村镇空间结构理论

村镇空间结构理论（精选7篇）

村镇空间结构理论 第1篇

关键词：村镇,空间结构,综述

随着城乡一体化进程的加快, 现有的适应于二元体制的村镇空间格局必须也正在进行适应性调整。但这一自调整过程总是滞后于区域社会、经济的发展。因此, 通过人为干预和科学引导加速村镇空间结构的转型是区域发展的客观要求。对村镇空间结构的研究也日益受到诸多学者的关注, 并形成了不少研究成果。文章将对当前村镇空间结构理论、实践研究成果从内涵、形态、演化过程与演化特征、影响因素与动力以及村镇空间结构的重组等方面予以梳理, 以期为建立和完善村镇空间结构理论框架, 进而为社会主义新农建设和城乡规划提供理论依据。

一、村镇空间结构研究

1. 村镇空间结构的内涵界定

在目前空间结构的研究理论中, 对村镇空间结构内涵还没有一个普遍被认可的明确界定。文章认为村镇是指村庄、集镇、县城以外的建制镇[1];空间结构是人类活动作用于一定地域范围内所形成的组织形式。这种空间组织形式主要包括以下三个方面的内容:第一, 以资源开发和人类经济活动场所为载荷的经济地域单元的空间分异和组织关系;第二, 空间实体构成的某种等级规模体系;第三, 各种空间实体之间相互联系而形成的某种要素流的形式。基于以上的认识, 村镇空间结构可以理解为村镇地域范围内, 各空间经济单元之间内在的具有相对稳定而又包含变化的空间分布和等级规模关系。

2. 村镇空间结构形态研究

对于村镇空间结构形态的研究, 从绝对意义上说, 国内外专门研究的理论较少, 一般都是以乡村或农村空间为主题进行研究, 曾菊新 (1996) 在《空间经济:系统与结构》定义的农村空间结构基本模式主要有:“离散型”、“条状型”、“集聚型”[2]。国外学者施坚雅 (1998) 通过研究成都平原乡村市场的分布, 阐述了中国文化背景下区域城镇和居民点分布结构模式, 指出中国传统村庄市集空间分布具有六边形的特征, 符合克里斯塔勒的中心地理论[3]。金兆森等 (1999) 提出, 镇村体系空间布局形式有集中式、卫星式、自由式三种;另外许多学者结合某一研究地域, 分析提出了当地村镇空间的结构模式。如陈晓键、陈宗兴 (1993) 从分析提出, 关中地区乡村聚落分布形成了集聚型街区聚落、集聚型非街区聚落、散漫型聚落三种聚落类型。段进 (2002) 、段瑞兰 (2003) 、王跃 (2005) 、陈志文、李惠娟 (2007) 等也就具体地域的村镇空间特征作了一定的研究。

3. 关于村镇空间结构演变过程研究

村镇空间结构是个动态过程, 在其不同发展阶段中, 其空间结构构架的重心存在客观的差异。因此, 村镇空间结构的研究就需要研究大量不同发展水平和发展阶段地区的村镇空间结构演化过程, 从中归纳和总结出一般规律, 从而构建区域村镇空间结构发展变化的时序图谱。

国外研究中普朗特与罗吉斯对乡村空间结构演变过程的研究具有较大影响。普朗特把乡村聚落空间结构的发展划分为三个阶段:未中心化阶段、没有乡村市集的中心化阶段、乡村市集中心化阶段[4]。普朗特的这一模式代表着传统社会经济条件下的乡村聚落演化过程。罗吉斯 (1988) 通过考察世界各国农村聚落发展, 将典型的农村到典型的城市排列成一个连续谱, 划分出了一条完整的城乡空间结构演变轨迹[5]。在中国, 范少言 (1994) 提出集中和分散是乡村聚落空间演变的基本形式。传统农业社会, 乡村聚落的空间结构从宏观上处在动态的平衡状态, 聚落分布形态呈均质离散特征;工业革命时期, 乡村聚落空间结构呈现非均质区域的不稳定特点, 处于集中化发展过程中;工业化阶段, 乡村产业结构的二元化转化, 交流联系网络的迅速扩展和多元化, 聚落空间结构演化表现为近城郊区域乡村聚落空间分布继续呈现集中化趋势而远离中心城镇的农区, 乡村聚落空间结构宏观上进入均质分散化的复合态势;进入技术和高消费社会后, 形成网络型的乡村群落, 材庄的分布向均质方向发展, 形成相对稳定的空间结构, 聚落的演化运动为分散[6]。

另外, 中国许多学者结合某一具体的研究地域或研究时段对村镇空间结构的演变过程进行了大量的研究, 得出了许多结论, 这些结论可能还够不上规律, 但对今后我们村镇空间结构演变研究有重要的参考价值。曾菊新 (1995) 指出, 中国乡村空间发展的新趋势:空间过程上, 小城镇大发展是城市化的新形式;空间行为上, 经济因素对乡村经济活动的空间选择影响很大;空间关系上, 区域城乡关系发生了改变;空间结构上, 部分发达地区的乡镇企业开始走向联合和适度规模;空间差异上, 乡村非农产业的差距趋于扩大[7]。十余年来, 乡村空间的发展验证了该趋势预测的正确性。张小林 (1999) 在系统研究了经济发达的苏南地区村镇空间系统从封建时代到现代的演变过程后指出, 乡村社会经济变迁伴随着空间结构的变动, 乡村空间系统的演变则表现为城乡空间之间的矛盾运动;在城乡空间关系演变大趋势下, 不同地域的乡村空间系统的演变则各有其独特性[4]。如关中地区内部乡村聚落空间发展可概括为四个阶段模式:沿渭河支流定居阶段、独立型农业乡村聚落阶段、村镇松散联系阶段和网络联系逐渐紧密阶段 (陈晓键、陈宗兴, 1993) [8]。建国后江苏省县域城乡空间密集化、均衡化、等级化的阶段演进特征 (马远军、张小林, 2006) [9]。

4. 有关村镇空间结构演变影响因素和动力机制研究

村镇空间结构的研究不仅要解绎其总体的演变规律, 更重要的要分析其与内外促动因素的协调, 预测其发展动向, 从而建立调控其过程的机制, 使其发展适应“人地”关系的实质。在研究村镇空间结构演变的影响因素与动力机制方面, 国外学者刘易斯和曼德 (1976) 从村镇空间结构演变的内生驱动力之一城乡人口的变动角度分析了城乡区域空间的变动。国内的范少言 (1994) 指出乡村劳动力生产水平的提高, 尤其生产新技术的应用是乡村聚落空间结构演变的主要动力;罗静 (1995, 1997) [10~11]指出, 在县域工业化的进程中信息、交通网络对空间结构优化起关键作用;汤国安、赵牡丹 (2000) 应用基于GIS的分析方法, 揭示了陕西榆林地区乡村聚落的空间分布受自然条件与人为因素影响的基本特征, 即该地区乡村聚落有明显的沿水系分布的特征, 且聚落密度随河流级别的增大而增大;聚落分布的密度有明显随海拔高程升高而降低;随交通便捷度的增大而增大的趋势[12]。冯文勇 (2003) 通过实地考察晋中平原农村聚落扩展, 指出聚落扩展主要动力是人口增长与社会经济发展;邢谷锐、徐逸伦、郑颖 (2007) 城市化进程的推进在给城市空间带来了显著变化的同时, 也对乡村聚落空间产生了不同程度的影响和冲击。

