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中圖分類號:[TU208.3] 文獻標識碼:A 文章編號:
一.前言
隨著國民經濟與科學技術的飛速發展,人們的生活水平得到顯著的提高,相應的,對于生活質量的要求也越來越嚴格。房屋建筑是人們生活中必不可少的,其施工質量的好壞直接影響著人們的生命健康與財產安全。剪力墻體系結構是建筑施工的重要組成部分,其設計的好壞,很大程度上影響著整個建筑施工的質量,決定著建筑施工投資成功與否。當前,人們不斷追求新穎與潮流,為林立的建筑物帶來了嶄新的面貌,但對于設計人員來說,提出了更高的要求。本文主要對高層建筑的剪力墻體系結構設計進行探討。
二.剪力墻的設計特點、分類及類型分析
1.剪力墻能較好的抵抗水平荷載。《建筑抗震設計規范》將其稱為抗震墻。剪力墻能有效抵抗水平荷載,具有以下主要特點:首先,抗側剛度大,側移小;其次,室內墻面平整;再次,結構自重大,吸收地震能量大;最后,施工較麻煩,造價較高。
2.剪力墻根據是否開洞和開洞大小,可以分為如下四類:
(一)實體墻:不開洞或開洞面積不大于15%的墻。受力特點:如一個整體的懸臂墻。在整個高度上,彎矩圖既不突變,也無反彎點,變形以彎曲型為主。
(二)整體小開口剪力墻:開洞面積大于15%但仍較小的墻。受力特點:彎矩圖在連梁處突變,在整個墻肢高度上沒有或僅僅在個別樓層才發生反彎點。
(三)雙肢或多肢剪力墻:開洞比較大或洞口成列布置的墻。受力特點與整體小開口墻相似。
(四)壁式框架:洞口尺寸大,連梁線剛度與墻肢線剛度相近的墻。受力特點:彎矩圖在樓層處發生突變,而且在大多數樓層中都出現反彎點。
3.剪力墻結構類型
剪力墻為多高層結構的主要抗側力構件,承受水平荷載作用和承受豎向荷載作用。從幾何方面講,剪力墻分為開洞剪力墻和不開洞剪力墻兩種類型。通用墻元用于模擬高層結構中剪力墻的,對尺寸較大剪力墻或帶洞口剪力墻,按照子結構基本思想,由程序對其進行細分,形成小殼元,然后計算小殼元的剛度矩陣并疊加,最后用靜力凝聚原理將內部自由度消去,將其剛度凝聚到邊界節點上,從而保證墻元的精度和有限的出口自由度。
三.高層建筑物的受力特點與支撐件
對于高層建筑而言,越高所承受的豎直壓力就越大,水平風荷影響也越大,所承受的外力主要就是水平和垂直方向。對于比較低的建筑來說,高度較低,地基面積較大,相對而言所受的風荷及地震影響就很小,在高層建筑上,水平荷載產生的傾覆力會很大,設計人員主要考慮的問題是水平荷載,軸向變形及結構延性等方面。
1.水平載荷
建筑物的高度達到一定數值后,它們在豎直方向上承載的荷載變化量并不大,所承受的風荷載以及地震作用的水平荷載會呈現一定的規律性,建筑物的結構特性不同,風荷載及地震水平荷載則會隨之發生較大變化。
2.軸向變形
建筑物越高,豎向荷載越大,豎向荷載越大,連接柱中的軸向變形就會越大,相應的,連續梁的彎矩所受影響就會越大,預制構件的下料長度也會受影響而有所改變,由此可見,在施工時必須計算出軸向變形值,并及時調整下料長度。
3.結構側移
高層建筑的結構設計關鍵之一是結構側移的控制,樓房越高,水平荷載下結構的側移就會越大,對于樓房的穩定性威脅也就越大,因此,高層建筑物的結構側移一定要嚴格控制,以確保樓房的穩定性。
4.結構延性
相對于低層建筑而言,高層建筑的結構柔和性較好,在地震侵襲發生較大震動時,會產生較大的變形。建筑物在塑性變形階段中對變形能力的要求相對較高,要想保證結構延性,必須在建筑設計中采取一定的措施。
四.剪力墻結構體系設計的基本原則
剪力墻結構在建筑中主要承擔豎直方向重力與水平方向荷載,剪力墻結構的設計既要安全合理,又要考慮經濟問題。設計過程中,各種位移限制值都要滿足,結構構件中抗側力構件的作用也要充分考慮到。設計時,剪力墻的數量也要滿足位移限制值相關規范的要求,數量應該盡量少,但又不能影響基本振犁的要求。建筑中剪力墻結構所承受的傾覆力矩應不小于總數的一半。
1.調整樓層最小剪力系數方面的原則
