時間:2023-03-15 14:55:46
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論文摘要:本文介紹了高層建筑轉換層的施工,并詳細地闡述了轉換層施工的質量控制措施,供大家參考
1前言
現代高層建筑是向更高、體型更復雜、結構形式更多樣、功能更齊全、綜合性更強的方向發展。然而在設計中,由于結構下部樓層受力較大,上部樓層受力較少,正常布置時是下部剛度大,墻多柱網密,到上部漸漸減少墻,柱擴大軸線間距。為滿足建筑物的功能要求,實現結構布置,必須在結構變換的樓層設置轉換層,轉換層大致有梁式、桁架式、空腹桁架式、箱形和板式等。本文根據多年的施工實踐,著重介紹結構轉換層的施工方法及其質量控制。
2鋼筋混凝土轉換層結構的施工
2.1轉換層模板支撐系統
工程中常用以下幾種模板支撐體系:
2.1.1一次性支模
從轉換層底一直撐到底層地面或地下室底版.需要模板支撐材料,適用于施工現場可用的支撐材料較多,且轉換層位置較低的情況。
2.1.2荷載傳遞法支模
將轉換梁(板)的自重和施工荷載通過支撐系統傳遞給若干層樓板。支撐樓板的數量應通過設計來確定。另一種方案是充分利用轉換層支撐柱的傳力作用;另一部分通過樓面設置的豎向支撐構成的梁下排架體系傳遞給下面若干個樓層。
2.1.3疊合澆筑法支模
應用疊合梁原理將轉化梁(板)分2次或3次澆筑成型,支撐系統只需考慮承受第1次的混凝土自重和施工荷載,施工時應注意疊合面的處理,同時應對疊層澆筑的轉換驗算。(4)埋設型鋼法
支撐。在轉換梁中埋設型鋼或鋼桁架,并與模板連為-體,以承受全部大梁自重及施工荷載,大梁一次澆搗成型,可節省模板支撐材料,轉換梁可采用鋼骨混凝土結構。
搭設模板支撐時,要求上、下層支撐在同一位置。當轉換結構下層空間可采用疊合澆注法或埋設型鋼法支模。設置模板支撐系統后,應對轉換梁(板)及其下部樓層的樓板進行施工階段的承載力驗算。結構設計時,應綜合考慮轉換結構的施工方案,建立符合實際的力學分析模式,達到設計和施工的統一。
2.2混凝土工程施工。
大體積混凝土轉換層施工時,應采取措施防止溫度裂縫:
2.2.1根據混凝土的配合比和施工氣候及現場條件,預測監控混凝土在澆筑后1個月內的各部位溫度的變化情況。
2.2.2應采用以下方法控制混凝土內外溫差小于25℃:蓄熱保溫法,即常規保溫方法;內降外保法,即在大體積混凝土內部循環埋管通水冷卻降溫,在大體積混凝土轉換結構的上表面及面采取保濕措施;蓄水養護法,即在混凝土初凝后先灑水養護2h,隨后進行蓄水養護,蓄高度100。
2.2.3水泥的選用:采用水化熱低的礦渣硅酸鹽水泥或火山灰硅酸鹽水泥;摻用沸石粉代替部分水泥,降低水泥用量,使水化熱相應降低;。摻入減水劑,減少水泥用量,使混凝土緩凝推遲水化熱峰值的出現,使升溫延長,降低水化熱峰值,使混凝土的表面溫度梯度減小。
2.2.4施工方法:a先施工轉換結構周圍結構或墻體,防止混凝土表面散熱過快,內外溫差過大;b.在夏季高溫氣候施工時,采用冰水攪拌,以降低混凝土的人模溫度;c分層澆筑混凝土,每層厚300~500mm,并在前一層混凝土初凝之前,將后一層混凝土澆筑完畢;d采用疊合梁原理澆筑轉換結構,可緩解大體積混凝土水化熱高、溫度過大對控制裂縫的不利影響。
2.3鋼筋工程施工
轉換梁(板)的含鋼量高,主筋長,梁柱節點區鋼筋密集。因此,正確地翻樣和下料,合理安排好就位次序是鋼筋施工的關鍵。
2.4預應力混凝土轉換層結構施工
施工時采取以下措施防止張拉階段預拉區開裂或反拱過大:
2.4.1采用擇期張拉技術,即待轉換結構上部施工數層之后再張拉預應力,在此之前轉換結構下的支撐必須加強。
2.4.2在預拉區配置一定數量的預應力筋用以反拱,該部分的預應力筋是使用階段不需要的。
2.4.3采用分階段張拉技術,即逐漸施加預應力以平衡各階段荷載,但由于張拉次數較多,施工費用略高。
3轉換層施工的質量控制
3.1模板安裝、拆除的質量控制
3.1.1梁側模板的安裝
1)應采用30mm×2.5mm的扁鐵作為拉片,其長度為梁截面寬度加2倍鋼模板肋高,兩端適當位置鉆孔。2)鋼模外側應用似8鋼管扣件夾具豎向夾住梁的模板,每根小橫桿上設置一付夾具,并用水平背桿將這些夾具橫向連通。3)梁、板支撐的部分橫向水平桿的端部應頂住梁的兩側模板,并與鋼管扣件夾具連接,以承受新澆筑混凝土的側向壓力。4)為確保混凝土不漏漿,應采用塑料泡沫條或毛草紙對拼縫進行嵌縫。5)當梁、板的跨度不小于4000mm時。若無設計要求,梁、板底模應按全長跨度的2%起拱量起拱。
3.1.2底板模板的安裝
板底模板宜采用2000mm×1000mm×18mm的竹壓板,竹壓板周邊可采用鍍鋅鐵皮包邊,以減輕因碰撞造成的損壞。在鋼管支撐架頂部水平桿上先平鋪150mm×50mm的木拐,間隙距200mm;安裝模板后,用釘子將模板與木枋固定。拼縫采用寬50mm的不干膠帶封閉,以確保板縫處不漏漿。模板安裝完成后,澆筑混凝土前需由項目技術負責人組織有關人員進行模板工程驗收,合格后方準澆筑混凝土。
3.1.3模板的拆除
混凝土澆筑完成后,對于板,當混凝土強度達到設計強度75%時,對于梁,若跨度不大于8m,當混凝土強度達到設計強度75%時,若梁跨度大于8m,當混凝土強度達到設計強度的100%時,才允許拆除模板及支撐系統。模板拆除前,須由施工人員提出模板拆除申請,由項目技術負責人組織有關人員進行驗證,符合有關規定后方準予拆除模板。
3.2鋼筋安裝的質量控制
對于梁內同一位置有多層鋼筋時,為確保受力鋼筋位置準確,擺放平直,即采用25的短節鋼筋橫向水平放置于兩層鋼筋之間,楞頭鐵間趾為沿梁長方向每1000mm長放置一根,且每層受力鋼筋之間豎向排,均用楞頭鐵隔開。
梁底部鋼筋的混凝土保護層厚度為25mm,其墊塊可用預制的(20以上細石混凝土小方塊作墊塊;但對于截面高度在1200mm及以上的框架梁,由于其鋼筋直徑在25及以上,且根數又很多,因此鋼筋自重很大,細石混凝土墊塊已不能承受其荷載。必須采用14~20,長度為1.4倍梁截面寬度的短節鋼筋作墊塊,將此短鋼筋與底層縱向受力鋼筋約呈45。夾角平放在底模板與底層箍筋之間,或采用專用料混凝土保護層墊塊。
轉換層主、次梁的上層承重結構的柱、薄壁柱或剪力墻等,其結構鋼筋必須插入轉換層的梁、柱內,并與梁、柱內的鋼筋焊牢固定,且在距樓面50mm處設置二道箍筋,以確保上部結構鋼筋位置正確。
3.3混凝土澆筑的質量控制
3.3.1混凝土配合比設計
混凝土配合比設計,必須由具有相應設計資格的試驗室在對施工現場使用的水泥、砂、石、外加劑等進行試(檢)驗的基礎上,設計出混凝土配合比。為防止在澆筑中出現施工冷縫,要求在混凝土配合比中添加緩凝減水劑。
3.3.2混凝土澆筑及下料方法
混凝土澆筑采取從房屋一端的邊梁開始澆筑,在邊梁澆筑完成后再澆筑垂直于該邊梁的其余各框架梁,澆筑長度至相鄰軸線的框架柱暫停,再返回澆筑樓蓋板混凝土,以此澆筑方法類推,向前平行推進,直至澆筑完成。在澆筑框架梁混凝土過程中,對于截面高度為1800m的梁應采用4次下料澆筑,4次振搗,每次澆筑厚度不大于500m的方法;相應地對于截面高度為1200m的梁應采用3次下料,3次振搗的方法;以確保混凝土密實,不出現施工冷縫,并有利于減小梁側模板承受的側向壓力。
