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序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇地域建筑論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
1.2經濟因素:技術條件、經濟狀況、材料應用。經濟基礎決定上層建筑,不同的經濟條件和生產力水平,是制約地域建筑的另一個因素。
1.3文化因素:文化習俗、生活模式、。傳統的地域文化具有內向性和封閉性特征,每個地區都有獨特的文化習俗、生活模式和,會形成不同的建筑文化。
2現代地域建筑的表達方法
現代地域建筑是指能體現當地的地域文化的現代建筑,它既不同于傳統的地域建筑(現代地域建筑在尺度和功能上要符合現代建筑的特點),也不同于現代建筑(現代地域建筑在形象或內涵上要體現地域文化),它是地域建筑與現代建筑的有機結合,是傳統地域建筑的現代表達。在現代地域建筑的設計中運用較多的表達手法有以下幾種:
2.1象征象征是指將當地獨特的地質、地貌、氣候、文化等要素或是經過簡單的提取、直接用于地域建筑的創作,或是經過一系列的提煉,找出最能代表當地特征的地域符號,用于地域建筑的創作。印度中央邦議會大廈(見圖2)位于印度中央邦首府博帕爾,由印度著名建筑設計師西查爾斯•柯里亞所設計。在設計中,查爾斯•柯里亞選用了印度神話中的曼陀羅圖形作為整個建筑的平面設計原型(見圖3),將該圖案象征性地運用于建筑的平面設計:完整的圓形輪廓在內部被分隔成九個單元,貴賓入口和公眾入口的分別設置構成兩個不同方向的軸線,每條軸線都由建筑和庭院構成空間序列,交通流線順著庭院邊緣布置,通過蜿蜒曲折的漫游路徑,由內而外,由外而內,在復雜的建筑空間和使用者之間形成一種共鳴。在古代印度人的文化中,他們將曼陀羅圖形看成是一種宇宙模式圖,圖形暗含著他們對整個世界的最基本、最原初的理解。人們在改造外部自然環境的過程中,會無意識地流露出這些文化意念,例如人們在規劃城市、建設城堡或教堂的過程中就會將這些意念以物質形態的形式表現出來。方形或圓形的曼陀羅圖形特征是將圓形或方形以方格的形式等分,每個小方格都代表一個神。在任何土地上的建造活動,包括城市和建筑,都要由工匠們根據用地大小選擇不同的曼陀羅圖形,并在此基礎上加以建造。柯里亞認為以曼陀羅圖形為基礎進行設計,能夠在現代建筑與傳統建筑之間形成對話,這樣的建筑才是有“根”的。
2.2變異變異是指對地域傳統建筑的結構、空間關系和形態構成所包含的一般原則、原理,通過“變異”的方法應用于新建筑創造。在形象上可通過變形、錯位、逆轉和提煉具有顯性表征性的符號等手法,達到“似是而非”的視覺效果,使我們創造的建筑不僅引發抽象想象,而且能引發出符合民眾審美情趣和情感的形式來。拉薩火車站位于拉薩市西南的堆龍德慶縣柳梧鄉境內,由崔愷設計。設計師對傳統建筑進行了手法上的抽象和提煉,藏族建筑的典型色彩藏紅和白色構成了本案的基本色彩體系。入口正上方的木質鋼芯構架,采用了藏區典型的層疊方式,與層層出挑的入口形成一個門楣,暗合藏區傳統的門楣窗楣形式。木架由獨特的束柱支撐,神圣而莊嚴。墻體的收分,厚重的砌筑,木構架的運用和連續的水平屋面,這些藏區特有的手法既延續了當地的傳統文脈,又實現了地域建筑的現代化演進(見圖4)。
2.3保留保留是指對基地原有的建筑進行完整保存并對其進行再利用的方法,新的建筑要和原有建筑和諧地聯系在一起。河南安陽殷墟博物館位于河南安陽市殷都區小屯村,由我國著名建筑大師崔愷主持設計。該博物館緊鄰洹河,是一個下沉式的博物館,在地面上只能看到有一堵方形的青銅做成的墻,露出地面1m多高。博物館酷似甲骨文的“洹”字,這是取殷墟依附洹河之意,象征洹水在孕育商文明中的重要作用(見圖6)。整個設計力求尊重遺址本體和遺址周圍環境,盡量淡化和隱藏建筑物主體,減少對遺址區的干擾。從平面上看,該方案的策略是將建筑主體沉入地下,屋面覆土,使建筑融于周圍的環境地貌之中。建筑下沉庭院等處和有限的暴露在外的墻面采用了豆石骨料水刷石飾面及局部青銅飾面,質感沉穩,質樸寧靜,與博物館所要表達的歷史主題相吻合。
2.4對地理與自然環境的適應地域建筑的本質是為了適應當地固有的地形地貌條件和自然氣候條件中的不利因素而形成的建筑形式,因此如何通過建筑設計來適應地形和適應氣候也是表達方法之一。重慶天地位于嘉濱路和嘉陵路之間,兩條路之間的高差大約100m,地形起伏較大。整個項目在順應地形起伏的基礎上,形成由7個標高組成的主要建筑群落,包含吊腳樓建筑群、低地村落、高地村莊、商業主樓、精品酒店和文化劇場六大功能分區的現代山地商業街。由于項目高差較大,設計師在相鄰高差交接的平坦地段設置景觀節點和廣場空間,同時使用梯道和坡道連接不同的標高地塊,并充分利用堡坎和平臺下部的空間,形成連通的室內公共空間。其中,位于最低標高的沿街吊腳樓建筑群建于條石基座上以模擬巴渝地區傳統山地吊腳樓的形態。通過兩個空中廊道連接的高地村莊位于第二、三、四級高差地塊,并在交界處由建筑半圍合形成小型廣場節點,位于建筑內部的公共空間與嘉陵路的步行入口相連通。低地村落是一組帶狀分布的小型建筑群,以精品店為主。服務式酒店位于場地最高點,具有開闊的景觀視線并強調私密性,形成變化豐富的山地院落式空間布局。商業主樓具有建筑交通體的功能,連通嘉陵路。整個項目隨山體地形起伏,在總體形態上具有傳統巴渝建筑風貌特色,同時具有強烈的現代感。
3現代地域建筑的設計手法
落實到具體的方法論上,現代地域建筑的設計手法也是有章可循的,以下是幾種比較典型的設計手法。
3.1形式上的模仿與照搬將傳統建筑的顯著特征和重要構件,在現代建筑的設計中“形式化”重現。例如屋頂形式均采用標準的慶殿頂或歇山頂,并鋪設琉璃瓦;斗栱樣式保留古代建筑的曲線和細節;門窗、彩繪等裝飾按照古法還原,并運用在與古建相同的位置上等等。洪崖洞風貌街區(圖8)以最具巴渝特色的“吊腳樓”為主體,還原了老洪崖洞吊腳樓群的建筑景觀,也是對其歷史的延續。在外立面的設計中,設計師模仿巴渝傳統建筑的建筑風格和空間形態,再現了重慶吊腳樓建筑的神韻。
3.2符號化運用將傳統建筑的特征和構件等元素進行抽象化處理,打破其在原有古建上的使用限制,通過對原型的抽取、剝離、解構、拓撲等現代手法進行設計應用,使傳統元素作為一種抽象造型在現代建筑上體現出來。吉隆坡雙子塔(圖9)位于馬來西亞吉隆坡市區內,由美國建筑設計師西薩•佩里(CesarPelli)所設計,整棟大樓的建筑風格極富現代感,表面使用了大量的現代建筑材料,如不銹鋼、玻璃等材質,并輔以伊斯蘭藝術風格的造型,運用了傳統伊斯蘭教建筑常見的幾何圖形,如八角形和圓形,反映出馬來西亞的伊斯蘭文化傳統。在伊斯蘭的傳統圖案藝術中,無論是阿拉伯書法藝術漸變為紋飾還是幾何狀或植物狀圖案,都具有象征意義,這是伊斯蘭美學的極致。阿拉伯裝飾藝術中的幾何紋飾由基本的幾何形狀如三角形、四角形、五角形、六角形、八角形衍生,其中各種八角形造型應用最為廣泛,因為它蘊涵著宇宙觀念,就如同中國的八卦含義。在設計前期,設計師充分研究了馬來西亞當地的傳統文化和傳統伊斯蘭建筑,最終選取了在當地伊斯蘭建筑中出現最多、最具有代表性的八角形圖案和圓形圖案作為建筑平面的設計原型,設計師將這兩種形狀進行融合創作,衍生出了塔樓的平面形狀,并在此基礎上根據實際的功能需求做了一些調整和完善,完成了最終的建筑平面。
3.3再現傳統建筑的意境對傳統建筑進行主動的意象審美,理解并提煉出相應的抽象元素,如空間形態、建筑布局形式等,再應用于現代建筑的設計建造。蘇州博物館新館選址位于歷史保護街區范圍,緊靠世界文化遺產拙政園和全國重點文物保護單位忠王府,由著名的建筑設計大師貝聿銘先生主持設計。由于該地所處地理位置的特殊性,該地塊被貝聿銘先生稱為“圣地”,他是這樣闡述自己的設計思想的:“在這一地塊上設計博物館是人生最重要的挑戰,在這里設計博物館很難很難,既要有傳統的東西,但又一定要有創新,傳統的東西就是要運用傳統的元素,讓人感到很協調、很舒服;創新的東西就是要運用新的理念、新的方法,讓人感到很好看,有吸引力,因為時代是在發展的。”在新館的設計中,貝律銘先生將主庭園作為這組建筑群的靈魂,通過簡約、樸素的設計手法還原了江南園林的空間特征。主庭園在東、南、西三個面由新館建筑圍合,處于整組建筑的中心,僅在北面與拙政園一墻之隔。庭院設計采用了極簡的設計手法,僅用少量的元素反映出傳統園林的精神,并巧妙處理了與拙政園的關系。設計以水面為主,水景始于北墻西北角,仿佛由拙政園引水而來,一座折線形石板橋緊貼水面,橫跨東西兩岸。庭院中最重要的景觀是以拙政園的白墻為背景放置的一組片石假山,這種匠心獨運“以壁為紙,以石為繪”的山水景觀,凸顯了清晰的山林輪廓和山水剪影效果,成為博物館中央大廳動態的主景觀(圖11)。從館內各個角度望去可以欣賞到庭園不同的風景。
