时间:2023-07-06 16:12:28
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【关键词】工业建筑;工程造价;设计管理;造价管理;造价控制
中图分类号:TU723文献标识码: A
相关资料研究表明,设计阶段的工程费用只占工程全部费用不到1%,但它对工程造价的影响程度高达35%~75%,根据工程项目类别不同,影响工程造价的因素也不同,以下就设计阶段影响工业建筑工程造价的因素进行分析。
1.总平面设计影响设计方案的经济合理性
总平面设计是否合理对于整个设计方案的经济合理性有重大影响。正确合理的总平面设计可大大减少建筑工程量,节约建设用地,节省建设投资,降低工程造价。总平面设计中影响工程造价的主要因素包括现场条件、占地面积、功能分区、运输方式。占地面积的大小一方面影响征地费用的高低,另一方面也影响管线布置成本和项目建成运营的运输成本。合理的功能分区既可以使建筑物的各项功能充分发挥,又可以使总平面布置紧凑、安全。对于工业建筑,合理的功能分区还可以使生产工艺流程顺畅,从全生命周期造价管理考虑还可以使运输简便,降低项目建成后的运营成本。
2.工艺设计是影响工程造价的主要因素
设计阶段影响工程造价的主要因素包括:建设规模、标准和产品方案;工艺流程和主要设备的选型;主要原材料、燃料供应情况;生产组织及生产过程中的劳动定员情况以及节能和环保措施等。按照建设程序,建设项目的工艺流程在可行性研究阶段已经确定。设计阶段的任务就是严格按照批准的可行性研究报告的内容进行工艺技术方案的设计确定具体的工艺流程和生产技术。在具体项目工艺设计方案的选择时,应以提高投资的经济效益为前提,深入分析、比较,综合考虑各方面的因素。
3.合理的建筑设计可有效降低造价
在进行建筑设计时,设计单位及设计人员建筑物构筑物的使用性质、功能及员应首先考虑业主所要求的建筑标准,根据业主的经济实力等因素确定;其次应在考虑施工条件和施工过程的合理组织的基础上,决定工程的立体平面设计和结构方案的工艺要求。工业建筑设计阶段影响工程造价的主要因素包括:
(1)平面形状。一般来说,建筑物平面形状越简单,单位面积造价就越低。当一座建筑物的形状不规则时,将导致室外工程、排水工程、砌砖工程及屋面工程等复杂化,增加工程费用。即使在同样的建筑面积下,建筑平面形状不同,建筑周长系数K周便不同。通常情况下建筑周长系数越低,设计越经济。圆形、正方形、矩形、T形、L形建筑的K周依次增大。因此,建筑物平面形状的设计应在满足建筑物使用功能的前提下,降低建筑周长系数,充分注意建筑平面形状的简洁、布局的合理,从而降低工程造价。
(2)流通空间。在满足建筑物使用要求的前提下,应将流通空间减少到最小,这是建筑物经济平面布置的主要目标之一。因为门厅、走廊、过道楼梯以及电梯井的流通空间并非为了获利目的设置,但采光、采暖、装饰、清扫等方面的费用却很高。
(3)空间组合。空间组合包括建筑物的层高、层数、室内外高差等因素。1)层高。在建筑面积不变的情况下,建筑层高的增加会引起各项费用的增加,另外,由于施工垂直运输量增加,可能加屋面造价;由于层高增加而导致建筑物总高度增加很多时,还可能增加基础造价。2)层数。建筑物层数对造价的影响,因建筑类型、结构和形式的不同而不同。如果加一个楼层不影响建筑物的结构形式,单位建筑面积的造价可能会降低。但是当建筑物超过一定层数时,结构形式就要改变,单位造价通常会增加。建筑物越高,电梯及楼梯的造价将有提高的趋势,建筑物的维修费用也将增加。3)室内外高差。室内外高差过大,则建筑物的工程造价提高;高差过小又影响使用及卫生要求等。
(4)建筑物的体积与面积。
建筑物尺寸的增加,一般会引起单位面积造价的降低。对于同一项目,固定费用不一定会随着建筑体积和面积的扩大而有明显的变化,一般情况下,单位面积固定费用会相应减少。对于工业建筑,厂房、设备布置紧凑合理,可提高生产能力,采用大跨度、大柱距的平面设计形式,可提高平面利用系数,从而降低工程造价。
(5)建筑结构
建筑结构的选择既要满足力学要求,又要考虑其经济性。对于五层以下的建筑物一般选用砌体结构;对于大中型工业厂房一般选用钢筋混凝土结构;对于多层房屋或大跨度结构,选用钢结构明显优于钢筋混凝土结构;对于高层或者超高层结构,框架结构和剪力墙结构比较经济。由于各种建筑体系的结构各有利弊,在选用结构类型时应结合实际,因地制宜,就地取材,采用经济合理的结构形式。
(6)柱网布置
对于工业建筑,柱网布置对结构的梁板配筋及基础的大小会产生较大的影响,从而对工程造价和厂房面积的利用效率都有较大的影响。柱网布置是确定柱子的跨度和间距的依据,柱网的选择与厂房中有无吊车、吊车的类型及吨位、屋顶的承重结构以及厂房的高度等因素有关。对于单跨厂房,当柱间距不变时,跨度越大单位面积造价越低。因为除屋架外,其他结构架分摊在单位面积上的平均造价随跨度的增大而减小,对于多跨厂房,当跨度不变时,中跨数目越多越经济,这是因为柱子和基础分摊在单位面积上的造价减少。
4.材料选用
建筑材料的选择是否合理,不仅直接影响到工程质量、使用寿命、耐火抗震性能而且对施工费用、工程造价有很大的影响。建筑材料一般占直接费的70%,降低材料费用,不仅可以降低工程费用,而且也可以降低工程建设其他费用。因此,设计阶段合理选择建筑材料,控制材料单价或工程量,是控制工程造价的有效途径。
5.设备选用
现代建筑越来越依赖于设备,且设备选用的重点因设计形式的不同而不同,因此需选择能满足生产工艺和生产能力要求的最适用的设备和机械。此外,根据工程造价资料的分析,设备安装工程造价约占工程总投资的20%~50%,由此可见设备方案设计对工程造价的影响。设备的选用应充分考虑自然环境对能源节约的有利条件,如果能从建筑产品的整个寿命周期分析,能源节约是一笔不可忽略的费用。
6.影响工程造价的其他因素
(1)设计单位和设计人员的知识水平
设计单位和人员的知识水平对工程造价的影响是客观存在的。为了有效地降低工程造价,设计单位和人员首先要能够充分利用现代设计理念,运用科学的设计方法优化设计成果;其次要善于将技术与经济相结合,运用价值工程理论优化设计方案;最后,设计单和人员应及时与造价咨询单位进行沟通,使得造价咨询人员能够在前期设计阶段就参与项目,达到技术与经济的完美结合。
(2)项目利益相关者
设计单位和人员在设计过程中要综合考虑业主、承包商、建设单位、施工单位监机构咨询单位、运营单位等利益相关者的要求和利益,并通过利益诉求的均衡以达到和谐的目的,避免后去出现频繁的设计变更而导致工程造价的增加。
结语:设计阶段是确定工业建筑工程总造价的一个重要阶段,决定着项目的总体造价水平,工程设计人员通过技术比较、经济分析和效益评价,正确处理技术先进与经济合理之间的关系,力求达到技术先进与经济合理的协调统一是工业建筑设计阶段控制工程造价的重要任务。
参考文献:
[1]陈爱平 论建筑工程造价预算控制要点及策略[J] 知识经济,2013,08:84.
