時間:2023-03-22 17:47:40
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1引言
近年來,我國的建筑發展迅速,建筑占地與土地資源不足的矛盾也日漸明顯,舊建筑的改造利用就成為當前一種較好的解決方式。在舊建筑的改造建設中,由于受場地、原有建筑功能、層數的增加、原有結構及新舊規范等諸多因素的影響,在改造工程的設計中,出現了豎向作用和水平作用增大,導致原有結構構件的承載力不足和結構整體剛度的不均勻。同時,由于新舊構件的材料和強度的不同,新舊構件的連接因此也成為工程改造中的一大關鍵技術。
2工程概況
本工程位于上海市盧灣區,為一機械制造廠,建于80年代中期,原建筑共有四個單體(以下簡稱1#、2#、3#、4#)。現因甲方需要,將四個單體通過走廊連接為一個商業使用的整體。2#與3#樓不改變原有建筑的使用功能,主要是1#與4#樓的建筑功能改變較大,其結構也就相應做了較大改造。
1#樓原為多層框架結構廠房(見圖1),其中⑴~⑺軸為四層,層高自下而上分別為8m、5.6m、5.1m、4.5m;⑺~⑽軸為三層,層高分別為13.6m、5.1m、4.5m(其中一層在8.9m處設有一臺10T吊車),原有樓面結構設計活荷載均為12KN/m2。現根據建筑功能需要,在⑴~⑺軸4.0m標高處增設一個樓層,在⑺~⑽軸2.95m、8.0m處各增設一個樓層。
4#樓原為單層排架結構廠房(見圖2),建筑高度為20.4m,凈高為18.4m,廠內設有一臺10T吊車,柱間設有兩道支撐。現根據建筑功能需要,將原有建筑改造成五層辦公樓,層高分別為2.8m、4.3m、4.2m、4.2m、2.8m。根據原有結構情況,現設計考慮與原有結構脫開,在原有建筑內新建一個四層框架結構。
3基礎結構改造設計
1#樓原設計采用450×450樁基礎,設計承載力較大,經過整體計算之后,新增加夾層后的結構能滿足現有規范要求,基礎承載力和沉降變形也能滿足現有規范要求。另外,考慮到原有在1#樓的(1~10)軸外設置了一個室外平臺(平臺下為車庫),根據建筑的要求,需要將平臺與1#樓進行連接(見圖1)。在進行結構設計時,如果將室外平臺層的梁直接與(1~10)軸處的柱子連接將會對1#樓整體結構產生影響,同時對室外平臺也不利。鑒于此,結構設計是在(1~10)軸處另外增加了一排室外平臺框架柱(立在原有樁基礎承臺上)。經計算,原有樁基礎有較大富余,對原有基礎影響很小,同時又解決了上述矛盾。
4#樓原有基礎采用天然條形基礎,由于在原有建筑內新建一個四層框架結構,如采用天然基礎,則基礎沉降不能滿足現有規范要求,且對原有基礎會產生很大的影響。根據施工現場和經濟技術等條件,現設計采用樁筏復合基礎。樁采用靜壓錨桿樁,施工時采用逆做法施工,即待基礎筏板和上部兩層施工完畢后再進行錨桿樁的施工。這樣既能縮短施工工期,又能滿足結構設計要求,為整個工程項目創造了很大的經濟效益。4#樓的筏板采用500mm厚,錨桿樁采用250×250,樁長為20m。平面布置(見圖3)。內部四層框架結構承載力較大,在邊緣處又受原有建筑結構空間的影響,因此,筏板在邊緣處的柱抗沖切難以滿足要求,在設計中增設了筏板的抗沖切鋼筋。
4上部結構改造設計
4.11#樓結構加固處理
1#樓原為一機械加工廠,原設計為框架結構,樓面活荷載均較大(12KN/m2)。經有關檢測單位鑒定,原有結構的柱砼強度等級為C18,原有結構在設計中按照6度設防要求考慮。改造后須作為辦公建筑,現根據建筑功能布置需要,增設一夾層,同時在12m的跨中不得設置砼柱。依據現有建筑功能布置,現設計采用了PKPM2006年3月版本的軟件進行了整體計算,經計算分析,原有結構的位移、配筋量、剛度等參數均能滿足現有改造結構的要求,但是原有結構的構造是按照當時的規范要求進行設計的,未能滿足現有規范的要求。主要有以下兩個方面:一是原有柱無箍筋加密區;二是在增設夾層處上下無箍筋加密區。現設計綜合經濟和技術多方面的考慮,柱采用了外粘型鋼加固法(見圖4)。這樣既能滿足結構構造要求,同時又能滿足節約經濟的要求。
在1#樓新增加的夾層處,由于跨度較大(為12m),見圖1,若采用混凝土結構,則梁斷面很大(至少需要1m高的梁),對建筑的凈高會有很大的影響,對原有砼柱的影響也很大,而且與原有砼柱難以連接(植筋數量很大),原有結構的整體性將受到很大影響。現設計采用了鋼梁與壓型鋼板-現澆混凝土樓板組合結構,鋼梁與原有柱采用鉸接連接。根據現有規范規定,與原有混凝土柱采用后錨固連接時,其混凝土強度等級必須高于C20(原砼經鑒定為C18)。鑒于此實際情況,鋼梁與原有柱連接采用了增設砼牛腿,同時在牛腿及其上下各800mm處采用粘鋼加固,以增強其抗震變形能力(見圖5)。
牛腿設計在本工程的設計中也是一個不容忽視的。在設計中,考慮到牛腿處水平方向受力相當于一個懸臂構件的受力,在牛腿處的水平植筋就必須保證能達到23d(一般情況下為15d)。根據現場實際情況,植筋要滿足達到23d是有一定困難。綜合各方面的因素,在設計此牛腿時,我們采用了以下處理方案:一方面,對于規范[2]中牛腿的裂縫控制要求,采用了如下公式進行計算,
能滿足規范對牛腿的裂縫控制要求,同時,由豎向力所引起的局部壓應力也小于;
另一方面,對于牛腿的配筋強度要求,考慮到植筋不一定能充分達到預期設計要求,從安全的角度出發,在設計中,牛腿的縱向受力完全由粘貼的鋼板來承受,其計算公式仍能采用根據力矩平衡條件[3]推導的公式進行計算,即
,經計算,能滿足結構計算要求。
4.24#樓結構加固處理
4#樓由于建筑立面的要求,原有結構為排架結構,原有設計的柱間支撐對建筑立面的門窗產生了影響。若直接拆除柱間支撐,則原有結構就成為不穩定結構體系。現設計考慮到原有結構荷載減少較多(吊車取消),縱向荷載主要就是風荷載和本身自重產生的地震作用,現設計將在維護結構中采用了框架結構體系,使原有結構形成一個框排架體系,這樣既能使原有結構形成一個穩定體系,又能增強結構的抗震變形能力(見圖2)。在內部新增的框架結構是作為一個新建建筑物來考慮,新建的部分與原有結構之間設置了變形縫。經采用PKPM2006年3月版本的軟件進行了整體計算,現設計的框排架結構均能滿足現有建筑結構規范要求。考慮到原有結構設計只是按照6度設防要求計算,現設計采用了粘貼碳纖維加固法對原有柱進行了加固。
5結束語
5.1建筑物的加固設計應與建筑物的抗震鑒定、抗震加固、強度加固相結合,施工時應先加固后加層。
5.2建筑物的結構加固應結合建筑物的使用功能要求,綜合分析各種加固方法的經濟性,而后采取相應的加固方法。
5.3在對原有建筑物進行加固時,應充分考慮不同材料的連接節點處理,并采用合適的結構處理方法進行計算,以保證整個結構的安全。
5.4在對原有建筑物進行加固前,應從結構概念角度把握整體結構的穩定、強度等,然后采用相應的加固方法并應用結構軟件進行分析,之后再進行相應的處理。
參考文獻:
2粉塵的主要特性及除塵器選用
2.1粉塵主要特性
粉塵特性參數是除塵系統設計和選用的主要依據,參數主要包括密度、粒徑分布、比電阻、爆炸性等。
(1)粉塵密度有真密度和容積密度
對重力沉降、旋風分離、袋式除塵等都有一定影響。
(2)粒徑分布一般采用質量粒徑分布
是影響除塵的主要因素之一。粉塵粒徑分布在一定程度上決定了除塵器的選用與系統設計。
(3)粉塵濕潤性
是指粉塵被水濕潤的難易程度,是選擇除塵方式的依據之一。對親水性粉塵選用濕式除塵方法效果較好,對憎水性粉塵,則不宜選擇濕式除塵。
(4)比電阻
比電阻對電除塵效果有重要影響,通常的電除塵適用范圍在104~1011Ω.cm。電阻過低容易產生二次揚塵,過高容易形成局部電場,導致除塵效率急速下降。
(5)對于有爆炸性的粉塵
設計除塵系統時應高度重視防爆工作。在除塵器選用、管道系統設計、安裝場所選擇、電器設備選用等各環節都應注意防爆方面的要求。
2.2常用除塵器的選用
選用除塵器要綜合考慮效率、負荷、能耗及經濟性等多方面因素。不同的除塵器因工作原理、產品結構的差異,設計時需掌握各自的特點,以達到理想的除塵效果。
(1)重力沉降室具有結構簡單、造價低的優點
