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1.1綠色建筑的標準化綠色建筑需要尊重自然,因此需要對綠色建筑的各項工作進行全面地研究與分析,建立起綠色建筑的相關標準,使綠色建筑的各項節能和環保優勢得到發揮,同時做到降低對生態系統和環境的影響,以制度化和標準化為突破口,做到綠色建筑與自然環境的有效結合。1.2綠色建筑的和諧化綠色建筑的建設者應該積極優化建筑與自然的和諧關系,使綠色建筑更多地引進自然因素,將綠色建筑轉化為生態體系的一部分,實現綠色建筑、自然環境的和諧共生。1.3綠色建筑的細節化要對土地資源和植被進行系統性和全面性的保護,在細節上應用好技術和材料元素,使綠色建筑的環境作用和價值得到充分發揮。
2綠色建筑理念對建筑設計的重要影響
建筑設計應用綠色建筑理念是時代的必然,也是建筑行業新的亮點。從當前建筑施工和設計中的一些問題看,應用好綠色建筑理念對于建筑施工和建筑設計有著重要的價值與意義。一方面,當前能源價格暴漲,而傳統建筑設計中使用的材料具有高能耗的特點,想要控制建筑造價就必須從綠色建筑材料應用上下功夫,這就體現了綠色建筑理念的經濟價值。另一方面,當前建筑物使用者各種需求在增多,特別對于建筑物功能和建筑美化方面有著特殊的追求。如果建筑設計繼續沿用傳統方式,則勢必會造成建筑能耗的增加,同時還會造成粉塵、噪聲、光污染,這就需要綠色建筑設計思想的應用,通過材料、能耗、結構的控制,將綠色建筑理念融合在建筑設計工作之中,形成對建筑設計環保和社會效益的保證。
3.1工業建筑設計中節能理念的應用首先,要做好工業建筑的氣候分析,對陽光采暖、自然采光和自然通風等方面要做好定性與定量研究,這樣可以達到在一定程度上減少工業建筑對燃氣及電能的消耗。其次,要做好工業建筑朝向分析,要充分考慮冬季的采暖和夏季的遮陽,做到對風向和陽光等自然資源的充分利用。最后,要做好工業建筑空間進深的研究,通過采光分析比較和內庭院進深比較,實現工業建筑設計最佳的方案選取并加以優化,這是實現綠色建筑理念在設計工作中更好應用的一個重要基礎。3.2工業建筑設計中結構的優化為了實現節材的效果,應當適當地選擇鋼筋混凝土的結構,選取鋼筋混凝土柱。對于組合樓板應當盡可能采用壓型鋼板,這樣能夠在正常使用狀況下承擔受力作用。此外,要采用高標號混凝土和高強度鋼筋,并且保證其使用量在總體混凝土使用量中占據至少五成的比重,以及減少水泥和鋼材的使用。另外,工業建筑裝修和土建應當一體化施工,遮陽可以減少浪費和重復環節,實現綠色建筑的目標。3.3工業建筑物采用綠化系統應該在工業建筑物周邊設計出綠化景觀帶,以方便人們的休憩交流。對于宜林地帶可以種植高大喬木,以減少和阻擋冬季西北風影響到建筑物。地下室頂板應當設置600mm厚的種植土,并且將其設計成綠色屋頂系統,促進高屋頂冬季保溫性能及夏季隔熱性能的提高。在工業建筑物平臺上可以種植藤蔓類和灌木類,這有利于對日照的調整。
4結語
關鍵詞:工業建筑;民用建筑;建筑設計;特點
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
引言
工業與民用建筑工程是我國建筑行業的重要組成部分,承擔著我國工業生產以及居民生活的建筑任務,對于國家的經濟發展和社會的繁榮穩定具有十分重要的意義。
一、工業建筑的概念及特點
工業建筑是指從事各類工業生產及為生產服務而建造的房屋,俗稱為廠房。由于生產工藝的要求,因此對建筑平面空間布局、建筑構造、建筑結構及施工等,都有很大影響,一般工業建筑具有如下特點: 工業建筑有著體量大、層高較高的特點,為滿足室內通風、采光的需要,屋頂上往往需要設置天窗和采光帶;建筑設計應滿足生產工藝的要求。工業建筑在總平面布局、單體的設計上需要考慮各工藝銜接的關系,并且要充分考慮整體物流的需要;工業建筑中會有眾多的生產設備,而且生產設備體量較大,各部分生產聯系密切,因此建筑內部應有較大的通暢空間。
二、民用建筑設計的概念及特征
所謂的民用建筑就是指給人們提供日常住所、活動場地的建筑物,不一樣的人群要求民用建筑具有不一樣的功能,然而不一樣的功能又決定了民用建筑具有不一樣的結構外觀,民用建筑也可以定義成使用一定數量的材料、一定水平的技術而建立起來的工程實體,民用建筑設計的精華體現在:把設計工程師的構想轉換成了看得見、摸得著的實物,而這一奇跡般的轉變過程,不僅說明了設計人員具有較高的專業技術水平,同時還使得消費者的需求得到了最大程度的滿足;民用建筑使用不同的結構便會有不同的受力特點,普通磚混建筑和墻是典型的受力結構,因而在設計的時候,我們應該盡量避免在磚混建筑和墻等受力不強的地方設置門、窗等,如果必須要在磚混建筑和墻等受力弱的地方設置門、窗等,那么首先應在其上面鋪設預制過梁之后才可施工,對于設計高層(超高層)民用建筑時應首先考慮使用框架結構,因為墻中到處布滿鋼筋,所以門、窗等位置要計算準確,以防止事故發生,對于框架結構,其主要受力地方是梁、板、柱,外墻受力很小,因而可以在外墻上設置落地窗、百葉窗等,這既可以使建筑物美觀大方,還使消費者需求得到滿足。
民用建筑設計的環境特征民用單體建筑是整個規劃群體中一個分體,民用群體建筑則是整個城市規劃一個分體,民用建筑設計者所設計出的民用建筑,在內外空間組合及建筑風格等方面要充分考慮單體與群體配合。考慮民用建筑與周圍地形、綠化環境相一致,使民用建筑與室外環境有機結合在一起,達到和諧統一的效果。建筑設計者在山區規劃民用建筑,應順山勢起伏來設計民用建筑布局與形式,將山勢與民用建筑有機結合在一起,從而產生高低錯落、復雜多變的建筑布局。此外陽光、朝向、氣候等環境因素也會對民用建筑外形及功能產生巨大影響。對于屋頂設計,南北方就因氣候不同而設計不同,南方雨水多,在設計民用建筑屋頂時一般采用坡屋頂,設計坡屋頂可以便于房屋排水,而北方氣候干燥,雨水較少,設計平屋頂即可。
三、工業建筑與民用建筑設計不同之處分析研究
1、設計程序不一樣
工業建筑在進行設計的時候要比民用建筑多一個藝術資料,在進行工業建筑的時候第一步就是進行工藝設計,之后再對工業設計人員提供的工業設計資料進行分析。進行工業建筑的形式和結構進行選擇的時候會有一些因素影響,比如工藝和設備還有生產操作還有生產要求等等。在進行建筑設計的時候要與工業專業進行詳細的交流,根據不一樣的要求進行不一樣的設計。廠房就是為生產進行設計的,所以進行廠房設計的時候必須滿足的就是工藝要求。在工藝設計人員進行不是的時候會和結構設計出現一些矛盾,所以結構設計的時候要進行的進行協調,不給施工帶來麻煩。
2、工業建筑只注重實用性而不注重人性化
很多工業建筑只是為了生產而建立,一切都是為了生產而服務,并沒有人性化的設計,但是在整個產品的生產過程中,人才是主體,如果沒有一個好的生產環境,那么又如何讓制造效益。所以,在現在的建筑中,設計師應該摒棄傳統的生產觀念,注重人性化的設計,體現對員工的關懷。只有為勞動者著想了,勞動者才會去主動的工作,而不是被動的接受。在工業建筑的設計上,要做到工業環境與人文環境相結合,讓那個員工的身心都可以得到放松,對這個環境有親切感,才能夠全身心的投入到工作中去,從而創作出最好的業績。現在,“人性化設計”這一理念雖然在現社會中很少有體現,但是在將來,他會慢慢的被大眾所接受,并加以運用。
3、服務的目的不同
根據平常的狀況可以看出民用建筑最終的用途就是為人們的生活提供便利。工業建筑都是運用到生產需要,主要的作用就是保證設備的安全和讓生產順利的進行。工業建筑就是為生產提供方便的地點,也是人們進行集約的地點。一般情況下工業建筑必須能夠進行生產和運輸還有存庫等效果,不僅如此還要為人們在進行工作的時候提供一個舒適的環境。
4、荷載的作用是不同的