1.1材料对超限高层建筑抗震设计的影响
质量是建筑的核心,而建筑的抗震性能是体现建筑质量的主要因素,对建筑质量的影响极大,然而,在当今超限高层建筑抗震设计中,却由于由于多种原因造成抗震设计的质量出现了严重的问题,材料对其造成的影响只是其中一个重点要素。材料的影响主要现在材料的质量、材料的不匹配等问题,在超限高层建筑工程设计中,有很多工作人员为某一己之私而在施工中用一些质量不达标的材料,严重影响的建筑的抗震性能;另外,还有些工作人员在设计中会将一些其他的建筑抗震设计方案引入到该建筑物中,而由于建筑物的高度以及整体结构都有所不同,导致出现“张冠李戴”的现象,与实际的建筑缺乏匹配度,导致超限高层建筑抗震设计受到了一定的影响,使建筑的安全性降低达不到超限高层建筑抗震的标准。
1.2平面结构设计对超限高层建筑物抗震设计的影响
超限高层建筑物的平面结构设计是与建筑物外形有着直接的联系,当然也与建筑物抗震设计有着密切的关系,同时超限高层建筑的平面设计与施工难度有着直接的联系,然而,在当今超限高层建筑平面设计中却存在一定的问题,平面结构设计引起的施工难度过大,而导致的超限高层建筑抗震的施工也受到了一定的阻碍,即使能顺利施工也会因为结构设计的不合理对超限高层建筑抗震性能造成一定的影响,在后期的使用中依旧存在重大的安全隐患[3]。另外,如果平面结构设计的不合理,会造成无法准确的确定超限高层建筑抗震的均衡点的位置,尤其是超限高层建筑设计中需要考虑的因素较多,可能会在平面结构设计中会漏掉某些细节的设计,一些结构细节出现问题也会导致超限高层建筑整体的抗震性安全性受到一定的影响。
1.3受力体系对超限高层建筑抗震设计带来的影响
受力体系是建筑抗震设计中需要考虑的重要因素,而且每个建筑的受力体系也各不相同,这与设计者的经验没有太大的联系,因此,在设计的过程中不能光凭经验来完成设计,而且,确实有这种情况发生,觉得自己有着多年的设计经验,就没有详细的对建筑受力体系进行分析,通过以前的经验直接按部就班的放到设计里,最终导致建筑的受力体系与抗震设计发生了矛盾,造成超限高层建筑抗震的性能降低,使得建筑整体缺乏安全性和稳定性。
2超限高层建筑抗震设计优化
2.1做好超限高层建筑设计的前期工作
由第一部分得知,建筑材料对超限高层建筑设计抗震设计的影响及其的严重,因此在设计前要做好前期的准备工作,主要对设计中涉及到的材料质量、数量、规格等做好相应的规划设计,通过对材料的了解再进行相应的设计,尤其是材料的性能参数一定要做好详细的分析,因为有很多材料类型差不多,但是,还是有着细节上的差别。另外,还应对超限高层建筑地点的地质地貌、周边环境等进行详细的分析,这些因素对超限高层建筑抗震设计也有着一定的影响。因此,要做好前期的材料搜集、整理的工作,要确保相关数据材料收集的全面性和准确性。通过做好前期的准备工作,不管是在超限高层建筑的整体设计还是对建筑的抗震设计需要将这些数据作为设计的基础,进而确保设计过程中避免出现一些误差。
2.2对超限高层建筑物平面结构设计的优化
超限高层建筑的设计要比平常的多层、高层的设计特点复杂的多,而且对超限高层建筑抗震设计的本身要求也特别高,因此,在这种情况下超限高层建筑抗震设计中,应全面的考虑各种因素,将其作为优化方案的因素。另外,在对超限高层建筑抗震设计的过程中,设计者要根据实际情况,再结合多种有关设计因素,如,抗震指数、施工方式等,设计出多种超限高层建筑抗震设计方案,然后再通过多种方案的相互比较,选择出最优化的方案,通过这种优化方式,能更好的做好超限高层建筑的抗震设计,而且,以这种设计优化方式,一旦发现方案中存在设计问题或安全隐患能及时的比较出来,并及时的改正,对建筑抗震性能具有很大的保障。
2.3明确超限高层建筑抗震设计中的受力体系
随着社会不断的发展,人们不仅对建筑的质量要求提高了,同时也对建筑物的外观有着一定的要求,美观、大气、上档次是建筑外观现出来的典型特点,但是有很多建筑物只考虑到外观设计,却忽略了建筑的受力体系,对建筑物的抗震性能带来直接的影响,如果这种现象出现在超限高层建筑的设计中,势必会为建筑物带来更大的安全隐患,因此,在对超限高层建筑物抗震设计中一定要明确建筑物的受力体系。建筑的外观要求是要满足的,而在达到这个要求的同时,还需要设计者充分考虑到超限高层的抗震设计,要尽量以后者为主,毕竟后者是关乎到建筑物使用的安全性。可以通过力学的知识来寻找超限高层建筑抗震设计受力体系中的平衡点,以此来实现超限高层建筑的抗震要求。
3结语
关键词:工程造价 控制 工程项目
企业要生存、要发展、必须最大限度地提高企业的投资收益。而企业提高收益的最主要的途径理所当然就是要降低工程成本。而要降低工程成本,控制工程造价则是关键。
1 工程造价在项目过程中存在的问题
1.1 造价人员与设计人员不能紧密相结合,缺乏必要的工作协调,造价人员只管拿图纸算量组价,计算工程造价,反过来,又不与设计人员互通造价控制意见。
1.2 政府对设计的审查不全面,缺乏监督机制。
1.3 设计招投标不彻底,设计人员控制造价的积极性就不会很高。
1.4 勘察、设计、施工各主要环节之间互相分割与脱节,在质量、安全、进度和现场管理以及衔接部位缺乏统一调度和协调。
1.5 现行的设计费与工程成本无关,只取决于工程造价的高低或建筑面积的大小,没有考虑造价的合理性和经济效益的因素。
2 决策阶段影响工程造价的主要因素
2.1 项目建设规模:项目正常生产营运年份可能达到的生产能力或者使用效益,项目规模的合理选择关系到项目的成败,决定着工程造价合理与否,其制约因素有市场因素、技术因素、环境因素。
2.2 建设地区:选择得合理与否在很大程度上,决定着拟建项目的命运,影响着工程造价的高低,建设工期的长短,建设质量的好坏,还影响到项目建成后运营状况。
