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关键词:民用建筑;消防设计
Abstract: both design and construction drawing review personnel and personnel for examination and approval departments are to fire the national fire control standard as design, review the basis. But because of the standard terms have not part of the detail of the specific provisions and even conflicting, cause the differences in the course of execution. Now just a few of the common problems often arguing discussed below.
Keywords: civil building construction; Fire fighting design
中图分类号: TU24 文献标识码: A 文章编号:
住宅小区内的综合楼
近几年,民用建筑的开发建设势头方兴未艾,住宅小区的建设规模不断增大,且均以高层建筑为主。按照规划部门的要求,每个住宅小区均要设有物业管理、社区服务等配套设施。在不将上述配套设施单独设置在一栋独立建筑物内的情况下,往往会被放到高层住宅的1~2层。此时对建筑物的定性往往会产生争论和分歧。笔者曾遇到过这样一个项目:1栋建筑高度不超100米的30层落地住宅,每层建筑面积800平方米左右。一层设有4间共计90平方米左右的物业管理办公室、2间共计120平方米左右的社区图书馆、1间30平方米左右的公共卫生间。上述单体按照高层一类住宅楼进行的施工图设计,但在施工图审查时,审查人员认为该单体应该定义为高层一类综合楼。理由是本单体是由住宅、办公、公共用房三种功能组成的,按照《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)(以下简称《高规》)中的规定:“由二种及二种以上用途的楼层组成的公共建筑为综合楼”。对上述论断,笔者不敢认同。《高规》对“综合楼”的条文说明中有如下论述“……综合楼组合形式多种多样,常见的形式为:若干层作商场,若干层作写字楼(办公用),若干层作高级公寓;若干层作办公室,若干层作旅馆,若干层作车间、仓库;若干层作银行,经营金融业务,若干层作旅馆,若干层作办公室等等”。仅从字面上理解可得到如下信息:例举了3种情况的综合楼组合形式,且每种功能均以若干层作为使用面积表述。仔细分析,可以得出如下结论:规范定义的综合楼中每种使用功能均要占有相当的面积比例,最小也要占用一个楼层的面积,否则,该使用功能不能作为定义综合楼的依据之一。前面的举例中,办公和公用用房面积只占本层面积的1/3左右,定义为综合楼是在过于牵强。
笔者还曾遇到过另一个工程:1栋建筑高度不超100米、1~2层为每户面积不大于300平方米商服的30层住宅,每层建筑面积1680平方米。本建筑坐北朝南,在高层建筑南侧邻建(与高层主体分设墙体,中间为变形缝)建筑高度12.5米的3层地上停车库,每层面积3650平方米。停车场的长度与高层主体的长度一致。在停车库的上面有局部4层、总面积为350平方米的戊类库房(实为物业办公室)。在方案评审时,建筑专业给出的建筑性质为高层一类住宅楼。理由为:1~2层虽为商业用房,但每户的建筑面积均小于300平方米,可按商业服务网点视为住宅的一部分考虑;地上停车库与高层主体有独立的外墙,中间设变形缝,可视为是2栋独立的建筑物;局部4层虽最终的使用功能为办公室,但出图时按戊类库房标注,可视为是停车库的一部分。对上述论断,笔者持反对态度。首先,高层主体与地上车库虽各有外墙,但两栋建筑贴邻,车库上方15米高度范围内为高层住宅,不可能设置防火窗,从而地上车库应为高层主体的裙房,即这两栋建筑不是相邻建筑,应按一栋建筑确定建筑性质。其次,《高规》对商业服务网点的定义为:“居住建筑的首层及二层设置的百货店、副食店、粮店、邮政所、储蓄所、理发店等小型营业性用房。该用房层数不超过二层、建筑面积不超过300平方米……”笔者对该条文的理解为:规范允许高层住宅的1~2层作为小型营业性用房使用,目的是满足本单体或小区的居民生活方便。虽然规范对商服网点的总面积比例没有作出规定,但规范条文中突出一个“小”字,同时隐喻一个“少”字,商服网点的概念不能无限延伸。当某建筑或某住宅小区周边临街建筑的1~2层全部用作营业性用房且总面积很大时,即使每户的面积均小于300平方米,但此时商服网点的概念将不再适用。上例中1~2层总建筑面积达到了3360米,完全具备了一般商场所需营业条件,虽可按规范字面定义为商服网点,但其最终的使用状况将大大超出“商服网点”的内涵,加大了火灾的概率和危险性。再者,规范中对戊类库房的定义为:“储存不燃物的仓库”,上例中车库局部4层的戊类库房近10间总面积达到了350平方米,一定说全部储存不燃物实在有些掩耳盗铃。并且,“戊类库房”仅是图面标注,而真实功能是物业办公用房。综上,该建筑实际上的使用功能为:住宅、车库、商业、办公,即使勉强将1~2层商业用房定义为商服网点,那么也会有三种使用功能,且每种使用功能均大于等于1层(车库局部4层物业办公室为独立的一层),应该定义为高层一类综合楼。经过长时间的争论,本工程最终按综合楼进行了各项设计。
高层居住建筑消防电梯前室消火栓是否可计入消火栓总数
这是一个争论不休的问题,即使是在同一座城市,不同区域的消防审批部门的意见也不相同。起因源自规范对此项内容的规定不一致。《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)(以下简称《建规》)8.4.3.2的条文说明如下:“……为方便消防人员向火场发起进攻或开辟通路,在消防电梯前室应设置消火栓。消防电梯前室的消火栓与室内其他的消火栓一样,无特殊要求,但不计入消火栓总数内。”《高规》对是否将消防电梯前室消火栓计入总数未加说明。而2009年版《全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水》中是这样规定的:“消防电梯前室应设室内消火栓,且该消火栓可作为普通室内消火栓使用并计算在布置数量范围内。”对同一个问题,三种不同的规定造成了从业人员的迷茫和争议。笔者现仅对居住建筑电梯前室消火栓(以下简称前室消火栓)是否可计入消火栓总数一事阐述自己的观点。
《建规》针对住宅的适用范围是“9层及9层以下的居住建筑(包括设置商业服务网点的居住建筑)”,此种类型的多层居住建筑规范不要求设置消防电梯,换言之,《建规》中对前室消火栓的规定仅适用于多层公共建筑,对不需要设置消防电梯的多层居住建筑无任何约束作用。《高规》要求消防电梯前室需设消火栓,但对是否将其计入总数未加说明。正常来讲,国家针对多层建筑和高层建筑分别颁布了具有法律意义的设计规范,从业人员就应该根据不同类别的建筑分别寻求法律依据,不应该互相索引,否则,颁布两套规范将失去意义。若上述认知成立,且有《全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水》对工程设计实际操作的支持,笔者认为高层居住建筑中前室消火栓可以计入有效消火栓总数。