建筑藝術設計學院的生態與文化教研室雖然成立才4年多,但在以往的本科專業教學中就有不少課程涉及到生態與文化的研究內容。在國際上,對于生態設計、可持續設計、地域勝文化與設計等的研究與實踐己經開展一段時間了,它們是人類未來必須認真面對的一個重要議題,也是對環境的一種負責;而在國內,這些研究方向已經在設計領域中得到開展研究和實踐,最受矚目是2010年上海世博會的多個展館設計,它們都力求實踐和表達生態設計、可持續設計、低碳設計。這些理想目標更是受到我國政府的崖紛見,在國家及多個省市的發展敖嚨中明確提出建i}T}碳社會和低碳經濟、和諧社會的目標,黨的十會議更提出建設生態文明的目標,在政策方面給以指導和支持。國內的高等院校也紛紛成立相關的研究機構、組織相關的論壇和教學。清華大學成立藝術與科學研究中心“可持續設訓研究所”,并與芬蘭阿爾托大學藝術與設計學院共同舉力、“全球化背景下可持續藝術設計戰略”論壇,產生重要的影響;廣州美術學院的多個設計學科開設低碳設計研究項目。很多國內外的設計大賽,也設置與低碳、司特續及環保設計有關的主題。其中,2012年“為中國而設計一一第五屆全國環境藝術設計大展”中設置“環保低碳室內設計專題”,獲獎作品得到專家學者的肯定;2012年博朗國際工業設計大賽增設“可持續發展獎(SustainabilityAwards)”,獲獎作品得到國際評委的認可。
2.教學與研究方向
在整合建筑藝術設計學院的科研力量基礎上,生態與文化教研室著重開展以下方向的研究和教學活動:
(1)基于嶺南地域的設計研究
根植于嶺南,圍繞地域的自然因素(氣候、地理)、文化因素(廣府文化)和經濟因素進行研究,并在設計中得到本質的體現。當下的國際化影響非常迅速,國家的城市化建設也出現趨同的景象,這使得地域性的研究和設計成為緊迫的和重要的課題。生態與文化教研室積極開展基于嶺南地域主義的設計研究,在課程及畢業設計中開展相關的課題。例如開展嶺南古建筑的研究、廣府文化與設計的研究等。低技術的可持續設計研究。詹姆斯沃爾本克(在其低技術宣言中宣稱:“低技術是群眾的技術。”低技術的可持續設計研究,將適合地域的技術、便于人們掌握的技術在設計中進行適當的運用,并體現當下的設計觀念。我們在幵展低碳住宅空間設計的教學研究,考察嶺南著名的低碳建筑,考察萬科住宅產業化研究基地,逐步積累適合嶺南地域的低碳住宅設計方法中,也得到寶貴的教學研究資料(圖。風景園林設計教學開展地域性風景園林的教學研究,使之適應地域的氣候、地理規律和人們的生活追求。注重地域文化的綜合表達,利用地域景觀元素營造空間;注重景觀的實際功能運用研究,避免只注重形式和視覺審美的景觀設計。在教學中,廣東綠道景觀的功能與美學評價體系研究就是一個突出的地域風景園林教學與科研,它也是廣東省自然科學基金課題將科研與教學結合,實現科教融合已經三年多,取得豐厚的成果(圖。城中村的研究城市的發展過于追求“新”,城市中的村落也受到破壞、拆遷和改造。我們的目標是研究廣州以及珠三角的城中村,提出更溫和的改造方式’用藝術介入的策略引發人們對城中村的保護和改造思考。綜合來看,這些都是基于地域性所進行的設計價值研究,也是生態與文化教研室本科畢業設計和論文研究的主要方向。以下部分就是年教研室開展畢業設計與論文教學的過程記錄,也是具有地域特征和價值的研究。例如對廣州石牌村的研究,對廣州隔山村的工作坊教學,對小洲村的工作坊教學等,都是城中村教學研究成果的積累。
(2)組織田野調查并歸納整理結果
畢業設計教學,強調設計的過程:田野調查、設計推理、概念生產和綜合表達。在本選題中,由于模范村歷史已經約有60-100年之久,且時間跨度較大,建筑的圖紙和其它詳細資料已經不能找到,于是,團隊開展詳細的田野調查,獲得寶貴的第一手現場資料。田野調查從以下方面進行:第一,場地和建筑的測量。組織團隊進行場地和建筑的詳細測量,獲得具體的尺寸和構造細節資料。第二,拍攝大量的照片和視頻,建立圖像的對比分析資料。第三,采用定量訪問、調查問卷的方式,獲得人們對模范村的整體看法。在這些基礎上,進行歸納整理,得到以下的認識:首先,建筑雖然是磚混結構,14棟舊建筑均為山形屋頂的兩層小樓房,除了較大的524號(馬應彪屋)面積為355平米,523號面積為293平米,其他面積均在250cry以下;但在居住過程中已經有一些加建、改建、修繕和破壞。對于建筑的再利用,應該是持慎重態度。其次,模范村的景觀資源非常豐富且寶貴,常見的植物有32種。這些植物資源應該作為重點保護的對象,它們形成獨特的微氣候、具有魅力的光影效果和封閉的內環境(圖4)。再次,基地位于學校教工居住區與教學區的中間,東西方向是從高至低的走向,高差約有10多米。
(3)提出設計改造的整體策略
針對基地問題以及整體認識,提出設計改造的整體策略:原則是保護場地的肌理、建筑文化以及景觀資源,進行保護式的改造發展;目的是建立學校面向社會的一個交流窗口,象牙塔式學術研究與社會公眾建立一種良比的溝通;功能是院系研究所、對外交流與研討中心、模范村歷史博物館與展覽廳、圖書館、商業服務中心、公共溝通平臺等。基于以上的研究,學生們從不同的角度切入設計改造:微公共空間的塑造—在校園中塑造微小尺度的公共空間,并具有場所的精神;游園—吮置換功能并形成新的導線,加建連接廊道,創造一種難忘的游園體驗;下凹景觀一一基于保護的角度,將行走路線下凹,避免影響建筑及基地特質;靜謐公共空間的營造一一研究原有建筑的構造秩序,結合室內功能與室外景觀資源,營造一個靜謐的交流空間。
(4)表達方式
強調清晰、有效的傳達手段和方式,包括專業的概念陳述部分、調研部分、圖紙部分、模型部分。概念陳述部分主要是解釋對場地的判斷和設計改造的觀點;調研部分主要是田野調查的資料、數據整理和得到的結論;圖紙部分是平面圖、立面圖、剖面圖、效果圖、圖表和相關的示意圖;模型部分包括四個尺度的模型表達,分別是區域尺度的模型一說明所在區域的位置和整體關系,場地尺度的模型一說明場地的現狀,設計方案的模型一說明設計的整體概念和重點,細節尺度的模型一說明重要的構造或具體設計手法(圖。在有可能情況下,鼓勵學生利用動畫或其它能眾參與的方式表達設計,眾成為一個主動的參與者。畢業設計成果參加年中國環藝學年獎,得到專家的認可,獲得不俗的成績。其中,何苑詩同學的方案“游園——中山大學模范村整體設計改造策略”獲得本次環藝學年獎的景觀設計類的金獎一中山大學模范村整體設計改造”獲得本次環藝學年獎景觀類的銀獎。
二、畢業設計教學
一中山大學(南校區)模范村的整體設計改造選題中山大學被稱為中國最美的大學之一,其南校區又叫康樂園,其中有棟紅磚樓和亭子,均建于年至年之間。模范村正是處在這樣的環境之下。模范村建筑群建于年間,共落成棟村屋,現余棟,它們代表了教師住宅的小洋樓模式,即“屋有兩層,上為宿所及露臺,下則課堂、膳室、浴房、廚所、儲藏室皆具。屋外留地數弓,花圃菜畦,隨意開辟”但隨著時代的發展,模范村已經沒有人居住或辦公,現在處于荒廢的狀態。學校也面臨著一些困難:模范村應該怎么保護,模范村要采用什么樣的開發模式,模范村是否可以成為學校與社會連接溝通的重要窗口?這些難題,正是生態與文化教研室的畢業設計與論文思考的重點所在。
營造良好微氣候環境的生態剖面設計
Abstract:WiththedesignandtheexperienceofYeFeiGeneralBuildinginNan''''anTechnicalSchool,thearticlediscussthepracticalapplicationoftheideasofthedesignonsiteinthepractice.Basedonthelayoutofexistingbuildingonthecampus,thedemandsofthefunctionandtheregionalcharactersoftheenvironment,wetrytoresearchrationalandeffectualconceptsofcreationinordertomaketherelationbetweenoldandnewbuildingbeharmoniousandsymbiotic.