荷載值的準確性將直接關系到框架結構的穩定性。所以在計算荷載的時候,要特別注意不僅要考慮靜荷載的影響還要考慮到動荷載的作用。另外為了滿足工程建設中,設備的擺放、維修、更新等多方面的要求,露面的何在要求較高。在很多的建筑工地都有吊車,那么吊車就會有吊車荷載,吊車的荷載是由兩組移動的荷載所組成分別是豎向上的垂直輪壓和橫向的水平制動力,最大可承受got的荷載量,吊車的荷載一般都具有沖擊和振動的作用,最重要的是,吊車還是重復荷載,據計算在五十年之內,重量級的吊車的工作的荷載重復次數能達到大約五十萬次左右,小一點的中級吊車荷載重復次數也達到了二十萬次左右,這兩個數字告訴我們要考慮到機器的疲勞度,荷載值的計算。還有,眾所周知,工業建筑的抗震能力不高,是由于建筑的結構設計的并不均勻,建筑的重心也偏離了原來的軌道,很多的樓層板面有錯落的現象,一旦發生地震,整個大樓就會發生扭曲,所以在計算荷載,應該及時的采取一些措施來預防。
四、工業建筑設計的未來發展問題分析研究
1、生態化
人類與自然和諧共生,“可持續發展”思想已成為人們的共識,在此原則下,提出了生態建筑學的理念。有關工業建筑的各種生態化建筑的探討,已從建筑理論的研究深入到建筑設計的實踐中,并與新建筑形式創造性地結合在一起。
2、節能省地
工業建筑設計歷來就很重視設備節能,利用自然通風,利用自然采光。但工業企業合理提高建筑密度,發展節能省地型的工業廠房,嚴格控制新增工業建設用地,并加強監督和監管,仍是今后工業建筑設計面臨的重要任務。
3、人性化
以人為本,擯棄只重生產工藝要求,輕視人的行為和心理要求的傾向,致力于真正體現與對人文關懷相結合的建筑是時代的要求。工業建筑中的空間及環境與人相融合讓人們置身于良好環境中產生歸屬感、生活感和親切感,最終達到提高員工的工作效率。在工業建筑設計中越來越多運用人類工程學、行為學原理,創造滿足生產和人的行為需求的建筑環境。
結束語
隨著工業建設的發展及科學技術進步,我國的工業建筑設計水平,在大量創作實踐過程中,有了長足的進步和飛躍的發展。目前已步入了完善和科學化、現代化的軌道。但從發展的眼光來看,在工業建筑設計領域中,尚有需要改進、提高、完善、充實的方面。建筑師的責任是在一個工程中主要進行功能、環境景觀、造型、美學的總體構思使工業建筑設計達到既能滿足建筑藝術、空間和色彩、建筑環境要求同時又能滿足工藝生產的特殊功能要求的目的。
參考文獻
[1]劉彬傳 對民用建筑結構設計的研究 2012
【關鍵詞】化工工業;建筑;防爆措施;平面及空間;結構
Discussion on the explosion precaution of chemical industrial architecture design
Yang Wen-yang
(Hubei Institute of Aerospace Chemotechnology Xiangyang Hubei 441003)
【Abstract】 In the defence chemical industry, the production of initiators and pyrotechnics is an important component. There are great explosion hazards during the production and storage of initiators and pyrotechnics and their auxiliaries, so a series of explosion precautions are usually employed to prevent accidental explosion in the chemical industrial architecture design. In my paper, the definition, source and classification of explosion are stated firstly, and then the explosion precautions of the chemical industrial architecture design are discussed from such aspects as building plane and space design, anti-explosion design of structures and building explosion-proof measures. Reasonable decoration of general layout and selection of flat form are two factors in the building plane and space design. Explosion venting and anti-knock are two other factors in the anti-explosion design of structures. In addition, some measures, such as natural ventilation, heat insulation and cooling, surface insulation of electrostatic conductivity, misfiring floor as well as new antiknock materials, can also be used in the building explosion-proof area.
【Key words】Chemical industry;Building;Explosion precaution;Plane and space;Structure
國防化工工業是我國國民經濟生產中重要的組成部分,其中火工品在國防化工產品中占據重要地位。就火工品生產的特點來說,其所使用的原料,半成品到成品有相當多的是易燃和有毒的,這些物質往往在高溫、高壓或冷凍的條件下,通過密閉的設備、容器和管線進行連續的反應和輸送,因此,生產過程中存在很大的爆炸危險性。
火工品建筑是指用于火工品生產、存放和儲存的一類建筑,其設計區別于普通的建筑設計特點,重點應考慮其各項工藝生產需求。在火工品生產存儲過程中,會產生許多可燃氣體、可燃蒸汽、可燃粉塵等物質,在“跑、冒、滴、漏”情況下,極易與空氣混合在一起,逐漸形成濃度達到爆炸極限的混合物,遇到火源立刻就會引起爆炸,造成人身傷亡和財產損失。因為爆炸是突發性的,其危害范圍及后果一般難以預測,甚至不能及時進行消防和撲救,給火工品生產帶來嚴重影響及重大損失,并可能造成人員的傷亡,因此根據爆炸發生原理,可在火工品建筑設計中采取一系列防爆設計與措施來有效防止爆炸事故的發生。
1. 爆炸的定義、根源和分類
1.1 爆炸的定義。
爆炸是大量的物理能量或化學能量在瞬間迅速釋放或急劇轉化成功或機械、光、熱等能量形態的現象。
1.2 爆炸的根源。
爆炸需要三個條件:達到爆炸上下限之間濃度的爆炸危險源、空氣(氧化劑)和火源。三者缺一不可,共同作用產生爆炸。
1.3 爆炸的分類。
1.3.1 爆炸包括物理爆炸(如:蒸汽鍋爐爆炸)、化學爆炸(分為火、炸藥的爆炸,以及各種爆炸性能混合物的爆炸)、原子爆炸(如原子彈)等種類。從爆炸發生的位置和建筑物相對的關系來說有下列兩種情況:
(1)內爆:指爆炸在建筑物內部發生,亦稱“有爆炸危險”的建筑。在現行《建筑設計防火規范》中,稱之為有爆炸危險的甲、乙類廠房。
(2)外爆:指爆炸在建筑物外部發生,亦稱“有爆炸危險環境”的建筑。爆炸危險環境按現行《爆炸和火
災危險環境電力裝置設計規范》的分法可分為三類,8區。
1.3.2 在防爆設計中,需要根據不同情況,采取相應的防爆對策。在內爆情況下,主要采用“泄爆”;在外爆情況下,主要采用“抗爆”。
2. 建筑平面及空間設計
2.1 合理布置總平面。
(1)具有爆炸危險的廠區要避開居民點、學校、工業區、旅游區重點建筑物、鐵路和公路運輸線、高壓輸電線等,對有爆炸危險的建筑物盡可能布置在廠區邊緣。山區建廠,應利用地形和自然屏障,減少爆炸事故的危害。
(2)另外廠區圍墻的結構形式和高度,應根據企業性質、規模確定。圍墻至建筑物、道路、鐵路和排水明溝的最小間距,應符合表1的規定。
注:(1)表中間距除注明者外,圍墻自中心線算起;建筑物自最外邊軸線算起;道路為城市型時,自路面邊緣算起;為公路型時,自路肩邊緣算起;