設計中剪力墻結構的布置要盡量減小,大開間的剪力墻結構布置是最好的設計方案,側向剛度結構可以達到較為理想的狀態。樓層間的剪力系數盡量小,但不能超出規范的極限范圍,短肢剪力墻承受的地震傾覆力矩于整體總底部承受的地震傾覆力比要小于或等于 1:4,這樣既可以減輕結構自重,同時降低了地震帶來的危害又可以節約用費。
2.調整樓層間最大位移與層高之比方面的原則
規范規定的最大的樓層間的位移在計算的時候,如果樓層地區地震比較頻繁,所用的標準值產生的樓層計算可以保留在結構的整體彎曲變形,應該計入扭轉變形在以彎曲變形為主的高層建筑中。高層建筑重點考慮的方面就是樓層間的扭轉和剪力變形。結構的剪切變形由豎向構建的數量決定著,在建設施工中,有足夠多數量的構件還是遠遠不夠的,更要考慮構建的布局是否合理,如果不合理,就會產生過大的扭轉變形,樓層間的位移就達不到要求。因此,對于高層建筑而言,不能只是以樓層間的位移來確定豎向構件的剛度,而應該盡量減小扭轉變形。
3.調整剪力墻結構連續超限方面的原則
剪力墻結構的連續跨高比太小會導致彎矩出現及剪力過大,超過規范限度,跨高比一般大于或等于 2.5。規范規定,在跨高比小于 5 的時候,連續梁不能夠拆減。跨高比的正確選擇,可以很好地避免彎矩及剪力過量,可保持在規定范圍內。在結構設計時,如果可以有效合理的用上這些,可以大大降低工程成本。
剪力墻結構不只應該符合相關規定,在設計時要考慮多方面的因素,建筑物的平面、立面應盡量均勻,剪力墻結構應盡量遠離房屋中心,以保證房屋整體的抗扭。
五.剪力墻結構體系設計
剪力墻的剛度較大,整體性較好,容易達到承受的荷載要求。設計師主要考慮以下幾個方面:
1.剪力墻界面的厚度要求
剪力墻厚度盡量小的優點主要是保證剪力墻平面的剛度及其穩定性。當剪力墻相較于墻體平面外面時,相交處可以作為剪力墻的支撐,對于平面外的剛度與未穩定性有很好的保證。剪力墻最小厚度確認時,計算依據主要是建筑物層高及無支長度中的較小值。進行抗震設計時,底部加強區根據地震的具體大小情況來設計,地震越大,底部加強區所占層高或者無支長度總面積比較越大,且面積一般不小于160mm。非抗震設計時,底部加強區一般不會大于層高或無支長度的百分之 25%。
2.剪力強結構中混凝土強度等級要求
剪力墻中混凝土要求相對較高,等級最少要為 C20,如果剪力墻結構中帶有筒體與短肢,那么其中的混凝土強度最少要為 C25。
3.剪力墻結構在進行抗震設計時,構造邊緣的構件在剪力墻墻肢中是必不可少的。在非抗震設計中,其墻端部位的構件配置及鋼筋配置都要符合相關的規定要求。
4.剪力墻結構設計中要考慮豎向分布時鋼筋配筋率的最小值,主要作用就是保證混凝土墻體在受到彎力較大時出現裂縫時不至于立刻達到抗彎承載力的極限,還可以防止斜裂縫出現后發生脆性剪拉破壞。
5.剪力墻結構開洞構造設計。若是剪力墻結構中開洞較小,其影響較小在計算時可不必考慮在內。為了保證剪力墻結構截面的承載力,要在鋼筋切斷集中處將洞口補足,并且鋼筋直徑最小要達到 12mm。具體施工要根據實際情況,邊緣構件的設置根據實際情況。
6.高層建筑剪力墻結構體系受到的豎直方向荷載比較大,豎直荷載包括建筑整體的自身重量及樓面荷載產生的影響。由于荷載的存在,豎直方向會產生軸力,是連續梁內出現彎矩。計算時依據的是其受力面積。若是水平荷載,其計算就要按平面考慮了。剪力墻結構計算工作比較復雜且工作量較大,在建筑施工時,要針對不同的剪力墻結構的受力特點進行計算。剪力墻結構體系是一種抗剪性能較好的結構,設計時要考慮建筑施工的具體情況,設計時應盡量避免豎向剛度突變,確保其剛度
六.結束語
近年來,我國設計人員正在朝著剪力墻結構體系設計深度方向努力。但是相對與國外設計技術來說,我們還存在著很多方面的不足之處,還有很多需要改進的地方,上升空間也比較大。因此,我們需要投入更多的精力與時間做好剪力墻結構的設計工作。
參考文獻:
[1]劉劍 高層建筑剪力墻結構優化設計探討技術與市場2011-05-15期刊
關鍵詞酒店建筑;用能特性;能耗;節能措施;
中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A 文章編號:
引言
自20世紀80年代以來,美國和歐洲的學者對歐美各地的的各種公共建筑(有酒店、學校、醫院、辦公樓等)進行了較為詳細的空調能耗調查和分析,為節能研究積累了十分豐富的資料。在國內,公共建筑空調系統的能耗研究工作起步較晚,從事這方面研究的力量比較單一,且最初的測量多是為了滿足空調系統中某一具體的研究,如新風冷熱負荷能耗、熱回收節能效益、水泵或風機的能耗等,而相對于整個建筑空調系統的能耗的研究,數據比較貧乏。90年代以來,部分高校開始進行了這方面的研究,測量和分析典型的公共建筑的空調系統的能耗,為建筑物的節能運行管理和今后的改造提出了建議。
一、酒店建筑用能特性的概述
目前中國每年竣工建筑面積中公共建筑的約4億m2,在公共建筑中尤以高級旅館飯店、辦公建筑以及大中型商場等幾類建筑為主。和住宅相比,大型公共建筑在建筑的標準、功能及設置全年空調采暖系統等方面有許多共性,更便于統一管理,在這些大型公共建筑中,空調系統的能耗非常大,通常大型公共建筑50%以上的電能用于空調系統,因此這類建筑的節能更應該引起社會各方的關注。以酒店建筑為例,隨著市場經濟的發展,酒店業已經成為耗能大的行業之一。一般情況,一個10000m2建筑面積的酒店每年需要耗能1000t標煤,其中空調和照明用電約占總能耗的70%左右。水、電、煤(油)等能耗總費用約占酒店全年營業總收人的10%左右,在酒店的成本開支中列第2位。因此,空調節能是酒店建筑節能的重要環節。
酒店是公共建筑中的重要組成部分,而且這些酒店建筑規模大,功能復雜,已經成為耗能大戶。遺憾的是,對于此類大型公共建筑能耗的系列數據采集工作在很多地區尚未開展,由于中國幅員遼闊,從西到東,從北到南,氣候條件差異很大,經濟文化發展水平也不平衡。因此只有對各個典型地區的各類典型建筑的能耗結構進行具體調查和分析,才能使優化設計和運行管理、節能改造以及設備更新等工作有據可查,經濟效益才能充分顯示。與其他公共建筑相比,酒店建筑是公共建筑中較特殊的一類建筑,這些特殊性包括:不同功能的設備運行時間不同;不同酒店的餐廳數、洗衣房、商務中心房間等數量不同;一年中客房入住率是不斷變化的;不同的客人對室內環境參數的要求不同等。因此這必然會導致酒店建筑能耗特點的復雜性和特殊性。如果將酒店建筑的能耗特點了解清楚之后,針對其他公共建筑的能耗特點分析就有理可循了。
二、酒店建筑能耗分析
在某城市酒店中,主要消耗能源類型為電、天然氣、油,其中電占據了主導地位,主要用于酒店的暖通空調設備(HVAC)運行、照明、動力設備以及其他電器設備等;天然氣主要用于餐廳、熱水供應以及冬季供暖;而油只有冬季供暖采用燃油鍋爐的一些酒店使用。
2.1酒店建筑使用能耗比例
為了分析使用能源類型的結構,對酒店用電量、天然氣消耗量和其他燃料消耗量的情況進行了統計分析,最終計算得到該城市酒店不同類型能源消耗平均比例如圖1。
圖1某城市酒店建筑能源消耗類型分布圖
2.2酒店建筑終端能耗結構
對于酒店類建筑,需要用電的設備、系統較多,對于其電耗的組成必須了解清楚才能分析其節能潛力點。下面以4星級的某酒店為例來分析酒店各部分用電的比例。由于此酒店并沒有對每個用電系統都有計量裝置,因此在必要的地方,我們只能根據設備的額定功率和經驗使用時間來估算其耗電量,最終得到的電耗百分比見圖2。在圖2中,有計量的是給排水泵用電量,電梯用電量,照明和辦公設備等其他電器一起的用電量以及總用電量這4項。空調用電量是用總用電量減去其他3部分得到的,而照明和辦公設備等電器各自的用電量是根據設備負荷和經驗使用時間估算得到的。在此酒店中空調系統用電最多,接近總電耗的一半,其次為照明和辦公設備等電器用電,這3部分用電占據了酒店電耗的90%多;酒店中僅有電梯而無扶梯,所以動力系統耗電較少,只占總用電量的3%左右。給排水泵耗電主要是給高區供水以及提供衛生熱水所耗電,用電量也少。
圖2某酒店電耗終端結構
圖3為某酒店空調系統電耗比例圖。在空調系統耗電中,由于三峽庫區城市供冷季節長,所以制冷機耗電占了很大部分,達到了46%;而且由于此酒店采用單機 雙泵 雙塔的運行模式,因此水泵電耗相對較大。冷水泵、冷卻水泵、供暖水泵三部分合計電耗達29%,而冷卻塔耗電相對來說較小,僅占1%左右。
