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首先定义一下尺度,所谓的尺度就是在不同空间范围内,建筑的整体及各构成要素使人产生的感觉,是建筑物的整体或局部给人的大小印象与其真实大小之间的关系问题。它包括建筑形体的长度、宽度、整体与城市、整体与整体、整体与部分、部分与部分之间的比例关系,及对行为主体人产生的心理影响。讲到尺度时应注意它与尺寸之间的区别,尺度一般不是指建筑物或要素的真实尺寸,而是表达一种关系及其给人的感觉,尺寸是用度量单位,如:公里、米、尺、厘米等对建筑物或要素的度量,是在量上反映建筑及各构成要素的大小。不同的尺度带来的感觉是不一样的,有的尺度使高层建筑显得挺拔或厚重,有的则使高层建筑显得庞大或轻飘,它直接影响人的心理感受,由此可见,尺度在高层建筑设计中处于一个至关重要的位置。
高层建筑设计中尺度的确难以把握,因它不同于日常生活用品,日常生活用品很容易根据经验做出正确的判断,其主要原因有:一是高层建筑物的体量巨大,远远超出人的尺度。二是高层建筑物不同于日常用品,在建筑中有许多要素不是单纯根据功能这一方面的因素来决定它们的大小和尺寸的,例如门,本来可以略高于人的尺度就可以了,但有的门出于别的考虑设计得很高,这些都会给辨认尺度带来困难。
高层建筑设计时,不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造,而应以人的尺度为参考系数,充分考虑人观察视点、视距、视角,和高层建筑使用亲近度,从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感,把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度:城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。
1、高层建筑设计中的外部尺度
1.1城市尺度
高层建筑是一座城市有机组成部分,因其体量巨大,高度很大,是城市的重要景点,对城市产生重大的影响。从对城市整体影响的角度来看,表现在高层建筑对城市天际轮廓线的影响,城市的天际轮廓线有实、虚之分,实的天际线即是建筑物的轮廓,虚的天际线是建筑物顶部之间连接的光滑曲线,高层建筑在城市天际线创造中起着重要的作用,因城市的天际轮廓线从一个城市很远的地方就可以看见,也是一座城市给一个进入它的人第一印象。因此,高层建筑尺度的确定应与整个城市的尺度相一致,而不能脱离城市,自我夸耀,唯我独尊,不利于优美、良好天际线的形成,直接影响到城市景观。高层建筑对城市局部或部分产生的影响,是指从市内比较开阔的地方,如:广场、干道、开放的水系和绿地所看到的天际线,也直接影响人民的日常生活。因此,城市天际轮廓线不仅影响人从城市所看的景观,也直接影响到市内居民的生活与视觉观赏。
高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响,高层建筑的位置、高度的确定,也应充分地考虑该城市尺度、传统文化,不当的尺度会对城市产生不良的影响,改变了城市传统的历史文化,也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系,如:上海市,黄浦江可谓是城市一条重要水系,原先具有宽大、雄壮的气势。但由于东方明珠塔的建成,又过于靠近黄浦江,其他高层建筑也跟着靠近黄浦江建设,使黄浦江的尺度感变小了,失去了原有的雄壮,而改变了老上海的历史与文化,从这一角度讲,东方明珠塔的建成又是一件憾事。
1.2整体尺度
整体尺度是指高层建筑各构成部分,如:裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的,关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种,但都强调整体尺度均衡的重要性。面对一栋建筑物时,人的本能渴望是能把握该栋建筑物的秩序或规律,如果得到这一点,就会认为这一建筑物容易理解和掌握,若不能得到这一点,人对该建筑物的感知就会是一些毫无意义的混乱和不安。因此,建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的,在设计时要注意下面的两点:
1.2.1各部分尺度比例的协调
高层建筑一般由三个部分组成的——裙房、主体和顶部,也有些建筑在设计中加入了活跃元,以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系,而这三个部分尺度的确定,应有一个统一的尺度参考系(如把建筑的一层或几层的高度作为参考系),不能每一部分的尺度参考系都不同,这样易使整个建筑含糊、难以把握。
1.2.2高层建筑中各部分细部尺度应有层次性
高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的,各个主要部分应有更细的划分,尺度具有等级性,才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分(裙房、主体和顶部),最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸,使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1~2个尺度等级,也不易过多,太多易使建筑造型复杂而难以把握。
1.3街道尺度
街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知,也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定,主要考虑到街道行人的舒适度,高层建筑主体因为尺度过大,易向后退,使底层的裙房置于沿街部分,减少了高层建筑对街道的压迫感。例如:上海南京路两边的高层建筑置于后面,裙房置于前使两侧的建筑高度与街道的宽度的比例为1∶12,形成良好的购物环境。
为了保持街道空间及视觉的连续性,高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致,宜有所呼应。如:在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧,为了不致造成新区高层和老区低层截然分开,沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房,高层稍后退,形态效果良好的对话关系。
1.4近人尺度
近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触,也易被人们仔细观察,也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系,不宜过大或过小,过大易使建筑缺少亲近性,过小则减小了建筑的尺度感,使建筑犹如玩具。
在近人尺度处理中,应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分,檐口、门、窗及装饰的处理,使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定,创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间,使人的心理有一个逐渐变化的过程。如:上海图书馆门前采用柱廊的形式,使出入馆的人有一个过渡区,这样使建筑更具有近人及亲人性。
1.5细部尺度
细部尺度是指高层建筑更细的尺度,它主要是指材料的质感。在生活中,有的事物我们喜欢触摸,有的事物我们不喜欢触摸——我们通过说“美妙”或“可怕”来对这些事物做出反应,形成人的视觉质感,建筑设计师在设计过程中要充分运用不同材料的质感,来塑造建筑物,吸引人们亲手去触摸或至少取得同我们的眼睛亲近感,或者换言之,通过质感产生一种视觉上优美的感觉。勒。柯布西埃在拉托尔提建造的修道院是运用或者确切地说是留下大自然“印下”的质感的优秀典范,这里的质感,也就是用斜撑制作在混凝土上留的木纹。
2、高层建筑外部尺度设计的原则
2.1建筑与城市环境在尺度上的统一
注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响,因为在城市轮廓线的组织中,起最大作用的是建筑物,特别是高层建筑,因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置:
(1)高层建筑聚集在一起布置,可以形成城市的“冠”,但为避免其相互干扰,可以采用一系列不同的高度,或虽采用相仿高度,但彼此间距适当,组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处,以丰富行人的视觉观赏。