不足之處是體積大、效率低,主要用于顆粒較大,尤其是一些磨損性強的粉塵。提高重力沉降室效率的途徑有:降低氣流通過速度;降低沉降室高度;加大長度等。
(2)旋風除塵器在很大程度上克服了重力沉降室的不足
具有結構簡單、造價低、體積小、效率較高等優點,在初級除塵方面應用非常廣泛;在設計使用時應注意:優化設計結構,適當縮小出口管和加長錐體;保持較高入口流速,一般為12~25m/s;尤其要嚴格控制底部排灰處結構的嚴密性,采用固定灰斗漏、雙翻板、回轉式鎖氣器等方式,防止漏風二次揚塵。
(3)袋式除塵器具有效率高、粉料回收方便、適應性強等優點
在工業生產中應用廣泛,但在溫度高、粘性粉塵等工況下不宜采用。設計過程應明確:處理風量、運行溫度、清灰方式和濾料種類、過濾速度和過濾面積、清灰制度等。清灰方式是不同袋式除塵器的主要特征,脈沖噴吹式除塵器清灰能力強、允許高風速、壓損較小,應用廣泛,選用時還應計算其清灰氣源消耗量。
(4)噴霧旋風洗滌器、填料塔等濕式除塵器的最大優勢
是在于除塵的同時除去有害氣體,降低氣體溫度,因此特別適用于高溫、易燃、易爆和有害氣體場所。缺點是粉塵會形成淤泥,回收處理較困難。
(5)電除塵器效率高、處理量大、壓損小、能耗低
但投資高、設備復雜、占地面積大,使用和維護技術要求較高,限制了它的使用范圍。電除塵器受粉塵特性影響大,不適用于微細粉塵,與袋式除塵器有很強的優勢互補,采用電袋復合除塵技術,先經過電除塵,再經袋式除塵,可實現低阻、高效、長周期運行,并可達標排放,因此,目前電袋復合除塵器使用越來越廣泛。
3除塵系統設計步驟
3.1產塵廠房的布置
廠房布置時應考慮減少粉塵擴散和影響程度,宜將其布置在廠區最小頻率風向的上風側;工藝設備布置時,應盡量將產塵設備集中布置,縮小粉塵擴散區域,便于集中考慮控塵除塵措施。
3.2優化生產工藝,減少產塵量
應避免采用現場破碎原料,盡量選用濕法作業;采用不易揚塵的設備,如密閉輸送設備、氣力輸送系統、密閉粉倉、罐車等;縮短輸送距離,減少粉體輸送泄漏點。
3.3粉料抑塵處理
尤其是需要進一步破碎、裝載、運輸的粉料,要對粉料進行抑塵處理。常用的方法有:物料噴水濕潤促進粉塵粘結;采用機械設備壓球、造粒;噴霧降塵;可根據工程特點選用濕潤劑減塵降塵、泡沫降塵、荷電噴霧降塵、靜電控塵等方法。
3.4除塵通風系統設計要點除塵通風系統設計主要包括風罩、風管、除塵器、風機等部分
(1)風罩設計
在主要揚塵點設置密閉局部風罩,是減少揚塵的關鍵措施,若揚塵設備無法全密閉,應盡可能縮小開口面積,并盡量只在單側開孔。同時罩內維持微負壓,確保縫隙及無法密閉的開孔有一定吸入風速。吸風口的設置應盡量減少粉塵吸入系統,不應設在含塵高或飛濺區內,根據粉塵粗細與揚塵特點,選用合適的吸風速度,不應過大。
(2)風管設計
風管應設定合理的風量、風速并采用有利于排塵的敷設方式。風量應統計全部同時工作風口的風量,附加15%~20%非同時工作風口的風量;除塵器前的風管應盡可能縮短,采用垂直或大于45°角傾斜布置,直管段應盡量短并設清掃口,同時不低于最小風速;支管的三通盡量以15~30°角斜接,確保順風流暢無積塵死角;支管管徑應考慮風口的壓力平衡,必要時可設置調節閥以平衡風量,在粉塵容易沉積的地方設置清掃口。
(3)除塵器的選用
應根據粉塵特性選用,同時考慮經濟性、環保等因素;一個系統可選用幾個不同類型的除塵器,提高效率,降低成本,如可先經過簡單的重力、慣性除塵部件或設備,再經過旋風除塵器,最后由填料塔、袋式除塵、電除塵等高效除塵器把關。
(4)儀表與自控
要保證系統的高效運行,還應為系統調試和長期運行設置必要的檢測條件,如測壓測溫點、測速口。除塵設備重要參數的在線監測、袋式除塵器自動反吹控制等。
隨著電子技術的發展,電子產品越來越多地應用于各類生產生活領域。與之相適應,電子生產廠房的修建也與日俱增。其中的接地技術較常規的建筑接地種類繁多,涉及面廣。
本文以某電子儲存類產品的生產廠房的設計為例,對電子廠房的接地做一探討。該廠房的生產設備有很多是微電子設備,這些設備的特點是工作信號電壓很低(一般只有10伏左右),抗干擾能力差,對防靜電的要求高,車間內有IT信息中心及網絡生產管理,所以接地在該項目中具有重要的作用。其接地系統根據用途具體可分為電源系統接地、電氣保護接地、防靜電接地、信息系統的接地、電子設備接地、防雷接地幾個種類。
1、電源系統接地:該工程由兩棟三層主廠房、辦公樓和食堂等附屬建筑物組成,雖然建筑面積達數萬平方米,但建筑群體相對集中,所以在設計中優先考慮TN-S系統。變壓器中性點接地,系統的保護線與中性線完全分開,這種方式對供電、保護、經濟合理性等均十分有利,其選擇原則與常規建筑一致,這里不再贅述。對于傳達室等距離主體建筑較遠的零星建筑單體,采用帶PE線的五芯電力電纜予以供電,距離超過50米以上的建筑須按規范要求重復接地。
2、電氣保護接地采用TN-S系統時,電氣設備不帶電的金屬外露部分與電力網的接地點采用直接電氣連接。當帶電相線因絕緣損壞碰設備外殼時,通過設備外殼構成該故障相對地線的單相短路。利用很大的短路電流,使線路上的保護裝置(如熔斷器、低壓斷路器等)迅速動作,切斷電路,從而消除人身觸電危險。在電子生產廠房中,生產流水線上設備密集,且多為金屬外殼的用電設備。若保護接地不到位或不符合要求,在發生接地故障時,很容易引起工作人員觸電危險。因此,保護接地問題不容忽視,無論在設計過程還是施工過程中,都應切實地把保護接地落實到位。應進行保護接地的物體主要包括:變壓器、高壓開關柜、配電柜、控制屏等的金屬框架或外殼;固定式、攜帶式及移動式用電器具的金屬外殼;電力線路的金屬保護管或橋架、接線盒外殼,鎧裝電纜外皮等。保護接地的連接線可采用扁鋼或銅導線,要求形成可靠的電氣通路。等電位連接是各類建筑物電氣設計中一項不可缺少的工作。等電位連接有總等電位連接和局部等電位連接兩種。所謂總等電位連接是在建筑物的電源進戶處將PE干線、接地干接、總水管、總煤氣管、采暖和空調立管等相連接,從而使以上部分處于同一電位。總等電位連接是一個建筑物或電氣裝置在采用切斷故障電路防人身觸電措施中必須設置的。所謂局部等電位連接則是在某一局部范圍內將上述管道構件作再次相同連接,它作為總等電位連接的補充,用以進一步提高用電安全水平。在電子廠房內,各個部位的電位都相等,可以保證建筑物內不會產生反擊電壓,同時可以降低雷電電磁脈沖產生的干擾。
3、防靜電接地:>靜電主要由不同物質相互摩擦而產生,在電子廠房生產過程中,靜電所造成的危害是多方面的。首先,該工程中很多設備及儀器對靜電電壓比較敏感,靜電會影響其正常工作甚至出現錯誤;其次,由靜電產生的高電壓會引起人身觸電;另外,當靜電嚴重時可能會引起火花放電,嚴重的會造成火災事故。
為了消除靜電所產生的危害,就必須采取措施。消除靜電的方法很多,但最簡單和最有效的辦法是采取接地措施。該電子生產廠房中,對所有會產生靜電的設備都應保證可靠接地。為了防止積聚在設備和人身上的靜電荷達到危險電位,在主要生產場合采用了防靜電地坪。這類地坪在的防護材料中,分布有銅線構成的網絡,這些金屬網絡彼此形成電氣通路,用于防靜電地坪的靜電傳導。作為電氣設計配合,應在防靜電地坪所在空間的建筑柱上,適當預留接地端子。在地坪敷設完畢后,將防靜電地坪內的金屬線與該接地端子相連。另外,接地端子須通過柱內主筋與接地極連通,以使靜電通過接地端子沿柱內主筋流向接地極
4、信息系統的接地
本工程設置綜合布線系統,在辦公樓設有一個IT信息中心,并在各廠房的輔房內設有IT管理室,信息點遍布車間及辦公室,用于將來的生產監控和管理。另外,本工程設置了火災自動報警系統。這就涉及到信息系統的接地問題。
根據《建筑物防雷設計規范》的有關規定,在本工程信息系統接地的設計中,采用S型等電位連接網絡。在信息設備較集中的部位,如中心機房、弱電豎井等設接地基準點,此基準點與建筑物的共用接地系統連接,信息系統的所有金屬組件,如各種箱體、殼體、機架等通過等電位連接線與基準點連接,設備之間的所有線路和電纜當無屏蔽時宜按星形結構與各等電位連接線平行輻射,以免產生感應環路。
5、電子設備的接地