圖3某酒店空調系統電耗比例圖
2.3電耗指標
圖4為14家酒店的折算總電耗指標和電耗指標,所謂折算總電耗指標意指酒店單位面積的油、氣等燃料消耗量和用電量的總能耗,其中油、氣燃料消耗量按一次能源換算標準換算成耗電量。
圖4酒店折算總電耗指標和電耗指標分布圖
三、酒店建筑節能措施探討
對于酒店類建筑來說,其消耗的能源中50%左右為空調系統所消耗。在這調研的14家酒店中,即使在夏季最熱的時候,也沒有一個酒店需要將機組全部開滿,均存在設計冷量過大的問題。因此,酒店建筑的節能措施應從空調系統節能方面進行考慮,且探討的節能措施要能很好地解決空調系統的大流量小溫差現象。
3.1節能技術在城市公共建筑空調系統的應用狀況
該城市近幾年經濟高速增長,造成大量公共建筑涌現,新建公共建筑中基本上都安裝了集中空調系統。由于空調系統能耗占據公共建筑能耗絕大部分,因此空調系統能耗直接決定著公共建筑能耗水平。在對該城市公共建筑能耗調研的同時,重慶大學著重調研了這些公共建筑空調系統采用節能技術及其管理水平狀況,調研結果如表1所示。從表1對該城市酒店建筑的調研結果表明,建筑室內溫度控制基本上還是采用手動控制的方法;對新風進行調節的很少;僅有2/3的經常對新風過濾網進行清洗;雖然有些酒店建筑采用變風量系統,但是建筑設計時是變風量空調系統,使用2~3年后便取消了變風量系統的運行方式,相應的自動控制設備也拆除了,這使得變風量系統的優點沒有發揮出來,變風量空調系統附加的投資也難以得到回報,同時也影響了變風量空調系統的應用前景;僅有一座建筑采用變水量系統和一座建筑采用熱回收,少數公共建筑雖然也安裝了熱回收裝置,但是由于長期得不到保養,因此不能很好起到應有的節能作用,甚至出了故障,例如管道堵塞,不是及時疏通,而是棄之不用;空調系統除主機外沒有自動控制系統。以上說明,該城市公共建筑空調系的節能技術還遠遠跟不上國家的節能要求。
表1 某城市典型城市32座公共建筑用能設備的技術、管理水平
3.2酒店建筑空調系統節能措施與節能潛力分析
3.2.1冷熱源
該城市的大多數酒店建筑采用的都是電制冷的水冷冷水機組+鍋爐的冷熱源組合,只有很少的建筑采用了直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組和風冷熱泵冷熱水機組。而在具有很大應用潛力的冷熱源節能技術如:冷熱電聯產,水源熱泵,地源熱泵等在實際應用中很少。同時,應該引起設計人員注意的是應盡量精確計算冷、熱負荷,合理選配冷熱源臺數和容量大小,避免裝機容量偏大或偏小,減少機組在部分負荷運行的時間。
3.2.2水系統
水系統節能的主要措施就是防止“小溫差、大流量”現象的發生,但在過渡季節和低負荷階段要解決這個問題卻存在一定的困難,可行的方法一是合理搭配冷水機組和冷水泵,如一大一小的冷水機組搭配,可以在最熱時同時開啟兩臺機組,一般的夏季氣候下開啟一臺冷量大的冷水機組,低負荷情況下開啟冷量小的冷水機組;其次,采用變流量系統,目前二次泵變流量系統節能的結論得到了普遍認可,但一次泵變流量系統由于對制冷機性能有影響,需要在使用前進行論證。而且特別注意的是采取一次泵變流量系統時,不宜對冷卻水泵也采取變頻措施。
3.2.3其他
除此之外,要注意在水系統安裝、維護中避免蒸發器不加保溫層、不安裝必要的儀表、跑冒滴漏等情況的出現。同時提高空調系統自控水平,避免室內冷熱不均情況的發生。
結束語
總而言之,公共建筑節能已經在全國范圍內受到了重視, 酒店作為耗能大戶, 更應重視節能。節能應從多方面入手, 包括運行管理、行為節能和設備節能等。
參考文獻
[1]王洪衛.重慶市公共建筑空調系統能耗現狀及節能技術研究[D].重慶:重慶大學,2006.
[2]中國氣象局氣象信息中心氣象資料室,清華大學建筑技術研究中心.中國建筑熱環境分析專用氣象數 據集[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.