持前室消火栓不计入总数观点的另一个理由是:利用前室消火栓扑救起火房间时,需穿越电梯前室与走廊联通的防火门,造成烟气侵入,妨碍人员疏散。对此,我们可以从模拟实战加以分析:消防队员乘消防电梯到达起火楼层,第一时间在电梯前室拿到消火栓,开阀喷水、降温,在队友协助下打开通向起火点的联通防火门,边行进边喷水,打灭走廊内可能的零星火点,保证队友可以顺利地拿到设置在走廊内的消火栓。此时,前室消火栓打开通道的任务已经完成。但为了关闭联通防火门,消防队员需将正在喷水的前室消火栓移回前室、关闭联通门、关闭消火栓栓口阀门。这种操作是否会在实战中出现,笔者无法证实。但扑灭火灾的时效性是所有人都会认同的,在火灾蔓延前控制住火情是消防队员的首要任务。大多数的高层居住建筑,消防电梯前室与住宅入户门的距离都很短,前室消火栓完全可以到达火场附近,虽然其他消火栓的启动仅会滞后几分钟的时间,但对初期火灾的扑救,这几分钟是至关重要的。我们经常还会遇到这样一种户型:消防电梯前室的左右两侧分别设有防火门与左右两侧的走廊联通,此时为满足《高规》、《建规》对消火栓设置的要求,可在电梯前室、左右走廊分别各布置一支消火栓。但值得注意的是,不论左右两侧那边的住宅起火,不利用前室消火栓的情况下,另一侧走廊内设置的消火栓必须穿越2道防火门才能到达火场,防火门同样不能完全关闭。当然,在每侧走廊均布置2个消火栓是可以避免上述情况发生的,但首先,消火栓布局过于密集,提高了建造成本,更主要的是在高层居住建筑中,电梯前室和走廊的面积均比较狭小,绝大部分仅可保证规范对疏散的下限规定,可以布置消火栓的位置极为有限,一个单元(不包括通廊式住宅)每层布置5个消火栓的情况基本不可能实现。另外,除个别情况外,高层居住建筑消防电梯前室均设有正压送风系统,适当的加大送风量,可以有效的减少联通防火门开启缝隙造成的烟气侵入。综上所述,笔者认为高层居住建筑中,消防电梯前室消火栓可作为有效消火栓并计算在总数内。
小结
在民用建筑设计中,消防设计是很重要的一部分内容,它直接关系到人民生命和财产的安全。经济合理的进行消防设计,是每一名从业人员的头等大事。我们应本着实事求是的原则,做到具体问题具体分析。即不能盲目放大火灾危险性从而增加建造成本,也不能一味迎合开发商降低造价的要求而偷换概念。当然,更希望规范组在今后的规范修订中对此类问题给予更完善的说明和解释。
参考文献:《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)
关键词:消防负荷、应急电源、耐火电缆
中图分类号:TU24文献标识码: A
引言
消防负荷的供配电在建筑电气设计中占很重要的比重,尤其是供电的可靠性,线路暗敷设往往要在不燃烧体结构层内,明敷设穿金属管或金属线槽要涂防火涂料。消防负荷的控制必须具有自动和手动功能。
一.消防负荷概述
消防负荷是指在火灾时为了灭火,减少火灾的损失非火灾时不使用而火灾时使用用电负荷或火灾及非火灾时均要使用的负荷。关于消防负荷定义在目前国家规范标准中还没有明确,这只是笔者关于消防负荷的认识。仅火灾时使用的用电负荷如消防水泵、喷淋泵、防烟排烟风机、消防稳压泵、正压送风机、防火卷帘门、消防排污泵、消防送风机、电动的门窗以及阀门,火灾及非火灾时均要使用的负荷如消防控制室(火灾报警控制器及联动联动控制设备用电)、应急照明(应急照明和正常照明合用)、消防电梯(兼作平时客梯)等。消防负荷主要在火灾时为保护人民生命和财产的安全使用,人命关天。消防负荷为了供电的可靠性根据国家规范基本上为一级负荷、二级负荷。但是并不是所有的消防负荷都是一级、二级负荷,比如《建筑设计防火规范》GB50016-200611.1.1在多层建筑中,室外消防用水量小于25L/s的公共建筑,室外消防用水量小于30L/s的工厂、仓库,座位数小于1500个电影院、剧院的消防负荷就是三级负荷。
二.消防负荷电源
一级负荷由双重电源供电,引来两路供电线路在末端配电箱自动双切换。所谓双重电源,一个负荷的电源是由两个电路提供的,这两个电路就安全供电而言被认为是互相独立的。由于在实际工程中,取得两个相互独立的电源很难实现,所以只能提供两个相互独立安全的供电电路。这两个电路,在工程设计中,称为正常电源和应急电源。应急电源而不是备用电源,在设计中一定要明确,备用电源是指当正常电源断电时用于非安全原因用来维持电气装置或其某些部分所需的电源,而消防负荷是为了安全原因,故只能按应急电源。依据《供配电系统设计规范》GB50052-2009 3.0.9 备用电源严禁接在应急供电系统中,所以非消防的一、二级负荷不应接入消防应急电源,应该另设备用电源。这点在《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 7.2.1.1、7.2.2.1两条也已经明确,电力、照明、消防及其它防灾负荷应自成配电系统,这也提出了消防应急电源和非消防备用电源应分开设置不可共用。规范如此规定的目的还是为了增加消防负荷供电的可靠性,如果合在一起非消防负荷可能导致备用电源的总断路器跳闸,影响到消防负荷的供电。两个电路可分别引自两路市电,两路市电可分别引自35KV区域变电站,很可能还是一个发电厂是一个电源。另外,一路引自城市电网,一路引自自备电源比如柴油发电机组、蓄电池(EPS)。柴油发电机在一类高层、多层建筑消防负荷应采用自动和手动启动装置应在30S内自动启动,二类高层消防负荷,当采用自启动有困难时可采用手启动装置。 柴油发电机可在30S内启动完全可以满足规范的要求,30s内达到额定转速、电压、频率后,投入额定负载运行。由于柴油发电机在30S内才能提供稳定的电压,所以在末端双切换箱的切换时间应设置大于30S,否则,双切换开关将重复切换,将导致自动双切换装置的损坏。
三.消防负荷的配电电缆及敷设
消防负荷的配电线路线缆的选择主要依据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-200813.10.4 第1款 按照《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98特级保护对象是指建筑高度超过100m的高层建筑,矿物绝缘电缆BTTQ采用氧化美金属护套防火性能是最高的电缆,不含有机材料,具有不燃、无烟、无毒和耐火的特性,使用在铜的熔点以下的火灾区域是安全的,而铜的熔点是1060摄氏度,一般民用建筑的火灾现场最高温度均在1000摄氏度以下,当采用矿物绝缘电缆应采用明敷设或在吊顶内敷设。第2款 一级对象包括建筑高度不超过100m的一类高层建筑、部分多层建筑、部分地下民用建筑,依据规范考虑到开发商的投入成本经济性在设计中常常采用有机绝缘耐火类电缆,此类电缆即是耐火电线电缆,其耐火温度为750摄氏度,90min,在设计中一定要采用耐火电缆并要采取防火保护措施,由此可见此类消防负荷线缆耐火即可没必要无卤低烟由于往往在桥架内成束敷设仍需阻燃,在电气竖井内或电缆沟内敷设时可不穿导管保护,但应采取与非消防用电电缆隔离措施;在电气竖井消防电缆往往在电缆桥架内敷设可采取设三隔离板将电缆桥架分为四部分一部分敷设一般电缆、一部分敷设消防常用电缆、一部分敷设消防备用电缆、一部分敷设一般负荷备用电缆,在电缆沟可与一般负荷电缆分别敷设在电缆沟的两侧支架上,采用明敷设、吊顶内敷设或架空地板内敷设,应穿金属导管或封闭式金属线槽保护;所穿金属导管或封闭式金属线槽应采取涂防火涂料等防火保护措施;当线路暗敷设时,应穿金属导管或难燃性刚性熟料导管保护,并应敷设在不燃烧结构内,且保护层厚度不应小于30mm;第3款二级保护对象包括二类高层建筑、部分多层建筑、部分地下民用建筑,这个类别的建筑必须采用耐火电缆,其敷设方式与第2款相同。第4款控制线路和分支线路由末端配电箱引出,在同一个防火分区内故可以降低耐火等级,耐火电缆有四个等级A、B、C、D可依次降低。
消防负荷线路的敷设,《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