(2)圍墻至建筑物的間距,當條件困難時,可適當減少;當設有消防通道時,其間距不應小于6m;
(3)傳達室、警衛室與圍墻的間距不限;
(4)當條件困難時,準軌鐵路至圍墻的間距,當有調車作業時,可為3.5m;當無調車作業時,可為3.0m。窄軌鐵路至圍墻的間距,按準軌鐵路的相應條件,可分別為3.0m和2.5m。
2.2 合理選擇平面形式。
(1)有爆炸危險的廠房和倉庫在生產工藝允許的條件下盡量采用單層建筑,以利泄爆和人員疏散。另外屋頂可采用泄壓輕質屋蓋,加大泄壓面積,有利于盡快釋放爆炸時產生的大量氣體和熱量,以降低室內爆炸壓力。
(2)廠房的形式盡量采用敞開式或半敞開式建筑。其優點為:自然通風良好,生產過程中產生的可燃物質很快稀釋擴散,濃度很難達到爆炸極限,不容易形成爆炸混合物,可以有效地排除爆炸的發生。假如爆炸不可避免地發生時,敞開式或半敞開式建筑泄壓面積大,能夠很快地釋放大量氣體和熱量,使廠房的破壞損失大大降低。
3. 建筑結構的防爆設計
3.1 泄爆。
(1)有爆炸危險的廠房設置足夠的泄壓面積后,可大大減輕爆炸時的破壞強度,避免因主體結構遭受破壞而造成重大人員傷亡和經濟損失。因此,防爆廠房圍護結構要求有相適應的泄壓面積,承重結構以及重要部位應具備足夠的抗爆性能。
(2)框架或排架結構形式便于墻面開設大面積的門窗洞口或采用輕質墻體作為泄壓面積,能為廠房設計成敞開或半敞開式的建筑形式提供有利條件。此外,框架和排架的結構整體性強,較之磚墻承重結構的抗爆性能好。因此規定易爆廠房盡量采用敞開、半敞開式廠房,并且采用鋼筋混凝土柱、鋼柱承重的框架和排架結構,能夠起到良好的減爆效果。
(3)泄壓設施可為輕質屋蓋、輕質墻體和易于泄壓的門窗,但宜優先采用輕質屋蓋。泄壓面位置應避開人員集中的場所和主要交通道路,宜靠近容易發生爆炸的部位。
(4)對于有爆炸危險的廠房,《建筑設計防火規范》中按照爆炸物的特性進行了較為詳細的規定,泄壓比采用0.03~0.25不等,并給出計算泄壓面積的詳盡方法。有爆炸危險的甲、乙類廠房,其泄壓面積宜按下式計算,但當廠房的長徑比大于3時,宜將該建筑劃分為長徑比小于等于3的多個計算段,各計算段中的公共截面不得作為泄壓面積。
A=10CV2/3 (1)
式中,A——泄壓面積,m2;V——廠房的容積,m3;C——廠房容積為1000m3時的泄壓比,可按表2選取,m2/m3。
注:長徑比為建筑平面幾何外形尺寸中的最長尺寸與其橫截面周長的積和4.0倍的該建筑橫截面積之比。
3.1.1 輕質屋蓋和墻體。
(1)《建筑設計防火規范》中規定:泄壓設施的設置應避開人員密集場所和主要交通道路,并宜靠近有爆炸危險的部位。作為泄壓設施的輕質屋面板和輕質墻體的單位質量不宜超過60Kg/m2。屋頂上的泄壓設施應采取防冰雪積聚措施。
(2)泄壓面積的構配件在材料的選擇上除了要求容重輕以外,最好具有在爆炸時易破碎成碎塊的特點,以便于泄壓和減少對人的危害。同時,泄壓面設置最好靠近易發生爆炸的部位,保證迅速泄壓。對于爆炸時易形成尖銳碎片四散噴射的材料不能布置在公共走道或貴重設備的正面或附近。
(3)有爆炸危險的甲、乙類廠房爆炸后,用于泄壓的門窗、輕質墻體、輕質屋蓋將會被摧毀,高壓氣流夾雜大量的爆炸物碎片從泄壓面沖出,如鄰近人員集中的場所、主要交通道路就可能造成人員大量傷亡和交通道路堵塞,因此,泄壓面積應避免面向人員集中場所和主要交通道路。
(4)對于北方和西北寒冷地區,由于冰凍期長、積雪時間長,易增加屋面上泄壓面積的單位面積荷載而使其產生較大靜力慣性,導致泄壓受到影響,因而設計時要考慮采取適當措施防止積雪。
(5)總之,在設計中應采取措施盡量減少泄壓面積的單位質量(即重力慣性)和連接強度。
3.1.2 門窗。
用于泄壓設施的門窗,具有重量較輕、玻璃較薄、選用的五金斷面較小、構造節點的處理上要求易摧毀、脫落等特點。用于泄壓的門窗可采用楔形木塊固定,門窗上用的金屬百頁、插銷等可選用斷面小一些的。為防止開關時碰撞二產生火花,不采用鋼窗而采用木窗,不采用鋼制五金零件而采用銅質零件。開啟形式為外開中懸窗,這樣一旦發生爆炸,因室內壓力大,原關著的門窗上的小五金可能遭沖擊波而被破壞,門窗則可自動打開或自行脫落,達到泄壓的目的。
3.2 抗爆。
抗爆墻是耐爆炸壓力較強的墻體,亦稱防爆墻、耐爆墻,是抵抗外爆的重要措施。必須由工藝提出爆炸沖擊波數值,結構專業據此計算后確定具體構造。抗爆墻既要具有抵抗沖擊波的能力,又要具有良好的耐火性能。火工品建筑設計通常采用鋼筋混凝土抗爆墻。
4. 建筑防爆的其它措施
根據發生爆炸的原理,在建筑設計中還可以采取以下措施來有效防止爆炸事故的發生。
4.1 采取自然通風措施。
采取自然通風措施,特別是穿堂風,可使生產過程中可燃物質很快地稀釋擴散,濃度難以達到爆炸極限,可以排除形成爆炸的條件。南方地區可采用天窗通風;寒冷地區可采用機械排風;廠房內如存在比空氣輕的可燃氣體,可在屋頂設置排風帽。
4.2 采取隔熱降溫措施。
采取隔熱降溫措施,防止生產或儲存的化學藥品或火工品,在受熱升溫作用時發生化學變化而引起爆炸,可以排除形成爆炸的條件。隔熱,可采用雙層輕質屋面隔熱、架空板隔熱、吊頂隔熱等屋頂隔熱措施,可設置遮陽板、百葉窗、磨砂玻璃等設施,排除陽光直射引起的爆炸。
4.3 采用導靜電絕緣面層措施。
根據建筑物的防雷等級按照《建筑物防雷設計規范》,采取措施。通常做法為采用涂刷導靜電涂料。
4.4 采用不發火地面措施。
不發火地面可排除與地面發生摩擦、撞擊產生火花而引起的爆炸。不發火地面按照材料的性質可分為金屬地面和非金屬地面。不發火花金屬地面通常采用砼板、鋁板、鉛板等有色金屬材料。不發火花非金屬地面通常做法是配制不發火花水泥/瀝青砂漿、不發火花混凝土和不發火花水磨石,作為樓面和地面。
4.5 抗爆新型材料的選用。
當前,國內外許多科研機構研制了多種抗爆建筑物材料,利用該類材料設計多層的復合結構成為建筑物抗爆研究的熱點。抗爆材料質地多是泡沫金屬材料以及高分子材料,具體的類型有:鋼纖維泡沫鋁材、高阻抗混凝土材料,硬質聚氨酯泡沫塑料、橡膠混凝土等。實踐證明 抗爆、抗震材料的運用,極大地提高了建筑物結構的抗爆功能。
5. 結語
綜上所述,在化工工業建筑設計中采取一系列防爆設計與措施可有效防止爆炸事故的發生。對于防爆問題的處理,往往涉及到各個專業設計,總平面、建筑、結構、工藝、自控儀表、給排水、暖通、電氣等,設計過程中各專業必須緊密配合、綜合考慮,深入分析不同火工品建筑工藝生產特點,因地制宜、制定周密的防爆設計方案,才能確保建筑物建成后投入安全生產和使用。
參考文獻
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[4] 應付釗. 抗爆建筑物的抗爆設計淺談. 醫藥工程設計, 2007, 12(4): 52~54.
【關鍵詞】工業建筑設計;美學與節能
建筑領域在經濟和科學技術日益完善的時代大背景之下取得了一定程度的發展,因此其內部相應的工程環節都發生了一定程度的變化,這在一定程度上來說為人們提供了更多的建筑選擇,但建筑業中的工業建筑領域因其固有的嚴肅性以及工藝性過于突出,其美學和節能要素的功能與作用就因此而被淡化,但這顯然是不符合時展趨勢的,時代所需的是更為人性化的集美學與可持續發展型節能為一體的建筑,因此工業建筑就應該在保持固有的工藝性的前提下,向美學化與節能化轉型,這樣其才能夠符合社會的需要,而其具體應該從以下幾方面入手。
一、設計師與業主的交流