混凝土結構的加固分為直接加固與間接加固兩類"設計時可棍據實際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術。直接加固的一般方法有:
(1)加大截面加固法。該法施工工藝簡單、適應性強。并具有成熟的設計和施工經驗;適用于梁、板、柱"墻和一般構造物的混凝土的加固;但現場施工的濕作業時間長,對生產和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
(2)置換混凝土加固法。該法的優點與加大截面法相近,且加固后不影響建筑物的凈空。但同樣存在施工的濕作業時間長的缺點;適用于受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構件的加固。
(3)有粘結外包型鋼加固法。該法也稱濕式外包鋼加固法,受力可靠、施工簡便、現場工作量較小,但用鋼量較大,且不宜在無防護的情況下用于6叨記以上高溫場所;適用于使用上不允許顯著增大原構件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結構加固。
(4)粘貼鋼板加固法。該法施工快速。硯場無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業。對生產和生活影響小。且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響。但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水乎;適用于承受靜力作用且處于正常濕度環境申的受彎或受拉構件的加固。
(5)粘貼纖維增強塑料加固法。除具有粘貼鋼板相似的優點外,還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點,但需要專門的防火處理,適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。
間接加固的一般方法有:
(1)預應力加固法。該法能降低被加固構件的應力水平,不僅使加固效果好,而且還能較大幅度地提高結構整體承載力。但加固后對原結構外觀有一定影響。
(2)增加艾承加固法。該法簡單可靠,但易損害建筑物的原貌和使用功能,并可能減小使用空間;適用于具體條件許可的混凝土結構加固。
1)托換技術。系托梁,或柿架,以下剮 拆柱械墻,以下同)、托梁接柱和托梁換柱等技術的概稱;屬于一種綜合性技術,由相關結構加固、上部結構頂升與復位以及廢棄構件拆除等技術組成;適用于已有建筑物的加固改造。
2)植筋技術。系一項對混凝土結構較簡捷、有效的連接與錨固技術;可植入普通鋼筋,也可植人螺栓式錨筋;已廣泛應用于己有建筑物的加固改造工程。
3)裂縫修補技術。根據混凝土裂縫的起因、性狀和大小,采用不同封護方法進行修補,使結構因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復的一種專門技術;適用于已有建筑物中各類裂縫的處理,但對受力性裂縫,除修補外,尚應采用相應的加固措施。
4)碳化混凝土修復技術(還不成熟)。系指通過恢復混凝土的堿性(鈍化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的鋼筋腐蝕得到遏制的技術。
5)混凝土表面處理技術。系指采用化學方法、機械方法、噴砂方法、真空吸塵方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油跡、殘渣以及其它附著物的專門技術。
6)混凝土表層密封技術。系指采用柔性密封劑充填、聚合物灌漿。涂膜等方法對混凝土進行防水、防潮和防裂處理的技術。
7)其它技術。如結構、構件移位技術、調整結構自振頻率技術等。
2.砌體結構加固方法
砌體結構的加固分為直接加固與間接加固兩類,設計時,可根據實際條件和使用要求選擇適宜的方法。適用于砌體結構的直接加固方法一般為:
(1)鋼筋混凝土外加層加固法。該法屬于復合截面加固法的一種。其優點是施工工藝簡單、適應性強,砌體加固后承載力有較大提高,并具有成熟的設計和施工經驗;適用于柱、帶壁墻的加固;其缺點是現場施工的濕作業時間長,對生產和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
(2)鋼筋水泥砂漿外加層加固法。該法屬于復合截面加固法的一種。其優點與鋼筋混凝土外加層加固法相近,但提高承載力不如前者;適用于砌體墻的加固,有時也用于鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻時兩側穿墻箍筋的封閉。
