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关键词:高层建筑、实例、防雷、接地、设计
中图分类号: TU97 文献标识码: A 文章编号:
0引言
时代的发展、社会的进步加速了建筑规模的扩大,提高了居民的生活追求。建筑内智能化程度越来越高,各种线缆及电气、电子设备的使用也越来越多。然而当雷电来临时通过线缆等进入建筑物,击坏建筑室内电气、电子设施的现象也时有发生,此时造成的损失也是不可计量的。由此可见,智能化的线缆设施给人们带来福音的同时也埋藏着隐患。因此,只有做好建筑的防雷接地设计,才能很好的避免这种隐患,提高建筑物的抗雷电能力。
1工程实例
郑州市某高层住宅小区中一栋层数为29层的住宅楼。其长宽高分别为:79m、19.2m、84.7m。建有3个单元,每单元每层有四户人家。地上29层均为二厅一卫的独立式住宅,层高3米。地下室只有1层,为设备用房和停车库,层高5 .8 m。
2该高层建筑防雷接地设计分析
结合该建筑的实际情况进行防雷接地设计的分析。概括的讲:设计首先要明确必须参考的那些设计依据。其次分析防雷类别并计算出等级。随后再分别进入防雷设计和接地设计阶段。
2.1防雷接地设计依据。
防雷接地设计是一项完整、严谨的系统工作。设计要严格依照国家、行业及公司规定的相关设计规范及技术标准等。通常新时代下,防雷接地设计规范在原有规范的基础上更加完善全面,设计者要严格依照这些规范认真行事。通常可参考的设计依据有:《建筑物防雷设计规范GB50057-2010》、《建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2012》、《智能建筑设计标准GB/T50314-2006》、《民用建筑电气设计规范JGJ16-2008》、《通信局站防雷与接地工程设计规范 GB50689-2011》、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50169-2006》、《低压配电设计规范GB50054-2011》、《建筑物防雷设施安装99(07)D501-1》、《等电位联结安装02D501-2》等等。总之,防雷接地设计需要遵守的依据有很多,设计人员只有做到心中有数,恪守规范标准,才能设计出优异的方案,进而降低雷电对建筑物设施设备的危害,保护居民生命和财产安全,保障建筑物供电系统、电子信息系统的正常运行。
2.2防雷类别分析与计算
防雷类别的分析首先要了解该建筑所处区域的地理位置、土壤电阻率、雷暴日数、环境等条件,并综合建筑物的内外结构、面积、层数、高度及用途等,计算建筑物年预计雷击次数(新规范中指明预计累计次数N的大小是防雷分类的一个重要指标)。然后按照《建筑物防雷设计规范》确定该所高层建筑的防雷类别。最后查看电气设计说明,看设计出的防雷类别是否正确。因为防雷类别的划分十分重要,若划分错误会导致防雷图纸的重大改动。
该建筑年预计雷击次数由公式N =kNg Ae 计算所得。式中N即为年预计雷击次数,k为校正系数通常取1,Ng为建筑物所处地区雷击大地的年平均密度(依据公式Ng=0.1Td计算,郑州市年平均雷暴日21.4d/天),Ae为与该建筑物截收相同雷击次数的等效面积(由于该建筑高度小于100米,故由公式计算得出)。此处省去计算过程,将该建筑具体参数带入公式得出Ng =2.14次/(㎞2·年),Ae =51605.225×10-6 ㎞2,此处k取1,那么得出该高层建筑物年预计雷击次数为0.1104。根据《建筑物防雷设计规范GB50057-2010》中第3.0.4规定N处于0.05~0.25之间,可知该高层建筑为第三类防雷建筑物。以下所有设计事宜就要以第三类防雷等级处理。
2.3防雷设计
防雷设计是为了防止建筑及建筑内部设施受雷电侵害而采取的相应措施。常见的设计方法就是运用防雷设备和做好防雷防护措施。分析当地的雷暴日数、气候等自然条件,以直击雷为主,设计采用避雷针、避雷线、避雷带或避雷网等可有效防止直击雷入侵。具体到建筑物本身,要想合理保护该建筑外部和内部都免受雷电侵害,就必须要有效的组合、设置防雷设备及器件,使之形成安全可靠地内、外部的雷电防护系统。由上述计算分析可知该建筑应按第三类防雷建筑物设防。第三类防雷建筑物外部防雷的措施,宜采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆,或由其混合组成的接闪器。接闪网、接闪带应按设计规范规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设,并应在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×16m的网格;另外此高层建筑高度超过60m,还应沿屋顶周边敷设接闪带(接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上或其外),且接闪器间应互相连接。其内部防雷装置通常是由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。首先可在屋顶挑沿上设Φ10镀锌圆钢避雷网,网高10cm,网支承点间距1米,让避雷带纵横接连形成一个不大于20m×20m的网格。然后利用构造柱中外侧两根Φ16主筋上下焊接连通做避雷引下线。随后利用基础地梁下侧两根主筋焊接连通为闭合导电通路,做为接地极,接地电阻要小于1Ω,若大于1Ω应补打接地极。此外防雷设计还要注意一些细节性问题,诸如需将所有外墙引下线在室外地面下1米处引出1根40mm×4mm热镀锌扁钢,且扁钢要伸出散水外0.3米。由±0.00起,每三层要做均压环(利用圈梁内两根Φ16以上主筋通长焊接并绑扎形成),且均压环要与该层外墙上的所有金属窗、构件、引下线相连接。建筑从60 m高度起,每层设计防侧击雷避雷带,且要与每层外墙上的所有金属窗、构件、引下线相连接等等。
2.4接地设计
结合最新设计规范、本建筑特点及甲方要求等多方面因素,假定得出该高层建筑采用保护性接地等电位联结设计最为适宜。则设计注意事项有:该工程防雷接地、变压器中性点接地、电气设备的保护接地、计算机房、电梯机房、通信机房、消防控制室等接地共用统一的接地极,要求接地电阻不大于1Ω,实测大于1Ω时,要增设人工接地极。设计变配电室到强电竖井内的桥架上敷设1根40mm×4mm热镀锌扁钢,并将两者的接地相连。同时强电竖井内也应垂直敷设1根40mm×4mm热镀锌扁钢,其下端还应与接地网连接可靠。另外,电缆桥架及其支架全长必须至少有两处与接地干线连接。不问断电源输出端的中性线必须与由接地装置直接引来的接地干线相连接,做重复接地。
等电位联结接地方式设计事宜:将40mm×4mm热镀锌扁钢沿外墙内侧暗敷成环形作为接地母干线,并确保接地母干线与基础接地极和柱子钢筋每隔5连接一次。住宅室内的卫生间及淋浴间也采用局部等电位联结,可从合适的位置引出两根大于Φ16的结构钢 筋至局部等电位箱(局部等电位箱宜暗装,箱底距地约30cm), 并将卫生间内所有金属管道、构件与局部等电位箱连接。
另外建筑的配电系统及照明支路也应做接地设计。该建筑采用低压配电系统可用TN—C—S制式保护。设计要点:配电室中性线做重复接地保护且接地电阻要小于1Ω。住宅楼内所有穿线钢管,配电柜、箱,电缆桥架,用电设备金属外壳等均需跨焊为一体,并通过PE线连接成良好的导电通路,同时PE线应与单相三极插座接地极可靠连接。照明支路可用自动空气开关保护,插座支路可用漏电断路器保护。当雷电袭击时往往会产生瞬间大电压,此时需要事先做好过电压保护设计。可在变配电室低压母线上装一级电涌保护器SPD,屋顶室外风机、室外照明配电箱或二级配电箱内装二级SPD,末端配电箱及弱电机房配电箱内装三级SPD。
