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青少年是祖國的未來,是民族振興的希望。青少年的成長和進步,關鍵在于思想道德素質和道德養成。開展“做一個有道德的人”主題實踐活動,旨在圍繞未成年人思想道德建設核心,教育和引導廣大未成年人逐步養成良好的道德習慣,從身邊的事情做起、從一點一滴做起,激發青少年的互助、友愛、奉獻、進取精神。在自覺實踐和自主參與中增強道德意識、強化道德養成,踐行道德規范、提高道德素質。教育學生從身邊的事情做起,從一點一滴做起,促使他們自覺踐行道德規范、逐步養成良好習慣,知禮尊長,關愛他人,自強自立,做一個合格的小公民。二、目標要求
根據“做一個有道德的人”主題活動的具體要求,以學生和諧發展為培養目標,在充分考慮學生身心特征、發展需求的基礎上,結合學校實際,培養學生“做一個有道德的人”的思想意識。通過動員我校學生積極參與多種形式的道德實踐活動,倡導學生從我做起,從現在做起,從身邊小事做起,養成良好的習慣,踐行道德規范,增強道德意識,培養高尚品質。同時使他們的心靈得到凈化、思想得到熏陶、認識得到升華、覺悟得到提高,在良好的校園人文、自然環境中陶冶情操,促進他們自我全面發展和健康成長。通過學習動員、主題征文、演講、實踐教育等活動形式,大力提高學生自身素質,推動良好“校風”、“班風”、“學風”的建設,推動學校道德情感教育的全面實施,營造快樂健康和諧的校園,促進學校教育教學水平再上新臺階。三、活動內容:
按照簡單易行、切實可行、就近就便、力所能及的原則,在日常生活學習當中,在家庭、學校、社會參加針對性、參與性、實效性強的實踐活動。
1、每周一舉行以“做一個有道德的人”為主題的升旗儀式,并要求教師代表圍繞此主題講話。
2、讀一本好書。讓學生讀一本誠實守信的好書,營造書香氛圍,做一個有道德的人。要求孩子認真閱讀好書,寫出觀后感。
3、觀看一部優秀影片,寫出觀后感。
4、到社區參加一次愛心志愿服務活動。
5、每天做一次家務。讓孩子在體驗中感受父母的辛苦和付出,懂得感恩和孝敬父母。
6、每班每月召開一次以“做一個有道德的人”為主題的班會。四、總結表彰。
在“六.一”兒童節時,對在“做一個有道德的人”思想道德實踐活動中涌現出來的先進班集體、優秀學生進行表彰,以弘揚正氣,將活動不斷推向深入,為凈化社會風氣和創建和諧校園做貢獻。
黎明二校
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[關鍵詞] 成本優化; 設計優化; 現場工程技術管理
為適應房地產市場競爭日益激烈和國家房地產政策變化的形勢,國內房地產企業內部管理逐步呈現出從粗放型向技術型、專業化、精細化管理模式轉變的發展趨勢。近幾年來,各地產公司在重視完善規劃、建筑等專業設計管理的同時,加強了對結構等專業工程技術工作的管理,提高了設計管理工作的系統性,使設計技術管理更加全面、專業、精細,從整體上增強了房地產企業的競爭力。
1指導思想
工程技術管理的指導思想,就是緊緊圍繞工程成本控制這一主題,在“安全可靠、技術先進、經濟合理”大原則下,結合理論、技術、經驗、科技等,對工程設計、施工技術方案的可行性、經濟性進行比較、分析和判斷,以求得工程成本經濟合理,對社會技術資源進行溝通、整合、利用。在結構設計過程中,大力提倡和推廣結構工作性能設計新理念,加深對現行國家及地方規范條文理解和消化,用活規范條款。做好與建筑專業配合工作,積極參與項目設計各階段控制工作,把設計各階段的事前、事中、事后技術管理與工程成本控制落實到實處。規劃方案階段積極主動參與規劃方案設計階段的技術管理,在為營銷、規劃、建筑服務的同時,對工程成本加以控制,從結構專業角度對方案提出建議。
[例1] 某項目十幾棟高層建筑方案,在高寬比、錯層等方面超過國家結構規范相關規定,必須首先做結構整體模型振動的試驗,分析試驗結果后才能確定結構設計上的非常技術措施,最后還要通過專家委員會的評審。這樣必然會增加項目開發時間及工程成本。結構專業提出上述意見后,營銷和設計經過綜合考慮,最后對規劃、建筑方案進行修改,項目開發時間和工程設計成本得到控制。
[例2] 某項目5萬平方米地下室設計,由于規劃設計方案中沒有考慮消防通道在地下室頂板上位置,設計院結構工程師為了建筑師日后隨意布置消防通道而將消防車荷載滿鋪地下室頂板來進行地下室結構和基礎設計(每平方米2噸消防車荷載),此做法使地下室及基礎工程設計成本大為增加。公司審圖時發現了此問題,建議建筑專業首先布置消防車通道,結構專業再重新進行地下室和基礎結構設計,避免了多花冤枉錢。另外一個項目正好相反,也是5萬平方米地下室,規劃方案將消防車通道完全布置在社區地下室上,結構專業看圖后,提出完全可以結合社區外市政道路而不必在社區地下室頂板上設置消防車通道,建筑專業接受此建議,減少了地下室結構和基礎設計工程成本。