計量工必須嚴格控制混凝土的配合比,水泥(散裝)、砂、石、外加劑等必須認真過稱計量,外加劑由專人負責計量下料,保證供應,如采用商品混凝土也應保證供應。
高層建筑施工前,要做好各種準備工作。主要內容有:對圖紙的審查、對鋼結構的驗收等,具體事項如下。(一)施工前,相關的工程師和施工人員對圖紙進行詳細的審查,這樣既起到檢查的作用,防止出現大的漏洞,進行及時的補救,減少對建筑工期的影響。也可以充分了解施工情況[3],更好的把握施工要點,清醒的認識到施工中的難度,有整體的規劃,以便保證施工進行(二)檢驗鋼結構的是否合格,確保螺栓、抗剪栓釘等材料符合建筑標準,對鋼結構的規格、型號進行驗收,保證原材料的準確無誤,防止出現難以挽回的后果。(三)對鋼結構建筑施工單位進行檢查,保證其有完整的施工計劃;對進行建筑嚴格的質量要求;全面監控施工質量方法;建立質量保證制度;完善工程進度體系,做好多種防護工作,保障建筑質量合格。(四)對施工人員進行選擇,詳細檢查工人的資格證和施工技術,按照嚴格的標準選拔優秀的工作人員,那些不合格的堅決不予以錄用。此外要健全獎罰制度,明確員工的責任意識,以免引發施工事故[4]。
二、鋼結構施工的技術要點
第一,在高層建筑鋼結構中,對塔吊的選擇。塔吊是施工中非常重要的必備設施,選擇塔吊時,要考慮眾多的因素,如:施工場地的大小、樓層建筑的高度、鋼結構建筑的承載量等,同時對塔吊的安全性進行檢查。通常情況下,高層建筑都使用內爬式塔吊,這種塔吊在施工中,不需要額外的加固工作,對起重機的要求小,使起重機自行的布置位置,而且這種塔吊的造價相對較低[5]。第二,在高層建筑鋼結構中,對塔吊安裝順序的考慮。在安置塔吊前,要確認位置分布、塔吊數量、先后順序,這就要求對鋼結構的形式和現場環境進行考察,再合理安排塔吊。可把工程分為不同的作業區,先從中間的單元進行塔吊工作,再安裝其他的塔吊,這樣能很好地固定位置,進行校正工作。第三,預埋位置的保留。在鋼結構建筑中,對螺栓的預埋位置精確測量,合理預埋,避免出現安裝困難的現象,一旦發現位置偏差及時返工,不能圖一時方便,造成不可挽回的后果。第四,對鋼結構的鋼柱嚴格審查。規范鋼柱的標準,對翻樣下長度進行準確測量,避免誤差出現,控制好設計長度。第五,注重螺栓連接。在螺栓的固定工作中,可分為初擰和終擰兩個步驟,初擰是為了縮小螺栓受到鋼板的影響,終擰則是進行最后的加緊工作,一些大型的鋼結構建筑,要經過初擰、復擰和終擰三個環節,可見螺栓連接的重要作用。第六,焊接工作的重視。鋼結構建筑的焊接工作極其重要,它關系到整個工程的質量,焊接水平的高低,直接影響施工效果。因此,在焊接時,工人要按照說明書進行工作,不能任意為之,督促相關人員反復檢查確認,保證焊接工作的合格。
三、增強鋼結構質量的措施
監控施工材料。在施工過程中,原材料的控制對工程質量起到重要作用,我國對原材料的主要要求是:抗拉度強、延伸率和碳含量的合格。在采用的鋼材中,應該包括品種、性能、證明書、規格、化學成分的組成,加強對原材料的監控[6]。加強事前控制。事前控制主要是準備階段的質量監控,負責人對工程的圖紙、施工方案等施工中涉及到的全部環節進行徹底核實,并熟悉驗收方案、督促工程進度,協調各部門關系,做到有備無患。
四、鋼結構施工中注意的問題
根據施工特點,選擇合適的施工器械,盡可能的保障施工人員的安全和建筑質量;成立安全小組,進行安檢工作,指導工作,消除安全隱患,建立保護措施[7];注重防火設備選擇,鋼結構建筑耐火性差,危險系數高,可以采用噴水系統進行鋼結構的保護,防止坍塌。
五、結語
關鍵詞:高層建筑消防火災報警探討
一、消防電氣設計應遵循的規范
目前設計者應該熟悉和掌握的與高層建筑消防電氣有關的設計規范主要有「高層民用建筑設計防火規范(GB50045-95以下簡稱“高規”)、「火災自動報警系統設計規范(GB50116-98以下簡稱“報警規范)、「民用建筑電氣設計規范(JGJ/T16-92以下簡稱“民規")等。前兩部是國家標準,后者是國家建設部的行業標準。三部規范對高層建筑中一、二類建筑的劃分以及對火災報警與消防聯動控制系統的設置與要求總體來講是一致的,但從各自不同角度三部規范也各有側重,有所區別。對設計者來說,國標是帶有強制性的,必需嚴格遵守,部標或行業標準應服從國標。
二、火災報警系統基本形式的劃分及設備設置
火災報警系統的形式應根據具體設計對象來確定,設計者首先必需搞清楚設計對象的建筑形式、規模、分類、建筑個體的分布等諸多因素,再根據這些因素來確定火災報警系統的形式。
如表一,按“報警規范”,將火災報警系統劃分為三種基本形式:區域報警系統,集中報警系統和控制中心報警系統。而“民規”把報警系統分為四種基本形式:區域系統、集中系統、區域——集中系統、控制中心系統。隨著新技術不斷出現,火災報警設備和元件也在不斷更新和發展。筆者認為,報警系統設備的設置不宜復雜過多,過多會造成投資增大,可靠性降低,也不宜過于簡單而達不到報警聯動要求。應該在滿足規范要求的前提下,強調注意系統的可靠性和經濟性,還應注意不要單純追求消防技術的先進性,而應結合國情充分考慮維護方便和維護水平。
三、消防聯動控制制式問題
消防聯動控制有采用多線制的,有采用總線制的。多線制是電源驅動線與信號線分開,電源、檢測、控制分別占用導線的制式。多線制一般有五線制、四線制。總線制是基于計算機技術中控制總線的原理,采用信號線與電源驅動線分時復用的方式,利用計算機編程技術來達到監測與控制目的,總線制有三總線制和二總線制。總線制比多線制有布線少,監測控制設備多等優點,目前大中型項目多采用總線制。在具體設計中選擇采用哪種制式可結合工程的具體情況而定。多線制和總線制的主要特點如表二
四、線路的敷設問題
許多電氣設計消防線路采用穿塑料管(PVC)保護,并從吊頂內走線。而“民規”第24.8.5條規定:消防聯動控制、自動滅火控制、通信、應急照明及緊急廣播等線路,應穿金屬管保護,并暗敷在非燃燒體結構內,其保護層厚度不應小于30mm。當必需明敷時,應在金屬管上采取防火措施。在布線上要求與“民規”、“報警規范”基本一致,只是根據“報警規范”線路在暗敷時可采用金屬管或經阻燃的硬質塑料管保護。從實際情況可以看出,很多設計人員對這一條有所疏忽。
筆者理解,本條之所以沒有包括火災探測器線路,是因為探測器線路只是在火災初燃生煙發熱階段起作用,而條文中規定的消防聯動控制、自動滅火控制、通信、應急照明及緊急廣播線路,在火災發生后一段時間內還需起作用,在這段時間內,這些線路應保證安全使用。
敷設在吊頂內的線路,在發生火災時并不安全,而且吊頂內下是火災多發地段。設計人員應對規范條文給予足夠的重視,在實際操作中,凡是新設計的建筑,對該條文規定的線路,一律穿金屬管或阻燃PVC管保護并在現澆板內、墻內等處暗敷走線。而在改造工程中,由于條件限制不能暗敷時,應對保護鋼管或金屬線槽采取防火措施,如刷防火涂料等。
五、消防水泵的控制啟停問題
消防水泵(包括消火栓泵、噴淋泵)是滅火手段中的重要設施,對消火栓系統而言,根據“高規”的要求,在消火栓處應能直接啟動消火栓泵。根據“報警規范”的要求,在消防控制室處也應能手動控制消火栓泵的啟、停。這兩部規范從各自不同角度提出要求。此外,在水泵房消火栓泵附近還有一個控制箱直接控制水泵電機啟停,這樣消火栓泵的啟動就有三處地方可控制,因此,存在這樣兩個問題,一是消火栓泵的控制權,二是消火栓泵的啟動方式。