4结语
总之,雷电等自然灾害的出现是人类无法预期的,但运用科学的设计手段及方法,采用先进的防雷设备,结合有效的防雷接地技术,能够合理的避免雷电给建筑及人类带来的破坏。而文章结合建筑实例刍议的设计方法及注意事项,希望对同行有借鉴作用,同时对论述不到之处望多多包涵。
参考文献
1金松;杨焕锋;建筑电气的防雷接地功能与防雷系统[J];设计科技视界;2012年 15期
关键词:岩土工程;勘察;报告;常见问题;
中图分类号:F470.1 文献标识码:A
一、引言
岩土工程的技术业务范围涉及到多个方面,和土工工程建设过程中所有与土体和岩体有关的工程技术问题,包括勘察、设计、施工、检验监测和监理等五个方面。岩土工程勘察是进行地基基础设计的基础,因此各项工程建设在设计和施工之前,都必须按照规定的程序进行勘察。而岩土工程勘察的最终成果要通过勘察报告呈现出来,所以他是地基基础、地基处理和基坑设计的基础,因为这些设计和施工工作都要参考其数据。所以,岩土勘察报告的完整性、正确性、合理性和建设性意见都对岩土工程的设计和施工产生重大的影响。
二、岩土工程勘察报告中的常见问题
(一)关于场地环境类型的分类问题
划分场地的环境类别,目前所参考的标准是GB50021-2001附录G。只有正确确定了场地的环境类型,才可以准确判定水和土对混凝土结构的腐蚀程度。而场地的环境类型一般是较难确定的,在同一块区域内,不同的地貌单元的环境类型也可能不同,即使是在同一块场地内,也可能出现两种不同的环境类型。那么,究竟应该如何对场地的环境类型进行分类呢?笔者认为,应该根据土层的含水量和渗透性来确定环境的类型。当建筑施工的场地处于不同的地貌单元上面,应根据实际的情况来具体分析,进而准确判别环境类别。
(二)关于场地类别的确定问题
在进行划分建筑场地的类别时,应该检测场地覆盖层厚度和土层等效剪切波速,并以此为划分建筑场地类别的参考依据,再结合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)来划分场地类别。
1、场地覆盖层厚度。
场地覆盖层厚度的确定,《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对此有明确的规定。在一般情况下,场地覆盖层的厚度应该按照地面至剪切波速大于500m/s时的土层顶端的距离来确定;在地表面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速的2.5倍的土层,且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s时,按照地面至该土层顶端的距离来确定。在一些特定的情况下,当判定的场地类别处于分界线附近左右徘徊时,即使勘探孔的孔深满足变形计算深度和承载力的要求时,也要加深勘探孔。换句话说,勘探孔的深度不仅要满足地基规范和桩基规范的要求,同时还要满足抗震规范的要求。
2、等效剪切波速的测试。
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的规定,高层建筑都需要做土层剪切波速的测试,波速测试适用于测定各类岩土体的压缩波、剪切波或瑞利波的波速。在工程实际中,要按照任务的要求,一般采用单孔法、跨孔法或面波法等方法进行测试。其原理是利用铁球水平撞击木板,使板与地面之间发生运动,产生丰富的剪切波,从而在钻孔内不同高度的地方分别接收通过土层向下传播的剪切波。由于这种竖向传播的路径接近于天然地层由基岩竖直向上传播的情况,因此对地层反应分析较为有用。通过剪切波速的测试,可以划分场地类型、计算场地基本周期、提供地震反应分析所需的地基土动力参数、判别地基土液化可能性、评价地基处理效果。
(三)关于地下水的问题
地下水问题是所有的工程建设都要面临的问题,在岩土工程的勘察、设计和施工过程中,应该要充分考虑地下水的影响和作用。在岩土工程的勘察阶段,应提供根据工程的设计和施工所需要的有关参数,并对地下水的问题进行分析和预测,提出防护或者监测等工程措施,防止不必要的后果发生。
1、地下水位的深度
在进行岩土工程的勘察时,需要提供勘察时的地下水位、近3-5年最高地下水位或者历史最高地下水位,以及水位变化的趋势和主要的影响因素。然而笔者在审查岩土工程的勘察报告时,发现大部分报告中只提供一个混合水位,这显然是不符合要求的。笔者认为勘察报告中提供的地下水位应该和工程紧密相关,与工程无关的地下水位不应该提供,这会严重影响岩土工程的设计和施工方案。和工程紧密相关的地下水位的测量应该分层进行,并采取相应的止水隔离防护措施。而对于最高的地下水位,它的形成和场地的地形、地貌、水文地质条件、整平标高、建筑规划方案等因素密切相关,所以不能直接等同于勘察时的最高地下水位,关于最高地下水位的提供,应根据岩土工程的场地情况进行具体分析,不可以笼而统之。
2、地下水对建筑材料的腐蚀性
地下水的存在会对建筑物自身产生一定的腐蚀,因此对于每个工程场地,都要判定地下水对建筑材料的腐蚀性。《工业建筑防腐蚀设计规范》规定:当有足够的经验或者资料证明工程场地及其附近的地下水对建筑物材料具有腐蚀性时,可以不进行试样抽取来判定其腐蚀性。
对于沿海地区而言,由于其特殊的地形、地貌和地质条件,导致沿海地区的工程场地及其附近地区可能存在多层地下水。笔者在实际工作中发现:一些岩土工程勘察报告只采用2组混合水位的地下水水样进行腐蚀性分析,并且这2组地下水水样对建筑物材料的腐蚀性评价结果差异很大,显然不符合岩土工程勘察报告的要求。笔者认为:对于上述工程,应该在桩身范围内对每一含水层都要采取地下水试样,以此分别来判定地下水对建筑物材料的腐蚀性。根据地下水的腐蚀性等级,建议地下水对建筑物材料的防护应符合《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB50046)的规定。
(四)关于高层建筑极软岩嵌岩桩的勘探深度问题
极软岩是指饱和单轴抗压强度的标准值Fr小于或等于5MPa时的岩石,它的承载力特征值一般比较低,并且在浸水之后会发生软化的现象。在许多的工程实践中,误将极软岩当作嵌岩桩的桩端持力层,下列情况就是典型的例子:兴建高层建筑时采用嵌岩桩,把极软岩当作桩端持力层,勘探的孔深仅仅进入极软岩内部3-5米,勘探的深度不能满足工程设计的标准和现行的勘察规范的要求,可能导致实际设计的桩基长度超过钻探的孔深。上述问题产生的原因是因不熟悉上部结构的荷载力,没有估计单桩的承载力。解决上述问题的办法是和设计人员进行沟通,了解上部结构的最大柱底轴力,估计单桩的承载力,将勘探的孔深进入嵌岩面以下3-5d。当方案有多种桩长和桩径时,则采取根据最长桩的方案确定勘探的孔深。
三、结语
由于场地和地基岩土的差异、建筑类型的不同和勘察精度的高低,不同项目的勘察报告反映的侧重点当然有所不同。一般来说,上列关于场地环境类型的分类问题、关于场地类别确定问题、关于地下水的问题、关于高层建筑极软岩嵌岩桩的勘探深度问题,是勘察报告中常见的问题。总之,我们要根据勘察项目的实际情况,出具最符合实际的岩土工程勘察报告,为地基基础设计和施工的参考提供内容齐全、重点突出、结论明确、合理适用的基本依据。岩土工程的勘察是一个专业性集系统性的工作,需要我们不断地努力,共同促进它的进步。
参考文献:
[1]建筑抗震设计规范(GB50011-2001)[S].2008.
