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關鍵詞:高層建筑;改造設計;
1、國內外現(xiàn)狀
隨著社會經濟的發(fā)展和繁榮,建筑單體的使用時間較長,許多高層建筑已逐漸不滿足業(yè)主的使用要求,需要進行改造才能投入使用。在對高層建筑的改造設計中,需要對原有建筑的建筑功能、結構性能、設備進行徹底改造。隨著國家建筑規(guī)范的修改完善,在改造過程中諸如高層建筑消防、結構加固、設備更新都涉及滿足新舊規(guī)范的要求問題,建筑改造設計一直以來都是一個難以解決的課題。
2、改造設計中主要問題及解決措施
通過對某些高層項目改造設計的具體分析,解決一些高層建筑改造設計中需要解決的主要問題有:建筑消防、建筑節(jié)能、結構加固、設備改造等。
2.1建筑消防:
為了防止和減少高層民用建筑火災的危害,保護人身和財產的安全,高層建筑的設計,一直遵循“預防為主,防消結合”的消防工作方針,針對高層建筑發(fā)生火災的特點,立足自防自救,采取可靠的防火措施。隨著國家對高層建筑設計規(guī)范的逐步完善,高層民用建筑設計防火規(guī)范目前已采用2005年版本,對應05年以前的高層建筑,進行改造設計必須符合現(xiàn)有規(guī)范要求,因此存在諸多問題需要解決:
2.1.1防火通道。隨著防火分區(qū)面積的變化,很多以前的建筑防火通道數(shù)量不足,必須通過增加防火通道寬度或數(shù)量來滿足改造設計的要求。增加通道就無可避免涉及到結構等專業(yè),因此在增加通道過程中,必須結合現(xiàn)有使用功能的變化,對原有建筑的建筑布局進行調整,盡量做到合理、經濟。
2.1.2火災探測器。根據監(jiān)測的火災特性不同,火災探測器分為感煙、感溫、感光、復合和可燃氣體類型,每個類型又根據其工作原理的不同而分為若干種。不同種類火災探測器,其響應原理,結構特點,適用場所均不同。
2.1.3防火材料。目前,許多新型材料在建筑生產中得到應用。在高層建筑的改造設計中,防火板材、防火門窗、防火卷簾、防火涂料等諸多防火材料得到普遍應用,但設計中必須根據建筑單體的防火等級選用適合的防火材料。
2.2建筑節(jié)能:
目前,全世界都在倡導低碳生活,建筑設計首當其沖,在設計規(guī)范中開始進行三步節(jié)能設計,建筑節(jié)能是指在建筑物的規(guī)劃、設計、新建(改建、擴建)、改造和使用過程中,執(zhí)行節(jié)能標準,采用節(jié)能型的技術、工藝、設備、材料和產品,提高保溫隔熱性能和采暖供熱、空調制冷制熱系統(tǒng)效率,加強建筑物用能系統(tǒng)的運行管理,利用可再生能源,在保證室內熱環(huán)境質量的前提下,減少供熱、空調制冷制熱、照明、熱水供應的能耗。開展建筑節(jié)能是國家實施節(jié)能戰(zhàn)略的重要方面。必須在住宅外墻保溫、門窗設計、屋頂保溫這三方面下大功夫,努力達到節(jié)能住宅的設計標準。
原有高層建筑大多未進行建筑節(jié)能設計,因此,改造設計中必須增加外墻保溫,使用中空玻璃門窗,進行屋頂保溫改造。一般情況下,只要建筑物的體形系數(shù)或層數(shù)、窗墻面積比、各部分圍護結構傳熱系數(shù)均滿足建筑節(jié)能設計標準規(guī)定的限值,即可判定該建筑物為符合相應節(jié)能設計標準的節(jié)能建筑。當建筑物窗墻面積比或圍護結構傳熱系數(shù)大于建筑節(jié)能設計標準規(guī)定的限值時,要將設計建筑各部分圍護結構的傳熱系數(shù)和窗墻比(超過部分的)改為符合節(jié)能設計標準的限值,得出建筑物傳熱耗熱量―參照建筑傳熱耗熱量。
保溫隔熱系統(tǒng)結構為基層處理-保溫隔熱層-抗裂保護層-飾面層?;鶎痈鶕煌ㄖw表面情況分別采用相應的處理方式,包括采用普通水泥砂漿找平、聚合物水泥灰漿拉毛或者不處理。以聚苯為主要原材料來生產保溫隔熱材料比較盛行,產品形式主要有聚苯板、聚苯復合材料、聚苯乙烯顆粒等,其中聚苯板目前使用比較多。國家標準對圍護結構保溫和隔熱性能指標計算方法和計算參數(shù)做出了規(guī)定;行業(yè)標準《民用建筑節(jié)能設計標準(采暖居住建筑部分)》對帶有抗震柱、圈梁等熱橋部位的復合墻體的外墻平均傳熱系數(shù)K的計算方法做出了規(guī)定:行業(yè)標準《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》對夏熱冬冷地區(qū)節(jié)能50%目標時的外墻傳熱系數(shù)和蓄熱系數(shù)也做了規(guī)定。計算外墻隔熱保溫時必須按照規(guī)范規(guī)定進行。