2樁基礎與地下室設計研究與優化
2.1樁基礎承載力取值
目前,國內設計單位對樁基礎承載力取值是參考地勘單位提出的建議值,再根據土壤物理指標進行理論計算而確定。多數情況下,設計單位確定樁承載力設計值比較保守,取值偏低,普遍存在樁基承載力強度沒有得到充分利用、樁基礎工程設計成本偏高現象。近兩年來,在地產公司項目的樁基設計中,推廣以試樁的方法來確定單樁承載力設計值,從結果來看,這種設計值普遍比以理論計算確定的設計值高出20%以上,相應減少樁基礎工程成本支出20%以上。如蘇州某地產公司湖濱一號項目二期14棟高層建筑樁基礎設計中,以試樁方法確定樁承載力設計值為250噸,比一期以理論計算確定設計值170噸提高了47%,取得了較好的經濟效益;長春某公司水岸春城項目,2003、2004年樁基設計取值以理論計算來確定為45噸,2005、2006年采用以試樁來確定樁基設計值方法,設計取值提高到55噸,樁基承載力設計值提高了22%;寧波某公司東湖觀邸一期樁基原設計值為40噸,后經過試樁將設計提高到55噸,提高了37%;西安某公司項目通過試樁修改原設計,使樁基工程成本降低200多萬元。
2.2地下室
由于地下室面積較大、工程成本較高,對地下室設計進行了重點技術管理跟蹤。在柱距布置、層高、半地下室或全地下室比較、消防車荷載取值等方面實現了有效控制。如廣州某地產公司地下室采用扁柱形式,合理利用空間;佛山某公司5.2萬平方米地下室,公司對設計院設計成果進行優化調整,工程設計成本每平方米減少59元,工程成本少支出300多萬元;南京某公司2.5萬平方米人防地下室,從結構設計角度優化設計,取得170千克/平方米用鋼量的好成效。
社區地下室頂板上普遍放置1~1.5米厚覆土以便綠化。對處于覆土上的消防通道的消防車荷載取值,經過受力分析,建議在進行地下室結構設計時考慮消防車荷載在覆土豎向擴散作用,消防車荷載取值比“規范”值小于覆土厚度的倍數,一般在1~1.5倍,從而減少地下室和基礎工程設計成本,此建議已在許多項目的地下室結構設計得以應用。由于消防車荷載比較大,對此折減后可取得比較好經濟效益,以上項目地下室均采用了此建議。
2.3抗浮(拔)基礎設計研究與優化
抗?。ò危┗A作用是抵抗水浮力,目前國內抗?。ò危┗A根據具體情況,常用抗浮樁基礎和錨桿(minipile)抗浮基礎。廣州某公司4個項目均有較大地下室,其中D7-6項目地下3層地板水浮力達12噸/平方米,均采用錨桿抗浮基礎。由于錨桿抗浮基礎工程量極大,工程成本較高,公司對4個項目的錨桿抗浮基礎設計方案進行了重點技術管理和研究,主要從錨桿入巖長度、錨桿平面布置、錨桿中鋼材選取設計3個方面入手,打破常規設計方法,使錨桿抗浮基礎設計方案更加經濟合理,取得了非??捎^的經濟效益。
錨桿入巖長度常規設計方法是以理論計算來確定,以試驗方法來確定錨桿入巖長度的創新得到設計單位認可,應用于上述4個項目。如K2項目原設計為入巖8米長,公司通過試驗確定為6米,比原設計降低2米(180元/米)。
錨桿中鋼材設計常規做法是將理論計算結果乘以2倍安全系數。公司認為鋼材本身性能穩定、離散性較小,錨桿中鋼材安全系數不應取2,而應取結構設計中1.25倍安全系數,這樣,錨桿中鋼材可以節省37%。此項建議在上述4個項目中得到應用。
錨桿平面布置常規設計方法是將錨桿布置在柱子下部,作用于地下室底板上的水浮力通過底板傳遞給梁,再由梁傳遞給柱下承臺與錨桿相平衡。經研究,常規錨桿布置設計方法存在兩個傳力路線,需要在底板和梁中配置大量鋼筋去承受和傳遞水浮力荷載,設計成本較大。由此,產生了對常規設計方法進行改良的想法,即通過減少傳力路線來降低工程設計成本思路。結合地下室錨桿抗浮基礎設計,對錨桿3種布置方案進行設計和分析:方案一,錨桿均勻布置于底板;方案二,錨桿均勻布置于梁下;方案三,錨桿集中布置于柱下。對上述3個設計方案進行了定量經濟比較,可以看出不同錨桿布置技術方案對工程成本有較大影響,方案一比常規設計方法方案三工程成本支出少54%。鑒于此,項目地下室錨桿布置均采用方案一,即錨桿均勻布置在底板下;K2一期錨桿布置采用梁下布置,即方案二。
3上部建筑結構設計技術管理
上部建筑面積大,對整體工程成本影響較大,因此,對此結構設計技術管理與工程成本控制就顯得尤為重要。結構設計是否經濟合理很大程度依賴于設計單位結構工程師的技術專業水準、責任心和心態,從理論上講他們有義務為業主負責,但在實際工作中,他們只對《規范》負責而沒有對設計的經濟合理性負責,甚至有意無意加大鋼筋用量和混凝土強度等級。因此,如何使設計單位結構工程師既要保證結構安全、品質,又要保證工程設計成本控制在一個合理范圍內,是房地產企業設計技術管理人員職責所在。