[2]岩土工程勘察设计规范(GB50021-2001)[S].2009.
[3]建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)[S].
关键词:高层建筑;施工;危险源;识别;防范
绪论
随着城市和商业经济的不断发展,高层建筑也迎来了发展的黄金时期。与普通的建筑工程不同,高层建筑施工具有自身的特点:楼座高,工程体量大,流程多而复杂,但工期又较短;建筑结构越来越复杂,地基处理难度高;施工过程中交叉作业多,施工中使用的大型机械较多,对施工人员的技术水平要求高等,这些特点决定了高层建筑施工过程中会存在诸多安全问题,因此,对高层建筑施工过程中的危险源进行识别并采取有效措施进行防范,是建筑施工安全管理的重要工作之一。
一、 高层建筑施工过程中危险源识别方法
对危险源进行识别是建筑施工安全管理工作的第一步,具有重要的意义。对于高层建筑施工来说,危险源不仅具有隐蔽性的特点,而且对于施工的要求更高,因此危险源识别工作的意义就显得更加重要。通常危险源识别的分析方法有定性和定量两种,在分析过程中,先结合建筑施工的区域、工艺等具体情况,对施工过程中危险源的类别、数量、可能造成的伤害程度、如何防范等问题进行定性的分析,然后根据定性分析结果,对某些危险源可以进一步做定量分析,得出危险源发生的概率,判断是否符合限定的标准。在危险源的识别过程中,需要重点注意以下几点:要对重点安全事故的类型、诱发因素和影响进行综合分析;对于各个危险源引发的危害程度、概率、频率等应当进行评估确认;要对各评估单元的管理级别进行划分。[1]在危险源分析中,定性分析较定量分析而言,是一个粗略的分析方法,实际工作过程中,通常会综合采用定性和定量两种方法。
二、 高层建筑施工过程中的危险源类别
(一) 机械设备伤害
在长期的作业过程中,施工单位由于缺乏必要的设备管理措施,比如:未进行定期的维修保养,机械设备非正常状态运转,存在极大的安全隐患;未按照标准进行安装,使用前没有必要的验收程序直接进入作业;缺少必要的安全保护设备或设施或者保护设施未起到保护作用;施工单位缺乏安全意识,没有按照安全管理规范进行检查、管理、整改,导致以上存在的种种问题无法被及时发现和改正,机械设备引发的事故通常指机械设备失稳倾翻、转动部分卷入碾压、零部件飞出、机械设备失控、工作人员违章操作等造成的事故伤害。
(二)起重事故
第一,吊物吊钩事故。这主要是指在起重机在吊载过程中,吊具或者载物从空中坠落。常见类型有:脱钩坠落,载物、吊具从吊钩脱出坠落;脱绳坠落,载物从捆绑的绳索中脱落;断绳坠落,起升绳子或者吊装用绳由于疲劳使用或者载物重量超出绳子极限引起断裂导致载物坠落;吊钩断裂,吊钩材质不合要求或者使用已达疲劳极限。第二,挤压碰撞事故。这通常是因为吊物歪斜打滑、工作人员指挥不当或者司机操作失误、人与重物距离太近或工人手扶吊绳等原因造成工作人员受到挤压、撞击伤害。
(三)人员坠落事故
作业人员坠落事故多发生于起重机作业过程中,主要有两种情况:第一,升降装置的制动失灵或者破坏造成吊物告诉下滑坠落造成作业人员人身伤害及设备的损坏;第二,载客或者载物电梯在工作过程中绳索断裂导致轿厢坠落引起伤亡。
(四)坍塌事故
坍塌事故的原因有多种,比如井架、脚手架倾斜或者支撑不牢固引起坍塌,由于建筑基础部位被破坏、发生下沉、滑移、基础强度不够等造成上层部分的建筑或重物坍塌,沟壁洞石等的塌方,施工过程中临时作业设施、堆置物等的坍塌,这些事故或造成建筑物设备的损坏,或造成人员伤害,不容忽视。
(五)触电事故
在高层建筑的施工现场通常会有许多暴露在环境中的高压电线,如果施工作业没有严格遵守安全管理规则,那么极易发生起重机臂杆或钢丝吊绳触碰高压线路导致相关的工作人员受到电击伤害,还可能发生用电设备漏电、电线破口等造成的触点事故。
三、 高层建筑施工过程中的危险防范措施
高层建筑施工过程中的安全管理工作应当从管理方面和技术方面同时入手以降低事故发生率,保证施工人员的生命安全和减少财产损失。
(一) 施工前期、中期和后期的危险防范措施
施工项目涉及的各个单位和部门机构应当严格对施工的前期准备、施工中期管理以及施工后期维护检测的各个阶段,包括施工人员、机械设备、工艺流程、管理等方面在内的内容进行控制。在施工前的准备工作中,应当将各个部门的安全责任进行落实,建立起完善的管理体系,相关部门应当对施工的方案严格审批,并且根据施工的具有情况对高层建筑施工过程中可能出现的危险源进行识别,然后根据确认的危险源做好预防措施,对于可能发生的危险,应当在施工前制定出完善可行的应急预案,将事故的伤害降到最低程度。在施工的中期管理中,对于施工现场的各类机械设备必须在使用前进行检查维护,在使用过程中,操作人员要严格按照操作规范使用,此外,对现场的机械设备要进行定期的检修工作,并且需要设立专门的安全监督人员对现场的安全问题进行监督管理,一旦发现危险源立即进行整改。在施工的后期管理中,施工单位切不能为了赶工期而忽略了必要的机械设备、脚手架等的安全检测和维修,也不能因为后期主体工程完工,工作量较少而减少安全监督管理力量导致安全保障更加薄弱。
(二) 常见危险源加强防范
针对上面归纳的高层建筑施工过程中几点常见危险源应当加强防范。对于现场的机械设备要按时检修、规范操作,对于起重和坠落事故,施工单位要使用符合实际使用要求的吊钩绳索,如果发现已达到使用的极限,必须立即更换,还需设立必要的临边防护,作业过程中,作业人员与载物之间要保持安全距离,要求员工按要求进行操作。对于现场的用电,应当配置总配电柜和分配电柜,分配电柜应具有合理的计量设计避免超负荷用电,应当遵守“一机一闸一箱一漏保”的安全规定,[2]不乱拉线,停工必须断电。
(三) 加强施工人员的培训
在高层建筑施工过程中的安全隐患多数是由于施工人员的安全意识淡薄,因此,对相关人员进行安全培训和管理是非常必要的。首先应当对施工人员加强安全教育,建立他们的安全意识和提高自我安全防范的能力,其次,要对施工人员的操作技术进行培训,保证在施工过程中,施工人员能够按规范操作,消除安全隐患。
四、 结论
综上所述,随着社会的进步,安全施工问题已经成为高层建筑施工的重点问题。以人为本,保障施工人员的生命财产安全,减低财产损失,就必须要求能够科学地识别危险源并能采取有效的监测和防范措施。
参考文献:
关键词:建筑;抗震;结构设计
随着这几年来经济的快速发展,由于建设者开发、使用功能上的要求,高层建筑的体型越来越多样化。高层建筑不仅在材料和结构体系上逐渐多样化,而且在高度上也大幅度增长。进入上世纪90年代后,结构抗震分析和设计已提到各国建筑设计的日程。特别是我国处于地震多发区,高层建筑抗震设防更是工程设计面临的迫切任务。作为工程抗震设计的依据,高层建筑抗震分析处于非常重要的地位。
地震是威胁人类安全的主要自然灾害之一。我国是一个地震多发的国家,分布广、频率高、强度大、震源浅,是世界上地震灾害最严重的国家之一。近几年来,各国历次地震对人类造成了严重灾害,通过总结大量的经验教训,促使结构抗震设计不断发展。建筑抗震的实践表明,一个地震区建筑物,如果没有良好的建筑总体布置方案,单靠结构抗震计算和抗震的构造措施,在较强烈的地震作用下,仍是难以取得建筑抗震的较好效果,甚至减轻不了建筑物的震害程度。因此,只有建筑设计与建筑抗震设计有机地结合起来,建筑抗震设计水平才能达到一个比较完善的高度。
