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中图分类号:TU97 文献标识码:A
引言:作为经济繁荣、社会进步、技术发展最常见的标志,办公建筑以及成为这个世纪世界运转的象征,也经常成为城市标志性建筑。
1. 现代化办公楼设计要点分析
由于现代化办公大楼的设计施工均十分复杂,且加上本文篇幅有限,故只能对其一些设计要点进行分析。一、办公楼的选址
办公建筑的基地应该选在交通和通讯方便的地段,并应避开产生粉尘、煤烟、散发有害物质的场所和贮存有易燃易爆品等地段。位于城市的办公建筑的基地应符合城市规划局的要求,并应选在市政设施比较完善的地段。
工业企业的办公建筑,可在企业基地内选择联系方便,污染影响最小的地段建造,并应符合安全、卫生和环境保护等法规的有关规定。
二、办公楼的总平面及构思方案
办公楼的设计要适应城市总体规划要求:
1、适应城市规划对于土地综合利用的要求对地面进行地下、地上、地面的综合利用。
2、适应城市规划对于交通组织方面的要求,包括机动、非机动交通,人流货物路线,步行路线的组织。
3、适应于城市规划对城市公共空间设计的要求,包括空间的功能、大小、尺度、高度和造型等要求。
4、适应于城市规划对于建筑物之间关系方面的要求,包括与周围建筑物的和谐统一等。
1.1.办公楼外形的设计
随着人类对精神文化的需求不断提高,人们的审美水平也“水涨船高”。尤其在办公大楼的设计建造方面,其传统的“火柴盒”式的结构也越来越不能满足人们的审美要求。自各种新颖的结构设计问世以来,给人们带来了前所未有的美感享受。因此,人们自然而然的会想到将类似的结构结构引入现代办公楼楼的建设中。下图是中央电视台办公大楼和英国伦敦市的金融大厦。这两栋建筑都具有新颖的外形,极具浓郁的现代化气息,不仅极大地改变了其旧有风貌,为其增添了令人陶醉的现代化的神韵,很好地迎合了人们的审美观。因此,在进行现代办公楼设计时,就可以根据实际情况使用类似新颖的结构设计。但是,需要强调的一点是,这种结构设计往往会大幅增加大楼的施工难度和资金投入,在具体进行设计工作时一定要“量力而行”,切不可贪图美观而盲目设计,以免造成不必要的浪费,毕竟“实用”才是第一位的。另外,对于一些小型的办公楼可以尽量使用合适的新颖外形设计,这样一来可以达到“醒目”的效果,不至于被淹没在高大建筑物的“大海之中”而被忽视(这一点对树立企业形象、提高知名度均有很大的好处)。
1.2 大堂的设计:一般情况门厅的面积是在1/100-1/50的大楼建筑面积之间。一般的建筑取下限,如20000平米,可取200平米的大堂。高级的写字楼可以取上限或取其中间值,如30000平米的大楼可取300-600平米之间,再大了就没有人气。高层办公楼入口处理一般分二种:1.不设门廊,2.在楼前突出一门廊。门厅一般要求较高的高度,处理方法普通有3种:1.第一层普遍加高,2.将门厅通走道处加许多踏步,使两翼地下室升高,以减低第一层普遍高度,全部提高不经济,而且最多提高5-m,首层不在同一标高,走道内加踏步,使用上不是很方便。3.门厅作两层加一回廊。以上三种处理方式比较适宜作为一般办公楼。
1.3 层高的设计:
净高设计是高层办公楼里与办公环境品质密切相关的很重要的环节,目前全国对办公楼建筑的规范JGJ67-2006 《办公建筑设计规范》对办公楼净高的要求是这样规定的,办公室净高:一类办公建筑>=2.7m,二类办公建筑>=2.6m,三类办公建筑>=2.5m,这是对办公建筑设计非常基础的要求。目前比较流行的定义还有甲级写字楼,5A写字楼,4s写字楼,各种概念内都有对净高的描述,其中很重要的一项就是净高的控制。而甲级办公楼净高都应该在3M以上为宜。
1.4办公大楼核心筒的设计
所谓核心筒,就是处在办公大楼核心部分的一个(或者数个)筒状结构体,它在结构体系中具有重要的作用。而且它还是容纳电梯设备、通信线缆、电气输送管线的载体。高层办公建筑的垂直交通工具电梯的类别包括:每个分区的穿梭电梯(从基层直通中区、高区的电梯转换层)、各分区的电梯、各功能区独立的服务梯(部分兼消防电梯)、观光厅或顶层餐厅的专用电梯、VIP电梯(根据需要设置)。电梯分区能减少停站数,降低设备费,缩短运行时间,减少电梯输了,将人员流量大的部门设在低层,提高效益,分区停站,使高速电梯有效使用,低层区电梯房上部或者高层区侯梯厅下部的面积可另作他用,提高使用率。电梯分区原则,1.每约10层或十几层分作一区,2.低层区层数多,高层区层数少;3.高层区电梯比中低层区的快。当建筑超过一定高度的时候,不断增加分区的数量,使低层区的电梯井道越来越多,核心筒不断增大,实用率也越来越低。这种情况下,宜将建筑在竖向再分为若干大区,大区之间以空中大堂连接,首层设有高速电梯直达空中大堂后,再以此为出发层到达目标层,从而加快电梯运行速度,缩短电梯运行周期的同时,大大减少井道空间,提高实用率。疏散楼梯和消防电梯的合理布置是防火设计好坏的关键环节,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。卫生间及茶水间的设计在核心筒固定一个方位布置,以便管井对齐,方便走管,也可以灵活利用上下电梯分区的电梯厅井道位置,节省面积,提高实用率。强电井的大小一般根据建筑方使用的要求和电气专业的设计计算结果确定,最常用的设计方法是紧邻电梯井道,利用筒体宽度的富余空间设置,弱点部分比较复杂,要求智能化设计,考虑适当预留空间以适应今后需要,并考虑检修方便,设计中不宜与强电井道紧邻或共用,否则会受电流强磁场的干扰导致线路信号较差,影响使用。管井的位置应尽量靠近负荷中心,以利于走线和减少线路能量损耗,因此管井应靠核心布置。水管井可根据工程实际情况考虑合并或优化组合设计,一般应分隔为两个以上相对较小的管井。
结语:
现代办公大楼设计是一项十分复杂的综合性设计项目。为了降低设计风险,最好在选择专业化高的设计队伍的基础上尽量参考成熟的设计经验,在设计方案出炉后还要经过专家的论证后方可开工建设。
参考文献:
[1]戴翔宇.现代化的办公楼建筑设计分析.城市建筑.2011年3月
[2]段晓阳.现代化办公楼设计分析.城市建筑理论研究.2013年第20期
[3]周立东. 谈超高层办公楼设计. 山西建筑. 2013年6月
关键词:绿色节能技术;高层办公建筑;生态,节能减排。
Abstract: With the continuous development of society, people's ecological consciousness and the concept of low-carbon living is also rising. In order to adapt to contemporary social needs of the construction of green energy, during the architectural design process, to meet the requirements under the premise of building function should maximize the efficient use of resources in the design to make use of renewable resources. Article writer with many years of experience in architectural design for green energy-saving technologies in high-rise office buildings Design of a brief introduction.Keywords: green energy-saving technologies; rise office buildings; ecology, energy saving and emission reduction.