13.9.8 分支线路不应跨越防火分区,一般分支线路是消防末端配电箱配出的线路,这样规定也就保证了消防末端配电箱应放在本防火分区内。分支干线一般由配电间或变电所引来,在实际工程中往往有几个防火分区,而配电间和消防设备不一定在一个防火分区,比如地下车库可能十个以上的防火分区,由配电间至消防配电设备难免要穿越防火分区。规范规定不宜跨越防火分区而不是不应跨越防火分区,这样在实际工程便于实现。《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 13.9.9第1款末端双电源自动切换配电箱安装于所在防火分区内。从防火分区的定义来看,防火分区主要是在一定范围内控制火灾。如果本防火分区的消防设备的末端双电源自动切换配电箱设在其它的防火分区,末端配电箱、分支线路及消防设备无法控制在同一个火灾范围内,很难实现供电的连续性。从本条还可以得出一个概念消防电梯、消防水泵、防烟及排烟风机等消防设备是在最末一级设置双电源自动切换装置,而其它消防设备在末端而不是最末端,比如防火卷帘门、应急照明等可在同一防火分区内设置一双电源自动切换箱,然后由双切箱引至防火卷帘门控制箱,引至应急照明末端配电箱,而同一防火分区的几个排烟风机就不可以设一个共用双切换箱,而每一个排烟风机在末端设置一个双切换箱。第2款放射式供电比树干式可靠性要高,故规范规定宜采用放射式供电,对小容量消防负荷采用一个分支回路供电,小容量的标准是设备不宜超过5台,总计容量不宜超过10KW。《民用建筑电气设计规范》JGJ16-200813.9.10 公共建筑物顶层,除消防电梯的其它消防设备,可采用一组消防双电源供电。由末端配电箱引至设备控制箱,应采用放射式供电。消防电梯在火灾时起到竖向的运输作用,是在建筑物发生火灾时供消防人员进行灭火与救援使用。消防电梯较其它消防设备在火灾时要重要的多,为了消防电梯供电可靠性必须单独设置消防双电源,而其它消防设备可共用一组消防双电源。有末端配电箱至设备控制箱应采用放射式供电,也是为了增加供电的可靠性。《民用建筑电气设计规范》JGJ16-200813.9.11在12~18层普通住宅人员可通过楼梯疏散,消防电梯的重要性降低,消防电梯和普通客梯可共用一组消防电源及末端自动双切换装置,可节省一套配电线路及自动双切换箱,经济性好。《高层民用建筑电气设计规范》GB50045-95(2005年版) 9.1.3 高规的这一条其实在民规13.9.8条中已有说明,消防设备为了增加供电的可靠性不可与一般负荷共用供电线路,所以应采用专用的供电回路。多层建筑消防线路的敷设方式已在《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 13.10.4 第2款已有规定。
四.消防负荷的末端配电设备
消防水泵、喷淋泵、防烟排烟风机、消防控制室、消防电梯应在最末一级设置自动双切换配电装置,其它消防负荷如防火卷帘门、应急照明在末端设置自动双切换配电装置,在《民用建筑电气设计规范》JGJ16-200813.9.6、13.9.9,《高层民用建筑电气设计规范》GB50045-95(2005年版)9.1.2 、《建筑设计防火规范》GB50016-2006 11.1.5都有明确的规定。所谓的最末一级和末端的区别就是设备控制箱和双切换配电箱在一起是最末一级,末端是指设备控制箱和双切换配电箱不一定在一起。在末端双切换的目的还是为了增加供电的可靠性,如果不在末端切换,双切换箱引出线路长度长可能有故障产生。
五.消防设备的控制
消防设备的控制,主要是火灾时消防设备的启动,《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98有明确的规定。消防设备(如消防泵、喷淋泵、防烟排烟风机)在火灾时应由消防控制时火灾报警控制器自动启动,设有联动多线控制模块,1807A模块(上海松江飞繁电子有限公司产品)联动控制启动消防设备;另外,还可在消防控制室联动控制盘上手动直接控制。消防泵还可由消火栓按钮直接启动,喷淋泵湿式报警阀压力控制启动。防烟排烟风机的停止由280摄氏度防火阀控制联动停止。正压送风机的控制:由消防控制室自动和手动控制正压送风机的启停,自动还是通过多线联动控制模块1807A,风机启动时根据其功能位置连锁开启其相关的正压送风阀或火灾层及邻层的正压送风口, 并返回信号至消防控制中心。消防电梯由1825总线联动控制模块降至首层。
六.总结及展望
总之,消防负荷关系到火灾时人民生命财产的安全,最重要的供电的可靠性。随着电缆耐火性的提高,新材料的采用,自动控制技术的发展,消防负荷的供配电也必将取的新的发展。
参考文献:
《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)中国建筑工业出版社出版
《建筑设计防火规范》(GB50368-2005)中国计划出版社
《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98) 中国计划出版社出版
关键词:民用建筑;暖通设计;常见问题;措施
中图分类号:S611 文献标识码:A
引言
民用建筑与普通建筑存在一定的不同,其具有一定的复杂性,且综合性较强,这就要民用建筑的设计人员具备较强的设计能力。那么要提高设计人员的暖通设计水平,就需要设计人员以国家规定为基础,根据民用建筑的特点全方面分析,研究,进一步完善暖通设计,从而整合出一套适应民用建筑的暖通设计,为居民提供一个良好的居住环境。
一、民用建筑暖通空调设计中的问题
、空调循环水泵的选型问题
当前我国是普遍存在循环水泵容量过大的问题,其容量通常能达到实际需要的两倍,其原因主要为设计冷负荷偏大。系统循环阻力计算结果偏大。系统水力平衡计算问题。净水压力问题,以及错误的将净水压力算作系统的循环阻力,造成系统循环阻力计算偏大,从而在很大程度上造成了极大的投资费用和运行费用的浪费。
、没有严格按照高层建筑安全防火规范来执行
随着我国建筑业的不断发展,它在社会经济的地位也越来越显著,其地位表现是我国明文规定的《高层建筑安全防火规范》,颁发此条文主要是为了规范通风空调系统中的防火阀设置。但是在实际民用建筑中,部分建筑企业并没有按照此规定严格执行,导致了防火阀设置后出现的一些问题,大部分建筑公司在民用建筑暖通设计中,即使看到风管己经穿过防火墙,但为了节省材料的使用,降低设计成本,并没有安装防火阀,另一种情况是有的风管在穿过防火墙时己经变形,但施工人员却只设置了一侧防火阀,并没有起来组织其变形的作用,严重影响了民用建筑暖通设计的水平和质量。
、供暖方面的问题
根据采暖通风与空气调节设计规范规定,热水采暖系统应在热力入口的供回水总管上设置温度计、压力表及除污器,必要时应装热量计。而设计人员往往只注意入户热力装置的设置,忽略了入口装置,造成设计失误。对此,设计人员不仅要考虑室内供暖系统的合理性,又要考虑室外管线衔接的合理性,同时规范规定楼梯间或其他有冻结危险的场所,散热器应由独立的立支管供热,且不得装设调节阀。采用共用立管系统的高层住宅,设计中要根据系统水力平衡、承压能力、散热设备及化学管材的特性等因素对供暖系统及共用立管进行竖向分区设置,并应考虑管道热补偿问题。
、空气计算参数选择不精确
《高层建筑安全防火规范》中严格定义了空气计算参数的取值,要求民用建筑施工人员在施工中必须参考相关规范的空气计算数值,但是一些建筑企业偏偏反其道而行之,在实际实工中并没有按照规定来实行。在民用建筑的门窗设计中,必须精确计算经过门窗的冷空气量,才能准确选择门窗的材质、大小、安装位置。倘若空气计算参数不够严谨,会严重影响门窗排放位置的准确性,从而无法确保室内的温度恒定。
二、优化民用建筑暖通设计的方法与对策
一个企业要想长远发展,就要在实践中不断改进,不断完善,这样才能使施工技术更精湛,施工质量更高。以上己经指出目前民用建筑暖通设计中存在的主要问题,那么有问题就必定要制定行之有效的解决方法,以下就是笔者针对设计中存在的问题所探讨出来的对策:
、采暖系统
本工程热源引入市政热源,根据小区负荷分配,并便于今后运行管理,分东西两个热交换站,换热站为住宅提供供回水温度为50~40°C每栋住宅楼采暖热水干管系统采用双管下供下回式,工作压力均由定压站统一定压,其系统工作压力不超过0.8Mpa地下室设热力小室,小室内设置总热量表及相关配件。同时,在每栋住宅楼内,设置采暖管井,采暖主管、户用热计量表等均设于管井内,管井均设于公共部分,便于检修、查表。本工程住宅采暖干管及管井内明装立管均采用热镀锌钢管。所有居住建筑按民用建筑节能设计标准和当地相应的民用建筑节能设计标准设计,住宅户内采暖系统采用地暖方式供热,每组分水器均设手动排气阀、恒温阀及每环路设电热执行器若干,为实现用户分室温控,在各供暖房间设温控器,与室内照明开关并排设置。此外,所有住宅户内采暖系统均采用低温热水地面辐射采暖系统。加热管的敷设间距一般不应小于150mm也不应大于300mm连接在同一组分、集水器上的加热管,其长度宜接近,且不宜超过120mm每组散热器均配带三通调节阀。