1 目前我国抗震设计中存在的不足
通过多年对于建筑抗震设计的研究,我国逐渐形成了自己的一套较为先进的抗震设计方法而且日益成熟,但是也有许多考虑欠妥的地方,需要我们今后加以完善。首先,与国外规范相比,我国抗震规范在对关系的认识上还存在一定的差距。美国UBC规范按同样原则来划分延性等级,但在高烈度区推荐使用高延性等级,在低烈度区推荐使用低延性等级。这几种抗震思路都是符合规律的,而目前我国将地震作用降低系数统一取为2.86,而且还把用于结构截面承载能力设计和变形验算的小震赋予一个固定的统计意义。另外,我国规定的“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三水准抗震设防目标也存在一定的问题。该设防目标对甲类、乙类、丙类这三类重要性不同的建筑来说,并不都是恰当的。最后,由于不同类别建筑的不同重要性,不宜再笼统的使用以上同一个性态目标。此外,还应该考虑建筑所有者的不同要求,选择不同的设防目标,从而做到在性态目标的选择上更加灵活。
2 高层建筑抗震设计中经常出现的问题
2.1 部分建筑物高度过高
按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定,在一定设防烈度和一定结构型式下,钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。在这个高度,抗震能力还是比较稳妥的,但是目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下,超高限建筑物的变形破坏性会发生很大的变化,建筑物的抗震能力下降,很多影响因素也发生变化,结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。
2.2 地基的选取不合理
由于城市人口的增多和相对空间的缩小,不少建筑商忽略了这一问题,哪里商业空间大就在哪里建。高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地,远离河岸,不应垮在两类土壤上,避开不利地形、不采用震陷土作天然地基,避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。
2.3 材料的选用不科学,结构体系不合理
在地震多发区,采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。由于我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主,变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大,靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移,不仅增大了钢结构的负担,而且效果不大,有时不得不加大混凝土的刚度或设置伸臂结构,形成加强层才能满足规范侧移限值。
2.4 较低的抗震设防烈度
许多专家提出,现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要,建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。我国现行抗震设防标准是比较低的,中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为lO%的地震烈度,较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。
2.5 建筑外形与平面功能影响结构布置
现在某些政府规划部门领导根本不懂结构,纯粹为了形象美观而对建筑设计指指点点,从而使建筑偏离了建筑设计师的最初理念,你对他提出的修改意见不予理会,你就通不过。还有某些建筑设计师根本就缺乏抗震设计的概念,在高烈度区设计出高层建筑的大悬挑,这既增加了工程造价,有埋下了安全隐患,不负责任的叫嚣“没有做不出的结构”,那要看付出的代价和收获是不是对等。
3 高层混凝土建筑抗震结构设计策略
3.1 高层混凝土建筑的结构体系选择
高层建筑结构应根据建筑使用功能、房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、地基情况、结构材料和施工技术等因素,综合分析比较,选择适宜的结构体系。高层建筑钢筋混凝土结构可采用框架、剪力墙、框架- 剪力墙、筒体和板柱-剪力墙结构体系。
框架结构可为建筑提供灵活布置的室内空间。当建筑物层数较少时,水平荷载对结构的影响较小,采用框架结构体系比较合理;框架结构属于以剪切变形为主的柔性结构,使用高度受到限制,主要用于非抗震设计和层数相对较少的建筑中。剪力墙结构中,剪力墙沿横向、纵向正交布置或多轴线斜交布置,由钢筋砼墙体承受全部的水平荷载和竖向荷载,属于以弯曲变形为主的刚性结构。该种结构的抗侧力刚度大,在水平力作用下侧向变形小,空间整体性好。但剪力墙结构自重大,建筑平面布置局限性大,难以满足建筑内部大空间的要求。因此更多地用于墙体布置较多,房间面积要求不太大的建筑物中,既减少了非承重隔墙的数量,也可使室内无外露梁柱,达到整体美观。
框架――剪力墙结构是指在框架结构中的适当部位增设一些剪力墙,是刚柔相结合的结构体系,能提供建筑大开间的使用空间,是由若干道单片剪力墙与框架组成。在这种结构体系中,框架和剪力墙共同承担水平力,但由于两者刚度相差很大,变形形状也不相同,必须通过各层楼板使其变形一致,达到框架和剪力墙的协同工作。从受力特点看,剪力墙是以弯曲变形为主,框架是以剪切变形为主,由于变位协调,在顶部框架协助剪力墙抗震,在底部剪力墙协助框架抗震,其抗震性能由于较好地发挥了各自的优点而大为提高。因此可以适用于各种不同高度建筑物的要求而被广泛采用。板柱- 剪力墙结构,由于在板柱框架体系中加入了剪力墙或井筒,主要由剪力墙构件承受侧向力,侧向刚度也有很大的提高。这种结构目前在7、8 度抗震设计的高层建筑中有较多的应用,但其适用高度宜低于一般框架- 剪力墙结构。
3.2 减少地震发生时能量的输入
在具体的设计中,积极采用基于位移的结构抗震方法,对具体的方案进行定量分析,使结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验收的同时,还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值;并且根据建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系,确定构件的变形值;根据建筑界面的应变分布以及大小,来确定建筑构件的构造需求。对于高层建筑,在坚固的场地上进行建筑施工,可以有效减少地震发生作用时能量的输入,从而减弱地震对高层建筑的破坏。
参考文献:
[1] 伊小群.高等民用建筑结构的抗震设计探讨[J].中国高新技术企业,2010,(20).
