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關鍵詞仿古建筑;設計;軸線;園林
中圖分類號TU986.4 文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2010)032-0199-01
中國具有悠久且獨具特色的建筑體系,以土、木為主要結構材質的中國傳統建筑不論結構方式還是整體造型與西方都有著巨大差異,現代建筑起源于西方,于是中國在迅猛的城市化進程中逐漸喪失了自己的建筑特色,當你置身于上海、北京、香港時,但從建筑物來看,你幾乎不知道這些地方和紐約、東京有何區別。隨著近年國學熱的出現,人們對傳統文化進行了重新的審視,古代各個方面的思想和理論再一次對現代生活形成了巨大影響,在這樣的背景之下,仿古建筑憑借其獨特的魅力得到了人們的重新審視,仿古建筑不單單是使得我們建筑形式多樣化,更重要的是能體現出中國文化的特色,所以仿古建筑設計逐漸成為了當下整個建筑領域關注和研究的熱點。
仿古建筑的設計并沒有一個嚴格而系統的規定,因為它本身只是一種設計理念而不是一種單獨分類的建筑形式,所以在設計中基本還是遵循普通設計的基本理論,并結合仿古建筑的自身特點,一般來說,可以從以下一些方面入手。
1整體設計
建筑布局是仿古建筑整體設計的第一步,一般來說可以采取軸線布局和園林布局兩種方式。
1)軸線布局是參照中國傳統建筑的標準設計形式――軸線對稱,在建筑物的中間用道路或是建筑形成一條中軸線,在軸線周圍依次布置相關建筑。這是仿古建筑中最常見的一種布局形式,故宮、十三陵、太廟等諸多建筑都是采用了這一布局形式,上海世博的一軸四館也是借鑒了這種設計理念,而新圓明園、大觀園、橫店影視城等現代仿古建筑區都是采用的軸線布局設計,游客置身其中,有很強的返古感。
2)園林布局。園林布局是仿古建筑中另一重要設計形式,中國傳統建筑對山水有很強的依賴性,園林布局有繞山繞水和穿山穿水兩種。繞山繞水是將山水作為建筑布局設計的中心,建筑物環繞在山水的周圍,這種設計的典型便是頤和園,這種設計的精妙之處就在于整個建筑群依靠山和水得到有機聯系,游人在任何一個地方都可以眺望到景觀的中心,南充著名的北湖公園便是采用了這種仿古形式,建成以來得到了很好的口碑(圖1)。
圖1南充北湖公園
2細部設計
在建筑基本布局完成之后便要開始建筑的細部設計,細部設計是仿古設計的靈魂,可以讓整個建筑形象豐滿,一般來說有以下幾個方面:
1)建筑形式設計。中國傳統建筑的形式分類十分明顯,主要有塔、亭、殿、院等,建筑形式設計步驟主要便是參照中國傳統建筑的主要形式來進行仿古建筑的細部構造設計,其核心便是將各種傳統設計元素有機整合,確立一種主要設計形式,再在當中加載其他元素。例如,我們可以確定以“四合院”作為建筑的主要形式,那么在設計中就將以院落作為建筑的構成子單元,而在各個子單元中加入殿、亭等其他元素,這樣的設計使我們的建筑既顯得豐富,又有一個核心。如四川某市根據民間傳說修建的玉香樓便是采用了這一模式(圖2)。整個設計明顯地分為兩個四合院落,而在各個院落中設計布置了大殿、牌坊、亭臺等元素,整個設計方案顯示十分大氣而又不散亂。
圖2玉香樓設計示意圖
2)加強仿古元素與現代元素的融合。仿古建筑畢竟不是古代建筑,古代建筑在現代使用有很大的局限性,所以現在很多的仿古建筑實際是在現代建筑中加載仿古元素,北京西站便是這方面的例子。北京西站完全是現代建筑,但是去獨具匠心的對建筑的屋頂采用了中國傳統的琉璃瓦和亭臺處理,于是使得北京西站成為了現代元素和仿古元素完美融合的典型事例(圖3)。
圖3雄偉的北京西站
與此同時,也可以在裝飾裝修中加入仿古元素,采用雕花、鏤空、廳堂布局等形式來體現仿古形式,同時又具備了現代裝飾的奢華,視覺效果十分震撼。
3)仿古建筑材料設計。中國傳統建筑主要采用磚木結構,這使得中國傳統建筑存在一個很大的問題,便是耐火耐腐能力差,使用年限不長,安全隱患大。另一方面,現代木材資源緊張,大規模地使用木料既不經濟也不環保,所以材料的設計也是仿古設計中一個十分重要的因素。一般來說,可以用現澆混凝土做柱,其外包裹木工板,再打磨上漆,這樣既滿足了木柱的視覺效果,又節約了木材,增強了強度。而大型塔式、殿式仿古建筑則完全可以采用鋼筋混凝土來形成建筑物主體,其外采用清水混凝土勾縫或是采用仿古磚貼面(圖5)來實現古色古香的視覺效果。
另一方面,還可以通過室內細節來加強仿古設計,這主要是對牌匾、廳廊、中式家具等古代元素的運用,在設計中可以按照傳統建筑中廳、堂、房的格局來拜訪深具傳統意味的細節家具和裝飾,這可以很大程度上提升仿古建筑的細節效果(圖6)。
圖6古色古香的傳統裝飾
仿古建筑是建筑形式的一個重要分類,雖然難度較大,但是只要我們善于總結和發散傳統建筑設計的精華,同時運用現代技術和材料加以表現,那么我們的仿古設計能力一定可以邁上更高的平臺。
參考文獻