近幾年來,地產公司加強上部建筑結構設計技術管理工作,取得了一定成效,下面舉幾個案例。
[例3] 廣州某公司項目在國內開發的第一個超高層住宅項目(近150米高),原預計上部結構標準層土建工程成本為1 000元/平方米。公司加強該項目結構設計管理工作,在結構設計中密切與設計單位溝通交流,通過調整結構體系、減低荷載、設計技術等,最后達到結構工程土建設計成本僅為900元/平方米,與普通高層建筑上部結構標準層工程成本基本一樣。
[例4] 蘇州某公司湖濱一號項目二期開發14棟高層建筑方案,均為適合市場需要的南北通透的板樓結構,建筑高度與寬度比最大達9.6,遠遠超過結構設計《規范》所規定的6的限值,通過努力,蘇州市政府審圖中心領導同意將建筑高寬比只能放寬到8。若按高寬比8來設計,項目二期將有8 000平方米面積無處放置,必須對二期重新進行規劃和建筑設計,而二期地塊和時間限制又給重新規劃設計帶來了極大難度,最好還是在結構設計方案上加以解決。首先,公司要求和指導設計單位以結構工作性能設計理念進行結構方案設計,通過加多剪力墻、調整計算荷載、加寬基礎寬度等技術措施使結構方案達到可行。之后,該公司對蘇州市政府審圖中心領導進行技術上的說服工作,經過一段技術交流后審圖中心領導終于同意上會。由于方案準備充分,專家在評審會議上沒有提出原則意見,結構設計方案獲得順利通過,由此保證了該項目營銷定位、原規劃方案得以實施,保證了項目開發進度。
上海某大廈項目為超高層寫字樓項目(近150米高,總建筑面積9萬平方米)。設計單位結構施工圖設計中,標準層用鋼量為85千克/平方米,在技術管理參與下,設計單位對原結構設計方案進行調整后使標準層用鋼量降至70千克/平方米以下,取得比較滿意結果(4.5元/千克工程造價)。
4現場工程技術管理
長春某公司兩棟樓位于10米深回填土上,每棟建筑面積為4 000平方米。樁基承載力設計值為45噸,扣除10米深回填土作用在單樁上負摩擦力的理論計算值36噸后,單樁承載力僅剩下9噸,必須對回填土地基進行加固處理。經過對幾個回填土地基處理方案可行性、經濟性進行比較,確定采用碎石樁處理方案。設計公司進行施工圖設計,施工圖中的碎石樁數目為2 052根,公司獨自對此方案進行優化,碎石樁數目減至332根,僅為設計公司的16%,工程成本減少84%,同時保證了工程進度。
南京某公司為配合銷售先建會所,環繞會所三面地下室工程是在會所竣工后才開工的。會所三面離地下室距離在2米左右,地下室開挖前對會所支護就顯得極為重要。施工單位設計支護方案為直徑800毫米聯排灌注樁,入土坎固6米,懸挑6米,共計12米,灌注樁作為懸臂梁工作。公司考慮由于土質較差,對樁的堪固作用不會太大,對該方案提出在聯排灌注樁上部加設壓頂梁以保證聯排灌注樁共同工作,同時在會所3個側面壓頂梁之間設置水平鋼筋混凝土桁架為懸臂樁提供支點,如此,支護方案由灌注樁平面懸臂結構轉變成受力性能更好的空間剛架結構。施工單位采納公司意見,對原設計方案進行優化,確保會所在地下室整個施工過程中安全可靠,萬無一失。
佛山某公司項目含有4棟高層、12棟小高層,建筑地僅5 000平方米。在這5 000平方米地塊上的地質情況極其復雜:上部土層液化嚴重、地下砂巖層深度變化急劇、地下有巖洞和土洞、砂巖層深度在8~35米間變化無規律。目前,16棟建筑分別采用了預制管樁、沖孔灌注樁、夯擴樁以及由伐板、夯擴樁、攪拌處理的復合地基3種基礎組合,共計4種基礎形式。如此復雜的地質情況和采用多達4種的基礎類型,在開發中史無前例,技術管理難度可想而知。
某項目一期有8棟100米高層建筑,基礎采用樁基礎。1 700多根樁施工完成后,在工程樁檢測中發現樁基承載力僅為設計特征值的一半,經復壓樁基承載力可達設計特征值80%。設計公司采用補樁方案進行處理,第一輪補樁設計方案每棟樓需補近90根樁,公司對此提出不同意見,經過技術交流溝通,設計公司對補樁方案進行重新設計,最后確定補樁方案為每棟樓45根左右,8棟樓補樁總數減少320根。
總體來說,節能降耗是我國的一項國策,而在房地產開發過程中,大量的能源消耗了。正因為如此,企業加強了對結構等專業工程技術管理工作,提高了設計管理工作的系統性,使技術管理更加全面、專業、精細,從整體上增強了競爭力,減少了浪費。
主要參考文獻
[1] 姜涌,王金慶. 淺談房地產項目結構成本的優化控制[J]. 城市建設與商業網點,2009(3).