設計師與業主的交流往往在民用建筑領域較為常見,民用建筑設計師通常會主動與相應住戶和業主進行一定的溝通,以便于使其作品更加迎合業主和住戶的要求。而這也與建筑的實際使用目的有關,民用建筑顧名思義就是供人們居住和生活的建筑空間,此空間的服務主體是人民群眾,或者更進一步說是居住在其中的人民群眾,因此其只有迎合了人們的需要,才能為人們所接受,否則便會出現建筑滯銷等不利于建筑業獲取經濟效益的現象。而工業建筑設計與其不同,其建筑是被用作工業生產,因此建筑設計上就只需要注意空間的容納性,以及建筑的質量安全性,所以建筑師很少會和業主以及住戶進行一定的交流,其會根據這一種建筑類型的總體要求以及自身在設計這類建筑的經驗而設計相應的工業建筑作品,這種做法在一定程度上起到了簡化設計流程,節省設計時間的作用,但是其作品在一定程度上具備一定的雷同性,在個性上的表現形式并不是那么突出和富有張力。而實際上每一個工業型企業都具備一定的企業文化,這種企業文化代表了企業的個性以及獨特性,其獨立存在的目的就是為了使相應企業在企業形象上與眾不同,進而以一種獨特的企業文化魅力吸引一定的受眾,從而創造自己的品牌,為自身創造一定的經濟效益,因此其負責人就也會希望讓自己的公司建筑也帶有一定的能夠彰顯自身企業文化色彩的美學元素,與此同時,企業的目的是盈利,所以其會在生產的每一個環節都精打細算,以為自身的企業節省一定的經濟成本,積少成多,漸漸從側面為企業創造一定的經濟效益,因此這就要求其相應建筑應該具備一定的節約性,即設計師在對用料和建筑方案的設計上要盡量為企業節約一定的成本,所以工業建筑也應該到有一定的節能要素,以符合我國可持續發展的相關要求。當前,設計出理想的生產環境和休息環境正是建筑師的職責,而首先需要建筑師與業主溝通獲得一系列信息,有了這些信息,才有可能在工藝專業的條件基礎上創造出更合理的功能和更舒適的空間。
二、工業建筑領域美學與節能要素的應用
1.在建筑色彩選擇上的應用
色彩與形態相互依存,相輔相成,缺一不可,因此形態是色彩的承載根基,色彩是形態的彰顯形式,并且色彩能夠傳遞形態所表達不出的感彩,而這些特性放在建筑領域也極為適用。即色彩能夠增加建筑的實際感觀,進而對建筑在造型上的不盡如人意之處加以彌補,而工業建筑的工業屬性以及公用屬性會對建筑的實際美學設計思路以及節能設計思路造成一定的阻礙,因此在這里就需要借助一定的色彩成分來沖淡這種厚重的而工業感,為工業建筑增添一系列的美學觀感,從而增添建筑的視覺魅力、彰顯企業的文化內涵。與此同時,顏色的設計成本與實現成本要遠遠小于建筑的整體設計成本與構造成本,即顏色的處理要比建筑的體型更改更為經濟同時也更為容易實現,這在一定程度上符合建筑的節能要求以及我國可持續發展戰略的要求,因此其應該為廣大建筑界呼吁使用。與此同時,色彩還能夠開拓設計師的創作思路,因為設計師們對色彩有一種天生的敏感,其能夠通過色彩的利用將抽象文化在視覺上的展示效果加注于具體的建筑之中,通過色彩分明的工業建筑表達出一定的工業化企業內涵以及自身對此建筑最為真實的顏色體會,從而更為增添建筑的美學魅力。
2.綠化方面的應用
不同的工礦企業總會有不同程度的粉塵、有害氣體、余熱、振動和噪聲等向外擴散,通過綠化來美化環境、凈化空氣、調節氣候,這樣將會顯著地減弱這些公害的影響并使其得到有效的改善。通過綠化把工作、休息的空間變成“綠色的空間”,不但對社會環境的美化和生態平衡有益,而且對生產、工作也會有很大的促進。
3.在節能設計環節的應用
業主及設計者應提高節能意識。高度的節能意識是使建筑節能工作順利開展并能收到良好效果的重要保證。在“能源危機”席卷世界的今天,能源消費正以驚人的速度增長。節約能源已成為當前的一項迫切任務。建筑節能一直是我國節能工作的重要組成部分,它涉及從規劃設計到使用管理的許多方面,節能建筑投人少、產出多,因此,重視和研究建筑物的節能設計問題已成為建筑節能的當務之急。
三、結束語
綜上所述,工藝建筑在設計環節更加需要美學的彰顯以及節能的設計,因為其代表了一種獨特的工業企業文化,而文化的彰顯必須通過一定的美學元素作為承載物,同時工業企業以取得一定的經濟效益作為自身的經營理念,而建筑的修建成本的節約也就會在一定程度上從其總成本的減少上得到反映,所以工業建筑的設計環節會更加需要美學與節能的設計元素,其有利于提升建筑的文化內涵,有利于給人們以美的享受,同時還有利于促進我國建筑事業的順利發展與革新,因此,必須認真對待工業建筑設計的美學與節能要素在具體設計環節的詮釋。
參考文獻
[1]杜越西.淺議工業建筑設計的美學與節能要素[J].石油化工設計,2009
輕鋼結構工業建筑的適用性是指在室內物理環境上滿足職業衛生和生產人員的勞動安全的要求,在空間上要滿足生產工藝的需求。而在實際的工程中,室內物理環境的質量常常有許多地方沒有達到人們的基本要求,人們在設計中往往比較重視空間設計。空間設計一般體現在聲環境、熱環境、光環境幾個方面。
(1)聲環境輕鋼結構工業建筑室內噪聲的來源可以分為三類:振動噪聲、雨水撞擊聲及空氣噪聲。根據其噪音的來源不同,采取的阻斷方式也就不同。對于振動噪聲,一般采取的辦法是采取阻斷振源。除了在主體鋼結構與振源間設隔振溝之外,還對設備自身采取一定的減振措施,使其提高隔斷效果。雨水撞擊聲的阻斷方式,則是采用一定具有隔斷聲音措施的材料來達到降低噪音的目的。為了減少空氣帶來的噪聲,對輕鋼結構建筑一般采用的是50厚的巖棉夾芯板。這種巖棉夾芯板可隔聲降噪大約達到29dB(A)。
(2)熱環境是指由太陽輻射、氣溫、周圍物體表面溫度、相對濕度與氣流速度等物理因素組成的作用于人、影響人的冷熱感和健康的環境。輕鋼結構工業建筑主要是通過通風和保溫隔熱來控制室內熱環境的。通風可以在靠屋脊的位置安裝通風器,保溫隔熱主要是通過采用特殊的隔熱材料來滿足要求的。
(3)光環境輕鋼結構工業建筑對于室內的采光要求很高,一方面可以節約室內照明,一方面可以保證生產的安全。采光材料的選擇應與采光要求和其他圍護構件的耐久年限相適應,采光材料一般為玻璃纖維聚酯(FRP)采光板和聚碳酸酯(PC)采光板。
二、安全
輕鋼結構工業建筑安全一般指的是防腐、防火、抗風、抗震、防爆及防雷等,本文主要結合筆者自身的結構專業經驗,對輕鋼結構工業建筑防火設計進行了簡要的分析。
安全設計是輕鋼結構工業建筑設計中一個比較重要的設計步驟,工業建筑的火災危險性是根據產品的性質特點、原料在整體中所占面積比例和生產工藝及其原料來確定的。此外,建筑耐火等級的確定還需要結合工程規模來確定。在設計中為了節約工程造價,其戊類廠(庫)、多(單)層丁房采用輕鋼結構時一般是可以不做防火保護的。對于那些需要做防火處理的鋼構件,則在建筑中一般采用的措施是刷薄涂型防火涂料。另外,在建筑中所采用的防火涂料的各項性能指標都需要滿足《鋼結構防火涂料應用技術規范CECS24:90》中的要求。其施工技術也需要嚴格按照規范實施,所有鋼構構件的耐火極限都需要滿足《建筑設計防火規范GBJ16-87》的要求。輕鋼結構工業建筑(除甲、乙類外)一般規模都較大,往往在廠房中附設倉庫和辦公用房,并設有夾層。大多數為綜合性廠房,需分成多個防火分區。在設計和施工中,鋼結構構件的防火問題一般會得到重視。而建筑物中,水平和垂直方向防火分隔構件的完整性往往會被忽視。
如工業建筑中常見的防火隔墻,筆者在校對施工圖紙和驗收工程中看到過許多外墻屋蓋與內隔墻間的空縫并沒有采取有效的封堵措施的情況。封堵材料可采用鋼板刷防火涂料或防火板,耐火極限應根據該防火隔墻上的防火門窗的要求來確定,構件間的縫隙應滿嵌防火密封膠。
三、經濟
優化建筑方案的設計是控制輕鋼結構工業建筑經濟的最佳手段。其優化設計一般需要根據生產的特點和企業的要求實施,這其中就包括項目的選址、規劃總圖位置、劃分防火分區、選擇建筑材料、確定建筑耐火等級和耐久年限、控制單體規模和設計建筑造型等方面。除了需要滿足結構上多方案的比較、得出最優的柱距和斷面之外,還需要結合建筑美觀、保溫隔熱等要求選擇強度高的夾心板,適當減少用鋼量,增大檁距。為了降低用鋼量,還需要配合建筑、電、水、工藝、暖通等專業的要求適當增加吊掛荷載(盡可能均布)。盡量采用定型的產品,減少異型構件帶來的造價增加。盡量考慮壓型鋼板等構件的模數尺寸,減少材料損耗。對裝飾性等方面要求低的建筑,墻面板選用低波壓型彩鋼板,屋面板選用低波壓型鍍鋅板,保溫隔熱材料可選用低容重的巖棉或玻璃棉,底(內)襯材料可選用加筋鋁箔。總之,要根據業主和建筑功能要求,在滿足規范要求的前提下,盡可能用經濟、可靠的方案來構造材料。
四、美觀
