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关键词:高层建筑;改造设计;
1、国内外现状
随着社会经济的发展和繁荣,建筑单体的使用时间较长,许多高层建筑已逐渐不满足业主的使用要求,需要进行改造才能投入使用。在对高层建筑的改造设计中,需要对原有建筑的建筑功能、结构性能、设备进行彻底改造。随着国家建筑规范的修改完善,在改造过程中诸如高层建筑消防、结构加固、设备更新都涉及满足新旧规范的要求问题,建筑改造设计一直以来都是一个难以解决的课题。
2、改造设计中主要问题及解决措施
通过对某些高层项目改造设计的具体分析,解决一些高层建筑改造设计中需要解决的主要问题有:建筑消防、建筑节能、结构加固、设备改造等。
2.1建筑消防:
为了防止和减少高层民用建筑火灾的危害,保护人身和财产的安全,高层建筑的设计,一直遵循“预防为主,防消结合”的消防工作方针,针对高层建筑发生火灾的特点,立足自防自救,采取可靠的防火措施。随着国家对高层建筑设计规范的逐步完善,高层民用建筑设计防火规范目前已采用2005年版本,对应05年以前的高层建筑,进行改造设计必须符合现有规范要求,因此存在诸多问题需要解决:
2.1.1防火通道。随着防火分区面积的变化,很多以前的建筑防火通道数量不足,必须通过增加防火通道宽度或数量来满足改造设计的要求。增加通道就无可避免涉及到结构等专业,因此在增加通道过程中,必须结合现有使用功能的变化,对原有建筑的建筑布局进行调整,尽量做到合理、经济。
2.1.2火灾探测器。根据监测的火灾特性不同,火灾探测器分为感烟、感温、感光、复合和可燃气体类型,每个类型又根据其工作原理的不同而分为若干种。不同种类火灾探测器,其响应原理,结构特点,适用场所均不同。
2.1.3防火材料。目前,许多新型材料在建筑生产中得到应用。在高层建筑的改造设计中,防火板材、防火门窗、防火卷帘、防火涂料等诸多防火材料得到普遍应用,但设计中必须根据建筑单体的防火等级选用适合的防火材料。
2.2建筑节能:
目前,全世界都在倡导低碳生活,建筑设计首当其冲,在设计规范中开始进行三步节能设计,建筑节能是指在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中,执行节能标准,采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品,提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率,加强建筑物用能系统的运行管理,利用可再生能源,在保证室内热环境质量的前提下,减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。开展建筑节能是国家实施节能战略的重要方面。必须在住宅外墙保温、门窗设计、屋顶保温这三方面下大功夫,努力达到节能住宅的设计标准。
原有高层建筑大多未进行建筑节能设计,因此,改造设计中必须增加外墙保温,使用中空玻璃门窗,进行屋顶保温改造。一般情况下,只要建筑物的体形系数或层数、窗墙面积比、各部分围护结构传热系数均满足建筑节能设计标准规定的限值,即可判定该建筑物为符合相应节能设计标准的节能建筑。当建筑物窗墙面积比或围护结构传热系数大于建筑节能设计标准规定的限值时,要将设计建筑各部分围护结构的传热系数和窗墙比(超过部分的)改为符合节能设计标准的限值,得出建筑物传热耗热量―参照建筑传热耗热量。
保温隔热系统结构为基层处理-保温隔热层-抗裂保护层-饰面层。基层根据不同建筑基体表面情况分别采用相应的处理方式,包括采用普通水泥砂浆找平、聚合物水泥灰浆拉毛或者不处理。以聚苯为主要原材料来生产保温隔热材料比较盛行,产品形式主要有聚苯板、聚苯复合材料、聚苯乙烯颗粒等,其中聚苯板目前使用比较多。国家标准对围护结构保温和隔热性能指标计算方法和计算参数做出了规定;行业标准《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》对带有抗震柱、圈梁等热桥部位的复合墙体的外墙平均传热系数K的计算方法做出了规定:行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》对夏热冬冷地区节能50%目标时的外墙传热系数和蓄热系数也做了规定。计算外墙隔热保温时必须按照规范规定进行。
2.3结构加固:
原有建筑改造大多改变或部分改变使用其原有功能,因此建筑布局及使用荷载发生较大变化。加上国家规范的调整,目前规范设计荷载较原有规范有了较大提高,必须谨慎应对。
2.3.1荷载变化。大多高层建筑兼顾办公及餐饮功能,改造后会有装修及使用上的变化,因此势必带来荷载变化。结构专业一般的措施是不增加荷载:把原有装修层去掉,改造设计时和建筑专业协商,尽量新的装修荷载不大于原有装修层荷载,保证整体结构荷载不再增加。
2.3.2结构加固。改造设计中肯定涉及结构开洞、补漏以及局部变化的问题,这就要求对原有建筑进行局部加固。一般加固的方法有:粘贴钢板钢、粘贴纤维、植筋、锚栓等方法。但所有加固设计都要遵循一个原则:保证加固部位符合现有结构规范要求。
2.3.3整体结构。考虑经济的因素,改造设计一般不对原有整体结构进行加固。因此改造设计的前提是原有建筑整体结构安全,在改造前应由业主聘请专业部门对整体结构进行安全鉴定并出具合格报告。
2.4建筑设备
建筑设备设计以满足建筑使用功能为前提,高层建筑中设备专业主要为:建筑给排水、暖通、电气。原有建筑中未按现规范设计的通风、排烟、喷淋、警报等系统都要进行专业设计,由此带来设备管井增设,结构开洞的增加以及实际使用层高的降低,都必须在建筑使用功能承受的范围之内。在建筑、结构专业进行协调设计的同时,设备专业设备选型时必须考虑经济、节能和使用安全。管道铺设设计时必须考虑现有建筑已有设备管道,尽量避免重新开洞,破坏现有结构安全。材料选用以环保、经济为原则,力争进行绿色节能设计。
关键词:超高层建筑;设计;节能设计;现状;结构节能;材料节能