Keywords:middleschoolyard;thebuildingofteaching;sitedesign;integrality;harmonization
在當代教育事業不斷發展的大好形勢下,學校招生規模在擴大,校園建設速度也在提高,在建設過程中面臨校園總體布局重新整合的問題,新舊建筑和諧共處的問題,以及實現校園建設可持續發展的問題等。在既有環境中,一座新建筑的介入,建筑設計必須從建設基地特定的自然條件和人文環境出發,把新建筑視為既有環境中的一個重要組成部分,通過優化設計要素進行環境整合,只有這樣,才能在一定程度上體現環境的特殊性,才能表現建筑師對建筑與環境理解的個性化,從而體現建筑與自然的和諧關系,使得建筑風格不僅兼具特定地域的環境特征和人文特色,又能提高校園整體可持續發展的適應性。
1工程概況
南安職業中等專科學校(以下簡稱“南安職專”)位于福建省南安市城南,泉州市鯉城區通往南安市的308省道線南側。整個校園坐落于山丘之上,總體成北低南高的走勢。從校園的總體布局上看,其主軸線從北側的正大門始向西南方向至辦公樓前的圓形綠化島發生一次轉折,使得軸線呈正南方向貫穿整個校園,葉飛將軍教學樓(以下簡稱“將軍樓”)建設基地處于這段正南軸線的東側地塊。由于山丘地形的影響,建筑沿等高線布置,使得將軍樓建設基地東側的其它建筑不是呈南北座向。將軍樓是在校園中一座石構教學樓被確認為“危房”拆除后進行原址重建的項目,由南安市愛國華僑黃仲咸先生捐資人民幣170萬元,委托華僑大學關瑞明先生主持設計。將軍樓的名稱取自南安籍愛國將領葉飛先生的姓名,反映出南安人民對葉飛將軍的紀念與緬懷。工程建設根據基地現狀與投資情況,建筑面積控制在2600m2±5%以內,造價控制在650元/m2左右。
2基地條件
將軍樓建設基地位于校園主軸線的東南側,基地的正北側為一座現有的教學樓“仙都樓”;東北側緊挨著一座作為倉庫的平房,朝向南偏西55O;在倉庫背后且與之平行的是一座學生宿舍樓,形成了基地東側半圍合的形態。基地西側為運動場,南側為擬建的教學樓用地。地面經平整后,基地的室外標高與北側的仙都樓一致(見圖1)。
3場地設計的探索
建筑的形成過程,是吸取有利因素和排除不利因素的過程。在設計中運用節地設計思想,一方面為了能處理好建筑與其外部環境的協調關系,另一方面也能充分利用空間,達到節約土地資源的目的,對場地進行優化設計就是要提高建筑空間的使用效率,使得平面布局合理,發揮建筑空間的最大效用。3.1總體布局
從校園總體規劃圖中可以看出,將軍樓的選址位于教學區、宿舍區與活動區的空間節點上,針對建筑周邊的既有建筑和道路的情況,對建筑平面的外輪廓進行限定,從而與環境建立起一種協調的關系,加強校園空間的整體性。考慮到建筑物的功能要求、地段的具體條件以及建筑物本身的經濟性,建筑總體平面采用集中式布置。一般來說,集中式布置較分散式布置更能節約用地,因為采用集中式布置,建筑場地、道路、日照與防火間距等所需的空地比較少,這樣,不僅能充分利用土地,并能兼顧之后的發展用地。具體的方法如下:
(1)對齊法:將軍樓的西側與仙都樓的西側對齊,使將軍樓角點B、F與仙都樓角點A處于同一條線上;
(2)平行法:根據設計規范要求,取d1值為25m,繪制與仙都樓平行的BC線;同樣方法繪制與倉庫平行的CD線,但d2值可以小于25m,根據建筑面積來計算具體取值;
(3)垂直法:直角作為教室空間的首選形狀,因此,南側邊界與東南側邊界的確定采用垂直法,令FEBF,DECD,可得出帶有三個直角的五邊形BCDEF,其中五條邊的長度待定(見圖2)。
3.2單體設計
葉飛樓幾乎是在學校教學區的邊緣處,經過對建設地塊環境的仔細研究,設計時充分考慮四周建筑走向,從圖面上來看,建筑的主要形體圍合成了一個凹形空間,猶如一凹形容器——兼具與外部景觀間的最大滲透性和保持獨立的最大內省性(見圖3)。
3.2.1流線分析
基于與四周環境的互動關系,流線分析主要是對出入口的分布及交通流線進行設計,以此對人在空間環境中的活動行為加以協調組織。南面是采光通風最好的朝向,建筑物的主入口放置這一側,并結合入口處預留的廣場空間,使之能與操場互相呼應,建筑視野開闊。西北側臨著學生宿舍區,考慮另一入口放置在西北側,以便能組織人流疏散。兩個出入口節點的布置,加上以盡可能在南北側多布置功能用房的前提,平面水平方向上自然形成了Z字折線形的交通流線。隨著功能用房的疊加,豎直方向的交通核順應而生,結合折線形水平流線的兩個轉折處設置樓梯,這樣,折線形水平流線與點狀豎直交通核構成了立體的交通系統。
3.2.2空間布局
以流線為基礎的水平空間劃分是在適合使用要求的幾何網格上進行的,教室標準平面選用7.2m×8.4m網格上進行劃分。設計時首先保證教室朝南,出于對該地區主導風向為東南向的考慮,將衛生間結合樓梯間放置在北側,減少了對主體教室的影響。這樣處理得到了五間完整的教室,并使得建筑平面布局更加完滿(見圖4)。
豎直方向空間布置采用功能分層的設計手法,一層設計成書庫及閱覽部分,便于大股人流疏散;二層以上布置成合班教室。在平面處理中,建筑體塊的東北角出現折形空間,與主體走向成35°偏角。為使得教室盡量能朝南采光通風,在平面處理上設計四個折形窗,既滿足了這一要求,也豐富了立面效果(見圖5)。
3.2.3造型設計
基于建筑面積的控制,本方案的主體建筑層數設計為五層,在南面主入口的兩側突出的教室為四層,將軍樓的造型通過這樣對稱的形式達到一種平衡。這一中高兩底的形體構成,是閩南傳統建筑交椅式建筑形象的縮影,是對傳統建筑文化的一個延續,加強了建筑形象的立體感。閩南地區春夏盛行偏南風,秋冬盛行偏北風,建筑采用外廊,既符合當地氣候條件,也能達到節能的目的。
在處理新建筑與原有建筑的關系時,大致是通過空間、造型、色彩等方面來建立新建筑與原有建筑兩者之間的有機關系,使它們既有呼應又互相區別。基于相對有限的基地和資金條件,將軍樓以實訓中心樓的材質和色彩為參照體系,力求使其與周圍的建筑環境和諧統一。在立面處理上,對窗與實墻的比例進行探索。在窗墻的虛實變化之中,形象得以生動體現,為使其具有較大的表現力,特別是立面上折形走廊的處理,不僅適當地放大了走廊交通空間,而且加強了立面上光影效果,增強了凹凸之感(見圖6)。
4結語
在校園規模不斷發展的過程中,為了創建一個良性的、可持續發展的空間形態,構筑合理的、有效的空間以適應多變的需求是勢在必行的。張錦秋先生在設計實踐中,逐漸體會到“和諧建筑”的理念包含兩個層次。第一個層次是“和而不同”,第二個層次是“唱和相應”。“和”是指相異因素的統一,“同”是指相同因素的統一。[1]在汲取既有建筑風格特征的基礎之上,通過創新的手法使得新建建筑風格能做到雖有別于已有建筑,卻能與之相“和”的境界,從而達到和諧共生。
場地優化設計,不但節約用地和提高平面布局的合理性,而且給建筑與其場地之間關系的處理提供了一種恰當的方式。使得新舊建筑之間能進行良性的對話,從而建筑與多變的校園環境達到和諧共生,大大提高了新建建筑在校園環境中的適應性,這是本次方案設計過程中的一重大收獲和嘗試。
1.1人為因素所致
主要是指人員有意或者無意的一些危險行為引發的火災,如部分人員在地下商場吸煙用火、違反攜帶易燃易爆物品安全乘車規定等。
1.2電氣故障所致
地下建筑空間工程電力、電氣設備和電纜較多,安裝的電纜和電氣設備因潮濕、鼠害、老化、過載、維修使用不當,很容易造成電氣線路的短路、過負荷、漏電。