(3)增設扶壁桂加固法。該法屬于加大截面加固法的一種。其優點亦與鋼筋溫凝土外加層加固法相近,但承載力提高有限,且較難滿足抗震要求,一般僅在非地震區應用。
適用于砌體結構的間接加固方法一般為:
(1)無粘結外包型鋼加固法。孩法屬于傳統加固方法,其優點是施工簡便、現場工作量和濕作業少,受力較為可靠;適用于不允許增大原構件截面尺寸,卻又要求大幅度提高截面承載力的砌體柱的加固:其缺點為加固費用較高。并需采用類似鋼結構的防護措施。
(2)預應力撐桿加固法。該法能較大幅度地提高砌體柱的承載能力,且加固效果可靠;適用于加固處理高應力、高應變狀態的砌體結構的加固;其缺點是不能用于溫度在600記以上的環境申。
3.鋼結構加固方法
鋼結構加固的主要方法有:減輕荷載、改變結構計算圖形。加大原結構構件截面和連接強度。阻止裂紋擴展等。當有成熟經驗時"亦可采用其它加固方法。
(1)改變結構計算圖形。改變結構計算圖形的加固方法是指采用改變荷載分布狀況。傳力途徑。節點性質和邊界條件。增設附加桿件和支撐。施加預應力、考慮空間協同工作等措施對結構進行加固的方法架為撐桿式結構。
(2)加大構件截面的加固。采用加大截面加固鋼構件時,所選截面形式應有利于加固技術要求并考慮已有缺陷和損傷的狀況。
(3)連接的加固與加固件的連接。鋼結構連接方法,即焊縫、鉚釘、普通螺栓相高強度螺栓連接方法的選擇,應根據結構需要加固的原因、目的、受力狀況、構造及施工條件。并考慮結構原有的連接方法確定。
關鍵詞: 工業生產 工業建筑 新思路
一 工業建筑的創作誤區
從某地某大型廠區(工藝要求較高)的投標方案可以看出,建筑師為了使廠房的外部形象得到改善,不顧工業建筑內部的使用要求而直接借鑒民用建筑的手法,將民用建筑立面處理的許多手法搬用到工業建筑的設計中主廠房外掛了花崗石和鋁板,高達 2 m 的女兒墻將屋面鋼屋架所形成的折線完全隱藏了起來,局部造型的處理與其內部的使用更是毫無關系,特意做出的一個玻璃幕墻的三角形轉角,不但使用很不方便,也給工藝專業的管道布置帶來了很大的困難。在煙囪的處理上,更是“花招迭出”,先做了四根 70 m 高的鋼煙囪,在其外面又用弧形的鋼筋混凝土將其包裹了起來形成了一個“獨特”的造型,其原因就是“使廠房看起來不像一個廠房,煙囪看起來不像一個煙囪”。工業建筑其特殊的工業生產要求,注定了它不可能具有民用建筑那樣的外貌,否則就只能是扭曲其個性,也有悖于其正常的生產運轉。在工業建筑方案設計中大量應用干掛石材和玻璃幕墻等,就認為是對建筑造型的重視,工業建筑也就會相應地有了新時代的面貌,這實在是一種誤解。忽視了工業建筑與民用建筑不同的功能使用、材料使用和構造處理,片面地追求奇形怪狀,一味地迎合建設單位,這可能是一條“快速建筑設計”和得到設計任務的“捷徑”,但其后果卻是不容忽視的。這種過于追求表面的光鮮,忽略使用要求所導致的結果是: 首先,這類方案在參與投標時,由于建設單位的不懂行,可能容易中標。但是,一旦深入到技術設計階段,工業建筑的一些特殊技術要求使得其從民用建筑中借鑒來的設計手法很容易成為“無源之水,無本之木”。這給下一步從事初步設計和施工圖設計的建筑師造成了很大的困難,變成了為形式而形式的“創作”,與現代建筑所倡導的“實用、經濟、美觀”的原則背道而馳。其次,在施工圖的設計和制作中,工藝制造流程的特殊要求與建筑外部造型之間不可調和的矛盾使其“打架”現象時有發生。建筑師若“屈從于”外部造型的特殊要求,就可能造成在生產使用中出現無法解決的問題。若滿足工藝使用的要求,則因其最終造型與方案設計差別太大,而對建設單位無法交待,這樣做最終也會失去市場。最后,由于造價等條件的限制,在實際工程中,這種表面的光鮮效果往往堅持不到最后就被換掉,因為當建設單位發現要滿足立面效果需投入大量資金時,往往會降低裝修標準去滿足基本的生產要求。因此,工業建筑設計的方法,從學術研究的角度看,它與民用建筑的交叉點決不應該在外表的光鮮和新奇上,關注建筑基地與總平面、地形的關系,重視使用功能,關心自身的建造邏輯與使用材料的搭接,進行構造節點的精美設計,這 應是所有建筑的“內核”,也應該是建筑設計的出發點,是建筑師走出工業建筑設計“誤區”的出路所在。
二 理論的引入
