問題時他們只需區分類型和條件,讓CAE/CAD程序自動生成必要的數學模型,完成復雜而重復的分析和設計過程。最后,由制圖工具完成生產圖和施工圖。在這種環境中,結構工程師唯一的責任就是明確所要解決的問題,然后評價最后的設計“結果”。這種設計方式注定是災難性的。數不清的軟件開發商為滿足市場的需求,不斷開發和推銷注明有各種用途的軟件。于是,不那么稱職的工程師就相信了廣告,即使用這種軟件只要投入很少的人力就能進行工程設計。軟件開發商經常被要求改進結構分析和設計軟件,以使用戶在不詳細了解技術細節的情況下就能夠使用軟件。例如,這些用戶要求開發商創造出不用閱讀使用手冊的環境。因為高質量的結構工程軟件的用戶參考手冊包括軟件的技術細節,限制范圍,以及計算所依據的理論和假設,結構工程師們不愿意使用這樣的高質量軟件。現實是,結構工程師們不希望了解細節。他們所希望又愿意購買的是窗口界面,這種界面能讓他們處理信息見得到,然后把結果以彩色圖表形式展示。最好還有動畫功能,還可以用漂亮的圖表打印數值結果。而對于是否能可靠地檢測重特征值;或在用反映譜進行分析時是否用了足夠的模態;或非線性索單元的理論是否正確;或分析結果對網格的形狀和單元的選擇是否敏感;或部分固定端剛度是否確切等等方面,如今使用計算機的工程師表示,他們幾乎不考慮這些細節問題。
不少人認為他們沒有時間,或沒人付給他們費用去關心細節。越來越多的結構工程師都持這樣的看法。但是,他們確實相信,依靠計算機他們的設計能夠達到顧客要求。為什么不能如此簡單地相信輸入數據,然后擊鍵,就有了結果。而且,這種方式幾乎沒有人力消耗。
當然,計算機技術本身并不壞。然而,問題的核心是結構工程計算中計算機的使用方法,以及濫用計算機不斷增加的趨勢。在道義上資深工程師和工程管理人員有義務特別強調工程實踐中知識,專業技能,以及經驗的重要性,而非計算機使用者的“性別”。在結構工程實踐中,僅僅關心“怎樣”使用計算機是不夠的,了解“為什么”這樣設計才是關鍵。專業的結構工程師必須重視手工求解的原理,基本原則和提煉模型,識別計算結果中的錯誤,解決問題的其他方法,判斷計算結果的有效性。對計算機要又敬又畏,對計算結果應持批評態度,尊重工程實踐經驗,通過工程實踐(而不是通過“世界的有限元分析”,或是靠過分的簡化去滿足那些不合格的結構工程軟件的限制條件)學習工程。強調從那些資深的或更有經驗的結構工程師(即數量急劇減少,但仍記得不依賴計算機,怎樣解決工程問題的真正的工程師)那里學習結構工程。只有通過訓練專業工程師,而不是通過訓練技術員(即計算機*作員),結構工程界將完全能擔負起服務大眾的責任和義務。
到底該不該如此擔心計算機的不當使用?擔心那種怠惰?擔心工程界默許這種危險作法?雖然計算機對人類有很大的應用價值,但如果結構工程師們繼續象現在這樣破壞性地使用計算機,這些價值就得不到實現。
有什么辦法才能使結構工程界改變過分依賴計算機的情況?不再濫用計算機?這些都沒有簡單的答案。然而,所有稱職的,經驗豐富的資深工程師都有機會用危險的計算機這一思想去影響年輕人。一個真正的工程師所需要的是不依賴計算機解決工程問題的能力。經常懷疑計算機;在沒有深入的論證以前決不使用計算機的結果。在被工程師證實正確之前,假設計算機提供的結果是錯誤的。在用計算機求解之前,必須先“知道”答案。不崇拜計算機,而崇尚知識和經驗;提倡全面了解工程理論和實踐中的所有細節;避免為那樣的雇主工作,他們僅有的學習機會是通過計算機學,而不是通過有實踐經驗的真正工程師的深入訓練。
計算機不可能,而且永遠不可能,成為人類知識,經驗,遠見,靈感,創造力,獨立思維,以及自古以來的勤奮的替代品。雖然在結構工程實踐中計算機是非常有價值的工具,但是結構工程師必須認識到對工程學的細節(即原理,方法,標準,道德等等)的全面了解,比懂得怎樣在計算機屏幕上游逛不知道要重要多少。警告實際工程師,如果沒有計算機他們的結構工程知識不足以勝任工作,他們也沒有資格使用計算機(如若不然,那不僅是不道德,而是犯罪)。
所有稱職的,經驗豐富的工程師都意識到,好的計算機程序造就不出稱職的結構工程師,而只有稱職的工程師才能使用好的計算機程序。可悲的是,雖然上面的結論似乎是不言而喻的,但它并不是今天計算機應用的現實。因此需要讓危險曝光,并實現和完善保護措施。