中图分类号:TU201.5 文章标识码:A 文章编号:
前言:为了有效的改善环境,实现人与自然与建筑的和谐统一,在建筑设计中应广泛采用绿色节能技术。设计过程中应充分考虑当地的环境、气候、风能、太阳能等因素,最大限度的使用自然资源,来降低能耗。在建筑设计中掌握绿色建筑设计的要点,贯彻环保节能的设计理念,实现良好的经济和环境效益。绿色节能设计可以有效的改善环境,确保人们的身体健康,并且可以从最大程度上降低能耗,合理利用资源的同时降低环境负荷,提高建筑的使用寿命并且可以提高经济效益。文章中笔者从高层办公建筑设计中的绿色节能技术的应用进行了简要的探讨。
一、节能照明设计
1.1、LED节能系统的使用
在进行高层办公楼设计过程中,在进行建筑格局设计时应充分考虑采光的要求,实现节能照明的设计效果,并且在设计中对灯具的设计应该选择使用由红外感应和智能控制的LED节能系统。研究显示LED节能系统每年可以节约用电四分之左右,符合节能减排,低碳生活的要求。
1.2 利用自然采光
1.2.1 水载体光煤系统
在进行高层办公建筑的采光设计时,使用水载体光煤系统来实现办公楼照明需求的同时,还可以起到美观的作用。水载体光煤系统的是通过利用阳光透过池水莱维地下室提供光照,再通过在地下室负一层设置玻璃采光窗,在窗户和水池的光头作用为负二层提供照明。使用水载体光煤系统进行照明,最大限度的使用了太阳光,并且在阳光照射波光粼粼的池水的同时使得照明充满动感和浪漫色彩。
1.2.2 光导照明系统
在进行高层办公楼照明系统的设计时为了充分体现绿色、节能、环保、低碳的理念,可以通过使用有采光器、导光管以及漫射器组成的光导照明系统来满足建筑地下室的采光要求,并提高高层办公楼的健康度。
使用光导照明系统可以有效的解决地下室的采光问题,使得地下室能够享受到丰富的光照,使得员工即使在地下室也能享受到温暖、健康、舒适的工作环境。
1.2.3 反光板系统
使用反光板系统进行建筑照明设计时,可以充分使用多余的太阳光进行办公楼的室内照明,充分体现了节能、低碳的设计理念。反光板系统通过使用反光板来降低室外多余的照明,然后再使用浅色的顶棚来将多余的阳光反射到室内,实现室内照明,并实现了资源的有效利用,降低了能源的消耗。
二、自然通风设计系统
在进行高层办公楼的自然通风设计时,首先应该根据建筑物对舒适度的要求,对建筑当地的气候进行分析,可以使用ECOTECT软件里面的 Weather Tool 模块来辅助建筑物的自然通风系统的设计。
在进行建筑物的自然通风系统设计时,应充分考虑建筑外的风场规律、空间功能进行自然通风设计。为了保证自然通风技术在高层办公楼中发挥最大的效能,在进行建筑物的朝向和平面形状的设计时除了考虑日照条件之外,应充分考虑当地的风向、风速以及风的温度。在进行空间布局时应该以开敞为原则,使用大面积的窗口来实现采光和通风的需要,这样就会有效的减少空调的使用量,起到节能减排的作用。
根据高层办公楼的不同楼层的立面风压选择不同的平开窗、悬窗以及中悬窗,设计过程中应保证外窗的开启面积在30%以上。
三、建筑维护结构的节能设计
3.1 双层智能型幕墙
随着幕墙骨架体系的发展以及玻璃温室理念的提出,双层幕墙也不断发展起来并在建筑围护结构的节能设计中得到了广泛的应用。为了突破依靠建筑的使用空间来给使用着带来舒适感的局面,在建筑节能维护结构的设计过程中,采用双层智能型幕墙技术与中空玻璃铝合金窗外窗的有机结合。设计过程中,为了达到更好的节能效果,在进行墙体的设计时,除了改善墙体材料以外,采用中空玻璃可以起到更好地节能效果。中空玻璃通过使用性能稳定、导热系数低于空气的氩气、疝气和氪气,考虑到经济因素,经常使用氩气来填充中空玻璃,来达到保温隔热的作用,并且可以有效地避免窗户附近的眩光和高辐射,在节能的同时使得办公楼的舒适感大幅度增强。
3.2 墙体保温技术与外墙复合系统
随着墙体保温技术的不断发展,在高层办公楼绿色节能设计中经常采用墙体保温技术。较为常用的保温技术是有机与无机材料相间复合而成的墙体,而这种墙体除了传统的承重、隔声要求外,还增加了保温隔热的要求。除此之外,使用轻集料混凝土空心砌块来填充内外墙同样可以起到保温节能的作用。再者,多孔砖填充墙技术的出现,使得墙体的保温效果明显提高,并且可以保持室内温度的稳定性,由于温度和湿度的变化程度较小就可以提高墙体的使用寿命。
在建筑节能设计中广泛采用外墙复合系统,分别是外墙保温装饰板、挤塑聚苯板复合墙板加挤塑式水泥聚苯板以及聚氨酯泡沫喷涂材料复合墙板加挤塑式水泥聚苯板等。采用此种绿色节能技术后,通过对节能技术的深入挖掘和创新,不断提高建筑物的使用寿命,改善建筑环境,节能减排,为高层办公建筑创造一个舒适、健康、生态的生活环境。
四、悉尼麦格理银行办公楼设计赏析
伍兹·贝格(Woods Bagot)建筑事务所为麦格理集团设计一个符合他们最新工作方式的建筑空间,这种工作方式称为“移动式办公(ABW)”,是由荷兰咨询公司Veldhoen & Co 首创的一种灵活办公平台。作为一种庆祝合作的仪式,我们首先想开放十层高的中庭,点缀以26 个“会议箱”,赋予空间活力,并使其中的金融贸易活动透明化。科技感、未来感十分强烈的办公室设计,“悬浮”的一个个独立办公室形状仿佛电梯盒子,高低不一,颜色不同。从侧面看到的多层开放式办公区十分壮观。设计师结合建筑造型,尽量减少了墙壁的阻碍,用玻璃代替,增强了时尚感与采光度。目前的建筑设计应立足人们普遍的审美观念,注重环境的和谐,在充分满足人使用功能的基础上,体现地方特色,凝练文化底蕴,合理布局,以体现景观的和谐性,使景观空间和功能与环境相协调。
现代的建筑在设计过程中应该恢复之前对生态环境的破坏,之后将景观设计以及自然环境、地域文化背景相结合。设计过程中应该坚持以人为本的原则。在进行建筑设计时,除了满足建筑功能以外,还应迎合当代社会对建筑节能的要求,实现建筑设计的低碳型发展,最大限度的提高对可持续使用资源的利用,充分使用太阳能、光能、风能以及新型建筑节能材料和节能技术,实现建筑与环境的共同发展。
结束语:为了在满足高层办公楼的功能,为工作人员提供健康、舒适、生态的工作环境的同时,实现低碳生活、节能减排以及生态保护的要求。文章中笔者结合多年的工作经验对高层办公设计中的节能照明设计、自然通风设计系统、建筑维护结构的节能设计等进行了简要的介绍。并对悉尼麦格理银行办公楼的设计进行了赏析。通过绿色节能设计为工作人员提供一个舒适、健康、低碳的工作环境。
参考文献
[1]王飞.绿色节能技术在大型公共建筑玻璃幕墙设计中的应用[J].河
北工业大学学报,2008(1).
[2]沈芳亮.绿色节能技术在建筑改造中的应用研究[J].天津大学学
报,2008(9).
[3]陈荔晓,李跃虹,陈俊,赵汉鼎.节能技术在办公建筑中的研究与运
用-云电科技园设计[J].建筑学报,2010(1).