、通风设计
每一个防火分区各两个防烟分区,每个防火分区设1个排烟机房,排风与排烟系统兼用,排烟及排风换气量取6次/h,排风(排烟)由井道排至室外,每个防火分区均设自然补风口,自然补风口接管至排烟(排风)口标高下端,考虑到车辆实际出入频繁性,为了降低机械通风系统风机运行能耗,送排风机选用变频风机,车库内设置CO气体浓度传感器,传感器为多点分散设置。
、设计要符合相关规定,确保设计的可靠性
我国对于高层建筑己经做出了明文规定,施工企业在进行暖通设计施工中要严格按照相关规定来实行,这样才能确保施工设计的可靠性,为居民提供良好的居住条件。在以上问题总结中,很多方面的问题都源于建筑企业在暖通设计施工中脱离了规定,完全按照自身的想法及意愿来施工,这是阻碍暖通设计施工的一大诱因,要提高暖通设计水平,就要遵守设计的相关规定,只有这样才能保证暖通施工设计的水平及质量,才能精确计算出空气计算参数,使暖通设计更加规范,更具有可靠性,安全性。
、空调系统室外设计参数
序号 空气参数 数值 空气参数 数值
1 夏季空调室外计算干球温度 35.6°C 夏季空调室外计算湿球温度 27.9°C
2 夏季空调室外日平均温度 32.1°C 夏季通风室外计算温度 33°C
3 冬季空调室外计算干球温度 -3°C 冬季通风室外计算温度 5°C
4 冬季室外计算相对湿度 74% 夏季室外计算相对湿度 75%
5 夏季室外平均风速 2.7m/s 冬季室外平均风速 3.8m/s
6 全年主导风向 N 冬季日照率 34%
、通风系统防火措施
风道穿越防火墙、机房、变配电等重要房间及垂直风道与每层水平风道交接处,设70°C熔断的防火阀、排烟风机入口。垂直干管及穿越防火分区的排烟管道设280°C熔断的防火阀。排烟风机入口处排烟防火阀与排烟风机连锁。
、防火与保温
所有冷(热)水系统的管道、管件、风管等均采用不燃材料进行保温,风管保温材料采用岩棉保温,其外缠玻璃丝布,外刷二道防火涂料,水管及阀门等均采用橡塑管壳材料保温。此外,厨房用排油烟风管采用壁厚1.6mm的不锈钢板制作。
、节能设计
节能设计要严格执行国家相关节能规范,从建筑热工设计上满足建筑的保温隔热性能达到节能要求指标。集中采暖系统采用分室(户、区)温度调节措施及分栋、分户计量装置。散热器的供水管上设自力式两通恒温阀,各并联环路之间的压力损失相对差额小于15%同时每个采暖回路的供、回水管上设闸阀和手动平衡阀,以实现水力平衡调节。住宅的采暖系统和商场与配套公建的冷热水与补水均独立设置热计量装置和水表。管道保温厚度必须满足民用建筑节能设计标准要求。配套公建层的新风换气机内应设全热交换器。
总而言之,要优化民用建筑暖通设计,提高其设计水平,不仅要求设计人员遵守国家的相关规定,还要求在设计设计人员综合考虑各种因素,比如民用建筑的特点,建筑企业自身的利益以及设计的经济性、科学性,以一种发展的具有前瞻性的眼光去设计,只有这样才能确保暖通设计的可实施性及可靠性,从而提高整个民用建筑的暖通设计水平,推进建筑企业的合理化进程。
参考文献
[1] 郝晓龙.高层建筑暖通空调设计常见问题及对策探析[J].才智2012.02.21
在我国现在还没有超高层建筑设计规范,设计人员往往套用高层建筑设计标准,存在一定弊端。本文介绍了超高层建筑消防特点,从超高层建筑防火、灭火综合统筹角度,分析研究了现有超高层建筑火灾原因、特点及超高层建筑火灾扑救难点,为超高层建筑消防的后续研究提供参考。
关键词:消防;超高层建筑;火灾原因;火灾扑救
1.超高层基本定义
高层建筑英语称为high-rise building或tallBuilding,最早出现的高层建筑被人们称为摩天楼(SkySCraper)。"早先的摩天楼其实并不高,与今天的高度概念相比己非同日语。"究竟多少层以上或多高的建筑称为高层建筑,又有多高的建筑才被定义为超高层建筑,世界各国基于本国的消防装备、经济条件等具体情况对高层建筑起始高度的定义不一致。"1972年在美国宾夕法尼亚洲的伯利恒市召开的国际高层会议上对高层建筑的定义有了较为统一的认识,并把高层建筑划分为四类:第一类9-16层(50m以下);第二类17-25层(75m以下);第三类26-40层(100m以下);第四类是40层以上(超过100m)"。
根据我国《民用建筑设计通则》GB50352-2005规定:“建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑”同时,根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(以下简称高规)规定:当高层建筑的建筑高度超过250m时,建筑设计采取的特殊的防火措施,应提交国家消防主管部门组织专题研究论证“,因为我国至今仍未出台专门针对超高层建筑的相关设计防火规范,所以真正意义上的超高层建筑高度界定仍有些含糊”在此情况下,我们一般将100m以上的高层建筑认为是超高层建筑"。
2问题研究背景
随着经济的不断发展,城市化程度的日益加快,城市人口急剧增加,土地供应紧张,价格上扬,促使人们向高空发展,拓展生存空间,在非常有限的土地上建造更多的使用空间,这就是高层建筑及超高层建筑产生和发展的源动力。
世界上第一幢现代高层建筑是美国芝加哥家庭保险公司大楼建于1884年至1886年,10层、高55 m,采用由生铁柱和熟铁梁所构成的框架结构。而世界第一幢采用全钢框架承重的高层建筑是1889年美国建造的9层Second Rand Menally大楼。1851年电梯的发明和1857年第一台自控客用电梯的出现,解决了高层建筑的竖向运输问题,也为建造更高的建筑创造了条件。1898年,美国纽约建造了30层、高118 m的Park Row大厦,为19世纪世界上最高的建筑。1909年,美国纽约建成的大都会人寿保险公司大楼(Metropolitan Life Tower)50层、高206 m,是世界上第一幢高度超过200 m的摩天大楼。1931年,102层、高381 m帝国大厦在美国纽约落成,高层建筑进入了一个新的历史时期。2010年迪拜塔落成,该楼体160层、高828 m,创造了世界建筑高度的新记录。超高层建筑不仅缓解了城市用地紧张的问题,在城市现代化建设和提升城市知名度方面同样功不可没。
我国的高层建筑发展同样迅猛,自1929年上海建造高14层的华懋公寓至建国前,上海共有28幢超过10层的高层建筑。到20世纪80年代,我国高度在百米以上超高层建筑的建设发展迅速,1976年115 m高的广州白云宾馆落成,标志着我国高层建筑突破100 m大关。1996年深圳325 m高的地王大厦投入使用,2008年高达492 m的上海环球金融中心建成。截至2009年末,除港澳台地区外,我国现有百米以下高层建筑212 757幢,百米以上的超高层建筑1 699幢。
但是,超高层建筑的消防安全已成为世界消防界共同面对的突出难题。2001年9月11日,美国纽约110层、高413 m的世界贸易中心大楼遭受2架被劫持客机的撞击发生火灾,死亡5 451人,受伤2 100人。1974年2月1日,巴西圣保罗42层的焦马大楼发生火灾,死亡179人,受伤300人。
我国的高层建筑火灾也十分严重。1985年4月19日,黑龙江省哈尔滨市天鹅饭店火灾,造成10人死亡,这是我国发生的首例有较大影响的高层建筑火灾。2009年3月2日,新疆乌鲁木齐市23层、高87 m的国贸大厦发生火灾,过火面积约150 m2。2009年4月19日,江苏省南京市50层、高187 m的中环国际广场发生火灾,过火面积约400 m2。2010年4月13日,上海东方明珠电视塔(高468 m)塔尖460 m处发射装置防护罩因雷击起火,这是我国目前为止起火点最高的高层建筑火灾。