(2)若高层建筑彼此间毫无关系,随处随地而起不到向心的凝聚感,则不会产生令人满意的和谐整体。
(3)高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同,因为这会极大影响轮廓线的优美感。
2.2同一高层建筑形象中,尺度要有序
高层建筑设计时,应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列,在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性,不能把几种尺度混淆使用,才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。
2.3高层建筑形象在尺度上须有可识别性
高层建筑物上要有一些局部形象尺度,能使人把握其整体大小,除此之外,也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。任意放大或缩小这些习惯的认知尺度部件就会造成错觉,效果就不好。但有时往往要利用这种错觉来求得特殊的效果。
随着国内人口的逐渐增多,城市化的进程在不断加快。我国有着人口众多,人均资源不足,土地数量有限的矛盾局面,在城市建筑建设中,必须要遵守稀土如金的原则,用更高层的建筑来做到节约土地资源,同时为人们提供充足的工作生活居住空间。同时高层地标性的建筑也为城市的相貌增添了魅力。越来越多的城市在发展过程中,对高层超高层的需求不断增加。建筑行业应该根据市场需求来调整发展方向,对高层建筑的需求需要设计师们不断开发研究出科学合理的设计方案。在满足人们对高层建筑实用性要求的同时,增强建筑在艺术上感官上的美感追求。同时利用高科技,新世纪,新工艺和新材料来建设使用周期长,对环境破坏小又与城市自然景观相匹配的现代高层建筑。
2高层建筑设计的基本方法
2.1剪力墙的设计据有关部门的相关规定,在设计中需要充分考虑到各种具体的条件,必去剪力墙的受力特点和区别等等,合理的剪力墙及拥有分布均匀特点的墙体,其建筑的钢心和质心是在同一个地方的。目前来说,很多高层建筑剪力墙数量多分布广,为了确保工程的经济适用和安全性能,需要严格控制剪力墙的钢筋配置。
2.2地基的基础设计工程造价的决定性条件是地基的基础设计。所以地基的基础设计必须保证万无一失,步步惊心。高层建筑的基础结构设计人员要想确保有这完善的基础设计,要实施因地制宜政策,根据当地的条件和相关建筑政策调整设计内容。
2.3荷载组合要求采用点算程序化计算设计出地基承载力及各荷载组合的特点。当风荷载及地震效应导致高层住宅边角地方竖向作用力大时,如果短期荷载等同于永久荷载,边角的竖向结构就会偏大,而中间又是在原有的小值之上,地基墙体就会受力不均产生裂缝。组合地震作用及重力荷载时,应增大承载力,同时提高承载力的特征值在组合重力荷载和风荷载时。在设计时,设计人员要最大程度地降低地基变形和差异变形。
2.4消防设计情况及其对策高层建筑的外部尺度的规划是十分重要的。一般来说,高层建筑消防相关的供水系统主要由消防水池和自动喷水装置构成。消防水池主要是用于存储一定量的水源以供火灾放生的紧急使用,具体的设置位置和设置数量应该依据实际的情况和相关规定执行。而在实际中,常常会发现水池设置位置不当或水池点设置过多或过少等问题,这些都会造成实际的安全隐患,或者对于水资源的浪费。因此,消防水池的布局与数量,必须依据实际的建筑情况,进行合理规划。而自动喷水装置只要是指各楼层设置的灭火器及烟雾探测喷水器。这样的消防系统应该加大设置力度,力求做到每一层都有足够的数量。同时,还需要格外注意在地下室,楼梯拐角等容易忽略的死角位置设置足够的探测喷水器以避免意外的发生。
3高层建筑基础设计中常见的问题
3.1主梁有次梁处附加筋问题基础结构设计当中,在梁下部的作用力点附以钢筋,做到集中荷载由另加的横向钢筋结构来承重。梁截面高度范围不同,加不加筋对于主梁来说选择也不同,当主次截面相差很大时,主梁就不用加钢筋了,因为荷载较小,没有必要。反而如果相差不大,次梁荷载相对来说较重,就需要添加附加钢筋来分担次梁的承重,实现安全性。针对箱、筏基础底板跳板的阳角问题,如果说底板的钢筋是双排并且两个方向同时有的话,阳角不能够决不允许添加辐射筋。
3.2弹回再压缩设计开挖基坑时,会有一部分基地反弹受到约束,那就是摩擦角范围内的坑边的基地。然而坑中心地基没有周围其他东西的影响,基土是可以实现反弹的,针对回弹部分,人工可以进行清除工作。不过并不是所有的坑基中心都需要人工清理,针对小基础的坑底,坑底约束力较大,回弹可忽略不计。
3.3梁、板的计算跨度梁板结构的意思是,用刚性支座梁,放在梁的中心线位置,这时候梁板就相当于截面板。如果梁是扁的的话,高度和厚度基本等同,长度和弯矩选择梁中心位置即可,同时加上两者的较大值配筋。
4高层建筑设计的提升方法
4.1环境因素一个建筑是否与周围的环境相融合是很重要的,符合我国古代天时地利人才能和的思想。充分考虑当地的气象水文和地质因素,深入了解影响工程质量的各种环境因素,在做完调查研究工作之后再开展各项设计活动。水文地质是一个在设计中很容易忽视的部分,然而它的地位却不容撼动,地下水对岩层土层有着直接的重要影响,建筑物的稳定性和耐久性受到地下水文地质的影响比较大。尤其是高层住宅建筑,关乎到很多人的生命安全,更是要充分研究考察选址的地下水文和地质情况。
4.2优化建筑位置及朝向设计建筑选址是很重要的一个环节,需要考虑到城市其他设施的空间布局,把对城市的影响最大化。建筑物的位置选择和朝向设计是设计师要考虑的首要因素,人们的生存依赖于阳光,在明亮的环境中更有助于培养愉悦舒适的心情,在建筑设计时,依照当地的自然环境,让建筑物朝向光照时间长的方位,这样就可以减少用户在用光方面资源的消耗和浪费。提前设计好日影图,使建筑物最大程度上接受太阳的照射,以此来确定建筑物的位置和走向。由于我国大部分的地区都在北半球,因此建筑物坐北朝南的情况居多,建筑体南面的开窗要尽可能大,而其他防卫的窗户面积越小越好。减少热能的损耗,使得用户在不实用空调暖气等设施的情况下,也可享受怡人的温暖。
4.3优化围护结构墙体设计现代的高层建筑需要有通风,透光,保温三个最基本的条件要求。为了实现室内室外环境的完美统一,最大程度上降低对能源的消耗,在围护结构墙体设计方面,也需要建筑师大下功夫。一般来说可选用的产品主要有玻璃幕墙,高分子吸湿除潮材料等。在科学的基础之上选择墙体设计材料,减少了建筑成本,同时延长了高层建筑物的使用年限。
4.4运用当代科学技术的新设计当前,低碳式高层建筑设计主要运用的设计手法有以下几种,如利用物联网,数字化技术,仿生学特色来发展建筑行业的低碳式理念。这些新理论新技术的应用,提高了高层建筑设计理念,确保建筑物的质量和效果。
5结语
Abstract: At present, the high-rise building occupies larger and larger proportion in our city’s construction, and due to the variety of the building structure design, there are many new structure design scheme presented in our city construction of the fast speed. With the more and more complicated building types and functions, and the increasing number of high-rise building, the structure systems of the high-rise building is also more and more diverse. Thus, the high-rise building structure design has become the diffecult and key point. Facing with the situation, we should put the high-rise building structural design on the first place, and do some study. And there puts forward higher request for engineering design personnel. This paper discusses a few matters needing attention of the structure design.