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關鍵詞 古(仿古)建筑;雷電防護;防雷設計
中圖分類號TU2 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2011)47-0173-02
0 引言
為努力建設文化大縣和在全國群眾文化先進縣中舞好傳統文化的龍頭,浦北縣縣委、縣政府決定通過各種方式籌集資金建設浦北縣城文昌塔。整個項目由某古建園林工程設計有限公司設計,然而他們并非專業防雷設計單位,對防雷接地設計較為隨意,沒有針對性、可操作性差,因此,我公司針對項目仿古建筑物的特點派專業技術人員進行實地勘察,有針對性地對浦北縣城文昌塔仿古建筑物進行了雷電防護設計并對工程進行了實施。
浦北縣文昌塔仿古建筑物為觀光塔,是全國的第五座文昌塔,但其規格最高、規模最大、藝術水平最高的文昌塔。塔共9層,結構高度為48.88m,結構體系為混凝土框架結構。與現代建筑物相比,仿古建筑物外形結構復雜,防雷裝置安裝不容易。
1 文昌塔仿古建筑物防雷類別的確定
根據規范“古建筑的防雷,根據其文物價值與雷害后果分為三類:第一類:國家級重點保護的古建筑。第二類:省、自治區、直轄市保護的古建筑;第三類:其它古建筑”及“古建筑防雷裝置的選擇與構造要求,對一類古建筑,應專門研究;對二類古建筑,應按第一類民用建筑考慮;對三類古建筑,應按第二類民用建筑考慮”, 浦北縣文昌塔仿古建筑物為三類古建筑物,其防雷等級按二類防雷建筑物考慮。
2 文昌塔仿古建筑物防雷措施
目前古(仿古)建筑物設計主要采用的技術標準有《建筑物防雷設計規范》GB50057-1994(2000)及《古建筑木結構維護與加固技術規范》GB50165。在進行防雷設計時應該根據建筑物所處環境,氣象地理條件對多方面的因素進行綜合考慮,防雷設計是一個整體的概念,既包括建筑物本身,又包括建筑物內部的設備及人員,以及建筑物周圍的環境及樹木。其防護效果直接關系到整個區域的安全,如處理不當,很可能造成火災,甚至人生安全。針對文昌塔的防雷要求,我們分別從現代防雷技術的三個方面外部防雷保護、內部防雷保護和LEMP防護進行設計和施工。
2.1 外部防雷保護
外部防雷主要是指防護建筑物及室外設施免受直擊雷的危害所采用的外部防雷裝置,主要有接閃器,引下線和接地裝置三部分,其主要作用是由接閃器接閃雷電通過引下線引流到接地裝置,并能過接地裝置將雷電流散流到大地中去。
2.1.1 避雷針、避雷帶的裝設
由于文昌塔有她獨特的建筑風格及建筑美學,所以在屋頂的避雷針及各層的避雷帶必須與文昌塔渾然一體。
避雷針:利用塔頂的金屬寶頂(金屬層厚度大于4mm)作為避雷針,安裝在文昌塔的塔頂、金屬寶頂底座采用Ф12熱鍍鋅圓鋼與3根引下線柱結構鋼筋可靠焊接作為接閃器泄流通道。
避雷帶:在文昌塔的塔頂,采取Ф12熱鍍鋅圓鋼沿琉璃瓦輪廓彎曲敷設,形成環形避雷帶。避雷帶,支撐卡明設(各支架采取防水措施,孔內空隙用高標水泥漿填實到孔口,在孔口封灌防水膠);避雷帶必須與3根引下線柱結構鋼筋焊接;
2.1.2 引下線的裝設
引下線是雷電流的通路,根據分流原理,引下線數量越多,每根引下線所通過的雷電流就越小,這樣一來就可以減少雷電反擊及二次雷電的危害,因此應盡可能多的設置引下線。對于二類防雷建筑物引下線不大于18m的要求,塔半徑為8m,應該設置3根避雷針引下線,引下線沿塔均勻布置;利用塔樓外側3大結構柱內的2根Ф16mm以上規格主鋼筋作為雷電泄流引下線,通長焊接,并在各層平臺上用Ф12mm的熱鍍鋅圓鋼從2根Ф16mm柱主筋焊出預留點,供各層避雷帶接地用,同時在一層外側的引下線在距地500mm處預留測試板或盒。
2.1.3接地體的布置
根據浦北縣文昌塔《巖土工程勘察報告》,文昌塔所建場地自上而下主要由平均厚度0.48m的素填土,主要成份粘性土和較多礫砂顆粒;平均厚度13.92m的砂質粘性土,主要成份粘性土和含較多石英粗礫砂顆粒;平均厚度7.12m強風化花崗巖組成;采用文納四極法測出視土壤電阻率高達2 500Ω?m,土壤電阻率較高。而某古建園林工程設計有限公司設計“要求接地電阻不大于 1歐姆,實測不滿足要求時,增設人工接地極”。這一設計對于技術經濟來說十分不合理。眾所周知,接地裝置的接地電阻主要由接地體的幾何尺寸和土壤電阻率確定,對降低文昌塔的接地電阻,我們采取了如下措施與方法:
1)充分利用建筑物自然接地體,將混泥土基礎鋼筋通長焊接并采用40×4熱鍍鋅扁鋼引出四個點與人工接地體連接,這在技術上是容易實現的,而且節約鋼材;
2)深井接地措施,在水平接地體四周增設垂直接地極是降低接地電阻的有效方法之一,因此在水平地網四周增設4口30m的深井接地極,作為降低電阻值的主要措施;
3)施放接地降阻劑,根據計算垂直接地體接地電阻的公式 知道,當使用降阻劑后,相當于增加了導體的直徑,從而使接地電阻減小,達到降低接地電阻的目的。R接地電阻,為土壤電阻率,L為接地體長度,r為接地體等效半徑。