3超高层建筑火灾分析
3.1 火灾基本概述
火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。在各种灾害中,火灾中的燃烧是可燃物与氧化剂发生的一种氧化放热反应,通常伴有光、烟、或火焰。燃烧的三要素:可燃物、助燃物、着火源。对于有焰燃烧一定存在自由基的链式反应这一要素。火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用和控制,是文明进步的一个重要标志。火灾本身具有成长性:不断发展变化及无限扩大之特性在不受外力干扰下,延烧之面积约与经过时间之平方成正比。火灾同时具有偶发性、不安定性、复杂性:火灾无法事先预测何时何地会发生,火灾受气象、燃烧物体、建筑物结构及地形地物等各种因素影响,并呈现复杂现象进行。一个燃烧的发生,必然是空间内的可燃物,与空气或氧化剂在合适的条件下,相互作用发生放热反应。燃烧在时间上空间上失去了控制则成为火灾。对于超高层建筑而言,超火层建筑对火灾的发生作了周密的设防,但各种偶发因素的叠加,还是有火灾发生的概率。超高层火灾的一旦出现必然说明,超火层建筑内的防火系统出现问题。没有在第一时间控制及扑灭火灾。
3.2超高层火灾的特点
随着超高层建筑的规模越来越大,构造越来越复杂,在建筑风格、结构形式、使用功能等方面多种多样,加之新材料、新技术和新结构形式的发展和应用,通常使得复杂空间结构的建筑面积大、空间宽敞、装潢考究、电气设备多、火灾隐患大、结构上多采用轻质高强的钢结构,这类高层建筑与传统建筑在使用功能、建筑材料、结构形式、空间大小、配套设施等方面有很大的不同,给防火安全带来很多新的问题, 其超高层火灾出现了新的特点。
3.2.1 火势迅猛, 烟火蔓延迅速, 极易形成立体式火灾
科学试验表明, 在火灾燃烧猛烈阶段,由于高温状态下的热对流而造成的水平方向烟气扩散速度为0. 5~3. 0 m・s-1,烟气沿着楼梯间或其他竖向管井扩散的速度能达到3~ 4m ・s-1。一座100m的高层建筑,在无阻挡的情况下,只需半分钟左右,烟气就能顺着竖向管井扩散到顶层。已建的高层民用、商用建筑内部的陈设和装修材料多是可燃或易燃物品,综合性高层建筑内使用和储存的易燃、可燃物更多, 它们火灾负荷很大,建筑内的楼梯间、管道井、电缆井、排气道、垃圾道等各种竖向管井, 就像一座座高耸的烟囱,为火势的迅速燃烧蔓延扩大提供途径。加上高楼受气压和风速的影响,使火势更猛烈,蔓延更迅速,极易使整幢建筑形成立体式火灾。
3.2.2 高层建筑内部情况复杂,人员疏散困难, 伤亡严重
高层建筑起火时,要使人员迅速疏散到地面或建筑物内不受火灾威胁的安全部位, 是一个十分艰巨的任务,垂直疏散距离远, 疏散时间长高层建筑高达几十米, 甚至超过二三百米。而且人员的疏散方向又与烟火蔓延的方向相反, 迫使人们不得不在烟熏和热气流的烘烤中进行疏散, 然就增加了人员疏散的艰巨性和危险性。所以人们往往来不及疏散就被烟火熏死、烧死。目前国内高往往来不及疏散就被烟火熏死、烧死。目前国内高层建筑不仅追求层次的高度而且还注重内外包装,一味追求建筑内部豪华、外墙美观、建筑特色,使高层建筑从高度化向复杂化发展。虽然从经济方面看, 高层建筑越多, 所代表地区的经济水平也相对较高; 但从消防的角度看, 越高的建筑越豪华的装饰火灾危险性越大、火灾负荷越重、扑救难度越大,造成的人员伤亡和经济损失越大。
3.2.3 人员密集
高层民用建筑容纳人数多在千人以上,因此,难以在较短的时间内将人员全部撤离危险区, 而且在慌乱中,心理压力大难免会发生挤伤、摔死等惨剧。美国消防组织曾做过一次模拟测试, 点燃一只废纸篓,发现仅2分钟烟探测器报警, 约 3分钟后起火,房间达到使人致死温度,同时楼内充满有毒气体,约4分钟楼内过道被烟火封堵而彻底无法通行。
测试结果表明:楼房内一旦起火, 4分钟后逃离现场的可能性很小,加上由于浓烟烈火继续升腾,严重影响人们的视线,使人看不清逃离的方向而陷入困境[3]。而救援人员多在4分钟后才到达现场,受难者由于当时的心情十分焦急,往往会作出不理智的举动。火灾事故现场常常造成群死群伤情况的发生,近10年来,特重大火灾造成群死群伤的火灾事故不断发生,例如:
新疆克拉玛依友谊会堂火灾死亡325人;河南洛阳东都商厦火灾夺去 309条人命;莫斯科友谊大学火灾夺去 32条人命;吉林市中百商厦火灾死54人、伤 79人;浙江海宁火灾死 39人等,都与火灾现场人员密集、混乱、自救互救知识贫乏有直接关系。
3.2.4 疏散设施少
起火时, 建筑内的人员不能靠电梯或云梯作为主要安全疏散和抢救手段。因为一般的客用电梯无防烟防水措施,必须停止使用, 国家规范要求是当发生火灾后,普通客梯的轿厢全部迅速落到底层。云梯车为消防队员扑救时专用。楼梯是高层建筑内人员垂直疏散的惟一设施。用楼梯进行疏散的效率要低得多、时间要长得多。
3.2.5 高层建筑钢结构耐火性不够
高层建筑一般是采用钢结构建筑或部分采用钢结构, 超高层建筑必须采用钢结构,因混凝土结构太重,建筑太高将不负重荷。而钢结构质轻,可以做到很高很大,因此,在高层建筑中得到广泛应用,但对于防控火灾方面就存在问题了, 普通的钢材在600e 的环境下,就会产生变形扭曲。最典型的就是美国 9・11事件,世贸大楼不是撞塌的, 而是烧塌的。因为高温导致钢结构变形, 承受不了上面的重量,就轰然坍塌。所以超高层建筑的钢结构安装后必须在表面喷涂一层厚厚的防火涂料, 一般地,涂料保证的耐火时限最多为2~ 3小时。但是目前许多高大建筑结构形式中受力构件无法采用传统的包裹或涂料方法进行防火保护造成结构破坏甚至倒塌。
3.3超高层火灾扑救的难点
3.3.1登高难
建筑高度制约了消防装备器材和人员作战能力的发挥。面对不断攀高的高层建筑,消防登高车的高度也是节节攀升,从53、72、90 m,到浙江杭州消防引进的世界最高的101 m,可以说登高车的高度已经发展到极限,但面对百米以上的超高层建筑,利用登高车从外部救人灭火的方法很难奏效,在风力2~3级的情况下,当53 m的云梯车举高高度为50 m左右时,云梯工作台有2 m左右的摆动,无法实施人员营救,水枪或水炮外攻射流的效果也会大打折扣。火灾时一旦消防电梯失效,消防队员只能从楼梯徒步攀登,一方面会与向下疏散的人群“对撞”;另一方面受体力限制,攀登一定高度后,心率和呼吸加快,体力下降,严重影响灭火战斗。据测试,消防员背负空气呼吸器、携带两盘水带、一支水枪(合计22.6 kg)徒步上20层楼,平均用时4 min,心律140次/min,空气呼吸器压力损失到6~8 MPa,基本上失去了战斗能力。
3.3.2用水量大, 供水困难
缺乏特种登高、排烟消防车辆和抢险救生装备用于灭火、冷却和控制蔓延扩大的消防用水量是相当大的。除依靠建筑物本身的供水能力外, 还要由消防队千方百计往高楼接力供水。目前我国的无登高消防车的工作高度约 24m,消防云梯一般为30~48m,普通消防车向室内消防系统输水的供水高度约50m,因此,发生火灾时建筑的高层部分无法依靠室外消防设施协助救火,50以上部位已超出室外消防设施的供水能力,只能完全依靠自救灭火。对高层建筑火灾, 普通消防车辆是无能力的高度, 则无法从室外扑救, 除非动用直升机, 否则只能依靠自救,即室内的消防疏散设施。
4.结束语
伴随着经济的飞速发展,城市建设的速度也逐渐加快,为了节约土地资源现代城市建筑日趋向高空发展,超高层建筑的数量越来越多。超高层建筑的出现,在一定程度上既说明了现代科学技术的进步,又标志着城市的发展。然而,如何解决超高层建筑的消防问题却是艰巨而又富有挑战的课题,仍需我们努力研究探索以找到解决方案。
参考文献
[1] 魏捍东,张智.从央视大火探讨超高层建筑灭火对策[J].灭火指挥与救援,2010.
[2] 张国华.浅谈国外及香港地区超高层建筑防火设计的基本特点[J]
[3] 张蕾.浅析超高层建筑消防设计[J].建筑技术,2011(4):61.