以前对于超高层建筑在设计时对其节能设计落实设计理念。自《公共建筑节能设计标准》颁布实施以来,对于建设提出了节能设计的要求。在具体实施过程中,部分地区虽然也按照节能标准来进行设计,但由于受制于节能设计技术水平及现行节能设计标准缺乏约束力,这就导致在建筑设计中节能设计理念并没有得到较好的落实。特别是在超高层建筑节能设计工作中还存在许多问题,当前迫切需要解决超高层节能设计上存在的一些阻碍,有效的提高超高层建筑节能设计的水平,为建筑行业的健康有序发展奠定良好的基础。
1超高层建筑的特点及优势
1.1超高层建筑的特点
在建筑设计防火规范中定义,通常将超过100米的建筑称为超高层建筑,超高层建筑由于所占地面面积不大,但其容积率却达到较高的水平。尽管超高层建筑地价不高,但其房价却居高不下。这主要是由于超高层建筑面设计和施工工艺会与普遍建筑存在较大的差异,结构和相关设施更为复杂,而且要保证结构自身的抗震性能和荷载。也就是说在超高层建筑设计时,需要考虑的因素较多,其造价成本相对也较高。
1.2超高层建筑的优势
(1)提升城市和国家形象。城市中超高层建筑的兴起,其作为现代建筑技术的结晶,标志着城市建筑的发展成就。而且超高层建筑造型较为突出,往往带给人们强烈的视觉效果,这也使超高层建筑会成为一个城市和一个国家的名片,成为当地的地标性建筑,因此超高层建筑的兴起,有效的提高了国家和城市的形象,代表着城市和国家的发展水平。(2)超高层建筑具有较好的景观效果,而且处于较高的位置,不仅湿度较小,而且远离汽车尾气和尘埃,空气的质量较好,受干扰程度较小,居住环境较为理想。而且在超高层建筑中,往往工作与生活设施实现了集约化,在建筑内部就可以有效的解决一般性工作和生活问题,给人们带来了更多的便利,有利于生活效率的提高,对缓解城市交通压力也具有积极的作用。(3)超高层建设有效实现了用地的节约。通过建造超高层建筑有效的提高了土地利用率,而且具有较大的容积率,实现了土地资源的充分利用,而且在土地紧缺的情况下还能够有充足的区域用于绿化,有效的改善了人们的生活环境,超高层建筑对于土地集约化利用水平的提升具有积极的促进作用。(4)超高层建筑的发展涉及到诸多的学科,如土木工程学、材料科学、机械工程、能源与动力、电子、通讯、自动化、计算机等诸多学科,这些学科的共同进步为超高层建筑提供了动力支撑,可以说超高层建筑的发展有效的促进了科学技术的进步。
2我国超高层建筑的节能现状
2.1耗能大
当前我国建筑耗能为总体能耗量的一半以上,而高层建筑和超高层建筑能耗又为普遍建筑能耗的几倍,这就造成当前大部分高层建筑和超高层建筑都处于低效率、高能源的状态,存在着耗能大的问题。
2.2标准的局限性
当前对于超高层公共建筑的节能问题还没有统一的标准,很大一部分地区也没有出台针对超高层建筑的节能标准,这就导致在超高层建筑设计过程中没有可参照的数据,因此给节能设计带来较大的难度。现在建筑节能标准中的许多规定对超高层建筑并不适用。另外,当前能耗模拟软件设计还不完善,对利用建模来对能耗进行评价带来了一定的制约,这就导致当前超高层建筑节能工作在技术层面还无法达到节能的标准。
3超高层建筑的节能设计分析
3.1利用自然条件的节能设计
(1)自然通风。第一,建筑布局设计。当前超高层建筑多以单体建筑为主,这就需要在具体设计时要确保单体建筑的通风设计的合理性和科学性。在具体设计时,如果单朝向、具有较大进深,无法达到穿堂风的效果;如果风速过大还会对窗户的开启和冬季保温带来影响,因此在具体设计时需要进行有效调整,确保布局的合理性,从而实现对自然风的有效利用,使建筑内部实现自然通风。第二,形成竖井空间。在实际设计时,要避免出现中庭空间过高的情况,这种情况下容易有强烈的絮流产生,从而形成过大热压,会对居民的正常生活带来较大的影响。第三,玻璃幕墙围护。在高层建筑设计时,过高的热压和风压问题是客观存在的,因此在设计时,可以采用双层玻璃来缓解这一难题。利用双层玻璃在白天能够起到蓄热效果,同时开启内层后能够实现层间的自然通风,具有较好的节能效果。(2)天然采光。在高层建筑节能设计中,需要充分的利用自然光照,在白天可以有效的满足人们日常生活工作需求,而减少室内热环境调节过程中能源消耗。在具体设计时,尽可能的将超高层建筑的阳台进行拓宽,或是加宽落地窗面积,使阳光能够充分的进入到室内。
3.2建筑结构的节能设计
(1)朝向设计。通过合理设计超高层建筑的朝向,能够有效的利用太阳能,实现人工能耗的节约。特别是对于我国北方地区,合理规划超高层的朝向,能够有效的节约取暖能耗。在具体设计时,需要先对太阳的高度角进行确定,然后设计出合理的日照影像图,以此为依据来对冬季建筑日照有效时间进行确定。在满足采光需求的基础上,还要将建筑南向的开窗面积尽量拓宽,减少东北向开窗面积,这样可以使室内获得更多的日光照射,而且室内热量流失率也能够得到有效的控制。(2)高度设计。建筑高度变化会直接导致相关的参数发生变化,使能耗发生一定的改变。特别当建筑高度超过百米时,所有气象参数都会发生改变。因此一旦建筑高度过高,必然会导致能源消耗量增加。因此在实际设计过程中,需要以具体、详细的参数作为依据来合理规划建筑的高度,确保找到一个最优值,从而实现超高层建筑的节能。3.3建筑材料的节能设计(1)高性能钢的利用。高性能钢主要有高张力钢、低屈服点钢、TMCP钢与SN钢。超高层建筑对钢材的性能具有较高的要求。如钢材的强度、硬度以及窄屈服幅度的耐久性、钢材的可焊性及在精度深加工时的性能。高性能钢的出现有效保障了超高层建筑的安全稳固性,节约建造材料与能源。(2)新RC结构。新RC结构指的是钢筋混凝土的改良。混凝土的强度能够达到78.4mpa,远远超出传统混凝土强度。这提高建筑耐久性和稳固性具有非常好的效果。
4结束语
超高层建筑是未来建筑发展的主要趋势,在当前能源严重紧缺的新形势下,需要重视超高层建筑的节能设计,有效的提高超高层建筑的节能设计水平,为建筑业的健康发展奠定良好的基础。
作者:李佳锴 单位:华润置地(赣州)有限公司
参考文献
[1]孙秀荣,金建勇.浅谈高层与超高层建筑的节能设计[J].中国城市经济,2010(12).