Keywords: high-rise building; structure design
中图分类号:TU761.6 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
1 高层建筑结构设计方面的原则 1.1 选用适当的计算简图:结构计算式在计算简图的基础上进行的,计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生,所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点,但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。 1.2 选择合适的基础方案:基础设计应根据工程地质条件,上部结构类型与载荷分布,相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析,选择经济合理的基础方案,设计时宜最大限度地发挥地基的潜力,必要时应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告,对一些缺少地质报告的建筑应进行现场查看和参考临近建筑资料。通常情况下,同一结构单元不宜采用两种不同的基础类型。 1.3 合理选择结构方案:一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案,也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力、传力明确。同一结构单元不宜采用不同结构体系,地震区应力求平面和竖向规则。总而言之,必须对工程的设计要求、材料供应、地理环境、施工条件等情况进行综合分析,并与建筑、电气、给排水、暖通等专业充分协商,在此基础上进行结构选型,确定结构方案,必要时应进行多方案比较,择优选用。 1.4 正确分析计算结果:在结构设计中普遍采用计算机技术,但是由于目前软件种类繁多,不同软件往往会导致不同的计算结果。因此设计师应对程序的适用范围、条件等进行全面了解。在计算机辅助设计时,由于结构实际情况与程序不相符合,或人工输入有误,或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果,因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析,慎重校核,做出合理判断。 1.5 采取相应的构造措施:结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉” 原则,注意构件的延性性能;加强薄弱部位;注意钢筋的锚固长度,尤其是钢筋的直段锚固长度;考虑温度应力的影响力等等。 2 高层建筑结构设计的特点 2.1 轴向变形不容忽视:高层建筑中,竖向载荷很大,能在柱中引起较大的轴向变形,对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩减小,跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大;此外还会对预测构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。 2.2 结构延性是重要设计指标:相对于底层建筑而言,高层建筑的结构更柔和一些,在地震作用下的变形更大一些。为了使高层建筑结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。 2.3 水平荷载成为决定因素:一方面,因为高层建筑楼房自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖向构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;另一方面,对某一定高度楼房来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度变化。
3 高层建筑结构的相关问题分析3.1 结构的超高问题:在抗震规范和高层规程中,对结构的总高度有着严格的限制,尤其是新规范中针对以前的超高问题,除了将原来的限制高度设定为A级高度以外,增加了B级高度,处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中,出现过由于结构类型的变更而忽略该问题,导致施工图审查时未予通过,必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况,对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。 转贴于 中国论文下载中心 h3.2 短肢剪力墙的设置问题:在新规范中,对墙肢截面高厚比为4~8的墙定义为短肢剪力墙,且根据实验数据和实际经验,对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制,因此,在高层建筑设计中,结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙,以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。 3.3 嵌固端的设置问题:
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,在这个问题上,结构工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面,如:嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题,而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。 3.4 结构的规则性问题:新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动,新规范在这方面增添了相当多的限制条件,例如:平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等,而且,新规范采用强制性条文明确规定“高层建筑不应采用严重不规则的结构体系。”因此,结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意,以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
关键词:高层建筑;冲孔灌注桩;设计;施工
近年来我国城市快速发展使得可用城市土地越来越少,而城市人口的不断增加,使得原本不多的人均土地变得更少。为了缓解城市人口增加带来的人均土地减少,市政部门一方面扩大城市面积,将原有近郊开发,提高城市土地面积。另一方面积极进行老城区改造,通过高层建筑的建设将土地使用率提高。在进行高层建筑时冲孔灌注桩是高层建筑桩基工程中使用比较广泛的一种桩型。高层建筑物,因其对地基和基础的承载能力和变形(竖向下沉及水平位移)的要求较高,大直径、深长或嵌岩灌注桩往往成为高层建筑地基处理的主选方案。
一、我国高层建筑冲孔灌注桩应用现状分析
在高层建筑、旧城改造的桩基础中,冲孔灌注桩以其低噪音、对周围环境影响较小、无挤土效应等特点被广泛应用。传统的冲(钻)孔灌注桩的施工工艺在成孔中,为避免塌孔必须采用泥浆护壁,但由于泥浆护壁所形成的泥皮影响了桩侧摩阻力的发挥;同时由于施工工艺上的原因,孔底沉渣不易清除,也影响了桩端阻力的发挥。因此目前较为常用的方法是在冲孔灌注桩上采用后压浆技术,其主要目的就是减轻或消除桩侧泥浆护壁和孔底沉渣对单桩极限承载力的影响,提高单桩承载力。采用冲(钻)孔灌注桩,可穿越所有土层,但成孔时要采用泥浆护壁会影响桩的承载力,桩底沉渣也不易清除,如果桩端要进入风化岩层则造价较高。如果将桩端持力层选择在砾卵石层上,同时采用后压浆技术,则可大大缩短桩的长度,通过注浆可消除或挤密桩侧泥皮和桩底沉渣并提高砾卵石层的桩端承载力,从而较大幅度地提高单桩承载力,减少工程造价。