关键词:楼面活荷载折减;SATWE设计参数补充定义;楼面梁从属面积
1 工程概况
本工程场地属新疆维吾尔自治区库车县牙哈乡,该场地地貌属天山南麓,南临塔克拉玛干沙漠,山前冲积平原,龅氐匦纹鸱较小,地层为第四系素填土和第四系全新统冲洪积堆积物。
该工程地质勘查报告给出地层结构由上至下分为7层:第①层杂填土;主要成分以粉砂为主,含少量建筑垃圾。第②层粉土;第③层粉砂;第④层为细砂;第⑤层为粉砂;第⑥层为粉土;第⑦层为粉砂。
拟建工程场地土为中软场地土,场地类别为Ⅲ类;可不考虑地基土的湿陷性及盐胀性、溶陷性。场地土冻胀等级为Ⅰ~Ⅲ级,冻胀类别为不冻胀-冻胀,该区为季节性冻土区,标准冻深为0.60m,最大冻深为1.00m。
厂区新建一座办公楼:钢筋混凝土框架结构,二层平屋面,建筑使用年限为50年,火灾危险性分类为戊类,耐火等级为二级,一层层高3.9m,二层层高3.6m,室内外高差0.6m。
2 SATWE中楼面活荷载折减系数定义
本工程一层平面布置图见下图1。作用在楼面上的活荷载,不可能以标准值的大小同时布满在所有楼面上,因此设计楼面梁时,还要考虑实际荷载沿楼面分布的变异情况,允许楼面活荷载标准值乘以折减系数。本工程根据《建筑结构荷载规范》5.1.2规定,设计楼面梁时,民用建筑类别为办公楼,当楼面梁从属面积超过25m2,楼面活荷载标准值的折减系数为0.9。为了避免活荷载在PMCAD和SATWE中出现重复折减的情况,建议用户当使用SATWE进行结构计算时,不要在PMCAD中进行活荷载折减,而是统一在SATWE中进行梁、墙和基础设计时的活载折减。例如本工程可以在SATWE分析与设计参数补充定义菜单下的活荷信息中,勾选第二选项,从属面积超过25m2,折减0.9。根据楼面荷载导荷方式图3可知,C轴与D轴之间框架梁,从属面积为27.38m2,活载应折减0.9。这里一定要注意荷载从属面积定义,它是指所计算构件负荷的楼面面积,它应由楼板的剪力零线划分,在实际应用中可作适当简化。即向梁两侧各延伸1/2梁间距范围内的实际楼面面积。同一梁,不同跨度上从属面积不一样,其折减系数也不同。可以在后面SATWE子菜单中活荷载折减系数补充定义构件级活载折减系数,从而使定义更加方便灵活。同时可以使用“活荷载折减系数补充定义”这个菜单检查大空间楼面计算配筋偏大,是否与活载没有折减有关。
3 结束语
使用活荷载折减系数时,注意以下几点:(1)充分理解《荷规》5.1.2第1项和第2项,规范对于楼面梁和墙、柱和基础折减系数取值方法不同,在使用SATWE程序计算时,要注意参数设置,避免造成计算结果失真。(2)对于梁的荷载从属面积大结构,注意按照民用建筑类别来选择折减系数。一根梁上,根据每跨梁的从属面积不同,折减系数也不同,可以在折减系数补充定义上查看与修改,保证程序计算准确性。(3)现在结构计算程序,多数不具备活荷载分类功能,无法区分《荷载规范》表中5.1.1中第1(1)项与第1(2)~12项,不可能真正按照《荷载规范》实现对于不同活荷载的折减,需要设计人员自己判断,在SATWE中选出与实际工程情况符合的折减系数。(4)楼面活荷载折减只是针对楼面层,对于屋面层并不折减。设计楼面梁时折减系数只是影响梁,而不应该影响与其相连的竖向构件柱、墙或基础。
参考文献
[1]多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE用户
什么是避难层?
先来了解一下什么是避难层。避难层是高层建筑中用作消防避难的楼层,2005年国家颁布的《高层民用建筑设计防火规范》规定,超过100米的公共建筑要设置供人们疏散避难的楼层。
从避难层的定义不难看出,避难层是一个供群众疏散避难的场所,那么这个场所有什么特殊的设置吗?记者电话采访到了成都消防支队审核科的工作人员,为进一步揭开避难层的神秘面纱进行了更深入的了解。
避难层的使用不仅仅局限于突发火灾时,在发生其他紧急情况或者灾害时,避难层都可以起到疏散人员和供人们等待救助的作用。因为避难层和大楼其他楼层的用处不同,所以该层在建筑过程中,要避免使用可燃材料,并且该层不能堆放可燃材料等危险物品。
除了材料方面的要求,在格局上也有一些特殊的要求,通向避难层的防烟楼梯应在避难层分隔,同层错位或上下层断开,但是人员均必须经避难层方能上下,因为这样的设计方式才能够使得人们在遇到危险时可以安全逃生。
避难层 谁来管?
记者采访到的成都消防支队审核科正是一个直接负责新建工程图纸审查的部门,该部门工作人员介绍说“我们的监管不是在高楼使用过程中,而是在建筑之初干预。”通过检查图纸来确认即将修建的高楼是否有避难层的设计、设计是否合理,这都是审核科的工作。而在高楼投入使用之后,高楼的避难层是否保持通畅,则是由各单位落实检查。在日常检查中,如果出现了原本的避难层被占用的情况,则相关负责单位会接到限期整改的通知,恢复避难层的使用。
而一般我们要如何才能判断一栋高楼是否有避难层?该工作人员表示:“每栋高楼应该有相应的标示告诉楼内的人,本栋楼的避难层在几层。”
成都的高楼都有避难层吗?
2005年,国家颁布了《高层民用建筑设计防火规范》,那么成都在2005年之前的高楼如果没有设置避难层要如何处理呢?2005年之后修建的100米以上的高楼又是否都按照规定设有避难层呢?