关键词:高层建筑;建筑设计;原则;对策
中图分类号: TU97 文献标识码: A
引言
高层建筑设计中往往过分地追求、新、奇、特,突出建筑物体同其他建筑物的不同之处,但是对高层建筑设计要点却没有进行深入细致的分析研究,使得城市高层建筑呈现出整体性差,难以在凸显城市高层建筑特点的同时,又能给人们带来使用的便捷性,满足人们生产、生活对建筑空间环境的需求。所以,如何提高城市高层建筑设计水平,满足人们对现代高层建筑的各种需求,我们必须透彻地了解高层建筑的设计原则及设计要点。
一、城市高层建筑设计存在问题分析
1、高层建筑设计中的高度问题
由于部分建筑施工单位片面追求经济利益的最大化,私自在建筑设计标准所规定的原有高度基础上加大建筑高度,以达到所赚取利润最大化的目的,从而导致一些高层建筑存在高度超标问题。由于高度的增高,增加了建筑结构的垂向负荷,超过了原有的地基所能承受的应力,导致建筑存在抗风力、恶劣天气以及地震等自然灾害能力差等一系列问题,严重危害建筑使用者的安全。
2、高层建筑楼梯设计问题
高层建筑物在进行设计的时候是为了能够利用最少的土地创造出一个满足大流量要求、视野更为开阔的空间。在设计过程中,楼梯的设计通常都是采用敞开的楼梯作为主要的客流通道,满足了人流量的要求,又满足了消防安全要求。有时为了能够更好地保障建筑物的防火要求,设计师在进行设计的时候也常采用封闭楼梯间,或防烟楼梯间、剪刀楼梯。高层建筑剪刀楼梯应分别设置前室,塔式住宅确有困难时可设置一个前室,但两座楼梯应分别设加压送风系统。两部剪刀楼梯可以合用一个前室,所以只要一个送风系统就行。但一般剪刀楼梯间前室与消防电梯前室合用,规范要求必须要分成两个前室,一个合用前室,一个防烟楼梯间前室,这两个需要分别设置机械加压送风系统。
3、高层建筑防火安全问题
高层建筑设计是非常复杂的,因为其功能的多样化,就要求其内部设计的多样化。不同的设计又会需要不同性质的材料,材料的可燃性会加大火灾的风险,特别是在风力较大的高层建筑中,一旦发生了火灾,就会迅速扩张火势,对高层建筑的安全性造成了极大的威胁。此外,高层建筑的层数越多,越应该充分考虑到高层建筑的防火安全问题。
3.1高层建筑墙体防火材料的耐火强度和阻燃性。高层墙体的使用材料必须具有足够的耐火强度和阻燃性,才能保证发生火灾时墙体结构具有足够的防火能力,从而将火灾控制在最小的影响范围。
3.2建筑整体布局应该畅通、安全。高层建筑必须配置有能够保证一定人流量的楼梯,从而保证火灾发生,电梯不能使用时,建筑内所有人员可以流畅的从该楼梯进行逃生。
3.3做好建筑物室内、外消防给水系统的设计,保证火灾发生时,配备有足够的消防用水量以及灭火设备所需的水压。自动水灭火系统是建筑物内最主要的灭火系统,而其包含的湿式喷淋水灭火系统是当前建筑物中应用得最广泛的,是目前首选的灭火系统。
3.4现代化的高层建筑,规模大,人员集中,功能复杂,设备众多,还有相当一部分高层建筑使用了大量的可燃装饰材料,如塑胶板、化纤地毯等,这些可燃物在燃烧过程中会产生大量的有毒烟气。高层建筑防排烟系统一般分为三种:自然排烟;机械排烟;机械加压送风防烟方式。
3.5对火灾报警系统内部而言,高层建筑一般采用全智能火灾报警系统。火灾报警系统还可与楼控、广播音响和门禁系统等联动。只要这些措施可靠得力,超高层建筑的火灾便可被消灭在萌芽状态,将损失减至最小。
4、高层建筑防雷击的问题
为了加强高层建筑抵御雷电能力,高层建筑的设计方案必须针对雷电采取一系列防御措施。事实上,在防雷系统设计问题上,通常按照“综合治理,整体防御,突出重点,多重保护”的原则,充分依据高层建筑自己的建筑结构特点以及周边配套设施,对高层建筑的顶端以及其它易受雷击位置装配避雷针或避雷网等有效设施,在电路上设置电涌保护器,用于保护用电设备免遭雷电电磁脉冲或操作过电压破坏。将雷电对建筑的安全威胁降到最低。
5、高层建筑结构设计体系不够合理
高层建筑的结构设计出了追求外观好看以外,还有注意设计的科学性和和合理性、体系化。对于高层建筑的设计并不是单一的,有剪力墙结构体系、筒体结构体系等等。另外,要想一个高层建筑达到一定的安全性,一定要将其整个结构设计系统化,既要考虑地震等带来的巨大载荷,也要考虑到水平方向的强风等,并且还有做好相关的预防措施。如果这些问题只是被单独拿出来解决,而忽视其他一连串的问题,就极容易给高层建筑埋下隐患,对突如其来的灾害不知所措。
二、完善高层建筑设计的对策探究
1、坚持可持续发展设计
首先,我们可以根据建筑所在气候区的特点,采取因地制宜的生态策略。如建筑的坐北朝南,南方地区漏空窗、天井的设置;如窑洞与竹楼,建筑依山就势,采用的吊脚楼、外悬挑结构等。
