【关键词】建筑机构;设计;常见问题;解决措施
1建筑结构设计中地基计存在的具体问题
1.1建筑结构设计中对地基埋设所进行的设计不够合理
建筑物的地基设计要根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》中的具体要就进行合理设计,然而在现实的基础地基设计中高层建筑基础有效埋置深度不足的问题非常普遍,建筑地基作为承受建筑结构物荷载的岩体埋设深度不符合建设标准,将严重影响到地基的有效承载能力,当地基上部的建筑结构荷载超过地基可承受的荷载范围时,地基会受到破坏甚至产生变形,地基质量一旦出现问题,将严重威胁建筑结构的安全性能,对居民的正常使用造成威胁。
1.2地基设计过程中忽视了地基沉降问题
在具体的设计过程中设计工作人员应针对施工的具体环境,对天然地基与人工的地基的沉降量进行科学的估算,并在施工过程中对建筑地基的沉降量实施严格的控制,并采取有效措施保证建筑结构中不同部位的地基沉降要基本保持一致,不可存在较大的差异。只有这样才不至于因地基沉降问题导致建筑物上部结构出现裂痕,影响建筑的使用性能。然而在具体的地基设计中,设计人员往往忽视了对地基沉降问题的综合分析与研究,最终导致地基变形,难以维持建筑物的正常使用,给建筑单外以及用户造成巨大的经济损失。
2钢筋混凝土结构体系选型、布置及构造方面存在的常见问题
2.1房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值
现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。审查中发现某些高层建筑房屋高度超过最大适用高度或高宽比超出规定限值,个别高层建筑房屋高度和高宽比均超出规定限值,且既无可靠的设计依据。在抗震设防区也没有采取有效的抗震加强措施,给结构抗震带来一定的隐患。根据建设部第59号令,对于房屋高度、高宽比和体型复杂程度超过现行规范、规程的高层建筑,应按超限高层建筑进行设计,并按有关规定进行抗震设计专项审查。
另外还有一点常被设计人员所忽视的是,房屋适用高度除与结构体系类型及抗震设防烈度有关外,尚与场地类别和结构是否规则等因素有关,当位于Ⅳ类场地或结构平面与竖向布置不规则时,其最大适用高度应适当降低。
2.2建筑结构的布置缺乏合理性,结构布置不规则
建筑结构的布置是否合理对建筑结构的抗震效果有着非常重要的影响。建筑结构的规则布置主要是指对建筑结构平面、立面的外型尺寸进行合理布置,同时还要兼顾建筑结构的质量分布以及建筑结构中抗侧力构建的具体分布情况,将影响建筑结构安全使用性能的各主要建筑结构进行有机整合,合理布置。在建筑结构设计中不规则的结构布置问题非常普遍,而且这一问题的存在很难用简单的定量指标来加以规范,为此解决建筑结构中的不合理布局具有一定的难度。
建筑结构设计人员在对建筑结构进行布置时由于缺乏标准规范的有效指导,同时由于缺乏对结构抗震的理念的足够认识,在进行具体结构布置时主观随意性非常大,有的设计人员甚至盲目服从业主的喜好以及建筑工程师的要求,导致建筑结构布置缺乏规则性,建筑结构的抗震效果受到极大的破坏,为建筑的安全使用埋下隐患。建筑结构设计中布置不规范的例子比比皆是,下面简单列举几个比较常见的例子:高层建筑中存在楼层错层问题,楼层错层问题主要是因楼层内部楼板缺乏连续性,楼板结构不是统一的整体,这一问题的存在极大地削弱了建筑结构的抗震能力;高层建筑中建筑结构设计不统一,不同的建筑结构设计无法形成合力来抵御外部作用力对建筑物所造成的影响;在高层建筑结构内,水暖与用电安装工作需要对楼板进行开洞,这些工作的进行往往导致楼板开洞率过高,有的甚至近乎于30%左右,严重影响了楼板的整体性与承重效果,不利于维护建筑结构的稳定性与安全使用性。在具体的建筑结构设计中,设计人员与施工人员应采取有效措施,尽量避免这些问题的存在,使建筑结构尽量趋近于规则,保障建筑物的安全性与稳定性。
2.3建筑结构中楼板、楼柱等主要承重结构设计存在的问题
楼板是建筑上部结构的主要承重结构,楼板的设计要求设计人员对楼板的实际承重情况有清醒的认识,并对楼板的具体设计进行认真地计算,同时还要根据楼板内双向板的长短跨向的不同来对楼板配筋进行科学的计算,只有这样才能保证楼板在遭受外力作用时能够保持稳定,避免房倒屋塌的惨剧发生。同时还要在设计时保证楼板与房梁、楼柱等主要承重结构之间相互连接,浑然一体,只有这样才能够保障建筑机构整体的安全性与稳固性。然而设计人员在进行建筑物内承重结构设计时,没有坚持建筑机构设计的基本原则进行,此外建筑结构设计人员在执行具体设计任务时还带有极大的随意性与盲目性。
2.4异形柱结构设计中存在的问题
近年来,我国在进行住宅建设中,特别是高层或小高层住宅,有些采用了异形柱结构。由于缺少相应的设计依据和规定,目前在异形柱结构设计中存在的问题很多,也比较突出,主要表现在异形柱结构房屋的高度超高、体型不规则、结构布置不合理、抗震构造措施不当等方面。