2.3結構加固:
原有建筑改造大多改變或部分改變使用其原有功能,因此建筑布局及使用荷載發(fā)生較大變化。加上國家規(guī)范的調整,目前規(guī)范設計荷載較原有規(guī)范有了較大提高,必須謹慎應對。
2.3.1荷載變化。大多高層建筑兼顧辦公及餐飲功能,改造后會有裝修及使用上的變化,因此勢必帶來荷載變化。結構專業(yè)一般的措施是不增加荷載:把原有裝修層去掉,改造設計時和建筑專業(yè)協(xié)商,盡量新的裝修荷載不大于原有裝修層荷載,保證整體結構荷載不再增加。
2.3.2結構加固。改造設計中肯定涉及結構開洞、補漏以及局部變化的問題,這就要求對原有建筑進行局部加固。一般加固的方法有:粘貼鋼板鋼、粘貼纖維、植筋、錨栓等方法。但所有加固設計都要遵循一個原則:保證加固部位符合現(xiàn)有結構規(guī)范要求。
2.3.3整體結構。考慮經濟的因素,改造設計一般不對原有整體結構進行加固。因此改造設計的前提是原有建筑整體結構安全,在改造前應由業(yè)主聘請專業(yè)部門對整體結構進行安全鑒定并出具合格報告。
2.4建筑設備
建筑設備設計以滿足建筑使用功能為前提,高層建筑中設備專業(yè)主要為:建筑給排水、暖通、電氣。原有建筑中未按現(xiàn)規(guī)范設計的通風、排煙、噴淋、警報等系統(tǒng)都要進行專業(yè)設計,由此帶來設備管井增設,結構開洞的增加以及實際使用層高的降低,都必須在建筑使用功能承受的范圍之內。在建筑、結構專業(yè)進行協(xié)調設計的同時,設備專業(yè)設備選型時必須考慮經濟、節(jié)能和使用安全。管道鋪設設計時必須考慮現(xiàn)有建筑已有設備管道,盡量避免重新開洞,破壞現(xiàn)有結構安全。材料選用以環(huán)保、經濟為原則,力爭進行綠色節(jié)能設計。
關鍵詞:超高層建筑;設計;節(jié)能設計;現(xiàn)狀;結構節(jié)能;材料節(jié)能
以前對于超高層建筑在設計時對其節(jié)能設計落實設計理念。自《公共建筑節(jié)能設計標準》頒布實施以來,對于建設提出了節(jié)能設計的要求。在具體實施過程中,部分地區(qū)雖然也按照節(jié)能標準來進行設計,但由于受制于節(jié)能設計技術水平及現(xiàn)行節(jié)能設計標準缺乏約束力,這就導致在建筑設計中節(jié)能設計理念并沒有得到較好的落實。特別是在超高層建筑節(jié)能設計工作中還存在許多問題,當前迫切需要解決超高層節(jié)能設計上存在的一些阻礙,有效的提高超高層建筑節(jié)能設計的水平,為建筑行業(yè)的健康有序發(fā)展奠定良好的基礎。
1超高層建筑的特點及優(yōu)勢
1.1超高層建筑的特點
在建筑設計防火規(guī)范中定義,通常將超過100米的建筑稱為超高層建筑,超高層建筑由于所占地面面積不大,但其容積率卻達到較高的水平。盡管超高層建筑地價不高,但其房價卻居高不下。這主要是由于超高層建筑面設計和施工工藝會與普遍建筑存在較大的差異,結構和相關設施更為復雜,而且要保證結構自身的抗震性能和荷載。也就是說在超高層建筑設計時,需要考慮的因素較多,其造價成本相對也較高。
1.2超高層建筑的優(yōu)勢
(1)提升城市和國家形象。城市中超高層建筑的興起,其作為現(xiàn)代建筑技術的結晶,標志著城市建筑的發(fā)展成就。而且超高層建筑造型較為突出,往往帶給人們強烈的視覺效果,這也使超高層建筑會成為一個城市和一個國家的名片,成為當?shù)氐牡貥诵越ㄖ?,因此超高層建筑的興起,有效的提高了國家和城市的形象,代表著城市和國家的發(fā)展水平。(2)超高層建筑具有較好的景觀效果,而且處于較高的位置,不僅濕度較小,而且遠離汽車尾氣和塵埃,空氣的質量較好,受干擾程度較小,居住環(huán)境較為理想。而且在超高層建筑中,往往工作與生活設施實現(xiàn)了集約化,在建筑內部就可以有效的解決一般性工作和生活問題,給人們帶來了更多的便利,有利于生活效率的提高,對緩解城市交通壓力也具有積極的作用。(3)超高層建設有效實現(xiàn)了用地的節(jié)約。通過建造超高層建筑有效的提高了土地利用率,而且具有較大的容積率,實現(xiàn)了土地資源的充分利用,而且在土地緊缺的情況下還能夠有充足的區(qū)域用于綠化,有效的改善了人們的生活環(huán)境,超高層建筑對于土地集約化利用水平的提升具有積極的促進作用。(4)超高層建筑的發(fā)展涉及到諸多的學科,如土木工程學、材料科學、機械工程、能源與動力、電子、通訊、自動化、計算機等諸多學科,這些學科的共同進步為超高層建筑提供了動力支撐,可以說超高層建筑的發(fā)展有效的促進了科學技術的進步。