5. 村镇空间结构的重组与优化方面

村镇空间结构重组是人们为了顺应当前城乡关系转变, 城乡社会经济加速转型的时代要求而有意识地对村镇空间结构的演化进行干预和引导的过程。赵立德 (2004) 提出要改变当前村镇空间的发展状况, 当务之急必须要建立合理的空间发展引导机制, 即自组织演化与规划设计、可持续发展机制。陈小卉 (2007) 提出在城乡统筹的基础上, 通过重塑乡村组织核心、重构乡村居住空间、完善乡村结构网络、加强对城乡共建共享要素的统筹等措施实现乡村空间的重构。在实践方面村镇空间的结构的优化大多数是以村镇体系布局为核心, 以及农村居民点的迁并与重组为手段研究为重点。

二、研究结论与展望

综合以上研究, 虽然国内外对村镇空间结构的内涵、形态、演化过程与演化特征、影响因素与动力以及村镇空间结构的重组方面均有所涉及与理论创新, 但研究仍然是零散的、不成体系的。特别是在社会主义新农村建设全面展开和城乡一体化发展的基本趋势下, 以城乡整体的观点进一步厘清村镇空间结构的内涵;进一步分析从乡村到城镇这一连续的空间过程, 运用连续的思维方式来认识这个多层次空间系统的演变规律以及对村镇空间结构演变的动力机制和趋势等还需要进一步深入研究;结合具体的地区实际研究区域村镇空间重组或优化的思路与对策也将是今后村镇空间结构研究的重点。另外, 对村镇空间结构效益、各种因素对村镇空间结构影响程度的定量评价方面还没有涉及。

参考文献

[1]金兆森, 张晖.村镇规划[M].南京:东南大学出版社, 2005.

[2]曾菊新.空间经济:系统与结构[M].武汉:武汉出版社, 1996.

[3][美]施坚雅.中国农村的市场和社会结构[M].史建云, 徐秀丽, 译.北京:中国社会科学出版社, 1998.

[4]张小林.乡村空间系统及其演变研究——以苏南为例[M].南京:南京师范大学出版社, 1999:75-76.

[5][美]埃弗里特·M.罗吉斯, 拉伯尔·J.伯德格.乡村社会变迁[M].王晓毅, 王地宁, 译.杭州:浙江人民出版社, 1988.

[6]范少言.乡村聚落空间结构的演变机制[J].西北大学学报:自然科学版, 1994, (4) .

[7]Zeng Ju Xin.Study on the spatial Development of Rural Areas in China[J].Chinese Geographical Seienee, 1995, (1) .

[8]陈晓键, 陈宗兴.陕西关中地区乡村聚落空间结构初探[J].西北大学学报, 1993, (5) .

[9]马远军, 张小林, 等.江苏省县域城乡空间演进与分异[J].安徽农业科学, 2006, (22) .

[10]罗静.信息网络与农村空间结构优化[J].信阳师范学院学报:自然科学版, 1995, (8) .

[11]冯文勇, 陈新茸.晋中平原地区农村聚落扩展分析[J].人文地理, 2003, (12) .

村镇空间结构理论 第2篇

在长三角等经济发达地区, 随着城镇化的进一步发展, 乡村发生了巨大的变化, 已经不再是原来意义上单纯从事个体农业生产的传统聚落。在新型的城镇化、产业化发展方式的转变, 以及农村剩余劳动力分化等众多因素的综合作用下, 农村的生产要素面临着变异、分化与重新组合的要求。但是, 建立在小农经济基础之上, 带有规模小而分散特点的村庄结构, 却没有得到根本的改善。

从表面看, 正是空间的分散影响了小城镇的规模建设质量, 从而阻碍了人民生活水平的提高。而最直接的解决途径就是改变农村地区离散的地域结构和人口分布过于分散的现状, 实现各项资源和设施的集中布局。为此, 以对村庄的重组和集聚为途径, 促进土地集约利用, 进而推进农村城镇化的进一步发展, 仿佛成为了解决农村地区经济社会发展以及提高基础设施和公共服务设施服务效能, 改善人民生活水平, 增加地区腹地深度, 促进土地高效利用的关键所在。一时间通过“迁村并点”促进土地集约化利用, 改变农村地区离散型地域结构的呼声不绝于耳。

然而通过在宁波市西店镇的规划实践, 我们发现事实并非如此简单。离散型地域结构的转变绝非一朝一夕即可完成, 也并非一纸公文就能左右的。在不同的地区, 面对不同的发展模式, 空间组织的方式受到诸如产业结构、规划引导、政策导向、地域文化等众多因素的综合影响。而这其中产业发展的模式、阶段、水平又起着尤为重要的作用。本文将针对几种不同的“集聚”方式展开分析, 论证乡镇空间组织与产业发展之间的关系 (见图1) 。

二、瑞安“迁村并点”的经验及其衍生后果

温州瑞安处在我国非公有制经济发展的最前沿地区, 这一地区产业规模小、产居混杂的特点十分突出。多年的快速发展使得城市功能和各式各样的小型产业园区遍布城镇各处, 加之地区内用地条件不佳, 以扩张为主的发展方式已无以为继。为了尽快形成集聚的城市, 政府采取了土地经营的模式, 通过将征收土地的10%返还给农民, 来补偿失地农民 (实际上多为保留了农业户籍, 但早已不再从事一产劳动者) 的损失。这本来是一项积极的机制体制探索, 但也使得广大农民从中看到了更快的生财之道。他们利用“返还地”建设了很多用来买卖和租赁的房屋, 但由于其基地面积狭小, 又缺乏有效的规划和监管, 致使这些建筑形态各异, 对城市空间形象造成了比较大的负面影响。同时, 为了平衡早年拆迁的成本, 城市不得不增加建筑的密度和开发强度, 由此而带来的土地过度开发加之当地大量热钱缺乏投资渠道而纷纷涌向房产市场, 致使一个县城的房价在几年内就攀升到了可与北京、上海城市中心地区相媲美的地步。然而此时, 高质量的集聚和高效舒适的城镇空间体系还尚未完全建立, 城镇化质量还有待提高, 但高涨的地价已经使得政府进一步优化空间结构、完善公共服务的成本大幅增加, 进而导致城镇更新的速度放缓, 可持续发展受到威胁。目前瑞安正在探索通过产业升级引导企业集聚发展的方式, 并尝试通过填海造田解决当前发展的土地瓶颈。

可见, 在土地的使用缺乏严格的管理和有效指引的前提下, 单从土地经济的角度出发的土地整理手段, 虽然能够解决部分在快速城镇化过程中遇到的问题, 却也可能带来更加难以解决的麻烦。瑞安的探索让很多经济发达地区的城镇从最初的兴奋中冷静下来, “迁村并点”也变得更加谨慎。

三、从江阴不同乡镇的“集聚”看产业对乡镇空间组织影响

(一) 对江阴新桥成功案例的分析

面对同样的问题, 以类似的手段为指引, 在江苏江阴得到的结果与瑞安大不相同。2000年代, 江阴在农村地区空间重组的实践中取得了丰硕的成果。在江阴东部的新桥镇, 强大的镇办企业带动了人口、企业、服务以及建设用地等核心要素不断向镇区内集聚。而彼时, 新桥镇政府所做的则是顺应这一趋势, 利用镇办大型企业改制过程中回收的资金进一步促进了产业和人口向镇区的集中。众多针对苏南以及江阴的研究都认为, 江阴市政府、新桥镇政府在城镇化过程中发挥了重要的组织作用。这是政府行政力作用于城镇建设的经典案例, 但同时更应该看到, 政府的政策手段和当地阳光、海蓝以及精亚集团等众多企业发展的关系, 以及其产业发展模式、阶段等因素与城乡空间组织之间的内在联系。