2地下建筑空間火災的解決對策
做好日常地下建筑空間消防知識的普及,具備并做好迅速有效應急處置的各種措施及防控,盡可能地減少地下建筑空間火災的發生,還需要做到以下三點:
2.1地下建筑空間人員密集、流量大,發生火災時人員應急疏散和排煙散熱是關鍵
2.1.1全面強化地下建筑空間內工作人員心理拓展及逃生疏散的演練,普及人員的逃生常識,維護并確保應急通道暢通,運用熱成像儀、煙霧視像儀等設備與各種救應方法手段措施,確保并有效組織被困人員能夠緊張有序地撤離。
2.1.2排煙散熱是地下建筑空間火災處置關鍵:
(1)要充分利用排煙管道口及通風口排煙,實施對火災發生時所產生并集聚的大量有毒氣體和濃煙的快速擴散,防止火災周邊溫度驟升;
(2)進行機械排煙的同時,可集中使用噴霧水槍進行稀釋排煙排熱作業。排煙時,應注意正確選擇時機及方法、部位,以防止因排煙改變火勢蔓延的方向和擴展速度,對滅火救援工作造成新的困難。
2.2地下建筑空間火災具有特殊性
2.2.1要對地下建筑空間建筑內的結構與功能、布局與運行使用情況、消防設施(包括氣體滅火間、排煙設施)、可用水源及其安全疏散通道、安全出口的位置、方向及數量,升降電梯運行等進行情況熟悉與掌握。
2.2.2針對地下建筑空間的使用、高峰客流、運營管理等情況,制定出實施操作性強的滅火救援預案,做到“多預案”。
2.2.3開展對地下建筑空間的快速開通救生通道、防控與救援等作業的實戰演練,并結合制定的預案,在地下建筑空間以及區間隧道、上蓋建筑開展針對性的火災業務演練。
2.3地下建筑空間火災不可能時時發生
對于地下建筑空間火災的撲救的經驗教訓也很難在實踐中得到積累和提升,總結國內外地下建筑空間火災事故案例,加強對過去國內外發生的大量的地下建筑空間火災案例中的方法研究,重新學習,重新展評,提升應對地下建筑空間火災的能力和素質。
3應當注意的事項
(一)新建過程中高能耗、高排放現象突出
相對于發達國家而言,我國低碳建筑起步較晚,能源浪費嚴重,主要表現在:建設過程能耗高,大量建筑存在因結構不合理、材料使用失當而引發的高耗能、高排放問題。有關數據表明,與發達國家相比,我國建筑鋼材消耗高出10%至25%,每拌和1立方米混凝土要多消耗水泥80公斤。而鋼材和水泥都居我國耗煤產業的三大行業之中。我國正處于工業化中期,經濟社會發展對能源的依賴度極高。在現有的能源結構下,我國經濟的高速增長過度依賴煤炭,現有的重化工業的發展也過度依賴煤炭。在國內主要耗煤產業中,火電、鋼鐵和水泥是三大行業,2008年這三大行業耗煤合計占比達到79%。其中,火電、鋼鐵和水泥分別占煤炭消費量的50%、17%和12%,見圖1。煤炭作為高排碳能源,決定了建筑的建設過程具有高能耗、高排碳的特征。
(二)存量建筑高能耗、高排放現象突出
1.建筑材料和建筑結構。在我國430多億平方米的建筑中,有95%都屬于高能耗建筑,單位建筑能耗是同緯度西歐和北美國家的2~3倍。而且,我國每年新增建筑也僅有15%~20%執行了建筑節能設計標準。除此之外,我國建筑內的衛生潔具耗水量也高出發達國家的30%以上,污水回用率僅為發達國家的25%。對于建筑材料,我國目前主要采用的是水泥混凝土,這種材料不易保溫、防熱,屬高碳建筑材料。另外,當下流行的不通風的房型、導熱系數極大的落地窗、外飄窗等都不利于溫室氣體的減量排放。
2.能源供應。目前,我國建筑的能源供應仍是以傳統能源為主,風能、太陽能等新能源①沒有得到充分利用。例如,目前我國采用風能的建筑微乎其微,對于太陽能的利用,也只是裝上太陽能熱水器而已,尚沒有利用太陽能做飯或是照明。造成這種現象的原因主要是我國能源利用技術水平偏低,難以研制出能充分、合理利用新能源的建筑材料。此外,由于我國的人口眾多造成的高層建筑模式,也給新能源的充分利用帶來一定難度。
(三)小結
近年來,雖然政府、房地產商和公眾等社會各界都開始了實行低碳建筑的行動,低碳建筑也受到越來越多的關注,但是,我國低碳經濟的發展與發達國家相比還有很大差距,低碳建筑的發展也遠不成熟,其中新建過程的高能耗、高排放及存量建筑的高能耗、高排放仍然是我國建筑界高碳排放的主要因素。同時,由于國家政策滯后及機制不健全、低碳建材的缺乏、低碳建筑的概念尚未完全普及等,也嚴重阻礙了低碳建筑的發展,我國的低碳建筑與大規模推廣和應用還有一定的距離。
低碳建筑推行過程中遇到的困難
(一)機制問題
首先,尚沒有制定一個低碳建筑的標準,對于到底碳排量多少才是低碳建筑,目前沒有具體的數值,也沒有評價標準。其次,缺乏有效的鼓勵政策和監管機制。對于開發商而言,低碳建筑由于成本造價相對較高、利潤空間有限,加之市場競爭激烈、公眾認知度低,因而在沒有政府政策扶持下不敢貿然建造低碳建筑。其次,對于消費者而言,由于低碳建筑的附加成本往往會轉化為用戶的負擔,當相關稅收優惠不足以抵消購房成本的增加額時,低碳建筑就只能成為高檔住宅的嘗試,而難以廣泛贏得市場。
(二)技術問題
低碳建筑技術主要包括生產低碳材料、設計低碳建筑結構、建造低碳建筑以及監管低碳建筑的技術。我國整體科技水平較落后,技術研發能力有限。首先,對于新能源的開發利用力度遠遠不夠,造成我國的經濟發展仍然依靠傳統的高碳資源。比如,低碳建筑材料可以起到防水、保溫的作用,更有甚者可以充分利用太陽能和風能等。然而,我國只能生產具有防水、保溫作用的材料,而沒有生產兼有充分利用太陽能和風能材料的技術。其次,建筑設計單位沒有創新主動性,沒能設計出具有節能且充分利用綠色能源的建筑結構,對于已設計好的低碳建筑,也由于技術等制約,建造施工的可行性較差。
(三)資金問題
1.新建低碳建筑。低碳技術的研究創新,無論是從國外引進低碳技術還是我國政府、企業或者相關研究機構進行自主研發,都需要耗費大量的資金。目前,國內低碳技術的研究尚處于起步階段,需要大量的研發成本。同時,在推行低碳建筑過程中,采用新型的低碳材料、運用新型低碳技術及采取環保節能措施等同樣會使建造成本增加,而低碳建筑是否經濟合理,能否提高居住的舒適度等諸多問題最終到企業或民間資金不愿投入到低碳建筑領域,從而制約了低碳技術在我國的推廣和低碳建筑的發展。
2.現存建筑的改造。目前,我國對民用建筑節能在補貼、金融、稅收等方面的激勵措施非常有限,民用建筑節能改造工作推進起來難度較大。同時,我國還未成功搭建起與低碳建筑項目相關的融資平臺,包括從政府層面建立風險補償機制、政府對部分低碳建筑項目融資提供信用擔保等。這使得現有存量建筑低碳節能改造資金的來源不穩定,只能依賴地方財政。而在我國財政中央集權的背景下,地方政府的存量建筑改造資金壓力很大。
(四)民眾的認知度問題
民眾是低碳建筑的主要銷售對象。由于消費者對于低碳建筑的了解甚少和民眾認知度的不足,導致民眾對于低碳建筑抱有一種懷疑和觀望的態度,部分有購房需求的民眾對此并不買賬,認為只是開發商的噱頭,部分民眾搖擺不定,想看看別人入住后的情況再確定是否購買。因此,加快推廣低碳建筑、提高民眾認知度迫在眉睫。
發展低碳建筑的建議
目前,我國低碳建筑仍處于初級階段。根據我國的經濟、社會條件,要實現低碳建筑節能減排目標,需要從多方面加以努力。
(一)政府方面