2.1.4 側擊雷與球雷的防護
古建筑物防側擊雷,要根據所在地地理位置來決定。對于周圍空曠,或建在山區的古建筑物應根據實際情況確定,確實需要的可以每隔6m沿建筑物四周設置圈式防雷均壓帶,并使均壓帶和建筑物四周的所有金屬物均與防雷接地可靠連接。防球雷的最好措施是安裝金屬屏蔽網并可靠接地,最低要求是把建筑物的所有門窗都裝上玻璃,使其沒有孔洞,以防球雷沿孔洞鉆進室內。此外,還應注意附近高大樹木引來的球雷,要考慮樹木與建筑物的安全距離。
文昌塔建立在文昌公園的至高點,塔高9層,結構高度為48.88m,屬于獨立的仿古高塔,塔身的上部應有防側擊的措施。除頂層裝避雷帶外,為防側擊雷在各層檐安裝避雷帶。如圖2所示,采取Ф12熱鍍鋅圓鋼沿各層琉璃瓦輪廓彎曲敷設,在塔樓各層屋面形成環形避雷帶,避雷帶,支卡明設(各支架采取防水措施,孔內空隙用高標水泥漿填實到孔口,在孔口封灌防水膠);在不同標高將防側擊雷的避雷帶與從結構鋼筋焊接引出的Ф12熱鍍鋅圓鋼焊接。文昌塔四周5m內無高大樹木。不存在雷擊樹木對文昌塔的反擊問題。
2.2 內部防雷措施
內部防雷裝置的作用是減少建筑物內的雷電流和所產生的電磁感應以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。為達到此目的所采用的設施均為內部防雷裝置,它包括等電位連接、屏蔽、加裝避雷器以及合理布線和良好接地等措施。針對文昌塔主要如下措施:
1)等電位聯結:在電源進線配電室處間設置總等電位聯結端子板MEB。將設備機殼、電源PE線、電涌保護器的接地線、較大的金屬物以及從LPZOA區進入LPZO1區的各類金屬管就近連接到端子或等電位連接線上,樓梯金屬扶手、等電位連接端子采用-40×4鍍鋅扁鋼與防雷接地裝置連接;
2)屏蔽:對進入文昌塔的電源線、信號線等穿鋼管直接埋地引入,其埋地長度不應小于15m。在低壓電源架空電纜埋地前,應安裝符合Ⅰ級分類試驗的電涌保護器。信號線在室內進入設備端安裝適配的信號電涌保護器;
3)防接觸電壓危害:每條引下線,在地面以上1.8米加裝絕緣套管,以防止接觸電壓對人員的傷害;
4)防跨步電壓:在地面下,圍繞建筑物四周做閉合環形接地體,在該接地體包圍的地面上電位基本均衡,防止了雷電流入地后產生的跨步電壓對人員的傷害。引下線與接地體間的接地引線、接地體的敷設,要符合GB50057-94第4.3.5條的規定。
3 檢測
為更好的做好防雷安全保護工作,應建立定期技術檢測制度,發現問題及時整改、解決;實施避雷設施跟蹤技術檢測,每年至少檢修一次,以防人為和非人為因素破壞。
4 結論
現代防雷技術強調的是全方位防護,綜合治理、層層設防,把防雷看作一個系統工程。文物古建筑是國家重要和珍貴的文化遺產,具有不可復原性,古建筑的防雷安全工作并非小事。因此,避雷設施建設應是文物保護基本建設的項目。全社會都應當增強古建筑雷電災害憂患意識,切實做好古文物建筑的防雷安全保護工作。
參考文獻
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越高。尤其是由于外界各種因素的影響,一些建筑出現了某些質量問題,但是又由于其地理
位置或者文化因素不能進行拆除,此時就需要對于建筑進行加固以延長其使用壽命。而在加
固的過程中,建筑結構加固設計方法就顯得極為重要。本文主要就建筑結構加固設計的原則
及方法進行相關的分析研究。
關鍵詞:建筑結構;加固設計;原則方法
中圖分類號:TU2文獻標識碼:A
引言:
隨著我國工程建設的發展,建筑結構的質量管理工作越來越受到各建設主管部門的重
視。在人們對建筑設施的要求日益增長的同時,建筑工程的質量和安全問題也日顯突出,建
筑物在規定的時間內,在規定的條件下,應滿足安全性,適用性和耐久性的要求。如果出現
任何質量或者安全上的問題,就必須及時采取相應的措施進行處理和補救。建筑結構加固設
計是進行建筑加固的基礎所在,只有加固設計的科學合理,才能保證結構加固能夠達到規定
的要求和標準。建筑與人們的生活息息相關,所以更加引起人們的關注,在建筑結構加固的
過程中,只有充分把握建筑結構加固設計原則和設計方法,才能使得加固工作達到預期目標,
才能促進建筑功能得到完全實現。
一、建筑結構加固設計的原則
造成建筑結構損壞的原因主要有高溫、腐蝕、振動、風化、和地基沉降等,在對工業及
民用建筑結構進行加固的時候,需要針對其損壞的原因來采取相應的加固措施,加固工作應
盡量在保證其原建筑結構不受損傷的情況下進行,并且盡量減少對原構件的更換或者拆除,
對于有利用價值的構件要保留使用。進行建筑結構加固設計的主要原則包括以下兩個方面:
1、選用材料的原則
在進行建筑結構的加固設計時,需要對加固材料進行選擇。一般情況下,加固材料的選
取原則要遵循強度高、質量輕、性能好,耐久性高,并且要與建筑原結構材料有良好的相容
性,因此我們在實際操作的時候一般會選擇和原建筑結構材料種類、強度等性能一樣的加固