2我國超高層建筑的節(jié)能現(xiàn)狀
2.1耗能大
當前我國建筑耗能為總體能耗量的一半以上,而高層建筑和超高層建筑能耗又為普遍建筑能耗的幾倍,這就造成當前大部分高層建筑和超高層建筑都處于低效率、高能源的狀態(tài),存在著耗能大的問題。
2.2標準的局限性
當前對于超高層公共建筑的節(jié)能問題還沒有統(tǒng)一的標準,很大一部分地區(qū)也沒有出臺針對超高層建筑的節(jié)能標準,這就導致在超高層建筑設計過程中沒有可參照的數(shù)據,因此給節(jié)能設計帶來較大的難度?,F(xiàn)在建筑節(jié)能標準中的許多規(guī)定對超高層建筑并不適用。另外,當前能耗模擬軟件設計還不完善,對利用建模來對能耗進行評價帶來了一定的制約,這就導致當前超高層建筑節(jié)能工作在技術層面還無法達到節(jié)能的標準。
3超高層建筑的節(jié)能設計分析
3.1利用自然條件的節(jié)能設計
(1)自然通風。第一,建筑布局設計。當前超高層建筑多以單體建筑為主,這就需要在具體設計時要確保單體建筑的通風設計的合理性和科學性。在具體設計時,如果單朝向、具有較大進深,無法達到穿堂風的效果;如果風速過大還會對窗戶的開啟和冬季保溫帶來影響,因此在具體設計時需要進行有效調整,確保布局的合理性,從而實現(xiàn)對自然風的有效利用,使建筑內部實現(xiàn)自然通風。第二,形成豎井空間。在實際設計時,要避免出現(xiàn)中庭空間過高的情況,這種情況下容易有強烈的絮流產生,從而形成過大熱壓,會對居民的正常生活帶來較大的影響。第三,玻璃幕墻圍護。在高層建筑設計時,過高的熱壓和風壓問題是客觀存在的,因此在設計時,可以采用雙層玻璃來緩解這一難題。利用雙層玻璃在白天能夠起到蓄熱效果,同時開啟內層后能夠實現(xiàn)層間的自然通風,具有較好的節(jié)能效果。(2)天然采光。在高層建筑節(jié)能設計中,需要充分的利用自然光照,在白天可以有效的滿足人們日常生活工作需求,而減少室內熱環(huán)境調節(jié)過程中能源消耗。在具體設計時,盡可能的將超高層建筑的陽臺進行拓寬,或是加寬落地窗面積,使陽光能夠充分的進入到室內。
3.2建筑結構的節(jié)能設計
(1)朝向設計。通過合理設計超高層建筑的朝向,能夠有效的利用太陽能,實現(xiàn)人工能耗的節(jié)約。特別是對于我國北方地區(qū),合理規(guī)劃超高層的朝向,能夠有效的節(jié)約取暖能耗。在具體設計時,需要先對太陽的高度角進行確定,然后設計出合理的日照影像圖,以此為依據來對冬季建筑日照有效時間進行確定。在滿足采光需求的基礎上,還要將建筑南向的開窗面積盡量拓寬,減少東北向開窗面積,這樣可以使室內獲得更多的日光照射,而且室內熱量流失率也能夠得到有效的控制。(2)高度設計。建筑高度變化會直接導致相關的參數(shù)發(fā)生變化,使能耗發(fā)生一定的改變。特別當建筑高度超過百米時,所有氣象參數(shù)都會發(fā)生改變。因此一旦建筑高度過高,必然會導致能源消耗量增加。因此在實際設計過程中,需要以具體、詳細的參數(shù)作為依據來合理規(guī)劃建筑的高度,確保找到一個最優(yōu)值,從而實現(xiàn)超高層建筑的節(jié)能。3.3建筑材料的節(jié)能設計(1)高性能鋼的利用。高性能鋼主要有高張力鋼、低屈服點鋼、TMCP鋼與SN鋼。超高層建筑對鋼材的性能具有較高的要求。如鋼材的強度、硬度以及窄屈服幅度的耐久性、鋼材的可焊性及在精度深加工時的性能。高性能鋼的出現(xiàn)有效保障了超高層建筑的安全穩(wěn)固性,節(jié)約建造材料與能源。(2)新RC結構。新RC結構指的是鋼筋混凝土的改良?;炷恋膹姸饶軌蜻_到78.4mpa,遠遠超出傳統(tǒng)混凝土強度。這提高建筑耐久性和穩(wěn)固性具有非常好的效果。
4結束語
超高層建筑是未來建筑發(fā)展的主要趨勢,在當前能源嚴重緊缺的新形勢下,需要重視超高層建筑的節(jié)能設計,有效的提高超高層建筑的節(jié)能設計水平,為建筑業(yè)的健康發(fā)展奠定良好的基礎。
作者:李佳鍇 單位:華潤置地(贛州)有限公司
參考文獻
[1]孫秀榮,金建勇.淺談高層與超高層建筑的節(jié)能設計[J].中國城市經濟,2010(12).