應進一步完善低碳建筑節能的法律法規,做到有法可依、有法必依,只有達到相應的低碳建筑標準才允許建設。同時,應借鑒國外先進經驗,政府對設計、建設、使用低碳建筑的給予鼓勵和適當的經濟補貼,對繼續使用高碳建筑的給予一定的處罰。這種處罰可以通過提高能源價格的方式,也可以通過行政罰款來施行。同時,建立健全相應的政策與機制,充分發揮三套機制和三套政策的作用,即政府、企業、社會公眾三大主體間通過建立合作伙伴關系形成政府—行政體制、企業—市場機制、社會公眾—社會機制,通過政府行政機制自上而下的努力、市場機制發揮營利性組織橫向的努力和社會機制促進非政府組織的努力,促進低碳建筑的推廣應用。
(二)開發商方面
1.在建筑設計理念上樹立低碳意識。在設計圖紙和設計方案、屋頂、外立面、樓內的照明、供暖甚至樓外的綠地上都盡量考慮到低碳,必須達到我國工程建筑環保標準,并充分利用自然資源實現低碳建筑。比如,在條件允許的情況下,可在大樓之間建立風力發電設備,冬季采暖和夏季制冷全部通過地源熱泵實現,并充分利用太陽能,通過科學設置綠化率以防止熱島效應。同時,需注重廣泛利用新型節能材料建造低碳建筑,特別是使用一些性能較好的隔熱材料以及氣密性好、隔熱好的門窗,對建筑節能會起到相當好的作用。
2.在施工中遵循“就近低碳,增加可再生能源的利用,合理利用建筑通風,采用高效建筑設備”等原則。就近選擇材料,可減少材料的運輸距離,從而減少運輸過程消耗燃料而形成的碳排量。建筑在使用過程中應盡量利用太陽能、風能、地熱能、生物質能等可再生能源,設計中水回用系統,達到間接減排的目的。
3.在經營理念上形成低碳思維。隨著低碳經濟的發展,低碳建筑將成為中國建筑業發展的必然趨勢。開發商要想在低碳浪潮中有立足之地,就必須用低碳思維重新考慮企業的生存和競爭力問題,包括怎么應對未來更加嚴厲的環保和碳排放的政策法規要求,怎么應對未來產業內部低碳的標準,怎樣應對未來消費者對低碳住宅和服務的購買傾向。一旦開發商形成了低碳思維,那么其他各利益相關者將都會考慮低碳,則低碳建筑的時代就會馬上到來。
(三)民眾方面
(2)建筑面積大:通常,這類建筑是為了滿足社會發展的需要,總體建筑面積都非常的大。一般單層面積為上萬平方米,總建筑面積為幾十萬平方米以上。
(3)可燃貨物集中,種類復雜。大型商業建筑都是各種商品交易的場所,特別是一些經營批發的大型商業建筑,商品數量和種類都很多,情況復雜。
(4)大型商場的構架不利于消防疏散和逃生。貨架林立,導致容易迷路和疏散路長顯著增長;商場嚴格規定的進出線路也給疏散和逃生帶來不便。
2火災對地下建筑的危害表現
相比地面而言,地下建筑工程火災的危害性主要體現在以下五個方面:
(1)煙量巨大。地下建筑工程由于沒有設置窗戶,也沒有良好的通風條件,因此火災產生后,建筑物中的煙就無法擴散出去。再加上有些建筑物質材料在燃燒后還會產生有毒氣體,這對正在施工的人員以及救火人員的生命安全造成了嚴重威脅,也給國家醫療帶了負擔。
(2)泄爆能力差。地下建筑工程的施工環境是一個相對封閉的環境,如果爆炸事故發生,這樣的環境就不能及時泄爆,反而加強了爆炸的威力,進而就會導致火災的危害更大。
(3)產生的溫度高。地下建筑產生火災后,熱量散發速度慢,這樣地下空間的溫度就會加速升高。經研究,地面上的建筑物的轟然現象要遠遠低于地下建筑物,而且有的有毒氣體的排放困難,產生化學反應也會導致地下建筑空間的溫度急速上升。
(4)人員的疏散困難。由于地下建筑封閉性的特點,照明也是完全依靠人工,因此,如果火災產生,那么地下人工照明的電路就容易被燒毀,導致地下空間的黑暗,這給救火人員對人員的施救和疏散工作帶來了極大的困難,也加大了火災造成的損失。
(5)營救困難。開展地下建筑火災的撲救工作時有很多難題,例如火災的具體情況難以探測、通訊中斷等,這些因素給整個地下火災的撲救工作造成了巨大阻力。因此,加強對地下建筑工程火災的特點的研究,對于建筑人員和救火工作人員了解其原理有重要意義。
3地下建筑設計中防火設計的重要性及其設計的要求
隨著城市化的迅速發展,建筑業也面臨著激烈的市場競爭,要求建筑物有更高的質量。城市建設中地下建筑工程是建筑企業的首要選擇,然而,火災對地下建筑工程卻時刻存在著安全威脅。總而言之,地下建筑設計中的防火設計問題是地下工程的主要制約因素,具有關鍵性作用。因此在地下室防火設計過程中我們要注意下列具體要求
3.1耐火等級、室內裝修和建筑結構設計要求
(1)地下建筑的耐火等級要達到一級,越高越好,地面去地下的出入口處也應該在二級或以上。這是因為地下建筑封閉性的特點,如果耐火等級低于一級的話地下建筑就承載不了火災帶來的壓力。
(2)裝修時應注意的是,對于逃生通道、安全通道、樓梯扶手、放煙樓梯間以及墻面都不能使用易燃材料。要根據以往地下火災的經驗,在地下建筑的人多的場所,更要避免使用塑料制品等用作裝修的材料,也盡量不要使用塑料壁紙,因為這些塑料制品在燃燒時會產生大量煙霧以及有害物質。
3.2通風、空調防火的設計要求
(1)通風、空調防火應該進行分區設計,風管應采用金屬材料,對于一些特殊部位的實際情況,可以使用燃燒困難的材料。
(2)地下建筑設備和風管等的保溫材料、過濾材料及其粘結劑等也要使用非燃燒材料,沒有條件的也應盡量使用燃燒困難的材料制作。
3.3電氣防火的設計要求
(1)消防電源的設計地下建筑的每一項工作都離不開電,尤其是消防方面。地下建筑的消防水泵、防煙及排煙設備、火災自動報警器、安全通道的指示標志、電動防火門等都需要電。因此,地下建筑必須保證充足的電量供應。如采用蓄電池用于緊急備用時,也要保證其連續供電的時間夠長,不能少于半個小時,還有必要準備一臺或幾臺柴油發電機,以備不時之需。
(2)用電設施地下建筑應設置干式電力變壓器。在專用房間里設置容量有560kVA的電力變壓器,防火設施的配線應該使用材料較好的產品,還要能夠防潮濕、防腐蝕。使用的蓄電池也要是封閉性的;柴油發電機應注意柴油的封閉,遠離火源;消防設施的控制箱等也應該標明使用方法。
(3)火災自動報警設備的設置使用面積在1000平方米以上的如大型商場、學校、醫院;大型計算機房、電力變壓器房、物品設備儲存庫房,以及人流較大而又容易發生火災的區域,應設置火災自動報警設備。
3.4安全有序疏散
(1)要地下建筑的設計時對防火分區的安全出入口應設計足夠,通常情況下每個分區不少于兩個,而其中有一個比較方便的應該直接通往地面。
(2)對竣工以后會用于電影院、大型商場、溜冰場、體育館等的建筑物的防火區,應設計更多的安全出口,通常不少于兩個。
(3)投入使用后面積較小的,以及平常沒有多少人停留的區域,至少應該設置一個直通地面的安全出口。
(4)為了有效避免在緊急疏散過程中導致人員太擁擠以及被濃煙困住,地下建筑防火分區應在不同方向分散設置安全出口。
(5)直通地面的樓梯間、門等的寬度應盡量夠寬,最小不要小于1.5米。電影院、大型商場、溜冰場、體育館等人流較密集等場所直通地面的門、樓梯間的寬度最少應在1.5米。
(6)在建成后使用層數在三層以及三層樓以上的樓層與室外的地面的高度超過10米的應該設置防煙樓梯間,例如使用面積較大的溜冰場、電影院、大型商場等。
現在一般城市里已經是鋼管取代了毛竹或木頭用于搭設腳手架,而鐵質鋼管是良導體。寧波已有許多起架子工手中的鋼管碰上高壓線,架子工不是死亡就是重傷的事故例子。也有鋼管失手掉下不巧搭上在下方的高壓線,造成高壓線短路跳閘的。
發生鋼管從高處跌落是很危險的,如砸中下方人員,鋼管又是有一定高度落下的,不管他或她是否帶安全帽,一般都造成死亡。2001年8月寧波大學工地發生了一起鋼管從屋面滑下,砸死下面工人事故。