該生產廠房中有部分用于檢測的工業電子設備。電子設備的接地主要不是為了人身安全,而是為了設備工作的準確性。因為高頻電壓對人體并無傷害,而且電子設備的外殼即使不接地,并與地保持絕緣時,其設備外殼與地形成電容,隨著頻率增高,電容的電抗值將減少,當頻率達到一定數值時,就等于接地。但為了減少雜散電流對儀表讀數的影響,最好還是用短而粗的導線與地相連,一般采用6平方毫米的銅線,與設置在設備附近的專門的接地母排連接,然后再與總接地干線連接起來。接地電阻要求不超過10歐姆。對于個別設備,如產品說明書對接地電阻有特別要求者,則根據要求接地。
6、防雷接地
對于一般建筑而言,在采取了防雷措施后,可以將直擊雷與雷電波侵入的雷害的概率降低很多。對于一般電氣設備,允許的雷電脈沖較高,因此采取避雷針、避雷網防直擊雷等措施是極其有效的。而微電子設備非常靈敏,耐壓水平很低,一般只有10V左右,對雷擊電磁脈沖極為敏感,易受到電磁干擾和損壞。雷擊電磁脈沖因電磁感應而產生,并且可以通過電源線、天線、信號線的耦合被引入微電子設備,是微電子設備損壞的主要原因。如果僅按照一般建筑進行防雷設計,建筑電子設備受雷擊的損壞率就很高,所以對于電子生產廠房的防雷接地設計應采取相應的措施。
在選擇接閃器時,應優先選用避雷網形式。這是因為避雷針是通過把雷電引向自身來完成保護對象免遭直接雷擊的,這種引雷的機理使避雷系統增加被雷擊的概率。當然,避雷針也不是完全不能采用,現在有的避雷針生產企業已推出新型優化避雷針,它具有防止直擊雷和抑制二次感應雷的兩種功能,是一種防雷市場上相對先進的產品。
在布置引下線時,應沿建筑物四周設置而避免采用中間柱的柱內主筋作為引下線。這是因為在電子信息系統接地時,通常采用單點接地系統,將接地基準點在建筑物的中心部位引到建筑物底部的接地板上,如防雷引下線設置在四周則可以減少引下線產生的強磁場的干擾。
2設計工業廠房暖通空調時關于冷熱源的選擇
廠房類的建筑大多安排在工業區的范圍內,通常是廠區的鍋爐房來提供蒸汽。當工業廠區只需使用采暖用熱或只有采暖用熱時,最好把高溫的熱水當做熱媒。然而,當廠區的供熱主要是工用蒸汽時,在不違反技術、節能和衛生要求的情況下,可以用蒸汽當做熱媒。一般來說,廠房類建筑是不可以采用電來采暖的,因為工業方面的用電價格就會相對較高,就算是民用的建筑,只要沒有其地方供電部門給出的優惠,運行價格都會偏高。若是廠區沒有熱水、熱源或是蒸汽,一些車間只要沒有易燃危險的存在,都可以利用燃氣的輻射來采暖,這也算是一種相對經濟的方式。至于冷源方面的選擇,也要結合所在廠區實際的情況,把投資減少到最低并且提高能源的利用率。當然,在非嚴寒的地區,也可使用VRV制冷機組或者使用溴化鋰吸收的制冷機組,夏季時可以制冷,冬季時可以制熱。
3關于廠房大門空氣幕的設置
工業廠房大門大多是長期敞開的大門,特別容易造成冷風的侵入。若工業廠房在嚴寒地區,那就應該在大門的上方安裝好空氣幕。但有些設計師為了簡單省事,把大門的空氣幕和暖氣片連在一起,這種做法是錯誤的,而且沒有遵守《采暖通風與空氣調節設計規范》(GB50019-2003)里相關的規定。廠房里主要出入口的大門都比較高,也很大,對貫流式的空氣幕來說,送風的距離無法來滿足其的使用要求,因此應該使用離心式的空氣幕。面對超大出入口的時候,應該使用裝配式的熱空氣幕,當裝配式的熱空氣幕裝在大門上方時,形成了一道熱風幕,阻擋了廠房外冷空氣的侵入,維持了廠房內所需要的溫度。
4工業廠房暖通空調的方式選擇方面
4.1廠房內有關車間通風的設計
車間內通風設計應按照工種類別、流程轉換、廠房布置的變化做出合理的設計,不應該局限于控制通風的方式。若是同一工種的車間,我們可以用全室通風的方式,但若是不同工種車間,則可以根據其的散熱量情況以及污染情況的不同,進一步做排風和除塵等工作的處理,以便縮小由于通風導致的污染蔓延的范圍。有些廠房的散熱量比較低,我們可以選擇在屋頂上安裝與自然采光和通風相關的裝置,利用熱流上升的作用,以致于不需要消耗動力就可以散風排熱。另外,我們還應該滿足工業廠房的除煙和除塵方面的要求。尤其對一些類似化工車間和焊接車間的可能存在有害氣體的廠房,設計者要尤其注意。
4.2廠房內散熱器的配置
在實踐過程中,我們要科學的選擇散熱器。對于負荷較大的廠房可以利用鋼制的翅片散熱器,因為這種散熱器作用面積比較大,可以滿足車間的熱需求量。但是,若此種散熱器仍然不能滿足車間的負荷要求,則可以增加一定量的暖風機裝置,以便更好的進行補熱。當然,對于粉塵量比較多的車間里,由于此種散熱器擁有的結構很復雜,容易大量藏積粉塵,然后導致散熱的效能降低。所以,我們可用鋼柱式的散熱器,從而在節能的同時,優化了熱量的供應效果。一般而言,工業廠房的車間占地面積或所占空間都比較大,因此,將全廠房都進行加熱的做法是不合理的,這種選擇只會造成大量能源被消耗的結果。
2廣場元素的連接性
2.1廣場之間的連接性
街道景觀的中心節點和諧廣場,位于中興大街與和諧大道的交匯,是臨街建筑與道路的過渡區域,怎樣更好地引入人的活動,通過人的活動觸動新的空間形式。以商業集客力為主的萬達廣場,在廣場的參與性方面已經滿足的情況下,而其專屬的空間結構要求我們在廣場空間多元化性的鏈接方面找到一個新的接入點,處于中心孤島的綠化景觀為主的中興廣場,由于哈爾濱大街與中興街的隔斷使其廣場的被分割,空間的社會性受到制約,方案采取了加強廣場之間的對話機制,也加強了流動空間之間的連接性。
2.2交通的連接性
中興休閑的街道不是指以交通為主的道路,而是通過街道引人入勝,達到行路過程中的休閑,行人可進入情和景的休閑中,因而要求街道有生動曲折的布局,從而受到環境氣氛的感染,做到“出人意料,如人意中”,給人以美的感受。在中興廣場設計中將空間和時間用“斷”的空間處理,建立新中心的秩序和景觀。實現空間與時間的重疊效果,其中包括新的商業內容和新視角的景觀感受,以及在分化的空間用自動扶梯,下沉庭院,過街天橋,貫穿內中心的內外上下,實現人流、車流的分離,充滿情趣。另外“斷”性的空間處理將中興休閑廊道跨過車行道與中興廣場連在一起,形成多元化從容的步行體系,與快車行道共同形成城市的兩種表情,猶如人體內的食道與呼吸道,是城市不可或缺的兩種重要內容,功能性的滿足情況下也產生動感空間,在視線的快速移動中也注意了景觀的“連”續韻律,強調色彩與線性的變化,步移景異。
2.3功能設施的連接性
在現代的城市生活中,對于室外公共空間的功能劃分來說,要使所有的功能空間精確滿足人們各方面的需求是不可能的,唯有做到活動空間在功能上的“連”續性,例如街道,步行街作為活動空間,融入室內處理手法,根據人的行為方式和主題景觀形式的整體性中,根據分割所設立的座椅、電話亭、公共衛生間、滑道等融入其設計中,更好地滿足現代生活中人們行為的不確定性。建筑、道路、廣場、綠地、花園以及停車場等,這些都是城市中最基本的構成元素,而這些構成元素又各有特點,他們既相互獨立,又相互聯系和相互制約,通過將他們共有的同質的東西和用某種形式的表達連接,同時他們還會對城市空間產生相互作用和影響,并共同構建出公共區休閑景觀設計中的空間環境“連”續體。
3城市廣場本身的延續性
3.1界面的延續性
街道與廣場空間邊界的存在與臨街的建筑內部空間并不是“斷”開的,相反這種“斷”卻是它與城市其他元素的另種形式——置換,“威尼斯的圣•馬可廣場是歐洲最美麗的客廳,波特曼的共享大廳是有序的室內廣場,巴黎的蓬皮杜藝術中心是典雅的文化廣場”,這種客廳大廳與廣場間的互相借喻也形象表達了兩者間的作用共通,效果共享。對于中興大道上的和諧廣場、萬達廣場,因處于建筑與車行道路的中間,沒有很好的界面閉合關系,廣場缺乏明晰的圖形性,很難在此形成良好的公共休憩空間,在此設計中,我們利用鋪裝的視覺特點將鋪裝分割內趨向建筑,同時很好地利用和諧廣場與萬達廣場建筑的向內的弧向,來加強廣場的圍合感。
3.2時間的延續性
在城市廣場設計中,人的行為與活動是伴隨著時間的變化而進行調整的,在廣場空間的各個不同時間段上,都會有著不同的活動內容。因此,在中興廣場及休閑廊道設計上,承載著多種多樣的活動方式,以及哈爾濱所特有的地域性活動項目,各種活動內容的活動時間、以及多類型和多層次的活動人群,并由這些內容或形式在時間性的空間層次分布,形成城市廣場在空間形態的使用時間性延續性特征。作為室外,景觀的植被設計是構成廣場基本元素之一,在植被中從色彩、形體以及之間的相互作用對廣場設計影響,以樟子松、紅松等作為設計中的植被,因為具有季節性特點,在搭配,穿插等手法處理上特別用白蠟、紅松等季節性植物對色彩、形體產生韻律性的豐富層次。
