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中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
1、引言
隨著我國社會的不斷發展,人民的生活水平不斷提高,人們對住宅的需求已經不滿足簡單的居住要求,間隔多樣化、戶型多樣化、良好的綠化環境、和諧的社區氛圍已成為越來越多人的追求,如何創造符合時代要求的居住環境,如何為消費者提供布局合理、間隔優良、衛生環境好、即有舒適戶內空間、又有雅致的室外園林綠化、交往空間,這是擺在建筑師面前一個嶄新的話題。
2、高層住宅防火設計中存在問題
(1)住宅設計復雜化
由于居民對居住環境要求越來越高,對于住宅的設計也越來越復雜。首先,室外過多的設置小橋流水以及亭臺等,這樣勢必會影響消防車的通行。加之住宅用戶的門大多是封閉的防火防盜門,消防隊員很難進入室內滅火,只能靠云梯等裝置。如果消防通道的設置不合理,消防車不能順利通行,為火災的撲救造成困難。其次,高層住宅在設計時,往往為了滿足采光和通風的需要,設置采光通風凹井的內轉角外窗,最近的邊緣水平距離不能滿足防止火災蔓延的要求,導致火勢容易向鄰近住戶蔓延。
(2)外墻面的設計影響分隔縱向火。
高層住宅為了使室內更加明亮寬敞,常常設置大面積的落地低窗以及陽光室等。高層建筑的上下層之間保持1.2米以上才能夠保證火災不向縱向蔓延。但是高層住宅上下層之間一般在2.9米左右,落地低窗和陽光室外墻的設計很難保證有效高度。南方地區普遍使用分體式空調,有一種空調可以在上下層外墻的窗檻上安放機組,加之百葉窗的設計,雖然能夠滿足美觀的要求,但是安裝洞口沒有進行很好的防火處理,對阻止火災縱向蔓延不利。
(3)水管道的設置不合理
今年來,為了提高住宅的住房率,高層居民住宅一般不設置給排水管道井,上下水管道常常是在廚房或者衛生間垂直明敷,廚房往往是火災常發地。加之PVC硬質塑料管道也代替了原來的鑄鐵管道,一旦發生火災,破損的管道往往成為火災蔓延的主要途徑。
(4)燃氣管道布置不合理
現階段,必須通過管道對高層住宅提供燃氣,但是遠程抄表還沒有普及,可能會由于燃氣管道設置的不合理,而影響高層居民住宅的消防安全。由于住宅設置的特殊性,燃氣管道不允許穿過樓梯等部位。為了實現戶外抄表安全,設計人員常常將燃氣計量表設置在樓梯間,然后外設安全門,一旦發生燃氣泄漏,燃氣很容易聚集在樓梯間,對高層住宅居民產生威脅。
3、高層住宅的環境設計
(1)優化戶型設計
高層住宅戶型設計要求住宅空間功能明確,布局合理,室內空間舒適,便于裝修。小區住宅空間設計的關鍵是平面設計,其設計效果直接決定了樓盤未來的市場前景。單元設計每棟設三室一廳、二室一廳、一室一廳等平面組合,戶型面積從40m2到120m2左右,符合不同層次的消費者需求,每個房間都能做到自然通風采光,陽臺中考慮洗衣機為止及晾衣設施,餐廳與客廳連接,在細節的設計中充分考慮各種電器的位置,使居室環境潔凈舒適。力求在相對有限的空間內做到使用功能完整合理化,為人們提供既經濟合用,又靈活豐富的戶型空間。
(2)創造舒適的居住空間
住宅內生活的舒適性取決于不同的功能空間既要有較好的聯系,又有相對的獨立性,居住空間按其特征和特定要求進行布置,做到“動靜分離”、“潔污分離”和“食寢分離”等。功能空間尺度的適宜性是居住舒適度的必要條件之一,住宅內各個功能空間比例合理,在滿足住戶對空間面積盡量大的前提下,保證室內絕大部分空間光照、通風效果良好,便于進行家居裝修裝飾,使空間組合恰當舒適,帶來家的溫馨的感覺。
功能空間的私密度是居住舒適度的另一個必要條件。入戶設置過渡空間可避免開門見廳;外廊式住宅應避免外廊對其靠近房間的視線干擾,塔式住宅要注意前后套房間的對視、斜視現象;廳內應盡量減少臥室門的數量,注意衛生間門不應向廳等等。居住空間的舒適性能激發對家的歸屬感和認同感。
(3)切實注重環境設計
傳統的綠化理念依靠單調刻板的植樹種草已無法滿足現代人對居住環境提出的更高要求,現代更多人地追求自然化的宜人環境。因此在設計高層住宅整體性時,貫穿以自然為本,實現住宅區環境景觀與住宅設計、建筑空間的有機結合,兼顧高層住宅的建筑特點,體現人文環境的一致性,合理開發利用原有地形、地貌,保護原有的地區環境。
4、做好防火分隔與安全通道設計