關鍵詞:高層建筑;建筑設計;原則;對策
中圖分類號: TU97 文獻標識碼: A
引言
高層建筑設計中往往過分地追求、新、奇、特,突出建筑物體同其他建筑物的不同之處,但是對高層建筑設計要點卻沒有進行深入細致的分析研究,使得城市高層建筑呈現(xiàn)出整體性差,難以在凸顯城市高層建筑特點的同時,又能給人們帶來使用的便捷性,滿足人們生產、生活對建筑空間環(huán)境的需求。所以,如何提高城市高層建筑設計水平,滿足人們對現(xiàn)代高層建筑的各種需求,我們必須透徹地了解高層建筑的設計原則及設計要點。
一、城市高層建筑設計存在問題分析
1、高層建筑設計中的高度問題
由于部分建筑施工單位片面追求經濟利益的最大化,私自在建筑設計標準所規(guī)定的原有高度基礎上加大建筑高度,以達到所賺取利潤最大化的目的,從而導致一些高層建筑存在高度超標問題。由于高度的增高,增加了建筑結構的垂向負荷,超過了原有的地基所能承受的應力,導致建筑存在抗風力、惡劣天氣以及地震等自然災害能力差等一系列問題,嚴重危害建筑使用者的安全。
2、高層建筑樓梯設計問題
高層建筑物在進行設計的時候是為了能夠利用最少的土地創(chuàng)造出一個滿足大流量要求、視野更為開闊的空間。在設計過程中,樓梯的設計通常都是采用敞開的樓梯作為主要的客流通道,滿足了人流量的要求,又滿足了消防安全要求。有時為了能夠更好地保障建筑物的防火要求,設計師在進行設計的時候也常采用封閉樓梯間,或防煙樓梯間、剪刀樓梯。高層建筑剪刀樓梯應分別設置前室,塔式住宅確有困難時可設置一個前室,但兩座樓梯應分別設加壓送風系統(tǒng)。兩部剪刀樓梯可以合用一個前室,所以只要一個送風系統(tǒng)就行。但一般剪刀樓梯間前室與消防電梯前室合用,規(guī)范要求必須要分成兩個前室,一個合用前室,一個防煙樓梯間前室,這兩個需要分別設置機械加壓送風系統(tǒng)。
3、高層建筑防火安全問題
高層建筑設計是非常復雜的,因為其功能的多樣化,就要求其內部設計的多樣化。不同的設計又會需要不同性質的材料,材料的可燃性會加大火災的風險,特別是在風力較大的高層建筑中,一旦發(fā)生了火災,就會迅速擴張火勢,對高層建筑的安全性造成了極大的威脅。此外,高層建筑的層數(shù)越多,越應該充分考慮到高層建筑的防火安全問題。
3.1高層建筑墻體防火材料的耐火強度和阻燃性。高層墻體的使用材料必須具有足夠的耐火強度和阻燃性,才能保證發(fā)生火災時墻體結構具有足夠的防火能力,從而將火災控制在最小的影響范圍。
3.2建筑整體布局應該暢通、安全。高層建筑必須配置有能夠保證一定人流量的樓梯,從而保證火災發(fā)生,電梯不能使用時,建筑內所有人員可以流暢的從該樓梯進行逃生。
3.3做好建筑物室內、外消防給水系統(tǒng)的設計,保證火災發(fā)生時,配備有足夠的消防用水量以及滅火設備所需的水壓。自動水滅火系統(tǒng)是建筑物內最主要的滅火系統(tǒng),而其包含的濕式噴淋水滅火系統(tǒng)是當前建筑物中應用得最廣泛的,是目前首選的滅火系統(tǒng)。
3.4現(xiàn)代化的高層建筑,規(guī)模大,人員集中,功能復雜,設備眾多,還有相當一部分高層建筑使用了大量的可燃裝飾材料,如塑膠板、化纖地毯等,這些可燃物在燃燒過程中會產生大量的有毒煙氣。高層建筑防排煙系統(tǒng)一般分為三種:自然排煙;機械排煙;機械加壓送風防煙方式。
3.5對火災報警系統(tǒng)內部而言,高層建筑一般采用全智能火災報警系統(tǒng)?;馂膱缶到y(tǒng)還可與樓控、廣播音響和門禁系統(tǒng)等聯(lián)動。只要這些措施可靠得力,超高層建筑的火災便可被消滅在萌芽狀態(tài),將損失減至最小。
4、高層建筑防雷擊的問題
為了加強高層建筑抵御雷電能力,高層建筑的設計方案必須針對雷電采取一系列防御措施。事實上,在防雷系統(tǒng)設計問題上,通常按照“綜合治理,整體防御,突出重點,多重保護”的原則,充分依據高層建筑自己的建筑結構特點以及周邊配套設施,對高層建筑的頂端以及其它易受雷擊位置裝配避雷針或避雷網等有效設施,在電路上設置電涌保護器,用于保護用電設備免遭雷電電磁脈沖或操作過電壓破壞。將雷電對建筑的安全威脅降到最低。
5、高層建筑結構設計體系不夠合理
高層建筑的結構設計出了追求外觀好看以外,還有注意設計的科學性和和合理性、體系化。對于高層建筑的設計并不是單一的,有剪力墻結構體系、筒體結構體系等等。另外,要想一個高層建筑達到一定的安全性,一定要將其整個結構設計系統(tǒng)化,既要考慮地震等帶來的巨大載荷,也要考慮到水平方向的強風等,并且還有做好相關的預防措施。如果這些問題只是被單獨拿出來解決,而忽視其他一連串的問題,就極容易給高層建筑埋下隱患,對突如其來的災害不知所措。
二、完善高層建筑設計的對策探究
1、堅持可持續(xù)發(fā)展設計
首先,我們可以根據建筑所在氣候區(qū)的特點,采取因地制宜的生態(tài)策略。如建筑的坐北朝南,南方地區(qū)漏空窗、天井的設置;如窯洞與竹樓,建筑依山就勢,采用的吊腳樓、外懸挑結構等。
