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序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇地域建筑论文范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
1.2经济因素:技术条件、经济状况、材料应用。经济基础决定上层建筑,不同的经济条件和生产力水平,是制约地域建筑的另一个因素。
1.3文化因素:文化习俗、生活模式、。传统的地域文化具有内向性和封闭性特征,每个地区都有独特的文化习俗、生活模式和,会形成不同的建筑文化。
2现代地域建筑的表达方法
现代地域建筑是指能体现当地的地域文化的现代建筑,它既不同于传统的地域建筑(现代地域建筑在尺度和功能上要符合现代建筑的特点),也不同于现代建筑(现代地域建筑在形象或内涵上要体现地域文化),它是地域建筑与现代建筑的有机结合,是传统地域建筑的现代表达。在现代地域建筑的设计中运用较多的表达手法有以下几种:
2.1象征象征是指将当地独特的地质、地貌、气候、文化等要素或是经过简单的提取、直接用于地域建筑的创作,或是经过一系列的提炼,找出最能代表当地特征的地域符号,用于地域建筑的创作。印度中央邦议会大厦(见图2)位于印度中央邦首府博帕尔,由印度著名建筑设计师西查尔斯•柯里亚所设计。在设计中,查尔斯•柯里亚选用了印度神话中的曼陀罗图形作为整个建筑的平面设计原型(见图3),将该图案象征性地运用于建筑的平面设计:完整的圆形轮廓在内部被分隔成九个单元,贵宾入口和公众入口的分别设置构成两个不同方向的轴线,每条轴线都由建筑和庭院构成空间序列,交通流线顺着庭院边缘布置,通过蜿蜒曲折的漫游路径,由内而外,由外而内,在复杂的建筑空间和使用者之间形成一种共鸣。在古代印度人的文化中,他们将曼陀罗图形看成是一种宇宙模式图,图形暗含着他们对整个世界的最基本、最原初的理解。人们在改造外部自然环境的过程中,会无意识地流露出这些文化意念,例如人们在规划城市、建设城堡或教堂的过程中就会将这些意念以物质形态的形式表现出来。方形或圆形的曼陀罗图形特征是将圆形或方形以方格的形式等分,每个小方格都代表一个神。在任何土地上的建造活动,包括城市和建筑,都要由工匠们根据用地大小选择不同的曼陀罗图形,并在此基础上加以建造。柯里亚认为以曼陀罗图形为基础进行设计,能够在现代建筑与传统建筑之间形成对话,这样的建筑才是有“根”的。
2.2变异变异是指对地域传统建筑的结构、空间关系和形态构成所包含的一般原则、原理,通过“变异”的方法应用于新建筑创造。在形象上可通过变形、错位、逆转和提炼具有显性表征性的符号等手法,达到“似是而非”的视觉效果,使我们创造的建筑不仅引发抽象想象,而且能引发出符合民众审美情趣和情感的形式来。拉萨火车站位于拉萨市西南的堆龙德庆县柳梧乡境内,由崔恺设计。设计师对传统建筑进行了手法上的抽象和提炼,藏族建筑的典型色彩藏红和白色构成了本案的基本色彩体系。入口正上方的木质钢芯构架,采用了藏区典型的层叠方式,与层层出挑的入口形成一个门楣,暗合藏区传统的门楣窗楣形式。木架由独特的束柱支撑,神圣而庄严。墙体的收分,厚重的砌筑,木构架的运用和连续的水平屋面,这些藏区特有的手法既延续了当地的传统文脉,又实现了地域建筑的现代化演进(见图4)。
2.3保留保留是指对基地原有的建筑进行完整保存并对其进行再利用的方法,新的建筑要和原有建筑和谐地联系在一起。河南安阳殷墟博物馆位于河南安阳市殷都区小屯村,由我国著名建筑大师崔恺主持设计。该博物馆紧邻洹河,是一个下沉式的博物馆,在地面上只能看到有一堵方形的青铜做成的墙,露出地面1m多高。博物馆酷似甲骨文的“洹”字,这是取殷墟依附洹河之意,象征洹水在孕育商文明中的重要作用(见图6)。整个设计力求尊重遗址本体和遗址周围环境,尽量淡化和隐藏建筑物主体,减少对遗址区的干扰。从平面上看,该方案的策略是将建筑主体沉入地下,屋面覆土,使建筑融于周围的环境地貌之中。建筑下沉庭院等处和有限的暴露在外的墙面采用了豆石骨料水刷石饰面及局部青铜饰面,质感沉稳,质朴宁静,与博物馆所要表达的历史主题相吻合。
2.4对地理与自然环境的适应地域建筑的本质是为了适应当地固有的地形地貌条件和自然气候条件中的不利因素而形成的建筑形式,因此如何通过建筑设计来适应地形和适应气候也是表达方法之一。重庆天地位于嘉滨路和嘉陵路之间,两条路之间的高差大约100m,地形起伏较大。整个项目在顺应地形起伏的基础上,形成由7个标高组成的主要建筑群落,包含吊脚楼建筑群、低地村落、高地村庄、商业主楼、精品酒店和文化剧场六大功能分区的现代山地商业街。由于项目高差较大,设计师在相邻高差交接的平坦地段设置景观节点和广场空间,同时使用梯道和坡道连接不同的标高地块,并充分利用堡坎和平台下部的空间,形成连通的室内公共空间。其中,位于最低标高的沿街吊脚楼建筑群建于条石基座上以模拟巴渝地区传统山地吊脚楼的形态。通过两个空中廊道连接的高地村庄位于第二、三、四级高差地块,并在交界处由建筑半围合形成小型广场节点,位于建筑内部的公共空间与嘉陵路的步行入口相连通。低地村落是一组带状分布的小型建筑群,以精品店为主。服务式酒店位于场地最高点,具有开阔的景观视线并强调私密性,形成变化丰富的山地院落式空间布局。商业主楼具有建筑交通体的功能,连通嘉陵路。整个项目随山体地形起伏,在总体形态上具有传统巴渝建筑风貌特色,同时具有强烈的现代感。
3现代地域建筑的设计手法
落实到具体的方法论上,现代地域建筑的设计手法也是有章可循的,以下是几种比较典型的设计手法。
3.1形式上的模仿与照搬将传统建筑的显著特征和重要构件,在现代建筑的设计中“形式化”重现。例如屋顶形式均采用标准的庆殿顶或歇山顶,并铺设琉璃瓦;斗栱样式保留古代建筑的曲线和细节;门窗、彩绘等装饰按照古法还原,并运用在与古建相同的位置上等等。洪崖洞风貌街区(图8)以最具巴渝特色的“吊脚楼”为主体,还原了老洪崖洞吊脚楼群的建筑景观,也是对其历史的延续。在外立面的设计中,设计师模仿巴渝传统建筑的建筑风格和空间形态,再现了重庆吊脚楼建筑的神韵。
3.2符号化运用将传统建筑的特征和构件等元素进行抽象化处理,打破其在原有古建上的使用限制,通过对原型的抽取、剥离、解构、拓扑等现代手法进行设计应用,使传统元素作为一种抽象造型在现代建筑上体现出来。吉隆坡双子塔(图9)位于马来西亚吉隆坡市区内,由美国建筑设计师西萨•佩里(CesarPelli)所设计,整栋大楼的建筑风格极富现代感,表面使用了大量的现代建筑材料,如不锈钢、玻璃等材质,并辅以伊斯兰艺术风格的造型,运用了传统伊斯兰教建筑常见的几何图形,如八角形和圆形,反映出马来西亚的伊斯兰文化传统。在伊斯兰的传统图案艺术中,无论是阿拉伯书法艺术渐变为纹饰还是几何状或植物状图案,都具有象征意义,这是伊斯兰美学的极致。阿拉伯装饰艺术中的几何纹饰由基本的几何形状如三角形、四角形、五角形、六角形、八角形衍生,其中各种八角形造型应用最为广泛,因为它蕴涵着宇宙观念,就如同中国的八卦含义。在设计前期,设计师充分研究了马来西亚当地的传统文化和传统伊斯兰建筑,最终选取了在当地伊斯兰建筑中出现最多、最具有代表性的八角形图案和圆形图案作为建筑平面的设计原型,设计师将这两种形状进行融合创作,衍生出了塔楼的平面形状,并在此基础上根据实际的功能需求做了一些调整和完善,完成了最终的建筑平面。
3.3再现传统建筑的意境对传统建筑进行主动的意象审美,理解并提炼出相应的抽象元素,如空间形态、建筑布局形式等,再应用于现代建筑的设计建造。苏州博物馆新馆选址位于历史保护街区范围,紧靠世界文化遗产拙政园和全国重点文物保护单位忠王府,由著名的建筑设计大师贝聿铭先生主持设计。由于该地所处地理位置的特殊性,该地块被贝聿铭先生称为“圣地”,他是这样阐述自己的设计思想的:“在这一地块上设计博物馆是人生最重要的挑战,在这里设计博物馆很难很难,既要有传统的东西,但又一定要有创新,传统的东西就是要运用传统的元素,让人感到很协调、很舒服;创新的东西就是要运用新的理念、新的方法,让人感到很好看,有吸引力,因为时代是在发展的。”在新馆的设计中,贝律铭先生将主庭园作为这组建筑群的灵魂,通过简约、朴素的设计手法还原了江南园林的空间特征。主庭园在东、南、西三个面由新馆建筑围合,处于整组建筑的中心,仅在北面与拙政园一墙之隔。庭院设计采用了极简的设计手法,仅用少量的元素反映出传统园林的精神,并巧妙处理了与拙政园的关系。设计以水面为主,水景始于北墙西北角,仿佛由拙政园引水而来,一座折线形石板桥紧贴水面,横跨东西两岸。庭院中最重要的景观是以拙政园的白墙为背景放置的一组片石假山,这种匠心独运“以壁为纸,以石为绘”的山水景观,凸显了清晰的山林轮廓和山水剪影效果,成为博物馆中央大厅动态的主景观(图11)。从馆内各个角度望去可以欣赏到庭园不同的风景。
建筑艺术设计学院的生态与文化教研室虽然成立才4年多,但在以往的本科专业教学中就有不少课程涉及到生态与文化的研究内容。在国际上,对于生态设计、可持续设计、地域胜文化与设计等的研究与实践己经开展一段时间了,它们是人类未来必须认真面对的一个重要议题,也是对环境的一种负责;而在国内,这些研究方向已经在设计领域中得到开展研究和实践,最受瞩目是2010年上海世博会的多个展馆设计,它们都力求实践和表达生态设计、可持续设计、低碳设计。这些理想目标更是受到我国政府的崖纷见,在国家及多个省市的发展敖咙中明确提出建i}T}碳社会和低碳经济、和谐社会的目标,党的十会议更提出建设生态文明的目标,在政策方面给以指导和支持。国内的高等院校也纷纷成立相关的研究机构、组织相关的论坛和教学。清华大学成立艺术与科学研究中心“可持续设训研究所”,并与芬兰阿尔托大学艺术与设计学院共同举力、“全球化背景下可持续艺术设计战略”论坛,产生重要的影响;广州美术学院的多个设计学科开设低碳设计研究项目。很多国内外的设计大赛,也设置与低碳、司特续及环保设计有关的主题。其中,2012年“为中国而设计一一第五届全国环境艺术设计大展”中设置“环保低碳室内设计专题”,获奖作品得到专家学者的肯定;2012年博朗国际工业设计大赛增设“可持续发展奖(SustainabilityAwards)”,获奖作品得到国际评委的认可。
2.教学与研究方向
在整合建筑艺术设计学院的科研力量基础上,生态与文化教研室着重开展以下方向的研究和教学活动:
(1)基于岭南地域的设计研究
根植于岭南,围绕地域的自然因素(气候、地理)、文化因素(广府文化)和经济因素进行研究,并在设计中得到本质的体现。当下的国际化影响非常迅速,国家的城市化建设也出现趋同的景象,这使得地域性的研究和设计成为紧迫的和重要的课题。生态与文化教研室积极开展基于岭南地域主义的设计研究,在课程及毕业设计中开展相关的课题。例如开展岭南古建筑的研究、广府文化与设计的研究等。低技术的可持续设计研究。詹姆斯沃尔本克(在其低技术宣言中宣称:“低技术是群众的技术。”低技术的可持续设计研究,将适合地域的技术、便于人们掌握的技术在设计中进行适当的运用,并体现当下的设计观念。我们在幵展低碳住宅空间设计的教学研究,考察岭南著名的低碳建筑,考察万科住宅产业化研究基地,逐步积累适合岭南地域的低碳住宅设计方法中,也得到宝贵的教学研究资料(图。风景园林设计教学开展地域性风景园林的教学研究,使之适应地域的气候、地理规律和人们的生活追求。注重地域文化的综合表达,利用地域景观元素营造空间;注重景观的实际功能运用研究,避免只注重形式和视觉审美的景观设计。在教学中,广东绿道景观的功能与美学评价体系研究就是一个突出的地域风景园林教学与科研,它也是广东省自然科学基金课题将科研与教学结合,实现科教融合已经三年多,取得丰厚的成果(图。城中村的研究城市的发展过于追求“新”,城市中的村落也受到破坏、拆迁和改造。我们的目标是研究广州以及珠三角的城中村,提出更温和的改造方式’用艺术介入的策略引发人们对城中村的保护和改造思考。综合来看,这些都是基于地域性所进行的设计价值研究,也是生态与文化教研室本科毕业设计和论文研究的主要方向。以下部分就是年教研室开展毕业设计与论文教学的过程记录,也是具有地域特征和价值的研究。例如对广州石牌村的研究,对广州隔山村的工作坊教学,对小洲村的工作坊教学等,都是城中村教学研究成果的积累。
(2)组织田野调查并归纳整理结果
毕业设计教学,强调设计的过程:田野调查、设计推理、概念生产和综合表达。在本选题中,由于模范村历史已经约有60-100年之久,且时间跨度较大,建筑的图纸和其它详细资料已经不能找到,于是,团队开展详细的田野调查,获得宝贵的第一手现场资料。田野调查从以下方面进行:第一,场地和建筑的测量。组织团队进行场地和建筑的详细测量,获得具体的尺寸和构造细节资料。第二,拍摄大量的照片和视频,建立图像的对比分析资料。第三,采用定量访问、调查问卷的方式,获得人们对模范村的整体看法。在这些基础上,进行归纳整理,得到以下的认识:首先,建筑虽然是砖混结构,14栋旧建筑均为山形屋顶的两层小楼房,除了较大的524号(马应彪屋)面积为355平米,523号面积为293平米,其他面积均在250cry以下;但在居住过程中已经有一些加建、改建、修缮和破坏。对于建筑的再利用,应该是持慎重态度。其次,模范村的景观资源非常丰富且宝贵,常见的植物有32种。这些植物资源应该作为重点保护的对象,它们形成独特的微气候、具有魅力的光影效果和封闭的内环境(图4)。再次,基地位于学校教工居住区与教学区的中间,东西方向是从高至低的走向,高差约有10多米。
(3)提出设计改造的整体策略
针对基地问题以及整体认识,提出设计改造的整体策略:原则是保护场地的肌理、建筑文化以及景观资源,进行保护式的改造发展;目的是建立学校面向社会的一个交流窗口,象牙塔式学术研究与社会公众建立一种良比的沟通;功能是院系研究所、对外交流与研讨中心、模范村历史博物馆与展览厅、图书馆、商业服务中心、公共沟通平台等。基于以上的研究,学生们从不同的角度切入设计改造:微公共空间的塑造—在校园中塑造微小尺度的公共空间,并具有场所的精神;游园—吮置换功能并形成新的导线,加建连接廊道,创造一种难忘的游园体验;下凹景观一一基于保护的角度,将行走路线下凹,避免影响建筑及基地特质;静谧公共空间的营造一一研究原有建筑的构造秩序,结合室内功能与室外景观资源,营造一个静谧的交流空间。
(4)表达方式
强调清晰、有效的传达手段和方式,包括专业的概念陈述部分、调研部分、图纸部分、模型部分。概念陈述部分主要是解释对场地的判断和设计改造的观点;调研部分主要是田野调查的资料、数据整理和得到的结论;图纸部分是平面图、立面图、剖面图、效果图、图表和相关的示意图;模型部分包括四个尺度的模型表达,分别是区域尺度的模型一说明所在区域的位置和整体关系,场地尺度的模型一说明场地的现状,设计方案的模型一说明设计的整体概念和重点,细节尺度的模型一说明重要的构造或具体设计手法(图。在有可能情况下,鼓励学生利用动画或其它能众参与的方式表达设计,众成为一个主动的参与者。毕业设计成果参加年中国环艺学年奖,得到专家的认可,获得不俗的成绩。其中,何苑诗同学的方案“游园——中山大学模范村整体设计改造策略”获得本次环艺学年奖的景观设计类的金奖一中山大学模范村整体设计改造”获得本次环艺学年奖景观类的银奖。
二、毕业设计教学
一中山大学(南校区)模范村的整体设计改造选题中山大学被称为中国最美的大学之一,其南校区又叫康乐园,其中有栋红砖楼和亭子,均建于年至年之间。模范村正是处在这样的环境之下。模范村建筑群建于年间,共落成栋村屋,现余栋,它们代表了教师住宅的小洋楼模式,即“屋有两层,上为宿所及露台,下则课堂、膳室、浴房、厨所、储藏室皆具。屋外留地数弓,花圃菜畦,随意开辟”但随着时代的发展,模范村已经没有人居住或办公,现在处于荒废的状态。学校也面临着一些困难:模范村应该怎么保护,模范村要采用什么样的开发模式,模范村是否可以成为学校与社会连接沟通的重要窗口?这些难题,正是生态与文化教研室的毕业设计与论文思考的重点所在。
营造良好微气候环境的生态剖面设计
中图分类号:TU198文献标识码: A
一、建筑文化地域特色的形成和发展
建筑最初是为满足人类生存的基本需要而产生的,与人类的居住密切相关,一直贯穿在人类历史之中,与人类文化有着纵横交错的关系。因为建筑在时间上的可延续性和空间上的可留存性,我们可以通过它得知不同时期和不同地域的民族和国家在漫长历史进程中丰富多样的文化遗迹,借以了解人们如何看待事物,遵守什么样的规则,如何构成自己的日常生活,以及如何通过创造力的发扬推动整个社会不停向前。作为人类劳动的最主要的创造物之一的建筑,可以说是构成人类文化的一个重要部分。
“文化”两个字,从广义来说,是指人类在社会实践过程中所创造的物质财富和精神财富的总和。它是由文化自身的多元性、变迁性、历史性及地域性等因素所决定的。而“建筑”,无论古今中外,在文化本质上都是人类所创作的物质文明和精神文明展现于大地的一种空间文化形态。它以其独特的“词汇”,表达着一定的人生观、宇宙观、审美心理和审美感受。它既是时代特征的综合反应,也是民族文化的集中体现。人们或许不记得现任的法国总统,但不会不知道巴黎的凯旋门、卢浮宫;人们或许不清楚澳大利亚的首都是哪座城市,但不会不知道矗立在杰克逊海湾的悉尼歌剧院。因为它们在展示美的同时,还担当着承载历史的重任。
建筑文化的价值,就是建筑的社会文明价值,是建筑的格调和责任,是一个社会总的生活模式、生活水平和生活情趣的写照。
二、地域建筑文化的传承与创新
什么是地域文化呢?经多数专家学者认同,”地域文化专指中华大地特定区域源远流长、独具特色,传承至今仍发挥作用的文化传统;是在一定的地域范围内长期形成的历史遗存、文化形态、社会习俗、生产生活方式等。从哲学角度而言,大同小异中的同与异是一对共性与个性的辩证关系,同寓于异之中,异又受同的制约。每一事物都既有共性又有个性,大同决定事物的基本性质,小异揭示事物之间的特色、差异性。建筑的地域性,除了文化、性格条件外,不同的自然条件,包括气候、地形、地貌、材料也是形成地方特性的主要因素,这是有别于其他地方建筑的一项重要内容。
所谓“地域性”,是指在设计中运用地方形式和地方材料创造与当地的人文历史、自然环境、技术经济条件等相适应的特色建筑[1].地域建筑代表一定范围内建筑的形态与特色,是建筑的一个基本属性,如大众所说的“东方建筑”、“西方建筑”,或是我国的“京派”、“海派”等.它的存在与发展,使建筑领域形成丰富多彩、各具特色的新局面.可在一段时间内,地域与民族文化日渐弱化,被人们所冷落和遗忘,特别在20世纪末,随全球化、一体化的出现,以及在世界文化趋同的影响下,地域文化正在漫漫消蚀.也正因此,激发了许多学者对地域文化的研究与探索,并认同地域民族文化是世界文化共性中的个性,没有地域民族文化,就不存在世界文化.从而,地域文化与民族文化重新得到人们的重视与尊重,地域建筑也重新被人们认可和提倡.
我们应该明白不论历史文化还是建筑文化,它们的久远都是衡量历史珍贵性的重要标志。我们在这个有着辉煌文明史的国家中,如何继承和发扬传统建筑文化的精华、创造出具有中国特色的现代建筑,是我们应该共同努力、奋斗的目标。
随着建筑师的努力,中国现在已形成了几种不同的建筑文化倾向,有(1)对原有文化的维护,表现为对原有文化的理解和尊重,但是我们应该明白对文化结构的维护并不等于我们不再创造新的东西了;(2)对原有文化结构的延续;(3)文化结构的上的嫁接,对原有文化结构加以优化或其他异化;(4)古朴文化的新概念。一个古老文化与现代文化的相互呼应,这也就是一个文化真正的情怀。继承、汲取与发展三者不可偏废其一,对待过去建筑文化不适应的部分,我们应该果断地抛弃不打折扣、不受其约束。
三、建筑设计与地域文化的有机融合
中国建筑在急功近利的大拆大建中一步步走向现代化和国际化,同时对发展方式的反思和环境恶化的代价,对优秀传统建筑和地域建筑的保护意识日益提高,尤其是当代地域建筑研究和创作活动的逐步深入,如何处理好全球化与地域建筑文化的关系成为中国建筑“民族性”与“现代性”问题的发展与继续。
任何时代、任何形式的建筑风格均受到与之同时代的社会主导文化的深刻影响 ;正如没有人文主义的社会文化氛围 ,就不会有文艺复兴建筑的产生 ,没有儒家文化的影响 ,就不会产生讲求礼制、等级的中国传统建筑。同样是以院落为中心组织的住宅空间 ,古罗马的中庭住宅强调的是以露天的中庭为中心 ,由两条相互垂直的轴线组织的空间序列 ,这是受到罗马人以自我为中心的世界图式的影响 ;而中国的合院住宅反映的是以家庭为核心的伦理道德观念和社会宗法秩序。可以说 ,一个时代的建筑 ,总是伴随着社会文化的变化而发展 ;而同时 ,建筑创作的兴旺与否也反过来反映了社会文化的生命力。地域建筑的保护、更新和发展以及地域特色的再创造 ,必须从地域文化背景中去发掘、研究。
文化是根,这就要求在建筑设计中要有意识地从文化入手,寻求建筑设计与地域文化的有机融合。建筑与环境的和谐、建筑对西方文化的合理借鉴、建筑和本土文化的融合已经成为设计创作中必须重视的三个理念。建筑设计应注重文化的地域性,同时,关注建筑的地域要素,注重与自然环境的协调和交流;注重民族、民间特色。为此,建筑设计师在建筑设计的过程中,应从如下方面做起:
1、在建筑设计时要充分考虑当地环境和当地材料等硬件性物质文化对建设设计的影响与要求。为此,建筑设计师在进行建筑设计时,要尊重当地的地理特征和生态环境,充分考虑与环境相融合,使建筑成为环境的一分子,找寻天人合一的惬意。同时,还要灵活地运用当地的地方性材料,使得所设计出来的建筑风格一方面能本质节俭节约的原则,就地取材,另一方面也能够充分体现出地方特色来,使得地域文化在建筑设计中得以充分释放与发扬。
2、文化的传承和发展都在原有文化基础上进行,如果离开传统、断绝血脉,就会迷失方向、丧失根本。在吸收传统文化精华的基础上,不断增强原创能力,努力创作有地域特色和中国文化精髓的现代建筑师当代建筑师的历史任务。在建筑设计时将当地的人文、风俗、生活习惯、地域特色等软文化要求,与建筑设计进行有机融合。
1.1人为因素所致
主要是指人员有意或者无意的一些危险行为引发的火灾,如部分人员在地下商场吸烟用火、违反携带易燃易爆物品安全乘车规定等。
1.2电气故障所致
地下建筑空间工程电力、电气设备和电缆较多,安装的电缆和电气设备因潮湿、鼠害、老化、过载、维修使用不当,很容易造成电气线路的短路、过负荷、漏电。
2地下建筑空间火灾的解决对策
做好日常地下建筑空间消防知识的普及,具备并做好迅速有效应急处置的各种措施及防控,尽可能地减少地下建筑空间火灾的发生,还需要做到以下三点:
2.1地下建筑空间人员密集、流量大,发生火灾时人员应急疏散和排烟散热是关键
2.1.1全面强化地下建筑空间内工作人员心理拓展及逃生疏散的演练,普及人员的逃生常识,维护并确保应急通道畅通,运用热成像仪、烟雾视像仪等设备与各种救应方法手段措施,确保并有效组织被困人员能够紧张有序地撤离。
2.1.2排烟散热是地下建筑空间火灾处置关键:
(1)要充分利用排烟管道口及通风口排烟,实施对火灾发生时所产生并集聚的大量有毒气体和浓烟的快速扩散,防止火灾周边温度骤升;
(2)进行机械排烟的同时,可集中使用喷雾水枪进行稀释排烟排热作业。排烟时,应注意正确选择时机及方法、部位,以防止因排烟改变火势蔓延的方向和扩展速度,对灭火救援工作造成新的困难。
2.2地下建筑空间火灾具有特殊性
2.2.1要对地下建筑空间建筑内的结构与功能、布局与运行使用情况、消防设施(包括气体灭火间、排烟设施)、可用水源及其安全疏散通道、安全出口的位置、方向及数量,升降电梯运行等进行情况熟悉与掌握。
2.2.2针对地下建筑空间的使用、高峰客流、运营管理等情况,制定出实施操作性强的灭火救援预案,做到“多预案”。
2.2.3开展对地下建筑空间的快速开通救生通道、防控与救援等作业的实战演练,并结合制定的预案,在地下建筑空间以及区间隧道、上盖建筑开展针对性的火灾业务演练。
2.3地下建筑空间火灾不可能时时发生
对于地下建筑空间火灾的扑救的经验教训也很难在实践中得到积累和提升,总结国内外地下建筑空间火灾事故案例,加强对过去国内外发生的大量的地下建筑空间火灾案例中的方法研究,重新学习,重新展评,提升应对地下建筑空间火灾的能力和素质。
3应当注意的事项
(一)新建过程中高能耗、高排放现象突出
相对于发达国家而言,我国低碳建筑起步较晚,能源浪费严重,主要表现在:建设过程能耗高,大量建筑存在因结构不合理、材料使用失当而引发的高耗能、高排放问题。有关数据表明,与发达国家相比,我国建筑钢材消耗高出10%至25%,每拌和1立方米混凝土要多消耗水泥80公斤。而钢材和水泥都居我国耗煤产业的三大行业之中。我国正处于工业化中期,经济社会发展对能源的依赖度极高。在现有的能源结构下,我国经济的高速增长过度依赖煤炭,现有的重化工业的发展也过度依赖煤炭。在国内主要耗煤产业中,火电、钢铁和水泥是三大行业,2008年这三大行业耗煤合计占比达到79%。其中,火电、钢铁和水泥分别占煤炭消费量的50%、17%和12%,见图1。煤炭作为高排碳能源,决定了建筑的建设过程具有高能耗、高排碳的特征。
(二)存量建筑高能耗、高排放现象突出
1.建筑材料和建筑结构。在我国430多亿平方米的建筑中,有95%都属于高能耗建筑,单位建筑能耗是同纬度西欧和北美国家的2~3倍。而且,我国每年新增建筑也仅有15%~20%执行了建筑节能设计标准。除此之外,我国建筑内的卫生洁具耗水量也高出发达国家的30%以上,污水回用率仅为发达国家的25%。对于建筑材料,我国目前主要采用的是水泥混凝土,这种材料不易保温、防热,属高碳建筑材料。另外,当下流行的不通风的房型、导热系数极大的落地窗、外飘窗等都不利于温室气体的减量排放。
2.能源供应。目前,我国建筑的能源供应仍是以传统能源为主,风能、太阳能等新能源①没有得到充分利用。例如,目前我国采用风能的建筑微乎其微,对于太阳能的利用,也只是装上太阳能热水器而已,尚没有利用太阳能做饭或是照明。造成这种现象的原因主要是我国能源利用技术水平偏低,难以研制出能充分、合理利用新能源的建筑材料。此外,由于我国的人口众多造成的高层建筑模式,也给新能源的充分利用带来一定难度。
(三)小结
近年来,虽然政府、房地产商和公众等社会各界都开始了实行低碳建筑的行动,低碳建筑也受到越来越多的关注,但是,我国低碳经济的发展与发达国家相比还有很大差距,低碳建筑的发展也远不成熟,其中新建过程的高能耗、高排放及存量建筑的高能耗、高排放仍然是我国建筑界高碳排放的主要因素。同时,由于国家政策滞后及机制不健全、低碳建材的缺乏、低碳建筑的概念尚未完全普及等,也严重阻碍了低碳建筑的发展,我国的低碳建筑与大规模推广和应用还有一定的距离。
低碳建筑推行过程中遇到的困难
(一)机制问题
首先,尚没有制定一个低碳建筑的标准,对于到底碳排量多少才是低碳建筑,目前没有具体的数值,也没有评价标准。其次,缺乏有效的鼓励政策和监管机制。对于开发商而言,低碳建筑由于成本造价相对较高、利润空间有限,加之市场竞争激烈、公众认知度低,因而在没有政府政策扶持下不敢贸然建造低碳建筑。其次,对于消费者而言,由于低碳建筑的附加成本往往会转化为用户的负担,当相关税收优惠不足以抵消购房成本的增加额时,低碳建筑就只能成为高档住宅的尝试,而难以广泛赢得市场。
(二)技术问题
低碳建筑技术主要包括生产低碳材料、设计低碳建筑结构、建造低碳建筑以及监管低碳建筑的技术。我国整体科技水平较落后,技术研发能力有限。首先,对于新能源的开发利用力度远远不够,造成我国的经济发展仍然依靠传统的高碳资源。比如,低碳建筑材料可以起到防水、保温的作用,更有甚者可以充分利用太阳能和风能等。然而,我国只能生产具有防水、保温作用的材料,而没有生产兼有充分利用太阳能和风能材料的技术。其次,建筑设计单位没有创新主动性,没能设计出具有节能且充分利用绿色能源的建筑结构,对于已设计好的低碳建筑,也由于技术等制约,建造施工的可行性较差。
(三)资金问题
1.新建低碳建筑。低碳技术的研究创新,无论是从国外引进低碳技术还是我国政府、企业或者相关研究机构进行自主研发,都需要耗费大量的资金。目前,国内低碳技术的研究尚处于起步阶段,需要大量的研发成本。同时,在推行低碳建筑过程中,采用新型的低碳材料、运用新型低碳技术及采取环保节能措施等同样会使建造成本增加,而低碳建筑是否经济合理,能否提高居住的舒适度等诸多问题最终到企业或民间资金不愿投入到低碳建筑领域,从而制约了低碳技术在我国的推广和低碳建筑的发展。
2.现存建筑的改造。目前,我国对民用建筑节能在补贴、金融、税收等方面的激励措施非常有限,民用建筑节能改造工作推进起来难度较大。同时,我国还未成功搭建起与低碳建筑项目相关的融资平台,包括从政府层面建立风险补偿机制、政府对部分低碳建筑项目融资提供信用担保等。这使得现有存量建筑低碳节能改造资金的来源不稳定,只能依赖地方财政。而在我国财政中央集权的背景下,地方政府的存量建筑改造资金压力很大。
(四)民众的认知度问题
民众是低碳建筑的主要销售对象。由于消费者对于低碳建筑的了解甚少和民众认知度的不足,导致民众对于低碳建筑抱有一种怀疑和观望的态度,部分有购房需求的民众对此并不买账,认为只是开发商的噱头,部分民众摇摆不定,想看看别人入住后的情况再确定是否购买。因此,加快推广低碳建筑、提高民众认知度迫在眉睫。
发展低碳建筑的建议
目前,我国低碳建筑仍处于初级阶段。根据我国的经济、社会条件,要实现低碳建筑节能减排目标,需要从多方面加以努力。
(一)政府方面
应进一步完善低碳建筑节能的法律法规,做到有法可依、有法必依,只有达到相应的低碳建筑标准才允许建设。同时,应借鉴国外先进经验,政府对设计、建设、使用低碳建筑的给予鼓励和适当的经济补贴,对继续使用高碳建筑的给予一定的处罚。这种处罚可以通过提高能源价格的方式,也可以通过行政罚款来施行。同时,建立健全相应的政策与机制,充分发挥三套机制和三套政策的作用,即政府、企业、社会公众三大主体间通过建立合作伙伴关系形成政府—行政体制、企业—市场机制、社会公众—社会机制,通过政府行政机制自上而下的努力、市场机制发挥营利性组织横向的努力和社会机制促进非政府组织的努力,促进低碳建筑的推广应用。
(二)开发商方面
1.在建筑设计理念上树立低碳意识。在设计图纸和设计方案、屋顶、外立面、楼内的照明、供暖甚至楼外的绿地上都尽量考虑到低碳,必须达到我国工程建筑环保标准,并充分利用自然资源实现低碳建筑。比如,在条件允许的情况下,可在大楼之间建立风力发电设备,冬季采暖和夏季制冷全部通过地源热泵实现,并充分利用太阳能,通过科学设置绿化率以防止热岛效应。同时,需注重广泛利用新型节能材料建造低碳建筑,特别是使用一些性能较好的隔热材料以及气密性好、隔热好的门窗,对建筑节能会起到相当好的作用。
2.在施工中遵循“就近低碳,增加可再生能源的利用,合理利用建筑通风,采用高效建筑设备”等原则。就近选择材料,可减少材料的运输距离,从而减少运输过程消耗燃料而形成的碳排量。建筑在使用过程中应尽量利用太阳能、风能、地热能、生物质能等可再生能源,设计中水回用系统,达到间接减排的目的。
3.在经营理念上形成低碳思维。随着低碳经济的发展,低碳建筑将成为中国建筑业发展的必然趋势。开发商要想在低碳浪潮中有立足之地,就必须用低碳思维重新考虑企业的生存和竞争力问题,包括怎么应对未来更加严厉的环保和碳排放的政策法规要求,怎么应对未来产业内部低碳的标准,怎样应对未来消费者对低碳住宅和服务的购买倾向。一旦开发商形成了低碳思维,那么其他各利益相关者将都会考虑低碳,则低碳建筑的时代就会马上到来。
(三)民众方面
(2)建筑面积大:通常,这类建筑是为了满足社会发展的需要,总体建筑面积都非常的大。一般单层面积为上万平方米,总建筑面积为几十万平方米以上。
(3)可燃货物集中,种类复杂。大型商业建筑都是各种商品交易的场所,特别是一些经营批发的大型商业建筑,商品数量和种类都很多,情况复杂。
(4)大型商场的构架不利于消防疏散和逃生。货架林立,导致容易迷路和疏散路长显著增长;商场严格规定的进出线路也给疏散和逃生带来不便。
2火灾对地下建筑的危害表现
相比地面而言,地下建筑工程火灾的危害性主要体现在以下五个方面:
(1)烟量巨大。地下建筑工程由于没有设置窗户,也没有良好的通风条件,因此火灾产生后,建筑物中的烟就无法扩散出去。再加上有些建筑物质材料在燃烧后还会产生有毒气体,这对正在施工的人员以及救火人员的生命安全造成了严重威胁,也给国家医疗带了负担。
(2)泄爆能力差。地下建筑工程的施工环境是一个相对封闭的环境,如果爆炸事故发生,这样的环境就不能及时泄爆,反而加强了爆炸的威力,进而就会导致火灾的危害更大。
(3)产生的温度高。地下建筑产生火灾后,热量散发速度慢,这样地下空间的温度就会加速升高。经研究,地面上的建筑物的轰然现象要远远低于地下建筑物,而且有的有毒气体的排放困难,产生化学反应也会导致地下建筑空间的温度急速上升。
(4)人员的疏散困难。由于地下建筑封闭性的特点,照明也是完全依靠人工,因此,如果火灾产生,那么地下人工照明的电路就容易被烧毁,导致地下空间的黑暗,这给救火人员对人员的施救和疏散工作带来了极大的困难,也加大了火灾造成的损失。
(5)营救困难。开展地下建筑火灾的扑救工作时有很多难题,例如火灾的具体情况难以探测、通讯中断等,这些因素给整个地下火灾的扑救工作造成了巨大阻力。因此,加强对地下建筑工程火灾的特点的研究,对于建筑人员和救火工作人员了解其原理有重要意义。
3地下建筑设计中防火设计的重要性及其设计的要求
随着城市化的迅速发展,建筑业也面临着激烈的市场竞争,要求建筑物有更高的质量。城市建设中地下建筑工程是建筑企业的首要选择,然而,火灾对地下建筑工程却时刻存在着安全威胁。总而言之,地下建筑设计中的防火设计问题是地下工程的主要制约因素,具有关键性作用。因此在地下室防火设计过程中我们要注意下列具体要求
3.1耐火等级、室内装修和建筑结构设计要求
(1)地下建筑的耐火等级要达到一级,越高越好,地面去地下的出入口处也应该在二级或以上。这是因为地下建筑封闭性的特点,如果耐火等级低于一级的话地下建筑就承载不了火灾带来的压力。
(2)装修时应注意的是,对于逃生通道、安全通道、楼梯扶手、放烟楼梯间以及墙面都不能使用易燃材料。要根据以往地下火灾的经验,在地下建筑的人多的场所,更要避免使用塑料制品等用作装修的材料,也尽量不要使用塑料壁纸,因为这些塑料制品在燃烧时会产生大量烟雾以及有害物质。
3.2通风、空调防火的设计要求
(1)通风、空调防火应该进行分区设计,风管应采用金属材料,对于一些特殊部位的实际情况,可以使用燃烧困难的材料。
(2)地下建筑设备和风管等的保温材料、过滤材料及其粘结剂等也要使用非燃烧材料,没有条件的也应尽量使用燃烧困难的材料制作。
3.3电气防火的设计要求
(1)消防电源的设计地下建筑的每一项工作都离不开电,尤其是消防方面。地下建筑的消防水泵、防烟及排烟设备、火灾自动报警器、安全通道的指示标志、电动防火门等都需要电。因此,地下建筑必须保证充足的电量供应。如采用蓄电池用于紧急备用时,也要保证其连续供电的时间够长,不能少于半个小时,还有必要准备一台或几台柴油发电机,以备不时之需。
(2)用电设施地下建筑应设置干式电力变压器。在专用房间里设置容量有560kVA的电力变压器,防火设施的配线应该使用材料较好的产品,还要能够防潮湿、防腐蚀。使用的蓄电池也要是封闭性的;柴油发电机应注意柴油的封闭,远离火源;消防设施的控制箱等也应该标明使用方法。
(3)火灾自动报警设备的设置使用面积在1000平方米以上的如大型商场、学校、医院;大型计算机房、电力变压器房、物品设备储存库房,以及人流较大而又容易发生火灾的区域,应设置火灾自动报警设备。
3.4安全有序疏散
(1)要地下建筑的设计时对防火分区的安全出入口应设计足够,通常情况下每个分区不少于两个,而其中有一个比较方便的应该直接通往地面。
(2)对竣工以后会用于电影院、大型商场、溜冰场、体育馆等的建筑物的防火区,应设计更多的安全出口,通常不少于两个。
(3)投入使用后面积较小的,以及平常没有多少人停留的区域,至少应该设置一个直通地面的安全出口。
(4)为了有效避免在紧急疏散过程中导致人员太拥挤以及被浓烟困住,地下建筑防火分区应在不同方向分散设置安全出口。
(5)直通地面的楼梯间、门等的宽度应尽量够宽,最小不要小于1.5米。电影院、大型商场、溜冰场、体育馆等人流较密集等场所直通地面的门、楼梯间的宽度最少应在1.5米。
(6)在建成后使用层数在三层以及三层楼以上的楼层与室外的地面的高度超过10米的应该设置防烟楼梯间,例如使用面积较大的溜冰场、电影院、大型商场等。
年限比较长的建筑具有一定的历史意义,其可以反映出当地的历史文化,还可以体现出当地的风土民情。建筑有时像一面镜子,去可以反射出地域文化的差异性,在我国一些古建筑已经成为非物质文化遗产,从这些建筑的结构与外形可以看出设计师独具匠心的设计理念。建筑是地域文明的象征,随着现代城市发展速度的加快,一些具有历史意义的建筑遭到了拆除,其被一些风格雷同的现代建筑所取代,这对传承当地的历史文化造成了不利的影响,不同地区的建筑应该具有当地的特色,这样也可以增加辨识度,否则会引起人们的审美疲劳。
1 建筑设计中地域文化因子的概念
建筑在人们的生活中随处可见,一些具有历史价值的建筑也是人类宝贵的财富,建筑设计具有多样性与丰富性,其可以体现当地的风土文化,也可以体现出当地独特的地理环境。建筑设计的过程中,需要考虑当地的地理环境与水文环境,还要结合当地的、生活方式以及社会行为,优秀的建筑设计方案,体现了设计师的聪明才干,其具有创新的意识,这样才能避免出现设计雷同的现象。将地域文化因子引入到建筑设计中,可以体现出建筑的地域特色,也可以充分的展示出设计师才能,建筑是人类脑力与体力结合的成果,也是人类智慧的结晶。建筑的地域特色,使其更具辨识度,而且外形特异的建筑可以给人留下深刻的印象,使其成为当地的一大特色景观。
建筑还蕴含着丰富的内涵,受到当地居民思想、心理、行为潜移默化的影响,建筑可以体现出更多的地域文化因子,设计师根据人们的需求可以设计出具有特殊功能的建筑,从而满足人们对其特殊的要求。建筑设计与地域文化具有相辅相成的关系,其的推动建筑不断发展与演进的动力。建筑内涵在各自的领域中都有着与众不同的特殊性,这些特征是动态的、是发展的,用建筑的方式来展现地域文化的风采,这不仅对建筑,也是对地域文化的一次生动而又形象的完美诠释。
2 建筑设计中增加地域文化因子的作用
随着建筑行业的发展,建筑的结构与类型越来越多,施工难度也越来越大,随着人们审美的提高,建筑设计的类型也越来越偏重于现代化的风格。在有的地区,由于经济比较落后,在城市发展规划的过程中,一味的模仿发达城市的规划方案,忽视了自身地域的特色,使得我国建筑趋同现象较为严重。建筑与当地的历史文化有一定关系,在设计的过程中,可以借鉴创新的理念,引进先进的设计技术,还要多引入当地的地域文化因子,设计出具有特色的建筑方案。改革开发以来,我国建筑风格出现了较大的变化,引用了大量国外的文化与建筑风格,虽然城市的形象得到了提升,出现了焕然一新的面貌,但是却缺少了我国民族的特色,当地的地域文化受到了压制,建筑雷同的现象非常严重。
在建筑设计中加入地域文化因素,可以更好的发扬与传承当地的历史文化,还可以增加建筑的特色与个性,使外地游客更了解当地的地理信息与历史进程。地域文化是建筑设计的精髓与灵魂,具有特色的建筑也是当地文化的标志,可以成为一大旅游景点,有的年限比较长的古老建筑已经标记为我国的非物质文化遗产。我国是有着五千年灿烂文明的大国,56个民族里个个都拥有着自己独特、深厚的文化,将地域文化融入到建筑设计当中,就是一个完美的举措,优秀的建筑可以代表一个地域的精神面貌、文化内涵,将不同的地域风格,不同的历史传统,不同的民族背景用建筑设计者的大画笔可以体现的淋漓尽致。建筑设计师要保护各地方的文化遗产,设计要彰显个性,突出特点,让宝贵的地域文化依附建筑世代传承。
3 地域文化因子在建筑设计中的表达措施
3.1 找准切入点
关于地域文化建筑的切入点,顾名思义,就是要注重地域与文化。中国的文化历史源远而流长,一方水土养育一方人,不同的地方造就不同的建筑特点。随着时代的发展,社会的进步,人们对美的概念要求越来越高,处于全球一体化经济的今天,国外现代建筑的各种理论思潮、流派如洪水般的涌入,建筑设计主题也是空前的活跃。那么,如何找准地域文化建筑的切入点,如何继承并且汲取先进建筑文化的精华而又不失对原有文化的保留,这是每一个建筑设计师值得认真思考的问题。
3.2 突出重点、表达准确
地域文化在建筑设计的表达,不是对躯壳的塑造,而是注重感情的抒发。建筑设计者在对地域文化建筑的创作过程中,要将人们的价值取向、生活方式、风俗、心理需求、思维模式等因子融入到建筑构造中去,同时,对地理环境、民族风情、经济基础等方面也要进行综合、全面的分析,注意环境问题和生态问题,从根本上、深层次找到建筑灵感,从而创建新的思路。地域文化建筑的特点就是民族、民间特色性,过于注重表面形式而忽略建筑内涵和地域文化的设计是没有生命力的,也是经不起时间考验的。建筑设计师不能随波逐流,不要只会复制和粘贴,民间文化是一切艺术之根本,每个地区和每个民族都要形象化、现实化的表现建筑艺术,创造出与地域文化相结合,反映地域特色的建筑。
3.3 总结经验,选学得当
建筑设计者就像一位优秀的裁缝和艺术家,可以将人们所想、所看、所表达的用形状建筑体现出来。所以,每一件有关地域文化的建筑作品都要细细斟酌、尽善尽美,要充分考虑与环境的相融合,尊重当地的地理特征和生态环境,灵活地运用当地的地方性材料,因地制宜,就地取材,适应当地的文化特征,总结以往建筑经验,搜集民间特色信息,使得地域文化在建筑设计中得以充分释放与发扬。
结束语
在建筑设计中加入地域文化因子,可以起到传承与发扬当地文化的作用。建筑设计的质量与设计师的素质与水平有很大关系,建筑的构思来源于生活,设计师需要结合当地的地理信息、气候条件以及当地居民的需求进行综合设计,地域文化是建筑设计的核心与基础,随着建筑行业的发展,建筑单位引进了大量外国先进的理念,在应用的过程中,要取其精华去其糟粕,还要注意弘扬我国的历史文化,使建筑体现出地域特色,这样才能真正提升我国建筑设计的质量。
参考文献
1.1基于人工海洋湿地生态小区概述基于人工海洋湿地的生态小区的设计是一种间接利用海洋海水资源的设计,实现了利用人工湿地净化海洋海水,并将此海水与海水源热泵系统换热。海水源热泵系统为小区内建筑提供冷供热。该生态小区主要包括了生态小区居住楼、主体海洋湿地、换热池、综合沉淀池、建筑储备用水池。来自海洋的海水首先被引入人工海洋湿地,由湿地进行初步的净化,净化后的海水在换热池中再被海水源热泵机组使用。热泵换热回水不是直接排放到海洋中去,而是用于喷泉或是水体景观换热,避免了直接排放对海洋原始生态的影响。该生态小区不但实现了再生能源的有效利用,缓解沿海地区淡水资源紧缺、地下水水资源匮乏的问题,而且通过海洋湿地来净化海洋海水,减少了海水对管道腐蚀、消除了热泵冷却回水的热污染问题。
1.2生态小区的人工海洋湿地构建
这种人工海洋湿地是指,在沿海地区的天然海洋湿地或者在废弃的盐碱地的基础上,进行土方工程搭建综合沉淀池、换热池、建筑储备用水池以及海洋湿地主体建设。整个人工海洋湿地设计形状为“巨”型,目的是便于对海水的净化。人工海洋湿地的设计流量和体积应该最少要满足海水源热泵系统的冷热源的需求量。相应的可依据生态小区的建筑风格配以水景,增加艺术美感。人工海洋湿地的流程图如图1。(a)外区流程图(b)内区流程图图1生态小区中海洋湿地系统流程图如图1所示,主要包括了内循环和外循环。外区是海洋湿地与海洋的循环作用。如图1a所示,来自海洋的海水经过综合沉淀池直接进入到人工湿地中,在人工湿地对来自海洋的海水进行净化处理,部分海水排回海洋中。内区是系统换热循环,如图1b所示,经由人工海洋湿地净化后的海水经过综合沉淀池区作用,过滤泥沙、重金属以及藻类,然后在换热池与海水源热泵机组换热。
1.3生态小区中的海水源热泵系统
海水源热泵机组只要通过输入少量的高位电能,就能实现低位热能向高位热能转移。20世纪80年代以来,瑞典已经建成了一些大型海水源热泵,其他国家也建了一些大型海水源热泵站[7]。基于海洋湿地生态小区的核心是使用海水源热泵机组为小区提供所需的冷量和热量。该系统具有以下优点:1)有效利用了可再生能源,热泵系统环保效益显著。相对于燃煤锅炉,海水源热泵在运行中不会产生污染环境。海水源热泵系统碳排放最高可减少50%[8]。2)高效节能,运行费用低。海水源热泵具有较高的COP值,一般在3.6~5.5左右。3)一机多用,使用灵活。海水源热泵冬季可以代替锅炉为建筑供热。夏季可以代替制冷机组和冷却塔为建筑供冷[9]。
2案例分析
2.1生态小区工程概述
本文为位于福建厦门沿海区域的某生态小区提供了设计方案。该项目位于福建厦门的沿海区域,由30栋别墅组成,主要包括了三类别墅型式:G型(12栋)、C型(10栋)、B型(8栋)。总建筑面积12800m2,空调面积为12157m2。小区平面图如图2所示。
2.2研究方法
本文将使用eQUEST建筑能耗模拟对生态小区进行能耗分析。eQUEST软件根据输入的建筑情况和室内设计温度值,动态地计算出建筑的全年能耗[10]。为了研究方便,定义使用节能率为指标,体现海水热泵系统的节能效果。这里自定义相对节能率的概念:即海水源热泵系统耗能相对于常规冷却塔空调系统耗电量节电比率,定义公式如下:式中:γ为相对节能率;PCCCT为冷却塔系统的全年用电量,kWh;PSWHP为海水源热泵系统的全年用电量,kWh。
2.3生态小区eQUEST建筑模型
小区的别墅eQUEST建模如图3。
2.3.1空调负荷计算使用
eQUEST软件计算出该小区的建筑冷逐月冷热负荷,如图4。图4生态小区每月最大冷热负荷变化图4为该小区的空调负荷的逐月分布,最大的制冷负荷为1335.5kW,最大热负荷250.7kW。
2.3.2冷水机组设备选型
本小区空调系统拟采用区域供能,根据空调负荷状况,分别选用海水源热泵机组系统为建筑提供冷量并选用另一套普通冷水机组作为参照系统。海水源热泵机组的冷热源侧接海洋湿地中的换热池,普通制冷机组冷热源侧使用冷却塔系统。选取1.1的富余系数,即制冷机组应该满足1469kW制冷量要求。主要技术参数如表1。表1区域供冷用机组参数
2.3.3生态小区eQUEST空调系统模型
本文在eQUEST内进行了空调系统模型搭建工作,如图5所示。5a使用两台海水源热泵机组,海水进入机组在蒸发器侧换热;图5b中使用普通冷水机组,并依靠开式冷却塔与外界换热。模拟的目的是对比冷热源侧节能性,因此选定相同的空调末端。
2.4冷热源侧节能性分析
对设好的eQUEST系统模型进行的全年能耗模拟计算。计算海水源热泵系统和参照系统全年耗电量,如图6。空调末端相同的情况下,对比海水源热泵系统与常规冷却塔系统,其冷热源侧全年耗电量分析如下:对比冷热源换热侧耗电量,海水源热泵系统比冷却塔系统耗电量减少42197kWh的电量,相对节能率高达96.68%;这是因为相比冷却塔系统,海水源热泵系统冷热源侧水温比较恒定,海水表层以下5m海水温度在9~27℃波动[11];而且节省了冷却塔、部分水泵的耗电量。得益于海水温度的恒定,制冷效率COP可以达到5.5,减少了冷水机组的耗电量。如图7所示,海水源热泵系统全年相对节能率为21.17%,7月份达到最大值,节能率为29.86%。也就是说,相对于普通冷却塔空调系统,海水源热泵系统全年运行更加节能,尤其是在夏季,这是因为在夏天当空气温度高于35℃时,常规空调机组效率开始下降,空气温度越高,机组制冷效率越低,能耗增加。在空气温度为30℃时,常规空调机组能效比COP也仅有2.2左右。也说明了室外空气温度越高,冷水机组制冷效率越低,能耗增加。反观海水源热泵系统,夏季制冷工况冷却水供水温度较低,这使得海水源热泵机组能效都维持在一个较高的水平。因此可以得出结论,使用海水源热泵系统比起国内常见的冷却塔系统在耗电量上明显的优越性。
2.5冷热源侧节水性分析
使用海水源热泵系统,省却了冷却塔的用水量,所以节水量即冷却塔系统全年所需要的补水量,通过系统的循环水量确定。系统循环水量计算式如下[12]:式中:G为冷却水量,kg/s;Q0为冷却机组制冷量,kW;c为水的比热容,kJ/(kg℃);k为制冷机耗功的热量系数,取1.2;T为冷却塔供回水温差,取5℃。计算得出循环水量为84kg/s。取补水率为2%~3%,以总循环水量的2%为补水率[13]。由eQUEST模拟可知,冷却塔全年运行时间为5245h。计算可得,全年冷却塔系统补水量为31721.76t,则海水源热泵系统每年的节水量为31721.76t。
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题,硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝,大体积混凝土硬化时要释放出大量的水化热,导致混凝土内部温度过高,经常出现很多裂缝。微裂缝对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害,但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后,微裂缝就会不断的扩展和连通,最终形成我们肉眼可见的裂缝。当混凝土裂缝的宽度超过规定的限值时,会影响建筑物和构件的适用性和耐久性,不仅有损外观形象,还会造成钢筋外露、腐蚀并减小建筑结构抵抗荷载的能力,降低建筑结构的整体性和刚度。
裂缝产生的形式和种类很多,要想控制解决混凝土中裂缝问题,还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手,正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。因此,探讨混凝土裂缝产生的原因和控制方法,对施工质量的控制很有益处。
1建筑施工中混凝土裂缝产生的原因分析
1.1建筑结构设计的原因
建筑设计不合理会导致混凝土结构中出现裂缝,主要表现在:结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝;对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝;构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝;未充分考虑混凝土构件的收缩变形;采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。混凝土在硬化过程中,由于水分蒸发、体积逐渐缩小,产生收缩,而板的四周由于受到支座的约束,不能自由伸展,当混凝土的收缩所引起板的约束应力超过一定程度时,必然引起现浇板的开裂。
1.2混凝土材料的因素
首先,不同种类和不同用量的水泥拌制的砂浆干缩性变化很大。矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥的收缩大,而粉煤灰水泥收缩值较小,快硬性水泥收缩大。一般来说,其水灰比不变,水泥用量越多,混凝土的收缩率越大,因为混凝土的干缩主要产生于水泥浆的干缩,水泥浆越少,混凝土中骨料对干缩的制约作用越显著。
其次,混凝土中水的蒸发引起混凝土的收缩,水灰比越大水泥浆越稀,收缩率越大开裂的可能性也越大。同时减少用水量和水泥量对于改善干缩、提高混凝土的抗裂更为有效,但应在正确的方法指导下采用,必须保证混凝土的设计强度要求。
再次,粗细骨料含泥量过大、骨料颗粒级配不良都会造成混凝土收缩增大,从而诱导裂缝的发生,骨料的密度大、级配好、弹性模量高、骨料粒径大则可减少混凝土的收缩。外加剂和掺合料会影响混凝土的硬化速度、混凝土的用水量、混凝土的收缩和徐变,从而会对混凝土的开裂产生影响,掺有外加剂的混凝土干缩值较大,特别是初期干缩值较大。防止裂缝的有效方法是使用膨胀剂,混凝土初期膨胀,后期干缩值小,能有效控制裂缝的发生。
最后,混凝土中使用的钢筋越多,产生的握裹力越强,从而约束了混凝土的变形,减少了收缩量,也防止了裂缝的产生。使用焊接钢筋网,纵筋、箍筋布置合理,布置细而密的钢筋能有效地防止裂缝。
1.3混凝土材料的配合比
集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。混凝土水灰比过大,或使用过量粉砂也可以使楼板产生裂缝。当用同一品种及相同强度等级水泥时,混凝土强度等级主要取决于水灰比。当水泥水化后,多余的水分就残留在混凝土中,形成水泡或蒸发后形成气孔,减少了混凝土抵抗荷载的实际有效断面,在荷载作用下,可能在孔隙周围产生应力集中,使楼板表面出现裂缝,而采用含泥量大的粉砂配制的混凝土收缩大,拉力强度低,容易因塑性而产生裂缝。配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度,是造成砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大,水灰比大,含砂率不适当,骨料种类不佳,选用外加剂不当等。
1.4施工工艺及养护的原因
首先,混凝土拌和不匀、拌和时间过长,运输时间过长、运输泵送时改变了配合比,浇筑顺序不合理、速度太快等施工会改变混凝土的质量,降低混凝土的性能,引起浇筑后混凝土结构或构件的裂缝。现场振捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣抽撤过快,会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的发生。
其次,混凝土的养护可改变混凝土的水化反应速度,影响混凝土的强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长。则混凝土收缩越小。在养护的过程中必须严格控制混凝土的水化热,对拌和好的混凝土进行预冷却以降低温度,使浇筑后混凝土的最高温度与温度梯度最小,外界对混凝土的约束最小。混凝土养护的目的是为了保证混凝土的正常凝结、硬化。混凝土养护时间过短,保持的湿度过低都会使得混凝土收缩变大,会引起裂缝。
最后,施工中,振捣棒直接搁在钢筋上进行振动,钢筋被扰动,同时使得浇筑完的混凝土过早受到振动,影响了钢筋与混凝土的握裹作用,也影响了混凝土的均匀性与密实性。钢筋保护层厚度不足,造成钢筋与混凝土的握裹作用减小,对混凝土变形开裂的约束作用减弱。在风速过大或烈日暴晒的情况下施工,混凝土的收缩值大。大体积混凝土构件浇筑后,抹面的次数和保温工作不到位,易产生表面收缩裂缝。
2建筑施工中混凝土裂缝的防制措施
2.1做好施工前的设计和准备工作。
在建筑结构设计中,应处理好处于约束状态下的结构设计,当结构没有足够的变形余地时,在结构设计中合理配置构造钢筋,防止裂缝的产生;设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中,如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用构造配筋等加强措施;积极采用补偿收缩混凝土技术。
尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间,在板底钢筋绑扎后,线管予埋和模板封镶收头前应及时穿插并争取全面完成,做到不留或少留尾巴,以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。混凝土工人在浇筑时,对裂缝容易发生部位和负弯矩筋区域,应铺设临时活动跳板,扩大接触面,分散应力,尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。
2.2注重混凝土原材料的选择和配比。
首先,混凝土中如果采用吸收率较大的骨料,干缩较大、骨料含泥量较多时,会增大混凝土的干缩性;骨料粒径较大、级配良好时,由于能减少混凝土中的水泥浆用量,所以混凝土干缩率较小。掺加粉煤灰能减少水泥用量并有效降低水化热,可降低混凝土单方用水量和水泥用量,还可减少混凝土自身体积收缩。同时,在混凝土中掺加粉煤灰或高效减水剂不仅能使混凝土具有较好的和易性、可泵性、抗渗性、抗离析好,减少泌水现象发生、有利于混凝土表面处理。
其次,配合比设计人员应深入施工现场,依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况,合理选择好混凝土的设计坍落度,针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比,协助现场搞好构件的养护工作。改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量,降低水化热;选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂;积极采用合适的掺和料和混凝土外加剂,抑制碱骨料反应;正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。
最后,根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比,严格控制水灰比和水泥用量。选择级配良好的石子,控制砂的粒径及含量,减少空隙率以减少混凝土收缩量,提高混凝土抗裂强度。
2.3强化混凝土浇捣工作的要求。
首先,浇捣时振动棒建议采用垂直振捣,行列式排列,做到快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。由于很多泵送混凝土的自由流淌,形成混凝土的分层浇筑。在振捣上一层时,应插入下一层中,以消除两层中间的接缝,上一层混凝土的自然形成厚度不能超过振动棒长的1.25倍。混凝土的振捣时间不宜过长,一般为8s~10s,以防止石子下沉造成混凝土结构不均匀。混凝土浇到面层时,表面应抹平压实,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡,以提高混凝土的密实度。
其次,浇捣成型后,应采取必要的蓄水保温措施,表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护,以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。避免在雨中或大风中浇灌混凝土;对于地下结构混凝土,尽早回填土,对减少裂缝有利。支摸板时要保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。
最后,严禁混凝土散落在尚未浇筑的部位,以免形成潜在的冷缝或薄弱点。混凝土浇到面层时,表面应抹平压实,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡,以提高混凝土的密实度。
2.4采取合理的养护措施。
首先,保温养护是混凝土施工的关键环节,其目的主要是降低大体积混凝土浇注块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力。可以降低混凝土浇注块体的降温速度,充分利用混凝土的抗拉强度,以提高混凝土块体承受外约束力的抗裂能力,达到防止或控制温度裂缝的目的。
其次,适当提高养护环境温度有利于减少内外温差、缓解降温速度,从而减小温度应力,也有利于混凝土强度增大和应力松弛发挥作用,可以避免混凝土因表面干裂而产生的塑性收缩。养护期间混凝土表面温度与其中心温度之差不大于25℃。混凝土浇灌过程中,如遇风雨天气,应搭设防雨彩条布进行遮盖,同时周边做好明沟排水工作,防止雨水流进基坑内,保证混凝土浇灌的连续性和施工质量。超级秘书网
最后,加强现浇板浇捣的养护工作。混凝土养护是整个施工过程中不可缺少的一个重要环节,忽视对混凝土的养护,既会降低混凝土的强度,又易使其在硬化过程中失水得不到及时补偿而产生裂缝,尤其在高温下施工,更应经常浇水养护,这样既可减少因温度产生的裂缝,也可降低由于混凝土的收缩而产生的约束应力,有效控制裂缝。
3结语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力。在施工中切实抓好混凝土的配和比设计、施工工艺、切缝时间和深度、混凝土的养护等各个环节,通过改善混凝土的质量并采取有效的浇注后的防治措施,混凝土的裂缝现象是可以避免的。
参考文献:
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