一、引言
隨著我國社會經濟的高速發展,人民生活水平的不斷提高,人們對于生活環境的要求也越來越高。對家居環境、生活環境品位的提升,使得全國各地都興起了景觀設計的熱潮。在社會、經濟發展和生存環境惡化的巨大壓力下,如何在設計規劃上提出新的,能夠在更大程度上協調諸多矛盾的規劃觀念,是我們應當高度重視的景觀設計戰略思想。
二、當前我國環境藝術的設計現狀
在各種景觀規劃設計招投標競賽中,細心的人們不難發現:許多投標設計成果的設計說明中,都在玄乎其神地試圖說明他們的設計概念是如何寓意深刻,而又極具藝術性、科學性、功能性、經濟性、社會性等等,無一不竭盡宣揚之能事,大肆鼓吹。但在他們的設計作品中,我們卻發現設計概念與設計成果之間似乎并沒有多大的聯系,或者說,即使有聯系也可能僅僅是牽強附會。他們的設計概念成為包裝設計中“皇帝的新衣”。“有概念、沒手法”已成為景觀設計界的一種普遍公害,西方的一些景觀設計形式被盲目地移植到中華大地,“歐陸風”吹遍了大江南北,“白宮”加“故宮”的景觀設計,讓人啼笑皆非。從南到北,照搬模仿,少有個性鮮明,耐人尋味、境界高遠意味深長的作品。更令人發指的是,自目抄襲和模仿的形式化設計幾乎司空見慣,這些設計打著種種時髦的風格標牌而無視起碼的對場所和功能的關懷,也褻瀆了專業設計師對藝術追求的渴望。現代景觀設計正面臨著被似是而非,大肆泛濫的空頭理論扼殺的危險。對現代景觀形式語言進行創新,已迫在眉睫。而針對這一問題研究和探索的滯后,已成為現代城市景觀設計呈現可怕的“千城一面”現象的主要原因之一。真正既能從宏觀上進行探索性研究,又能在微觀上解決現實問題的理論已不多見,理論不幸淪落為各種學術演講的噱頭和身份的標簽。設計師熱衷于提出唬人的概念,而不腳踏實地研究一些問題也是當今浮躁社會的一種普遍問題。他們的概念往往是通俗而不深刻,當它們深刻的時候,卻又不通俗。他們的景觀設計概念脫離了知覺,成為抽象的空氣而不是用能感知的形象來表達。
三、我國環境藝術設計發展瓶頸
1.利益至上的毒害
在買方市場、經濟壓力的雙重作用下,景觀設計師對形式的探究趨向于一種更“經濟”和“便捷”的拿來主義,普遍缺少對景觀設計語言的深層探究。20世紀末的我國現代景觀設計,附庸了許多含有“現代主義”色彩的理念邏輯,從而以某種更為“成熟”和“平面化”的消解深度的姿態,投入到商業大潮的經濟建設之中。因此批判與整合的能力明顯地衰退,景觀設計出現了“失語”的現象,景觀設計語言也變成了一種“病毒式的泛濫”。在新的景觀理論創新的潮流中,理論研究出現了“概念大膨脹”,微觀而具體的概念物化的形式似乎已成為普遍解決了的問題。路易斯提出的“形式追隨功能”的現代設計教條框架中,形式的研究成為功能探究后順便提及的“小兒科”。形式語言的研究往往停留在一種表面化的“深層”模式上,從而未能同景觀概念加以很好的粘接。
2.藝術教育的錯位
另一方面,長期以來的我國設計藝術教育,更多的還是一種知識化的素質教育和“審美娛情式”的人生修養教育,這使我們在對藝術的認識上首先就將其置于一個純藝術的位置。景觀藝術的教育成為景觀設計課程中的效果圖表現技術訓練,或者干脆就成為陽春白雪似的高雅德行。在這種知識結構的支配下,景觀設計與藝術的關系看似很近,實則相去甚遠。藝術在景觀設計中成為各理性邏輯之后的形式美化,和以各種雕塑小品、壁畫的形式成為標榜景觀設計師藝術素養的點綴。似乎藝術創作思維和藝術并不能直接給我們多少更為有利的構思邏輯。這種理解下的藝術,也只是停留在擴大了外延的“傳統純藝術”,藝術的功能只是審美娛樂。而本身就是一個思想寶庫的現代藝術在現代景觀設計中被浪費和誤讀了,藝術的功能存在被弱化和表面化的現象。
四、我國景觀設計的發展與方向
新的文化模式即將到來,然而在這種新的文化模式中,我國未來的景觀設計,將是如何一番面貌——這一問題等待著當代的景觀設計者們去解答。
1.功能發展方向
景觀設計的目的首先是為大眾服務的,功能發展方向占首位,它不只是藝術家的“自我表現”。物體由它的性質決定的,如果它的形象很適合于它的工作,它的本質就能被人看的清楚明確。一件東西必須在各個方面都同它的目的性相配合,就是說,在實際上能完成它的功能,是可用的,可信賴的,甚至可以說是便宜的。從規劃設計的角度來看,評價景觀設計的優劣,不單單在于環境好看與否,更重要的是其是否首先解決了功能的問題,是否形成了適宜的場所感,使用上是否方便舒適,與周圍環境是否和諧,土地資源的開發利用是否合理等。景觀規劃的使用功能存在于各類景觀設施自身,它直接向人提供便利、安全、保護、信息等服務。它是景觀設計外在的、首先為人感知的因素,因此也是第一功能。有時我們往往過于偏重景觀形式的新異怪誕、色彩的眩目夸張和某些象征意義含混的符號構成,而忽略了其技術含量和對功能的合理闡釋;人們容易把某種充滿了人文主義關懷甚至不無浪漫、理想主義的設計理念寄托在形式之上,而忽略了功能的完美和景觀對人的良好服務才是美的真正源頭。事實上,形式也只有和功能密切結合,才具有理性的根基。城市景觀的感性與理性相結合的美學價值,也只有在功能與形式的相互協調中才能得到充分體現。
2.藝術審美發展方向
景觀設計的藝術審美發展方向不僅是人類的一種心理需求,而且現代設計在其發展過程中,從沒有停止過對審美性的追求,因此將審美原則作為景觀設計的原則之一是有重要意義的。大眾是城市景觀設計的決策者,人民大眾的審美觀念將直接投射在現代城市景觀設計中,不同時一代、民族、地域的人,不同社會地位、年齡的人,不同的知識結構、文化修養的人,在審美情趣上都會有著或多或少的差異。但是,不管這些審美習慣在感覺上多么不同,在它們的深層總有一種相同的東西,因為,人們的審美習慣不是憑空而來的,它總是時代文化思潮的一部分,總會或多或少地反映出時代的精神特征。因此,新的文化藝術模式的形成,必然帶來大眾審美觀念的轉型與革新,既將體現為以下三類趨勢作為新世紀景觀審美的基本類型模式:
(1)村落田園審美觀:童雯閑適、麥香稻花、田園風光、桑麻之樂是農業文明時代典型的景觀特色,這類景觀特色并不會隨著農業文明的結束而結束,而是作為一種典型的文化、自然景觀結晶永遠留在人類的記憶當中。
(2)極簡主義審美觀:工業文明的標志則是機器美學的興起,一切事物在工業文明時代變的那么富有規律,簡潔,經濟功能的原則是一切人類創造物變得簡潔而富有想象空間。
(3)景觀生態審美觀:景觀生態審美則是整體綜合的審美觀念,它不以單純的視覺形式為審美原則,也不以生活生態為主要內容,而是這些諸多要素的集合,其核心內容是生物物種的生境和諧概念,在此基礎之上,考慮一定意義上的人性空間,但絕不僅僅是完全以人為本的景觀空間,而是宜人生態生境與人性空間的交融、整合。
3.獨創發展方向
獨創性是藝術的生命,是設計的內涵。在景觀設計中獨創性主要表現在尊重民族文化,體現歷史文脈,傳達場地精神三個方面。中國園林最偉大的特征就在與她凝聚了中華民族的文化藝術精髓,體現了民族美學思想與民族性格。中國園林又分為北方園林、南方園林與嶺南園林三個派系,她們都分別表現了當地文化特色與地域特征。這就是中國園林能夠自成體系的重要原因,我們中國現代景觀設計要繼承這種文化精神,在現代文化藝術的根基下追尋新的創造力。
4.時空發展方向
景觀設計也是隨著線性量度發展的,是為當代人創造美好生活環境,因此景觀設計要體現當代人的審美趣味,體現時代潮流,決不能在歷史的描摹中停滯不前。景觀設計就是要根據不同時間不同地域不同功能條件下創造出具有不同文化特征的藝術作品,為大眾提供有歸屬感親切感舒適的藝術化環境.縱觀歷史,任何時一代、任何地點,凡是有深遠意義的環境藝術設計,總是千方百計地運用材料、技術,腳踏實地地解決時代的問題,并探索新的表現形式和表達語言。
參考文獻:
[1](意大利)布魯諾:現代建筑語言[M].中國建筑工業出版社,2006年版
[2]章采烈:中國園林藝術通論[M].上海科學技術出版社,2007年版
1.1連續梁方案設計研究
鑒于本橋主墩較矮,從加強橋墩防撞,增加橋墩整體抗推剛度及降低施工難度等角度考慮,主橋橋墩統一采用大尺寸實心墩較為合理。故連續梁方案的研究重點是梁高及梁寬的合理性問題。
