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导语:在工业建筑论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了一篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
一、loft空间为旧工业建筑有机更新提供思路
1.loft空间和旧工业建筑原真性的关联
Loft文化发源于纽约的旧工业建筑区———苏荷(soho)区,从其文化的发展历程我们可以看出,loft空间成立之初就是源自于一种妥协和无奈。高昂的租金使生活潦倒的先锋艺术家失去了传统意义上的创作空间。而由于旧工业建筑廉价的租金,艺术家纷至沓来,将其改造为集居住、创作甚至是销售一体的空间形式。受制于有限的资金,艺术家对于旧工业建筑的改造力度相当有限,这种无奈恰恰完好地保存了一些代表性的工业建筑构件和工业建筑空间特征,使得工业建筑的原真性得到了较为完善的保留。
2.loft空间特征
2.1高大开敞
空间,是建筑之灵魂。而loft空间区别于其他空间形式的最为显著的特征,就是其空间高大开敞的特征。这一空间特征的由来主要是因为loft多为旧工业建筑改造而成,而对旧工业建筑这一空间特征的保护转化成了loft空间的主要特征。
2.2自然而真实、保留工业美学
工业建筑空间的布局和形态非常真实的反映着工艺生产的流程,是一种完全真实和理性的空间。内部空间不加藻饰,简洁真实,空间内梁、柱等结构构件清晰可见,非常理性地表达出建筑的营建逻辑。Loft空间继承了工业建筑的这种美学。
2.3模糊性
旧工业建筑空间的改造大多是在单一空间内布置生活起居、工作、艺术品展示等诸多功能的空间。因此卧室、厨房、工作室等功能板块就不可能像传统民用建筑那样有明确的界定和隔断,传统的套型模式被打乱,loft空间展现出模糊性。
2.4灵活性、可变性
loft的经营方式大都是租赁,因此使用者对其内部空间的改造大都是临时的,这些非固定的空间隔断随着租客的变更而不断地发生变化,这就是loft空间灵活可变的原因。
2.5浪漫化、个性化
传统的居住空间或是办公空间中,不同的功能空间通过划分并作为商品销售给其使用者,建筑空间是一种既定的形态。而由旧工业建筑改造而成的loft空间,使用者可以通过自主的空间划分和装修来尽情地发挥,创造浪漫的、个性十足的空间。
二、基于loft空间的旧工业建筑改建策略研究
1.内部空间改造策略
1.1通高空间的融入
工业建筑相对于传统的民用建筑往往具备更加高大的空间,而最早对旧工业建筑进行改造的艺术家们由于受制于有限的资金,往往会对旧工业建筑空间进行较为简单和局部的处理,虽然在空间内做了简单的隔断和划分,但是室内空间中往往都会保留一部分原有工业建筑空间的样貌。并形成了上下贯通的空间,而这些空间的融入也是由旧工业建筑改造而成的loft空间和普通旧建筑改造空间的标志性差别,Loft中的通高空间可以充当展示空间、商业空间等,适用于大型厂房改造项目;而在艺术家工作室、个人画廊等小型厂房改造中,高大开敞的通高空间则通常作为起居室和创作展示合一的功能空间。
1.2loft空间分隔
依据loft空间内不同功能空间对私密性的需求,可将分隔的类型划分为:弹性分隔、意向分隔、局部分隔和封闭分隔。loft空间分隔的方式主要为阁楼和屋中屋这两种形式。这两种形式是loft空间区别于普通民用建筑内部分隔的重要因素,因为在时间上,阁楼和屋中屋的建造时间都晚于建筑主体,是附属于旧工业建筑的建筑构件。其次,作为loft空间区别于其他旧建筑改造的手段,阁楼和屋中屋通常都是非完全的划分,会预留出通高空间,这种局部的分隔也是loft空间的显著特征。
(1)阁楼
阁楼本意指房屋中的上部空间或工、商业建筑内无隔断的较大空间。阁楼在结构上大都依附于原有的旧工业建筑,这也是它和屋中屋这种分隔形式的主要区别。阁楼在营造之时通常在内侧设柱子加以支撑,靠近建筑外墙的一侧通常搭接在旧工业建筑的吊车轨道或是牛腿柱之上,节省了建造的材料,实现了较为经济的改造。例如上海八号桥中的5号楼(如图3)的原厂房空间开敞高大,故在改造后成为展示和信息的空间。但完整的旧工业建筑空间原样保留势必会造成空间浪费,而且也难以满足改造后建筑的功能需求。因此,5号楼还沿着原工业建筑的建筑外墙增设了四周的阁楼空间,作为设计单位的办公区域,整个空间就形成了大空间套小空间的空间组合。满足了不同使用功能的需求。
(2)屋中屋
屋中屋与阁楼利用旧工业建筑本体的结构体系有所不同,其与原有旧工业建筑联系不强,改建后的屋中屋拥有一套独立结构体系,因此屋中屋具备了以下优势。首先,屋中屋的营造对原有的旧工业建筑未造成任何的改动,旧工业建筑的历史文化价值得到了完美的保留;其次,当需要对内部分隔进行重建时,只需拆除屋中屋的部分即可,不会对旧工业建筑带来二次破坏;再次,屋中屋的形式相当于建筑拥有了双层皮,而屋中屋内部通常是较多人员停留和使用的功能空间,需要空调和暖气等温度调节措施,屋中屋和旧工业建筑之间的空间就成了过渡空间,这层空间能够有效地减少室内温度的变化,降低了能耗。
1.3loft空间衔接
和loft分隔相对立的是,有了不同的分隔手法所产生的若干功能板块,就必然存在着各种空间之间的衔接。
(1)竖向衔接
竖向衔接多见于loft空间的水平分割,在高大开敞的旧工业建筑空间内通过水平分割的手法创造出夹层空间,就必然需要竖向交通来联系。竖向衔接通常表现为楼梯,坡道等。这些新增的楼梯和坡道大都采用钢材和玻璃等轻盈的材质,使楼梯看起来轻巧简洁,大气时尚。这些通透的楼梯还可以作为室内空间的弹性分隔手段,划分出不同的空间层次,丰富和装点了loft室内空间。
(2)横向衔接
Loft空间的横向衔接多见于垂直分隔,其主要表现为空中连廊。特别是在功能上存在联系的两个空间分别处于非首层的位置上时,就需要二者之间施以空中连廊。上海八号桥在设计时就成功的运用了连廊这一建筑元素,将8栋旧工业建筑有机地联系起来,这也是八号桥这一名称的由来。空中连廊不仅仅局限于建筑室外的相连,廊道在不同的建筑内外都有穿插,人们通过这些连廊就可以顺畅地漫步于旧工业建筑区之间。连廊起到了室内外空间的串联,模糊了室内外空间的界限。
2.外立面改造策略
基于loft文化的旧工业建筑往往采用新旧冲突的手法来引入新元素,这种新旧冲突的设计手法来源于loft文化中的拼贴理念,20世纪中叶的拼贴艺术深远地影响着loft文化的形成和发展,在其影响下,loft空间及其外立面逐渐呈现出一种动态的、不断发展和编辑的状态,各个时期的材质都会拼贴在外立面上,显示着旧工业建筑的历史和改造进程。新材料的引入不但没有可以的和旧材料相仿,反而刻意的制造冲突。通过这种新旧材料冲突制造出强烈的对比效果。新材料体现出建筑空间的新颖和时尚,而旧工业建筑表皮则体现着怀旧气息,从而形成了商业建筑空间的亮点。例如上海莫干山M50艺术区外立面改造设计中,主体元素为厂房原有的红色清水砖墙,但这样的立面形式比较单调,不太适合与新融入的功能空间———商业画廊,因此在设计中融入了钢结构和大面积的有色玻璃,新旧材料的冲突使立面既不缺乏历史气息又充满时代感。轻盈精致的新材料一改旧工业建筑烟囱浓烟滚滚、地面污水横流的旧样貌。赋予其与时展相适应的怀旧与新颖相结合的外立面。
三、结语
旧工业厂区以及厂区内的旧工业建筑是城市的宝贵遗产,他承载着人类对于工业时代的记忆,记录了城市发展的轨迹。对于旧工业建筑的有机改造是当下社会转型背景下城市发展活动中不可忽略的一个重要环节。Loft空间作为一种源自于旧工业建筑改造的空间形式,能够很好地还原工业建筑空间的原真性,不但实现了旧工业建筑的再利用,还创造出个性十足的空间形式,对我国的旧工业建筑遗产的有机更新提供了有效的更新思路。
作者:赵献荣 郑其聪 单位:重庆大学建筑城规学院 河南工业大学土木建筑学院
一、工程实例
1、工程概况。某变电站站址场地为规则长方形,长、宽分别为120m和70m,主要建(构)筑物包括主控通信楼、配电装置楼、主变及其它相应配套设施。根据工程地质勘察报告描述,该场地上部主要土层为冲洪积粘土层,下部为残坡积土层,基岩基岩面埋藏变化大(最浅处基岩埋深4.1m,深处钻至13m仍未见底),溶洞、沟槽和土洞软土等有发育。根据现场物探和勘探揭露,该场地地质情况如下:场地地下水分布情况:上层滞水:主要分布在上部粘性土层中,水位埋深在3.6m~4.4m之间,静止水位埋深约在2.9m~3.2m之间。岩溶裂隙水:主要分布在下部基岩的溶洞及裂隙中,具有承压性,因岩石裂隙发育,故该层含水量较丰富。以上两种类型地下水主要补给来源为大气降水及地表水体,地下水对混凝土无侵蚀性。
2、岩层的物理力学性质。(1)粘性土。共分为五层,由上至下分别为:①填土层:浅红、灰黄色,厚度在0.5m~2.2m,以粘性土为主,含有少量碎石及有机质,土质松散,压缩性高,强度低。②硬塑粘土层:浅红色,场地分布范围广,厚度为1m~2.3m。含有铁锰氧化物及少量砾石,呈硬塑状,中高压缩性。③可塑粘土层:浅红色,与硬塑粘土层交错出现,厚度为1.2m~2.4m。裂隙面有锰质薄膜,局部含砾石,程可塑状态,高压缩性。④软塑粘土层:浅黄色,厚度为1m~2.8m,该层土遇水易分散成颗粒,饱和状,土质松散,呈软塑状态,高压缩性。⑤流塑粘土层:浅黄色,主要分布在岩石裂隙及溶洞发育处,厚度为2.2m~3.5m,呈流塑状态,高压缩性。(2)灰岩。为上泥盆系的融县灰岩,岩石面起伏变化较大,有溶沟、溶洞、裂隙的存在。石灰岩为浅灰、灰白色,细晶体结构。
3、基础选型。通常而言,岩溶地区的桩基,可采用钻孔灌注桩或人工挖孔灌注桩。但由于该岩溶地区地下水丰富,导致挖孔桩施工困难,而冲孔桩又因为溶洞的影响难以施工。且在该场地内具有一定可塑的粘土层,地质条件较好,并且考虑到下覆溶洞的影响,所以在基础方案选择时采用了阀板基础,地基则采用Φ400的CFG桩复合地基,CFG桩桩身强度等级为C20。CFG桩的特点是有桩身和桩间土、褥垫层共同构成复合地基,并承担上部的荷载,而不需要桩端深入到岩层。考虑到该工程场地岩溶地质的特点,采用CFG桩复合地基可取得较好的施工效果,保证建筑上部结构的安全和正常使用。
二、岩溶地区建筑基础的设计要点
1、桩基的单桩承载力计算。工程中桩基的单桩承载力计算,分别是按照桩身材料强度和岩土层对桩的承载力来求解,并取其中的较小者。其中,岩土层对桩的承载力的计算方程式为:R=0.5ψfcA-------------------------(1)在式(1)中R为单桩容许承载力,单位为kN;ψ为钢筋混凝土受压构件的稳定系数;fc为混凝土的轴向抗压强度设计值;A为桩身的截面积,单位为m2。结合式(1)及桩身材料强度,并考虑到该工程场地的岩面变化较大,取CFG桩桩底到岩面的桩长不超过20m,当桩长度在10m~20m之间时,单桩承载力取值450kN,桩间距为1.0m×1.0m;当桩长度小于10m时,单桩承载力取300kN,桩间距为0.8m×0.8m。
2、CFG桩复合地基的承载力特征值计算。桩间土承载力特征值,按照工程地质报告取值250kPa,CFG桩复合地基的承载特征值计算可根据《地基基础设计规范》中的公式进行计算。对于本工程,上部结构要求复合地基强度达到600kPa,根据桩长的不同可分为两种情况,通过计算复合地基均能满足上部结构的要求。
3、复合地基的沉降计算。(1)对于桩长在10m~14m,桩间距为1.0m×1.0m的单桩,褥垫层沉降为3.27mm,复合地基桩范围内沉降为2.37mm,复合地基总沉降为5.64mm。(2)对于桩长在10m以内,桩间距为0.8m×0.8m的单桩,褥垫层沉降为3.27mm,复合地基桩范围内沉降为1.52mm,基础总沉降量为4.79mm。
三、静载试验检测结果
