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1.1加强对于错层的设计
错层设计可以说是当前住宅建筑设计中比较重要的一种设计形式,这种错层设计主要有两个好处:一方面是能够充分的提高建筑住宅内部的空间利用率;另外一方面则是起到一定的美观效果。但是这种错层结构的设计并不是在所有的建筑住宅中都适用,尤其是对于一些住宅建筑面积较小的就不能够充分的利用这种结构进行设计,甚至会出现较大的反效果,而对于具体的设计内容来说,也需要考虑到住宅用户的基本需求,必须在征求了住宅用户的意见之后在进行具体的错层设计。
1.2加强对于厨房和卫生间的设计
厨房和卫生间可以说是住宅建筑中比较特殊的两个结构,其最为特殊的表现就在于其在后期的使用中常常出现各种问题影响其正常的使用,因此,必须把厨房和卫生间的设计当作一个重点和难点来抓,在设计过程中必须加强对于强度的关注,尽可能的延长其使用的期限,避免因为长期受到水的浸泡而出现损坏,并且还需要注意一些设计的细节,比如对于厨房和卫生间中的地漏设计就需要对其高度进行严格的把握避免地漏高度过高而影响到积水的排放,也不可使地漏高度太小而造成杂物堆积的现象;另外,对于卫生间内排气和换气的设计也需要切实提高设计的质量和水平,加强其换气的效果,当然,干湿分区的问题也是需要重点把握的一个设计要点。
1.3加强对于设计风格的关注
所谓的设计风格主要是就是针对住宅建筑所体现出来的主体结构和外观进行恰当的设计,以确保其在美观程度上具备较好的呈现,在这一点上,当前我国的住宅建筑设计存在明显的不足,尤其是对于很多的住宅建筑而言,基本上不会进行专门的住宅风格的设计,仅仅只是沿用以往的一些设计风格,或者是直接照搬其它的一些建筑风格,这就很可能在很大程度上阻碍我国住宅建筑设计的发展,尤其是对于住宅建筑的适应性会产生重要的影响,丢失了自身的特色也就不利于住宅建筑美的体现;基于这一点,在今后的住宅建筑设计中,设计人员应该加强对于整体风格的关注,尤其是要结合当地的环境特色进行充分的设计和思考,确保其具备自身较为独特的风格特点。
1.4切实提高设计的水平
虽然上述的几个方面和问题都体现着具体设计人员的设计水平高低,但是具体来说,设计水平的提高还必须要落实到设计图纸上,也就是说整个设计水平的衡量标准就是设计图纸的质量优劣,这也是当前住宅建筑设计中存在的一个普遍问题,当前很多的住宅建筑设计图纸存在极为明显的设计模糊、不清晰的现象,很容易造成施工的错误,并且设计的深度也存在明显的问题,对于一些细节的设计不够重视,基于这些问题来说,要想切实提高设计的水平,必须首先从设计人员入手,通过培训或者是设计规范的学习来切实加强其设计水平,最终提高整个住宅建筑的设计水平。
2结束语
一般来说,材料的特性是推出新型建筑形式的出发点。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其它材料的结构相比,钢结构有如下一些特点。
1.1材料的强度高,塑性和韧性好钢材和其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比,强度要高得多。因此,特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好,结构在一般条件下不会因超载而突然断裂;韧性好,结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面,由于钢材的强度高,做成的构件截面小而壁薄,受压时需要满足稳定的要求,强度有时不能充分发挥。
1.2材质均匀,与力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性,而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此,钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制,材质波动的范围小。
1.3钢结构制造简便,施工周期短钢结构所用的材料单纯而且是成材,加工比较简便,并能使用机械操作,因此,大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件,精确度较高。构件在工地拼装,可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓,有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装,以缩短施工周期。此外,对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固,用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。
1.4钢结构的重量轻钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大,但钢结构却比钢筋混凝土结构轻,原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多。以同样的跨度承受同样荷载,钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1/3至1/4,冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10,为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构,如建造在交通不便的山区和边远地区的工程,重量轻也是一个重要的有利条件。
当然任何一种材料都不是十全十美的,钢材的耐腐蚀性和耐火性就较为欠缺,在对结构进行防护时费用比钢筋混凝土结构高。不过在没有侵蚀性介质的一般厂房中,构件经过彻底除锈并涂上合格的油漆,锈蚀问题也并不严重。近年来出现的耐大气腐蚀的钢材具有较好的抗锈性能,已经逐步推广应用,并取得了良好的效果。钢材长期经受100℃辐射热时,强度没有多大变化,具有一定的耐热性能,但温度达150℃以上时,就须用隔热层加以保护。钢材不耐火,重要的结构必须注意采取防火措施。例如,利用蛭石板、蛭石喷涂层或石膏板等加以防护。
2钢结构住宅的特点
钢结构住宅与传统结构相比,在使用功能、设计、施工以及综合经济方面具有优势,主要体现在以下方面。