其次,可以利用可再生能源,如太阳能、风能,针对当地的气候条件,采用被动式能源策略。例如,特朗伯墙的使用,使该墙体成为集热器,通过气孔的开闭和可动绝热层的移动来实现室内温度的调节,实现冬暖夏凉。
再次,要充分利用现有资源或者重复利用废旧材料。如上海世博会各国场馆完全可以再利用,将其改造成旅馆或公寓,如果拆除往往会造成不必要的浪费;大量的建筑垃圾,如果在设计之初就将其纳入设计方案中,它们就可以被重复利用。利用建筑绿化,它可以降噪、降温、调节水分、净化空气等,可采用屋顶花园、墙面绿化、观景阳台等形式。
2、强化整体设计效果
2.1主体设计。在现代高层建筑的设计中,生态节能是新时代的背景下对建筑物的新要求,这要求设计者要对建筑本身的主体部分和裙房部分加强设计,在进行设计的时候,不仅要注重形式的多样性,还要满足人性化的要求。
2.2巧妙运用处理手法。高层建筑在设计的阶段中,塔楼设计变化空间较少,在设计过程中,对其底部会采用一些巧妙的手法进行处理,通常设计师会采用入口缩进和底层架空的手段进行设计,可有效丰富空间形式,满足人们的审美要求。
3、改进高层建筑中的安全设计
3.1防火问题。高层建筑物防火问题极为重要,建筑设计师们一定要严肃看待高层防火问题,保障居住人员的安全。首先,要合理规划防火分区,使楼道内的消防设施和紧急通道的分布科学、合理,考虑到楼房内所有住户的安全问题;其次,高层建筑物的布局要简单,保证安全通道的通畅,采光要好,紧急照明设备一定要随时保证其使用性,确保出现火灾时能够迅速疏通人员。
3.2消防电源与供电问题,要求高层家住的供电来源要有多种,以便出现突发事件时能够马上解决消防设备的供电问题;紧急照明问题,当高层建筑发生火灾时,要确保紧急照明装置的使用情况处于正常运行状态。
3.3消防电梯防烟问题。为了使火灾发生时,人员能够顺利进入相对无烟区且有利于通过消防电梯进行安全疏散,根据规范要求,消防电梯应设置前室,并宜靠外墙设置,这样更有利于利用直通室外的窗户进行自然排烟,这在一定程度又对消防电梯井进行了防护。
4、将高层设计与科技相结合
现代建筑设计的科技创新,一方面体现在设计作品的外形中,更体现在建筑技术中。例如弗兰克・盖里设计的毕尔巴鄂古根海姆美术馆,先运用电脑扫描将模型数据转化成施工图纸,再将图纸中的每一部分进行分解,甚至能分解为每一块需到工厂制作的铁合金外墙板,这在传统技术的时代是无法想像的。作为一名建筑设计师,就要时刻跟踪和了解当代建筑科技中出现的最新科技,并加以运用。
三、城市高层建筑设计应注意的几个要点
1、控制超高层建筑数量
超高层建筑往往以其象征性和标志性而存在,实际上这类建筑并不经济,一些已建成的超高层建筑投入使用后,收益并不乐观,可以说仅仅是体现城市形象,提高城市知名度,我们应该全面考虑利与弊,不应盲目设计兴建超高层建筑。
2、避免高层建筑密集
高层建筑的密集虽然对于城市办公等方便有利,却给城市空间带来很多压力,造成城市空间和城市交通的拥挤,甚至是一些始料不及的污染和危害,比如一些高层建筑玻璃幕墙的大面积使用造成光污染;还有就是形成高压风带和风口,这些会造成意想不到的后果。因此在设计中要对区域内的高层建筑密度进行限制,避免高层建筑的集中分布。
3、高层建筑与城市街道
高层建筑一般分布在城市中商业发达的地段,这些地段的街道本身交通荷载就较大,高层建筑将大大增加这些街道的交通压力,分布在这些街道两侧的高层建筑要尽量控制其层数和高度,同时在规划设计时要对这些街道进行扩展,加大其通行能力;或者在区域中组织立体交通,比如空中或地下的车行和人行;在人流量比较大的高层建筑的基地中应设置足够的疏散场地和出入口;应合理建筑的功能分区,组织各种出入口,使人流、货流、车流互不交叉。
在对高层建筑进行设计时应对周围建筑的场地范围认真考虑。部分临近街道的高层建筑尺度的确定,要考虑到街道上行人的舒适度,高层建筑因为主体尺度过大,为了减少对街道的压迫感,高层建筑应向后退,但如果退后尺度不当,高层建筑就变得好像与街道分离了,与其周围环境失去联系,再则高层建筑物之间的地面场地不但作为行车道路,还应该加入更多的街道生活,使环境更加丰富。
结束语
作为当代建筑设计师,要了解建筑设计的最新发展方向,结合实际情况,结合自己的设计风格,在实践中,不断摸索创新,最终在竞争日益激烈的建筑设计行业中脱颖而出。同时还能设计出既美观耐用、舒适、环保,又体现出现代科技水平、同时又具有个性风格的建筑作品来造福人类。
参考文献
[1]程昆.高层建筑住宅设计的优化分析[J].住宅科技,2013(07):132-135.
