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关键词:超高层 建筑施工 施工管理 质量
一、前言
由于我国经济的蓬勃发展,可以利用的建筑用地正在逐年减少,促使很多建筑向高层、超高层发展,特别是超高层住宅、超高层办公楼、超高层公共建筑增长速度尤其迅速,今天超过100米的建筑已经随处可见。
超高层建筑的快速发展给此类建筑施工管理带来了很多问题,这些问题引发了建筑设计人员、建筑施工人员和建筑监理人员的关注。本文将根据自己的施工管理经验,对超高层建筑施工管理中存在的问题进行分析,并对提高超高层建筑质量提出自己的看法。
二、超高层建筑施工管理出现的质量问题及原因
2.1超高层建筑施工中出现的质量问题
安全施工是建筑施工管理中最基本的要求,超高层建筑由于施工周期长,施工参与人员复杂,漏天作业、高空、悬空作业多等特点更容易出现质量问题。本文将从以下三个方面进行具体分析。
⑴地基不均匀沉降引起墙体裂缝。
由于超高层建筑的全部负荷通过基础传给地基,地基在负荷的作用下则产生应力,不同的地基位置产生的应力大小不一,从而使超高层建筑产生不均匀沉降。当地基土层分布不均,土质差别较大时在不同的土层交接处就会出现明显的不均匀沉降,从而引起墙体裂缝。
⑵外窗部位渗漏。
为了达到美观和舒适的目的,超高层建筑中的窗户广泛采用大面积的凸窗和落地窗,特别是铝合金材料的外窗在施工时得到广泛应用。外窗部位的防水施工没有达到设计标准,局部防水错误不正确;窗户保护和检测管理手段不完善等各个方面的原因导致外窗部位渗漏。
⑶悬挑结构坍塌。
在超高层建筑的施工过程中出现悬挑结构坍塌的事故很多,沿板跟部、悬臂梁断塌和整体倾覆坍塌的质量问题都经常出现。其原因有拆模过早、施工超载、钢筋变形错位、模板支撑方案不正确和稳定力矩小于倾覆力矩等。
2.2超高层建筑出现质量问题的原因
导致超高层建筑出现质量问题的原因众多,本文认为以下五个方面是主要原因。
⑴自然因素影响。
超高层建筑的施工大部分都是在露天进行,如下雨,刮风,打雷等天气情况都会给施工过程带来危险,增加安全事故的发生。因此,创造出一个良好的作业环境,针对不同的自然因素采取不同手段和措施来改善施工现场的环境,对于提高其施工质量有着极其重要的作用
⑵设计不合理。
设计不合理也是影响超高层建筑施工质量的一大因素,例如设计时考虑不全面,计算负载值过小,电缆选择不规范,结构不合理,内力分析有误,计算简图不正确,沉降缝和伸缩缝设置不正确等都是引发质量问题的隐患。
⑶建筑材料不合格。
建筑材料的质量好坏,直接影响着整个高层建筑的施工质量、外部造型、结构安全和投入使用后的使用功能等。电缆的防火等级没有达到国家标准,水泥过期后安定性不良,混凝土配比不合理等。
⑷施工管理不规范。
超高层建筑的施工质量问题很多时候都是由于施工管理不规范造成的。例如没有经过技术交底就盲目施工,图纸没有经过深入设计就仓促施工,或者没有按照施工图纸的要求规范施工等。
⑸施工企业质量体系不完善。
施工企业的质量体系是保证建筑施工质量的根本和基础。很多施工企业由于没有认识到这一点,质量体系的建设还不完善,然后利用质量管理的一些有效手段对施工过程中的关键点进行重点把握,使建筑施工质量始终处于一个比较稳定的状态。
三、提高超高层建筑工程质量的办法
建筑工程的质量问题对我国经济的健康快速发展有着深远和直接的影响,作为建筑工程中施工条件复杂,技术要求更加严格的超高层建筑来说,其施工质量更应该得到重视,本文认为可以从以下五个方面进行:
⑴严格审查工程参与者。
超高层建筑因为建设周期长,参与人员多,因此对工程的各个参与者都要进行严格的审查。例如超高层建筑的设计人员要有丰富的设计经验;特种作业人员要持证上岗,对于审查不合格的人员坚决不能上岗。
⑵加强工程所需材料和半成品的检查。
原材料和半成品的好坏直接影响着超高层建筑的施工质量,因此原材料和半成品的质量控制至关重要,对质量不符合要求的材料坚决清理施工现场,同时要严格按照施工进度计划对原材料进行有序的发放。
⑶严格把关隐蔽工程的验收。
为了避免资源的浪费和建设方、施工方的经济损失,保证超高层建筑的施工质量和施工进度,隐蔽工程的验收已经成为确保超高层建筑施工质量的关键手段。超高层建筑的建设方应当在要求的时间内到达隐蔽现场,对隐蔽工程的条件进行检查,检查合格后施工方才可以进行隐蔽施工。否则建设方有权要求施工方对已隐蔽的工程进行剥露检查。
⑷抓好工程项目的队伍建设。
超高层建筑的施工具有劳动密集的显着特点,因此抓好工程项目的队伍建设也是提高超高层建筑施工质量的主要手段。通过建设文明工地,给施工人员创造一个良好的工作环境。
⑸加强施工企业质量体系建设。
“百年大计,质量第一”是每一个施工企业的立命之本。最后还要完善各项质量管理的规则制度,确保资金的投入,落实好质量保证措施,建立全项目质量保证体系,加强本企业的质量体系建设。
【关键词】超高层;建筑消防;安全对策
随着经济建设快速发展,城市人口持续增长,城市土地资源日趋紧张,城市构造逐步向高空延伸,使得我国城市高层建筑不断地增多。据统计,当前中国正在建设的摩天大楼总数超过2OO座,相当于美国同类摩天大楼的总数,而总部位于美国芝加哥的国际知名建筑研究机构2012年的数据显示,在中国建筑的摩天大楼的数量占全球数量的一半还多。超高层建筑大量涌现,对于消防安全提出了更高要求。本文主要研究超高层建筑火灾发生特点,探讨超高层建筑消防安全对策,为我国在超高层建筑消防安全控制方面的开展提供借鉴。
1 超高层建筑火灾发生特点
笔者根据多年的工作实践经验,加上对于众多参考文献的搜集与整理,认为超高层建筑火灾发生特点主要体现在以下几大方面:第一,火灾蔓延速度快。超高层建筑不同于其他建筑,它的火灾蔓延途径很多,例如风道、电梯井、电缆井、楼梯间等。超高层建筑一旦发生火灾,那么火灾蔓延速度快,造成巨大的人员伤亡和财产损失。第二,人员疏散困难。超高层建筑楼层较多,而且人员较为集中,一旦发生火灾,人员紧张不知所措,使得建筑物内人员疏散困难。第三,火灾扑救难度大。消防车供水能力和供水器材的耐压强度达不到所需的高度,登高消防车和消防直升机是扑救超高层建筑火灾的先进设备,登高消防车只能救助相应伸展高度内的被困人员和实施灭火,使得超高层建筑火灾扑救难度大。
2 超高层建筑消防安全对策
2.1 各部门加强消防安全标准化管理
超高层建筑管理部门需要根据自身实际,制定出一整套完善的建筑消防安全管理标准,定期对于超高层建筑消防设施维护进行管理,同时还需要根据维护管理结果,定期向公安机关进行汇报,针对在建筑消防安全检查过程中发现的问题进行及时上报以及解决。公安消防机关则需要根据本地区超高层建筑群的实际需要,建立起城市远程监控系统建设,以维护管理与技术为依托,定期定量的对于建筑消防安全运营状况进行分析,从而在公安消防部门以及消防安全管理部门的大力配合下,提高超高层建筑消防安全管理水平。另一方面,超高层建筑业主管理委员会是超高层建筑消防安全管理的另一大责任主体,同建筑消防安全管理部门一样,超高层建筑业主管理委员会需要发挥自身的功能与作用,对于超高层建筑消防安全进行管理,通过落实建筑消防安全管理责任制度,通过落实建筑消防安全管理责任人,严格按照“谁主管,谁负责”的原则进行,根据本超高层建筑的消防管理实际情况,签订消防安全管理责任状,使得每个建筑消防安全管理责任人,在具备一定的消防安全管理权利的同时,承担起相应的消防安全管理责任。
2.2 采用新型防火材料,提高建筑防火质量
首先,建筑防火涂料。在上世纪九十年代,防火材料得到了巨大的发展,很多防火涂料具备了隔热的性能,能够对建筑物起到很强的防火和保护作用,不断增强了防火材料的应用空间,填补了我国在防火材料应用领域内的空白。其次,防火卷帘。防火卷帘是一种较为常见的防火技术,被用到很多建筑物中,在建筑事业中发挥了很大的作用。对于防火卷帘的使用要求和规范,我国的法律法规有明确的规定,很多建筑事业的相关法律法规都对防火卷帘的安装作出了要求,将防火卷帘看做是一种防火隔离的主要方法。再次,封堵材料。有机的材料可以长期使用,具有不固化的特性,也能够得到二次利用,不但具有防火的功能,还能够防水、防气体渗漏等作用,在很多建筑物的管道周围和电线等电力管线的管道上都得到了应用,能够有效防止火灾通过管线通道扩散和传播。相对于有机的封堵材料来说,无机的材料也有其独特的优势,它在耐火方面具有更高的极限,能够给人们提供更加安全的防火保障,并且不宜被破坏。
2.3 加强高层建筑逃生训练和演习
要想提高超高层建筑消防安全控制水平,加强高层建筑逃生训练和演习,提高人员的防火意识以及逃生技能极为关键。超高层建筑不同于其他类型的建筑物,它疏散困难而且危险性较大,如果民众对于楼层结构以及消防安全知识,甚至对于逃生技能认知不清,一旦发生火灾,都会直接带来巨大的人员伤亡和财产损失。对于高层建筑逃生训练和演习,应该从以下几个方面进行入手:发生火灾之后,建筑内的人员不要紧张,需要保持冷静的心态,不要乱跑乱撞,而是冷静的寻找出路,例如窗户、门口等。如果屋子里面烟气很大的话,屋内人员需要利用被子、毛巾泼上水堵住门缝,或者蒙住鼻子进行呼吸。其次,做好以上措施之后,屋内人员还需要利用手机等其他通讯工具,立马打电话报警,报警时需要保持冷静,向有关人员表明自己的位置,不要盲动,不要乱藏,最好不要乘坐电梯,因此大火情况下,电梯很容易出现问题。电梯内部烟气很重,一旦进入电梯,很有可能发生烟熏以及窒息。以上的这些逃生技巧都是高超高层建筑消防安全管理过程中,需要注意的重要事项,要提前要建筑物内的人员了解建筑物内的标示、术语、逃生路线以及位置,从而将人员伤亡和财产损失降低到最低。
3 总结
综上所述,超高层建筑的结构特点和功能决定了其火灾隐患大,扑救难度大。只要严格贯彻落实消防管理规定,扎实做好预防工作,不断增强民众消防安全意识,提高预防火灾综合技术水平,形成“消防工作,全民参与”的良好氛围,就一定能减少人员伤亡和财产损失。我国在超高层建筑消防安全控制方面积累了丰富的经验,也获得了重大的成就,但是在实际的超高层建筑消防安全控制中,还是存在着很多消防安全隐患。深入研究当前超高层建筑消防安全存在问题,创新超高层建筑消防安全策略,是今后我国在超高层建筑消防安全控制方面的课题。
参考文献:
[1]田映龙.高层建筑消防安全现状及防火对策分析[J].科技情报开发与经济,2009(20).
[2]郭雪平.关于当前高层建筑消防安全问题的思考[J].科技创新导报,2009(19).
[3]罗云庆.超高层建筑消防安全分析与对策探讨[J].消防科学与技术,2012(12).
关键词:复杂高层 ;超高层建筑 ;建筑结构 ;设计 ;
中图分类号:TU97 文献标识码:A 文章编号:
我国复杂高层及超高层建筑不断崛起,建筑企业为了提高自身企业在建筑市场中的竞争力,对复杂高层及超高层建筑结构设计也有了更高的要求。复杂高层及超高层建筑结构设计中包含了诸多设计方面及影响因素,在设计施工前要根据高层建筑规范要求及实际情况进行科学合理的设计分析,确保建筑结构设计施工的科学性合理性,从而提高复杂高层及超高层建筑的安全性能,促使建筑企业走向一个新的里程碑。
复杂高层及超高层建筑结构设计中的抗震设计分析
复杂高层及超高层建筑相对于普通建筑而言,具有一定的特殊性,复杂高层及超高层建筑结构较为繁杂,且具有一定的高度,若出现紧急情况或者是地震自然灾害等不易救援,在这种情况下在复杂高层及超高层建筑中进行抗震设计就显得尤为必要。评价一个复杂高层建筑或者是超高层建筑结构抗震设计是否合格,可以从以下两方面进行分析:
1.抗震设计时要保证其为弹性状态
复杂高层建筑及超高层建筑倘若出现地震自然灾害由于其海拔过高必然会影响到周围的建筑物,给城市带来一定高的灾害,对其进行抗震设计是防患于未然的一种措施,在抗震设计中保持其为弹性状态,能够降低地震对建筑物的损坏率。
抗震倒塌设计
在复杂高层建筑及超高层建筑结构抗震设计中,要对建筑所能承受的地震振动侵害的大小,对其最大地震振动进行计算分析,能够在一定程度上降低地震灾害的侵害程度。其次,对于地震结构设计中的延性构件进行合理设计,其非弹性变形的能力不得超过其本身的变形能力,而对于非延性构件,其承受地震自然灾害的抗压力应该大于其本身建筑所能承受的压力,不论是复杂高层建筑结构设计还是超高层建筑结构设计,都要对其构件进行合理的控制,保持抵抗地震自然灾害的弹性。
复杂高层及超高层建筑结构设计要点分析
复杂高层及超高层建筑在建筑施工中相比普通建筑而言,具有一定的难度,其工程量较大,楼层较高,所以在建筑结构设计中要遵循一定的施工要求,准确把握施工要点,这样才能提高施工质量,保证复杂高层建筑及超高层建筑的安全性及稳定性,以下笔者根据诸多建筑企业进行复杂高层及超高层建筑结构设计施工中所总结的建筑结构设计要点:
重视建筑结构概念设计,着眼整体
复杂高层及超高层建筑其施工程序较为繁杂,在对其进行施工设计时,需要全面把握其结构概念,重视复杂高层及超高层建筑结构的概念设计,要做好复杂高层及超高层建筑结构概念设计,首先,应该从建筑的规则性及均匀性着手,在实际施工中要重视建筑施工中的对称性,保证建筑整体的美观;其次,结构设计中需要多个施工人员的配合,所以在建筑结构概念设计中要注重传力途径的建设,要保证施工中有一条清晰直接的通道实现传力,在传力途径建设中主要从结构竖向传力及抗侧立传力两方面出发;再者,在建筑结构设计施工中,要把握好复杂高层及超高层建筑的整体性,它在一定意义上直接体现了建筑企业的施工水平,另外我国提倡节能减排,建筑企业要想适应这一形势,在超高层建筑结构设计施工中就要融入节能减排的理念,在建筑物内部安装节能设备。
合理选择抗侧力结构体系
抗侧力结构设计是复杂高层及超高层建筑结构设计中的重要组成部分,良好的抗侧力结构设计能够提高复杂高层及超高层建筑的安全性能,为用户提供良好的居住或办公环境,因此在建筑结构设计施工中一定要合理选择抗侧力结构体系。选择合理的抗侧力结构需要了解建筑的实际高度进行科学的分析选择,另外在整个结构设计中要尽量使抗侧力结构体系中的各构件紧密连接在一起,保证其内部构件的整体性。结合建筑实际状况对每种抗侧力结构体系进行分析,了解其在建筑结构设计中所发挥的作用,根据复杂高层及超高层建筑的不同特点及当地的地理环境从而选择正确的抗侧力结构设计方法。
注重抗震设计各个环节的把握
抗震设计是复杂高层及超高层建筑结构设计的重中之重,它直接关系着建筑整体的安全性及稳定性,是确保建筑安全的重要环节,因此在复杂高层及超高层建筑结构设计中一定要严格把控抗震设计中的各个环节,提高抗震设计各个环节的合理性与科学性。在抗震设计中对抗震材料的选择是十分重要的,它在一定程度上直接影响了抗震设计的抗震性能,选择抗震材料要根据复杂高层或者是超高层建筑的特点进行购买,针对不同的高度选择抗震性能等级不同的材料。在建筑结构抗震设计施工前,要拟定行之有效的设计方案,确定建筑结构的变形弹性,在抗震施工中对其变形弹性的把控需要符合地震预期要求,另外还需要合理控制地震作用下的层间位移,进行层位位移在一定程度上能够降低地震给建筑带来的侵害。
全面了解所要设计的建筑结构特点才能准确把握结构设计的要点,在抗震设计中要科学对建筑结构的变形及结构位移进行科学的研究分析,精确两者之间的连带关系,从而更好的进行抗震结构设计,提高复杂高层及超高层建筑的安全性能,延长复杂高层及超高层建筑的使用寿命。倘若该建筑处于地震灾害的常发地区,应该进行多方面抗震设计,提高其抗震延性,增强复杂高层及超高层建筑的抗压力,减少因地震灾害而出现建筑倒塌事件的发生。
建筑结构抗震设计的质量及方法从一定意义上来讲直接决定了其抗震能力及效果,在整个建筑结构抗震设计中,设计人员一定要按照高层抗震设计的相关规定,而后再结合超高层及复杂高层建筑所在的具置,周边环境进行分析,从而制定出符合建筑结构施工要求的抗震设计方案,以便后期施工人员抗震结构设计施工的顺利进行。抗震设计对复杂高层及超高层建筑结构设计具有重要的意义,良好的抗震性能能够降低降低地震自然灾害对建筑的侵害,确保建筑的安全,从而保证住户的人身安全。
总结
复杂高层及超高层建筑与普通建筑相比,施工难度大,注意事项较多,所以要做好复杂高层及超高层建筑结构设计,要结合复杂高层建筑或者超高层建筑所在的地理位置及特点进行全方位的结构概念设计,制定科学合理的设计方案,从而保证设计人员顺利进行结构设计施工建设,提高复杂高层及超高层建筑的结构设计水平,从而确保整个建筑的安全质量,为住户或者办公者提供良好的建筑环境。
参考文献:
[1]陈惠信.对超高层建筑结构设计技术要点的探讨[J].中国建筑工业出版社,2012,10(5):116-118
[2]陈天虹;林英舜;王鹏种.超高层建筑中结构概念设计的几个问题[J].建筑技术,2011,10(5):357-359
[3]黄鹤.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探讨[J].才智,2012,6(12):45-48
关键词:绿色;超高层建筑;重点;难点
近年来,越来越多的人开始关注环境问题,面对日益紧张的能源形势,在各个行业中践行绿色环保成为重要的发展趋势。随着我国建筑行业的快速发展,绿色的生态建筑设计逐渐成为建筑行业的设计方向,绿色超高建筑设计在城市建筑设计中占据着越来越重要的位置。
一、超高层建筑设计简介
超高层建筑主要是指40层以上(建筑高度在100米以上)的建筑物[1]。近年来,我国的超高层建筑开始在各个城市兴起,超高层建筑可以集多种实用功能为一体,主要包括公寓、酒店、商场、办公区等,设计师在进行超高层建筑设计时,要首先考虑建筑物的功能需求和定位。
二、绿色超高层建筑设计的重点
1、节能
节能是绿色超高层建筑设计的重点,绿色超高层建筑设计的节能主要包括势能电梯的应用、降低照明能耗、降低空调系统能耗、优化围护结构等。
(1)势能电梯的应用
在超高层建筑中,电梯是必不可少的设备,由于超高建筑物楼层较多,电梯必须全天候不间断的运行,电梯的能耗非常大。势能电梯是一种可以将势能转化为电能的节能型电梯[2],结合超高层建筑设计的绿色环保理念,合理使用势能电梯,可有有效地降低能耗,节能效益十分明显。
(2)降低照明能耗
照明系统是超高层建筑中重要的一部分,在整个超高层建筑中照明系统的能耗能占到20%左右,所以降低照明系统的能耗是对于超高层建筑的节能非常重要。在绿色超高层建筑设计中可以使用多种照明节能技术,例如,在超高层建筑中安装时间控制和感应控制的照明设备,照明设备的感应控制可以有效地降低照明系统能耗,提高照明系统的有效利用率。其次,在超高层建筑中可以充分利用日光照明,根据每天自然光的变化来控制调节照明系统的开启。最后,还可以减少照明系统的功率密度,在超高层建筑中要将照明系统的功率密度控制在标准范围内,尽量降低功率密度,通常超高建筑中客房内照明系统的功率密度在每平方米13瓦左右,办公区照明系统给的功率密度在每平方米14瓦左右。
(3)降低空调系统能耗
在超高层建筑中,空调系统也是不可缺少的设备,数量众多,类型各异,在整个超高层建筑设计中空调系统的能耗能够达到36%左右,降低空调系统的能耗是绿色超高层建筑设计的重点,也是超高层建筑设计节能的重要方式。
(4)优化围护结构
在超高层建筑物设计中玻璃幕墙的面积一般都较大,窗墙比通常超过0.5,在优化围护结构过程中,降低玻璃幕墙的能耗非常重要。
表1 优化围护结构的技术措施
技术措施 内容 参数要求 难易程度
1 玻璃幕墙 VT约0.5,SC约0.35 较难
2 墙体 满足公建节能标准要求,夏热冬暖或夏热冬冷地区建议取K=0.7 容易
3 屋顶 采用高反射涂料或屋顶绿化 较容易
4 自然通风口 采用幕墙通风器、低层开窗或建筑100m以下设置开窗 难
5 门窗气密性 4级以上 容易
6 外遮阳 可在双层幕墙内设置可调外遮阳,或者东、西立面设水平挡板遮阳,也可以整个立面设机翼遮阳 难
2、节材
在超高层建筑中建筑材料的消耗非常大,绿色超高层建筑设计需要重点考虑节材。
(1)装修设计一体化
在超高层建筑设计时,建筑的装修图纸要结合建筑设计图纸一起完成,在施工时减少二次装修设计对建筑物材料损害,降低建筑材料的浪费,装修设计一体化可以很好地节约建筑材料。
(2)灵活隔断
超高层办公建筑的面积通常都在10万平方米以上,采用灵活隔断可以极大地降低重新隔断造成的建筑材料浪费,节材效益明显。
(3)使用3R材料
在超高层建筑设计过程中,要尽量使用可循环利用的建筑材料,例如,玻璃、铝合金、钢等,对于非承重的建筑物部分可以使用以废弃材料为基础材料的建筑材料,充分发挥可循环建筑材料的经济效益。
3、节水
节水是绿色超高层建筑设计的另一重点问题,超高层建筑的水资源消耗比较大,通过多种措施最大程度的节约水资源,推动超高层建筑的绿色环保理念。例如,在超高层建筑中使用先进的节水设备,节约用水量。另外,超高层建筑的立体面积很大,可以充分收集雨水,用于厕所用水和日常清洁。
三、绿色超高层建筑设计的难点
1、能耗模型
在绿色超高层建筑设计过程中,要权衡考虑节能优化问题,针对超高层建筑设计的能耗问题,要由专业的技术人员对能耗模型进行分析优化,提出科学合理的意见和建议。建立准确、科学、合理的能耗模型是整个绿色超高层建筑设计中的重点,通过也是一个难点。科学有效地分析能耗模型是超高层建筑节能优化的关键,分析优化能耗模型需要大量的建筑参数,反复调整,不停实验,多个能耗模型之间相互对比分析,从而得到最佳的能耗模型,并且要具有切实的节能效果,在整个超高层建筑设计过程中,能耗模型的对比分析是一项比较难的技术。
2、改善室内环境
由于考虑到超高层建筑的安全性,不能充分利用自然通风和自然采光,因此在绿色超高层建筑设计中改善建筑物室内环境是一个比较难的问题。超高层建筑室内环境的主要问题包括:不能开窗,无法充分利用自然采光和自然通风,采光和通风效果很差;很多酒店、办公建筑物都采用风机盘管[3],不能充分利用自然通风,容易受潮发霉;内外区的建筑问题,在超高层建筑的内区,发热量较大,由于围护结构密闭性较好,不能很好的将热量散发出去,基本不受室外环境的影响,而超高层建筑的外区受外界环境的影响很大,导致超高层建筑的整个室内环境冷热不均。
结束语
绿色超高层建筑设计是建筑行业的发展趋势,绿色超高层建筑可以有效降低建筑能耗,可以有效地节能、节材和节水,对于保护环境有着重要的作用。
参考文献:
[1] 韩继红,范宏武,孙桦.中国超高层建筑的绿色低碳之路――思考与实践[A].第六届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集[C].2010.
关键词:施工技术;超高层建筑;逆作法;钢结构;技术优化
中图分类号:TU74 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2014)01-
超高层建筑物的建设标志着我国的高新科技发展水平与综合实力已经进入现代化科技水平,也是发展中国家或地区展示其经济发展、社会进步成果的有力佐证。随着城市化进程的加速与社会生产生活的发展,尤其是在当前我国城市人发性增长、土地资源紧缺的清况下,适当地修建高层、超高层建筑是城市化发展的必然方向。
1.超高层建筑的发展及基木特征
超高层建筑的定义尚无明确统一的标准,较权威的有1972年联合国国际高层建筑会议中所作的超高层建筑定义,即高度超过100m或楼层40层以上的高层建筑。随着现代施工技术的应用,超高层建筑已由最初的框架结构向框一剪、框-筒、剪力墙、框架等结构形式演变,单一钢筋混凝土结构也扩展为包括钢结构、钢-混凝土组合结构在内的多元化建筑形式,并逐步向“更高、更大、更深、更复杂、更齐全”的发展方向迈进。由于超高层建筑与普通建筑施工应用技术的差异,其施工特征主要表现为以下几点:一是投资大,工期长,资金压力重;二是高度大与独特的建筑造型效果,增加了结构施工难度;三是基础埋置深,混凝土基础底板和裂缝控制施工要求高;四是作业空问狭小,对作业时问、空问增加了组织难度;五是多处于繁华地段,交通、环保、场地等因素给施工平面布置带来较大困难。
2.超高层建筑施工技术的优化重点
如前所言,随着超高层建筑工程规模扩大、建筑结构日趋复杂,超高层建筑施工技术也随施工难度与施工环节的变化不断革新,其施工技术路线优化主要包括以下几方面:(1)以主楼施工为重点:突出工期保证措施,通过统筹规划,尽量提前主楼施工,尽可能地缩短资金回收周期。(2)以建筑安全和稳定性为核心:结合超高层建筑作业环境和特征,着力于优化基础和结构施工工艺,为缩短工程总工期创造条件。(3)以高效的垂直运输体系为支撑:针对垂直发展建筑物高空作业环境差、作业面狭窄、施工进度紧等特征,尽可能地应用科技进步成果以提高机械化设备尤其是垂直运输体系的施工效率。(4)强化总承包管理,重点提升施工作业空问和时问的利用效率:结合超高层建筑逐层施工的作业面特点,有序组织各楼层空问施工,实现建筑施工空问的立体流水作业,使各工种、工序紧密衔接,尽可能地削弱作业面狭窄对建设工期产生的负面影响。
3.超高层建筑施工技术应用
超高层建筑的技术不同与普通的建筑技术,超高层建筑要求技术更高,安全性更好。我国现在的超高层技术主要有几下几种:逆作法、整体滑模法、整体爬模法、钢结构施工技术、超高层建筑的混凝土泵送技术等。下面将逐一介绍。
3.1逆作法
所谓逆作法,其施工原理主要表现为:于建筑物内部浇筑中间支承桩和柱,并沿建筑物地下室轴线修筑地下连续墙等支护结构,使其作为建筑施工底板封底前承受施工荷载、上部结构自重的重要支撑;由此逐层下挖土方并浇筑地下各层结构直至底板封底;同时向上逐层建设地上结构。上海环球金融中心裙房地下室、深圳地土大厦地下室就是采用逆作法、半逆作法完成的。与传统高层建筑的顺作施工相比,超高层建筑的逆作法技术应用具有下述技术优点:(1)逆作法施工可缩短带多层地下室的超高层建筑的总工期,不存在地下结构、地上结构工期的差别,除地下一层占绝对工期外,可保障地上结构与一层以下地下室的同时施工。(2)相较于临时支撑,以逐层浇筑的地下室结构、中问支承柱作为支护结构的内部支撑刚度较大,可有效减少基坑变形,能明显减弱对于相邻地下管线、道路及构筑物的沉降影响。(3)逆作法施工增加了施工时的底板支点,跨度减小,可有效满足抗浮要求并解决底板配筋问题,使底板设计趋向合理。(4)逆作法施工时浇筑的地下连续墙在满足构筑物、管线布置的前提下,可紧靠或踩规划红线构筑地下连续墙并将其作为地下室永久性外墙,进而达到扩展建筑面积的目的。
3.2整体滑模法与整体爬模法
超高层建筑所采用的如核心筒体、剪力墙、框架梁等竖向结构,是构筑物工期进度与结构质量控制的重点内容,由于进入标准层后超高层建筑结构施工工艺重复较多,为缩短工期、减少模板及外架周转,在超高层建筑施工采用的整体滑模法能有效保障主体结构的整体性,减少附着、运转、管网敷设及高空交叉作业,有助于扩展施工作业面、保障安全作业,综合效益显著。因此,该施工技术在超高层建筑中得到了较为广泛的推广应用,1995年建成的武汉国贸大厦即采用了液压整体滑模法。整体滑模法则主要适用于超高层建筑剪力墙结构、钢筋硷筒壁结构,通过在沿构筑物底部墙、柱、梁等构件的周边组装滑升模板,分层浇筑硷,并以液压提升设备使其滑升至需要浇筑的高度为止。通过滑模法与其他工工艺的结合,叫一有效地简化施工工艺,创造史好的综合经济效益。整体滑模法与整体爬模法具有以下相同点:只需1次模板组装,叫一缩短施工周期;机械化程度高;节约模板和劳动力,结构整体性好;施工组织管理要求高,结构物立而造型存在一限制。其主要区别仅在于滑模是浇筑过程中通过模板和浇筑的硅之间的相对滑动完成施工序的,而爬模则主要是利用浇筑、提升模板完成施工的,其间并小存在模板与浇筑的硅之的相对运动。随着建筑施工的劳务费用的增长、建设单位对工期要求的提高,超高层建筑施工在工程施工进度、工程成本控制上也而临着史为迫切的需求。因此,在确保施工质量及施工安全的前提下,应用先进的滑模或爬模工艺技术可有效地缩短施工周期、降低综合成本,实现施工经济效益与社会效益的双赢,因此,继续深入有效的拓展爬模或滑模工艺技术的应用范围仍具有广泛的现实意义。
3.3钢结构施工技术
超高层建筑钢结构的应用,重点包括高层重型钢结构、轻型钢结构、大跨度空间钢结构、钢和混凝土组合结构等领域。钢结构生产制作工业化程度高、强度高、施工速度快,因此在超高层建筑施工中应用极为广泛。但就钢结构强度来说,在超高层建筑施工中应用钢结构施工技术关键是要认识这一问题;即钢结构建筑耐高温性差,其稳定性主要保持在常温至250度之间,当温度超过300度时,建筑钢材的强度就会随温度上升而开始下降,且由于钢材的良好导热性能,超高层建筑极易因此招致毁灭性的危害,“9.11事件”中的世贸大厦就是其中的典型案例。因此,钢结构施工技术的应用,必须考察包括防火围护、防火涂料及紧急避难所等在内的配套设施设计与施工。此外,超高层建筑钢结构施工技术的应用严重依赖于大型塔吊,塔吊起重能力直接影响到钢结构的安装效率,因此吊装机械安装、拆除以及钢结构的吊装、测控、焊接等技术标准也相对史为严格。
3.4超高层建筑的混凝上泵送技术
超高层建筑建设大都采用泵送混凝土技术。超高层建筑工程所需的混凝土体量大、强度高,要确保浇筑功效,小仅需要配备相当多的混凝土泵机、布料机,对泵送混凝土的配合比也有相当高的要求。目前国内的高泵程混凝土采用的“双掺技术”即掺粉煤灰和化学外加剂,反映了配合比设计、泵送设备、泵管布置铺设以及混凝土外加剂等技术的综合应用,混凝土泵送高度也随之逐次突破,上世纪90年末所采用的一泵到顶技术即可将混凝土直接泵送到高空浇筑地点,使超高层建筑的施工效率得到大幅提升。
关键词:复杂高层;超高层;结构设计;设计要点
在高层和超高层建筑的结构设计工作中,面临的问题十分复杂,与普通建筑相比,高层和超高层建筑的结构设计工作难度更高。为了解决高层及超高层建筑结构设计的难题,有必要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点进行探讨研究,这对我国城市发展以及建筑行业的发展都将起到重要的意义。
1、复杂高层和超高层建筑与普通建筑在结构设计上的区别
复杂高层和超高层建筑与普通建筑在结构设计上具有很大的不同,普通高层建筑的高度一般不超过200m,而复杂高层和超高层建筑的高度通常在200m以上,甚至可达到上千米。另一方面,普通高层建筑大多为钢筋混凝土结构,而复杂高层和超高层建筑通常采用混合结构或钢结构。此外,在复杂高层和超高层建筑的结构设计工作中,需要面对抗震要求、风荷载、舒适度、避难层、机电设备层、施工因素等一系列难题,可见复杂高层和超高层建筑的结构设计难度要远大于普通高层建筑。
2、进行复杂高层建筑与超高层建筑的结构设计时需考虑的问题
2.1设计方案方面的问题
在对建筑结构进行设计的时候第一步就要对建筑物的结构方案问题进行重要的思考。特别是对于那些复杂高层与超高层建筑来说,如果因为在选择结构设计方案的时候没有恰当的选择,那么就很容易引起整个结构设计方案大幅度的调整。正因如此,设计单位在对建筑物进行设计方案的制定时,不仅仅要把专业的东西结合进去,还要对去其他地区的实例进行考察,结合多方面的东西,来对方案进行有效的确立。
2.2建筑结构类型方面的问题
对复杂高层建筑与超高层建筑在展开选择结构类型的时候,结构设计工作者不仅仅要对建筑所在的地区的抗震度进行充分的考虑,还应该对建筑地区的外部环境的地质进行合理有效的分析。不仅如此,在一个方面还应该大量的减少建筑成本,对建筑工程造价问题进行充分合理的考虑,如果条件一样的话尽量选择成本比较低的借建筑结构。
3、复杂高层与超高层建筑结构设计要点
3.1严格选择合理的结构抗侧力体系
不同高度的高层建筑物,所采用的结构抗侧力体系也各不同,不同高度建筑物常用的结构抗侧力体系也不尽相同。在建筑结构设计上,要保证结构抗侧力构件能有效结合为一个整体,在复杂高层和超高层建筑结构体系设计过程中,如果采用多层抗侧力结构体系,那么应分析每种抗侧力结构体系的作用,要根据其作用的不同,对抗侧力构件进行科学的布置。在条件允许时,复杂高层和超高层建筑结构的抗侧力构件应该尽量做到相互连接,增强结构整体性,如可以通过伸臂桁架将核心筒和框架柱相互组合,例如广州东塔及其组合抗侧力体系,该建筑在结构设计中,就是通过伸臂桁架将核心筒和框架柱相互连接。另外也可以将通过环带桁架、巨型斜撑将框架柱组合成整体,进而形成巨型框架,此外还有深圳平安大厦及其组合抗侧力体系,该建筑在结构设计中,就是通过环带桁架、巨型斜撑将框架柱组合成整体。此外,也可以将纵横向墙体相互组合,形成组砼筒体或者组合墙,此抗侧力体系均可用于复杂高层和超高层建筑。
3.2概念设计的重要性
从以往的建筑工程中得出的经验,对于复杂高层和超高层建筑,应重视在其结构概念设计上的重要性,主要应重视以下几点:
(1)控制好建筑结构的均匀性和规则性,保证建筑结构的稳定性。
(2)保证建筑结构竖向和抗侧力有直接且有效的传力途径。
(3)保证建筑工程结构的整体性。
(4)在结构设计上,要保证绿色环保、节约能源。
建筑工程的结构设计要想满足以上几点,需要结构工程师和各专业设计之间的共同努力协作,只有协作好才能达到设计标准,保证工程质量。
3.3控制结构设计指标及计算结果的合理性
(1)合理选择分析软件
在建筑结构设计工作中已经普遍采用了信息化技术,目前计算机软件的种类十分繁多,各个软件的侧重点也不尽相同,因此,设计人员应该对各种软件有所了解,根据工程项目的实际情况,选择科学适用的计算机软件。
(2)充分考虑荷载作用
1)地震荷载
在复杂高层和超高层建筑进行结构设计时应考虑地震荷载的问题。对建筑施工场地进行地震安全性评价,结合安评内容并与规范规定采用的地震力合理对比,小震时应进行包络设计,同时根据规范要求合理选用地震波。
2)风荷载
在复杂高层和超高层建筑结构的设计过程中,风荷载对建筑物的影响很大,随着建筑物高度的增加,其风荷载也在不断的增加,对于建筑高度超过200m以上的建筑物,应进行风洞试验。
(3)合理控制关键设计指标
一定要合理控制各项关键设计指标,包括剪重比、自振周期、位移比、层间位移角、侧向刚度比与抗剪承载力比、核心筒和框架部分剪力与弯矩分配、单位面积下的重力荷载代表值、整体稳定性验算等等。
3.4结构性能优化分析
(1)在进行方案设计时,必须有结构专业的人员参与其中。
(2)复杂高层和超高层建筑在选择结构类型时,一定要充分考虑工程所建地的工程地质情况。
(3)要考虑工程的造价成本问题,在保证安全、质量的前提下,应尽可能选择造价较低的结构类型。
(4)要重视抗震设计,在复杂高层和超高层建筑的抗震方案设计过程中,要慎重的选择建筑结构的抗震材料,应有效控制地震发生时楼层间的位移限值,通过对发生改变的建筑构件和建筑层间的位移进行分析,得出构件的变形值,合理选择建筑结构的抗震方案。
3.5工程施工过程对设计的要求
在进行设计的过程中一定要充分考虑施工因素的影响,如在复杂高层和超高层建筑中,竖向构件的压缩变形会使建筑物的外形发生改变,而且影响建筑的内力分布。因此,为了避免建筑的外形发生改变,提高建筑结构设计的合理性,保证施工过程的安全,应对复杂高层和超高层建筑进行施工过程模拟和预变形演练。另外,在结构设计时,一定要注意复杂节点部位钢筋及钢材传力的可靠性,同时要考虑现场施工的可实施性。如在型钢混凝土梁柱节点中主筋与型钢相交时,通常采取以下4种处理措施:型钢表面焊接钢筋连接套筒;钢筋绕过型钢;钢筋与型钢表面加劲板相焊连;钢板上开洞穿钢筋等。在实际设计中,一定要合理选择处理措施,保证现场施工的可实施性。
4、结束语
综上所述,复杂高层和超高层建筑的结构设计特别关键,它直接关系到建筑物的质量和安全。所以我们在进行结构设计过程中,一定要综合考虑建筑物的抗侧力性,只有确保建筑结构体系的稳定才能保证建筑的安全。概念设计在复杂高层和超高层建筑结构设计中,占有很重要的比重,概念设计是否合理决定着高层建筑结构设计的好坏。在进行结构设计时,每个环节的设计都应高度重视,从而使建筑结构体系达到安全稳定,满足人们的使用功能要求。本文主要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点提出几点建议,希望对相关设计工作有所帮助。
参考文献:
[1]董兴明.复杂高层建筑结构设计要点分析[J].中原建筑,2014(9):70-72.
[2]辛晓宇.复杂高层、超高层建筑设计要点分析[J].科技创新与应用,2012(5):219-220
【关键词】建筑;防火;安全;对策
随着国民经济的迅速发展,高层建筑逐渐增多,为现代化城市带来生机与活力,但同时也给消防安全带来了新的问题,特别是高度超过100m的超高层建筑,如何防控超高层建筑的火灾,最大限度的创造和谐因素,是我们每个消防工作者面临一项艰巨任务.下面笔者就如何预防超高层建筑消防安全问题,提出一些看法,供同行参考.
1 超高层建筑的火灾特点
现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》规定:凡10层及10层以上的居住建筑和建筑高度超过24m的公共建筑,都属于高层建筑.建筑高度超过100m高度建筑通常称为超高层建筑.
2 我省超高层建筑消防安全问题现状
尽管超高层建筑发展在我省刚处于起步阶段,但从现已投入使用的超高层建筑调查情况看,主要存在以下消防安全问题:
(1)防火分隔处理不彻底.超高层建筑内设有电梯井、电缆井、管道井等各种竖向管井,管井施工后,楼板和孔洞没有严格按规范进行防火封堵,大量的玻璃幕墙与楼板处没有完全进行封堵或封堵不彻底,火灾时往往变成火灾蔓延的最佳途径.如2007年5月南宁地王大厦发生的火灾,就是有关管井没有按规定封堵,以致火灾时,烟气很快蔓延到各楼层.
(2)可燃物多、火灾荷载大.超高层建筑内部装修中使用了大量可燃或难燃材料,摆设物品陈设,可燃固定家具,还敷设着许多电线电缆.据资料介绍:一般住宅的火灾荷载为35~60kg/m2,高级旅馆为45~60 kg/m2.一旦失火,大量的可燃物,将会使超高层建筑产生大量的热量,火灾中形成的浓烟就会顺着电梯井、垃圾井等竖向“烟囱”,以3~5m/s的速度迅速蔓延.
(3)功能繁多、用电量大.超高层建筑用途广泛,功能复杂,集办公、会议、娱乐、餐饮、商务、住宿等于一体.同时,因功能需要,一般都配备大量的设备,都有可能导致火灾的因素.
(4)消防装备配备不能适应扑救超高层建筑的需要.一是现有消防车的供水能力和供水器材的耐压强度达不到超高层建筑所需的压力要求;二是登高消防车因受技术局限性,只能在有限空间内实施灭火和救援,目前广西登高消防车最高登高高度仅达54m;三是一些超高层建筑虽设有直升飞机停机坪,但目前广西因财力问题,并不具备配置消防直升飞机的条件.
3 预防超高层建筑火灾的技术措施
超高层建筑的防火,不仅需要对前期防火系统进行科学、合理、可靠、全面的设计,对后期实施科学有效地管理,还取决于超高层建筑自身消防设施的完善和有效地运行.针对高层建筑火灾特点以及目前我省超高层建筑防火安全现状,提出以下几点对策:
(1)合理规划超高层建筑的总平面布置和平面布置.一是合理选择位置.根据火灾时辐射热对相邻建筑的影响,易燃易爆场所火灾时对高层建筑的影响,以及消防灭火救援和节约用地等综合因素保持必要的防火间距.二是合理规划消防车道和消防扑救面.由于超高层建筑体量大,高度高,必须设置环形消防车道,主体建筑应满足消防车扑救的需要,尽管日前登高消防车举高能力有限,但在其有限操作范围内还是为消防部门灭火救助提供有效途径.三是合理布置燃油、燃气锅炉、油性变压器、柴油发电机、燃油燃气以及人员密集场所等用房的位置.采用控制和分隔办法把可燃物控制局部范围.
(2)提高超高层建筑建筑构件的耐火等级.超高层建筑不论采用哪种结构体系,其耐火等级不应低于一级的要求,从消防角度看,钢筋混凝土结构应是最理想的,但由于钢结构施工方便、施工速度快等特点,目前不少超高层建筑采用钢结构,但从防火角度看,钢结构虽然是不燃烧体,但很不耐火,无数火灾案例和科学试验所证明,无防火保护的钢结构在火灾的作用下,15分钟左右就会烧损或破坏.因此,对超高层钢结构建筑防火处理尤为重要,对梁、柱、楼板、屋顶承承构件等各种构件应满足一级耐火等级的要求.
(3)处理好平面和竖向防火分隔.一是合理划分防火分省.利用防火墙或防火卷帘等防火分隔物将建筑平面划分为若干水平防火分省,通过楼板等构件将上、下楼层划分为若干竖向防火分省,即使发生火灾,也不至于蔓延到其他省域,把火灾控制在较小的范围.二是处理好管井分隔处理.电梯井、电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等竖向管道井应独立设置,井壁除开设门洞外,不应开设其他洞口,其井壁应为耐火极限不低于1 h的不燃烧体;电缆井、管道井应每层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体材料或防火封堵材料作防火分隔.三是竖向连通各层的中庭应进行防火处理.房间与中庭回廊相通的门、窗,应设自行关闭的乙级防火门、窗;中庭相通的过厅、通道等,应设乙级防火门或耐火极限大于3 h的防火卷帘分隔.
(4)合理设置安全疏散设施.针对超高层建筑的火灾特点,设计上应体现“以人为本”的原则,从严要求,将疏散楼梯、电梯布置在建筑平面中心,围绕疏散楼梯设置环形走道或双向走道,优化安全疏散距离,为人员疏散到安全地方创造条件.一是合理设置防烟楼梯.防烟楼梯应满足防火防烟要求,其防烟设施和排烟设施应满足规范要求,确保逃生通道的安全.二是合理设置避难层或避难间.避难层或避难间是保障超高层建筑内人员发生火灾时安全脱险的一项有效措施,一般避难层的设置,自首层至第一个避难层或两个避难层之间,不宜超过15层.三是设置完善的疏散诱导系统.目前,发光疏散指示标志主要有两种:一种是电致发光型疏散指示标志;另一种是光致发光型疏散指示标志. (5)严格控制可燃易燃材料装修,减少火灾荷载.从控制火灾三要素出发,必须控制超高层建筑内装修材料的使用,严格控制可燃易燃材料的装修,最大限度的减少可燃物.
(6)完善建筑自身的消防设施,采用先进的技术防范手段提高超高层建筑的安全等级.针对超高层建筑无外部救援的特点,必须完善建筑自身的消防设施设置.一是要设置技术先进,安全可靠的早期火灾自动报警系统.要针对不同的保护对象选择适用的火灾探测器,立足于早期报警、早期发现、早期疏散、尽早灭火,在火灾尚未形成大火前,通过先进监控系统发现火情,启动火灾应急预案,实施扑救初起火灾.二是积极推广应用安全可靠,经济实用,灭火成功率高的固定灭火系统.除常规消火栓系统外,当今世界上公认最为有效的自动灭火设施,是应用最广泛、用量最大的自动喷水灭火系统,规范规定除不能用水灭火的部位外,均应设置自动喷水灭火系统,超高层建筑应积极推广应用自动喷水灭火系统实现全方位保护,不能用水灭火的部位可采用气体灭火系统等其他固定灭火系统代替.三是要设置可靠的防烟排烟设施.超高层建筑由于高度高,采用自然防烟和自然排烟效果不佳,应采用机械防烟与排烟系统,对疏散楼梯间、前室、合用前室以及封闭的避难层(间)采用机械加压送风的防烟设施,对走道、无窗房间或设置固定窗的房间应设置机械排烟系统,真正提高超高层建筑防烟楼梯间、前室、走道和避难场所的安全度.
超高层建筑虽然在我省刚刚起步,但随着长三角经济区域的发展,超高层建筑将不断涌现,预防和控制超高层建筑的火灾,应遵循“预防为主,防消结合”的消防工作方针,针对超高层建筑火灾的特点,应立足于自防自救原则,在预防火灾的源头上,积极采用可靠的防火措施,做到安全适用、技术先进、经济合理,在管理上应积极落实消防安全责任制,对消防设施进行有效维护管理,保证消防设施完好、有效,做到防患于未然.
关键词:超高层建筑;电气设计;要点
中图分类号:TU208文献标识码: A
1、超高层建筑物的发展
在中国,建筑按地上层数或高度分类规定:建筑高度大于等于100m的民用建筑为超高层建筑。每一次科学技术的变革中,都会引起建筑空间及形态的相应变化,这也正是科学技术是第一生产力的真实写照。可以说现代科技决定着现代建筑空间及形态,也促使了现代超高层建筑的发展。例如:台北101大厦,高度为509米,是目前世界上最高的建筑物;上海世界金融中心的高度为492米;马来西亚“国家石油公司双塔大厦”的高度为452米(1,482英尺);“希尔斯大厦”的高度为442米(1,450英尺);上海“金茂大厦”,88层,高度为421米;香港国际金融中心高420米。
2、超高层建筑电气设计的特点
(1) 由于空调负荷及照明负荷较多,超高层建筑的用电量较大,对供电可靠性的要求非常高;(2) 在超层建筑中,照明负荷与动力负荷是分别进行供电的。动力系统中的负荷大多采用放射式供电方式,而照明系统则大多采用母线槽的配电方式;(3) 超高层建筑由于内部的空间较大,且其配置的电气设备较多,这就导致墙面的埋线是较多的,地面中的管道也非常多;(4) 超高层建筑的主体主要是利用干法进行施工的,并且采用建筑构件的预配装置缩短工期,这就要求在进行电气施工时要效率要较高;(5) 超高层建筑对消防的要求较高。由于超高层建筑的高度高,设备较多,且装修豪华,火灾隐患较大,因此其对消防的要求较高。在设计中要有选择性的进行消防设计;(6) 超高层建筑的用电设备较为分散,其管理难度较大,要求进行微机监控和设计。
3、超高层建筑的电气设计问题
超高层建筑中的电气问题主要有以下方面:
(1)高层建筑由于用电设备、电梯运输、给排水设备多,导致用电量大,对供电的可靠性要求高。另外一方面,由于空间大,人员多,设备多,也要对节省能源提出要求,节电的设计,应根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则确定;(2)在高层建筑中,由于在结构上多数采用大柱距,形成大空间,使墙面安装的设备增多,使地面管道增多;(3)因为高层建筑高度高,体量大,人员密集,设备多,装饰豪华,建筑本身火灾隐患多,对消防的要求高;(4)供电要求高,由于高层建筑用电密集,供水,供电,通风,电梯,消防等必须依赖电力系统才能工作,一旦出现停电故障,将会严重影响整个建筑内人员的生活、工作和安全,造成重大事故,因此,必须有效的提高建筑供电系统的可靠性和安全性;(5)高层建筑中电气故障检查繁琐,在高层建筑中,由于空间大,用电设备多,难免产生电气故障,在电气设计时就要设计合理,出现故障时尽量排除在电气布局中出现的问题,采用科学分析方法的排除故障。
4、超高层建筑电气的设计要点
4.1、供配电系统
4.1.1、电力负荷
作为配电设计的主要依据,电力负荷需要按照相关的国家规范进行确定,其中电梯、消防用电设备、电话机房及航空障碍等应该按照一级负荷的标准来确定,而其他的负荷应划分为二级负荷或三级负荷。在进行负荷计算时需要分别对照明负荷和动力负荷进行计算,电力负荷能否正确计算,关系到电气设备的选择和配置,对整个超高层建筑电气设计的经济性都具有重要影响,通常采用需要系数法和负荷密度法进行超高层建筑电气负荷计算。
4.1.2、供电电源
超高层建筑的正常电源数量不应少于二个,且要求二个电源应为不同路由的电源线路,以保证一个电源发生故障时,另一个电源不致同时受到损坏。电源的电压等级一般为10KV,当然负荷容量大的可以为35KV。超高层建筑应设柴油发电机作为应急电源或者备用电源,一般低于200米的超高层建筑宜采用低压柴油发电机。
4.2、变配电所的设置
变配电所应尽量靠近负荷中心,主变配电所宜设置在地下一层、首层或设置单独的变配电所。根据《全国民用建筑工程设计技术措施电气》,低压线路的供电半径一般不宜超过250 m,当供电容量超过500 kW,供电距离超过250m 时宜考虑增设变配电所。如果建筑高度超过200 m,再加上50米平面距离,建筑上部的供电半径一般会超过250 m,电压降有可能超过规定值,供电质量将下降,电能损耗加大,肯定会影响电梯等设备的运行。因此建筑高度超过200m 的超高层建筑,,宜设置分变配电所。分变配电所要结合避难层和技术层设置,考虑到防噪声及位于负荷中心等因素,分变配电所一般位于顶层设备层,高、低压配电柜出线方式宜为上进上出,考虑变压器的垂直运输通道以及设备对楼板荷重的影响,单台变压器的容量不宜超过630KVA。变压器运输可考虑通过货梯井道吊装。变配电所附近设置柴油发电机组,分变配电所附近考虑EPS或者容量不超过200KW柴油发电机。
4.3、电缆电线选择
目前在我国的输电系统中,电缆电线的老化和过载使用的情况屡见不鲜,其导致的电气火灾也数不胜数。电缆电线中的可燃绝缘和护套材料不仅仅只是做火灾的助燃剂,它燃烧后所放出来的有毒气体也会危及到正在逃离火灾现场的人员或是正在阻止火势蔓延的消防人员的生命
4.4、应急照明系统
消防控制中心、变配电所等重要机房在火灾发生时起着无比重要的作用,因此这些重要场所的值班照明应能在火灾发生时有至少能够达到3个小时的供电时间的电量;对于避难层中的应急照明来说,应急电源的供电时间显得尤为重要,所以火灾时应保持不少于1个小时的持续供电;疏散走道的地面水平照度按最低的1.0lx来考虑,也至少有不少于30分钟的供电时间。
4.5、火灾自动报警及控制系统
(1)超高层建筑应按特级保护对象设置火灾自动报警系统,除游泳池、溜冰场、卫生间外,均应设置火灾自动报警系统;(2)超高层建筑的探测器应选用自带地址码的智能型,一般是平顶、层高小于6米的楼层平面,感烟探测器可以按R≤5.8米、感温探测器可以按R≤3.6米在整体上合理布局,消除死角;(3)超高层建筑除按国家规范的一类高层建筑标准设置消防广播、手动报警按钮、消防报警电话外,各避难层应设独立的消防广播,且能接收消防控制中心的有线和无线两种广播信号;(4)超高层建筑各层的消防疏散楼梯口部和消防电梯前室内宜设置带光闪烁的楼层火警指示灯;(5)超高层建筑的各避难层与消防控制中心之间应设置独立的有线和无线呼救通信。
4.6、防雷与接地
超高层建筑按不低于第二类防雷建筑物设防。一般采用法拉第笼式保护,屋面设置避雷带结合避雷针的联合保护方式;其次,超高层建筑一般采用基础联合接地,接地电阻小于l Q;另外,超高层建筑电子信息系统防雷击电磁脉冲防护等级应采用三级浪涌保护。楼内所有电气设备运行情况下,不带电的外露导电体及单相三孔插座的保护接地装置均与PE保护接地线连接。室外高出金属栏杆也应要求接地,各层金属杆、金属窗都要与防雷接地体连接。有效避免自然雷击,保护整个高层建筑的人和物安全。
4.7、节电节能设计
节电设计,根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则为出发点,采用合理的配电方式,采用高效率变压器、电动机和照明光源、无功功率补偿装置和设备监控电脑系统等措施,减少电能损耗,节约用电。照明光源选择应从发光效率高、显色性好、使用寿命长、启动可靠、方便快捷、性能价格比高等方面选择高效光源。按不同的工作场所,选择相适应的高效光源,可以降低电能消耗,节约能源。
5、结束语
在高层建筑的电气设计上,应在科学论证的前提下展开设计工作,按照建筑行业及电气安装设计中的规定及标准进行设计工作,达到安全可靠,全面合理,节能节电的目的。
参考文献:
[1]《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版).
1超高层建筑施工对设计、技术的要求
1.1设计在高层建筑施工中的要求
第一,超高层建筑的设计工作对于后续施工的开展具有十分重要的作用,设计质量的高低直接关系到施工的开展。因此在设计过程当中应该遵守完整性原则,保证设计的内容以及图纸的完整,防止由于图纸缺少而导致的建筑施工存在问题,埋下安全隐患。要保证图纸设计内容的完整性,保证超高层建筑设计中的相关细节都能够在设计当中得到生动的体现。
第二,超高层建筑在设计过程当中应该做到系统性。能够将建筑当中各个分项工程之间的相互关系在图纸上得到体现。因为超高层建筑的结构十分复杂,相关施工工作的开展必须按照相应的顺序来进行,这就要求在设计图纸当中得到充分的体现,从而指导施工的顺利开展。
第三,由于超高层建筑在施工过程当中设计到很多的施工环节,因此在设计的过程当中应该尽可能的确保各个部分之间的协调性,从而保证施工的开展。第四,超高层建筑设计具有极高的专业性,因此设计工作必须有专业的设计单位来承担。相关单位必须有从事超高层建筑设计的相应资质,只有这样才能够保证设计的质量,防止设计缺陷造成的问题。
1.2超高层建筑施工在技术上的要求
超高层建筑具有施工难度大,工期长德特点,因此在施工过程当中对于施工技术具有极高的要求。在施工过程当中应该做好相应的技术控制工作,保证施工工艺符合相应的要求,具体应该做好以下几个方面的工作:第一,首先应该充分考虑各方面的因素,进行施工组织设计。由于高层建筑施工过程当中往往涉及到多个施工工序,以及大量的施工人员同时进行作业,因此,需要对其进行相应的管理和协调。在施工之前要对设计图纸进行详细的研究,掌握图纸当中的每个细节,从而保证施工能够充分的按照设计图纸的要求来进行。第二,在施工过程当中应该积极的进行技术革新,通过新技术的使用来提高施工效率。强化对新的施工技术的管理工作,防止新技术在使用过程当中出现问题。第,做好相应的工程测量工作,由于超高层建筑复杂的结构,因此对于相关的测量具有更加严格的要求,任何测量的偏差都有可能为建筑留下安全隐患。同时在施工过程当中,精确的测量结果也为施工提供相应的参照,保证施工能够精确的按照设计图纸的标准来进行。为了保证测量的精度,应该做好相应测量工具的维护和保养。同时还应该定期对仪器进行相应的校准,保证精度。
2超高层建筑项目中的现代施工技术应用
2.1裂缝控制技术
在超高层建筑施工当中,需要使用大量的混凝土结构,其中一个比较常见的问题就是混凝土裂缝。由于在超高层建筑施工过程当中需要使用很多大体积混凝土,在水化热的作用下,有可能出现裂缝,从而导致建筑质量下降,甚至给建筑的安全埋下隐患。一般情况下,轻微的混凝土裂缝对于建筑的质量是没有影响的,但是对于一些比较大的混凝土裂缝,会造成混凝土结构强度降低,危害建筑安全。因此,施工当中应该采取相应的措施,防止混凝土出现裂缝。首先,尽量减少或避免使用早强高的水泥,积极的使用掺料和混凝土的外加剂,降低水泥的用量,最好小于450公斤每立方米。通过实践会发现,每立方米混凝土的水泥用量就会增加10公斤,其水泥的水热化也会使得混凝土的温度升高1摄氏度。而高层的混凝土用量大,有时还会有大体积的混凝土,从经济实用的角度参入外加剂。掺入外加剂后,要预计对早期强度的影响程度。因此可以请科研部门给予探讨和评定。其次,就是选择合适的砂石,最好是大粒径的,这样也可以减少水和水泥的用量,也可以减少分泌水,收缩混凝土和水泥的水热化。最后,在施工的工艺上应该尽量的避免过振和漏振,提倡二次振捣,二次抹面,尽量的排除混凝土内部的水分和气泡。对于“放”的措施,就是在砌筑填充墙接近梁底时,要留一定的高度,在砌筑完后要至少间隔一周的时间,最好在15天左右对其进行补砌;也要合理的分缝分块的施工。“抗”与“放”相结合的措施就是,在对混凝土裂缝的预防中,对浇筑混凝土的养护尤为重要。
2.2钢结构施工技术
高层采用框架的结构可以形成内部有很大的空间,能够灵活的进行布置,因此,框架结构在建筑结构应用很广泛。所以很多高层的钢筋混凝土的框架结构设计和施工中存在很多问题往往都被忽略,给建筑工程的质量留下的隐患。混凝土强度等级不同为了同时满足柱轴压比和控制柱截面的要求,柱子必须要采用较高强度的混凝土。而对于一些需要受弯的梁板来讲,较高强度的混凝土必然是不合时宜的。强度较高的混凝土对于抗弯曲能力是很强的,强度较高的混凝土对构件的受的非荷载能力不好,也是因为这样才有了浇筑框架的混凝土强度不能高于C40的规定。实际上,在工程建筑设计中,适合盖楼的混凝土强度通常都是在C20~C35之间。由此可以判定,在高层建筑中,混凝土框架结构设计的混凝土强度高于梁板的混凝土强度是不然存在的。而随着建筑物设计高度的不断增高,两者的强度差距也会拉开距离。
目前,许多施工地点对于混凝土的浇筑施工都是采取商品混凝土的泵送工艺。并且在习惯上通常将竖向的构件与横向的构件集中在一起分批的浇筑。若是对其单独的浇筑,将会导致,供应量与浇筑的时间不能很好的控制,导致发生质量事故。还有就是节点与梁板之间的分隔存在难度。
2.3超高层建筑的混凝土泵送技术