应当说,目前国内对异形柱的受剪承载力、节点承载力和结构延性等方面的试验研究还不多,对异形柱结构抗震性能的认识还不够充分。在这种情况下,设计异形柱结构时,对房屋高度、结构规则性及抗震措施等方面宜从严掌握。
2.5结构缝设置不合理,缝宽度不足
对于超长建筑物,为减少温度变化对结构的不利影响,合理地设置伸缩缝是必要的。有些设计人员提出用后浇带代替伸缩缝,笔者认为此种做法并不一定妥当。因为后浇带仅能减少混凝土材料干缩的影响,不能解决温度变化的影响。后浇带处的混凝土封闭后,若结构再受温度变化的影响,后浇带就不能再起任何作用了。对于不能或不便设置温度伸缩缝的超长结构,除留设施工后浇带外,还应采取其它构造加强措施,如加强顶层屋面的保温隔热措施,对受温度变化影响较大的部位适当配置直径较小、间距较密的温度筋,或采用预应力混凝土结构等。
2.6采取的结构抗震等级有误
对建筑结构抗震等级经常做出错误的判断,例如:异形柱结构抗震等级的划分不同于普通框架;框-剪结构中框架部分抗震等级的划分常常出现差错;裙房结构的抗震等级划分常常有误。当裙房与主楼分开时,应按裙房本身确定抗震等级;但当裙房与主楼相连时,裙房抗震等级不应低于主楼的抗震等级;超限高层建筑结构抗震等级的划分不能再以现行规范、规程为依据。根据建设部第59号令,应采取比现行规范、规程更严的抗震措施,因此超限高层建筑结构的抗震等级应适当提高,满足建筑结构抗震的基本需求。
3总结
建筑结构设计对建筑物的使用性能以及建筑结构的安全性有着非常重要的影响,针对建筑结构设计中存在各种问题,作为建筑结构设计工作人员要在执行具体设计工作任务时认真贯彻落实建筑结构设计的基本原则,同时还要不断提高自身的理论素养和设计技能,吸取国内外建筑结构设计中的经验教训,提高自身的设计水平,为我国建筑工程事业的发展设计出质量好、安全性高的建筑结构,最大限度的满足广大用户的根本要求。
参考文献:
关键词:超高层建筑;质量要求;策略;施工管理
Abstract:withthehighspeeddevelopmentofeconomy,theincreasinglyurbanconstructionprogress.Tallbuildingisbecomingthemainbodyoftheurbanconstruction,tallbuildingbecauselayer,largesize,constructionoffoundationmustreachtheenoughstrengthtowithstandtheupperstructureoftheload,sotallbuildingfoundationformoredeepfoundation,includethegeneralshouldbeinsertedthebreezeofrock.Tallbuildingtomeetthecivilairdefencearea,suchasthenumberofparkingspacebuildingfunctionrequirements,etc.Therefore,thispaperanalyzedtheconstructionfeaturesofthetallbuildingthetallbuildingengineeringqualityproblems,andfurtherexpoundsthetallbuildingprojectqualityimprovingmeasures.
Keywords:tallbuilding;Qualityrequirements;Strategies;Constructionmanagement
中图分类号:TU71文献标识码:A文章编号:
0:引言
建设多高的建筑就可以称为“超高层建筑”?在我国的建筑规范中并无明确的规定。在我国的《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-2001年版)中,只规定了:10层及10层以上的居住建筑,或高度在24m以上的公共建筑,称之为“高层民用建筑”。至于对“超高层建筑”则无明确的界定。对于高度超过100m或层数超过32层的民用建筑有特殊要求。依此理解,是否100m可以作为“超高层”与“高层”的一个界限呢?我认为是合适的。
超高层建筑的特点
超高层建筑由于其体型巨大,功能复杂,容纳人员众多,投资十分庞大。通常由于它特殊的地位,成为一个地区的地标式建筑。近年,对这类建筑物称之为科技的集中体现,综合国力的象征,城市的标志等等,都是恰当的。其本身确实是体现了多方面的物质成就。它要耗费大量的人力、物力、财力。金茂大厦的每平方米造价大体上要20000元人民币,每天的正常运行费用约需上百万元人民币。所以,超高层建筑的建设和维护要耗费大量财富。就现代超高层建筑的巨大维护费用来说,已经失去了早期建造这一类建筑是为了节约用地的意义。按照英国DEGW在1999年公布的文件,将建筑物的寿命(生命周期)定为65年的话,其建设费用与维护费用之比约为1:3至1:4.若以上海金茂大厦每天的维护费为100万元人民币计算的话,65年寿命约需237亿元,差不多为建设费用的4.5倍左右,这是个很大的数字,是任何建设者不得不考虑的问题。