凡經常或周期性地受環境水作用的水工建筑物所用的混凝土稱水工混凝土,水工混凝土多數為大體積混凝土,水工混凝土對強度要求則往往不是很高。在一般水工建筑物中,如閘墩、閘底板、水電站廠房的擋水墻、尾水管、船塢閘室等,在外力作用下,一方面要滿足抗滑、抗傾覆的穩定性要求,結構應有足夠的自重;另一方面,還應滿足強度、抗滲、抗凍等要求,不允許出現裂縫,因此結構的尺寸比較大。若按鋼筋混凝土結構設計,常需配置較多的鋼筋而造成浪費,若按素混凝土結構設計,則又因計算所需截面較大,需使用大量的混凝土。
對于這類結構,如在混凝土中配置少量鋼筋,在滿足穩定性的要求下,考慮此少量鋼筋對結構強度安全方面所起的作用,就能減少混凝土用量,從而達到經濟和安全的要求。因此,在大體積的水工建筑物中,采用少筋混凝土結構,有其特殊意義。
關于少筋混凝土結構的設計思想和原則,我國《水工混凝土結構設計規范》(SL/T191—96)作了明確的規定。
二、規范對少筋混凝土結構的設計規定
對少筋混凝土結構的設計規定體現在最小配筋率規定上,這里將《水工混凝土結構設計規范》(SL/T191—96)(下文簡稱規范)有關最小配筋率的規定,摘錄并闡述如下:
1.一般構件的縱向鋼筋最小配筋率
一般鋼筋混凝土構件的縱向受力鋼筋的配筋率不應小于規范表9.5.1規定的數值。溫度、收縮等因素對結構產生的影響較大時,最小配筋率應適當增大。
2.大尺寸底板和墩墻的縱向鋼筋最小配筋率
截面尺寸較大的底板和墩墻一類結構,其最小配筋率可由鋼筋混凝土構件縱向受力鋼筋基本最小配筋率所列的基本最小配筋率乘以截面極限內力值與截面極限承載力之比得出。即
1)對底板(受彎構件)或墩墻(大偏心受壓構件)的受拉鋼筋As的最小配筋率可取為:
ρmin=ρ0min()
也可按下列近似公式計算:
底板ρmin=(規范9.5.2-1)
墩墻ρmin=(規范9.5.2-2)
此時,底板與墩墻的受壓鋼筋可不受最小配筋率限制,但應配置適量的構造鋼筋。
2)對墩墻(軸心受壓或小偏心受壓構件)的受壓鋼筋As’的最小配筋率可取為:
ρ'min=ρ′0min()
按上式計算最小配筋率時,由于截面實際配筋量未知,其截面實際的極限承載力Nu不能直接求出,需先假定一配筋量經2—3次試算得出。
上列諸式中M、N——截面彎矩設計值、軸力設計值;
e0——軸向力至截面重心的距離,eo=M/N;
Mu、Nu——截面實際能承受的極限受彎承載力、極限受壓承載力;
b、ho——截面寬度及有效高度;
fy——鋼筋受拉強度設計值;
γd——鋼筋混凝土結構的結構系數,按規范表4.2.1取值。
采用本條計算方法,隨尺寸增大時,用鋼量仍保持在同一水平上。
3.特大截面的最小配筋用量
對于截面尺寸由抗傾、抗滑、抗浮或布置等條件確定的厚度大于5m的結構構件,規范規定:如經論證,其縱向受拉鋼筋可不受最小配筋率的限制,鋼筋截面面積按承載力計算確定,但每米寬度內的鋼筋截面面積不得小于2500mm2。
規范對最小配筋率作了三個層次的規定,即對一般尺寸的梁、柱構件必須遵循規范表9.5.1的規定;對于截面厚度較大的板、墻類結構,則可按規范9.5.2計算最小配筋率;對于截面尺寸由抗傾、抗滑、抗浮或布置等條件確定的厚度大于5m的結構構件則可按規范9.5.3處理。設計時可根據具體情況分別對待。
為慎重計,目前僅建議對臥置于地基上的底板和墩墻可采用變化的最小配筋率,對于其他結構,則仍建議采用規范表9.5.1所列的基本最小配筋率計算,以避免因配筋過少,萬一發生裂縫就無法抑制的情況。
經驗算,按所建議的變化的最小配筋率配筋,其最大裂縫寬度基本上在容許范圍內。對于處于惡劣環境的結構,為控制裂縫不過寬,宜將本規范表9.5.1所列受拉鋼筋最小配筋率提高0.05%。大體積構件的受壓鋼筋按計算不需配筋時,則可僅配構造鋼筋。
三、規范的應用舉例
例1一水閘底板,板厚1.5m,采用C20級混凝土和Ⅱ級鋼筋,每米板寬承受彎矩設計值M=220kN/m(已包含γ0、φ系數在內),試配置受拉鋼筋As。
解:1)取1m板寬,按受彎構件承載力公式計算受拉鋼筋截面面積As。
αs===0.012556
ξ=1-=1-=0.0126
As===591mm2
計算配筋率ρ===0.041%