【关键词】研发办公建筑;方案设计;策略
一、项目背景
近年来,科技研发产业成为世界经济新的增长点。发达国家均已形成成熟的科技产业园区,如美国硅谷、日本筑波科学城等。 随着我国近年来高新技术产业的发展和扩展,全国各地高新科技园区也蓬勃发展。高新科技产业已成为我国国民经济的重要组成部分。对高新研发办公类建筑的规划建筑设计需求也日益增长。
二、项目概况
本案位于南京市某软件园区内,建成后将作为软件研发企业加速器。本案基地面积约为11750平方米,容积率上限5.0,建筑限高100米。基地东侧为某高校校园,西侧为城市道路,北侧为在建科研办公楼。南侧为科研预留用地。基地西南面不远处为一处风景优美的森林公园。建筑单体需布置三栋科研楼,其中一栋将整栋作为某企业总部;另外两栋将分层租赁或出售给中小型软件研发企业。
三、设计要点分析
总平布局方面,需要深入研究本项目的区位、景观资源、交通条件和人的活动需求,从有利于提高整体空间质量、促进资源共享的角度进行项目策划、功能布局,利用相应的技术手段研究该地块空间形态分析,对轴线、视线通廊、建筑布局等进行研究。根据人的活动需求、景观塑造等因素组织开放空间,提供舒适、安全、富有特色的公共活动场所,对开放空间的位置、功能、尺度、可达性、界面景观等深入研究。
功能布局方面,本案整体功能上既要体现软件园加速器的主要功能,又要结合本地块的区位特点,加强公共技术平台、金融服务、商业配套、文体活动等配套功能的研究。结合场地及使用功能合理进行总体规划、平面设计、内部功能布局、单元分割,重视建筑节能技术等创新科技合理应用。在功能划分上要考虑研发型企业的需求,空间可以灵活的划分与整合,以满足各类型研发科技企业的需求。
交通流线设计方面,需要结合本案规划外部条件,根据人的活动特点、地形地貌、景观塑造等要求,对道路系统、设施布局的优化、修正或补充等深入研究,同时兼顾功能使用和观赏等要求。合理组织好场地内、外的交通,以及建筑物内的垂直交通及消防疏散。
建筑造型设计方面,建筑形式需现代且富有韵味,符合软件园加速器的功能定位和科技、智慧、绿色低碳的要求,能体现现代化科技研发、办公的内涵和风貌。
景观设计方面,需要结合软件园加速器项目定位,做好环境的规划设计,使绿化环境、建筑有机结合。综合考虑绿化、铺装、环境设施、夜景照明、无障碍设施等方面,深入研究重点区域、节点的风格、色彩、图案、材料使用等因素。
四、设计策略
主要设计理念――建筑与自然相融合:通过对基地西面森林公园景观资源的充分利用,体现科技与自然相结合的设计理念,打造生态绿色的新时代研发办公园区。
总平面布局设计:根据设计要求,将三栋建筑按不同的性质合理布局。西北侧布置长条形研发办公楼01栋,充分利用沿街面宽,在底层布置服务配套功能,服务整个片区;基地东北侧布置研发办公楼02栋,坐北朝南,环境较为安静,且便于与01栋共享配套服务设施;基地南侧布置独立的企业总部楼03栋,拥有独立的沿街形象与出入口,便于企业独立管理,满足企业总部的使用需求。三栋建筑围合的景观广场,为办公人群提供了业余休憩的场所。在01栋与03栋之间打开景观通廊,使得森林公园景观渗透进园区内部。景观广场上以线性公共绿地加强视野导向性。
建筑形体设计:本案主要的景观资源位于基地西南,所以建筑的形体设计力求通过建筑形体的高低错落最大化每栋建筑的景观视野。01栋和03栋为较低矮的10层和13层建筑,02栋为24层塔式高层。这样的布局可以充分避免沿街的01栋和03栋对02栋的景观视野产生阻挡。另外通过建筑底层局部架空,将景观更好的引入中心广场,创造宜人的内部场地环境。
建筑平面设计:三栋建筑均采用简洁方正的建筑平面,经济高效。利用建筑平面中部采光通风较差的部位布置核心筒和辅助用房,将建筑四面均留给办公空间,充分提高建筑平面的利用率。且平面形式利于灵活分割,满足各种规模企业的使用需求。
共享空间设计:本案在建筑中加入共享空中庭院的设计,使更多的房间能够获得良好的景观。共享室内花园分布在所有的办公楼层,室内花园不仅能够净化室内空气,更为使用者提供贴近自然的室内工作环境。建筑屋顶均设有种植屋面和屋顶花园。共享的屋顶花园提供了各类小型集会的空间,同时也提供业余休闲、交往的空间。本案通过采用上述丰富多样的绿色空间,丰富园区内和建筑内的环境。通过加强与自然的联系,为工作人员缓解压力,激发其创作热情。
交通流线设计:本案的基地仅有西侧临城市道路,故主入口设置在基地西侧。由于容积率较高,地下车库为三层且局部为双层机械车位。三个车库出入口布置在基地边缘,尽可能的简化和缩短日常车行流线,为内部休闲广场留出充足的步行空间。每栋建筑均在广场周边设置有落客区,方便车辆接送人员。沿基地边界有消防环路环通。
建筑立面设计:由于本案位于高新技术产业园区内,所以建筑立面的设计以现代简洁的元素为主。在建筑的主形象面采用玻璃幕墙以突出建筑形象。其余朝向以浅灰色干挂石材为主,简洁明快,富有时代气息。
可持续设计:本案贯彻可持续设计理念,采用多种绿色节能技术,如呼吸式玻璃幕墙、地源热泵、光伏发电、雨水回收、种植屋面等,力求打造节能创新示范工程。
1.1 结构设计的要点
办公楼结构设计的要点、首先要保证平常或紧急(地震、台风、火灾和积雪等)情况下建筑物的安全性、追求其经济性及缩短工期等,这是对建筑整体的共同要求,同时还必须抓住确保办公楼的使用功能的特殊要点。另外,结构设计往往和建筑设计、设备设计及施工设计有着密不可分的关系,因此.在进行结构设计时。就必须考虑与其他设计间的整合性。所以在设计的最初阶段.就要同其他设计之间相互协调,密切配合。下表所示的是有关办公楼结构设计的要点。
1.2 结构专业设计的程序
在进行办公楼的结构设计时,首先要整理与办公楼有关的各项条件(要求的结构性能、荷载条件、工期、预算以及和建筑设计・设备设计・施工设计之间的关系等)。在得到全面的资料后,才能正式开始设计。接下来对包括选址条件和相关规范在设计上的限制等在内的各项条件进行研究和整理,与此同时进行具体的框架设计(结构性能的数值化、选定结构种类和框架形式)及详细设计计算。在完成结构设计后,还要进行验证(各项条件的满足程度)。并进一步确认其合理性,可操作性。另外,通过验证如发现不合理处,要根据情况对设计进行调整修改。
2 建筑结构体系
2.1 结构种类
①结构种类
在选定结构种类时,为了更有效地满足所需求的条件,并易与其他设计协调,就必须事先对每个结构种类所具有的特性及适用范围有充分细致的了解。
在此,将在办公楼的设计中适用频率较高的结构种类的特性及适用范围与各结构种类的主要的使用目的列示如下。
钢筋混凝土结构(以下称RC结构)
钢骨钢筋混凝土结构(以下称SRC结构)
钢结构(以下称s结构)
其他结构种类(主要是混合结构)
高层办公楼所采用的结构种类和办公楼的历史变迁有着很密切的关系,在对办公室空间的大跨度化和高层化要求较少的年代.结构种类主要是以RC结构为主。其后,为了适应办公室空间大跨度化的要求,开始采用SRC结构粱,并且为了减轻自身的重量,S结构就逐渐成为了结构形式的。另外,为了适应办公楼不断向高层化发展的要求。将高轴力的对应作为目的,在柱子方面开始采用SRC.结构、S结构、钢管混凝土结构(以下称CFT结构)。
另外,最近几年,“混合结构”开始被开发使用。这种结构是在不同部位使用不同的结构种类,以最大限度地发挥其各自的特性,提高结构的性能和经济性。
高层办公综合楼建筑的主体结构体系也具有多样性,主要有:框架、框架剪力墙、剪力墙、简体、筒中筒、束筒、筒框(筒体稀柱框架结构的简称)、带支撑或带刚臂(刚性加强层的简称)的筒框、巨形支撑等等。一幢高层建筑的主体结构可以由其中的某一个体系单独构成,也可以由其中的某二个甚至三个体系按不同比例组合而成。
②框架形式
在框架设计中.在对结构种类进行选定的同时,也要对荷载的支撑方式和传递结构(框架形式)进行设定。在对框架的形式进行设定时,要掌握的重点无论是垂直荷载或是水平荷载都要满足其结构上的合理性需求。另外,因为框架形式的设定(特别是剪力墙・支撑的形式及配置)同建筑设计与设备设计有着密切的关系,所以在初设阶段就必须事先考虑到相互间的协调性,并对其中存在的问题加以协调解决。
在此,就有关在高层办公楼中适用频率较高的框架形式的概要及其特性例示如下。
纯框架结构
剪力墙和支撑并用的框架结构
其他框架结构
3 高层办公建筑结构的合理构成
高层办公楼的体型选择也与结构有密切关系,选择合理的建筑体型,可加强结构本身的刚度。如圆形或椭圆形平面,有助于减少风荷载:上窄下宽的体型对承受水平力引起的弯矩有很好的效果:在平面转角处,采用圆角或抹角的处理方法能减少风压和地震力集中。而体型选择则与标准层平面有密切关系。
结构对平面的制约还表现在需要控制建筑物的高宽比。我国的高层建筑结构设计规范规定,在设计中刚度较大的筒体和剪力墙结构,房屋的高宽比(建筑高度腱筑平面短边宽度)应不大于6,一般宜小于5:刚度较差的框架和框架剪力墙结构,建筑物的高宽比应不大于5,最好低于4。