关键词:高层建筑 施工图设计 基本原则 方法 分析
中图分类号: TU97文献标识码: A 文章编号:
前言
高层建筑最早被称之为摩天大楼,后来,随着建筑理论与技术的发展,不同国家有划分出不同的标准,对高层建筑进行分类。我国《高层民用建筑设计防火规范》(05版)把高层建筑定义为:超过十层的住宅建筑和超过24m的公共建筑为高层建筑,100m以上的建筑,定义为超高层建筑。高层建筑的发展离不开钢铁技术的应用、垂直交通运输、建筑理论的更新,比如十九世纪九十年代,由芝加哥工程师提出的垂直剪力墙的结构概念,设计的芝加哥麦松尼斯大厦,为抵抗空中水平风荷载,在立面上采用斜风撑,创建了竖向衍架的结构体系。随着各种建筑结构设计理论的创新和发展,一方面节省了材料的使用,另一方面,催生了各种风格的高层建筑。
施工图设计分析
2.1体形的选择与设计要求
一般认为,低层与高层结合,塔式与板式相结合,在总体布局上,前后有致、有长有短的办法,不因当选用低层行列式的办法或单一的形式来组织高层建筑群体。高层建筑布局应采用高低结合、板塔结合、点群结合、低板高塔的方法,可以获得比较好的效果。
在高层建筑设计中,为了保证建筑的抗风性和抗震性,一般来讲,设计原则是平面对称,外形简单;平面形体方整,长宽接近,比如上海大名饭店总共十八,高度69m采用了L不对称平面设计,结构采用框架与剪力墙共同工作的结构体系。为提高建筑刚醒,必须把条形建筑的平面进深加大,将交通系统和辅助房间驾驭两条走道之间,靠走道外侧布置主要使用房间,可以加大房屋进深,对增大建筑物深度比较有利。
2.2结构要求
高层建筑与低层建筑的平面布局都有较大不同,在底层建筑设计中,结构受力系统主要为垂直载荷问题,而高层建筑除了考虑该因素外,还需要考虑水平侧力。随着高层书的增加,水平侧向荷载的影响比竖向荷载的影响增加的比较快。除此之外,层数越高,弯剪内力越大,因此随着层数的水平载荷的影响将迅速增加,,以至于在高层结构设计中起着控制作用。
2.3倾覆要求
每一种结构体系都有自己适应的建筑高度,同样,不同的建筑高度也应选择不同的结构体系。对于钢筋混凝土结构的高层建筑,比如,对于20层高得建筑,应采用框架设计方案,对于35层的,应采用剪力墙结构体系,对于65层应采用筒中筒式,70层建筑应采用群筒设计方案,对于90层建筑应当采用带有内部剪力墙的框架式筒体;钢结构建筑对于20层建筑应采用错列桁架的结构设计,对于60层的应采用带式桁架,对于80层应可采用框架式筒体,100层带有内柱的框架式筒体等。
2.4宽高比控制
经验表明:对于钢筋混凝土结构的高层建筑高宽比应控制小于1:3,对于刚度大的筒体或剪力墙体系,高宽比应控制在1:6.在高层建筑平面布置中采用复廊式建筑将更为有利。
2.5内部设计
高层建筑的体形基本就两种形式,即板式与塔式。板式为条形组合,而塔式多为集合对称式平面组合,在塔式建筑中,一般将垂直交通系统和附属用房集中在中心部位,将主要使用的空间设置在外圈,这样做有利于自然采光。对于像具有复合功能,综合空间的组织使用设计,以日本DIB-200大厦护色剂就探索处将随平方是组合改为垂直方向组织。该大厦包括办公、宾馆和住宅与一体,总体高度为8000m,地上200层,地下为7层,总共加注面积为15万平方米。该设计将大厦分解为12个直径为50m,50层高得主题单元,每个单元自身解决其结构交通问题,使得各个单元像搭积木一样在竖向上组合、拼接。
2.6垂直交通设计
高层竖向组合,垂直交通十分重要,电梯的设计,需要考虑使用方式、乘客人数、数量,以及所服务面积等问题,通常根据经验来确定初步设计,一般来讲,每4000~5000平方米就应设置一部电梯,在实际设计师应综合考虑到人口密度以及高峰时期顶替系统的运载能力等,确定其等待电梯的时间间隔,电梯速度和大小等。一半没人的占用面积为10到15平方米。
高层防火设计
高层建筑防火设计十分重要,建筑布局应当严格按照高层建筑的防火规范来设计。对于比较重要,要求比较高的高层建筑,还应当设计避难层,顶层还应设计飞机停机坪。
2.7标准层设计
电梯设计和配置,设备管道空间设计和服务性空间设计,电梯设计考虑因素包括人口密度、高峰期人流量、电梯速度等;设备管道空间设计包括强电管道空间设计、弱电管道空间设计、给排水管道空间设计、进气管道空间设计、排烟管道空间设计、空调风管设计以及回风管设计等,防火设置中还应包括消防管道以及空调废弃、新鲜空气管道等。对于公共服务空间设计中应包括卫生间、开水间、设备机械工作服务用房。
2.8详图设计
高层建筑施工图设计,必须高度重视消防和安全防护的设计标准和规范。比如门窗线图的设计,开启面积,窗扇位置和数量等,防烟楼梯间的前室与消防电梯间的前室可开启窗面积设计,开启扇距地高度等,都应严格按照规范进行设计。
2.9立面图与剖面图
在立面图的制作中,要详细标注墙体材质、色彩组成,需要按照图例形式进行表达,在立面的底层部位,要对地下窗井、风道以及装饰灯进行详略交代,将平面定位、尺度的把握上,应准确定位,进行结构专业配合设计。对比较有代表性的位置,应详尽表达等。
2.8标准层平面规模
标准层平面规模设计应符合建筑设计的经济性,关系着建筑面积的使用率。从有效利用率来分析,经验表明,核心区域与公共走道空间与该楼层地板面积之比控制在百分之二十五到百分之三十之间比较合适,并且随着这层数的增加,面积有效率也会下降。
结语
本文概述了高层建筑设计中施工图设计的基本原理和基本方法,对建筑共性问题和重点问题,进行了宏观上的把握,对于细节问题的处理,不进行细谈,只是涉及了高层防火和使用空间布局以及电梯设计问题,具体的参数、设计方案应具体分析,本文不再叙述。本文主要突出的是设计原则和设计基本落脚点,希望对今后高质量的高层建筑设计思路有所启示和帮助,并在施工图设计上有所体现。
参考文献
[1]张志刚. 民用建筑工程施工图设计中的常见问题浅析[J]. 科技情报开发与经济,2010,(26):169-171.
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[4]张铜生,包裕昆,包世华. 我国高层建筑设计计算的回顾及存在的问题[J]. 力学进展,1996,(02):214-229.
