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导语:在高层办公楼建筑设计的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,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。
关键词:综合建筑;高层办公楼;结构设计
中图分类号:TU97文献标识码:ADOI:10.13612/tp.2016.06.090
目前随着城市化进程的发展,对建筑的造型和功能提出了较高的要求,一些高层酒店、办公楼这一类的建筑在设计时需要设置通高的共享空间,或者是局部设置通高的绿化空间,而传统的建筑结构设计方法无法满足其功能需要,为此,这就需要结构工程师在此基础上进行具体分析,妥善处理,从而保证建筑物的安全性及、可靠性。本文作者主要就高层办公楼建筑结构设计进行了分析与探讨。
一、研究背景
当前经济背景下,我国的科学技术取得飞跃式的进步与发展,进而也在很大程度上推进了我国的城市化建设进程,尤其是伴随着我国人民的生活水平的提高,更进一步地促进了我国建筑行业的迅猛发展,此外,由于现代人们对生活品位要求的上升,不仅对建筑空间的要求有所提升,同时对建筑的安全性及可靠性的要求越来越高。而传统的建筑结构设计方法无法满足其功能需要,为此,需加以重新设计,确保其设计的科学性、合理性、规范性以及经济性,由于传统性结构难以实现其要求,加上结构设计本身受力复杂、为此,必须要对建筑结构的功能各个方面出发充分考虑合理设计,从而提高建筑物的安全性及、可靠性。
二、普通高层办公综合建筑结构设计要点
1主体结构
对于主体结构的设计主要考虑到其结构类型、结构的适用范围以及基本尺度,以下作具体的分析与说明:首先是框架结构,一般而言,框架结构主要用于50m(10~12层)高度以下的办公建筑以及高层建筑。因此,在进行框架结构的设计时需要注意以下几点:一是要确保框架结构传力的直接性以及对称的均匀度,同时,为了方便于地下室的有效布置和经济性,柱网尺寸选择7.4m~12m为宜,这也是最为常用的高层柱网尺寸,同时,为了保证上部分商业区域的设置与布置,确保其良好的景观视野和柜台布置,小柱网控制在5m~6m为宜;二要从结构角度讲,柱网的尺寸可以适当放大,但是结构的上下不需要传力直接或者是转换,为了更加有利于框架梁钢筋的抗震锚固,框架柱的断面适当放大,与此同时,为了达到更好的经济效果,促进施工速度的加快,确保框架结构刚度的合理性,可以适当减少框架柱的数量;三是对于框架结构本身而言,为了保证其整体的稳定性与抗侧能力,这与自身结构密切相关,为此在设置前期,合理确定柱断面,断面尺寸不可以过小,控制垂直荷载下的轴压比(通常即为断面压应力与混凝土抗压强度之比)具体的数值为:角柱0.65-0.75,边柱0.7-0.8,中柱0.75-0.85。
其次是简体稀柱框架结构,该结构是近年来一种具有发展前景的框架结构体系,其主要由周边稀柱框架和中央核心筒构成,也近10年发展起来的,国外多采用钢结构,核心筒与钢框架的钢梁上、钢往采用混凝土组合,周边钢柱用钢梁铰接支承,而周边的稀柱外框筒与核心筒协同工作,若是刚度不足时,避难层与设备层可以加设外伸刚臂,并与其共同工作,且具有一个明显的优点就是可以降低施工成本,减少劳动力,加快施工进度,但是也存在着一个明显的优点,就是楼面梁铰接的共抗侧作用未能及时有效发挥,这样,忽视了建筑整体的合理性,只保证了某个构件以及局部的合理性,不仅会影响到建筑的使用标准,而且层高过高,会降低平面的利用系数,最终导致整体造价提升,为此,在实际应用中,需要通过综合考虑,坚持合理的设计思想,选用合理的设计方法,使得每一个构件的作用得到发挥,并保证其协同作用,既可以保证整体空间的抗侧能力,而且可以设计出一个优秀的作品,具体如图1所示。第三是剪力墙结构。建筑工程中,剪力墙结构主要适应于高层住宅,尤其是利于家具的分隔与布置,而且具有较好的隔音、防盗、防火、分户功能,根据大量工程实践研究发现,剪力墙在大开间分户墙的应用,既可以承受水平荷载,又可以承受垂直荷载,间距约在6m~8m左右,可以说是一种比较可行又实际的结构布置,而对于高层公寓住宅而言,其自重只相当于其一半左右,加上小开间用墙多,自重大、施工困难,平面不灵活,有害无利,结构刚度大,用钢量增加,目前已经被历史所淘汰。
2楼层盖结构
对于楼层盖结构的设计分析同样也从三个方面出发,即类型、基本尺度和适应范围,以下具体说明:
(1)梁格布置和楼层面板。高层建筑楼层盖为了保证其自身的稳定性与水平性,需要水平面保持应有的刚度,尤其是对于现浇钢筑混凝土结构,同时,可以改善楼板隔声防震效果,更为主要的是方便于电气设备的走线和埋管,一般情况下,板的厚度要求保持在8cm~10cm为宜,若是立足于工作的经济角度,梁格布置的距离以3cm~4cm为宜,尤其是对于高层建筑结构,断面、构件(柱、墙、简体)均相对较大,在水平温差的影响下,梁板会有相对较大的收缩应力,加上板厚些,为此,可以根据需要适当配置贯通分布钢筋,以防止地面装修破坏,提高整体楼层刚度,控制裂缝的发生。对于梁格的布置,要求在楼层面结构的设计中尽可能使其传力直接,为了提升室内的空间质量,要保证梁格布置与建筑内隔墙之间的对齐与有机统一,当存在着一定的困难时,可以采用预应力跨度厚平板,适应使得梁的间中扩大,此时,板厚预应力取值L/40-L/50,其中,L则为板的短向跨度,另外,随着板厚的的增中,室内净度也会加大,层高则减小,根据经济效益分析,其具有可行性。
(2)梁的运用。随着现代社会生产的发展以及建筑技术水平的提升,人们对建筑空间要求不断提升,主要表现为对空间灵活性和景观视野的提升,因此,在这种情况下,楼面梁跨度要适当加大,但由于楼高不允许,因此,这就成为一个关键的问题。在实际应用中,可以考虑以下方面:一是为了保证建筑层高的合理性,要保证配筋合理以及梁自身的高度,竖向结构相应加大,会导致成本的增加,为此,可以在其中应用扁梁或者是宽扁梁,保证其强大的生命力,不仅可以降低结构成本,具有良好的经济性,而且可以保证很好的稳定性;二是从抗震角度讲,由于高层建筑与多层建筑之间有着很大的不同,为此,必须要考虑其整体结构的抗侧刚度,包括支撑、剪力撑、筒体、刚臂等,并且可以适当增加刚度,确保结构的总体刚度、稳定性以及抗侧力。另外,要确定抗震等级,带地下室的建筑,当地下室顶板作为上部结构的嵌固端时,此处的楼层部位在地震作用下屈服时将影响到地下一层,因此地下一层的抗震等级应与上部结构相同;与主楼相连的裙房确定抗震等级时,除应按本身考虑外,还不应低于主楼的抗震等级;若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50%,该部分已不能被视作次要抗侧力构件。
三、结语
总而言之,现代生活要求高层办公楼设计要更加合理、科学、舒适,要有较大的灵活的自由空间,通过剪力墙设计,提高其抗侧强度,满足建筑不同的使用要求,减少地震荷载、风荷载,提高结构的抗震能力,并且区性设计过程中,充分考虑建筑的使用功能和结构合理性,合理布置剪力墙、柱、框架梁,有效地满足水平和竖向荷载。
参考文献
[1]孙皓.普通高层办公综合建筑结构设计初探[J].科技风,2012(10):169.