关键词:建筑结构;刚度;延性;主振型;鞭梢效应
中图分类号:TU375.4 文献标识码:A 文章编号:1006—8937(2012)23—0150—02
建筑结构具有很多形式,包括砌体结构、框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、索膜结构、筒体结构等,不同的结构形式,其抗震性能有明显的不同。
建筑的抗震等级一般是由多层和高层钢筋混凝土结构、构件进行抗震设计计算和确定并最终构造措施的标准。为了抗震设计的安全可靠与经济合理,应充分考虑多方面因素及各种不同情况,并且针对钢筋混凝土结构、构件的抗震要求,在计算和构造上应区别对待。因此,地震作用越大(或房屋高度越大),抗震要求亦越高;对于不同的结构体系,应有不同的抗震要求。此外,同一结构中的不同部位以及同一种结构形式在不同结构体系中所起的作用不同,其抗震要求也应有所区别。例如,在框架结构中,框架是主要抗侧力构件,而在框架一抗震墙结构中,框架是次要抗侧力构件(抗震墙是主要抗侧力构件),因此框架结构中的框架应比框架一抗震墙结构中的框架抗震要求高。又如,在部分框支抗震墙结构中,框支层由于刚度和强度的削弱,往往成为塑性变形集中的薄弱楼层,因此其落地抗震墙底部加强部位的抗震要求就应高于一般抗震墙的抗震要求。
为此,我国抗震规范和高层规程综合考虑建筑抗震重要性类别、地震作用(包括区分设防烈度和场地类别)、结构类型(包括区分主、次抗侧力构件)和房屋高度等因素,对钢筋混凝土结构划分了不同的抗震等级。抗震等级的高低,体现了对抗震性能要求的严格程度。不同的抗震等级有不同的抗震计算方法及相应的构造措施要求,从最高等级四级到一级,抗震要求依次提高;高层规程中还规定了抗震等级更高的特一级。
对于砌体结构,由于整体性比较差,抗震性能较差,对其进行科学的配筋,可有效的提高其抗震性能,但也只限于多层建筑,已经逐渐退出建筑市场。框架结构其具有较大的刚度,用自身的刚度进行抗震,但是在水平地震作用下框架结构将发生侧向变形,由于框架结构的整体抗侧刚度对称处理不利,会导致结构整体在地震过程中产生整体的扭转,发生复合破坏,因此,框架结构对抗震来说并不理想。根据此种问题,产生框架剪力墙结构、筒体结构,在抗震性能上有明显的提高,成为高层建筑的首选结构形式。
1 问题的提出
随着高层建筑的建造,高层建筑抗震在建筑设计中占有很大的比重,由于地震作用的复杂性于人类对地震规律认识的局限性,目前对建筑物的抗震设计水平还停留在一个初步的阶段,尚无法做出精确的计算,现有的地震作用力的计算方法和结构抗震设计的计算大都是近似方法。因此结构设计对抗震的设计内容应包括概念设计与计算设计两方面,本文论述就属于概念设计的理论阐述,建筑物结构抗震设计应考虑到在六度与九度范围内设防,不同场地根据不同的烈度进行地震作用力计算与截面抗震验算,同时应符合相应的抗震构造要求。
2 两种抗震因素分析
地震作用力实际上是建筑物对地面运动的反应,他与许多因素有关。人们针对建筑结构的不同配以不同的计算方法,例如,高层建筑物地震作用力的计算宜采用振型分解反应谱法,对刚度和质量不对称的结构采用扭转藕连震动影响的振型分解反应谱法,此外还有剪力法计算,对于甲类高层建筑,较高的高层建筑。复杂的高层建筑物,以及刚度和质量分布特别不均匀的高层建筑,还要采用时程分析法进行多遇和罕遇水平地震作用下的计算。可见地震计算相当繁琐,相比之下地震的概念分析显得生动易懂,对于非专业学生了解结构抗震设计有很好的益处。下面介绍概念设计中的两种抗震因素分析。
我国是一个地震多发的国家,设计时需要充分考虑抗震设防的区域辽阔,因此,研究结构的抗震性能在我国具有充分的必要性。我国的现代抗震设计理念是从20世纪50年代开始,在国际抗震理论的推动下发展起来,并逐渐形成了自己的地域特色,大部分内容都符合现代抗震设计理念,下面就结构抗震理论中的影响抗震性能的两方面因素进行简要的论述。
【关键词】高层建筑;结构;结构设计;混凝土结构
引言
高层建筑的结构设计是一个专业化系统化的工作,因此需要由专业的设计人员来完成。在设计过程中,设计者要注重设计的各项客观性指标是否符合建筑物设计标准,同时再加入一些必要的主观性需要,本着科学、合理、安全、高效等原则,不仅能够为人们提供使用上的便利,而且也要体现出必要的安全性能,发挥抗震、抗风等方面功能与作用,只有这样才能体现出高层建筑物的优势和优点,才能有效发挥其功能和作用。
1 高层建筑结构体系的类别
1.1 按结构材料划分为:
1)钢筋混凝土结构。充分发挥钢筋和混凝土两种工程材料的力学性能,共同受力,协调工作。
2)钢结构。虽然存在结构材料本身价格较高、易锈蚀、维护成本高的种种缺点,但结构强度高、自重低、抗震性能优良等优点使钢结构成为优秀的超高层的建筑结构。
3)钢-混凝土组合混合结构。将钢构件和钢筋混凝土构件作为结构构件进行连接,共同形成结构。
4)钢-混凝土组合结构。型钢混凝土结构: 将型钢当作混凝土中的加劲材料; 钢管混凝土结构: 钢管内浇筑混凝土形成高强度的结构构件。
1.2 按结构形式划分为:
1)框架结构。由梁、柱为主要受力构件的结构形式。
2)剪力墙结构。主要由剪力墙承受横向或竖向荷载的结构形式。
3)框架剪力墙结构。利用框架和剪力墙的各自优点,框架和剪力墙组合使用的结构形式,既有较强的水平抗力,又能满足建筑对空间使用的要求较高。
4)筒体结构: 包括框筒、筒中筒和组合筒等结构形式。
1.3 较复杂高层建筑结构体系:
1)转换层结构。沿立面根据功能划分为不同区段,使得结构形式在竖向上有变化,设置转换层使这些不同区段的竖向构件实现过渡。
2)连体结构。由架空连接体将不同的高层建筑进行连接,以实现外观和功能需求。
3)带加强层结构。在框筒结构中沿竖向设置一个或若干个加强层,以提高整个结构的抗侧刚度。
2 高层建筑的结构设计要点
2.1 数值模拟计算的建筑模型
结构的计算工作是以建筑模型为基础进一步开展的,如果建筑模型设置不当就会导致许多结构安全的问题频繁产生, 因此建立正确的建筑结构模型是保证结构安全的有力条件。同时建筑模型也应该采取一定的构造措施来确保模型本身在实际应用中的适用程度。 如实际的结构节点不可能是纯粹的铰结点或刚结点, 但是与实际上的计算模型的差异就一定要控制在设计允许的差异范围之内。
2.2 基础方案
基础设计应该根据施工现场的工程地质条件,对上层的结构类型和载荷分布以及邻近建筑物影响和施工条件等等多方面的因素进行综合的整理分析, 选择最适合并且最经济的基础方案,以满足承载力、变形的要求。在基础设计的时候应根据实际情况最大限度地发挥地基的作用,在需要时尚应进行地基的变形验算。此外,基础设计应依据详尽的地质勘察报告,充分考虑场地、地基情况,对于缺少详尽地质报告的建筑场地应进充分的调查,并参考附近建筑的场地资料。一般情况下,同一地区的结构单元都不会用两种各不相同的类型的基础方案。
2.3 结构方案
一个切实可行的结构方案,实际上就是一个可以实际应用的结构形式和结构体系的总称。结构体系的完备就必须要做到受力明确,传力简单。在简单的同一结构单元中不适合选择用不同结构的体系混合,如果位于地震区单元附近就应该充分的考虑平面以及竖向的规则性。具体说来就是必须对工程中所有的具体情况进行综合的整理分析,并且与建筑、电、水、暖等各专业设计人员进行充分协商,在满足各专业要求的基础上进行适当的结构方案的设计,如果必要时可能要进行多种方案综合比较,从而优化方案,选出经济合理并确保安全的结构方案。