2)如按一般梁、柱構件考慮,則必須滿足ρ≥ρmin條件,查規范表9.5.1,得ρ0min=0.15%,
則As=ρ0bh0=0.15%×1000×1450=2175mm2
3)現因底板為大尺寸厚板,可按規范9.5.2計算ρmin
ρmin===0.0779%
As=ρminbh0=0.0779%×1000×1450=1130mm2
實際選配每米5Φ18(As=1272mm2)
討論:1)對大截面尺寸構件,采用規范9.5.2計算的可變的ρmin比采用規范表9.5.1所列的固定的ρ0min可節省大量鋼筋,本例為1:1130/2175=1:0.52。
2)若將此水閘底板的板厚h增大為2.5m,按規范9.5.2計算的ρmin變為:
ρmin===0.0461%
則As=ρminbh0=0.0461%×1000×2450=1130mm2
可見,采用規范9.5.2計算最小配筋率時,當承受的內力不變,則不論板厚再增大多少,配筋面積As將保持不變。
例2一軸心受壓柱,承受軸向壓力設計值N=9000kN;采用C20級混凝土和I級鋼筋;柱計算高度l0=7m;試分別求柱截面尺寸為b×h=1.0m×1.0m及2.0m×2.0m時的受壓鋼筋面積。
解:1)b×h=1.0m×1.0m時,軸心受壓柱承載力公式為:
N≤φ(fcA+fy′As′)
==7<8,屬于短柱,穩定系數φ=1.0,
As′===3809mm2
ρ′===0.38%
由規范表9.5.1查得ρ0min′=0.4%,對一般構件,應按ρ0min′配筋
As′=ρ0min′A=0.4%×106=4000mm2
2)b×h=2.0m×2.0m時,若仍按一般構件配筋,則
As′=0.4%×2.0×2.0×106=16000mm2
現因構件尺寸已較大,可按規范9.5.3計算最小配筋率:
ρmin′=ρ0min′()
式中因實際配筋量As′尚不知,故需先假定As′計算Nu。
①假定As′=4000mm2。
Nu=fy′As′+fyAs
=210×4000+10×4.0×106=40.84×106N
ρmin′=ρ0min′()
=0.4%()=0.106%
As′=ρ0min′A=0.106%×4.0×106=4231mm2
②假定As′=4231mm2。
Nu=210×4231+10×4.0×106=40.89×106N
【正文】
一、法權結構的界定
1.法權結構中的“法”。法權結構中的“法”包括三個層面:一是主體認知的“法”,主要是從學理角度而言的,包括學者對規則及制度的價值追求、一般民眾對于規則及制度的普遍向往,主要體現為學理性的著述、大眾的信念;二是法律規定的“法”,主要是指成文制定法,即由國家機關、國家授權機關制定或認可的規范性文件;三是現實表現的“法”,主要是指制度生活的行動者實際確立、維護并遵守的實踐規則。以上三個層面分別構成法權結構的不同形態:應然態、法定態和實然態。[1]
2.權力和權利。根據政治哲學和社會學晚近的研究成果,權力更強調一種“控制權”,而權利則意指一種“行動的自由”。[2]權力和權利的本質利益屬性,也不再局限于單純的經濟利益或資源,而擴大到了幾乎一切形式的資源。在當今社會,由于資源形式多樣且數量巨大,任何公民個人、團體、國家機關等等都可以享有一定的資源,若是在一定的范圍內獲得了廣泛的同意,自然就會產生強制性的支配和控制能力。[3]同時,權力與權利除了數量上的比例關系,還存在其他多種形式的關系。包括二者相互的影響、二者在一定的社會情勢下發生的互相轉化、二者在具體場域中的不同組合,等等。
總體而言,權利與權力二者之間錯綜復雜的關系可以分為兩個極端:互侵與互動。所謂“互侵”,包括兩層含義:一是指單極化的權力(國家權力)對個體權利的吞噬;二是指分散化的個體權利對國家權力的反對或者武力反抗,以及個體權利對原屬于公共權力領域的侵犯。所謂“互動”,同樣是從兩個方面而言:一是指多元化的權力(國家權力與社會權力)對社會個體權利和團體權利的尊重與信任;二是指有組織的、自治的社會個體權利和團體權利對公共權力(國家權力與社會權力)的監督與信從(一種建立在信任和信念基礎之上的配合與服從)。一般說來,法權結構不是靜態的,而是常處于變動不居之中。就人類歷史的總體發展趨勢而言,法權結構表現為由“互侵”到“互動”的變遷。權利對權力的態度以及相應的行動,也從屈服、盲從,逐漸演變為反對、暴力反抗,到理性思考、有限參與,再到追求自治、積極參與、嚴格監督,等等。當然,這是理想的變遷描述,實際發展過程中出現的某些反復甚至倒退亦在所難免。