实际工程中理想的绝对均匀对称的高层建筑结构几乎是不存在的,但是结构的均匀对称有利于结构的抗震抗风,有利于结构在重力荷载下正常工作。
a、结构的对称性
结构的对称性主要指的是高层建筑中抗侧力的主体结构的对称性。平面对称的建筑比较容易实现结构的对称性。如筒体框架结构、筒中筒结构、简体结构、框剪结构、剪力墙结构、框架结构等。平面不对称的建筑如平面形状复杂的L型、T型等高层建筑,内含结构的基本对称仍是有可能实现的。这主要取决于结构工程师结合建筑平面的功能和需要进行合理的结构布置,设法调整结构的刚度中心与建筑物重心、平面的形心尽量接近,从而实现结构的基本对称。
b、结构的均匀性
高层建筑结构的均匀性主要表现在四个方面:
高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度比较接近、变形特性比较相近。高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度比较均匀,就能具有比较良好的抗震抗风性能。
高层建筑主体抗侧力结构沿竖向断面、构成变化比较均匀、不要突变。这种均匀的高层建筑结构可以避免因薄弱层的破坏而引起的结构整体破坏。
关键词:商业建筑;城市综合体;设计;
中图分类号:TU2 文献标识码:A
引言
城市商业综合体大部分都是位于城市的核心地段,处在中心位置,交通环境非常便利。伴随着我国经济的快速发展和城市化进程的不断加快,城市综合体也成为了城市发展的一个重要特征,很多大城市正在不断的开发建设中。城市综合体的建筑设计对于整个城市综合体的建设发展有着重要的意义。
1.城市商业综合体的特点
1.1 整体统一性
在城市综合体中,各个独特个体的建筑风格应该是相互协调统一的。比如,在建筑的材料、颜色上的统一等。城市综合体的建筑设计与城市的空间要相互的融合、呼应,使得建筑的外部空间设计以及部分内部空间设计能够与城市空间产生一体化的效果。
1.2 功能复合性
在城市综合体的建筑群内各项功能之间能够相互的促进,形成一个互补、完整的生活空间。在城市综合体里面要有购物、办公、居住以及娱乐等功能,是一个完整的生活场所,有“城中城的感觉”;是功能完整的小城市,使得人们在城市综合体里生活可以实现城市生活的需求。
1.3 时空连贯性
大部分的城市综合体建筑规模比较大,会形成几个街区或者较大区域的连续。如果在区域范围内出现了隔断,很有可能会给建筑的整体设计带来阻碍,使得建筑整体效果受到影响。大部分的城市综合于城市的中心地带,由于土地资源的有限性,为了能够最大限度的利用有限的土地资源,城市综合体形成了连续、流动的空间体系,呈现出了向地上、地下以及地面空间发展的趋势。
1.4 交通立体化
由于城市综合体一般都是位于城市的中心地带,具有优越便利的交通条件和很好的地理位置,城市综合体内在很短的时间能就可以聚集大量的车流、人流。城市综合体可以运用立体化的交通模式,有效的缓解和避免在有限的土地资源内出现大量的车流、人流及人车混杂现象。运用立体化的处理方法,不仅可以缓解交通量的问题,还可以给城市综合体创造更舒适的城市公共生活空间。
2.以太古汇为例分析城市商业建筑综合体的设计要素
2.1合理的区位和场地环境
天河区是广州的核心商圈。太古汇邻近周边的商业综合体,为万菱汇,正佳广场,天河城广场,一直延伸至珠江新城中央商务区等。周边的高层建筑,从独立单栋塔楼,发展为多塔楼的组合群体,经历了逐步的发展。依据政府的规划,天河区的发展目标为广州市新的商业中心枢纽。以广州东站为起点,发展一新的中轴线往南而下,经过天河体育中心,直达珠江新城。区内包括高层甲级办公楼,大型综合式商场,中密度住宅等,形成一自给自足,具备高品质生活的新城市中心。
高层办公楼的设计应遵循城市规划,城市设计中所提出的各项规定,营造城市整体的和谐形象,单体建筑设计融入到城市的整体规划中,使单体建筑的形象不仅能提升自身的品质,且有利于提升所在地区乃至整个城市的地位。
图1 项目区位
2.2 便捷的交通条件
很多外部的环境因素也在一定程度上决定着一个城市综合体项目的成败。如一个项目的可达性好坏非常重要。所谓可达性,简单来说就是它周围的交通便捷程度。城市综合体的选址之地通常要有足够的客流和消费基础,如果可达性好,就占据了优势。就能够很好地解决客流问题。太古汇商业建筑综合体项目地处座落于广州天河路,由办公楼(塔楼1,塔楼2)、酒店、文化中心及裙楼商业组成。交通四通八达,地理位置得天独厚,地块的区域交通价值十分突出。
图2 效果图
2.3 适当的建设规模
城市综合体的建设、发展,不仅是地产问题,更是城市发展和经营的问题,城市综合体必须与城市经济、人口结构和消费能力等合理、配套发展,规模和体量可大可小,要掌握适当,切不能盲目扩大规模。本项目以商业为主导集酒店、办公、文娱、会展等功能为一体,项目定位为天河区具有划时代意义的综合性商业中心、区域的商圈旗舰、全功能、全天候的商业文化消费和服务中心,天河区的地标性建筑。建筑总使用面积约123000m2 。
图3规划平面图
2.4科学的业态配比
业态配比就是确定各业态在项目中所占比例及每一种业态中各品牌数量的多少。比如购物中心、百货、餐饮等占整个项目比例,餐饮经营者的数量等。科学的业态配比要对不同的业态进行有效的划分与组合,使其产生巨大的连动和需求外部效应。本项目属于城市中心区兴建的大型商业综合体项目,在这种情况下更需要我们审时度势,权衡利弊。项目用地周边已有较成熟的商业氛围,同时通过与其他重要城市的综合体项目作对比我们认为项目的用地规模已达到建设大型综合体的黄金规模和尺度,结合项目基地区位和周边环境特点,我们决定采用以商业为核心功能的开发模式即:设计中以商业作为开发重心,建筑面积约123000 m2,希望通过商业形成集群效应,以其他物业形式作为补充,并驾齐驱,共同发挥作用,带动区域经济和社会发展。
2.5人性化的建筑设计
城市商业综合体最终是为城市居民、消费者和旅游者服务的,无论建筑体的公共空间和内部空间,都是高度人性化服务的要求,在建筑规划设计、建筑结构设计、空间设计、景观设计、绿化、区间布局及流线设计、交通组织、环保、市政配套及安全等等方面都有硬性指标,而这些硬性的指标却是为“以人为本”的根本目的服务的。城市综合体是体现城市文化形态的物质实体,商业、酒店、办公、会展和公寓等不同的物业形式集聚了不同的人流,各种人流各自拥有相对独立的空间,有独立的入口和停车场,不同功能在不同的时段形成互补分别发挥作用。
3.太古汇办公楼设计的细部特点
3.1办公楼的建筑平面,采用简洁实用的正方形平面,局部切角,建筑与地下室相连,靠近塔楼的地下室部分布置车库设备用房,战时人防与平时车库结合进行设计。由于采用了单纯的形体,平面柱网整齐简单,结构经济合理。近似方形的平面,柱跨及幕墙分隔满足租户分隔及美观,核心筒内设十字走道,提高平面交通效率。
3.2办公塔楼与周边建筑的距离,满足规划对日照间距的要求,幕墙使用低反射率的LOW-E中空玻璃,不会对周边建筑物带来光污染。办公楼的标准层把交通核心放置于中间,由十字型走道及环形通道连接办公空间,使得核心筒以外的办公空间可作任意划分,适用于大型公司的办公需求,提高了楼面面积利用率及间隔灵活性。地面使用架空地板系统,可适应办公区不同的间隔要求,日后装修无需打凿线槽,减少了重新装修时的材料浪费和垃圾产生。
标准层的核心筒也经过了精心设计,为容纳消防,垂直交通,卫生间和各种管道井的空间需求,尽量减少核心筒使用面积,提高使用效率。分区设置电梯,使得电梯使用更高效,更经济合理。核心筒公共走廊内统一考虑管井,并设检修门,便于日常维修。
3.3办公楼层的天花板采用统一规格的600×600金属吊顶,公共区采用石膏板造型吊顶,均为标准化生产的可循环使用建筑材料,办公楼层高4200mm,净高2750mm,达到高级办公楼的标准。
在设计前期,办公楼2在功能上,21层以上也同时考虑了作为精品酒店的设计可能,营造弹性的设计发展空间。高层办公楼的设计,随着时代的发展正向生态节能,可持续发展的目标前进,并在建筑空间和形态构成等方面产生令人耳目一新的创造性设计。
全封闭式的玻璃幕墙,固定的办公隔间,隔绝了楼内办公人员与室外环境之间的实质性联系,这是传统高层办公楼的设计共性。本项目的办公楼设计,摆脱了那种封闭的,人工化的室内空间束缚,创造享受自然,缓解心理疲劳,轻松愉悦的良好氛围,生动地表述了高层办公建筑绿色概念。高效率办公空间构成和高质量办公环境,对高层办公建筑设计非常重要。
4.结束语
随着城市的发展和商业地产的繁荣,会有更多的各种类型的城市综合体的建设项目,城市的空间形态也必将随之发生重大变化。我们应以积极而审慎的态度面对城市综合体的建设,顺应城市发展规律,使城市商业空间的建设走向,生态、健康、融旧迎新、可持续的和谐发展之路。
参考文献
[1]王桢栋.当代城市建筑综合体研究[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.
