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1.1我国工业建筑的成就
全国解放以来,我国工业建筑经过了半个多世纪的发展,取得了辉煌的成就。特别是在改革开放以后,工业建筑无论是在量还是在质方面都有了较大的提高,出现了新的面貌。主要表现在以下几个方面[2]。
1.1.1新兴的工业园区迅速发展
高新技术在向生产力转变的过程中出现了更多的工业建筑类型,新概念、新思想、新形式不断涌现,诸如高新技术产业区、科技园、软件园、创业园等。这些新兴的工业园区都纳入了城市总体规划,除了生产建筑之外,还有完善的办公、娱乐、科研等多种功能的辅助配套建筑,并精心设计了优美的厂区环境,把生产、工作与生活设施综合起来,有效地提高了生产效率和生活质量,体现了企业精神和城市现代风貌。
1.1.2工业建筑的厂房设计向大跨度和“弹性”大空间发展
为了满足企业改建、扩建的生产需要,工业建筑的厂房设计向大跨度和“弹性”大空间发展,厂房内部空间环境引入人性化的设计,保护了工人的身心健康,提高了生产效率。
1.1.3工业建筑结构类型趋向多样化
大开间、大跨度的柱网形式,型钢与混凝土组合结构、预应力结构、空间网架结构、轻型钢结构、桁架结构、悬索结构、空间膜结构等结构体系以及压型钢板墙体和屋面体系等广泛应用于工业建筑。
1.1.4旧工业建筑的改造和再利用得到重视
建筑并不是一次性的易耗品,目前,尚有一些因工艺落后而废弃的工业建筑其建造质量仍能满足其他用途。因此,以可持续发展的态度来对待因时代变迁而出现的众多旧工业建筑,重视对其进行改造和再利用,已成为我国现代工业建筑设计中的一个重要课题。近年来,我国老工业基地的一些工厂企业通过调整生产结构、挖潜改造,重新焕发青春,如长春一汽大众新厂。旧城中的老厂有的易地重建,有的旧貌换新颜,如前文所提到的1933老场坊的改造,将已废弃的工业遗产盘活,现已改造成为一个环境优美的时尚之都。
1.2信息时代下工业建筑的发展趋势
随着数字信息化时代的来临,现代工业生产的模式也在发生变革,已从早期以加工业为主,转型为以电子信息工业、化学、生物、金属机械工业为主的高科技产业:即从劳动密集型转型为技术密集型。在全球范围内可持续性发展观念和各种文化思潮的兴起,都极大地促进了工业建筑创作的进一步繁荣。在当今信息时代下工业建筑有以下几个发展趋势[3]:生态、节能、省地、可持续发展的趋势;人类工程学的应用以及空间环境人性化设计的趋势;高科技化及多元化的趋势;文化性趋势。
2.3我国工业建筑与国外的差距
与过去相比,我国工业建筑的发展取得了辉煌的成就。但是,与发达国家相比,我国的工业建筑在观念方面、体制方面、技术方面和教育方面都还存在着较大的差距[4]。这里固然有各专业工业设计院在“以工艺为主”的思想指导下,建筑师们普遍认为工业建筑仅仅在工艺流程之外依附结构“涂脂抹粉、穿衣戴帽”,对工业建筑创作缺乏热情等原因,但长期以来我国建筑教育界对工业建筑教育的忽视却更值得我们深思。
2我国高等院校中的工业建筑教育
工业建筑设计水平就是建筑师技术水平的体现,而建筑师的技术水平与学校教育、在职培训等有着密切的关系。通过调查发现,我国高等院校的建筑教育中普遍存在着严重忽视工业建筑教育的问题。因此,如何尽快全面提高我国工业建筑的整体水平,缩短与发达国家的差距,解决我国高等院校的工业建筑教育中所存在的问题已迫在眉睫。
2.1我国高校建筑院系工业建筑教育的现状
2.1.1课程开设方面
国内大多数高校建筑院系不重视或完全忽视了工业建筑的教育。据统计,在我国设置了建筑院系的高校已超过60所,但在这些院校的建筑学教育中,基本上取消了工业建筑设计原理的讲授和相关的课程设计。根据调查,只有重庆大学、北京建筑工程学院、中南大学等不到十所高校的建筑院系开设了工业建筑设计原理这门课程。长期以来,高校建筑教育对工业建筑的忽视造成了优秀工业建筑设计人才的缺乏,严重影响了我国现代工业建筑设计水平的提高,导致我国工业建筑创作思想领域一直处于比较低沉的局面。
2.1.2教学师资力量方面
各高校建筑院系具备工业建筑实践经验的师资力量严重不足,高校建筑学专业的教师大部分只是具有民用住宅、公共建筑等方面的工程实践经验,现有的师资力量无法满足工业建筑教学的需求。
2.1.3教辅教材方面
与工业建筑相关的教材严重匮乏,现有的教材内容旧,技术落后,所讲述的创作思想远远滞后于当代建筑理论的发展,已不能满足当前信息时代下工业建筑课程的教学需要。目前,市面上介绍国内外优秀的工业建筑作品,以及新技术、新材料、新的建筑理念在工业建筑中的应用等相关的参考书籍寥寥无几。
2.2加强工业建筑类型特色教育,培养宽口径设计人才的建议与对策
2.2.1加强培养学生的基础素质
建筑教育的教学计划及大纲应加强培养学生的基础素质,拓宽专业,增加社会适应性,构建以学科为基础,学科交叉、文理渗透为途径的人才培养体系;加强学生的自然科学基础、人文社会科学基础、专业理论基础和基本技能训练,将学生培养成为专业基础扎实,实践动手能力强的建筑设计人才。
2.2.2重视工业建筑教育,加强学生对工业建筑的全面认识
通过建筑历史、设计原理、材料构造、工程实践等环节,让学生了解工业建筑的历史、现状和发展方向。引导学生对工业建筑设计产生兴趣,培养学生运用科技新知识解决工业建筑的整体性、综合性、灵活性等问题,加强新结构、新材料、新技术、新工艺的综合性知识的学习,处理好工业建筑大尺度、大比例、大空间的相互关系,进而训练其发展思维,鼓励其独创性,以弥补传统建筑教育中的不足。
2.2.3引导学生树立可持续发展的建筑设计思想
工业建筑能耗在社会总能耗中占有较大的比例。无论旧工业的改造还是新工业的开发,工业建筑始终与城市规划、环保、节能、地理环境、经济、文化、人居都有着密切的关系。在现代工业建筑设计中,必须把可持续发展作为一个重大战略来实施,使经济建设与人口资源、环境相协调,实现良性循环。可通过在建筑设计教学活动中加强对学生可持续建筑理论教育,鼓励学生关注环境,探索高舒适、低能耗建筑设计,探索新能源、可再生资源的利用与建筑一体化设计,培养学生关注环境、生态、艺术、技术的可持续发展的建筑设计理念。
2.2.4重视工业建筑生产和生活区域的环境设计
在教学中贯彻“以人为本”的建筑设计思想,重视工业建筑生产和生活区域的环境设计。随着现代化工业生产的生产工艺、管理高度科学化及人们经济文化生活的不断提高,人们对生产条件、劳动环境的要求也越来越高。因此在工业建筑设计中,也应更多地强调以人为本的设计理念,注重人的生理和心理感受,在设计上表现为注重营造室内外环境。
2.2.5改革教学方法
在教学模式上,可以采取跨学科的教学与实践相结合的方法,采取“请进来带出去”的教学方法。例如,在学校开设工业建筑设计课程时,聘请设计院具有实践经验的建筑师、结构工程师、暖通设备工程师来学校给学生讲授各学科与工业建筑相关的知识,并结合设计院现有的工业建筑项目给学生布置课程设计题目,让学生“真题真做”;学校与设计部门联合建立实习基地,毕业设计时将学生分派到设计院去,在实践中学习和运用工业建筑设计的相关原理,加深对工业建筑相关规范的理解和执行,同时着重培养学生在设计中的跨学科交流和协作能力。
2.2.6建筑教育是终身的教育
要着重培养学生的自学能力、研究能力、表达能力、组织管理能力以及团队协作能力,能随时吸取新的创作思想,运用新的科技成果,发展、整合专业思想,在今后的工作实践中才能不断突破自我,不断取得创新和发展。
3结语
近几年来,我国科学技术的迅速发展和经济的持续高速增长,为工业建筑的发展提供了千载难逢的机遇;在当今瞬息万变的信息社会,科技的进步使得新工艺、新材料、新设备、新技术不断推陈出新,工业建筑的发展同样面临着新的挑战。回顾我国工业建筑发展的历史,我们已取得了卓越的成就;但不可否认我国工业建筑的发展还存在各种各样的问题,与欧美发达国家相比在设计理论、技术、教育等方面存在着较大的差距。
吴良镛先生在《北京》中提倡“全方位教育”,并指出“未来建筑事业的开拓、创造以及建筑学术的发展寄希望于建筑教育的发展与新一代建筑师的成长”[5]。为了更快更好地提高我国工业建筑创作的整体水平,应对信息时代所带来的新的挑战,在此,我们建议高校建筑院系重视和加强工业建筑教育,呼吁更多的建筑大师、建筑教育界的有识之士、工程界有经验的工程师,都来参与我国高校建筑院系的工业建筑教育事业,共同开创我国工业建筑设计蓬勃发展的新局面。
摘要:阐述了我国工业建筑的现状以及信息时代下工业建筑的发展趋势,指出了我国工业建筑设计水平与欧美发达国家之间的差距,结合我国高校开展工业建筑教育的现状,分析了产生差距的原因,呼吁重视工业建筑的教育,并对我国高校工业建筑教育的教学改革提出了建设性意见。
关键词:信息时代;工业建筑;建筑教育;教学改革
参考文献:
[1]赵崇新.变身、平台、再生-图说1933老场坊改造过程[J].工业建筑,2008,38(10):4-7.