由于历史的原因, 新桥镇的企业相对集中在镇区内部, 而人口分布则呈现出典型的“就业在城、居住在乡”态势。2000年初, 新桥镇区人口占镇域总人口的比例为41%, 比当年92%的非农就业水平低了50个百分点。

此时的新桥镇政府已经认识到小而分散的居住方式会造成基础设施建设和公共服务质量的低效和浪费。但面对拆迁成本大、补偿手段不成熟以及农民的地缘情节等不利因素, 政府并没有像瑞安一样过度地依靠土地经济。而是从产业发展方式的转变入手, 以镇办企业产权改制和产业结构提升为手段, 通过集体资产的拍卖和租赁回收了大约6个亿的资金, 这就是政府实施空间集聚政策的第一比启动资金。这些资金全部用于拆迁安置工作以及镇区大规模的建设, 同时把一些基础设施和公共服务设施建设推向了市场, 以减轻政府财政的压力。

幸运的是, 新桥的产业发展是以增加值占全部工业增加值的比重超过90%的镇办企业为主, 而这些大规模的企业原本就有分布相对集中的特征。因此新桥镇一直以来都呈现以镇区为核心的“单中心”发展格局, 无论是企业、人口还是建设用地都有明显向镇区集中的趋势, 而镇政府只是为这样的发展模式搭建了一个相对高效的平台。自此之后, 企业的发展、社会服务能力的提升、人民生活条件的改善之间产生的互动更加速了优势资源的集聚, 最终形成了一个良性循环的系统。

从2000年到2004年四年间新桥将在镇区居住的人口从41%提高到55%。到2007年, 其镇区居民集中区已经基本建设完成, 所有要素向镇区内部集中的趋势更加明显。虽然城乡二元的户籍制度并没有被打破, 但当新桥最终完成向镇区的集聚后, 无论全镇农业户籍的人口还有多少, 我们都认为它已经完成了城镇化的进程了。

(二) 江阴利港的不适用

然而这个经验也并非是放之四海皆准, 就在江阴的西部, 发展相对落后 (和江阴东部比, 但总体还是经济发达地区) 的利港镇西石桥社区, 同样采取了集聚的方式, 但却并未取得预期的成效。由于非农从业比例较东部低, 镇办企业也不如新桥发达, 但同样具有很强行政能力的乡镇政府, 于是在镇区吸引力不足的情况下发展起来的集中的居住模式与一部分农民的生活方式产生了矛盾。在其2006年新建的农民新区内, 利用小区内喷泉池洗衣淘米的情况时有发生, 更有甚者在多层住宅的底层私自挖井取水 (见图24) 。

四、欠发达地区依靠行政力推动“集聚”的做法缺乏后续的政策支撑

另有一种集聚的现象也值得我们深入观察并探讨。一般认为以“迁村并点”和“中心村建设”为手段的村庄重组方式本来是为了解决快速城镇化地区乡村土地低效利用和人民日益增长的生活需求之间的矛盾而产生的, 始料未及的是这种探索在取得了最初的成果之后, 近年来却在我国很多欠发达地区得到了大力的推广, 并取得了看上去不错的成果。山东莱芜北部地区就是一例。

莱芜的现象表现为以政府行政力带动农村地区跨越了常规的城镇化过程, 直接进入了城市社区的生活状态。具体的举措是城市通过“两股两建”等政策, 将农民集中安置在新建的以多层住宅为主的小区中, 并将置换出的土地用作开发区的建设。

我们并没有依据否定这样的发展方式, 但可以确定的是这种方式与当地农民从业状态、文化水平等方面都存在着比较大的矛盾, 若要形成良性的发展态势, 势必要建立长效的经济、服务等方面的供给机制 (基础设施建设及维护、公共服务和社会保障系统、就业引导和培训等) , 确保大规模开发区建设所产生的财富在一定时期内能够承担得起对农村地区反哺的压力, 而不是简单地置换出用地指标就结束了 (见图5) 。

此外, 这种做法还存在着很多未知的风险。相较于经济发达地区, 欠发达地区由于总体发展的落后, 吸引投资的能力较弱, 一旦无法从内部打开市场, 又没有强大的外力支援, 这种依靠政府力量和大规模的投资 (主要是政府贷款) 的集聚方式将使得地方背上巨大的债务包袱, 由此带来的风险将严重影响今后的可持续发展。

五、对宁波市西店镇的启示空间发展方式选择的困境

在西店镇, 已有80%左右的人口从事非农生产, 人均可支配收入也高于全国平均水平2倍以上。并且自20世纪90年代后, 针对城镇空间调整的探索也从未停歇 (1992年撤乡并镇, 2006版总规提出将原56个自然村合并成22个行政村, 2010版总体规划也提出将镇域空间结构确定为一主、两副、两点, 希望进一步加强空间集聚) , 但至今城乡空间的发展依旧未能走出低效和分散的困境:全镇非农户籍人口占常住人口比例仅有7%, 5年来镇区人口占总人口比例甚至略有下降, 镇区内部建设缺乏秩序, 大部分村庄环境质量堪忧。然而, 笔者认为这并非是政府不愿为居民营造更好的生活和生产环境, 而是西店镇自身的产业发展特征所致。

(一) 西店企业的生长与组织体系对“集聚”产生阻碍

西店镇的产业空间主要分为三种类型:一是镇区新建的工业园区, 二是围绕着原来的村落周边发展起来的村级工业用地, 三是与居住混合在一起的家庭小作坊。这三种产业空间形式既反映了本地工业发展的不同阶段, 同时也体现了它们之间并生共存、相互支撑的关系。目前镇级工业园区的发展和村级工业扩张同时存在, “村村点火”的生产方式在今天的西店镇依然延续, 家庭小作坊作为低成本的企业孵化器, 至今依然有很强的生命力。

1. 小作坊是西店企业发展的基石, 但与空间集聚相矛盾

观察西店企业发展的历程可以发现, 多数已经具有相当规模的企业都有相似的发展路径。先是与住宅结合做点简易的小加工, 而后伴随着生产的发展, 与村集体签约或通过私下的土地转让, 正式开辟一块专门的工业用地;之后其中一些发展的较好较大的企业就进入了镇里的工业园区, 而其余则延续着之前的生产方式。因此, 家庭小作坊这种产业空间形式的低成本、易进入的特点在创业激情活跃的西店镇有着很强的生命力。这个特征决定了小型而分散的生产模式在一定时期内不可能被取缔, 而这样的生产方式, 却势必对空间的集聚造成影响。

2. 分包机制极大地降低了生产成本, 也是三类产业空间并存的重要原因

在西店, 承担本地及周边成型企业的部分业务环节, 即所谓的“分包”是很多家庭小作坊存在的基础, 也是大多数企业降低运营成本的重要手段之一。因此, 尽管村里、镇里开辟了不少相对集中的工业用地, 意图为发展较为成熟的企业提供生存空间。同时, 随着成型企业的发展, 也为更多的家庭小作坊和其它小企业提供了更大的市场空间, 家庭小作坊依然源源不断地在村落的居住空间中生长演替。这是西店镇企业生长的重要模式, 贯穿并紧密连接着上下游的产品, 从而与相对集中的产业区的建设有所冲突。