二、經濟法的法權結構
法權結構是指包含于法之中的權力與權利的關系,經濟法的法權結構就是包含或體現在經濟法之中的權力與權利二者之間的關系。由于這里的“經濟法”存在應然、法定、實然等多個形態,相應的法權結構即經濟法中權力與權利的關系也存在應然態、法定態和實然態三個互相聯系又互有區別的層次。
筆者將法權結構在性質上界分為傳統和現代兩種。傳統法權結構最突出的特征是權利與權力之間的“互侵”,與之相對,現代法權結構最突出的特征是“互動”。以此為基礎,“傳統法權結構和傳統經濟法”與“現代法權結構和現代經濟法”可以形成對應的關系。所謂“傳統經濟法”,從理念維度分析,最基本的特征是“互侵”。在中國計劃經濟時代表現為奉行單向度的“國家干預”的集權思想和“全權計劃”理念,對國民經濟進行幾乎無所不包的計劃和安排;在西方社會則表現為自由資本主義時期崇尚的絕對自由和對公共權力的絕對排斥。所謂“現代經濟法”,最基本的特征則是“互動”,表現為秉承“協調互動”的理念,包括政治國家與市民社會、經濟民主與政府管制的“協調互動”等,在促進和張揚公平的市場競爭秩序、體現和維護社會整體利益的基礎之上追求政府的有限干預和市場的有限自治。當然,與傳統法權結構和現代法權結構一樣,傳統經濟法和現代經濟法都只是一種大致的、籠統的理論概括。
三、現代經濟法的法權結構的基本層次
(一)應然態:從共生到協調的經濟法理念
應然態的法權結構是主體認知的法權結構,主要是從學理角度而言的。現代經濟法互動式的法權結構表現在應然層面,體現為經濟法理念對于互動的詮釋。經濟法的理念即經濟法的宗旨、基本精神和價值追求。筆者以為,經濟法的互動理念從法理角度看體現為共生,從制度角度看體現為協調。
經濟法權力與權利之間的互相融合、互相轉化、相輔相成等關系,在法理層面都是共生的反映與體現,是權力與權利之間互動的高級形態,在有些場合,經濟權力與經濟權利甚至是互以對方為條件、須臾不可分的,比如在商會的組織運作中,商會對成員的組織、管理的權力與商會成員參與商會運作的權利互為條件、互相依存。協調作為一種理念,其內涵也在于強調各個因素之間的互動和共生。作為制度層面的理念,協調強調的是互動的制度化的理論表達,包括主體的協調、行為的協調、責任的協調等等。主體的協調是指分享經濟法權力的主體與分享經濟法權利的主體在機構設置、資格認可上的對應;行為的協調是指經濟權力主體行為與經濟權利主體行為之間的配合;責任的協調是指權力主體因違法的經濟權力行為所承擔的責任與權利主體因違法的經濟權利行為所承擔的責任之間的匹配。
(二)法定態:經濟法制度間的功能組合
法定態的法權結構是實體法及程序法規定的法權結構,主要是從立法角度而言的。現代經濟法互動式的法權結構表現于法定層面,主要體現為各種經濟法制度之間的功能組合。
法律功能的組合就是按照一定的原則和目的,在分析不同法律各自具有的功能的基礎上,尋求功能之間的組合以形成協同效應。就經濟法制度之間的功能組合而言,即是針對具體的經濟問題,主要通過經濟立法將體現不同理念和原則的經濟法律規范進行組合,并通過執法、司法、守法等法律實施環節予以落實。實現經濟權力與經濟權利的互動,在法定層面上最關鍵的就是完善經濟法制度間的功能組合。比如在城市管理、規劃行為中,政府的土地征用、房屋拆遷規劃等經濟權力必須與民眾獲得生活保障、獲得再就業和再發展的經濟權利相共生、相協調,才能發生互動的效果,這就需要土地征用制度與失地農民的生活保障制度、發展制度之間的組合,需要城市房屋拆遷制度與拆遷公民的生活安置和再就業發展制度之間的配合。
(三)實然態:從“互侵”中探尋通往“互動”之路
實然態的法權結構是指社會現實的經濟生活體現出來的權力與權利二者的關系,與應然態和法定態的法權結構不同,它是法權結構在現實層面的終極表達。從功能的意義上講,只有這個層面上的法權結構才真正體現了現代經濟法的法權結構實現互動的范圍和程度,因而這個層次的研究具有更加重要的意義,但法律的現實運行會受到很多不確定因素的影響,因此對實然態法權結構的分析也具有更大的難度。