超高层建筑工程质量存在的问题分析
质量是建筑的生命,也是建筑企业的生命,质量重于泰山。各级建设主体单位要牢固树立安全、质量第一的思想,把提高工程质量作为今后建设系统工作的重中之重。我国建筑业以其巨大的推动力带动着相关行业的发展。然而建筑业的发展也存在着严重的质量问题:血的教训、一桩桩、一件件性质恶劣、损失巨大的建筑工程质量事故屡屡出现。
2.1违背建设程序。如不经可行性认证,不作调查分析就拍板定案;没有搞清楚工程地质、水文地质就仓促开工;无证设计、无施工详图,任意设计,不按图纸方程式;工程竣工不进行试车运转,不经验收就交付使用等盲干,致使不少超高层工程项目留有严重降患。
2.2设计计算问题。设计考虑不全面,结构不合理,计算简图不正确,计算荷载取值过小,内力分析有误,沉降缝及伸缩缝设置不当悬挑结构未进行搞倾扭验算等,都是诱发质量问题的隐患。
2.3工程地质勘察原因。未认真进行地质勘察,提供地质资料、数据有误;地质勘察时,钻孔间距太大,不能全面反映土地基地实际情况,如当基岩地面起伏变化较大时,土层厚薄相关亦甚大,地质勘察钻孔深度不够,没有查清地下软土层、滑坡、墓穴、孔洞等地层构造;地质勘察报告不详细、不准确等,均会导致采用错误的基础方案,造成地基不均匀沉降、失稳,使上部结构及墙体开裂、破坏、倒塌。
2.4未加固处理好地基。对软土、充填土、杂填土、湿陷性黄土、膨胀土、岩层出露、溶岩、土洞等不均匀地基未进行加固处理或处理不当,均是导致重大质量事故的原因。必须根据不同地基的工程特征,按照地基处理应与上部结构相结合,从地基处理、设计措施、结构措施、防水措施、施工措施等方面综合考虑治理。
2.5自然条件影响。施工项目周期长、露天作业多,受自然条件影响大,温度、温度、日照、雷电、供水、大风、暴雨等都能造成重大的质量事故,施工中应特别重视,采取有效措施予以预防。
2.6建筑结构使用问题。建筑物受力不当,亦易造成质量问题。如不经校核、验算,就在原有建筑物上任意加层;使用荷载超过原设计的容许荷载;任意开槽、打洞、削弱承重结构的截面等。
2.7建筑材料成品及半成品不合格。如:钢筋的力学性能不符合标准,水泥受潮、过期、结块、安定性不良,砂石级配不合理、有害物含量过多,混凝土配合比不准,外加剂性能、掺量不符合要求时,均会影响混凝土强度、和易性、密实性、抗渗性,导致混凝土结构强度不足、裂缝、渗漏、蜂窝、露筋等质量问题;预制构件断面尺寸不准,支承锚固长度不足,未可靠建立预应力值,钢筋漏放、错位,板面开裂等,必然会出现断裂、垮塌。转贴于中国论文下载中心http2.8施工和管理问题。工程质量问题时常由施工和管理不当造成。例如图纸不熟悉,盲目施工,未经图纸会审,仓促施工或不按图施工。不按有关规范及规定施工。
关键词:高层建筑;消防设计;施工;后期管理
中图分类号:TU208文献标识码:A
近年来,各地屡屡报导高层建筑火灾问题,损伤惨重。是什么原因造成高层建筑的火灾频发,我们能不能采取主动措施减少火灾的发生,降低火灾造成的人员伤亡和经济损失呢;本文主要分析了现阶段高层建筑存在的防火技术难题,并提出了一些改进的措施。高层建筑设计中的关键点之一是防火设计。
一、现阶段高层建筑防火技术难题分析
1.玻璃幕墙的使用:为了采光以及外形美观,高层建筑中多采用玻璃幕墙,玻璃幕墙本身虽不会燃烧,但当发生火灾时会形成‘烟囱效应”,这样更有助于火势的蔓延,并且玻璃幕墙的耐火能力较差,发生火灾后不久就会失去防护能力,掉落下来也影响被困人员的人身安全。
2.消防审核比较困难:消防审核的目的主要是在建筑方案设计、可行性研究阶段时,能提出问题,有效解决存在的防火问题。但现实是消防部门在审核中遇到不少难题,首先是三边工程,建设单位为了节省资金,尽快见效益,在施工阶段边设计、边施工,有的甚至擅自更改消防设计。其次是形象工程,不少形象工程的防火间距、消防车道的设置等均无法满足现行规范的要求。第三就是边施工边报审,审核还未通过,工程却已完成大半,有的甚至不是按审核通过的图纸来施工的,因此,存在不少先天隐患。高层建筑物建成一座就相当于增加了一个重大火灾隐患单位。
3.屋顶直升机停机坪设置不符合要求:《高层民用建筑设计防火规范》明文要求:“建筑高度超过100m,且标准层建筑面积超过1000平方米的公共建筑,宜设置屋顶直升机停机坪或供直升飞机救助设施”。规范并未作出强制性规定,因此,不少超高层建筑都未设屋顶停机坪,致使高处楼层发生火灾时,云梯高度不够,直升飞机又无处降落,这就给火灾发生后的营救工作带来的很大的困难。