在CFG桩施工结束后,进行了静载试验检测。在场地内共设置了16个检测点,按天然地基进行荷载试验,复合地基承载力特征值为600kPa,采用面积为0.64m2的承压板,最大加载量为768kN。根据检测结果显示,共有13个检测点合格,3个检测点不合格。通过检测报告和现场压板的情况分析得知,在工程中桩身质量均符合设计要求。根据施工记录和现场反映情况,分析造成沉降过大造成不合格的原因主要为:由于该工程中CFG桩桩长较短,且场地内石灰岩岩面凹凸不平,而CFG桩端部为尖锥形,桩底与岩面的接触面较小,在上部荷载作用下,接触面容易出现压碎或滑移问题,从而导致基础沉降量过大。根据上述分析得到的原因,对于桩长短于6m的桩,在荷载较大的桩位下,工程中适当补设了一定数量的钢管桩,以提高基础的安全度。
四、总结
本文结合某岩溶地区变电站建设的工程实例,分析和探讨了在岩溶地区工业建筑基础设计和基础选型方面的问题。在岩溶较为发育的地区兴建工业建筑,需要详细了解场地内岩溶发育的程度,并通过全面的地质分析与评价,因地制宜,采取针对性基础方案选型与设计,以确保工程建设的安全、经济与可靠。
作者:张莉 单位:贵阳铝镁设计研究院有限公司
1隧道防水原则与标准
1.1防水设计的原则。隧道防水设计的原则一般是指地下防水的设计和施工应该遵循“防水、排水、不堵塞等等,刚柔相济,因地方的不同采取不同的措施,综合处理隧道防水”的原则。
1.2隧道防水的等级和标准。隧道地下工程不同防水等级所使用的范围标准如下:一级:人员长期停留的场所;因为会有少量的带水的物品变质、失效的贮物场所及严重影响设备正常运转和危机工程安全运作的部分。二级:人员经常活动的场所有少量的带水的物品变质、失效的贮物场所,但是其基本不影响设备正常运转的工程安全运营的部位;三级:人员临时活动的场所;四级:对漏水没有严格要求的工程。
2漏水情况的描述与原因
2.1渗漏情况的描述。电缆隧道在使用之后,各个部位出现渗漏现象,对混泥土的结构和电缆的安全使用问题产生了很大的威胁。从渗漏部位的情况分析,可归纳为以下几种:隧道过路段、变形缝部位和顶板的开裂。
2.2渗漏情况的原因分析。隧道过路段的渗漏是非常严重的,在这个地段,应该考虑的是该地段路面车辆通行的负载量将会对地下电缆隧道产生的影响,但是由于工程设计时都是针对小型车辆通过,根据小型车辆的负载量进行测算克制,再投入去使用之后,发现该路段不能行驶重载运输车辆。实践证明,卸载板底标高-1.800m,隧道顶板高-2.000m,期间存在200mm的压缩距离是不行的。因为,在路面通行车辆反复的负载作用下,卸载板不能起到起到有效的卸载作用,导致无法愈合的裂缝。在水压作用下,混凝土中的氢氧化钙的溶解速度相对来说是比较快的,在后期趋势的作用下又会相对稳定下来。
2.3工程建设的复杂环境导致变形缝。地下防水工程最薄弱的环节就是变形缝的形成,它的防水处理很复杂,而且处理效果的好坏会直接影响地下工程的使用和耐久力。地下的水位是相对较高的,电缆隧道又在地下水位之下,在变形缝的位置的防水构造主要是依靠埋橡胶止水带。
3处理方法
3.1电缆隧道的重视性。对于电缆隧道首先还是要重视它的整体防水。正所谓千里之堤毁于蚁穴。在隧道防水这个工程上,只要其中任意一个位置出现了问题,都有可能导致漏水现象,所以,要加强重视地下隧道的整体防护性意识,认认真真的去对待地下防水系统的每一步施工,一定要严格监督与管理,有效的保障地下防水系统的施工质量不仅可以减轻隧道使用后的漏水现象,也可以保障它的持久性与安全性。
3.2加强施工队伍的专业性。加强施工队伍的专业性也相当重要,现在很多房屋建造的施工队伍专业性较高,但是防水工程的施工队伍的专业性相对较低,一般这些施工队基本上是没有具备资质与等级要求的。很多企业使用的施工队伍缺乏专业性,专业技能差,专业化程度低,因此,应该成立专业的地下隧道防水施工队伍来保障地下隧道防水措施的安全性。
3.3加强地下防水的施工控制和质量检查。防水系统是一个工艺较多且较为复杂的一个施工系统。防水系统的好坏取决于施工过程中各项工艺的控制,要有好的防水效果,首先第一点就是要加强防水施工中施工工艺的控制,还有对施工材料质量的检测和验收,是保障防水工程质量的重要手段之一。
3.4重视施工中的排水降水工作。在隧道结构的施工过程中,尤其是明挖隧道,为了方便施工,一般都是采用安设降水井与系统排水管道的方法来降低地下水位的排水,从而来保证施工的有效进行,但是,地下水的大量排除,不仅会导致地下水的平衡,对生态平衡也有着重大的影响,而且还会工程带来一些不要的影响,地下水的排出业会直接的带出泥沙等物质,不仅会堵塞管道,对之后的施工也会存在很大的隐患。虽说注浆止水的方法现在已经普遍通用了,施工过程也是相当的便捷的,对于山岭隧道来说,该方法是首当其选的。但是,在隧道排水时,还是应该慎重。应该做到权衡利弊。因此在施工过程中,施工的方法和质量的控制尤为重要和关键。
4结束语
工业建筑电缆的地下防水的主要原因,还是认为原因。在工程的建设当中,首先设计人员的想法与构思必须要经过深思熟虑的,要联合实际,看是否与预期结果一致吻合。而在施工的过程中,首要的是周围的环境对其的影响,其次怎是材料与手工手段,尤其是在打桩、开挖等等的过程中,一定要扎实。既要达到工程的要求,同时也要注意人生安全,预防事故的发生。面对不同的地段的漏水问题,应该及时观察周围的环境,查明导致漏水的原因,然后制定不同的方案,采取不同的方法,来保障地下电缆防水的安全性、持续性以及耐久性。
作者:周路军 单位:新疆冶金建设公司第二工程部
1轻型钢结构在工业建筑设计的应用
1.1工业建筑中轻型钢结构的外墙体系
非承重墙是轻型钢结构内外墙主要形式,组合墙是外墙体系普遍采用的方式,砌块墙一般在1~1.3m以下,彩色压型钢板在1.3m以上。镀锌或镀铝锌钢板压制成压型钢板,可以分为大波和小波、横板和竖版,钢板的刚度和自身稳定性可以通过压制波形来提高。外墙施工的程序为:主钢构施工完毕后,在柱子上进行横向墙檩的安装,并根据柱子跨度的不同,会影响其檩条大小和疏密程度,将墙檩固定好后,挂上压型钢板,将超细玻璃丝绵放入墙板和墙檩之间。若要提高其美观度,把墙体骨骼系统包起来,可以在墙檩内侧挂上一层内衬钢板。进行版型选择时,竖版的稳定性较好,更为经济,横板则比较美观大气。现在很多的厂房除了采用普通的压型钢板外,开始运用高复合板,也被称为三明治板,它是在两层压型钢板中加入高密度保温材料然后压制而成。复合板可以做成墙檩,其对于钢板版型几乎没要求,波形板、压花板、平板都可以。这种板的保温效果不错,并且平整度高,大气且耐用,可以仿石材或仿铝板,虽然其价格要稍贵一些,但是经常被合资企业的建筑运用。开窗自由是轻型钢结构外墙的最大特点,因为墙面和柱子不是一体,所以墙面不会被柱子打断,在开窗时不会受到影响,这种方式为工厂的外墙设计提供了优秀的基础。
1.2工业建筑中的轻型钢结构的屋面设计
1.2.1坡度的选择
屋面的坡度较大是一般的工业建筑的特点,这种形式有利于屋面的排水,排水的流速会受坡度的影响,坡度越大流速越大,会造成溅水现象。反之,减小屋面坡度,会是排水速度变小,水流速度过慢会造成屋内积水,使压型板的腐蚀度加快,无法长期使用。建设单位还要根据相关的经济要求选择屋面坡度,并以施工要求为参考依据,如屋面坡度较小时,可以适当减小材料的用量,一次节约成本,而施工的难度会随着屋面坡度的变大而增加,影响施工的质量。
1.2.2金属压型钢板屋面构造设计
很多轻型钢在采光、通风等方面的需求,可以在屋面上开一定的空洞或是做一些通风和防水设计。所以,注重屋面的开洞、通风以及防水处理是金属压型钢板屋面设计的重点。在屋面的开洞设计中,可以在衡量上插入一根圆形钢管,这是对于那些孔直径或边长较小的孔洞,如果出现泛水现象,还可以在东风处涂上硅酮胶进行防水。对于一些孔直径较大的孔洞,可以将底座和泛水裙板设计成一体进行处理,以此防止屋面受到积水的影响。
2轻型钢结构工业建筑设计的优势
2.1安全
防腐蚀、防火、抗震、抗风、防雷和防暴是轻型钢结构工业建筑的安全内容,通过对轻型钢在工业建筑的应用,可以得出,安全设计在轻型钢结构工业建筑设计中占有重要的地位。如工业建筑中的防火隔墙,通过校对施工图纸和验收工程中看到过许多外墙屋盖与内隔墙间的空缝,并没有运用有效的封堵措施的方法。封堵材料是将防火涂料刷在钢板刷或运用防火板,根据该防火隔墙上的防火门窗的实际情况,来确定耐火极限,构件间的缝隙应满嵌防火密封胶。
2.2经济
控制轻型钢结构工业建筑经济的最佳手段是优化建筑的设计方案。根据生产的特点和企业的规定进行优化设计,这其中包括项目地点的选择、总图位置的规划、防火分区的划分、建筑材料的挑选、建筑的耐火等级和耐久年限等方面。另外除了满足结构上多个方案的比较、计算出最优柱距和断面之外,还要考虑建筑物的外形是否美观,保温隔热能力是否达到相关标准,并使用钢量尽量减少,使檩距增大。还可以通过配合建筑、水、工艺、暖通等专业的要求适当增加吊挂荷载,可以是用钢量减小。尽量采用定性的产品,增加异性构件的造价。
2.3美观
形体简洁、规格统一、构建的类型较少、体量较大是轻型钢结构工业建筑的特点,所以轻型钢结构应根据自身特色,最大限度的减少构架,另外其还能对避雷针、企业名称起到画龙点睛的作用。
3结束语
相关人员在轻型钢的工业建筑设计时,要严格遵守相关规定和设计标准。随着轻型钢的用量加大,以及轻型钢结构设计的日益成熟,设计师的设计理念也要跟进时代潮流。这样才能使设计出的工业建筑的结构合理并且环保经济,能够达到经济建设的需求。
作者:张卫华 单位:中煤西安设计工程有限责任公司
1采取的措施
在设计过程中尽管没有可以执行的国家标准,但在设计的全过程中应重视建筑的节能设计,从工艺设计开始注重建筑物的节能。例如,在满足工艺要求的前提下,设计人员应在建筑平面布局、交通用地、安全疏散、使用功能的组合、室内环境的确定等方面进行方案的优化,尽量减少占地,缩短管线减少交通面积,使平面布局更加紧凑合理,减少建筑物外围护结构的面积,从而减少土建工程量,降低施工能耗,减少采暖及空调设备的用量,以达到节约能源,降低能耗的目的。
如我区大部分地区为严寒地区,工业建筑均需冬季采暖,尤其在东部地区冬季室外温度在-20℃~-30℃的天数较长,采暖能耗占比例较大。过去好多地区的墙体厚度较大,结构构件的尺寸较大,建筑物重量大,结构笨重,在节约能源方面非常不利。因此,在设计中进行节能设计的潜力很大。
在本人设计的供水工程中,有好多厂房为泵房、水处理间、加药间、水沉淀间等。在能保证电气设备使用要求的前提下,尽量采用主副厂房合并建设,以减少土建工程量。有些厂房室内湿度大,采用自然和机械进排风,来保证室内正常环境。并参照公共建筑的节能标准,对屋面墙体采取有效的保温措施,采用密封性能较好的门窗等措施以提高建筑物的保温性能,从而改善室内环境、达到降低能耗的目的。
2工程实例
以单层排架结构取水泵站为例,屋面采用挤塑聚苯乙烯夹芯板,外墙为300厚陶粒砌块,外贴挤塑聚苯乙烯保温板,门用彩板门,窗户为断桥铝合金窗,建筑面积461.16m2,采暖面积427.68m2。
2.1墙体外保温优点
为了保证室内基本的热环境要求,在满足建筑物使用功能的前提下,做墙体外保温,可消除“热桥”的不良影响,有效地保护主体墙,使墙体潮湿、结露的情况得到改善。
2.2门、窗户
本工程门窗设计采用断桥铝合金门窗。优点是:保温隔热性能好,比普通门窗热量散失减少,大量节省采暖和制冷费用,节能效果显著;防结露、结霜,提高了门窗的水密性和气密性;防风沙、抗风压,抗振动效果好,是一种绿色建材。
2.3节能计算
假设本工程位于严寒地区,冬季室内温度10℃,夏季室内温度30℃,在假设屋面传热系数、墙体传热系数、窗户传热系数均满足《节能标准》的前提下,对外墙体采用和未采用保温板2种情况下的耗电量进行比较。在屋面、墙体传热系数满足《公共建筑节能设计标准》时,即屋面采用120厚挤塑板时,外墙体外贴60厚挤塑板相比于外墙不做保温时耗热量减少48.51kW•h/m2,若每kW•h电价0.45元,则每平米建筑面积节约21.8元,本厂房每年可节约10053.3元,若厂房设计使用寿命50年,其厂房整个寿命周期内可节省约50.3万元。