“现实的情况是并不全部有,因为居民住宅楼的避难层不属于国家工程强制性标准,公共设施比如商务楼等,要求需要有避难层或者是可以替代避难层的通道等,如果商务写字楼没有避难层,那么我们会做一个类似‘专家会诊’的研究讨论,综合考虑该栋楼是否具有紧急情况的疏散能力,如果说完全具备这种能力,那么就可以不设避难层。”而综合考虑则包括疏散宽度、疏散能力、是否可以建立亚安全区来替代避难层,在必须设计避难层的高楼中,一般避难层 “应设置在不大于15层的位置”。
那么2005年前落成的高楼建筑的避难层又如何处理呢?“一般这种情况按照原来的设计规范执行,当时是什么样子的就不再作改变了。”
TIPS>>>
《高层民用建筑设计防火规范》
关于高楼避难层的相关规定
6.1.13 建筑高度超过100M的公共建筑,应设置避难层(间),并应符合下列规定:
6.1.13.1 避难层的设置,自高层建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间,不宜超过15层。
6.1.13.2 通向避难层的防烟楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开,但人员均必须经避难层方能上下。
6.1.13.3 避难层的净面积应能满足设计避难人员避难的要求,并宜按5.00人/m2计算。
6.1.13.4 避难层可兼做设备层,但设备管道宜集中布置。
6.1.13.5 避难层应设消防电梯出口。
6.1.13.6 避难层应设消防专线电话,并设有消火栓和消防卷盘。
6.1.13.7 封闭式避难层应设独立的防烟设施。
6.1.13.8 避难层应设有应急广播和应急照明,其供电时间不应小于1.00h,照度不应低于1.00lx。
成都部分在建高度
百米以上公共建筑避难层规划
天紫界:3个避难层,分别位于8楼、24楼和40楼,在55层的住宅楼内共有避难间面积达到了2048平方米,其中8楼整层架空为避难层,这在住宅楼里面是比较少见的。在避难层的设计和建造上,首先,层高达到了3.3米,高出普通层高0.3米;其次,在建筑材料的选择上,选择了不可燃的保温无机材料,地面使用了地砖。最后,消防栓、消防喷淋以及烟杆等消防设施数量都要多于普通楼层,并且整个避难层的外圈要保持通透,便于营救。
明宇金融广场:项目共47层,在高区16层、32层设置有避难层。
【关键词】地基基础;桩基础;土建;施工技术
在我国经济建设和国民建设不断腾飞的今天,民用建筑也逐渐走向高层化,民用建筑的地基基础和桩基础的承载力面临了一次又一次严峻的挑战。本文通过对地基基础和桩基础概念以及其各种施工技术的探讨,对不同的施工环境选择不同的施工技术,在安全建设的基础上提高企业的经济效益。
一、地基基础和桩基础的土建定义
基础是将建筑物荷载传递给地基的下部结构。地基是建筑荷载作用下基底下方产生的变形,但不能忽略的那部分土体或岩体,用来支承由基础传递的上部结构荷载,避免强度的破坏和失稳,控制基础的沉降在设计允许范围内。地基有天然地基和人工地基两类,天然地基相对埋深不大,只需要通过普通的施工工序就能满足以上要求;而人工地基是由于地质特殊情况,需要借助特殊的施工手段采用埋深较大的基础形式,将大部分荷载传递到深部的坚实土层中去,这就是我们所说的桩基础。
二、民用建筑地基基础的土建施工技术
我国幅员辽阔,地质条件也很复杂,同时,建筑物的类型和级别也有很多种,地基基础的处理方法也就各有千秋了。例如,在民用建筑中经常会遇到地质条件较差的地基---软土地基,抗压能力小,抗剪强度小,透水性也不好,承载力小于2t/m2。针对这样的地质条件,地基基础时,就必须对地基进行加固,不然很容易由于地基沉降导致建筑倾斜甚至倒塌,不仅威胁到人们的生命安全,也造成了资源的大大浪费。著名的意大利比萨斜塔和我国的苏州虎丘塔就是由于地基处理不当,不均匀沉降导致严重倾斜的。因此,地基处理是民用建筑工程成败与否的关键。下面我们具体探讨民用建筑地基基础的几种常见的处理方法。
1、换土垫层
换土垫层,就是将原来的浅层软土除去,换用砂石等强度比较高的材料替代,提高地基土层的承载力,减小土质的湿陷性和胀缩性,从而减少沉降的可能性。民用建筑一般常用的垫层有素土垫层、砂垫层以及碎石垫层等。这种方法主要用于处理浅层软弱的土地基,湿陷性黄土以及季节性冻土地基。
2、碾压夯实
碾压夯实就是通过各种机械工具强大的夯击力,将地基土碾压或夯实,降低土的压缩性,提高地基土的强度,改善土的液化性能,从降低其沉降量。
① 机械碾压法
通过压路机、推土机等重型机器对松散土进行压实,每铺土20cm~3Ocm,就碾压8~12遍,保证地基土被夯实。这种方法主要使用于大面积的填土夯实工程。
②振动夯实法
由电动机带动振动机械工作,对地基土产生巨大的垂直作用力(5~10t),这种方式,振动时间比较长,振动的效果好,对砂土地基和透水性较好的松散杂壤土质地基有很好的效果。
3、排水固结土壤
排水固结,就是通过排水的方法,使松散的土质失水后自动产生固结。首先,要做到排水就需要在地基周围设置袋装砂井,塑料排芯板,用沉管法或水冲法成孔,在孔内灌砂预压,通过真空加压的方法将地基土质中的水迅速的排除,同时迫使地基土加速固结,达到提高土质抗剪强度,改善土的液化性能,降低土的沉降量。这种方法简单,方便,取材也比较方便,大大提高了企业的经济效益,适用于沼泽土、淤泥、饱和粘性土、水力充填土, 在民用建筑施工中得到广泛的应用。
4、化学法加固
这种方法就是应用化学物质,将土粘结到一起,通过化学反应或机械搅和, 改善土的质量,调高地基的承载能力。
①灌浆法
用泵和压缩空气将浆液通过灌浆管均匀的输入到土层中,充分的将浆液渗透到土层中,挤出土层中的空气和水,经过一段时间的凝固,松散土质就会凝结成一个很大的整体,不仅能够防水防渗透,还具有强大的承载力,对防上下地基沉降的效果非常明显。注浆液一般采用水泥浆、碱液、水玻璃、丙烯酸铵等等。这种方法对砂土、粘性土地基比较适用。
② 喷浆法
首先用工程钻机在地基指定位置钻孔,将孔钻到一定深度时,在钻杆下端安装一个特殊的喷射装置,利用高压脉冲泵向周围的土层喷射浆液,同时喷射装置围绕钻杆以一定的速度匀速旋转上升,以圆柱体的形式均匀的向周围土层喷射,使得土体和浆液混合,凝结成圆柱体的固结体。这种方法不仅能防水防渗透,对于基坑开挖时还能对相邻结构起到保护作用,适用于砂土、粘性土,以及人工填土等地基。但是这种方法的水泥用量大,流失多,造成不必要的浪费,有悖企业的经济效益。
③深层搅拌法
用特制的深层搅拌机将水泥和石灰作固化剂,注入地层深处,将土层和固化剂强制搅拌,使其充分混合,凝结成一系列的水泥桩或地下连续强。固化剂和天然土层形成复合地基,共同承载建筑基础,降低地基沉降。深层作业无振动噪音,减少土方量,不会产生附加沉降, 比较适用于城市内厚层软粘土地基。
通过以上几种常见方法的介绍,我们发现,对于民用建筑地基基础最终目的就是增强土质的强度,提高地基土层的承载力,降低其沉降量。对于民用建筑复杂的地基,我们根据实际情况,将以上几种方法综合起来使用,共同作用,调高土质的承载力度。
三、民用建筑桩基础的土建施工技术
桩基础是由古至今流传下来的在高层建筑物和重要建筑物工程中广泛采用的基础形式。为了满足地基容许承载力和变形要求,直接将上部结构大部分荷载通过桩传递到较深层坚硬的岩石层上。桩基础具有很多的承载力,而且沉降量小且均匀,能同时承受垂直和水平荷载,是地基加固的重要方法之一。
1、桩基础施工技术
① 静力压桩施工技术
一般民用建筑都建立在城市居民区,采用一般的打桩机打桩噪声很大,会影响到居民的休息,而静力压桩就不会产生很大的噪音。静力压桩是利用静压力在软土层中将预制桩逐节压入土层中。这种方法不仅能降低噪音,还能节约钢筋和混凝土,降低工程成本,对软土地区居民点附近建设民用建筑非常适用。
② 振动沉桩施工技术
在桩顶部安装个固定的振动器产生振动,带动桩身传递到土层中带动土层受迫振动,产生收缩和位移,同时会使桩表面与土层间的摩擦力减小,桩在自重和振动力的共同作用下沉入土中。开始打桩时,先采用小距离轻度锤击,使桩按要求正常沉入土中1~2m后,再逐渐增大落距至要求的高度,连续锤击,直到将桩达到要求的深度 这种方法设备简单,重量轻,体积小,不仅提高了工程的建设效率,也降低了工程的造价成本,适用于粘土、松散砂土以及黄土和软土沉桩。
2、桩基础的类型和施工方法
① 预制桩
预制桩采用圆形或方形,截面边长或直径采用250mm~550mm,桩长桩架的高度,通常可达6~25m,一般采用焊接法或硫磺胶泥锚接法进行接桩。
②沉管灌注桩
用锤击或振动打桩机,将带有混凝土桩头或带有钢管的桩底压入土层中,同时向钢管中放钢筋笼并灌注砂浆,在振动的同时,渐渐拔出钢管,形成灌注桩。这种类型的桩直径一般在300mm~5OOmm,长度可达25m,比较适用于粘性土和砂性土地基。沉管灌注桩主要应用于独立柱基础,但其施工时噪音比较大,还可能产生颈缩现象, 因此在施工时要加强施工质量监测管理。
③ 钻孔灌注桩
通过钻机旋转带动钻头破坏原有土层,同时用高压泵将泥浆压入钻孔,泥浆在孔中加固保护孔壁不受坍塌,很好的保持孔型。当钻孔达到要求的标高后,清理杂物残土,然后在钻孔中安放钢筋笼,灌浆。钻孔桩一般孔径在60cm~150cm,长度根据实际情况而定。钻孔灌注桩施工噪音小。在淤泥、粘性土、砂土、粉质土等地基中应用广泛。