從經濟權力與經濟權利的現實生態來看,經濟法的法權結構在實然層次上存在很多的不協調,準確地說,在性質上離互動還相差甚遠,“互侵”的現象反倒更為常見。比如商會組織不健全出現內部人控制的問題,反映了經濟權利和經濟權力之間的不協調、不配合,甚至相互侵占、職能錯位、功能失效等狀態。因此,對實然態的法權結構進行分析,真正的價值還是在于從權力與權利之間的不協調入手,從二者之間的“互侵”入手,分析不協調和互侵的成因,以此探尋實現“互動”的路徑。這一路徑最關鍵的問題是必須理順法權結構三態之間的關聯,使得經濟法的法權結構在應然、法定和實然三個層次之間彼此互通、信息和資源共享,實現良性循環。
四、現代經濟法的法權結構的具體特征
(一)經濟權力的多元化和“經濟元權力”的制度化表達
現代法權結構的核心特征之一就是公共權力的多元化,不僅權力的職能要分散化,權力的主體也必須多樣化。經濟權力主要包括“經濟組織權力、經濟支配權力、經濟強制權力、經濟處罰權力、經濟監督權力”,[4]隨著權力多元化和社會化理論的發展,經濟權力的行政性色彩日漸淡化,個體、社會與國家在對公共經濟事務的支配上都具備了現實性與可能性,特別是在主體上,經濟權力的分享機制可以包括政府的經濟權力、專門性機構的經濟權力社會中介組織的經濟權力、以及社會成員的經濟權力等等。
經濟權力的多元化帶來了經濟權力生態的繁榮,也帶來了潛在的風險,在現代經濟法的法權結構中構建一個針對多元化權力本身的監管機制就變得極為重要。這個監管機制中最為核心的一點應是“經濟元權力”的創設及其制度化表達。所謂“經濟元權力”,也可以稱作“經濟權力的權力”,即創設經濟權力的權力,它是所有個別的、具體的、社會化的經濟權力的合法性和經濟性的基礎,是經濟權力在制度化設置及運作中的終極性的價值標準。經濟權力是特定主體對國民經濟運行施加支配性、強制性影響的資格和能力,特別是對于經濟行政主體而言,其享有的經濟權力在本質上是一種經濟權力,其從事的經濟干預(如宏觀調控與市場規制)行為本質上屬于一種經濟行為。[5]規范經濟權力、約束經濟行為的關鍵在于為相應的權力和行為尋求憲法、意義上的合法性,這種尋求的實踐進路則是探索“規則”、“元規則”[6]在經濟權力和經濟行為領域的制度化表達。只有確立并遵循“經濟元規則”及其衍生的“經濟元權力”,各種具體的、分散的經濟權力才能在根本上獲得合法性,才能在經濟權力社會化、泛化的同時保持自身的規范與正當,從而實現與經濟權利的互動。
(二)經濟權利的自治化與規范化的制度構建
一般認為,經濟權利是經濟法主體依據法律規定或合同約定所獲得的,實現經濟目的的,滿足物質利益需要的權利。事實上,經濟權利的發生往往并不依賴于經濟法律或經濟合同的規定及約定,特別是在大多數場合下,實然態的法權結構都包括了經濟權力及與之相對應的經濟權利。
與經濟權力不同,經濟權利不需要“經濟元規則”、“經濟元權利”的制約,相反,最大化地實現權利、發展權利才是經濟權利的本質內涵,也是互動式法權結構的根本要求。經濟權利的問題在于私權的濫用同樣會造成法權結構的失衡,在經濟權力缺位、越位、錯位的場合下,個體的經濟權利往往會因為空間的無限和監管的缺位而擠占公共空間,結果或是個別的權利主體實施不正當競爭侵犯了其他權利主體的利益,或是若干權利主體通過不正當聯合或結盟實行壟斷、限制競爭,比如價格卡特爾等,從而損害互動的法權結構,損害整體的社會福利。顯然,同權力一樣,權利自身也要具備實現互動的要件,因此必須通過制度構建實現經濟權利的規范化,即對私權濫用的制止。比如經濟法中宏觀調控的功能之一是彌補市場主體力量之不足,市場規制法則主要是對越出正常范圍和幅度的私權進行糾正或懲戒。規范和監管等作用方式主要是消極、被動的,互動式法權結構還要求實現經濟權利的自治化,促使個別、零散的經濟權利主體由分散走向自治。自治即自理,是經濟權利主體獲得更大的自由空間、積極參與公共領域事務、監督經濟權力行使的必然要求,一個有組織的、自治性很高的權利網絡還可以自發地形成自我規范,有效地節約權利監管和規范的成本。
(三)社會經濟權力和權利的權限制約機制的型構