建设地点的选择是一项极为复杂的、技术经济的综合性很强的系统工程,正确选择建设地点有利于建设项目顺利进行,有利于项目建成后正常生产运行,有利于建设项目投资水平和造价控制。
2.3 技术方案:不仅影响项目的建设投资水平和造价,也影响项目建成后的运营成本,因此必须认真选择和确定。
2.4 设备方案:主要设备的选择应与确定的建设规模,产品方案和技术方案相适应,应力求经济合理,应符合有关技术标准,要注意进口设备之间以及国内外设备之间的衔接配套问题。
3 设计阶段影响工程造价的主要因素
3.1 工业项目:总平面设计,总平面设计中影响工程造价的因素有占地面积,功能分区和运输方式的选择。占地面积的大小一方面影响征地费用的高低,另一方面也会影响管线布置成本及项目建成运营的运输成本。
合理的功能分区既可以使建筑物的各项功能充分发挥,又可以使总平面布置紧凑、安全,避免大挖大填,减少石方量和节约用地,降低工程造价,不同的运输方式其运输效率及成本不同,从降低工程造价的角度来看,应尽可能这样无轨运输,可以减少占地,节约投资。
3.2 工作设计:是工程设计的核心,是根据工业企业生产的特点、生产性质和功能来确定。在工艺设计过程中影响工程造价的因素,主要包括:生产方法、工艺流程和设备造型。在工业建筑中,设备及安装工程投资占有很大的比例,设备的造型不仅影响工程造价,而且对生产方法及产品质量也有决定作用。
3.3 建筑设计部分:要在考虑施工过程的合理组织和施工条件的基础上,决定工程的立体平面设计和结构方案的工作要求。在建筑设计阶段影响工程造价的主要因素有平面形状、流通空间、层高、建筑物层数、柱网布置、建筑物的体积与面积和建筑结构。
3.4 住宅建筑设计:住宅建筑设计中影响工程造价的主要因素有建筑物平面形状和周长系数、层高和净高、单元组成、户型和住户面积建筑结构等。
4 工程造价控制的有效措施
4.1 在项目决策阶段提高资金利用率和投资控制效率
在项目决策阶段不但要编制项目的投资估算,而且还要进行多方案的技术经济比较,选出最佳方案。在初步设计阶段,继续深化设计方案,要进行多方案的技术经济比较,使项目决策阶段选出最佳方案得到落实和贯彻,施工设计编制设计预算,通过设计预算可以了解工程造价分配的合理性。通过对投资估算和设计概算、预算的分析,可以将投资比例比较大的部分作为投资控制的重点,提高投资控制效率。项目可行性研究结论的正确性是工程造价合理性的前提。项目可行性研究结论正确,意味着对项目建设作出科学的决断,优先出最佳投资行为方案,达到资源的合理配置,这样才能合理地确定工程造价,并且在实施最优投资方案过程中,有效地控制工程造价。
4.2 使工程造价确定与控制工作更加主动,建设项目的投资管理也是全过程管理,项目决策阶段控制工程造价,是设定项目投资的一个期望值。项目设计阶段控制工程造价,是实现投资期望方案的具体表现:项目施工建设阶段控制工程造价,是实现设计项目投资期望值的具体操作。
4.3 项目建议书,可行性研究报告,初步设计文件,施工图设计都是由设计人员牵头完成,很容易造成他们在这期间更注重项目规模,技术先进,建设标准高等,而忽视了经济因素。投资决策过程是一个由浅入深,不断深化的过程,依次分为若干工作阶段,不同阶段决策的深度不同,投资估算的精确度也不同,只有提高可行性研究的深度,采用科学的估算方法和可靠的数据资料,合理地计算投资估算。
保证投资估算充足,才能保证其他阶段的造价被控制在合理范围,使投资控制目标能够实现。
关键词:现代住宅 建筑设计 节能设计
随着城市建设的高速发展,我国的建筑能耗逐渐大幅度上升,已达全社会能源消耗量的32%,加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%,建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%。我国现有建筑面积为400亿m2,绝大部分为高能耗建筑,且每年新建筑近20亿m2,其中95%以上仍是高能耗建筑。如果继续执行节能水平较低的设计标准,将留下很重的能耗负担和治理困难。庞大的建筑能耗已经成为国民经济的巨大负担,全面的建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用,缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾;有利于加快发展循环经济,实现经济社会的可持续发展;有利于长远的保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众的生活质量、贯彻落实科学发展观。现代低能耗节能型住宅是住宅建筑发展的必然趋势,下面谈谈节能建筑的设计要点。
1 关于节能建筑
节能建筑就是指在保证建筑使用功能和满足室内热环境质量条件下,通过提高建筑围护结构的隔热保温性能、采暖空调系统运行效率和自然能源利用等技术措施;使建筑物的采暖与空调能耗降低到规定水平,并且在不采用采暖与空调措施等情况下,室内热环境也要达到一定标准的建筑物。总的来讲,节能建筑就是一种冬暖夏凉、能节约能源的房子。
节能建筑按节能设计标准进行设计和建造,其目的是使其在使用过程中降低能耗。从广义上来讲,节能建筑就是遵循气候设计和节能的基本方法,对建筑规划分区、群体和单体、太阳辐射、建筑朝向、间距、风向以及外部空间环境进行研究后设计出的低能耗建筑。
2 节能建筑的设计要点
2.1 建筑物的平面设计