1.1.1不同梁高設計比選此次方案比選是基于梁頂寬8.5m,箱寬7.0m保持不變的基礎上進行的,相應的細部尺寸(頂板厚65cm,底板厚0.55m~1.2m,腹板厚0.6m~1.2m)及縱向預應力配置等亦保持不變,僅通過有規律的改變梁高進行相關研究。本次計算主要采用midas/civil2011進行計算分析,因附加力的作用對連續梁結構的內力影響較小,鑒于篇幅所限,表1僅列出梁部在主力組合作用下的主要計算結果。由表1數據可知,梁高的變化對正截面抗彎強度的影響較大,對梁體剛度有一定的影響,對其斜截面抗剪,正截面抗裂,斜截面抗裂及橫向自振周期四項指標的影響不是很明顯。梁體受力的最不利位置均位于主跨跨中。本著降低恒載,節約造價考慮,可選擇梁高較小的方案4進行進一步研究分析。
1.1.2不同梁寬設計比選本方案研究依據上述梁高變化研究成果,在梁高由跨中7.2m按二次拋物線漸變至支點梁高13.4m保持不變的基礎上重點考察梁體箱寬變化對結構的造成的相關影響。表2為不同梁寬變化的結構主要計算結果。由表2的數據,梁頂寬保持8.5m不變,梁底寬的變化,對正截面抗彎、正截面抗裂、橫向剛度及橫向自振周期影響很大,對梁體的豎向剛度有一定的影響,對斜截面抗剪和斜截面抗裂這兩個指標的影響不大,而且,箱寬越大,受力越有利;梁底寬保持6.5m不變,梁頂寬的變化,對正截面抗彎、豎向剛度、橫向剛度這個指標的影響很大,對梁體的橫向自振周期有一定的影響,對正截面抗裂、斜截面抗裂和斜截面抗剪這三個指標的影響不大。梁頂寬度越小,對正截面抗彎有利,但對梁體整體剛度及橫向自振周期不利。梁體受力的最不利位置均位于主跨跨中。因本橋主橋屬典型的單線長聯大跨結構,結構在車橋耦合及地震力作用下的動力特性顯著,對橫向剛度要求較高,故梁頂寬及箱寬均不宜過窄,并結合梁體縱向預應力布置構造要求,綜合考慮后梁體結構頂寬取8.5m,箱寬取7.5m較為合適。綜合上述研究分析,本連續梁方案梁部結構較合理的構造尺寸為箱梁采用二次拋物線變高截面,單箱單室,邊墩及跨中處梁高7.2m,主墩處梁高13.4m,頂板厚0.65m,頂板寬8.5m;底板厚由0.55m按二次拋物線漸變至1.2m,底板寬7.5m;腹板采用豎直腹板,厚度由0.6m線性變化至1.2m。連續梁方案立面布置如圖1所示。
1.2連續+剛構組合體系方案設計研究
本方案采用通航主孔兩側墩梁固結,其余主墩頂設縱向活動支座的結構體系。由于墩高受限,使得墩體受力成為橋梁設計的主要控制因素之一。本次研究的側重點在于墩體受力。本方案計算分析時梁部結構采用連續梁方案分析研究得出的推薦結構尺寸,橋墩采用C40砼,受力主筋采用2根一束Φ32@10cm的HRB400普通鋼筋,表3為剛構墩的主要計算結果。通過上述計算結果可以看出,該橋若采用連續+剛構組合結構,雙肢薄壁墩比薄壁空心單墩受力相對有利,但無論采取那種橋墩形式,橋墩受力均嚴重不合理,截面檢算不滿足規范要求,究其原因,主要是由于剛構墩高度過矮(42號墩最大墩高28m,43號墩最大墩高22m),橋墩抗推剛度較大,采用墩梁固結的結構形式造成橋墩結構的墩頂與墩底附加彎矩過大,造成墩身難以通過相關檢算,故該方案不可行。
2結論
(1)單線鐵路長聯大跨結構應根據工程實際對橋式方案進行深入分析,在此基礎上確定經濟合理的設計方案。
(2)長聯大跨結構因收縮徐變及溫度作用下對結構產生的效應突出,控制結構設計,應特別注意。
隨著我國鋼結構建筑的迅速發展,輕鋼結構的發展也是如火如荼,特別在工業廠房的建設中則更為迅猛。其特點有:其整體剛度和抗震性能好、施工速度快、自重輕、承載力高,在大跨度及超高層建筑中代替了鋼筋混凝土結構,本文擬就輕鋼結構的優點、材料選擇和設計中的注意點、在設計中根據其特點揚長避短才能更好地發揮鋼結構的作用,就鋼結構工業廠房在設計中的幾個問題作簡單闡述。
一、輕鋼結構及其適用范圍
所謂輕鋼結構通常是指由下列鋼材所構成的結構:①冷彎薄壁型鋼結構;②熱軋輕型鋼結構;③焊接或高頻焊接輕型鋼結構;④輕型鋼管結構;⑤板壁較薄的焊接組合梁及焊接組合柱而構成的結構。
1. 適用范圍
根據我國目前情況來看,這種結構由于其用度廣、優勢明顯,已大量應用于單層工業廠房、多層工業廠房、辦公樓以及高層建筑中的非承重構件等。對單層工業廠房而言,通常以H型鋼,采用焊接連接作為梁柱,以C形或Z形輕鋼板作檁條,屋蓋系統或樓面系統用壓型彩色鋼板作面層,上面可澆混凝土,壓型鋼板既可作為鋼筋,必要時也可以再配鋼筋。墻面圍護也可采用單層或夾層壓型鋼板,夾層板內部可充填各種保溫層。
2. 主要優點
⑴施工周期短:輕鋼結構的最大優點是所有構件均可以由工廠制作現場拼接安裝,對一般規模較小的工業廠房僅需2個月左右。
⑵綜合經濟效益好:由于施工周期短,可以提前投入使用,提前獲取投資效益;更由于采用色彩鮮艷的彩色壓型鋼板,美觀華麗,改善了周邊環境的動態感;因為建筑物本身的自重輕,一般情況下不需要做樁基,可以節省投資;由于采用了聚苯已烯泡沫夾心板或單板加保溫棉等措施后,使保溫、隔熱和隔章等效果良好。彩色鋼板是以鍍鋅為基板又用硅酮作為表面,經兩除兩烘加工而成,耐久性也較好,根據目前我國的市場價格,輕鋼結構的造價已經低于鋼筋混凝土結構,當廠房的跨度越大時,其優勢更為明顯,這也是它賴以競爭的一大優勢。
⑶抗震性能好:由于鋼結構屬于柔性結構、自重輕,因而能有效地降低地震響應及災害影響程度,極有利于抗震。我國是一個多地震區國家,在地震區建筑中應多多推廣應用鋼結構,必可大大減少地震災害和人員傷亡。唐山地震的慘痛教訓應予記起。目前,天津市已正式啟動輕鋼結構住宅。
⑷宜于拆卸搬遷:一旦業主對所造廠址不滿意或外界環境發生意想不到的變化,則整個建筑可在很短時間內拆遷,損失極小,而所有這些是鋼筋混凝土建筑所無法具備的。
正是由于輕鋼結構的諸多優點,而且隨著近年來防火、防腐新產品的不斷出現,已較好地解決了輕鋼結構抗腐蝕性差的缺點,使得它在工業廠房以及民用設施中獲得了廣泛的應用。
二、材料選擇和設計中的注意事項
輕鋼結構作為普通鋼結構的衍生結構,以提高構件的截面剛度和整體穩定承載力,為此,不得不突破鋼結構設計規范中對板件寬厚比限值的規定,允許板件產生局部失穩,進而利用屈曲后強度的提高。
輕鋼結構門式剛架是主要的承重結構,一般是采用實腹型變截面的柱和梁組成。門式剛架的形成可以單坡、雙坡和多坡,多跨建筑的中間柱多采用較接的搖擺柱。門式剛架工字截面鋼構件中腹板以受剪為主,抗彎作用不如翼緣有效,增大腹板的高度,可使翼緣抗彎能力發揮得更為充分。但是,在增大腹板高度的同時,如果厚度增之過大,則腹板耗鋼量太多,也是不經濟的。因此,先進的設計方法是采用高而薄的腹板,而是還有相當可觀的屈曲后強度可以利用。在主要為均布荷載起控制作用的結構中,在允沖擊、疲勞、振動等荷載的條件下,可充分利用結構受力板件的屈曲有效截面來分析壓彎桿件腹板的穩定性,從而使其腹極高厚比限值可以大幅度提高。根據天津大學所作的試驗證明,當荷載超過理論計算的屈曲臨界載限多時腹板才呈現凸曲變形,且凸曲變形都不大,故適當利用屈曲后強度是可行的。
當前,我國鋼結構(含輕鋼結構)發展的形勢很好, 21世紀是鋼結構快速發展時期,長期以來,由混凝土結構、砌體結構一統天下的格局將被打破,從事鋼結構制造、施工企業前景寬闊,建筑設計技術人員也面臨著新的機遇和挑戰。筆者認為,以下幾點仍需我們加以重視。
1.鋼材的保溫隔熱與防火
鋼材具有很高的導熱性能,其導熱系數為50w(m.℃),當受熱達到100℃以上時,其抗拉強度就會降低,塑性增大;溫度達到250℃時,鋼材抗拉強度會稍提高,但塑性卻降低,出現藍脆現象;溫度達到500℃時,鋼材強度降至很低,會致使鋼結構塌落。所以當鋼結構所處環境溫度達到150℃以上時,就必須做隔熱防火設計。其做法一般為:鋼結構外側包耐火磚、混凝土或硬質防火板材。或者鋼結構刷厚涂型防火涂料,厚度按《鋼結構防火涂料技術規程》計算。
2.屋面支撐系統及屋面設計