[2]费麟.中国工业建筑面临新世纪挑战[J].新建筑,2004,(03):4-10.
[3]袁渊.现代工业建筑发展趋势探析(硕士学位论文).重庆:重庆大学.2005.
关键词:工业建筑、总体规划、建筑设计
工业建筑是专门提供工业生产的建筑物和构筑物,最早出现于18世纪后期的英国,后来美国以及欧洲一些国家也兴建了各种工业建筑,苏联在20世纪20~30年代开始进行大规模工业建设,中国在50年代开始大量建造各种类型的工业建筑。近年随着工业生产技术和建筑科学的发展,工业建筑的理念和内涵发生了质的飞跃,现代工业建筑也呈现出新的特点。
1现代工业建筑的特点
1.1工业建筑思想观念的转变
随着时代的发展和思想观念的不断转变,工业建筑功能的要求发生了较大变化。传统意义上的工业建筑只是单纯地满足生产工艺要求或者能够改善劳动条件,而现代工业建筑不仅要求与周边环境的融洽协调,而且要充分利用自然能源和新型建筑材料,即对工业建筑的采光、通风、建筑造型等提出了更高要求。
1.2工业建筑的节能及经济
据可靠调查,工业建筑在我国建筑工程中占绝大多数比例。当今社会提倡走可持续发展道路,对工业建筑而言应更加注重节约成本、减少投资,杜绝一切不必要的能源、资源的浪费。工业建筑设计有着一个最为基本的要求,即遵循“适用,经济,安全,美观”,在此基础上力求在建筑设计实现利益最大化,也就是以最小的投资去获得最大的经济效益。
1.3工业建筑的内部空间设计
对于内部空间环境首先须满足生产功能使用要求,在务需增加资金投入的前提下,统一考虑功能、技术、环保、安全等因素,尽量做到环境优美, 明确区分功能,内部空间色彩明快。合理的内部空间设计既有利于生产和安全,还便于科学管理,同时有助于美化室内空间,对提高企业的自身形象有很大的作用。
1.4工业建筑的造型设计
工业建筑造型设计作为艺术形象,表达工业企业抽象的思想内容。建筑造型的处理,如视觉与视差、统一与变化、均衡与稳定等均根据专业构图规律而来。形式美的规律是随着社会的发展和时代的变迁而日益变化的,因此建筑的造型设计需在创作中紧跟时代脉搏,及时加入新技术,新材料,对建筑造型不断突破创新,以展现出现代化的企业形象。
以上现代工业建筑的新特点使得工业建筑的规划与设计进入了一个新的阶段,对工业建筑总体规划和设计提出了新的要求。
2现代工业建筑总体规划与设计的要求
现代工业建筑总体规划和设计应在满足生产工艺需要的基础上,综合考虑总图布局、建筑风格、环境保护、建筑节能、安全经济、可持续发展等因素,选择合理的总图布置方案、建筑方案及结构形式, 协调建筑、结构,水、热、电、气、通风等各专业,认真贯彻“坚固适用,经济合理,技术先进”的设计原则,力求工业建筑的最大使用效率和灵活性。现代工业建筑总体规划与设计应满足以下基本要求。
2.1满足厂区总体规划的要求
根据全厂总体规划,从生产工艺、建筑造型、物流运输、环境绿化、生产生活配套等方面,统一规划厂区地上、地下的建筑物,保证各建筑物或构筑物塑造完整的建筑群体,达到厂区规划中的要求。
2.2满足生产工艺的要求
生产工艺是工业建筑设计的主要依据,生产工艺对建筑提出的要求是该建筑使用功能上的要求。因此,建筑设计在建筑面积、平面形状、柱距跨度、剖面形式、厂房高度以及结构方案和构造措施等方面必须满足生产工艺的要求,同时建筑设计还要满足厂房所需的机器设备的安装、操作、运转、检修等方面的要求。
2.3 满足建筑的技术要求
工业厂房的坚固性及耐久性应符合建筑的使用年限,由于厂房静荷载和动荷载比较大,建筑设计应合理选择厂房建筑参数(柱距、跨度、柱顶标高等),为结构设计的经济合理创造条件,使结构设计更利于满足坚固和耐久的要求,并且使厂房具有较大的通用性和改建扩建的可行性,同时应采用标准的通用的结构构件,使设计标准化,生产工厂化,施工机械化,从而提高厂房工业化水平。
2.4满足建筑的经济要求
在满足生产要求的前提下,充分利用建筑空间,合理减少结构面积, 提高使用面积,在满足使用要求和施工进度的前提下,应尽量降低材料的消耗,从而降低建筑造价。同时设计方案应便于采用先进的配套结构体系及工业化施工方法。
2.5满足卫生及安全要求
工业建筑设计必须严格按照国家现行有关职业安全卫生及劳动保护的设计规范、标准及相关法律法规,充分考虑建筑物采光、通风、防日晒、隔音降噪及消防,保证厂房内部工作面满足职业安全及卫生要求,为生产人员提供舒适的生产工作环境。
3现代工业建筑的总体规划与设计
3.1 现代工业建筑的总体规划
现代工业的厂区规划不仅能描绘反映现实,又能给未来发展预留空间,是工厂建设所依据的蓝图。合理的规划不仅对初期建设投资及续建资金的准备与投入具有明显节约作用, 也对树立企业形象, 提高企业产品可信度大有益处。
1) 总平面及竖向布置
总平面布置在满足生产工艺流程和最佳物流路线的前提下,结合场地特点力争做到布置紧凑、合理、功能分区明确、生产管理方便,并符合城市规划、环境保护、安全卫生、消防、节能等方面的规范和要求。生产车间在符合防火、卫生的条件下,尽量组合为联合厂房以节约土地,并应考虑工厂有发展的余地。建筑大小体量搭配适宜,形成了一个高效的、高雅的、科技与人并重的现代工业建筑组群。竖向设计在满足生产需要的前提下,力争土石方填挖平衡,降低工程造价,并与周边环境相协调。
2) 道路交通
道路是厂区交通的基本载体,路网规划应适应厂区发展的需要,路网布局的优劣是决定路网功能的关键因素之一。 厂区道路网布局时应有全局观念 ,路网结构要力求均衡,发挥整体效益。道路规划依据不同生产路线应能达到生产流程通畅,原材料、半成品和成品的搬运路线短捷和方便,避免频繁的货流和人流交叉,以提高生产效率和降低运输成本。目前厂区路网规划中,存在主干道比例相对过大 ,支路比例不足干道交通难以迅速分流 ,而造成交通梗塞的现象。
3.2 现代工业建筑的设计
为保证工业建筑的使用功能,工业建筑在设计建造的同时,必须充分考虑主要生产设备布置及生产所需水、电、气、风、动力的配套设计,由此增加了工业建筑设计的复杂性及难度。目前工业建筑设计主要从建筑结构、采光通风、节能环保、安全防火、节约成本等方面考虑,对工业厂房展开优化设计。
1) 建筑结构
工业厂房内普遍生产设备多而且尺寸较大,并有多种起重运输设备,因而厂房内部大多具有较大的开敞空间。较大的开敞空间对厂房的结构形式提出了一定要求,大多数单层厂房采用多跨的平面结合形式,由于屋顶重量大,且多数吊车的荷载作用在骨架上,包括吊车制动的水平荷载和起吊荷载,因此要求厂房骨架的承载力较大。
2)采光通风
工业厂房长宽高尺寸较大,由此使得厂房的采光及通风效果较差。为提高厂房的内环境质量、改善操作人员的劳动条件和提高劳动生产率,降低生产的能源消耗,工业建筑设计时必须考虑厂房的采光和通风。通常情况下,工业厂房采用自然采光和自然通风,自然采光可通过设置组合式侧窗、天窗、屋顶采光带实现,自然通风可通过设置屋脊通风器和侧墙百叶窗实现,在自然通风不能满足通风要求时,可辅以机械排风。
3)节能环保
工业建筑的能耗在整个工厂全部能耗中所占比例越来越大,工业建筑的节能非常重要。工业建筑节能必须首先在建筑规划设计中做好建筑的布局、日照遮阳、自然通风等工作,充分利用自然条件。同时在建筑设计中尽量采用节能、环保的新型建筑材料,扩大使用加气混凝土砌块和条块、多功能轻质墙板、中空玻璃、热反射玻璃和新型墙体及屋面材料。
4)防火安全
建筑防火设计是工业建筑设计中的重点内容之一,也是建筑师和项目审核人员从方案到施工图设计整个工程中都必须严格控制的内容。工业建筑的防火设计主要遵循《建筑设计防火规范》的要求,正确定义建筑物生产的火灾危险性类别,按要求确定建筑的耐火等级,合理划分建筑物的防火分区,对每个防火分区的面积进行严格的控制,控制每个分区的疏散口数量及疏散距离大小,从全局出发,统筹兼顾,正确处理重点和一般的关系,积极采用行之有效的先进防火技术,做到保障安全、方便使用、经济合理。
5)节约成本
在工业建筑设计阶段,合理的选择材料及结构类型可大大降低投资成本。工业建筑的造型结构对成本的影响主要包括:建筑的层高、面积、平面布置、外观和内部结构体系。建筑的层高增加不仅使内外墙的面积增大,同时基础设施随上部载荷的增加发生变化,使得工程总造价增加,建筑的平面设计和结构形式对成本的影响也至关重要,一般形状越复杂造价也就越高,因而在满足工业建筑使用功能的基础上注重建筑设计的简洁化、实现成本的降低。