社會經濟權力和社會經濟權利,即社會中介組織掌控及享有的經濟權力與經濟權利。社會中介組織在結構上連接經濟行政主體和市場主體,其重要的功能一是作為經濟行政主體的替代實現對市場主體的自治性管理;二是通過信息制造及傳輸以產出中立、客觀、社會性的經濟評價。前者的代表是形形的商會,后者的代表是各種各樣的信息咨詢和信用評級組織。但社會中介組織的問題在于容易發生行政化和內部人控制。[7]行政化是指社會中介組織變成政府的代表,淪為經濟行政主體的經濟權力觸角的延伸,典型的比如各種官辦產業協會;而內部人控制則是指商會組織內部發生經濟學上的“道德悖逆”和“逆向選擇”,淪為個別成員謀求私益、掌控話語權的工具,社會經濟權力被個別權利主體挪用,社會權力的空間被個別權利主體擠占。
社會中介組織同時具有經濟權力主體和經濟權利主體的資格與能力,這一點使它在現代經濟法的法權結構的互動之鏈中扮演著極其重要的角色,因此,社會經濟權力和權利的勃興是實現及保障現代經濟法的法權結構的關鍵。然而,這種雙重的資格與能力也造成了對其進行規范和完善的重大難題,因為單向的權力制約和權利監管機制此時已經難敷其責。要完成這個目標,最重要的一點應是經濟權限制約機制的型構。我國學者認為,經濟權限是“經濟法主體依法享有的經濟權力、經濟權利和承擔的經濟義務的總和”。[8]經濟權限強調在經濟義務基礎之上的權力與權利的復合,事實上是看到了在經濟權力與經濟權利之間的互動關系中,僅有經濟權力主體與經濟權利主體之間的制約是不夠的,而必須通過另外一個支點完善法權結構內部的互動機制,這個支點就是義務。通過將義務同時附著在經濟權力和經濟權利之中,實現了經濟權力和經濟權利的強制性倚賴,保障法權結構的互動格局。因此,經濟權限本質上是一種法權結構的保障機制,建立健全經濟權限制約機制,是解決社會中介組織的社會經濟權力及權利監管難題的關鍵。
【注釋】
[1]李步云:《走向法治》,湖南人民出版社1998年版,第717頁。
[2](美)丹尼斯·朗:《權力論》,陸震綸等譯,中國社會科學出版社2001年版,第10頁。
[3]郭道暉:《權力的多元化與社會化》,載《法學研究》2001年第1期。
[4]劉瑞復:《經濟法:國民經濟運行法》,中國政法大學出版社1991年版,第253頁。
[5]單飛躍:《經濟哲學論綱——經濟法哲學基礎的建構》,載《西南政法大學博士論文(2005年)》,第29頁。
輕型門式剛架房屋結構在我國的應用大約始于20世紀80年代初期。近十多年來得到迅速的發展,目前國內每年有上千萬平方米的輕鋼建筑工程,主要用于輕型的廠房、倉庫、體育館、展覽廳及活動房屋、加層建筑等。
單層輕型門式剛架結構是指以輕型焊接H形鋼(等截面或變截面)、熱軋H形鋼(等截面)或冷彎薄壁型鋼等構成的實腹式門式剛架或格構式門式剛架作為主要承重骨架,用冷彎薄壁型鋼(槽形、Z形等)做檁條、墻梁;以壓型金屬板(壓型鋼板、壓型鋁板)做屋面、墻面;采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬質聚氨酯泡沫塑料、巖棉、礦棉、玻璃棉等作為保溫隔熱材料并適當設置支撐的一種輕型房屋結構體系。
在目前的工程實踐中,門式剛架的梁、柱多采用焊接H形變截面構件,單跨剛架的梁柱節點采用剛接,多跨者大多剛接和鉸接并用;柱腳可與基礎剛接或鉸接;圍護結構多采用壓型鋼板;保溫隔熱材料多采用玻璃棉。
1單層輕型門式剛架結構的特點和設計中的注意事項
1.1單層輕型門式剛架結構相對于鋼筋混凝土結構具有以下特點:
(1)質量輕
圍護結構采用壓型金屬板、玻璃棉及冷彎薄壁型鋼等材料組成,屋面、墻面的質量都很輕。根據國內工程實例統計,單層輕型門式剛架房屋承重結構的用鋼量一般為10~30kg/m2,在相同跨度和荷載情況下自重僅約為鋼筋混凝土結構的1/20~1/30。由于結構質量輕,相應地基礎可以做得較小,地基處理費用也較低。同時在相同地震烈度下結構的地震反應小。但當風荷載較大或房屋較高時,風荷載可能成為單層輕型門式剛架結構的控制荷載。
(2)工業化程度高,施工周期短
門式剛架結構的主要構件和配件多為工廠制作,質量易于保證,工地安裝方便;除基礎施工外,基本沒有濕作業;構件之間的連接多采用高強度螺栓連接,安裝迅速。
(3)綜合經濟效益高
門式剛架結構通常采用計算機輔助設計,設計周期短;原材料種類單一;構件采用先進自動化設備制造;運輸方便等。所以門式剛架結構的工程周期短,資金回報快,投資效益相對較高。