二、高层建筑冲孔灌注桩基础设计
在进行高层建筑冲孔灌注桩的设计前,要根据当地施工经验和可选的基础形式结合场地地质情况,并对工程要求进行设计。
(一)高层建筑冲孔灌注桩基础设计
在进行高层建筑冲孔灌注桩基础设计时,要通过对工程所在地地质进行勘探,确定建筑物地质情况。然后确定桩基的选用,对于建筑物所受荷载大、变形控制严格以及工程拟建地地质较差的情况,要通过多种灌注桩的复合使用来达到建筑目的。通过分析和调查确认冲孔灌注桩位置与根数,然后对其进行有效计算。首先对桩长进行确定,然后估算单桩极限承载力。通过标准公式Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp(d<800mm),(d≥800mm)计算桩的竖向极限承载力标准值。另外还要多注意对各分项系数进行考虑。随着活载变异系数的增大,桩侧阻、端阻和承台底土反力分项系数均减少,恒载分项系数也相应减小,而活载分项系数则随之增大。随着承台底土摩擦角或粘滞力的变异性增大,桩侧阻、端阻、恒载效应、活载效应的分项系数均随之减少,承台底土反力分项系数相应增加。
在高层建筑冲孔灌注桩设计完成后为确保桩基质量万无一失,需从总数桩中按1%的比例且不应小于3根(工程总桩数在50根以内时不应少于2根)抽选工程桩作为试验桩,待试桩静载检测合格后方可全面施工桩基。
(二)高层建筑冲孔灌注桩设计中关于质量控制的注意事项
高层建筑冲孔灌注桩质量控制的注意事项,首先要对造孔进行质量控制。造孔质量包括:孔位偏差、桩孔垂直度偏差、孔径偏差及孔深与孔底沉渣厚度问题等。根据相关规范中的允许值对设计要求进行规定,在实际工程施工过程严格按照规定进行控制。对于冲孔灌注桩质量影响的另一个因素是清孔质量,在钻孔达到设计深度后,在灌注混凝土之前,孔底沉渣厚度应符合下列规定:端承桩≤50mm;摩擦端承、端承摩擦桩≤100mm;摩擦桩≤300mm。为此,在清孔过程中应不间断地置换泥浆,直至浇注水下混凝土,并保持孔底500mm以内的泥浆比重<1.25,含砂率≤8%,粘度≤28s。这些数据及要求在进行灌注桩设计的时候都要考虑进去,以此来确定孔深等数据。另外对于混凝土拌制质量在设计时也应考虑进去,由于灌注混凝土工艺的特殊性,其对混凝土的性质及拌制质量有如下一些特定要求:①混凝土的强度应比设计强度提高5MPa;②混凝土的坍落度宜为18~22cm,并有一定的流动保持率,坍落度降至15cm的时间不宜小于1h,扩散度宜为34~38cm;③混凝土的初凝时间应满足整个灌注过程(从搅拌第1斗混凝土开始至灌完最后1斗混凝土并拔出导管为止),一般为3~4h,如运输距离较远,一般宜在混凝土中掺加缓凝剂。
(三)关于高层建筑冲孔灌注桩灌注设计分析
由于高层建筑冲孔灌注桩是整个工程质量的关键,因此针对混凝土的灌注也应在事前进行优良的设计,根据有关规定的相关要求,设计出适宜工程的混凝土混合比例、灌注量、混凝土搅拌时间等,根据不同的地质情况及工程情况进行合理的设计。设计良好的混合量,将灌注间歇时间控制在15min之内,最多不得超过30min,每根桩整个灌注过程应尽可能控制在4~6h以内完成,以保证混凝土的均匀性。这就要求在施工前将单根桩及所用混凝土进行计算,通过前期的设计规划及施工前的计算做好混凝土的混合工作。而且混凝土滞留空气的时间对于混凝土的强度有一定的影响,因此根据混凝土应在1.5h内灌注完毕,夏季应在1.0h内灌完的要求,要结合灌注桩的要求进行混凝土混合,否则应掺加缓凝剂。混凝土应灌注至设计桩顶标高以上规定的高度,以保证设计桩顶标高以下混凝土的质量。
三、高层建筑冲孔灌注桩试桩过程——设计效果的检验
一般在进行高层建筑冲孔灌注桩工程施工中,工程压浆管多用钢管制作,压浆管固定焊于钢筋笼上,上端止于距地表0.2-0.3m,以防移机或调换机具钻杆等情况下被损坏,桩端压浆管低于桩端50mm,并用特制的桩侧压浆阀和桩端压浆阀与压浆管相连。为防堵管,可以将把桩端压浆管改为大口径主桩端压浆管和小口径次桩端压浆管,以防堵管影响压浆质量。为保证注浆通道的通畅,检查注浆管是否连通,并将泥渣及泥皮的细粒推至,注浆前必须进行压水试验。同时记录压水试验的稳定压力,其稳定的注水压力可作为注浆施工的初始注浆压力。压水压力以压通为准,个别不通畅的注浆管,压水压力采用10MPa,多次反复进行直到压通,以保证注浆的顺利进行,确保注浆质量。成桩1周后进行注浆,每根桩注浆时间为1—2小时。压力注浆以压水试验的稳定压力1.5MPa为初始注浆压力,以终压浆压力大于2.5MPa和注浆量为1000kg水泥量作为施工的控制指标。对个别桩注浆压力低于2.5MPa,灌入量较大的桩,当地面未出现冒浆时,可适当提高水泥的灌入量,一般控制在2000kg左右;对注浆压力高于7MPa,可灌性差的桩,现场采用浓浆、慢速灌注及注注停停间歇注浆的办法,其终止时间以注浆压力控制,最大注浆压力不高于10MPa,且水泥量不少于800kg。每根桩注浆完毕,立即将注浆管拧上堵头,以防回浆,影响注浆效果。最终通过检测来测试高层建筑冲孔灌注桩设计时候达到工程要求。
结论
高层建筑冲孔灌注桩是整个工程设计与施工的重点,其对于整个工程质量有着重要的影响。因此在进行高层建筑冲孔灌注桩的设计时,要充分考虑建筑拟建地的地质情况与建筑施工地区的气候特点,将灌注中的各个环节充分考虑进去,以保障工程施工的质量。
参考文献
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《高规》第7.3.6规定:“室外消火栓的数量应按本规范第7.2.2条规定的室外消火栓用水量经计算确定,每个消火栓的用水量应为10-15l/s“,但是《高规》的《条文说明》是这样解释:“室外消火栓的数量应保证供应建筑物需要的灭火用水量,其中包括室内、室外两部分“,笔者认为《条文说明》的解释超越了《高规》的规定。室外消火栓是室外消防用水取水口,理应按室外管网来考虑。可以想象得到,室外管网供水流量一旦确定,即使设置再多的室外消火栓,其室外消火栓所能取到的水量的总和也就是室外管供水总量。当设计把室消防用水储存在室内消防水池时,室外管网一般就按室外消防用水量来确定,因此室外消火栓的数量应按室外消防用水量经计算来确定,但是《高规》第7.4.5.3规定“水泵接合器应设在室外便于消防车使用的地点,距室外消火栓或消防水池的距离宜为15-40米“。从这个规定可以看出,水泵接合器的15-40米范围内在一般情况下要设置室外消火栓。因此,在工程设计中,在布置水泵接合器时,要考虑其相对集中,以利于与经计算的室外消火栓数量对应,一旦设计中有较多的室内消防系统需要较多水尖接合器,且分散布置时,则需要适当增设“额外“的室外消火栓。
二、水泵接合器数量的确定
众所周知,水泵接合器的主要用途是当室内消防水泵发生故障或遇大火室内消防用水不足时,供消防车从室外消火栓取水,通过水泵接合器将水送到室内消防给水管网,供灭火使用。
《高规》7.4.5-1规定:“消防水泵接合器的数量应按室内消防用水量经计算确定,每个水泵接合器的流量应按10-15l/s计算:“这里指明水泵接合器的数量是按室内消防用水量经计算确定。笔者认为这一点不好照搬,我们从水泵接合器用途不难知道,水泵接合器是消防车从室外消火栓取水来增补室内消防用水不足的接口。如果室外消防用水量远远小于室内消防用水量时,那水泵接合器设那么多是没有意义的,笔者最近做一个工程--厦门国际会展中心,按一类高层建筑设计,室外消防用水量为30l/s。但其室内大水滴喷淋系统设计用水量为133l/s,室内水幕喷淋系统设计用水量为167l/s,室内消火栓系统设计用水量为30l/s,这些用水量按火灾延续时间计算均储存在地下水池中。按规范7.4.5-1规定,水泵接合器的数量应分别设10个,12个和2个。12个水泵接合器要12辆消防车从12个室外消火栓中取水供给,而室外的供水条件上远远达不到这个要求的,即使考虑到由消防车距离运水,那也不可保证大水滴淋系统和水幕喷淋系统的正常工作。因这两个系统要正常工作时的用水量很大,不可能在短时间内有那么多消防车远距离运水来达到同时供水,如时间过长,那这两个系统也失去作用,最后时间一长就靠消火栓来灭火,因此笔者认为应对一些灭火系统可以适当减少水泵接合器的数量,可以分别设3-5个就足够了;而对消火栓系统应重点保证,故水泵接合器的数量按室内消防用水量计算的同时应考虑室外供水能力综合确定,达到既节省投资的目的,同时又保证消防的安全可靠性。