关键词:高层建筑生态设计 建筑设计可持续发展
1概述
高层建筑发展到今天已成为业内外人士争论的焦点,因为高层建筑在施工建造过程中的确消耗大量的资源和材料,在运行过程中也耗费大量的能源并排出大量的废弃物,从节能的角度存在较大的弊端。因此,绿色生态建筑设计已然成为现代高层建筑设计的一种潮流和发展趋势。
2 绿色生态型高层建筑
2.1什么是绿色生态型高层建筑
绿色生态型高层建筑,其实就是将建筑看成一个生态系统,通过组织(设计)建筑内外空间中的各种物态因素,使物质、能源在建筑生态系统内部有秩序地循环转换,获得一种高效、低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境。
2.2绿色生态型高层建筑设计的标准
2.2.1是在建筑工业中实现高效、节能。具体到建材产品,使用再生、不产生副作用的建材产品。
2.2.2建材的研发应更多地致力于可再生的建筑材料,并尽快扩大这种材料的使用范围。
2.2.3注重工程建设中的能源节约。尽量使用节能降耗、能够再生的天然材料。
2.2.4建材原料从使用到回收是否影响环境的污染,也是划定生态建筑的重要标准。
最关键的是,充分利用环境和资源所提供的条件,将生态策略应用到建筑设计中,采取相应的建筑技术和措施,创造出符合生态规律的建筑形态,从而创造一种崭新的、健康的、富于生气的办公或居住的建筑模式。
2.3绿色生态型建筑设计应具备的设计理念
2.3.1舒适化的设计理念
随着时代的发展和技术的进步,人们对生活和工作环境的品质要求也逐步提高,关注建筑功能的舒适性,以改善人们的生活工作环境,提高人们的生命质量成为建筑智能化的主要发展方向。
(1)健康舒适的环境概念是指:
优良的空气质量
优良的温湿度环境
优良的光、视线环境
优良的声环境;
(2)建筑设计方法
使用对人体健康无害的材料,减少VOC(挥发性有机化合物)的使用,对危害人体健康的有害辐射、电波、气体的有效抑制。
充足的空调换气,对环境温湿度的自动控制。
充足合理的桌面照度,防止建筑间的对视以及室内尴尬通视,
建筑防噪声干扰,吸声材料的应用
2.3.2运用自然体系设计理念
高层建筑设计中运用自然体系的目的是为了最大限度地获取和利用自然采光和通风,创造一个健康、舒适的人工环境。阳光和空气始终是人类赖以生存的物质条件。但照明和空调人工技术的普及和发展,使得自然体系的运用受到忽视,同时也对建筑环境产生了负面的影响。人们如果长期处于人工环境中易出现“病态建筑综合症”及“建筑关联症”,如疲劳、头痛、全身不适、皮肤及黏膜干燥等等。
因此,在现代高层建筑设计中,应注重自然采光和自然通风与高新技术手段的结合。自然通风可利用现代空气动力学原理,采用风压与热压及二者结合等多种途径实现;在自然采光方面,保证良好的光环境同时,为避免直射眩光和过量的辐射热,可采取多种创新方式。
2.3.3自我调节“生命体特征”理念
从高层建筑的“生命周期”来看,从决策过程设计过程建造过程使用过程拆除过程,表现出类似生命体的那样的产生、生长、成熟和衰亡的过程。同所有生命体一样,高层建筑应当具备自我调节和组织能力以利于自身整体功能的完善。这种自调节一方面是指建筑具有调节自身采光、通风、温度和湿度等的能力,另一方面建筑又应具有自我净化能力,尽量减少自身污染物的排放,包括污水、废气、噪音等。
3 绿色生态型高层建筑未来的趋势
建立生态的建筑系统是一项综合的复杂的任务。实际上,建筑与自然环境的协调统一,一直都是建筑师探讨的课题。因此,在生态设计理念下,建筑设计时应注重营造完整的生态系统,注重建筑与自然生态的平衡,同时最大限度考虑建筑节能,具体发展趋势如下
3.1注重生态型高层建筑空间组合设计
高层建筑空间设计,要综合考虑到建筑空间的组合,庭院空间利用,工作场所的布局特征和空间的经济性问题。而生态设计要求空间分区应进一步考虑节能和舒适度的需求。建筑内部不同的空间对温度、自然光和景观的要求是不同的。如普通办公室对温度要求苛刻,其次是会议室和多功能厅,门厅、走道和楼梯交往空间等对温度的要求相对较低。因此交往空间可以作为内外环境的缓冲区,它的设定温度可以更接近室外,从而形成了室内外温差的梯度转换。这不但可以优化能源消耗,亦能减轻人们对室内外剧烈的温度变化造成的不适感。
生态设计对传统设计实践的发展是:从功能分区、动静分区进一步扩展到光、气、舒适度的环境缓冲分区。生态化设计在确定交通核位置时,不仅仅出于经济性和结构均匀性的考虑,也出于热工效应和环境舒适性的考虑。最有效的平面空间布置是东西向双核,南北为主朝向的模式。这样,电梯厅、楼梯和卫生间有了自然的采光和通风及朝外的视野。
3.2建筑物结构体系的生态化
人类的建筑活动自古以来就在有意识或无意识地涉及生态问题,人类文明是在模仿自然和适应自然规律的基础上不断发展起来的,因此建筑创作需要不断地从自然界中汲取灵感。建筑结构形态对自然界的模仿不仅蕴含着高超的技术含量,而且还体现出极富张力的美学特性,采用与生长环境相适应的结构是最佳的结构形式。
3.2.1树的结构形式:根、树干、树枝组成的支撑体系,不但可以支撑起植物的重量,抵抗水平荷载,以最合理的方式传递力,同时,还保证了植物的健康成长,在错落有致的树枝、树杆间保证每个部分充足的日照。树的形式一直在被不断地反复探索。如西班牙建筑师卡拉特拉瓦追求的是运用理性的手段传达出结构的动势,他设计的加拿大多伦多BCE文化广场中庭采用优雅的刚结构,他通过模拟树干分叉的生长肌理,创造出两边的支柱与顶棚的弧形肋架。结构构件传力的特点通过特定的树形组合被清晰地表达出来。使观赏者凭借着常识和经验,可以自然而然地产生这种类比的心理。
3.2.2竹的结构形式:竹子具有外直中空、劲节挺拔的外形。从生物力学的角度来说,竹子直径与高度之比如此悬殊,而能在劲风中不屈不挠,原因是其中空和节段的结构。李祖源把从竹子“节节相生之形”“空为大川的竹之本质”应用到101大楼设计中。101大楼由8层段组成,外形似塔,更似节节相生的竹子。正如“中空”的竹节,大楼内部挑空处理,使其结构可承受2500年回归周期的大地震,并可承受17级60m/s以上的风速。
3.3建筑物的“表皮”生态设计
“建筑表皮”是指具有改变建筑室内外物理环境功能的建筑护结构,包括外墙、屋面和底层架空的楼板以及与其共同作用改变建筑室内外物理环境的附属构件,如遮阳设施、表面绿化等。建筑表皮作为内外空间的转换介质,通过室内外物质、能量、信息等交流对物理环境因子具有反射、吸收、透射和转换等作用,不同程度地改变建筑室内外物理环境的品质。建筑表皮所使用的材料及其构造方式不同,会对室内外声、光、热等物理环境产生积极或消极的影响。传统的建筑设计多关注表皮的装饰功能、视野以及表面视觉机理等的建筑学因素。而具有生态环境的建筑设计也会同时关注表皮的控制和支撑功能:关注太阳辐射热、自然光、风、人的生理舒适度、烟雾和有机化合物气体的污染等要素。
2003年在托马斯•赫尔佐格设计完成的德国建筑工业养老金基金会办公楼中,片状金属板在立面上的应用是该设计的一个特征。其建筑表皮不仅注重形式上的美感,并且能起到采光和遮阳的作用。在建筑北面,这些金属板可将顶光反射到房间内部,在南立面,设计了一个近似镰刀形的调节装置。正是这个精致的可调节构件协调好建筑表皮遮阳与采光的关系,它可在阴天时将天空扩散光反射到室内;而当阳光照射时,构件则转到垂直方向的遮阳板的位置上起到遮阳作用。
3.4在建筑形态设计时应着重考虑生态与节能
绿色生态型办公建筑的形体应该是有利节能的。建筑师熟悉建筑形体系数与能量损失的关系。球体的形体系数最小,其次是圆柱体,再次是方柱体。形体系数是影响建筑热量得失的重要因素,建筑形体系数越大,传热损失就越大。较小的形体系数不但有利节能,还意味着潜在的围护结构建材的节约和优化。
【关键词】高层建筑;电气设计;特点;发展
一、高层建筑电气设计的特点
高层建筑的电气设计工作具有其自身的特点,主要与高层建筑的特点及建筑内的电气特点相关。在高层建筑中,与建筑电气相关联的用电设备种类较多,功能和要求也相对复杂,包括室内、楼道中的安全照明设备,冷却塔风机、多联机机组等电力制冷设备,货梯、客梯等民用电力设备,燃气热水器、排风扇、电冰箱等厨房用电设备,生活用水以及消防泵等给排水设备,正压送风机、排烟机、消防电梯等消防电力设备。