[2]杨淑梅,王唯赜.高层办公建筑系统化结构概念设计研究[J].科技咨询导报,2006(18):89-90.
关键词:高层公共建筑;楼板;预应力;结构设计
1工程概况
某大酒店兼商务写字楼及商场的大型高层公共建筑项目占地17733.4 2m2,酒店建筑结构形式为内筒、外框结构。主楼地上23层,地下1层,建筑总高89.4m。裙楼为酒店附属用房,地下1层,地面以上3层,总高16.4m。
2初设阶段
本工程裙房部分采用9. 6m×9. 6m大柱网,其中部分为扇形平面。若采用普通混凝土结构,跨度为9. 6m的框架梁断面高度需900mm左右,3~23层层高为3. 3m的无隔墙大空间,房间净空很低,效果很差, 3层大会议室更无法使用,常规钢筋混凝土结构难以达到满意效果,建筑方案不能实施。预应力结构由于能有效地降低结构构件截面高度,增加室内净空,起到在净空不变的情况下降低层高的作用。经多方案比选论证,最后决定采用高效预应力混凝土结构。
3预应力结构选择
目前普遍采用的预应力结构有无梁楼盖和有梁楼盖两种。无梁楼盖有其顶棚平整、降低层高、易于布设管道等优点。因此,决定采用无梁楼盖。提高建筑净高,方便施工,同时便于设备通风管道、吊棚的布置。
4预应力筋布置特点
工程采用部分预应力混凝土, 9. 6m跨的无梁平板按柱上板带和跨中板带配筋。
1)非预应力筋为增强抗震性能,在柱上板带800mm宽度范围内设有通长暗梁,其余部分设带直钩的上层负筋及等间距、通长的下层非预应力筋,非预应力筋在柱上板带分布为65%,跨中板带分布为35%。
2)预应力筋柱上板带分布为67%,跨中板带分布为33%。扇形平面各曲线预应力筋以保持同一平衡荷载和相同预加力为原则配筋,这使得跨度较大的曲线筋对应过大的矢高。为降低矢高从而加密间距,即采用调整预应力筋间距(根数n)及矢高的方法适应变跨平面曲线布筋的需要。预应力筋平面如图1所示。
图1预应力筋平面布置示意
5设计依据
根据部分预应力混凝土结构设计原理,采用荷载平衡法,无粘结预应力筋采用抛物线形y=4e/L2(L-x)x。布置于受拉区,以此来平衡楼板的自重和版面恒载,减小构件的实际挠度。由于混凝土存在一定的压应力,可增加构件的抗裂度,以减小受弯构件的厚度,减轻自重和节约混凝土、钢材。
工程设计是依照无粘结预应力混凝土结构有关设计规范进行。混凝土强度等级C40,控制应力σcon=0.75fptk=1 178N/mm2,钢丝束(钢绞线)抗拉强度极限标准值fptk=1 570N/mm2,抗拉强度设计值fpy=1070N/mm2。预应力筋张拉,当跨度≥3跨时,采用两端张拉;而小于3跨时,采用一端张拉,这样便于施工,也减少预应力损失。
6计算方法
6.1结构设计
1)板计算荷载楼面采用花岗岩面层,恒载标准值为7kN/m2,活载标准值25kN/m2。外挑檐板挑出1m,板厚200mm,恒载标准值65kN/m2,活载标准值15kN/m2(有利荷载组合时不考虑此项荷载)。活载准永久值系数取0. 5。其余相连非预应力板厚度为120mm,恒载标准值5kN/m2,活载标准值15kN/m2。
2)使用状态下位移及内力计算采用中国建筑科学研究院结构所的后张预应力混凝土结构配筋计算程序UP进行预应力板的有限元分析。
6.2计算原理
6.2.1内力
因高层部分系框架-剪力墙结构,低层裙房依附于高层,故其水平侧移可不考虑,只进行垂直荷载的受力分析。按等代框架法,每榀框架由一系列等效柱或支座和板梁条带构成,板梁条带宽以柱中心线两侧板格中心线为界线。在竖向荷载作用下,把多层等代框架划分为单层框架,按弯矩分配法计算得整个板带内的弯矩,按比例分配于柱上板带和跨中板带。同时考虑到二个方向总弯矩彼此互相垂直,故在二个方向均以全板带宽的负荷面计算,不存在荷载在二个方向进行分配的问题。
6.2.2配筋计算
1)确定板厚根据经验值,取9600/40=240mm。
2)根据受力情况及支承条件,确定预应力筋的类型为抛物线形,确定矢高e。
3)计算第1批预应力损失σⅠ。。
4)按第1批预应力损失δⅠ,计算第2批预应力损失σⅡ。
5)计算有效应力σpe=σcon―(σⅠ+σⅡ)。
6)求出各跨的预加力Npe,以取其中偏大的Npe作为整个连续结构的预加力Npe,调整各跨的矢高e,使Npe与被平衡荷载qb相一致。
7)计算未被平衡的荷载qnb(净荷载)引起的不平衡弯矩Mnb。
8)根据目前国内设计规范,无粘结预应力混凝土结构一般按二级抗裂度控制。预应力度偏高,有时反向应力较高,往往不利于早期裂缝控制,也不利于抗震耗能。如果为了降低预应力度而增加普通钢筋,则总用钢量增大,总体上看不经济,表明大多情况下楼盖结构按二级抗裂度设计偏严。适当放宽混凝土受拉允许应力,拉应力限制系数由0. 6放宽为0. 8~1. 0,αctl由0.25放宽为0. 4~0. 5。控制截面抗裂应力不超过规范值。σ=Npe/A±Mnb/W,同时保证截面的抗剪及抗冲切能力。
9)承载力验算考虑了由于预应力产生的次弯矩影响,计算弯矩取值时在支座取全部荷载下的总弯矩减次弯矩,在跨中取总弯矩加次弯矩。
10)验算挠度。
11)修正图示理论束形(此步对板来说可免去,因次弯矩影响小)。
12)其他附加验算曲线筋处的局压及抗剪。
6.3钢筋配置(见表1)
表1钢筋实配
注:①AP为预应力筋面积;AS为非预应力筋面积;②悬臂长2. 4m,配筋均按相应柱上跨中板带面配置
7构造处理
1)曲线预应力筋如图1所示,曲线筋在弧线处预应力筋的跨度是变化的,以板带中心长度代表跨度,以各板带跨具有同一平衡荷载及相同预应力为准则,结合相邻跨直线分布筋的连续性,用调整矢高e和间距的方法来考虑布筋。
2)辐射筋预应力筋固定端,因沿轴X1、Y1最小间距>70mm,故取83mm;在轴X1、Y1处间距310mm,辐射筋放在曲线筋上,在辐射筋及板带尽端设有抗劈裂筋,如图1所示,以防由于预应力筋密集,拉应力集中而产生劈裂。
3)通过楼板有限元分析,对于不设梁的楼盖,不论在竖向荷载还是在水平荷载下,楼板在和柱连接的部分都会出现应力峰值,因此在设计中除预应力钢筋外,对普通钢筋在柱轴线上集中布置,并形成暗梁。采用这种布置方法有以下几个优点:①便于端部预应力筋的单根锚固张拉,减小张拉端穴模对柱节点区的不利影响;②可用普通钢筋有效地控制应力高峰处的裂缝;③水平地震作用下的弯矩可主要由延性较好的普通钢筋承担。
4)后浇带在沿轴X1、Y1非预应力板与预应力板相交接处设置预应力张拉端,张拉后用强度等级高一级的混凝土浇筑封闭。
8结语
1)扇形平面曲线预应力筋沿曲线的剖面配筋是抛物线形,因而扇形平面内的曲线配筋是空间曲线,严格地说处于空间受力。
2)扇形平面区段上的曲线是变长的,如图1所示,可分为以柱上板带和跨中板带为单元,计算宽度取板带中心线长为计算跨度设计配筋。依着板承受同一平衡荷载和相同预加力(控制应力)的原则,利用预应力筋矢高e和间距(根数/m)成正比,通过调整e和间距来达到较合理的配筋设计。
3)扇形平面区段上曲线筋对混凝土所产生的剪力,一般情况下强度有保证,当然与预加力Npe、混凝土强度等级fc、曲率半径r、钢筋直径d有关,可根据具体工程按公式验算。
关键词:绿色节能技术;高层办公建筑;生态,节能减排。
Abstract: With the continuous development of society, people's ecological consciousness and the concept of low-carbon living is also rising. In order to adapt to contemporary social needs of the construction of green energy, during the architectural design process, to meet the requirements under the premise of building function should maximize the efficient use of resources in the design to make use of renewable resources. Article writer with many years of experience in architectural design for green energy-saving technologies in high-rise office buildings Design of a brief introduction.Keywords: green energy-saving technologies; rise office buildings; ecology, energy saving and emission reduction.