4.避难所设置困难:《高层民用建筑设计防火规范》还规定:“建筑高度超过100m的公共建筑,应设置避难层(间),两个避难层之间,不宜超过l5层”。很多人认为设置避难层不仅会影响建筑物立面效果,同时又造成了资金的浪费。很多建筑虽然设置了避难层,但也形同虚设,人们根本不懂该如何利用、也不愿意到避难层去。
二、针对高层建筑的防火问题,在设计施工及管理等各方面做的改进:
1.保证建筑主体结构有足够的耐火稳定性
目前国内外高楼多依赖钢结构,虽然它的整体性和稳定性都很好,但耐火性能很差。钢材的抗拉和承重等性能均会因温度的升高而急剧下降,通常在摄氏450~650度就会失去承载能力,发生变形,钢柱、钢梁弯曲,不能继续使用。一般情况下,不加保护的钢结构耐火极限只有15分钟。因此,建筑界和消防界在解决这个问题方面仍任重道远。
(1)耐火等级和材料选择。中国按建筑常用结构类型的耐火能力划分为四个耐火等级(高层建筑必须为一或二级)。建筑的耐火能力取决于构件的耐火极限和燃烧性能,在不同耐火等级中对二者分别作了规定。构件的耐火极限主要是指构件从受火的作用起,到被破坏(如失去支承能力等)为止的这段时间(按小时计)。构件的材料依燃烧性能的不同有燃烧体(如木材等)、难燃烧体(如沥青混凝土、刨花板)和非燃烧体(如砖、石、金属等)之分。
(2)建筑物应根据其耐火等级来选定构件材料和构造方式。如一级耐火等级的承重墙、柱须为耐火极限3小时的非燃烧体(如用砖或混凝土作成180毫米厚的墙或300×300毫米的柱),梁须为耐火极限2小时的非燃烧体,其钢筋保护层须厚30毫米以上。设计时须保证主体结构的耐火稳定性,以赢得足够的疏散时间,并使建筑物在火灾过后易于修复。隔墙和吊顶等应具有必要的耐火性能,内部装修和家具陈设应力求使用不燃或难燃材料,如采用经过防火处理的吊顶材料和地毯、窗帘等,以减少火灾发生和控制火势蔓延。
2.做好防火分隔与安全通道设计
高层建筑中,因有毒烟气窒息死亡的人员占死亡人数的70%左右,烟气是火灾中的隐形杀手。所以,要充分考虑在建筑内设置防排烟系统的重要性。烟气的水平流动速度为0.3、0.8m/s,垂直方向扩散速度为3.4m/s,当烟气无阻拦时,只需1min左右就可以扩散到几十层高的大楼。烟气的流动速度大大超过了人的疏散速度。楼梯间、电梯井及各种竖向管井是高层建筑火灾垂直方向蔓延的重要途径,易形成“烟囱效应”。而楼梯间及其前室或合用前室是火灾时人员临时避难、疏散的场所,消防电梯间及其前室是消防队员进入高层建筑灭火的主要通道。为了阻止烟气进入这些部位或排出这些部位的烟气,保证人员安全疏散和扑救。
(1)防火间距:为防止火势通过辐射热等方式蔓延,建筑物之间应保持一定间距。一、二级耐火等级民用建筑物之间的防火间距不得小于6米,它们同三、四级耐火等级民用建筑物的防火距离分别为7米和9米。高层建筑因火灾时疏散困难,云梯车需要较大工作半径,所以高层主体同一、二级耐火等级建筑物的防火距离不得小于13米,同三、四级耐火等级建筑物的防火距离不得小于15和18米。厂房内易燃物较多,防火间距应加大,如一、二级耐火等级厂房之间或它们和民用建筑物之间的防火距离不得小于10米,三、四级耐火等级厂房和其他建筑物的防火距离不得小于12和14米。生产或贮存易燃易爆物品的厂房或库房,应远离建筑物。
(2)防火分区:建筑中为阻止烟火蔓延必须进行防火分区,即采用防火墙等把建筑划为若干区域。一、二级耐火等级建筑长度超过150米要设防火墙,分区的最大允许面积为2500米2;三、四级耐火等级建筑的上述指标分别为100米、1200米2和60米、600米2。一、二级防火等级的高层建筑防火分区面积限制在1000米2或1500米2内,地下室则控制在500米2内。防火墙应为耐火极限4小时的非燃烧体,上面如有洞口应装设甲级防火门窗,各种管道均不宜穿过防火墙。不能设防火墙的可设防火卷帘,用水幕保护。
(3)安全疏散通道出口:为减少火灾伤亡,建筑设计要考虑安全疏散。公共建筑的安全出口一般不能少于两个,影剧院、体育馆等观众密集的场所,要经过计算设置更多的出口。楼层的安全出口为楼梯,开敞的楼梯间易导致烟火蔓延,妨碍疏散,封闭的楼梯间能阻挡烟气,利于疏散。防烟楼梯间因设有前室,更有利于疏散。高层建筑须设封闭的或防烟的楼梯间,楼梯间应布置成有两个疏散方向。超高层建筑应增设暂时安全区或避难层,还可设屋顶直升飞机场,从空中疏散。疏散通路上应设紧急照明、疏散方向指示灯和安全出口灯。
关键词:超高层;公共建筑;空调系统
中图分类号:[TU208.3]文章编码:
一、引言
近年来,公共建筑中空调设计技术得到了一定的发展,也取得了可观的成果,然而,我们不难发现,在实际设计中由于各方面原因,依然存在一些问题,导致使用中出现一些功能上的问题。因此,本文以此为核心深入探索超高层中公共建筑中空调系统的设计具有一定的现实意义。
二、超高层建筑公共建筑空调系统设计要点