4现代工业建筑总体规划与设计的发展趋势
4.1工业建筑设计的高科技化趋势
工业建筑的发展本质上要靠先进的科学技术,随着信息时代的到来及高新技术的推广与应用,工业建筑领域广泛采用新材料、新结构及新技术。新材料的应用可以更好地满足工业建筑环保、节能、经济等方面的要求,新结构的应用在满足现代生产工艺的同时,达到结构美和建筑与空间形象美的统一。同时,利用高科技信息技术,可合理设计物流、人流及信息流。高新技术使工业建筑成为城市建筑文化的重要组成部分,高科技化将成为工业建筑设计的必然趋势。
4.2 工业建筑设计的人性化趋势
人性化设计的本质是将人类工程学引入现代工业建筑中去。一个工厂的“质量、品种、效益” 依靠工艺、设备、材料的先进程度,但最主要的还是取决于掌握工艺、设备、材料的人。人是生产活动中最积极的因素,是最富于创造性的劳动力。人性化设计必将要求建筑师将建筑设计的中心从以往的生产设备转移到以人为本的理念上来,重视并努力体现对人的关怀。在工业建筑空间设计上,创造让人产生归属感和亲切感的良好工作环境,最终达到提高员工工作效率的目的。
4.3工业建筑设计的文化趋势
工业建筑在满足不同的使用要求的同时, 需要努力创造宜人、优美、时尚、有文化内涵的建筑空间及环境。在工业建筑设计中,建筑师应充分发挥地区性的文化特点,将工业建筑的特点、功能与地域、民族、文化相结合, 充分发掘并塑造独特的企业形象,丰富企业文化的内涵,实现工业建筑与文化环境的整体协调,创造出我们这个时代的工业建筑的新形象、新趋势。
4.4节约能源和保护环境,注重可持续发展
建筑业是耗能大户,全球能量的50% 消耗在建筑的建造和使用上。按照科学发展观的要求,工业建筑的可持续发展已成为工业厂区规划和工业建筑设计的主旋律。作为可持续发展的工业厂房,应有以下几个方面的内容:一、绿色设计,绿色设计应摒弃盲目追求高科技的做法,强调高科技与适宜技术并举;二、 节能设计,节能是可持续发展工业厂房的一个最普遍、最明显的特征。它包括两个方面,一是建筑营运的低能耗;二是建造工业厂房过程本身的低能耗。这两点可以从一些工业厂房利用太阳能、自然通风、天然采光及新产品的运用中体现出来;三、洁净设计,洁净设计是工业厂房可持续发展的重要措施,强调对建设用地、建筑材料、采暖空调等资源、能源的节约、循环使用,其中最重要的是循环、再生使用。因此,有效地利用资源和能源,满足技术的有效性和生态的可持续发展,建造 “负责任的”、具有生态环境意识的工业建筑将成为必然。
结束语:工业建筑与人民的生产与生活、 城市的建设与发展、国家的兴旺与强大有着密不可分的联系。随着工业技术的不断发展以及工业用地的迅速扩张,为使工业建筑能够适应现代社会发展的需要,应不断探索、创新、更新工业建筑设计思想与理念,以设计出更加合理的工业建筑。
参考文献:
[1] 王克飞. 工业建筑设计新思维探讨[J]. 硫磷设计与粉体工程, 2004,(03)
[2] 林萍. 工业建筑文化实践与探索[J]. 江苏冶金, 2008,(06)
【关键词】工业建筑 结构设计 概念设计 结构概念设计 工业生产 结构
中图分类号:[F287.2] 文献标识码:A 文章编号:
一.引言
结构工程时在进行设计时,有大量的工程需要计算,部分内容计算方式较为繁琐,工作量较大。随了计算机技术的成熟和软件的逐步推广,建筑的结构分析软件被应用到建筑结构设计中,解决了结构工程时手工计算的难题,也提高了结构设计的工作效率,提高了设计的准确程度。由于结构计算软件的节省了大量的传统工作,被结果设计工程师经常使用。在过分依赖软件的背后,带来的是设计的单一,结构设计变成单纯的软件化,结构设计职位也变成了熟悉软件操作即可的基本要求,这造成建筑墨守成规,缺乏结构创新。
二.工业建筑中的结构概念设计。
1.工业建筑的特点。
工业建筑是进行工业生产的房屋,由于其特有的建筑使用性质,在工业进行建筑设计中,要根据其特点进行设计。
(1)工业建筑要密切结合生产,要满足工业生产的要求,为生产工人创造良好的劳动卫生条件,工业建筑设计要有利于提高劳动效率和生产产品质量。
(2)工程生产的类别较多,也存在较大的差异。生产类别有轻型也有重型,有热加工也有冷加工,有的要求开敞,有的要求恒温,这对建筑在空间布局、体型、室内处理、立面和层数等方面有直接影响。这就要求建筑要根据生产工艺的不同特征来设计不同的建筑厂房。
(3)部分工业建筑和厂房中需要使用起重机械和大量的设备,还有的需要较为高大的敞通空间,在内部通风、采光、屋面排水、建筑构造处理等方面都要比民用建筑复杂。
2.工业建筑中的结构概念设计。
在建筑设计中,通过不断的设计研究和实践,结构设计工程师积累了大量的经验,并在行业形成了一系列的设计规范、标准图集和设计手册等。近些年来,计算机技术得到广泛应用和普及,计算及结构程序被大量应用到建筑结构工程中,设计单位开始抛弃图版,开始在计算机上挥动鼠标操作。在此表象下,部分结构工程师通常都会形成一种错觉:建筑结构设计很简单,仅仅需要遵循设计规范、标准图集和设计手册,在根据建造师给出的非结构空间方案,利用计算机完成。在设计中,结构设计师变成了拼图的玩家,被动的操作着建筑的结构设计。这导致建筑结构无法有效运用结构工程的知识,同时也容易造成和建造师发生交流分歧。
在我国现行的《建筑结构设计统一标准》 (GBJ68-84)采用了概率理论作为基础来规范建筑结构极限状态的设计准则,要求建筑在结构设计中要经济合理、技术先进、安全适用。概率极限状态虽然较为科学合理,但在运算过程中,还存在一定程度的近似,仅仅能算作近似概率法。建筑结构设计中,无法凭借极限状态来估计建筑结构的真正承载能力。建筑是一个空间结构,结构总的各种构件通过复杂的方式来共同工作,且不脱离总的结构体系。在目前的建筑结构设计中,在空间结构体系的整体研究上存在一定的局限性,导致待设计中采用了简化和假定。建筑结构设计工程师要杜绝盲目的抄写规范,而是要将规范当作实际参考和指南,在实际的项目设计中要进行合理的搭配和选择,这就要求结构工程师对建筑整体结构体系和建筑结构分体系二者之间存在的力学关系具有较为透彻的认知,在结构设计时,要将概念设计应用到实际设计工作中。
概念设计是通过运用清晰的结构概念,不需经过数值计算,依靠结构整体体系和分体系之间的力学关系、震害、破坏机理、工程经验和实现现象所获得的设计原则和设计思想,对工业建筑结构和相关计算结构进行正确分析,综合考虑结构的实际受力状况,计算假设间的差异大小,对建筑结构和构造进行设计。工业建筑的结构概念设计是展现建筑结构工程师的设计思想的关键,而结构工程师主要任务是要在一定的建筑功能和生产工艺要求下完成建筑的结构设计,要妥善处理建筑和结构、结构和构件、结构和工艺、结构和结构之间的关系,其最终目标是要设计出合理的产品。计算机软件也存在一定的局限性,无法适应处理所有的建筑结构问题,在实际设计中,也无法大量的运用计算机软件来准确的进行结构构件分析,这就要求工业建筑设计中要强调概念设计的重要性,通过结构概念设计和结构措施来设计最终的合理的建筑结构。
建筑结构设计中,计算机程序的计算结果是根据设计中的不同工况而提供的不同数据,但到底是何种工况才是最适合的工况,哪种工况结果是最需要的结果,这类问题需要结合不同的工况计算来综合分析,在此情况下,建筑结构工程师要加强结构概念设计的应用,才能准确判断出计算机计算结果的准确性和合理性,而最终筛选出需要的结果。
在工业建筑的初步设计阶段、方案设计阶段中,无法完全借助计算机的结构计算分析软件来处理,这需要结构工程师对建筑结构布置和结构体系根据工艺的布置方案来做出相应的规划,必要时候要进行建模计算,提高最终设计方案的合理性和可行性。在确定方案时,要和大工艺的设备选型相辅相成,要满足大型设备的独特需求。大型设备的生产制作周期较长,一般在得到相关责任人审查后,施工建设单位才会开始联系相关的设备制造商,开始提供供货,在此阶段中,相应的结构设计方案要成为下阶段施工设计的依据,一旦此时忽略了大型设备的影响,或是对其他项目考虑不周,会导致下阶段非常麻烦,更有甚者导致项目无法进行。结构设计工程时在初步设计阶段和方案设计阶段中,要综合运行结构概念,结合工业生产工艺的特点,选择建筑结构性能较好,较为经济的结构方案,运用结构概念,在深刻了解结构性能的基础上,灵活运用到结构设计中。结合结构分析软件,建立合理的简化模型,利用计算机结构分析软件的优势,提供经济合理的建筑结构设计方案,为施工图设计做好充分准备。