消火栓泵的啟動控制權即是消防中心控制室、消火栓動作按鈕與泵房控制箱的主從控制關系。一般來講應以消防控制室為主。目前很多大廈消火栓的控制方式是在泵房控制柜上設置手動、自動轉換開關,通常情況下置于自動位置。這樣設置有一個好處,就是一旦自動控制失靈,工作人員可在水泵房將轉換開關打到手動位置,直接起動消防泵,且就地維修也很方便。但是,這樣一來,將會帶來負面影響。在水泵房設置轉換開關,容易引起人為的操作失誤,因為一般情況下泵房是無人值班的,萬一工作人員或其他人員將轉換開關置于手動位置,而消防中心未能及時發現,就會出現重大的消防隱患(此時消防中心和消火栓按鈕均無法啟動消防泵)。為了有效解決以上矛盾,在實際設計中,消防控制室的手動起停按鈕可不經過泵房設置的轉換開關,而直接啟動消防泵,既能解決直接起動問題,又便于消防中心統一監控。
消防控制室與消火栓動作按鈕啟動關系與消火栓泵的啟動形式有關。消火栓泵的啟動方式一般分為兩種,第一種啟動方式是在總線制聯控方式下,消火栓動作按鈕的起動可通過設在消火栓旁的聯動接口模塊將其要求的啟動信號送至消防控制室控制臺,再從此處輸出使消火栓啟動的開關量觸點。第二種起動方式,是直接將消火栓動作按鈕的開關量觸點輸出到消火栓泵啟動箱。這兩種啟動方式在實際設計中都可以運用,前一種方式接線省,但需在總線制下,對消火栓聯動模塊進行地址編碼編程來達到監測大量消火栓的目的。后一種啟動方式簡單可靠,但還需要把消火栓動作信號返給消防控制室。設計者在具體設計中可根據實際工程規模大小來選用,工程規模大、建筑形式復雜可采用前一種啟動方式,規模小可采用后一種啟動方式。
噴淋泵的自啟動是通過各保護區的管網噴嘴玻璃球高溫下爆碎,引起管網水流流動,從而聯動報警閥壓力開關動作,達到自啟動噴淋泵的目的。通過水流指示器聯動模塊或報警閥壓力開關引線至控制室,消防控制室能準確反映其動作信號,同時控制室應能直接控制噴淋泵啟停。
六、消防控制室反應消火栓泵和噴淋泵的工作和故障狀態
根據“報警規范”的要求,消防水泵啟動后要返回已工作的信號,有兩種做法。其一是取電路信號即接觸器的合閘輔助接點,其二是取物理量信號即取供水管網上的水流壓力傳感器,后者目前使用較少。關于故障信號的返回,電源斷電故障信號的反應比較清楚,其它故障信號的反應,“報警規范”、“民規”都沒有明確說明。比如消防水泵過負荷故障信號應該反應到消防控制室,但具體如何反應是在設計中應予考慮的一個問題。
七、防火閥、排煙閥的控制及返回信號
1.1內核的形成高層建筑與其它建筑之間的最大區別,就在于它有一個垂直交通和管道設備集中設置,在結構體系中又起著重要作用的“核”(Core)。而這個“核”也恰恰在形態構成上舉足輕重,決定著高層建筑的空間構成模式。
在建筑的中心部分,有意識地利用那些功能較為固定的服務用房的圍護結構,形成中央核心筒,而筒體處于幾何位置中心,還可以使建筑的質量重心、剛度中心和型體核心三心重合,更加有利于結構受力和抗震。
1.2核的分散與分離隨著時代的發展、技術的進步,人們對建筑需求的變化和設計側重點的不同,以中央核心筒為主流的高層建筑“內核”空間構成模式開始受到了挑戰。
對于結構專業來說,加強建筑周邊的剛度也會有效地抵抗地震對高層建筑的破壞,所以如果將垂直交通和設備用房等分散地布置在周邊,則無疑也會對結構抗震有利。同時,這種分散的多個外核的空間構成模式,也正好適用于新興的巨型框架結構,使這種結構體系中的巨型支撐柱具有了使用功能。
而從建筑設計的角度來看,核的移動、垂直交通、服務性房間和管道井分散到建筑的周邊,對于高層建筑的空間構成模式和立面造型上的變化也是極具革命性的。它不但適應了其它專業的需求,而且還有利于避難疏散,創造更大的使用空間和使高層建筑的底部獲得解放。這種空間構成模式所具有的靈活性和先進性,很快便被推崇技術表現的歐洲建筑師們所發現,并創造性地應用在他們的作品之中。
1.3中庭空間的出現受高層旅館的影響,一些辦公大樓為了追求氣派和空間變化,便在入口處附設一個中庭,實際上,核心筒的分散和分離,中庭空間的介入,已使高層建筑的空間構成模式徹底發生了變化。新一代的高層建筑空間組織更為靈活多樣,由于空間設計的側重點已由追求經濟效率向營造寬松舒適的生活環境轉變,所以許多新建的高層建筑都以“景觀空間”的概念,將共享空間與功能空間相結合,把核分散向四周,垂直交通采用玻璃電梯,直接采光,給人們以開敞明亮、將動線視覺化的空間感受。空間構成模式也由封閉的“積層式”,變為上下貫通的“動態流動空間”。
1.4底部空間的變化早期的高層建筑多直接面對街道,從街道進入門廳,再由門廳進入電梯廳,垂座電梯至各樓層,這是高層建筑中最為普遍的空間流線組織方式。建筑空間與城市空間之間缺乏過渡,沒有“中間領域”的概念,在人流集散的高峰期,對城市交通環境的影響也較大。盡管許多高層建筑都在門廳的藝術處理上頗費心機,設計得非常富麗壯觀,但是由于空間組織方面的缺陷,門廳內往往留不住人,形不成公共活動空間,而入口處也常出現人流擁塞的現象。
2我國的高層結構建筑的發展
2.1鋼材的國產化國內鋼鐵企業根據我國高層建筑鋼結構設計標準的要求,制訂我國第一部高層建筑鋼結構的鋼材標準《高層建筑結構用鋼板》(YB4104-2000),比目前仍在實施的《低合金高強度結構鋼》(GB/T1591-94)又前進了一步,其性能指標優于國外同類產品。
2.2鋼結構設計國產化國家標準《高層民用建筑鋼結構技術規程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)等有關高層建筑最大高度和最大高寬比的規定,在一般情況下,應遵守規范的規定,否則應進行專項論證或試驗研究。建設部第111號令《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》和建質[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》,對加強高層建筑鋼結構設計質量控制意義重大,具有可操作性。
2.3高層及超高層結構體系對于高層建筑的劃分,建筑設計規范、建筑抗震設計規范、建筑防火設計規范沒有一個統一規定,一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑,建筑總高度超過100m為超高層建筑。
對于結構設計來講,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設防烈度以經濟、合理、安全、可靠的設計原則,選擇相應的結構體系,一般分為六大類:框架結構體系、剪力墻結構體系、框架—剪力墻結構體系、框—筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系。
3高層建筑安裝施工的協調與配合
3.1內部協調與配合怎樣搞好內部協調與配合,實際上是一個怎樣處理好內部各專業之間的矛盾,以及各專業與總體要求之間的矛盾。首先,應從書面資料入手,對本專業圖紙、會審紀要、工藝標準、質量要求等加以熟悉,做到心中有數。其次,從技術方面講,搞好各專業協調配合,一定要把好熟悉圖紙、認真會審、內部會審、內部技術協調的關口,務必保持解決問題的渠道暢通無阻。再者,高層建筑樓高、層數多、場地窄、專業交叉施工密度大,與工業建筑、一般民用建筑相比,其作業面尤為狹窄,難以滿足在有限的作業面內各專業施工同步展開。