随着超高层建筑中空调要求的增加,尤其是针对于超高层建筑中空调系统长期存在的一些问题,应当从设计规范、规定及标准,列举了在系统设计、设备选型、管道布置等几个方面深入把握设计要点。
1、制冷机装机设计要点
超高层建筑对于空调通风设计要求较为严格,一方面需要考虑在设计过程中不同的安全系数,可能导致单位空调面积的制冷机装容量远远超过手册中要求的的;另一方面在空调系统设计中,由于一些设计人员运用了负荷指标估算的方法来进行核算,难免导致制冷机的装机容量会明显偏大一些,造成投资的资源浪费,严重的会导致一些负荷下的制冷机效率偏低。因此,对于超高层公共建筑空调系统来说,解决制冷机装机问题是最关键的环节。
2、空调循环水泵设计要点
在超高层空调系统设计中,空调循环水泵设计具有重要的地位。目前,我国在空调循环水泵的选择上存在一定的问题,即选择水泵的容量总是比空调系统所需容量大很多,这样无形中会造成严重的浪费现象,除此之外,超大负荷的运用在一定程度上增加了系统的负累,大功率的工作会加入设备的损坏和老化。分析造成容量过大的主要原因,发现设计中对于系统的核算不够标准,结果不够准确,估算一些运行参数无法探知系统的准确数据,从而导致明明做出了设计,而结果与理想产生差距。因此,要求专业人员在设计中,对系统的运行环境进行详细的考察与测量,准确的把握设备的参数,并进行精确运算,从而确保运行状况与实际相符。
3、空调供暖技术设计要点
空调供暖设施设计固然重要,供暖技术设计也不可小觑。在一般情况下,超高层公共建筑供暖技术的设计中,设计人员过多的从入户热力计量角度进行考虑,而忽略了对入户装置的合理设计,在实际运行过程中设计失误会引起不良因素。除此之外,供暖系统的设计除了充分考虑室内设计,还要考虑室内与室外的有效连接。比如:对内部供暖系统的设计中要保证建筑内部公共部分的供暖系统可以满足供暖的需求,而对于楼道、楼梯的供暖设计,不仅要满足供暖的需求,还要充分考虑到因为比室内温度低而引起的结冰现象。
三、超高层空调系统设计思路探析
超高层公共建筑中必须把握技术要领,有针对性的对空调设计中各个系统进行施工,笔者结合某超高层公共建筑空调系统设计,从多角度探析空调系统设计思路。
空调风系统设计
某超高层公共建筑中,空调风系统的设计采用较好的处理方法,具体表现为:大堂、宴会厅、游泳池、健身馆等地方均采用了相对独立的全空气定风量系统,而且在走廊中加装了风机盘管加新风系统。为了便于使用和合理布局,在公共建筑的8~25层采用了风机盘管加新风系统,新风的来源,一部分来自于6层的空气处理机,还有一部分来自于26层设备层中设置的空气处理机。另外,在公共建筑的29层~47层当中分别采用了4管制风机盘管加新风系统,其新风主要来自于28层和47层中设置的空气处理机。为了保证供暖设备热循环良好运行,在49层~58层设置了空气环热泵加新风系统形式,新风主要来自于58层安装的热泵空气处理设备。
空调冷热源系统设计
在本超高层建筑中采用了较为合理的制冷站供冷技术和锅炉供暖技术。其中在1层~6层、26层~46层均采用了地下室酒店中专用制冷站的供冷技术,而在冬季会采用锅炉供暖技术;另外的楼层中,7层~24层是公共建筑的办公部分,同样采用地下室办公制冷系统进行制冷,而冬季采用市政工程中热水二次换热满足供暖需求;由于该建筑47层以上均为出租出售的公寓,为了实现取暖的不统一性,每家布置了一台水环热泵空调,该系统由两部分组成,包括压缩机主机和几台室内机,该系统会采用水环热泵水系统中的闭式冷却塔进行制冷,与底部一样,在冬季由市政热源经换热站换热提供热源,通过冷热源的分析可知,超高层公共建筑中,由于建筑功能需求不一样,所采用的冷热源和设计系统都有所区别。
4、空调水系统设计
该超高层公共建筑涉及到物业管理与收费问题,从建筑功能上区分,主要分为三个部分,分别是办公区域、酒店、公寓,在处理空调系统设计中也将三个部分逐一独立开来。其中,酒店部分的空调系统采用的是4管制,一次泵变流量冷冻水系统。而酒店区域的空调热水主要由锅炉房提供,以汽-水换热器完成。办公区域中空调系统与另两个区域不用,采用的是2管制风机盘管加新风。根据不同的区域功能,为了方面使用,采用不同的空调水系统设计,可以更好的实现超高层的冷暖提供。
5、机械通风与防排烟系统设计
超高层公共建筑,尤其是餐厅、宾馆等公共建筑的设计过程中,地下室需要做好排风、补风和排烟系统,其中塔楼一般将送风系统区分为三个区域,分别是地下室部门、1层~26层、27层以上。而对于餐厅、厨房、游泳池和桑拿等地区都会设立对立的排风设备。为了收到良好的排风效果,超高层公共建筑的排风和空调新风相结合进行排风热回收。
四、结束语
总之,超高层公共建筑在我国建筑中越来越占据主要位置,而这个空调系统设计也带来了更多挑战,要求设计师在原有经验基础之上,不断总结和探索,适用于超高层公共建筑的空调设计系统,以便在节约能源的基础之上,推进我国超高层建筑的发展。
参考文献:
[1]郭红军.公共建筑空调系统设计综合能效比计算方法的研究[D].重庆大学,2010.