三、消防水池容积的确定
消防水池是储存消防灭火用水的构筑物,容积的确定关系着灭火的安全性。《高规》7.3.2规定:“市政给水管道和进水管或天然水源不能满足消防用水量;市政给水管道为枝状或只有一条进水(二类居住建筑除外),只要符合上述条件之一时均应设置消防水池。“《高规》7.3.3对水池的容积作了规定:“当室外给水管网能保证室外消防用水量时,消防水池的有效容积应满足在火灾延续时间内室内消防用水量的要求;当室外给水管网不能保证室外消防用水时时,消防水池的有效容量应满足火灾延续时间以内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。“一些地方针对这两条规定,却有不同的设计方法。
在福州地区,室内及室外消防用水量均储存了消防水池中,原因是市自来水公司无法保证市政供水的安全性,这显然会增大消防水池的容积。如每一幢高层建筑均要把室内及室外消防用水量储存在消防水池,那将会造成很大的浪费,笔者认为是不可取的。
厦门地区是当室外给水管网能保证室外消防用水时,消防水池只满足室内消防用水量。一般做法为:从市政引两根进水管构成室外环状供水,以保证室外供水的安全性,消防水池设在地下室,只考虑室内消防用水量,但不允许考虑火灾时水池的补水量(规范没有作明确规定)。故笔者认为这种做法不妥,这样导致一幢高层公共建筑地下室一般都储存了四、五百吨的消防用水,一般占地均有二百多平方米。像厦门国际会展中心,地下室储存了2600吨的消防用水,水池占地890平方米,笔者认为这种做法很不经济,仅工程造价就增上百万元;同时又增大管理的难度,如要清洗,定期换水等,又造成水资源的浪费;如果消防用水和生活用水合建水池,那必然会造成生活二次供水的水质污染。所以笔者认为既要保证消防安全,又要降低工程造价及管理方便,首先要加强自来水公司的责任度,保证城市环状供水的安全可靠性,然后适当加大高层建筑的进水管,使得进水管在保证高层建筑的室外消防用水量的同时能够在火灾时补充消防水池的水量。这样经计算可以适当减少消防水池的容积,达到经济合理。同时笔者建议邻近高层建筑共用消防水池,对这一点希望有关市政部门能够牵头,对共用水池进行合理地管理,这也需要有关部门进行合理公正的规划控制。
香港在这一点上值得我们学习,香港的建的消防水池就很小,相当于一个水泵吸水井,容量一般不超过50吨,他们只保证初期火灾的用水量,中、后期火灾的用水量直接靠市政管道的供给,大厦本身只提供提升设备及市政管道的接口,在高层建筑林立的香港就可节约了很多的建筑面积供各种用途使用,我们应向这一方面学习与借鉴。
四、消防给水系统的形式
对高层建筑消火栓给水系统形式的选择,首先我们应保证系统的安全可靠性,其次我们应尽量选用经济合理的供水形式。
按服务范围分:独立的消防给水系统和区域集中的消防给水系统笔者建议尽量采用区域集中的消防给水系统就如上述所讲:邻近高层建筑共用消防水池,但这往往得不到推广。主要原因是各开发商不能协调好,这就要求有关部门能够牵头,共同解决管理及费用的问题,使几方面都能够接受。
按高度来分:分区水和不分共给水
当消火栓栓口的静水压力不大于0.80MPa时,采用不分区给水形式,当消火栓栓口的静水压力大于0.80MPa时,采用分区给水形式。分区供水方式又包括:并联分区供水方式;串联分区供水方式;减压阀分区供水方式。
关联分区供水方式:各个分区互不干扰,自成体系,对系统更加安全可靠,但造价高,维护管理较困难。
串联分共供水方式:各区水泵压力相近或相同,不需高压泵,高压管;但水泵分散,管理困难同样造价高。
1.1给水分区方式
高层建筑采用的给水方式要符合建筑自身用水特点,对供水分区进行合理选择时,除了考虑用户自身需要以外,还要和其他专业统一技术经济相结合分析,以此选择最合适的给水方案。供水一般分为三个区:分别是高、中、低三个区。高区(19层~32层),适合高位水箱的给水方式,中区(7层~18层),采用变频调速供水;低区(1层~6层),由市政管网直接供水,利用市政供水压力。在节省投资的情况下,高区和中区还可采用恒速泵-屋顶水箱给水方式和变频给水,节能效果也十分显著。
1.2给水管材选用
目前,市场上给水管材种类繁多,质量不一,价格差异较大。使建筑工程设计中对管材的选用产生一定的困难。常用的给水管材分为金属管材、非金属管材和复合管材三种。(1)金属管材:室内给水常用金属管材分为几下几种:薄壁不锈钢、铜管、镀锌钢管等。它的优点为:韧性好,经久耐用,有较好的抗冲击能力,易操作等。缺点:价格偏高,难以成为广泛使用的给水管材,只有一些特殊场合和规格较高的地方才能使用。(2)塑料管材:种类较多并且特性各异,如常用的硬聚氯乙烯(UPVC)管有较高的抗冲击性和耐化学性,质地坚硬,耐腐蚀不结垢,安装方便,价廉;但抗震性较差,在使用过程中会有UPVC单体和添加剂渗出,不适用于热水输送,接头粘合技术要求较高,固化时间较长。而高密度聚乙烯(HDPE)管是目前抗震性最好的管道,韧性好,较好的抗疲劳强度,耐温性能较好,耐冲击强度高,质轻,使用寿命长;但熔接需要电力,机械连接,连接件大。设计中应根据实际工程情况选用。(3)金属与塑料复合管材:一般常用的有涂塑钢管、铝塑复合管等。其优点为:较高的强度,连接方便,抗老化性能好等,是目前市场上使用较多的管材。
1.3加压系统选择
关于给水加压系统的选择共有三种:(1)各级供水均采用水池-水泵-水箱的联合供水方式;(2)各级供水均选用水池(水箱)-变频供水设备-各用水点的供水方式;(3)初级供水采用市政管网-无负压供水设备-各用水点的供水方式,二级供水采用转输水箱-变频供水设备-各用水点的供水方式。
2排水系统
2.1生活排水系统
污水在排水立管中流动,与一般的压力流和重力流不同,是一种极不稳定的气—水两相流。在高层建筑中,由于排水立管长、水量大、流速高,往往会引起管道内的气压极大波动,并且可能形成水塞,造成卫生器具溢水或水封被破坏。从而使下水道中的臭气进入室内,污染室内环境。理论和实践都说明:高层建筑排水系统功能的优劣,很大程度上取决于排水管道的通气系统是否合理。因此,在高层建筑中通气系统在排水系统中占有重要地位。一个完善的排水系统,应满足以下各点要求:(1)管道布置合理,水力条件好,能迅速排出污水;(2)尽可能的使排水系统的管道内保持气压稳定,防止水塞的形成和水封被破坏;(3)管道安装牢固,防振,减振和减少噪声;(4)检修方便。
2.2雨水系统
建筑屋面雨水系统可按不同的流态设计:(1)半有压屋面雨水排水系统:主要采用65型号、87型系统雨水斗,管网设计流态是无压流和有压流之间的过渡流态。(2)压力流屋面雨水排水系统,也称为虹吸式雨水系统,采用虹吸式雨水斗,管网设计流态是有压流。(3)重力流屋面雨水排水系统:采用重力流雨水斗,管网设计流态是无压流态,水力计算中忽略水流压力的作用。根据我国《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)4.9.10的规定,高层建筑屋面雨水排水管道设计流态宜按重力流设计。由于目前的重力流雨水斗不具备阻隔超流量雨水进入该斗的功能,而且屋面溢流口一般高出屋面十几厘米以上,由溢流口排除超设计重现期雨水的构想在工程设计中难以实现。当超设计重现期雨水进入重力流系统后,系统中的流态会向半有压流或有压流转变,产生明显的正压和负压,造成负压区塑料管被吸瘪,室内检查井冒水,甚至管道系统的破坏。并且由于国标图集常用的65、87型雨水斗会使系统内产生明显压力,采用该雨水斗时应按半有压流系统设计。为此,在多层建筑重力流排水系统宜采用建筑排水塑料管,但在高层建筑重力流排水系统则宜采用耐腐蚀的金属管、承压塑料管。另外,若采用压力流排水系统则宜采用内壁较光滑的带内衬的承压排水铸铁管、承压塑料管和钢塑复合管等,其管材工作压力应大于建筑物净高度产生的静水压。用于压力流排水的塑料管,其管材抗环变形外压力应大于0.15MPa。