材料,這是在原設計材料的強度資料完備的情況下的選用原則,而在原設計材料強度資料不
充分或者沒有的情況下,我們就應該對原結構材料的強度進行現行測算,并對其強度等級作
出規范取值。
2、加固設計的年限
對于建筑結構加固設計的年限,按照規定是保證其在一定時期之內無需進行大面積維
修,并以此作為加固設計的使用年限,也即保證在建筑結構的使用年限里,只需要進行正常
的維護。對于新建建筑的結構加固設計,一般要達到50或100年的使用年限,而對于比較
老舊的建筑,加固使用年限一般為5年到10年左右,不宜太長。
二、建筑結構加固方法分類
一般所需加固的結構大都存在由于結構自身的承載能力因災害(如火災、腐蝕、凍害)
或施工質量不到位或功能改變等因素的影響而導致結構承載能力不足的現象,所采用的加固
方法多是從提高結構的有效受力面積出發(如加大載面法等)減小截面的應力,或者直接改
變結構的受力體系,改變其傳力途徑(如增加支撐法等)從而降低結構構件的受力,最終達
到加固的目的。常用的建筑結構加固方法分為以下幾大類:
1、砌體結構加固方法。主要包括扶壁柱加固法、鋼筋水泥砂漿加固法、加大截面加固
法、外包鋼筋混凝土柱加固法、外包鋼加固法等。
2、混凝土結構加固方法?;炷两Y構加固主要可以采用加大截面加固法、外包鋼加固
法、預應力加固法、改變結構傳力途徑加固法、粘鋼/碳纖維加固法、全焊接補筋法、套箍
加固法、噴射混凝土補強加固法、植筋法、局部修補加固法等方法。
3、鋼結構加固方法。主要采用改變結構計算簡圖、加大構件截面、加強連接法等。
三、建筑結構加固施工技術
建筑結構加固施工技術比較廣泛,尤其是混凝土結構的加固施工技術比較常見,主要包
括以下幾個方面:
1、裂縫修補技術
該技術根據混凝土裂縫的起因、性狀和大小,采用不同封護方法進行修補,使結構因開
裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復;主要適用于已有建筑物中各類裂縫的處理,但對受
力性裂縫,除修補外,尚應采用相應的加固措施。
2、托換技術
該技術系托梁(或桁架,以下同)拆柱(或墻,以下同)、托梁接柱和托梁換柱等技術
的概稱。托換技術屬于一種綜合性技術,由相關結構加固、上部結構頂升與復位以及廢棄構
件拆除等技術組成,適用于已有建筑物的加固改造。與傳統做法相比,具有施工時間短、費
用低、對生活和生產影響小等優點。但對技術要求比較高,需要由熟練工人來完成,才能確
保安全。
3、碳化混凝土修復技術
該技術系指通過恢復混凝土的堿性(鈍化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的鋼筋腐蝕
得到遏制的技術。
4、植筋技術
該技術系一項對混凝土結構較簡捷、有效的連接與錨固技術,可植入普通鋼筋,也可植
入螺栓式錨筋,已廣泛應用于已有建筑物的加固改造工程。如:施工中漏埋鋼筋或鋼筋偏離
設計位置的補救,構件加大截面加固的補筋,上部結構擴跨、頂升對梁、柱的接長,房屋加
層接柱和高層建筑增設剪力墻的植筋等。
5、混凝土表面處理技術
該技術是指采用化學方法、機械方法、噴砂方法、真空吸塵方法、射水方法等清理混凝
土表面污痕、油跡、殘渣以及其它附著物的專門技術。
四、建筑結構加固設計的方法
建筑結構加固設計的方法一般要以當地的實際條件和情況來衡量選擇,要考慮到技術是
否先進,經濟性合不合理來選擇最優的加固方法。在建筑結構的體系和構件同時存在加固需
求的時候,要以體系加固的設計為優先,然后再考慮構件的加固設計。在進行不同類型的結
構構件加固時,應著重對關鍵結構和構件進行加固,如果一種加固方法的加固效果不夠理想,
可以嘗試采用多種加固方法同時進行加固。
1、外包鋼加固法
外包鋼加固法是在混凝土、砌體等構件的4角或2面包以型鋼(常為角鋼、扁鋼或鋼板
等)的一種加固方法,也是一種使用較廣的傳統方法。采用外包鋼加固法能在構件截面尺寸
增加不多的情況下,大幅提高構件的承載能力。且具有施工簡便、現場工作量較小,受力較
為可靠等優點,適于柱、梁、桁架弦桿和腹桿,以及高層建筑的加固。這種方法的不足是用
鋼量較大,加固維修費用較高,且對結構剛度提高不大。
2、混凝土加固
混凝土加固是建筑結構加固設計中比較常見的方法,因現代建筑的原結構材料一般都是
混凝土為主,而根據加固設計的原則,我們應優先使用于原材料一樣的加固材料?;炷良?/p>
固又分為直接加固和間接加固兩種。
2.1直接加固
直接加固也就是在需要加固的構件上現澆混凝土,或者對損壞嚴重的構件進行混凝土的
直接置換,例如對混凝土的受彎構件直接澆筑混凝土,通過增加構件截面面積來提高受彎構
件的承載力,從而達到加固的效果?;炷恋闹脫Q適用于承重構件有嚴重缺陷的情況,其缺
點就是置換工作會比較困難。
2.2間接加固
間接加固又有兩種,一是預應力水平拉桿加固,二是預應力下撐拉桿加固。第一種方法
是通過利用偏心力來給加固構件中間的一起施加水平壓力來克服外部負載彎矩,以減少預應
力混凝土受彎構件的外部負載,增強構件的抗彎能力;第二種方法是利用預應力支撐桿對混
凝土構件進行加固,再通過桿軸向心力產生的外部負載來加強建筑構件的承受能力,改變其
原有截面應力,以提高構件的承載力。利用預應力下撐拉桿加固,可以顯著提高構件的承載
能力,但是需要進行大幅度的結構加固。
3、增大截面法
增大截面法即增大構件的截面面積(混凝土和配筋量),以達到提高構件承載能力的一
種傳統的加固方法??蓮V泛用于混凝土、磚混結構的梁板、柱、墻等構件的加固。這種加固
方法的優點是工藝簡單,技術較為成熟,可靠性強,且能提高構件剛度和穩定性。其缺點是
現場濕作業工作量大,養護時間長,對生產和生活會造成一定影響,對原有結構的外形和房
屋使用空間會造成一定影響,結構重量的增加又增大了其它相關構件的荷載,故在設計中應
從整體角度考慮。
4、外粘型鋼加固
在進行建筑結構加固設計時,比較常用的還有外粘型鋼加固,要注意的是,在對混凝土
梁進行外粘型鋼加固時,要在混凝土梁截面的四隅粘貼角鋼,如果混凝土梁受壓區有樓板,
則要用鋼板代替梁頂兩隅的角鋼。
5、外加預應力加固法
外加預應力加固法是采用外設預應力拉桿或撐桿對結構構件或整體進行加固的方法。它
通過改變原結構的內力分布、降低結構原有應力水平來間接提高結構的承載能力。預應力加
固法幾乎沒有改變使用空間,并通過卸載、加固功能消除應力滯后現象而取得較理想的加固
效果。其不足是預加力設備和錨固還待完善,也存在一定的風險。目前主要用于大跨度結構
的加固,以及采用一般方法無法加固或加固效果不理想的大型結構的加固。
6、改變受力體系加固法
為了減小構件的計算跨度,常采用增設支點(包括柱支座和彈性支座)和采用托梁技術,
從而改變結構的受力體系,使承載能力得以提高。其優點是簡單可靠。不足是易損害建筑物
的原貌和使用功能,減小使用空間。適用于房屋凈空不受限制的較大跨度的梁、板、桁架等
水平結構的加固。
五、結束語
綜上所述,建筑結構加固設計是延長建筑使用壽命的一種方式,還能保證試用期的安全
性能。在具體的建筑結構加固設計中,要充分把握建筑結構加固的原則,還要制定科學合理
的施工方案,根據不同的建筑情況選擇合適的加固方法,使得建筑結構加固質量得到保證。
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關鍵詞:大型商業;人員密集;建筑防火;安全疏散;家具建材
中圖分類號:S762.3+3 文獻標識碼:A 文章編號:
前言
近年來,隨著我國經濟的快速發展和市場經濟的繁榮,各大型城市的商業建筑如雨后春筍般陸續出現,為滿足新型商業的發展需求,傳統的商業建筑在功能和形式上已經發生了巨大的變化。它們不僅功能齊全,形式多樣,建筑面積規模龐大、人員密集、功能復雜、裝修可燃性多等特點,發生火災后容易導致蔓延迅速、人員疏散困難、撲救難度大等后果。
目前還沒有形成全國統一的關于大型商業建筑的設計防火規范。這些隨著社會發展出現的新情況、新問題,需要各設計人員及相關部門根據工作實踐,提出新的對策和措施。本文運用成都香江全球家具建材二期區工程實例火災危險性分析,結合實際情況,主要從與建筑設計最密切的防火分區及安全疏散的角度,分析城市大型商業建筑的消防設計。
工程概況
本項目地處成都家具產業園,在老成彭路以西,北臨錦水河、南靠米規劃路,東面為家具產業園其他地塊。本項目定位為高檔品牌家居城。本地塊總用地面積為,園內地形較為平坦,地勢西低東高。規劃建筑總面積為,計算容積率建筑面積為,容積率為。
本地塊內的建筑包括區、區、及區。區及區均為四層的家具賣場,區四個塔樓均為層的辦公樓。
本工程區賣場地上層,地下層,建筑總面積。地下一層為設備用房及停車庫,主樓~層為家具城。建筑總高(包括女兒墻高度)。根據《建筑設計防火規范》-,本工程屬多層民用建筑,耐火等級為一級。
總平面消防設計
建筑四周由老成彭路和規劃路內部輔路形成環形消防通道,建筑總長度;環路寬度均大于,其上空無妨礙登高的突出物。與相鄰的棟賣場(四層)及相鄰的區辦公樓之間的間距分別大于及,滿足消防規范要求。
建筑專業消防設計分析
平面布置
)商業人流主要由一層面向老成彭路的主入口進入家具城。
主樓由兩個面積相近的型建筑體塊組成,每個體塊內部分成-個不同的消防分區,每個消防分區至少有二部疏散梯直通室外,滿足消防疏散要求。通過連廊將這兩個型體塊連接成一個整體。圍合成一個無頂蓋的內庭院。
)消防分控室設于地面一層,直接通向室外。
防火分區及安全疏散
根據本項目的實際情況,在執行現行規范的同時,本項目引入一個折減系數:
①使用人數計算折減系數
依據:
()甲方實際調研結果,因本工程為家具城屬專業市場,其營業廳超過一半的面積用于擺放家具,人數為一般商業營業廳的一半甚至更少;
()《上海市大中型商場防火技術規定》商場營業廳的疏散人數計算,應根據營業廳的建筑面積按人確定。設有固定分隔鋪位的市場,其人員總數可按走道人數和各鋪位人數之和計算,并應按表的規定計算。裝潢、家具、建材等專業市場鋪位人數可按規定指標減少;
()《重慶市大型商業建筑設計防火規范》專業市場營業廳的人員密度取值不應小于表的規定,家具市場各層最大值為人,而一般商業營業廳為人。
若按()計算計算折減系數可達,顯然不合適,因此本項目綜合上述依據,取更為嚴格的使用人數計算折減系數。
以下為各層計算結果及疏散分析:
)地下一層建筑面積,共設個防火分區,其中,-防火分區為設備用房,面積為,滿足規范的防火分區面積控制要求;到為雙層機械停車區域,面積分別為、、、、、、、、、,按復式汽車庫規定縮減控制防火分區面積;到為單層停車區域。面積分別為、、,滿足規范的防火分區面積控制要求。各防火分區間均采用防火墻、防火門、防火卷簾分隔,保證每個防火分區在火警時的獨立性。每個分區均有一部以上封閉樓梯直通室外,車庫內最遠點距安全出口距離均小于,有自動滅火系統的設備用房有樓梯直通室外,滿足疏散要求。
)首層建筑面積,設個防火分區,各防火分區間通過防火墻、防火門、防火卷簾隔開,保證每個防火分區在火警時的獨立性。-、-、-、-防火分區面積分別為、、、,出口直接對外,營業廳內鋪位疏散門距安全出口小于。取面積最大的-防火分區進行計算,設計外門總疏散寬度為,大于分區商場人流總疏散寬度:,滿足疏散要求。
)二層建筑面積,設個防火分區,每個分區均有部封閉樓梯或防煙樓梯可通地面室外,營業廳內鋪位疏散門距疏散樓梯門口或中庭的距離均小于。取面積最大的-防火分區進行計算,設計總疏散寬度每個分區均為,大于分區商場人流總疏散寬度:,滿足疏散要求。
)三層建筑面積,設個防火分區,每個分區均有部封閉樓梯或防煙樓梯可通地面室外,營業廳內鋪位疏散門距疏散樓梯門口或中庭的距離均小于。取面積最大的-防火分區進行計算,設計總疏散寬度每個分區均為,大于分區商場人流總疏散寬度:,滿足疏散要求。
)四層建筑面積,設個防火分區,各防火分區間通過防火墻、防火門、防火卷簾隔開,每分區均有部封閉樓梯或防煙樓梯通地面室外,營業廳內鋪位疏散門距疏散樓梯門口或中庭的距離均小于。取面積最大的-防火分區進行計算,設計總疏散寬度每個分區均為,大于分區商場人流總疏散寬度:,滿足疏散要求。
建筑防火配件及構造
)本工程地下室防火墻采用厚加氣混凝土砌塊墻體,耐火極限大于小時,相鄰的防火分區在防火隔墻上聯系處采用甲級防火門或特級防火卷簾,特級防火卷簾(背火面溫升作耐火判定)耐火極限小時,地下車庫和地下車庫之間及商場內小中庭防火分隔采用特級防火卷簾(上開甲級防火門)。
)位于商業區域的雙跑疏散樓梯按封閉樓梯間設計,樓梯門設乙級防火門;位于商業區域的雙跑剪刀疏散樓梯按防煙樓梯間設計,樓梯門設乙級防火門。建筑物構件的燃燒性能和耐火極限均按一級耐火等級選材和設計。
)所有管道井的隔墻采用厚加氣混凝土砌塊墻體,耐火等級不低于小時,管道井門為丙級防火門;豎向管井在樓板處每層用混凝土封死。
)各建筑構件,如梁、柱、樓板、承重墻、樓梯間的墻、電梯井的墻以及吊頂、防火墻等均應滿足一級耐火等級所要求的耐火時限。
消防論證結論
通過火災煙氣運動的模擬計算,并對人員疏散情況進行模擬計算,分析得出各場景下的可用安全疏散時間和必需安全疏散時間,具體時間見下表。
通過數值模擬計算分析得出,在現有消防設施正常工作的情況下,在一定時間內()可以保證成都香江全球家具建材二期區項目的人員在火災情況下的安全疏散;假設噴淋系統失效時,則無法保證人員的安全疏散。
結語
大型城市商業建筑隨著城市化進程的加快而出現,并且在向大型化和綜合化方面不斷發展,現行的建筑消防設計規范已不能滿足消防要求,這就要求我們相關的設計人員及相應部門的工作人員在日常工作中既要結合已有規范和標準,也要結合工作實際情況,不斷創新,才能使我們的設計,尤其是最重要的消防設計與時俱進。
參考文獻:
關鍵詞:民居古建筑;消防設計;防火間距;消防裝備
0引言
民居古建筑一般是指有著百年以上歷史且具有保護價值的民居建筑。我國幅員遼闊,民族眾多,民居不像官方建筑那樣有一套程序化的規制和做法,它是根據當地的自然條件、經濟水平和材料特性,因地制宜進行建造的住宅。我國民居古建筑中最有特色的當數北京的四合院,西北黃土高原的窯洞,安徽的徽州民居和福建、廣東的客家土樓。這些建筑承載了當地的歷史、風俗等大量的人文信息,除了本身的歷史價值外,其建筑內的雕塑、壁畫等更具有不可再生性歷史文化價值[1]。隨著民居古建筑保護工作越來越被重視,許多具有保護價值的民居古建筑都得到了修復或保護移建。如日前著名影星成龍表示打算將自己購買的10棟安徽古建筑中的4棟,捐贈給新加坡一所高校用于保護和研究。據統計,我國目前有123座歷史文化名城、252個名鎮、276個名村、3744個古村寨,基本都是木結構和木土磚混合結構建筑,在消防安全方面存在著諸多隱患。自2009年以來,我國文物古建筑發生火災逾1300起。其中,生活用火不慎引發火災占37%居首位,電氣原因占21%,其他原因依次為放火、玩火、吸煙以及雷擊。例如,2014年1月11日凌晨,云南省迪慶州香格里拉縣獨克宗古城發生火災,獨克宗古城歷來為滇、川、藏茶馬互市之通衢,是我國保存最好、最大的藏民居群,而且是茶馬古道的樞紐。此次火災將有著1300年歷史的古城核心區變成廢墟,燒毀242棟房屋,古城歷史風貌嚴重破壞,部分文物建筑也不同程度受損,財產損失上億元。2015年1月3日,擁有600多年歷史的云南巍山古城拱辰樓,在一場大火中化為廢墟。此次火災事故損失嚴重,拱辰樓木構部分基本燒毀,燒毀面積約765m2。因此,做好民居古建筑的消防設計具有十分重要的意義。
1民居古建筑存在的消防安全隱患
本文以山東省某市“中國老院子”———民居古建筑保護移建工程為例,從耐火等級、防火間距、防雷設計、火災報警系統、自動滅火系統、消防救援設施等方面入手,進行消防安全隱患分析。該項目為收集、移建或復制各地有特色、有保護價值的民居古建筑,共分為兩期工程。一期工程為“南方院子”,以徽州民居古建筑為主,配以南方景觀園林,共21棟單體建筑,總建筑面積約1.4萬平方米,如圖1所示。二期工程為“北方院子”,以北京四合院為主,按我國北方民居院落設計園區綠化,共31棟單體建筑,總建筑面積約8000m2,如圖2所示。經對此項目圖紙審核、實地勘察,發現民居古建筑主要存在以下幾個方面的消防安全隱患。
1.1建筑耐火等級低
民居古建筑多以堂屋為中心,以雕梁畫棟和木結構裝飾屋頂、檐口見長,以木梁、木柱、木樓板為主要承重結構,以磚、石、土砌山墻。這類建筑的耐火等級一般定性為四級,是建筑耐火等級最低、火災危險性最大的一類。且民居古建筑中存在大量的木雕裝飾、木窗木門、織錦帷幔等可燃易燃材料,增大了建筑自身的火災荷載[2]。同時,有保留價值的民居古建筑都有百年以上的歷史,因年久失修,建筑結構老化,其承重的柱、梁等木結構的風化、開裂或腐朽現象十分普遍,一旦發生火災,在短時間內就會形成猛烈燃燒,即使撲救及時,也會因古建筑的結構老化等原因,經受不起高壓水槍的沖擊而造成房屋塌垮損毀。
1.2防火間距不足
如圖1、圖2所見,民居古建筑在總平面布局上大都是成組群布置,多數建筑間外墻距離不超過三四米,最窄處有的甚至不足1m,僅能容單人通過,根本不能滿足防火間距要求。狹窄的建筑間距不但不能滿足防火間距的要求,而且還阻礙消防車通行,影響消防救援車及時到達火場進行施救。能夠保留至今的民居古建筑多為名人故里、宗族大院,這些建筑內園林設計精美,花徑曲折,水景環繞,建造當時根本未考慮設計消防車道,以致發生火災時消防車根本無法駛入內院或靠近著火建筑,導致無法及時撲救。這些磚木結構的古建筑初期火災發展迅速,一旦火勢得不到控制,在防火間距不足的情況下極易引燃相鄰建筑,最終導致整個建筑群的大面積起火,往往會小火釀成大災。
1.3防雷設施不到位
古建筑多用安裝鴟吻、寶剎等方法進行避雷,但雷擊作為一種不可抗力而引發火災在古建筑火災中卻占有不小的比例。例如故宮,從永樂十三年(公元1415年)至1949年的535年間,共發生火災60起,其中13起因雷擊引發火災,最嚴重的一次是永樂十九年(公元1421年)4月8日,故宮三大殿因遭雷擊引起火災全都焚毀,后歷經19年才得以修復。民居古建筑與故宮相比,在防雷設施及設計方面存在更多缺陷,更易引發雷電火災,這種火災案例在近些年民居古建筑火災中也十分常見。
1.4缺少消防設施
民居古建筑中沒有設置火災自動報警系統、自動噴水滅火系統和室內外消火栓等消防設施。因沒有設計有效的自動消防設施,無法保障建筑的消防安全,既不利于初期火災的發現,也無法在火災中實現自救。
2民居古建筑消防設計要點
按照“修舊如初,還以其真”的古建筑保護原則,對消防設計提出了更高的要求,消防設計不僅要滿足消防安全相應技術指標,同時也要保持古建筑的藝術風貌和歷史價值。針對上文提出的消防安全隱患,為在保障民居古建筑消防安全的同時最大限度減少對其原貌的影響,提出以下消防設計要點。
2.1耐火等級
民居古建筑多為磚木結構或木結構,耐火等級多為三、四級。按《建筑設計防火規范》(GB50016—2014)要求,以四級耐火等級建筑為例,其最小防火間距為12m,允許層數為地上2層,防火分區最大允許建筑面積為600m2,而民居古建筑很多都不能符合現行規范要求。只有提高建筑的耐火等級才能在規范允許范圍內縮小防火間距,增加建筑層數和擴大防火分區。因此,提高建筑耐火等級是民居建筑消防設計中需要考慮的首要環節。為保護移建的民居古建筑,在移建過程中對主要承重構件如梁、柱、樓板、承重墻等建筑構件采取提高耐火極限和改變燃燒性能的措施,從而提高建筑的耐火等級。常用方法為:一是對古建筑中的木質承重構件進行阻燃處理。木材的阻燃處理方法通常采用物理和化學方法,物理方法是指外敷不可燃材料如水泥等,而化學方法則是采用表面涂覆、浸漬處理、化學改性三種方法。其中,透明防火涂料對于那些本身要求保持外觀原貌和顏色的古建筑木結構非常適用。在正常情況下涂刷透明防火涂料不改變木結構的外觀和顏色,受火時可膨脹并形成均勻而致密的蜂窩狀或海綿狀的碳質泡沫層,可有效控制火焰的蔓延速度,對木結構具有良好的保護作用。二是用不燃材料做仿真替代。在古建筑移建過程中對主要承重構件梁、柱、樓板等木結構采用不燃材料如水泥等制作成同尺寸同外觀的仿真構件進行建造,從根本上改變建筑的燃燒性能和耐火等級,同時還能滿足建筑風格和外觀的要求。這一方法在近年仿古建筑和古建筑保護中已逐漸開始使用。
2.2防火間距
解決民居古建筑防火間距不足的問題,可從以下幾方面考慮。(1)可以在提高單體建筑耐火等級(不應低于二級耐火等級)的前提下,按《建筑設計防火規范》(GB50016—2014)第5.2.2條規定減小防火間距要求。(2)當相鄰兩建筑(耐火等級為四級時)間防火間距不足且兩建筑總建筑面積不大于600m2(《建筑設計防火規范》第5.3.1條規定四級耐火等級建筑一個防火分區的建筑面積)時,可將兩建筑視為一體建筑。但這兩建筑與其周圍其他建筑間防火間距應滿足規范要求。如這兩建筑均設有自動噴水滅火系統時,防火分區面積可以增加1倍。(3)當相鄰兩建筑(耐火等級為四級時)間防火間距不足且總建筑面積大于600m2時,就應考慮在兩建筑間設置室外防火墻。室外防火墻可借鑒民居古建筑原有防火墻的設計,如馬頭墻、風火檐等,以保持與古建筑風貌一致。同時還應注意:室外防火墻應直接設置在基礎上;室外防火墻應高出兩座建筑中較高一座建筑的燃燒體或難燃燒體的屋頂結構,且應高出不燃燒體屋面不小于40cm,高出燃燒體或難燃燒體屋面不小于50cm;室外防火墻任一側建筑倒塌時不致使該防火墻倒塌。
2.3完善防雷設計
古建筑必須安裝避雷設施,應具備完善的接閃器、引下線和接地裝置。民居古建筑應符合防雷建筑要求,接閃器要準確計算保護范圍,應沿建筑物屋面正脊、檐部、垂獸和高出建筑物的煙囪等易受雷擊的部位敷設。防雷引下線不能過少,引下線少,雷擊電流分流就少,每一根引下線承受的電流就大,容易產生反擊和二次災害。因此,引下線最少不應少于2根,其間距不應大于24m。接地體應就近埋設,不宜距保護建筑太遠,避免造成放電引發火災。為便于對每根接地體的電阻進行測試和維護,應在防雷引下線與接地體間,距地面1.8~2m處設斷接卡子。接地體的電阻值應在10Ω以下。建筑內部電氣線路輸入端口應安裝電涌保護器,防止雷擊引起的超高壓電進入配電系統從而引發電氣火災。
2.4安裝火災自動報警系統
火災自動報警系統是及時發現初期火災的重要設施。該系統在火災初級階段即發揮作用,能準確地探測到火情并迅速報警,不僅可為人員的安全疏散提供寶貴的報警信息,而且可通過聯動方式啟動相關自動消防設施來撲滅或控制早期火災。按《建筑設計防火規范》第11.0.13條,總建筑面積大于1500m2的木結構公共建筑應設置火災自動報警系統,木結構住宅建筑內應設置火災探測與報警裝置。因此,對于木結構的民居古建筑也應設置相應的火災報警設施。
2.5安裝自動滅火系統
民居古建筑的自動滅火系統一般選用自動噴水滅火系統、固定水炮滅火系統和氣體滅火系統。按現行規范要求,民居古建筑這種磚木或木結構建筑,自動噴水滅火系統的噴水強度,一般應按中危險級設置。管路系統及噴頭的布置,應在不破壞原建筑外觀及結構的情況下,達到噴水強度設計要求。噴頭的選擇,應根據其安裝形式確定,一般應采用閉式噴頭。當建筑內凈空高度大于8m時,應采用快速響應早期抑制噴頭。外檐斗拱下方應考慮布置邊墻型噴頭或水幕噴頭,以防止外來火災蔓延。對于保存有忌水文物、不允許有水漬損失的民居古建筑,如內部有泥塑、壁畫等,還應考慮設置相應的氣體滅火系統或干粉滅火系統。對于不宜設置自動噴水滅火系統的大空間民居古建筑,可考慮設置固定消防水炮滅火系統。固定消防水炮滅火系統設計應符合下列規定:(1)數量不應少于兩門,設置位置應使消防水炮的射流能夠完全覆蓋被保護建筑。(2)消防水炮平臺結構強度應滿足消防水炮噴射反作用力的要求。(3)消防水炮應隱蔽設置,與周邊建筑風貌相協調。(4)消防水炮應具有霧化功能。
2.6配備相應消防救援裝備
民居古建筑組群中,建筑間距小,缺少消防車道設計,火災發生時經常出現普通消防車輛無法靠近著火建筑的情況。根據消防道路與消防裝備相對應關系,以此項目為例,對于民居古建筑群應就近設置專用小型消防站或在原有消防站的基礎上,配備專用消防摩托車、手抬機動消防泵、消防艇等能夠迅速進入院落內部的專用消防救援裝備,以確保第一時間能進入火災現場進行施救。
3結束語
本文提出的民居古建筑消防設計要點,能有效解決民居古建筑存在的耐火等級低、防火間距不足、防雷設計不到位、缺少自動消防設施、消防救援裝備不配套等問題,同時能最大限度減少對其原貌的影響,是民居古建筑消防設計時需重點考慮的因素。
參考文獻:
[1]李采芹,王銘珍.中國古建筑與消防[M].上海:上??茖W技術出版社,1988.