其次,可以利用可再生能源,如太陽能、風能,針對當?shù)氐臍夂驐l件,采用被動式能源策略。例如,特朗伯墻的使用,使該墻體成為集熱器,通過氣孔的開閉和可動絕熱層的移動來實現(xiàn)室內溫度的調節(jié),實現(xiàn)冬暖夏涼。
再次,要充分利用現(xiàn)有資源或者重復利用廢舊材料。如上海世博會各國場館完全可以再利用,將其改造成旅館或公寓,如果拆除往往會造成不必要的浪費;大量的建筑垃圾,如果在設計之初就將其納入設計方案中,它們就可以被重復利用。利用建筑綠化,它可以降噪、降溫、調節(jié)水分、凈化空氣等,可采用屋頂花園、墻面綠化、觀景陽臺等形式。
2、強化整體設計效果
2.1主體設計。在現(xiàn)代高層建筑的設計中,生態(tài)節(jié)能是新時代的背景下對建筑物的新要求,這要求設計者要對建筑本身的主體部分和裙房部分加強設計,在進行設計的時候,不僅要注重形式的多樣性,還要滿足人性化的要求。
2.2巧妙運用處理手法。高層建筑在設計的階段中,塔樓設計變化空間較少,在設計過程中,對其底部會采用一些巧妙的手法進行處理,通常設計師會采用入口縮進和底層架空的手段進行設計,可有效豐富空間形式,滿足人們的審美要求。
3、改進高層建筑中的安全設計
3.1防火問題。高層建筑物防火問題極為重要,建筑設計師們一定要嚴肅看待高層防火問題,保障居住人員的安全。首先,要合理規(guī)劃防火分區(qū),使樓道內的消防設施和緊急通道的分布科學、合理,考慮到樓房內所有住戶的安全問題;其次,高層建筑物的布局要簡單,保證安全通道的通暢,采光要好,緊急照明設備一定要隨時保證其使用性,確保出現(xiàn)火災時能夠迅速疏通人員。
3.2消防電源與供電問題,要求高層家住的供電來源要有多種,以便出現(xiàn)突發(fā)事件時能夠馬上解決消防設備的供電問題;緊急照明問題,當高層建筑發(fā)生火災時,要確保緊急照明裝置的使用情況處于正常運行狀態(tài)。
3.3消防電梯防煙問題。為了使火災發(fā)生時,人員能夠順利進入相對無煙區(qū)且有利于通過消防電梯進行安全疏散,根據規(guī)范要求,消防電梯應設置前室,并宜靠外墻設置,這樣更有利于利用直通室外的窗戶進行自然排煙,這在一定程度又對消防電梯井進行了防護。
4、將高層設計與科技相結合
現(xiàn)代建筑設計的科技創(chuàng)新,一方面體現(xiàn)在設計作品的外形中,更體現(xiàn)在建筑技術中。例如弗蘭克?蓋里設計的畢爾巴鄂古根海姆美術館,先運用電腦掃描將模型數(shù)據轉化成施工圖紙,再將圖紙中的每一部分進行分解,甚至能分解為每一塊需到工廠制作的鐵合金外墻板,這在傳統(tǒng)技術的時代是無法想像的。作為一名建筑設計師,就要時刻跟蹤和了解當代建筑科技中出現(xiàn)的最新科技,并加以運用。
三、城市高層建筑設計應注意的幾個要點
1、控制超高層建筑數(shù)量
超高層建筑往往以其象征性和標志性而存在,實際上這類建筑并不經濟,一些已建成的超高層建筑投入使用后,收益并不樂觀,可以說僅僅是體現(xiàn)城市形象,提高城市知名度,我們應該全面考慮利與弊,不應盲目設計興建超高層建筑。
2、避免高層建筑密集
高層建筑的密集雖然對于城市辦公等方便有利,卻給城市空間帶來很多壓力,造成城市空間和城市交通的擁擠,甚至是一些始料不及的污染和危害,比如一些高層建筑玻璃幕墻的大面積使用造成光污染;還有就是形成高壓風帶和風口,這些會造成意想不到的后果。因此在設計中要對區(qū)域內的高層建筑密度進行限制,避免高層建筑的集中分布。
3、高層建筑與城市街道
高層建筑一般分布在城市中商業(yè)發(fā)達的地段,這些地段的街道本身交通荷載就較大,高層建筑將大大增加這些街道的交通壓力,分布在這些街道兩側的高層建筑要盡量控制其層數(shù)和高度,同時在規(guī)劃設計時要對這些街道進行擴展,加大其通行能力;或者在區(qū)域中組織立體交通,比如空中或地下的車行和人行;在人流量比較大的高層建筑的基地中應設置足夠的疏散場地和出入口;應合理建筑的功能分區(qū),組織各種出入口,使人流、貨流、車流互不交叉。
在對高層建筑進行設計時應對周圍建筑的場地范圍認真考慮。部分臨近街道的高層建筑尺度的確定,要考慮到街道上行人的舒適度,高層建筑因為主體尺度過大,為了減少對街道的壓迫感,高層建筑應向后退,但如果退后尺度不當,高層建筑就變得好像與街道分離了,與其周圍環(huán)境失去聯(lián)系,再則高層建筑物之間的地面場地不但作為行車道路,還應該加入更多的街道生活,使環(huán)境更加豐富。
結束語
作為當代建筑設計師,要了解建筑設計的最新發(fā)展方向,結合實際情況,結合自己的設計風格,在實踐中,不斷摸索創(chuàng)新,最終在競爭日益激烈的建筑設計行業(yè)中脫穎而出。同時還能設計出既美觀耐用、舒適、環(huán)保,又體現(xiàn)出現(xiàn)代科技水平、同時又具有個性風格的建筑作品來造福人類。
參考文獻
[1]程昆.高層建筑住宅設計的優(yōu)化分析[J].住宅科技,2013(07):132-135.