二、建筑电气设计的原则
1、合理配置负荷密度。
2、降低供配电系统线损率,减少有功损耗。应合理设置变配电所位置,尽量深入负荷中心;供配电系统力求简单可靠;选用高效节能型变配电设备;合理选择电缆截面。
3、设置功率因数补偿装置,采取谐波防治措施,降低无功损耗。如变压器采用D,yn11接线组别,3n次谐波电流在变压器D接线的中压绕组内短接形成环流,不流入电网;谐波功率较大的设备采用专线供电;低压侧无功功率补偿的电容器串接电抗器等等措施。
4、合理选择设备的运行措施,达到节能的效果。如电梯、生活水泵、空调机组等长期运行电动机采用变频调速控制。
三、高层民用建筑电气设计要点
1、供配电系统
1.1负荷等级及供电电源
为满足一、二级负荷的供电可靠性要求,一般工程均需要有两路10kV电源供电。根据GB 50052-2009《供配电系统设计规范》3.0.2中规定一级负荷应由双重电源供电,当一电源发生故障时,另一电源不应同时受到损坏。3.0.7 二级负荷的供电系统,宜由两回线路供电。3.0.2条文说明中解释道:因地区大电力网在主网电压上部是并网的,用电部门无论从电网取几回电源进线,也无法得到严格意义上的两个独立电源。所以这里指的双重电源可以是分别来自不同电网的电源,或者来自同一电网但在运行时电路互相之间联系很弱,或者来自同一个电网但其间的电气距离较远,一个电源系统任意一处出现异常运行时或发生短路故障时,另一个电源仍能不中断供电,这样的电源都可视为双重电源。所以,本人理解两路10kV电源来自不同的上级降压站,即可满足一级负荷供电的要求。另外,为确保供电可靠性可以考虑安装柴油发电机作为工程备用电源。
1.2变配电所的设置
变电所的数量、位置与建筑物的分布、使用性质(住宅、公建)、总用电量、供电半径等许多因素有关。在小区规划确定变电所的位置时,首先要限制变电所的供电半径(不大于250m)。如果低压供电半径大,则存在满足不了电压降的要求,供电质量差,用电设备寿命短,短路保护的灵敏度很难满足要求等问题。所以,公建的“高基”变电所,最好布置在建筑物的负荷中心部位;住宅的“低基”变电所,宜布置在住宅附近的地下室内。
2、高低压配电系统的设计
高压配电系统:现代高层建筑均是采用两路独立的10kv电源同时供电。一般高压采用单母线分段,自动切换,互为备用。母线分段数目,与电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时,才考虑采用单母线不分段的结线。计费方式,采用高供高计。根据广州市城乡建设委员会于2014年5月6日实施的《广州市公共建筑用电分项计量设计导则》,规定“照明插座、空调、动力、特殊用电”四项为必分项,其中又细分为一级能耗子项和二级能耗子项,一级能耗子项应直接计量,二级能耗子项可通过装设子母表数据加减等方法间接计量。用电数据应按照规定的数据编码格式上传至广州市公共建筑能耗监测平台。所以,在低压侧,仍装设计费电度表。高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。楼层配电则为混合式系统。特别注意的是:GB50016-2014《建筑设计防火规范》第10.1.10条3款:“消防配电线路宜与其他配电线路分开敷设在不同的电缆井、沟内;确有困难需敷设在同一电缆井、沟内时,应分别布置在电缆井、沟的两侧,且消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。当不采用矿物绝缘类不燃性电缆时,敷设消防配电线路的电缆井、沟或电缆槽盒应与其他配电线路分开设置(可在竖井内采用与墙体耐火极限相同的耐火电缆槽盒或可拆卸式防火隔板隔断)。
3、主要设备的选型
高压开关柜。现代高层建筑的变配电室设在主楼地下层,按规定不宜采用油开关。国外用于高层建筑的开关有三种类型可供选用:高压空气断路器,sf6开关和真空断路器。其中高压空气断路器因技术陈旧,sf6开关尺寸数大,气体具有毒性,故目前10kv真空断路器应用的较为普遍。因此,应根高层建筑地下室的标准,选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。根据防火要求,主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器的。
4、电气照明设计
电气照明设计,包括光源选择、照度计算、灯具造型,灯具布置,眩光控制和调光控制和照明配电线路敷设等。合理选择照度、控制照明功率密度;选用高光效电光源及高效节能灯具;选择合理先进的照明控制措施等手段可以取得节能的明显效果。
5、防雷与接地
a.根据JGJ6-2008《民用建筑电气设计规范》第11.1.7条 在防雷装置与其他设施和建筑物内人员无法隔离的情况下,装有防雷装置的建筑物,应采取等电位联结。所以, 在高层建筑防雷接地设计中,现浇框架节点的连接应按《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装03D501-3》第8页施工,这样才可以保证楼板之间有可靠的连接。
b.利用建筑物的结构钢筋作防雷装置是有条件的,应核实本工程是否全部满足GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》第4.3.5条的规定并给予说明。特别注意的是,应判定是否符合“基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%及基础的外表面无防腐层或有沥青质防腐层”。
c.尽量避免滥装浪涌保护器(SPD)。一般情况下电房变压器侧母线上,天面配电箱或由室外引入电缆的第一个配电箱设SPD。
6、火灾自动报警系统
伴随着科学技术的前进,高层楼宇在火灾主动报警灭火制度方面也在慢慢的一致,现在主要包含五个部分:火灾勘测设备、分区消防报警操纵设备、消防核心、主动喷水灭火设备以及气体主动喷洒,以确保报警灭火主动化进行。在这个程序中,先由勘测设备勘测到火灾同时自己转变为电信号,之后信号传输到报警设备以及消防核心处,转变为声音以及光报警信号。整体的消防操纵以及监督管控都是在消防监控中心实现。值得注意的是:设有消防控制室的项目均应设置消防设备电源监控系统和防火门监控系统。
四、结束语
随着城市化进程的加快,高层建筑越来越多,为了满足高层住宅居民对电气的要求,必须要注重高层建筑电气的设计问题。文章从高层建筑电气设计的特点入手,分析了高层建筑设计的原则以及设计要点,以供相关人士参考。
参考文献
关键词:高层建筑;供配电系统;变压器;供电电源
引言
目前,在高层建筑中,一般从市网获取高压10KV或低压0.38/0.22KV作为电源供电,将电能按一定方式分配给用户使用。工程中通过采用变压器、变配电装置、配电箱和导线、电缆、开关等将电源和负荷连接起来,即组成了建筑供配电系统。鉴于供配电在工程中的重要性,本文结合工程实践,主要就高层建筑供配电系统电气设计进行论述。
1 供电电源的确定
(1)高层建筑一级负荷的供电电源应符合下列规定:① 一级负荷应由两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏。② 一级负荷别重要的负荷,除由两个电源供电外,尚应增设应急电源,并严禁将其他负荷接入应急供电系统。(2)高层建筑二级负荷的供电系统,宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时,二级负荷可由一回6KV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时,可为一回架空线供电;当采用电缆线路时,应采用两根电缆组成的线路供电,其每根电缆应能承受100%的二级负荷。(3)三级负荷的供电系统对电源没有特别的要求。
2 高压供配电系统主接线