屋蓋支撐系統的布置應根據廠房跨度、高度、柱網布置、屋蓋結構形式、吊車噸位和所在地區的抗震設防烈度等條件來決定。一般情況下無論有檁或無檁體系的屋蓋結構均應設置垂直支撐;在無檁體系中,大型屋面板有三點和屋架焊接,可起到上弦支撐作用,但考慮到施工條件的限制和安裝需要。無論有檁或無檁體系屋蓋均應在屋架上弦和天窗架上弦設置上弦橫向支撐。對于屋架間距不小于12m的廠房或廠房內設有特重級橋式吊車或廠房內有較大振動設備的均應設置縱向水平支撐。
屋面的排水及防水設計在屋面設計中需重點考慮,根據《屋面工程技術規范》的規定,屋面坡度最小為5%,在積雪較大的地區,坡度應適當加大。單坡屋面的長度主要取決于所在地區的溫差以及降雨所形成的最大水頭高度。根據工程設計經驗,單坡屋面長度宜控制在70m以內。目前,市場上鋼結構屋面的做法常用的有兩種:①剛性屋面:雙層彩色壓型鋼板內夾保溫棉;②復合柔性屋面:由屋面彩鋼板內板、隔氣層、保溫層、卷材防水層組成。
3.溫度伸縮縫的設置
溫度變化將引起鋼結構廠房的變形,使結構產生溫度應力,當廠房平面尺度較大時,為避免產生較大的溫度應力,應在廠房縱橫兩個方向設置溫度伸縮縫,區段的長度可以根據鋼結構規范來執行。溫度伸縮縫一般采用設置雙柱的方法來處理,對縱向溫度伸縮縫可在屋架支座處設置滾動支座。
4.防銹處理
鋼結構表面直接暴露在大氣中就會銹蝕,當鋼結構廠房空氣中有侵蝕性介質或鋼結構處在潮濕環境中時,鋼結構廠房銹蝕就會更加明顯和嚴重。鋼結構的銹蝕不僅會使構件截面減小,還會使鋼構件表層局部產生銹坑,當構件受力時將引起應力集中現象,使結構過早破壞。因此,對鋼結構廠房構件的防銹蝕問題應予以足夠的重視,并應根據廠房侵蝕介質情況和環境條件在總圖布置、工藝布置、材料選擇等方面采取相應對策和措施,以確保廠房結構的安全。一般鋼結構的防腐常采用防銹底漆和面漆,涂裝層數及厚度常根據其使用環境和涂層性質來決定。一般室內鋼結構在自然大氣介質作用下,要求涂層厚度100μm,即底漆兩道,面漆兩道。露天鋼結構或在工業大氣介質作用下的鋼結構,要求漆膜總厚度為150μm~200μm。且在酸環境中的鋼結構要求使用氯磺化防酸漆。鋼柱柱腳在地面以下部分要用不低于C20的混凝土包裹,其保護層厚度不小于50mm。
5.立面設計
隨著我國社會經濟的發展,人民生活水平的極大提高,各類家用電器逐漸增多,特別是空調、大熒屏彩電等大功率電器進入普通家庭,使住宅設計由原來純照明向多功能的方向發展。
1 住宅用電負荷的預測
我們將住宅面積分為三類:小型住宅60m2以下,中型住宅60~100m2,大型住宅100m2以上。一般小型住宅照明用電負荷500W,娛樂用電(包括電視機、音響、電腦等)負荷950W,廚房用電(包括電飯煲、電熱開水器等)負荷3500W,衛生間用電(洗衣機、排氣扇)負荷1170W,空調用電負荷2250W,綜合上述各類用電負荷共8370W,中型住宅乘1.3系數10881W,大型住宅乘2.6系數21762W。根據統計調查,一般住宅用電負荷的高峰期是夏天晚飯后的時間,這時用電負荷有:電視、電冰箱、電熱開水器、消毒碗柜、電腦、空調,共有住宅用電負荷的40%,查設計手冊得需要系數0.4~0.6,所以根據實際情況,我們設計時取0.4系數便可以,則小型住宅負荷計算取3.5kW,中型住宅負荷計算取4.5kW,大型住宅負荷計算取8.5kW即可。
2 住宅的電源與配電系統
小康住宅供電由小區變配電所引入,應采用三相四線(TN-C系統),經重復接地后進入單元總電表開關箱,改成三相五線制(TN-S系統)后再放射到各用戶,配電箱中應有短路、過載、漏電保護,斷路器應選用能同時切斷相線――中性線的斷路器。住宅用電負荷計量應采用一戶一表制,建議將單元總開關及分戶電能表集中設置以便管理。戶內配電系統:隨著家用電器的增多,為避免電氣線路過載和降低諧波電壓的影響,戶內配電系統應采用多回路形式,至少應設照明回路、一般插座回路和空調回路,如實際需要也可將廚房和淋浴室設為單獨回路。此外考慮到家庭辦公和信息化的發展,還應增加一條專用回路。
3 導線及電器設備的選擇
室內外導線及電器設備的選擇合理與否,直接關系到住宅用電的安全及經濟效益,因而必須在工程設計中合理選用導線和有關電器設備。
3.1 導線的選擇:導線的選擇主要是確定導線的型號和規格,其原則是既能保證配電的質量與安全又能節省材料,做到既經濟又合理。其中導線型號應按使用工作電壓及敷設環境來選擇;導線的規格(導線截面)可按下列要求進行選擇:
①有足夠的機械強度。為防止出現斷線事故,導線必須有足夠的機械強度,一般照明回路計算電流較小時(<10A),其導線都應按機械強度選擇。
②能確保導線安全運行。選擇導線時應保證其安全電流大于長期最大負載電流,同時應注意以下幾點:
a.在選擇進戶線及干線截面時應留有適當余量;
b.單相制中的中性線應與相線截面相同;
c.三相四線制中的中性線載流量不應小于線路中的最大不平衡負荷電流。用于接中性線保護的中性線,其電導不應小于該線路相線電導的50%,氣體放電燈的照明線路因受三次諧波電流的影響,其中性線截面應按最大一相電流選用。
③能確保電壓質量。對于住宅建筑來說,電源引入端至負荷末端的線路電壓損失不應大于2.5%,如線路電壓損失值大于規定電壓損失允許值,應加大導線截面以保證線路的電壓質量。
總之,在選擇導線時要考慮實際使用及未來發展需要,適當留有余量,減少電壓損失,保證導線使用的安全可靠和經濟有效。
3.2 電器設備的選擇:電器設備主要指電源配電箱、電表、控制開關、漏電保護開關及電源插座等。電器設備的選擇合理與否直接影響工程的質量。選用時應根據住宅的負荷情況、安裝要求、使用環境、設備的工作電壓和工作電流等合理選擇電器設備的型號規格,注意設備的容量等級寧大勿小,但又要避免選得過大造成浪費,一般來說在計算工作電流的基礎上選大一級即可。為確保其質量,應選用符合國際電工委員會IEC標準和國內GB、JB有關行業標準,并具有產品質量認可證書的電器產品。總之,電器設備的選擇盡可能做到安全可靠和經濟合理。
4 防雷與接地
4.1 防雷內容與措施。防雷內容一般可分為:防直擊雷,防感應雷及防高電位入侵三個內容。就防直擊雷而言,一般是在屋面易受雷擊部位安裝接閃器,然后通過引下線與接地電阻很小的接地裝置可靠連接,安裝時要注意屋面突出的金屬部件與避雷針、帶、網應全部可靠連接。目前一般利用屋面板鋼筋作為避雷網,柱主鋼筋作為引下線,基礎鋼筋作為接地裝置,這是較為實用經濟的作法。為了防止感應雷和高電位入侵的危害,可在電纜進出戶處將絕緣子的鐵腳支架可靠接地,同時安裝避雷器或其它型式的過電壓保護器。此外要強調進行等電位聯結,也就是在設計施工中要把建筑物內、附近的所有金屬物用電氣的方法連接起來使整座建筑物空間成為一個良好的等電位體,這樣能有效地降低建筑物內部和附近不同金屬部件間的電位差,從而避免內部的設備被高電位反擊和人被雷擊的事故。
4.2 安全接地的形式與要求。在住宅電氣設計建設中為確保電器設備和人身安全務必做好用電系統的安全接地。目前我國的住宅配電系統方式一般有三種:TT、TN-C-S和TN-S系統,在進行設計施工時可根據實際情況選擇接地系統。以下著重談談住宅配電系統中的保護接地。
此外,隨著家用電器的增多及智能化的發展,應作好防靜電接地和屏蔽接地工作。
5 消防系統
大型現代住宅中由于電氣設備越多就越容易發生火災,因此應安裝完善的消防系統。筆者認為大型現代住宅在電氣消防方面應做到以下幾點:
5.1 供電電源應采用兩路方式,一路為市電電源,另一路為應急電源;
OnDesignofFireSystemforToyManufactory
Abstract:Byapracticalcase,thefiresystemofatoymanufactory,thedesignofautomaticsprinklingfiresystem(ASF)forindustrialbuildingsaccordingtoforeigndesignnormarepresented.SomeguidelinesdifferingfromthedomesticnormsuchasthedecisionofwaterdischargeofASFsystem;thesetupofalarmandpressurevalves,thelayoutofpipelinenetworkandthedistributionofsprinklersaredescribed.