作者:金托娅 崔德新 赵存和 单位:内蒙古水利规划设计研究院 内蒙古自治区灌溉排水发展中心
1抗震性能化设计的实例
1.1工程概况
本工程位于内蒙古乌海市乌达区经济开发区内,本单项为内蒙古东源科技有限公司年产72万吨/年电石项目3#配料站,工业建筑高度23.2m,该地区抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速0.2g,建筑物安全等级为二级,工业建筑物设防类别为标准设防类别,结构抗震等级为二级,设计使用年限为50年,建筑物场地类别为Ⅱ类,基本风压为0.75kN/m2,地面粗糙度为B类。本工程特殊之处在于全厂物料运输枢纽,连接三条钢栈桥,其中一条栈桥在19.1m层楼面处,10.000m-16.200m为石灰和碳材料仓,共约840m3,料仓的跨高比小于2.5,本结构层具有较大质量,收进约30%的情况下仍是下层质量的1.2倍。
1.2本工程超限情况
本工程超限情况如下:
①扭转不规则,在规定水平力下考虑偶然偏心Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值:1.32。
②竖向刚度不规则,局部收进水平尺寸大于相邻下一层的25%。综合判定属于特别不规则结构。
1.3抗震性能目标设定
由于本项目的超限情况和全厂的重要性,除按照规范的要求及目标进行计算和设计外,提出了基于性能的抗震设计。综合考虑抗震设防类别,场地条件和结构的特殊性,震后损失和修复的难易程度,确定结构的性能目标为D级。在多遇地震作用下结构能做到完好无损,不需修理即可继续使用(性能水准1级),在设防烈度地震作用下结构只有中等破坏,修复后可继续使用,(性能水准4),在预估的罕遇地震作用下,结构损坏比较严重,需排险大修,但不倒塌(性能水准5)。
1.4小震弹性计算结构及分析
小震弹性计算按照正常设计,采用整体建模,考虑偶然偏心,双向地震,扭转耦联,及施工模拟,在抗震规范规定的地震影响系数曲线下,多遇地震标准值作用下楼层最大水平位移与层高之比小于1/550。作用组合的效应设计值按照1.2(DL+0.8LL)+1.3SEhk组合下抗震承载力满足弹性。(本工程重力荷载代表值的可变荷载组合系数0.8)构件配筋无超筋现象,轴压比,梁混凝土的相对受压区高度均能符合我国规范要求。
1.5中震计算结构及分析
按照“中震可修”的原则:和本工程的特点。需要对中震作用下主要抗侧力构件的承载力进行复核,以便确定其能达到设定的性能指标。取其中一个关键构件验算内容及结果如下:由于结构已经进入弹塑性状态,采用pushover推覆分析法,验算在1.0D+0.8L+1.0SEhk工况下的受力情况,其中一个料仓下的框架柱验算正截面结果,其中材料强度取标准值。根据结果显示承载力满足设计要求。在设防地震标准值作用下,楼层最大水平位移与层高之比最大为1/170,也在规范要求3~4倍的[Δue]区间内,地震破坏等级可满足要求。
1.6大震计算结果及分析
按照性能化设计,罕遇地震作用下,按照弹塑性分析和SATWE软件对等效弹性计算,取结果较大值,关键构件的抗震承载力不屈服,允许较多竖向构件(40%)进入屈服阶段,关键构件的验算方法与中震验算方法相同,结果宜满足设计要求。性能水准5允许部分框架梁发生严重破坏,钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合式VGE+V*EK燮0.15fckbh0。取其中一个关键构件进行斜截面承载力验算结果,其中材料强度取标准值。在预估的罕遇地震标准值作用下,楼层最大水平位移与层高之比最大为1/63,规范要求小于[Δup],在此范围内,表面结构整体不会倒塌。
1.7工程结论
综上所述,本工程通过性能设计及弹塑性时程分析,计算结果表明本工程各项指标达到预定的抗震性能目标,所选结构体系合理、安全、可靠,能满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计要求。
2结语
本文综合实例总结了复杂工业建筑性能化设计目标选取及实现方法。按照高规的规定可以比较全面地把握结构在各地震水准下的性态指标,确保不同抗震性能目标下结构的承载能力及延性需求。为其他建筑的抗震设计提供参考和借鉴。
作者:刘琪 单位:新疆化工设计研究院有限责任公司
1工业建筑的发展
工业建筑自工业革命以来得到了迅猛发展,新的生产功能促进了新的结构形式的诞生,同时,钢材、铝材、玻璃等新材料的不断涌现也使新的结构形式成为可能。工业建筑的功能要求日益复杂,在绝大多数新建筑上继续套用历史上的建筑样式必然遇到愈来愈多的矛盾和困难。彼得•贝伦斯以工业建筑为基地来发展真正符合功能与结构特征的建筑,产生了前所未见的新形式。1909年他在柏林为德国通用电气公司设计的透平机制造车间,造型简洁,摒弃了之前古典主义附加的装饰,车间的屋顶用三铰拱构成,侧立面山墙与多边形大跨度钢屋架相一致,为探索新建筑起了一定的示范作用,成为现代建筑的一个里程碑,被西方称为第一座真正意义的“现代建筑”。进入新世纪以来,工业建筑的分类愈来愈复杂,新工艺的应用使得建筑设计从总图到建筑单体都有了全新的改变。
2新时期食品工业工程建筑的特点
新时期食品工业建筑首先应与城市总体和区域规划相协调,尽可能减少对周边环境的影响。为适应现代工业化生产的要求,新建筑体量越来越大,总图设计要结合场地地形、地质、地貌等特点,因地制宜并尽可能做到紧凑布置,节约用地。建(构)筑物布置要符合防火和卫生规范及各种安全规定和要求,满足生产工艺的要求,保证生产作业线连续、便捷。要使厂内外运输配合协调,避免往返运输与作业线交叉,避免人流、货流交叉。还要考虑合理的功能分区,保证有良好的生产联系、工作环境和职工的休息环境,各种动力设施要尽可能靠近负荷中心,以缩短管线。采用绿色建筑的设计理念,在生产和使用的全过程尽可能多的节约能源、保护环境,创造一个健康、高效的生产环境,满足地上、地下工程管线的敷设,采用合理的绿化布置。
3项目背景安徽东鹏饮料有限公司
年产55万t东鹏饮料生产基地,由深圳市东鹏饮料实业有限公司投资建设。东鹏饮料成立于1987年,是深圳市最早的国有饮料企业。近年来,东鹏饮料依托先进的工艺技术和优良的产品品质,形成以食品流通领域为突破口的经营管理理念和管理机制,使公司步入健康快速发展的轨道。饮料发展到今天,其品种极其繁杂。而消费者的消费习惯逐渐趋同。人们日益关注健康和环境,不喜欢糖和添加剂含量高的饮品。保健功能饮料越来越受到关注。随着企业的成长,深圳市东鹏饮料实业有限公司在滁州经济技术开发区城北工业园,打造安徽东鹏饮料有限公司———年产55万t东鹏饮料生产基地。项目基地西临杭州路,南接东鹏路,交通便捷,总用地面积约为200666m2。整体呈现东北高西南低的态势,地势最高处约为35m,最低处约为29m,最大高差6m左右,并有少量水塘。
4设计理念与规划布局
设计传承企业文化,打造独具文化特色的厂区。以绿色建筑设计理念应用于厂区建设和生产的各个环节,坚持走可持续发展道路,采用现代工艺技术和现代分析仪器应用于饮料生产的过程中,现代分析仪器对原材料采购、生产过程和产品质量进行全面的质量控制。园区规划以满足生产流线和空间需要为前提,强调生产流线和生产、营销、研发等功能的便利联系。园区的规划结构可概括为“1轴3核5区”,其中“1轴”:指从东鹏路主出入口一直延续到产品检测中心的中轴线。“3核”指分布在厂区的主要景观节点,分别为滨水景观核、办公广场景观核、工业景观核,为员工创造良好的生产、生活环境。“6区”为办公区、生产区、物流区、生活配套区、生产配套区、污水处理区。园区依据地形高差和周边道路高程,因地制宜布置6个分区,使得厂区既满足排水等市政管线要求又节约土方量。作为整体的各个局部业已形成明显的相互关系,建筑秩序才得以产生。办公区:承担园区内行政办公、接待等功能,布局有办公楼和前广场,是园区的标志性景观。整个区域以主办公楼为核心,集中展示了东鹏集团的企业文化。办公楼前广场,着重表现其庄重大气。生产区:主要承担产品的生产功能,以高效紧凑布局模式组织生产车间,集约空间并便于管理。物流区:由于厂区里大型物流车运输频繁,在紧靠南侧市政道路的生产区东西南三个方向均布置物流区域,整个厂区的人流、物流力求互不干扰。生活配套区:主要承担员工食宿和其他生活要求的功能。生产配套区:主要承担污水处理等功能。园区规划3个出入口,沿杭州路设1个出入口,东鹏路设2个出入口,其中一个为物流出入口。根据使用功能,园区内道路分为园区主要道路(12m)、园区次要道路(9~6m)。园区机动车停车场共计7处,办公区规划停车场3处,主要为企业办公人员和游客车辆服务。生产区规划停车场2处,主要停放货运车辆。生活配套区既规划了机动车停车场也有非机动车停车场,主要为员工生活服务。厂区车间单体建筑平面根据生产工艺的特点布置,使各生产模块既相互独立又联系紧密,根据卫生要求分别布置不同级别的生产区域,并有适当分隔,设备用房紧邻使用区域,洁净区域设置更衣和洁净通道与其相连,避免交叉污染。建筑风格方面,注重建筑与整体环境的协调,采用水平条形窗体现稳重大气,局部设幕墙和分离片墙形成入口空间,并与之形成虚实对比。开窗结合平面功能,保证采光通风要求。建筑根据工艺特点采用钢筋混凝土结构与轻钢结构相结合,既满足大跨度空间要求又可分层设置不同功能,使两种结构的特点都得到了充分发挥。当前处在一个迫切需要保持生态环境平衡的时期,轻钢结构体现出轻型、高效、环保、工厂化生产、机械化施工的特点,体现出环保型建筑可持续发展的特点。轻钢结构建筑不仅在大跨度建筑上得到应用,在新时期,轻钢结构体系使得建筑创作与结构的关系更加紧密。设计返回到建筑的本原,从支撑建筑的结构体系上寻找答案,利用当今科技的发展和新材料的涌现,寻求更加合理的结构体系,并由此创造出具有新时期美学价值的建筑形式。生活区由倒班宿舍和食堂组成,沿杭州路布置。利用原有水面形成滨水景观,生活区相对独立,与生产区适当分开,通过一个出入口便捷联系。倒班宿舍平屋面满足可再生能源利用条件,设置太阳能热水系统为职工生活服务,达到节约能源的目的。注重生态的建筑环境不仅是能源,而且是同环境的和谐以及自然的融合。
5结束语
新时期食品工业工程设计适应新技术、新工艺的特点,采用适当的新材料,在绿色建筑设计理念的指导下,满足各种国家的相关规范,在实现功能的同时提供恰当的精神享受,在形态上具备特定的主题,这些就是建筑的价值判断尺度。所有这些都是在管理方、投资方和设计方之间综合协调才能完成。
作者:韩冰 单位:安徽省轻工业设计院有限公司
1绿色工业建筑设计标准和相关原则
1.1绿色工业建筑
在进行绿色工业建筑的方案设计时,必须要遵循以下几点设计标准:首先,要坚持环保、自然以及可持续发展的原则,将建筑施工和保护自然环境有机结合。可以利用自然能源如太阳能灯能源降低污染和能源的消耗。其次,要根据建筑的实际的使用情况和用途来对绿色工业建筑进行设计,要保证绿色工业建筑的适用性、灵活性,在保证其使用功能的前提下进行绿色、节能和低碳。最后,绿色工业建筑的建筑外形应该如同它的名字一样具有绿色、自然等设计特点,将生态自然、人文气息以及现代化特色融入到建筑的设计中,提高绿色工业建筑的外形设计特色。
1.2绿色工业建筑设计的原则
具体的设计原则在有以下几点:首先,要坚持保护环境的原则,要站在自然和建筑统一的观点上去进行绿色工业建筑设计。建筑和自然环境两者之间是统一的整体,要在保证建筑质量的前提下,进行自然环境的保护,降低建筑施工过程中的污染和浪费。在环境保护的原则上进行绿色工业建筑的设计,这样不仅能够保证建筑的环保性,还能提高建筑设计的特色性。其次,要坚持能源节约、高效利用的原则。建材资源和能源在建筑施工过程的消耗是巨大的,尤其是在当前我国资源消耗巨大的情况下,更需要加强对资源和能源的节约。此处的节约是在保证建筑施工质量的前提下进行的,是提高对建材和能源的利用率来实现的。只有高效的资源利用率,才能保证能源和资源的节约以及绿色工业建筑的施工质量。最后,要坚持建筑的适用性原则。建筑的根本目的是用来使用的,只有保证其使用的价值才能实现建筑的真正价值。