中图分类号:TU201.5 文章标识码:A 文章编号:
前言:为了有效的改善环境,实现人与自然与建筑的和谐统一,在建筑设计中应广泛采用绿色节能技术。设计过程中应充分考虑当地的环境、气候、风能、太阳能等因素,最大限度的使用自然资源,来降低能耗。在建筑设计中掌握绿色建筑设计的要点,贯彻环保节能的设计理念,实现良好的经济和环境效益。绿色节能设计可以有效的改善环境,确保人们的身体健康,并且可以从最大程度上降低能耗,合理利用资源的同时降低环境负荷,提高建筑的使用寿命并且可以提高经济效益。文章中笔者从高层办公建筑设计中的绿色节能技术的应用进行了简要的探讨。
一、节能照明设计
1.1、LED节能系统的使用
在进行高层办公楼设计过程中,在进行建筑格局设计时应充分考虑采光的要求,实现节能照明的设计效果,并且在设计中对灯具的设计应该选择使用由红外感应和智能控制的LED节能系统。研究显示LED节能系统每年可以节约用电四分之左右,符合节能减排,低碳生活的要求。
1.2 利用自然采光
1.2.1 水载体光煤系统
在进行高层办公建筑的采光设计时,使用水载体光煤系统来实现办公楼照明需求的同时,还可以起到美观的作用。水载体光煤系统的是通过利用阳光透过池水莱维地下室提供光照,再通过在地下室负一层设置玻璃采光窗,在窗户和水池的光头作用为负二层提供照明。使用水载体光煤系统进行照明,最大限度的使用了太阳光,并且在阳光照射波光粼粼的池水的同时使得照明充满动感和浪漫色彩。
1.2.2 光导照明系统
在进行高层办公楼照明系统的设计时为了充分体现绿色、节能、环保、低碳的理念,可以通过使用有采光器、导光管以及漫射器组成的光导照明系统来满足建筑地下室的采光要求,并提高高层办公楼的健康度。
使用光导照明系统可以有效的解决地下室的采光问题,使得地下室能够享受到丰富的光照,使得员工即使在地下室也能享受到温暖、健康、舒适的工作环境。
1.2.3 反光板系统
使用反光板系统进行建筑照明设计时,可以充分使用多余的太阳光进行办公楼的室内照明,充分体现了节能、低碳的设计理念。反光板系统通过使用反光板来降低室外多余的照明,然后再使用浅色的顶棚来将多余的阳光反射到室内,实现室内照明,并实现了资源的有效利用,降低了能源的消耗。
二、自然通风设计系统
在进行高层办公楼的自然通风设计时,首先应该根据建筑物对舒适度的要求,对建筑当地的气候进行分析,可以使用ECOTECT软件里面的 Weather Tool 模块来辅助建筑物的自然通风系统的设计。
在进行建筑物的自然通风系统设计时,应充分考虑建筑外的风场规律、空间功能进行自然通风设计。为了保证自然通风技术在高层办公楼中发挥最大的效能,在进行建筑物的朝向和平面形状的设计时除了考虑日照条件之外,应充分考虑当地的风向、风速以及风的温度。在进行空间布局时应该以开敞为原则,使用大面积的窗口来实现采光和通风的需要,这样就会有效的减少空调的使用量,起到节能减排的作用。
根据高层办公楼的不同楼层的立面风压选择不同的平开窗、悬窗以及中悬窗,设计过程中应保证外窗的开启面积在30%以上。
三、建筑维护结构的节能设计
3.1 双层智能型幕墙
随着幕墙骨架体系的发展以及玻璃温室理念的提出,双层幕墙也不断发展起来并在建筑围护结构的节能设计中得到了广泛的应用。为了突破依靠建筑的使用空间来给使用着带来舒适感的局面,在建筑节能维护结构的设计过程中,采用双层智能型幕墙技术与中空玻璃铝合金窗外窗的有机结合。设计过程中,为了达到更好的节能效果,在进行墙体的设计时,除了改善墙体材料以外,采用中空玻璃可以起到更好地节能效果。中空玻璃通过使用性能稳定、导热系数低于空气的氩气、疝气和氪气,考虑到经济因素,经常使用氩气来填充中空玻璃,来达到保温隔热的作用,并且可以有效地避免窗户附近的眩光和高辐射,在节能的同时使得办公楼的舒适感大幅度增强。
3.2 墙体保温技术与外墙复合系统
随着墙体保温技术的不断发展,在高层办公楼绿色节能设计中经常采用墙体保温技术。较为常用的保温技术是有机与无机材料相间复合而成的墙体,而这种墙体除了传统的承重、隔声要求外,还增加了保温隔热的要求。除此之外,使用轻集料混凝土空心砌块来填充内外墙同样可以起到保温节能的作用。再者,多孔砖填充墙技术的出现,使得墙体的保温效果明显提高,并且可以保持室内温度的稳定性,由于温度和湿度的变化程度较小就可以提高墙体的使用寿命。
在建筑节能设计中广泛采用外墙复合系统,分别是外墙保温装饰板、挤塑聚苯板复合墙板加挤塑式水泥聚苯板以及聚氨酯泡沫喷涂材料复合墙板加挤塑式水泥聚苯板等。采用此种绿色节能技术后,通过对节能技术的深入挖掘和创新,不断提高建筑物的使用寿命,改善建筑环境,节能减排,为高层办公建筑创造一个舒适、健康、生态的生活环境。
四、悉尼麦格理银行办公楼设计赏析
伍兹·贝格(Woods Bagot)建筑事务所为麦格理集团设计一个符合他们最新工作方式的建筑空间,这种工作方式称为“移动式办公(ABW)”,是由荷兰咨询公司Veldhoen & Co 首创的一种灵活办公平台。作为一种庆祝合作的仪式,我们首先想开放十层高的中庭,点缀以26 个“会议箱”,赋予空间活力,并使其中的金融贸易活动透明化。科技感、未来感十分强烈的办公室设计,“悬浮”的一个个独立办公室形状仿佛电梯盒子,高低不一,颜色不同。从侧面看到的多层开放式办公区十分壮观。设计师结合建筑造型,尽量减少了墙壁的阻碍,用玻璃代替,增强了时尚感与采光度。目前的建筑设计应立足人们普遍的审美观念,注重环境的和谐,在充分满足人使用功能的基础上,体现地方特色,凝练文化底蕴,合理布局,以体现景观的和谐性,使景观空间和功能与环境相协调。
现代的建筑在设计过程中应该恢复之前对生态环境的破坏,之后将景观设计以及自然环境、地域文化背景相结合。设计过程中应该坚持以人为本的原则。在进行建筑设计时,除了满足建筑功能以外,还应迎合当代社会对建筑节能的要求,实现建筑设计的低碳型发展,最大限度的提高对可持续使用资源的利用,充分使用太阳能、光能、风能以及新型建筑节能材料和节能技术,实现建筑与环境的共同发展。
结束语:为了在满足高层办公楼的功能,为工作人员提供健康、舒适、生态的工作环境的同时,实现低碳生活、节能减排以及生态保护的要求。文章中笔者结合多年的工作经验对高层办公设计中的节能照明设计、自然通风设计系统、建筑维护结构的节能设计等进行了简要的介绍。并对悉尼麦格理银行办公楼的设计进行了赏析。通过绿色节能设计为工作人员提供一个舒适、健康、低碳的工作环境。
参考文献
[1]王飞.绿色节能技术在大型公共建筑玻璃幕墙设计中的应用[J].河
北工业大学学报,2008(1).