3 高层建筑物结构数值模拟计算中的重点问题
3.1 重点加强结构延展性设计
由于高层建筑物高度较高,地震发生时更容易受到影响,可能出现变形、倒塌等问题,因此,结构设计方面必须加强其结构柔和度,在设计过程中需要着重对结构实施特别的工艺和方法,使结构能够发挥良好的延展性、弹,这样才能有效克服地震灾害产生的变形等问题。
3.2 重视轴向变形问题
高层建筑物由于层数多,高度大,竖向荷载数值往往很大,能够在柱中引起较大的轴力值,再加上沿高度积累的轴向变形显著, 轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。如框架结构中由于中柱轴力比边柱大些,中柱轴向压缩变形也大于边柱,相当于梁的中支座产生沉陷,中支座上方梁端负弯矩自下而上逐层减少,到上部楼层梁跨中还可能出现正弯矩。另外结构所受的竖向荷载并不是在结构完成后一次施加的,而是在施工过程中逐层施加的,若是忽视了施工过程分层施加这一因素,会出现一些不合理的计算结果,如邻近剪力墙和筒体的上层框架梁出现过大弯矩和剪力等。
4 工程实例分析
4.1 工程概况
某高层写字楼建筑,地上23层,地下3层,总建筑面积约为12.4万平米。底部大裙房,上部两个塔楼,塔楼均为框架核心筒结构。根据岩土工程勘察报告提供信息,本工程场地为黄河冲积二级阶地,地基土层为第四系上更新地层,拟建场址区域设计基本地震加速度值为0.20g,抗震设防烈度为8度,设计地震分组为第一组;建筑场地类别为Ⅱ类;场地内可不考虑地震液化影响。塔楼柱下荷载最大竖向荷载达2.8x104KN,采用钻孔灌注桩,平板式桩筏基础。
4.2 主要问题及措施
1)层位移与位移角不满足要求
主要由于结构侧向刚度不足造成,应提高侧向刚度。可通过增大竖向构件截面或增
大梁截面的方式来提高侧向刚度。另外,对于框架核心筒结构,造成位移角过大的原因,也有可能是结构刚度在平面上分布不均匀。本工程结构按整体模型和各塔楼分体模型分别进行分析比较并采用电算软件SATWE计算。
2)平面扭转不规则的抗震加强措施
主要采取调整抗侧力构件的布置,使质心与刚心尽量重合,并加大结构的扭转刚度,以减小结构扭转效应,使结构各楼层的位移比不大于1.2。例如由于塔楼平面存在局部凸出圆弧,部分楼层的Y向最大水平位移与平均层间位移比值超 1.2,最大达到 1.37,最终通过适当加宽圆弧内柱子Y向柱宽,并加强两柱联系梁刚度得以解决。
结束语
高层建筑设计需要衡量多方面设计因素,如建筑结构布置的合理性和实用性,与周围环境的协调和美观性,最重要的是满足建筑设计的功能使用要求。设计人员在设计时要对环境条件的有充分的考察和对建筑使用要求有充分的了解,在结构设计过程中充分发挥建筑材料性能,充分利用结构布置的有利条件,才能打造出精良的结构设计作品。
参考文献
[1]荆宏涛,赵松岭. 高层建筑工程的安全设计与管理方法[J]. 科技致富向导,2014,20:302.
关键词:绿色建筑评价标准;不足;完善
Abstract:Analysis green building evaluation work , Combined with relevant state laws and regulations, Find the “green building evaluation standards”in the shortcomings , From the urban planning and design work practice Angle , Put forward the Suggestions and revised to adjust and improve
Key Words: Green building evaluation standard;shortage; perfect
中图分类号:TS958.1+7文献标识码:A文章编码:
1 引言
国家标准《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2006,以下简称《标准》)自2006年6月1日实施至今,是总结我国绿色建筑方面的实践经验和研究成果,借鉴国际先进经验制定的第一部多目标、多层次的绿色建筑综合评价标准。该标准明确了绿色建筑的定义、评价指标和评价方法,确立了我国以“四节一环保”(节能、节地、节水、节材、保护环境和减少污染)为核心内容的绿色建筑发展理念和评价体系 。《绿色建筑评价标准》已经成为我国各级、各类绿色建筑标准研究和编制的重要基础, 有效指导了我国绿色建筑实践。截止2011年8月, 中国城市科学研究会共组织完成108个绿色建筑设计项目、2个绿色建筑运行项目的评审工作[[1] /news.php?act=pageh&id=34]。多个省、市、自治区、直辖市也依据此标准,详细深化制定了各地方《绿色建筑评价标准》。
随着绿色建筑各项工作逐步推进,绿色建筑内涵和外延不断丰富,各行业、各类别建筑践行绿色理念的需求不断提出,新的城市规划编制法律法规的实施,现行《绿色建筑评价标准》已不能完全适应现阶段绿色建筑实践及评价工作的需要。笔者长期从事城市规划与设计工作,认为就《标准》中部分条文,特别是住宅建筑节地方面的部分内容,值得进一步修订与调整,另外就绿色建筑项目申报与评审中出现的一些不足,也一并提出,与广大同仁共同探讨。
2 现行《绿色建筑评价标准》中人均居住用地指标的调整
2.1现行《绿色建筑评价标准》中规定的人均居住用地指标与当前部分法规及各地建设实践存在冲突
《绿色建筑评价标准》中第 4.1.3中规定:“人均居住用地指标:低层不高于43㎡、多层不高于28㎡、中高层不高于24㎡、高层不高于15㎡”,此规定与当前法规及建设实践存在冲突:
2.1 .1与新修订的《城市用地分类与规划建设用地标准》(GBJ137-2011)规定的人均居住用地指标存在差异
2011年1月1日,中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国技术质量监督检验检疫总局联合的《城市用地分类与规划建设用地标准》(GB50137-2011)实施。《城市用地分类与规划建设用地标准》用于城市总体规划阶段。其中,第4.3.1强制性条文[[2]中华人民共和国国家标准.城市用地分类与规划建设用地标准 [M] 北京 中国建筑工业出版社.2011:P12]规定人均居住用地面积为表1所示:
表1 人均居住用地面积指标(m2/人)
注: 表1摘自《城市用地分类与规划建设用地标准》(GB50137-2011)
对比《绿色建筑评价标准》第 4.1.3和表1可以看出,《绿色建筑评价标准》以低层、多层、中高层、高层建筑作为人均居住指标划分依据,而《城市用地分类与规划建设用地标准》是以建筑气候区划作为划分依据,两者在最低上限数值和最高上限数值也存在差异,在新的《绿色建筑评价标准》建议给以调整。
2.1 .2与《城市居住区规划设计规范》(GB 50180—932002年修订版)规定的人均居住用地指标存在冲突