住宅平面设计中的首要问题是确定适当的套型面积。因为适当的建筑面积不但可以节约用地(建筑行业“四节”之一)还可以大大节约建筑用材,减少营造、维护与使用过程中的消耗。另外,建筑平面的巧妙布局亦能获得较好的节能效果。由于我国地处北半球,合理的建筑群布置和建筑物平面设计,对冬季获得太阳辐射热和夏季通风降温是十分重要的。比如建筑物的主体朝向,如果由南北改为东西向,耗热量指标约增大5%,空调能耗或外遮阳成本将增大更多。因此,为了利用自然环境使室内达到最大的舒适度,可以将住户经常出入的厅、主要卧室设于日照通风条件最佳的南风位置,从而为住户节约采暖和空调的能耗。
图1 明厨明厕式设计图图2 明厨暗厕式设计图
此外,据研究显示,建筑体形系数每降低0.1%,建筑能耗可下降8 kwh/(m.a),现列举2种典型的住宅平面形式:明厨明厕式设计(见图1)和明厨暗厕式设计(见图2)。在相同建筑面积的情况下,明厨暗厕式建筑的体形系数较明厨明厕式低0.032,很明显从体形系数方面明厨暗厕式的建筑平面优于明厨明厕式。由此可见,在满足建筑诸多功能要素的条件下,应尽量减少建筑体形的凹凸或错落,降低建筑物的体形系数,最好控制在O.3以下。
2.2 围护结构的设计
现代建筑围护结构指建筑物及房间各面的围挡物,如墙体、门窗、屋顶、地面等,其中又可以分为结构和内围结构,结构就是指直接与外界空气环境接触的围护结构,如外墙、外窗、屋顶等;反之则称为内围护结构,如内墙、楼地面等。
2.2.1 结构的设计
(1)外墙。在建筑护结构中,墙体所占比重最大,50%建筑节能中就有约25%是通过建筑围护结构外墙的保温隔热性能来实现的。使用节能外墙与使用普通外墙室内温度相
差可达10度,因此,外墙除了应具有基本的承重、安全围护等功能外,外墙体的保温设计相当重要。在设计中应考虑选用保温隔热性能好的墙体材料,对传热性好的墙体或墙体中传热性好的部位应加设保温隔热层。所以,必须采用新的节能墙体材料代替以往的外墙设计。目前采用的新型墙体材料主要有粉煤灰空心砌块、加气混凝土砌块、轻集料砌块、陶粒砌块等,还有各种新型保温节能墙板,如聚苯乙烯板、挤塑板、泡沫玻璃等。这些材料不仅能保证节能的要求,而且还能满足国家抗震、施工等有关规范要求,值得推广。
此外,建筑热工特性的一个重要指标建筑体形系数,也就是减少建筑物外表面积,减少护结构面积,减少建筑形体的凹凸,也是节能的有效措施之一。建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值即为体形系数。因此,体形系数越小对建筑节能越有利,也就是说,在同等情况下,高的建筑比矮的好,宽的建筑比窄的好,外表整齐的比外表凹凸变化的好。建筑体形系数一般应控制在0.3以内,住宅长度以扩大到5.5cm为宜,而进深则应1cm以上为宜,以得到合理的有利节能的建筑体形。考虑到接收太阳辐射热能,应使建筑物南向墙面的面积尽量的大,其他墙面的外表面积尽可能的小,也就是说其他各方位墙面与南向墙面的面积比应是越小越好。从热传递角度来说,建筑物实墙的通风口处的气流较阳角内侧好且散热面相对比较小,所以交角处内表面的温度远比主体内表面温度低。同时由于具有热桥作用的框架柱或构造柱常设在交角处,所以建筑物耗能量较大的部位一般是交角处。如果建筑物设计成圆柱形,则外墙棱角少,外表面积也小,从而有利于减少能量的消耗。所以外表面整齐的建筑比外表面凹凸变化的建筑要节能。
(2)外窗。在建筑护结构中,窗户是耗热的薄弱环节,也是薄壁的轻质构体,在建筑能耗方面,建筑护结构总散热量中铝、钢、塑窗散热量平均约占50%,所以节能工作的重点就是改善门窗的绝热性能。
对于住宅设计应避免少做飘窗、落地窗等。外墙门窗设计除满足自然通风外,设计中还应该强调东西南北开窗、不同功能房间开窗的区别。外门窗的作用除了采光,还可以作为建筑自然通风的渠道,因此,外门窗的开启也是夏季通风节能的必要条件。夏季迎风面可作为主要的开窗部位,引进自然风,增加夏季的渗透通风。对于向阳的地方,可采用凹式开出设计,外加遮阳板及镀有特种金属的热反射窗帘,这种设计既美观又兼有较好的遮阳效果。外门窗的设计应减少动静寒风的渗透,有利于室内保温,改善生活环境的舒适度。面对冬季主导风向的立面,应尽量减少开窗面积。设置外窗部位,应提高外窗的密封性能(如选用胶条密封而不是毛条),选用好的窗型(如平开窗气密性相对较好),门窗配件,提高窗框的隔热性能,如采用塑料型材、铝合金断热型材、玻璃型钢材等,减少窗框的外露面积,采用保温隔热性能好的玻璃,如真空玻璃、镀膜玻璃等。
(3)屋顶。屋顶耗热量约占整个住宅建筑耗热量的7%~8%,有关数据表明:夏季顶层室内的温度要比其他层高约30C左右,因此,在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后.还必须进一步加强屋顶保温隔热的研究。①平屋顶保温应优先采用倒置式屋顶,即保温层置于防水层之上。保温层兼对防水层起保护作用,倒置式屋顶较正置式保温屋顶耐久;② 由于深色的屋顶仅反射近30%的目照,而非金属浅色的屋顶至少反射60%的日照,反射率高的屋顶可节省约30%的能源消耗。因此,应尽量采用节能浅色坡屋面,它既能有效排水,防止屋面渗漏,又能有效隔热保温,节约能源;③屋顶排水宜采用有组织排水,收集的雨水可以通过中水系统的处理进行冲刷、浇花,特别是在降雨量大的地区或水资源短缺地区更应如此。
2.2.2 内围结构的设计
节能住宅底层地坪或地坪架空层的保温性能应大于外墙传热阻的1/2。为了使其在冬季能方便关闭,当地坪为架空通风地板层时,应在通风口设置活动的遮挡板。另外,当地面采用空铺实木地板或胶结强化木地板层面时,应更加注意下面垫层的防潮设计。
关键词:节能;建筑;设计