高压供配电系统要能够很好地为国民经济服务,并切实做好安全用电、节约用电和计划用电的工作,其主接线必须满足以下基本要求:(1)可靠性。供电可靠性是建筑供配电的基本要求,主接线应满足这个条件。停电会给国民经济各部门带来严重损失,甚至导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、生活混乱等,并造成不良的政治影响。按照供电可靠性的要求,负荷可以分为一级、二级、三级三大类。其中一级负荷不允许停电,二级负荷允许短时停电,三级负荷在供电困难时允许停电。(2)稳定性。主接线应保证必要的电能质量。电压偏移、电压波动、频率偏差等是表征电能质量的基本指标,主接线在各种情况下都应该满足这方面的要求,把电能质量控制在允许的变动范围之内,以保证供配电系统的连续、稳定运行。(3)经济性。主接线在满足上述要求的同时,还应该做到投资省、运行费用低、占地面积小等,并尽可能地节约电能和有色金属。
3变压器台数和容量的选择
3.1变压器台数的选择
选择变电所主变压器台数时应遵守下列原则:(1)对接有大量一、二级负荷的变电所,宜采用两台变压器,可保证一台变压器发生故障或检修时,另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。(2)对只有二级负荷的变电所,如果低压侧有与其他变电所相联的联络线作为备用电源,也可采用一台变压器。(3)对季节性负荷或昼夜负荷变动较大的变电所,可采用两台变压器,实行经济运行方式。(4)对负荷集中而容量相当大的变电所,虽为三级负荷,也可采用两台或两台以上变压器,以降低单台变压器容量。另外,在确定变电所主变压器台数时,应适当考虑未来5~10年负荷的增长。
3.2变压器容量的选择
选择变电所主变压器容量时应遵守下列原则:(1)仅装一台主变压器的变电所。主变压器的额定容量SNT应满足全部用电设备总视在计算负荷S30的需要,即SNT≥S30。(2)装有两台主变压器且为暗备用的变电所.所谓暗备用,是指两台主变压器同时运行,互为备用的运行方式。(3)装有两台主变压器且为明备用的变电所。所谓明备用,是指两台主变压器一台运行、另一台备用的运行方式。此时每台主变压器容量SNT的选择方法与仅装一台主变压器变电所的方法相同。
4 实例分析
4.1 项目概况
某高层商业办公楼,地下三层(为地下车库),地上二十七层,本工程的消防设备、电梯、生活水泵、楼梯及电梯前室照明等为一级负荷供电。进线采用两路10kV高压进线,在地下室设变配电室一处,在变配电室设置高低压配电柜、四台1250kV·A变压器,供地下室及办公楼和写字楼的消防、照明及其动力用电,变配电室设计高低压配电系统。10kV双路常供,0.4kV侧单母线分段,母联常开。各用电设备电源从地下变配电室穿管或沿桥架引出。
4.2 高压供配电系统设计
(1)本工程采用高供高计量;低压侧分计量,商铺、办公、公共用电及动力用电分别计量,无功功率负荷采用低压静电电容器柜进行集中补偿,补偿后功率因数大于0.9。
(2)本工程采用三相五线制即TN-S系统,低压供电电压为380/220。变压器设中性点接地,设备的保护接地、消防设备接地、弱电系统接地以及建筑的防雷接地采用共同接地体,接地电阻小1Ω;若实测接地电阻不能满足设计要求时,增设人工接地装置。
(3)本工程的照明设有一般照明、应急照明和疏散指示照明。其中地下车库、楼梯间、公共通道和主要出入口、水泵房、配电房、消控中心等设备用房设带镍铬蓄电池的应急照明灯,其中风机房、水泵房、配电房、消控中心以及消防电梯机房连续放电时间不少于120min,其余地方为30min。
(4)导线选择及敷设方法:电缆沿桥架敷设至电气竖井,在竖井内采用电缆沿桥架敷设。
该工程的一般线路导线选用ZR型导线及电缆穿保护管或沿桥架敷设,消防线路选用NH型电线及电缆穿管敷设。地下室电力干线均采用电缆穿钢管埋地暗敷或沿桥架敷设。支线采用ZR-BV或NH-BV穿管埋地或埋墙暗敷。电线及电缆的型号、规格及根数均如各图中所注。若未标注导线截面的,照明支线为2.5mm,插座线及5kw以下动力线均为2.54mm2
电线管埋楼板及墙暗敷设。当截面为2.5mm2时,4根及以下穿直径20,5~6根直径25消防管及埋地管采用SC管。进出地下层人防区的导线均做防护密闭处理。
(5)设备安装:消防水泵控制柜及其他控制柜、配电柜落地安装,其基座采用槽钢,现场制作其他设备自带控制箱均挂墙安装,下端距地1.5m;剪力墙上配电箱均明装。户内箱、开关、插座均墙上暗装。楼梯灯采用节能吸顶灯,电梯前室采用节能型筒灯。除注明外,厨房、卫生间选用防溅型插座,距地2.0m;普通插座采用安全型插座,距地0.3m。
4.3 灯具的安装
(1)地下室人防部分灯具采用链吊、风机房的灯具吸墙安装;非人防区的灯具采用吸顶安装。
(2)有吊顶的部分灯具采用嵌顶安装;非吊顶的部分灯具采用吸顶安装。
(3)灯具安装离地小于2.4m时增设接地线。
4.4 供电电源
办公楼和其他公用设施的用电负荷分级应符合现行的《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》等的规定。当办公楼内内仅有三级负荷时,供电电源可取自附近的 110~35/10kV区域变电所的若干10kV供电回路,当办公楼内内同时具有一 二级负荷时,则应根据区域变电所的电源路数和变压器台数确定供电电源,若区域变电所的110~35kV电源仅为一路,则办公区域的备用电源应从另外的区域变电所引来。当办公区域内的一、二级负荷较小,且设置自备电源比从城市电网取得第二电源更经济合理时,可设置自备电源。对规模较大的办公区域,当区域变电所的10kV出线走廊受到限制或配电装置间隔不足且无扩建余地时,宜在办公区内设置 10kV开闭所(开关站)。开闭所宜与10kV变电站联体建设 总之,办公区域的供电方式必须与当地供电部门协商确定。
5 结论
综上所述,本工程中通过从供电电源的选择、高压供配电系统主接线方式的选择、电力变压器台数和容量的选择等方面对高压配电系统的设计进行了分析,同时还通过结合简单实例来介绍供配电系统的设计,给出详细的供配电系统的设计思路,旨在为类似工程提供参考。
参考文献:
Abstract: With the development of construction economy and the improvement of construction technology, development of construction industry changes rapidly, the city scale and the development of the high-rise building is also fast, the central zone of the city is valuable, basically are the high-rise buildings, therefore, high-rise building electrical design is getting more and more important, which require designers have to devote great efforts to face this problem. In today's tight energy, we should not only pay attention to safety, pay more attention to energy saving design. This paper made preliminary exploration on contents and characteristics of high-rise building electrical design, at the same time, described the energy saving principle and energy method of building electrical design.