高層住宅中,因有毒煙氣窒息死亡的人員占死亡人數的70%左右,煙氣是火災中的隱形殺手。所以,要充分考慮在建筑內設置防排煙系統的重要性。煙氣的水平流動速度為0.3、0.8m/s,垂直方向擴散速度為3.4m/s,當煙氣無阻攔時,只需1min左右就可以擴散到幾十層高的大樓。煙氣的流動速度大大超過了人的疏散速度。樓梯間、電梯井及各種豎向管井是高層建筑火災垂直方向蔓延的重要途徑,易形成“煙囪效應”。而樓梯間及其前室或合用前室是火災時人員臨時避難、疏散的場所,消防電梯間及其前室是消防隊員進入高層建筑滅火的主要通道。為了阻止煙氣進入這些部位或排出這些部位的煙氣,保證人員安全疏散和撲救。因此,超高層建筑在上述部位設置機械加壓送風系統,能夠達到疏散和撲救通道上無煙的目的,從投資方面又低于機械排煙系統,是可行的。其裙房的樓梯間內可統籌考慮布置。其風壓值應為防煙樓梯間50Pa,前室、合用前室、封閉避難層25Pa,既能方便疏散安全門的開啟,又能保證安全地帶的壓力,對煙氣起到排斥作用。同時,超高層建筑封閉避難層內設置機械加壓送風設施,除滿足避難層內一定的正壓值,防止煙氣入侵,也為躲避在避難層里的人們提供呼吸用的新鮮空氣。
4.1防火間距:為防止火勢通過輻射熱等方式蔓延,建筑物之間應保持一定間距。一、二級耐火等級民用建筑物之間的防火間距不得小于6米,它們同三、四級耐火等級民用建筑物的防火距離分別為7米和9米。高層建筑因火災時疏散困難,云梯車需要較大工作半徑,所以高層主體同一、二級耐火等級建筑物的防火距離不得小于13米,同三、四級耐火等級建筑物的防火距離不得小于15和18米。廠房內易燃物較多,防火間距應加大,如一、二級耐火等級廠房之間或它們和民用建筑物之間的防火距離不得小于10米,三、四級耐火等級廠房和其他建筑物的防火距離不得小于12和14米。生產或貯存易燃易爆物品的廠房或庫房,應遠離建筑物。
4.2 防火分區:建筑中為阻止煙火蔓延必須進行防火分區,即采用防火墻等把建筑劃為若干區域。一、二級耐火等級建筑長度超過150米要設防火墻,分區的最大允許面積為2500米2;三、四級耐火等級建筑的上述指標分別為100米、1200米2和60米、600米2。一、二級防火等級的高層建筑防火分區面積限制在1000米2或1500米2內,地下室則控制在500米2內。防火墻應為耐火極限4小時的非燃燒體,上面如有洞口應裝設甲級防火門窗,各種管道均不宜穿過防火墻。不能設防火墻的可設防火卷簾,用水幕保護。
4.3安全疏散通道出口:為減少火災傷亡,建筑設計要考慮安全疏散。公共建筑的安全出口一般不能少于兩個,影劇院、體育館等觀眾密集的場所,要經過計算設置更多的出口。樓層的安全出口為樓梯,開敞的樓梯間易導致煙火蔓延,妨礙疏散,封閉的樓梯間能阻擋煙氣,利于疏散。防煙樓梯間因設有前室,更有利于疏散。高層建筑須設封閉的或防煙的樓梯間,樓梯間應布置成有兩個疏散方向。超高層建筑應增設暫時安全區或避難層,還可設屋頂直升飛機場,從空中疏散。疏散通路上應設緊急照明、疏散方向指示燈和安全出口燈。
5、結束語
住宅設計是一項包含著很多細節、需要精心推敲的工作,執行防火設計規范的矛盾尤為突出,但是隨著消防技術的不斷進步,這些問題都將迎刃而解。尤其性能化消防設計已開始引起重視并得到提倡,這將有利于靈活處理各項具體技術問題,有利于設計的合理化而無需拘泥于傳統規范條文的限制。
參考文獻
[1] 黃進達,楊義.防火間距的性能化設計探討[J].山西建筑,2005
關鍵詞:高層住宅;安全出口;前室
隨著我國城市化建設的迅速發展,城市人口急劇增長,高層住宅建筑建設速度明顯加快,建筑高度和建筑形式不斷發展,這對改善城市景觀和人民居住條件起到了積極作用。高層住宅建筑安全疏散設計直接關系人員在緊急情況下的疏散安全,其設計的合理性和科學性是建筑設計中的重要問題,國家工程建設技術標準對此有明確的規定。高層住宅建筑人員疏散是否安全快捷,不僅反映了一個建筑物的實用性和經濟性,同時還涉及到人員的安全問題。安全疏散設計攸關人員生命安全,要求高,難度大,無疑是建筑防火設計中的重點和難點。但從實際情況和火災案例來看,其建筑安全疏散設計仍然存在規范要求與實際需要的矛盾,需要進一步的研究和探討。
1單元式高層住宅建筑安全疏散設計難點和原因