第二要注意的是搭設時的架體穩定性。特別一些特殊架體,如當一個井字架為兩幢樓服務時,兩幢樓之間要搭設過道。這種過道架子窄窄的,卻很高,工程是六層樓的,它有六層高,工程是八層的它就有八層高。要有計算書,要有搭設方案。還有是層高很高的現澆混凝土模板支撐架子。南京2000年10月就發生了電視臺演播廳工程現澆砼模板支撐鋼管架倒塌,死亡12人的惡性事故。
還有一類事易發生在毛竹腳手架上,寧波有這樣一個事故,竹腳手架已搭至六層,當時腳手架向里傾斜,架子工拿桿子支在六層的剛砌的一人來高的磚墻上向外頂架子,結果新砌磚墻向里倒塌,砸斷樓面多孔板,斷裂掉下的多孔板又逐層砸下來,直至底層,砸死了底層二民工。
架子工往往還要搭井字架架體,這時候要注意架體穩定,要按要求張拉好纜風繩。或做好架體與墻體的連接。
二、拆除事故與搭設時一樣要注意高壓線,一樣注意鋼管的不小心墜落,及要注意失穩問題。
但要特別指明的是失穩致架子倒塌問題,2000年一月,寧波一個20多層的大樓工程,已經做了二年多了,馬上結束的,當時在拆架子,且架子也拆除得只剩東北角約六七米寬十來米高一小部分了,再過一二小時架子也拆好了。但事故就在這時發生了,原因是這樣的,這么高的架子當時拆得只剩下頂上四根鋼管與墻體連接著。事故發生時,這四根鋼管又拆去了兩根,架子終因失穩倒塌,一人死亡一人重傷。
腳手架與墻體的支撐(現在要求硬支撐保證既能承受推力又能支持拉力,不能是以前的鐵絲,不支持推力)數量要按規定設足。現在的情況是有些工地一到粉刷階段支撐就拆去了許多,事故隱患就來了,寧波去年就發生了兩起這類事故,兩個工地毛竹腳手架倒塌。
在倒塌后的處理上,鋼管架子比毛竹架子更困難一些,毛竹可以用刀砍用鋸鋸,開出一條路,把壓在里面的人救出來,鋼管處理就困難得多,特別是大面積的模板支撐架倒塌,人如果壓在中間一點,上面提到的南京電視樓事故就出現了這種情況。所以鋼管架子要特別注意受力計算,注意與墻體的支撐足夠,防止發生倒塌事故。
三、腳手架防護不嚴的事故施工電梯與井字架進料口包括進料走道和進料口的防護門,這些部位往往是架子工處理,要做好。
寧波曾有進料口不牢出事故死了人的。
腳手架圍護安全網應拉掛嚴密,可防止諸如磚塊鋼管鋼筋掉出掉下傷人,也可防止在架子外遞送鋼管等碰上輸電線特別是高壓線觸電傷人。
一些樓梯口電梯井口預留洞口往往也是架子工搭設圍護,這工作也要做好。
四、作為模板支撐支模架事故現在樓面普遍現澆,模板支撐變得很重要,特別底層是商場等底高三四米甚至五六米,二層如還是商場等荷載大樓板厚,澆筑混凝土時對下面的模板支撐的要求也高。
如鋼管或木頭等支撐未經設計強度不足,特別是考慮失穩的水平連桿或斜向支撐不夠,穩定性計算達不到要求,就可能出事故。
已經有四起支模架倒塌的大事故,分別是00年10月的南京一電視演播大廳澆筑混凝土的模板支撐架子倒塌,導致6人死亡;02年7月的浙江大學一活動中心樓砼支模架倒塌至3人死亡;03年2月杭州UT斯達康小靈通廠房24米見方28米高的超高鋼管支模架倒塌,至13人死亡的特大事故和同年3月的寧波雅戈爾一廠房支模架倒塌至2人死亡事故。
混凝土支模架在一定荷載以上或一定高度以上的可以考慮以型鋼代替鋼管支模,或混凝土實在太厚時考慮分層澆搗,等第一層澆筑的混凝土達強度后再澆上一層混凝土,以一一層鋼筋混凝土分擔上一層混凝土的份量,減輕支模架的荷載。寧波一高樓2米多厚的混凝土樓板支模架就采用了分二次分層的澆搗方法,當然這要與設計單位聯系。
五、腳手架鋼管吊運和裝卸事故塔吊吊運鋼管主要是要捆扎牢固,平穩吊運,起吊時還要被什么東西掛拉住,吊運中還要撞上什么東西,吊到位放下時特別注意下方有沒有人,如塔吊臂長不夠送不到位時不允許下方人員以推拉送到位。
寧波有一工地曾因鋼管捆扎不牢,一根鋼管掉下,戳中了馬路上的一輛轎車,幸無人員傷亡。
運輸裝卸事故特別是卸的時候要防止滿車的鋼管滾下砸人,鋼管裝卸也要注意安全。
運輸途中要注意鋼管捆扎不牢掉下砸中路人,鋼管毛竹等如果超長伸出車箱時,其末端要掛醒目紅布等,。開車時要小心,防止急剎,避免后車撞上發生事故。
六、架子防火主要是毛竹架子。
2000年10月24日,寧波鎮海郵電大樓工地,曾因有人在10樓外墻燒電焊,熔化的鐵件掉在了六樓毛竹腳手片上,經過一段時間隱燃終成大火,當塔吊上的人發現已無從撲救。大火在30分鐘內將整12層樓的毛竹架子燒光,損失20萬元,延誤工期2個月。
當木工房和廚房等與架子連在一起或靠得很近時,這些地方失火就可能殃及架子。所以木工房廚房盡可能與架子隔開一段安全距離(如6米)。
七、架子工應注意的其它事故預防酒后不能登高,不能穿拖鞋上崗,有心臟病的不能從事搭設架子工作。
進工地要帶安全帽,搭設架子及井字架等時要系安全帶,架子工要帶工具袋,搭拆架子時不能向下拋鋼管等物件。
1.1基于人工海洋濕地生態小區概述基于人工海洋濕地的生態小區的設計是一種間接利用海洋海水資源的設計,實現了利用人工濕地凈化海洋海水,并將此海水與海水源熱泵系統換熱。海水源熱泵系統為小區內建筑提供冷供熱。該生態小區主要包括了生態小區居住樓、主體海洋濕地、換熱池、綜合沉淀池、建筑儲備用水池。來自海洋的海水首先被引入人工海洋濕地,由濕地進行初步的凈化,凈化后的海水在換熱池中再被海水源熱泵機組使用。熱泵換熱回水不是直接排放到海洋中去,而是用于噴泉或是水體景觀換熱,避免了直接排放對海洋原始生態的影響。該生態小區不但實現了再生能源的有效利用,緩解沿海地區淡水資源緊缺、地下水水資源匱乏的問題,而且通過海洋濕地來凈化海洋海水,減少了海水對管道腐蝕、消除了熱泵冷卻回水的熱污染問題。
1.2生態小區的人工海洋濕地構建
這種人工海洋濕地是指,在沿海地區的天然海洋濕地或者在廢棄的鹽堿地的基礎上,進行土方工程搭建綜合沉淀池、換熱池、建筑儲備用水池以及海洋濕地主體建設。整個人工海洋濕地設計形狀為“巨”型,目的是便于對海水的凈化。人工海洋濕地的設計流量和體積應該最少要滿足海水源熱泵系統的冷熱源的需求量。相應的可依據生態小區的建筑風格配以水景,增加藝術美感。人工海洋濕地的流程圖如圖1。(a)外區流程圖(b)內區流程圖圖1生態小區中海洋濕地系統流程圖如圖1所示,主要包括了內循環和外循環。外區是海洋濕地與海洋的循環作用。如圖1a所示,來自海洋的海水經過綜合沉淀池直接進入到人工濕地中,在人工濕地對來自海洋的海水進行凈化處理,部分海水排回海洋中。內區是系統換熱循環,如圖1b所示,經由人工海洋濕地凈化后的海水經過綜合沉淀池區作用,過濾泥沙、重金屬以及藻類,然后在換熱池與海水源熱泵機組換熱。
1.3生態小區中的海水源熱泵系統
海水源熱泵機組只要通過輸入少量的高位電能,就能實現低位熱能向高位熱能轉移。20世紀80年代以來,瑞典已經建成了一些大型海水源熱泵,其他國家也建了一些大型海水源熱泵站[7]。基于海洋濕地生態小區的核心是使用海水源熱泵機組為小區提供所需的冷量和熱量。該系統具有以下優點:1)有效利用了可再生能源,熱泵系統環保效益顯著。相對于燃煤鍋爐,海水源熱泵在運行中不會產生污染環境。海水源熱泵系統碳排放最高可減少50%[8]。2)高效節能,運行費用低。海水源熱泵具有較高的COP值,一般在3.6~5.5左右。3)一機多用,使用靈活。海水源熱泵冬季可以代替鍋爐為建筑供熱。夏季可以代替制冷機組和冷卻塔為建筑供冷[9]。