2.1设计制造周期短,设计生产一体化现代结构设计借助于计算机和专业化结构分析软件,使得设计周期大大缩短,设计中的修改和调整非常方便。同时,由于钢结构具有工厂预制、现场安装的特点,可以将前期设计和现业的生产手段相结合,通过网络计算机和数控机床结合,使设计人员在工作室中完成设计后,即由工厂的生产线完成产品制作,具有极高的效率和精确度,可以大大减少项目建设周期。
2.2能够合理布置功能区间在居住建筑中,建筑师和居民一直希望能够有大跨的无竖向结构的空间,这样,可以根据需求进行灵活隔断,使室内布置呈多样化。传统住宅由于所用材料的性质,限制了空间布置的自由。
2.3承载强度高,抗震性能优越相同的荷载,钢结构截面最小,相同的截面,钢结构承载力最大。在抗震设防区,钢筋砼结构有许多不足之处,而钢结构重量轻,六层轻钢住宅的重量仅相当于四层砖混结构的重量,因此,本身所受的地震作用小;而且,钢材具有高延性,有较好的耗能能力,因此,抗震性能好,结构安全度高。
2.4施工方面优势突出现浇砼需要连续施工,在我国北方地区受到施工季节的影响。钢结构的大部分构件在工厂生产,运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装,可全天候作业。施工现场作业量小,减少了施工临时用地,与传统建筑材料相比,对周围环境污染小,提高了施工的机械化水平。
2.5综合造价低钢结构承载力高,可以实现结构的大开间布置,构件截面小,与砼结构和砖混结构相比,自重比较轻,地基的处理比较容易,可以采用天然基础型式。由于基础在工程造价中占有比重比较大,上部结构重量轻可以降低基础的造价,从而减少整个项目的投资。钢结构施工机械化高的特点,从另一方面减少了人工费用和模板等其它辅助材料费用。
3钢结构住宅的设计思路
3.1判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
3.2结构选型与结构布置在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”,它在结构选型与布置阶段尤其重要.对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
3.3预估截面结构布置结束后,需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。
钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况,其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时,可回避钢梁的整体稳定的复杂计算,这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后,其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。
柱截面按长细比预估,通常50<λ<150,简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同,可选择钢管或H型钢截面等。
3.4结构分析目前钢结构实际设计中,结构分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑P-Δ,p-δ。
新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能,这为更精确的分析结构提供了条件。
3.5构件设计构件的设计首先是材料的选择。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理。经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面,这和结构内力计算的弹性方法并不匹配,当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件,从给定的截面库里选择加大一级,并自动重新分析验算,直至通过,如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。
3.6节点设计连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前,就应该对节点的形式有充分思考与确定,常常出现的一种情况是,最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致,这必须避免.按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。
3.7图纸编制钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段,设计图为设计单位提供,施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制,有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾,有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。
设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制,目前比较混乱,各个设计单位之间及其与钢结构公司之间不尽相同。初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书,并依据规范规定编制。
基础工程设计是整个工程设计中的重要环节,我国地域辽阔,地质条件复杂,加之,近年来我国高层建筑迅速发展,基础工程设计显得尤其重要。但是,目前许多工程设计及工程方案阶段没有给予基础设计足够的重视,忽视了基础设计在工程设计中的介入时间性,造成了工程造价、工程周期等不必要的浪费。居住小区基础设计总体遵循原则为:保证工程质量安全、节省工程造价、控制工程周期以及方便施工。因此,在基础工程设计中,一般建议做到以下几点:①在基础设计选型中应根据结构状况、地质条件、施工条件等几个方面从技术上初步确定2个或以上比较合适的方案,并通过地质勘察资料,分析地质参数,研究工程地质特点和有利不利因素,对选定方案进行经济性和可行性比较,最终确定基础设计方案;②若多层住宅、高层住宅地基承载力足够,一般优先选用独立基础、平筏基础、梁筏基础等简单基础;③若需采用桩基础时,应进行桩型、桩径、桩长多方案比较,不同单体可选用不同桩型,当基础持力层土质较好时,应充分考虑桩土复合作用,同时在桩数较多且工期允许的情况下应先做静载荷试验,以便确定最终设计承载力,避免造成不必要的浪费。