單元式高層住宅建筑人員疏散的特點包括:(1)層數多,垂直疏散距離長,人員需要較長時間才能疏散到安全場所;同時,由于不能及時準確得到災情信息和判斷火災情況,人員起始疏散時間較公共建筑要遲。(2)發生火災時,在“煙囪效應”作用下,煙氣和火勢豎向蔓延快,若樓梯間的門關閉不嚴會使煙氣進入樓梯間,增加人員安全疏散的困難。(3)人員集中,容易出現混亂、擁擠的情況。而且在疏散過程中人往往傾向于選擇熟悉的路線疏散,先跑向電梯,發現電梯停止使用后,再向樓梯疏散,因此容易在封閉樓梯間門前和防煙樓梯間前室產生擁堵現象。
1.1關于單元式高層住宅建筑設置一個安全出口的條件《高層民用建筑設計防火規范》(GB50045-95,2005年版,以下簡稱《高規》)規定“十八層及十八層以下每個單元設有一座通向屋頂的疏散樓梯,單元之間的樓梯通過屋頂連通,單元與單元之間設有防火墻,戶門為甲級防火門,窗間墻寬度、窗檻墻高度大于1.2m且為不燃燒體墻的單元式住宅”可以設置一個安全出口。盡管《高規》針對這個問題,已經做了合理和科學的修改,即不再要求十層以上層層設單元通廊和連通陽臺,改善了建筑的立面造型,降低了安全疏散設計的難度。但是在實際執行中,仍然存在規范規定與使用功能、節省投資要求的矛盾,例如:甲級防火門與防盜門難以合一;住戶在裝修時將防火門換為防盜門;客廳和廚房陽臺窗以及相當一部分臥室的落地窗為了增加采光和美觀要求,窗檻墻高度難以達到1.2m,為滿足規范要求使用甲級防火窗代替不燃燒體窗檻墻,增加了投資又影響了美觀;單元隔墻(防火墻)兩側窗間墻寬度受戶型局限,難以達到2m;有些戶型的廚房陽臺窗緊鄰樓梯間外窗,其間距《武警學院學報》2008年第10期(總第148期)•消防評價與設計•也難以達到1.2m。
1.2關于單元式高層住宅建筑設置兩個安全出口的條件《高規》對于單元式住宅如何設置兩個安全出口,未做明確規定。由于連通單元樓梯間的陽臺或凹廊緊鄰住戶的房間外窗,影響住戶的安全和生活,所以建設單位和設計單位對于十八層以上的單元式高層住宅建筑都不采用這種做法,而采用剪刀樓梯間來設置兩個安全出口。同時高層住宅受面積指標的限制,又要滿足功能使用的要求,設置兩個防煙前室有些情況下十分困難。所以剪刀樓梯間的防煙前室一般都共用,并且再和消防電梯的前室合用,即所謂的“三合一”前室。在實際執行中,建設單位、設計單位和消防監督部門在各自的立場上,對這些問題的處理意見分歧較大,以至于各地在對規范的掌握上存在不同的尺度。形成這種現狀有兩個原因:(1)國家規范的適用滯后于建筑設計思想的發展,隨著國際交往的深入和建筑市場的國際化,國外的先進建筑設計理念開始影響國內的房地產商和建筑設計單位,在戶型布局、戶內采光、外形美觀等方面的要求已經與國家規范的限制形成矛盾。(2)各規范控制尺度不一致,如《住宅建筑設計規范》規定,窗檻墻高度不低于0.8m,而《高規》則要求窗檻墻高度應大于1.2m。《住宅建筑設計規范》要求樓梯間窗與套房窗水平凈距不小于1.0m,而《高規》無此項要求。《住宅建筑設計規范》規定電纜井和管道井可設在前室、合用前室里,但檢修門應采用丙級防火門,而《高規》則不允許在防煙樓梯間前室內設豎井檢修門。再如,《高規》允許在疏散走道上設防火卷簾,防火卷簾兩側應具有自動、手動和機械控制啟閉的裝置。但《建筑設計防火規范》則規定疏散門只能是平開門。
2解決單元式高層住宅建筑安全疏散設計問題的對策和措施
建筑物的消防設防水平應當考慮投入和回報,其消防投入的價值只有在火災時才能體現出來,所以消防投入必須考慮建筑物發生火災的概率大小和火災可能產生的損失大小,同時消防投入還必須考慮投入的有效性,杜絕無效投入和重復投入。以中部地區某省會城市為例,在投入使用的十八層以下的高層住宅建筑中,33%的窗檻墻,特別是陽臺落地窗的窗檻墻高度在0.6~0.8m之間;防煙樓梯間的門由于方便使用和采光要求基本上為常開狀態;在使用中已經有40%的戶門被更換為普通防盜門。且根據火災統計情況,該城市高層住宅建筑近5年內,發生火災事故僅1起,火災直接損失約2萬元,并且沒有形成火勢向上層蔓延的現象。鑒于這種情況,從火災時保證人員安全快速撤離的要求出發,筆者認為可以適當減少單元式高層住宅建筑設置一個和兩個安全出口的條件限制,同時從以下幾個環節采取措施提高安全疏散設施的整體安全可靠度。