[2]沈芳亮.绿色节能技术在建筑改造中的应用研究[J].天津大学学
报,2008(9).
[3]陈荔晓,李跃虹,陈俊,赵汉鼎.节能技术在办公建筑中的研究与运
用-云电科技园设计[J].建筑学报,2010(1).
关键词:高层;商业综合楼;设计
中图分类号:TU97文献标识码: A 文章编号:
引言
商业综合楼是城市化进程和社会经济发展的产物,城市化带来了地价高涨和商业交往需求日益增加等问题,以高层建筑为主的中央商务区的开发日益受到青睐。
1、高层商业综合楼设计原则
1.1高层商业综合楼的设计应遵循和满足城市规划,及城市规划部门所提出的各项规定,营造城市整体的和谐形象。在尚未明确的城市设计要求的地域,建筑师更应该自觉地将单体建筑融入到城市地区的整体规划中去,使单体建筑的形象和品质不仅能提升自己的品质,而且也有利于所在地区的地位。
1.2应该认识到高层商业综合楼的建造目的主要是为人们提供高质量的购物、办公、休闲的环境,解决商务办公集约化的需求。对于业主来说,提高容积率,降低土地单方造价,节约建造成本、配置充分的设备及大气的建筑造型都是设计成功与否的标准。
1.3建筑师在设计时还应认真地推敲许多细节问题
(1)如设计要综合地考虑建筑高度的限制,控制总面积、层高和层数。在选择合理的结构跨度、办公空间进深和核心筒形式的前提下,尽量采用简洁的几何形体以增加建筑的使用面积,减少柱子,甚至设计无柱空间。
(2)标准层的设计除了要考虑以上因素外,还应注重对外部景观的利用。一般来说,标准层的布局,为兼顾两个方向的景观而尽量开敞,避免因外形或结构而牺牲对环境景观的考虑。标准层的核心筒也需要精心设计,既要容纳消防、垂直交通、卫生间和各种管道井的空间需求,又要细心地加以综合,尽量减少核心筒使用面积。有些建筑设计公司会指定人员专门设计核心筒,以提高设计水平和效率。
(3)电梯的配置也应选取合适的标准,由建筑师先行估算,再由电梯的生产商做更专业的配置计算,以达到使用舒适、便利又经济合理。结构体系和消防设计是影响高层综合楼建筑设计的关键,目前国内已有一套较成熟的结构抗震和消防补救的设计规范。高层办公楼的设计随着时代的发展正向生态节能、可持续发展的目标前进,并因此在建筑空间和形态构成等方面产生令人耳目一新的创造性设计。
2、高层商业综合楼的设计要点
2.1高层商业综合楼的设计应遵循和满足城市规划,及城市规划部门所提出的各项规定,营造城市整体的和谐形象。在尚未明确的城市设计要求的地域,建筑师更应该自觉地将单体建筑融入到城市地区的整体规划中去,使单体建筑的形象和品质不仅能提升自己的品质,而且也有利于所在地区的地位。
2.2 应该认识到高层商业综合楼的建造目的主要是为人们提供高质量的购物、办公、休闲的环境,解决商务办公集约化的需求。对于业主来说,提高容积率,降低土地单方造价,节约建造成本、配置充分的设备及大气的建筑造型都是设计成功与否的标准。
2.3建筑师在设计时还应认真地推敲许多细节问题,如设计要综合地考虑建筑高度的限制,控制总面积、层高和层数。在选择合理的结构跨度、办公空间进深和核心筒形式的前提下,尽量采用简洁的几何形体以增加建筑的使用面积,减少柱子,甚至设计无柱空间。标准层的设计除了要考虑以上因素外,还应注重对外部景观的利用。一般来说,标准层的布局,为兼顾两个方向的景观而尽量开敞,避免因外形或结构而牺牲对环境景观的考虑。标准层的核心筒也需要精心设计,既要容纳消防、垂直交通、卫生间和各种管道井的空间需求,又要细心地加以综合,尽量减少核心筒使用面积。有些建筑设计公司会指定人员专门设计核心筒,以提高设计水平和效率。电梯的配置也应选取合适的标准,由建筑师先行估算,再由电梯的生产商做更专业的配置计算,以达到使用舒适、便利又经济合理。结构体系和消防设计是影响高层综合楼建筑设计的关键,目前国内已有一套较成熟的结构抗震和消防补救的设计规范。高层办公楼的建筑设计者应该熟悉其它相关专业知识和设计规范,使方案具有最大的可行性。高层办公楼的设计随着时代的发展正向生态节能、可持续发展的目标前进,并因此在建筑空间和形态构成等方面产生令人耳目一新的创造性设计。
3、高层商业综合楼防火分区和安全疏散消防设计难点分析
3.1相关国家标准规定不明确
大型高层商业综合楼是近几年或十几年才在全国各地陆续涌现的建筑形式。目前国家标准没有针对该类高层商业综合楼防火设计的专用规范,只能参考相关规范如GB50045《高层民用建筑设计防火规范》、JGJ48-88《商店建筑设计规范》和GB50016-2006《建筑设计防火规范》的相关规定。而这些规范中的相关规定不适用于大型高层商业综合楼防火分区与安全疏散的设计。这样,目前国内高层商业综合楼的消防设计可以说处于无明确规定可依的局面。
3.2相关规定较难执行尽管目前国内商店建筑不论从高度、体量、内部空间格局还是从内部商品的性质都发生了非常大的改变,但1988年的《商店建筑设计规范》还是国内相关商店、商场、购物中心、大型商业综合楼、大型高层商业综合楼等设计的依据之一。很明显,《商店建筑设计规范》的规定已经远远不能满足现在新型商业综合体设计的需要。而《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》,其相关规定在大型高层商业综合楼消防设计中较难执行。
(1)防火分区
虽然《高层民用建筑设计防火规范》5.1.2条将高层建筑内的商业营业厅、展览厅等地上部分防火分区的允许最大建筑面积在满足一定条件时扩大到4000平方米,但目前国内大部分大型高层商业综合楼的建筑面积都远远超过400平方米,有的甚至达到几十万平方米。而如果严格按照规范的规定对其内部进行划分,则不仅会大大增加楼梯间、安全出口等的数量,还会影响综合体内部布局,影响高层商业综合楼使用功能的发挥。
(2)安全疏散
大型高层商业综合楼本身的特点决定了其安全疏散距离过长、疏散宽度不够或者首层疏散楼梯没有直通室外的出口,这是高层商业综合楼消防设计中面临的最典型问题。
4、高层商业综合楼防火分区和安全疏散消防设计解决对策
4.1防火分区设计
大型高层商业建筑内部空间高大,中庭部分常常贯通几个楼层,如果严格按照规范的要求将其用防火墙进行分隔,则完全破坏了这种大空间通透性的视觉效果,也降低了该类商业综合体的使用功能。为此,为了保证满足相关规范的要求,同时保证这种大空间通透性的视觉效果,目前多数高层商业综合楼采用防火卷帘作为防火分区的防火分隔措施。