2关于绿色低碳工业建筑技术
要做到减少工业建筑对环境造成的不良影响,营造出绿色工业建筑的整体形象,必须要做到对自然的尊重和保护,采用绿色低碳技术,有效地运用各种自然资源,让能源以及资源的消耗尽量的减至最低:尽可能地保持工业建筑周边环境的生态平衡,做到对建筑地域环境的综合考虑,做到因地制宜。所以绿色工业建筑在营造中必须要从以下几个进行:
2.1注重选址
绿色工业建筑在进行选址时,必须选择一个合理的位置,做到对环境的破坏减至最低,进一步地让城市自然生态系统基本功能的完整性和连续性得到保障。确保城市的健康与安全。而一般情况下绿色建筑的选址除要考虑到常规情况下的因素外,还需注意以下原则:(l)避免选择生态敏感区。例如水体、森林、自然保护区等。(2)要保持建筑场地生态的完整性以及生物的多样性。在设计时尽量保留与利用地形、地貌,植被以及自然水系。(3)注意尽量减少建筑场地水土的流失。防止因工业建设而造成的自然灾害。
2.2优化布局结构
工厂总图设计要对厂区总体的布局、室内环境条件以及厂房的布置等进行深入的统筹与考虑、让设计方案不但能够满足生产工艺的要求,同时又做到节能节地。同时在总规划阶段,要重要考虑如何将环境进行最大限度结合,增加建筑的采光度,确保室内具有一定的温度、温度,建立立体的绿化系统净化环境。工厂总图按照产品的特性考虑生产工艺区划布局,按生产工艺流程布置备类厂房,厂房间设机械运输通廊,做到物料运输效率尽可能的高、物流路线尽可能的短、运行能耗尽可能的低。合理优选能源种类,保障经济供给、降低综合能耗。
2.3节能与能源利用
在工业建筑设计中,要结合工艺生产特性,采取多种的节能措施。做好在建筑体形、建筑布局、朝向等方面的设计,尽可能地采用自然采光自然通风:并对东西朝向采取多种形式的建筑遮阳系统,即取到建筑装饰的效果,又减少夏季太阳的热辐射;外墙面采用低能耗的保温隔热建筑围护结构;高效的节能空调系统可采用地源热泵、污水源热泵;新兴的可再生能源,包括了太阳能、地热能、风能等的利用。
2.4节水与水资源利用
在加强节水和对水资源的利用方面可以从以下几点进行:首先,避免不必要的浪费,在不影响施工进展的情况下减少用水。其次,可以对水资源进行循环使用,减少消耗。最后,对施工用过的废水要严格排放,不能随意的排放到水源或者土地中,要对其进行质检,达标后再进行排放。在一个建筑项目施工开展之前,要对当地的水资源进行质量检查,确定其是否满足施工要求。在建筑施工结束后,还需要再进行一次检查,并与之前的水质数据进行对比,若是出现污染现象影响当地居民的正常生活,要及时的采取措施进行治理。
2.5节材与材料资源利用
一项建筑项目的开展对建材的消耗是巨大的,而且由于对建材的利用率较低,往往造成大量的浪费。因此,必须提高对建材资源的使用效率,节省建筑施工过程中的建材使用量。在建筑项目的施工中可以提高对钢结构建材的使用,因为这种建材不仅便于使用,具有较大的可造性,而且钢结构还能够循环使用,能够极大的减少对其他建材的使用,降低了对环境的污染。
3结语
根据上述可知,虽然我国绿色低碳施工技术已取得巨大的成就,但是此技术在我国仍然处于发展和起步阶段,其施工技术和管理理念都不够成熟,因此,必须采取一定的措施,对此技术进行积极的探究,将其作为建筑行业可持续发展经济推行的关键工作,只有这样才能保证绿色建筑在我国得到认可和推广。争取提高绿色工业建筑在我国建筑行业所占的比例,这不仅是为了促进建筑企业的未来发展,更是为了给所有建筑用户提供一个更加自然化、自由化以及健康的居住环境,是为了使环境、人文以及经济发展这三者达成一种统一。
作者:吴国友 单位:八冶建设集团有限公司
理性是一哲学概念,指在审慎思考后,以推理方式,得出符合逻辑的结论,寻求事物的规律性和必然性。理性主义建筑,形成于两次世界大战之间,因当时社会百业待兴,经济力量薄弱,存在大量社会问题。于是强调功能,重视逻辑,崇尚创新,关注新技术、新形式,提倡技术与艺术的结合,要求建筑简洁,反对繁缛的装饰,重视经济性与社会性的理性主义建筑孕育而生。从启蒙运动到现代主义建筑,理性因素一直贯穿于建筑创作的始终,理性主义关于对建筑原型、技术、材料以及功能等的思考都体现了社会需求的合理性及必然性。因此在多元化的当代,理性主义建筑的应用和发展证明了它对于社会发展的重要性。中国长沙博世,是博世公司全资子公司,研发中心位于长沙市经济技术开发区,整个建筑群共五层,高度为23.9米,由塔楼和附房构成,功能为办公楼,一层为门厅接待及动力房,二层为实验室,三、四层为办公楼,五层南北两端为办公层,中部为能源中心,总建筑面积为8412.48平方米,用地面积为3423.39平方米,于2013年2月建成。(图1)
博世是德国最大的工业企业之一,从事汽车技术、工业技术和消费品及建筑技术的产业。近几年博世汽车技术正在大举进入中国,投身于迅猛发展的中国汽车工业。长沙博世研发中心的设计秉承“以人为本,持续发展”的设计理念,体现德国文化简约而严谨的理性特征,重视技术的艺术性,强调设计的逻辑性和建造的标准化。在满足不同使用要求的同时,创造出宜人、时尚的人文空间作为此设计的根本出发点。
一、以形态简约为第一诉求
形态简约,反对装饰是理性主义建筑于造型和风格的第一诉求。理性主义简约的主体形态表达,强调的是形制的秩序性与构造的严谨性,不仅如此它还被赋予了个体情感的诉求。
(一)建筑原型简约,轮廓清晰明了
本项目除了办公功能外,还有部分研发试验的功能。因此建筑形体处理遵循功能需要,形式上审慎,采用平面横向展开的方式。因建筑覆盖率相对较大,故层数控制在主体部分不超过五层,统帅全局,成为整个造型的主体,底层通透挑檐及柱廊把附属部分自然融和。整个建筑轮廓清晰明了,线条硬朗而干练,稳重却不失创造,通过强调体块间水平方向的相互穿插,形成了具有明显可识别的规律和秩序,显现出典型的工业设计理性的功能主义特征。
(二)景观营造内敛、宜人
景观的营造,摒弃繁琐的装饰,利用有限的空间打造出宜人的景观小品,旨在进一步强化空间的逻辑关系。在西侧主入口处,结合地形设计了层层叠落的装饰景墙及水池,景墙采用了灰色花岗岩,与建筑色系合为一体。接待厅的屋顶设计了种植层面,作为退台绿化的延续并与退台绿化形成一体,营造了一个宜人的办公室外环境,使人不仅能看到远处的绿化植被,还可以欣赏近处的花草树木。景观的表现与其环境有机结合起来,使之在建造里有艺术,使用里也有艺术。
二、以“功能理性”为原则
以“功能理性”为原则的理性主义建筑的设计,是基于环境、空间、需求等因素的逻辑推理过程。设计师通过研究因素问题寻找合理的设计思路。
(一)总体布局理性组织,建筑与场地高程完美结合
根据博世公司及当地规划部门的要求,结合场地的实际情况,为了与整个厂区的总体规划相协调,故呈板式东西布置。(图2)原有基地为一山丘坡地,而大楼选址位置是有较大高差错落的坡地,北侧城市道路至南侧厂区道路约有6米的高差。因此,如何结合地形完成建筑的合理布局成为设计的首要问题。经过与外方设计师及业主的各种可能性分析、比较,最后确定,西侧为厂区主停车区域,一层门厅接待区;北侧距城市道路较近,设置实验室主入口;南侧一层仅设产品展示厅及动力房。平面布置简洁合理,坡地上附房门厅的位置承上启下,内部空间方正有序,使各空间便利而高效。设计结合基地的特点,在总平面布置了个不同体量的功能空间,并使之与环境成为有机的整体,看似随意的构图却颇藏匠心,体现了一种构造的逻辑。
(二)功能分区明确,流线设置清晰
功能分区明确,各区域空间在平面布局上即相对独立,又便于联系,接待区迎向外来主人流方向,结合地形设置在二层办公楼与一层产品展示区的中部,标识性强,使服务路线短且便捷,与研发楼其他功能有机结合,利于管理。物流入口在建筑的东北侧,离城市道路近,既隐蔽又方便日常设备的进出。次入口接合接待区、产品展示区,内部办公人员人流流线设置有序,富于空间秩序的美感。动力区体现服务性功能空间,分设在一层及顶层,使之对办公楼的影响最小化,并考虑今后的用地储备空间,及设备进出的隐蔽性,将其设置在建筑东南侧。各种人流和物流明确、清晰,使得建筑内部功能合理有序,提高了使用品质。(图3、4)
三、以高品质的建造技术为重点
理性主义对于技术的关注集中体现在了建造细部的构造手段和细部构造使用的合理性。卡罗苯茵·博施说过:“建筑的理想主义最后是在细部中得到了最好的表现,在惯用的整体处理手法已枯竭之后,细部可以提供建筑物生命力与令人惊讶的发现。”[1]由此可知细节对于建筑的体验至关重要。因办公楼为东西向布置,建筑物墙体采用高反射率的银灰色钢板,可避免大部分的热辐射,同时在钢板后又衬了100毫米厚的岩棉保温材料,确保冬季的保温节能效果,外窗均采用了断热铝合金型材及中空镀膜玻璃,很好的减弱了西晒对建筑节能的影响。外立面增加了智能百叶系统,通过对照度的感应和太阳照射角度的计算自动控制百叶的开度,可以遮挡太阳直射,节约空调费用。因此,在防止阳光直接射入室内的同时,尽可能保持良好的视觉效果,让自然光反射到室内天花板,增加室内的角度。[2]在外立面的细部设计中,给光控百叶及外墙保温、外窗等三个结合部位进行了缜密的细节研究与严谨的施工控制,在保证室内取得合适的光照度的同时,有效达到节能低碳和调节室内光线的目的,实现了功能与外观设计的高度统一。(图10-13)
四、以现代化工业材料为载体
工业建筑以材料为载体,使建筑本身更加真实、简洁、有力。借助材料的质地,不需要过多的修饰,纯粹地展现材料本身独有的表情和性格,与整个建筑融为一体,成就了浑然天成的工业建筑气质,这便是工业建筑的理性之美。
办公楼设计的初衷是为创造具有鲜明特点,体现博世精神品质的研发办公楼,进而使之成为长沙经济技术开发区的重要建筑之一。经反复考量,整个建筑大量采用钢板、玻璃及铝合金板等现代化工业材料。底层接待区及展示区轻盈而透明。在立面处理上,外墙饰面材料的多种选择给人以视觉过渡渐进的感受,力求通过现代材料及精致做工的结合来体现工业厂区办公楼的气质。不同材料及形体的互相穿插运用突出建筑的层次与质感,立面主体部分材料的处理灵活采用玻璃幕墙、铝板幕墙与波浪钢板进行间隔与交隔,银灰色波浪钢板很好的驾驭了整个建筑的格调。铝框玻璃幕墙外的光控铝合金百叶较好地体现了节能与装饰的复合功能,装饰铝板选用了深灰色及门斗处的“博世红”,结合廊柱设计,在材料的尺度选用上也进行了细致的考量及反复推敲,建成后的效果也给人画龙点睛的感觉。(图7-9)
五、理性主义在工业建筑发展中的意义
长沙博世研发中心项目设计体现了建筑“以人为本,持续发展”的思想,在经济、人文、和美学层面有着重要的意义,而且它对现有资源的节能环保和提高能效的建造技术,将绿色建筑的概念变为现实,具有不可替代的生态意义。
(一)提高了建筑的综合经济效益
长沙博世研发中心办公楼的设计形态简约,空间整体,布局规则,有效地缩短了工程的建设周期,合理地控制成本造价,把更多地财力投入到新技术的应用中。另一方面设计采用新型建筑材料和建造技术,提高了建筑的综合效益,从而使其具有明显的经济价值。在越来越多的建筑追求形式花样,盲目求新求异,铺张浪费、损害环境、浪费能源的今天,这种“反对浪费”、象征“节制”的理性主义“风格”,已经受到大众和社会的认可,也进一步说明了理性主义建筑社会需求的合理性及必然性。
(二)秉承“以人为本”,体现人文关怀
设计将自然环境、建筑与人造小品紧密结合;在结构细节的处理上严谨、细致,秉承了“以人为本”的设计理念,在满足功能要求的同时,创造出宜人、舒适和时尚的建筑环境,使企业人产生归属感,体现人文关怀,从而转化为更高的工作热情服务于企业。
(三)打造生态人与建筑的生态和谐
建筑外墙采用了节能环保和提高能效的建筑材料和建筑技术,使能源在建筑生态系统内部有秩序地循环转换,获得一种高效、低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境,将绿色建筑的概念变为现实,打造了人与建筑的生态和谐。在自然资源有限且不可再生的情况下,这无疑显示出巨大的社会效益和生态意义。