關鍵詞:高層建筑 施工圖設計 基本原則 方法 分析
中圖分類號: TU97文獻標識碼: A 文章編號:
前言
高層建筑最早被稱之為摩天大樓,后來,隨著建筑理論與技術的發(fā)展,不同國家有劃分出不同的標準,對高層建筑進行分類。我國《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(05版)把高層建筑定義為:超過十層的住宅建筑和超過24m的公共建筑為高層建筑,100m以上的建筑,定義為超高層建筑。高層建筑的發(fā)展離不開鋼鐵技術的應用、垂直交通運輸、建筑理論的更新,比如十九世紀九十年代,由芝加哥工程師提出的垂直剪力墻的結構概念,設計的芝加哥麥松尼斯大廈,為抵抗空中水平風荷載,在立面上采用斜風撐,創(chuàng)建了豎向衍架的結構體系。隨著各種建筑結構設計理論的創(chuàng)新和發(fā)展,一方面節(jié)省了材料的使用,另一方面,催生了各種風格的高層建筑。
施工圖設計分析
2.1體形的選擇與設計要求
一般認為,低層與高層結合,塔式與板式相結合,在總體布局上,前后有致、有長有短的辦法,不因當選用低層行列式的辦法或單一的形式來組織高層建筑群體。高層建筑布局應采用高低結合、板塔結合、點群結合、低板高塔的方法,可以獲得比較好的效果。
在高層建筑設計中,為了保證建筑的抗風性和抗震性,一般來講,設計原則是平面對稱,外形簡單;平面形體方整,長寬接近,比如上海大名飯店總共十八,高度69m采用了L不對稱平面設計,結構采用框架與剪力墻共同工作的結構體系。為提高建筑剛醒,必須把條形建筑的平面進深加大,將交通系統(tǒng)和輔助房間駕馭兩條走道之間,靠走道外側布置主要使用房間,可以加大房屋進深,對增大建筑物深度比較有利。
2.2結構要求
高層建筑與低層建筑的平面布局都有較大不同,在底層建筑設計中,結構受力系統(tǒng)主要為垂直載荷問題,而高層建筑除了考慮該因素外,還需要考慮水平側力。隨著高層書的增加,水平側向荷載的影響比豎向荷載的影響增加的比較快。除此之外,層數(shù)越高,彎剪內力越大,因此隨著層數(shù)的水平載荷的影響將迅速增加,,以至于在高層結構設計中起著控制作用。
2.3傾覆要求
每一種結構體系都有自己適應的建筑高度,同樣,不同的建筑高度也應選擇不同的結構體系。對于鋼筋混凝土結構的高層建筑,比如,對于20層高得建筑,應采用框架設計方案,對于35層的,應采用剪力墻結構體系,對于65層應采用筒中筒式,70層建筑應采用群筒設計方案,對于90層建筑應當采用帶有內部剪力墻的框架式筒體;鋼結構建筑對于20層建筑應采用錯列桁架的結構設計,對于60層的應采用帶式桁架,對于80層應可采用框架式筒體,100層帶有內柱的框架式筒體等。
2.4寬高比控制
經驗表明:對于鋼筋混凝土結構的高層建筑高寬比應控制小于1:3,對于剛度大的筒體或剪力墻體系,高寬比應控制在1:6.在高層建筑平面布置中采用復廊式建筑將更為有利。
2.5內部設計
高層建筑的體形基本就兩種形式,即板式與塔式。板式為條形組合,而塔式多為集合對稱式平面組合,在塔式建筑中,一般將垂直交通系統(tǒng)和附屬用房集中在中心部位,將主要使用的空間設置在外圈,這樣做有利于自然采光。對于像具有復合功能,綜合空間的組織使用設計,以日本DIB-200大廈護色劑就探索處將隨平方是組合改為垂直方向組織。該大廈包括辦公、賓館和住宅與一體,總體高度為8000m,地上200層,地下為7層,總共加注面積為15萬平方米。該設計將大廈分解為12個直徑為50m,50層高得主題單元,每個單元自身解決其結構交通問題,使得各個單元像搭積木一樣在豎向上組合、拼接。
2.6垂直交通設計
高層豎向組合,垂直交通十分重要,電梯的設計,需要考慮使用方式、乘客人數(shù)、數(shù)量,以及所服務面積等問題,通常根據經驗來確定初步設計,一般來講,每4000~5000平方米就應設置一部電梯,在實際設計師應綜合考慮到人口密度以及高峰時期頂替系統(tǒng)的運載能力等,確定其等待電梯的時間間隔,電梯速度和大小等。一半沒人的占用面積為10到15平方米。
高層防火設計
高層建筑防火設計十分重要,建筑布局應當嚴格按照高層建筑的防火規(guī)范來設計。對于比較重要,要求比較高的高層建筑,還應當設計避難層,頂層還應設計飛機停機坪。
2.7標準層設計
電梯設計和配置,設備管道空間設計和服務性空間設計,電梯設計考慮因素包括人口密度、高峰期人流量、電梯速度等;設備管道空間設計包括強電管道空間設計、弱電管道空間設計、給排水管道空間設計、進氣管道空間設計、排煙管道空間設計、空調風管設計以及回風管設計等,防火設置中還應包括消防管道以及空調廢棄、新鮮空氣管道等。對于公共服務空間設計中應包括衛(wèi)生間、開水間、設備機械工作服務用房。