張永和在《向工業建筑學習》[1]中指出: “在中國,工業建筑由于沒有受到過多的審美及意識形態的干擾,反而比民用建筑更接近于建筑的本質”。工業建筑由于本身專業條件的“苛刻”要求和對建筑藝術問題的“遲鈍”反應,將建筑師推到了必須直接面對建筑本質的位置,這也許更有利于我們對建筑本質問題的進一步認識。而工業建筑在思考和解決建筑的基本問題上更加樸實和實際,工業建筑的美也應由此而產生。近些年來,“建構( Tectonic) ”理論的引入對思考和解決建筑師們在如何忠實體現結構邏輯和清晰表達建造邏輯上提供了理論指導。肯尼斯?弗蘭姆普頓[2]將“建構”稱為“詩意的建造”,認為建筑是對基本重力關系、材料連接和構造方式詩意的表現。“建筑具有本質上的建構性,所以,它的一部分內在表現力與它的具體結構形式是分不開的”。“細節決不應該成為建筑作品隨隨便便得以實現的無關緊要的技術手段”。“建構”理論對建造過程本身的關注和對結構邏輯材料邏輯、構造邏輯和設備邏輯的尊重,促使我們對中國現代建筑進行全新的思考,改變大量形式主義的創作道路,將我們再一次拉回到建筑起源時所思考的問題上,對當代中國的工業建筑設計,有著綱領性的意義。我們身邊的許多建筑新奇和夸張的形式比比皆是,建筑不再關心 構成 自 身 的 基 本 東 西: 材料、結構、構造和空間,他們表達和象征著自身以外的主 題: 權 利、財 富、階 層 和 附 貼 的 文 化 標 簽。建筑師精心構筑的細節和繁縟的形體并不是建立在人與建筑相互尊重的真實基礎之上。密斯曾說過: “沒有理性的力量,建筑只不過是一種玩弄形式的空洞游戲,而不受非理性因素啟發的建筑也只能是一項乏味工程”。“建構”理論的探討對于目前我國工業建筑的設計有著重要的意義
三 應對策略
要提高我國工業建筑的創作水平,可以歸納出以下三個應對策略: 第一,建筑師不但要具備較高的美學修養,更要對材料的性能和特性有精深的了解。建筑師在設計中必須從工業建筑的整體設計來考慮選擇合適的材料,因為不同材料、不同的施工工藝具有不同的視覺和觸覺效果,只有熟悉其特點和做法,才能創造出符合建筑師要求的效果,而整個建筑物就是由無數的“小效果”所組透視圖都非常漂亮,但建成后則被改得面目全非。其重要的原因之一就是建筑師對建造材料不夠熟悉,對材料的構造做法不夠了解,對當地慣用的建筑材料知之甚少,這樣的建筑建成后肯定與透視圖相去甚遠。這樣的建筑設計注定不會有市場支持,也就更談不上什么經久不息的感染力。其次在滿足工業生產基本需要的前提下,關注工業建筑的結構選型至關重要。從某種意義上講,工業建筑物采用的結構形式對建筑物最后的造型、體量、空間具有決定性的意義。隨著社會經濟的不斷發展,環保和節能的觀念已經深入人心,大家普遍認識到建筑結構的本身是一個客觀存在,以其真實的面目示人,符合建造邏輯也體現了當代社會的美學追求,這種觀念的日益深入無疑給我們提升工業建筑的建構美學提供了舞臺。最后,應該充分關注工業建筑的構造細部,使工業建筑經得起細看和推敲。長期以來,建筑在國內大學所受到的大多是學院派的教育,注重建筑美學,忽視建筑技術。我國建材行業的相對落后和施工隊伍的技術素質不高,造成了建筑質量低下,但這絕不能成為建筑師忽視構造節點的借口。建筑師設計支撐構件和構造做法不僅是為了滿足支撐和保護建筑物的需要,同時也須體現出在美學上的追求,要在滿足結構和設備專業要求的前提下,設計“耐看”和經得住推敲的節點。目前,國內各個地區由于氣候和地質、環境等的不同,各種構造做法差很大,但是建筑師在設計時對其重視程度明顯不夠,往往簡單地套用本地區的“習慣”做法來做“標準化設計”。無視當地的傳統工藝做法,一味追求自己的所謂恢宏、大氣的想法這不但是對當地數百年、甚至上千年來形成的營造做法的褻瀆,更與當地建筑人文環境相背離。
關鍵詞:高層 建筑 施工 技術 要點
中圖分類號:TU97 文獻標識碼:A 文章編號:
正文:高層建筑的特點是能夠利用較少的空地,進行多空間、高形式的建筑,因而極大的節省了土地資源,就當前世界用地緊張這一問題而言,高層建筑的興起無疑有效的緩解了這一問題。同時,高層建筑能夠對市政道路與管道進行相應的優化,并有效的縮短其長度。此外,在城市景觀方面,高層建筑也能對街道起到一定的美化作用,也能夠極大地豐富城市形象,同時對天際輪廓線也起到了突出作用。部分特色鮮明的高層建筑更是極有可能成為城市活動的中心,進而成為城市的標志性建筑。
1.高層建筑施工特點:
高層建筑較一般的多層建筑而言,有很多相似的地方,但因為高層建筑比一般建筑要高出很多,并且工程量也很大,這些問題都造就了高層建筑不同的施工特點。
1.1高空作業多
高層住宅工程的高度一般比較高,高空作業較多,大量的制品、材料、人員、設備都要經過垂直運輸到高空,這樣就導致施工過程中的垂直運輸作業量較大。為此,在施工時,施工單位一定要做好安全措施,搞好高空安全保護,對高空用電、用水等問題要加強管理,同時要防止因高空物體不慎墜落而造成的安全事故。
1.2高層建筑一般基礎較深,這主要是由于建筑高,體量大,因此支撐高層建筑的地基必須達到足夠的強度,所以多采用深基礎,持力層嵌入微風化巖層。高層建筑地下室深,面積大。這主要是由于需要滿足建筑功能方面的要求,也要解決在施工過程中的結構抗浮問題
1.3 高層建筑施工技術中抗震要求較高
高層建筑的施工技術要求比多層建筑還要高很多。多層建筑中一般是以磚混結構為主,而磚混結構不能滿足高層建筑的施工,高層建筑則主要是以鋼筋混凝土為主,然而鋼筋混凝土一般來說都需要現場澆灌,而且高層建筑的抗震要求較高,因為地震的不預計性使得對結構的抗震設計很難與未來實際發生的地震相符合,地震烈度與地震震動的加速度的實際分布并不符合,在軟弱場地上,地基失效會加重地震烈度。這些問題都給高層建筑的施工作業帶來了很多問題。