[2]崔玉彬.公共建筑空调系统能耗指标及其参数获取方法研究[D].山东大学,2011.
[3]周小伟.重庆市既有公共建筑空调系统节能诊断研究及节能改造评价体系构建[D].重庆大学,2012.
关键词:城市建设;高层;建筑;设计
中图分类号:S611文献标识码:A文章编号:
高层建筑是一座城市有机组成部分,因其体量巨大,高度很大,是城市的重要景点,对城市产生重大的影响。随着我国钢筋混凝土高层建筑迅速发展,科技的不断进步,高层建筑也存在着一些设计问题。
一、城市建设中高层建筑的建筑设计
1、高层建筑的尺度设计,主要包括:一是整体尺度。整体尺度的均衡非常重要,设计时要注意以下几点,一个造型美的高层建筑是建立要很好地处理裙房、主体和顶部的尺度关系;高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的,各个主要部分应有更细的划分,尺度具有等级性,才能使各个部分造型构成丰富。二是城市和街道尺度。高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响,是城市的重要景点,不当的尺度会对城市产生不良的影响;街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。高层建筑主体因为尺度过大,易向后退,使底层的裙房置于沿街部分,减少了高层建筑对街道的压迫感。三是细部尺度。设计师在设计高层建筑中充分地把握各种尺度,结合人的尺度,满足人的使用、观赏的要求,必定能创造出优美的高层建筑外部造型。
2、高层建筑的生态设计要求应该受到迫切的关注,因为这些地方资源消耗和环境污染相对严重,对全球自然资源和生态系统产生威胁。其主要内容为:高层建筑营运系统的生态性设计。建筑平面与体型系数影响建筑采暖能量的需求,它不仅仅是一个热工性能参数,这意味着减少体型系数可以降低舒适空间的平均成本,在常见的平面形式中,圆形平面可以拥有最小的面积,其次是方形。每个建筑基址都有其特殊性,因此,高层建筑的设计毫不例外也与基址相关,通过建筑形式、植被和遮避带最大限度地开发基址剩余区域的潜能
3、高层建筑的节能。首先应为设计者重视,从以下三个方面进行考虑:一是优化建筑位置及朝向设计。高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照要求,阳光有着巨大辐射能量,寒冷地区的人们十分珍惜阳光带来的温暖,因此,建筑的方位与节能有着直接关系,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。二是优化围护结构墙体设计。三是影响建筑节能的其他因素。高层建筑护墙体耗能量较大,占整个建筑耗能的25%左右。建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一,体形系数越大耗能越多,高层建筑的形体变化不宜过多、复杂,建筑保温材料的选用,建筑构造的合理性应建立在科学、可靠的基础上。
二、城市建设中高层建筑设计要点分析
1、高层房屋基础的设计
高层建筑是十分重要的组成部分,如果基础选型不当、基础不稳,必将影响上部结构的使用,可能引起上部结构的开裂、倾斜、甚至产生破坏和倒塌;因此,必须慎重对待基础的选型问题。设计地基基础前,需要进行充分的调查研究,掌握必要的设计资料:要查清地基土质的好坏、承载能力的大小、土层分布是否均匀、地下水位的高低、地下水对基础材料有无侵蚀作用、有无软弱土层、软弱土层厚度和位置、有无暗塘和池塘以及有无溶洞、古井、古墓、垃圾坑等。更要明确建筑物的使用要求、荷载大小、荷载分布是否均匀、有无振动设备、振动大小、建筑物地基容许变形值等情况。多层与高层建筑实际使用的基础类型较多,几乎会应用到所有的基础形式。一般用于地基较好的多层钢筋混凝土框架的柱子基础。在高层建筑中由于荷载、基础埋深、使用要求以及独主基础间缺乏联系、抗震性能差等因素,很少采用独立柱基础。采用独立柱基础在平面尺寸上受到限制、不能向四周扩展时,或当地基础较软弱需要较大的基底面积、地基不均匀;为了防止基础产生过大的不均匀沉降时,采用钢筋混凝土条形基础或十字交叉基础。若因上部结构荷载大或地基承载力低,采用十字形基础时所需的基础底面面积已接近或超过了房屋的底层面积,则需采用片筏基础。
2、高层建筑的消防设计
高层建筑往往在功能上是多元的,而其中设备又较复杂,本身存在很多引起火灾的潜在因素。例如,高层建筑的电器设备很多,一旦维护、管理或使用不当,
就可能引发火灾;未妥善管理明火;施工以及机械故障等。从引发火灾的原因来看,与普通建筑几乎相同,然而在高层建筑中,如果发生火灾,会比普通建筑带来更大的危害。具体来说,高层建筑的消防问题主要表现在以下几方面:
(1)火灾蔓延迅速
由于超高层建筑中存在许多可燃物,它们形成了许多纵向烟筒。当火灾发生时,这些烟囱的拔风抽力效应可以促进火焰及烟气的蔓延,高度越高,抽力越大,这种效应就越强烈。高层建筑的烟筒效应是最难防范的,虽然可在管道内设置一些防火阀,然而这些防火阀可能出现控制失灵、无法严密闭合等情况,从而导致有火溢出直至延烧。
(2)人员疏散困难