2.1在技術上減少火災警報的發出時間,保證第一時間通知人員疏散在住戶內設置獨立式的火災自動報警探測器,并且在廚房設置獨立式的可燃氣體報警裝置。這些投資完全可以抵消設置防火玻璃窗的投資。并且由于十二層以上的單元式高層住宅建筑都設有聯動控制消防電梯前室機械加壓送風口的火災自動探測器,可以在樓梯間每層設置光電報警器,或者利用帶有廣播功能的單元門禁系統發出火災警報。通過提升發現火災的技術手段,為人員疏散爭取時間。
2.2在設計上進一步提高樓梯間和前室的安全可靠度
2.2.1對于單元式高層住宅建筑設置一個安全出口的情況:(1)在未制定高層住宅建筑專用的防火防盜門產品標準前,適當允許開向公共走道的戶門,可以不設防火門。(2)提高防煙樓梯間的實際安全性,將樓梯間的門設為能通過前室的火災探測器的信號和火災報警控制器聯動控制的帶有閉門釋放器的防火門。(3)對于廚房和臥室的窗檻墻的高度可以參照幕墻的防火要求,放寬到0.8m。但是對于客廳的陽臺窗,由于一般陽臺和客廳之間在頂板上都有高度為0.4m左右的梁,可以減弱火焰向上蔓延的趨勢,所以其窗檻墻的高度可以放寬到0.8m以下。(4)加強對機械加壓送風機安裝和風井施工質量的要求,提高送風風壓的安全穩定性。避免風井內壁施工質量不合要求,導致風壓損失過大。(5)禁止在樓梯間內設置燃氣供氣管道。
2.2.2對于單元式高層住宅建筑設置兩個安全出口的情況:(1)在前室外設置公共走道,住宅的戶門不允許直接開向前室,只允許直接開向公共走道,水、暖、電等管道井的檢修門也開向公共走道,從而提高前室的安全性。(2)增加合用前室的面積,十八層以上高層住宅樓的剪刀梯與消防電梯合用前室的面積增加到16~20m2,加上前室外的公共走道面張建瑩,等:單元式高層住宅建筑安全疏散設計難點及對策積,其建筑公共部分的總面積可以達到25m2。其設計的科學性主要在于其公共部分的面積較大,可以消除火災時人員疏散的擁擠現象,即便是消防隊員乘坐消防電梯前往著火樓層或其上、下層,也不致與疏散的人流產生沖突。(3)增加前室的自然排煙外窗面積和機械加壓送風量,將樓梯間的門設計為能通過前室的火災探測器的信號和火災報警控制器聯動控制的自行關閉的防火門,確保前室的實際防煙能力。
關鍵詞:高層住宅;系統選擇;同層排水
一、生活系統給水方式的選擇
對于高層建筑,城市給水管網的水壓一般不能滿足高區部分生活用水的要求,絕大多數采用分區給水方式,即低區部分由城市給水管網直接供水,高區部分由水泵加壓供水。
高區部分可以采用的給水方式有:高位水箱給水方式,普通變頻給水方式或氣壓罐給水方式,無負壓(疊壓)變頻給水方式。由于高位水箱給水方式產生二次污染的現象比較嚴重,目前在住宅設計中已很少采用;普通變頻給水方式不需要設置高位生活水箱,可以基本防止二次污染,使用條件基本無限制,應用比較廣泛。
但是普通變頻給水方式仍然需要設置生活水池,還是有二次污染的可能性,且不能有效利用市政水壓。隨著技術的不斷發展,近幾年來出現了解決上述問題的新的生活給水方式--無負壓(疊壓)供水方式。這種供水方式的特點是:(1)衛生無污染:設備為全密封運行,異物不能進入管網系統;不與空氣直接接觸,真正解決了水的二次污染問題。(2)節約能源:管網增壓供水設備直接與自來水管網連接,在原有管網壓力的基礎上疊加所需的壓力差,差多少,補多少,能充分利用管網的余壓,采用變頻技術恒壓供水,不會造成設備和能源的浪費,符合國家節能的要求。(3)投資少、運行成本低:因為無需修建蓄水池或水箱,而且由于利用了自來水管網的余壓和變頻器節能控制技術,無需從零加壓,因此,加壓泵選型較小,設備投資減少。
二、消防系統給水方式的選擇
根據《高層民用建筑設計防火規范》(GB50045-95(2005年版))第7.4.7條規定:“采用高壓給水系統時,可不設高位消防水箱。當采用臨時高壓給水系統時,應設高位消防水箱……。”我國目前消防給水系統中臨時高壓制居多,一般高層建筑都設有高位消防水箱。氣壓罐給水方式的主要缺點是氣壓罐調節容積小,同樣存在不能滿足消防貯水的問題,一般作為消防給水系統中的經常性增壓設備,對于高層建筑生活給水一般用于少數樓層水壓不足時的增壓。由于以上諸多原因,盡管高位水箱存在增加建筑荷載的問題,工程中仍多采用高位水箱給水方式。