2结构主体设计
住宅内梁布置设计一般应做到公共空间部分不露梁,结构梁不突出楼梯间,电梯厅内无梁;户内梁布置时,梁不穿越客餐一体厅、客厅、餐厅、房,以保证各功能空间完整及美观;梁不穿越厨、厕、阳台;户内梁不露出梁角线的优先顺序为客厅—餐厅—主卧室—次卧室—内走道—其它空间。当结构计算梁高与窗(门)顶距离≤200mm或无法做过梁时,结构梁直接做到窗(门)顶面;结构计算梁高与窗(门)顶距离>200mm时,结构梁高按计算确定,中间距离用窗(门)过梁处理。框架梁纵筋配置时,尽量避免多排放置,一般最多不多于3排,以使纵筋配筋量控制在合理范围内。在结构设计中,如果梁柱节点配筋过密,势必会增加施工的难度及可操作性,进而影响混凝土的抗裂性能,因此在梁柱节点设计的时候,考虑将节点箍筋设计成钢筋笼,套入柱的纵向钢筋中,将二者绑扎或焊接牢固,最后放入梁的钢筋,达到提高该混凝土结构的抗裂性能的目的。住宅内剪力墙、柱设计一般应做到剪力墙、柱尽量不凸出填充墙的墙面,即尽量与填充墙厚保持一致。剪力墙、柱布置时,如靠近窗口位,且距离窗侧小于100mm时,剪力墙、柱端延至开窗侧端。转角凸窗窗端如必须布置剪力墙端柱或框架柱时,柱外边线必须对齐凸窗外边。过长的剪力墙应该开设洞口,过长的剪力墙在地震作用下容易产生和加大裂缝,墙体配筋容易拉断。规定长度大于8m的剪力墙应开设洞口,开设的洞口大小应该满足结构计算要求。
3住宅裂缝控制
住宅裂缝控制设计是居住设计重要内容,裂缝不仅影响建筑美观度、耐久性、防水性、抗渗性等建筑功能,同时也会引起一系列社会问题。有资料表明,有关裂缝的投诉占房屋工程质量投诉的30%以上。一般居住建筑楼板裂缝产生的原因很多,主要的原因还是由于设计、施工以及管控环节问题所致。针对结构设计上出现的裂缝问题要求控制楼板的裂缝应做到:①控制钢筋混凝土楼板的最小厚度,建筑物平面刚度突变处楼板及异形板可考虑适当加厚;②在房屋平面有较大凹凸处,两端阳角处,厨房、卫生间、阳台等楼板配置抗温度收缩钢筋(或者双层双向钢筋),同时在现浇板的板宽急剧变化或大开洞削弱处等易引起收缩应力集中处,控制钢筋间距,配置抗温度筋;③当住宅长度大于40m时,应在楼板中部设置后浇带,后浇带两边应设置加强钢筋,地下室设计按30m~40m间距设置后浇带,如不能设后浇带处可设加强带,现浇楼板混凝土强度等级不小于C25,且不宜大于C40。
4结语
1.1直线式楼梯
直线式楼梯具有造型简洁明了、占地面积小和容易建造等特点。直线式楼梯可利用休息平台或者楼梯,从而改变楼梯行走的方向,以便适合空间较小的住宅采用。如L形楼梯和U形楼梯。L形楼梯是目前住宅中应用最为广泛的楼梯形式,它具有应用灵活、因地制宜和节省空间的特点,并且同时兼具安全性和实用性。U形楼梯具有造型流畅和大气简练的优点,但是浪费空间也是其不能忽视的缺点,所以更适合在一些公共空间或较为宽敞的住宅中应用。为了减少直线形楼梯给人单调乏味的感觉,可以在扶手、栏杆的装饰上更加灵活多变一些来丰富直线式楼梯整体的造型。
1.2曲线式楼梯
曲线型楼梯可分为弧形楼梯和旋转楼梯两种。造型柔美、婉转流畅是曲线型楼梯最大的特点,不同形式的曲线型楼梯则各有千秋。弧形楼梯既避免了直跑楼梯的单调,又保留了其大气恢弘的特点,但是其多半在别墅等空间比较大的住宅中才能更好的展现其优点。旋转型楼梯造型复杂,能够带给人新奇华贵的感觉,适用于室内空间较为宽敞的住宅,另外旋转型楼梯因为其旋转角度比较大不适宜应用在有老人和小孩的住宅中。
2木楼梯的风格特点
2.1现代风格
现代风格是目前住宅室内设计较为常用的一种,因为其具有简单时尚、经济实用的特点越来越受到人们的欢迎。在现代风格中,木质楼梯多与其他材料结合共同组成住宅中的楼梯,例如铁艺和玻璃等等。这样既保留了木质材料的温馨感和亲切感,又可以对整个室内设计的艺术表现效果增添新鲜的元素。而在颜色的选择上,则多以浅色调为主,力求营造一种清新自然的氛围。
2.2欧式风格
欧式风格一直在室内设计风格中占有不可忽视的地位,特点是华丽严肃。尤其是对于一些年轻人而言,越来越多的欧美电影以及影视剧的文化浸透也使他们对室内住宅设计的爱好有了更多的倾向性。欧式风格中又可以分为文艺复兴时期的风格、巴洛克风格以及洛可可风格等等。欧式风格无疑是充满贵族气息的,但同时也是亲切自然的,欧式风格的楼梯也具备了这些特点,多以华丽的木材为材料,从色泽到工艺每一部分都需要认真仔细的琢磨,在侧板的花纹的选择上也多采用欧式传统纹样,在扶手上的装饰较为复杂,多为手工雕刻。欧式风格的设计元素较多,从装饰图案到颜色选择都是丰富华丽的,因此欧式风格的楼梯在艺术造型上也更为多样、灵活。
2.3中式风格
中式古典风格具有底蕴深厚,清新淡雅的特点,受到中老年人和知识分子的喜爱。在中国千年文明历史的长河中,产生了许多特有的具有象征意义的文化图案元素,经典一些的比如“龙”象征着飞黄腾达的祝愿、“牡丹”代表了富贵荣华、“梅兰竹菊”象征着清雅等等。这些蕴含着人们美好愿望的图案体现在了中式风格的室内设计中,产生了清幽淡雅、含蓄而富有内涵的独特意境,而在中式楼梯中这些经典的图案再配合上古老精细的雕花和镂空的精美工艺,则更是锦上添花,使中式楼梯风格越来越受到人们的青睐。
3木质楼梯的造型设计原则
3.1功能原则
一件好的楼梯设计作品必须要满足它的功能性。在住宅中,作为宅内装修的一部分,楼梯起到了连通上下空间,输送人流的作用。因此,在楼梯的设计过程中其通道的主要作用是首先要顾及的。在设计尺寸以及结构时,应该遵照人体工程学,符合正常人的步行习惯以及规则。另外,在视觉上也应该避免过分的锐角等等象征危险的元素出现,在心理上给予使用者舒适安全的感觉。楼梯基本由龙骨、踏板、栏杆和扶手组成,在设计过程中每一部分的尺寸都需要精确计算,材料都需要精挑细选。龙骨作为整个楼梯的支撑部分,尤其要考虑到其牢固性和承重能力,木质龙骨也是木质楼梯中最常应用的一种,对施工要求较高。踏板作为楼梯的主要组成部分,在设计过程中则应遵循舒适安全的原则。在住宅中,踏步高度一般在150mm~180mm,踏步深度在220mm~270mm,宽度750mm~1000mm。尤其当业主家里有老人和小孩时,踏板高度可适当减小,踏板深度可适当增大。栏杆和扶手也是楼梯设计中必不可少的因素,好的栏杆和扶手既能保障安全又可以给空间带来美感,木质楼梯多采用木质扶手,从视觉上给人以坚固牢靠,温暖舒适的享受。在尺寸上,栏杆扶手高度应不小于900mm,垂直栏杆净间距不大于110mm。
3.2审美原则
建筑设计的标准原则是坚固、适用和美观。在保证楼梯的基本功能的情况下,美观成为了非常重要的一个设计原则。越来越新奇的设计逐渐被大家接受,但是一切的造型设计都要建立在结构安全合理且能满足正常的使用功能的基础上,否则就是舍本逐末。因为美的定义不同,符合功能性的美就显得弥足重要。
3.3经济原则
木楼梯的材料的选择上应遵循实用耐磨并且便于生产制造的原则,并且应该根据不同的部位进行选择。例如在楼梯踏板的选择上,人造板材结实耐磨且价格相对便宜,而质地偏软的木材易于雕刻如松木等则多用于扶手的制作。在金属连接件的选择上应注意抗拉强度、伸长率符合标准的材料,并采用统一的连接方式和标准,提倡模块化生产,以精简车间生产线,从而达到降低成本的目的。
4结语
关键词:多层民用住宅轻钢结构
1.轻钢住宅在我国的发展
我国轻型钢结构经过20多年的发展历史,虽然起步并不晚,主要由于经济与技术的原因使得多层轻钢住宅的发展受到制约。国内最早出现的轻钢结构住宅是94年11月建于上海浦东北蔡的8层钢结构住宅,采用冷弯成型的矩形钢管混凝土柱和U型冷弯型钢组合梁组成框架。其特点是采用稻草板作外墙和楼板的组件,单位面积用钢量34kg/m2。
天津经济开发区太平村是我国住宅产业化的探索基地之一,来自中国,日本,美国,加拿大等15个国家和地区的95名参展商展示了各自的产品,其中钢结构住宅均采用框架结构。楼板及墙体、屋顶均采用复合结构,工厂预制,现场安装,缩短了施工工期。
长沙远大集团建造的8层钢结构公寓,称之为集成化建筑。该建筑装有中央空调一体化机组,整体浴室,“五表”远传系统等现代化设备。室内设计考究,体现了钢结构住宅的风格和质量,表明了钢结构住宅的良好发展前景。表1为若干轻钢住宅经济技术指标。
当前,国家将住宅产业作为国民经济新的经济增长点。为居民提供高质量的符合市场需求的商品化住宅成为必然趋势。国家鼓励发展
表1轻钢住宅经济技术指标
工程名称马钢住宅试验楼北京西三旗水电工程宿舍涿州中铁紫荆关钢结构公司试验楼保定太行集团轻钢住宅示范楼
结构体系12层框架-支撑体系6层框剪体系6层钢框架-砼核心筒体系空间框架结构
结构型式热轧H型钢H型钢,压型钢板组合楼板焊接工型梁柱H形柱,工形梁
用钢量(kN/m2)52634652
单位造价(元)110011001200900
“新型建筑体系”,已将其列入优先发展的高新技术领域中。国务院1999年颁发的72号文件
提出要发展钢结构住宅产业,在沿海大城市限期停止使用粘土砖。建设部标准定额研究司正在编制与修改与多层钢结构房屋密切相关的技术规程。建设部科技司在今年上半年分别召开了“钢结构住宅产业化技术导则编制研讨会”和“钢结构住宅建筑体系及关键技术研究课题立项评审会”。通过了18个包括钢结构住宅建筑体系及其关键和试点工程的立项。国家政策为钢结构住宅开发创造了条件,钢结构产业化住宅有望在最近取得突破性进展。
2.多层轻钢住宅的优势
过去我国大量开发的是以小开间砖混结构为主的住宅。这种住宅体系由于使用实心粘土砖,浪费土地资源,建筑物自重大,对抗震不利。另一方面,由于结构体系自身的限制,住宅平面布局多为封闭式的小开间,不能适应不断变化的居住模式的要求。与传统住宅相比,多层轻钢住宅具有明显的特点与优势,日益受到重视。
(1)自重轻,抗震性能好。采用高效轻型薄壁型材,构件截面特性优良,相对承载力高,受力性能良好,整体刚度大,抗震性能好,可以大量节约材料,减轻结构重量,降低基础,运输和安装费用。因此,对地震区,地质条件差和运输不便的地区,其优越性更为明显。
(2)外形美观,建筑造型简洁,丰富,构件截面尺寸小,净使用面积增加。钢材强度高,可以提供较大的柱网布置;当考虑楼板的组合作用,使用组合梁或扁梁时,可以增加净高。这种开放式住宅既为建筑师提供设计的回旋余地,又为住户提供了灵活分隔室内空间的可能。
(3)供货迅速,安装方便,可以比混凝土结构至少缩短一半工期。在当前贷款利率高的金融形式下,早投产,早回收投资,这对于降低工程总造价,增加投资效益幅度是十分重要的。
(4)干法施工,装备化程度高,建设快速,高效,质量有保证。
(5)轻钢结构在生产和使用的过程中能源与原材料消耗低,建筑垃圾少,粉尘少,噪音低,具有很高的可重复使用性和可循环性,因此是一种绿色环保结构。
3.多层轻钢住宅的体系与结构特点
3.1抗侧力结构体系
主要应用于多层轻钢住宅的体系可分为:纯钢框架体系,框架-支撑体系,钢框架-混凝土剪力墙体系,周围抗侧力体系等。
(1)纯框架体系常用于4~8层住宅。它主要由宽翼缘的H型或箱形柱和工字型梁组成,亦可采用热轧H型钢。这种体系具有较为灵活的空间布局,但侧向刚度较弱。相对于框架-支撑体系,用钢量较大。纯框架体系多采用双向刚接,这样可以加大结构自身的侧移刚度,减少抗侧移构件内力,加强耗能机制,提高建筑物的延性。但节点形式较为复杂。由于建筑美观的要求,端板连接不宜于多层轻钢住宅。
(2)框架-支撑体系主要由焊接工字型梁柱组成。多数情况下,这种体系为横向承重。梁柱节点在横向上,为刚接;纵向为铰接。因此,结构在纵向相当于排架,抗侧移刚度很低,需设置侧向支撑抵抗水平荷载,限制结构的水平变形。支撑可用槽钢,角钢或圆钢杆,具体形式可结合建筑立面或门窗洞口需要采用单斜杆、X型、K型或偏心支撑。单斜杆简单明快,但必须设置两组不同倾斜支撑,以保证结构在两个方向具有同样抗侧力能力。X型支撑具有很好的侧向刚度,但是交叉点处的细部构造比较复杂。偏心支撑具有非常好的抗震耗能效果。它的工作原理是:在中、小地震作用下,支撑提供主要的抗侧力刚度,与中心支撑相似;在大地震作用下,保证支撑不发生受压屈曲,而让耗能梁段屈服消耗能量。它是专为抗震设计提供的支撑形式。
(3)框架-钢筋混凝土剪力墙(筒)体系。用钢筋混凝土剪力墙部分或全部代替钢支撑,就形成了框架-钢筋混凝土剪力墙(筒)体系。它适用于小高层住宅。一般将楼梯或电梯间设计成钢筋混凝土墙(筒)。这样即有效的加强了建筑物的侧向刚度,又解决了楼梯间的防火问题。如果结构刚心偏移过大,出现扭转的问题,可在适当部位设置钢支撑。
(4)周围抗侧力体系。这种体系在欧美国家的商业和民用建筑中十分流行。它的特点是刚架柱强轴与其相交的建筑轴线垂直,形成外筒,抵抗水平荷载,将之传递到基础。它适用于建筑外型接近于正方型的结构。可以将这种思路应用到框架-支撑体系中。把纵向的支撑去掉,将原有位置的刚架柱扭转90度,梁柱由铰接变为刚接。这样,刚架柱同时起到抗风柱与竖向支撑的作用。
对于多层轻钢民用住宅体系的选择,不必拘泥于某一种特定的体系。可以根据建筑平面设计的要求,灵活处理,综合使用不同的抗侧力体系。
3.2楼面屋盖结构
楼面和屋盖必须有足够的强度,刚度和稳定性,同时应当尽量减少楼板厚度,增加室内净高。压型钢板-混凝土组合楼盖是目前应用较为广泛的形式。它具有施工速度快,平面刚度大,增加房屋净高的优点。具体做法是在钢梁上铺设压型钢板,再现浇100~150mm混凝土。在钢梁上焊接足够的剪力连接件,使钢梁与混凝土协同工作构成组合楼盖。这种做法耗钢量较大,且需防火处理。可以用预应力钢筋混凝土薄板取代压型钢板。此外,预应力圆孔板、迭合板、组合扁梁也是常用形式。
3.3墙体结构
各种轻质墙体材料以其良好的保温、隔热、隔声性能受到开发商的青睐。目前,墙体主要分为自承重式和非自承重式。自承重墙体主要包括用于护结构的加气混凝土块、太空板、轻钢龙骨加强板等,以及用于内墙的轻混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等。外挂的非自承重式墙体材料主要有彩色压型钢板、彩色压型钢夹芯板、玻璃纤维增强外墙板等。采用非自承重式墙体材料,需设置墙梁用以悬挂护结构。门窗洞口上下要布置。墙梁多采用C或Z型冷弯薄壁型钢,尺寸取决于跨度(刚架间距)和墙距(板跨)。
3.4多层轻钢住宅的防火
钢材属于不耐火材料,温度为400°C时,钢材的屈服强度将降为常温的一半,温度达到600°C时,钢材基本丧失全部强度和刚度。所以,钢结构不仅要进行结构的抗火设计,还要采用防火措施保护。目前常用的防火措施有以下四种方法(1)防火涂料法。将具有一定厚度的防火涂料直接喷在钢结构构件上。防火涂料主要两类:涂层8~50mm,粒状表面,密度较小,耐火极限1~3h的为厚涂型防火隔热材料;涂层3~7mm,遇火膨胀增厚,耐火极限0.15~2h的为薄涂型防火隔热材料。喷涂法造价较低,操作简便,施工速度快,但是构件表面不平整,影响美观。(2)隔离法。将防火材料或防火砖沿构件的,将构件包裹,与外界隔离。这种方法美观,无污染,但施工速度较慢,适用于外露的构件。(3)实心包裹法。将钢构件浇注到混凝土中。(4)膨胀漆覆盖法。将具有一定厚度的膨胀漆喷涂、抹、刷在经过处理的构件表面。抗火极限最高达2h。覆盖法施工容易,但不适用于潮湿的环境,仅适用于干燥的室内。
4.工程实例
4.1工程背景介绍
某示范楼建筑面积4665m2,5层纯钢框架结构,长67m,宽13.5m,层高3m。焊接工字形梁,纵横双向刚接H形柱。楼面活荷载为2.0kN/m2,屋面活荷载0.3kN/m2,轻型屋面恒荷载0.3kN/m2;基本风压0.25kN/m2;设计地震烈度为7度,Ⅱ类场地。屋面为冷弯薄壁C型檩条铺双层镀锌压型钢板夹100mm厚保温棉屋面系统,外墙采用200mm厚陶粒混凝土空心砌体墙,分户墙为180mm厚菱镁土板,户内隔墙为90mm厚菱镁土板。条型基础,柱与基础为刚接。
示范楼共有四个居住单元,两种建筑平面布置形式,建筑面积分别为143M2,102M2。一单元为大两室两厅,二、三、四单元为小两室两厅。一单元的大客厅使用了组合扁梁,从而实现了梁与楼盖的一体化,减少了结构层高。对于正常极限状态下的组合扁梁,将钢和混凝土两种材料组成的组合梁截面换算成同一种材料的截面,再按照弹性理论计算。为了楼板的放置,扁梁的下翼缘一般较宽,需验算施工时产生的偏心荷载。为了减少设计工作量,通常把扭矩简化为已对大小相等、方向相反的力分别作用于扁梁的上下翼缘。详细分析方法见文献。
4.2计算方法与基本要求
对于多层轻钢住宅,尽管采用单向板,但由于纵横向均有墙体荷载分布,宜采用三维空间计算模型。本工程采用的是普通楼板,不考虑楼盖对钢架梁刚度增大的作用,忽略楼板的空间联系作用,空间模型为纯框架结构。计算分析是采用有限元分析软件ANSYS完成。在结构计算中采用三维梁单元,质量单元计算结构自振周期以及静力分析。
相对于工业建筑而言,多层民用建筑的荷载工况简单明了。主要考虑以下三种工况:
工况一:1.2×恒载标准值+1.4×活荷载标准值
工况二:1.2×恒载标准值+0.85×1.4×(风荷载+活荷载)标准值
工况三:1.2×重力代表值+1.3×水平地震作用标准值
对于多层轻钢住宅地震荷载计算,由于楼层较低,结构布置对称,采用底部剪力法就可满足要求。
多层轻钢住宅侧向位移具体要求如下:
(1)在风荷载作用下的顶点水平位移与总高度之比不宜大于1/500。
(2)层间相对位移与层高之比不宜大于1/400。
(3)在常遇地震作用下,层间侧移不超过楼层高度1/250。
对于多层轻钢住宅,还要满足刚架柱构件稳定性与钢框架的整体稳定性要求。
表2两种方案(空间模型)比较
柱截面(mm)柱用钢量(t)单位用量(kg/m2)纵向主自振周期(s)地震作用下纵向最大层间位移横向主自振周期(s)地震作用下横向最大层间位移(mm)
方案一300x300x12x892.9151.961.6571/4261.2321/633
方案二300x300x10x10114.5557.461.1401/7001.2311/632
方案比较节省19%节省9.6%基本相同
4.3计算分析
由于活荷载与基本风压较小,所以工况三为控制工况。计算设计时将两种方案进行了比较,不改变刚架梁的截面形式,只对刚架柱进行改动。方案一,刚架柱为工字形;方案二,刚架柱为箱形。表2给出两种方案空间模型的主要计算结果,可得到以下结论:
(1)两种方案的刚架柱在强轴方向惯性矩相同,即在横向结构的刚度相同,因此横向主自振周期以及地震作用下横向最大层间位移基本一致。
(2)本工程长宽比5,纵横双向刚接,因此对于方案一,当横向侧向刚度满足要求时,纵向刚度也能达到要求。
(3)在满足规范要求的前提下,方案一节约钢材用量,单位面积用钢量减少约10%,经济性好。因此,在设计中选择了工字形刚架柱。表3示范楼主要构件尺寸及其用钢量。但是由于轻钢体系刚架柱的腹板很薄,为了防止局部失稳引起的结构失效,刚架柱宜在纵向梁柱刚接处做成局部箱形柱。
表3示范楼主要构件尺寸及其用钢量
截面尺寸(mm)用钢量(t)比例(%)
刚架柱(GJZ)I300x300x12x892.9138.3
刚架梁(GJL)I400x180x8x678.5238.4
扁梁(BL)I280x140x16x10x21010.864.48
次梁1(CL1)I300x180x8x69.143.77
屋面梁I300x160x8x610.564.36
其它4.04016.7
目前老年居住模式主要有居家养老和社会养老两种,其中居家养老是以家庭居住为核心的养老模式;社会养老则是指老年人居住在老年机构安度晚年的模式。我国现行的主要养老模式是居家养老,而且多项调查显示,绝大多数老年人乐于接受的养老方式正是居家养老,这就证明,我国在进入老龄化社会后老年居住模式的主流趋势仍然是居家养老。由此可见,作为建筑设计人员,研究探讨新形势下老龄住宅建筑的合理性和人性化是必要而迫切的。
2老龄社会住宅建筑设计原则
2.1老年人在生理、心理、社会方面的特殊需求
步入老年以后,人的心理和生理发生了老化现象,主要表现有身体各项机能的变化(机能衰退、体力下降);感觉功能的变化(反应迟钝、行动迟缓);心理功能特征的变化(敏感、承受能力差,易产生孤独感和被抛弃的消极心理,有强烈参与正常社会生活的心理)、生活结构的变化(对亲人、环境和一些专门服务与设施的依赖性变强)等。
2.2老年社会住宅建筑的设计原则
建筑设计应当以人为本,当人不能适应环境的时候,就要让环境适应人,我们要把人的需要始终放在设计首位。老年住宅要以上述特殊需求为依据,在建筑的各个细节中体现安全、便利、舒适和健康的原则,让有自主行动能力的老人能够更长久地生活自理,让行动略有不便的老人能够减少对别人的依赖,让生活不能自理的老人便于接受照顾。
3老龄社会住宅建筑外部环境设施
3.1道路系统
1)车行道路:
主要考虑外部救援时无阻碍和延迟,如道路宽度应全程适合消防车和救护车通行;机动车道路应设置减速带和手控红绿灯等。
2)步行道路:
全程采用无障碍设计。如尽量不用台阶而用坡道解决地面高差问题,以满足需要以轮椅代步的老人的需求;坡道表面进行防滑处理;坡道上安装防跌落的保护设施等。
3)地面铺装:
应选用有弹性、防滑、不易脱落损坏并易于清扫的材料。保证一定的粗糙度,以使轮椅的轮子、拐杖、助行器等能贴牢地面而不易于滑动;地面还应有良好的排水系统以免雨天打滑。
3.2绿地环境系统
1)休闲活动场:
老年活动场地宜分成动态活动区和静态活动区。动态活动区以健身活动为主,应有大树及休息设施,以利于老年人活动后休息。静态活动区主要供老人们晒太阳、下棋、聊天等,可利用大树荫、廊、花架等,保证夏季有足够的遮荫,冬季有足够的阳光。
2)景观小品计:
老年人各项生理机能下降,对安全要求高于年轻人,在设计时应特别注意安全防护要求。
3)植物配置:
植物选择应迎合老年人心理特点,多选择老茎生花的紫荆、深秋红叶和花开百日的紫薇以及青松等可以激发老人遐想的植物,焕发其生命活力。
4)环境可识别性:
由于视力和记忆力的衰退,老年人容易迷失方向,因此要加强环境的可识别性,在环境细部的处理上可设计醒目的标志牌。如路标、导游图、指示牌、雕塑等来加强老年人对环境的可识别性。
3.3公共服务设施居住区内的公共服务
设施既是家庭生活的延伸和补充,也是进一步满足物质和精神需要的重要渠道,种类包括医疗、教育、文化、体育、商业等,本文着重探讨老年人经常使用部分应注意的设计事项。
1)医疗门诊:
保障老年人的健康保健、紧急急救,医疗服务设施非常重要。为适应居家养老,社区门诊应建立辖区内60岁以上老人的健康档案,以配合日常生活服务、紧急医疗及事故救助的需要;并配设从事老年常见病患诊治的专业医护人员,为社区老人日常生活提供服务;建筑物对外部分应能供担架和轮椅出入。
2)体育设施:
在社区中应设置一些适合老年人活动的体育设施,如单杠、压腿杠、乒乓球台等,以满足锻炼需求。
3)文化设施:
老年人对精神充实更加渴望,因此要有一些文化设施如宣传栏、展示栏,展放一些报纸、科普知识、老年人保健知识等。
4)公共厕所:
应充分考虑老年人的如厕方便,在重点绿化区和室外活动较集中的地段及组团绿地中合理布局必要的公厕、洗手间。在具体作法上要注意无障碍设计,例如室内外高差不宜超过150mm;地面防滑不得积水;标志清晰不受遮挡;在专用厕位内设呼叫器、挂物钩和足够的轮椅回转空间等。
4老龄社会住宅细节设计
4.1楼层选择
为老龄住宅选择楼层位置要考虑几项因素,便于老年人独自或护理者协助外出和往返;遇有停电和电梯故障时减少麻烦;遇有急病求医时能乘担架外出;遇有紧急事故发生时利于紧急疏散。综合看老龄住宅的楼层还是以低为好,具体建议为:处于自主行动期的适合楼层最多不超过9层;处于介助期的适合楼层不超过4层;处于介护期的适合楼层首选1层,最多不超过4层。
4.2公用部分
弱势居民家门口的小环境要保持方便和低风险,这就要求相关设施环环相扣联成整体,形成保护系统。例如出入口实行人车分流;出入口平台的宽度、高度无障碍;出入口设声控照明设施;公共走廊、户门和电梯轿厢尺寸应能容急救担架进入;电梯厅净宽应大于1800mm,满足轮椅回转等等。
4.3套内空间
1)起居室和餐厅:
老人随着年龄的增长在家停留的时间也会增长,因此设计一个称心如意的休闲空间能使他们身心获益。起居室的规模最小应大于15平米;电视墙避免正对采光口,方便日间看电视;起居室与餐厅尽量靠近或集中,并在老人会客、进餐的位置留出轮椅席位。
2)卧室:
老人活动能力随年龄增加而减退,停留在卧室的时间也会增长,最终卧室将成为他们全天使用的生活空间,因此老龄住宅卧室设计至关重要。老人卧室应向阳;应有开阔视野和良好日照,窗外5m以内不应有树冠遮挡;卧室至户门的全程应使担架水平通过;在安放好主要家具后要留出不小于1500mmX1500mm的轮椅回转空间;卧室内灯开关及电源、电视、电话等插座位置应能适应床位变更;床头设置紧急呼救的固定按键等。
3)厨房:
厨房是正常和弱势居民使用差别最为明显的部位。高龄和残障者对狭小空间环境的利用和适应程度较低,因此在设计老龄住宅厨房时考虑以下几点:地面没有高差;通道应能通过助行器或轮椅;洗池、操作台高度在770mm—800mm范围内(常人操作高度在810mm—830mm范围);灶具应为电热方式,避免可燃气体等。
4)卫生间:
卫生间的使用频率会随着老人年龄的增长而增加,并且是老年人意外事故的高发区,因此在卫生间中出现救助的问题应予以重视,布置厕位、浴位和洗漱位时要减少或消除引发意外事故的环境因素。卫生间门宽应大于800mm;地面采用高度防滑材料;厕位靠墙一侧设安全抓杆;抓杆上方设呼叫器;坐便器高度应比正常人坐便器高出200mm;浴位设置不应临近窗户;浴位旁应设安全抓杆和坐凳;洗漱盆的高度应在700mm-780mm范围内(常人洗漱盆高度在780mm-850mm范围)等
5)阳台:
直射阳光和良好视野对增进身心健康有积极作用,尤其对户外活动日趋减少的老年人帮助更大,因此阳台的作用十分特殊。为保证具备轮椅回转,阳台深度应在1200mm-1500mm之间;许多老年人有在躺椅或轮椅上晒太阳的习惯,而阳台的实体栏板太高会形成较大的阴影区,所以应以栏杆、扶手或安全玻璃来保障安全而将实体部分降低,而且最好使用竖向栏杆和扶手。
5结束语
1山地高层建筑设计法思想
设计师在对山地高层住宅进行设计时,在设计思想上应该遵循以下三项原则或趋势:
(1)山地高层建筑的施工环境具很大的特殊性,山地的地形和气候气温条件都是比较特殊的,因此,设计山地高层建筑的时候,设计人员切不可肆意而为、主观臆断,一定要把山地的全部条件考虑在内,包括地质、地形、地势、气候、气温、河流水源等,充分地结合住宅设计与山地自然条件、自然景观的关系。山地还有其优点,山地景观是其自身最大的优势和特色,所以山地住宅建筑的设计不应该忽略了山地的景观,建筑和景观之间应该相互结合、相互映衬,实现二者的有机统一,突出人与自然和谐共处的设计理念;
(2)山地高层住宅建筑一般都是远离市区的,距离问题使得居住在山地住宅区的居民无法享用市区内的基础设施,鉴于此,为了保证市区居民和山地居民权利的平等性,应该考虑到山地居住区居民的感受,也应该像市区一样建立完备的基础服务设施,本着以人为本的理念设计山地的高层住宅,使得人性化的设计理念自然地融入到山地高层建筑设计法,最终实现便利山地居住区居民生活生产、提高生活水平和生活质量的目的,优化对山地道路的设计,便利山地居住区的出行,与外界加强联系;
(3)建筑物如果坐落在山区中,尤其是高层住宅,更应该实现建筑物与山区自然环境的结合,这就考察到了山地高层建筑设计法师的洞察力,作为建筑物的设计者,自身应该具备较强的生态理念和环境意识,使得设计体现出人与自然地和谐共处与平衡发展,力求符合低碳环保理念。
2山地高层建筑设计法手段
2.1山地高层住宅设计要与山地地形相结合
任何建筑工程项目在施工之前的必备工作都是仔细地勘察施工场地的地形地质,山地高层建筑也不例外,甚至是更有必要,毕竟其处在山区这样一个特殊的位置上,设计人员在正式制定建筑设计法方案之前,就要亲自去施工场地勘察山地的地形,一定要详细、仔细与全面,因为山地高层建筑的建造依据和出发点就是山地的地形。为了增强所获取的地形信息的精准性,设计人员可以利用地理信息系统进行数据的采集与整理,地理信息系统可以自动地实现地形与建筑物的完美结合。当然设计人员始终是设计主体,其首要任务就是分析和研究建筑所选地址的平面,根据山地平面情况确定建筑物的具体坐落位置和形状,如果能保证原有的生态系统不被破坏,可以对原有的地形进行适当合理的改造,以促进施工的顺利进行,保证施工质量和施工的安全性。高层住宅建筑应该尽可能地适应山地地形,根据地形的高低、地势的坡度、高低变化来确定高层建筑的设计要点。
2.2突出山地高层住宅设计特色
为了增强山地高层建筑的欣赏性,使居民更加赏心悦目,设计师在进行设计的时候应该突出山地高层住宅设计特色,提高设计质量,而要想提高住宅品质,最基本的就是实现建筑物与山地具体情况的真正结合,发挥和利用山地天然形成的地形、地貌以及各种自然景观的优势,以此彰显山地高层住宅设计特色。举例来说,如果山地中的水渠较多,那么山水生态就是不错的一种设计理念,可以利用天然的水源设计喷泉或瀑布,这些都是住宅区域亮丽的风景线,着重突出住宅区域的绿色性质,实现自古以来的山水结合,创建一种原生态的、宜家宜居生活环境,使人们感觉生活在世外桃源一样。此外,台地的连接方式是由山地的起伏状况决定的,因此,设计师可以就地取材,利用山地的自然起伏状况体现山地住宅区的空间感,实现建筑物与自然环境、山谷与山顶的完美结合,山地高层住宅区域品质自然而然得到提升。
2.3强调室内设计与室外设计的统一
设计师在进行住宅设计的时候,不但要考虑到住宅小区的整体设计风格,还要很好地设计不同单元的户型,实现整体与部分的结合与统一,以外在的建筑造型、户型设计为依托加强居民之间的内心交流与情感互动。为了提高山地高层住宅区的识别性,也为了方便居民的休闲娱乐,提高居民的生活质量和生活水平,更为了为建筑施工单位树立一个良好的外在形象,可以选择在合适的位置建造一个广场。同时为了适应时展潮流、顺应时展理念,设计工作应该本着节能、环保、绿色、贴近自然的原则进行,体现人与自然的和平共处。
2.4合理组织山地住宅空间秩序
由于山地占地面积较大,山地高层住宅区域也比一般高层住宅区域要大,对于这种规模较大的小区,设计人员应该重视空间秩序组织建设,将道路交通设计纳入到建筑设计法当中。在设计阶段,设计师可以充分利用山地住宅区中的台地和楼梯设计,将人流从住宅区入口广场向住宅区内景观主轴引导,并可在住宅区内的中间台地进行集合广场设计,使人流能够自动分散到住宅区内的各个台地中,避免了人流拥挤和人车冲突问题的出现。
2.5结合山体对基面进行设计
建筑基面设计是建筑设计法中的重点,基面主要是指主体建筑入口位置和外部空间之间的建筑层面。在对山地高层住宅基面进行设计时,设计师应该注意将其与山体进行结合,由于在山地高层住宅中多是采用架空建筑形式,因而使得建筑基面与建筑底面出现不在同一层面的现象,这时设计师可以对基面进行景观设计,以丰富山地住宅区内的景观。
3结语
1、利用热压实现自然通风
空气在受热时变轻因而所受重力减小向上运动,在热空气向上运动的同时冷空气会对热空气移动的空间进行补充,就造成了空气的流动。在住宅建筑设计中也可以采用这种原理实现自然通风,当室内外温度有温差时,我们可以采用天井、烟囱、通风塔等设施为热空气的上升提供通道,从而促使室内外空气交换活动发生。这种利用热压实现住宅建筑自然通风也是比较常见的,比方说我国古代的徽派建筑,普遍都设有天井,其主要目的就是能够实现自然通风。
2、热压和风压共同作用实现自然通风
在实际的住宅建筑设计中,以上两种自然通风方式的使用是互相结合的,比方说在冬季外界空气比较寒冷的时候,住宅建筑一般会通过排风口实现室内外空气的交换,另外布局较大的住宅建筑,通常都会采用热压和风压共同作用来实现自然通风。值得注意的是,在使用风压和热压共同作用的时候,要避免风压和热压相互抵消而降低通风效率问题。
二、自然通风对住宅建筑室内环境的影响
1、自然通风对室内空气质量的影响
住宅作为提供给人居住和生活的密闭空间,人60%-90%的时间都需要在其中度过,因此住宅的空气质量对于人的健康有着十分重要的影响。通过实验分析我们可以得出结论,影响室内空气质量的主要因素有可吸入颗粒悬浮物、二氧化碳、甲醛、苯、挥发性有机物等,这些污染因素不但会影响室内空气的质量,而且对人们的健康有很大的威胁。地球的大气环境由于其系统庞大,因此对各种空气污染物有很大的稀释作用,采用自然通风措施的住宅建筑,往往都会有更好的空气质量,这种好的空气质量会给我们的生活带来健康和快乐。美国ASHRAE62-1989R标准对于可接受的室内空气标准定义为:在空调房间内,绝大多数人没有对空气品质感到不满,空气中没有已知污染物可能会对人体健康造成威胁的浓度。而自然通风措施,正是改善室内空气质量,达到标准的重要措施。随着我国住宅建筑行业的蓬勃发展,住宅建筑行业却出现一些乱相,有很多得的建筑设计师只考虑到了住宅的居住属性和经济价值,忽视了自然通风的作用。这就导致住宅投入使用时产生空气质量不达标从而采用机械通风的方法,机械通风不仅会浪费能源,而且通风效果往往比不上自然通风措施。
2、自然通风对室内舒适度的影响
住宅舒适度包含空气舒适度、温度舒适度、环境舒适度几个方面,提高空气舒适度主要就是指提高空气质量,自然通风能够提高空气质量,并且增加室内空气中氧气的含量从而提高人的舒适性。住宅室内无论是制冷还是供暖,都需要有一定的冷热源,这些冷热源都有大小的局限性。温差会产生空气对流交换,虽然在室内小环境里也会有一定的温度交换,但这种交换往往是不彻底的,也就是说住宅室内的冷热源都会产生制冷供热的区域性,比方说在空调二米以内的范围里,空气温度更低;在供热设备的附近更暖和等。这种情况直接导致室内的冷热不均,不仅会降低环境的舒适度,还可能会引起感冒等问题。如果我们采用一定的自然通风措施,就能更好的为环境提供舒适的温度。我们可以在使用空调或者供暖设备时利用自然通风手段加速室内空气的流动带动室内冷热空气的交替,从而减少由于制冷设备和供热设备的局限性产生的冷热分布不均现象。合理的自然通风措施不但能够增加室内舒适度,还能达到节约能源的目的,通过统计表明,在夏季通风条件比较好的住宅小区中一般装空调或者空调使用的频率是很低的,也就是说在非特殊天气中,自然通风完全能够减少甚至取代空调的使用。
三、如何在住宅建筑设计中应用自然通风
1、住宅建筑的合理布局
我们在对住宅建筑进行布局设计时,要充分考虑到周围环境对住宅建筑的整体影响。比方说周围建筑会不会挡住风向,或者建筑主体在区域建筑环境的风动力学中处于什么位置。只有充分考虑这些因素,确定环境建筑对住宅建筑风力风向的影响,才能做好建筑布局工作,为自然通风创造有利条件。
2、建设朝向的选择
由于我国冷空气主要是从北向南移动,因此风一般都为南北向。为了组织好自然通风,应使房屋尽量靠近夏季主导风向,即偏东南或南。其实从夏季减少接收太阳辐射这个角度来说,南北向也是最合理的。
3、合理设计建筑间距
在对小区进行设计时,不能为了追求高建筑密度缩小建筑间距,因为在建筑物背风面和高层建筑下部迎风面都会形成涡流区,若另一幢房处在这个区域,则很难形成有效自然通风。因此首先要控制房屋间距,可采用错列式和自由式布局做到有较好的日照和通风。
4、房间开口和平面布置
有进风口和出风口才能组织穿堂风。进风口与出风口错口一些,对流面积大些;开口大小宜为地板面积的15-25%,进风口宜比出风口大。另外在室内布局设计时尽量在风行进的过程中减少阻挡墙面的设计,从而得到更好的通风效果,另外主要用房应该安排在迎风面,另外还可以利用楼梯间等辅助空间增加开口面积。
5、利用环境组织通风
利用绿化,坡地,水景等可显著减低房屋周围空气温度,减少太阳辐射,对周围风场也可起到导流和阻挡的作用。同时绿植水景还有净化空气的作用,对绿化、坡地、水景的使用可以使室内与室外交换到质量更好的空气,从而增加人居住其中的舒适度。
重庆市传统民居在设计上与人类传统的人文理念有着非常明显的统一,由于区域特点,在不同的地理区域,因本地地形地貌和气候特点,形成了各具特色的民居聚落布局特点。重庆市在本地区的山地地貌影响下,已经形成了以生活需求和人文理念为指导的特有的布局习惯。一般由于山地地貌交通运输受到极大限制特点,重庆山地居民在选择居住地点时,常常以背山面水为原则,通过居住在靠近水流的地方,以获得便利的水路交通。另外从风水学角度上讲,靠近有水的地方居住还可增加居住区域的灵性,是更加适合人类聚居的场所。在传统民居区域的街道设计上,常常会为了增加居住区的通风性,而设计成与自然风向的主要方向一致,从而获得更加优秀的通风性,不仅能够保持空气更换与清新,还能够及时带走过多的湿气,避免因区域封闭而造成的总闷热不适环境。
二、传统民族建筑单体的空间形态
随着中华民族长久的文化发展历史,在不同的区域也形成了各具特色的文化形式,而民居作为一种代表区域文化最直接的形式之一,也在很大程度上反映了当地居民的生活习性及环境特点。重庆市所处的山地地形,决定了在这一特定地理位置和气候因素上的建筑特点,由于重庆地处纬度偏低的区域,又属于山地面积较多,因此常常会因通风不利造成气候闷热、潮湿。而经历过几千年的人类文明发展变化至今,人们的居住建设设计也已经形成了因区域气候特点而进行能够进行相应的调节功能的空间形态和布局。重庆市的传统民居常常以通风、降温、除湿三大建筑设计原则来实现房屋的调节气候功能,创造更加适宜居住的环境。
三、山地低层住宅设计布局策略
(一)选址策略。针对山地低层住宅的选址应当本着合理的设计思路与科学的设计原则,对地址进行全面的实地考察,并准确的分析自然、气候变化因素,并根据周围环境的配套设施是否完备来进行项目地址的选择。由于低层住宅对于传统的文化因素要求较高,因此在满足了基本了气候条件、交通条件的同时,还需要考虑到风水因素。
(二)布局与地形适应性策略。要充分利用低层住宅的设计特点,最大化利用一些不适合建设高层或多层建筑的区域,通过科学的设计手段,实现低层住宅的高水平设计是非常具有可行性的,通过利用坡地的阶梯性特点,将住宅布局设计与顺应地势,不仅能够创造出高水平的低层住宅项目,还能够设计出更加有特色的景观,实现在平原区域无法营造的艺术设计效果。目前重庆市一些项目将阶梯地形动用的好处,实现了最佳利用效果,例如南山.山与城高端别墅群就很好的利用了地形的阶梯性特点,营造了非常高端且富有艺术感的住宅设计效果。
(三)布局与本土气候关系策略。与传统的居住群落一样,无论何种住宅设计都需要考虑气候因素,住宅项目的设计需要根据区域性的气候特点,通过有效的设计方案,使住宅区域在建成后能够有一定的区域气候调节功能,对气候不利于宜人舒适的因素进行有效的输导,实现更加宜居的住宅设计效果。重庆市所处的区域特点要求能够将建设群落设计的能够有效促进区域通风,及时调节湿热空气,创造舒适的气候环境。
四、结束语