輕鋼結構工業建筑的特點是形體簡潔、規格統一、體量較大、構建的類型較少,因此輕鋼結構應該根據其自身的特點,盡可能的采用較少的構架。它對避雷針、點支玻璃雨棚、企業名稱等可起到畫龍點睛的作用;對外墻板,如弧形彩鋼板、大型氟碳涂層水平安裝夾芯平板、高(低)波壓型彩鋼板、小型彩鋼豎直安裝平板等材質的變化、光影效果和線條對比也會形成韻律感。
五、結語
工業建筑以其獨特的形式和功能恰當詮釋了建筑的“線性美”。
【關鍵詞】線性;工藝;標準;內涵與意義
1 社會背景:
遼寧老工業基地的搬遷,成就了今天工業建筑設計市場的繁榮。工業企業的建立和發展是城市興起的物質基礎,是推動城市發展的積極因素。在一般城市中,工業用地約占城市用地的20~35%,而在擁有大型工業企業和工業產值較高的城市中,工業用地的比重高達50%以上,有些則是完全以工礦企業發展起來的城市,如我國的鞍山、大慶等城市。因此,工業企業在城市中的布置,對于城市的結構和布局,城市居民的勞動和生活都有很大的影響。所以在布置工廠總平面時,不僅需要考慮本廠布局的合理性,還應注意該廠在城市規劃中所處的地位和作用以及與周圍環境的聯系和影響等。偌大的設計市場中,工業建筑可謂是獨樹一幟。它不同于相對標準的住宅設計,將臥室、廳堂、廚衛等相對固定的單元進行重新組合再生,也不同于相對靈活的公建設計,可以適當的將自己的設計理念融于其中,打造屬于自己設計道路上的地標建筑。也許工業建筑相對遠離我們的居住生活區域,不象林立櫛比的住宅園區那樣隨處可見,也不想地標建筑那樣經常見諸于報紙電視,可是我們的生活卻離不開這些被忽略的、不太被重視的工業建筑,它為我們的生活默默的做著貢獻。
2 設計分析:
2.1 總平面直線性
工廠總平面設計是一項復雜的、綜合性技術工作,它是城市總體布局的有機構成部分,需要各方面的技術人員參加,共同研究討論,從全局出發,互相配合,分別解決本專業的有關問題,設計是整個工程的靈魂,總體設計是首要部分,因此在工作中,必須密切協作,共同完成總平面設計任務。根據工業企業的不同要求,合理布置生產及生活輔助用房,做到適用、好用。廠房按照工藝要求,適當的劃分為若干跨度,18 m、21 m、24m、36 m等都是廠房通常取的合理跨度,這樣能讓廠房里的設備擺放和結構構件不起沖突,更能合理的利用內部空間。因此廠房的直線性是優化設計得來的,是更適應工業建筑的設計方式。廠區內的道路也通常是寬敞筆直,路寬7m~20m,轉彎半徑6 m ~9 m,這樣能夠在合理用地的基礎上,高效的提高生產效率,車來車往,形如流水,將原材料的輸入和成品的輸出更好的運作起來。
一些廠房大體量,空間、跨度、進深等尺寸都較大的建筑物,應設置滿足消防車穿過建筑物的消防車道或進出內部的出入口,設置穿過建筑物的消防車道有困難時,應采用設置環行消防車道的方式來滿足滅火需要。廠房和道路的直線性對廠區內的外網設計也打下了良好的伏筆。
2.2 平面直線性
工業建筑的內部工藝決定著廠房的平面形式。廠房建筑的平面和豎向協調模數的基數值均應取擴大模數3M。(注:M為基本模數符號,1M等于100mm。)廠房建筑構件的截面尺寸,宜按1/2M或1M進級。廠房的跨度在18m和18m以下時,應采用擴大模數30M數列;在18m以上時,應采用擴大模數60M數列。廠房山墻處抗風柱柱距宜采用擴大模數15M數列。
工廠總平面設計的任務是在廠址選定后,按其在城市規劃中所處的地位,根據生產工藝的要求,及所在地區的具體條件,經濟合理地綜合解決各建筑物、構筑物和各項公用設施在廠區的平面和豎向布置,合理選擇廠內外的交通運輸系統;布置工程技術管網;并統籌廠區的綠化和美化,從而創造完善的工業建筑群與廠區環境。
2.3 墻面直線性
根據廠房的使用功能和工業建筑的內涵,通常工業建筑的外立面為簡單明快、韻律感強為主要特征。雖然不及民用建筑般精雕細作,但其粗礦、厚重的外面更能讓人折服,不要一絲累贅,讓每一磚讓每一瓦恰如其分,都因為“表由心生”,它的實質就是它的表象存在的意義。每一柱距的開窗被簡單的劃分為水平單元或是垂直單元,亦或是混合單元,它們無聲的訴說著這里看似簡單的外表下,存在著多么了不起的社會價值。規規矩矩的窗扇讓最多的光線進入廠房,在工人能更好的工作的前提下,更多的節約能源;規規矩矩的窗扇讓最大的和風進入廠房,在工人能更舒服的工作的前提下,更多的帶來清新的空氣。
廠房的高度也成就了工業建筑挺拔威武的性格,根據不同工藝的要求,給廠房量身定高,有吊車和無吊車的廠房(包括有懸掛吊車的廠房)自室內地面至柱頂的高度應為擴大模數3M數列。有吊車的廠房,自室內地面至支承吊車梁的牛腿面的高度應為擴大模數3M數列。
2.4 地面直線性
地面常有大面積的堆載和耐磨等要求,因此平坦、結實的地面是與工業建筑的生產和生活息息相關的。廠房內部各車間和各工藝之間流程也要求做到連貫,便于生產的流水作業,提高生產效率。
2.5 屋面直線――滿足車間吊車運行,工藝布局等的要求
因為工藝上要求廠房內部設備的擺放,和各部門的協作,需要廠房大跨度,屋架大跨度,單同時會帶來廠房采光和通風方面的問題,因此在大跨度的廠房除在墻面開窗采光外多采用頂部采光帶來彌補采光方面的不足。在充分高效的利用空間的前提下,屋面在完成遮蔽功能的任務同時,擔當著采光與通風的比較主要的角色。
通風在廠房設計上采用自然通風和機械通風相結合的方式,若廠房有局部焊接等有煙氣危害的工段,可采用封閉工段,局部通風的方式來解決。為了保持墻面完整的韻律感和降低空氣的污染,頂部通風成了主要的手段。
況且工業建筑的建設不像房地產市場上的住宅等有成倍的利潤,――致使降低成本也是重要議題。直線性的屋面形式又成了工業建筑設計的最優選擇。
建筑速度與效益直接掛鉤,因此近期內施工周期最短的輕鋼廠房格外受到青睞。工業化時代,標準化規格統一,提高生產效率,更好更快的服務于社會。
直線性建筑成了工業建筑的主要特點,它除了對生產更適應,更高效,對生產進一步擴大,二期擴建廠房等提供予留和方便條件。
廠房體量大,在布局上對周邊道路、堆場也產生了相關影響,路直,堆場相對集中,為二期予留提供方便條件,為日常的生產運作也起到了良性的刺激作用。
3 綜述
我們提出的“兩觀三性”1認為,建筑創作要基于整體觀以及可持續發展觀,結合具體的地域和文化特色,運用現代的理念和技術。這實際是地域性、文化性、時代性三性的統一,也是一種人文關懷的體現,是建筑創作的出發點。
建筑內部性能與外部環境需求的分析綜合“生成”而來。工業建筑工藝為根本,各個專業需圍繞工藝進行配合,因而建筑設計也受到了一定的約束。大多數廠房的設計性格本質實在,無需過度標榜外表,
1.1柱網布置
因此剛架間距和跨度可根據工藝要求靈活確定,通過大量工程實例分析比較表明,剛架跨度采用15m~36mm,剛架間距采用6m~9m是比較經濟合理的,由于計算風荷載作用下門式剛架工業建筑維護結構構件時邊緣帶的風荷載體形系數普遍大于中間區風荷載體形系數,為了同一建筑內各柱距的屋面檁條和墻面檁條型號統一,兩端邊緣帶的剛架間距宜適當小于中間區的剛架間距。
1.2支撐體系
單層輕鋼結構工業建筑鋼排架側向剛度相對較弱,為了抵抗水平風荷載、吊車剎車荷載和地震作用,應在設置柱間支撐的開間同時設置屋蓋橫向支撐,以組成幾何不變體系,柱間支撐最好設置在溫度區段端部的第一個開間內。柱間支撐的間距應根據建筑的柱距、吊車情況和安裝條件確定,一般無吊車的工業建筑柱間支撐間距不宜超過45m,有吊車的工業建筑柱間支撐間距不宜超過60m。
1.3圍護體系
輕鋼結構工業建筑的維護體系由最外側的壓型彩鋼板和內側主剛架、山墻抗風柱、屋面檁條、墻面檁條等主次結構組成。屋面壓型彩鋼板均宜采取沿著垂直剛梁的方向排板,墻面壓型彩鋼板大多采取沿著垂直剛柱的方向排板。屋面檁條、墻面檁條的間距主要由各種外部荷載作用時其自身強度、穩定性、剛度和外側壓型鋼板的面外剛度決定。當屋面雙檁條兼作屋面支撐之間的剛性系桿時,應結合山墻抗風柱的位置考慮屋面檁托的設置,其目的是使各抗風柱頂部的剛架梁上翼緣相對應處存在檁托,以便于設置屋面雙檁條,墻面檁條的間距還受門窗洞口的尺寸影響,當門窗洞口太大時應采取加強墻面檁條或增設墻柱等措施保證墻架的結構安全。
2門式剛架輕鋼結構工業建筑結構設計要點
2.1鋼材種類的選擇