1情況概述
南海市美泰玩具廠(簡稱玩具廠)始建于80年代初期,是一間大型的中外合資企業。主要產品是塑料玩具,且全部外銷。全廠主要車間有:配料車間、注塑車間、噴漆車間、組裝車間、維修車間和模具車間等,此外還有寫字樓、高架倉庫等用房。
建筑高度超過24m的高層工業建筑A、B、C、D廠房4座。在消防設施方面,部分廠房有簡單的室內消火栓滅火系統和電力報警系統。
該廠向境外火災保險公司購買了火災保險,因此必須重新設置安裝消防給水系統。由于境外保險公司的參與,玩具廠消防給水系統的設計與我國國內現有的常規設計有很大的不同。具體的說,具有以下幾個特點:一是要符合中華人民共和國的消防規范;二是要滿足火災保險公司的要求;三是所采用的設備和材料要有FM/UL認證。
筆者作為玩具廠消防給水工程的設計者,在此對其進行分析介紹,與大家共同探討。
2消防給水系統設計水量的確定
經過與消防部門、保險公司協商,消防給水系統水量作如下規定。
2.1室內消火栓用水量的確定
室內消火栓用水量按照《建筑設計防火規范》的標準執行,由于廠房高度介于24m至50m之間,所以消火栓用水量選用25L/s。同時使用水槍5支,每支水槍最小流量5L/s,每根豎管最小流量15L/s,火災延續時間為2h。
2.2自動噴水滅火系統設計水量的確定
自動噴水滅火系統設計水量按照美國NFPA13和NFPA231C標準確定。由于玩具廠各廠房、車間的生產性質不同,火災危險性等級也不相同,所以各車間自動噴水滅火系統的噴水強度和作用面積也不同,具體情況見表1。
表1玩具廠噴淋系統設置基本數據
噴淋系統
設置地點噴水強度
/L/(min.m2)
(GPM.ft2)作用面積
/m2(ft2)每只噴頭最
大保護面積
/m2(ft2)設計流量
/L/s(GPS)
組裝、維修、模
具車間,寫字樓6.91(0.17)279(3000)12.05(130)32.13(8.5)
配料、注塑車間11.4(0.28)279(3000)9.3(100)53.01(14)
噴漆車間16.3(0.4)233(2500)9.3(100)63.30(16.7)
高架倉庫18.32(0.45)186(2000)9.3(100)56.79(15)
在表1的4組數據當中,兩組是中危險級,兩組是嚴重危險級。與我國自動噴水滅火系統常規設計相比有較大差別:一是分類較細,每一等級的噴水量不是固定值,而是根據不同的建筑劃分成一個范圍;二是噴水量較大;三是嚴重危險級的噴淋系統仍可采用濕式報警系統。其中,倉庫的噴水量是按照NFPA231C標準確定的,其特點是:噴水強度大,作用面積小。
至于系統設計流量的確定,應選擇最不利情況時所需的消防流量(即可能發生最大的消防流量)作為自動噴水滅火系統的設計流量。從表1中可以看出,噴漆車間所需的消防噴水量最大,可作為自動噴水滅火系統設計流量。經采用NFPA13規定的計算機方法計算,水量約為68L/s。該車間位于A、B座廠房4樓。火災延續時間按照NFPA13標準為2h。
3消防給水系統的布置
3.1系統設置
玩具廠的消火栓給水系統和自動噴水滅火系統采用分開設置,消火栓給水系統采用臨時高壓給水系統,自動噴水滅火系統采用穩壓裝置。
根據玩具廠的廠區分布特點,全廠設有兩座消防泵房和水池。消防水池儲量分別為500m3和600m3。消防給水也是兩套系統,各自獨立(見圖1)。分別供應全廠南半區和北半區的消防用水。兩個泵房各設2臺消火栓泵和自動噴水泵,均為1用1備,穩壓泵只設1臺。消火栓泵流量28L/s(445GPS),揚程86m(280ft),功率37kW。自動噴水泵流量70L/s(1100GPS),揚程70m(235ft),功率75kW。穩壓泵流量1.6L/s(25GPS),揚程86m(280ft),功率4kW。上述所有設備均為國外成套產品,即主泵、穩壓泵、啟動柜都是成組配套的。
圖1玩具廠總平面圖
3.2濕式報警閥的設置
按照我國常規作法,嚴重危險級的建筑物,自動噴水滅火系統的設置應采用雨淋系統。而玩具廠的建筑物危險等級,既有中危險級,又有嚴重危險級。但自動噴水滅火系統全部采用的是濕式報警系統。
《自動噴水滅火系統設計規范》規定,濕式報警閥的控制范圍是采用控制噴頭數目來確定的。但玩具廠如果采用此規定,濕式報警閥的布置將比較困難。所以,在玩具廠自動噴水滅火系統設計中,濕式報警閥的控制范圍是采用控制面積來確定的。每組濕式報警閥的控制面積不超過4833m2(52000ft2)。全廠共設置8組濕式報警閥,全都布置在廠區內廠房外墻邊醒目的地方。
3.3壓力開關的設置
消防給水系統中,凡是采用穩壓裝置的,自動啟泵都是靠壓力開關來控制。一般常規作法是設置兩個壓力開關,一個控制穩壓泵的啟、停,一個控制消防主泵的啟動。而在玩具廠消防給水設計中,選擇的是另外一種方法。即玩具廠兩套系統各設置3個壓力開關,一個控制穩壓泵啟、停,其余兩個分別控制兩臺自動噴水主泵啟動。具體作法是:當壓力低于0.8MPa時,穩壓泵啟動,當壓力高于0.89MPa時,穩壓泵停泵;當壓力低于0.75MPa時,啟動第一臺自動噴水主泵;當壓力低于0.7MPa時,啟動第二臺自動噴水主泵。在這里,第二臺自動噴水泵不只是作為備用泵,而是第一臺泵水量的補充。
4消防給水管網及噴頭的布置
4.1室內消火栓管網的布置
室內消火栓管網呈立體環網布置。消防箱設有普通消火栓和消防軟管卷盤,布置間距30m,消防門為玻璃門,按鈕開啟。4座主廠房屋頂,除了設有試驗用的消火栓外還配有壓力表。報警警鈴及遠程啟泵信號線全部用鍍鋅線管保護。
4.2自動噴水給水管網的布置
由于玩具廠目前正在生產,廠房內風槽、線槽、工業管道交叉縱橫。使自動噴水給水管道布置十分不便。設計時,多次到現場查看,測量管道的位置,確定管道的走向。施工時,基本上避免了自動噴水管道與其他管道的碰撞及管道走向上的豎向起伏。
根據現場的實際情況,玩具廠自動噴水管網布置成枝狀管,屬于一種不等壓系統。這種系統容易造成噴水不均勻。在管徑的選擇上,由于玩具廠采用NFPA標準,與《自動噴水滅火系統設計規范》的標準不同,各個廠房、車間的噴水強度也不統一。所以,只能按照NFPA規定的方法,對各車間、分區的自動噴水管網逐段計算。配管時,一要滿足噴頭的工作壓力,二要考慮作用面積內的平均噴水強度。從驗算結果看,兩條要求都得到滿足。
玩具廠自動噴水滅火系統的分布是很廣的,各個建筑都布置了自動噴水系統。為了解決距離泵房比較近、樓層比較低的噴淋管網壓力過高,流量過大的問題,在低層各分區水流指示器前,設置了減壓閥。
4.3放空管的布置