(四)回归理性主义
美学特征工业建筑的理性美,其一是审美的回归,当人们的审美观念发生变化的时候,理性美的社会认同,已经使它成为文化上的进步,并上升为一种美学的原则。长沙博世研发中心,以清晰、完整的空间、适宜的结构形式和精美的细部处理充分证明了理性主义简约、严谨、逻辑性和秩序性的美学特征。在建造中通过功能、结构、材料、技术手段所表现出的美是将建筑语言转化成了技术理性美。这种理性之美的思想对工业建筑的设计有着普遍的指导意义。
六、结语
“理者,成物之文也。长短大小、方圆坚脆、轻重白黑之谓理。”(《韩非子·解老》)。建筑的理性美是从其特有的原型、功能、技术和材料等渗透出来的品质。建筑从使用中产生,同时也应反映它在生产中的道理。[3]设计师的职责就是以富于创意和感染力的手法来解决建筑设计所面对的功能及技术问题,合理运用逻辑与秩序的理性思维,并始终贯穿于建筑设计解决问题的过程之中,令建筑的设计更加赋予理性与灵性,在精确和优雅的设计中,最终决定工业建筑所表达的形态气质,让设计带给人们内心深处的感动。
作者:陈晨 尹林俊 单位:苏州工艺美术职业技术学院讲师
1城市的发展与既有工业建筑
1.1城市发展现状与趋势
在改革开放的这36年中我国城市飞速发展,城市人口不断增加,城市建设规模不断加大。仅2013年我国就完成城镇保障性安居工程住房新开工630万套,建成470万套。据周干峙院士预测,我国到2020年城市化可达到60%的水平,在生产和生活上也都还比较适宜。而根据《2013中国人类发展报告》预测,到2030年我国城镇化水平将达到70%,城市人口总规模将突破10亿。可见,我国的城市化正保持并将继续保持一个快速发展的势头。
1.2既有工业建筑的概念
既有工业建筑是城市化过程中的产物,谈“既有工业建筑”就需要先明确什么是“工业建筑”。顾名思义,工业建筑就是供工业化生产中各类活动使用的建筑和构筑物。其不仅包括各类直接服务生产活动的生产厂房;包括提供能源、动力的厂房和设施;也包括除尘、除烟、除湿的各类构筑物;还包括一系列仓储、中转、储存空间和具有特殊功能的水塔、栈桥等构筑物。因城市发展过程中各种各样的历史原因和现实需要,工业建筑在特定的历史条件下被修建起来。而随着时间的推移和现实状况的变化,这些工业建筑不再发挥原有的服务工业生产的功能。为了将这些建筑区别于正在用于工业生产的建筑,而将这些已经退出历史舞台的工业建筑称为既有工业建筑。
1.3既有工业建筑的特点
首先,既有工业建筑具有对历史和文化独特的承载力。既有建筑的产生和淡出都有其历史的必然性,在既有建筑上可以寻找到难以人为再造的历史痕迹,并具有别具一格的艺术性和装饰性。其次,既有工业建筑通常具有特殊的结构或特异的形式。既有工业建筑往往为满足工业生产而修建,其结构与当时的机器设备和科学技术有关,因而在建筑上体现出具有特异性的结构和形式。一些特殊结构的烟囱、冷却塔、水塔、燃烧炉、煤气仓等,可以具有特殊的象征意义和标志性。再次,既有工业建筑具有较大的面积或较强的体量感。既有工业建筑一般规模都比较大,有的狭长深邃,有的宽敞开阔,还有的为适应工业生产的需要而具有较高的举架。既有工业建筑的这些特点是改造设计中不可回避的问题,利用好这些特点就能改造出较好的作品。
2既有工业建筑改造需求
既有工业建筑作为工业建筑已经退出了历史的舞台,但其中蕴藏多个方面的潜在价值。这些潜在价值都有转化并进行利用的必要,且存在对既有工业建筑进行改造的现实需求,具体而言包括以下三个方面。
2.1经济效益需求
既有工业建筑在修建之初往往位于城郊或远离城市中心的偏远地段,随着城市的扩张和服务业的迁入,工业建筑所在位置会越来越接近城市中心或变得越来越重要。人和地的矛盾会改变土地和房屋的供求关系,进而推动地价的变化。对既有建筑进行改造有利于对土地和区位资源的合理利用,可以创造出新的就业机会和更高的经济效益。
2.2环境效益需求
新建筑的修建通常需要耗费大量的资源,而旧建筑的拆除则会产生大量的垃圾。不论是砖瓦建筑还是钢筋混凝土建筑,在这一拆一建的过程中都会产生建筑垃圾而对环境产生不利的影响。且在这一过程中对周围经过若干年才变得郁郁葱葱的树木、草地以及周边的生态环境,都会造成破坏性的恶劣影响。故而,从环境效益的角度考虑,对既有工业建筑进行改造是合理可行的。
2.3社会效益需求
既有工业建筑承载着城市的发展与变迁,见证了文化的交流与融合,积淀了几代人的点滴回忆。脱离和抛弃这些进行建筑的拆除重建,不仅是对建筑没有情意,更是对历史的割裂和对文化的摧残。城市化的过程原本就是一个文化积淀的过程,让既有工业建筑既能够保留城市的“记忆”,又能够适应城市未来发展的需要,才符合可持续发展的需要。
3既有建筑改造设计方法
既有工业建筑改造设计的手法丰富多样,具体的改造设计可以按改造程度和改造方式的不同分成以下四种较实用的方法。
3.1室内重装的改造法
室内重装的改造法主张对既有工业建筑外部立面进行保护,尽可能多的保留建筑本来的面貌,同时尽可能少的触及建筑的结构。用最少的投资,使既有建筑中有历史和文化气息的元素得以保留和再现。室内重装的过程是对既有工业建筑功能的革新和再造,原本用于工业服务的建筑部件或室内设施在经过改造和再设计之后,可以使新装修的室内空间具有与众不同的效果。“沈记菜馆”的主人将既有工厂厂房重装成一个类似江南酒馆的民国风茶餐厅,为消费者提供别具一格的餐饮服务。
3.2格局重构的改造法
既有建筑较大的空间和较高的举架为格局重构留足了做文章的余地,当简单的“重装”不能满足既有建筑改造需求的时候,就需要考虑对建筑内部的格局进行重构。格局重构的改造法可以分为水平重构、垂直重构和延伸重构三种不同的手法。水平重构主要是改变既有建筑对高度方向空间的利用,通过增加隔层、错层或楼梯来改变空间布局,增加空间的趣味性提高空间的利用率。垂直重构主要是对平面空间进行重新划分和规划,从实际使用需求出发考虑各部分所需要的空间大小,用墙体、隔断、玻璃、帷幔、植物、家具或者屏风等设施对空间进行重构。与水平重构不同的是,垂直重构并不必然改变建筑的物理结构,通常也可以通过改变人们的心理认同让人感觉空间进行了重构。延伸重构是要突破现有隔层和墙体的限制,在必要的部位或者以“加”的手法使空间获得实质的延伸,或者用“减”的手法去除建筑中多余的部分,使视觉可以获得延伸。如拆除部分砖墙并在原来的位置修建透明玻璃墙,使空间更加通透。通过格局重构的改造,可以改变建筑原来的使用功能,使既有工业建筑重新焕发生命的光彩。
3.3景观重置的改造法
这里所述的景观不仅包括既有建筑周边的花草树木、溪流湖泊、道路广场和各类设施,还包括既有工业建筑中可用作室内外布景的老旧机器部件、辅助设施和建筑部件等。既有工业建筑的景观重置与拆除再造新的景观并不一样,是通过重新组合既有的景观并适当的增加新的景观来实现对景观的改造。这种景观重置可以包括内部景观外用、外部景观内用、景观位置变换、景观组合重构等具体方法。景观重置的过程中需要对景观进行一定的艺术加工,使原有的物件具有一定的美感,符合人们的审美需要。经过艺术加工的景观可以保留更多的记忆,又可以减少改造的投入,减少资源的浪费。
3.4建筑重建的改造法
对既有建筑进行重建的改造与室内重装和格局重构相比,是投入较高的一种改造方法,在重建改造中可以分为外立面重建、扩建加建和整体拆除再建等不同的做法。既有建筑的外立面通常是要首先予以保留的,但有时候也需要进行外立面重建改造才能使建筑获得新的生命力。温州创意街区运用设计大师蒙德里安惯用的表现手法进行了建筑外立面的改造设计,获得了较好的改造效果。在既有建筑已经不适合城市发展的情况下,将既有建筑整体拆除并进行重建有时也不可避免。在重建改造过程中需要更多的利用旧有的材料,尽可能的进行新旧交织的再生设计,这样才能使既有工业建筑符合社会发展的需求。
4既有工业建筑改造评价
有对既有工业建筑的改造,也就必然要有对其的改造评价。笔者认为这种评价应具有三个层面,即改造前的诊断评价,改造中的方案评价,以及改造后的效果评价。在评价过程中可以采用层次分析法、模糊评价法、灰色评价法以及能值分析法等不同的方法来进行。既有工业建筑改造评价之重要,作用之大,意义之深远是毋庸置疑的。可喜的是2014年年初,由建设部及中国建筑科学研究院主编的《既有建筑改造绿色评价标准》征求意见稿已经公布,现在正在征求有关专家意见。从这一征求意见稿中可以看到,该标准拟将既有建筑改造的评价分为了设计评价和运行评价两大方面,并设定规划与建筑、结构与材料、暖通空调、给水排水、电气与自控、施工管理、运行管理等7个方面具有不同权重的指标。预计这一标准很快就会正式实施,今后我国的既有建筑改造评价便有标准可依,有章法可循了。
5结语
为适应城市的更好更快发展,对既有工业建筑的改造设计已经愈来愈引起人们的重视。由于人们在经济、环境、社会三方面的现实需求,分别考虑对不同情况的既有工业建筑,采用室内重装、格局重构、景观重置和建筑重建的方法进行改造设计思考,具有重要的指导意义。相信伴随我国既有建筑改造绿色评价体系的构建完成,我国既有建筑改造将会迈上更高的台阶。
作者:王晨光单位:琼州学院
[摘要]随着我国社会主义现代化建设的加快推进,社会生产力也得到了飞速发展。在现代工业体系中,工业建筑的结构是直接影响工业生产力的关键性因素。不断增长的生产力对工业建筑结构的工艺布置、工艺流程提出了更高的要求。同时,随着职业卫生安全体系的不断健全,工业建筑在保证生产过程平稳运行的同时还要保证工作环境的安全性与舒适性。这些全新的理念对原有的工业建筑结构设计水平带来新的发展机遇的同时也带来了新的挑战。如何优化工业建筑结构设计,让生产工作安全、高效运行的同时满足现代社会发展理念,成为了工业生产部门思考探索的重点问题。
[关键词]现代工业体系;工业建筑;结构设计;优化设计
工业建筑是维持工业生产安全平稳进行的重要保障,工业建筑的结构设计对于企业来说至关重要。工业建筑结构在很大程度上决定着企业的生产、管理效率。工业建筑结构的合理性缺失必将导致企业增加生产运营成本,无法有效的利用人力物力,使企业发展陷入困境。好的工业建筑结构应该综合企业的生产模式、工艺流程、设备选型、管理方式等,针对企业自身的特点进行结构性优化,实现生产环节的最优化设计,从而降低企业生产运营成本,提高企业利润率。
1工业建筑结构设计
工业建筑结构设计应秉承安全性强、建设成本合理、结构质量高三个基本原则,并严格按照国家的规范标准,结合企业自身生产模式、工艺流程、设备选型、管理方式等进行系统化设计。首先,根据企业对建筑强度的要求,合理选择钢材型号。选用钢材必须通过国家质量检测体系的认证,确保钢结构的强度与质量。在合理选用钢材型号的同时,对钢结构进行防腐防锈处理也是保障其刚度及强度的重要措施。根据所选的钢材型号,对建筑结构进行系统的应力分析,选择对应的焊条,保证其焊缝的结构强度。同时也不能忽视结构附件的性能要求,应按照实际需求及相关规范进行选型配备。此外,还应格外注意对地基的处理,根据建筑结构进行针对性的地基处理,确保工业建筑结构的稳定性与抗震等级要求。
2工业建筑结构设计的优化
2.1工业建筑结构设计优化概念
现代工业建筑结构设计优化概念较之以往有很大不同。与传统工业建筑结构设计优化只重视建筑结构的分析、设计相比,现代工业建筑结构设计优化更加注重对生产模式、工艺流程、设备选型、管理方式等进行多方面多角度综合评价、分析,权衡性能、成本、结构、舒适度等多方因素,确立科学、合理的工业建筑结构设计方案。通过对工业建筑结构设计进行最大程度优化的方式,达到有效提高企业生产效率、管理效率,降低企业生产运营成本,提高企业利润率的目的。
2.2工业建筑结构设计优化中存在的问题