高层建筑内部,往往会聚集大量的工作、生活人员,通常情况下,超过300m的高层建筑可以容纳的人数都在万人以上。一旦发生火灾,一切客货电梯必须马上降至底层而不可使用,只有消防专用电梯可以使用,这样一来,大量人员必须由楼梯疏散。建筑的层数越高,人员越多,其疏散的时间就越长。
(3)火灾扑救困难
高层建筑一旦发生火灾,在灭火过程中,就会遇到建筑周围场地小或者登高高度受限等具体问题。另外,如前文所述,超高层建筑的火势蔓延迅速,也增加了扑救的难度。
通过以上分析,可以看出对于高层建筑,在设计中必须充分重视消防问题。只有全面考虑超高层建筑中可能出现的消防问题,并在相关设计中消除这些问题发生的可能性,才能实现高层建筑设计的根本目标。
3、高层建筑的抗震设计
在高层建筑中,竖向荷载对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比;另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。对超高层建筑的设计,关于抗震问题的研究是其关键所在,而在抗震设计中,短柱问题表现最为突出。
(1)结构平面设计中的问题
对于超高层建筑的结构平面设计往往存在如下问题:在外形上不对称、不规则,其凹凸变化的尺度较大,同时形心、质心偏心大。此外,对相同结构单元的设计,也存在着结构平面的刚度与形状不对称、不均匀,以及平面的长度太长等问题。不少地方都采用钢筋混凝土内柱承重来代替砖墙承重,实际上将砖混结构演变为内框架结构,这比底框砖房还不利,因内框砖房的层数、总高度控制比底框砖房更严,因此存在着严重抗震隐患。更为严重的是目前这种情况并未引起大多数结构工程师的重视。
(2)抗震构造柱的问题
在抗震设计中,抗震构造柱也存在一定的问题。例如,在外墙的转角处、大厅的四角没有设置构造柱,有的虽然设置了构造柱,却不是成对的。还有一些设计用构造柱替代砖墙去承重,或者在纵墙和山墙的交接处没有设置抗震构造柱等。
(3)缺乏岩土工程勘察资料或资料不全
有的在扩初设计阶段缺建筑场地岩土工程的勘察资料;有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计;有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料,设计缺少了必要的依据。
(4)抗震设防标准掌握不当
有些项目擅自提高了设防标准,按照《建筑抗震设防分类标准(GB50223-95)》划分应属六度设防的,但设计中提高了一度按七度设防,提高了建筑抗震设防标准,增加了工程投资;有的项目应严格按七度采取抗震措施,但设计中又按六度设防,减低了抗震设防标准,不利抗震。
(5)结构其他问题
有的底层无横向落地抗震墙,全部为框支或落地墙间距超长;有的仅北侧纵墙落地,南侧全为柱子,造成南北刚度不均;有的底层作汽车库,设计时横墙都落地,但纵墙不落地,变成了纵向框支;还有的底框和内框砌体住宅采用大空间灵活隔断设计,其中很少有纵墙。
高层建筑是城市空间的元素,优秀的高层建筑并不是排斥城市空间的明星建筑而是能一个创造人性的场所,又融入文脉的关系,不去破坏城市空间的和谐。优秀的高层建筑要考虑使用者的需要,以城市的公众利益为追求的目标。我们必须在高层和城市的发展中取得平衡,才能创造出更好的城市景观和适合人们生活的环境,才能沿着可持续发展的道理健康地发展下去!
参考文献:
[1]裴中良探讨现代高层建筑设计理论研究[J]城市建设(下旬),2010(04)
关键词:高层建筑;设计;问题
引言
随着科学技术的发展,高层建筑成为城市空间中一道独特的风景,近年来我国的高层建筑也发展迅速,如上海的金茂大厦88层,高420.5m。随着结构理论和技术的发展,高层建筑结构形式趋于多样化,高层建筑的表现形式也多种多样,但随之所带来的设计问题也越来越多地表现出来,在成为城市风景的同时,如何搞好高层建筑的设计成为高层建筑设计的一个重要任务,也是为使高层建筑的设计趋于完善所追求的一种理念。
1.高层建筑设计存在的因素
1.1能量。护墙耗费能量较大,大约占25%左右的能量,护墙的保温效果弱将消耗能量较大。
1.2形状。建筑的形体也影响着占地面积多少,例如:圆柱宝塔形状,椭圆形建筑,立方体形状等。
1.3环境。建筑的环境位置也会影响设计。
1.4季节。不同的季节对建筑需要的热能不同,冬季风强就会热损失较大,增大冷空气的渗透量,使室内热损失加大。由于建筑某些部位处理不当,墙体内部易产生冷凝水。因此,建筑保温材料的选用,建筑构造的合理性应建立在科学、可靠的基础上。
1.5风荷载是结构设计的控制因素,随着建筑物高度的增高,风荷载的影响越来越大。高层建筑中除了地震作用的水平力以外,主要的侧向荷载是风荷载,在荷载组合时往往起控制作用。
2.高层建筑抗震设计常见的问题
在高层建筑的建设中,其中最主要的问题是对它的抗震问题的研究,其中又以中短柱问题为最主要的问题。现在首先介绍一下抗震设计中常见的一些问题:
2.1结构的平面布置
外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大,同一结构单元内,结构平面形状和刚度不均匀、不对称,平面长度过长等。
2.2底框砖房超高超层
如2006年,对在某地设计单位做的一次专题普查,发现有69幢底框砖房超高超层。新项目亦普遍存在此现象,2008年某地块住宅竣工交付使用验收中发现有三幢底框砖房超高超层,甚至有超三层的。