2案例分析
2.1生態小區工程概述
本文為位于福建廈門沿海區域的某生態小區提供了設計方案。該項目位于福建廈門的沿海區域,由30棟別墅組成,主要包括了三類別墅型式:G型(12棟)、C型(10棟)、B型(8棟)。總建筑面積12800m2,空調面積為12157m2。小區平面圖如圖2所示。
2.2研究方法
本文將使用eQUEST建筑能耗模擬對生態小區進行能耗分析。eQUEST軟件根據輸入的建筑情況和室內設計溫度值,動態地計算出建筑的全年能耗[10]。為了研究方便,定義使用節能率為指標,體現海水熱泵系統的節能效果。這里自定義相對節能率的概念:即海水源熱泵系統耗能相對于常規冷卻塔空調系統耗電量節電比率,定義公式如下:式中:γ為相對節能率;PCCCT為冷卻塔系統的全年用電量,kWh;PSWHP為海水源熱泵系統的全年用電量,kWh。
2.3生態小區eQUEST建筑模型
小區的別墅eQUEST建模如圖3。
2.3.1空調負荷計算使用
eQUEST軟件計算出該小區的建筑冷逐月冷熱負荷,如圖4。圖4生態小區每月最大冷熱負荷變化圖4為該小區的空調負荷的逐月分布,最大的制冷負荷為1335.5kW,最大熱負荷250.7kW。
2.3.2冷水機組設備選型
本小區空調系統擬采用區域供能,根據空調負荷狀況,分別選用海水源熱泵機組系統為建筑提供冷量并選用另一套普通冷水機組作為參照系統。海水源熱泵機組的冷熱源側接海洋濕地中的換熱池,普通制冷機組冷熱源側使用冷卻塔系統。選取1.1的富余系數,即制冷機組應該滿足1469kW制冷量要求。主要技術參數如表1。表1區域供冷用機組參數
2.3.3生態小區eQUEST空調系統模型
本文在eQUEST內進行了空調系統模型搭建工作,如圖5所示。5a使用兩臺海水源熱泵機組,海水進入機組在蒸發器側換熱;圖5b中使用普通冷水機組,并依靠開式冷卻塔與外界換熱。模擬的目的是對比冷熱源側節能性,因此選定相同的空調末端。
2.4冷熱源側節能性分析
對設好的eQUEST系統模型進行的全年能耗模擬計算。計算海水源熱泵系統和參照系統全年耗電量,如圖6。空調末端相同的情況下,對比海水源熱泵系統與常規冷卻塔系統,其冷熱源側全年耗電量分析如下:對比冷熱源換熱側耗電量,海水源熱泵系統比冷卻塔系統耗電量減少42197kWh的電量,相對節能率高達96.68%;這是因為相比冷卻塔系統,海水源熱泵系統冷熱源側水溫比較恒定,海水表層以下5m海水溫度在9~27℃波動[11];而且節省了冷卻塔、部分水泵的耗電量。得益于海水溫度的恒定,制冷效率COP可以達到5.5,減少了冷水機組的耗電量。如圖7所示,海水源熱泵系統全年相對節能率為21.17%,7月份達到最大值,節能率為29.86%。也就是說,相對于普通冷卻塔空調系統,海水源熱泵系統全年運行更加節能,尤其是在夏季,這是因為在夏天當空氣溫度高于35℃時,常規空調機組效率開始下降,空氣溫度越高,機組制冷效率越低,能耗增加。在空氣溫度為30℃時,常規空調機組能效比COP也僅有2.2左右。也說明了室外空氣溫度越高,冷水機組制冷效率越低,能耗增加。反觀海水源熱泵系統,夏季制冷工況冷卻水供水溫度較低,這使得海水源熱泵機組能效都維持在一個較高的水平。因此可以得出結論,使用海水源熱泵系統比起國內常見的冷卻塔系統在耗電量上明顯的優越性。
2.5冷熱源側節水性分析
使用海水源熱泵系統,省卻了冷卻塔的用水量,所以節水量即冷卻塔系統全年所需要的補水量,通過系統的循環水量確定。系統循環水量計算式如下[12]:式中:G為冷卻水量,kg/s;Q0為冷卻機組制冷量,kW;c為水的比熱容,kJ/(kg℃);k為制冷機耗功的熱量系數,取1.2;T為冷卻塔供回水溫差,取5℃。計算得出循環水量為84kg/s。取補水率為2%~3%,以總循環水量的2%為補水率[13]。由eQUEST模擬可知,冷卻塔全年運行時間為5245h。計算可得,全年冷卻塔系統補水量為31721.76t,則海水源熱泵系統每年的節水量為31721.76t。
混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質脆性材料。由于混凝土施工和本身變形、約束等一系列問題,硬化成型的混凝土中存在著眾多的微孔隙、氣穴和微裂縫,大體積混凝土硬化時要釋放出大量的水化熱,導致混凝土內部溫度過高,經常出現很多裂縫。微裂縫對混凝土的承重、防滲及其他一些使用功能不產生危害,但是在混凝土受到荷載、溫差等作用之后,微裂縫就會不斷的擴展和連通,最終形成我們肉眼可見的裂縫。當混凝土裂縫的寬度超過規定的限值時,會影響建筑物和構件的適用性和耐久性,不僅有損外觀形象,還會造成鋼筋外露、腐蝕并減小建筑結構抵抗荷載的能力,降低建筑結構的整體性和剛度。
裂縫產生的形式和種類很多,要想控制解決混凝土中裂縫問題,還是需要從混凝土裂縫的形成原因入手,正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產生的最有效的途徑。因此,探討混凝土裂縫產生的原因和控制方法,對施工質量的控制很有益處。
1建筑施工中混凝土裂縫產生的原因分析
1.1建筑結構設計的原因
建筑設計不合理會導致混凝土結構中出現裂縫,主要表現在:結構中的斷面突變而產生的應力集中所產生的構件裂縫;對構件施加預應力不當,造成構件的裂縫;構造鋼筋配置過少或過粗等引起構件裂縫;未充分考慮混凝土構件的收縮變形;采用的混凝土等級過高,造成用灰量過大,對收縮不利。混凝土在硬化過程中,由于水分蒸發、體積逐漸縮小,產生收縮,而板的四周由于受到支座的約束,不能自由伸展,當混凝土的收縮所引起板的約束應力超過一定程度時,必然引起現澆板的開裂。
1.2混凝土材料的因素
首先,不同種類和不同用量的水泥拌制的砂漿干縮性變化很大。礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥的收縮大,而粉煤灰水泥收縮值較小,快硬性水泥收縮大。一般來說,其水灰比不變,水泥用量越多,混凝土的收縮率越大,因為混凝土的干縮主要產生于水泥漿的干縮,水泥漿越少,混凝土中骨料對干縮的制約作用越顯著。
其次,混凝土中水的蒸發引起混凝土的收縮,水灰比越大水泥漿越稀,收縮率越大開裂的可能性也越大。同時減少用水量和水泥量對于改善干縮、提高混凝土的抗裂更為有效,但應在正確的方法指導下采用,必須保證混凝土的設計強度要求。
再次,粗細骨料含泥量過大、骨料顆粒級配不良都會造成混凝土收縮增大,從而誘導裂縫的發生,骨料的密度大、級配好、彈性模量高、骨料粒徑大則可減少混凝土的收縮。外加劑和摻合料會影響混凝土的硬化速度、混凝土的用水量、混凝土的收縮和徐變,從而會對混凝土的開裂產生影響,摻有外加劑的混凝土干縮值較大,特別是初期干縮值較大。防止裂縫的有效方法是使用膨脹劑,混凝土初期膨脹,后期干縮值小,能有效控制裂縫的發生。
最后,混凝土中使用的鋼筋越多,產生的握裹力越強,從而約束了混凝土的變形,減少了收縮量,也防止了裂縫的產生。使用焊接鋼筋網,縱筋、箍筋布置合理,布置細而密的鋼筋能有效地防止裂縫。
1.3混凝土材料的配合比