2.8詳圖設計
高層建筑施工圖設計,必須高度重視消防和安全防護的設計標準和規(guī)范。比如門窗線圖的設計,開啟面積,窗扇位置和數(shù)量等,防煙樓梯間的前室與消防電梯間的前室可開啟窗面積設計,開啟扇距地高度等,都應嚴格按照規(guī)范進行設計。
2.9立面圖與剖面圖
在立面圖的制作中,要詳細標注墻體材質、色彩組成,需要按照圖例形式進行表達,在立面的底層部位,要對地下窗井、風道以及裝飾燈進行詳略交代,將平面定位、尺度的把握上,應準確定位,進行結構專業(yè)配合設計。對比較有代表性的位置,應詳盡表達等。
2.8標準層平面規(guī)模
標準層平面規(guī)模設計應符合建筑設計的經濟性,關系著建筑面積的使用率。從有效利用率來分析,經驗表明,核心區(qū)域與公共走道空間與該樓層地板面積之比控制在百分之二十五到百分之三十之間比較合適,并且隨著這層數(shù)的增加,面積有效率也會下降。
結語
本文概述了高層建筑設計中施工圖設計的基本原理和基本方法,對建筑共性問題和重點問題,進行了宏觀上的把握,對于細節(jié)問題的處理,不進行細談,只是涉及了高層防火和使用空間布局以及電梯設計問題,具體的參數(shù)、設計方案應具體分析,本文不再敘述。本文主要突出的是設計原則和設計基本落腳點,希望對今后高質量的高層建筑設計思路有所啟示和幫助,并在施工圖設計上有所體現(xiàn)。
參考文獻
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【關鍵詞】 高層建筑設計;自動報警;自動滅火
【中圖分類號】 TU976.1 【文獻標識碼】 B 【文章編號】 1727-5123(2012)02-078-02
1 高低壓供、配電系統(tǒng)的設計
1.1 為了保證供電可靠性,現(xiàn)代高層建筑至少應有兩個獨立電源,具體數(shù)量應視負荷大小及當?shù)仉娋W條件而定。兩路獨立電源運行方式,原則上是兩路同時供電,互為備用。另外,還須裝設應急備用柴油發(fā)電機組,要求在15秒鐘內自動恢復供電,保證事故照明、電腦設備、消防設備、電梯等設備的事故用電。國內高層建筑的供電電壓,都采用10kV標準電壓等級。
1.2 由用戶電表箱向室內配電回路,應以照明、空調及其它電器用插座分三個回路為基本回路,除以上三個回路外,尚應根據地區(qū)條件和工程要求增設廚房電器具專用回路,以及衛(wèi)生間電熱水器專用回路。
2 電氣照明設計
在電氣照明設計,包括光源選擇、照度計算、燈具造刑,燈具布置,眩光控制和調光控制和照明配電線路敷設等。照明設計與建筑裝飾有著非常密切的關系,應該相互配合,在使用功能及藝術意境方而求得統(tǒng)?,F(xiàn)代建筑物中,使用定時器,傳感器,或光敏元件來實現(xiàn)照明自動控制功能是普遍的。選用各種建筑物自動化系統(tǒng)。來觸發(fā)照明電路和接觸器。
3 防雷與接地
在建筑物供配電設計中,防雷接地設計占有重要的地位,因為它們關系到配電系統(tǒng)的可靠性,安全性。20世紀90年代國家對電工的技術規(guī)范、標準作了大量修訂,基本上全部等效或等同IEC標準?,F(xiàn)代高層建筑的防雷設計,除采用避雷針和避雷帶的傳統(tǒng)做法外,近年還出現(xiàn)有消雷器和放射性避雷針,這兩種防雷技術在工程上得到不少實際應用。
高層建筑物的防雷接地、電氣設備的接地、屏蔽接地及防靜電接地應采用個總的共用接地裝置。共用接地裝置優(yōu)先采用大樓的鋼筋混凝土內的鋼筋、金屬物件及管道等自然接地體。
4 電梯的設計
電梯機房一般設置在井道上面。普通電梯的梯井相連通或設開口相連同。電梯按使用功能分,普通電梯、消防電梯等許多種;按速度又分為低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等;按電流分則有交流和直流兩大類?,F(xiàn)代高層建筑的電梯,為了提高輸送能力和縮短候梯時間,般都采用高速或超高速電梯,分組實行電腦群控。為提高運行的穩(wěn)定性和舒適感,客梯都是選用直流電動機驅動。
電氣控制設備山制造廠成套供應,電氣控制設備的電源進線及控制和配電出線山安裝單位配套。電氣設計只需為下列用電設備提供電源、選配斷路器和配電線路。
5 電腦系統(tǒng)