Abstract: the energy saving building not only to save energy, but also improve the living comfortable and improve the living conditions of the people and the environment. Advanced energy-saving building design technology, can not only make the building itself has good energy saving effect, also can make the power and energy consumption equipment is greatly reduced and has reached the dual energy saving effect. These will be greatly reduced the cost of building integrated, comprehensive energy saving effect and economic benefit is quite objective. In this paper, the energy-saving building design is discussed.
Keywords: energy efficient; Architecture; design
中图分类号:TE08文献标识码: A 文章编号:
节能建筑是指在保证建筑使用功能和满足室内物理环境质量的条件下, 通过提高建筑围护结构隔热保温性能、采暖空调系统运行效率和自然能源利用等技术措施, 使建筑物的能耗降低到规定水平;同时, 当不采用采暖与空调措施时, 室内物理环境达到一定标准的建筑物。节能建筑不仅节约能源,而且提高了居住的舒适性,改善了居民的居住条件和环境,在建设小康社会的今天,开展实施建筑节能是一项十分必要的工作。
一、 节能建筑的平面布局
在节能建筑的平面设计中,对于建筑的体形、朝向、布局都要考虑周全。一般来说,在建筑设计中,建筑物的外形越简单,建筑物体形系数就越小,热量交换量也就越少,建筑节能的效果就更好。而且适当的建筑体形还可以节约用地、节约建筑用材,减少营造、维护与使用过程中的消耗。此外,建筑的朝向与节能也有着直接关系,因为不同朝向的建筑物,在不同季节所得到的太阳辐射热能量不一样,热损失也不一样。科学的建筑朝向可在冬天避开寒风的侵袭并充分利用温暖的日照,而在夏季又可以获得良好的自然通风条件,从而保证室内冬暖夏凉的效果。同时,巧妙布局建筑物平面也能获得较好的节能效果。因此,为了利用自然环境来使室内达到最大的舒适度,可以将住户经常出入的厅、主要卧室设置在日照通风条件最佳的南风位置,从而为住户节约采暖和空调的能耗。
二、节能建筑的主空间设计
建筑的主要空间与建筑的节能设计是紧密相连的。例如,设计师对现代的住宅的卧室已经不再设计成多功能的,而只是作为休息区,主要功能就是睡觉和存放衣物,要有一定的私密性空间。白天人们在外工作、学习基本上不会在卧室中,因此以夜间睡觉为主,白天基本上没人,向南还是向北,建筑节能关系也不是很大。因此,在住宅楼中,卧室已经不再是争取占据南向的唯一主要空间。客厅已经作为人们活动的主要空间,白天的日照和阳光对客厅来讲更具直接的节能意义。因此,客厅向南,白天的阳光照着在客厅活动的人们,其节能效果是非常好的,并且可以大大节约采暖和空调的耗能。
三、节能建筑外墙的保温隔热
在整个建筑外包面积中,外墙所占的比例最大,其对建筑能耗的影响也最大。我国的严寒地区,室内外温差已经达到了30~60 ℃,墙面传热造成的热损失也较大。由此可见,建筑节能的一个重要部分就是墙体的保温隔热。外保温使得保温层覆盖住整个外墙面,从而对于冷桥热桥的产生可以避免;内保温会受二次装修的影响,而且还占用室内空间;所谓夹心保温就是指保温材料被夹在两侧墙体材料之间。对于主体结构,外墙外保温体系有着保护的作用,而且外墙外保温使得建筑物使用寿命延长,使得旧建筑物的节能改造更加方便,因此,外保温要比其它形式优越的多。利用植物来实现外墙保温与隔热是较新的一种节能方法。建筑西立面在保温外又设置了垂直生态绿化墙面,夏季可利用植物墙阻隔辐射,减少热传递,冬季形成保温层,延长外墙使用寿命。
四、节能建筑屋面的保温隔热
在整个建筑围护结构中,屋顶所占的比例虽然比外墙低,但是对于顶层房屋而言,围护结构却是最大的,保温隔热性能的好坏,对顶层房屋的室内热环境与建筑能耗直接产生影响,因此要与外墙一样,也应对传热系数进行控制,采用高效保温材料作为屋面的保温层,根据保温层的位置分内外保温。现在科学的做法是保温层设在防水层外的倒置式保温屋面,既提高防水层的耐久性,又使得保温隔热效果也达到了。
五、节能建筑门窗的设计
外门窗是耗热的重要渠道,它既是太阳辐射的得热部件,又是主要的失热部件,传热系数约为墙体的 3~4 倍,是节能的重点部位,所以合理确定窗墙面积比是节能的重要措施之一。 对于住宅设计应避免少做落地窗、 飘窗等。 外墙门窗设计除满足自然通风外,设计中应该强调东西南北开窗有别,不同功能房间开窗有别。面对冬季主导风向的立面,应尽量减少开窗面积 设置外窗部位,应提高外窗的密封性能(如选用胶条密封而不是毛条),选用好的窗型(如平开窗气密性相对较好),门窗配件,提高窗框的隔热性能(如采用塑料型材、铝合金断热型材、玻璃钢型材、铝木复合材料等),减少窗框的外露面积,采用保温隔热性能好的玻璃(如中空玻璃 、镀膜玻璃等)。 根据国内外大量应用经验证实,采用双层玻璃塑料钢窗是较好的选择 外门窗除了采光,通常也是建筑然通风的渠道,所以,外门窗的开启也是夏季通风节能的必要条件。 夏季迎风面可作为主要的开窗部位,引进自然风,增加夏季的渗透通风。 但同时,外门窗的设计应减少冬季寒风的渗透,有利于室内保温,改善生活环境的舒适度。对于向阳的地方,可采用凹式开窗设计,外加遮阳板及镀有特种金属的热反射窗帘,这种设计既美观又兼有较好的遮阳效果。