3消防给水系统
3.1消防给水系统形式的选择
3.1.1减压给水方式
即设立在屋面水箱和一组消防水泵,水泵的扬程一般100~170mHO左右,通过减压阀减压使高区往低区供水,此种供水方式其优点则是占地面积小,水泵机组少,系统简单,节约造价和施工安装的时间,在高低两区交界的失火时,只需要启动一台水泵即可。但也不乏有缺点:电耗较大,但消防输泵不需要经常运转,相比之下还是较为经济的。另一个问题则是水流的水质通过减压阀后要求变得较高,镀锌钢管是消防给水管道经常采用的,但往往因长时间不运行而出现锈蚀的现象,从而产生铁锈,容易堵塞减压阀前的过滤器,严重影响灭火效果。因此考虑到这个方面,采用耐腐蚀的管材和管件及阀门是设计方面要重点注意的。之后还要对日常管理工作进行加强,保证较好的水质。
3.1.2并联分区给水方式
在高位水箱和一组消防水泵分别设立是高区和低区。两个分区各自独立给水,它对水质的要求没有减压阀高,有较好的安全性。地下层集中设置了水泵,方便管理,比减压给水方式耗电少。为增加水箱和水泵的占地面积,在低区多设立一组水泵和分区水箱,但这种方式和减压给水方式进行对比,增加了造价。如果高区和低区交界的任何一层发生火灾,都要启动两组水泵,随之而来的则是增大供电系统容量。而想要减少一组水泵,则要采用多级双出口水泵。
3.1.3串联分区给水方式
串联分区供水方式,各区都设有水泵、水箱,每区水泵从水箱抽水送到上一区的水箱,由无塔供水设备中的水箱向各层供水。水泵和水箱设置在设备层里。优点:各区的水泵扬程和流量稳定,按照实际需要来设计,所以水泵的工作效率高,能耗低;管道的总需求量少,节约投资。缺点:设备层(技术层)的要求高;每区都有水泵、水箱;水泵噪声大。水箱要考虑防汤水,不便于集中管理;下层水箱容积大,结构负荷大。造价高。工作不可靠,上区用水受下区限制。
3.2消防给水系统的防超压措施
在高层建筑中全自动变频调速供水设备被广泛采用,不仅符合消防给水系统,还可以恒压变流量。一般有以下两种措施:1)设置回流泄压装置;在消防水池支管上设置泄压阀,泄压阀会因为管网压力超过设定工作压力一定范围(30%)时而自动打开回流泄压,防止管网超压。2)系统分区时可采用可调式减压阀减压;只要设立一个阀后压力,并利用可调式减压阀来稳定压力,阀后的工作压力不会受阀前任何变化的影响。超压现象也不会在可调式减压阀后面的消防管网出现。
3.3室外消防支援室内消防系统
首先,应注意的是室外消火栓和水泵接合器的设置。有些民用高层建筑没有充分考虑水泵接合器与室外消火栓的连接问题,室外消火栓和水泵接合器的连接可以使消防车从消火栓处方便快速取水。而水泵接合器数量设计要与室外消火栓数量保持一致,室内消火栓的水泵接合器要呈分散状设置。如果室内某一处安装的水泵接合器数量超过两组,应该增加适量的消火栓在室外,使建筑消防要求得到满足。其次,还要对消防电梯前室消火栓的专用性问题给予重视,为消防员提供是消防电梯前室设置消火栓的主要目的,专为开辟通路所用。不能将其计算到消防栓总量当中。
4结束语
关键词:电气;设计;安装
1工程概况
某工程位于长沙市CBD商务区内,占地面积9500m2,总建筑面积45000m2,地上19层,地下2层,为星级酒店和写字楼于一体的综合性商务楼宇。该工程电气设计按供配电一级负荷设计,采用两路10KV电源供电,供电线路采用电缆直埋方式,两路10KV电源一用一备。通过母连接,两路电源均能负载100%的负荷。供电制式为三相五线制TN-S系统,为满足高层建筑防火要求和提高变压器的过负荷能力,该工程选用二台1600KV干式变压器,变压器的负荷率平时保持在70%左右。
2大厦电气系统设计与验算
2.1系统设计
2.1.1照明系统
2.1.1.1系统概述
本工程的照明系统分为正常照明和应急照明。
正常照明主要包括舞厅照明,大厅照明,公共区域照明,客户照明等。为减小动力负荷频繁启动对照明质量的影响,设定了一专用变压器为照明系统供电。自酒店的中心配电室出线后进入配电竖井,经低压母线引至各楼层的总照明配电箱,然后由此分布到各区域配电箱。
因本工程为高档星级酒店与智能化办公楼,对供电要求较高,所以除配有自备发电机组外,楼层设有专用的应急照明系统,系统主要覆盖区域包括:酒店大堂,各餐厅、走廊、电梯间、楼梯间等。在设计时该系统的供电采用双电源,其中大堂,餐厅区域选择其中几个支路兼做正常照明,供电从本层配电竖井应急照明切换箱中出线。在此基础上,在各公共区域及通道设置具有蓄电池的事故照明灯具,在没有任何外供电源的情况下,该灯具能不间断供电1h。
2.1.1.2照度的确定
星级酒店的装修档次一般较高,为配合装修效果,充分体现酒店及办公气氛,本工程对酒店中各重点区域的照度均采用利用系数法进行计算。根据酒店各功能区的特点,各功能区的照度标准值见表1。
2.1.2动力系统
动力系统设备包括正常动力与消防电源两部分。正常动力包括:空调制冷机组,空调水泵,冷却塔,洗衣设备,污水泵,客用电梯,货梯,各层空调器,开水器等。因动力设备在地下2层分布较多,所以该部分设备的配电自酒店总配电室出线后在地下2层设动力控制中心。
消防电源包括:消防水泵,水幕水泵,消防电梯,喷淋水泵,排烟风机,正压送风机等。消防动力设备为双电源供电,一路引自由两路电源变压器供电的消防供电专柜上,另一路引自自备发电机组,两路消防电源分别由两回线路引到各个消防用电设备点上实行末端自动切换,以确保消防设备的供电可靠性及安全性。
2.1.3负荷计算
电力负荷一般由各专业提供技术要求及负荷大小:
2.1.3.1三相负荷计算:
2.1.3.2单向负荷计算:
①尽量将各单相负荷逐相均匀分配,以减少不平衡,计算时,将线负荷换算成相负荷,将各相负荷相加,取其最大单相负荷的3倍作为三相负荷。
②当回路中的单相负荷的总容量小于该回路三相对称负荷的总容量的15%时,按三相平衡负荷计算。
③只有线负荷时,将各线间负荷相加,选取较大的两项进行计算,现以Pab≧Pbc≧Pca为例:
按70%的负荷率,第二台变压器的容量为:1086/0.7=1552kVA,选用1600kVA变压器。
2.2防雷与接地
本工程联合接地电阻阻值要求小于1,利用钢筋混凝土箱型基础做自然接地体。钢筋混凝土柱内钢筋做防雷引下线,在建筑物四角距室外地坪0.5m处做测试点。为防止侧击雷进入酒店,酒店铝合金钢窗均与圈梁内钢筋可靠焊接。酒店中所有金属管道均与混凝土中钢筋焊接,以使整个大楼处于一种均压状态。考虑到弱电系统对接地的特殊要求,而弱电接地装置与强电接地装置的间距无法满足规范要求,不能设置单独弱电接地系统,只能选用联合接地。
3线槽敷设安装施工
智能化建筑弱电工程是当今建筑中很重要的一部分,衡量一个城市建筑的现代化标准,设计形态和智能化是其中的两个方面。智能建筑的弱电系统主要由以下各子系统组成:
(1)通信网络系统;(2)办公自动化系统;
(3)建筑设备监控系统;(4)火灾自动报警及联动控制系统;
(5)公共安全防范系统;(6)结构化布线系统;(7)弱电电源及接地系统。
如此之多功能设施,布线设计方案也成为电气设计的关键,因涉及专业多,施工时相互配合尤为重要。为保证大厦内部的美观,也为了更科学满足设施智能化的要求,方案选用地板内敷设地面线槽来达到各功能目的。
3.1地面敷设线槽的定义
地面线槽是一种封闭的、直接隐蔽于地面下的金属线槽,可以灵活方便地提供电源、电话、电视、计算机、话筒等线缆传输电能和信号接口。其设计是根据建筑物近期和发展需要布置线槽的纵横间距,根据穿线的根数、横截面积和工艺要求确定线槽的规格及槽数。按槽数可分为单槽、双槽、三槽,规格有50系列、70系列、100系列、230系列、300系列。