關鍵詞:住宅建筑設計 現狀 建議 對策
1 住宅建筑設計現狀
1.1信息滯后,紙上談兵
目前我國雖擁有多家專業設計單位,但作者在實際了解中發現,由于我國的住宅建筑行業在國際性的學術建樹較少,多數設計師多多依賴以往的建筑設計資料進行設計,套作之嫌極大,如對房屋的的房間格局和整體樓房的外觀等的配套方式的一味照搬,卻忽略周圍環境與其的協調度,導致作品格調不高。部分專業人員其專業素質有待提高,不應局限于國內的建筑設計業,而應放眼世界,在客觀認識并深刻把握國際市場的動態之后提高自身境界,促進設計水乎的提高,避免紙上談兵。
1.2標準不一,缺乏審查
很多住宅建筑發生的工程隱患多與設計圖紙的不規范所致。如尺寸標準不一致,部標、國標混合使用現象嚴重,甚至許多設計人員在設計過程中忽視相關的建筑規章制度、規范,憑經驗做事根本就無圖紙可言,這給工程質量安全與返工后檢修的責任問題追查帶來很大隱患。
1.3素質不一,責任心差
在住宅建筑設計的具體施工過程中筆者發現部分技術人員不能夠嚴肅的對待工程事務,作圖草率不符合規范,給施工人員帶來困難,而且未按照固定標準進行合理規劃設計;而部分施工人員,責任心差,領悟力差加之經驗不足導致的工序錯冗,不僅帶來嚴重的安全隱患還有人力物力的無謂消耗。
2 住宅建筑設計的優化建議
2.1加強施工質量監控,避免暗箱操作
目前住宅建筑設計整體施工質量參差不一,建議相關部門應嚴加整頓,按照相關法律法規、制度措施,如《建筑工程施工圖設計文件審查暫行辦法》,督促施工單位有效施工,同時嚴審設計圖紙是否規范,避免圖紙草率帶來的不安全隱患。其次,應借助政府的力量對建筑設計市場的監管力度,進行跟蹤調研,避免住宅設計中人員注冊、設計招標、圖紙審查等環節的暗箱操作帶來的隱患與不公平。最后,應關注國際態勢,站在國際的高度與廣度與時俱進,及時總結歸納住宅設計的規章制度,供需規范,技術經濟指標以及量化考核指標,以期優化住宅建筑設計,同時,建筑施工單位的主管部門還應在協調好監督管理的同時,審時度勢,在監管時注重三維立體構造、平面及空間設計、框架結構等設計細節的處理避免紙上談兵,推動設計監理工作的社會化。可依按如下幾條順次推進:
1 完善相關建筑組織機構,依據法律法規健全規章制度,依據綠色生活理念制定設計最優目標。
2 效率優先,兼顧公平,因材配務,積極優化人力物力財力的資源組合,提倡住宅建筑設計的的精品化、集成化、信息化。在力求成本控制的同時采取激勵制度,達到質量與效益的雙贏。
3顧全大局,統籌安排,具體問題具體分析,注重各個工序及設計項目的優化統籌安排,在鼓舞、調動時期的同時提高工作效率。同時在內部積極推行責任追究制度,貫徹節約提獎的政策,
4鼓勵設計人員走出去,多參與國際性的學術交流,從整體拓寬專業設計師的眼光與視野,從而為國內住宅建筑設計如房屋的的房間格局和整體樓房的外觀帶來新鮮血液。同時,取其精華,棄之糟粕。發揚民族性精神與文化內涵。加強設計人員學習,提高設計人員整體水平和素質。
2.2提高節能意識,于安全中顯特色
在實際建筑設計中我們理應提高節能意識,注重安全。舉例說來,作者在實際調研中取實證比較發現單向板與雙向板在相同荷載、相同板跨的情況下,單向板產生的等效均布活荷載較高,這不利于樓板承載較多的受力,而正方形的雙向板卻能夠為樓板增加較多的承載力,所以在建筑設計時我們不妨大膽采用雙向板,同時也可引入雙向井字梁框架,這樣不僅有利于平衡結構受力更有利于抗震。另外,在采用雙向框架設計后后,由于樓層樓面荷載向可以縱橫2個框架傳遞,橫向框架上變小有利于節省工程投資降低能耗。另一方面,即使縱向受力加大亦不足以影響層高,可以于安全中盡顯建筑物美觀的特色。
2.3重視價值工程原理,優化成本控制
在住宅建筑設計中,價值工程作為一種成熟有效而被廣泛運用的管理方法能夠促進設計項目真正做到技術領先、功能完備、造價合理,從而優化成本控制,因此,在項目設計時,相關部門應善于運用價值工程原理,顧全大局,全面考慮相關因素,不同地區的自然條件和社會條件的影響對審核通過的設計方案進行技術經濟分析,從而評估出可行性強的最低成本方案,有效達到成本控制。
2.4控制投資優化設計,精確概算投資
關鍵詞:綠色建筑設計;數字技術;方案設計研究
作者簡介:翟炳博,北京市建筑設計研究院有限公司創作中心建筑師,徐衛國,清華大學建筑學院教授,博士生導師
關于數字技術輔助綠色建筑設計,國外學界在其理論基礎及技術路線等方面已有一定討論。該領域可被看作是設計方法的另一切入點,對我國目前推進可持續發展方針和建筑領域語匯的多樣性來說均具有切實意義。
一、數字技術輔助綠色建筑設計的理論基礎
1.傳統綠色建筑設計特征
傳統的綠色建筑設計,建筑師無法僅從經驗或審美來判斷方案的節能與否,因此使用相關軟件平臺以模擬分析的方式對方案進行評測成為了綠色設計的關鍵之一。[1]綠色建筑設計的一般技術路線,往往是通過專業軟件進行建筑室內外物理環境(如風、光、熱、能耗等)的模擬,并將結果數值量化對比,以此評估方案的生態合理性。然而,有關生態性能的評測一般在整體設計的后期開展,如節能計算多在施工圖設計階段應用。[2]因此綠色建筑設計中的“模擬”環節完全淪為方案完成后的評價與檢驗工序,并未將其有機地納入設計前期,性能評測工具失去了對建筑方案應有的指導意義,[3]使生態設計效率變得較低。尼爾斯·拉森(NilesLarsson)在GreenbuildingChallenge2000中提到一種建筑設計同性能評測模擬相結合的工作流程,[4]其中建筑初步設計被描繪成一種循環往復的過程—概念模型的各類能耗模擬及結構、機電工程師的評價意見等形成一系列“反饋信息”來對方案提出修正建議。此過程經多次反復,可被看作是一種“循環設計”,其本質在于強調“數據反饋”的重要性。