(二) 西店产业结构以及外来务工人员的生活方式对“集聚”产生阻碍

西店镇目前的产业发展已经形成了家电用品、文教用品、汽车零部件、金属制品、模具生产等众多特色产业, 但多为本地人自主创办的中小企业, 兼有大量的家庭小作坊, 产业层次不高, 技术水平、附加值较低。产值最大的吉德和双林也不过5亿和2亿产值, 上亿的仅有11家, 5000万以上仅有8家, 多数在1000~5000万之间。并且由于全镇以出口为主的企业销售额占全部企业销售额比例较高 (30%左右) , 因此受国际市场和汇率影响较大, 自2008年以来整体利润率水平处于不断下降趋势。

这样的产业类型、技术等级和企业规模使得西店企业的生产主要依靠大量外来务工人员。企业的效率直接决定了务工者的收入水平, 而无论是产业的集聚还是生活空间的集聚, 虽然能带来基础设施和公共服务条件的改善, 但同时也会导致用地和环境成本的提高, 这不仅影响企业的利润也会间接影响外来务工人员的收入水平。与此同时, 如果企业升级不能加快, 外来务工人员的收入不能显著提高, 那么单居成本的增加即会导致务工人员的流失, 最终西店企业成长的根基也将受到挑战。

六、结语

空间的发展是一个工业化和城镇化相互促进的过程, 无论是“聚”还是“散”都受到产业发展模式的直接影响, 并不断演进更替。

江阴新桥镇的成功在于其内生的发展机制和产业类型即是以大型的镇办企业为基础的园区经济, 加上政府行政力的顺势力推, 进而形成了高度的集聚。莱芜表象上的“成功”是由于其尚处在工业化的初期, 自身的产业特色还未形成, 工业化与城镇发展之间相互制约、促进的关系尚未建立。此时, 利用自上而下的政策手段尝试一些集聚的方式虽说不能从根本解决问题, 但这一进程至少可以顺利推进 (这里不讨论农民“被城市化”是否合理的问题) 。而西店镇目前是以小型乡镇企业和个体经济为基础的产业发展形式, 与这种产业发展形式相适应的空间格局也势必是分散和扩张, 这是西店独特的工业化与城镇化的内在逻辑关系, 也是西店发展的阶段性特征。如果回避工业化阶段、产业类型以及人民生活诉求等因素的影响, 仅从行政干预的角度引导空间的聚集, 那无异于以破坏原有的稳定的生活和生产环境为代价去“提高效率”, 这样的手段将破坏地区发展的根基, 并不能达成预期的目标。并且, 与产业发展阶段相背离的空间集聚不但会加大前期的投入, 同时也会影响到地区自身内部的正常运转, 最终起到事倍功半的效果。因此绝不是简单地将空间集聚就能提高生产和生活的水平。

西店的发展空间受到海、山、溪流等众多自然因素的限制, “集聚”是大势所趋, 但西店的集聚与产业升级相辅相成并且有系统地循序渐进地“集聚”。

参考文献

[1]谭静.就地城镇化的动力机制分析——以江阴三镇为例[D].北京:中国城市规划设计研究院, 2006.

[2]朱郁郁, 孙娟."迁村并点"的思考[C].2006年中国城市规划年会论文集.2006.

[3]陆希刚.从农村居民意愿看"迁村并点"中的利益博弈[J].城市规划学刊, 2008 (2) .

[4]李海燕, 李建伟, 权东计.迁村并点实现区域空间整合——以长安子午镇规划为例[J].城市规划, 2005 (5) .

[5]赵之枫.城市化加速时期村庄结构的变化[J].规划师, 2003 (1) .

[6]罗小龙, 张京祥, 殷洁.制度创新:苏南城镇化的"第三次突围"[J].城市规划, 2011 (5) .

[7]温铁军.中国农村基本经济制度研究——"三农"问题的世纪反思[M].北京:中国经济出版社, 2002.

河西地区村镇公共空间规划设计研究 第3篇

一、概念界定

(一) 河西地区

河西地区即河西走廊, 介于祁连山脉和北山山脉 (包括龙首山、合黎山等) 之间的狭长低地, 东西长约1200公里。走廊底部海拔多在12001500米之间, 以敦煌一带地势最低, 因其位于黄河以西, 故被称为河西走廊。河西走廊内部起伏较大, 不少地方都有干燥剥蚀的丘陵、山地突出于平原之上。走廊中间是23公里宽的冲积平原, 它们又被突出其间的丘陵、山地分割为武威平原、张掖酒泉平原、疏勒河平原。每个平原的中部多是绿洲区, 沟渠交错, 耕地如织。绿洲之间贯穿有戈壁、沙漠。河西走廊是历史上中西交通要道, 是从古都长安通往西域的必经之路, 举世闻名的“丝绸之路”, 就是从这里一直向西延伸。

(二) 村镇公共空间

“村镇公共空间”是指村镇中各种各样的社会关联与人际交往的结构方式发生的场所, 以某种建筑空间形式固定下来而形成的, 由各种实体 (道路、街区、建筑、构筑物、树木、广场、绿地和其他设施等) 组成的所有公众可以任意到达的外部空间环境总和。

二、河西地区村镇公共空间分析

特殊气候和环境条件决定了河西地区的村镇公共空间是以村委会或乡政府为核心, 并与其周边相关要素共同围合而成的村镇公共空间, 往往位于整个村镇的中心位置, 整个村镇的空间形态演化总是以其为核心, 而其自身的组成要素与形态却维持一种稳定状态。

目前在河西地区的诸多村镇中, 这种公共空间是整个村镇公共空间中最核心的部分, 它能够集中反映河西地区村镇中自然因素、经济因素、生产生活活动等因素对村镇空间形态的影响。因此, 关于公共空间的研究, 对如何在村镇规划建设中挖掘并继承村镇的地方特色并引导其可持续发展等问题将起到积极作用。

通过对各村镇的深入调研笔者发现, 河西地区现状村镇的公共空间, 无论在空间结构, 还是其在村镇中的布局, 都具有相对稳定的空间位置和大致相同的构成元素与元素间的组合方式。从河西地区的地方特色和生产生活习惯的角度来看, 公共空间的这些特点与各组成要素的功能和意义存在着某些必然性。

(一) 空间位置相对稳定

与全国各地很多村镇一样, 河西地区村镇公共空间往往位于整个村镇聚居区的中心位置, 是村镇空间序列的中心, 也是村落形态生长轴上的中心节点, 而且具有长期稳定性。

如图1所示, 整个集镇主要以南北向穿越集镇的过境道路形成并生长。其轴线以北面入口处的广场、乡政府为空间序列的起点, 向南通过学校、医院等与过境道路形成的轴向空间到达以文体科技、商业金融等为核心的空间序列高潮点, 与轴向空间垂直的巷道顺延至聚居空间序列的终点。

又以图2为例, 村庄的医疗、文体、教育、行政管理、商业、生产等沿过村道路两侧轴向展开, 是整个村镇公共活动的中心, 也是整个村庄空间序列的中心。

空间位置的稳定性, 主要源于穿越村镇的过境道路带动和引导村镇空间布局, 村镇公共空间沿道路轴向展开, 是村镇公共空间的核心组成部分。

(二) 大致相同的构成要素

河西地区现状村镇公共空间的构成除了建筑, 还往往由某几个固定的元素共同构成, 包括:广场、道路等, 偶而有亭子、古树、晒场等。

这些构成要素组合在一起, 形成良好的环境, 能最大限度地利用地物条件, 与周围环境相协调、相适宜。在形态上, 构成村镇的中心意象, 使中心更具识别性;在情态上, 营造村镇的精神文化中心, 使人们产生心理上的归属感, 加强村镇居民对环境的认同感。