在我国经济社会发展进入新的历史阶段, 中央明确提出建设节约型社会, 切实保护和合理利用各种资源, 提高资源利用效率,以尽可能少的资源消耗获得最大的经济效益和社会效益。坚持走可持续发展的道路。作为耗能大户的建筑业, 其节能的任务更是具有重大意义;对社会其他行业的节能更是起到带头作用。只有真正认识到它的重要性, 我们才能从实际出发, 从自身出发, 不断创新, 真正的设计出能普遍适用于社会, 带来真正产生节约效益的产品。
参考文献:
[1] 王永凡. 浅析建筑节能设计[J]. 科技信息, 2011,(01)
[2] 向军. 建筑节能技术研究[J]. 科协论坛(下半月), 2008,(08)
[3] 刘树源. 对建筑节能设计的思考[J]. 科技资讯, 2011,(21)
关键词:高层建筑;抗震;结构设计;浅析
中图分类号:TU9文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
结构工程师按抗震设计要求进行结构分析与设计,其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳,从而经济地实现“小震不坏,中震可修,大震不倒”的目的。但是,由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载,建筑物的地震破坏机理又十分复杂,存在着许多模糊和不确定因素,在结构内力分析方面,由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素,计算 方法还很不完善,单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。
钢筋混凝土高层建筑结构的抗震设计方法和技术是不断变化和进步的,我们在设计时要选用适合的抗震结构,注重建筑结构材料的选择,减小地震的作用力,增强地震的抵抗力,从而达到高层建筑抗震的目的。
1 钢筋混凝土高层建筑抗震设计存在的问题
1.1 工程地质勘查资料不全
在设计初期,设计人员应该及时掌握施工场地的地质情况,但是往往在设计过程中,却没有建筑场地岩土工程的勘察资料,就不能很好的进行地基设计,给建筑物的结构带来安全隐患。
1.2 建筑材料不满足要求
对于材料而言,我们要明确这样一个道理:地震对结构作用的大小几乎与结构的质量成正比。一般说在相同条件下,质量大,地震作用就大,震害程度就大,质量小,地震作用就小,震害就小。所以,在建筑物的楼板、墙体、框架、隔断、围护墙以及屋面构件中,广泛采用多孔砖、硅酸盐砌块、陶粒混凝土、加气混凝土板、空心塑料板材等轻质材料,将能显著改善建筑物的抗震性能。
1.3 建筑物本身的建筑结构设计
建筑物如果平面布置复杂,致使质心与刚心不重合,在地震作用下产生扭转效应,加剧了地震的破坏作用,海城地震和唐山地震中有不少类似震害实例。台湾 9.21 地震中,一栋钢筋混凝土结构由于结构平面不规则,在水平地震作用下,结构产生严重扭转效应而破坏倒塌,同时撞坏相邻建筑上部的阳台。
1.4 平面布局的刚度不均
抗震设计要求建筑的平、立面布置宜规正、对称,建筑的质量分布和刚度变化宜均匀,否则应考虑其不利影响。但有的平面设计存在严重的不对称:一边进深大,一边进深小;一边设计大开间,一边为小房间;一边墙落地承重,一边又为柱承重。 平面形状采用 L、π 形不规则平面等,造成了纵向刚度不均,而底层作为汽车库的住宅,一侧为进出车需要,取消全部外纵墙,另一侧不需进出车辆,因而墙直接落地,造成横向刚度不均。 这些都对抗震极为不利。
1.5 防震缝设置不规范
对于高层建筑存在下列三种情况时,宜设防震缝:平面各项尺寸超过《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》(JGJ3-91)中表 2.2.3 的限值而无加强措施;房屋有较大错层;各部分结构的刚度或荷载相差悬殊而又未采取有效措施;但有的竟未采取任何抗震措施又未设防震缝。
1.6 结构抗震等级掌握不准
结构抗震等级有的提高了,而有的又降低了,主要是对场地土类型、结构类型、建筑高度、设防烈度等因素综合评定不准造成。
上述这些问题的存在,倘若不能得到改正,势必对建筑物的安全带来隐患。上述这些问题的原因是多方面的,这就需要设计人员从设计的角度避免这些问题的出现,防止将这种问题带入施工中,应该高层建筑的抗震性能。
2 高层建筑抗震设计对策
2.1 结构规则性
建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求,对建筑进行合理的布置,大量地震灾害表明,平立面简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能,因为该种结构建筑容易估计出其地震反映,易于采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理。建筑结构的规则性是指建筑物在平立面外形尺寸、抗侧力构件布置、承载力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面对称均匀,体型简单,结构刚度,质量沿建筑物竖向变化均匀,同时应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响,并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀,以尽量减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。