结构优化与建筑美学的矛盾在当前工业建筑结构设计优化过程中尤为突出。通常在结构设计中很难做到对结构强度、建筑性能、实用性与现代设计理念、建筑美学兼顾。过多关注设计理念与建筑美学的优化,会造成设计方案对结构布局、工艺流程的考虑不足,使得优化方案缺少实用性,对工业生产的提升效果不明显,很难得到企业的认可。另一个主要问题是工业建筑结构设计方案中工程造价优化与结构强度优化的矛盾。钢结构的设计除了要保障刚度、强度的同时还要做到兼顾经济合理性。如何在保证设计要求的情况下尽可能优化结构工程造价、减少钢材使用量,也是设计人员在工业建筑结构设计优化中主要考虑的问题。
3工业建筑结构设计优化的探讨
3.1建立工业建筑结构设计优化模型
科学、合理的开展工业建筑设计优化工作离不开一个好的结构设计优化模型。在工业建筑设计优化过程中,针对重点变量进行函数模型的建立,对多种结构参数进行模拟、分析。函数模型的建立与运用有助于实现设计参数的最优化,从而根据实际需要,找出最科学的优化方案。在工业建筑结构优化模型的建立中,针对工程的基础结构、屋盖系统、围护结构三个重要方面进行重点优化,对其进行选型分析、受力分析、工艺分析、造价分析等全面评价,确保优化方案的有效性。工业建筑结构设计优化模型构建的重点在于确定参数变量,根据约束性条件与结构设计的主要影响因素确定模型中的参数内容。参数内容确定后,应根据企业对工业建筑结构设计的优化目的与优化方向选定合适的函数模型,确定最终的优化方案。
3.2完善工业建筑结构设计管理体系
在工业建筑结构设计优化中,常因为缺乏指导性的优化理念与量化标准,使得结构优化方案有很大的变动性,并对设计管理与施工管理造成不利影响。为了保障工业建筑结构设计优化工作的有效进行,满足现代工业建筑结构设计优化的需要,必须完善与之相匹配的管理体系,建立专业的指导思想与量化标准。对工业建筑结构设计的优化活动进行有效的管理与评估,采取针对性措施对优化进行规范管理,根据相关标准规范与思想理念对设计人员的工作进行指导和考核,实现对工业建筑结构设计优化的质量控制。
4结语
工业建筑的结构设计是一项专业性强、内容复杂的工作,对设计人员的专业素养与综合能力都有着很高的要求。必须充分结合企业自身特点,综合考虑生产模式、工艺流程、设备选型、管理方式等进行多种因素,对设计方案的性能、成本、结构、舒适度、建筑美学等多方面进行科学合理的取舍,选择合适的参数变量,根据优化方向针对性选择函数模型,确立科学合理的参数内容,做出最佳的工业建筑结构设计优化方案,实现设计的最优化。
作者:李雷 单位:山东省冶金设计院股份有限公司
摘要:现代多样化的建筑对其结构设计方法和建造模式提出了更高的要求,轻型钢结构应运而生。目前,轻型钢结构以其节能环保以及良好的抗震性、保温性、舒适性等优势,在建筑行业得到了广泛的应用,特别是在不需要承受大荷载的工业建筑设计中的应用,降低了工业建筑的成本,提高了工业建筑的综合效益。本文将对轻型钢结构工业建筑设计进行探讨,以供参考和借鉴。
关键词:轻型钢结构;工业建筑;设计;分析
轻型钢结构具有良好的外部形象和合理受力的空间结构,同时还具备经济性较好、安装和拆卸方便、材料重复循环利用等优点,能够充分满足工业厂区建设的基本需求,进而有效应用在工业建筑领域。因此必须予以高度重视。文章主要对轻型钢结构工业建筑屋面设计进行了具体分析,旨在为业内人士的研究提供一些建议和思路。
1轻型钢结构在工业建筑中应用的优势
1.1建筑实体空间轻巧、开阔
轻型钢结构结构截面小、自重轻,根据实际的受力情况可以精确设计承重结构截面,空间结构的受力合理。轻型屋面系统用钢量在8kg/m2~15kg/m2极大地节约了建筑材料。此外,轻钢支撑结构截面在室内建筑面积的占据比例较小,进而增加了工业建筑的使用面积。企业可根据产品生产工艺合理地安装室内机械设备、布局生产流线,并且可以再例如网架结构杆件空隙中隐藏部分复杂管线,从而预留出更加开阔的生产、储藏及运输空间。
1.2主体结构稳定、可靠
钢材本身材质均匀、延展性较好,具有良好的抗震与抗压性能,并且相较于其他材料其容重和屈服点的比重最小。钢结构是轻钢结构的主要承重构件,采用的都是具有高韧性、可塑性及强度的钢材,以便承受大动力荷载。工厂的大部分钢结构杆件经精确计算后加工制成,在利用现代化的检测手段对其质量进行严格的检验,确保其质量符合要求和标准。此外,梁柱间的交叉支撑结构和檀条的抗扭、抗剪的共同作用,强化了轻型钢结构体系的稳定性。
1.3施工建造方式便捷
轻钢建筑的施工建造方式便捷主要体现在:①钢材可以利用先进的自动化制造设备标准化批量生产;②建筑骨架的组成有两种方式,一是现场组装钢构件;二是在工厂直接成型并运输到施工现场;③气候因素不会影响到现场安装,无湿作业、无需其它模具、施工速度快,一般厂房只需2-3个月就可竣工。根据不同的生产方式、建筑规模、运输能力及施工条件等,确定合理的骨架组合方式,常见的轻钢骨架组合方式主要包括构件式、框架式、盒子组合式3种建筑体系。
2轻型钢结构的工业建筑设计分析
轻型钢结构的工业建设设计主要涵盖空间设计、立面设计以及屋面设计3个重要部分,具体分析如下:
2.1屋面建筑材料
2.1.1常用屋面板材
轻钢结构的屋面材料应具备高强、轻质、耐久、保温、隔声、隔热、抗震、防水等性能,同时还要能够进行工业化生产,构造简单以及施工操作便捷。屋面钢结构主要承受屋面荷载,降低了屋面板受力条件。当下常用的屋面板材包括彩色压型钢板、彩钢夹芯板,其中彩色压型钢板需要现场复合,为了深化其保温隔热效果,需要填充离心玻璃棉与岩棉等材料;彩钢夹芯板本身的节能环保性能良好,是最为常用的屋面板材。
2.1.2屋面板材连接方式
①彩色压型钢板连接方式,其主要包括两种方式:第一,咬合式连接,此方式有180°和360°两种咬口卷边方式(详见图1),其中180°为非紧密型咬合,360°为紧密型咬合,其原理是利用专门的咬边机紧密咬合搭接在一起的压型钢板边,产生一定的气密作用,咬合边与板的内表面利用钢板钩进行相互固定,确保了其形式立面美观;第二,扣盖式连接,该方式对称布置压型钢板接缝边,并利用卡扣构造收紧板边,在安装防水扣盖(详见图2)。该方式具有隐藏式构造,并利用扣盖下的空腔式原理增大防水效果。但该方式不适用于沿海台风多发地区。②彩钢夹芯板连接方式,主要有屋面板横向与纵向连接两种形式(详见图3)。屋面夹芯板外板为高波压型钢板,包括U形和V形两种。横向连接方式为了防止出现虹吸现象,应做好构造卷边并固定在屋面板压盖下;纵向连接在檩条处,两块板要在屋架支撑构件上放置,且板支座的长度要≥50mm,所以连接处檩条一般都设计成双檩或焊接长角钢。
2.2屋面功能设计
2.2.1排水设计
轻钢连续多跨结构决定屋面上会有多个屋脊、内天沟和坡向,排水设计要处理好屋面坡度与室内空间的关系,一般轻钢厂房屋面坡度大于等于5%,采用屋面外排水的形式。同时屋面坡度越高越浪费室内空间,加大用钢量以及热量散失。此时采用外排水方式的屋面外板材料应选用款波高肋压型板,并采用侧向360°卷边连接,进而有效解决上述问题。
2.2.2通风设计
工业封闭式生产作业方式极易产生大量的粉尘、烟雾以及热气等污浊气体,若不能及时排出会严重影响室内工作环境,甚至危害作业人员的身体健康、腐蚀结构构件,这就需要在立面加设百叶窗的基础上加装气楼或辅助通风器、天窗等设施,保持良好的室内环境。2.2.3采光设计屋面采光设计主要是利用采光顶棚、采光板等形式,其中采光顶棚是在突出屋顶表面的侧向开窗的天窗形式,其高度和跨度主要根据通风和采光的要求来具体确定。另外,采光顶棚根据采光要求可以单独设置也可跨越整个屋脊或延伸到墙面与立面结合设计;采光板可选用中空板、玻璃纤维加强聚酯等做为板材,在屋面围护板材安装,形成采光条带,增加室内光线。目前,在轻型钢结构厂房中最常用的采光板材是玻璃纤维加强聚酯,其具有高强度、好耐久性、成型便捷等优点,与彩色压型钢板配合使用,取得了较好的采光效果。
3结束语
综上所述,轻型钢结构在工业建筑中的应用具有建筑实体空间轻巧、开阔,主体结构稳定、可靠,施工建造方式便捷等优势,在工业建筑屋面设计中,应选用彩色压型钢板、彩钢夹芯板,并采用合理的连接方式,同时根据轻型钢结构厂房的实际情况,做好排水、通风及采光等屋面功能设计,提高轻型钢结构工业建筑设计的成效,建设出高质量的工业建筑。
作者:黄璐 李锋 单位:新疆寰球工程公司
1重视教育和培训,树立安全施工理念
抓好建筑施工特殊工种的安全技能教育,加强岗前培训和安全技术交底,加强工业建筑施工企业内部安全培训,从根本上提升企业主要负责人、相关管理人员以及广大建筑施工人员的安全理念和安全施工的技能,同时要加强对工业建筑施工过程中的安全管理人员以及从业人员在相关的法律规程层次的教育,在实际的工作过程中要严格遵守国家的有关法律法规。
2事故的预防是关键,要充分做好相应的安全保护措施
由于个体劳动者受到个人身心素质的诸多限制,提高个体的安全生产意识并不能从跟上完全杜绝安全事故的发生,因此有必要建立完善的安全保护措施。安全保护措施的建立因该主要从避免高空坠落以及物体打击两个方面着手,有效降低高空坠落与物体打击发生的概率。为此要严格要求施工人员施工过程中带好安全帽,同时在高空作业的条件下必须使用安全带设备。
3凡是预则立,不预则废,制定相应的应急处理预案也是非常必要的
要牢固树立工业建筑施工过程中的风险管理理念,制定相应的应急处理方案,在平时要不定期进行应急演练。唯有如此,当事故真实发生时,才能够采取有效的应急措施妥善解决。
4购买工程保险,转移事故风险
从根本上讲,安全事故不可能完全消除,这是由工业建筑的施工过程中的不确定性决定的,因此购买工程保险是施工的重要保障,一方面保障了施工企业的利益,同时维护了相关从业人员的人生安全。环境保护管理同样也是工业建筑领域的一个非常突出的问题。绿色环保建筑指的是在整个建筑的施工和使用年限内,要做到资源的节约和环境的保护,同时要有效降低污染,从而建造安全,舒适以及和谐的工业建筑。对于工业建筑的设计过程来说,应该进行绿色环保节能工业建筑设计,并将绿色建筑理论引入工业建筑设计。
5对于工业建筑的整体形象的营造要有足够的重视
应该合理规划工业建筑的选址位置,避免破坏环境,最大限度的降低其对城市的整个生态系统的影响,从根本上维护整个城市的生态和谐。要从整体出发来实现建筑布局的优化,使得工业建筑本省与周围环境达到和谐统一。
6在工业建筑的设计过程中,要充分考虑节能减排的问题
工业建筑的设计要体现节能理念,减少工业建筑的能量损耗,努力探寻节能减排的新思路、新方法。工业建筑应该结合具体环境最大限度的使用可再生能源,减少能源的损耗率,努力做到自给自足。
7提高资源利用率,使用绿色建材
工业建筑在自然资源方面要利用相关的节能减排技术来避免环境的破坏,这对于工业建筑行业的可持续发展意义深远。同时也提供了一个新的思路,使得我们可以重复利用现有的工业建筑资源,实现资源的再次利用。
8总结
综上所述,工业建筑行业就是一个围绕工业建筑的设计、施工、装修、管理而展开的行业。HSE经理承担着单位的工业建筑安全和环境保护管理的工作。为此,在实际工作过程中,要深刻领会HSE工作的内涵,注重以人为本的可持续发展战略。相信通过广大相关从业人员的共同努力,工业建筑行业一定能够建立健康有序的发展模式,保障工业建筑行业的健康发展。
作者:毕大建 单位:山东电力建设第三工程公司
1煤炭工业建筑安装工程基本概念
建筑安装工程的成本分为直接工程费和间接工程费,其中直接工程费包括人工费、材料费、施工机具使用费其他直接费等组成部分,间接工程费包括施工管理费等。根据相关资料,总结出建筑安装工程的各项成本组成在总成本中所占百分比。其中人工费占13%,材料费占60%,施工机具使用费和其他直接费占7%,施工管理费占20%。从以上数据可以得出,材料费是成本的主要组成部分,节约材料成本是降低建筑安装工程成本的重要方式;施工进度的快慢也直接影响着工程成本的变化,在成本的降低方面施工管理费也占有很大份额,具有很大的潜力。由此,为了降低建筑安装工程成本,需采取各种有效的手段,如目标的成本管理、各种责任制、各种核算制度等。
2煤炭工业建筑安装工程成本管理
2.1定额管理