3.2外部協調與配合外部協調與配合主要指土建單位、裝修單位的專業之間的協調配合。
就高層建筑整體而言,土建和安裝構成了軀干和內臟;裝修則是為其著裝打扮。根據高層建筑的特點,土建、裝修施工階段劃分為:①砼結構施工;②砌體建筑施工;③初級裝修施工;④二次裝修施工。
既然土建、裝修、安裝均作為高層建筑的有機組成部分,故其彼此間必然存在著密切的聯系,實際是相輔相成、缺一不可的關系。但作為一個獨立項目,又有各自的運行規律,只有掌握了這些規律,并了解其間的內在聯系,才能有理、有序、有效地搞好各項目之間的協調與配合。
對于安裝施工來講,從整體看,其成品可以說是依附于土建的半成品或成品之上,它們之間的交叉配合貫穿于整個施工過程,且配合密集處主要在“暗”處,如砼結構、砌體內管井等;而裝修與安裝施工的交叉配合,主要集中在“明”處,如墻面、天花板等。
3.3前、后方協調與配合前、后方協調與配合實際上是人、財、物、機各生產要素的優化組合問題。它對于各類建筑施工是一個帶有共性的問題,這個共性問題的關鍵所在是諸生產要素的優化組合決定權是在前方,還是在后方?是在項目上,還是在大本營里“項目法施工”運用動態管理原理很好地回答和解決了這個問題,使長期以來的前方與后方難以協調與配合的局面得到了根本轉變。
有共性必有個性。在高層建筑安裝施工中,諸生產要素的優化組合必須緊緊圍繞高層建筑安裝施工的各項特性來進行。為此,必須了解各專業施工形象進度計劃,以便及時、合理地調配人、財、物、機各生產要素。
各專業總量、插入時間及在各階段的工程量均不盡相同,根據動態組合原理,結合各專業階段特點,合理組合各生產要素,達到前、后方的有理、有序協調與配合。
高層建筑安裝施工的協調與配合涉及面十分廣泛,可以說,它本身就是一項系統工程。要搞好這項工程,必須通過了解工程對象,掌握工程特點,從而采取相應措施,保證內外工種相互協調與配合,確保質量與進度,全面完成工程任務。
1.1供電電源的選擇
在當代高層建筑施工中,選擇供電電源時要充分考慮到用電的暢通穩定,因此,在實際安裝施工中,技術人員至少要設置2個可用的獨立電源,此外這些電源能夠同時使用,還可互相備用,這樣的電源設置,在意外短點的時候,還可起到一個應急用電的作用。因此,設置的2個獨立電源應滿足一下技術條件:首先是通過變電所的線路,采用2個獨立的10kv高壓入戶線;再者另一路要起到備用電源的作用,這是實現高層建筑內重要電氣設備正常供電的重要保障,從而滿足建筑供電需求。此外使用的備用電源一般包括:自帶的蓄電池,以柴油為原料的發電,EPS電源柜。
1.2選擇理想的變電所位置
建筑電氣在高層建筑的應用中,對變電所位置的選擇,對于整個施工工程來說都十分重要。因此,為了避免出現變電所事故和意外,在選擇理想的變電所位置時,應注意以下內容:首先注意,靠近整個區域的負荷中心應是變電所所處的位置,選擇這個位置的主要原因是能夠盡可能縮短配電距離,而且在降低電力損失的同時,還能達到電壓降越小,施工費和材料費越省的目的。在選擇變電所理想位置時,要注意空氣潮濕,灰塵迷茫,有腐蝕氣體并距離振動的區域,絕不是正確的設置位置。水源附近也不是變電所正確的選擇位置,例如:廁所,水池及浴室等等。④靠近火源或干燥易著火的區域也不是變電所正確的選擇位置,如果在情況特殊或沒有其他辦法的條件下,技術人員必須要設置一級防火墻或甲級防火門等防護設備,此外還可設計一條直接通往戶外的走廊。⑤遠離高溫和低洼的地方是變電所正確的位置選擇,如果在地下室設置變電所,注意最下層不易設置,如果存在地下室只有一層情況的話,設置變電所時應有恰當的防水防潮手段。從對以往配電所發生事故原因的分析后,發現安裝于地下室的配電所會因在安裝時并未采取恰當的防水防潮手段,最終造成變電所在安裝使用過程中,進水或嚴重受潮等,這也是影響變電所安全問題的重要因素之一。⑥選擇變電所位置是,還要考慮到在設備更新,增加和修理的過程中,是否便于設備的進出。
1.3變壓器和開關柜的選擇
選擇變壓器時應注意:首先,對于變壓器數目的確定,應依據高層建筑的用電負荷及性質進行合理確定;再者,如果一二級有較大的符合變化幅度,那么隨著季節改變,也會造成較大的用電波動,另外,如果用電的時間段也呈現出高度集中的趨勢,那么技術人員應選擇兩臺或兩臺以上的變壓器。選擇開關柜時應注意:技術人員在選擇開關柜時,應綜合考慮其絕緣能力,電流,額定電壓,斷開及開合能力等。
2建筑電氣在高層建筑中的應用施工
2.1電氣間的架設施工
電氣間包括有弱電間和配電間,在配電間內安裝有所有的供電干線,分配電箱及配電柜,同時還應最大限度減少干線電纜的使用,而且配電站是中心,因此負荷中心附近應是配電站所處的位置,同時無關的管線,最好不要在電氣間內穿過,還應避開樓梯間和電梯井。此外,還應分開設置強弱電間,在需要共同使用的情況下,應在其兩側進行分開設置,或采取一定的隔離手段。另外為了避免兩者不產生影響,合用電氣間時,不易采用開放式的電纜橋架,在采用屏蔽電纜及橋架時,技術人員要做好接地裝置。
2.2應急照明的設計和施工
專用的延時自熄開關應是高層建筑樓梯間的最佳選擇,這種照明具有應急照明的特點,比如在出現火災,爆炸和地震等自然災害的時候,樓梯間的照明必須能保證正常提供,基于此,要想保證高層建筑樓梯間不間斷的照明,應注意以下幾點:高層建筑樓梯間使用專用延時自熄開關,一般情況下是等同于正常燈具的,它可以實現人走燈滅的目標。它的設置為三線開關,不僅有消防接觸點的設置,還可以由專線直接與控制室相連接。它還是雙線路供電,一旦出現緊急狀況,它的線路可自動向控制室電源轉變,而后還能保證不間斷的正常照明。在高層建筑樓梯間內,還應有組合式應急燈的安裝。原理為:同一燈具有2個電源安裝在其中,一個電源供電是由控制室應急照明電線提供,而后與控制室相聯,最終實現自動控制的目標,一旦出現緊急事故,將自動點亮。另一電源供電由一般電線提供,普通的延時自熄開關,就能自行控制。這種設置在實現節能的同時,還能起到應急的作用。
2.3電視系統的設計與施工
高層建筑居民的生活必備設施之一就包括有線電視系統,因此,對有線電視進行供電與控制系統的設計施工要注意,一方面要保證客廳和主臥都有電視終端插座的設置,另一方面在其他位置,要考慮電視機柜的放置,插座的安裝位置。
3結語
結構分析采用主樓的三維整體計算分析模型,主體結構采用框架-剪力墻結構,樓面為普通的混凝土梁板體系.建筑抗震設防烈度為8度,場地類別為Ⅲ類,設計地震分組為第一組,設計基本加速度為0.20g,場地土的特征周期0.35s,結構的阻尼比為0.05.采用大型通用有限元計算軟件ANSYS對該復雜高層建筑結構進行建模.采用beam188梁單元模擬柱子和梁且均選擇矩形截面,1~4層柱截面選擇900mm×900mm,5~22層柱截面選擇700mm×700mm.樓層梁截面可以根據具體的位置不同而選擇450mm×700mm,400mm×700mm,350mm×700mm三種截面.樓板和剪力墻結構采用殼單元Shell63來模擬.模型共采用4854個空間梁單元和1848個殼單元.有限元模型如圖3所示,結構構件截面特性如表1所示.