雖然我國生產的碳素鋼有一百多種,合金鋼有三百多種,但由于受到輕鋼結構對鋼材較高的強度、足夠的變形能力、良好的加工性能等要求的影響,真正適合用于輕鋼結構的只有碳素鋼和合金鋼中少數幾種鋼材,當采用設計規范還未推薦的其它鋼材時,應有可靠的依據,以確保輕鋼結構安全。大量工程實踐經驗表明,素鋼中的Q235鋼以及合金鋼中的Q345鋼是最適合用于輕鋼結構的鋼材。剛架、吊車梁等存在大量焊接工藝的主要結構構件應采用Q235B級鋼或Q345B級鋼,根據當前市場上的鋼材價格,若剛架跨度、間距較小、荷載不大、吊車噸位較小時,剛架、吊車梁采用Q235B級鋼,否則采用Q345B級鋼,檁條、支撐、抗風柱等焊接工藝量不大的次要結構構件均可采用Q235A級鋼,都能獲得較好的經濟效益。
2.2承重柱
輕鋼結構工業建筑的承重柱一般多采用焊接工字形截面柱或熱軋H形截面柱,無吊車的較低工業建筑宜采用柱腳小、柱頂大的楔形變截面柱,有較大噸位吊車的工業建筑宜采用等截面柱,當由于剛架高度、跨度、風荷載很大同時又帶有很大噸位的吊車時宜采用階梯形柱,肩梁或牛腿以下的為較大的等截面字工形柱或格構式柱,肩梁或牛腿以上的上段為較小等截面工字形柱。上、下段柱是通過肩梁或牛腿連為一體的。上段柱內翼緣應當以開槽口的形式直插到肩梁或牛腿的下翼緣并與之全熔透焊接。
2.3承重梁
輕鋼結構工業建筑的承重梁也多為焊接工字形截面柱或熱軋H形截面,截面尺寸除滿足強度、穩定、撓度、翼緣寬厚比、腹班板高厚比等要求外,還應通過合理的截面變化和分段以達到經濟合理、運輸安裝方便的要求,例如彎距變化幅度較大的梁段可采用楔形變截面工字形截面,彎距變化幅度不大的梁段宜采用等截面工字形截面。
2.4吊車梁
考慮到鋼材的強度高而鋼構件穩定性差得特點,吊車梁一般都設計成上翼緣較寬且厚、下翼較窄且薄的單軸對稱焊接工字形截面,當吊車梁跨度較大時,也可將吊車梁設計成兩端向跨中逐漸變高的魚腹型梁,同時宜采用制動梁或制動桁架作為吊車梁上翼緣的側向支撐。吊車梁由于受到豎向、橫向、縱向三個方向荷載的作用,所以設計時應采取良好的連接方式來傳遞三向荷載,例如吊車梁與牛腿采用一對間距較小的高強度螺栓來連接時不但傳力安全可靠,又不改變其簡支梁的特性。
2.5屋蓋橫向支撐
屋蓋橫向支撐一般均可采用帶張緊裝置的十字交叉圓鋼,交叉夾角應在30°~60°范圍內,接近45°為宜。同一開間內兩相臨橫向支撐之間應設置剛性系桿,屋面檁條(單檁條或雙檁條)若能滿足對壓彎構件的剛度和承載力要求,屋面檁條則可兼作剛性系桿。
2.6柱間支撐
輕鋼工業建筑的主要承重結構門式剛架側向剛度相對于面內剛度而言要小得多,但承受的面外的水平力并不小,因此柱間支撐的截面大小及連接方式均應由計算確定。如果無吊車或吊車噸位較小,同時風荷載、雪荷載不大的輕鋼建筑可采用帶張緊裝置的十字交叉圓鋼作柱間支撐,否則應采用角鋼或槽鋼等熱軋型鋼作柱間支撐。若柱間支撐為十字交叉形,則交叉夾角應在35°~55°范圍內,接近45°為宜。階梯形下段柱截面較大時柱間支撐一般宜設計成雙片,雙片支撐之間采用單角鋼的綴條相連。上段柱柱間支撐一般可設計成單片。當上、下段柱柱高相對于柱距較大時,上、下段柱的柱間支撐應分層設置,同時上、下層柱間支撐之間必須設置經過計算的剛性系桿,牛腿或肩梁上、下兩側的柱間支撐之間的剛性系桿可由吊車梁代替。支撐的連接宜采用焊接或高強度螺栓連接。大量的分析研究表明,許多鋼結構建筑工程事故的主要原因都不是因為構件強度不足,而是構件喪失了整體穩定,因此支撐、剛性系桿等側向構件的計算與構造是輕鋼結構工業建筑設計的一大重點。
2.7檁條與抗風柱
屋面檁條和墻面檁條的跨度和荷載不大時一般多采用C型或Z型冷彎薄壁型鋼,屋面檁條的力學計算模型是雙向受彎的簡直梁或連續梁,當屋面雙檁條兼作剛性系桿時,還應具備作為壓彎構件所必須的剛度和承載力,否則應采用鋼管、型鋼或其它截面的桿件作剛性系桿。為達到輕鋼建筑整體美觀、壓型彩鋼板防腐蝕、抗碰撞的效果,室內地面以上一定高度范圍內的墻體多采用磚墻或砌塊墻,墻面壓型彩鋼板底部可固定在磚墻或砌塊墻頂的鋼筋混凝土壓頂上,同時考慮到壓型彩鋼板自身在面內也具備較大的剛度,墻面檁條的力學計算模型可視為僅承受水平風荷載而不承受豎向荷載的單向受彎的簡直梁或連續梁。屋面檁條和墻面檁條還應按相關規范設置拉條、撐桿和隅撐。屋面檁條和墻面檁條當跨度和荷載較大時宜采用輕型槽鋼、工字鋼,屋面檁條也可采用由角鋼制成的桁架。抗風柱由于所受的豎向力遠小于水平力,因此力學計算模型可近視的簡化成單向受彎的簡直梁,抗風柱可采用熱軋H型鋼截面。
2.8節點構造
單層輕鋼結構工業建筑梁、柱多采用焊接工字形截面或熱軋H形截面。在弱軸方向鋼柱與側向構件的連接多采用鉸接,而強軸方向鋼柱與鋼梁的連接多采用剛接;無吊車或吊車噸位較小時鋼柱柱腳與基礎多采用鉸接,吊車噸位較大時鋼柱柱腳與基礎多采用剛接。為了解決鋼柱柱腳防腐的問題,通常將鋼柱柱腳用較低標號的細石混凝土包裹(保護層的厚度不宜小于50mm),并使包裹的混凝土高出室內地面100mm~150mm,并宜在包裹柱腳的混凝土中配置少量的水平環形箍筋和豎向架立筋以避免出現裂紋。3.9地基基礎如果場地地質條件比較好,輕鋼結構工業建筑的基礎一般采用柱下獨立基礎,由于室內地面以上一定范圍內的墻體或一層窗窗臺以下的墻體多采用砌體墻,因此墻下一般多采用現澆鋼筋砼基礎梁來承受砌體墻并能有限的抵抗基礎不均勻沉降,同時由于室內外高差的存在,基礎梁還起到擋土的作用。如果場地地質條件較差但沒有較大噸位的吊車荷載作用于剛架柱上,可優先采用合適的地基處理方法來抵抗基礎較小的不均勻陳降現象。如果場地地質條件很差而且又存在較大噸位的吊車荷載作用于剛架柱上,通過地基處理的方法已經無法解決由于基礎不均勻沉降引起的吊車爬坡導致不能正常工作的問題時,可采用現澆鋼筋砼條形基礎或樁基礎,當采用樁基礎時應根據當地的實際情況選用經濟合理、安全可靠的樁種類,比如在條件允許時可優先采用鋼筋混凝土預制管樁,考慮到輕鋼結構工業建筑鋼柱柱腳軸力較小而彎矩較大的特點,將承臺底剛架平面內方向上的基樁間距設計得較大一些,一般可取得經濟合理、安全可靠的效果。
3使用軟件計算時建模技巧和計算圖文的分析
目前門式剛架電算軟件以中國建筑科學研究院開發的PKPM系列軟件的中STS模塊在實際設計工作中應用較為廣泛,因此本文按STS模塊中門式剛架二維設計來介紹門式剛架的建模技巧和計算圖文件分析。
3.1模型建立
門式剛架的軸線既可采用網格生成中各種工具欄繪制,也可采用模塊化輸入跨數、跨度、單雙坡、坡度、柱頂標高、牛腿標高、屋面坡度等信息快速建模生成軸線省時省力、既快又準,鋼梁分段時宜盡量將梁段拼接節點設置在彎矩較小的部位,并根據剛架梁上內力圖特點、加工、運輸、吊裝能力等綜合因素確定梁段的長度和段數,楔形鋼梁、鋼柱楔率不宜過大,通常每延米變化幅度不大于60mm時腹板可取得較大的高厚比,在滿足腹板高厚比和翼緣寬厚比的前提下,將梁、柱設計成“薄而大”的截面因能以較少的鋼材獲得較大的截面抵抗矩,故既能達到控制住結構變形又能取得較好的經濟性。
由于門式剛架結構變形以及強度受荷載影響敏感,因此實事求是的輸入豎向荷載也是取得經濟合理效果的關鍵因素,鋼梁上的豎向恒荷載主要是屋面維護體系的自重,實際工程中屋面多采用內夾輕質保溫材料的夾芯板,內外帶彩色防腐涂層的壓型鋼板厚度一般多在0.6mm以下,內夾聚氨酯、玻璃棉等輕質保溫材料厚度一般都不超過100mm,包括屋面冷彎薄壁型鋼檁條、屋面水平支撐、拉條、撐桿、隅撐、剛性系桿等在內的屋面體系自重一般每平米僅0.22~0.30KN,采用不保溫的單層壓型彩涂板的倉庫,屋面體系自重更小,一般每平米僅0.19~0.25KN,因此不建議無根據的在鋼梁上輸入較大的恒荷載;鋼梁上的豎向可變荷載主要有兩類,一是鋼梁上的設備吊掛荷載,二是屋面集灰荷載和雪荷載,設備吊掛荷載按實際情況輸入到鋼梁上,至于集灰荷載僅在設計諸如水泥生產、金屬冶煉等粉塵污染較大或位于沙塵暴頻發地區的工業建筑才考慮其對結構的影響,除此之外的絕大對數輕鋼結構工業建筑的屋面可變荷載可僅考慮雪荷載對結構的影響,對于單榀剛架的水平受荷投影面積大于60平米時,可變荷載無須按《建筑荷載設計規范》中不上人屋面去取值,合理的可變荷載取值應該是當雪荷載每平米大于0.30KN時,可變荷載可按實際的雪荷載取值,當雪荷載每平米小于0.30KN時,可變荷載每平米可按0.30KN取值,對于單榀剛架的水平受荷投影面積不大于60平米時,則應按《建筑荷載設計規范》中不上人屋面取每平米0.50KN;輸入風荷載時,應正確判斷地面粗糙度類別,如果采用自動布置方式輸入風荷載,需要注意的是對于自繪軸線建成的剛架,應檢查柱腳標高是否為0.000;吊車荷載輸入時除應準確輸入由吊車參數導算出的吊車最大輪壓傳至柱牛腿的反力、吊車最小輪壓傳至柱牛腿的反力、吊車橫向荷載傳至兩側柱上的水平力,還應考慮吊車梁自重在牛腿除產生的附加豎向荷載和附加彎矩對剛架的影響。