2.數字技術特征
較有代表性的參數化技術,核心在于“關聯模型”(抽象的機器)[5]的構建。一般來講,Rhino、Maya等參數化軟件在其早期開發時都定義了一種被稱作“記錄建構歷史(recordhistory)”的功能,可被看作是“關聯性”的體現和參數化技術的早期雛形。當幾何體在軟件中被描述時,不同維度間往往遵循這樣一種規則—“低維構建高維,高維提取低維①”,所謂“記錄建構歷史”記錄的則是這種規則下的具體“關系”。當模型建立過程中每一步“關系”均被記錄時,改變初始幾何信息而最終結果相應變化,這就是參數化系統基礎所體現的“關聯性”。傳統的建模軟件平臺即使擁有記錄建構歷史的功能,也相對局限,當今普及最廣的參數化平臺Grasshopper,其前身名為ExplicitHistory,意為“清晰完整的歷史”,即構建完整的“關聯模型”。因此,參數化技術可以被概括為“關聯模型”(圖2),模型一端提供各類輸入數據,被用于指導不同類型的操作并在記錄關聯的前提下不斷傳遞,最終輸出一系列設計結果。該“關聯模型”的核心即“關聯性”(as-sociative),其在對“過程”和“數據”的控制方面體現較大優勢。
3.數字技術運用于綠色建筑設計的優勢
綠色建筑設計可被看作一個信息不斷反饋、循環的過程(圖3)。這種循環的兩端分別是建筑設計和評測體系(軟件性能模擬、工程師建議),一方面建筑師提供多種可能的預選方案并傳遞給評測系統,另一方面評測系統將運算、模擬結果數據進行反饋。在這種“循環設計”過程的操作下,建筑方案被不斷分析、評價、反饋、選擇并最終得到優化。理論上看,這種性能評測同建筑方案相結合的“循環設計”形成了一種完整統一的“綠色建筑設計”技術路線,但在實際方案推進中,建筑設計同綠色技術評價兩部分仍是互相脫節。無論是單一方案模擬評測還是多方案對比,建筑設計同技術分析兩者間存在的僅是操作上的先后關系。數字技術在綠色建筑設計領域的介入則從根本上消解了方案設計同測評分析間的“時滯性②”,對其“循環設計”過程和數據的傳遞進行更為有效、高效的控制。在參數化關聯模型中,“數據”本身可由“循環設計”中的評測體系反饋得來并被不斷驅動和傳遞,同時通過關聯模型對原有方案進行優化或生成新的設計備選方案。關于評測體系反饋得來的數據,筆者認為目前其同參數化關聯模型結合有三類思路。
二、數字技術輔助綠色建筑設計的技術歸納
1.性能評測數據的“可視分析”
實質是在參數化關聯模型中加入“生態評價模塊③”并鏈接各類生態分析軟件,提取評測結果數據并將之反饋至關聯模型,以“數據可視化”(如色彩過渡等)的方式對方案進行反饋和評估,設計師可依此調整方案。嚴格來說,參數化平臺的結果數據可視化并不能完全體現數字技術介入的優勢,一是目前絕大多數性能評測軟件均具有分析數據后處理(可視化)的功能,二是即使數據在參數化平臺可視化,但其并未納入關聯模型系統,無法體現數字技術對信息傳遞的控制。然而,在Grasshopper等參數化平臺中的確存在一部分插件來實現生態模擬數據的可視化,其意義是“統一平臺界面④”。同直接使用評測軟件進行生態分析相比,參數化平臺下的結果可視化有利于設計師對方案的直觀判斷。因其可在設計推敲的同時得到相應的生態分析視覺化結果,在方案初期給使用者較為充分的性能改進建議,所以該類型亦可被看作數字技術同綠色建筑設計的“弱鏈接”。
2.性能評測數據的“控制深化”
實質是將生態模擬結果作為過程數據參與關聯模型構建并指導后續設計生成。如通過模擬得出方案幾何體表面每片區域的陽光輻射量數值,以此控制其開窗、遮陽的生成等。該類型特點在于,所涉及方案的前一階段(如體量、界面等)已確定,而評測數據能夠同關聯模型對應,并基于現存的幾何體量對方案的后續深化進行控制(如開窗大小和多少、遮陽構件形態等)。由此,設計本身與評測數據間建立了直接且相互呼應的關系:陽光輻射模擬數值較大的區域相應開窗較小或遮陽出挑較多,抑或維護結構較厚等,因此方案的立面或細節處理將更具合理性。
3.性能評測數據的“反饋優化”
實質是在參數化關聯模型中加入“優化算法模塊”,能以生態評測中的某一個或幾個指標為優化方向,并反向調節初始的輸入參數組合,來使輸出結果在滿足生態評測標準的前提下較為優化。特點在于,所涉及方案前一階段(如體量、界面等)并未確定,模擬數據所起的作用即反饋并協助獲取方案初期較優化的結果。該類型中,概念方案由關聯模型控制,一系列不同的輸入參數可生成眾多的設計備選。關聯模型中的“生態評價模塊”用以評測這些潛在的備選方案,并得到相關結果數據;“優化算法模塊”(例如“遺傳算法”)則將評測結果數據作為設計發展方向,通過反饋調整初期的眾多輸入參數,來將其協調配比并得到較優化方案。
4.相關工具歸納
基于Grasshopper平臺,應用于綠色建筑設計的輔助工具歸納。