集料顆粒級配不良或采取不恰當的間斷級配,容易造成混凝土收縮的增大,誘導裂縫的產生。混凝土水灰比過大,或使用過量粉砂也可以使樓板產生裂縫。當用同一品種及相同強度等級水泥時,混凝土強度等級主要取決于水灰比。當水泥水化后,多余的水分就殘留在混凝土中,形成水泡或蒸發后形成氣孔,減少了混凝土抵抗荷載的實際有效斷面,在荷載作用下,可能在孔隙周圍產生應力集中,使樓板表面出現裂縫,而采用含泥量大的粉砂配制的混凝土收縮大,拉力強度低,容易因塑性而產生裂縫。配合比設計不當直接影響砼的抗拉強度,是造成砼開裂不可忽視的原因。配合比不當指水泥用量過大,水灰比大,含砂率不適當,骨料種類不佳,選用外加劑不當等。
1.4施工工藝及養護的原因
首先,混凝土拌和不勻、拌和時間過長,運輸時間過長、運輸泵送時改變了配合比,澆筑順序不合理、速度太快等施工會改變混凝土的質量,降低混凝土的性能,引起澆筑后混凝土結構或構件的裂縫。現場振搗混凝土時,振搗或插入不當,漏振、過振或振搗抽撤過快,會影響混凝土的密實性和均勻性,誘導裂縫的發生。
其次,混凝土的養護可改變混凝土的水化反應速度,影響混凝土的強度。養護時保持濕度越高、氣溫越低、養護時間越長。則混凝土收縮越小。在養護的過程中必須嚴格控制混凝土的水化熱,對拌和好的混凝土進行預冷卻以降低溫度,使澆筑后混凝土的最高溫度與溫度梯度最小,外界對混凝土的約束最小。混凝土養護的目的是為了保證混凝土的正常凝結、硬化。混凝土養護時間過短,保持的濕度過低都會使得混凝土收縮變大,會引起裂縫。
最后,施工中,振搗棒直接擱在鋼筋上進行振動,鋼筋被擾動,同時使得澆筑完的混凝土過早受到振動,影響了鋼筋與混凝土的握裹作用,也影響了混凝土的均勻性與密實性。鋼筋保護層厚度不足,造成鋼筋與混凝土的握裹作用減小,對混凝土變形開裂的約束作用減弱。在風速過大或烈日暴曬的情況下施工,混凝土的收縮值大。大體積混凝土構件澆筑后,抹面的次數和保溫工作不到位,易產生表面收縮裂縫。
2建筑施工中混凝土裂縫的防制措施
2.1做好施工前的設計和準備工作。
在建筑結構設計中,應處理好處于約束狀態下的結構設計,當結構沒有足夠的變形余地時,在結構設計中合理配置構造鋼筋,防止裂縫的產生;設計中應盡量避免結構斷面突變帶來的應力集中,如因結構或造型方面原因等而不得以時,應充分考慮采用構造配筋等加強措施;積極采用補償收縮混凝土技術。
盡可能合理和科學地安排好各工種交叉作業時間,在板底鋼筋綁扎后,線管予埋和模板封鑲收頭前應及時穿插并爭取全面完成,做到不留或少留尾巴,以有效減少板面鋼筋綁扎后的作業人員數量。混凝土工人在澆筑時,對裂縫容易發生部位和負彎矩筋區域,應鋪設臨時活動跳板,擴大接觸面,分散應力,盡力避免上層鋼筋受到重新踩踏變形。
2.2注重混凝土原材料的選擇和配比。
首先,混凝土中如果采用吸收率較大的骨料,干縮較大、骨料含泥量較多時,會增大混凝土的干縮性;骨料粒徑較大、級配良好時,由于能減少混凝土中的水泥漿用量,所以混凝土干縮率較小。摻加粉煤灰能減少水泥用量并有效降低水化熱,可降低混凝土單方用水量和水泥用量,還可減少混凝土自身體積收縮。同時,在混凝土中摻加粉煤灰或高效減水劑不僅能使混凝土具有較好的和易性、可泵性、抗滲性、抗離析好,減少泌水現象發生、有利于混凝土表面處理。
其次,配合比設計人員應深入施工現場,依據施工現場的澆搗工藝、操作水平、構件截面等情況,合理選擇好混凝土的設計坍落度,針對現場的砂、石原材料質量情況及時調整施工配合比,協助現場搞好構件的養護工作。改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱;選用低堿水泥和低堿或無堿的外加劑;積極采用合適的摻和料和混凝土外加劑,抑制堿骨料反應;正確掌握好混凝土補償收縮技術的運用方法。
最后,根據混凝土強度等級和質量檢驗以及混凝土和易性的要求確定配合比,嚴格控制水灰比和水泥用量。選擇級配良好的石子,控制砂的粒徑及含量,減少空隙率以減少混凝土收縮量,提高混凝土抗裂強度。
2.3強化混凝土澆搗工作的要求。
首先,澆搗時振動棒建議采用垂直振搗,行列式排列,做到快插慢拔,根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間,避免過振或漏振,應提倡采用二次振搗、二次抹面技術,以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡。由于很多泵送混凝土的自由流淌,形成混凝土的分層澆筑。在振搗上一層時,應插入下一層中,以消除兩層中間的接縫,上一層混凝土的自然形成厚度不能超過振動棒長的1.25倍。混凝土的振搗時間不宜過長,一般為8s~10s,以防止石子下沉造成混凝土結構不均勻。混凝土澆到面層時,表面應抹平壓實,以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡,以提高混凝土的密實度。
其次,澆搗成型后,應采取必要的蓄水保溫措施,表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護,以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。避免在雨中或大風中澆灌混凝土;對于地下結構混凝土,盡早回填土,對減少裂縫有利。支摸板時要保證模板有足夠的強度和剛度,且支撐牢固,并使地基受力均勻。
最后,嚴禁混凝土散落在尚未澆筑的部位,以免形成潛在的冷縫或薄弱點。混凝土澆到面層時,表面應抹平壓實,以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡,以提高混凝土的密實度。
2.4采取合理的養護措施。
首先,保溫養護是混凝土施工的關鍵環節,其目的主要是降低大體積混凝土澆注塊體的內外溫差值以降低混凝土塊體的自約束應力。可以降低混凝土澆注塊體的降溫速度,充分利用混凝土的抗拉強度,以提高混凝土塊體承受外約束力的抗裂能力,達到防止或控制溫度裂縫的目的。
其次,適當提高養護環境溫度有利于減少內外溫差、緩解降溫速度,從而減小溫度應力,也有利于混凝土強度增大和應力松弛發揮作用,可以避免混凝土因表面干裂而產生的塑性收縮。養護期間混凝土表面溫度與其中心溫度之差不大于25℃。混凝土澆灌過程中,如遇風雨天氣,應搭設防雨彩條布進行遮蓋,同時周邊做好明溝排水工作,防止雨水流進基坑內,保證混凝土澆灌的連續性和施工質量。超級秘書網
最后,加強現澆板澆搗的養護工作。混凝土養護是整個施工過程中不可缺少的一個重要環節,忽視對混凝土的養護,既會降低混凝土的強度,又易使其在硬化過程中失水得不到及時補償而產生裂縫,尤其在高溫下施工,更應經常澆水養護,這樣既可減少因溫度產生的裂縫,也可降低由于混凝土的收縮而產生的約束應力,有效控制裂縫。
3結語
裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象,它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力,影響建筑物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響建筑物的承載能力。在施工中切實抓好混凝土的配和比設計、施工工藝、切縫時間和深度、混凝土的養護等各個環節,通過改善混凝土的質量并采取有效的澆注后的防治措施,混凝土的裂縫現象是可以避免的。
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