鋼構件計算長度對穩定計算結果的主要影響因素,剛架梁、柱平面外計算長度一般取側向支撐點之間的間距,滿足計算和構造要求的屋面隅撐和柱間通長剛性系桿可分別作為剛架梁、柱側向支撐點,同時施工圖中控制隅撐和剛性系桿間距不得大于模型中剛架梁、柱平面外計算長度;除無吊車或吊車噸位較小以及個別搖擺柱以外,不宜大量設置鉸接節點;計算參數輸入主要是合理選擇結構類型和設計規范,對于高度不超過12m、吊車噸位不大于20t的門式剛架的結構類型都可選擇為門式剛架輕型房屋鋼結構按《門式剛架輕房屋鋼結構技型術規程》去計算,根據大量的工程實踐表明,高度在12~15m之間、吊車噸位在20~32t之間的門式剛架的結構類型還可選擇為門式剛架輕型房屋鋼結構按《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》去計算、按《鋼結構設計規范》去驗算,剛架梁宜按壓彎構件驗算平面內的整體穩定性,活荷載應考慮不利布置對結構的影響。
3.2計算圖文的分析
對計算結果的分析是模型糾錯、優化設計的主要依據,因此設計者應對計算圖文進行仔細比對分析。模型糾錯主要是通過分析計算圖文是否有異常狀況從而逆向判斷模型的正確性。例如如果發現鋼柱牛腿位置軸力包絡圖無大的突變,則很可能是模型中漏掉了吊車荷載;應力比圖中要是僅平面外應力比遠遠超標,則應首先檢查模型中平面外計算長度取值是否正確;計算超限信息中變截面構件腹板高厚比控制遠遠嚴于《門式剛架輕房屋鋼結構技型術規程》的要求,則很可能是因為變截面構件的楔率過大。
優化設計主要是根據應力比圖、撓度圖、位移圖去調整剛架梁柱截面尺寸以取得最佳的經濟效果,抗彎承載力比值超限時調整截面高度遠比加大翼緣、腹板厚度更有效,平面外穩定應力比超限時調整翼緣寬度遠比加厚翼緣厚度更有效,不受強度控制的剛架宜采用低強度的碳素鋼鋼材,主要受強度控制的剛架宜采用高強度的合金鋼材,解決翼緣寬厚比和腹板高厚比超限時采用低強度鋼材比采用高強度鋼材更有效,將剛架柱腳、粱柱節點設計成剛接比設計成鉸接更能減小剛架的變形,對于30m以上大跨度的剛架,出于觀瞻的考慮,更應高于輕鋼規范的要求去從嚴控制鋼梁的撓度。剛架優化設計實質就是在模型與實際工程相符、荷載輸入不遺漏、計算參數選取合理的前提下,以試算結果為依據,通過不斷調整構件截面規格使各項計算指標同時接近相關規范規定的控制值并留有適當的安全儲備裕量的一個過程。
關鍵詞:環境美學;工業建筑;建筑設計;以人為本
隨著時代的不斷進步,信息化社會的前提下,我國社會發展的工業化進程更是蓬勃發展并日益加快,密集型工業建筑群稱為今年城市規劃的主要形式,而單純的追求工業建筑的生產功能性已經早已遭到時代淘汰,與環境相適應的工業建筑設計是時代的必然趨勢,也就是說現代化的工業建筑除了要滿足生產工藝之外,還要妥善處理好工業建筑體量、肌理與環境之間的關系。大跨度、大空間、大面積是現代化的工業建筑普遍存在的特征,而它的這種特征對環境會造成巨大影響,為了要深刻落實我國保護環境、節約資源的基本國策,將環境美學融合在工業建筑設計中是以人為本的可持續社會的必然要求。
一、環境美學
環境美學著眼于人類的生存環境,隨著時代的不斷進步,人民群眾的生活水平提升的同時,對生活質量的要求也有所提高,其審美意識也發生了很大的變化,環境美學給人們的生活、健康、工作帶來了很多積極的影響。近幾年來,工業建筑的大規模開發帶動了我國經濟建設的穩定發展,同時也給生態環境造成了不同程度的影響,工業建筑活動對生態環境帶來了很多污染,環境的惡化,生態系統的破壞都嚴重影響著我們生存的家園,面對各種自然災害不斷侵蝕著我們生活環境的情況下,人們開始認識到保護環境的重要性,優美的生活環境對人們的生存與發展是多么的重要。環境美學就是在這樣的情況下誕生的,大力開展環境美學,能夠大大降低環境污染,給人們提供一個健康的生活環境,使人們時時刻刻保持著愉悅的心情,促進其身心健康的穩定發展。
二、環境美學與工業建筑設計之間的關系
社會工業化進程的逐漸加快給我國生態環境造成了很大的影響,越來越嚴重的環境污染侵襲著人民群眾的生活環境,生態、工程、環境之間的矛盾逐漸激化,稍有不慎就會造成全面崩潰的情況,不僅會對人民群眾的生活、工作、健康帶來不同程度的影響,還會阻礙我國經濟建設的穩定發展。宜居的生活環境是人類生存發展的不懈追求,而工業建筑活動卻打破了這一模式,造成了嚴重的環境污染,不利于人類的生存與發展。為了妥善解決這一問題,將環境美學與工業建筑設計相結合是非常重要的。在環境美學的視野下,生態、工程、環境是其發展的基礎,是與現實生活向結合的媒介。從宏觀的角度看環境美學,維持生態環境的平衡發展是宇宙的根本法則,人類面對宇宙的根本法則是無力反抗的,也就是說,人類的生存與發展不應該對生態環境造成破壞,維持生態環境的平衡發展是人類的責任與義務。但是,在實際人類的發展過程當中,或多或少都會對生態環境造成不同程度的影響,人類的文明活動是建立在工程的基礎上的,這些工程可大可小,大到一座城、小到一座水壩,其建筑設計都會對生態環境的平衡發展造成影響,破壞了生態環境的美感。面對這種情況,有兩個問題逐漸突顯出來,一是如何在不破壞生態環境的前提下,進行城市工業化的發展,維持生態環境的平衡;另一個是將工業建筑工程改造成新的園林景觀,創造出比原來的生態環境更能滿足人們審美要求的園林景觀。
三、環境美學視野下的工業建筑設計
(一)工業建筑設計要符合環境美學的要求
在環境美學視野下的工業建筑設計減少了對生態環境的影響,工業建筑活動對生態環境的介入越來越少,對維護生態環境的平衡發展有很大的幫助。也就是說,環境美學就是工業建筑設計的參考依據,其設計方案要符合環境美學的要求,將建筑設計適應環境發展作為基本原則,而不是讓生態環境去適應工程建筑的發展。在工業建筑設計過程中,要充分考慮環境的因素,將環境的優勢利用起來,創造出能夠更加明顯的體現出環境美學關系的工業建筑,在潛移默化中激發環境的潛能,有效緩解生態、工程、環境之間的矛盾,促進三者的共同發展,滿足人類對宜居生活環境的不懈追求。
(二)工業建筑設計中的美學環境創造與借景
工業建筑活動或多或少都會對生態環境造成不同程度的影響,這種影響是無法避免,所以。為了維持生態平衡的穩定發展,設計師可以將工業建筑工程改造成新的園林景觀,創造出比原來的生態環境更能滿足人們審美要求的園林景觀,有效的解決了工業建筑活動對生態環境平衡發展的影響。人類的生存與發展離不開生態環境的支持,但是人類也需要文明活動,也需要為了自身的發展而做出努力,因此無法保證不破壞生態環境的平衡發展。為了確保人類與環境能夠和諧發展,不能一味的要求人類被動的去適應環境,要選擇環境發展過程中的積極因素進行調節,適度的進行城市建設、工業建筑活動,在不影響人類生存發展的前提下,創造新的園林景觀,滿足人們的審美要求。
四、結論
綜上分析可知,科學技術的不斷發展雖然帶動了社會的進步,但是也對環境造成了不同程度的影響,如果不將生態環境的平衡發展重視起來,人與自然將會無法和諧相處,在環境美學視野下進行工業建筑設計能夠妥善解決這一問題,將環境美學的概念貫穿于整個工業建筑設計中,促進生態、工程、環境的和諧發展。
作者:高曉 單位:吉林交通職業技術學院 道橋工程學院
參考文獻:
[1]卡菲•凱麗.藝術與生存[M].陳國雄,譯.長沙:湖南科學技術出版社,2015.