高位水箱給水方式可根據《高層民用建筑設計防火規范》(GB50045-95(2005年版))7.4.6.5規定:“消火栓栓口的靜水壓力不應大于1.00MPa,當大于1.00MPa時,應采用分區給水系統。消火栓栓口的出水壓力大于0.50 MPa時,應采取減壓措施。”其中分區減壓方式采用的方法包括:高位水箱減壓給水方式、高位水箱并聯給水方式或高位水箱串聯給水方式,或者根據具體情況采用幾種給水方式的結合。其中高位水箱減壓給水方式利用減壓水箱和減壓閥減壓。減壓水箱占用一定的建筑面積,并且增加了防止生活用水二次污染的困難,有噪音影響。減壓閥造價雖然較高,與減壓水箱相比占地面積大大減小,不影響水質而且無噪聲,且減壓后可以不必不使用減壓穩壓型消火栓,節省大批投資,也便于操作,工程中多采用減壓閥減壓方式。
三、用水量計量方案的選擇
關于水表設置,國家規范《建筑給水排水設計規范》(GB50015-2003)第3.4.17條規定:“住宅的分戶水表宜相對集中讀數,且宜設置于戶外;對設在戶內的水表,宜采用遠傳水表或IC卡水表等智能化水表。”水表出戶一般有3種方式:(1)水表設于管道井中。新建住宅設專用管道井或與其他工種(采暖)設備共用管道井,這種管路布置便于保護水表,外觀漂亮;(2)設置嵌墻式水表。適用于新建住宅,也可用于已建住宅的改造,管線布置合理,成本較低;(3)設置埋地式水表。數只水表在地下適當地點排列,一戶一根立管沿管廊( 管道井)或走廊進戶。高層住宅一般采用第一種設計方案:設計前要求建筑專業在每棟的塔樓的公共部位設置專用管道井,把每戶的水表都放在所在層的管道井中,管道敷設于墊層內。
四、排水方式的選擇
在日常生活中,經常出現上下層住戶因排水管道漏水而導致的各種糾紛、影響鄰里關系。針對這些問題《建筑給水排水設計規范》(GB50015-2003)4.3.8條規定:“住宅衛生間的衛生器具排水管不宜穿越樓板進入他戶。”新設計的住宅樓應采用同層排水方式,同層排水是指衛生間內衛生器具排水管不穿越樓板,排水橫管在本層套內與排水總管連接,一旦發生需要維修和清理疏通的情況,在本層套內就能解決問題的一種排水方式。
同層排水的優點是:(1)房屋產權明晰:衛生間排水管路系統布置在本層套住戶家中,管道檢修可在本戶內進行,不干擾下層住戶;(2)衛生器具的布置不受限制:因為樓板上沒有衛生器具的排水預留孔,用戶可自由布置衛生器具的位置,滿足衛生潔具個性化的要求,開發商可提供衛生間多樣化的布置格局,提高了房屋的品位;(3)排水噪音小:排水管布置在樓板上,被回填墊層覆蓋后有較好的隔音效果,從而排水噪音大大減小;(4)滲漏水機率小:衛生間樓板不被衛生器具管道穿越,減小了滲漏水的機率,也能有效地防止病菌的傳播。
一般同層排水的辦法有以下幾種:
1.廚房排水管道設置
廚房洗滌池排水支管可直接在樓板上接入排水立管。而對于廚房是否設地漏,目前還存在較大爭議。筆者建議廚房內不設地漏:現代生活中廚房地面一般已很少用水沖洗,少量的濺水用抹布就可完成地面的清潔,廚房地漏由于長時間無水補充,水封內存水蒸發后臭氣反由地漏進入室內。同時,取消地漏還可避免地漏排水支管進入下層戶內空間。
2.衛生間排水管道設置
為了不使衛生間污水橫管進入下層戶內空間,排水管道的敷設一般采用以下幾種方式:
(1)衛生間地面樓板下沉,污水橫管設于下沉箱內
這種方式對排水管道的施工較為方便,但檢修管道則十分不易。在實際工程使用過程中,經常發生下層住戶靠衛生間處樓板及側墻發生滲漏現象。由于無法查找出漏水的原因,上層住戶只能將整個衛生間地面鑿開重新翻修,鑿開后才發現下沉箱內積滿水,積水經側墻滲入下層。分析產生積水的主要原因有:衛生間地面防水未處理好,地面水滲透入下沉箱;部分給排水管道漏水進入下沉箱。
(2)采用側排方式
衛生間采用后出水式座便器,側排地漏,將浴盆或淋浴房墊高,各衛生器具排水橫支管沿衛生間地面墻腳處引至外墻。器具存水彎、排水橫管及立管均設于建筑外墻處。采用這種方法,可避免出現下沉式積水的狀況,但應注意幾點:首先,盡可能將潔具特別是座便器設于靠外墻處;其次應與建筑專業密切配合,由于排水橫管及立管均設于外墻,不可避免影響到建筑外觀,因而在建筑方案設計階段,給排水專業人員就應介人,將衛生間布置于建筑凹槽處,盡量降低對建筑立面的負面影響。
五、結語
總之,住宅給排水系統看似簡單,但它與我們的日常生活息息相關。作為工程設計人員,應本著技術、安全、經濟性原則,在實踐中努力創新,尋求最佳的給排水設計方案,適應住宅設計發展的新要求,滿足人民群眾不斷提高的物質文化要求。
參考文獻:
[1]建筑給水排水設計規范.GB50015-2003.
[2]高層民用建筑設計防火規范.GB50045-95(2005年版).