三、河西地区公共空间发展存在的问题

和多数中国传统村镇公共空间的功能一样, 河西地区村镇公共空间的主要功能如集会、交易、生产和交通, 都在千百年岁月的熔炼中得以延续, 成为独具魅力和特色的人文景观。但20世纪以来现代商业和交通的发展, 使村镇公共空间多种功能的共存的局面被打破。

(一) 公共中心的商业功能逐渐萎缩

村镇公共中心往往是农村的交易中心, 同许多地方村镇的建设一样, 河西地区虽然其商业布置一直沿袭着传统沿路轴向发展的习惯, 但却忽视了商业经营的容量问题和集聚效益, 以至于许多商业经营处于低水平的徘徊状态, 同时也难以聚集人气。同时由于生活方式变化, 村镇的传统商业和服务类设施也逐渐萎缩。

(二) 公共中心的活动内容逐渐减少

村镇“沿街一层皮”轴向式的传统商业模式因现代村镇道路机动车流量加大而逐渐弱化。一方面, 村镇传统农副产品交易市场常以街代市, 造成村镇严重的交通阻塞或中断拥挤。由于功能单一、设施缺乏及空间环境恶化, 市场失去了其应有吸引力;另一方面机动化的村镇道路使得沿街建筑的公共性和开放性逐渐减弱, 休憩设施缺乏。最具有公共性交流的空间节点如市场、文化娱乐设施的出入口, 往往因为空间的局促成为人流疏散的瓶颈。由于公共空间越来越有限, 大部分社会和休闲活动受到限制而彻底消失, 而传统步行交通的多种活动由于道路的拓宽也失去昔日风采。

(三) 公共中心的信息交流越来越频繁

不断更新的信息交流手段使村镇公共空间作为居民休闲交流重要场所的这一根本作用发生了改变。同时由于信息化和城镇化的发展, 村镇异质人群逐渐增加, 而同质群体又缺少社会文化及社团活动组织能力, 使村镇公共生活的多样化缺乏群众基础。

四、河西地区村镇公共空间改造建议

从前述的对河西地区村镇公共空间的分析中可以看到, 公共空间拥有相对固定的构成元素, 各元素的组合关系长期以来在村民心目中得到认同。即使在其功能随着社会发展而不断弱化的情况下, 这种空间结构与形态依然维持着极为稳定的状态。这说明, 公共空间的存在意义并不仅仅局限于其承载的功能, 更在于其在居民心目中的地位和特殊意义, 这是新农村规划建设中对于公共空间整治所要关注的重点。

(一) 提升村镇公共空间的活力

当前我国正大力推进社会主义新农村建设, 其中在规划设计方面, 强调地方性和时代性的结合, 即充分体现当地自然条件、文化传统等特点, 还需要有独到的构思和创新。但从目前已有的村镇规划设计成果来看, 大多对当地实体构筑物的形态特点进行保留或适当的改造, 而缺少对村镇居民的精神关怀。

村镇公共空间规划设计应坚持以人为本的设计原则, 凝聚人气, 使村镇公共空间活动富有活力, 村镇中心广场的组织、设计应体现村镇特色, 创造居民在公共空间中积极参与社会性、娱乐性活动的适宜条件, 提高公共生活质量。

(二) 增强现代交通方式的适应能力

在村镇机动车数量迅速增长的过程中, 应避免城镇化进程中出现的村镇公共场所活力衰退、公共空间功能丧失的问题。尽量创建步行化的村镇公共生活, 减少机动车流量, 合理规划, 疏解过境交通。步行优先的同时整治街道环境, 提高公共空间品质。另外, 现代村镇社会公共设施和空间布局应相对集中, 从步行活动的角度考虑其可达性、综合性, 通过步行化使村镇社会生活更加丰富。

(三) 村镇中心场所的塑造

村镇公共空间应作为整个村镇空间体系中的主要开放空间, 根据村民的使用需求, 对具有心理认同感的公共空间进行细部改造, 如古树下的可逗留设施、硬质广场的软化和适当地方增加成人、儿童活动设施等等, 重构其场所感。

(四) 寻求具有趣味性的地方生活脉络

村镇公共空间一般组成要素灵活多变, 这主要来源于长期的生产生活实践。通过对这些空间的研究有助于我们把握居住者生活的脉博, 找寻旧生活的痕迹, 增强公共空间的趣味性和凝聚力。

五、小结

村镇公共场所作为居民主要公共活动空间在居民生产生活中起着不可替代的作用。但随着时代的进步, 它们显然已经不适应于现代生活, 公共建筑的凝聚作用也日趋消亡。一方水土造就一方文化, 我们需要研究的正是公共空间作为一种文化载体, 在其中沉淀的文化成份。所以, 我们不能片面要求物质环境改造, 更重要的是注重与时代发展相适应的场所感、脉络感的营造。

摘要：随着西部大开发的纵深推进和建设社会主义新农村的深入开展, 村镇功能、形态及村民生活方式的变化对村镇公共空间提出了新的要求。本文通过对河西地区众多村镇的建设规划研究, 挖掘其地方特色与文化内涵, 探讨村镇公共空间整治的方法, 提出村镇应通过创建自然生态、人工物质形态和精神文化形态有机结合的整体环境, 建设“人、自然、社会”和谐的村镇公共空间, 营造融于自然、具有现代生活活力和文化灵魂的村镇公共空间。

参考文献

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[2]李有刚.关于村庄建设规划的几点思考.小城镇建设, 1999 (8) .

[3]中共中央国务院.关于积极发展现代农业扎实推进社会主义新农村建设的若干意见, 2007.

[4]甘以诺, 史剑峰, 郎静.关于村庄土地整理工作的思考——以山东省枣庄市为例[A].2005年山东土地学会学术年会论文集[C], 2005.

[5]朱向东.商业交往行为与集镇民居形态——山西省长治县荫城镇及其民居形态浅析[A].中国传统民居与文化 (第七辑) ——中国民居第七届学术会议论文集[C], 1996.

村镇空间结构理论 第4篇

近年来国内外地震频发, 2015年4月的尼泊尔大地震、2014年的云南鲁甸地震以及2008年的汶川大地震等等, 这些地震既造成了大量经济损失, 同时由于地震发生多处于村镇地区, 而村镇民宅结构的抗震性能较弱, 也带来了大量的人员伤亡。因此对于村镇民宅进行动力特性的分析是很有必要的。

随着我国社会主义新农村建设的持续开展, 越来越多的村镇民宅由原来的砖混结构改建成抗震性能较好的框架结构, 而随着深化改革的进行, 未来框架结构的村镇民宅建筑将会占据较大的比例。本文以某北方村镇民宅为计算模型, 对其进行模态分析, 得到单层框架结构的动力特性参数。

1 计算模型

根据相关文献调查可知, 我国北方村镇民宅大多都是独栋院落式单层建筑, 由于我国北方地区天气寒冷, 村镇居民生活简陋, 其村镇民宅的平面布局主要是“一明两暗”的形式, 我国北方村镇民宅的传统户型以长方形为主, 沿南北向布置, 一般只具备简单的“吃”与“住”的功能, 其某单层框架型的北方村镇民宅的结构图如图1所示[1]。