2有限元模型動力特性分析
采用ANSYS分析軟件中的Lanczos法進行結構動力特性分析[4],求取結構前20階自振頻率,見表1所示.圖4列出了結構前四階振型圖.由以上圖表可以看出,結構第1階振型為Y方向水平振動,第2階振型為X方向水平振動,第三階振型扭轉振動,第四階振型為局部振動.前兩階結構自振周期較為接近,說明結構兩個方向抗側力剛度基本一直.結構以平動為主的第一自振周期2.11s,以扭轉為主的第一自振周期Tt=1.82s,其比值Tt/T1=0.86,略大于規范對周期比規定的限值0.85的要求,說明結構的扭轉效應較明顯,但具有足夠的抗扭剛度.
3結構地震反應分析
3.1輸入地震波的選取
為了分析不同類型地震波對復雜高層結構的地震反應影響,本文分別從2008年墨汶川8.0級大地震中選取2條具有典型長周期信息的地震波(臺站編號為:061XIA和061XYT)進行分析,并選取1940年美國ImperialValley地震時記錄到的EL-Centro地震波和1952年美國加利福尼亞KernCounty地震時記錄到的Taft地震波作為常用普通地震波作對比參考.圖5為所選的4條地震波加速度時程圖.
3.2地震波的頻譜特性分析
地震記錄的頻譜分布對結構的響應有很大影響,可以從傅里葉譜和反應譜顯現出來.分別計算所選4條地震波的傅里葉譜和反應譜,分別見圖6和圖7.對比長周期地震波和普通地震波的傅里葉譜可以看出,長周期地震波的頻帶較普通地震波的頻帶更低,主要分布在下雨2Hz的范圍內,長周期特征表現得更明顯;兩條普通地震波高頻成分都比較豐富,主要分布在1~6Hz,頻帶分布集中在相對較高的頻率部分.從四條地震波的反應譜可以看出,長周期地震波在長周期部分明顯比兩條普通地震波的譜值要大,即向長周期部分延伸,對應的譜值集中在0~7秒內,分布比較廣泛.而普通地震波對應的譜值主要集中在0~2秒內,對短周期結構地震反應影響較大.
3.3結構動力反應分析
分別以前面4條地震波(兩條長周期地震波和兩條普通地震波)作為輸入激勵,對第二節所建立的有限元數值模型進行動力時程反應分析,分析過程中,阻尼模型選取工程上常用的瑞麗阻尼模型[5],取結構第一階自振頻率和輸入激勵的卓越頻率為瑞麗阻尼的控制頻率,整體結構的阻尼比取為5%.分別選取樓層水平加速度放大系數、樓層最大位移、樓層最大剪力和樓層最大彎矩作為參考變量,對不同頻譜特性地震波作用下的結構響應進行了分析對比,具體結果見圖8.對比不同地震波作用下結構的最大響應,可以看出,不同類型地震波作用下,結構的最大響應有顯著的不同:結構在具有長周期特征的地震波作用下高層結構的位移響應值、加速度響應值和內力響應值均明顯大于普通地震波作用下的結果;兩者對應的結構最大位移響應相差達5倍左右,最大加速度響應相差約3倍左右,基底剪力平均值和彎矩平均值相差1倍左右.
4結構TLD減震效果分析
TLD方案的確定由第二節模態分析結果可以看出,結構沿東西方向第一階自振頻率為0.47Hz,結構沿南北方向的第一階自振頻率為0.50Hz;根據TLD減震原理,將TLD水箱兩個方向的自振頻率調整到與結構的兩個水平方向自振頻率相接近,以達到同時對結構兩個方向振動控制的目的.本文采用ANSYS有限元軟件中的Fluid80單元模擬TLD流體.為了對比分析TLD減震效果,分別將前面4條地震波(兩條長周期地震波和兩條普通地震波)作為輸入激勵,對第二節所建立的有限元數值模型添加TLD后進行動力時程反應分析,分別選取樓層水平加速度放大系數、樓層最大位移、樓層最大剪力和樓層最大彎矩作為參考變量,對不同頻譜特性地震波作用下的結構響應進行了分析對比,具體結果見圖9,TLD減震前后的結果地震反應對比誤差見表2.從以上圖表的對比可以看出,TLD減震效果比較明顯,最大減震效果達到與60%;不同類型地震波作用下,結構減震效果有明顯的不同.對比不同響應之間的減震效果,可以看出,TLD對加速度和位移的減震效果要明顯大于對剪力和彎矩的減震效果,由此可以看出,TLD在結構水平方向振動控制、提高居民居住舒適度上有很好的控制效果.