關鍵詞:工業建筑;設計理念;發展趨勢
Abstract: the industrial building with the development of modern industry, have been gradually out of the traditional plant construction design, modern industrial production to building had the higher, the renewal requirement, the design of the industrial architecture in content and form changed dramatically, in this paper, the design of the industrial architecture in our country at present stage of the concept and development trend was briefly discussed in this paper.
Keywords: industrial architecture; Design concept; Development trend
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
工業建筑作為從事工業生產的活動場所,為保障工業生產的順利進行做出了突出貢獻,同時工業發展也促進了工業建筑的發展。工業生產加工出的新型建筑材料提高了工業建筑的質量與使用壽命,工業化的施工方法也促進了工業建筑改革的進行,工業建筑承載著工業化時代的文明成果,可以說工業建筑與工業生產二者之間相輔相成,相互促進共同發展。同時作為城市建筑群落的重要組成部分工業建筑的規劃布局,以及工業生產所產生的污染對城市總體規劃與城市環境保護問題都產生了重要影響。
1.工業建筑發展史及我國工業建筑的發展現狀
現代工業建筑的發展已有200多年的歷史,它18世紀下半葉起源于工業革命最早的英國。隨后蔓延到美國、德國以及歐洲、亞洲等幾個發展較快的國家。20世紀初期,由于社會發展,技術更新,生產機械化,使得工業建筑的重要性日益突出,被人公認為一種新的建筑類型。我國后出現了工業建筑的雛形,但真正有較大發展是在解放以后。上世紀50~70年代的廠房大多在“先生產,后生活”的方針下指導建成的,工業建筑往往只考慮滿足企業生產工藝和生產空間的要求,較少考慮環境因素對人的關懷,結果工業建筑設計幾乎成了生產設備構筑物的簡單包裝。工業建筑的形象成了“傻、大、黑、粗”,存在著土地利用率不高,耗能,環境污染嚴重,工作環境及生活條件差等一系列問題。
近年來,由于我國經濟發展迅猛,工業建筑也隨之飛速發展;而與此同時我國工業也從早期的勞動密集型產業向知識技術密集型轉變。另外,由于經濟水平的提升,以人為本、可持續發展、和諧發展等觀念也逐漸深入人心,因此工業建筑在滿足生產功能這個最基本的需求之外,也與時展相適應,有了一些新的設計理念與發展趨勢。
2.工業建筑的設計理念
2.1可持續發展與生態觀念
工業建筑的可持續性發展主要包括兩方面的含義:一方面,指從生態的角度去探討與大自然和諧共生,走綠色工業的發展之路。要求工業自身是自然循環的一部分,需要對城市環境設計、節能、節地、環境保護、防止污染等問題給予極大重視,目前對工業建筑的各種生態化探討,已開始在建筑設計的創作實踐中得到應用。另一方面,指工業在發展變遷中,工業建筑的自我更新與延續。首先,建筑并不是一次性的易耗品,某些工業建筑往往因為經濟發展、技術更新和產業結構變化等原因,成為“舊建筑”,但其物質質量還能滿足其他用途。按可持續發展的觀點,應重視對這樣的“舊工業建筑”進行改造和再利用,使其最大限度的達到應有的實際使用期限。其次,廣義的可持續性應包含物質和精神兩方面。吳良鋪先生在《建筑學的未來》一書中指出,應該把技術與人文的結合作為21世紀建筑學發展的一條原則,這也是解決工業革命后建筑技術與藝術分離的重要途徑。工業建筑的可持續性設計也要求物質的可持續性與精神、人文的可持續性并存。
2.2工業建筑的“以人為本”
隨著對以人為本理念的傳播與認識,人們開始關注工業生產中人的感受及其余工作效能的關系。在工業建筑中的人們往往長時間地處在高強度、快節奏的工作狀態中,因而,工業建筑空間是更需要人性化關懷的場所,良好的工作條件和宜人的空間環境可以減輕人們的工作疲勞,促進人們的身心健康。相反,缺乏人性關懷的壓抑空間(冰冷、單調、乏味),惡劣的工作環境(噪聲、有害粉塵、擁擠、雜亂、缺乏基本的生活設施等)會使人們難以忍受,導致生理或心理的疾病,影響工業生產持久、穩定的發展。因此,無論從人體工程學的角度,還是從關懷人對物質空間環境的體驗和感受上,都要求工業建筑及其環境應該像其它公共建筑一樣,體現出“以人為本”的設計原則。
2.3資源的節約
節約利用土地,提高土地利用效率。工業建筑設計應嚴格執行工業用地容積率、建筑密度、綠地率、非生產性設施用地比重等指標要求。應采用先進的生產工藝和技術,縮短工藝流程,推進工業企業走新型工業化和產業化的道路。工業廠房設計也應由分散向集中,單層向多層發展。采用聯合廠房將生產性質相近、聯系密切的車間有機整合;在綜合考慮功能的基礎上,廠房設計應盡可能向多層發展。提高土地利用效率,從而達到節約土地的效果。
3.當代工業建筑設計發展新趨勢
3.1工業建筑的高科技化趨勢
二十世紀70年代以來的技術革命,不僅帶動了工業生產的自動化和信息化,也引發了一批具有高技術含量的新型工業和具有相應高技術要求的工業建筑。如新興電子產業中,生產計算機芯片的微觀制造業工廠等,不僅產品生產具有高精密性要求,其生產環境也具有超潔凈、防微震和空間靈活性等高要求。此外,新科技所包括的結構體系、節點方式和建筑材料的創新為工業建筑的通用性和靈活性提供了有力的技術支持,同時,也為創造以技術美為審美特色的工業建筑提供了條件。
由于工業始終與科學技術的進步相隨相伴,工業建筑相應的技術性要求和超大空間等特性,也需要高新技術的支持,因此,以體現時代特征的高新技術的物質形態來表現工業建筑也就更能反映出生產企業與最新科技緊密關聯的文化內涵。從而,使工業建筑的發展很自然具有高科技化趨勢。
工業廠房高科技趨勢主要體現在新技術、新材料、新理論的應用,材料工業的發展和壓型鋼板生產工藝和能力的提高,也使工業廠房向輕質高強、結構體系大跨度、大空間、多層甚至高層、多功能方向發展;技術及設備上的發展也更好的滿足了生產與管理的微型化、自動化、潔凈化、精密化、環境無污染化等要求;而計算機技術、多媒體、現代通信、環境監控等技術與工業廠房藝術融合在一起,就使工業廠房出現了智能化的特點,人們就能獲得提高工作質量的環境。
3.2工業建筑的趨同與多元化
科技的進步為建筑超越所在環境和地域條件的限制提供了強有力的技術支持,先進的技術設備可以保持生產空間所需的溫濕度等物理指標,成熟的結構體系、建材和施工技術可應用于不同地點的每一個工廠,加上強大的現代資訊技術對于傳播和復制的有力支持,使得現代工業建筑總體上呈現出全球性趨同化的發展。
3.3工業建筑的文化性趨勢
工業建筑的文化性趨勢,一方面是由于在新經濟環境下,企業在公眾面前追求良好形象,以企業文化打造企業品牌,使工業建筑成為企業的形象代表,以物質形態來展示企業文化體征,突出企業個性,提升企業形象。從而在一些工業建筑創作中引入人文因素,開拓文化內涵。另一方面,則是工業建筑作為廣義建筑學中的一員,在新時期條件下,對建筑審美價值和藝術性追求的新探索,也是關于工業建筑的文化性探索。
3.4工業建筑的綜合化趨勢
工業建筑的綜合化趨勢主要有以下方面促成。
1)科技的進步推動著工業生產自動化的提高,使傳統勞動型轉為高技術型。為科研與生產的結合創造了條件。
2)企業對核心競爭力的關注,使科研在工業生產中占據了重要的地位。
3)在新經濟環境下,企業對開發公眾性開放空間的需求。
4)企業從社會進步的人性化角度,對生產環境中生活化空間的拓展。
因此,現代工廠除廠房外,往往還包含著辦公管理、科研、展示,甚至健身休閑等文化設施,生產與生活、產業與科研、工業與民用等不同功能互相滲透與影響,使工業建筑不再僅以工業生產作為其單一用途,而且日益呈現出使用功能的綜合化趨勢,成為包容多類建筑的整體。
總結
隨著時代的發展和科技的進步,人們的要求也不斷發展,對工業建筑設計也提出更高的要求,要求在工業建筑設計師們在設計時不應僅僅考慮工藝流程要求,而要在其中體現出更多的文化關懷,處處體現以人為本的設計理念,還要更多地考慮,要在工業建筑建筑不僅考慮外觀的優美、個性、與環境相協調,還要考慮建筑內更多的人文關懷,為員工創造一個優美舒適的工作環境;另外工業建筑也要體現科技工業的發展成果,將這些科技成果應用到工業建筑中去,創造出適應的智能化工業建筑;當然節能環保、可持續發展也是工業建筑設計中應注重考慮的。
參考文獻
[1]蔡榮,淺談現代工業建筑發展趨勢[J].科技咨詢導報,2007