2.3抗震构造柱布置不当
如外墙转角处,大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置;以构造柱代替砖墙承重;山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱;过多设置抗震构造柱等。
2.4其他问题
有的底层无横向落地抗震墙,全部为框支或落地墙,间距超长;有的仅北侧纵墙落地,南侧全为柱子,造成南北刚度不均;有的底层做汽车库,设计时横墙都落地,但纵墙不落地,变成了纵向框支;还有的底框和内框砌体住宅采用大空间灵活隔断设计,其中几乎很少有纵墙。不少地方都采用钢筋混凝土内柱来承重以代替砖墙承重,实际上将砖混结构演变为内框架结构,这比底框砖房还不利,因内框砖房的层数、总高度控制比底框砖房更严,因此存在着严重抗震隐患。更为严重的是,这种情况并未引起目前大多数结构工程师的重视。
3.高层建筑暖通空调设计
3.1冷冻水系统设计不合理。冷冻水系统设计存在不合理之处:①有的冷冻水系统由一条主立(干)管引进,分几个环路,分环上不设阀门,给系统运行调节、维修管理造成不便;②有的空调系统为双侧连接,两侧热负荷及空调器数量相差悬殊,而供、回水支管管径却相同,两侧水力不平衡,难以按设计流量进行分配;③空调水系统同程、异程混用,给调试、维护带来一定的困难。
3.2空调系统的选择不合理。如,某工程甲方要求部分房间要保持恒温恒湿,设计师简单地考虑从系统中分离单独地成为一个支路,增加了运行维护的难度,也加大了能源的消耗。这样的系统满足不了甲方所提的要求。又如,某工程设有指挥大厅、会议厅、计算机房等,此类用房理想的空调系统应是低速风道系统,而设计却采用了风机盘管系统,显然是不合理的。
3.3平面、系统图深度不够,有些应该绘制的内容遗漏。《设计深度规定》对暖通空调平面、系统图要表示的内容做了详尽的规定。然而,相当多的工程设计未完全按规定绘制,存在的主要问题是:供暖平面图,有些未标注水平干管管径及定位尺寸;有的立管未编号;通风空调平面图,有些未注明各种设备编号及定位尺寸;供暖系统图,有的立管无编号,而以建筑轴线号代替;有的管道变化处(转向处)标高漏注;有的甚至未画供暖系统图或立管图;
还有的公共建筑设计,将厨房部分的供暖、通风、空调等内容留给厨房设备生产厂家去做,这是很不合适的。
4.高层建筑防排烟系统的设计
4.1对自然排烟方式的限制条件不理解
由于城市用地紧张,导致建筑高度很自然地在增长,一类高层公共建筑、超高层住宅楼随处可见。为了节省投资,一些开发商及设计人员对建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑,其防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室的防烟设施设计采用自然排烟方式,而未设置机械防烟设施。其实规范已明确规定建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室,由于受外界的自然环境影响,不应采用自然排烟方式,应按照《高规》第8.3.1条的要求设置防烟设施,才能保证建筑内部的高温烟气顺利到室外空间。
4.2不具备自然排烟条件的封闭楼梯间,未采取防烟设计
《高规》第6.2.2.1条规定:封闭楼梯间当不能直接天然采光和自然通风时,应按防烟楼梯间规定设置;《高规》同时规定了防烟楼梯间的设计要求,其中《高规》第6.2.1.1条规定:防烟楼梯间应在楼梯间入口处设前室、阳台或凹廊,《高规》第8.3.1.1条规定:不具备自然排烟条件的防烟楼梯间应设置机械防烟设施。而实际工程中,尤其是一些大型商场中设在中部的封闭楼梯,为节省投资,增大商场使用面积,许多未按规范设正压送风并增设前室。
4.3作为自然排烟用途的排烟窗设置的形式、位置及开窗面积不准确。
在有的工程中,设计人员将平时作为通风用的自然排烟窗设置为固定窗或者设置类似玻璃墙的半开窗、斜开窗,其设置的形式和位置均不利于自然排烟。应改用直接可对外开启的排烟窗。另需注意,开窗面积应满足《高规》第8.2.2条规定的可开启的外窗面积,不应包含固定窗面积和推拉窗打开时另一半的面积。
5.高层建筑设计中的外部尺度
5.1城市尺度。高层建筑位置、高度的确定,对高层建筑的城市各构成要素也产生重大影响。
5.2整体尺度。整体尺度指高层建筑各构成部分,一般在最高和最低等级之间还有1~2个尺度等级,也不易过多,太多易使建筑造型复杂而难以把握。
5.3街道尺度。街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。
5.4近人尺度。近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。
6.结语
设计高层建筑中充分地把握各种尺度,结合人的尺度,满足人的使用、观赏的要求,必定能创造出优美的高层建筑外部造型。对于高层建筑这就要求结构设计人员在工作中严格要求自己,不断学习新规范,力求掌握更为合理的结构计算方法。
参考文献:
[1]陈大昆.住宅的优化设计[J].住宅科技,2001,2.
[2]《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003.