5結論
關鍵詞:高層建筑;自救;消防監督;施工質量
1高層建筑火災特點
隨著我國社會主義市場經濟的迅速發展,城市化進展迅猛,大城市、超大城市不斷出現,城市中各種功能的大型建筑、高層建筑和超高層建筑以及地下建筑不斷涌現。在各種防火條件大體相同的條件下,高層建筑比多層建筑、單層建筑火災危害性大,并且高度越高,其危害性會相應增大,容易造成重大財產損失和人員傷亡事故。其火災特點主要是:
(1)火勢猛烈,火災蔓延速度極快。高層建筑裝修豪華,室內含有大量的可燃物質,如家具、窗簾、地毯、吊頂裝飾等,發生火災時燃燒猛烈。加之高層建筑的豎向井道多,如電梯井、樓梯井、通風井、管道井、電纜井、垃圾道、排氣道等,它們都是火災蔓延的通路,形成“煙囪效應”;加上這些豎井的抽風作用,一旦發生火災,火勢蔓延迅速,樓層越高,抽風越強,火勢越猛。據測定,初期的火災,煙氣水平擴散速度約為0.31m/S;在火災猛烈燃燒階段,水平擴散速度為0.5~0.8m/s,而豎向擴散速度高達3~4m/s,例如,美國希爾頓飯店8層起火,火災蔓延到30層的頂部,僅用了20分鐘,濃煙翻滾直上,高出樓頂達150米。
(2)火災撲救工作復雜。高層建筑消防設計立足于“自救”,其滅火設備復雜、自動化程度高、只要任何一個環節有問題,滅火設施便不能充分發揮作用。撲滅初期火災至關重要,但現場人員卻對滅火設備不會使用或無力使用,等消防人員全副武裝從駐地趕到現場,登上高樓,不僅體力消耗人,還可能與消防中心、水泵房等聯系不便、配合困難,樓高風大、火勢猛,消防隊員在高熱、濃煙下操作,比一般火場難度大得多。目前國產登高消防車輛尚不能滿足高層建筑安全疏散和撲救火災的需要,不能將人員及時疏散到室外。
(3)人員疏散困難。高層建筑層數多,垂直疏散距離長,疏散到室外地面、屋頂直升飛機停機坪或避難層所需的時間也相應增長。由于高層建筑人員眾多,不少公共活動場的人員相對集中,火災時增加了疏散的難度,容易造成重大傷亡事故。高層建筑發生火災后,常因通訊聯絡失控,往往下層發生火災,上層仍然未知有其事。尤其是在高層酒店中,人員眾多,人地生疏,給安全疏散增大了困難,更易導致慘重事故。
2高層建筑自救滅火的主要措施
(1)消火栓滅火系統。該系統在我國被作為最基本的滅火設備,在每一個高層建筑中都設置。消火栓系統實施滅火需要有兩個基本要素:一是消火栓設備,二是使用消火栓的消防隊員,二者缺一不可。滅火時,趕到火場的消防員從墻上消火栓箱內取下水槍及水龍帶,在距火焰約10m的范圍內用水槍噴水滅火,以此控制火勢,最終撲滅火災。
(2)防火分區系統。防火分區系統的設置在我國幾乎和消火栓系統一樣普遍。它是采用相應耐火性能的建筑構件或防火分隔物,將建筑物人為劃分的能在一定時間內防止火災向同一建筑物的其他部分蔓延的局部空間。該系統主要由防火墻、板、防火門、防火卷簾、擋煙垂壁、防火閥等及相應的火災探測裝置構成。探測裝置探測到火情后,防火門及防火卷簾等自動關閉,把火勢封閉在局部空間內,阻止其蔓延,以有利于消防撲救。防火分區系統本身并不能滅火,必須有其他滅火系統配合才能把火滅掉。否則火勢會把該區內可燃物燃盡,或破壞掉分隔物,向其他部分蔓延。
(3)火災自動報警系統。火災自動報警系統是由觸發器件、火災報警裝置、火災警報裝置,以及具有其他輔助功能的裝置組成的火災報警系統。它是人們為了早期發現通報火災,并及時采取有效措施控制和撲滅火災,而設置在建筑物中或其它場所的一種自動消防設施。控制中心報警系統是功能最復雜的火災自動報警系統。火災探測器通過煙感、溫感、紅外線等探測到火情后,該系統便發出火災報警、應急照明、廣播、消防控制聯動等指令,以便于人們采取安全疏散、滅火救災等措施。可以看出,火災自動報警系統本身并不能進行滅火,它是通知并配合人到現場去救火。它必須有其他的滅火系統與之聯動才能實現滅火,否則火勢將蔓延下去。
(4)自動噴水滅火系統自動噴水滅火系統,是當今世界上比較普遍使用的固定滅火系統。國內外應用實踐證明,該系統具有安全可靠、經濟實用、滅火成功率高等優點,是現代高大建筑不可缺少的消防設施。
3現階段高層建筑消防工作存在的問題
3.1設計圖紙不全,消防審核困難
少數地(州、市)縣的建筑設計人員不重視建筑防火設計,有關設計專業的技術人員缺乏,建筑消防設施設計不配套,加之一些建筑工程建設時間緊,設計周期短,設計人員只圖簡便,而各專業設計人員不相互配合協商,建筑工程設計圖紙缺圖、漏圖以及設計圖紙不能滿足施工要求等現象屢見不鮮,甚至極個別的建筑工程僅憑幾張設計草圖就進行施工。以上各種原因,導致建筑工程消防安全隱患突出,例如,建筑之間的防火安全距離、消防通道嚴重不足,內部防火分區過大,安全疏散樓梯不足,缺乏室內外消防水源等等。
3.2監督不力,源頭關把不嚴
有的消防監督人員不嚴格按程序、規范等把好建審、施工檢查、竣工驗收關。例如有的消防監督人員未能及時地發現設計圖紙存在的問題,不能全面、準確地提出審核意見,甚至對比較簡單的諸如疏散門的開啟方向、室內消火栓安裝位置等問題也提不出意見來,對缺乏主要的消防設施設計圖的設計圖紙,草率地下發同您設計的審核意見書;在施工檢查中,有的消防監督人員對消防監督檢查程序不熟悉,對被檢查的場所束手無策、無從下手,對一些明顯的問題查不出來;有的消防監督人員對消防產品、消防設施不熟悉,不會使用。這些都百接影響了建筑消防監督的力度和作用。
3.3施工質量差,消防設施運行難
有些施工安裝單位在工程投標中隱瞞工程量,采取低報價投標,造成工程總造價缺口過大,影響了工程質量;一些施工安裝單位專業技術人員對標準、規范不熟悉,甚至完全不了解,不按規程、規范施工,造成安裝的技術性錯誤。例如,沒有將末端試水裝置安裝在管網最末端,雖然也能測試壓力和水流量,但所測得的結果是不準確的;防排煙系統線路錯接,造成排風閥送風,送風閥排風;應急照明燈亮度不夠,疏散指示標志標識方向錯誤;消防水泵電機的連接線相序接錯,致使水泵反轉;防火卷簾無聯動功能和應急操作裝置,不能遠程控制和應急操作;火災事故廣播不能在控制室強行切換、無選層功能等等。而有些施工安裝部門為了索要欠款,竟人為造成消防設施故障,導致一些設施無法投入正常運行;有的消防工程公司無固定的專業技術人員和施工操作人員,承包到工程后臨時招聘施工人員;一些工程同時分包給幾個施工安裝部門出現問題后互相推諉,造成消防設施從安裝調試投入運行起,就無法穩定工作、不斷維修的現象。
4對策建議
4.1重視施工質量,實行施工人員上崗證制度
隨著高層建筑的檔次和使用功能的提高,建筑防火也越來越復雜,對消防設施的施工安裝要求越來越高,因此,消防設施的施工安裝單位必須重視施工安裝質量,嚴格按規程、標準、規范和設計圖紙進行施工。安裝消防設施的單位一定要取得經公安消防機構考核合格的消防設施施工安裝資質,并應有相對穩定的專業技術人員及施工操作人員,除專業技術人員要加強自身的業務建設外,對施工操作人員也要進行基本操作技能的培訓,經考核合格取得上崗資格后方能允許持證上崗。在施工安裝中從班組到施工工段都要配備施工安裝質量檢查人員,對每一項工程、每一道工序的施工安裝質量都要全面、細致地檢查到位,逐步實行項目經理負責制。為了對施工安裝質量進行有效的監督,特別是對一些隱蔽工程施工安裝質量的監督,同時,也為解決消防監督人員工作多、人員少的矛盾,建議實行消防設施施工安裝監理制度,開展消防設施安裝的質量評定,這樣才能確保工程施工安裝質量。由于國家目前尚沒有制定消防設施質量評定標準,建議出臺消防設施施工安裝質量檢驗的評定標準,如《火災自動報警系統施工質量檢驗評定標準》、《自動噴水滅火系統施工質量檢驗評定標準》等。