三、數字技術輔助綠色建筑設計的策略展開
1.組團層級
(1)概述
宏觀層面的城市設計、居住區或傳統聚落,其生態策略可從建筑與環境間關系、建筑與建筑間關系兩個角度展開。對于建筑與環境,應考慮如何有效利用建筑所處的地域資源,即合理調節陽光、風、地形、土地、水源、綠化等要素同建筑間關系;對于建筑與建筑,則需探討建筑的組團布局,即合理規劃建筑群落整體朝向、建筑間縫隙、街道或開放空地等。總體來說,組團層級的生態策略主要體現在建筑整體布局的關系及形態上的優化,從而達到對室外風環境、自然采光、陽光輻射等方面的利用或防控。
(2)數字技術介入
首先,在數字平臺中建立關聯模型來描述群組的形態及空間關系,精確、多樣化的輸入參數(如建筑形態、高度、數量、疏密等)能夠對建筑群的整體呈現進行調節;其次,評測體系(計算公式或生態模擬平臺)可將室外風環境、熱環境、建筑采光優劣、容積率等作為待優化目標,通過性能模擬結果數據來“反饋優化”,得到組團聚落的生態最優方案。具體來說,策略一為城市生成,屬于方案從無到有的“控制深化”過程,多見于國際城市設計競賽或數字城市設計研究等。首先需確定形態結構原型,而后性能模擬則會為城市群落的生成提供“中間數據”或切入點。這類城市設計探索更具建筑設計傾向,因其由參數關聯模型整體控制,所生成的城市結構和形態更加有機、整體且較純粹。策略二為“反饋優化”,多見于建筑群組結構已確定的城市片區或居住區,通過設定單或多目標來優化各個建筑單體的朝向、開間進深、層高和布局等。其在工程實踐中幫助較大,能在建筑師人為介入的前提下對群組空間結構、形態進行可控調節。此外,由于眾多設計規范(如采光、防火、疏散間距等)的嚴格限定,加之“行列式”等現存參考模式,數字技術的統籌能極大地提高該尺度層級的設計效率。
2.體量層級
(1)概述
該類型建筑的“主體”設計層面,包含建筑形態和功能布局兩方面。建筑體量形態在諸多方面(如體形系數、截面形狀、庭院設置等)與其節能與否相關;此外,形體的組合關系也會影響建筑整體的生態性能。對于功能布局,可根據用戶對其使用的形式及活動量劃分,將次要房間作為“生態緩沖區”布置在惡劣氣候的朝向,并將機電設備運行區集中布置來降低能耗。
(2)數字技術介入
關于數字技術在體量層級的介入,目前并沒有一個被學術或實踐界公認的一般流程。因為體量階段是方案設計從無到有的第一步,而生態策略或評測數據自身無法生成具有廣泛適應性的優化方案植入到具體場所語境的基地中去,所以體量階段的生態優化必須伴隨方案設計的邏輯操作同步進行。總體思路是,建筑師首先應結合場地關系、功能訴求、問題分析、背景信息等對方案體量有一個初步的解決策略或預設,而后在數字平臺利用參數關聯模型對其進行描述,最后通過生態模擬的結果數據來“反饋優化”,使體量朝著某一個方向發展進化。例如可以通過關聯模型將方案在一定范圍內調整變動(如不同的形體組合、中庭大小或位置等),并通過評測不同可選項的生態性能(體形系數、風阻大小、整體得熱等)取得相應數值,以該數據為目標反饋來確定優化的建筑體量方案。
3.細部層級
(1)概述
對于建筑細部層級的綠色設計討論同樣可分為兩個方面。一是優化設計方案護體系的細部構造。對此,維護結構的熱工性能好壞決定其生態與否,一般認為構造層次的傳熱系數K值較小則較為綠色低碳,[6]即“墻體越厚越保溫”。而細部的優化處理則為了防止因結構外露及門、窗等處形成“冷熱橋”而降低護體系的整體性能。二是建筑外立面(如開窗、遮陽等元素)的設計深化。開窗處往往是維護體系熱工性能的薄弱環節,其大小、位置以及用材、構造等都需從生態優化的角度重新定位。遮陽是建筑被動節能的主要措施之一,其能有效降低進入室內的陽光輻射,并改善自然采光均勻度,是構成建筑外立面的一類重要元素。有研究顯示,外遮陽措施節能效率可達10%~24%,而其造價僅占工程總造價的2%~5%,可被看作低投入、高效率的建筑被動式節能技術典范。[7]
(2)數字技術介入
在已經確定方案體量的前提之下,數字技術在細部層級的介入主要體現在性能評測結果數據的“控制深化”,例如運用參數化關聯模型總體控制建筑表皮的生成,而生態模擬則為之提供了合理的數據來源,即表皮構件中各元素遞變的“外力”,用以整體控制、干預界面的結構形態和呈現效果。
4.數字技術輔助綠色建筑設計策略歸納
數字技術輔助綠色建筑設計的策略,按照不同層級,可歸納如表3所示。
四、結語
影響建筑生態性能的主要策略基本在方案設計階段確定,即初期的概念設計成果往往對建筑最終生態節能與否有較大影響。[8]無論從國家對建筑節能的硬性指標、國內目前的建筑能耗現狀,還是從建筑師所肩負的社會責任出發,推行綠色低能耗設計都勢在必行。數字技術是設計中的一股革新力量,其并非“宏大敘事”,而是以“局部滲透”的方式影響建筑研究及實踐領域。除新的組織形式、形態關系創生外,其在建筑的生態低碳、結構優化、輔助施工等領域也極具潛力。而參數化技術將在建筑的綠色可持續方面發揮巨大價值,體現出社會及人類發展的關懷。
參考文獻
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[5]徐衛國.褶子思想,游牧空間—關于非線性建筑參數化設計的訪談[J].世界建筑,2009(8):16-17.
[6]張歡,楊斌,由世俊,等.遮陽板在建筑節能中的應用研究[J].太陽能學報,2005(3):14-18.
[7]胡深,冉茂宇,袁炯炯,等.關于居住建筑遮陽優化設計的探討[J].建筑科學,2010(12):88-91.
關鍵詞:工程建設;優化設計;操作困難
中圖分類號:F283 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2014)08-0008-03
建筑工程投資分為靜態投資和動態投資。靜態投資部分主要是指針對某一基準時刻,完成建設項目所需要的投資;動態投資主要是指由于建設期間內發生的利息、國家新批準的稅費以及可能的價格、匯率等變化而可能需要增加的投資,即基于未來可能的變化而實際發生的投資,目前主要包括漲價預備費和建設期利息;通常我們所說的投資主要是指靜態投資。投資控制在工程建設的各個階段都是各項目投資者關注的重點;現階段,已經推行了很多好的政策和辦法用于工程建筑各階段的投資控制,比如:在項目建議書和可行性研究階段推行的投資估算和項目法人責任制,設計階段的限額設計,還有在施工階段的招投標、施工過程中的跟蹤審計以及項目竣工后的結算審計等這些都是很好的投資控制的辦法。此外,在項目招投標、施工過程中的跟蹤審計及結算等各個環節,投資方一般會通過第三方機構也就是委托造價咨詢對工程造價進行控制,使項目的總投資進入自己的控制。本文主要介紹投資者尚未廣泛關注但是對工程投資有重大影響的設計優化的問題。設計優化對工程總投資的影響:
1 設計方案的比選及最終確定對投資產生的重大影響
項目實施過程主要包括項目決策、項目設計、項目實施三個階段。設計階段是工程建設的中間階段,也是工程投資造價控制最重要的階段。工程設計的合理性與經濟性直接影響到整個工程的投資,而且數額巨大。然而設計階段又是業主投資控制措施最少的階段,在設計階段設計方案的選擇影響工程造價的可能性為30%~80%,而在工程實施階段,其它不可預見因素影響工程造價的可能性只有5%~20%。顯然,設計階段是工程造價控制的不可忽視的關鍵階段。因此提高設計的精度和質量是十分重要的。在設計階段,建設方案的結構體系和結構方案的選擇及建筑材料的選擇對投資有很大的影響。如某體育館的建設方案,基礎類型和深度確定,結構形式的選擇等,都會對工程造價產生很大的影響。據統計,相同條件下滿足功能、技術、經濟、合理的優化過的設計,可以降低工程造價3.5%~15%,甚至15%~30%,如某地區的金屬加工車間的多層框架結構,設計單位根據傳統設計,將基礎設計為獨立基礎,但由于該廠房負荷較大,因此獨立基礎的單體規模更大、更深的深度(2.8米),后經過其他設計師分析優化后,采用柱下條形基礎,達到了相應的荷載等級,同時又可以節省大量的混凝土,并可以減少土方開挖深度,節約了大量投資。
除此之外,優化設計也影響使用階段的間接成本,如暖通空調、照明能耗、清洗、維護、維修等,一次性投資和間接成本有一定的反向關系,但通過優化設計可以尋求兩者的最佳組合,整個工程建設成本最低的生活。
2 目前的設計質量狀況
2.1 建筑設計往往走向兩個極端
一是設計未經過仔細核算,引起質量事故。工程質量事故的原因很多,但通常把設計責任放在第一位。許多建筑產品由于缺乏優化設計和功能設置不合理,影響正常使用,一些設計圖紙質量差,專業設計之間的矛盾,施工返工、停工的現象,一些質量缺陷和安全隱患,給國家和人民帶來巨大損失,造成巨大的消費投資。尤其是橋梁工程和高層房屋建筑工程,設計的不合理造成工程施工失敗,如哈爾濱高架橋引橋垮塌事故。二是設計保守或者未達到最合理狀況,造成巨大浪費。比如:某市政道路工程:圖紙中并行的雨污水管道在間距小于3米,但是埋深較淺的雨水管和埋深較大的污水管兩者高差較大,有的是一米以內,有的高差達3米,原設計統一按照基礎連挖放坡方案,并在挖方基槽內偎砂至雨水管頂0.5米,這樣就造成在雨污水管埋深較大地段整個土方開挖斷面全部儇砂并且在污水管上方高達3米深均為砂回填,這樣不利于結構穩定并且造成大量浪費,光管道偎砂這一塊造價高達上千萬,甚至超過了整個路段的管材造價,后經造價審計人員提出,并會同設計專家會審后,認為這一設計應該進行優化,并將原設計修改為同槽施工的雨污水管道,當高差較小時,可以統一偎砂至雨水管頂。當高差較大時,對雨污水管道分別進行偎砂保護,這一方案的修改直接節省造價六百萬元。可見,設計質量的優劣直接決定了工程投資的多少。因此建筑設計應該做到結構安全、質量可靠、經濟合理。
2.2 優化操作困難的原因