运用ANSYS12对民宅结构的主体框架建立三维有限元模型, 模型采用Beam188梁单元, , 建建立立模模型型以以后后将将单单元元划划分分网网格格并并在在立立柱处施加固定约束, 对模型施加自重荷载。建立的有限元计算模型如图2所示。

2 动力特性分析

对结构进行动力响应分析的基础是了解结构的动力特性。框架结构的动力特性参数主要有自振频率、自振周期以及主振型等。在ANSYS中, 通过模态分析可以得到框架结构相关的动力特性参数, 主要思路是将框架结构离散化, 并将有限元矩阵进行解耦进而转化为求矩阵特征值的办法, 然后进行求解可以得到结构的动力特性参数。

在ANSYS中对框架结构进行动力分析有多种办法, 本例采用Subspace法对该框架体系进行动力分析并且提取结构前六阶模态的自振频率、自振周期以及主振型图。所提取的动力特性参数如图3所示。

根据图3中所显示的该单层框架结构北方村镇民宅的动力特性可以看出, 随着模态阶数的增加, 单层框架结构的自振频率在不断的增大, 而自振周期在不断的减小, 而增减的幅度随着阶数的增大也在不断提升, 但前六阶模态的频率总体变化不是很大, 第六阶模态的自振频率为20.334 Hz, 仅为第一阶模态自振频率12.246 Hz的1.69倍。在第一阶模态中, 主要是主梁跨中的轻微上翘, 而上翘幅度最大的主梁则是跨径最大的主梁, 因此在振动过程中最容易破坏的就是大跨度的主梁, 在结构设计时应注意抗震, 而在第一阶模态中立柱的变形很小。第二阶模态的自振频率较第一阶模态频率稍大一点, 其变形开始出现在其他的主梁上, 此时主梁的变形仍以竖弯为主, 由于梁体变形引起了梁柱之间刚节点的变形, 此时的立柱也发生了轻微的侧移。在第三阶模态中, 柱体的变形持续增大, 且最大变形处位于梁柱的刚节点处。在第四阶模态里, 最长跨径的主梁开始出现侧弯, 第五、第六阶模态的主要变形仍是上部主梁的侧弯变形, 且变形的位置不断改变, 变形的幅度越来越大, 由于主梁侧弯引起的立柱的侧移和横移, 最后导致框架整体的大幅度变形。在前六阶变形中, 并未出现梁柱的扭转变形, 这说明单层框架结构的抗扭能力较好。

3 结语

通过对我国北方村镇某框架结构民宅的动力特性分析, 我们可以看出框架结构的抗震动性能较好, 第一阶模态发生于10 Hz以上的频率。而前六阶模态的振动频率依次增大但相差不多, 因此在振动发生时, 此类结构很容易因为连续的振动变化而损伤。在前六阶模态里, 振型变化主要是主梁的变形, 在低频率下主梁发生竖弯, 高频率时主梁发生横弯变形, 且跨径大的主梁更易发生变形, 主梁的变形引发的附加荷载会从刚节点传到立柱, 引起立柱变形, 因此在抗震设计时应注意加固。

摘要：为了研究北方村镇中单层框架结构体系民宅的动力特性, 采用有限元软件ANSYS对某北方村镇民宅的主框架建立三维有限元模型, 并计算了主体框架的前六阶主振型, 得到了前六阶振型的结构自振频率、周期、主振型特点等动力特性参数, 所得到的结论可以为北方村镇框架结构体系民宅的抗震设计提供依据。

关键词：北方村镇,框架结构,动力特性

参考文献

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[2]李廉锟.结构力学[M].北京:高等教育出版社, 2010.

[3]傅志方.模态分析理论与应用[M].上海:上海交通大学出版社, 2000.

[4]苏义坤, 赖卓平, 姚琪.我国村镇非标民宅功能现状调查与分析[J].经济师, 2015 (1) :19-20.

村镇空间结构理论 第5篇

我国北方村镇部分民居由于建设时间较早, 虽然达到了一定的居住功能, 但功能并不完善, 而且耗能较大, 并不符合村镇生态环境建设的标准。随着我国新农村建设的不断发展以及建设节能型社会的需要, 我国北方村镇民宅应当进行适当的功能性改进, 其中节能改进最重要的环节就是外围护结构的改进。外围护结构是建筑能够有效抵挡外界不良环境的围挡物, 民宅的外围护结构主要有门、窗、外墙等。

1 门

尽管从面积上看, 民宅门的面积只占民宅围护结构表面积的很小部分, 但是门对于整个民宅空间热舒适效果的影响却很大, 这是由于透过门, 可能导致大量的室外冷空气侵入室内。因此对于北方村镇民宅进户门的设计, 需要注意的主要问题如下: (1) 民宅的进户门应避免设置在能被冬季寒风正面吹到的位置, 考虑到北方村镇民宅南侧风力较小, 一般可以将门设置在民宅的南侧。 (2) 为进户门设置一个封闭的玄关或是隔离出一个小空间作为空气闸, 避免冷空气直接吹入民宅室内。进户门可以采用双层门的形式, 其中外侧门往外开, 内侧门往内开。同时应该选用保温性能与封闭性能良好的进户门, 比如实木门或者填充有保温材料的门, 应该尽量避免使用热传导性能较高的金属门, 防止外面的冷辐射透入。

2 窗

窗户是北方村镇民宅中重要的功能部件, 由于窗户对于村镇民宅的热舒适性以及节能性具有重要的影响, 因此需要进行仔细的设计。为了提高村镇居民的热舒适度, 在设计窗户时应该注意以下问题。

1) 由于南北两侧的太阳能获取量的不一致, 南侧窗可以使得民宅获取更多的太阳能热量, 而北侧的窗户由于太阳能热量获取较少会造成一种冷窗效果, 因此会降低村镇居民感知的热能辐射, 进而影响房间的舒适性。为了避免不必要的造价损失, 在设计窗户尺寸时应该尽可能地做到因地制宜, 即采用较大尺寸的窗户用于民宅的南侧以接收更多的太阳辐射, 而使用较小尺寸的窗户用于民宅的北侧以避免出现冷窗效应。

2) 在建造过程中, 应该有合适的窗户选型, 优先考虑选用双侧框架的窗户, 这样的窗户保温性能要比单层玻璃窗要好很多。如果经济条件不允许, 必须选择单层窗户的情况下, 可以将塑料布贴在玻璃窗户上以减少冷风渗透性。

3) 由于北方村镇夜间温度要比白天温度低得多, 因此需要注意有效的夜间保温措施。根据相关研究, 使用可活动的夜间保温措施, 可以显著提升窗户的保温性能, 从而提高房屋的节能性与舒适性。普通的双层玻璃木框架窗户在采用了良好的夜间保温措施之后, 其总体的节能保温性能与没有施加夜间保温措施, 但使用了双层玻璃、并用惰性气体填充的两玻璃层之间的节能窗不相上下。

3 外墙

墙体是民宅建筑的主要构件之一, 不仅起到了承重、遮挡风雨的作用, 同时由于墙体面积占整个围护结构比表面积的很大一部分, 因此墙体散热是最重要的散热途径, 改善墙体不仅可以改善民宅的安全性能, 也可以改善民宅的热舒适性能以及民宅的节能性能。