另外,随着社会的发展,未来出现大型和超大型的工业建筑会越来越多,其建筑的体型也会越来越复杂,钢结构会大量的应用到工业建筑中,这就要建筑结构提高设计标准和要求,在满足工程进步和生产工艺要求的同时,要将钢筋混凝土结构和钢结构进行组合使用,在提高施工进度的同时,要便于后期的安装。要提高建筑结构概念设计,改善计算机分析软件的滞后性,逐步完善结构分析的功能。在利用计算机软件的基础上,融入结构概念,通过恰当的设计、假定、简化,使计算机分析更接近真值,保证计算分析结果的有效、合理、可行。
五.结束语。
工业建筑结构设计中,在总结设计经验的基础上,融入结构概念设计,这要求结构设计工程师要富于创新,并要有丰富的实践经验,通过建造师的协同,来提高工业建筑的结构设计质量。
参考文献
[1]隋翔宇 SUI Xiang-yu 工业建筑中的结构概念设计[期刊论文] 《山西建筑》2011年4期
关键词:工业建筑;结构设计;问题对策
引言
由于工业建筑的结构十分复杂,对内部功能设计的要求很高,在工业建筑设计中十分容易出现错误。为避免给施工造成不必要的麻烦,促进建筑业的不断发展,本文提出了在工业建筑结构设计中容易出现的一些问题,针对这些问题也给出了设计改进策略。
一、工业建筑结构设计中存在的问题
1、特种工业建筑楼面荷载的不确性及没有规范做为依据
在工业建筑项目施工中,建筑结构设计图纸的作用至关重要,要想使图纸能够更加完善和合理,要在进行设计时对每个细节问题都进行重视,在工业建筑结构设计方面要对建筑结构类型、建筑结构抗震设计、建筑结构抗震等级、建筑结构防裂等问题进行重视。但是,在现在的工业建筑结构设计中,存在着很多的设计环节不规范的情况,在设计方面采用的标准不规范,设计图纸中对很多事物的标高等重要信息没有进行明确,导致工业建筑项目在施工中出现了很大的随意和混乱问题,对建筑项目的质量产生了很大的影响。
2、工业建筑采用独立基础,与设备基础重叠,设备震动荷载使持力土层轻微液化,使建筑物产面不均匀沉降
工业建筑结构在基础选型方面对建筑的安全性、实用性、科学性以及合理性问题要进行重视。现在,很多的工业建筑项目在基础选型方面出现了不合理以及不科学的现象,地基的承载能力不足导致建筑项目出现变形的问题。不合理的工业建筑基础选型会导致建筑项目地基出现不均匀的沉降问题,对工业建筑的安全系数有很大影响,建筑质量无法达到要求,对建筑项目的使用寿命也将产生很大的影响。
3、工业地下室对结构构件的裂缝宽度的高要求,对控制结构构件的温度缝及荷载作用下应力裂缝的设计难度
在工业建筑结构设计中,地下室外墙设计占据非常重要的地位,其也是工业建筑结构设计中非常容易出现问题的部分。地下室外墙设计对地下室建设有很大的影响,对整个工业建筑项目的承载能力也有很大的影响,因此,在设计方面比较严格。但是,地下室外墙设计在整个建筑结构设计中并没有得到很多人员的重视,在施工中也出现了很多的问题,比较常见的问题就是地下水位的高低、地下层数、地上负载等因素,这些因素对工业建筑项目的安全系数都有很大的影响,对工业建筑项目的质量也有很大的影响。
4、过分关注结构设计中的低含钢率
甲方对成本的控制要求,往往要求设计单位对用钢量进行控制,设计单位为了合同,理论上选用较小的荷载值等方式降低用钢量,但是工业建筑荷载的不确定性,及对结构构件的高要求,使的构件在使用过程出现问题。工业建筑行业在快速发展过程中对很多行业的发展都起到了促进作用,其中,建筑材料相关产业的发展就比较好。很多的建筑商为了提高自己的经济效益,往往利用降低成本的方式来进行实现。因此,在建筑材料选择过程中为了能够对生产成本进行降低,在材料质量方面没有进行重视,选择了钢含量比较低的建筑材料,在建筑结构设计方面进行了改变,对建筑项目的施工安全性产生了很大的影响,对多方利益进行了损害。
二、钢结构设计重点
在工业建筑结构当中,钢结构是非常多见的一种结构形式,钢结构设计需要具备良好的工艺性能,这样有利于施工及今后检修工作的开展。比如在工程设计当中,选择使用轻型门钢结构设计,在施工现场装配的过程中,最下端的螺栓没有预留足够的扳手空间,避免力矩扳手没有办法安全运用。如果设计过程中对这一问题进行了科学考虑,留下了足够的空间或者选用其他的连接方式,那么就不会出现上述问题。在钢结构设计当中节点构造设计是非常关键的,杆件设计与节点设计是钢结构设计的两方面重要性内容。节点结构设计将直接影响着钢结构设计的安全性能。节点设计一定要达到构造简单、传力可靠、受力明确、工艺性良好的等方面的要求。节点连接设计争取设定10%―15%的安全系数。对于构件应力小的情况,连接焊缝长度一般要高于120mm。在工业厂房钢结构设计工作当中,上述因素是非常关键的。在工程施工过程当中不要随意的增加杆件截面,避免对节点结构安全性造成不良影响。
三、对工业建筑结构设计的改进策略
1、地基的设计
因为工业建筑的面积较广,工业建筑的建设情况较为复杂,所以在设计时应采取多种地基设计方式,根据场地的情况确定适合的地基方案。设计人员应该合理处理桩基,缩小桩基施工对原有建筑物产生的影响。对于地基的配筋方面,设计人员应该尽可能减小配筋率,对于交接部位的钢筋,设计人员应该应该备有完备的施工图,对基宽进行合理调整。
2、钢结构的设计
在钢结构的设计中,应力应为强度设计值的九成左右。对于钢构件的变性方面,应该和变性的容许值完全符合。在钢结构的设计上,应该以便于检修为基准。根据供货状况,对钢结构进行除锈工作和防锈涂装工作,对于重要的钢结构,例如热风主管、高炉炉壳等应该用喷砂方法,除锈等级应定为Sa2.5,而普通的钢结构则可用手工方法,等级应定为St3。对于钢结构的节点设计,应该注重工艺性和简洁性,节点的安全系数应该设为10%~20%之间。
3、预埋件的选取
工业建筑厂房中的大多数都需要在梁上预埋一些吊环,但通常的工业建筑设计往往轻视了这一部分的作用,对预埋件的设计过程并不规范。这就要求设计人员注重吊环选材,一定要使用不经冷加工的钢筋制作吊环。设计人员应该在方案上标明使用材料,以防施工人员粗心随意选错材料,造成安全隐患,为安全事故埋下伏笔。在吊环预埋的过程中,埋入深度一定要多加注意,设计人员应该多了解这方面的图纸,防止吊环的一部分预埋到结构梁的上边另一部分却埋到了楼板的下面。设计人员应该多修改图纸,调整预埋件的预埋位置,防止不标准的情况发生一旦发现图纸上有错误,设计人员一定要及时改正,争取做到天衣无缝。。设计人员还应在施工图上标全所有预埋件的规格和位置,防止预埋件漏掉之后现场补件造成的麻烦。在筒体结构库壁预埋件的安装方面,一定要注重买件的附加载荷,防止出现滑膜移位,产生安装困难的情况。
4、防腐蚀处理工作
对于会产生腐蚀的生产厂房,设计人员应将其定为在水源和风的下侧,并设置排水沟。厂区内如果有用来输送腐蚀液体的管道或是气体的通道,应该将其设置在下层,防止对其他管道正常运作产生影响。厂区的排污口应该远离建筑群和人群,防止对其产生污染。在建筑材料的选用方面,应采取防腐蚀措施。对于厂房的设计,应该定为半敞开或敞开式,增强通风性以减轻气体腐蚀。对于建筑的门窗应该选用塑料、木质或玻璃钢的材质,在金属件上涂抗腐蚀性强的土层。
结束语
在进行工业建筑设计时,安全性、耐久性和实用性是设计基本原则,这要求设计人员一定要严格遵守相关国标和设计规范,深入理解各个工艺流程,全面细致的考虑各方面影响因素,不断优化建筑构造,实现工业建筑经济性和技术性的统一。同时,设计人员要响应发展潮流,努力发掘先进技术和新的设计思路,不断提高工业建筑的质量。
参考文献
[1]张春玉、赵延林、陈勇、混合变量遗传算法在预应力网架结构中的应用[J].黑龙江科技学院学报.2011(04):15-178.