(1)工程設計目前的狀況。在很長一段時間內,形成了一種設計對業主負責,而業主單位往往并沒有設計方面的專業人士來進行把關,對設計的實質內容了解得不透徹。這樣就造成了項目設計實質上由設計單位自行設計而缺乏審圖和復核程序,只等在后續環節發現問題后再來做設計變更,這樣就造成了人力、物力的大量浪費。另外,對設計市場管理不夠,越級、無證、掛靠設計時有發生,從而導致一些設計能力未到要求的設計單位進行越級設計,造成設計質量無法保證,加之由于設計工作的特殊性,不同的項目有各自的特點,所以針對不同項目,優化設計的成果缺乏明確的定性考核指標。
另外,各設計院和設計師素質良莠不齊,目前為了在建筑市場角逐中生存,很多設計師不是集中精力放在設計實施過程中,創造更多的好作品,而是把智慧放在市場開發的談判場上,力爭獲取更多更大的訂單。有的設計師為了有接到業務,常常收取很少費用甚至靠免費設計;這樣就造成了市場上普遍存在“劣品驅逐良品”、“抄襲驅逐原創”的現象。各設計院的低價競爭在一定程度上擾亂了市場?!?/p>
(2)業主對優化設計缺乏相應的認識?,F階段,投資業主傾向于關注施工過程的控制,很少關注到設計環節,僅在施工過程遇到問題時才會做設計變更。其原因:一是業主沒有認識到設計方案的變化能很大程度地影響工程投資,只看到施工招標,投標價格低于底價的,建設單位應當受益等等;二是設計人員對自身設計方案的變化能多大程度地影響投資沒有充分地關注和了解,而業主因為專業限制也無法提出對設計進行優化的要求;三是有些業主經濟實力雄厚,只管求新穎,做面子工程,要求外觀達到需要的效果就好,不管價格,還有些業主自身對工程結構上應具備的功能要求及應達到的目標不明確,隨意性大,要求出圖時間緊,又壓低設計收費,從而也影響了優化設計的開展。
(3)項目優化設計難的大環境。由于當前的大部分設計院都是自主經營,自負贏虧,設計任務的獲得往往是憑個人關系或者單位之間的關系,缺乏公平競爭機制,所以很多設計單位的重心并不在技術水平的提高,而是重點關注安全性,不出問題就行,所以一般設計就相對保守,造成工程造價的大幅提高。還有些設計人員和材料供應廠家勾接,指定設計品牌,而引起在材料采購階段進行材料單廠家的采購,無法進行材料優選。同時由于現在的設計收費是按面積或按造價的比例計取,設計質量的好壞全憑設計人員的職業道德和敬業精神,跟投資的節約和設計質量的細致程度沒有緊密聯系,導致設計人員對方案不認真進行經濟分析,而是追求高標準,或為保險起見,隨意加大安全系數,造成投資浪費。而即使設計單位花費了較多的人力、物力,對設計方案進行優化細化,給業主節約了大量投資,但是反而因為造價指標的降低要降低設計費,這樣大大挫傷了設計院進行主動優化設計的積極性。而且很多設計師在局促的設計費和緊迫的時間壓力下,將設計規范轉換成圖紙,只要能按時提交設計,甲方通過,不延誤工期即為完成任務,缺失了設計本身的整體規劃感和創作感,拿到圖紙的業主亦沒有時間比選,開始馬不停蹄地建造,投入了大量的成本,卻難以成就高品質項目,很可能還會因為選材設備的安排不合理,承擔未來高額的運行費用。
2.3 一些對優化設計的建議
(1)對設計專業人員的建議。一是打破規范誤區,挖掘優化空間設計規范是設計師創作的標尺,同時也會成為限制發揮的禁錮。這就需要設計師辯證地理解規范。一些新的建筑形式和材料,可能在規范里面并沒有明確的說明,因此,照抄照搬規范并不可取。優化,需要設計師創造性地解讀和理解規范,而不是死板地在規范束縛下做出不合理高耗能的建筑。二是跨專業協作進行優化,優化涵蓋的內容很廣,是一個涉及建筑、結構、機電、消防等多領域的協調作用的過程。在整個建筑完成的過程中,為了實現建筑整體效果的最大化,就需要跨專業的協作。王昌興揭示,跨專業配合有一個“躲”和“讓”的技巧?!坝械脑O計,設備、機電、結構各占一層空間,層高4.2米的建筑,可能做出來的凈高只有2.6米。沒有跨專業的好的配合,既浪費空間、浪費材料又影響了舒適度?!绷硗?,設計師對自己的設計作品在后期實施過程中可能會遇到的問題要有一定的預測性和前瞻性,提前做好對一些有可能發生狀況的解決方案,不能在實施過程中發生問題后,突擊解決,引起方案處理時間過短而發生一些不必要的問題。
(2)從管理模式上來加強優化設計。目前,對一些比較重要的項目,有些業主開始請兩家設計院對方案進行設計,一家負責設計,一家進行審核,這樣也一定程度上能夠達到優化設計的目的。另外從設計院內部來講,應該推行設計師和概算工程師配合工作,邊設計邊測算成本,從而設計師能夠最快地了解到自身設計對工程投資的影響。從大環境來講,優化設計工作的推行,不僅要求委托方和主管方應加強優化設計的意識,還需要從整體模式上來進行控制。正如施工階段采用施工監理一樣,設計階段也需要采用設計監理的模式對設計質量進行監控。通過設計監理可以使設計階段的各種不合理及不規范現象得到控制。除此之外,還應加快和監督實施相應的設計監理、設計招投標、設計市場及價格管理等方面的法律法規等規范出臺的進度。目前,通過設計招投標模式來優化設計基本得到了行業的認可。