關鍵詞:高層住宅剪力墻轉換層結構調整構件設計
中圖分類號:TU241.8 文獻標識碼:A 文章編號:
1 工程概況
某高層住宅樓,采用框支剪力墻結構,總建筑面積為202210㎡,其中, 高層住宅地上28層,一層為架空門廳,層高7m,二層以上標準層,層高3.15m。建筑總高度84m,有兩層人防地下室,總建筑面積:1210.9㎡,基礎采用人工挖孔灌注樁,持力層為中、微風化花崗巖,建筑類別為一類,抗震設防烈度為7度。
2 抗震等級的確定
本工程轉換層以下為框架—剪力墻結構,轉換層以上為純剪力墻結構,是多層結構高層建筑,從而不能以單純的框架結構或者剪力墻結構形式來確定抗震等級,而應該嚴格按照現行規范的不同章節,分別針對性地確定結構體系各部位不同結構構件的抗震等級。該工程屬“框支剪力墻”結構,地上高度84m,轉換層設在三層樓面(屬高位轉換),其框支框架抗震等級為一級,加強部位剪力墻抗震等級為一級,非底部加強部位剪力墻抗震等級為二級。
3 上部與下部結構的調整
建筑的側向剛度宜下大上小,且應避免剛度突變,然而帶轉換層的結構顯然有悖于此,因此《高規》對轉換層結構的側向剛度作了專門規定。對該工程而言,屬于高位轉換,轉換層上下等效側向剛度比宜接近于1,不應大于1.3。在設計過程中,應把握的原則歸納起來就是要強化下部,弱化上部,盡量避免出現薄弱層。可采用以下幾點方法進行調整:
(1)應與建筑工程師協商,使盡可能多的剪力墻落地,必要時甚至可以在底部增設部分剪力墻(不伸上去)。這是增大底部剛度最有效的方法。除核心筒部分剪力墻在底部必須設置外,還通過與建筑專業協商,讓兩側各有一片剪力墻落地,并且北部還有一大片L型剪力墻也落地。這些措施大大增強了底部剛度。
(2)底部剪力墻厚度應加大,而減小上部剪力墻厚度,轉換層以下剪力墻厚度取為300~500mm,上部厚度取為200mm。
(3)底部剪力墻應不開洞,以造成剛度削弱太多。
(4)采用C55混凝土,以提高墻混凝土強度等級。
4 結構布置
本工程轉換層下部為框架-剪力墻結構,體形復雜,不規則;轉換層上部為純剪力墻結構,由于建筑布置的不對稱,剪力墻的布置經過多次試算,最后結果是質量中心與剛度中心偏差不超過1m,結構偏心率較小。除核心筒外,其余部位剪力墻布置分散、均勻,且盡量沿周邊布置,以增強整體抗扭效果。通過有關的計算結果,扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比為0.81,各樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移與樓層平均值的比值不大于1.4,均滿足平面布置及控制扭轉的要求。
5 結構整體計算與分析
本工程主要運用中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部編制的《高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件》SATWE進行分析計算。計算結果見表1。
表1:住宅樓(23層)前五個結構計算周期
X方向的地震作用最小剪力系數為1.77%,Y方向的地震作用最小剪力系數為1.91%。最大層間位移見表2:
表2:住宅樓(23層)最大層間位移
轉換層位于三層,轉換層上下剛度比為:X方向:0.9839,Y方向:1.1982
結論:2棟1座樓周期、位移均正常。
6 結構構件設計
6.1框支柱設計
框支柱截面尺寸主要由軸壓比控制并滿足剪壓比要求。為保證框支柱具有足夠延性,對其軸壓比應嚴格控制。
(1)該工程框支柱抗震等級為一級,軸壓比不得大于0.6,對于部分因截面尺寸較大而形成的短柱,不得大于0.5。柱截面延性還與配箍率有密切關系,因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不得小于φ10@100,全長加密,且配箍率不得小于1.5%。
(2)在工程中,個別框支柱還兼作剪力墻端柱,所以還應滿足約束邊緣構件配箍特征值不小于0.2的要求,折算成配箍率(C55混凝土)即為1.82%。框支柱為非常重要的構件,為增大安全性,對柱端剪力及柱端彎矩均要乘以相應的增大系數,每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的30%。因為程序計算時,一般假定樓板剛度無限大,水平剪力按豎向構件的剛度分配,底部剪力墻剛度遠大于框支柱,使得框支柱分配的剪力非常小。然而考慮到實際工程中樓板的變形以及剪力墻出現裂縫后剛度的下降,框支柱剪力會增加,因而對框支柱的剪力增大作了單獨規定。
(3)為了加強轉換層上下連接,框支柱其上部有墻體范圍內的縱筋應伸入上部墻體內一層;其余在墻體范圍外的縱筋則水平錨入轉換層梁板內,滿足錨固要求。抗震設計時,規范規定了剪力墻底部加強部位包括底部塑性鉸范圍及其上部的一定范圍,其目的是在此范圍內采取增加邊緣構件箍筋和墻體縱橫向鋼筋等抗震加強措施,避免脆性的剪切破壞,改善整個結構的抗震性能。
6.2框支梁設計
框支梁截面尺寸一般由剪壓比控制,寬度不小于其墻上厚度的2倍,且不小于400mm;高度不小于計算跨度的1/6。