4.2嚴把設計質量關,實行消防設計資格證書制度
為保證高層建筑自身具有火災防消能力和減少火災損害的能力,建筑設計單位必須嚴格執行《消防法》及各項技術標準和有關設計規范,不得隨意降低防火設計標準,特別是高層建筑的防火設計應按照公安部的有關規定,必須有建筑、結構、電氣、暖通、給排水等方面的消防專編。設計單位應當建立消防設計責任制,并應有取得消防設計資格證書的技術總負責人對消防設計圖紙進行審定。參與高層建筑的消防設計人員,從事建筑、結構、電氣、暖通、給排水等各專業設計的人員應參加國家統一的消防設計資質考試,根據所取得的考試資格專業和人數,劃分設計單位消防設計資質等級,取得消防設計資質等級證書的單位萬能設計相應類別的高層建筑。凡沒有取得消防設計資質等級證書的單位,一律不得從事高層建筑工程消防設計。設計管理部門應對取得消防設計資質等級證書的單位進行定期復查,對設計單位防火設計質量和防火設計審批情況等進行積極有效的動態管理,并作為單位設計資格審查和建筑評優等項工作的依據,從工作的各個環節上加強高層建筑的防火設計管理。為此,要盡快加緊實施《消防設施專項工程設計證書管理辦法》和《消防設施專項工程設計資格分級標準》。
據不完全統計,2000年至今,全國發生高層建筑火災超過10萬起,其中60%以上屬于居民住宅火災。一些老式高層民用住宅普遍存在建筑消防設施匱乏、樓內消火栓丟失或損壞、疏散指示破損嚴重及缺少滅火器等問題,加之樓層高不易逃生等特點而成為火險的集中地。本文就以高層建筑火災的特點為出發點,介紹了高層建筑消防系統的主要組成,指出了目前我國高層建筑消防工作存在的一些問題,并針對問題提出了一些可行性意見和建議。
參考文獻
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首先定義一下尺度,所謂的尺度就是在不同空間范圍內,建筑的整體及各構成要素使人產生的感覺,是建筑物的整體或局部給人的大小印象與其真實大小之間的關系問題。它包括建筑形體的長度、寬度、整體與城市、整體與整體、整體與部分、部分與部分之間的比例關系,及對行為主體人產生的心理影響。講到尺度時應注意它與尺寸之間的區別,尺度一般不是指建筑物或要素的真實尺寸,而是表達一種關系及其給人的感覺,尺寸是用度量單位,如:公里、米、尺、厘米等對建筑物或要素的度量,是在量上反映建筑及各構成要素的大小。不同的尺度帶來的感覺是不一樣的,有的尺度使高層建筑顯得挺拔或厚重,有的則使高層建筑顯得龐大或輕飄,它直接影響人的心理感受,由此可見,尺度在高層建筑設計中處于一個至關重要的位置。
高層建筑設計中尺度的確難以把握,因它不同于日常生活用品,日常生活用品很容易根據經驗做出正確的判斷,其主要原因有:一是高層建筑物的體量巨大,遠遠超出人的尺度。二是高層建筑物不同于日常用品,在建筑中有許多要素不是單純根據功能這一方面的因素來決定它們的大小和尺寸的,例如門,本來可以略高于人的尺度就可以了,但有的門出于別的考慮設計得很高,這些都會給辨認尺度帶來困難。
高層建筑設計時,不能只單單重視建筑本身的立面造型的創造,而應以人的尺度為參考系數,充分考慮人觀察視點、視距、視角,和高層建筑使用親近度,從宏觀的城市環境到微觀的材料質感的設計都要創造良好的尺度感,把高層建筑的外部尺度分為五種主要尺度:城市尺度、整體尺度、街道尺度、近人尺度、細部尺度。
1、高層建筑設計中的外部尺度
1.1城市尺度
高層建筑是一座城市有機組成部分,因其體量巨大,高度很大,是城市的重要景點,對城市產生重大的影響。從對城市整體影響的角度來看,表現在高層建筑對城市天際輪廓線的影響,城市的天際輪廓線有實、虛之分,實的天際線即是建筑物的輪廓,虛的天際線是建筑物頂部之間連接的光滑曲線,高層建筑在城市天際線創造中起著重要的作用,因城市的天際輪廓線從一個城市很遠的地方就可以看見,也是一座城市給一個進入它的人第一印象。因此,高層建筑尺度的確定應與整個城市的尺度相一致,而不能脫離城市,自我夸耀,唯我獨尊,不利于優美、良好天際線的形成,直接影響到城市景觀。高層建筑對城市局部或部分產生的影響,是指從市內比較開闊的地方,如:廣場、干道、開放的水系和綠地所看到的天際線,也直接影響人民的日常生活。因此,城市天際輪廓線不僅影響人從城市所看的景觀,也直接影響到市內居民的生活與視覺觀賞。
高層建筑對城市各構成要素也產生重大的影響,高層建筑的位置、高度的確定,也應充分地考慮該城市尺度、傳統文化,不當的尺度會對城市產生不良的影響,改變了城市傳統的歷史文化,也改變了原來城市各構成要素之間有機協調的比例關系,如:上海市,黃浦江可謂是城市一條重要水系,原先具有寬大、雄壯的氣勢。但由于東方明珠塔的建成,又過于靠近黃浦江,其他高層建筑也跟著靠近黃浦江建設,使黃浦江的尺度感變小了,失去了原有的雄壯,而改變了老上海的歷史與文化,從這一角度講,東方明珠塔的建成又是一件憾事。
1.2整體尺度
整體尺度是指高層建筑各構成部分,如:裙房、主體和頂部等主要體塊之間的相互關系及給人的感覺。整體尺度是設計師十分注重的,關于建筑的整體尺度的均衡理論有許多種,但都強調整體尺度均衡的重要性。面對一棟建筑物時,人的本能渴望是能把握該棟建筑物的秩序或規律,如果得到這一點,就會認為這一建筑物容易理解和掌握,若不能得到這一點,人對該建筑物的感知就會是一些毫無意義的混亂和不安。因此,建筑物的整體尺度的掌握是十分重要的,在設計時要注意下面的兩點:
1.2.1各部分尺度比例的協調
高層建筑一般由三個部分組成的——裙房、主體和頂部,也有些建筑在設計中加入了活躍元,以使整棟建筑造型生動活躍起來。一個造型美的高層建筑是建立在很好地處理了這幾個部分之間的尺度關系,而這三個部分尺度的確定,應有一個統一的尺度參考系(如把建筑的一層或幾層的高度作為參考系),不能每一部分的尺度參考系都不同,這樣易使整個建筑含糊、難以把握。
1.2.2高層建筑中各部分細部尺度應有層次性
高層建筑各部分細部尺度的劃分是建立在整體尺度的基礎上的,各個主要部分應有更細的劃分,尺度具有等級性,才能使各個部分造型構成豐富。尺度等級最高部分為高層建筑的某一整個部分(裙房、主體和頂部),最低部分通常采用層高、開間的尺寸、窗戶、陽臺等這些為人們所熟知的尺寸,使人們觀察該建筑時很容易把握該部分的尺度大小。一般在最高和最低等級之間還有1~2個尺度等級,也不易過多,太多易使建筑造型復雜而難以把握。
1.3街道尺度
街道尺度是指高層建筑臨街面的尺度對街道行人的視覺影響。這是人對高層建筑近距離的感知,也是高層建筑設計中重要的一環。臨近街道的高層建筑部分的尺度確定,主要考慮到街道行人的舒適度,高層建筑主體因為尺度過大,易向后退,使底層的裙房置于沿街部分,減少了高層建筑對街道的壓迫感。例如:上海南京路兩邊的高層建筑置于后面,裙房置于前使兩側的建筑高度與街道的寬度的比例為1∶12,形成良好的購物環境。