建议将我国墙体材料进行规范, 最好使用混凝土多孔砖以及普通砖作为墙体材料。同时可以加设墙体保温层, 人们在墙体的双层砖之间预留了一定的空间, 在其中填充各种保温材料, 以达到保温节能的目的。由于我国北方村镇民宅冬季较为干冷, 而且墙体的散热较多, 因此对于墙体的要求较高, 我国北方村镇民宅的墙体应该拥有较高的蓄热性。墙体的蓄热性就是指保温层内侧单位体积的墙体能够从相关的热源如太阳能以及采暖系统中吸收热量, 之后又将热量释放回民宅居住空间内的能力。传统的北方村镇民宅通常没有设置保温层或者只有较为简单的保温措施, 此时的墙体的厚度将会成为房屋的主要保温隔层, 对于民宅的蓄热保温, 抵抗北方冬季的严寒做出了一定的贡献。但是这样做既不经济又不环保, 所达到的保温效果也较差, 不符合节能经济、安全舒适的功能改进原则。因此在对于北方村镇民宅的功能性改进时, 应该首选具有蓄热能力较好的墙体保温材料。

4 结语

建筑结构的外围护结构是否节能, 在很大程度上影响我国北方村镇民宅的整体节能性, 同时不够节能的北方村镇外围护结构设计也会影响民宅整体的热舒适性能。因此在对北方村镇民宅进行功能性改进的时候应当首先对门、窗、外墙等外围护结构进行节能性改造, 使得民宅功能进一步完善。

参考文献

[1]黑龙江省农村节能住宅建设技术指南[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2011.

村镇自建砌体结构的抗震性能研究 第6篇

近年来, 国内外学者从不同角度对于砌体结构进行了试验研究。苗吉军, 顾祥林等模拟了砌体结构房屋地震作用下的倒塌[3];刘锡荟和张鸿熙等选择若干个带构造柱砖砌体大尺寸的足尺墙片, 研究了往复荷载作用下的力学性能[4];钟德腾等采用1/4 缩尺比例, 对带构造柱砖房以及单片墙的力学性能进行了试验研究, 分析墙体的受力特点和结构破坏特点等问题[5];Liberatore D对多个砖混结构模型进行了静力试验研究, 并通过有限元模拟与试验结果对比分析[6];Tomazevic对两栋三层砌体结构模型进行了振动台试验, 试验研究了圈梁构造柱等构造措施对砌体结构的影响, 并对约束砌体结构的地震力折减系数进行了深入分析[7];王增培和周炳章对一幢多孔砖模型房屋进行了拟静力试验[8];杨玉成等对砖住宅楼进行了地震模拟振动台试验[9];但是这些学者均未对不同设防烈度最低抗震设防标准做出研究, 村镇自建砌体结构广泛存在, 因此本文所做的研究成果可供相关技术人员参考。

为了研究村镇自建砌体结构的抗震技术、设防标准, 根据各地区村镇建筑的结构形式现状, 本文建立了12 个砌体结构的模型, 分别考虑了砂浆强度、构造措施、结构布置等因素。通过模态分析和模型弹塑性地震反应分析, 研究了各模型在不同设防烈度地区大、中、小地震作用下的破坏情况, 提出了满足基本抗震设防的建议。

1 村镇砌体结构现状及模型设计

据调查显示, 由于村镇经济条件及其他方面的约束, 在各地区的村镇砌体结构中50%以上为单层砌体结构, 30%左右为二层砌体结构, 90%设置圈梁, 50%左右设置构造柱;建筑面积一般在100m2~200m2之间, 层高在3m~4m之间;90%以上使用的墙体块材为烧结普通砖, 60%以上使用混合砂浆砌筑而成。

本文选取的分析对象为一栋单层砌体结构与两栋二层砌体结构, 建筑面积为100m2~200m2之间, 层高在3m~4m之间, 采用Mu10 的烧结普通砖和M5 或M2.5的混合砂浆砌筑而成。分别设计了三种结构 (为了简化计算, 模型均为平屋顶) 。三种结构均为三开间, 其中结构I为单层, 建筑平面布置见图1所示, 结构II在结构I的基础上增加了一层, 结构III在结构II的基础上改变了横墙间距, 建筑平面布置见图2 所示。

2 有限元建模方法选择

ANSYS/LS-DYNA分析软件对砌体结构模型进行分析, LS-DYNA是一款分析功能全面的显式分析程序[10], ANSYS/LS-DYNA是以ANSYS为前处理器, LSDYNA为求解器。既可以利用ANSYS强大的前处理功能, 又可以运用LS-DYNA程序的全面分析功能。

2.1 确定材料模型的选择及参数

a.砌体、混凝土材料模型的选择

本文选择的砌体材料模型为3号弹塑性材料模型[11], 采用96号材料模型模拟构造柱、楼板等构件。

b.材料失效准则

材料失效是在地震作用下运用有限元模拟砌体结构所必须考虑的问题。由于砌体材料和混凝土材料均为脆性材料, 因此采用ANSYS/LS-DYNA程序提供的关键字MAT-ADD-EROSION来定义材料的失效条件, 选用第一强度理论来判断材料是否失效。

根据以往经验, 取C20 混凝土失效拉应变为0.0007;砌体材料的失效拉应变可由砌体抗拉强度平均值根据应力应变曲线求出对应的, 极限拉应变为4。

根据对材料参数的分析, 各模型所采用材料的物理及力学参数见表1。

2.2 村镇砌体结构有限元模型

结构I、II、III的有限元模型如图3所示。

为了较全面的模拟村镇自建砌体结构, 本文根据三种不同的砌体结构方案以砂浆强度、构造措施为控制因素衍生出12个模型, 具体模型情况见表2。

模型其他信息:构构造柱、板所采用的混凝土强度等级均为C20;结构层高3600mm, 窗口尺寸1500mm×1500mm, 窗台高900mm;墙厚240mm, 构造柱截面尺寸240mm×240mm, 配置钢筋4Φ12, 板厚为120mm, 配筋率1%。

3 不同模型模态对比分析

3.1 模态分析结果

本文采用LS-DYNA的显式求解功能进行模型的模态分析, 得到模型的动力特性见表3。

以两层的砌体结构为例, 选取模型5、9, 提取其前三阶振型, 第一阶振型为X方向平动, 第二振型为Y方向平动, 第三振型为XY平面扭转, 其中第一振型X方向平动占主导地位, 对结构反应起控制作用。

3.2不同因素对模型动力特性的影响

3.2.1砂浆强度对模型动力特性的影响

选取相同条件下砂浆强度M2.5与M5的不同模型对比分析动力特性。

分析图4、图5、图6可知, 结构的各阶自振频率随着砂浆强度的提高呈递增趋势, 表明结构相对刚度增大。但是砂浆强度的提高对结构的增强作用并不十分显著。

3.2.2 构造柱对模型动力特性的影响

选取相同条件下是否设置构造柱的不同模型对比分析动力特性。

图7、图8、图9表明, 设置构造柱可以在一定程度上增加自振频率, 但影响效果不大。

3.2.3 结构布置对模型动力特性的影响

选取模型4、8、12 对比各阶自振频率, 如图10 所示。

通过图10可知, 三种不同结构布置的模型在前三阶振型的自振频率无规律, 模型4和模型12在之后几阶振型的自振频率明显增强于模型8的自振频率。

4 不同强度地震作用下的地震反应对比分析

不同地震波作用下结构会产生不同的地震反应, 因此选取地震波是非常重要的。本文选用El-Centro波南北分量的前10s作为时程分析时输入的地震波。该地震波是各国设计反应谱的依据, 并广泛应用于各种理论分析和试验研究中, 其加速度时程曲线见图11所示。