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【关键词】 高层建筑设计;自动报警;自动灭火
【中图分类号】 TU976.1 【文献标识码】 B 【文章编号】 1727-5123(2012)02-078-02
1 高低压供、配电系统的设计
1.1 为了保证供电可靠性,现代高层建筑至少应有两个独立电源,具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式,原则上是两路同时供电,互为备用。另外,还须装设应急备用柴油发电机组,要求在15秒钟内自动恢复供电,保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。国内高层建筑的供电电压,都采用10kV标准电压等级。
1.2 由用户电表箱向室内配电回路,应以照明、空调及其它电器用插座分三个回路为基本回路,除以上三个回路外,尚应根据地区条件和工程要求增设厨房电器具专用回路,以及卫生间电热水器专用回路。
2 电气照明设计
在电气照明设计,包括光源选择、照度计算、灯具造刑,灯具布置,眩光控制和调光控制和照明配电线路敷设等。照明设计与建筑装饰有着非常密切的关系,应该相互配合,在使用功能及艺术意境方而求得统。现代建筑物中,使用定时器,传感器,或光敏元件来实现照明自动控制功能是普遍的。选用各种建筑物自动化系统。来触发照明电路和接触器。
3 防雷与接地
在建筑物供配电设计中,防雷接地设计占有重要的地位,因为它们关系到配电系统的可靠性,安全性。20世纪90年代国家对电工的技术规范、标准作了大量修订,基本上全部等效或等同IEC标准。现代高层建筑的防雷设计,除采用避雷针和避雷带的传统做法外,近年还出现有消雷器和放射性避雷针,这两种防雷技术在工程上得到不少实际应用。
高层建筑物的防雷接地、电气设备的接地、屏蔽接地及防静电接地应采用个总的共用接地装置。共用接地装置优先采用大楼的钢筋混凝土内的钢筋、金属物件及管道等自然接地体。
4 电梯的设计
电梯机房一般设置在井道上面。普通电梯的梯井相连通或设开口相连同。电梯按使用功能分,普通电梯、消防电梯等许多种;按速度又分为低速梯、快速梯、高速梯和超高速梯等;按电流分则有交流和直流两大类。现代高层建筑的电梯,为了提高输送能力和缩短候梯时间,般都采用高速或超高速电梯,分组实行电脑群控。为提高运行的稳定性和舒适感,客梯都是选用直流电动机驱动。
电气控制设备山制造厂成套供应,电气控制设备的电源进线及控制和配电出线山安装单位配套。电气设计只需为下列用电设备提供电源、选配断路器和配电线路。
5 电脑系统
一般包括楼宇自控系统、综合布线与计算机网络系统、火灾报警与消防联动控制系统、安全防范系统、广播音响系统、汽车库管理系统、无线通讯系统、程控交换机系统、因特网接入系统、电视系统、视频点播系统、办公自动化系统、物业管理系统、计量三表系统、系统集成平台与各子系统的连接等十余个子系统。在有些高层建筑中还会遇到小区域无绳电话系统、无线对讲系统、酒店电视综合服务系统等。虽然具体到个项目子系统的多少会由于建筑性质、投资规模等因素的不同而有所增减,但总体上看,如此众多的子系统的多数的核心设备都布置在中央机房内。即使是常常独立设置的消防、电话、电视、广播等机房,现今与中央机房处布置已有现实。
电脑系统的地位十分重要,首先其设计方案应在技术上先进,在经济上合理。也就是说设计方案应注意具有以下方面:实用性 既要满足实用要求又要使用方便。综合性 兼顾各专业、各系统的需要。扩充性 将来增加设置不至于影响整体。
经济合理。指性能价格比好,开支小太高。但实际上般机房的预算投资较充裕,设计标准叫以高点,这样,工程形象可获保证。
电脑系统安全措施包括防非法侵入网络、防雷、接地、防火、防停电、防静电等内容,这些都是保证设备安全运行的必不可少的重要条件。
6 消防自动报警和自动灭火系统
按国标G B5011698《火灾自动报警系统设计规范》要求,建筑物作为火灾自动报警系统的保护对象,共分二级,即特级、级、二级。
按规定,我国的建筑高度为24米及以下的建筑物的消防系统设计按国标《建筑设计防火规范》执行,24~100米高的建筑物按《民用建筑设计防火规范》执行,地下工业或民用建筑按《人民防空工程设计防火规范》执行。国标是属于强制性技术规定,是约束业主、设计单位、施工单位和验收单位的共同标尺。超高层建筑尚无相应国标,在实际工作中只能参照有关国标及国际标准,按照当地消防主管部门意见,本着安全第一的精神,尽量仔细周详地完成设计工作。排烟阀。设于排烟风机的排烟管道上,多位于出户风日附近。排烟阀平时关闭。火灾之初打开,随之排烟风机联动启动排烟于户外,当火灾继续发展,烟气温度达到280℃时,排烟阀自动关闭,并在下次火灾前一直保持常闭状态,类似的还有防火排烟阀。
报警探测器安装、报警手段、自动灭火方面、手动灭火方面、通讯设备、挡烟垂壁的设置以及避难层的消防安排等。
防火阀。为了防止烟火沿风管蔓延而设置,因而一般在通风机房外侧装设。特殊情况下,通风风管(如空调管道)被允许进入或穿越电气设备间(如配电室、电话室、中控室,此时在电气设备间过墙处的风管上的墙内、墙外要各设一个防火阀,使设备间的烟火不能外传,也不允许外面的烟火进入设备间。
在平时防火阀处于常开状态,火灾初起时管中气温超过70度,管道上的防火阀叶片在电磁动力作用下翻转90度,阻断管道。灭火结束,防火阀重新恢复常开状态。
排烟阀。设计排烟风机的排烟管道上,多位于出户风口附近。排烟阀平时关闭。火灾之初打开,随之排烟风机联动启动排烟于户外,、当火灾继续发展,烟气温度达到280度时,排烟阀自动关闭(否则风助火势,有助燃副作用,并在下次火灾前直保持常闭状态,类似的还有防火排烟阀。