定额是在正常的生产情况下,生产单位产品所需的人力、材料和施工机械等合理消耗量。消耗量分为必要劳动消耗和损耗劳动消耗,理论上定额消耗即必要劳动消耗。定额管理能够正确地安排人力与物力,是实行按劳分配的依据,也是进行社会劳动竟赛的基础。定额管理是规定在正常情况下单位时间内生产者生产社会产品合理的数量,以此限制和激励生产者的工作积极性,同时也可以提高企业的劳动生产率,维护企业的效益。从另一方面看,提高劳动生产率也是在降低施工的成本,因为当单位时间生产的社会产品越多,其单位产品的劳动力成本就越低,劳动力成本越低,也就降低了施工成本。因此,提高劳动生产率就是有效地降低施工成本。对于任何一项工程建设,都需要投入很大的物力与财力,在这些资产中有些是固定资产有些是流动资产,其中固定资产包括各种施工机械、设备、工具仪器办公用品及办公房屋等。因为这些资产比较分散,且数目庞大,不容易管理与保存,很容易造成缺失或仪器仪表的损坏。因此,面对数量庞大的资产数目,必须进行必要的资金管理,以降低建筑安装工程成本。煤炭工业建筑安装工程的固定资产在煤炭工业基本建设中占有十分重要的地位,它是主要的劳动资料和辅助工具,也是施工单位能够继续下去的必备条件。固定资金在施工过程中具有反复性、连续性,可以长期地保持自身的价值,直至失去实物形态的使用价值为止。固定资金还具有较强的专业性、分散使用、频繁挪动的特点。因此,做好固定资金管理,可以从以下几方面入手。(1)统一管理、分级负责。企业的固定资产,财务部门统一动态管理,各部门要认真负责,做到帐、卡、物一致,严格按规定程序办理。(2)责任负责制。由使用单位负责管理固定资产,落实到人头。严格按规定手续办理修理、封存停用的设备,确保帐、卡、实物一致。(3)流动资金管理。按照材料采购计划,由供应部门集中统一地从合理的供应渠道采购材料及物资,认真核实清单数量,落实保管员个人保管,积极利用和处理积压物资,经常清仓利库。
2.2预算管理
施工图预算是预算管理的主要依据,因此,施工前必须做好各分项工程的详细预算,然后汇总并计算和考核。施工条件的变化时常影响着施工成本,通常通过设计方案的变更、工程量的增减、施工图的局部工程的缺失、材料以及供货地点和运输方式的改变,使工程的量或材料的价格发生变化,影响着工程的成本支出。因此,应认真的计算和考核预算并根据工程的变化修改预算,使预算与施工生产的真实情况相符,以正确的控制成本。
2.2.1节约材料费。建筑安装工程所用的材料把部分应用在工程实体,而材料费在成本中占有绝对高的部分,在满足工程质量的前提下,减少建筑材料的浪费,加强建筑材料的管理,成为降低工程成本的一个重要部分。降低成本的基本措施如下:(1)定额管理材料。定量供应常用材料;限额领用其他材料。(2)采用新工艺新方法,节约材料使用量。(3)加强材料采购计划性、运输工作和仓库保管工作,避免由于运输疏忽造成的材料损耗。
2.2.2合理的配备机械设备,提高机械设备利用率。随着施工机械设备在建筑施工过程中的作用越来越大,施工中的繁杂笨重劳动和手工操作逐渐被机械所代替,以提高工作效率。因此,合理的配备设备,使每台机械的效能充分发挥,成为降低成本的一种手段。为了保证每台机械能正常工作,充分发挥其效能,通常采用以下措施:(1)定期对机械设备进行保养维修工作,确使机械设备能正常运行。(2)为避免停工窝工现象,机械设备应严格按照作息时间工作,不准过早过晚进场。(3)加强机械设备的管理和监督,对施工机械的各种状况作及时考核记录。
2.2.3施工管理费的控制。施工管理费是施工单位为了使施工正常的进行而产生的组织和管理的费用,是工程成本的一部分。按定额取费,按预算支出是施工管理费的控制的一般方式,有效的控制工程成本与预算的一致,确保施工成本在控制的范围之内。通过编制成本计划,按照完成承担工程任务的量计取施工管理费,同时按照施工的预算限额支取,以达到对施工管理费的控制。其次严格控制非生产人员在施工生产中的人数,减少多于的劳动生产力,同时施工单位的管理人员和服务人员也应该严格控制在不影响正常施工的人数,这也是管理费控制的重点。还要严格遵守费用划分及开支标准,杜绝费用乱报,非正常开支等现象,从而降低施工管理费。
3结语
随着我国不断的从国外吸收管理经验和市场经济的不断发展,成本管理范围不断扩大,深度不断明确,宏观经济与微观经济都和施工企业的成本有着紧密的联系,同过定期分祈施工情况,总结影响成本的因素,并采取有效的降低成本措施,施工成本就一定能得以控制。
作者:闫慧殊单位:山西潞安矿业(集团)古城煤矿建设管理处
1工业建筑节能设计理念重要性
1.1有效减少能耗
有效减少能耗是工艺建筑节能设计理念的重要优势之一。众所周知降低工业建筑的耗能在本质上减少工业企业的生产成本,并且还能够在建筑物在使用和建造过程中尽可能合理地使用和利用能源,从而能够在满足同等需要或达到相同目的的条件下做到尽可能的降低能耗。除此之外,有效减少能耗主要还体现在可以有效的面对能源危机和潜在的能源资源价格上涨,并且建筑节能的技术途径主要是依靠减少维护结构的散热并且合理的提高供热、制冷系统的热效率两个方面。即通过这两方面的有效加强节能设计理念可以有效的减少相应的能耗。
1.2资源循环利用
资源循环利用可以让工业企业在生产过程中占据非常大的优势。众所周知工业生产需要大量的资源支援,因此资源的循环利用可以有效避免大量宝贵的不可再生的能源资源在建筑、生产过程中被浪费。例如由于工业厂房的冬季内采暖计算温度与室内外的冬季采暖计算温度差(tn—twn)和民用建筑相比,要小10%~20%,热损失自然也相应减少。除此之外,在资源循环利用的过程中节能设计理念的应用可以有效减少其整体资源的消耗,从而能够在此基础上促进其生产水平的有效提升和社会效益、经济效益的不断进步。
1.3提升生产效率
节能设计理念的应用可以有效的提升工业企业的生产效率。众所周知工业建筑物的外围护结构是其热量损失的主要通道之一。因此通过节能设计理念的应用设计人员可以促进建筑物的墙体、屋顶及地基周围等处使用高效保温隔热材料,并且能够使建筑物围护结构中各部分的传热系数大大降低,这最终就能促进企业生产效率的有效提升。除此之外,节能设计理念对于生产效率的提升主要还体现在了其能够有效降低生产设备和机械的运行强度,从而能够有效延长生产设备的使用寿命和使用效率,从而能够在此基础上促进工业企业生产效率的有效提升。
1.4减少腐蚀损失
减少腐蚀损失也是节能设计理念自身具备的优越性之一。众所周知工业企业在生产过程中其厂房和设备都容易受到腐蚀问题的影响。因此在工业厂房的建筑单体设计中,设计人员应从厂房的平剖面布置阶段开始就纳入设计应考虑的范围中。例如设计人员可以通过对于空调降温的面积范围和室内温度进行有效的计算,来尽可能的避免不适当的大面积、大空间采暖和全空调,这可以有效避免机械设备生锈腐蚀的可能性。并且当工业还间内有散发大量生产余热余湿甚至腐蚀性气体时,设计人员在设计时应当考虑有效的自然通风来保证室内的正常生产环境,从而能够促进腐蚀的有效减少。
2工业建筑节能设计理念应用
2.1根据工业特点设计
根据工业特点设计是工业建筑节能的设计理念应用的基础和前提。在根据工业特点进行设计的过程中设计人员应当确保工业建筑围护结构节能设计特点符合工业生产的实际需求。例如设计人员可以建在工业建筑物的墙体和屋顶以及地基周围等处使用高效保温隔热材料,从而能够可以使建筑物围护结构中各部分的传热系数大大降低并且有效减少热量的损耗。除此之外,在根据工业特点设计的过程中设计人员应当确保操作人员和运输工具活动的高度范围内具有良好的工作环境,因此在设计时不应当采用机械强度偏低的内保温材料,并且在厂房内湿度大或又含有腐蚀性介质的条件下,不宜选用孔隙率、吸水率大的保温材料,从而能够在此基础上促进工业建筑节能的设计理念应用水平的有效提升。
2.2合理选择材料
合理选择材料对于工业建筑节能的设计理念应用的重要性是不言而喻的。在合理选择材料的过程中设计人员应当确保建筑外墙用的材料具有合适的厚度,从而能够在减少热量损失的同时促进建筑内部保持较为良好的通风。除此之外,在合理选择材料的过程中设计人员应当可以从之前的节能设计建筑选取适用的构造和所需的材料。并且根据工业建筑的设计特点,要求控制各朝向的窗墙比为35%~20%。从而能够更好地确保工业建筑的通风条件和采风条件,从而在减少电能消耗的前提下促进工业建筑节能的设计理念应用效益的不断进步。
2.3优化建筑结构
优化建筑结构是工业建筑节能的设计理念应用的核心内容之一。在优化建筑结构的过程中设计人员应当注重减少建筑的开窗面积,即尽量减少开窗面积始终是工业建筑节能设计的重要手段。根据相关研究表明,不同性能的外窗自身的传热系数可能存在3倍左右的差距。除此之外,在优化建筑结构的过程中设计人员可以通过选用保温与密闭性能好的多层窗来促进工业厂房节能水平的有效提升。例如设计人员可以选用聚苯板和以膨胀珍珠岩为主要原材料的防水保温板以及沥青珍珠岩板等多种节能效果明显的材料,然后合理的设计建造的防水层、保护层等构造,从而能够在此基础上促进工业建筑节能的设计理念应用可靠性的持续进步。
2.4.增强节能意识
增强节能意识是工业建筑节能的设计理念应用的重中之重。在增强节能意识的过程中设计人员应当督促自己具备更加高度的节能意识,这与此同时也是促使工业建筑节能设计工作能够顺利开展并且能够收到良好效果的重要保证。除此之外,在增强节能意识的过程中设计人员应当通过采用其他人员提出的具体意见和细节意见,来促进节能标准得到有效的保障,从而能够在节省土建工程量和降低造价,减少外围护结构面积的同时促进工业建筑节能的设计理念应用精确性的不断提升。
3结语
随着我国国民经济整体水平的不断提高和工艺建筑发展速度的持续加快,工业建筑节能设计理念的应用得到了越来越多的关注。因此在这一前提下工业建筑设计人员应当对于节能设计理念的内容有着清晰的了解,从而能够在此基础上通过设计实践的进行来促进我国工艺建筑整体设计水平的有效提升。
作者:杨宏单位:西安建筑科技大学
摘要:乳品工业建筑在工业建筑中具有很强的行业特征,近十几年来我国乳品业发生了巨大的变化,乳品生产量高速增长,乳品企业生产规模接近世界水平。乳品工业建筑的设计体现了现代工业建筑的特征,笔者近几年设计了二十多项乳品工业建筑,也访问了几家国外乳品工厂,经比较感受很深,中国乳品工业建筑的设计接受了世界乳品工业建筑的理念,同时由于文化、管理水平、设备技术、建筑标准的差异,中国乳品工业建筑也深深地烙上了中国特色。
关键词:中外乳品工业建筑;设计;异同
1我国乳品工业的发展及乳品工业建筑的发展概况
近年中国政府出台了一系列有利于乳业持续快速发展的政策,加快奶业发展列入了国家“十一五”规划,这对以农业和畜牧业为基础的乳业具有深远影响。中国乳业已成为中国现代化食品业之一,中国乳制品产量和总产值在最近的10年内增长了10倍以上。但在总的消费量、品种结构和企业规模方面与世界先进水平尚存在差距。一是在消费量上,国际年人均奶类产品占有量已达100kg以上,而中国还处在21.7kg的水平;二是在品种结构上,国外除了液态奶作为大众消费的主要产品之外,干酪、奶油也是大宗产品,但在中国只有液态奶是主要产品,干酪、奶油很少;三是企业规模也有差距。
由于中国乳业市场潜力巨大,中国已成为世界乳业发展最快的国家之,一些大型企业的市场占有量在显著提高,产品质量不断提升。中国乳业发展的前景令人羡慕。传统的生产模式已不能满足现代化生产的需要,现代的管理方法和理念已被许多大型乳品生产企业掌握。中国乳品工程的建设进入了个快速发展期,乳品工业建筑的设计发生了根本性的变化,现代大规模集成、多功能化、智能化、信息化、生态、环保、以人为本等设计理念已深入设计之中。中国的乳品建筑设计正在融入世界,代表了有中国特色的建筑发展,由于文化、环境、管理模式、设计理念等差别,中国乳品建筑与国外乳品建筑存在各种不同的特点,体现着有中国特色的乳品建筑的发展。
2中外乳品建筑的相同点
2.1依托建筑展现企业形象和实力
现代乳品建筑多以大规模集成形式,将所有的生产、供配系统、研发、办公基本上集中在一个主体建筑中,建筑体量大,体形变化丰富,功能特征明显。仅从建筑外形上就能体现工厂的生产规模、生产品种、管理模式等特征。建筑实际上就是一幅企业广告。