為了保持街道空間及視覺的連續性,高層建筑臨街面應與沿街的其他建筑相一致,宜有所呼應。如:在新加坡老區和改建后的一條干道的兩側,為了不致造成新區高層和老區低層截然分開,沿新區一側作了和老區房屋高度相同中相似的裙房,高層稍后退,形態效果良好的對話關系。
1.4近人尺度
近人尺度是指高層建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸給人的感覺。這部分經常為使用者所接觸,也易被人們仔細觀察,也是人們對建筑直接感觸的重要部分。其尺度設計應以人的尺度為參考系,不宜過大或過小,過大易使建筑缺少親近性,過小則減小了建筑的尺度感,使建筑猶如玩具。
在近人尺度處理中,應特別注意建筑底層及入口的柱子、墻面的尺度劃分,檐口、門、窗及裝飾的處理,使其尺度感比以上幾個部分更細。對入口部分及建筑周邊空間加以限定,創造一個由街道到建筑的過渡緩沖的空間,使人的心理有一個逐漸變化的過程。如:上海圖書館門前采用柱廊的形式,使出入館的人有一個過渡區,這樣使建筑更具有近人及親人性。
1.5細部尺度
細部尺度是指高層建筑更細的尺度,它主要是指材料的質感。在生活中,有的事物我們喜歡觸摸,有的事物我們不喜歡觸摸——我們通過說“美妙”或“可怕”來對這些事物做出反應,形成人的視覺質感,建筑設計師在設計過程中要充分運用不同材料的質感,來塑造建筑物,吸引人們親手去觸摸或至少取得同我們的眼睛親近感,或者換言之,通過質感產生一種視覺上優美的感覺。勒。柯布西埃在拉托爾提建造的修道院是運用或者確切地說是留下大自然“印下”的質感的優秀典范,這里的質感,也就是用斜撐制作在混凝土上留的木紋。
2、高層建筑外部尺度設計的原則
2.1建筑與城市環境在尺度上的統一
注意高層建筑布置對城市輪廓線的影響,因為在城市輪廓線的組織中,起最大作用的是建筑物,特別是高層建筑,因而它的布置應遵行有機統一的原則進行布置:
(1)高層建筑聚集在一起布置,可以形成城市的“冠”,但為避免其相互干擾,可以采用一系列不同的高度,或雖采用相仿高度,但彼此間距適當,組成有關的構圖。也可以單棟高層建筑布置在道路轉彎處,以豐富行人的視覺觀賞。
(2)若高層建筑彼此間毫無關系,隨處隨地而起不到向心的凝聚感,則不會產生令人滿意的和諧整體。
(3)高層建筑的頂部不應雷同或減少雷同,因為這會極大影響輪廓線的優美感。
2.2同一高層建筑形象中,尺度要有序
高層建筑設計時,應充分考慮建筑的城市尺度、整體尺度、街道尺度、近人尺度、細部尺度這一尺度的序列,在某一尺度設計中要遵守尺度的統一性,不能把幾種尺度混淆使用,才能保證高層建筑物與城市之間、整體與局部之間、局部與局部之間及與人之間保持良好的有機統一。
2.3高層建筑形象在尺度上須有可識別性
高層建筑物上要有一些局部形象尺度,能使人把握其整體大小,除此之外,也可用一些屋檐、臺階、柱子、樓梯等來表示建筑物的體量。任意放大或縮小這些習慣的認知尺度部件就會造成錯覺,效果就不好。但有時往往要利用這種錯覺來求得特殊的效果。
1.1技術準備
大體積承臺混凝土的技術準備主要包括:一是在施工前組織全體施工人員技術交底,熟悉項目設計和工藝流程。二是將混凝土模板內的雜物和鋼筋上的油漬清理干凈。三是檢查與核對模板、鋼筋,做好隱蔽檢查記錄,將施工現場的各類標注線,引注到模板上。四是完成基坑走馬道、腳手架的搭設,鋪好通行木板等。五十埋設預制管線,購置測溫設備,埋設測溫點。
1.2材料準備
本項目澆筑的混凝土由水泥、粉煤灰、粗骨料、細骨料、外加劑等組成。經試算,確定其配合比。大體積混凝土配合比為水泥320Kg/m3,石子1140kg/m3,砂子620kg/m3,粉煤灰110kg/m3,外加劑35kg/m3,用水量165kg/m3,水膠比約0.35。
2大體積承臺混凝土澆筑工藝
混凝土澆筑采用“分層分段澆筑”的方法,分層厚度為600-1000mm,每層澆筑量約50m3,澆筑時間約1小時,防止出現混凝土澆筑冷縫。施工中遵循“先低后高、由遠至近、退后澆筑”的原則。施工現場應落實專人進行混凝土搗鼓振動,設置若干臺插入式振動棒(連接輸送泵),分布在后澆帶兩側。振動順序是:先振動卸料料口部位,使混凝土形成自然流淌后,再全面振動,振動作用半徑約30-40cm,振東時間約15-30s,以混凝土表面不明顯下沉或出現氣泡、灰漿為準。在振動過程中應防止振動棒與建筑設備管線的碰撞。混凝土表面處理。振動后混凝土表面將出現水泥厚積的情況,應先用長木棍刮平,并壓實2-3次,以增強混凝土表面的強度,避免因收縮導致開裂。混凝土排水處理。本項目采用分層分段施工方法,施工間隙時間較長,混凝土中較易出現滲水現象,應在混凝土承臺四周設置排水孔,將滲水及時排出。排水過程中,部分污水可能進入后澆帶,應保持后澆帶清潔。混凝土養護。混凝土澆筑后,早期可能因溫度不適應而產生干縮現象,應對柱、墻等部位進行養護,方法是:在混凝土澆筑2小時內,用塑料薄膜將其嚴密覆蓋,保持不露縫隙,部分位置可采用三層毛氈。混凝土測溫。混凝土澆筑過程中,需要檢測混凝土內部的溫度變化,及時采取保溫措施。溫度檢測方法是:將直徑32mm的鋼管地段插入混凝土內部,表面露出30mm,采用電子測溫儀測量溫度。測溫點設置10處,分別標記。混凝土澆筑時,測溫每隔2小時實施一次,混凝土溫度下降時,測溫每隔4小時實施一次。
3大體積承臺混凝土裂縫防治
開裂是大體積承臺混凝土質量控制的關鍵,溫差和溫度應力是造成大體積承臺混凝土開裂的核心原因。本項目中,混凝土裂縫分為表面裂縫和貫通裂縫兩種,是施工防治的重點。表面裂縫是由于混凝土內外溫差導致的,混凝土內部溫度較高,外部溫度較低,根據熱脹冷縮原理,內外溫差導致體積變化,形成相互約束力,如果約束力超過了混凝土的抗拉強度,就會產生表面裂紋。貫通裂紋是由于混凝土水化后,內部溫度降低造成的,混凝土水化放熱,隨著混凝土的持續凝固,內部溫度降低,產生體積收縮。體積收縮可能導致混凝土與周邊限制條件(如地基等)形成抗拉應力,當抗拉應力達到或超出混凝土強度極限時,出現貫通裂紋。如何防治混凝土開裂,本項目采用如下做法:首先,改善約束條件。一方面,是外部約束條件。在混凝土墊層上鋪設卷材,減少地基對混凝土承臺的約束,卷材的鋪設可以減少混凝土自由形變,合理設置混凝土分區,減小約束范圍。同時,在施工中設置合理的施工縫、后澆帶、伸縮縫等。另一方面,是內部約束。混凝土開裂的原因是溫差較大,所以要做好混凝土表面保溫,本項目通過在混凝土表面覆蓋塑料膜,增強混凝土表面保溫效果,以減少混凝土內外溫差。其次,采用合適的澆筑方法。本項目采用混凝土分段分層澆筑法,盡量降低混凝土入模的溫度,澆筑過程中,要做好混凝土內部溫度監測,采用混凝土表面覆膜的方式,降低混凝土內外溫度差異。第三,做好混凝土養護。分為溫度養護和濕度養護。溫度養護是為了減少混凝土內外溫差,減少混凝土因熱脹冷縮導致的約束應力。尤其在寒冷的冬季,需要在混凝土表面設置多層毛氈,以減小混凝土表面熱量散失。濕度養護則是為了確保混凝土正常凝結,保持合理的強度,通常的做法是灑水,形成混凝土表面的濕潤,防止龜裂和干縮。
4結語