正压送风系统。火灾时人员不能进入电梯内,因为火灾发生后电梯迫降层未成而失电,使可能停留于火场中,梯中人员会为烟气室息。正压风机一般处于屋顶,与各层的电动风口联动。火灾初起时打开风口,启动正扭送风机,使楼梯间、电梯厅处于正扭状态。
火灾报警系统有效起作用有赖于喷淋系统的可靠工作。当室温升到预定值时,喷淋头的玻璃球会爆破喷洒,此为灭火直接有力的措施,为了监测该系统的止常工作,在喷淋系统设水流指示器、湿式报警阀、喷淋阀等探测器,以及时反映喷淋系统的工作状态于中控室。
参考文献
1 李先彬.电力系统自动化.华北电力学院,1981,(05):26
关键词:高层建筑;规划设计;施工技术
中图分类号:TU97文献标识码: A
引言
建筑行业的快速发展带动了我国城市化进程的步伐不断加快,合理的建筑规划设计与先进的施工技术促进着我国建筑事业的快速发展。在实际施工中,一定要加强对建筑设计和施工技术的重视,这样才可以避免发生延误工期、影响施工质量等情况,控制好建筑的整体质量。
一、高层建筑的建筑设计
1、高层建筑的结构设计
伴随着科技的发展,现在有的建筑已经达到80多层,在中外建筑行业上处于领先水平;随着新材料的不断发现和应用,也产生了新的结构形式,例如作为建筑业的基础物质的混凝土的质量在不断的提高,对建筑质量有较大的影响;外形更加复杂化,现在新建的很多高层建筑不像之前那样大多是很规则的外形,现在更多的是表达美的曲线外形或部队称的结构,这些都充分利用了会计发展的力量。
2、防雷击的问题
高层建筑防雷系统应该按照“综合治理,整体防御,突出重点,多重保护”的原则,充分利用高层建筑物的结构,做好防雷措施,进行防雷击问题上的治理。在高层建筑物的顶端以及其他容易受雷击的部位装设避雷针或者避雷带、避雷网。利用结构中的主钢筋作引下线,利用整个钢筋混凝土基础作接地装置。在建筑物周围用扁钢做避雷带。为了防止静电感应产生火花,建筑物内的金属物体和突出屋面的金属物均要接地。
3、高层建筑的抗震设计
首先,检测构造柱设计方位的正确性。构造柱应该设计在建筑物大厅内的四个角落处,同时外墙的转向位置也应该设置构造柱。在进行抗震设计的时候要检测构造柱是否已经安放在这些位置,并且检测其位置的正确性。与此同时,还要对山墙与纵墙的交汇处进行检测,并且看这些部位的砖墙承重有没有被其代替。其次,缺乏岩土工程勘察资料或者资料不全。如果施工之前还没有完备的勘察资料,则施工无法顺利进行。因为如果缺少这些勘察资料,就会没有坚实的设计理论依据。所以,在设计的时候要注重在方案审查并通过之后或者在对工程进行规划之时就开展建筑设计工作,做出建筑设计图。另外,在扩初设计审查合格之后也要直接设计建筑施工图。最后,抗震设防标准掌握不当。在高层建筑设计时要严格按照《建筑抗震设防分类标准》划分的设防等级,不能任意的提高或者降低设防等级,前者会造成工程投资超支,后者则会影响整栋建筑的安全性,不利于抗震。
4、高层建筑的节能设计
在对高层建筑的节能设计时,应当充分考虑到地区、方位、朝向、建筑布局、地形地势等客观因素,重视地热、风能、太阳能等清洁能源的应用。在对单体建筑进行设计时,要保证有充足的迎风面,冬季都有充足的日照,以满足采暖、通风与采光的要求;同时,在设计中,应结合居住区规划布置绿化和水体,以此进一步改善室内外的物理环境,减少热岛效应。此外,还应当重视节能材料、节能技术和节能工艺在高层建筑设计中的应用与推广。
5、高层建筑的环保设计
随着人们对环保的重视,高层建筑在设计时也要考虑对环保的体现,向建筑无污染、可循环的方向努力。这就要求设计者再设计时,要根据所在地区的气候、地质、人文等条件合理的进行设计工作;还要强调以人为本,注重建筑的整体设计,重视绿色科技的应用,因为绿色环保技术的应用可能会提高建筑的造价,但是对于长期使用来说会带来较大的效益。
三、高层建筑施工技术要点
1、基础施工技术
高层建筑的基础施工工作主要分为基坑支护、土石方的开挖以及混凝土的浇筑三部分,由于高层建筑上面十几层甚至是几十层的重量都是由基础承担着的,因此,基础施工的质量对于整栋高层建筑的施工质量是有着决定性的影响,在高层建筑施工的总成本和计划的工期中,基础施工的工期和成本也占着较大的比例。在《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》等文件中对基础埋置的深度也是有着明确的说明的,如果是桩基基础,那么其埋置的深度就应为整个建筑高度的1/15左右;而如果是天然的地基,那么其埋置的深度就应为整个建筑高度的1/12左右。深基础在满足了这样的埋置深度的要求,整个建筑才具备成为高层建筑的条件。在高层建筑施工过程中,常见的基础类型有桩基础、箱式基础、复合基础、筏板基础以及十字交叉条形基础等,施工时要特别注意混凝土的浇筑、支护工程的施工以及地下水位的防护等工作,避免基础出现滑移的情况,真正的保证基础的强度和稳定性。
2、钢筋施工技术
在高层建筑工程施工中,必然要进行一些钢筋施工,在应用钢筋施工技术的时候,一定要对以下三点予以注意:选材和材料进场、现场钢筋施工、钢筋加工工艺。在选择钢筋材料的时候,经常存在着一些质量低下的产品,充当优质产品的情况,进而导致钢筋的抗压强度根本无法达到施工要求,影响了施工质量。因此,在选材的时候,一定要予以高度重视,进行多家对比,选择质量优良,价格合理的产品,在保证施工质量的同时,也可以节省工程造价。除此之外,在钢筋施工的时候,其工序非常复杂,如果没有严格按照施工规范标准执行,必然会出现浪费施工材料的情况,还会在一定程度上,延误工程工期。因此,在进行钢筋施工的时候,一定要加强对施工工序的控制,保证每一道工序都可以符合相应的设计标准,进而确保施工的顺利进行。
3、滑升模板施工技术