2.2 层间位移限制
高层建筑都具有较大的高宽比,其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移, 甚至会超过结构的位移限值。而国内普遍认为该位移限值大小与结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等诸多因素有关,其中钢筋混凝土结构的位移限值(一般在 1/400-1/700 范围内)则比钢结构(1/200-1/500 范围内)要求严格 ,风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格。 因此在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况以及所处的地理位置进行设计,既要满足其具有足够的刚度又要避免结构在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性以及正常使用功能等。
2.3 控制地震扭转效应
大量事实表明,当建筑结构的平面布置等不规则、不对称导致建筑层间水平荷载合力中心与建筑结构刚度中心不重合,在地震发生时建筑结构除发生水平位移外还易发生扭转性破坏甚至会导致结构整体倒塌,因此在结构设计中应充分重视扭转的影响。由于建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同,其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大;同时在上下刚度不均匀变化的结构中,各层的刚度中心未能在同一轴线上,甚至会产生较大差距,以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变,因此,在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算。 计算时应主要控制周期比、位移比两个重要指标,即当两个控制参数的计算结果不能满足要求时则必须对其进行调整。当周期比不满足要求时可采用加大抗侧力构件截面或增加抗侧力构件数量的方法,并应将抗侧力构件尽可能的均匀布置在建筑四周,以减小刚度中心与质量中心的相对偏心,若调整构件刚度不能满足效果时则应调整抗侧力构件布置,以增大结构抗扭刚度。
2.4 减小地震能量输入
具有良好抗震性能的高层建筑结构要求结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求,因此在设计过程中除了控制构件的承载力外还应控制结构在地震作用下的层间位移极限值或位移延性比,然后根据构件变形与结构位移的关系来确定构件的变形值,同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的构造要求,选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法来减小地震能量的输入。
2.5 减轻结构自重
对于同样的地基条件下进行建筑结构设计若减轻结构自重则可相应增加层数或减少地基处理造价,尤其是在软土基础上进行结构设计这一作用更为明显,同时由于地震效应
与建筑质量成正比,而高层建筑由于其高度大重心高等特点,在地震作用时其倾覆力矩也随之增加,因此,为了尽量减小其倾覆力矩应对高层建筑物的填充墙及隔墙尽量采用轻质材料以减轻结构自重。
2.6 选择合理结构类型
高层建筑的竖向荷载主要使结构产生轴向力,水平荷载主要产生弯矩。其竖向荷载方向不变,但随着建筑高度增加而增加,水平荷载则来自任何方向,因此竖向荷载引起建筑物的侧移量非常小,而水平荷载产生的侧移则与高度成四次方变化,即在高层结构中水平荷载的影响远远大于竖向荷载的影响,因此水平荷载应为设计的主要控制因素,在设计过程中应需在满足建筑功能及抗震性能的前提下选择切实可行的结构类型,使其具有良好的结构性能。
2.7 尽可能设置多道抗震防线
当发生强烈地震之后往往伴随多次余震,如只有一道防线,则在第一次破坏后再遭余震,将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度,有意识地建立一系列分布的屈服区,主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,提高结构抗震性能,避免大震时倒塌。
3 结束语
随着我国经济的快速发展,高层建筑也越来越多,在这种情况下必须做好抗震设计。设计人员在高层建筑抗震设计中,都是按照抗震结构设计规范进行的,他们希望设计的结构能够达到强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳,为此从结构总体方案设计一开始,就运用人们对建筑结构抗震己有的正确知识去处理好结构设计中遇到的诸如房屋体型、结构体系、刚度分布,构件延性等问题,从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理,再辅以必要的计算和构造措施,从而消除建筑物抗震的薄弱环节,以达到合理抗震设计的目的。
参考文献:
【关键词】建筑节能;规划节能;体型系数;单体通风;热桥
1 规划与节能设计
规划节能是指在规划设计当中充分考虑建筑与外部环境的关系,以节能作为指导规划设计的主要原则,充分利用自然资源,实现从总体上为建筑节能创造先决条件的设计方法。在以往的规划设计中,设计人考虑的是容积率、日照间距、空间形态、以及建筑与周边环境协调等问题,而很少从节能的角度来指导设计,规划节能对于居住建筑尤为重要。