本文将层间位移角限值作为评价结构性能水平和破坏程度的依据。

4.1 各模型地震反应对比分析

为研究在不同地震强度作用下各模型的位移和破坏情况。依次将峰值加速度从7 度 (0.1g) 到9 度 (0.4g) 不同强度的地震波输入到模型中 (经计算在0.05g时各模型基本完好, 故不将0.05g计入输入范围) 。

根据表4 对结构抗震性能水准的划分, 在不同设防烈度地震下村镇自建砌体结构I各模型的最终破坏状态如表7。

通过上表对比各模型破坏状态, 可以发现结构I各模型比同等条件下结构II各模型抗震能力强, 说明单层砌体结构的抗震能力要强于两层的砌体结构。比较同等条件下结构II各模型与结构III各模型抗震能力, 说明横墙间距增大抗震能力减弱。

比较模型1、2, 5、6, 9、10的破坏程度, 可以发现采用M5砂浆的结构抗震能力明显强于采用M2.5砂浆的结构。说明对于村镇自建砌体结构优先保证砌筑砂浆的强度更有利于增强其抗震性能。

比较模型2、4, 6、8, 10、12 的破坏程度, 可以发现设置构造柱的结构比未设置构造柱的结构抗震能力强, 但是增强的有限。

模型5、9在抗震设防6度地区也难以达到三水准的设防目标;模型1、6、7 在抗震设防6 度地区满足三水准的设防目标。模型2、3、8、10、11 在抗震设防6度、7度 (0.1g) 地区均能够满足“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”设防目标。模型4、12可以达到抗震设防7度 (0.15g) 地区的三水准设防目标。

4.2 不同因素对村镇自建砌体结构抗震性能的影响

4.2.1 砂浆强度对抗震性能的影响

对比分析相同结构布置、地震波、构造柱设置情况的模型的破坏程度, 砂浆强度对结构的破坏有明显的影响的, 提高砂浆强度可以减小结构的层间位移角。提高砂浆强度能够增强砌体结构的抗震性能。

4.2.2 构造柱等构造措施对抗震性能的影响

对比分析相同结构布置、地震波、砂浆强度的模型的破坏程度, 设置构造柱的墙体比未设置构造柱的墙体刚度大。构造柱能够有效地约束墙体的变形, 改善了结构整体性。设置构造柱的结构提高了结构的变形能力, 减缓了结构的整体倒塌, 地震在发生时为居民赢得了宝贵出逃时间。

4.2.3 结构布置对抗震性能的影响

对比分析相同地震波、砂浆强度、构造柱设置情况的模型的破坏程度, 结构I、III的抗震性能明显优于结构II, 结构I的抗震性能比结构III稍好, 但两者相差不大。因此, 村镇自建砌体结构优先选用I、III的结构布置形式。

5 总结

本文通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA对模型进行数值模拟, 通过模态分析和对模型的弹塑性地震反应分析, 对比分析了影响结构抗震设防的主要因素及各模型在不同设防烈度地区大、中、小地震作用下的破坏情况, 得到以下结论:

a.结构的各阶自振频率随着砂浆强度的提高程递增趋势, 表明结构相对刚度增大;设置构造柱可以在一定程度上增加自振频率。

b. 通过不同强度地震作用下的地震反应对比分析, 结果表明:未设置构造, 砂浆强度M2.5, 两层的砌体结构在抗震设防6度地区也难以达到三水准的设防目标;单层的砌体结构均可满足抗震设防6 度区的设防目标。砂浆强度M5 或砂浆强度M2.5, 设置构造柱的砌体结构在抗震设防7 度 (0.1g) 地区基本满足“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”设防目标。

c.通过对比分析结构布置、砂浆强度、构造柱情况破坏程度, 结果表明, 提高砂浆强度能够增强砌体结构的抗震性能, 设置构造柱的结构提高了结构的变形能力, 减缓了结构的整体倒塌。结构I、III的抗震性能明显优于结构II, 村镇自建砌体结构优先选用I、III的结构布置形式。

参考文献

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[4]刘锡荟, 张鸿熙.用钢筋混凝土构造柱加强砖房抗震性能的研究[J].建筑结构学报, 1981, 5 (6) :47-55.

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村镇空间结构理论 第7篇

关键词：隔震减灾,地震反应,砂垫层减灾技术

0前言

防灾减灾事业一直把村镇建筑薄弱的抗震减灾能力作为研究的大问题。抗震减灾技术落后欠缺,不规范的抗震设计施工,使得村镇建筑物在地震作用下,很容易被地震破坏。寻求如何在现有经济与技术条件下,提高建筑物的抗震能力,把地震损失降到最小,增加建筑物的防震减灾能力,有良好的社会效益。

砂垫层减灾技术是在地基与建筑物之间铺设连续级配或者某一粒径,一定含水量,厚度和密实度的砂垫层,在地震作用时砂垫层产生塑性剪切变形,消耗了下层的地震能量,在波的传播过程中,相当于在基础下面加了一个刚度较柔的弹簧,使地震能量向上部结构的传递被阻止,减震作用得以发挥[1]。

1 理论分析方法

数值积分采用增量微分方程的形式,对本砂垫层摩擦滑移减灾结构非线性体系进行求解是常用的方法。Newmark法和Newton-Raphson法相结合的数值积分方法最为常用,此方法作为次时程分方法[2]。

2 结构分析模型

本文以1~3层砌体结构作为分析模型,每层高度为3m。在基础与地基之间铺设砂垫层。砂垫层和楼房的等效质量及刚度如表1所示。两种减灾结构的砂垫层摩擦滑移系数分别取0.5、0.6,阻尼比为0.089,厚度取为1 m,建筑场地地震设防烈度为8度,II类场地。简化计算分析模型如图1所示。

分析中将EI-Centro地震波输入,EI-Centro地震波对应的周期为0.398 s,地面最大加速度为341.8 gal[3]。本文对地震波的幅值进行调整,为了对应8度抗震设防,输出的地震波地面最大加速度调整为400 gal,持续时间为40 s。

3 数据分析

减灾结构1为单一粒径,减灾结构2为连续粒径。

1)结构周期分析:结构周期如表2所示。从表2可以看出,普通结构与减灾结构的振动周期基本相同,并没有因为砂垫层的存在而延长。这表明自振周期的大小是结构固有的特性,与砂垫层不存在明显的关系,通过砂垫层来改善结构自振周期从而来提高结构的抗震能力没有明显的效果。

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2)结构层间加速度、位移、剪力时程分析:基础砂垫层对于结构层间加速度、位移、剪力隔震效果见表3~5。

3)结构底层位移分析:表6为砂垫层对于结构底层最大相对位移量和残余位移量影响效果表。图2为砂垫层减灾结构底层的滑移时程曲线。

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4 结论

1)地震发生时,减灾结构砂垫层通过摩擦消耗地震能量发生剪切破坏,上覆结构基础与砂垫层产生相对滑移,对上部结构各项指标的动力响应指标的降低起到了良好的效果。

2)因单一粒径砂垫层摩擦滑移系数较小,使得单一粒径砂垫层相比于连续级配砂垫层的减灾效果好很多。

3)砂垫层摩擦滑移减灾结构使大震下建筑物的减灾抗震性能得到了很好的提升。

4)在地震结束以后,由于建筑结构的残余位移存在,结构不能回到原来的位置,在应用砂垫层作为减灾技术设计时,需要考虑结构的位移原因,让砂垫层减灾结构在地震作用下,产生一定的水平位移也是允许的。

参考文献