一般包括樓宇自控系統(tǒng)、綜合布線與計算機網絡系統(tǒng)、火災報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、廣播音響系統(tǒng)、汽車庫管理系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、程控交換機系統(tǒng)、因特網接入系統(tǒng)、電視系統(tǒng)、視頻點播系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、計量三表系統(tǒng)、系統(tǒng)集成平臺與各子系統(tǒng)的連接等十余個子系統(tǒng)。在有些高層建筑中還會遇到小區(qū)域無繩電話系統(tǒng)、無線對講系統(tǒng)、酒店電視綜合服務系統(tǒng)等。雖然具體到個項目子系統(tǒng)的多少會由于建筑性質、投資規(guī)模等因素的不同而有所增減,但總體上看,如此眾多的子系統(tǒng)的多數(shù)的核心設備都布置在中央機房內。即使是常常獨立設置的消防、電話、電視、廣播等機房,現(xiàn)今與中央機房處布置已有現(xiàn)實。
電腦系統(tǒng)的地位十分重要,首先其設計方案應在技術上先進,在經濟上合理。也就是說設計方案應注意具有以下方面:實用性 既要滿足實用要求又要使用方便。綜合性 兼顧各專業(yè)、各系統(tǒng)的需要。擴充性 將來增加設置不至于影響整體。
經濟合理。指性能價格比好,開支小太高。但實際上般機房的預算投資較充裕,設計標準叫以高點,這樣,工程形象可獲保證。
電腦系統(tǒng)安全措施包括防非法侵入網絡、防雷、接地、防火、防停電、防靜電等內容,這些都是保證設備安全運行的必不可少的重要條件。
6 消防自動報警和自動滅火系統(tǒng)
按國標G B5011698《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》要求,建筑物作為火災自動報警系統(tǒng)的保護對象,共分二級,即特級、級、二級。
按規(guī)定,我國的建筑高度為24米及以下的建筑物的消防系統(tǒng)設計按國標《建筑設計防火規(guī)范》執(zhí)行,24~100米高的建筑物按《民用建筑設計防火規(guī)范》執(zhí)行,地下工業(yè)或民用建筑按《人民防空工程設計防火規(guī)范》執(zhí)行。國標是屬于強制性技術規(guī)定,是約束業(yè)主、設計單位、施工單位和驗收單位的共同標尺。超高層建筑尚無相應國標,在實際工作中只能參照有關國標及國際標準,按照當?shù)叵乐鞴懿块T意見,本著安全第一的精神,盡量仔細周詳?shù)赝瓿稍O計工作。排煙閥。設于排煙風機的排煙管道上,多位于出戶風日附近。排煙閥平時關閉。火災之初打開,隨之排煙風機聯(lián)動啟動排煙于戶外,當火災繼續(xù)發(fā)展,煙氣溫度達到280℃時,排煙閥自動關閉,并在下次火災前一直保持常閉狀態(tài),類似的還有防火排煙閥。
報警探測器安裝、報警手段、自動滅火方面、手動滅火方面、通訊設備、擋煙垂壁的設置以及避難層的消防安排等。
防火閥。為了防止煙火沿風管蔓延而設置,因而一般在通風機房外側裝設。特殊情況下,通風風管(如空調管道)被允許進入或穿越電氣設備間(如配電室、電話室、中控室,此時在電氣設備間過墻處的風管上的墻內、墻外要各設一個防火閥,使設備間的煙火不能外傳,也不允許外面的煙火進入設備間。
在平時防火閥處于常開狀態(tài),火災初起時管中氣溫超過70度,管道上的防火閥葉片在電磁動力作用下翻轉90度,阻斷管道。滅火結束,防火閥重新恢復常開狀態(tài)。
排煙閥。設計排煙風機的排煙管道上,多位于出戶風口附近。排煙閥平時關閉?;馂闹醮蜷_,隨之排煙風機聯(lián)動啟動排煙于戶外,、當火災繼續(xù)發(fā)展,煙氣溫度達到280度時,排煙閥自動關閉(否則風助火勢,有助燃副作用,并在下次火災前直保持常閉狀態(tài),類似的還有防火排煙閥。
正壓送風系統(tǒng)?;馂臅r人員不能進入電梯內,因為火災發(fā)生后電梯迫降層未成而失電,使可能停留于火場中,梯中人員會為煙氣室息。正壓風機一般處于屋頂,與各層的電動風口聯(lián)動?;馂某跗饡r打開風口,啟動正扭送風機,使樓梯間、電梯廳處于正扭狀態(tài)。
火災報警系統(tǒng)有效起作用有賴于噴淋系統(tǒng)的可靠工作。當室溫升到預定值時,噴淋頭的玻璃球會爆破噴灑,此為滅火直接有力的措施,為了監(jiān)測該系統(tǒng)的止常工作,在噴淋系統(tǒng)設水流指示器、濕式報警閥、噴淋閥等探測器,以及時反映噴淋系統(tǒng)的工作狀態(tài)于中控室。
參考文獻
1 李先彬.電力系統(tǒng)自動化.華北電力學院,1981,(05):26