【关键字】工业建筑,消防设计,相关问题探讨
【 abstract 】 The industrial building has these characteristics: large space for using, complicated structure, big frame bearing capacity and influenced by the different production technology and purposes. Importance shall be paid to the fire protection of the industrial building to guarantee quality and safety. Implementation of the relative design standard on fire protection of industrial building shall conform to the current Chinese codes on fire protection and prevention. To effectively guarantee the overall quality of the building and the safety of the building user, attention shall be paid especially to the detailed discussion of the automatic fire alarm facilities and fire coordinated control system. This essay sets its foot on the industrial building; it will give an overview on the issues existing during the fire protection and prevention design and will put forward solutions based on the personal working experience.
【 key words 】 industrial building, fire protection and prevention design, discussion on the related issues
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
一.前言
工业建筑中的消防设计对于建筑物的安全十分重要,同时消防设计也是整个建筑设计的重要组成部分。在进行工业建筑消防设计时要考虑到很多的问题,因此,本文笔者主要结合我国消防设计的现状和发展情况,对工业建筑的消防设计进行一些分析,希望对于该领域的发展具有一定的贡献。
二.消防系统设计的技术措施
1.消防给水引入管道
《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》明确规定:室外消防给水管网应布置成环状,当室外消防用水量小于等于15L/s时,可布置成枝状,向环状管网输水的进水管不应少于2条,当其中1条发生故障时,其余的进水管应能满足消防用水总量的供给要求,环状管道应采用阀门分成若干独立段,每段内室外消火栓的数量不宜超过5个,室外消防给水管道的直径不应小于DN100;室内消火栓超过10个且室外消防用水量大于15L/s时,其消防给水管道应连成环状,且至少应有2条进水管与室外管网或消防水泵连接,当其中一条进水管发生事故时,其余的进水管应仍能供应全部消防用水量。实质上两条供水管路构成了互为备用的关系,这主要是解决供水系统的安全问题,如果在检修供水管路时发生火灾,仍能通过另一条供水管路提供灭火所需水量,确保了建筑的消防安全。
2.消防水池及加压泵的设置
当生产、生活用水量达到最大时,市政给水管道、进水管或天然水源不能满足室内外消防用水量或者市政给水管道为枝状或只有1条进水管,且室内外消防用水量之和大于25L/s时,按《建筑设计防火规范》要求应该设置消防水池,当室外给水管网能保证室外消防用水量时,消防水池的有效容量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量时,消防水池的有效容量应满足在火灾延续时间内室内消防用水量与室外消防用水量不足部分之和的要求。当室外给水管网供水充足且在火灾情况下能保证连续补水时,消防水池的容量可减去火灾延续时间内补充的水量。消防加压泵的选型,应按建筑物最不利点消防(或区域内最大一栋建筑物的消防用水水压和水量)所需水压和水量确定。另外,消防控制中心能同时手动或消防联动控制消防泵,消防泵应通过计算机进行自动控制,以便智能化管理。每组消防加压泵的吸水管应不少于2条。当其中1条关闭时,其余的吸水管应仍能通过全部消防用水量。消防水泵应采用自灌式吸水,同时应在吸水管上设置检修阀门。消防加压泵应保证在火警后30秒内启动。
3.高位消防水箱的设置
在《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》中规定“设置常高压给水系统并能保证最不利点消火栓和自动喷水灭火系统等的水量和水压的建筑物,或设置干式消防竖管的建筑物,可不设置消防水箱。设置临时高压给水系统的建筑物应设置消防水箱(包括气压水罐、水塔、分区给水系统的分区水箱)。”消防水箱应储存10min的消防用水量。当室内消防用水量小于等于25L/s,经计算消防水箱所需消防储水量大于12m3时,仍可采用12m3;当室内消防用水量大于25L/s,经计算消防水箱所需消防储水量大于18m3时,仍可采用18m3;另外,消防水箱总出水管上设置水流指示器,室内动用消防水时,能及时发出警报信号至消防控制中心,从而可手动或自动启动消防泵。
4.水泵接合器的设置
为使消防人员到达火场后能及时出水,减少消防人员登高扑救、铺设水带的时间,方便向建筑内加压和供水,规定超过4层且设置室内消火栓的厂房(仓库)、高层厂房(仓库)及设置消防给水且层数超过5层的公共建筑应设置消防水泵接合器。消防水泵接合器应设置在室外便于消防车使用的地点,与室外消火栓或消防水池取水口的距离宜为15~40m。消防水泵接合器的数量应按室内消防用水量计算确定。每个消防水泵接合器的流量宜按10~15L/s计算。消防水泵接合器宜采用地上式,当采用地下式消防水泵接合器时,应有明显标志,消防水泵接合器宜分散布置。
5、室内消火栓的设置
室内消火栓是建筑内人员发现火灾后采用灭火器无法控制初期火灾时的有效灭火设备,但一般需要专业人员或受过训练的人员才能较好地使用和发挥作用。同时,室内消火栓也是消防人员进入建筑扑救火灾时需要使用的设备。在《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》中 “建筑占地面积大于300m2 的厂房(仓库);超过5层或体积大于10000m3的办公楼、教学楼、非住宅类居住建筑等其它民用建筑。”按规定要设置DN65的室内消火栓。
室内消火栓的布置要求为除无可燃物的设备层外,设置室内消火栓的建筑物,其各层均应设置消火栓;消防电梯间前室内应设置消火栓;室内消火栓应设置在位置明显且易于操作的部位。消火栓栓口离地面或操作基面高度宜为1.1m,其出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面成90°角;栓口与消火栓箱内边缘的距离不应影响消防水带的连接;室内消火栓的间距应由计算确定;同一建筑物内应采用统一规格的消火栓、水枪和水带,每条水带的长度不应大于25m;室内消火栓的布置应保证每一个防火分区同层有两支水枪的充实水柱同时到达任何部位。
6、室外消火栓的设置