线槽适用于380/220以下强电和弱电的线路敷设。性能特点:地面线槽可供单一或多用途线缆、多回路敷设,终端元件布置平整美观。地面线槽是由线槽、分线盒、各种连接件、密封件、附件及电源头等组成。
3.2地面线槽规格型号设置与布线参数要求
内外均热浸镀锌,出线口处采用无螺纹接口,线槽标准长度为3m(可特殊加工),线槽出线口开孔尺寸:﹤48mm,线槽开孔间距分:3000mm、2400mm、1800mm、1200mm、600mm等。
主要配件有:线槽分线盒:线槽分线盒起到导线的相接、转弯交叉、屏蔽等作用。其中二槽、三槽的分线盒内设有屏蔽分离板,以保证强电、弱电的隔离与屏蔽。
线槽支架:分为单槽、双槽、三槽支架,它是用于线槽的支撑及高度调整,高度调节范围一般为20mm~150mm的热镀锌件。其它还包刮弯头、封头、出线圈等配件。具体穿线根数见表4。
3.3地面线槽的敷设安装工艺
3.3.1弹线定位:根据设计图纸确定线槽走向,从始端至终端找好水平线或垂直线,用粉线袋在线路的中心外进行弹线,按照设计图要求及施工验收规范规定,分别找出分线盒、分线口及支架的具置,用铅笔分别标注。一般支架间距为1.0-1.5m。
3.3.2线槽敷设:根据标准位置放置分线盒和支架,然后放置线槽和出线口,同时根据需要加各种配件,朝上的线槽不必立得太长,否则易被砸断。连接完毕后,调整支架和塑料盖,使出线口到适当高度。达到位置正确,固定牢固,走向合理。线槽水平或垂直敷设部分平直度和垂直度允许偏差不超过5mm。为防止灰浆进入,各连接处周边抹专用胶,各分线盒、出线口盒盖拧紧,并用铁丝绑扎,未端加塑料封堵。浇筑混凝土时设专人看护,发现问题及时处理。
3.3.3跨接地线焊接:依据施工规范,确定跨接线规格。地线两端焊接面不小于该跨接线截面的6倍,焊缝均匀牢固。
3.3.4槽内配线:首先清扫线槽,可先将带线穿插至出线口,然后将布条绑在带线一端,从中一端将布线条拉出,反复多次可将线槽内的杂物和积水清理干净,也可用空气压缩机将线槽内的杂物和积水吹出。放线前应先检查管及线槽连接处的护口是否齐全,其放线和导线连接部分与其它管路敷设形式大致相同。敷设线缆应注意以下基本原则:1、同一路径不同回路绝缘导线设计于同一线槽内,但同一槽内强电回路必须能同时切断电源;2、线槽内导线总截面不应超过线槽内截面的30%;3、强弱电回路应分槽敷设;4、不同电压回路交叉时应在分线盒处采用金属隔板隔开。
3.3.5线路检测:线路检查及绝缘遥测按相关规范操作。
3.3.6面板安装:配合装修,依据各出线口用途,安装相应的终端面板。
3.4地面线槽安装时具体注意事项:
3.4.1地面线槽表面混凝土厚度应大于20mm;
3.4.2线槽内外应光滑平整,无棱刺,扭曲、翘边等变形现象;
3.4.3支架与调整螺栓调整线槽高度一般以30-50mm为宜;
3.4.4线槽整体连结完毕后,应按设计检查确认,无误后对线槽及附件连结处用蜜封胶密封,对线槽首、末、分线盒、出线栓和未用出线孔用专用塑料防护盖封堵。
4结语
综上所述,现代高层建筑的电气设计由于智能化的需要而变得复杂,用电设备越来越多,对供配电系统设计和线路安装提出了许多新的要求,因此在电气设计和线路安装时,将供配电系统的可靠性、安全性、灵活性摆在突出位置,认真按照设计和操作规范进行设计优化和施工,从而将建筑智能化从设计和安装上推至臻美。
参考文献:
结构概念创新设计主要是指在明确结构性能与地震作用的基础上,遵循工程设计的基本原则与基础理论,并结合实践经验,在规范规程的指导下,制定结构总体方案,从而确定材料使用、构建布置、结构体系的一种方法。在实际工作过程中,工程有设计人员在通过大量计算后,发现最初制定的结构体系难以与设计计算需求相符,最终只能临时将总体体系方案完全更改,导致大量人力、物力、财力的浪费。就异形复杂高层而言,在因其结构体形具有一定缺陷,在结构建模及计算分析过程中,极有可能出现因局部改变,导致整体结构均需更改的情况,为了防止这种现象发生,这就要求设计人员能够对结构体系准确定位,明确设计方向。高层建筑结构可分为很多种,其中包括带加强层结构、连体结构、错层结构等,均属于比较复杂的高层。高层因受到各方面限制,其体形严重不规则,在抗震设计上的难度较大。总体而言,在高层设计中,需要注重四个方面:①水平荷载。异形高层平面竖向存在缺陷,会有明显的地震水平震害效应,扭转、偏心最主要来源就是地震水平力。②侧移变形。异形高层会有明显的变形扭转效应,对侧移变形参数进行调整与控制后,便可抑制变形的发生。③轴向水平变形。水平轴向作用力会使异形高层转换梁变形加剧,如果考虑不够全面,构件便易处于不安全状态。④结构延伸设计。结构延伸设计在抗震结构中,处于核心地位,必须重视。
2高层建筑结构整体结构概念创新设计方法
2.1基本结构的设计
在设计过程中,必须优化结构设计。首先,结构水平力、竖向力传力途径要具备名确、简单等特征,这样便于把握结构计算模型情况,可及时把控抗震性能中的薄弱环节。其次,要考虑到当苏与结构抗侧力的均匀性,便于优化竖向构件布置,另外还需重视抵抗扭转振动与抗扭转刚度能力。最后,要遵循强柱弱梁的原则,确保柱的受弯能力比梁高。
2.2调整结构布置方案
在结构优化工作中,最重要的就是调整剪力墙长度。局部墙肢长短会对某区域内的抗侧力造成很大影响,在布置剪力墙的过程中,必须考虑到对墙体压轴比是否与规范限定要求相符,同时还需保证建筑立面效果,优化调节周期。合理布置结构竖向构件,有利于为抵抗侧向水平力的设置提供条件,不过若剪力墙集中过渡,便会使结构自重增加。
2.3楼盖的设计
在整体房屋结构设计中,楼盖的设计至关重要,从力学简化模型角度而言,可将楼盖视为水平隔板,它需要具备一定平面刚度,便于连接竖向抗侧构件,各个构建可以通过协同变形,对地震力作用进行承载。通过优化楼盖设计,可以使楼板协调能力增强。
2.4框梁高的设计
边框梁在结构形成中做出了重要贡献,它对结构扭转可以起到抑制作用,使结构处于正常状态。框梁加大了之后,可解决因抗剪不足所诱发的问题。在设计过程中,要遵循强柱弱梁的原则,值得注意的是,若单纯为了与梁截面相互配合,将边框柱截面增大,则会对建筑使用功能造成很大影响,同时也难以调整倾覆力矩。框支梁有着复杂的受力模式,在安全储备齐全的状态下,尽量减少不良效应的发生。在结构中,连梁属于耗能构件,若配置太强,则很难取得理想耗能效果,严重情况下,甚至会对构件刚度构成威胁。将耗能构件弱化后,可以达到控制造价的目的,同时会使结构安全性增加。
2.5框架柱的设计
框架柱是设计过程中最为重要的环节,在设计的同时,必须考虑到设计模型与实际要求相符。因角柱部位受荷面积相对较小,其轴压比也较小,受到地震荷载与风荷载水平力后,侧向力与抗扭转力非常重要。将角柱截面加大后,可以使箍筋、角柱钢筋配筋率大大提升,同时使角柱抗变形能力得以优化。要想确保结构的安全性与整体性,必须严格控制框支柱压轴比,便于增强框支柱的抗压倒性。
2.6抗震设计
抗震设计包含多方面的内容,它存在于整个结构周期之中,包括选取结构体系、结构设计准则、布置结构体系、明确具体构件、维护结构、把握结构质量等,便于保证预期性能目标的实现。在抗震设计中,需要考虑到抗震的性能水平、性能目标与目标选用三个方面。
(1)性能水平:超限高层建筑结构抗震水平主要从以下几方面判定:①受到地震作用后,结构依旧保持完好,未受到任何损伤,通常无需采取修复措施。②受到地震作用后,结构基本完好,有少量次要构件出现了较小的裂缝,通常无需修复,能够继续使用。③受到地震作用后,结构重要部位与薄弱构件保持完好,其余部位出现裂缝,不过采取修复措施后,能够使用。④受到地震作用后,结构重要部位与薄弱构件被轻微损坏,有裂缝形成,非重要部位出现了不同程度损坏,也有裂缝形成,经修复后且采取特殊措施后,才可使用。⑤受到地震作用后,大部分构建被损坏,有明显裂缝产生,对人们正常出入造成影响,通过修复加固后,能够使用;⑥受到地震作用后,建筑结构明显被损坏,部分结构甚至严重损坏,会对人们造成一定伤害,不过不会危及到他们的生命。