《城市居住区规划设计规范》(GB 50180—932002年修订版)中第3.0.3款[[3]中华人民共和国国家标准.《城市居住区规划设计规范》(GB 50180—932002年修订版)[M] 北京 中国建筑工业出版社.2002:P2]规定人均居住区用地控制指标应符合以下规定(见表2 ):
表2 人均居住区用地控制指标 (m2/人)
注: 表2摘自《城市居住区规划设计规范(GB 50180—932002年修订版每户以3.2人计)
对比《绿色建筑评价标准》第 4.1.3和表2可以看出,《绿色建筑评价标准》以低层、多层、中高层、高层建筑作为人均居住指标划分依据,而《城市居住区规划设计规范》增加了居住区规模、层数、建筑气候区划等几条标准,两者在最低上限数值和最高上限数值也存在差异。
《城市居住区规划设计规范(GB 50180—93)》大多用于城市详细规划阶段,《城市用地分类与规划建设用地标准》(2011)与《城市居住区规划设计规范》(2002)两个指标的出入属于正常情况,绿色建筑住宅评价应属于详细规划阶段,故应采用《城市居住区规划设计规范》。
2.1 .3与各地建设实践存在差异
《北京市绿色建筑评价标准》[[4]北京市质量技术监督局.《北京市绿色建筑评价标准》 2011](2011年12月1日实施)中规定:依据实际人口居住现状,居住区人口按每户2.8人计算。据此,规定人均居住用地指标为低层不高于49平方米,多层不高于32平方米,7到9层的中高层不高于27平方米,大于或等于10层的高层不高于17平方米。与《绿色建筑评价标准》人均用地指标相比,有突破。
《重庆市绿色建筑评价标准》(2009年),规定人均居住用地指标为低层不高于38平方米,多层不高于28平方米,中高层不高于20平方米,大于或等于10层的高层不高于12平方米。与《绿色建筑评价标准》人均用地指标相比,存在不足量。
2.2调整建议
关键词:民用建筑;消防;设计
一、前言
近年来,随着我国经济社会和人们生活水平的不断提高,居民居住的民用建筑越来越高。随之而来的高层建筑消防安全也成为了必须重视的安全问题,加之高层建筑中的各类电器增多,装修档次越来越高,气体能源的使用越来越普及,从而使发生火灾的可能性、危险性增大,高层建筑的消防体系设计成为了重要的建筑设计组成部分。目前,民用建筑的消防设计主要包括:建筑的位置设计,建筑物防火间距的设计,消防车道消防水源的设计,建筑物耐火等级的设计,以及建筑物内部的防火防烟分区、防火墙、隔墙和楼板、防火窗、防火卷帘、电梯井和管道井、疏散楼梯间和疏散楼梯、消防电梯、防排烟和通风、火灾自动报警系统、消火栓系统、自动喷水灭火系统以及其他灭火设施、消防电源和配电、火灾应急照明和疏散指示装置的设计等。
二、建筑消防设计中存在的几个突出问题
(1)建筑烟气控制设计不够科学合理。建筑火灾烟气是造成人员伤亡的主要凶手。有的高层建筑防烟楼梯、消防电梯数量少,距离主要防火防烟区远;走廊、前室及防烟楼梯间等一些不便采用自然通风的区位,没有设计必要的排风排烟设施;住宅楼共用排风通道缺少必要的烟、火净化措施,一旦一家起火,往往泱及其他相邻住户甚至整个楼层;建筑及室内修饰材料耐火级别偏低等。
(2)建筑消防给水设计不能满足实际防火需要。一是有的建筑无室外消防栓、消防水池,或者消防栓数量少、给水池容量小,位置设计不合理,不是太远就是太近;二是高层建筑物的室内外消防给水管(包括消防竖管)设置少,不能形成环状水管网;三是个别水枪的最小充实水柱长度小于10米;四是建筑物内消火栓处缺乏远距离启动消防水泵的按钮等。(3)高层建筑没有设计必要的避难层或避难间,或者设计只具有象征性而不科学合理,因而也难以满足实际要求。比如,有的高层建筑虽然也有所谓的避难层(间),但却相隔层数过多、避难场所周围耐火结构差的现象。
(4)建筑材料和室内装饰材料耐火级别不高。当前,随着城市的扩张和房地产业的不断升温,建筑领域出现了个别不具备相关资质(往往是借用别公司资质),资金、实力特别是设计能力较低的建筑商以及装饰公司,为了利润最大化不惜偷工减料,采用不符合国家质量标准特别是耐火级别要求的建筑装饰材料,给火,火事故的发生埋下了祸根。
三、解决对策
(一)防火间距的正确处理
防火间距是两栋建(构)筑物之间,保持适应火灾扑救、人员安全疏散和降低火灾时热辐射等的必要间距。实际工作中通常会遇到建筑群内部建筑的防火间距不足和建筑与周边相邻建筑防火间距不足的问题,处理办法有:一是将建筑物的外墙设计为实体防火墙;二是在相邻建筑的一面设置独立防火墙;三是提高相邻建筑或既有建筑本身的耐火等级;四是在相邻较高建筑外墙上的开口部位设置甲级防火窗或符合GB50084―2001《自动喷水灭火系统设计规范》中规定的防火分隔水幕或防火卷帘;五是降低既有建筑使用功能上的危险性,调整布局,使之更趋合理。另外,还应注意因建筑改变使用性质和功能后应当设置环形消防车道和消防登高面的问题,为灭火创造良好条件。
(二)合理划分防火分区及防火单元
按照建筑使用性质、建筑类别,根据相关规范要求合理划分防火分区。可采取设置防火墙、防火卷帘或防火门等防火分隔措施。防火墙应为耐火极限不低于3h的不燃烧体砖墙、轻质混凝土砌块墙等;设在防火墙上的防火门应为甲级隔热防火门;防火卷帘的耐火极限不应低于3h,并应符合现行国家标准GB/T7633―2008((门和卷帘耐火试验方法》有关背火面温升的判定条件,除特级防火卷帘可直接设在防火墙上不设喷头保护外,其他防火卷帘两侧应设独立的闭式自动喷水灭火系统保护。但设置防火墙时应考虑到老建筑本身的结构承重,结合建筑本身合理划分防火分区,避免楼板等承重构件损坏。
(三)消防给排水设计
建筑消防给水设计要立足实际防火需要。高层建筑要建足够的布局合理的室外消防栓、消防水池;高层建筑物的室内外消防给水管(包括消防竖管)应形成环状水管网;消防竖管的布置应保证相邻消火栓的水枪充实水柱同时到达室内任何部位;室内消防给水管道应用阀门分成若干独立段,阀门的布置应保证检修管道时关闭的竖管数鼍不超过一条,且阀门应有明显的启闭标志;室内消火栓的静水压力超过80米水柱时,应采用分区给水;建筑物内消火枪处设置远距离启动消防水泵的按钮;消防水泵接含器与审内管网的连接点,应远离固定消防泵出水管与室内管网的连接点,以利充分发挥消防水泵接合器向室内管网补水的效能。
(四)疏散出口的合理设计
由于人类的天性,当遇到火灾时,通常是先向自己熟悉的或者是明亮的出口跑。但假如前方遇到烟火的阻碍,那么就会选择掉头往回跑去寻找另一条出路。尤其是在人们受到惊吓,失去理智的情况下,通常就会跟随脑中的第一反应而盲目的行动了。所以,我们在民用建筑中只设有一个方向的安全疏散路线那将会是及其不安全的。因此,在民用建筑物中的每一层,最好是同时设有两个或两个以上的安全疏散方向以供人们进行撤离。
(五)消防电梯设计
消防电梯主要功能是为消防队员提供来火、抢救伤员的交通工具,它仅仅作为垂直交通工具与普通电梯并无区别,但作为完成特定消防功能的消防电梯,其设计必须具备以下两点:(1)消防电梯要有完备的火灾紧急控制功能,一旦发生火灾,消防控制中心可以强迫全部电梯返回首层,其中工作电梯的电源暂时切断,应急电源自动投入,只有消防电梯可以继续运行,供消防队员补救火灾、抢救伤员、运送灭火器材之用;(2)消防电梯要设置一套避免火灾损害电梯及电梯内人员的技术措施,如防止烟气进入电梯的消防前室等,使消防电梯在高层建筑发生火灾时成为安全的垂直交通工具。