室外消火栓应沿道路设置。当道路宽度大于60m 时,宜在道路两边设置消火栓,并宜靠近十字路口;甲、乙、丙类液体储罐区和液化石油气储罐区的消火栓应设置在防火堤或防护墙外。距罐壁15范围内的消火栓,不应计算在该罐可使用的数量内;室外消火栓的间距不应大于120m;室外消火栓的保护半径不应大于150m;室外消火栓的数量应按其保护半径和室外消防用水量等综合计算确定,每个室外消火栓的用水量应按10~15L/s 计算;室外消火栓宜采用地上式消火栓。地上式消火栓应有1个DN150或DN100和2个DN65的栓口。采用室外地下式消火栓时,应有DN100和DN65的栓口各1个。寒冷地区设置的室外消火栓应有防冻措施;消火栓距路边不应大于2m,距房屋外墙不宜小于5m;工艺装置区内的消火栓应设置在工艺装置的周围,其间距不宜大于60m。当工艺装置区宽度大于120m时,宜在该装置区内的道路边设置消火栓。
三.结束语
工业建筑的消防设计关系到工业财产、人身安全等多项因素,应格外重视。由于工业建筑与普通建筑在建筑特征上存在明显差异,比如层高高、单间面积大、结构复杂、承载力强等,其消防设计的要求也越发的严格。另一方面,消防设计是施工的基础,其完善性、合理性、科学性及实用性的好坏将直接影响到未来工业建筑的使用功能及质量,需要我们进一步的加以重视,并在不断的实践过程中发现问题,提出解决方案以及实施改进。
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[关键词] 旧工业建筑 重塑与再利用 新旧空间 共生
旧工业建筑内部空间的重塑与再利用的方式灵活多样,此类成功的实践案例与理论研究也越来越多的浮出市面。新旧空间的功能置换与空间重组的完成不但运用当代新的结构与材料,而且都运用当代建筑及空间自己的语言。本文根据旧工业建筑及空间与转型后的功能空间相匹配的前提下,从旧工业建筑的美学基础、现代建筑设计语言、现代建筑材料和构造方式、建筑设计的理论以及可持续发展理念五个方面探索新旧空间共生的基础。
1.基于旧工业建筑的美学基础
庄子有言:“天地有大美而不言,四时有明法而不议,万物有成理而不说。圣人者,原天地之美而达万物之理,是故至人无为,大圣不作,观于天地之谓也。”这也是生态化设计的旧工业建筑内部空间重塑与再利用所体现出的生态美学的真实写照。
生态美学尊重自然的内在价值。旧工业建筑更多采用木材、石材、砖墙等天然材料,并真实地表现出其天然属性,这在工业社会被认为是落后的代名词,但在生态美学引领风尚的今天其特有的工业气质正是生态美学魅力的自然体现,必然有一种返璞归真的品味。在旧工业建筑的重塑与再利用中应充分挖掘材料的潜质,使之能够被再次诠释。挖掘“旧”的当代意义,使其获得崭新的面貌。
2.基于现代建筑设计语言
现代建筑的设计语言是空间的语言,它重视的是限定空间界面的几何形状,并非界面形象。建筑空间由演绎不同功能的几何构件组成特定的空间,几何构件的组合成了新旧空间对话的基础。旧工业建筑的独特气质配合现代建筑空间尺度,使旧工业建筑具有形式美学的连续特征。其空间开放通用并且功能冗余度较大以及单元式构成再加上节点构造外露等先天基因为新功能的替代埋下了伏笔,也给空间的重塑与再利用带来很大的创作空间。
3.基于现代建筑材料和构造方式
目前国内外旧工业建筑重塑与再利用的优秀范例中都在强调新材料以及新构造方式,而且非常强调要体现精细的现代工业设计的工艺美,随着工艺的改进在旧工业建筑的重塑与再利用中也在不断的注入新的技术新的形式。材料及构造方式的创新应用正逐渐成为了旧工业建筑重塑与再利用设计中可以使用的另外一种重要的语言。20世纪50年代~70年代后,很多建筑构件和室内设施随着时间、气候等各方面的因素都不可避免地被破坏了。例如一些构件和设备等一些技术性元素经常是没有办法调换的,它们不再适用或者不能够满足当代标准和相关规范,市场上也不再出现。雷姆・库哈斯说过:“憎恨历史的缺失是一种可恶的情绪。”新的材料新的技术在这个时候得以出现来填补市场空白。对新材料新工艺的引用不仅在技术上是直接的,而且在形式上也是真实的,并没有让新的技术手段去模仿旧的建构方法,而是根据现代建筑材料和构造手段来重新修补和完善已被破坏的构件和设施设备。新设计的这种尊重自我和自信并不是对旧工业建筑的一种破坏或者是对历史成果的否认,也没有降低它对旧工业建筑的敬仰,它选择的是一种让新旧空间更加能够协调和融合的一种手段,是用时间差来表现旧工业建筑悠久的历史,体现价值。换句话说,在历史的旧文本上重新编造新时代的内容是旧工业建筑重塑与再利用的一个最有利的决策。
4.基于建筑设计的理论
旧工业建筑的重塑与再利用需要有深厚的理论基础作支撑,使得新旧空间相互融合,旧工业建筑和新用途的结合要求根据相应的对象和任务提出其特有的解决方法。这是一种再认识历史的过程,重新寻求不和谐因素间可碰撞的元素。以此为基础由日本HMA建筑事务所进行建筑设计的上海“8号桥”的改造没有用简单的形象雷同来解决新旧空间协调与共生的问题,而是达到了用空间、环境、技术以及概念等作为协调的媒介,以本质上新与旧的统一为出发点开拓了共生的理念。在其改造设计中设计师以凹凸相间的砌筑方式将旧工业建筑上拆出的青砖重新组合,突显了墙面的纹理并成为整个区域内极具商业价值和集聚效应的空间苗固点。共生不仅能最大限度地真实地保留旧工业建筑,也为当代新设计提供了广泛的空间。
5.基于可持续发展理念
根据可持续室内环境设计的5R原则(Revalue、Renew、Reuse、Recycle、Reduce),即再认识、更新改造、再利用、循环利用、降低。大量的工业厂房因为产业结构重组、城市功能变革,逐渐成了“闲置”的建筑。对于还没有达到建筑物的使用期限且仍然具有容纳人的活动的潜力而又不会危及使用者的安全和健康、未完全失去再利用价值的旧工业建筑,我们就得进行重塑与再利用加以保护,这类建筑若采取拆除和重建的方法必定会造成大量不必要的能耗损失。我们应该重新审视那些随意拆旧建新的行为,重新评价旧工业建筑的价值。在旧工业建筑的重塑和再利用过程中,根据可持续室内环境设计理念,从旧的建筑与室内拆除下来的材料、构配件、旧设备、旧家具等经过处理是可以循环利用于新的设计中的。也可以将建筑中的资源尤其是稀有资源、紧缺资源或不能自然降解的物质尽可能地加以回收、循环再利用,或者通过某种方式加工提炼后进一步使用。如果能充分利用现有质量较好的旧工业建筑,通过适宜性改造后加以利用,满足新的功能需求,将大大减少资源及能量的消耗,也有利用环境的保护。
6.结语
旧工业建筑内部空间重塑与再利用在实践中的重要性日益增长,越来越多的建筑师把它当做真正的设计任务和艺术挑战。在这种形势下,重塑与再利用的实践中正确认识新旧空间共生的基础显得尤为重要,以确保旧工业建筑能够在持续、合理再利用的良性循环状态中发展。
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【关键词】工业建筑;消防设计;存在问题
前言:为保证建筑物的安全性,工业建筑中的消防设计起着非常重要的作用,它是整个建筑设计的重要组成部分。在工业建筑消防设计进行时会遇到许多问题,只有现代建筑消防设计紧跟时代步伐,不断与时俱进,才能有效解决这些安全问题,减少建筑火灾,保护好民众安全。
1.工业建筑火灾的特点及危害
1.1起火因素多。现代工业建筑会安装大量的大型电器设备,这些设备一旦安装不当或使用时不注意就会引起火灾危险。此外,物品的自燃、烘烤、熬炼、焊接以及各种可燃气体、蒸汽、粉尘燃烧稍不小心都可引起火灾。
1.2燃烧猛烈、温度高。工厂、仓库等工业建筑中可燃物比一般民用建筑内要的多。一旦导致火灾,燃烧时间将会延长、很难很快将火消灭。
1.3火势蔓延途径广,危害大。工业建筑物的楼梯间、电梯、管道孔洞、电缆井等竖向井道,若没有采取有效的放火分割措施,当有火灾发生时,不仅会为火势迅速蔓延提供途径,而且底层楼层起火时,火势会沿着竖向井道迅速蔓延到建筑物的顶层,造成整个建筑物失火同时还会在整个楼层水平蔓延,使火灾面积迅速扩大,导致灭火难度的升高。
2.工业建筑消防设计中的问题
2.1建筑业主不重视规范防火
在工业建筑中,有的业主不重视消防安全及防火,随意堆放,肆意改变内存物品,破坏了工业建筑内安全消防设计,从而增加了危险性和难度。我国建筑消防设计规范发展的比许多发达国家晚,建筑消防设计规范工作涉及时间不是很长,大多建筑消防设计人员对消防规范知道的不多。
2.2对现有的建筑消防的规范和引导过于松懈
伴随我国建筑市场的不断发展,有许多工业厂房的业主,将原设计的厂房私自变更为仓库使用,导致建筑的防火区分不符合现有功能的安全要求,使原来的消防设计失去价值。还有一些施工单位在施工时为了节省投资,则在消防设施的配备上下工夫,不按照规定设计施工消防设施,例如自动喷水灭火系统、火灾自动报警器等设备,这不仅会使大众每天在危险中工作生活,也是对国家财产利益的威胁。