4.2安全疏散设计
高层商业综合楼建筑规模大,其长度、宽度均较长,导致高层商业综合楼部分区域的疏散距离过长,不能满足现行国家标准的相关要求。从目前已建高层商业综合楼的安全疏散设计来看,多数采用建筑内部设置安全走道的方式来解决。
结束语
高层商业综合楼虽然是最近新兴起来的建筑,但是其应用的广泛已经引起国家的高度重视。目前,高层商业综合楼虽然实用、漂亮,但是高层商业综合楼自身还存在不利的因素,所以在高层商业综合楼的设计时,应该综合考虑,把高层商业综合楼的设计与建设安全、质量等都提到一个新的高度。
参考文献:
[1] 陈星. 高层商业综合体消防性能化设计探讨[J]. 建筑防火设计. 2011(07)
[2] 孔令春. 高层商业综合楼的设计研究[J]. 河北煤炭. 2011(14)
[3] 郑红. 浅谈高层商业建筑结构设计[J]. 建筑技术研究.2012(15)
关键词:高层;办公楼;消防设计
本文以工程实例,介绍了高层办公楼各消防系统的设置、参数的选用等,并总结了在消防给水设计中应注意的问题。
1 工程规模
综合办公楼一幢,地下一层,地上十八层,建筑面积19026m2,总高度为:66.30m。地下一层为设备用房和丙2类储藏室;地上裙房部分共五层,其中一层为商业、办公、门厅;二层至十八层均为办公用房。属一类高层综合楼。
2 给排水专业消防系统设计
2.1 室内消火栓给水系统
室内消火栓给水系统采用临时高压制,室外地下设有消防水池,屋顶水箱间设高位消防水箱,储存18m3火灾初期消防用水(与自喷共用),并在屋顶水箱间内设一套消火栓消防增压稳压设备。火灾初期由屋顶消防专用水箱及消防增压稳压设备保证消火栓系统水压与水量,当有报警信号传至消防中心后,即可启动消火栓给水泵(泵设在本楼地下室消防泵房内,两台,一用一备),从消防水池直接吸水加压供水。系统水平及竖向均为环状。系统设SQX型地下式水泵接合器(DN150)三组。消火栓的布置按两个栓间距不大于25m,并保证室内任何一点着火时同时有两股水柱到达。全楼均设消火栓保护,消防电梯前室设专用消火栓,但不计入其消防水量。
2.2 自动喷水灭火系统
系统采用临时高压制。自喷系统由消防水池、自喷给水加压泵、自喷泵加压环网、屋顶水箱、湿报阀组、信号蝶阀、水流指示器、喷淋管网及室外自喷水泵接合器等组成。
自喷设计参数:①丙2类储藏室:火灾危险等级按仓库危险等级I级确定,设计喷水强度8L/min・m2,最大保护面积160m2,设计流量30L/S;②商铺、办公部分:火灾危险等级中危险级Ⅰ级,设计喷水强6L/min・m2,最大保护面积160m2,设计流量25L/S。
火灾初期由屋顶消防水箱及消防增压稳压设备保证自喷系统水压与水量,当报警信号传至消防中心后,即可启动自喷泵(泵设在本楼地下室消防泵房内,两台,一用一备),该泵从消防水池直接吸水加压供水。设四组湿式报警阀组,每个防火分区设水流指示器及信号监控阀各一套,当水流指示器所在管段压力超过0.40MPa时,在此管段横管的信号阀与水流指示器之间设可调式减压孔板减压,以保证该处管段压力不超过0.40MPa,系统设SQX型地下式水泵接合器(DN150)两组,本楼地下室及裙房部分除变配电房及不宜用水扑救的部位外,其余部分均按“自喷”规范要求设闭式玻璃球喷头加以保护。
2.3 建筑灭火器配置
工程为严重危险级,火灾类别为带电火灾和A类火灾,单具灭火器的最小配置级别为3A,设计选用MF/ABC5磷酸铵盐干粉灭火器。
2.4 气体消防系统
本楼地下一层配电间设气溶胶气体灭火系统,灭火设计密度为0.13kg/m3,灭火设计用量W=C2・Kv・V=0.13*1.0*440=57.2kg。
2.5 水喷雾灭火系统
本工程柴油发电机房、贮油间应设置水喷雾灭火系统。该系统由水池、水泵、管道、雨淋阀组、过滤器和水雾喷头等组成。水喷雾灭火强度除储油间应为20L/min・m2外,其他部位可为10L/min・m2。持续喷雾时间为0.5h。系统设计流量25L/S,系统工作压力0.45MPa。喷头选用ZSTG10/114型高速喷射器(黄铜材质)。
3 消防用水量及消防水池
4 关于消防设计中几点体会
4.1 消防水泵的采用及防超压措施
消防恒压切线泵具有变流稳压的特点,即在全流量范围内,压力变化不大,泵从零流量到所需最大流量范围内变化时,其压力变化在5%范围内,且小流量或零流量时不超压,从而避免了普通离心泵在消防现场中小流量时超压而大流量时供水不上的现象,大大提高了灭火效率及消防设备和消防人员的安全可靠性。消防水泵因突然停电或其它原因造成开阀状态下水泵突然停止运转时,会发生停泵水锤,因此在消防水泵出水管上安装缓闭式止回阀和泄压阀,以减轻停泵水锤导致的超压危害。
4.2 减压稳压消火栓的选用
本工程室内消火栓栓口的静水压力不大于1.00MPa,未采取分区给水系统。但地下一层至十层室内消火栓出水压力大于0.5MPa,故采用减压稳压消火栓。减压稳压消火栓其特有的自动减压稳压功能,在消防系统的设计和使用中能有效地控制消火栓出口压力及流量,且在消防系统的设计、安装中无需计算、调试,增强了系统运行的安全性、操作性。
4.3 消防水池
本工程计算消防储水池储水量540m3,《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版)规定,消防水池的总容量超过500m3时,应分成两个能独立使用的消防水池,考虑到市政供水较为可靠及室外消防水池分设的难度,消防水池贮水量按500m3确定。其余40m3火灾时由市政管网补给。该工程位于城市建设新区,设计初期周围同规模的建筑(均设有消防泵房及消防水池)已开工。为节约用地、节省投资,同一时间内只考虑1次火灾的高层建筑群,消防水池和消防水泵房均可共用。建设单位也努力争取与该区其它建筑的消防水池和消防水泵房合建共用,但因种种原因未能如愿。建议有关管理部门在项目建设区能对消防设施统一规划,以避免重复建设,节约造价。
5 结束语
高层建筑给排水设计不仅要满足规范规定,更要使系统安全可靠,设计者应站在业主的角度,遵循“预防为主,防消结合”的方针,针对高层建筑发生火灾的特点,采用可靠的消防系统,注重各系统细节的处理,尽可能做到安全适用、技术先进、经济合理。
参考文献
[1]高明远.建筑给水排水工程学[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.
1工程介绍
本工程为江苏某化纤集团办公大楼,总建筑面积为23178m2,占地面积为5467.70m2。该办公楼为高层办公楼,地下一层,地上为9层,建筑高度45.8m,为二类高层建筑,地下一层占地面积为2767.56m2,建筑面积为2767.56m2,其中人防面积为1450.26m2(战时6级人防常规物资库),一层占地面积为5467.70m2,二层建筑面积为3455.60m2,三层建筑面积为1712.53m2,标准层平面图建筑面积为1712.53m2。建筑平面像一个面向道路张开的双手,拥抱四面八方的来宾与访客。办公大楼位于用地北端的办公区,由城市道路引入主入口,进入厂区的景观大道,西侧就是办公楼,被周围的假山绿植包围,停车场地与绿化相结合,交通方便,景观优美,结合厂区入口、周围环境等因素综合考虑,给员工创造一个优美的工作、生活环境,让人置身其中有归属感、生活感、亲切感,最终达到提高员工的生活质量和工作效率,同时展现出生机勃勃的企业形象。
2建筑设计理念
集团办公大楼不仅代表着整个企业的形象,又是管理工作人员相互交流沟通的重要场地,因而设计师本着以“以人为本,尊重企业文化”为宗旨,以“节约土地,合理布局”为原则,充分结合厂方设想和建筑本身功能要求,来完成设计。办公大楼的立面设计立足于简洁、大气的出发点,在满足使用功能要求的前提下立面造型做到稳重而不失活泼,采用对称的立面造型手法,力求达到庄严典雅的艺术效果,同时与周围建筑在颜色、风格协调一致。
3功能配置及空间处理
办公楼总建筑面积为23178.47m2,占地面积为5467.70m2,综合科研办公楼为现浇钢筋混凝土框剪结构,属于二类高层,设计使用年限50年,耐火等级为二级,抗震设防烈度为8度,地下车库为Ⅱ类车库,人防等级为6级物资库,地下防水等级为一级,屋面防水等级Ⅱ级。建筑物共10层,地下一层,地上9层。地下一层其中人防面积为2827.20m2(战时6级人防常规物资库),主要布置有地下车库、设备用房、风机房、管理用房以及辅助用房等房间。建筑物内设置两部楼梯和两部电梯,同时设置一个汽车出入口和一个人员专用出入口,以满足消防疏散的要求。该建筑物一层主要布置有展览区、安全监控室、演示大厅、贵宾休息室、休息等候区、库房、办公以及辅助用房等房间。共设置了五部电梯和四部楼梯,以满足使用需求和消防疏散要求。其中,演示大厅单独设置主入口以及入口柱廊,以达到建筑造型和门廊灰空间过渡的目的;建筑物主入口设置在南向,大厅两侧对称布置室内绿化,与二层共享空间形成主题特色空间。二层主要布置有办公室、大小会议室、空调机房以及辅助用房等房间。三层主要布置有办公室、新风机房以及辅助用房等房间。整个平面通过两个正方形以倾斜45°角叠加在中间的正方形辅助空间内而形成。标准层主要布置有办公室、资料复印、新风机房以及辅助用房等房间。根据建筑总体布局把交通核放在建筑中部,功能用房在左、右两翼,采用交通面积相对集中的布置方式,为办公空间的布置提供了最大限度的灵活性,同时交通和辅助设施的集中布置,方便人员的使用,为维修和管理提供了便利条件。交通顺畅简单,建筑的示意在人的行进和位置变换中通过空间、表皮和光线的变换而体现出来,而非一个僵化生硬的静态存在。
4现代厂区办公楼建筑设计的发展方向
(1)趋于形式的多元化。随着工业化时代的迅猛发展,人们对厂区办公建筑的功能要求也在不断更新。面对使用主体的不确定性,办公空间的多元化和多样化就成为设计的主导因素,在满足通常的办公形式要求的同时,又须兼顾特定个体的办公需求,于是对于办公空间的动态把握就成为今后设计的要点。
(2)趋于结构人性化。由于现代厂区办公建筑使用结构和组织结构的变化,使衡量新时代厂区办公建筑的标准也发生了变化,我们可以采用生产效率的高低来衡量一个办公建筑是否合理。厂区办公建筑作为“信息的集散、加工与再创造的场所”,在以人为本理念的指导下,办公空间应以能否激发员工潜在灵感、发挥其最大价值为出发点。于是,优良的生理环境、心理环境和人文环境诉求成为高质量办公建筑的重要内容。通过对内部空间的协调及空间内部声、光、热、温、湿等方面的调控,竭力为办公人员营造一个舒适、健康、高效的人性化办公空间。
5结语
关键词:高层楼宇;消防系统;火灾自动报警系统:联动控制
中图分类号:TU976.1
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2010)07-0184-03
1 引言
随着我国建设事业的发展,高层建筑及建筑群体越来越多,从而促进了消防事业的快速发展。高层建筑的消防设计与安装施工是一项多专业配合的复杂工程项目,电气消防系统是其中重要的组成部分。由于消防电气系统的复杂性和重要性,因此,须严格依照规范,科学规范设计与施工,以实现系统自动化、智能化控制。
2 工程概况
湖南某现代办公大楼工程项目,地下1层为汽车库和设备用房,1~4层附楼为大厅及商业设施,5~22层为高档写字办公场楼,建筑总高度为95m,总建筑面积31350m,属于一类高层办公楼。现对其电气消防系统设计、安装调试作如下分析探讨。
3 火灾自动报警及消防联动控制系统设计
3.1 火灾自动报警及消防联动控制系统方案的确定
在设计火灾自动报警及消防联动控制系统时,首先是明确建筑物本身的建筑和功能特点,了解该建筑防火工程设计中其它专业的设施,对于电气专业的设计要求,然后根据有关规范对建筑物定性,确定系统的总体结构。
根据《高层民用建筑设计防火规范》和《火灾自动报警系统设计规》酚,该工程为一类高层建筑,是一级火灾自动报警保护对象。建筑的火灾自动报警及;自防联动控制系统采用集中报警系统。
该工程火灾自动报警及消防联动控制系统的基本功能为:控制中心对探测回路进行巡测,当某一探测区域内着火,该处的探测器采集到现场信号,并立即把信号发回控制中心的控制器,控制器将此信号进行判断,若确认着火,控制器则向火灾现场发出声光报警信号和火灾应急广播。另外很重要的是必须有效地通过联动控制器向需要联动的消防设备发出执行信号,并切断非消防电源,消灭初期火灾。
3.2 控制中心的组成、功能及特点
[关键词] 高层建筑 核心筒 中庭空间
1.“核”
高层建筑自出现以来已有100多年的历史,而随着经济的发展、技术的进步和人们观念的改变,高层建筑在当今时代,又迎来了新一轮的建设热潮。近一、二十年高层建筑的造型形式也不断翻新,高度纪录一再打破的同时,其空间模式也发生了很大的变化,致使高层建筑设计的理念也发生着重大的变革。
高层建筑与其它建筑之间的最大区别,就在于它有一个垂直交通和管道设备集中在一起的、在结构体系中又起着重要作用的“核”(Core)。而这个“核”也恰恰在形态构成上举足轻重,决定着高层建筑的空间构成模式。
2.“内核”空间构成模式
进入本世纪,随着高层建筑建设的发展、高度的增加和技术的进步,在高层建筑的设计过程中,逐渐演化出了中央核心筒式的“内核”空间构成模式,这是各专业共同探索优化设计的结果。在建筑处理上,为了争取尽量宽敞的使用空间,希望将电梯、楼梯、设备用房及卫生间、茶炉间等服务用房向平面的中央集中,使功能空间占据最佳的采光位置,力求视线良好、交通便捷。在结构方面,随着筒体结构概念的出现、高度的增加,也希望能有一个刚度更强的筒来承受剪力和抗扭,而这些恰好与建筑师的要求不谋而合。在建筑的中央部分,有意识地利用那些功能较为固定的服务用房的围护结构,形成中央核心筒,而筒体处于几何位置中心,还可以使建筑的质量重心、刚度中心和型体核心三心重合,更加有利于结构的受力和抗震。本世纪,随着高层建筑建设的发展、高度的增加和技术的进步,在高层建筑的设计过程中,逐渐演化出了中央核心筒式的“内核”空间构成模式[1]。
80年代以前,“内核”式的布局形式一直占据着主导地位。
3.“核”的分散和分离
第二次变革最先对核心筒提出革命性建议的是设备专业,他们认为随着建筑设备的日趋增多和越来越复杂,如果把设备用房和管道井从核心筒中分离出来,可能会更有利于管理和维修。对于结构专业来说,加强建筑周边的刚度也会有效地抵抗地震对高层建筑的破坏,所以如果将垂直交通和设备用房等分散地布置在周边,则无疑也会对结构抗震有利。而从建筑设计的角度来看,核的移动、垂直交通、服务性房间和管道井分散到建筑的周边,对于高层建筑的空间构成模式和立面造型上的变化也是极具革命性的。它不但适应了其它专业的需求,而且还有利于避难疏散,创造更大的使用空间和使高层建筑的底部获得解放。
这种空间构成模式所具有的灵活性和先进性,很快便被推崇技术表现的欧洲建筑师们所发现,并创造性地应用在他们的作品之中。罗杰斯( R. Rogers)设计的英国“伦敦劳埃德大厦”(Llogd′s of London,1986)、88 木街办公楼(88 Wood Street,London EC 2,1999)和福斯特(N. Foster)设计的“香港汇丰银行”(New Headguarters for the Hongkong Bank,1986)等等即是分散式核心筒的杰作,它们从内部的空间构成到外部立面,均与中央核心筒式的高层建筑大相经庭。
核的分散和分离还可以使楼梯间、卫生间等直接对外自然采光通风,既节约能源,又省去消防所需的加压送风设备,更符合低能耗,可循环的现代设计原则。因此,近几年强调生态、节能的高层建筑多采用这种布局方式。马来西亚建筑师杨经文设计的高层建筑,不但楼梯、卫生间等全部对外,而且电梯筒壁还被刻意用来遮挡日晒,可谓“分散外核空间构成模式的生态设计方式”。
4.中庭空间的出现
最早将中庭引进高层建筑的是美国建筑师波特曼(J.Portman)出于商业上的需要,他在70 年代前后设计建造的几座高层旅馆――旧金山的“海特摄政饭店”(Hyatt Regency Hotel ,1974)等建筑中都加入了一个十分华丽、气氛热烈的大中庭。这种中庭既起着统合空间流线的作用,又是人们休闲交往的场所,中庭中还设置喷泉叠水、种植各种植物,可创造出一种激动人心的欢快氛围。所以它一出现便深受人们的喜爱,并很快风靡全球。
80年代以后,中庭空间开始应用于高层办公建筑。受高层旅馆的影响,一些办公大楼为了追求气派和空间变化,便在入口处附设一个中庭,如芝加哥的“第一国家广场 3 号大厦”(Three First National Plaza,1981,SOM)、体斯敦的“共和银行中心大厦”(Nations Bank Center,1984,J. Burgee and P. Johnson)等等。而随着人们环境观念的增强,以及各国政府对由于在办公楼内长时间从事 VDT 操作,所引发的情绪紧张,视觉疲劳和心理上的孤独感等“办公室综合症”的关注,高层办公建筑内部空间的设计也越来越为人们所重视。提供自然化的休息空间和改善封闭的室内环境,成为高层办公楼设计必须解决的重要问题。于是,在高层办公建筑中插入一个或在不同区域插入数个封闭或开敞的中庭的设计手法开始出现。
5.景观空间
核心筒的分散和分离,中庭空间的介入,已使高层建筑的空间构成模式彻底发生了变化。新一代的高层建筑空间组织更为灵活多样,由于空间设计的侧重点已由追求经济效率向营造宽松舒适的生活环境转变,所以许多新建的高层建筑都以“景观空间”的概念,将共享空间与功能空间相结合,把核分散向四周,垂直交通采用玻璃电梯,直接采光,给人们以开敞明亮、将动线视觉化的空间感受。空间构成模式也由封闭的“积层式”,变为上下贯通的“动态流动空间”[2]。
为了解决人流集散和城市交通与建筑内部交通相衔接的问题,现在的高层建筑常常采用多个出入口和立体化组织交通流线的方法。通过首层、地下层和地上的架空廊道与不同层面的城市交通网络相连接,以达到通畅便捷和步行、车行的互不干扰,美国、加拿大、香港、日本等地的很多高层建筑的交通组织都是如此。
总之,优秀的高层建筑并不是排斥城市空间的明星建筑而是能一个创造人性的场所,又融入文脉的关系,不去破坏城市空间的和谐。优秀的高层建筑要考虑使用者的需要,以城市的公众利益为追求的目标。
我们必须在高层建筑和城市的发展中取得平衡,才能创造出更好的城市景观和适合人们生活的环境,才能沿着可持续发展的道理健康地发展下去。
参 考 文 献
张健喜欢别人询问他的工作地点,这样就可以字正腔圆地吐出四个字――“金茂大厦”。
然后,总能收获到几许羡慕、赞许的目光。他说:“最大的好处是:说四个字就行了,别人不会再问,‘在哪里?’”
生活在顶峰的代价
张健当初应聘时,正是办公地点促使他做了最后的决定。这座大楼给他带来了特有的自信和微笑,他习惯了下意识地脱口而出:“我在金茂”,他“舍不得身在顶峰的感觉”。
然而,生活在其中,感受到的并不全是舒畅。
每天下午4点前后,是他一天中最难熬的时候。矗立在金茂东北方的东方明珠电视塔,每天不断地闪动着七彩眩光,西南侧的另一座高楼震旦国际广场通身上下是金黄色的幕墙,恰好将东方明珠的眩光反射到张健的桌上。
“红色、绿的,不断地闪,拉上窗帘也没用。”
他坐在办公桌前,头昏脑胀。
他的同事李海洋坐在另一个角度,忍受着中银大楼的强光反射。这座外表银白色的大楼在风格上与香港中银大楼保持一致,在中段设计了一个坡面斜角。对于李海洋来说,这就是一面巨大的镜子。
身处在陆家嘴高层建筑群中,金茂大厦被东方明珠电视塔以及中银大厦、交银大厦、汇丰银行大厦等一系列高层商务写字楼包围着,它们几乎全是上海的知名高层建筑,以世纪大道为核心,构成了陆家嘴高层建筑群。因为聚集了众多金融业办公机构,被称为“一条竖起来的银行街”。
而流传更广的一个别称是――“东方曼哈顿”。
它带给上海人的自豪,已经无需多言。然而人们也越来越多地感受到了高楼集中所带来的问题。
作为“高层建筑综合症”之一,让张健和李海洋苦不堪言的光污染,首先引起了人们的警觉。
洗洗需一年
今天的上海,已经拥有4000栋以上的高层建筑,总体数量之多已称雄世界。
作为上海第一高楼,金茂大厦总用钢量7万6千吨,地下有1000多根钢管桩,地下连续墙厚达36米。在钢结构的基础上,一根复合巨型柱从地下3层一直支撑到87屡,桩顶标高是333.7米。
金茂的幕墙总面积是10.2万平方米,全部由进口的通体双层镀膜玻璃构成。据说两架擦窗机连续工作,也要用一年时间才能把所有的玻璃擦一遍,而且建筑外形凹凸起伏太大,檐部又挑出很多,有的地方达3m以上,擦玻璃相当困难。即使避开了台风季节和梅雨季节,还是有很多原因可能让擦洗工作被迫中断,比如大风、降雨等等。
金茂的建造投资差不多是2万元每平方米。如果摩天大楼的使用寿命以65年计,建造投资和管理投资之比大体为1:3至1:4。以金茂大厦每天的维护费为100万元人民币计算的话,65年寿命约需237亿元,差不多为建设费用的45倍左右。
开门就花100万
走进金茂,等电梯的平均时间不超过30秒,能够实现这样的标准,靠的是全楼上下多达了9台的电梯和自动扶梯。
曾有一位金茂集团的管理负责人表示:没有哪一个人能够对金茂14100个各类阀门了如指掌。
水电、消防、暖通等基础装备,在这座庞然大物里意味着超乎常人想象的繁复、巨量。
金茂大厦有着长达470公里的水管,各类电缆、电线的总敷设长度是1135公里,相当于从上海到北京的距离。
金茂大厦共有3.3万只消防喷淋头,7000只火灾探测器,它们是火灾发生时的第一道安全屏障。金茂大厦的供水总储量为2380立方米,各类水泵180台,其中非常重要的一部分,就是用于消防的增压泵。然而相对于金茂的高度,增压泵经过反复传递能够保证消防水压的高度依然有限,在地下3层、51层及91层,分别装置着储水箱,供日用及消防供水。其中位于高层楼面的两个水箱尤为重要,一旦发生火灾供电中断,重力作用下的水压将可能是高层区域惟一的扑救水源。
金茂大厦共有空气处理机136台,通风机234台,风机动力箱1653台。
金茂电话局的容量是2万门,单模光纤电缆信息点3516个,多模光纤电缆信息点9936个。
这座大楼的运行成本注定是惊人的。今天,“金茂开门一百万”的气势已经人所共知。
人造生物圈之困
和同事们一样,张健每天在办公室里一坐就是一天,如果没有特别的事情外出,就只有中间一个小时,下到一层去吃饭,一般情况也不会出楼。“到了下午四点多钟,屋里的空气质量就很差了。”
同济大学的龙惟定教授指出:“都市里大量兴建高层和超高层建筑,出现了全封闭的、完全靠空调和人工照明来维持室内环境而与自然界隔绝的人造生物圈。人类与自然界之间的和谐被打破了。”
“现代病”包括建筑病综合症(SBS)、大楼并发症(BRI)和多种化学物过敏症等等,其中最常见的是建筑病综合征,症状包括眼睛疲劳、头疼、胸闷气短、呼吸道疾病等。
龙惟定教授对上海几栋高层办公楼的相关调查显示:感觉到眼睛疲劳的人数在被测人数中所占比例,在有的建筑中达到了100%,情况最好的一座建筑,也有576%的人感到眼睛疲劳。在有的建筑中,90%的人感到头疼,50%的人胸闷气短,90%的人罹患了呼吸道疾病。
戴自祝是中国疾病控制防治中心的研究员,他说:“空调系统最大的问题是新风,其次是空调污染。”
国标GB18883规定:新风量应达到30立方米/人/小时。目前《公共场所卫生管理条例》正在修改,要把写字楼包括进去。在新的条例实施之前,只能遵循建设部颁布的暖通空调设计规范。
戴自祝介绍说:空调管道内容易滋生军团菌。前两年卫生部门的调查数据显示:有的大楼里,军团菌的存在面积是50%,甚至还有70%的纪录,它们特别容易生活在冷却水塔和冷凝水里。
换新风和清洁管道都需要额外的支出和耗能。在这个问题上,卫生部门能够处罚的额度是2万元,而有些大楼如果要彻底清洗一条管道,可能要20万元都不止。
越智能越耗能
不但如此,超高层智能化办公大楼还是一个巨大的能源消耗体。
大量办公设备的采用使得其夏季冷负荷为一般办公楼的1.3~1.4倍,而冬季热负荷却仅为一般办公楼的50%。冬季在高层办公楼的内区还需要开动制冷机供冷,过渡季节同时供冷供热。龙惟定教授指出:在美国,建筑能耗已经占到总能耗的40%。
作为上海的重要地标,蜘蛛人不断涌现是一个让金茂大厦略感头疼的问题。“一般都是夜里来,爬到四、五层以上的话,就很难办――我们喊话叫也叫不下来,上去抓又够不着。”金茂集团物业公司保安部门的人员有着这样的感慨。
为了防范炸弹之类的破坏性威胁,金茂大厦喂养了几条狼狗,每天的不同时
段,它们会被拉出去“巡逻”。
大风的压力
林贤光曾是建设部建筑智能化系统工程设计专家工作委员会首席专家,他对高层建筑建设管理的概括是:“在一般建筑中很普通甚至是不成问题的问题,到了超高层建筑中都成了特殊问题。”
张健和他的同事们,在起风的日子里,总能听到楼面外的钢管发出“咣咣”的巨响。
稍高一些的建筑物就开始承受侧向风力。随着建筑物的增高,侧向风力成倍地增加,自重和活荷载也随之加大。“100米上下的高楼,防震是主要的问题,超过了250米,抗风就成为首要问题。因为如此高的钢结构在风力作用下,有点像一根面条,长而细,容易摇摆。”建筑设计师路大宇说。
据林贤光教授介绍,“在正常的风压状态下,如果距地面10cm高处的风速为S米/秒,那么在90m的高空,风速可达到15米/秒,若高达300~400m,风力将更加强大。风速达到30米/秒以上时,摩天大楼产生的晃动将十分剧烈。纽约世贸中心在春季刮风时,通常摇晃偏离中心6-12英寸(15-30cm),在强飓风作用下,位移可达3英尺(1m),设计按最大风力下的最大偏离为4英尺(73m)。据报告的资料,芝加哥西尔斯大厦在大风情况下最大偏离中心可达6英尺(2m),据说他们装了陀螺平衡装置后可调到5英尺。上海金茂大厦的顶点位移按风洞试验可达0.9~1.2m。”
一个在普通房屋中不会出现的现象是:到了冬天,在气温较低的情况下(纽约世界中心的资料是气温低于零下6摄氏度),会由于低层和地下室的冷空气窜入电梯井,经烟囱效应形成强大气流,造成电梯关不上门。
竖起来的王国
此外,底层的一些气味很容易被带到高层,如厨房的气味、油烟味等,此时如在底层或地下室有电焊操作或燃气泄漏就可能将火源随气流带到高层,极端危险。
同时,由于电梯轿厢与井壁间的缝隙很小,在电梯移动时,气流的摩擦会产生啸叫。在金茂大厦,人们就会听到电梯发出“牛叫一样的声音”。据对于超高层建筑设计极有经验的美国SOM设计事务所说,这是个国际性难题,目前尚未找到很好的解决办法。
监视器是大厦里另一样无所不在的物件儿。由于楼层多、空间复杂,安全保卫自然也有其特殊性。浦西高层写字楼联谊大厦物业管理处的工作人员说:“除了厕所之外,大厦的每一个角落都在监视器的监测之下。如果楼里藏着一个人,只要他不是一直呆在厕所,一出来就会被监视器看到。”
而监视器的数量,是每一栋大厦的安全机密。