关键词: 建筑发展;高层建筑;功能;电气设计;节能方法
Key words: construction and development;high-rise building;function;electrical design;energy saving method
中图分类号:TM92 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)36-0050-02
0 引言
随着经济的发展,人们生活水平越来越高,同时人们的需求越来越多,因此,相应的办公建筑的用电设备种类也就越来越多,而且越来越智能,这样耗电量明显增加。我们知道电气设计是工程建设中一个主要方面,设计质量是决定工程质量的首要环节。本文主要讨论了电气设计的主要方面和节能方面的原则。下面对高层办公楼的电气设计进行一个阐述。
1 高层建筑电气设计的主要内容
1.1 负荷的计算 我们知道,高层建筑的电力负荷计算,基本上采用负荷密度法和需要系数法。电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否,对合理选择设备,安全可靠与经济运行,均起决定性作用。
1.2 高压配电系统 一般工程采用10kV双路电源供电,电源引自附近供电部门开闭所二段不同母线,采用电力电缆埋地引入总变配电室,二路电源同时供电。还设有两台有自启动功能的柴油发电机组作为消防及重要负荷应急备用电源。每路电源容量为l000kVA,总安装容量为2000kVA,两路l0kV电源引入变配电室后,每路电源分别供l台干式变压器用电,两台变压器在低压侧之间设联络。每台变压器平时各带58%用电负荷,当一路市电故障时,另一路电源可以满足全部一、二级负荷的用电,保证重要负荷的使用。变配电室设在建筑物的地下层,并采用防水防潮措施。
1.3 应急照明及疏散指示照明 一般工程应急照明在公共场所处,一般按正常照明的15%-20%设置。出口标志灯、疏散指示灯、疏散楼梯、走道应急照明灯采用区域集中蓄电池式供电应急照明系统,其他场所应急照明采用双电源末端互投供电,应急照明持续供电时间大于60min,变配电室,消防控制室,水泵房应急照明持续供电时间大于180min,其他场所应急照明持续供电时间大于30min。应急照明平时采用就地控制或由建筑设备自动监控系统统一管理,火灾时由消防控制室自动控制点亮全部应急照明灯。
1.4 防雷与安全 在高层建筑电气设计中,防雷是一个非常重要的方面,防雷设计按二类防雷建筑物处理,利用建筑物金属构件作防雷装置。屋面敷设避雷带,共用天线用避雷针保护,利用建筑物结构钢筋作引下线,并利用混凝土基础钢筋作自然接地体。为防侧击雷,从45m以上,每三层设均压环,所有金属门窗、建筑玻璃幕墙均应与作防雷引下线的钢筋连通。为了保证建筑物外立面的效果,所有防雷装置均采用暗装作法。
1.5 电梯 电梯在高层建筑中的作用不言而喻,电梯机房一般设置在井道上面。普通电梯的梯井可连通或设开口相连同,电梯机房也可合并使用。消防电梯的梯井、机房与其它电梯的梯井、机房应分别设置。电气控制设备由制造厂成套供应,电气控制设备的电源进线及控制和配电出线由安装单位配套。
1.6 火灾自动报警系统 随着经济的发展,火灾自动报警系统进入了智能阶段。自动喷水灭火系统效率高,用水量小,水渍损失少,又能及时有效地发现和扑救火灾,特别是初起火灾的控制,一是仅限于火灾区域;二是把水直接喷向最需水的地方。它又具备二个基本功能:①发生火灾后自动灭火;②在灭火的同时进行报警。加之自动化程度高,因此自动喷水灭火系统在消防领域取得突出地位,是目前灭火系统最有效的方法之一,在保护人民生命财产安全方面有着其它系统无可比拟的优点。自动喷水灭火系统和室内消火栓灭火系统在一些重要的建筑物及其场所中的消防安全保障起着十分重要的作用。
2 建筑电气设计中的节能原则
建筑节能对资源的合理利用起着非常重要的作用,建筑电气的能耗又在整个建筑的能耗中占有很大的比例,因此建筑电气的节能设计是非常有必要的。建筑电气设计节能的原则建筑电气节能应坚持以下三个原则:
2.1 满足建筑物的适用性 在进行民用建筑工程电气设计时,所谓的适用性原则就是在满足为建筑物内的良好的人工环境提供必要的能源,为建筑设备提供必须的动力,为用电设施提供可靠的负荷容量等条件的情况下,优化供配电设计,从而促进电能的合理化运用。也就是说不能因为节能而影响建筑物的整体功能。要保证建筑物照明的照度、色度及显色指数;要满足建筑物舒适卫生的良好环境;满足各处运输通道的畅通无阻等等。
2.2 考虑实际经济效益 提高设备运行效率,减少电能的直接或间接损耗,比如:用高效节能光源,在满足照明质量的前提下,应选用细管径直管荧光灯、紧凑型荧光灯。对灯具悬挂位置较高的场所的一般照明,宜采用高压钠灯、金属卤化物灯或镇流高压荧光汞灯,其综合费用低、视觉质量高,同时也节约能源。除特殊情况外,不宜采用管形卤钨灯及大功率普通白炽灯,灯具悬挂位置较低的场所照明宜采用荧光灯。
2.3 节省无谓消耗的能量 节能的着眼点,应是节省无谓消耗的能量。根据负荷容量,供电距离及分布,用电设备特点等因素合理设计供配电系统,做到系统尽量简单,可靠,操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心,以缩短配电半径减少线路损耗。合理选择变压器的型号、容量和台数,以适应由于季节性和工作时间造成的负荷变化时能够灵活投切变压器,实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。
3 安全技术防范系统
建筑的安全技术防范越来越受到人们的重视,下面我们来分析下安全防范产品与系统(工程)的基本特征和技术要求。以维护社会公共安全和预防灾害事故为目的的安全防范产品和系统(工程),其基本特征是要有高安全性、高可靠性和高性能/价格比,其相应的技术要求必须满足这些基本特征的要求。
高安全性(Safety/Security)安防产品和系统是用来保护人、保护财产安全的,它本身必须安全,因此这里所说的高安全性一方面是指产品或系统的自然属性或准自然属性应该保证设备、系统运行的安全和操作者安全,例如:设备和系统本身要能防高温、低温、湿热、烟雾、霉菌、雨淋、防(宇宙)射线辐射、防电磁干扰(电磁兼容性)、防冲击、碰撞、跌落等��设备、系统的运行安全。防火、防雷击、防爆、防触电��设备、系统的运行安全和操作人员的安全。
另一方面,产品或系统还应具有防人为破坏的功能,如:具有防破坏的保护壳体,具有防拆报警、防短路、开路、并接假负载、防内部人作案的软件等。
4 结束语
现代高层建筑的电气设计由于智能化的需要而变得复杂,这就要求广大设计人员在设计中,既要保证工程的顺利进行,又要保证所有的图纸审查按时通过,就必须认真把握好工程电气设计的基本要点,提高设备使用效率,从而满足建筑物功能的需要。以上这些只是笔者在实际的设计、施工中的几点思考。当然,在实际工程中,还有很多值得注意的地方。我们应该在完成本专业设计的同时,注意与其它专业的配合与协作。
参考文献:
[1]许琳.高层建筑电气设计的主要内容及节能原则.黑龙江科技信息[J].2007(5):207.
[2]罗建华.建筑电气设计中的节能措施.建筑与设计[J].2007.1:66-67.
[3]翁如璧.现代办公楼设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.53~56.
[4]Lawrence Berkeley Laboratory, University of California Berkeley. DOE-2 BASICS[M]. May 1994.
[5]《全国民用建筑工程设计技术措施》(电气).
[6]《建筑电气专业设计技术措施》(北京市建筑设计研究院).