自動噴水給水管網的沖洗和放空措施是非常必要的。對玩具廠來說,自動噴水滅火系統分布廣,如何考慮系統放空,這是消防給水設計中面臨的一個具體問題。一般的自動噴水設計,是將每層樓自動噴水管網的末端設置一個檢驗放空閥,然后管網坡向放空閥以利整個系統放空。但是,玩具廠現場情況復雜多變,各種風槽、工藝管道早已安裝就位,而且縱橫交錯。為了避免系統放水不完全,在玩具廠設計中采用了多處放空的方法。除了末端設置檢驗放空閥外,還在每層噴淋管網配水管的末端設置了放空閥、放空管(見圖2)。放空管管徑DN100且層層連通,到底層排入雨水井,同時解決了系統管網沖洗放空的問題。
圖2噴淋系統放空管示意圖
此外,為了使噴淋系統更加安全、保險。除了按規定設置的水泵結合器外,在放空管的底部也設置了水泵結合器。
4.4泵房管道的布置
噴淋系統設計流量的校核,是每個設計者都關心的問題。用末端試水裝置檢驗,只能檢驗出系統正常與否。因水量太小,不能確定系統設計流量是否符合設計要求。燒爆幾只噴頭檢驗也是如此,又不可能讓整個作用面積內的噴頭一齊噴水來檢驗。在玩具廠設計中,采用了如下方法來檢驗。在泵房自動噴水系統總出水管處,設回流試水管至消防水池。在回流試水管上設置了流量計和泄壓閥(見圖3)。泄壓閥是用來防止管道超壓,泄壓用的。而流量計則是用來檢驗系統流量大小的。用控制系統壓力的方法,檢驗系統流量是否符合設計要求。流量計帶液晶顯示和遠傳功能,不僅現場能看得到,消防中心也能觀察到。同時,在泵房內消火栓系統管網和自動噴水系統管網之間,設一連通管。平時用閥門關閉,必要時可打開閥門,互為補充。這也是一種出于安全保險的考慮。
圖3消防泵房示意圖
4.5噴頭的布置
由于玩具廠各廠房、車間的噴水量各不相同。要根據其特點選擇不同種類的噴頭應用于不同的場合,做到各類噴頭各盡所能、各盡其責。噴水量小的選擇12.7mm口徑的噴頭,噴水量大的選擇13.5mm口徑的噴頭。個別地方,如調色間、調漆間,上空布滿抽風口,則選擇了13.5mm口徑的側向噴頭。根據玩具廠生產現場腐蝕性較大、生產操作容易發生碰撞的特點,選擇了快速反應、易熔合金噴頭,動作溫度74℃。具體情況見表2。
在噴頭的布置上,根據場合不同,選擇不同的噴頭布置方式。對所有建筑(廠房)均采用建筑噴淋的方式來布置噴頭。建筑噴淋采用了全方位保護方式布置,噴頭間距為3.0m×3.0m和2.5m×2.2m,這當中考慮了建筑的開間布局和橫梁的位置因素。在設備比較高大和密集的車間,以及高架倉庫除了采用常規建筑噴淋外,還采用了加密建筑噴淋和設備噴淋雙重保護的方法來布置噴頭。設備噴淋采用分層布置。在中、下層噴淋,為防止碰撞,造成噴頭誤噴,噴頭上都加了保護罩,個別地方則采用邊墻型噴頭。
5完善的消防管理措施
要確保玩具廠消防萬無一失,完善的消防硬件設施是十分必要的。但如何做到硬件好用、管用,隨時發揮作用,消防的軟件設施就顯得十分重要了。在這方面外資廠的一些作法值得我們借鑒,筆者在這里簡單介紹一下。
5.1施工材料的保證
為保證消防設施的安全、可靠,玩具廠所有設備、材料都必須有FM/UL認證。所以,所有噴頭、水流指示器、濕式報警閥、閥門、水泵等設備、材料均為國外產品。消火栓、管道采用國內產品。小于等于DN100的管道采用國標加厚鍍鋅管,大于DN100的管道采用鍍鋅無縫鋼管。
5.2管理制度的保證
玩具廠的防火制度是非常嚴格的,除了平時的防火宣傳、防火教育外,生產過程中的日常操作都有嚴格的規定。同時規定了廠房內嚴禁吸煙,嚴禁動用電氣焊。廠房內這一類的警告牌隨處可見,而且防火巡視員經常巡視檢查。在消防工程施工中,也不允許在廠房內動用電氣焊,鍍鋅無縫鋼管的連接都是在廠外焊好法蘭,現場裝配。施工中,配帶手提滅火器的防火巡視員現場監視。
關于消防設施的保養,在消防工程的招標文件中,就明確提出了施工單位要負責以后的日常維護保養工作。而且要有詳細的維修保養計劃。要求一個季度檢查維護一次,一年對設備檢查維修一次。施工計劃中,要有防火制度,否則算廢標。
至于消防設施的管理,玩具廠明確規定:保安部負責消防設施的管理和巡視。保安值班室掛有消防系統圖和巡視路線圖。為防止無關人員隨便操作消防設施上的閥門,各處閥門平常都上鎖,鑰匙就掛在消防系統圖上閥門的位置上,以免搞錯。需要操作時,必須經過保安值班人員。
6有關問題的思考
6.1自動噴水滅火系統設計流量的商榷
自動噴水滅火系統的設計流量關系到對建筑物火災的控制程度,也關系到滅火的效果。針對火災危險性等級不同的建筑物制定出不同的設計流量標準十分重要。
我國《自動噴水滅火系統設計規范》將建筑物和構筑物的火災危險性等級分為三個等級,即嚴重危險級、中危險級和輕危險級。但規范并沒有一個明確標準來劃分這三個等級。因此,在設計時只能將所設計的建筑物與規范附錄二中所列舉的各種建筑進行比較來確定其危險性等級。而且,對各危險性等級的建筑物,設計流量標準只有一個固定值。尤其是工業建筑,生產類別各不相同,應該針對不同的生產類別,制定出一個比較詳細的設計流量分類標準。
筆者在玩具廠消防給水設計過程中,接觸了一些國外規范,像英國的FOC標準。其中,對于工業建筑,也是根據不同的生產類別,制定出不同的設計流量分類標準。
我國應根據國內長期實踐的經驗,同時參照國外的先進經驗,盡快制定出既安全又經濟合理的設計流量數據。
在玩具廠消防工程設計過程中,有一點感受就是規范、標準要定期修訂。事物是在飛速發展的,新技術、新方法、新概念不斷出現。一種標準長期不進行修訂,就跟不上事物的發展,就是落后的標準。
6.2報警閥的控制范圍
濕式報警閥是自動噴水滅火系統的重要部件。《自動噴水滅火系統設計規范》中將濕式報警閥的控制范圍確定為不超過800個噴頭。這是從系統檢修停用的角度來考慮的,是非常對的。不能允許噴淋系統停用的范圍過大,影響到建筑物安全,控制范圍應有所限制。但是,這樣規定在設計過程中實行起來問題較多。實際上控制噴頭數目也就是確定濕式系統的控制面積。由于噴頭布置的疏密不同,同樣多的噴頭,保護面積是不相同的。相反,同樣的面積,噴頭數目也是不相同的。例如:1萬m2的面積,噴頭按3.6m×3.6m布置,噴頭數目就少于800個,用1個濕式報警閥就行了。而按3.0m×3.6m布置,噴頭數目就超過了800個,要用2個濕式報警閥。尤其是需要布置上、下噴頭的地方,上、下噴頭按1個噴頭計算,還是按2個噴頭計算,就有不同的意見。所以,濕式報警閥的控制范圍用面積來控制較為合適。像玩具廠這樣大范圍布置自動噴水滅火系統的地方,采用控制面積的方式布置濕式報警閥,基本上做到了報警閥分布均勻,報警時不僅告訴人們有火災發生,同時知道發生在何處。
6.3消防器材的問題
玩具廠消防給水工程上的主要設備、材料,基本上都是國外產品。設計時,曾提出采用國內產品,對方表示同意,但是提出必須要有FM/UL認證。我們在市場上調查了一下國內產品,幾乎沒有FM/UL認證的,因此只好放棄。所以,希望中國的消防設備生產廠家,能夠盡快填補這塊空白。
6.4消防標準的銜接