(1)本工程框支梁寬度為500~1000mm。框支梁受力巨大且受力情況復雜,它不但是上下層荷載的傳輸樞紐,也是保證框支剪力墻抗震性能的關鍵部位,是一個復雜而重要的受力構件,因而在設計時應留有較多的安全儲備。
(2)一級抗震等級的框支梁縱筋配筋率不得小于0.5%。框支梁一般為偏心受拉構件,梁中有軸力存在,因此應配置足夠數量的腰筋,腰筋采用φ18,沿梁高間距不大于200mm,并且應可靠錨入支座內。框支梁受剪力很大,而且對于這樣的抗震重要部位,更應強調“強剪弱彎”原則,在縱筋已有一定富余的情況下,箍筋更應加強,譬如某根700寬框支梁箍筋采用φ16@100六肢箍全長加密,配箍率達到1.18%。
6.3樓板設計
框支剪力墻結構以轉換層為分界,上下兩部分的內力分布規律是不同的。
(1)在上部樓層,外荷載產生的水平力大體上按各片剪力墻的等效剛度比例分配;
(2)在下部樓層,由于框支柱與落地剪力墻間的剛度差異,水平剪力主要集中在落地剪力墻上,即在轉換層處荷載分配產生突變。
(3)由于轉換層樓板承擔著完成上下部分剪力重分配的任務,且轉換層樓板自身必須有足夠的剛度保證,故轉換層樓板采用C40混凝土,厚度200MM,¢12@150鋼筋雙層雙向整板拉通,配筋率達到0.41%。
(4)為了協助轉換層樓板完成剪力重分配,將該層以上及以下各一層樓板也適當加強,均取厚度150MM。
7 結束語
總之,帶轉換層高層建筑結構設計不僅要盡可能地滿足建筑的使用功能的要求,而且要使結構體系更加合理化,應從建筑功能、結構受力、設備使用、經濟合理等多方面入手進行結構的選型和柱網布置,不斷地提升住宅建筑結構的設計水平,從而滿足建筑結構合理的使用要求。
參考文獻
[1]李中軍,徐茂江,李龍.預應力混凝土轉換層結構設計[J].建筑結構學報,2008.
關鍵詞:高層居住小區;景觀設計;架空層
Abstract: the development of modern city and a variety of functional requirements bred the high-rise residential village, it can not be like traditional village that is completely closed in under the condition of the development, the emerging half open business services space, and city life phase penetration, hold the function of more rich. In recent years, China's top of the proportion of the house more and more high, high-rise residential district development is the real significance. This paper expounds the high-rise residential area landscape design research status, pay attention to space, landscape, ecology, garden to the village, and the bottom stilt floor, and analyzes the characteristic, explore high-rise residential area landscape design.
Keywords: high-rise residential district; Landscape design; Stilt floor
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
近代城市的發展和多種功能需求孕育了高層居住小區,它不能象傳統小區那樣在完全封閉的情況下發展,出現了半開放的商業服務空間,與城市生活相滲透,容納更豐富的功能。
1 研究背景
高層住宅的主要建筑形式為獨立高層、小高層(7―29層),位于城市的中心區域,因為能夠依托城市便利的公共交通和基礎設施。能較成功的解決“交通瓶頸”的問題。高層住宅充分發揮土地價值的基礎上,通過適當的降低建筑密度和容積率,獲得更良好的通風和采光和居住環境。成為在現有經濟條件和社會發展水平下提高居住品質的―個理想途徑。因此在城市中心區發展高層低密度住宅更加貼合我國的國情,能夠在較短時間內使城市居民的居住質量獲得明顯的提高。但是也存在發展的制約因素,即“產品瓶頸”。在住宅戶型的舒適性與經濟合理性相結合、創造高品質的小區環境和輔助配套設施等方面關注度不夠,居住品質沒有得到實質性的提高。
2高層居住小區園林景觀設計
高層住宅的優勢在于向空中發展.騰出地面綠化來改善居住環境,這樣,高層的住戶才會感受到自己置于綠色的環境中。舒適宜人的居住以及方便快捷的交通已經成為城市居民最為關注的兩個主要問題。親近自然的居住環境、人性化的活動場地、親切宜人的建筑尺度和空間氛圍、便捷的基礎設施等無疑是人們對于居住的最高理想。
綠地是居住區不可缺少的公共設施,也是唯一有生命的基礎設施,具有獨特的生態效應。居住區綠化為人們提供了優美環境,并在滿足人們可居、可游、可賞的同時,還可以消除都市的喧囂、身心的疲憊,從而有利于居住者得身心健康和智力發育。