2.3建筑消防设计时没能借鉴国外良好的设计方法
随着大量新的建筑工程项目被推行,建筑消防设计方法逐渐得到完善。所以,我们应该加强对发达国家性能化防火设计发展的关注,搜集相关资料并加以分析,但是现今我国在这几方面做得都不是很到位。
2.4工业施工现场消防设备建设不足
有多施工单位为了尽量缩小支出的成本,在施工现场设置消防设备时都是抱着能少设置就不多设置,能不设置就不少设置的原则,甚至有不少的施工单位在施工过程中根本就不会设置任何的消防设施,而有的施工单位尽管设置了充足的消防设备,但是各个型号之间的不匹配,消防设备等于是形同虚设,一旦发生了较大的火灾,不能及时的发挥其应有的作用.从而造成重大的人员伤亡。整个建筑项目工程施工过程中现场作业是一个复杂的系统性工程,现场的施工材料种类多,涉及到的工种繁多,同时存在很多交叉作业和高空作业的现象,因此就会导致建筑施工现场发生火灾的频率居高不下。
2.5缺少相应的建筑消防设计的基础数据库
现行的建筑消防设计规范也有其弊端的存在。进行建筑消防设计需要定量分析数据的帮助。然而建筑消防设计数据库有较大的灵活性和实效性。虽然我国目前在建筑消防设计方面已经拥有一些实验数据,但是它们都比较零散,数据较分散,没有统一性,而且若要想了解怎样结合建筑的情况还需要更多的数据去研究探索。
3.工业消防系统设计的技术措施
3.1建立全面性能化设计的基础数据库
对于火灾凶险分析和性能化设计,急需建立有关建筑物中各种可燃物质的燃烧特性以及以往的火灾记录的数据库。此外,性能化消防设计也需要对合适的危险性分析方法有所发展,如事故树、事件树、危险度分析等方法,它们中已经有些在火灾危险分析中有了良好的运用。日后,其他行业成熟的危险分析办法我们也可以借鉴,并结合火灾问题的特点,发展出更加实用有效的火灾危险分析方法,并建立完整的资料作为基础数据库。
3.2探究方便合适的火灾过程模拟程序
对建筑物的消防安全对象进行量化的工程分析和设计是性能化设计的关键,根据建筑物的火灾凶险分析,已经有以电脑模拟和工程计算软件为代表的分析设计工具在国外被研发出来,这些程序为定量计算火灾过程打下了基础。虽然我国的某些科研部门也对火灾模拟进行了许多研究,并在模拟思想的某些方面有所突破,但依然还没有发展出可供建筑工程应用的完整程序。
3.3加强对建筑消防设计的规范和监管
现在发展建筑消防设计在国内已得到很多人的支持,一些有关单位也进行了一些相关的研究探索,也有的单位已经开始尝试将这种方法应用在一些实际工程中。但是依然需要建筑施工单位及建筑业主的共同努力,不要偷工减料,为建筑安装完整的消防设备,并按照消防规范摆放建筑内物品,也不要私自改装建筑构造,否则破坏消防设计。建筑消防设计的推广和使用需要国家的支持,国家可以组织权威的专家组或专家委员会对施工单位及建筑工厂定期监管,防止出现消防安全问题,以此推动我国未来建筑消防设计的发展。
3.4对消防设计有关技术人员的教育和培训
建筑消防设计与传统式设计的基本思路有很多不同的地方,若要众多的建筑消防设计人员、建审人员、火灾安保人员熟悉并能够顺利使用这一体系,对各方面的有关技术人员的教育和培训需要不断加强。因此,可以在政府的消防相关部门的带领下,充分利用相关高级院校、科研单位的效用,分期、分批地送相关技术人员到学校进行学习和培训。国家可以在一些高等院校中开设有关消防安全内容的课程,多多培养建筑消防设计类的专业人才,这样既可以使当前推行性能化消防设计方法的需要得到满足,也使未来性能化消防设计规范的制定以及全方位发展这项工作提供了技术后盾。
3.5建立健全建筑施工现场的消防安全管理制度,严格落实消防安全责任制度
施工单位和工程的建设单位必须严格按照国家有关部门制定的规定,建筑工程施工现场的消防安全管理工作,必须由施工单位进行全面的管理和负责,在施工过程中严格执行总工程师承包责任制度,并积极落实合同制定和现场监理制度,有总承包单位对建筑施工现场的消防安全管理工程负主要责任,分承包商主要向总承包商负责,并严格执行和服从总承包商的施工现场的安全管理工作。
3.6增强建筑工程的消防质量
消防设计审查质量要严格把关,确保开工时的消防设计必须要按审查合格施工。加强管理建设单位和消防施工单位。承接消防设计、施工的消防工程单位必须是具有相应资质等级的消防工程设计、施工单位。注重管理施工质量,对施工人员实行上岗证制度。施工时要进行严格的工程监管,加强消防机构内审计、验收、检测、监管的协调工作,根据建筑工程完成程度,适时对建筑工程进行分段分项验收。
4.总结
总之,工业建筑的消防对我们的社会生活非常重要,它关乎着民众乃至国家人身财产安全。目前我们要做的就是不断地在消防设计中发现问题,并研究对策解决问题,发展消防设计工作,防患于未然,让危害在萌芽时被掐断,保证工业建筑的整体安全,和人民生活的安全。
参考文献
[1]章孝思.高层建筑防火安全设计.成都:四川科技出版社,2009
关键词:高层工业建筑;结构体系;确定;设计;要点;分析
中图分类号:TU97文献标识码: A
一、高层工业建筑常用结构体系
在高层工业建筑中,常用结构体系主要包括以下几种:第一,框架结构,这种结构的平面布置较为灵活,可获较大使用空间,且其延性也比较好,但是这种结构也存在着一定的不足,即整体的侧向刚度相对比较小,在地震的不断作用下,其侧向变形相对比较大,并且适用的高度也比较有限。第二,剪力墙结构,该结构的空间整体性较好,且侧向高度比较大,侧向的变形相对比较小,适用的高度较大,该结构同样也存在着一定的不足与缺陷,即平面布置容易受到限制,所提供的使用空间不是很大,且结构的自重相对比较大。第三,框架剪力墙结构,该结构综合了剪力墙以及框架所具有的特点,在平面布置过程中,使用效果较好,应用比较广泛。
在高层工业建筑的设计与建设过程中,应结合工业建筑自身的生产特点和其对于整个厂区布置、防火防爆等方面的要求,综合考虑楼面荷载、冲水试压、建筑、工艺管道的布置、及结构施工新技术、建筑材料以及施工条件等相关因素,严格按照工业建筑结构设计的相关要求及规范来予以明确和设计,明确满足厂房建设要求且科学环保的结构体系。下面笔者结合某工程实例,就该高层工业建筑结构体系的明确以及设计要点进行详细地阐述。
二、工程概述
该高层工业建筑,按照工艺及其他辅助专业布置的实际需求,该建筑物的总体高度为60米,其中地上为10层,构筑物的平面尺寸为64米×20米,该结构上的设备较多,同时其外形尺寸以及重量也相对比较大,结构平面布置与竖向布置均比较复杂。此外,本工程结构安全等级:二级;设计使用年限50年;抗震设防烈度:七度;设计基本地震加速度值:0.10g;计地震分组为第二组;抗震设防类别:乙类;;场地类别为II类。本工程按抗震设防烈度七度进行结构计算,抗震措施按八度进行结构设防。
三、工业建筑结构体系的明确
由于该建筑的高度为60米,框架结构体系已超限,再加上该建筑使用空间的实际需求,不可采取剪力墙结构。因此,从结构上来讲,采用框架剪力墙结构体系为可行方案,然而由于在工业建筑设计中,一般情况下是将剪力墙当作侧向支撑,这种布置方式容易对工艺管道产生不利影响,鉴于此,为提供相应的侧向约束,在本次工业厂房建筑结构设计过程中,决定利用钢支撑来替代剪力墙,即所用结构体系是混凝土框架钢支撑结构。此外,若全部都用这种结构,容易使结构的自重加大,并影响地基基础和大型设备吊装。对此,根据结构工艺专业的实际需求与使用特点,通过多次协商和研究分析,决定超过38米的楼层,所用结构体系为钢框架钢支撑,借助于该结构体系的应用,可有效解决上述这一问题。经过多次程序计算,所获各项参数均符合规范需求,同时在实际应用过程中也符合工艺管道的相关需求,效果相对较好。在本次工业建筑结构体系设计中,因上部的荷重相对比较大,基于当地工程项目的实际地质条件,在本工程项目中所用基础为桩-筏板基础,其中桩为机械成孔灌注桩,筏板的厚度是2000mm。
四、工业建筑设计要点
第一,计算方法。因本次工业建筑工程项目的开孔较多且荷载也比较大,在构建模型时,适当地予以了相应的简化处理,借助于ETABS与PKPK-SAT两种设计软件实施了对比与分析。同时在构造设计以及概念设计上均采取了相应的强化措施,于结构中部以及顶层钢结构的楼面上各自设置了由钢筋混凝土混合形成的楼板,通过竖向支撑位置的科学布置,尽量在满足规范要求下,同时满足工艺及其他专业的要求,使结构质量重心与刚度中心重合,继而进一步提高结构抵抗变形的能力,提高结构自身的抗震性能。