(六)防排烟设计
(1)合理设计防烟系统:高层建筑的裙房需设置排烟系统,防烟的楼梯间需设置机械加压送风系统,并且楼梯间每一层都要设置一个常开的通风口及多叶送风口;进、出空调机房的送回风管上设70%熔断的防火调节阀;地下车库设机械排风兼排烟系统,自然补风;避难层的机械加压送风量按避难层净面每平方米不少于30m3/h。
(3)防排烟设计的防火措施:在进行通风防烟系统施工时,通风、空调和排风管道需要用不易燃的材料来建造;空调风管应采用离心玻璃棉材料,防止其易燃;消防中心需要可以控制空调的通风系统,可以随时发出指令,控制其运行。
(七)火灾报警系统设计
从目前高层建筑设置火灾自动报警系统情况看,大部分都设置了火灾自动报警系统,探测器大多采用感烟型,设置在电梯厅、走道、楼梯等公共部位,但实际效果并不理想。因为烟气要从户内穿过密闭性能良好的分户门到达探测器,需要相当长的时间,起不到早期发现火灾的作用。同时大大增加了物业维护管理的费用。在设计时应从早期发现火灾,节约投资和维护费用的角度出发,合理地配置。火灾报警系统宜结合楼宇智能化设计统盘考虑,把火灾探测器、手动报警按钮等传感器件纳入智能化系统之中,统一设置、统一管理。现在国内已生产出集火灾探测、电视监控为一体的摄像探头,平时作为楼字安垒螯控,灾灾时自动切换到火灾报警模式,并显示报警部位,经济有效。
(八)建筑中的电器线路的防火设计
(1)电器线路的材料选择上。应注意防火及撤离安全保证。可采用防、耐火、耐高温;无烟、无毒;防水、耐腐蚀性能高;机械强度高、使用寿的材料。
(2)楼层竖井间的防火密封隔离。应妥善处理每层配电及弱电竖井的面,将各种电气线路孔洞的空隙,采用与建筑构件具有相同耐火等级的料堵塞严实,形成楼层竖井间的防火密封隔离。从而确保火灾自动报警统和消防联动系统的配电和信息系统的畅通。
(3)贯穿耐火墙的配电线路。选用电缆桥架、母线槽等贯穿耐火墙时。采用相同燃烧等级的材料将孔洞堵塞严密。隔墙两侧贯穿的电缆桥架应铺细砂。长度距墙一般为lm,以免火势从一个防火分区,经线路通道入另一个防火分区的线路通道而扩大火势。
总之,建筑消防工程直接关系到防火灭火的成败,关系到人的生命与财产的安危,我们应科学、合理地进行消防设计,提高民用建筑的安全性。
参考文献:
[关键词]地基基层 现代建筑 设计 方法
[中图分类号] P624 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-1-107-2
随着我国社会经济的快速发展,城镇化进程的不断推进,城市土地资源也变得越来越紧张。由于土地资源的紧张,城市的高层建筑也越来越多,为了确保高层建筑物的地基稳定性,地基基础的设计是建筑设计的重要部分。
1地基基础的勘察方法
(1)在建筑工程施工之前,都要求地质勘察人员对建筑工程现场表面情况以平面构图的形式表现出来。如即将进行建设的建筑物所处的地形的坐标、地形的形态、地下水的情况等,要取得详实的勘察结果,如地下水分布情况及对建筑的腐蚀程度等,都要提出相应的解决方案。勘察到不良的地质,也要进行相应的地质分析,并提出具体可行的不良地质的改良方案。
(2)要完成地震效应评价工作。根据地基设计要求, 需要对地震区域不同类型的地质进行类别划分,如果抗震设防烈度大于六度(包括六度)时,要划分场地类型,进行抗震设防烈度评价,恰好是六度时,可不将液化纳入分析的范围。对于乙类的建筑来说,液化判别的标准要按七度的标准来。对于甲类建筑来说,液化判别的标准比较严格,要进行液化勘察,并取得液化指数。
(3)对深基坑开挖尚应提供稳定计算和支护设计所需的岩上技术参数,并勘察周围的建筑分布情况,以及基坑的开挖对周围建筑产生的影响,做出科学的评价,提供基坑的承载力和变形参数等具体可供参考的数据,保证工程的顺利开工。
2建筑地基基础的设计
房屋建筑的地基基层设计是要综合考虑工程的地质和水文条件、建筑自身体系和功能要求、负荷能力大小情况、以及相邻建筑的地基情况、施工技术及施工材料等因素,通过合理的设计,选择出最为经济合理、切实可行的地基基础。
如果地基比较差,为了达到地基强度和沉降的要求,适宜采用桩基础,或者使用人工处理复合地基。如果天然地基或者人工地基的地基基础承载力或变形达不到设计的要求,或经过经济比较采用浅基础并没有经济实惠的优势时,都应采用桩基础。
3工程实例
广州番禺某住宅楼小区拟建3栋15层、5栋18层高层建筑物,其高层建筑物对变形的要求较高,而本建筑场地浅部地基土均为低-中等强度土,承载力较低,不能满足建筑荷载的要求,因此本工程高层住宅楼建议采用桩基础。
3.1基础类型选择建议
拟建15层、18层高层住宅楼:建议采用预应力管桩或钻(冲)孔灌注桩,以强风化岩或中~微风化岩作为桩基础持力层。
预应力砼管桩施工便捷,质量易于保证,但易于受地层条件影响;而钻(冲)孔灌注桩施工期长,施工质量相对难于控制,对地层适宜性强。故在地层条件许可、桩基承载力可满足设计要求的同等条件下,应优先选择预应力砼管桩。
3.2基础设计及施工建议
(1)预应力砼管桩
在场地南部基岩为中、微风化岩层埋深较大,强风化岩埋深适中,建议采用预应力管桩。为取得较大的单桩承载力,可采用锤击法施工,桩基础的持力层应选择强风化岩层或中、微风化岩顶面,桩长因地段而异。终桩标准应以沉桩的最后3阵贯入度及最后1米的总锤击数作为控制参数。桩基础施工前应作试桩,以准确确定单桩承载力。
场地内局部区域由软弱的淤泥、淤泥质土突变为硬塑状残积土层或全~强风化岩,这种“上软下硬,软硬突变”的情况,在桩基施工时,要有足够的重视。由于持力层顶面起伏普遍偏大,沉桩施工不得强打,以防偏桩、断桩。对于以上区域可采用预钻孔方式对沉桩的进行导正。而对局部区域桩长偏短、无法达到设计承载力的基桩,亦可采用预钻孔法控制基桩长度。
(2)钻(冲)孔灌注桩
在场地北部基岩为混合花岗岩地区,由于中、微风化岩埋深较浅,建议采用嵌岩钻(冲)孔灌注桩,以连续性较好的中、微风化岩为桩端持力层。
场地内人工填土层呈松散状,钻孔施工中易于垮孔,故桩基成孔过程中建议采用钢护筒护壁,以防垮孔造成地面蹋陷及桩孔壁坍塌。
3.3单桩竖向承载力估算
(1)单桩竖向承载力估算公式
①预应力管桩
目前广东省内采用的管桩直径大多数为Φ600以下,相应的竖向承载力设计值为1500~3000KN。当采用强风化砂岩、泥岩作持力层时,根据各土层的平均厚度, 估算各种桩径管桩的单桩竖向承载力特征值如表1。
②钻(冲)孔灌注桩
场地北部基岩为混合花岗岩地区,强、中风化岩面埋深较浅,且中风化混合花岗岩分布不连续,不适宜采用预应力管桩,可采用钻(冲)孔灌注桩,当采用中、微风化混合花岗岩作持力层时,上部第四系覆盖层的厚度较小,桩的摩阻力可忽略不计;各种桩径钻(冲)孔灌注桩的单桩竖向承载力特征值如表2。
建筑地基基层设计要合理的关键是上部荷载量要准确、和场地地质岩层情况要了解,上部荷载量的准确性关键又在建筑的建构选型上,也就是要求结构计算模型与软件的计算条件的吻合程度要高;场地地基土分布不均匀时,会对桩基造成不良影响,设计及施工时都应予注意。
参考文献