合理群体规划布局。在设计中,第一要充分考虑夏季有利的主导风向(通风致凉)和避免冬季不利的主导风向(避风保暖),综合考虑采光、通风、保温和防晒等因素,合理安排群体布局和建筑朝向。如大连地区是东北地区最暖和的地方,具有海洋性特点的暖温带大陆性季风气候。南北朝向的建筑物在夏季所受到的太阳辐射也相对东西朝向建筑要少很多,可以节省夏季空调的用量;而在冬季时,建筑受到太阳辐射的情况刚好与夏季相反,从而节约了建筑保温所需的能耗。第二居住建筑的间距应在满足当地规划部门的日照间距要求上适当加大。增加建筑物的间距可有利于居住区内的空气流动―风量增大、风速提高,从而使建筑物与空气的热交换增加,有效降低建筑物的温度,从而降低建筑能耗。这需要规划师在节约土地与合理的建筑间距之间找到最佳的平衡点,优化节能设计。第三居住建筑群的组合应充分考虑整体的节能效果,以有利于居住区内的自然通风。具体应注意以下两点:1)按照夏季盛行风向作为建筑的主要朝向,排列建筑物应遵循南小北大、南低北高的原则,确保居住区内建筑对自然风的共享性。2)减少采用封闭式建筑组合。
2 建筑单体的体型系数与节能设计
建筑体型系数是影响建筑能耗主要因素,合理控制建筑体形系数,是建筑节能的一项措施。体形系数就是指建筑物与室外大气接触的外表面积F0(m2)和其所包围的体积V0(m3)的比值。体形系数用公式表示为S=F0V0式中:S为建筑物的体形系数;F0为建筑物的外表面积/m2;V0建筑物的外表面积所包围的体积/m3。建筑物外表面积越大,散热面就越大。其耗热量随体型系数的增长而增加。因此,严格控制体型系数对节能建筑设计很重要。
2.1建筑体型系数与建筑单元联列情况有关。以住宅楼为例,每增加一个联列单元,建筑物就减少一面山墙,其外墙面积就缩小,也就相应减小。
2.2适当增加建筑物层数,可降低体型系数,建筑物层数增加的过程中,面积的递增比不上所包围的体积的增加,即体积略大于面积的增率。因此,在功能使用许可、经济允许的条件下,适当增加建筑物层数对控制体型系数是有利的。
2.3 当单元平面(标准层)面积相同时,适当增加建筑物进深(面宽减少),体型系数会相应减小,在功能许可、技术条件允许时,建筑平面接近正方形对建筑节能是有利的。
2.4 建筑物平面空间组合集中紧凑,减少凹凸变化,可使体型系数减小。
3建筑单体的通风与节能设计
平面的通风设计应注重以下几个问题:第一,平面设计尽可能按有利于空气的贯穿进行考虑。房间的门窗位置应合理安排,窗户的朝向应有利于形成穿堂风,从而增加房间内的空气流动,利于室内换气。第二,从通风的角度来讲,窗户可通风面积的大小是决定室内风速的关键,但前提是必须要保证进风口和出风口的同时存在,才能由于正负风压的作用而形成空气的流动。这样也有利于室内保持较为稳定的风速和均匀的流场,提高人体舒适度。第三,窗户的开启形式对通风面积和气流的流场均产生较大的影响。如推拉窗与平开窗比较(相同窗户面积),平开窗的最大通风面积是推拉窗的两倍,通风效果明显优胜。上悬窗与平开窗对比,两者的最大通风面积相同,但由于两窗的窗叶开启形式不同,所引导空气产生不同的流场,造成的通风效果也明显不同。因此,从通风的角度考虑,对于有利于建筑通风的窗户应尽可能采用提高通风面积的形式,窗户开启的角度和位置要慎重考虑。第四,当建筑内部不具备形成穿堂风的情况下,有必要通过导风板的设计尽可能增加形成空气流通的条件。
4 热桥问题与节能设计
建筑围护结构中的一些部位,在室内外温差的作用下,形成热流相对密集、内表面温度较低的区域。这些部位成为传热较多的桥梁,故称为热桥。建筑围护结构对建筑保温起到决定性的作用,但其中的热桥问题往往是人们所最容易忽略的。当代建筑由于追求造型的变化,立面上的凹凸进退增多,突出墙体、屋面的构件也越来越多,外飘窗得到了广泛的使用,这些设计手法丰富了建筑造型,却无形中增加了热桥的产生,对建筑节能带来不利的影响。产生热桥的原因主要有两个:一是因为该部位的传热系数比相邻部位的传热系数大得多,热阻小,保温性能较差;二是因为该部位的受热面积远小于其散热面积,从而失热过多,内表面温度较低。围护结构中钢筋混凝土梁、柱、板的相互交接处,挑出的阳台板与主体结构的连接处,外墙与外墙、内墙、以及窗户的连接处,以及突出屋面的女儿墙、排气孔与屋面交接部位等,都是围护结构中热桥形成的主要部位。在寒冷的季节,室内的热能就会通过热桥大量地流失。不妥善处理好这个问题,对于建筑节能会造成很大的影响。因此,在需要考虑冬季保温的地区,必须要做好外墙、屋面以及门窗的保温以及构件自身的物理性能应满足节能标准的要求。在防止热桥产生的构造处理方法上,墙体的外保温比内保温更为有效,可避免室内外温差加大,保持较为稳定的室温和舒适度,防止保温层受潮,避免热桥的产生。其它的如屋面、外墙角、挑出构件与主墙体的连接位等热桥部位,应严格按照国家规范要求加强建筑局部的保温措施,防止热散失。从总体上讲,防止热桥的产生就要平衡建筑围护结构的传热,控制各组成部分的传热系数相接近,保证各部位的传热均匀。这就需要建筑师熟悉各种建筑材料的物理性能,在设计时对用材要仔细研究,合理配置,从根本上减少热桥的产生,最终达到节能的目的。
5结语
当然,建筑节能是一个复杂的系统工程,涉及方方面面的问题。上文提及的四方面问题只是其中的一部分,它们往往不被重视甚至被忽视,这会造成许多的设计漏洞,使建筑物能耗增加。笔者希望同行们能多加指正,集思广益,共同探讨建筑节能设计的新方法,在今后的设计中多研究、多尝试、多积累、多总结,在有限的条件下将建筑功能与艺术和技术更好地结合,使建筑设计的各个方面都能体现节能的原则,努力创造低成本、高效率的节能建筑。
参考文献
[1]宋春华. 选择资源节约型发展模式. 建筑学报,2004(1) .