(4)柱網布置比較靈活
傳統鋼筋混凝土結構形式由于受屋面板、墻板尺寸的限制,柱距多為6米,當采用12米柱距時,需設置托架及墻架柱。而門式剛架結構的圍護體系采用金屬壓型板,所以柱網布置不受模數限制,柱距大小主要根據使用要求和用鋼量最省的原則來確定。
1.2設計中的注意事項
(1)由于門式剛架結構構件的抗彎剛度、抗扭剛度較小,結構的整體剛度較弱,因此設計時應考慮運輸和安裝過程中要采取的必要措施,防止構件發生彎曲和扭轉變形。
(2)要重視支撐體系和隅撐的布置,重視屋面板、墻面板與構件的連接構造,使其能參與結構的整體工作。
(3)組成構件的桿件較薄,設計中應考慮對制作、安裝、運輸的要求。
(4)設計中應充分考慮銹蝕對結構構件截面削弱的影響。
(5)門式剛架的梁柱多采用變截面桿件,梁柱腹板在設計時考慮利用屈曲后的強度,所以塑性設計不再適用。
(6)設計中對輕型化帶來的后果必須注意和正確處理,比如風力可使輕型屋面的荷載反向等。
2結構形式和結構布置
2.1結構形式
門式剛架的結構形式按跨度可分為單跨、雙跨和多跨,按屋面坡脊數可分為單脊單坡、單脊雙坡、多脊多坡。屋面坡度宜取1/20~1/8。單脊雙坡多跨剛架,用于無橋式吊車的房屋時,當剛架柱不是特別高且風荷載也不是很大時,依據“材料集中使用的原則”,中柱宜采用兩端鉸接的搖擺柱方案。門式剛架的柱腳多按鉸接設計,當用于工業廠房且有橋式吊車時,宜將柱腳設計成剛接。門式剛架上可設置起重量不大于3t的懸掛吊車和起重量不大于20t的輕、中級工作制的單梁或雙梁橋式吊車。
2.2結構布置
2.2.1剛架的建筑尺寸和布置。
門式剛架的跨度宜為9~36m,當柱寬度不等時,其外側應對齊。高度應根據使用要求的室內凈高確定,宜取4.5~9m。門式剛架的合理間距應綜合考慮剛架跨度、荷載條件及使用要求等因素,一般宜取6m、7.5m、9m。縱向溫度區段小于300m,橫向溫度區段小于150m(當有計算依據時,溫度區段可適當放大)。
2.2.2檁條和墻梁的布置
檁條間距的確定應綜合考慮天窗、通風屋脊、采光帶、屋面材料、檁條規格等因素按計算確定,一般應等間距布置,但在屋脊處應沿屋脊兩側各布置一道,在天溝附近布置一道。側墻墻梁的布置應考慮門窗、挑檐、雨蓬等構件的設置和圍護材料的要求確定。
2.2.3支撐和剛性系桿的布置
(1)在每個溫度區段或分期建設的區段中,應分別設置能獨立構成空間穩定結構的支撐體系。
(2)在設置柱間支撐的開間,應同時設置屋蓋橫向支撐,以構成幾何不變體系。
(3)端部支撐宜設在溫度區段端部的第一或第二個開間。柱間支撐的間距應根據房屋縱向受力情況及安裝條件確定,一般取30~45m,有吊車時不宜大于60m。
(4)當房屋高度較大時,柱間支撐應分層設置;當房屋寬度大于60m時,內柱列宜適當設置支撐。
(5)當端部支撐設在端部第二個開間時,在第一個開間的相應位置應設置剛性系桿。
(6)在剛架的轉折處(邊柱柱頂、屋脊及多跨剛架的中柱柱頂)應沿房屋全長設置剛性系桿。
(7)由支撐斜桿等組成的水平桁架,其直腹桿宜按剛性系桿考慮。
(8)剛性系桿可由檁條兼做,此時檁條應滿足壓彎構件的承載力和剛度要求,當不滿足時可在剛架斜梁間設置鋼管、H型鋼或其他截面形式的桿件。
(9)當房屋內設有不小于5t的吊車時,柱間支撐宜用型鋼;當房屋中不允許設置柱間支撐時,應設置縱向剛架。
3剛架設計
3.1荷載及荷載組合
3.1.1永久荷載
永久荷載包括結構構件的自重和懸掛在結構上的非結構構件的重力荷載,如屋面、檁條、支撐、吊頂、墻面構件和剛架自重等。
3.1.2可變荷載
可變荷載包括屋面活荷載(設計屋面板和檁條時應考慮施工和檢修集中荷載,其標準值為1KN)、屋面雪荷載和積灰荷載、吊車荷載、地震作用、風荷載等。
3.1.3荷載組合
荷載組合一般應遵從《建筑結構荷載設計規范》GB50009-2002的規定,針對門式剛架的特點,《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》CECS102:98給出下列組合原則:
(1)屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮,應取兩者中較大值。