居住區環境質量直接影響到人們的心理、生理以及精神生活。在人們活動的居住小區的步行道、廣場、休息觀景的空間中,創造性的設計能賦予園林空間一定的特色。給人留下
深刻的印象。在居住區設計中要堅持賦予閌林景觀親切宜人的藝術感召力。保持空間的公共性與私密性的結合。
2.1高層建筑高視點的要求
在現在的園林景觀設計中我們要考慮到人們高視點(高層居住者由高點向下觀景的位置的視點)的要求。現在居住小區的居民樓越來越高,對居住區景觀的要求也越來越高。我們在小區園林設計中要體現這一要求。設計師在小區綠化造景之時,要充分考慮樓層較高的居民的俯視感受。高層住宅在景觀上要求居住區的地面景觀平面設計要悅目,體現形式美,強調面,即色塊和色調的對比。色塊,由草坪色、水面色、鋪地色、植物覆蓋色等組成,相互之間需搭配合理,并以大色塊為主。色塊輪廓盡可能清晰。植物搭配要突出疏密之間的對比。種植物應形成簇團狀,不宜散點布置。草坪和鋪地作為樹木的背景要求顯露出一定比例的面積。不宜采用灌木和喬木進行大面積覆蓋。樹木在光照下形成的蔭影輪廓應能較完整地投在草坪上。
2.2居住小區綠色空間環境
居住小區綠化設計的功能性與藝術性不同于公園設計,小區的設計和建設中,注重功效和美學,考慮了時間與空間、文化與經濟等雙重層面的內容。它是以自然為主軸,強調情
感與文化品位取向的生態人居環境。在景觀效果實現上結合人文內涵。創造充滿大自然情趣的生活游憩空間,充分考慮住戶要求。滿足小孩嬉戲,老人活動。以及居民體育健身等功
能實現,營造出令人賞心悅目、人與自然和諧共生的良好生態環境。使環境的生態功能與使用功能、標識功能并重。
2.2.1居住小區的健康理念
園林不僅要為人居環境創造自然的條件和氣氛.也滲透以人文;人們不僅從自然環境中得到物質享受,也從寓教于景的環境中陶冶精神,獲得身心健康。
“以人為本”的思想和“可持續發展”的生態園林發展方向。
2.2.2綠色空間的可參與性和親和性。
在園林景觀空間設計中我們要公共的開放與個體的私密性相結合,要開敞空間與半開敞空間相結合,用綠化來隔離空間是我們在空間隔離常用的手段。沒有人的參與的、沒有感知的綠色空間是蒼白的、沒有意義、缺少品位的。小區綠地需要有公眾性、開放性、參與性,對應這樣的需要的就是盡量的使居民能夠在小區綠地中聚集,即現在所經常討論的“人居”與“人聚”的問題。景觀道路、健身設施等戶外空間合理分布于綠地中正是“人聚”的需要。園林綠化所創造的環境氛圍要充滿生活氣息,做到景為人用.富有人情味。
2.2.3居民小區中植物的配置。
在植物配置上強調冬透夏蔭.春綠秋黃。改變小區內常綠喬木一統天下的局面。冬天,溫暖的陽光透過枯榮的落葉.輸送進小區;夏天,濃密的樹蔭給居民帶來了清涼,使植物配置的群落具有保暖防暑降溫的作用。引進色葉植物和香源植物.隨著季節更替呈現不同的
季相和揮發不同的氣體.滿足人們季移景換的審美情趣和不同嗅覺的刺激。強調植物的保健功能,小區內可以引進一些通過光合作用揮發各類氣體的植物,起到提神醒腦、清熱明目、療肝潤肺、舒筋活血等的保健作用。
(1)植物配置要層次分明、注重色塊。
在居住小區中進行植物配置時,也應該注重其層次的搭配。利用喬灌、地被的混合配置出高、中、低、地被層四個層次,這樣再進行空間的分割及聯系。通過各個層次,使空間更具自然的節奏。色塊布置時色彩簡潔明快,可按設計者的要求任意作出各種圖形圖案;采用色塊的模紋形狀可以達到最快的成形效果,滿足快速綠化美化的要求;養護相對簡單,只需要一次成形后經常間斷性進行修剪,就可以達到較好的綠化效果;只要合理選擇色葉樹種,就可以讓色塊四季基本不變,更加重要的是色塊的設計比較符合現代人的審美觀念,特別在歐式建設的小區中和環境比較和諧;容易使人感覺環境整潔有序,現代氣息較濃。合理運用色塊,可以最大程度地吸引人們的注意力。現在常見的色塊組合有:紅色塊為紅葉小檗,紅花口木;綠色塊有瓜子黃楊、雀舌黃楊、大葉黃楊、杜鵑;黃色塊有金葉女貞、灑金珊瑚、金邊黃楊;也有用紅綠草、雪葉菊等草本花卉。
(2)掌握季節性觀花觀葉植物相搭配。“春意早臨花爭艷,夏季濃蔭好乘涼,秋季多變看葉果,冬季蒼翠不蕭條。”這首詩道出了季節變化及對小區設計的最直接要求:應保持三季有花,四季常綠。另外注意整個小的色相變化,在有色樹種的搭配上。可以采用一些色彩對比度較大的樹種,這樣可以使小區的綠化更加生動活潑。
(3)以草本花卉彌補木本之不足。雖然草本花卉在應用中的管理比較繁瑣.但是相對來說更容易為進行控制。易于成為造景要素。在組合時必須考慮到小區中植物的色澤、花型、樹冠、形狀和高度、植物壽命、生長勢等方面,才能互相協調。對于每個組合的設計時,還應該考慮周圍的地面、草坪、水池、地表等幾個組合之間的關系。
3結語
近代城市的發展和多種功能需求孕育了高層居住小區,它不能象傳統小區那樣在完全封閉的情況下發展,出現了半開放的商業服務空間,與城市生活相滲透,容納更豐富的功能。在可持續發展的大背景下,需要以綠色生態為原則,進一步探索高層居住小區景觀設計為現代人營造更多的優良環境,引導新的生活方式,適應時代需要,促進社區文化的發展。
參考文獻
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