④ 树根桩
一种新型桩,是小型钻孔灌注桩的延伸,直径在75mm-250mm。其方法和钻孔灌注桩一样,通过钻机钻孔,消除孔内土,等钻到一定深度后,加入钢筋笼,灌注水泥和砂浆形成桩。与钻孔灌注桩不同之处在于,树根桩直径小,需要同时灌注很多个这样的桩,然后桩与桩之间会形成树根状,故称树根桩。这种桩型施工所需场地小,噪音小,强度高,而且不会损坏建筑物地基的应力。此法用于在民用建筑中在原有建筑基础上重新建筑时,加固地基使用, 适用于碎石土、砂土、粉质土和粘性土地基。
【关键词】高层混凝土结构设计计算;荷载选取;参数选择;计算结构;
一、高层混凝土结构设计计算中荷载选取的注意事项
1、建筑材料种类及设备种类越来越多,使得结构设计者仅仅掌握现行荷载规范内的荷载数值是远远不够的,要及时掌握所选材料的相关参数,要有确切的设计依据来选取结构设计荷载值。
2、对于教室、火车站侯车室等场所其特点为人员密集且聚集时间长,笔者认为计算机计算时应适当增加活荷载的频遇值,参与地震计算时重力荷载代表值的活载组合值系数0.5应适当增大。同理针对现行荷载规范规定的通风机房、电梯机房7.0KN/m2的活荷载设计值,由于新设备不断更新,如有可靠依据,应根据具体工程所选用的设备可适当调整活荷载设计值。
3、同一工程中,同一种结构材料在结构计算时应根据不用使用情况以确定不同容重。例如混凝土的容重荷载规范规定为24~25KN/m3,如计算钢筋混凝土剪力墙结构,PKPM计算软件要求填入混凝土容重,此处可填入26~28KN/m3。板的混凝土容重应单独按25KN/m3计算,而不采用软件自动计算板重。同样情况本文不再赘述。
4、结构专业应及时与建筑专业沟通,填充墙及隔墙尽量采用质轻、隔音的墙板材料,避免选用重量大的砌块等墙体材料。在抗震设防地区,构件承载力配筋一般均由地震工况控制,能够有效减轻结构自重,是减小地震作用的有效措施之一。
二、高层混凝土结构设计计算中参数正确选择的注意事项
1、随着生产及生活水平的提高和科技发展,结构规范为适应需要不断更新,计算软件随之升级。这就要求结构设计者要及时掌握软件的使用,其中关键的是参数的正确输入,如果计算参数输入有误,计算结果就难以保证正确,可谓失之毫厘谬以千里。本文简单介绍PKPM计算软件的部分参数的选取,以期抛砖引玉与各位同业者共勉。
2、建筑荷载取值应准确,根据现行荷载规范严格按建筑做法计算荷载,不得有“差不多,能包住”这些模棱两可的数据出现。活荷载取值应与房间的使用功能相符。对于高层建筑的外装饰构件等附属构件应按恒荷载输入,统一计算,并且应有构造措施保证装饰构件与主体的可靠连接,应进行不同工况(地震作用、风荷载作用等)的计算,避免造成破坏坠落伤人。
3、PKPM2010软件中SATWE新增参数“嵌固端所在层号”的填写,如果嵌固于基础顶此参数填“1”,如果嵌固于地下室顶板,此参数填写“地下室层数+1”,如果嵌固于地下室某层,此参数填“地下某层数+1”。嵌固层的判断可根据《高规》5.3.7条“高层建筑结构整体计算中,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2”。对于采用筏形基础时根据《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》(JGJ6-2011)6.1.3条“当地下室一层的结构侧向刚度大于等于与其相邻的上部结构底层侧向刚度的1.5倍时,地下一层结构顶板可作为结构上部的嵌固部位”。此参数计算时应先填写“1”假定嵌固于基础顶,根据层刚度比的计算结果相应修改此参数值。
4、建筑抗震设防分类、建筑抗震等级、设防烈度等参数要求填写准确。裙房与主楼相连与否,抗震等级的取值应分别对待,地下室抗震等级的确定与嵌固层的选取有关,详见《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(本文以下简称《抗规》)6.1.3条的具体规定。根据《抗规》3.3.3条与《高规》3.9.2条的规定当建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时,对设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区,宜分别按抗震设防烈度8度(0.20g)和9度(0.40g)时各类建筑的要求采取抗震构造措施。
5、根据《高规》4.3.14条规定:跨度大于24m的楼盖结构、跨度大于12m的转换结构和连体结构、悬挑长度大于5m的悬挑结构,结构竖向地震作用效应标准值宜采用时程分析方法或振型分解反应谱方法进行计算。SATWE新增按竖向阵型分解反应谱方法计算竖向地震的选项,对于上述结构应单独勾选此项进行承载力及配筋设计。其他构件承载力及配筋则不勾选此项。
6、高层计算振型数首次填写不少于塔楼数的9倍和15个(取大值),根据《高规》第5.1.13条要求计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%。查看计算结果如不满足此条规定再以3的倍数增加振型数量,直至满足此条规定。
7、其他参数如周期折减系数、梁刚度放大系数、活荷载折减系数、高层剪力墙连梁刚度折减系数等可参考规范和相关计算说明书,本文不再详细论述。
三、高层混凝土结构设计计算中合理判断计算结构的注意事项
1、轴压比:轴压比是影响剪力墙在地震作用下塑性变形能力的重要因素,规范将轴压比限值扩大到结构全高,不仅仅是底部加强区。轴压比的具体要求参见《高规》第7.2.13条。计算结果对短肢剪力墙判断存在误差(短肢剪力墙定义可参考《全国民用建筑工程设计技术措施》),当墙肢截面高度与厚度之比大于4但不大于8的墙肢两端均与较强连梁相连时,可不作为短肢剪力墙。当剪力墙轴压比满足《高规》7.2.14条规定时,加强区可采用构造边缘构件。
2、位移比:此参数主要限制结构的扭转效应,值得注意的是扭转位移比计算时,楼层位移的计算采用的是“规定水平力”,“规定水平力”指采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平力,要考虑偶然偏心。而楼层位移角限制采用的是楼板刚性假定条件下的不考虑偶然偏心的地震作用。设计人应对计算假定条件及规定作用工况正确掌握,否则查看的计算结果没有意义。
3、位移角:层间位移角用来衡量结构变形能力从而判断是否满足建筑功能要求,根据规范统计剪力墙高层结构在多遇地震作用下的最大弹性层间位移角均小于1/800,故规范规定剪力墙结构位移角限制不宜大于1/1000。但实际计算中有的设计人或图审人看到“1/1001”就满足要求,看到“1/999”就说不满足要求。笔者认为这不是规范的本意,这样的规范主义也不是一个合格的结构设计者。根据《全国民用建筑工程设计技术措施》的规定并参考了广东省《高层建筑混凝土结构技术规程―补充规定》,对于总高度小于150m的剪力墙结构当某楼层的层间有害位移值小于层间位移值的50%时,该层的层间位移角限制可适当放宽至1/800。
4、周期比:此参数主要也是对结构整体扭转效应的控制。通过限制结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比来限制结构的抗扭刚度不能太弱。此参数的计算是直接计算结构的固有自振特征,不必附加偶然偏心。
结束语
为了做到《高层建筑混凝土结构设计规程》(JGJ3-2010)要求的安全适用、技术先进、经济合理、方便施工。本文简要从荷载选取、软件参数选择、合理判断计算结果等几方面论述结构设计的合理计算。
参考文献:
1.《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010);
2.《建筑抗震设计规范》(GB5011-2010);
3.《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012);
4.《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》(JGJ6-2011);
(一)消火栓系统
1、《建筑设计防火规范》GBJ 16-87第8.6.1条五款条文说明对于多层、高层厂房、库房和多层民用建筑室内消防给水管网阀门的设置应保证其中一条检修时,其余的竖管仍能供消防用。但对于第一款室内消防管网可布置成枝状的(室内消火栓不超过10个,且室内消防水量不大于15L/S),是否可不执行此条规定?局部枝状管道上是否允许设不超过5个消火栓? 2、2005年技术问答(二)8条对于有隔断的小店面房可以考虑邻近一间的消火栓计算两股水柱能否到达,是仅对一、二层小店面的放宽办法?其他建筑能不能仿效?如三层店面、办公楼等。 3、苏公消[2004]17号文中的第1条关于首层设置商业服务网点住宅的防火设计是否可理解为《高规》(2005年版)的不超过二层?(《高规》术语第2.0.17条关于商业服务网点为不超过二层)。
答:关于商业网点的定义以术语第2.0.17条为准。
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