1.4高層建筑施工周期較長
在高層建筑中,高層建筑的施工周期比多層建筑而言要長很多。多層建筑的施工周期一般就在十個月左右,而高層建筑的施工周期一般來說是兩年。如果想要縮短期,就必須從裝飾和結構上入手,選擇合理的模板可以提高施工的有效性,有效的縮短工期。
1.5高層建筑施工條件復雜
高層建筑的施工一般都是在城市進行,因此高層建筑一般都是在建筑密集的地方施工,在施工討程中,要保證現場的材料和設備的數量不要過多,并且要做好對周圍建筑物的保護。
2.高層建筑的施工技術要點分析
2.1 鋼筋工程施工技術
鋼筋工程施工主要應注意以下幾點:在施工開始之前,施工隊伍必須對鋼筋圖紙有相近的了解,充分了解各結構的關鍵部位和構造,并讓相關技術人員險詳細的了解整個施工過程。為避免出現鋼筋位移等不符合圖紙設計的現象,施工隊伍必須對柱插筋的位置進行嚴格的控制。在完成鋼筋的綁扎工作后,為確保懸臂結構的撐腳與螺紋接頭的牢固可靠,必須對其進行詳細的檢查。
2.2 深基礎工程的施工技術分析
高層建筑在不同的建筑區域內,由于其區域條件的差異,在高層建筑進行深基礎施工過程中所要采用的施工方式也不盡相同,比如說:如果高層建筑物施工區域的圖紙結構比較復雜、地下室的埋置深度比較淺、持力層比較深時,就應該使用樁基礎施工技術對工程進行施工建設。該技術在我國的應用比例相對較少,而在我國現澆樁施工技術的應用卻比較多,因為其有著適應能力強、噪聲低以及成本低等特點,對控制工程造價成本有一定幫助。
2.3 施工組織的管理分析
施工組織管理在高層建筑施工中必須要做到統籌安排。保證重點,按照規定質量和規定工期讓工程交付使用,將施工順序和施工技術進行合理的安排,盡可能的采用流水施工作業方法和網絡計劃技術對施工過程進行科學合理的組織,并且應通過合理的、科學的、有效的、可行性高的施工組織方案,將工程施工中各個階段遇到的問題及時有效的解決好,降低工程建設的成本,將企業的經濟效益提高上來,從而使企業實現可持續發展的戰略目標,幫助企業增強市場競爭能力等。
2.4泵送混凝土技術
泵送混凝土技術目前來說是高層建筑施工技術中的最主要施工技術。合理的運用泵送混凝土技術不僅可以解決高層建筑施工中垂直運輸的困難,而且可以給高層建筑的施工作業帶來了很多方便。在這項技術的推動作用下,混凝土的泵送高度也有了很大程度的提高,這同時也有效地提高了高層建筑的施工效率,大大的節約了人力資源,從而縮短了施工周期。
2.5 抗震施工技術
在高層建筑設計中,必須通過抗震結構的概念進行設計和施工,使設計者和施工者對結構在地震的承載作用下的變形特點和受力特點達成一個宏觀的認識,這樣就可以從宏觀上掌握地震力對高層建筑結構的破壞形式,從而對結構的影響程度有一個較為確切的估計。在大地震來臨時,抗震施工技術可以盡可能的降低對建筑結構本身、人身、財產等方面的損失。同時,結構的剛度變化是影響結構變形和受力的一個主要原因。在結構建筑設計中,結構整體剛度變化處包括結構的底層、轉換層、結構構件的截面變化處、加強層、設備層等這些位置。因此在結構的中上部必須約束了剪力墻的彎曲變形,使結構整移不致過大。框架對剪力墻位移的約束方案常用的有設密柱、轉換層或在結構頂層設架梁等,這種抗震施工技術有效的解決了高層建筑中抗震的難題。
2.6預制模板技術
施工的工期可以說是關系到施工成效效果好壞的關鍵環節。對干高層建筑來說也是一樣。基于高層建筑的特點和高要求,合理的選擇模板進行施工已經逐漸成為高層建筑施工過程中的一項新的施工技術。在施工討程中,可以采用滑模法與爬模法來有效控制施工周期,并提高高層建筑的主體結構的整體性能。在施工中,若能夠將兩者有機的結合起來運用到施工中,可以從根本上提高施工的時效性,增加高層建筑的機械化程度。在施工討程中,可以采用預制模板技術,將滑模法與爬模法付諸實踐行動,以實現縮短施工工期與降低施工成本的目的。
2.7逆向施工技術
在高層建筑中,因為其施工一般都是在城市進行,都是在建筑密集的地方施工,在施工討程中,合理的運用逆向施工技術不僅可以保證現場的材料和設備的數量不要過多,并且還可以做好對周圍建筑物的保護逆向施工即包括澆筑中間的支撐桿向上逐層建設地上結構、修筑地下連續墻等等都是逆向施工的范疇。
3.結語:
高層建筑施工是一項非常復雜的工程,我們要想將該項工程做好,首先必須正確的認識到高層建筑在施工過程中較一般的多層建筑而言具有哪此特點,其次,要對高層建筑施工技術要點有一個科學地分析,在施工過程中可以合理的運用泵送混凝土技術、抗震施工技術、預制模板技術、逆向施工技術等等,才能全面提高高層建筑施工的有效性與實效性,才能真正實現高層建筑施工事業又好又快的發展。
參考文獻: