时间:2023-03-29 09:18:17
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2在进行高层建筑设计过程中需要的问题
2.1建筑防火的问题
高层建筑的总体布局要遵循畅通安全的相关原则,在进行楼道设计时,能够保证人员进行畅通流动,在紧急情况下,能够及时进行人员疏散,同时应在相应的采光设施以及照明系统位置设立显眼的疏散标志这样能够实现紧急情况下,人员快速进行安全撤离,有效避免踩踏事件的发生;对相应的防火分区进行合理设置,同时合理设置相应的消防器械以及疏散通道,这样在火灾发生时候,能够及时采取相应的灭火措施,同时有效进行人员的疏散。要保证在同一层楼体的任何一个位置,两个消防栓的水枪能够同时到达。在进行建筑室内室外消防系统设计时,要充分满足相应的消防用水的要求以及灭火水压,同时消防水池的容量也要满足相应的防火要求。
2.2建筑抗风的问题
要根据建筑物周围的气流状况以及受到外力作用下,建筑物的形体变化,结构不稳定或者产生疲劳性破坏,因而建筑围护结构成为高层建筑一个重要的安全隐患。风灾损坏的主要表现形式为,破坏建筑的结构,甚至导致倒塌现象,因此在进行建筑工程的抗风设计时,能够对工程安全产生重要的影响作用。
2.3建筑电气的设计
(1)消防电源与配电的设计。在进行高层建筑消防电源的设计过程中,需要满足:①相应的供电电源要来自于两个不同的发电厂,这样一旦出现问题或者发生突发事件,能够保证建筑的电源能够正常运行。②相应的供电电源要求来源于2个不同的区域的变电站。③搞成建筑其中一个电源要来自于相应的区域变电所,而另外的一个电源为自备的发电设备。
(2)建筑应急照明设计。当高层建筑发生火灾或者其他故障时,可能会对建筑的正常照明系统产生影响,进而启动相应的应急照明系统,这被称为事故照明,进行高层建筑应急照明的安装设计时要遵循人性化的相关原则,将应急照明设施设置在相应的疏散楼梯、消防控制室、消防电梯前室、消防水泵房、电源室、变配电室或者防排烟机房的墙面位置以及顶棚位置。
(3)电梯设计。在进行高层建筑的电梯在设计时要遵循的原则为,电梯位置设置合理,运行噪音较小,不影响居民的日常生活。同时还要根据居住结构的形式对电梯的最大载荷进行调整。这样能够充分保证居民方便进行出行。在遇到紧急情况时,电梯要能够提供安全便捷的疏散方式。为了能够充分确保电梯的安全正常运行。同时便于进行人员的施救以及火灾的抢救,要设计相应的排水设施。一般会在高层建筑设计过程中,将相应的消防泵房、变配电站以及柴油电机放置在地下室位置,这样如果地下室出现积水现象,就很难进行有效的灭火措施。因此应该在充分重视地下室排水的建设与设计,在进行电梯设计时通常要设计两套相应的供电系统,一套用于正常供电,另一套时供电系统则是用于紧急情况时候,进行自备发电,进而充分保证电梯安全运行。
(4)排烟设计。在众多的高层建筑火灾事故中,很多人由于烟气产生窒息以及中毒现象,在封闭性的楼梯间可以再楼梯入口的位置设置相应的置阳台或者凹廊。这样能够及时进行排烟,能有效减少相应的人员伤亡事故。同时在设计中,可以将消防电梯前室与楼梯前室进行合并使用,同时采用相应的常闭防火门。
(5)防雷击设计。在进行高层建筑防雷系统的设计过程中,要遵循“综合治理,整体防御,突出重点,多重保护”的相关设计原则,积极做好相应的防雷设施的设计。在建筑的顶端以及其他容易受到雷击作用的部位,可以社会自设置相应的避雷针,避雷带以及避雷网,利用建筑结构中的主钢筋作相应的防雷引下线,同时在建筑物周围设置相应的避雷带;同时还要将建筑物内的金属设施以及突出屋面的金属部件进行接地处理,有效防止静电火花的产生。
二、构建高职建筑工程技术专业工作过程系统化课程体系框架
我院按照建筑工程施工过程这一主线,对所需的知识点和技能点进行重新梳理与整合,形成了培养与强化学生的基本素质、专业基本能力、专业核心能力和专业拓展能力新的全新课程体系。其中,基本素质可以通过学习专业基本素质课程、文化素质课程和职业道德素质课程进行培养;专业基本能力主要包括识图能力、测量放线能力和材料检测能力,可以通过学习《建筑识图》等专业基础课程进行培养:专业核心能力重点突出施工技术能力,可以通过学习《基础工程施工》等课程进行培养;专业拓展能力主要包括监理、安装等方面的能力,可以通过学习《建设工程监理概论》等课程进行培养。课程体系的框架已基本构建,最终能否实现关键在于专业核心课程的开发,因此专业课程开发已成为其中的重要一环。
三、校企联合开发高职建筑工程技术专业核心课程
高职建筑工程技术专业核心课程的开发,应该遵循由校企联合开发的逻辑规律和路径,分析就业岗位及各岗位的主要工作任务,进而设置学习领域的课程。
1.就业行业、企业。
从建筑工程学院多年来对毕业生跟踪调查统计结果来看,高职建筑工程技术专业的毕业生就业主要为中小型的建筑公司、房地产公司、监理公司等单位。因此,将高职建筑工程技术专业毕业生的就业确定为中小型企业,既是保障建筑工程技术专业教学质量,又是提高学生就业率的必然选择。
2.就业岗位及主要工作任务分析。
由于中小型企业的工作相对于大型企业而言较简单,并且企业自身发展空间较小,对本科及以上层次人才的吸引力较小,因此在中小型企业就业的高职建筑工程技术专业学生必须具备一人多岗、多岗兼顾的能力。常见的建筑类工作岗位主要有:施工管理、质量检测、安全管理、资料管理、测量放线和材料检测等6个岗位。其中:施工管理岗位主要工作任务:组织工程施工的生产管理;编制各项施工组织设计方案和施工安全、质量、技术方案;合理规划布局施工现场平面图;编制工程总进度计划表和月进度计划表及各施工班组的月进度计划表等工作。质量检测岗位主要工作任务:工程的质量监督和检查验收;各工种的分部、分项工程跟班质量检查和验收;监督检查各施工班组的各项质量;填写质检内业;收集各班组的工程质量检查资料,作为竣工验收的依据;定期组织召开现场质量例会,制定预控及整改措施。安全管理岗位主要工作任务:建立健全本工程有关安全管理制度;进行安全教育;检查各级安全技术交底;巡回检查施工现场;检查班组安全生产活动;安全生产资料的编制、收集、整理、归档等工作。资料管理岗位主要工作任务:工程项目资料、图纸等档案的收集、管理;参加分部分项工程的验收工作;计划、统计的管理;工程项目的内业管理等工作。测量防线岗位主要工作任务:制定与施工同步的测量放线方案;测量仪器的核定、校正;测量放线等工作。材料管理岗位主要工作任务:现场材料管理,制定材料管理规划,组织料具进场,现场材料的验收、保管、发放、核算;材料计划管理工作,编制材料计划,材料的供应;材料的选购;编制单位工程耗用材料的控制指标;材料进场调拨、转移领用;材料仓库的仓库管理;材料核算管理等工作。
3.学习领域课程的设置。
从我院调研分析的结果来看,高职建筑工程技术专业的课程必须按照学习领域进行设置,下面以培养施工管理能力的核心课程之一《基础工程施工》的设置为例进行说明。在《基础工程施工》课程设置时我们将一个个学习情境按照一个任务或项目的形式来进行设计,并按照职业能力成长规律由易到难排序,同时在学习内容中有机融入相关建筑工工艺、建筑工程质量统一验收标准、建筑工程质量验收规范。
2近几年高层建筑供水系统中存在的不足和问题
(1)给水设备的水量、水压要求欠明确,而且高低幅度较大,有关规范和设备要求都不尽相同,加之人们总希望安全性高一些,因此,给水系统出现大马拉小车的情况是较为普遍的,这也就为潜在的隐性电耗浪费提供了条件。我们以一般的水嘴d15为例,面盆洗涤及厨房水嘴,动压0.1MPa,流量不小于0。15l/s,但浴盆水嘴动压0.3MPa,流量不小于0.3l/s。压力差为3倍、流量差为2倍。《住宅建筑规范》GB50368---20058.2.4分户用水点给水压力,不小于0.05MPa,入户管的给水压力不应大于0.35MPa,只有压力要求而无水量要求,从压力要求也基本上差3倍。而一般住宅浴盆面盆水嘴都有,肯定是以浴盆水嘴选用,低位区流量0.3L/s及动压都大于0.3MPa以上,只能人为操作减压控制。
(2)比较多的高层建筑给水分区偏大,减压阀使用过多。给水分区偏大特别是一些略大于40m及其倍数的高层建筑,取大的分区,节省部分基建投资,但以多设减压阀来滿足压力要求。显然一边加压一边减压降是不符合节能原则。当然,合理分区是以经済合理性和技术可行性判定,有一个比较合理的度,决非分区越多越好,也不是分区越少越好。
(3)建筑物内给水支管一般均采d15,规范上要求水流速度≤1.0m/s,若分区偏大,其分区内的动压损失较小,也必然造成分区内的低位区动压增大,会造成使用不便或增加减压阀。
(4)各分区的加压泵站,一般都采用恒压变流量的变频泵。它具有恒定压力随流量变化而自动变频运行,具有较好的节能效果。但由于住宅用水量变化很大,最大用水(中午与晚间做饭时)与最小用水量(晚上12时后至晨6时)差近乎零。所以,有的设计仍采用工频泵‘两用一备’的方式,用于变频泵是不恰当的,不但不节能反而增大能耗。正确的作法应按《微机控制变频调速给水设备》JG/T3009要求的成套设备。
(5)室内给水管材选择,大都采用非金属塑料管(PE管),对多层建筑而言是比较合适的,但对高层建筑的中高区,压力在1.0MPa或以上,是否仍选用高强塑料管?值得商榷和研讨,这里边存在价格较髙和安全问题。
(6)室内给水管道水力计算,大都按规范列表中不同管径的流速选定。但一般设计中用的塑料管,仍用钢管计算流速,这显然是不恰当的,n值的不同水头损失相差较大,管道沿程损失增大很多,造成选泵及动压计算的虚加,为大马拉小车提供了依据。
(7)在建筑给水中,对竖向分区与管材选用的经済比较,以前很少在工程中使用,一则当时高层建筑不多、体量不大;二则对‘隐性能耗’不够重视。现在高层建筑很多,应该提到日程上了,可参照市政给水的方式,静态比较:管道投资与20年电费相比,取其小者;动态比较:A=1.4QHS+【(C+i)Ni/(1+i)N-1】C取小者A---管道年成本(元/m.年)。Q---管道流量(m3/d)H---每m管道水头损失(m/m)S---电费单价(元/KWH)i---投资收益率(%)一般取6%N---计算年限一般取20年C---单位长度管道综合投资(元/m)
3水嘴、坐便器国家标准的践行意义
2011年7月日实施的水嘴、坐便器国家标准GB25501、02----2010,并有两条强制性条文,这样的国家标准还是第一次。以水嘴为例,流量均匀性F应不大于0.1L/s,用水效率限定值为3级(0.15L/s),动压(0.10±0.01)MPa。这就明确了设备选用统一要求,为设备的节能提供了基本要求,设计就有了可靠依据。随着各种设备国家标准的颁布,使用广泛的常用设备,将会大大减少隐形浪费,节省大量隐形能耗,经済效益十分巨大。在《民用建筑节水设计标准》GB50555---20104.1.3条文说明中,就配水点供水压力(动压)不大于0.2MPa,与以前设计的普通水嘴作过实测比较:普通水嘴半开和全开,Q=0.42、0.72L/s,实测动压P=0.24、0.5MPa,静压均为0.37MPa;节水水嘴半开和全开Q=0.29、0.46L/s,实测动压P=0.17、0.22MPa,静压均为0.3MPa。两相比较,(虽然此节水水嘴与国家标准水嘴还有差距)但与国家标准水嘴额定流量q=0.15L/s都大很多,说明安全性过髙,浪费能耗巨大的实证。
4梳理现状、分析原因、采取措施,将‘隐性浪费’变成节能效益
前面就高层建的给水分区、规范要求、常规设计、设备选型、存在问题,进行了简单的梳理和分析,在此基础上结合新标准的要求,提出以下改进措施和建议,力求在减少隐形浪费上作点努力,为节能增加点效益。
(1)人人都应提髙节能认识。设计单位、建设单位和管理单位,都要把节能意念落实到具体工作中,不能仅滿足于供水不出事故,能自动供上水的表面安全,要从安全运行中分析各种工况能耗,减少隐性浪费,提髙节能效益。
(2)合理分区与动压要求。前面已经提到,高层竖向分区供水,基本按规范规定静压40m左右设计,没有涉及动压要求。但在《民用建筑节水设计标准》4.1.3条要求各用水点供水压力(动压)不大于0.2MPa。这就是说按规范静压40m左右分区,分区内最高(低位区)动压至少在50--60m以上,扣除管道损失,又比较多的低位区动压肯定都在0.2MPa以上,都需设减压阀。分区内减压阀过多不但耗费能耗,而且设备投资必然增大、建筑空间减小(减压阀占用空间、设备费较高)。将问题反过来思考,静压40m左右的分区范围是否偏大?这是值得商榷和探讨。我认为给水竖向分区从静压40m左右减至30---35m是可行的。对具体工程而言,分区增加的投资与五年节省电费比较后确定。
(3)国家尽快颁布各种常用卫生设备标准,统一明确设备的动压与流量要求,避免标准不一,各行各素,减小能量消耗。
(4)分区内各用户支管不宜都按d15设计,宜根据分区高位、低位不同,采用不同的管径。高位区动压小,管径可大点;低位区动压大,管径可小一点,加大阻力损夫,降低动压,减少减压阀数量和节省投资。对具体工程而言,可视分区部位,进行管段和出水点动压计算后确定管径。
(5)分区给水的加压设备,目前大都还是采用地下式恒压变流量的变频泵供水(正在研制中的变压、变流量变频泵,如能投入使用,那肯定是对给水节能的重大贡献)。推行一段时间的减少二次污染和利用管网余压的叠压给水,由于需主管部门和供水部门审批和管网条件要求,工程上采用渐少。恒压变流量变频泵的选用和设计,应符合《微机控制变频调速给水设备》要求,不能简单地照搬工频泵的模式,但采用髙位水箱供水方式供水,无需用变频泵而采用一般工频泵。
(6)中高区给水管材选用应有水力计算,不宜都一律使用PE管,供水压力大于1.0MPa或以上,管壁厚度增加很多,约为0.6MPa壁厚一倍,价格很髙,宜进行管材比选,如采用复合钢塑管。
(7)采用塑料管不应再按钢管计算沿程失,当管内径与流量一定,则不同的n值水头损失相差很多。如塑料管n=0.009、钢管n=0.013,理论上讲,钢管水头损失髙于塑料管50%左右。
一、工程概况
十甫名都商厦位于广州市第十甫路和第十八甫路交接处,地上十五层,地下三层,基坑深度14.3米,建筑平面约为长90米宽29米的矩形。由于场地西边为西关风情民居,距用地红线不足3米,北边为第十甫路步行街,距离约4米。规划部门明确指示,必须严格控制基坑水平位移及竖向沉降,绝不允许出现邻近房屋产生裂缝或路面开裂、下沉的情况。另一方面,甲方从商业角度出发也提出要求,一是地下室的边线应尽量贴近用地红线,以取得最大使用空间;二是要求尽量缩短工期,力求比邻近同类建筑先封顶,以便售楼。在这种情况下,逆作法施工技术便充分体现其优越性。
二、地质情况
该场地地质分布情况自上而下大致如下:
1、淤泥质粘土,流塑,饱和,平均厚度1.9米,c=10KPa,φ=6~8°;
2、中粗砂及粉砂层,饱和,松散,平均厚度7.5米,c=0,φ=28~30°;
3、粉质粘土层,饱和-稍湿,可塑-坚硬,平均厚度5米,可塑土c=30kPa,=14º。硬塑土c=31kPa,=18º;
4、全风化泥质粉砂岩,平均厚度3米;
5、强风化泥质粉砂岩,平均厚度5.5米;
三、设计思路
针对工程设计要求和地质条件,工程师结合逆作法的特点,确定了以下几个重要设计措施:
1、为了有效地控制基坑变形,采用地下连续墙作为基坑支护手段,可同时具备挡土和止水作用。利用地下室各层楼面的梁板体系作为水平侧向支撑,地下连续墙将与内衬墙一起构成地下室外墙,成为永久性构件。
2、为了争取时间,最大限度缩短工期,从首层楼面开始,向上下两个方向同时施工,争取地下室与上部结构同时完工,具体施工步骤将在下一节介绍。
3、出于逆作法施工需要,地下室竖向构件采用钢管柱。长度3层楼高,一次吊装到位。
4、人工挖孔桩从现地面开挖,为了准确安装钢管柱,钢管柱底以上的空段部分应考虑工人到桩底定位钢管柱时的操作面,一般操作面不小于60cm,故空段部分桩径为钢管柱直径加上1.2米,而基桩部分直径按承载力要求确定。
当以上几个因素明确后,设计方案便基本明朗。
四、逆作法步骤
1、施工地下连续墙。经计算地下连续墙厚度800mm,标准槽段长度6米,深度18米左右,即到达基坑底面以下3-5米,且下端进入强风化层不少于1.5米,以确保止水效果。槽段之间采用工字钢刚性接头。
2、施工人工挖孔桩。人工挖孔桩分为基桩部分与上部空段两部分。当基桩部分浇灌到桩顶设计标高以下1米时,便由工人下去安装定位环并调校水平,然后由工人在下面扶正,卡位,保证其垂直度后,在地面用十字架固定钢管柱上端,用高抛法浇筑管内高强混凝土。
3、开挖至-4.5m标高。此时地下连续墙处于悬臂状态,现场监测得最大水平位移发生顶点处,约3.7mm,平面位置在矩形长边中部。施工首层楼面梁板及上部普通混凝土柱,在平面靠近第十八甫路处预留10米X10米出土口,方便运输。
4、开挖至-7米标高,施工负一层楼面梁板及上部结构。在二层楼面梁安装吊车梁,设计该梁时应考虑吊运土方和机械时的最大荷载,负一层楼面出土口位置与首层一致。对于地下连续墙而言,首层和负一层楼面的水平刚度可视为两个铰支座。但是出土口处的槽段应设置腰梁和钢支撑。现场监测得最大水平位移发生顶点处,约5.3mm。此时上部结构施工至三层楼面。
5、开挖至-14.3米标高(地下室底板底),从-9.5米开始即采用盆式开挖,即在周边留有4.5米左右的反压土,以控制连续墙的位移,保证基坑安全。此时地下连续墙可视为下部为连续的弹性支座,上部两个铰支座的连续梁,受荷形态简化为上三角形下梯形。现场监测得最大水平位移发生在-9.7米标高处,约13.2mm。此时上部结构施工至七层楼面。
6、施工负二层楼面主梁梁格,即楼板及次梁暂不施工,以便吊土,通过主梁和腰梁系统为连续墙提供一定的侧向支承,其概念类似于对撑系统。
7、完成其余土方工作,施工底板和负二层楼面,吊出挖土机,封闭出土口。至此地下室土建主体已完工,同时上部结构也已封顶。在整个施工过程中,地下连续墙最大位移为14.3mm,位置在-11.3米标高处,远小于规范限值。基坑周边场地未发现明显下陷,邻近房屋未见明显裂缝,保护效果非常理想。
五、心得体会
在整个逆作法的设计与施工过程中,笔者从成功中获得很多经验,也碰到不少问题,现就这一工程几个关键技术问题的处理方法作了整理,以供参考:
1、设计中应进行逆向思维。在正作法中,地下室的剪力墙如核心筒、人防墙及地下室外墙等作为竖向构件承担荷载。但在逆作法中,剪力墙是先施工上一层,再施工下一层,受力模式已发生变化,故建立计算模型时应按大梁输入。
2、钢管柱与梁板的连接。本工程采用环梁节点,须预先在钢管上焊接抗剪环箍,且定位要求精确。当施工期间地下室标高发生改动时,其处理措施相当麻烦,因为现场补焊环箍操作困难,而且管内混凝土可能因温度过高而影响受力性能。
3、钢管柱吊装的垂直度控制。由于逆作法的施工工艺的特殊性,决定了地下室的竖向构件必须采用钢管柱或格构式钢柱,而吊装这一竖向构件时如何控制垂直度成为关键因素,本工程先在桩顶标高以下1米处安设一定位钢板,定位钢板有三个调节螺栓,以调节钢板水平,钢管柱中部采用钢筋制成笼状定位架,在地面也设有井字形定位木架,实践证明,这种定位方法取得较高的精度,可以满足工程需要。
4、地下室楼面梁与连续墙的连接。在逆作法工程中。内衬墙尚未完成,边跨的楼面梁一端支承在钢管柱上,另一端则必须支承在地下连续墙上。原设计思路在地下连续墙钢筋笼中预埋钢筋,地下室开挖后凿去砼保护层后,扳出钢筋与梁钢筋焊接即可,但由于施工误差及建筑方案修改,这些预埋钢筋位置偏差太大而失去作用,实际施工中采用植筋的办法解决,因连续墙中钢筋太密,将梁端弯矩适当调幅到跨中。
5、底板周边连续墙连接处止水措施。这个部位的止水成功与否对整个地下室的止水乃至使用安全有着决定性作用。本工程地下连续墙钢筋笼中与底板位置预埋一竖向钢板,浇筑底板前焊接一水平止水钢板,实际效果非常理想,底板周边未发现渗漏现象。
6、桩基类型的确定。从钢管柱安装定位的要求来看,人工挖孔桩是较好的选择,笔者曾在另一个工程中使用钻孔灌注桩,由于泥浆的扰动,钢管柱难以保证垂直度,开挖后发现偏心较大。就本工程的地质情况而言,淤泥层和砂层比较厚,本来并不适合采用挖孔桩。但是,笔者认为当连续墙进入不透水层(强风化层)并且围合之后,进行坑内抽水,在没有水压力的情况下挖桩发生涌土、流沙的可能性不大。事实证明,这一措施是有效的。
七、小结
十甫名都商厦已封顶并投入使用,从该工程实例看,逆作法与常规的施工方法相比有着不可替代的优势,例如:
1)显著地缩短了工程施工的总工期,经计算,本工程采用逆作法比采用正作法缩短了至少两个月工期,取得巨大的商业效益;
2桩基础施工技术工艺处理措施研究
2.1开挖方法及控制要点
2.1.1打桩后再开挖在结合该工程实际处所地基地质环境及其当时现有的工艺条件下,包括吸收了国外同类题材项目的施工经验及建模理论的基础上,确立了“打桩后再挖土”的打桩作业原则。这是因为本项目如若采用先开挖在打桩的作业方式,不仅要考虑造价因素,同时还要评估施工难易程度。具体原因则是:本工程项目所处地质形态环境下,土质结构相对松散、含水量大,且高度压缩性非常明显,渗透性表现不灵敏,属于软塑、流塑组织状态,荷载性能不足。此外就开挖作业量而言,开挖规模较大,很难准确评估坑底标高。同时基坑长期在外投入的人工降水造价费也很高。特别是该地气象条件下降雨量丰富,但凡基坑被泡则会加剧塌方隐患,所以打桩机很难到坑底地带完成作业。若非所处作业条件受限,正常基坑打桩则需要利用路基箱,碎石块等物资设施加以辅助。基于此,本项目实行的“打桩后再开挖”打桩作业法则充分切合实际利用了地表硬壳层,从而使得打桩工作开展可采用地面行进方式完成作业,不仅使得作业效率显著提升而后又控制了造价成本投入,并巧妙控制了基坑开挖的桩柱变形及顶部位移。2.1.2质量控制要点虽然结合本项目实际特点采取了“打桩后再开挖”作业施工法具备显著优势,但是短板之处也同样值得重视,需要予以重点质量控制,即预先打入桩的弯曲变形组织形态下的水平位移需要严格控制。基于此,为控制变形加剧并产生控制良效,则需采取针对性控制手段:第一,应能结合施工流程,妥善控制挖土次序,并保持对称挖土以避免基坑长期在外;第二,当基坑面积较大时,则可以使用分段挖土作业原则完成该时期工序作业,即每挖一段就随后完工一段,并处理好每挖一段的回填,然后交替循环进行开挖。第三,基坑开挖后存在的土料应随挖随运,杜绝在边坡周围堆放开挖土,从而达到控制桩基变形及顶部位移的主要目的。
2.2锤击沉桩施工法
2.2.1沉桩锤选用标准本项目采用的打桩法主要以锤击沉桩法应用为主。值得指出的是,柴油锤、落锤、或者蒸汽锤的选择应能结合项目实际进行评估并应予以采用。一般而言,柴油锤特别适用于坚硬土层性质的地基土,这是因为柴油锤连续作业性能良好,锤芯夯击起跳高,且沉桩成效佳;而蒸汽锤一般比较受用于软粘土层进行沉桩;至于落锤,严格意义上可将其视为作业机具,应用于沉桩规模作业较小的短桩结构。因此,对于沉桩锤的选用确认,应能结合桩基础的规格型号、基本长度、以及其重量级、直径等参数进行评估并予以采用。2.2.2质量控制要点沉桩落锤的捶打原则应坚持以“重锤低打”执行原则为主,并要考虑桩基础本身极限强度允值的承受情况,即处在其捶打承受荷载允值内,尽量采用大桩锤,以避免捶打时桩头损坏。因此,结合上述沉桩锤落锤的捶打依据,本项目对于400x400mmx30m的钢筋混凝土方桩和钢管桩的沉桩施工,可优先选用3.5t级柴油锤;当调配确有困难时,亦可选用4.5t级柴油锤,但应限制锤跳高度,不应超过2m;φ550x100mmx40—45m的预应力钢筋混凝土管桩和钢管桩的施工,宜选4.5t级柴油锤。
2.3停打标准处理控制要点
2.3.1桩基础基本停打标准确认高层项目桩基础打桩的停打控制标准有关责任施工单位应能高度予以重视。这是因为桩基础的停打处理标准决定着该高层项目基础所承载的极限允值,从而决定是沉降量是否规则,以保障项目基础结构上方的建筑结构安全性能得以保持。此外,如若确保桩基础的停打控制标准合乎质量控制标准,则直接有效、合理控制施工进度,并确保打桩机具的油耗得到有效控制,且使得其桩锤使用周期寿命得以延长。因此,确认桩基础的桩锤停打标准,则需要客观考量该项目的所处地质环境,以及现有的桩基础规格种类、桩的长度,包括现场各项组织控制要素等进行综合评估并予以采用。基于此,结合受力形态存在的力学差异,则需切合项目实际来确认桩基础停打标准。2.3.2持力层确认贯入度虽然沿海一带土层所固有的基本性质属于软粘土,并且分布相对稳定。但是如何判断桩基础的沉桩锤击受力是否进入到持力层就成为了停桩标准控制关键。因此,此时可以凭借贯入度去进行客观评估。也就是说,待桩端已经深入到持力层,则可结合设计要求继续打至3—5D。不过,有时会遇到突发状况,即遇到结实、坚硬的持力层,这是打至3-5D无疑非常困难,(贯入度S<1.0mm)并且如若强行进行锤打则会使得桩基础损毁的同时又白白毁掉了桩锤。因此,对于该情况的技术交流则需要和设计单位进行反映与沟通,当经得对方同意时则能够以贯入度参数指标作为桩锤停打的主要考量依据。2.3.3基本效益本项目采用“重锤低打”大桩锤(柴油锤)的作业方式对400x400mmx30m及φ550x100mmx40—45m砼方桩及钢管桩完成了其沉桩作业。实际施工中,采用4.5t柴油锤的φ550x100mmx40—45m较大型号桩也都达到了基本预定深度,并且经过静载荷试验表明,桩身强度基本满足设计承载力需求,施工组织设计方案更为合理、可行和经济,远远超过缩短工期所获得的效益。
高层建筑结构在模型上一般可以假想为一个从地基出发并不断上升的悬臂构件。高层建筑主要承受水平作用效应和竖向作用效应,水平作用效应一般指风荷载,在抗震设防地区还包括水平地震作用。竖向作用效应则一般由结构自重荷载产生,在抗震设防烈度为8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑,还应考虑竖向地震作用。在这些作用效应下,结构整体及主体构件均需具有足够的承载能力、刚度和延性,整体的设计注重概念,应符合相关规定中对于建筑形体的规则性要求,包括平面布置的规则性及竖向布置的规则性。结构在抵抗弯曲方面来说,结构体系务必满足:不能使建筑物产生倾覆;在承受荷载时,它的支撑体系的某些部位不应被压屈、压碎或者直接被拉伸破坏;同时弯曲侧移不能超出弹性极限的范围。而结构在抵抗剪力方面来说,结构体系务必满足:建筑物不至于发生剪切破坏;同时结构的整体剪切侧移不能超过弹性极限的范围。最后对于结构的地基和基础来说,由于高层建筑一般是高次不静定结构,所以结构体系在支承点处应避免较大的不均匀变形,从而可以防止出现较大的二次内力。
1.2高层建筑结构的传力路线
高层建筑的竖向平面结构和水平平面结构都必须有明确的传力路线。以某个作用在楼面上的重力荷载为例,它要通过楼盖构件的弯曲传递给竖向结构的某个构件,直到建筑物的基础和地基。传力路线的模式根据结构的类别和布置而异。高层建筑的底层往往只允许有少量的立柱,以便有足够的空间可以设置宽敞的入口、前厅或广场。这时,有较密柱间距的上层结构的重力荷载,就要通过另一种结构体系传给底层立柱以及底层立柱基础。当高层建筑的楼层平面有突变时(如楼层有收进,或由矩形平面变成其他形状的平面时),或结构体系有变化时,它们的传力路线也会发生改变,这时往往既要有竖向的转换结构,也要有水平方向的转换结构。在高层建筑结构传力路线中还有一个区别于底层建筑结构的特殊问题,那就是高层建筑的每个立柱都承受着上层传来的重力荷载,要考虑它们各自在施工和使用过程中竖向压缩量的差异。这既要在设计中加以考虑,也要在施工过程中及时加以调整,以保证各层楼面的水平度,减小因不同柱的压缩量有过大差异而引起的结构内力。
2概念设计
2.1抗关于侧力构件合理布置规定
对于一个单独的结构单元,在设计上的通常做法是,一般会尽力避免设计出应力集中的缩颈和凹角部位;而且尽量不要在这些部位设置楼、电梯间。整个结构外形也要避免外挑,尺寸内收也不宜过急,避免在结构上形成薄弱部位。最大限度地防止因局部结构或构件破坏,而出现全部结构失去承载力的情况。
2.2关于高宽比的规定
高宽比的规定是对结构整体刚度、整体稳定、抗倾覆能力、承载能力以及经济合理性的综合考虑,是长期工程经验的总结,根据当前的实际工程来看,这一限值是比较经济合理与实用。但随着目前高层建筑的快速发展,设计师们发现其实高宽比并不是必须要满足的。实际工程已有一些超过高宽比限制的例子(如深圳京基100大厦高441.8m,共100层,高宽比为9.5,天津117大厦,高597m,共117层,高宽比为9.7),当然高宽比超过限值时,应对结构进行更加准确的受力分析,并施加可靠的构造措施。
2.3短肢剪力墙的设置问题
在新的规范中,将墙肢截面高度与厚度比为5-8的剪力墙定义为短肢剪力墙,且根据试验数据和实际经验,对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制。比如在剪力墙设计等级为四级,短肢剪力墙的配筋率要求是1%以上,而普通剪力墙则为0.2%。高厚比较小的构件的脆性破坏较大,不利于抗震。所以,在具体的高层结构设计里,设计师们应该充分利用其它现有构造形式来代替短肢剪力墙,减少不必要的麻烦。
2.4嵌固端的设置问题
在结构计算模型的选择上,如何准确地确定嵌固端位置是一个十分关键的问题,这直接关系到实际的受力状态与选择的计算模型是否符合以及内力等相应计算结果是否无误。因为现在高层结构通常会设有一层或者是二层的地下室(可以当作人防工程来使用),而嵌固端的选择,可以结合各层的刚度变化,再根据它的实际布置状况,可以选择在一层顶板的位置,也可以是二层顶板的位置,同时在地下室其他楼层等部位也是有很大可能的。但是在这个问题上,结构设计师们往往会忽略了一系列需要注意的问题,例如嵌固端的设置和刚度比的限制等问题,忽视这些问题将会对工程的质量和后期数据的分析造成很大的隐患。
3地基与基础结构设计
在基础的具体设计中,应根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑破坏或影响正常使用的程度来确定基础设计等级。首先,地基计算应满足承载力计算的有关规定;其次,由于高层建筑的基础设计等级均为甲级或乙级,因此均应按地基变形设计;若地下室存在上浮问题时,还应进行抗浮验算。下面就高层建筑中不同的基础类型分别阐述在设计计算中应注意的事项:在对箱基和筏基的梁板进行配筋计算时,务必相应地扣除底板上直接作用的梁板荷载和自重,当出现箱筏的四边区格和地基反力过大的情况,这时要对梁板进行加强配筋;而在进行箱基结构设计时,要考虑洞口上下的连梁的影响,验算其截面面积,若洞口的位置或者大小有变动,要复核连梁的抗剪强度和抗弯强度;若是进行整体箱基和筏基的设计,必须考虑桩土的因素,其共同工作会对结构造成一定程度的影响。
4结构计算与分析
4.1结构整体计算的软件选择
当前比较常用的计算软件一般包括:建科院PKPM其中的SAT-WE,MIDAS,ANYSYS,ETABS,SAP等。由于各个软件使用的计算模型有一定区别,所以在各个软件计算结果上就会有或大或小的差异。实际工程中,务必考虑结构类型和计算模型的具体特点,在进行整体分析时选择最恰当的软件,并使用不同软件进行对比分析计算,从不同软件计算的相差较大的结果中,选择最接近工程实际情况的数据。若不能选择合适的计算软件,不但会消耗大量的时间和精力,更重要的是会对结构埋下安全隐患,造成日后的工程问题。所以为了保险起见,通常在布置复杂的高层设计中,宜使用不少于两种不同的模型来进行内力分析和计算。
4.2剪力墙底部加强部位墙厚的确定
在进行抗震设计时,剪力墙的底部加强部位一般采取增加边缘构件箍筋和墙体的布筋来防止地震荷载的影响,预防结构出现脆性破坏,从而能够比较有效的改善结构的抗震性能,在现行的规范中,明确指出剪力墙结构底部加强部位的高度可以参考墙肢的1/8和底部两层二者中的较大值;而部分框支剪力墙结构底部的取值,可考虑以上两层的高度及墙肢总高度1/8中的较大值。一般情况下,高层建筑结构底部加强部位的剪力墙截面厚度bw的取法按照以下规定,按照一、二级级抗震标准的情况,bw宜选择剪力墙无支长度的1/16或层高;按照三、四级抗震标准的情况,bw宜选择剪力墙无支长度的1/20或层高。但在墙底受力较小且结构层高相对较高的情况下,其厚度还按上述要求取值,就显得很不经济。所以,根据具体的工程实践,厚度可以适当减小,而且必须按照下面的公式计算稳定性。
设计产生以来,人们无时不刻不在探索新的设计,但在这些过程中,仅有少数人的行为或成果成为“流派”。因为它们首先意识到了的发展方向并作出了顺应潮流的探索,这样,他们的成果才被人们接受,被历史承认。所以说,设计是的产物。同时代的设计和建筑、绘画、、甚至于人的生活方式都是环环相扣的,新思想无论从哪个方面开始突破,都是代表未来思潮和发展方向的。设计先驱首先应该是思想先锋。
密斯曾说过:“当技术实现了它的真正使命,它就升华为。”这段名言似乎是把技术等同于艺术了。其实,应该说,这里所展示的正是建筑艺术的又一个新的流派,一个建立在高基础上的艺术流派。
建筑中的高技术主要是从思潮角度意指高技派作为一种普遍意义上的样式表现出来的可视的技术形象。高技派则是指,60年代末以来,不仅采用高技术手段,而且在形式上极力表现高技术的结构,材料,设备,工艺以及建造的拆卸或扩展可能等美感的建筑设糆倾向。
高技派在60年代末的出现与这次革命带来的弥漫于整个西方社会的技术乐观主义有关,同时战后各种新材料和新结构纷纷应用于建筑中。
部分人认为“高技派”只是一味炫耀技术的伟大,认为技术是至高无上的,人们开始通过人本思想来正视科技,有的前卫设计师甚至开始批判对科技的盲目乐观态度。于是,所谓的“超高技设计”应运而生,“超高技”是与“高技派”对立的异化物,将技术当作一种符号加以嘲弄和挖苦。伦敦的“独体集团”的骨干分子隆阿拉特于1980年设计了一套“混凝土音响”将现代高保真电器装置在从废弃工地上捡来的混凝土块上,以颓废的形式来讥讽对高技术的盲目崇拜。“超高技”的技术悲观思想注定了它是短命的。它的作品与生活距离太远,但它的意义不在于它的作品,而在于它的精神为盲从科技的人们敲响了警钟。
(二)
近年来高技派逐渐开始重视地区文化,历史环境和生态平衡。比如福斯特多年来对生态技术的持续关注,格瑞姆肖的钢梁,钢索,桅杆的帆船式结构和独创的外张式幕墙系统,霍普金斯的帐篷结构探索,皮阿诺早期的单元式膜结构"轻盈"主题以及后来的技术诗性。在他们之外,帕歇,阿索普,"未来体系"等的许多作品都可划入高技派的范畴。80年代后,高技派的典型手法几乎成了建筑师设糆语言上的一种选择。近年来,以节能和减少污染为主的生态观念成为重要议题,同时由于地区建筑文化对全球化的自觉抵抗以及由后现代主义复兴的历史意识的深入,高技派建筑越来越从对技术形象的表现走向对地区文化,历史环境和生态平衡的重视。1996年福斯特,罗杰斯,格雷姆肖,皮阿诺都曾参与赫佐格草拟的《建筑和城市筫划中应用太阳能的欧洲》的评议和修改,表明高技派领头人对生态思想的集体关注。福斯特的被誉为第一座生态高层的法兰克福商业银行、柏林会议大厦改建等作品在采用智能化技术的同时运用了传统的被动式环境控諩技术。皮阿诺的奇芭欧文化中心更可以说是地区文化、历史环境、生态技术的完美结合。
技术原则是高技派技术观的核心并主导其建筑观、美术观和历史观。除替代技术外,适宜技术是建筑师解释技术则时最重要的概念。罗杰斯和福斯特都强调自己的技术为适宜技术。狭义上讲,它常与低造价,再生能源技术有关。广义上讲,它指采用技术时根据当地的条件和使用的情况具体而论。实际上这一概念是建筑师对高造价的外露结构技术和昂贵的生态技术的性修正。
人所熟知的艾菲尔铁塔、蓬皮杜文化中心,从外观上看,便是技术的产物。艾菲尔铁塔的设计者称,其形状便是依赖人体骨胳的结构而来的,而蓬皮杜艺术文化中心外表更是一个的大车间。它们一开始并不为人们所接受,被视为“怪物”、“无任何艺术感”,但是,随着时间的推移,人们似乎已“被迫”接受了它们,且承认这同样是艺术化了的。同样,密斯设计的,于1952年落成的纽约利华大楼,是最早的全玻璃大楼,可以说也是出于同一理念,且几十年后,人们仍给了它一个建筑的大奖。
是让新技术被动地去顺应建筑艺术,还是按照新技术本身的特性去创造、新的建筑艺术?这正是高技派建筑需要回答的。而问题答案正是后者。技术不可以简单顺应艺术,或者否定艺术,从而引起建筑艺术消亡的恐惧——这其实是杞人忧天罢了。技术反而会开创艺术、完美艺术,让新建筑尽善尽美,这却是突飞猛进之际应有的自信。像伦敦的劳埃德大厦、香港的香港—上海汇丰银行,更鲜明地体现出高技派建筑艺术之际,人们的心态,则已由惊诧到平和,进而为之激赏了。
也就是说,高度发达的科学技术,在建筑上的进一步运用,是可以作为艺术而为人们所接受、所欣赏的。把新技术运用到建筑设计中,已成了不可抗拒的潮流,并且奠定了自己的地位,开创了一个新的、可观的前景。著名建筑大师柯布西耶早在上世纪初便讲过:“建筑结构和装饰的形式经过几个世纪的缓慢变化,在钢筋水泥的50年里人类建筑史作出了巨大贡献之后,又经历了一次彻底的变革。”人们不难看到,正是在上个世纪,金属构架、玻璃幕墙等,已经成为新建筑的重要材料,这比过去的木结构、砖石结构,也比钢筋混凝土结构等,大大地前进了一步,从而使建筑的艺术形式,也发生了根本性的演变,人们对新技术、新材料的认识,不断在加深,正是在这加深的过程中,艺术形式也就相应发生了这样那样、或大或小的变化。例如合金钢的高强度提高10倍或更多,作为高层建筑的柱子,那就不仅仅可支撑100层楼的高度,完全可达到300层乃至500层高。又如玻璃,现在不仅可以隔热、变色、单面透光等等,甚至可以自行发电、呼吸,具有生态调节功能。近年来风行的膜结构,轻灵、洁白,如运用得当,也更具艺术感。
无疑,建筑的发展是离不开建筑技术的进步的,完全脱离技术的建筑设计,未必行得通。建筑材料的开发利用,力学模型的深化,结构的创新,水、电技术的进化,对建筑的是不可以置之不理的。失去技术支撑的建筑,非但成不了艺术,也无法在地上站起来。应该说,建筑艺术与科学技术之间,是存在着有机联系的,截然分开,是难以做到的。
摘要:从中国作为人口大国、城市土地资源紧缺的国情出发,探究垂直景观在高层建筑中的应用,为目前亟需扩展城市绿地提供一个可操作的方法。通过对垂直景观成熟经验的学习与分析,了解如何将垂直景观设计应用到中国的高层建筑中去。建筑期刊
关键词:高层建筑;垂直景观;营造
一、研究背景与意义
基于全球城市化进程的日益加剧,人口的膨胀、城市建筑密度的不断攀升,人们开始意识到环境与建筑能耗的污染以及生态系统的危机。为了遏制这种趋势,绿色建筑应运而生。绿色建筑的定义是在建筑的全寿周期内,最大限度地节约(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。而实现绿色建筑的重要途径之一就是———垂直景观,它在城市生态景观方面的补偿作用不可估量。我国作为人口大国,城市土地资源紧缺,同时还有大量人口不断涌入城市,导致北、上、广等大城市越来越拥挤。这些寸土寸金的大城市中心集商业、娱乐、文化于一体,高层建筑林立,公共绿地严重短缺。有人提出建设更多的绿地广场和公园来解决这一棘手的问题。这个初衷是好的,可是实际的国情却很难实施。据预测,2020年,中国将有300万农村人口转移到城市。大量的农村人口正在以惊人的速度涌入城市,城市土地可容纳量积聚饱和,我们正面临着建筑土地和绿化面积如何平衡的极其严峻的问题。而另一方面,物质文化水平的提高,使得都市人对于生活品质的追求也在不断提高。他们渴望亲近自然,享受绿色的需求正在与日俱增。据统计,上海在2010年的GDP已达到一万美元,随着经济消费能力的提升,高品质的生活标准、环境与质量标准成为城市居民越来越关注的话题。对公共绿地环境的投入,使得生活与工作环境更加舒适宜人成为人们的一种共识与追求。因此,在横向绿化的可扩展面积基本为零的情况下,寻求高层建筑纵向上的绿化可利用性定会成为一种趋势。高层建筑的表皮绿化不仅能短期实现绿植覆盖率,而且与建筑节能、减少能耗的绿色建筑目标相一致,是一举多得的方法。同时,垂直景观对于改善都市的生态效应也具有重要意义,高层建筑的垂直景观功能定位于生态学,具有吸附与阻滞空气中的尘埃、减少灰尘颗粒物,清洁净化空气、降低噪音辐射,调节室温、节约建筑能耗,美化环境、令人身心愉悦等不可估量的社会和经济效益。
二、国内外研究现状
城市垂直景观设计早在古代巴比伦时期的经典空中花园已经出现了萌芽,当然早期垂直立体绿化的呈现更多的是自然植物无意识的攀爬,品种较单一,更没有系统理论的形成。直到20世纪90年代,西方发达国家才开始了对垂直绿化的系统研究,它也逐步成为在景观设计领域中对未来城市生态景观发展的前沿课题。一些发达国家的垂直景观在改善新兴城市的生态环境方面,得到政府政策上的支持和推进,给城市居民带来生态、经济和健康上的利益,也在一定程度上消除了“城市热岛效应”,推进了生态园林建设的科学性。这其中,马来西亚建筑师杨经文可以说是真正实现“空中花园”的先驱,他的建筑设计以与有机的、富有生命力的植被化相结合而闻名。他倡导建筑与植物生态系统的有机共生。在他的生态建筑实践中,始终坚持生物气候学设计原则,创造了众多令人惊艳的垂直景观生态建筑。其著名作品之一是新加坡EDITT?TOWER,1998年获得了热带生态建筑设计大奖。整座建筑远远望去犹如一颗屹立于高楼大厦中的参天大树,大楼的四周都被绿色植物所包裹,植物与建筑的和谐共存既达到了美学的高度,又起到了隔热的作用。该建筑所设置的绿色空间与居住面积比例达到了1:2。
大楼还设有雨水回收、光伏发电、污水净化等多套绿色节能系统。杨经文的生态建筑,实现了绿色植物与建筑的和谐共生,也展现了通过精心配置的植物可能形成的丰富多姿的空间形态,将建筑与自然完美地结合。正如杨经文所说:“建筑物常常可以看作大量的无生命物质的堆积,植被化的目标就是将有机的、富有生命力的物质与无机的、无生命的物质融为一体。”除此以外,在日本、法国等都相继出现了垂直景观生态建筑。例如日本福冈的ACROS楼,整个建筑除去1/4的地下空间,地上建筑设计成台阶状,屋顶部分全部由绿色植被所覆盖。竣工数年,郁郁葱葱的植被已经与南侧公园的绿化融为一体,仿佛在城市中央形成了一座绿岛,在收获优美的视觉景观的同时,使整栋建筑的温度更加舒适,创造了良好的生态效应。目前,在北京、上海、深圳、重庆等大城市中,城市垂直绿化的研究和探讨已经形成一定的共识,一些城市建筑外立面也出现了绿化表皮的实践案例,但是这些实践在某种程度上只能称为垂直绿化,跟垂直景观还有一定的距离,可以说我国高层建筑垂直景观设计尚处于起步阶段,还有许多经验要学习。
三、垂直景观在高层建筑中的营造手法
需要明确的是垂直景观与垂直绿化是不同的两个概念,垂直景观是以充分利用建筑纵向空间、实现植物(包括乔木)与高层建筑共生的景观设计,而垂直绿化究其本质是建筑垂直面的攀缘绿化,是攀缘植物翻转90°的平面绿化。但两者也存在着一些共同的特点,诸如占地少、都是利用纵向立体进行的绿化设计等。垂直景观的设计,将植物作为建筑造景的主要手法,通过不同的植物造景组合,形成建筑高层的平面布局与纵向建筑结构设计独特的空间构建,形成如画的美丽景观,并且丰富高层建筑室内空间的功能要求。对于这些营造手法的探析需要更多的实践操作的可能性,而目前我们更多的是只具备理论整理的经验论。根据杨经文在高层建筑运用生物气候学来组织空间的经验,我们可以学习的设计方法如下:
(一)空间组织
分析其平面布局,杨经文的高层建筑轮廓多设置为不规则形,利用不同凹度的开敞空间进行绿化。纵向楼层的悬挑式空间错落有致,既可以使不同户型享受到更多的阳光,同时错位排序的植物也可以得到足够的光照和生长空间,尤其是乔木植物。大量绿色植物的嵌入种植不仅有效地减少了建筑本身的热岛效应,还能生成氧气,吸收二氧化碳与一氧化碳,并且丰富了建筑单一的表皮,也不影响阴影区开窗的可能性。再分析其竖向空间,高层建筑的垂直景观的结构本身是植物搭配建筑的自然美与人工美结合的产物,应当考虑好植物的预留生长空间,重视其弹性空间的设计安排。各类设施的设置力求便捷,满足时空发展的需求。因此,消防、疏散等设施设计应上升到美学层面去考量。可以充分利用超高层建筑防火规范所要求设置的建筑避难层,着重利用垂直景观绿化、营造生机盎然的建筑外立面,以提升整栋建筑的美感。
(二)植物配置
绿色植物作为垂直景观生态建筑的重要要素,它直观地展现着一座建筑的生态效应和视觉感受。出色的垂直景观生态建筑肯定是植物与建筑美学的高度融合,因此,植物的搭配尤为重要。垂直景观的营造也绝不是简单地给建筑物附着上一层攀缘绿植,它关注的是植物丰富种类的搭配、色彩季相的变化、姿态柔和的线条,营造出具有丰富的时空变化的生命力的建筑。在设计过程中,悬挑式的种植槽中作为独立的植物单元,要充分配置好植物群落,丰富品种,形成自然分层的绿色景观,例如可以在不同凹度的错层开敞空间中,采取地被植物铺底、乔木来遮阴、具有观赏价值的灌木草花镶嵌点缀的方式。同时,选用下垂式植物、藤蔓植物进行垂吊式美化,弥补建筑外壁的一些生硬的结构线条,营造出与建筑相映成趣、丛植错落、四季皆有景的自然植物群落景观。
(三)节能循环
正如杨经文认为许多后现代主义建筑,在建筑立面处理中过多地增添了许多无意义的造型,造成了许多建筑材料的浪费。这些不理性的设计怪像,忽视了能源的合理使用和能耗的约束。面对日益严峻的世界能源消耗问题,建筑师毫无疑问要加强节能意识,特别是高层建筑的节能问题。站在生物气候学的高度去探索建筑节能的可能性与方法论,最终提升人的精神享受以及减少建筑能耗。高层建筑的垂直景观应当统筹优化生态层面的规划设计,在设计伊始,就该重视整体人工生态系统的循环回收,使绿色环境的原料与废料尽可能多地循环利用,消化分解本身产生的能耗,降低损耗。设计要面临的挑战在于最大程度地去利用资源和能源,减少浮尘,吸附噪音,调节室温,以最小的投入,获得最大的收益,从而体现出垂直景观生态建筑的节能、节水、节材等环保低碳理念。
(四)人性关怀
根据英国和日本的研究调查发现,工作或生活于高层建筑中的人群,有四成以上渴望与自然亲近接触,比如打开窗户能看到绿色或走到户外去活动,而垂直景观正是把这种愿望付诸实践的较好途径。垂直景观除了美化外部建筑环境,同时也为室内空间引入了自然美景。不仅在高层建筑的室内休憩空间真正实现了景为人用,更在阳台空间中构造了一个个梦幻的空中绿植花园。在阳台空间茂密的树荫下,层次分明的植物景观,让人感受到以植物景观律动为框、蓝天为画的奇妙体验。高层建筑的垂直景观设计目标不是为了模拟自然,更多的是可以弥合生态学和建筑设计之间生硬的裂缝,形成持久稳固的联系,营造合宜的自然,创建合理的人工生态系统。因此,垂直景观在高层建筑设计中,必须关注人的舒适度,从微观层面上满足人体工学的要求,关注人的健康,在强调采光、通风、保温等基础条件上,还必须重视人的使用安全问题。
2高层建筑设计的一般原则
2.1关于高层建筑结构计算简图的选取原则在高层建筑的结构设计和受力分析过程当中,要进行相关的计算,而计算简图是进行结构设计计算的基础,所以计算简图的选取恰当与否关系着高层建筑的结构设计是否合理,也关系着高层建筑的使用是否安全可靠。在进行高层建筑结构计算简图的选取时,要特别的仔细认真,这样才能保证结构设计计算结果的可靠,保证高层建筑的安全建设和使用。同时,计算简图要有一定的构造措施和构造方法来保证安全,尤其是建筑节点在图纸上和实际中略有差别,必须保证计算简图的误差在允许的设计误差范围内。此外,设计工程师要仔细的分析软件计算的结果,避免因为不同计算软件的计算结果而造成比较大的计算偏差和失误。
2.2关于基础设计和建筑结构设计的方案选取原则高层建筑的基础比较深,基础设计要考虑多种因素。高层建筑的基础设计必须参考详细的地质勘探报告,然后结合地区的地质条件进行基础的合理设计。同时,采用哪种高层建筑的结构类型也影响着基础的设计工作,不同的建筑类型的荷载不同,高层建筑的基础设计必须与结构类型和荷载分布相一致。综合考虑各种因素来确定基础的设计工作的目的是使地基的稳定性能和承载能力发挥到最大。建筑结构的设计方案一般要满足两方面的要求,一是受力特性和建筑的力学性质的合理性,对于整个高层建筑的结构体系的受力和荷载要明确,力的分析与计算必须简单。二是要满足经济成本合理性的基本要求,建筑结构的设计方案直接决定了后续的施工方案的选取工作和施工设计,这个过程必须考虑整体建筑施工成本合理的要求。另外,高层建筑的结构设计方案也必须考虑当地的地质条件、地理地形条件、工程施工的要求、施工方案和建筑设备安装等具体的因素,在各种因素相互协调的情况下,确定结构设计的最优方案。
2.3关于计算结果正确性分析的原则随着计算机技术的不断进步,计算机应用软件不断地加入到高层建筑结构设计的分析计算当中,但是与建筑结构设计有关的软件的品种数量众多,不同的软件品种的计算方法、流程和编程实现方法不一定相同,导致了有关结构设计的计算结果存在着许多差异。设计工程师要正确认识和分析这些计算结果的差异,充分了解所采用的计算软件的计算范围和计算条件,要在仔细审核的基础上进行仔细的判断,排除人工数据输入的错误,才能够得出所需要的正确结果。
3高层建筑结构设计相关问题分析
3.1高层建筑的基础设计相关问题高层建筑的地基设计既是高层建筑结构设计的前提性工作,也是建筑设计师非常重视的一个问题。地基设计的重要性不言而喻,地基设计的质量直接影响着基础的类型选择和工程的造价。基础的设计工作包含了基础的类型设计和对地基的处理工作。地基类型的选择要考虑到上部结构的荷载、地基的承受荷载的能力以及工程的整体造价等因素,其中比较重要的是上部建筑荷载的准确计算和结构选型。另外在地基的设计和相关计算中一定要遵守国家规范和地方性规范,因为就全国来说,各地的地质条件差别很大,国家规范没有办法作出统一全面的规定,所以在地基的设计工作中要注意遵守地方性的设计规范的问题。
3.2高层建筑结构设计中的剪力墙设置问题高层建筑中的剪力墙的数量要求和位置的设置问题也是高层建筑结构设计的重要因素之一。第一,在现行的建筑规范中,具体描述了短肢剪力墙的定义问题,短肢剪力墙是指截面的高度和厚度的比在5-8的墙体,在具体的建筑应用中,短肢剪力墙的使用受到诸多限制,结构设计中应尽量少使用这种墙体结构,避免后续的设计上的诸多问题。第二,剪力墙的位置设置除了在建筑的两端以外,在建筑的纵向中轴线还应该增加剪力墙结构,并调整剪力墙中心的位置,合理设置厚度以及截面,使建筑的结果位移保持在合理的范围之内。
3.3高层建筑中的结构规则性问题关于高层建筑的结构设计的新旧质量规范在诸多问题的内容描述上都存在着一定的变化和改动,这主要体现在两个方面,第一,新的建筑规范中针对旧的建筑规范的高层建筑结构设计的规则性问题,增加了许多的限制条件,比如建筑结构设计中的平面规则性问题和结构嵌固端的刚度比问题。第二,新的建筑规范中采用强制性的条文规定了严重不规则的结构设计方案是不能采用的。所以,结构设计师要注意到新旧规范的的内容改动,严格遵守规定的限制条件,合理的规划自己的结构设计,避免为后续的施工设计和施工图的设计工作带来不必要的麻烦。
2高层建筑土建施工技术存在的问题
2.1施工结构设计不合理在进行高层建筑施工时,由于施工现场环境比较复杂,施工场地有限,并且高层建筑正朝着信息化、智能化的方向发展,受多种因素的影响,施工单位在进行施工设计时,并不能完全合理的设计工程结构,从而对工程的施工质量造成一定的影响。和普通的建筑相比较,高层建筑的内部结构更为复杂,受力情况更加多变,因此,在进行高层建筑工程施工时,必须对建筑内部受力情况进行详细的分析,从而为建筑整体结构的稳定性提供保障。
2.2施工组织不合理在进行高层建筑工程施工时,施工单位首先要对施工原材料的质量进行严格的检查,确保工程施工质量符合设计要求,但在实际施工中,受各种因素的影响,部分施工单位在施工过程中,并没有安排专门的检查人员对施工材料的质量进行检查,导致高层建筑的施工质量存在一定的隐患。部分施工单位缺乏专业的施工技术人员,而现有的施工人员综合素质参差不齐,施工经验不丰富,施工技术不能满足施工需求,从而对高层建筑施工造成一定的影响。
3高层建筑土建工程施工关键技术分析
3.1工程概况某高层建筑共28层,其中地上26层,地下2层,建筑总高度为172m,建筑的总面积为98214m2,该工程地下2层的主要组成元素是钢筋混凝土,地上部分采用两侧为劲性钢筋混凝土简体,中间为结构型钢结构的形式,在地上5-9层、20-22层、26层处采用钢桁架联合,建筑外墙采用金属玻璃和抗震墙材料。施工现场的土层地质条件从上到下依次为填土层2m、粉质粘土0.6m、淤泥质粉质粘土12m、细砂3.1m。
3.2地基施工技术在进行高层建筑施工时,首先要做好地基施工,只有这样才能支撑地上部分施工,由此可见,地基的施工质量对整个高层建筑的施工质量有直接的影响。目前,施工单位在进行高层建筑地基施工时,经常会使用地基桩基础施工技术进行地基处理,地基桩基础能适用于不同的地质结构中,在复杂的高层建筑地基处理中有十分广泛的应用。由于高层建筑的基坑深度比较大,施工难度也比较大,因此,在进行基坑施工时,为保证基坑施工安全,施工单位要根据实际情况,选用合理的深基坑支护技术。常用的深基坑支护技术有地下连续墙支护技术、土钉墙支护技术等,在本工程中,施工单位通过对周围环境、地质条件等因素进行分析,决定采用地下连续墙结构进行基坑支护。
3.3钢结构工程施工关键技术钢结构具有强度高、自重轻、施工技术难度低、抗压性能好等特点,在高层建筑施工中有十分广泛的应用。在进行钢结构工程施工时,施工人员要严格的按照设计要求,对施工使用的钢筋进行认真的检查,确保钢筋的质量符合相关规定,施工人员在进行钢结构加工时,要严格的按照施工规范进行操作。
3.4混凝土施工技术在进行高层建筑施工时,经常会采用混凝土结构,因此,加强混凝土施工管理有十分重要的意义。施工单位在进行混凝土结构施工时,首先要对混凝土原材料的质量进行严格的检查,严禁使用质量不合格的原材料;施工人员在配置混凝土拌合物时,要严格的按照事先确定的配合比进行操作,并控制好搅拌时间和搅拌温度,混凝土拌合物搅拌结束后,施工人员要对其质量进行认真的检查,确保混凝土拌合物的质量符合相关规范;在进行混凝土浇筑时,施工人员要严格的按照相关规范进行操作,并在浇筑过程中,做好混凝土振捣工作,严禁出现过振、漏振等现象,确保混凝土结构的压实度符合设计要求;混凝土浇筑、振捣结束后,施工人员要对混凝土结构施工质量进行严格的检查,检查合格后,要及时进行混凝土养护,混凝土结构的养护时间要根据当地的天气情况确定,一般情况下,不能少于7d。
3.5绿色环保施工技术很多高层建筑施工处于城市繁华地区,因此,在施工过程中要注意绿色环保技术的应用,在实际施工过程中,施工单位要做好高空防护工作,避免在进行高空作业时,发生高空坠物的现象。由于施工过程会产生很大的噪音,因此,施工单位要在施工周围设置隔音墙,并尽可能选择能吸收施工噪音的材料,从而减少噪音污染。