第二,框支层结构的设计。 一为框支柱的设计,框支柱设计应该按照柱实际所配的纵筋来进行计算,在柱内所有纵向钢筋,其纵向配筋率不小于1 .2%,同时严格控制轴压比,确保柱具有较好延性,从而达到强剪弱弯的目的;二为框支梁的设计,在本次工程项目中,抗震等级是一级,其中对两端搁置在框支主梁上框支次梁,因其受力和简支梁相类同,对此可根据构造的实际需求来进行支座面筋的配置;三为剪力墙的设计,为使混凝土受压能力得到改善,使其延性得以增强,在设计过程中,要注意墙肢轴压比的控制,墙体水平以及竖向分布筋不仅要符合计算要求,同时还应满足最小配筋率限值,在底部加强区域中的剪力墙,应该根据要求和规范进行约束边缘构件的设置。
第三,钢结构稳定性。在钢结构稳定性设计中,应注意四个方面的内容,即结构与构件自身整体作用、结构方案的布置与构件设计、按照二阶分析来实施稳定计算、综合考虑初始缺陷极值稳定的计算。承受水平荷载的框架,其稳定性可借助于二阶弹塑性来进行分析;承受重力荷载的框架则可借助于转角位移法来对其稳定性进行分析。在稳定设计过程中还要注意支撑问题,通过支撑的设置,不仅能够使框架、压杆以及梁稳定承载性能得到提高,同时在一定程度上还可达到节约钢材的目的,要注意的是支撑并不是不受力构件,其作为一种弹性支座,同样也要满足相应刚度需求,且具备一定承载能力。
第四,混凝土结构耐久性设计。在混凝土结构耐久性设计中,要特别注意环境与材料方面的因素,按照设计的使用年限、结构极限状态、环境类别以及结构作用等级等来予以设计。同时还应综合考虑所建工程施工质量管控和保证对于结构耐久性可能产生的影响,考虑结构在实际应用中的检测需求以及维修需求。此外,为保障结构耐久性,还应采取相应的裂缝控制、防腐措施以及结构构造等措施,加强混凝土养护湿度以及温度的控制。
第五,楼梯设计与结构抗震设计。楼梯对于主体结构框架的影响并不是很大,但是对于楼梯间框架梁柱所产生的影响却非常大,鉴于此,在进行楼梯的设计时,还应该对楼梯构件实施抗震验算,通过楼梯的设计,使结构抗侧刚度得到增强,以此减少结构自振周期。由于在本次工程项目中,抗震设防烈度为七度,因此还要实施抗震设计,其中要特别注意结构延性,根据工程项目的勘察情况与建筑使用要求,对场地类别进行合理地评价,按照抗震等级明确构造形式、截面形式、配筋率、尺寸限制以及材料规格等。
结束语:
综上所述,近年来,随着社会经济发展速度的加快,使得建筑行业也取得突飞猛进的发展。为深入了解与认识工业建筑结构体系,文章就某高层工业建筑结构体系的明确以及设计要点进行了阐述,望通过本文内容的介绍,可为今后相似工程项目的建设提供相应的参考资料,继而进一步推动工业建筑事业的发展,获得更为理想的经济效益。
参考文献:
【关键字】工业厂房;消防设计;防火分区;建议
1前言
消防设计是进行建筑设计中很重要的内容,目前我国已经提出了相关的规定如针对民用的建筑方面的《高层民用建筑设计防火规范》以及在建筑方面的《建筑设计防火规定》这些对都防火方面做出了比较详细的规定,这些规定在一定程度上很大的方便了建筑设计者的设计问题,但是由于工业厂房的越来越复杂这使得在防火方面还做得不够到位,因为这些规范在很大的程度上并不能符合当地建造厂房的需要,目前在进行工业的厂房建筑时越来越向联合厂房的方向发展,这也就又给厂房的设计带来了很大的难度,本为就工业厂房中的消防问题进行了讲解和分析。
2工业厂房消防的耐火等级的分类
在进行防火设计前一定要对建筑的耐火等级有很好的了解,有《建筑设计防火规范》对建筑的耐火等级进行了很好划分,是根据柱,梁的耐火时间进行了划分,主要分为了四个等级,其中建筑物的等级是四等级,四等级的耐火等级是相对来讲比较低的,如火车的机车车检修库其规范要求是二等级的,但是其生产的类别是属于丙类的,这就使得轻钢类别的厂房无法在按二等级进行处理,为了能够按照二等级进行防火的处理这就需要在梁和柱子上覆盖相应的防火的材料,这样才能满足要求对建筑物进行二级处理。
3防火的分区及消防的设计
3.1防火墙及防火卷帘与防火分区
在生产中需要对进行防火的设置,一般情况下由于厂房的跨越度比较大这种情况下很难再进行防火墙,如在进行火车机车检修库的防火中,由于轨道及检修库的跨度是比较的长,如果是采用防火墙将很难满足需要,一般在建筑的防火中进行防火设计时通常是采用防火卷帘机防火门等,但是对于跨度大的建筑物很难进行防火分区划分,并且这样的划分在以后的维修当中也会带来很大的不便,一般这种的消防设计很少采用。
3.2自动喷水灭火与防火分区
若是在工业的厂房消防设计中设置自动喷水灭火的消防措施,这样虽然在规范中是符合的但是在实际的使用中也存在一定的问题,因为一般情况下大跨度的厂房的层高一般是10米左右,这样一方面很难实现灭火在《自动喷水灭火系统设计规范》中对自动喷水灭火的装置进行了很详细的规定,一般是使用在8米以下的,并且在建筑中进行设计自动的喷水灭火装置花的费用是相当大的。
3.3水幕与防火分区
采用这种水幕对厂房实施防火的设置,并且在使用的过程中要配合使用防火栓及防火器等防火设备,这种方法相对而言是比较可行的,这就需要在进行消防的设计时根据实际情况设计防火的水幕,这样的设置是相对而言比较灵活的并且相对于自动喷水灭火的消防的消费是比较低的,并且这种方式的消防防火设施对生产不会造成影响,一旦厂房发生火灾这就可以立即采取灭火,这样对经济方面造成的损失是比较小的,因此这种的防火方式可以很好地实现防火的分隔。
3.4消防炮与防火分区
这种消防措施相对而言使用的比较少,这是一种比较新型的消防系统,一般情况下主要使用在比较易燃或是易爆的地方,在建筑方面的使用是相对来讲比较的少,但是随着建筑的面积的不断地扩大,并且其生产的规模相对以前都有了很大的改变,现在的大空间的建筑对通透性有了很高的要求,传统意义上的消防已经无法满足当代的需求,这使得原始的消防设置的面临了很大的挑战,消防炮改进了原有的消防中一些缺点,但是由于消防炮需要消耗大量的水这就需要在建筑的外设计一个很大的消防用的水池,目前这样消防方式应用还很少,这就需要相关的设计人能够在以后对这方面进行很好地探索。
4厂房的消防措施
4.1提高厂房的耐火极限
针对厂房的防火极限的提高主要是采用外包防火层或是发泡防火漆的方式:外包防火层主要是指在钢结构的外表添加外包层,使用的方法可以是很多种,主要采用浇成型或是喷涂法,其中的浇成型主要是采用钢丝或是钢筋来限制收缩的裂缝,这样可以很好的保证外部的强度,喷涂法主要是指使用涂抹砂泵来实现对内部的保护 ;其中发泡防火漆方式主要是指由多种材料进行加工而成的耐火材料,其具有阻燃的作用,其主要的性能是在干燥后形成一种漆膜可以阻燃并且能够推迟燃烧到可燃物上的时间,并且使用发泡防火漆涂于钢结构上这样可以很有效的将火限制在一定的范围内为消防工作的顺利进行赢得了宝贵的时间,因此具有很好地防火功能。
4.2降低火灾现场的温度和快速的排放烟雾和热气
在进行厂房的设计时需要将建筑的厂房的门窗或是其他的通口设计在较高的地方,当由于火灾产生大量的浓烟或是热气时,若是建立的窗或是门的位置较高时有利于浓烟和热气的排放,这样不仅降低了厂房的温度和厂房的浓烟和热气的浓度,如果排出浓烟和热气的速率比产生的速率大很多的情况这样会使得厂房的温度不至于上升很大,而且对被困人员不会造成更加严重的后果,此外在厂房中进行排烟或是拍热气常用到的是机器送风进行排烟和排热,自然排烟也是比较常用的方法但是自然排烟有更多的优点如不需要投入大量的资金,并且省了很大的空间。
5结束语
在大型的工业厂房的消防设计时一般不采用防火墙或是防火卷帘的方式,因为这样的方式不仅对生产带来了一定的影响而且在后期的维修当中带来很大的不不便,适当的情况下可以考虑水幕或是消防炮进行防火,但是这些技术也是存在一定的缺陷这就需要设计人员努力地探索并且对消防知识进行更为深刻的认识只有不断地学习才能发现更为好的产品只有这样才能很好的对工业的厂房进行很好的防火,此外还需要在进行厂房的设计时需要对其设计更为的合理些,这样才能在发生火灾时能够降低浓烟的浓度,确保大家的安全。
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