关键词:
冰雪景观建筑
荷兰风车
冰砌体结构
结构设计
有限元分析
施工方法
安全监测
摘要:
习近平总书记指出:“绿水青山就是金山银山,冰天雪地也是金山银山。”,东北以其独特的气候条件,开辟了一条崭新的发展之路。冰雪这一新兴产业不仅推动了东北经济的多元化发展,还促进了文化旅游等相关领域的繁荣,成为东北振兴战略中不可或缺的一环。冰雪景观建筑,作为一种利用冰、雪这两种自然材料建造的建筑艺术,不仅融合了自然界的纯净之美,也蕴含着深厚的艺术底蕴和商业价值。校园冰雪景观建筑作为传统冰建的一种,其应用还面临着诸多的问题:(1)传统的冰雪景观建筑大多只有建筑设计,没有专门的结构设计;(2)施工方面,无可参考的文献,大多凭借施工人员的经验建造;(3)在校园内人流密集,对冰雪景观建筑安全要求高,但是目前尚无相关的安全应用经验。针对上述问题,本文以荷兰风车为例,进行设计施工安全监测方法的应用研究,具体内容如下:
(1)“风车”冰雪景观建筑结构设计方法研究。基于Rhino软件建模方法对风车冰雪景观建筑进行建筑设计;通过河冰材料材性试验确定弹性模量,通过河冰材料承载力试验确定材料极限强度;然后在ABAQUS软件中对“风车”模型施加自重及风雪荷载,根据分析结果探讨最不利荷载组合下结构是否超限;
(2)“风车”冰雪景观建筑施工工艺研究。提出了钢结构与冰砌体结构相结合的施工方法,通过钢管拉弯技术制作了钢结构拱,提高了冰结构的承载能力和稳定性;对施工平台进行整体冰块砌筑,解决了本文冰建基底的稳固性问题;采用在冰建上扣出灯槽的方法解决了灯带暴露的问题;建造时将冰块与冰块之间粘结剂改为用接近零度的水来粘结,降低了冰缝风化快、易爆裂的现象,延长了冰雪景观建筑寿命。
(3)“风车”冰雪景观建筑安全监测。通过对“风车”冰雪景观建筑观察建筑高度厚度随环境温度湿度变化及破坏形式,发现:1)在温度范围-5~0℃之间,可以观察到结构位移呈现出显著增长的趋势。而当温度上升至0℃以上时,对环境气温变化的敏感度急剧增加,导致冰结构出现了局部的空洞和倒塌现象,不建议人员靠近;2)太阳辐射会导致冰建筑结构融化加快,表面覆雪后使融化速度减慢;3)本文冰雪景观建筑中冰块与钢结构接触位置融化速度快,应力集中位置融化速度也较快,在设计施工时建议加强设计。