滑升模板施工指的就是利用滑升模板系统开展的相关施工,主要包括模板系统、液压提升系统以及操作平台系统这三个部分。滑升模板施工示意图如图1所示。在进行实际施工的时候,一定要沿着建筑结构设置一个1.2米高的滑升模板,同时在结构内部进行分层的混凝土浇筑施工,利用液压提升系统,沿着支撑杆进行相应的滑升操作,达到指定高度为止,进而完成相关的施工操作。在高层建筑施工中采取此种施工技术,可以有效减少支撑材料与模板的使用量,同时还可以节省大量的劳动力,也就是说,可以节省一部分人工费用,降低了工程造价,通过此项施工技术的应用,有效提高了施工的效率。但是在应用此种施工技术的时候,也存在着一些不足,比如,钢材的使用量较大、一次性模板投入较多、确保连续施工等,这些情况也就提高了对施工组织设计的要求,在施工中可能会出现一些问题,因此,一定要加以注意,保证施工的顺利进行。
4、混凝土工程施工技术
长久以来,混凝土工程施工技术一直是困扰着高层建筑施工的重要问题,在高层建筑混凝土工程的施工过程中,主要暴露出了两大问题,分别为商品混凝土的强度问题和混凝土施工泵送过程的问题,这两个问题都是较为复杂的,因此在这里我们重点强调混凝土工程的施工工艺流程,无论是多层建筑还是高层建筑,其施工工艺流程都差不多,而高层建筑对于混凝土工程的施工规范要求更加严格,具体的施工工艺流程均为混凝土搅拌-混凝土运送-柱、梁、板、剪力墙、楼梯混凝土的浇筑和振捣-养护,高层建筑的要求标准与多层建筑的规范要求还是有一定的区别,也就是说规范的不同也就导致了技术等级的差异。
结束语
要想使高层建筑给人们的生活带来方便和较好的审美体验,就必须科学合理的进行设计和规划工作。高层建筑在希望发达国家发展较早,但是随着我国经济和社会的发展,其在我国的发展也较快,只要相关设计者能够做好高层建筑的设计规划工作,那么我国的高层建筑行业一定会取得长足的进步。
参考文献
【关键词】超高层建筑;设计;节能
2005年,“公共建筑节能设计标准”颁布,设计师们开始注意到建筑节能问题。但几年改善下来,超高层建筑的节能工作仍旧存在着许多不足,一些设计上的障碍还没有得到行之有效的解决。
一、我国超高层建筑的节能现状
(1)耗能大。据调查,当今建筑耗能的平均能耗量几乎占到了人类总耗能的一半以上,高层建筑,尤其是超高层建筑的能耗普遍为一般建筑的6~8倍。就我国而言,不少高层建筑都处于低效率、高耗能状态。(2)标准的局限性。就目前而言,许多地区并没有出台针对超高层公共建筑的节能标准,设计师们在设计时没有一个数据参数去比照,所以在设计上实施节能有一定难度。在现有的建筑节能设计标准中,像通风、遮阳等标准就显然不适应于超高层建筑。另外,能耗模拟软件的设计尚未完善,限制了建筑物在整体建模上的能耗模拟评价方法,超高层建筑更是远远超出了软件的所能计算的范围。因此,超高层建筑的节能工作在技术层面就不达标。
二、利用自然条件的节能设计
(1)自然通风。第一,建筑布局设计。超高层建筑多为单体建筑,因此这里主要研究单体建筑的通风设计。在设计上,单朝向、进深大与没有南北贯穿的结构难以达到穿堂风效果,可以在设计上注意这一点,进行局部调整。值得注意的是,过大的风速会影响高楼层窗户的开启与冬季的保温,因此在门窗设计上应注意可调节性。第二,形成竖井空间。中庭空间在过高时容易产生强烈絮流,形成过大热压。在设计上要尤其注意这一点,不要因为美观影响了居民的正常生活。第三,玻璃幕墙围护。高层建筑面临着过高的热压与风压问题,而双层玻璃的出现有效缓解了这一难题。玻璃层间间距在白天能够起到蓄热作用,开启内层能够实现层间的自然通风。这种设计能够使自然通风率达到70%,有效节能。(2)天然采光。据研究,自然光照在白天完全能够满足人们日常生活工作的需要,且产生的热量要远远小于人工照明,可以减少室内热环境的调节造成的能源消耗。因此,在超高层建筑的采光设计上,可以拓宽阳台或是加宽落地窗,让阳光进入室内,以减少白天照明能耗。
三、建筑结构的节能设计
(1)朝向设计。据研究,地球每年能够从太阳那接收60亿亿千瓦的能量,太阳能若是能够得到有效利用,可以节省许多人工能耗。在相对寒冷的城市,高层规划上若是注意朝向问题能够节约很大一部分供暖消耗。在冬至左右,太阳由于高度角的变化,房间所能接收到的热量也有所变化。因此在朝向设计上,应先调查太阳的高度角,做出合理的日照影像图,以此确定在冬季建筑得到日照的有效时间;同时在能够满足采光需求的前提下,可以尽量拓宽南向开窗面积、减少东北向面积,这样可以在获得更多日照辐射的同时避免室内热量过分流失。(2)高度设计。建筑高度的变化会影响到一些相关参数的变化,从而引起能耗的变动,当建筑高度超过百米,其受到的所有气象参数都会发生明显改变。建筑物若是设计的过高会影响居民的正常生活,导致供暖需求加大,从而加大了能量消耗。在建筑高度设计上,设计师们最好能够根据详细的、具体的参数来研究高度规划,找出一个最优值,将建筑高度控制在最优值之内。
四、建筑材料的节能设计
(1)高性能钢的利用。高性能钢主要有高张力钢、低屈服点钢、TMCP钢与SN钢。随着我国80年代末超高层建筑的发展,建筑材料上对钢材的性能要求也越来越高。通常表现在以下两个方面:一是钢材的强度、硬度以及窄屈服幅度的耐久性;二是钢材的可焊性,在精度深加工时的性能。于是高性能的钢材应运而生,有效保障了建筑的安全稳固性,节约建造材料与能源。(2)新RC结构。新RC结构指的是钢筋混凝土的改良。混凝土的强度能够达到78.4mpa,远远超出传统混凝土强度。这两种新材料在超高层建筑的施工中占有重要地位,在设计时,可以利用其耐久、稳固的特性修改其他建筑部位参数,减少建筑材料的使用以达到节能要求。
超高层建筑的标志性强,是未来建筑的发展趋势。抓好超高层建筑的节能设计能够有效带动建筑业的发展,促进社会高层建筑节能技术的进步。
参 考 文 献
[1]孙秀荣,金建勇.浅谈高层与超高层建筑的节能设计[J].中国城市经济.2010(12)