(2)積灰荷載應與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大值同時考慮。
(3)施工或檢修集中荷載不與屋面材料或檁條自重以外的其他荷載同時考慮。
(4)多臺吊車的組合應符合《建筑結構荷載設計規范》的規定。
(5)當需要考慮地震作用時,風荷載不與地震作用同時考慮。
3.2剛架內力和側移計算
3.2.1內力計算
對于變截面門式剛架,應采用彈性分析方法確定各種內力,只有當剛架的梁柱全部為等截面時才允許采用塑性分析方法。變截面門式剛架的內力通常采用桿系單元的有限元法(直接剛度法)編制程序上機計算。地震作用的效應可采用底部剪力法分析確定。
根據不同荷載組合下的內力分析結果,找出控制截面的內力組合,控制截面的位置一般在柱底、柱頂、柱牛腿連接處及梁端、梁跨中等截面。控制截面的內力組合主要有:
(1)最大軸壓力Nmax和同時出現的M及V的較大值。
(2)最大彎矩Mmax和同時出現的N及V的較大值。
(3)最小軸壓力Nmin和相應的M及V,出現在永久荷載和風荷載共同作用下,當柱腳鉸接時M=0。
3.2.2側移計算
變截面門式剛架的柱頂側移應采用彈性分析方法確定,計算時荷載取標準值,不考慮荷載分項系數。如果最后驗算時剛架的側移剛度不滿足要求,需采用下列措施之一進行調整:放大柱或(和)梁的截面尺寸,改鉸接柱腳為剛接柱腳;把多跨框架中的個別搖擺柱改為上端和梁剛接。
3.3剛架柱和梁的設計
(1)梁柱板件的寬厚比限值和腹板屈曲后的強度利用。(主要包括梁柱板件的寬厚比限值驗算、腹板屈曲后強度利用驗算、腹板的有效寬度驗算等內容)
(2)剛架梁柱構件的強度驗算。
(3)梁腹板加勁肋的配置。(梁腹板應在中柱連接處、較大固定集中荷載作用處和翼緣轉折處設置橫向加勁肋)
(4)變截面柱在剛架平面內的計算長度確定。
(5)變截面柱在剛架平面內的整體穩定計算。
(6)變截面柱在剛架平面外的整體穩定計算。
(7)斜梁和隅撐的強度和穩定性計算。
(8)節點設計。(包括斜梁與柱的連接及斜梁拼接、柱腳設計、牛腿設計、搖擺柱與斜梁的連接構造等內容)
4輔屬結構構件設計
4.1壓型鋼板設計
(1)壓型鋼板材料的選擇可根據建筑功能、使用條件、使用年限和結構形式等因素考慮,鋼板基板的材料有Q215鋼和Q235鋼,工程中多用Q235-A鋼。
(2)壓型鋼板的截面形式較多,根據波高的不同,一般分為低波板、中波板和高波板。波高越高,截面的抗彎剛度就越大,承受的荷載也就越大。
(3)壓型鋼板的強度和撓度可取單槽口的有效截面按受彎構件計算。計算內容包括壓型鋼板腹板的剪應力計算、支座處腹板的局部受壓承載力計算、撓度限值驗算等。
(4)壓型鋼板尚應滿足其他相關構造規定。
4.2檁條設計
(1)檁條的截面形式可分為實腹式和格構式兩種。當檁條跨度不大于9m時,應優先選用實腹式檁條。
(2)檁條屬于雙向受彎構件,在進行內力分析時應沿截面兩個形心主軸方向計算彎矩。
(3)檁條應進行強度計算、整體穩定計算、變形計算。
(4)檁條尚應滿足其他相關構造規定。
4.3墻梁、支撐設計
(1)墻梁一般采用冷彎卷邊槽鋼,有時也可采用卷邊Z形鋼。
(2)墻梁在其自重、墻體材料和水平風荷載作用下,也是雙向受彎構件。
(3)墻梁應盡量等間距設置,在墻面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿處應設置一道墻梁。為減少豎向荷載作用下墻梁的豎向撓度,可在墻梁上設置拉條,并在最上層墻梁處設斜拉條將拉力傳至剛架柱。
(4)墻梁可根據柱距的大小做成跨越一個柱距的簡支梁或兩個柱距的連續梁。
(5)門式剛架結構中的交叉支撐和柔性系桿可按拉桿設計,非交叉支撐中的受壓桿件及剛性系桿按壓桿設計。
(6)剛架斜梁上橫向水平支撐的內力,根據縱向風荷載按支承于柱頂的水平桁架計算,并計入支撐對斜梁起減少計算長度作用而承受的力,對于交叉支撐可不計入壓桿的受力。
(7)剛架柱間支撐的內力,應根據該柱列所受縱向風荷載按支承于柱腳的豎向懸臂桁架計算,并計入支撐對柱起減少計算長度而應承受的力,對于交叉支撐可不計壓桿的受力。當同一柱列設有多道柱間支撐時,縱向力在支撐間可平均分配。
5小結
綜上所述,輕型門式剛架結構設計應遵守以下原則: