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消防性能化设计
1存在的问题
因为本建筑的体量过大,在现行规范范围内仍然存在一些无法解决的困难。具体为:①建筑中间大商业区无自身安全出口;②疏散楼梯不能直通室外;③超市及地上商业疏散宽度不足[1]。
2性能化分析解决方法
(1)为解决洛阳泉舜财富购物中心的中间大商业区无自身的安全出口、部分楼梯间在首层不直通室外的问题,设计中采用将中庭的通道区域作为“亚安全区”的设计方案。“亚安全区”的实现需要保证以下几个条件:①中庭通道区域无固定火灾荷载;②控制中庭周边商铺或商业火灾烟气不进入中庭;③即使中庭周边商铺或商业内发生失效火灾,烟气溢出进入通道区域,也能被排烟系统迅速排出,不会对中庭人员造成危害[2]。
(2)疏散宽度不足的问题。对超市及地上商业疏散宽度不足的问题采取如下措施:①增加开向相邻防火分区的疏散门,使得起火防火分区内有较为充裕的疏散宽度,并尽量缩短人员的逃生路线行走距离;②自动喷水灭火系统采用快速响应喷头,使得在火灾发生或发展初期即可被扑灭或抑制,以控制火灾发展规模,延长人员安全疏散的可利用时间;③在原设计的基础上适量加大机械排烟量。
在此基础上分析地下一层超市和地上商业部分的火灾危险性,设定最具有代表性的火灾场景。通过对加强消防措施下的建筑的火灾危险性进行研究,判断人员是否能安全疏散,从而判断建筑在消防措施加强的情况下能否保证人员的安全疏散。
性能化设计模拟分析
1步骤
①分析现场状况:防火分区、疏散设计、防排烟系统;②设定安全目标:人员安全,财产安全;③选择分析方法:定性、定量、计算机模拟;④分析影响因素:建筑结构,自救系统,使用情况;⑤给出分析报告:到达危险状态时间tH。各时间关系见图1。火灾到达危险状态时间为tH,人员疏散完毕的时间为tE,当tH>tE时,能保证人员安全疏散。
2性能化设计中火灾场景设置
(1)地下商业火灾场景B1。火源功率1.8MW,火灾类型t2快速火。以此检验火灾时机械排烟系统的有效性和人员能否安全疏散。
(2)1层商业火灾场景A1,设于中庭走道防火分区14中庭。火源功率1.0MW,火灾类型t2快速火。检验地下1层防火分区14中庭发生火灾时中庭机械排烟系统的有效性,考察人员是否能安全疏散,进而验证中庭定义为“亚安全区”能否成立。
(3)1层商业火灾场景A4,A5,设于防火分区13商场内。火源功率8.0MW,火灾类型t2快速火。检验商场内自动灭火系统未动作的情况,机械排烟系统的有效性,考察人员是否能安全疏散。
(4)2层商业火灾场景A6,设于2层防火分区2主力店内。火源功率3.0MW,火灾类型t2快速火。检验火源附近的一部楼梯被封堵,检验在部分疏散出口不可用的情况下,2层防火分区2发生火灾时机械排烟系统的有效性,考察人员是否能安全疏散。
(5)2层商业火灾场景A7,设于2层防火分区7商场内。火源功率8.0MW,火灾类型t2快速火。检验在自动喷水灭火系统失效的情况下,2层防火分区7发生火灾时机械排烟系统的有效性,考察人员是否能安全疏散。
3计算结果
(1)人员载荷按GB50016-2006《建筑设计防火规范》(以下简称《建规》)第5.3.17条第4、5项计取,影城内各放映厅人数的确定,参考建筑图纸中放映厅的座位数确定。人员疏散模型软件采用Pathfinder,根据模拟计算结果进行分析,具体见表1。
(2)人员疏散时间:紧急情况下的人员全部疏散完毕时间包括火灾探测时间(talarm)、人员反应时间(tresp)和人员疏散运动时间(tmove):te=talarm+tresp+tmove。本性能化设计中将talarm设为60s,tresp设为120s。通过软件模拟计算,以烟气层能在人员疏散过程中保持在危险高度处能见度不低于10m、温度不超过50℃、浓度不超过500ppm为安全判断依据,人员疏散结果汇总如表2。
性能化设计的主要措施
本文采用“亚安全区”的设计概念来解决洛阳泉舜财富中心购物中心中间大商业无自身的安全出口、部分楼梯间在首层不直通室外的设计难点。
1中庭防火分区应采取的消防安全措施
(1)中庭通道区域禁止布置商铺、展示等,禁止进行任何商业活动。
(2)中庭通道区域的顶棚、墙面、地面装修材料和固定家具采用不燃材料;商铺的顶棚、墙面、地面装修材料采用不燃材料,固定家具采用不燃或难燃材料。采光顶棚应为不燃材料,耐火极限应满足规范要求。
(3)中庭的电气线路应使用低烟无卤阻燃型电缆。
(4)中庭通道区域回廊及周边店铺的自动水喷淋灭火系统均采用响应温度为68℃的快速响应喷头。
(5)大商业与中庭通道区域间应采用防火墙、特级防火卷帘和甲级防火门或防火隔间进行防火分隔。
(6)商铺作为防火单元,最大允许建筑面积为300m2。商铺与中庭通道区域间采用防火墙、特级防火卷帘和甲级防火门或防火隔间进行分隔。商铺、商业等之间采用耐火极限不小于3.0h实体墙分隔。
(7)连接楼梯间前室与中庭通道区域的走道,其两侧应为耐火极限不小于2.0h的实体墙,走道端部应设甲级防火门,走道内应采用不燃材料装修。
(8)中庭顶部应设置机械排烟,排烟量按换气次数不小于6次/h计。
(9)商铺内应设置机械排烟,排烟量应符合《建规》第9.4.5条的规定。
(10)中庭内设置火灾自动报警系统和现场广播系统引导疏散。
(11)中庭内不应设置任何影响人员疏散的设施,地面或墙面应设置保持视觉连续的疏散导流标识。
(12)中庭两侧设室内消火栓,间距不大于30m,每层设消防器材站。
2疏散措施
(1)对于负1层超市部分区域疏散宽度不足的问题,当其他设计均满足相关规范要求的情况下还采取如下加强措施:①负1层超市区域的自动喷水灭火系统采用快速响应喷头。②疏散宽度不足的防火分区应在防火墙上增设开向相邻防火分区的甲级防火门,使得防火分区内的疏散宽度满足规范的要求。
(2)对于1~4层商业区域疏散宽度不足的问题,当其他设计均满足相关规范要求,并采取如下加强措施:①1~4层商业区域应在防火墙上增设开向相邻防火分区的甲级防火门,使得防火分区内的疏散宽度及疏散距离满足规范的要求。②1~4层商业区域的机械排烟量应按《建规》允许最大防烟分区面积乘以120m3/(h•m2)计算。
建筑设计是指建筑物在建造之前,设计者按照建设任务,把施工过程和使用过程中所存在的或可能发生的问题,事先作好通盘的设想,拟定好解决这些问题的办法、方案,用图纸和文件表达出来。使建成的建筑物充分满足使用者和社会所期望的各种要求。广义的建筑设计是指设计一个建筑物或建筑群所要做的全部工作。设计工作常涉及建筑学、结构学以及给水、排水,供暖、空气调节、电气、煤气、消防、防火、自动化控制管理、建筑声学、建筑光学、建筑热工学、工程估算,园林绿化等方面的知识,需要各种科学技术人员的密切协作。
二、建筑设计的构成要素及原则
(一)建筑设计的构成要素
1.建筑功能是人们建造房屋的主要目的之一,是指所建建筑的用途和使用要求。
2.建筑技术是建造房屋的手段,它包括建筑材料、建筑结构、建筑物理、建筑构造、建筑设备与建筑工程施工技术等各项技术保障。
3.建筑艺术形象也是人们建造房屋的主要目的之一,它包括建筑群体和单体的体型、内部和外部的空间组合、建筑立面构图、细部处理、材料的色彩和质感以及光影变化等综合因素所创造的综合艺术效果。
4.经济合理。建筑构造设计处处都应考虑经济合理,在选用材料上应就地取材,注意节约钢材、水泥、木材三大材料,并在保证质量前提下降低造价。
(二)建筑设计原则
1.整体性设计原则:整体性设计原则是把要设计的建筑作为由各个组成部分构成的一个整体来全面研究整体的功能、构成及其发展规律,从整体与部分相互依赖、相互结合、相互制约的关系中揭示系统的特征和运动规律。
2.综合性设计原则:对任一系统的研究,必须从它的要素、结构、功能、相互关系、历史发展等方面进行综合地考察。在综合的过程中把分析有机地给合起来。从综合出发,在综合的基础上进行分析,再回到综合。每一层次分析的结果都要反馈到上一层次的综合去与整体进行比较,按照比较的差异从新进行分析、修改、整合,使部分与整体达到高度的统一。
3.联系性设计原则:联系性设计原则要求要考虑到相互联系的诸多方面,不仅要考察研究对象这个系统本身的各个方面,还要考察系统的环境。环境是系统存在的外部条件。系统都是在一定的外部环境中发生、维持和发展的,与环境中其他系统有着种种相互联系和相互作用的。这种相互作用包括:环境给系统提供的资源和压力、系统给环境提供的功能和污染。因此,系统与环境是互塑共生的。
4.动态性设计原则:动态原则就是要探索系统的内外联系及系统发展变化的方向、趋势、活动的速度和方式,还要探索系统发展的动力、应用和规律。对于建筑设计来讲尤其要立足现在,兼顾未来,把握时代的发展方向。
5.有序性设计原则:高层系统是由低层系统组成的,低层系统对高层系统具有构成性关系,同一层次的系统之间存在相干性关系。因此,系统都是有序、分层次的,是层层相包的结构关系。而且层次越低,结合度越强;反之层次越高,结合度越弱。结合度递减,层次结构更加稳定,由此可见,使用房间对功能区、单体对群体、基地对环境都具有构成性关系,其结合度应递减方能促进结构和功能的稳定。如果一个功能区过于依赖于它的上层系统,一旦上层系统中某个环节遭到破坏势必会影响到它的使用功能,甚至会瘫痪。因此,正确地确定各部分的关系,有效地进行功能分区,合理地组织各种流线和空间序列,是建筑设计中应认真对待的重要环节。
6.结构性设计原则:结构是要素在关系作用下的结合方式,是性能的载体,普遍地存在于事物之中。结构决定性能,性能表现可以反作用于结构。要素是结构的赖以结合者,要素运动的稳定与否、发展方向将影响结构的稳定与否和方向。关系是将要素连接起来的作用,是构成系统的纽带,关系质和量决定结构性能的稳定性。因此,必须了解它的结构。
7.最优化设计原则:系统形成的过程实际上是差异整合的过程。差异的事物能够整合在一起,它们之间必定有同一性,相互需要、相互支持、优势互补,这是整合的前提和基础。通过差异的整合使建筑的各个部分有机地组织在一起,激发出正的整体效应,促进“整体大于部分之和”。
三、建筑设计的程序与组织
建筑设计的程序包括:方案阶段、初步设计阶段和施工图设计阶段。
初步设计阶段:首先应重新熟悉设计任务书、踏勘现场,进一步收集在设计中会有用的资料。切实了解项目所在地的环境情况和当地的一些有关的地方性法规。
初步设计阶段的图纸和设计文件,要求建筑专业的图纸标明建筑的定位轴线和轴线尺寸、总尺寸、建筑标高、总高度以及与技术工种有关的一些定位尺寸,在设计说明中则应标明主要的建筑用料和构造做法;结构专业的图纸需要提供房屋结构的布置方案图和初步计算说明以及结构构件的断面基本尺寸;各设备专业也应提供相应的设备图纸、设备估算数量及说明书。
在完成了初步设计的设计文件后,设计单位应当经由建设单位向有关的监督和管理部门提交全部初步设计的设计文件,等候审批。
施工图设计阶段:对初步设计的文件进行细化处理,达到可以按图施工的深度,并且满足设备材料采购、非标准设备制作和施工的要求。
施工图设计阶段的图纸和设计文件,应提供所有构配件的详细定位尺寸及必要的型号、数量等资料,还应绘制工程施工中所涉及的建筑细部详图。其它各专业则亦应提交相关的详细的设计文件及其设计依据,并且协同调整各专业的设计以达到完全一致。
在施工图文件完成后,设计单位应当将其经由建设单位报送有关施工图审查机构,进行强制性标准、规范执行情况等内容的。
四、设计思维的创造性与个性化
建筑的个性,不仅来自于其形式,而且要在满足其使用功能需要的基础上,符合使用的个性和审美要求,通过把人的情感方式和生活方式客观化,创造一个具有文化意味的人性化的空间,使建筑以及和建筑相关的一切都带有人格的力量。个性化设计内涵其实就是一种“以人为本”的思想,是对人性关怀的一个表现。
参考文献:
[1]皮亚杰,《结构主义》,商务出版社,1996.
[2]勒·柯布西耶,《走向新建筑》,天津科技出版社,1998.
[3]汪坦,陈志华主编,《现代西方艺术美学文选建筑美学卷》,洪叶文化事业有限公司.
[4]李大夏,《路易·康》,中国建工出版社,1993.
[5]让-弗·利奥塔等,《后现代主义》,社会科学文献出版社,1999.
1.1客梯电源消防问题
在一个建筑中,客梯是一个十分重要的建筑配套设施,它给人们带来的不仅仅是便捷,还有安全。但是在客梯中,人们想到的大多数都是一些关于被困于电梯中的时候该怎么做,很少有人会想到关于客梯电源的消防问题。这是一个疏漏,而有很多时候,可能就是因为这样的一个疏漏,而导致不可估量的消防事故。客梯的动力都是来源于电能,可是如果其电源处出现了问题,引起消防事故,那么就不仅仅是人被困在电梯里的问题,很有可能还会引起高楼的瞬间失火,这主要是因为电梯是链接整个楼的各个楼层,一旦电梯电源发生事故,那么后果将非常严重。所以在建筑建设的过程中,一定要将客梯电源的消防问题解决掉。
1.2照明设备消防问题
照明设备是电气系统中的一个重要组成部分,而照明设备的消防问题,也是建筑电气消防系统中较为敏感的一个话题。在电气系统中,照明设备通常是直接安装在建筑物的电气系统中,与其相接的是电气系统中的电闸。如果照明设备出现电流异常情况,对于住户来说是非常麻烦的一件事。因为对于住户来说照明设备出现故障的最直接反应就是屋里没有了光亮,而这时很有可能是因为照明设备出现问题,导致电流过大,从而将其中的某个链接部分烧断,导致暂时的断电现象,而此时,如果住户自行更换灯泡的话,很有可能会导致自行触电,或者由于更换不合理,导致更严重的火灾事故。此时,照明设备在出现故障的情况下,一般来说都是由于电流过大,导致实际功率超出照明设备的额定功率最终引起的照明设备上的链接点被烧断。因此,此时需要注意的是在照明线路中添加一个电流监控设备,这样就可以察觉到其异常的现象,从而报警给消防安全中心进行消防措施处理。
1.3通道上的防火卷帘的控制问题
电气消防系统中值得注意的是通道上的防火卷帘。在平时可能这个卷帘可能没什么用,看着也很不起眼,但是如过发生火灾的时候,这个卷帘就会出现有着很大的作用。这个卷帘的工作原理,是前端有个烟雾探测器,当它检测到烟雾浓度超出指标的时候,卷帘就下降到一定程度,以隔开烟雾与人体。这样就为人们逃生建立了良好的机会。但是如果电气系统出现问题,或者人为硬性设置烟雾浓度指标,就有可能会引起不必要的灾害。因此,这里也是在设计电气消防系统的时候需要注意的地方。
2建筑电气消防系统设计建议
建筑电气消防系统是一个建筑中消防系统的重要组成成部分。现在许多家庭对与电气的使用,已经达到了无所不用的地步。几乎失去的电力,就无法生活。甚至于以前有些用火做的食物现在都采用电力来制作,在这样的情况下,设计建筑消防系统的时候,就更应该注意到电气消防系统的精确设计。无论是客梯电源,还是照明设备,或是防火卷帘,在这些设备中安装消防监控设备都非常必要。下面就是作者为建筑电气消防系统设计提出的几点建议。
第一,注意安装消防监控设备。在建筑设计中,建筑设计中有许多消防措施,消防设备来组成整个建筑物的消防系统。在这些消防系统中,可以看到是电气消防系统,是需要安装监控设备的。这个监控设备主要是由一些电流监控设备,热力监控设备组成。当建筑中的电气电流出现异常情况的时候,电气消防监控设备会向消防系统中心提出警报,当异常值达到必须做出消防措施的时候,消防系统会自动对其线路进行断电,并且做出相应的消防措施。而这个过程就是电气消防系统中的自动报警系统。这个系统的安装可以保证住户或业主在这个建筑中的安全。
第二,利用报警系统保证消防工作的正常进行。报警系统不仅仅是起到了危险时刻的警报作用,而且对消防工作还有着预防灾害的作用。报警系统的正常工作,能够确保人们的安全生活环境,所以对报警系统的定期查询非常必要。对于报警系统的查询,首先要做到的是,保证整个电气消防系统的前端探测器是正常工作的。在这样的情况下,才能保证报警系统的报警准确性。当前端探测的数据,经过报警系统分析表明出现异常情况,报警系统就会自动将此信息转发给事故处理端,让它们对电气灾害做出相应的反应。定期对报警系统的查询就是为了确保报警系统工作正常,能够正常的保证人们的生命财产安全。
第三,注意对电气异常情况的检测。当检测出来电气的某一线路出现异常情况的时候,电气消防系统首先做的是对异常情况进行分析,到底是电流出现瞬间过大,还是某一线路功率过大等情况。如果情况较为严重,将立即将此线路进行断点处理。如果异常情况问题不大,则由监控人员对此线路进行查询。查看出现异常情况的原因,并对此做出相应的处理,这样电气消防就可以保证人们的生命财产安全。
3结束语
加固构造及措施
根据结构整体计算结果,KZ-1、KZ-2从基础顶面至15.800截面进行加固处理,加固后的截面见图2。在混凝土柱加大截面时预埋好支撑钢梁连接的钢板,支撑部分上弦钢梁采用粘钢方式与既有的混凝土梁下部连接,见图3。为保证钢支撑体系与框架混凝土柱的受力与变形协调一致,除钢支撑上弦梁与混凝土梁保持可靠的连接外,上弦与支座之间及下弦与柱上的钢板之间要保持可靠的焊缝连接。
传力途径
上弦钢梁采用粘钢方式与既有的混凝土梁下部连接,由于钢支撑具有较大的刚度,作用在混凝土框架梁上的竖向料仓荷载在不影响原有混凝土框架梁的受剪、受弯的情况下,将上部原有附加竖向荷载传递给钢支撑框架体系。其中一部分通过支座以剪力的方式传递给框架柱;另外主要部分的料仓竖向荷载通过支撑上弦梁,由支撑系统中的斜杆传递给框架柱;斜杆下端传递给框架柱的水平分力由支撑体系的下弦水平梁来承担,避免框架柱间承受附加弯矩。
加固效果
从本项目的施工过程来看,工程进展顺利,施工质量很好,满足了建设工期的要求。工程投产以来,设备运行正常。图4为加固改造后的工程照片。
厂房结构临时加固实例
1工程概况
某工程因技改需要,在原有转运站位置上新建了一座蒸汽干燥厂房。新建厂房东、北、西三面均有建(构)筑物,重约300t的蒸汽干燥机受场地的制约,难以安装就位,只能通过厂房南面的道路作为设备吊装场地。施工单位编制的设备吊装方案是:搭建设备吊装平台,吊装平台立柱位置示意见图5,平台柱下采用人工挖孔桩。该方案吊装措施费用约为260余万元,且吊装平台施工周期较长,难于满足要求。
2加固方案的构思
根据厂房主体结构形式、现场钢结构施工情况及蒸汽干燥机的就位位置,仅靠14.970平面的框架梁支撑蒸汽干燥机的重量是不可行的。然而由于现场构件已施工完毕,若为满足吊装荷载的需要对此平面框架梁进行加固,大量现场加固工作势必影响工期,且加固费用也很高。经过多种方案的论证比较,应用桁架设计概念,利用14.970与10.870框架梁作为上下弦杆,在两层梁之间设置临时腹杆组成钢桁架。由于两平面上的钢次梁亦安装就位,可作为组合桁架上下弦杆的平面外支撑杆件,保证组合钢桁架体系平面外的稳定。从结构形式及构件设置情况来看,厂房整体体系满足承受吊装荷载的可行性。
3受力计算
整个厂房结构处在主要构件安装阶段,在设备吊装阶段,框架梁柱可不考虑楼面的荷载。根据吊装方案要求,设备荷载在整个吊装过程中,由临时增设的吊装滑行梁作用在14.970平面的框架梁上,吊装时的荷载示意图见图5。经过厂房整体计算和受力分析,组合钢桁架满足承载力与变形的要求,同时与组合桁架连接的钢框架柱的承载力与变形均满足要求,保证了临时组合钢桁架与结构总体系的一致协调性。增加临时支撑的平面布置见图5,图6为2-C轴线上增加临时支撑的立面。图7为2-C轴线上增加临时支撑的组合桁架的应力。
4加固效果
在设备吊装时,即便在瞬间冲击荷载的作用下,厂房结构的承载力和变形均满足要求。此次利用厂房结构作为大型设备吊装的过渡平台,为工程节省了约200万元的投资,同时保证了项目的建设工期。图8为设备吊装的部分工程照片。
1排风口布置方式和补风形式确定
国内学者认为对卫生间座便器侧排风及室内新风渗入的情况最为合理,采用此方案的卫生间内污染物的浓度最低且扩散范围较小。若考虑季节气候室内外气温的差异,在节能性和舒适性方面,室内新风渗入情况都有明显的优点。座便器侧排风口设置在距座便器顶部0.3m处,即X=0m,Y=l.15m,Z=0m处,卫生间排风口设置如见图1所示。现代住宅卫生间多采用顶排风及室内新风渗入形式对卫生间进行通风。本方案采用座便器侧排风、顶排风及室内新风渗入形式对卫生间进行通风,使卫生间内污染物浓度最低,具有最好的通风效果。
2有害气体检测及排风总体方案设计
控制器采用STC89C52RC单片机,利用MQ137气敏传感器检测当前环境中NH3的浓度,利用ME4-H2S对所测空气中的H2S浓度进行测量。如果NH3和H2S传感器检测到这2种气体浓度不小于预置值时,则单片机将控制排风扇通电排风,同时启动声光报警,在液晶显示屏上实时显示当前H2S和NH3有毒气体的浓度;排风一段时间后,如果卫生间内的NH3和H2S浓度小于预置值,则单片机控制排风扇断电停止排风,声光报警关闭。该系统有无线遥控功能,可以实现对系统的无线遥控。有害气体测控系统框图如图2所示。电源模块STC89C52RC单片机H2S传感器NH3传感器红外接收头LCM显示模块排风机声光报警图2有害气体测控系统框图
3硬件设计
3.1控制模块本设计方案的核心控制
单元采用STC89C52RC型单片机芯片。该芯片是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,单芯片上拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。在本设计方案中,NH3、H2S传感器将检测到的信号实时地输入到单片机,经单片机的计算处理后,将2种气体浓度信息送至液晶显示单元显示,同时将实时显示的浓度值与预置值进行比较,以判断排风扇的开关及是否进行声光报警。
3.2采集信息模块选择
测量精度高、工作可靠,具备较强的防污染能力的气敏传感器。气敏传感器MQ-137是一种NH3检测装置其特点是响应快速、工作稳定可靠、电路简单、大信号输出、灵敏度高。MQ-137是一种电阻控制型器件,当环境NH3浓度变化时,传感器的电阻值亦随之变化,通过接口电路可以将MQ-137与计算机组成自动测控系统。随着环境中NH3浓度的不同变化,气敏传感器电阻值发生变化,通过转换电路将电阻变化信号转换为电压变化信号,将该电压值输入到单片机的模/数接口,即可确定当前卫生间的NH3浓度值。MQ-137根据当前卫生间的NH3浓度将测得的电压值输入至STC89C52RC相应引脚,STC89C52RC根据所输入的信号值与预置值进行比较,发出命令,控制相应的输出装置。电化学硫化氢气体传感器ME4-H2S用于测量环境空气中的H2S浓度。该传感器根据电化学的原理工作,利用待测气体在电解池中工作电极上的电化学氧化过程,通过电子线路将电解池的工作电极和参比电极恒定在一个适当的电位,在该电位下可以发生待测气体的电化学氧化,由于氧在氧化和还原反应时所产生的法拉第电流很小,可以忽略不计,于是待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律。这样,通过测定电流的大小就可以确定待测气体的浓度。ME4-H2S电化学传感器的主要特点是低功耗、高精度、高灵敏度、线性范围宽、抗干扰能力强、工作稳定可靠,适合环保中H2S气体的检测。
3.3显示及报警模块信息显示
使用液晶显示模块LCM12864,它由128列64行液晶显示点阵和其控制电路组成。该显示模块可以显示数字、字符、汉字和图形。因此,当前环境中的NH3和H2S的浓度值可以实时显示在屏幕上。声音报警选用蜂鸣器,由单片机的I/O口直接驱动三极管,再经过三极管放大电流后驱动蜂鸣器工作。光报警选用高亮度发光二级管,由单片机输出口直接驱动二极管不停地闪烁。
3.4稳压电源模块
220V交流市电经变压器降压,由全桥整流电路输出脉动直流电压,经过滤波电路后,由三端集成稳压电路LM7805输出稳定的5V直流电压,其稳压精度一般可达到0.04以上,因此用LM7805就可以满足单片机一般电压需求。
4系统软件设计
本方案设计主程序流程图如图3所示。软件通过Keilsoft-ware公司开发的KeilC51语言编写。KeilC51是用于51系列单片机的C51语言开发软件。具有Windows风格的可视化操作界面;支持汇编语言、C51语言以及两者混合编程等多种方式的单片机设计;能够完成51系列单片机以及和51系列兼容的绝大部分类型单片机的程序设计和仿真。KeilC51为单片机的软件开发提供了C语言环境,同时保留了汇编语言的高效、快速的特点。
5结语
建筑的防腐蚀设计是以预防为中心的,根据生产过程产生的介质的腐蚀性、管理水平和维修条件等,分别采用不同的设计方案,综合考虑工程所涉及的各项因素,采取有效的解决措施。对生产影响较大的部位,或者是威胁到人身安全和维修困难的部位,要加强防护。对腐蚀性的分类是根据腐蚀性介质对于建筑材料的破坏程度来分类的,主要是从内外部变化两种因素,对腐蚀性的等级进行综合评定。
2工业建筑防腐蚀工程的设计要点
2.1正确选择耐腐蚀材料
防腐蚀工程设计,要将正确选择耐腐蚀材料放在首位。这也就要求相关设计人员要熟练掌握每一种防腐蚀材料的性能优缺点,只有这样,才能根据工程的具体情况选择相适应的材料,以达到“扬长避短”。设计人员要深入认识防腐蚀工程材料的技术性能,才能灵活运用这些防腐蚀材料,保证防腐蚀工程的整体质量。在以往的工程案例中,经常出现由于材料选择不当导致工程质量发生问题的现象,因此,相关设计人员应该对其给予足够的重视。
2.2防腐蚀工程的防渗性和整体性
防腐蚀工程不仅对耐蚀性有所要求,更要妥善处理工程的防渗性与整体性,如果处理不当,就会影响防腐蚀工程的功效。各类防腐蚀材料在使用过程中,要考虑采用的耐腐蚀的防渗隔离层能否保证防腐蚀工程的防渗能力,所以大部分的工程都会采用沥青、橡胶这类材料作为防渗隔离层。我国大部分的防腐蚀工程都会在建筑结构中,设置分开的变形缝,都会有管线裹着设备穿过楼面,在槽罐本体上也会设置管道的出口。这些细节部位的结合和缝隙,都要对其作防渗处理,否则会严重影响到建筑的使用效果。
2.3防腐蚀工程的合理设防
若想对防腐蚀工程进行合理设防,就要将生产实际需求作为主要的依据。因此,生产厂家提供的资料和数据必须真实准确,设计人员才能合理地设计方案,避免不必要的损失。一般情况下,防腐蚀工程的造价都很高,尤其是工业建筑,其范围较大,所以在进行防腐蚀设计时,应该注意对易受防腐蚀部位的保护,且不能任意扩大设防范围,增加工程建设成本。
2.4耐腐蚀涂料的配套
我国业界将涂料防护层主要分为四种:一是底涂层;二是中间漆;三是面涂层;四是无颜填料的面层涂料,这四种结构都具有其特殊的功能。需要注意的是,对涂料防护的设计应该考虑到涂层之间的结合,尽量选用涂层之间能够结合良好的品种配套,并具有较强的附着力。此外,还要提高相关设计人员的专业素质,使其对各类防腐材料的性能及优缺点了如指掌,这样才能根据各项工程的特点进行合理和科学的设计,有效避免工业建筑中存在的结构问题等。同时,也希望国家对此予以高度重视,完善技术标准,加强规章制度的推行力度,规范防腐蚀工程的施工,只用这样,才能在一定程度上保证工程的质量。
3钢筋混凝土结构的腐蚀问题和处理
3.1腐蚀介质对于钢筋混凝土的结构腐蚀
腐蚀介质的机理主要分为盐、酸、碱三类,会因为种类的不同而不同。盐性腐蚀介质通过结晶致使体积膨胀,对于水泥的内部来讲在产生一定压力之后,其混凝土就会慢慢进入剥落状态,从而对钢筋形成腐蚀。而酸性腐蚀介质会对混凝土的表面层进行破坏,然后对钢筋表面进行腐蚀,造成钢筋生锈的现象。碱性腐蚀物主要是在进入混凝土后,对混凝土的结晶产生破坏。这三种介质都会对结构进行或多或少的破坏,导致构件自身出现剥落、开裂以及钢筋强度下降等现象。
3.2对于结构本身的防腐特征
构件的腐蚀程度与混凝土的保护层厚度及密实度有关,与周围环境也有密切的关联。经实验表明,钢筋混凝土结构构件的保护层厚度,会对构件的耐久性产生直接的影响。当其厚度大的时候,其腐蚀程度很小,如果保护层厚度足够大的话,是不会对钢筋造成腐蚀的。在湿度较大的地区,如果没有考虑环境因素而采用正常的保护层厚度设计的话,就容易出现混凝土的保护层开裂以及剥落现象。所以,要根据实际情况适当对保护层的厚度进行加大,提高构件自身的防腐蚀功能。
3.3混凝土结构的防腐措施
混凝土上部结构除了会受到液相腐蚀介质的屋盖之外,还有其他构件。例如,楼板、房梁等都是受气相介质所腐蚀。在设计时,可以采取相关的措施将构件的防腐功能进行提高。首先,在结构计算过程中,可对钢筋的保护层厚度均在规定的量上统一增加5~8mm,并对其断面保持不变;其次,在对柱和房屋主梁的强度计算上,将其钢筋量增加,预留出相应的防腐蚀构件储存量;再次,根据实际情况适当增加主要受力构件的断面;然后,提高混凝土强度,降低水灰比;最后,大跨度混凝土结构尽量选择预应力构件。四、砌体结构在有腐蚀情况下的选择砖砌体应采用承重页岩砖,其强度等级不低于MU10,当框架结构建筑应采用混凝土中、小型砌块,其强度等级不低于MU10;石砌体应采用质地均匀,未风化的料石和毛石,其强度不低于MU20;砌筑砂浆应采用水泥砂浆或混凝土砂浆,其强度不低于M5。
4地面处理应对腐蚀
4.1地面层材料应根据腐蚀性介质进行选择
地面层材料应根据腐蚀性介质的类别、性质、浓度以及对建筑结构材料的腐蚀性等级条件,结合设备安装和生产中的机械磨损等要求,设计不同的防腐地面。地面面层可分为:块材面层和整体面层。块材面层分为:耐酸石材、耐酸砖、水玻璃胶泥或砂浆、树脂胶泥、沥青胶泥、聚合物水泥砂浆。整体面层分为:水玻璃混凝土、树脂胶泥或砂浆、沥青砂浆、密实混凝土、水磨石等。耐酸碱程度各不相同,与酸碱浓度有很大关系。水玻璃类材料不能用于亚硫酸钠、亚硝酸钠等呈碱性反应的盐类作用地面面层。树脂稀胶泥、树脂砂浆、玻璃鳞片胶泥、水玻璃混凝土、沥青砂浆、软聚氯乙烯板等整体面层以及沥青胶泥砌筑块材面层,适合用于室内。树脂类整体面层、沥青砂浆面层和软聚氯乙烯板面层,不能用于明火作用的部位,一定要远离明火。
4.2块材面层结合层材料的选择也要考虑防腐的要求
地面一般可分为块材面层和整体面层,块材面层。灰缝采用树脂胶泥、水玻璃胶泥等刚性材料时,结合层要采用刚性材料,不要采用沥青胶泥、沥青砂浆等柔性材料。灰缝采用沥青胶泥、水玻璃胶泥、聚合物水泥砂浆时,耐酸砖面层的结合层应与灰缝一致。
5结语
关键词:性能化设计;处方式设计;消防设计;火灾模型
一、前言
如果说纳米技术使新材料的研究起到了革命性飞跃,那么也可以说性能化设计方法将开创消防科技的新局面。
消防设计目前有两种设计思想,一种是传统的“处方式设计方法”,其基于场所类型进行设计考虑;另一种是“性能化设计方法”,它立足于危害分析及火灾假想,对于解决超越法规或现行法规无法解决的复杂建筑的消防设计具有很大意义。
由于性能化防火设计的方法与传统的设计方法相比具有许多优越性,所以很快成为建筑防火的一种新理念,并将发展成为建筑防火技术领域里一个全球性发展潮流,受到许多发达国家和发展中国家的高度重视,得到越来越广泛的应用。
二、性能化消防设计的概念
性能化消防设计是建立在消防安全工程学基础上的一种新的建筑防火设计方法,它运用消防安全工程学的原理与方法,根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况,由设计者根据建筑的各个不同空间条件、功能条件及其它相关条件,自由选择为达到消防安全目的而应采取的各种防火措施,并将其有机地组合起来,构成该建筑物的总体防火安全设计方案,然后用已开发出的工程学方法,对建筑的火灾危险性和危害性进行定量的预测和评估,从而得到最优化的防火设计方案,为建筑结构提供最合理的防火保护。
与“处方式”设计相比较,性能化设计方案更关注是否能够实现“保证人员疏散和灭火救援不受火灾烟气影响”这一“目的”,而不是拘泥于满足规范要求的最低排烟量。性能化的消防设计方案通过科学的论证,能够提供比之处方式的消防规范更为安全的设计表现效果,比较起来,性能化设计方案具有设计成本有效性,设计选择多样性及设计效果更为优化性的特点。
性能化消防设计的两个关键点,第一是确认危害,第二是明确设计目标。具体来说,它针对建筑物的特点,建筑物内人员特点,建筑物内部操作方式,建筑物外部特征,消防灭火组织特点等。从而针对每种危害或者每个设计区域选择设计方法及评估方法。这种设计方法突破了传统设计针对建筑物结构类型、相应的层高及面积的限制,同时提供了更加灵活而有效的设计选择性。
性能化消防设计包括确立消防安全目标,建立可量化的性能要求,分析建筑物及内部情况,设定性能设计指标,建立火灾场景和设计火灾,选择工程分析计算方法和工具,对设计方案进行安全评估,制定设计方案并编写设计报告等步骤。在设计过程中,需要对建筑物可能发生的火灾进行量化分析,并对典型火灾场景下火灾及烟气的发展蔓延过程进行模拟计算,因此计算的工作量以及各类基础数据的需要量非常大,往往需要采用计算机火灾模拟软件等分析和计算工具。
三、性能化消防设计的流程
性能化设计利用火灾科学和消防安全工程建立设计指标,评估设计方案;并利用火灾危害分析和火灾风险评估建立从总体目标和功能目标到火灾场景等领域内所需要的参数。性能化的消防安全设计是一种可以对诸如非工程参数(如人在火灾中的行为和反应)进行定义的工程过程。
四、建筑物性能化消防设计的内容
建筑物的性能化消防设计主要包括两个方面的设计内容:一是保证建筑内人员安全疏散的性能设计,二是保证建筑构件耐火的性能设计。
人员安全疏散的性能设计是从建筑内人员安全方面进行考虑的,通过综合考虑各种火灾因素对人员逃生的影响,采用性能化的设计方法来保证建筑物内人员的火灾安全性,从而防止人员伤亡。其性能化的设计准则是:烟层下降高度和烟气浓度达到人不能忍耐的时间大于人员安全疏散所需的时间。
构件耐火的性能化设计是从建筑物的稳定性方面进行考虑的,通过分析建筑构件在火灾中的反应,采用性能化的设计方法来保证建筑物结构的火灾稳定性,从而防止建筑物的倒塌。其性能化设计准则是:火灾持续时间小于构件的耐火时间。
五、国内外性能化设计应用概况
自20世纪80年代英国提出了“以性能为基础的消防安全设计方法”(performance——basedfiresafetydesignmethod,以下简称性能化防火设计)的概念以来,日本、澳大利亚、美国、加拿大、新西兰以及北欧等发达国家政府先后投入大量研究经费积极开展了消防性能化设计技术和方法的研究,南非、埃及、巴西等发展中国家也都纷纷开展了这方面研究工作。世界各国都在积极推行性能化设计方法的应用,并取得了巨大成就。
英国于1985年颁布了第一部性能化防火规范,包括防火规范的性能化修改,新规范规定“必须建造一座安全的建筑”,但不详细确定应如何实现这一目标。
新西兰1991年的建筑法案对建筑监督立法体系进了彻底调整,于1992年了性能化的《新西兰建筑规范》,新规范中保留了处方式的要求,并作为可接受的设计方法,于1993年强制执行。1993~1998年,继续开展了“消防安全性能评估方法的研究”,制定了性能化建筑消防安全框架;其中功能要求包括防止火灾的发生、安全疏散措施、防止倒塌、消防基础设施和通道要求以及防止火灾相互蔓延五部分。
瑞典于1994年了新的包含有性能化设计内容的建筑防火设计规范。
澳大利亚于1996年颁布了性能化防火设计规范的《澳大利亚建筑设计规范(《BuildingCodeofAustralia》,简称"BCA"),并自1997年7月1日起,在各州政府陆续推行。
巴西于1999年颁布了新的《钢结构防火设计》和《对建筑构件耐火极限的要求》两部标准。这是南美首次制定的建筑标准,由SaoPaulo大学、Mi—nasGerais大学和OuroPreto大学编制。标准中引入了如时间计算方法与风险评估方法以及其他消防安全工程设计方法等性能化的新概念,允许建筑物的火灾安全根据其火灾荷载、建筑物高度、建筑总面积以及灭火设备的安装与否等条件确定,而对建筑物的耐火等级不做要求。
日本政府于1998年6月对《建筑基准法》进行了修订,引入了一些有关性能化设计的内容,并于2000年6月施行;另外,还于2003年8月开始对《消防法》进行修订,计划于2005年施行。
加拿大于2001年了性能化的建筑规范和防火规范,其要求将以不同层次的目标形式表述。
美国也于2001年了《国际建筑性能规范》和《国际防火性能规范》。
目前,已有不少于13个国家(澳大利亚、加拿大、芬兰、法国、英国、日本、荷兰、新西兰、挪威、波兰、西班牙、瑞典和美国)采用或积极发展性能化规范和基于规范结构形式下建筑防火设计方法,并取得了一定成果。中国也正在加紧性能化设计方法的研究和性能化设计规范的制定。公安部所属消防研究所承担了几项有关性能化设计的国家十五科技攻关课题,如公安部天津消防研究所承担的“建筑物性能化防火设计技术导则”的研究和制定,公安部四川消防研究所承担的“高层建筑性能化防火设计安全评估技术研究”等。
六、推行性能化设计方法是一个逐步过程
尽管建筑物消防性能化设计方法有很多优点,作为性能化设计技术的基础一“火灾模型”在性能化设计中起着举足轻重的作用,但它们作为一种新生事物,还不为人们所理解和接受,特别是建筑设计师和建筑管理部门的人员都不太了解这种新的设计方法。
有人曾对美国、中国香港和澳大利亚的建筑管理人员在对待性能化设计和处方式设计在能否保证建筑消防安全,以及火灾模型是否足以支持性能化设计的态度进行了一个调查,并进行了比较。发现半数以上的管理人员认为性能化设计不能保证建筑的安全,三分之二以上的管理人员认为处方式设计能保证建筑的安全,以及三分之二以上的人认为火灾模型不足以支持性能化设计。
世界各国几乎都存在着类似这样的情况。在很长一段时期内,建筑设计师和建筑管理人员对性能化设计技术还存在一个从初步认识、深入了解到最终肯定的意识转变过程。
另外,对于采用性能化方法设计的建筑,如何正确地评估其消防安全性方面也存在很多技术上的难题有待解决。
七、展望
性能化消防设计已成为世界性建筑消防设计发展的必然趋势,它的发展将大大促进消防安全设计的科学化、合理化和成本效益的最优化,并将产生十分重大的社会效益和经济效益。尽管目前还有许多人不太理解和排斥使用它,但我们坚信随着时间的推移,将会有越来越多的人加入到肯定性能化设计方法的行列中来。据日本方面的统计,采用性能化方法进行消防设计的建筑正在逐年增加。
我国也应该加快性能化规范及配套技术的研究步伐,充分发挥性能设计的优越性。今后应从以下几个方面人手,促进性能化设计技术的发展:
(1)加强各种火灾预测模型和火灾风险评估模型的研究,拓展性能化设计方法的应用空间。
(2)加强新材料、新技术研究,规范材料性能参数,建立和完善消防数据库,提供准确的性能化指标,为性能化应用积累基础性数据。
(3)深入研究火灾规律、火灾情况下建筑内人员逃生规律和构件变化规律,为各种火灾模型的建立提供坚实的理论依据,并拓展计算机技术在消防中的应用。
(4)积极向建筑设计师和建筑管理人员介绍性能化设计方法,使他们从认识、理解并自觉接受性能化设计方法。
(5)出台可操作性强的性能化设计指南,使建筑设计师能尽快地掌握性能化设计方法的使用。
(6)制定性能化消防设计规范,为性能化设计方法的应用提供法律依据。
参考文献:
[1]田玉敏.论“性能化”的建筑防火设计方法.消防技术与产品信息,2003,(7).
[2]肖学锋.发展性能化防火设计,迎接加入WTO的挑战.消防科学与技术,2002,(5).
[3]SFPE性能化消防分析和设计工程指南.
[4]倪照鹏.国外以性能为基础的建筑防火规范研究综述.消防技术与产品信息,2001,(10).
[5]国外建筑物性能化设计研究译文集.消防安全工程工作组编,2001.
[6]T.Tanaka.性能化消防案例设计标准和用于评估的FSE工具.国外建筑物性能化设计研究译文集.消防安全工程工作组编.
[7]卢兆明.香港性能化消防规范的应用情况.公安部四川消防研究所.2002.
任何设计并不是一下子就能够实现的,而是要经过反复的探讨与改进才能够完成的。图式思维作为建筑设计中的一种实际应用技术,其主要分为发掘、解析、研究与验证四个方面。
1.1发掘
所谓的建筑设计其实就是一个发掘设计灵感的过程,目的就是为了满足社会与经济的需求,在利用艺术、技术来不断充实、完善、延伸最初创造性思维的基础上来构建一个具有实际意义的建筑物。当设计师接到设计任务时,要利用敏锐的观察力来发掘设计任务中的各种细小环节,因为这些细小环节有可能就是整个建筑设计的主要条件及重要因素。换句话说,这些环节即可能是整个设计的基础,也可能是整个建筑物的某些功能需求[2]。只有搞清楚了这些条件与因素,设计师才能够在此基础上发挥想象,构思出一个即区别与其他设计师又有创造力的设计方案。形成构思方案后,设计师还要将该方案绘制成草图,并将该草图作为该建筑设计的基础,随后再不断的改进、完善,以便为后面的团队设计提供设计纲领。
1.2剖析
在整个建筑设计中,剖析是一个非常重要的过程。可以说没有剖析的建筑设计就是一个没有骨架的设计。所以设计建筑时,不仅要剖析设计任务要求,还要剖析建筑场地及建筑场地的周边环境,并将这些剖析结果进行对比总结,然后利用图解来辅助建筑工程队去执行建筑任务。执行建筑设计时,设计师非常容易受到一些表象事物的影响,而图式思维是一种能够摒弃无关内容的设计手段,所以其是加深设计师对建筑物核心内容关注程度的有效方式。再加上环境设计和建筑设计有着相辅相成、紧密相连的关系,所以剖析建筑过程时,具有简洁、快速、清晰等性质的图式思维不仅能够清楚的展现出建筑设计中的问题,还能够及时、有效的将其解决。
1.3研究
所谓的研究的是继建筑设计分析、处理分析问题后,针对建筑设计方案的细小环节开展的更加深入仔细斟酌的过程。在这一环节,设计师不仅要对已成型的草图进行反复的研究、设计、完善,以便其能够展现出更多的、更大的建筑物功能与空间,还要利用不同材质的建筑材料,从不同的视觉感与体验效果上展现建筑空间与建筑效果。尤其要注意的是设计中的不确定图式与不确定的建设,要进行更加深入的研究,以便在最大程度上对其进行完善。
1.4验证
建设建筑物的目的就是为了提供给人类更好的居住和使用条件,当建筑竣工后,使用者针对建筑物的实用性提出的观感评价是非常重要的。在某种意义上这种观感评价能够积极促进今后建筑设计的提高和改进,但是就该建筑物来说却是没有任何意义的[3]。所以建筑设计师应该尝试着使用一种新的、提前验证的措施,比如利用草图将原来比较抽象的形象概念转化成比较综合全面的立体图像。通常在设计图上平立面拱顶结构的表达形式比较抽象,如果利用比较立体的透视图或者剖析透视图来表达其的实际使用效果,使用者们对其的认知将更为清晰一些;在设计图上使用者几乎对屋内空间没有体验,如果在设计图中加上家具的摆放,使用者就可以清晰的感受到空间的组合效果。需要注意的是,实际施工时,只有施工严格依据设计图纸进行施工才能确保建筑效果符合设计师的设计理念。
2设计建筑方案时设计师间的相互交流
建筑设计和其它设计相同,自我交流与他人评价各占一半。由于个人能力思维的限制及建筑物的建设目的,所以不管是多么宏大、多么独特的建筑,最终还是要承受社会的评价。因此选用设计措施时,千万不能采取自命清高、独断专行的设计方式,设计师们要多做交流,以便及时剔除设计方案中不合适、有问题的设计,激发出新的、有创造力的设计灵感,实时有效的攻克设计难点。另外为了确保建筑设计与建筑建设符合建筑任务的要求,设计师、建筑师、结构师及施工队间还要做好交接交流工作[4]。基于设计师、建筑师、结构师及施工队间存在的认知差异,交流交接时可以利用图式思维方式进行交流,比如设计师给建筑师解释建设场地的布局规划、功能分区时,图式思维可以一目了然的将建筑布局与功能分区呈现出来;比如和施工方研究结构工艺、材料使用时,图式思维可以清晰的对各种工艺与材料进行分析。
3结论
好的结构方案还可以最大程度上减少建设单位的资本投入,为企业带来更多的经济效益,还可以保护建筑施工现场的生态环境,实现经济利益与环保相结合的良好经营模式。因此,合理地使用建筑结构优化技术能够更好地实现建筑物的综合效益。建设单位开发建筑物的基本原则就是在最大程度的减少资本投入、建筑材料使用的基础上,实现建筑物的高质量和长期使用。况且建筑物只有在保证良好质量的基础上实现其美观、耐用、新颖等特点,才能够满足不同人群的需要,为企业带来更多的经济利益。与传统的建筑结构设计方案相比,建筑结构设计优化模式可以降低建筑成本。其采用的设计优化措施可以有效地实现建筑施工中各个资源的合理配置,以及各项建筑材料的充分利用,并且协调好房间的布局,使得这些布局能够有效的结合,共同发挥其使用功能。合理的利用建筑结构优化技术,在确保建筑物安全性能的前提下能够充分的体现出其创新性。此外,这种技术还能够帮助设计人员选择最为合理的设计方式。
2建筑结构优化技术的经济意义
使用优化建筑结构的方法,能够使房屋在整体结构上更加科学、合理。在实际的房屋施工建设中,房屋的层数对房屋的成本造价产生了直接的影响。在一般情况下建筑物的单位面积造价会随着层数的增加而降低,但是在超过一定的层数之后(即超限建筑物),房屋单位面积的造价反而会增加。因为随着建筑物楼层的增高,房屋中的承重墙和柱等结构将会受到更多的荷载,房屋的稳定性也将受到一定的影响。为了确保建筑结构的稳定性,增强建筑物的抗震性能以满足现行规范的要求,结构形式将会发生大的变化,从而房屋的单位面积造价也会进一步增加。想要在相同的用地面积内,达到理想的房屋设计效果,提高建设单位的经济效益,就需要合理的控制建筑物的层数,并且确保房屋良好的设计效果。使用建筑结构优化技术不仅能够实现对房屋结构的优化,还能够在有限的用地面积内实现最大化的利用效果,促进对建筑用地的合理使用。
3建筑结构设计优化措施
3.1优化结构设计模型
建筑结构的优化可以分为以下几个阶段:
(1)是对变量的选择。
一般情况下,建筑师决定的最终建筑设计方案起到重要的作用,这些重要的建筑数值均可以作为变量供建筑设计人员进行选择。例如:工程参数的参考,包括对房屋价格的参考、对于其损失的参考等等。设计人员若能够将变化幅度较小或考虑因素较少的参数作为设计的参考,建筑结构的设计和编程难度将会大大降低,设计人员也能够更快的找到最符合设计目标的数据。
(2)是对函数的确定。
设计人员要选择出最符合配筋率和房屋结构构件尺寸的一组函数,进而在最大程度上降低建设成本。
(3)是对施工条件的衡量。
想要进一步确保建筑结构的稳定性,就需要从房屋的受力限度、变形限度、结构的稳定性、房屋结构构件的尺寸、结构构件裂缝的限度、房屋的结构体系等方面考虑。在实际的建筑结构设计过程中,设计师应该结合建筑使用方案和房屋的施工条件,分析出实际设计中存在的约束性条件,并且要确保解决这些约束性条件的方案要符合我国现行的规范规定,以保证建筑结构的设计结果达到最优。
3.2确定合理的计算程序
设计师在对房屋结构进行设计的过程中,需要用到很多设计程序,而建筑结构优化的本质就是进行一个复杂繁琐的计算过程。设计人员在对各种数据进行分析计算的时候,要注意将附加约束条件转换成不带约束的条件,这样就更容易地得到更为精确的结构计算结果。此外,还要优化许多建筑结构的技术模式,因为这些模式有利有弊,所以设计人员需要根据实际的施工情况来选择最合适的计算方案。
3.3选择最优的程序
设计人员在设计好房屋的结构模型,且选择了最为合适的计算方法后,就可以进入选择最优设计程序的环节。对最优设计程序的选择需要具备以下几个条件:具备完整的功能、程序运转较高以及程序用途齐全。
3.4对统计结论进行分析
设计人员在进行了各种计算之后,要对统计结果进行认真的分析,并且找出各个设计方案中不同点和相同点,并且结合总体的设计情况和进展选择最佳的设计方案。设计人员在进行结论分析的时候,要注意不要遗漏一些细节问题。房屋的建设与设计是一项耗时长、成本高的项目,它不仅涉及到建设单位的利益,也涉及到了房屋使用者的利益,设计人员在把握细节的基础上,要注意从宏观上把握住当事人的利益,这样才能够有效的节约建设成本,进一步优化建筑结构。在进行建筑结构优化的时候,设计人员不仅要避免追求片面的利益,还应该避免为了追求设计创新而忽略了建筑实际情况。
3.5积极应用信息优化技术
由于建筑结构设计是一些比较复杂的工程,需要的资料也比较多,这为建筑结构优化带来了一定的难度。这时设计人员就需要利用先进的信息化技术对建筑数据进行整理。例如,合理的利用一些参数定义的软件,这样就可以大大减小设计人员的工作量,提高其工作效率和工作质量。
4结语