2.2采用高标准的食品卫生标准
伊利、蒙牛、光明等大型乳品企业的建筑设计标准体现向国际标准靠拢,加强乳制品安全生产和质量控制。注重乳品供应链全过程质量安全控制体系,推行GMP、HACCP、IS022000、ISO14001与ISO9001国际标准化组织系列标准。车间设有人员净化系统,化验室、中控室均按洁净区控制。
2.3注重展示区的设置
产品的展示是企业向消费者提供窗口,展示区域的设计趋向商业模式化,不仅有产品展示,更主要的是多媒体方式,企业期望将自身的发展、文化、现代管理注入消费者的心里,让消费者从观念上接受企业的文化,达到信任企业的产品。蒙牛、伊利、韩国首尔工厂都采用了多媒体室,设计就像一个小型的电影院,更多的是设置大面积的电视墙。观看者在舒适的环境中品味乳制品的芳香。
参观通道的设计体现的是人性化,蒙牛采用了参观平台和参观廊结合,伊利、韩国首尔工厂设置了最短的优化线路参观廊,参观廊直接进入生产的中心,整个生产过程毫不保留地展现给参观者,同时考虑到参观人群的多样性,配置参观小车、观光电梯,设置无障碍设施等。
此外,从经济的角度考虑参观廊的设计可与生产物流通道、管廊相结合,上层是参观廊,下层是生产通道和管廊。形状独特的参观走道图5按洁净要求控制的化验室图6报告厅图7多媒体展示厅图8旋转式消防梯图9参观大厅图10走道内采光图11不锈钢奶罐区图12简洁的办公区图13车间内展示区图14以功能为主的参观走道图15简洁的更衣间图16参观小车图17开敞式参观岛
3中外乳品建筑的不同点
发展的里程不同,文化的差异,导致在乳品建筑设计上的差异,欧洲丹麦乳品工厂注重工厂的选址,阿拉工厂就在一个远离市区的位置,无污染,空气、水源清洁,对乳品的生产质量有很好的保证。韩国汉城工厂选址在山岗上,以色列的工厂也是建在山地上,同样远离市区,有清洁的空气。而国内大部分乳品工厂在选址上受到多方面的限制,一般在各城市的工业园区,或在原老工厂改建,选址的过程多数受到政府、土地价格、地域的限制,很难考虑环境的因素。
欧洲乳品工厂建筑的整体设计注重功能性,配套、附属建筑的设计讲究的是实用,特别对动力站房的布置,靠近使用负荷区,减少动力的消耗。对建筑的形体、立面等因素不多加修饰。建筑整体造型服从功能,同时形体也体现功能。亚洲东方的乳品建筑,体现的是在满足功能的前提下,建筑师要用大手笔去刻画建筑的造型。在这点上韩国的建筑与国内的建筑有着共同之处。
国外工厂的人净系统简单,这与环境、设备的因素有很大关系,更衣的设计相对简单,在国内一般需要二次更衣,在国外工厂通常只设了一次更衣。
国外先进的控制技术和高效的管理工作,在工厂工作的管理职员较少,机构简单,导致需要办公面积小,信息化管理程度高。相反注重研发,销售,研发、销售建筑面积远远大于办公面积,阿拉工厂、韩城工厂生产管理基本上集中在中控室,办公区大量作为研发、销售。在国内建筑师对办公区的设计大动脑筋,要考虑机构的设计需要,各部门各类级别的办公场所。
国外工厂建筑建设因建筑材料材质及加工优于国内,建筑细部处理细致,建筑的外观装修感官效果好。
建筑消防的标准也是中外建筑设计具有差异,安全出口、疏散楼梯的设计要求有许多不同,疏散楼梯在阿拉工厂采用了旋转式楼梯,这在中国是不允许的,旋转式楼梯在建筑布置和减小建筑面积上有它便利之处。
摘要:我国国民经济的高速增长,带动了建筑业的快速、持续的发展。混凝土因其取材广泛,价格低廉,抗压强度高,可浇注成各种形状,并且耐火性好,不易风化,养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。而随着商品混凝土的诞生,由于其施工方便快捷,性能稳定,质量可靠,劳动强度低,生产效率高,同时又可减少噪音,保护环境等综合优点,更是把混凝土推向了一个顶峰。本文针对工业建筑混凝土结构裂缝进行各种问题进行分析,并在实际建筑过程中总结经验,提出解决方案。
关键词:混凝土结构;裂缝原因;预防措施
工业建筑混凝土结构裂缝是极为普遍的现象,其中较多的要数钢筋混凝土构件。实践证明,混凝土结构件和相当部分裂缝是可以通过设计手段、施工措施来克服的,本文就常见的容易忽视问题,引发裂缝的原因进行归纳,并提出相应的预防措施。
1、常见混凝土裂缝原因分析
混凝土是一种抗拉能力极低的脆性材料,尤其工业建筑改扩建项目,在施工和使用过程中,当发生温度、湿度变化,轧机震动、地基不均匀沉降时,极容易产生裂缝。近年来,随着建筑技术、建筑材料、施工工艺的发展和试验检测手段的进步,不仅重视其物理性能,同时重视其化学性能。如“AAR”碱集料反应以及化学介质的侵蚀会使混凝土结构过早产生裂缝,降低混凝土强度。
1.1、材料质量
材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好。苦工程上用了这些不合格的材料就会导致“豆腐渣工程”,所以说只有材料的质量关把好了,工程质量才会在根本上得到保证。
1.2、地基变形
在钢筋混凝土结构中,造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定与地基变形的情况,由于地基变形的应力相对较大,使的裂缝一般是贯穿性的。
1.3、施工工艺
施工工艺着重强调以下几点:
(1)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。
(2)混凝土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能使裂缝产生的直接或间接原因。
(3)模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过拆模等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太大或太小,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。
(4)混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝关系密切。早期表面干燥可使其内外温度较大更容易产生裂缝。
1.4、结构受荷
结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用都可能出现裂缝。例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件,在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30%一40%的设计荷载,就可能出现裂缝,肉眼一般不能察觉,而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的文献称之为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中,分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2一0.3nun.对那些宽度超过规范规定的裂缝,以及不允许开裂的构件上出现裂缝则应认为有害,需加以认真分析,慎重处理。
1.5、设计构造
结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;构造处理不当现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。
1.6、湿度变形裂缝
普通混凝土在空气中硬结时,体积会发生收缩,由此而在构件内产生拉应力,在早期混凝土强度较低时,混凝土收缩值最大。因此,若构件早期养护不良,极易产生收缩裂缝。这类裂缝,在现浇剪力墙、水池底、壁等工程结构中最为常见。
1.7、徐变裂缝
结构构件在内应力的作用下,除瞬时弹性变形外,其变形值随时间的延长而增加的现象称为徐变变形。据文献记载受弯构件由于徐变变形的作用,其长期变形值可增加2~3倍,因变形量加大而使拉区混凝土承受拉应力,造成裂缝的出现。预应力构件因徐变会产生较大的应力损失,降低了结构的抗裂性能。此类裂缝常见于受弯构件的拉区,其特征与承受荷载出现裂缝相同。
1.8、施工方面
由于施工原因造成裂缝出现的因素很多。如混凝土结构养护不良或养护时间不够;水灰比过大、水泥或外加剂加入量过大;搅拌时间不够、振捣不实;钢筋表面污染、保护层过小或过大;任意留置施工缝且不按规定处理;后期施工扰动前期混凝土;构件内外温差大,未采取有效措施;在不宜施工的气候条件下,勉强施工;冬季施工未采取防冻措施等。
2、预防措施
2.1、材料选用
(1)水泥:应选用水化热较低的水泥,严禁使用安全性不合格水泥。
(2)粗骨料:宜用表面粗糙、质地坚硬的石料。级配良好,孔隙率小,无碱性反应;有害物质及粘土含量不超过规定。
(3)细骨料:宜用颗粒较粗、孔隙较小,含泥量较低的中砂。
(4)外掺料:宜采用减水剂等外加剂,以改善混凝土工作性能,降低用水量,减少收缩。
2.2、配料
(1)配合比设计:采用低水灰比、低用水量,以减少混凝土的收缩。
(2)禁止任意增加水用量。
(3)配制混凝土时计量应准确,要严格控制灰比和水泥用量,搅拌要均匀,离析的混凝土必须重新拌匀后,方可浇灌。
2.3、配筋
钢筋配置应严格按施工图施工,尤其重视以下各点:
(1)从塑性铰区延性考虑钢筋品种、规格、数量的改变、代用,必须考虑对构件抗裂性能的影响,做到强度弱梁。
(2)钢筋位置要正确。保护层过大或过小都可能导致混凝土开裂,钢筋间距过大易引起钢筋之间的混凝土开裂。
2.4、模板工程
钢筋混凝土结构裂缝的预防,在模板工程中应注意以下各点:
(1)模板构造要合理,以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。
(2)模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载(特别是动荷载)作用下,模板变形过大造成开裂。
(3)合理掌握拆模时间,拆模时间不能过早,应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。但也不能太晚,尽可能不要错过混凝土水化热峰值。
2.5、混凝土浇筑
(1)混凝土浇筑时应防止离析显现,振捣应均匀、适度。
(2)加强混凝土的早期养护时间。在气温高、湿度低或风速大的条件下,更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难时,或者不能保证其充分湿润时,可采用覆盖保温等方法。
2.6、施工技术
(1)加强地基的检查与验收工作,基坑开挖后及时通知勘察及设计单位到场验收。对较复杂的地基,设计方在基坑开挖后应要求勘察补钻探,当探出有不利地质情况时,必须先对其加固处理,并经验收后,方可进行下一步施工。
(2)开挖基槽时,要注意不扰动其原状结构。合理安排施工顺序。相邻建(构)筑物间距较近时,一般应先施工较深基础,以防止基坑开挖破坏已建基础的地基。
在现代建筑施工过程中,钢筋混凝土工程尤为显见,因为重视钢筋混凝土在施工过程中的各类问题,有利于建筑行业的发展,更有利于施工的安全及工程的实用性。混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量,在混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取预防措施,尽可能采取有效的技术措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝,或尽量减少裂缝的数量和宽度,特别是避免有害裂缝的出现,以确保工程质量,使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。