(2)性能目标:任何超限高层建筑结构,均可以投资者经济能力、房屋高度、抗震设防等因素为依据,对抗震性能目标进行选择。
3结语
关键词:高层建筑 ;消防 ;火灾报警 ;探讨
中图分类号:TU998.1文献标识码:A文章编号:
1、照明问题
根据《火灾自动报警系统设计规范》的有关条文,确认火灾后,应能切断有关部位的非消防电源。为此,在通常设计中,一般将普通照明也一并切除。然而,照明是在紧急情况下保持人心稳定的重要因素。由于应急及诱导照明的照度与普通照明比,相差悬殊,突然切除普通照明,仅靠应急及诱导照明,仍有可能造成人群惊慌与混乱,尤其是人员密集的场所如商场、影剧院、机场车站等。
2、双电末端自切问题
根据有关规范,消防用电设备之电源应专用,且为双电末端自切。但在实际的工程中特别是楼层面积大,功能较多的,消防用电设备往往是数量多,分布广,单机容量较小。若在每台设备就地设置双电源自切配电箱,并由二路专线供电,则将造成变电所出线仓位紧张,配电通道拥挤,较难满足规范的要求。为满足规范要求,上述双电源自切配电箱应相对集中设置,在消防用电设备就地设置按钮盒接触器及热继电器均设于配电箱内,或在就地设置磁力起动器配电箱内仅设置断路器。双电源自切配电箱的供电半径宜控制在30米内。对该类配电箱可采用链式供电,即由变电所引来一组双电源带若干台双电源自切配电箱,所链接的双电源自切配电箱不宜超过3台,总容量宜控制在50kw以内。这样设计,既减轻了变电所及配电通道的压力,又完全满足有关规范的要求。
3、通道上的防火卷帘的控制问题
根据《火灾自动报警系统设计规范》第6.3.8条的规定,疏散通道上的防火卷帘应设置火灾探测器组,且应按下列程序自动控制:感烟探测器动作后,卷帘下降至距地1.8米;感温探测器动作后,卷帘下到底。这样的采用不同类型火灾探测器的与信号来控制的规定,其目的是要提高卷帘动作的安全可靠性,但是,通常情况下,卷帘两侧的使用功能是相同的,即两侧应设置同样的火灾探测器。若按上述条文,在不具备条件的场所,人为硬性设置不同的探测器,则其中一类探测器的误报率较高,反而降低了动作的安全可靠性。如大型地下汽车库,因其正常情况下有汽车尾气产生,且通风状况较差,根据规范应设置感温探测器,而感烟探测器是不适合的,若按以上条文设置感温—感烟探测器组来控制卷帘,则误报概率增大。而且,这种“狼来了”式的误报较多,时间长了,容易使消防值班人员产生麻痹思想,这是非常危险的。为此笔者认为,应按《火灾自动报警系统设计规范》中“7.火灾探测器的选择”来设置探测器,并在卷帘两侧各选一个探测器同类型和不同类型均可构成探测器组成控制卷帘,而不是刻意构成不同类型的探测器组。
4、消防联动控制制式问题
消防联动控制有采用多线制的,有采用总线制的。多线制是电源驱动线与信号线分开,电源、检测、控制分别占用导线的制式。多线制一般有五线制、四线制。总线制是基于计算机技术中控制总线的原理,采用信号线与电源驱动线分时复用的方式,利用计算机编程技术来达到监测与控制目的,总线制有三总线制和二总线制。总线制比多线制有布线少,监测控制设备多等优点,目前大中型项目多采用总线制。在具体设计中选择采用哪种制式可结合工程的具体情况而定。
5、线路的敷设问题
许多电气设计消防线路采用穿塑料管(PVC)保护,并从吊顶内走线。而“民规”第24.8.5条规定:消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播等线路,应穿金属管保护,并暗敷在非燃烧体结构内,其保护层厚度不应小于 30mm。当必需明敷时,应在金属管上采取防火措施。在布线上要求与“民规”、“报警规范”基本一致,只是根据“报警规范”线路在暗敷时可采用金属管或经阻燃的硬质塑料管保护。从实际情况可以看出,很多设计人员对这一条有所疏忽。
敷设在吊顶内的线路,在发生火灾时并不安全,而且吊顶内下是火灾多发地段。设计人员应对规范条文给予足够的重视,在实际操作中,凡是新设计的建筑,对该条文规定的线路,一律穿金属管或阻燃PVC管保护并在现浇板内、墙内等处暗敷走线。而在改造工程中,由于条件限制不能暗敷时,应对保护钢管或金属线槽采取防火措施,如刷防火涂料等。
6、消防水泵的控制启停问题
消防水泵(包括消火栓泵、喷淋泵)是灭火手段中的重要设施,对消火栓系统而言,根据“高规”的要求,在消火栓处应能直接启动消火栓泵。根据“报警规范”的要求,在消防控制室处也应能手动控制消火栓泵的启、停。这两部规范从各自不同角度提出要求。此外,在水泵房消火栓泵附近还有一个控制箱直接控制水泵电机启停,这样消火栓泵的启动就有三处地方可控制,因此,存在这样两个问题,一是消火栓泵的控制权,二是消火栓泵的启动方式。
消火栓泵的启动控制权即是消防中心控制室、消火栓动作按钮与泵房控制箱的主从控制关系。一般来讲应以消防控制室为主。目前很多大厦消火栓的控制方式是在泵房控制柜上设置手动、自动转换开关,通常情况下置于自动位置。这样设置有一个好处,就是一旦自动控制失灵,工作人员可在水泵房将转换开关打到手动位置,直接起动消防泵,且就地维修也很方便。但是,这样一来,将会带来负面影响。在水泵房设置转换开关,容易引起人为的操作失误,因为一般情况下泵房是无人值班的,万一工作人员或其他人员将转换开关置于手动位置,而消防中心未能及时发现,就会出现重大的消防隐患(此时消防中心和消火栓按钮均无法启动消防泵)。为了有效解决以上矛盾,在实际设计中,消防控制室的手动起停按钮可不经过泵房设置的转换开关,而直接启动消防泵,既能解决直接起动问题,又便于消防中心统一监控。
消防控制室与消火栓动作按钮启动关系与消火栓泵的启动形式有关。消火栓泵的启动方式一般分为两种,第一种启动方式是在总线制联控方式下,消火栓动作按钮的起动可通过设在消火栓旁的联动接口模块将其要求的启动信号送至消防控制室控制台,再从此处输出使消火栓启动的开关量触点。第二种起动方式,是直接将消火栓动作按钮的开关量触点输出到消火栓泵启动箱。这两种启动方式在实际设计中都可以运用,前一种方式接线省,但需在总线制下,对消火栓联动模块进行地址编码编程来达到监测大量消火栓的目的。后一种启动方式简单可靠,但还需要把消火栓动作信号返给消防控制室。设计者在具体设计中可根据实际工程规模大小来选用,工程规模大、建筑形式复杂可采用前一种启动方式,规模小可采用后一种启动方式。
喷淋泵的自启动是通过各保护区的管网喷嘴玻璃球高温下爆碎,引起管网水流流动,从而联动报警阀压力开关动作,达到自启动喷淋泵的目的。通过水流指示器联动模块或报警阀压力开关引线至控制室,消防控制室能准确反映其动作信号,同时控制室应能直接控制喷淋泵启停。
7、消防控制室反应消火栓泵和喷淋泵的工作和故障状态
根据“报警规范”的要求,消防水泵启动后要返回已工作的信号,有两种做法。其一是取电路信号即接触器的合闸辅助接点,其二是取物理量信号即取供水管网上的水流压力传感器,后者目前使用较少。关于故障信号的返回,电源断电故障信号的反应比较清楚,其它故障信号的反应,“报警规范”、“民规”都没有明确说明。比如消防水泵过负荷故障信号应该反应到消防控制室,但具体如何反应是在设计中应予考虑的一个问题。
8、防火阀、排烟阀的控制及返回信号
“报警规范”要求在消防控制室能够关闭防火阀。在实际设计中,选用的基本是280℃易熔环熔断的防火阀,建议将防火阀做成电磁阀的形式,至于信号返回是一对一返回还是成组返回要视具体工程情况来定。
“报警规范”也要求在消防控制室能够启动排烟阀。以何种方式启动排烟阀也值得探讨。所有的排烟阀都可装上编码接口联动模块,由消防控制室联动控制器来达到控制启动排烟阀的目的。其次还可由就近的感烟探测器组成的控制线路启动即可,消防控制室只接收其工作后返回的信号。如要求先打开着火层排烟阀,再打开屋顶层排烟机,这种情况下采用后一种做法较妥。
9、结语
总之,对于建筑电气消防设计,首先要严格执行有关规定,特别是强制性规范;又应根据消防机理及各设备在火灾时的运行情况,合理地选择设备,构成系统,以使各消防设备能准确、及时、安全地运行。
参考文献:
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