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關鍵詞:超高層;混凝土泵;工程施工;施工技術
超高層建筑建設是反映國家科技發展水平與綜合實力的重要標志,也是發展中國家或地區展示其經濟發展、社會進步成果的有力佐證。隨著城市化進程的加速與社會生產生活的發展,尤其是在當前我國城市人發性增長、土地資源緊缺的情況下,適當地修建高層、超高層建筑是城市化發展的必然方向。
1 超高層建筑的發展及基本特征
超高層建筑的定義尚無明確統一的標準,較權威的有1972年聯合國國際高層建筑會議中所作的超高層建筑定義,即高度超過100m或樓層40層以上的高層建筑。20世紀是超高層建筑起步及飛速發展的黃金階段,隨著現代施工技術的應用,超高層建筑已由最初的框架結構向框――剪、框――筒、剪力墻、框架等結構形式演變,單一鋼筋混凝土結構也擴展為包括鋼結構、鋼――混凝土組合結構在內的多元化建筑形式,并逐步向“更高、更大、更深 更復雜、更齊全”的發展方向邁進。
由于超高層建筑與普通建筑施工應用技術的差異,其施工特征主要表現為以下幾點:一是投資大,工期長,資金壓力重;二是高度大與獨特的建筑造型效果,增加了結構施工難度;三是基礎埋置深,混凝土基礎底板和裂縫控制施工要求高;四是作業空間狹小,對作業時間、空間增加了組織難度;五是多處于繁華地段,交通、環保、場地等因素給施工平面布置帶來較大困難。
2 超高層建筑施工技術的優化重點
如前所言,隨著超高層建筑工程規模擴大、建筑結構日趨復雜,超高層建筑施工技術也隨施工難度與施工環節的變化不斷革新,其施工技術路線優化主要包括以下幾方面:
1)以主樓施工為重點:突出工期保證措施,通過統籌規劃,盡量提前主樓施工,盡可能地縮短資金回收周期;2)以建筑安全和穩定性為核心:結合超高層建筑作業環境和特征,著力于優化基礎和結構施工工藝,為縮短工程總工期創造條件;3)以高效的垂直運輸體系為支撐:針對垂直發展建筑物高空作業環境差、作業面狹窄、施工進度緊等特征,盡可能地應用科技進步成果以提高機械化設備尤其是垂直運輸體系的施工效率;4)強化總承包管理,重點提升施工作業空間和時間的利用效率:結合超高層建筑逐層施工的作業面特點,有序組織各樓層空間施工,實現建筑施工空間的立體流水作業,使各工種、工序緊密銜接,盡可能地削弱作業面狹窄對建設工期產生的負面影響。
3 超高層建筑項目中的現代施工技術應用
3.1逆作法
所謂逆作法,其施工原理主要表現為:于建筑物內部澆筑中間支承樁和柱,并沿建筑物地下室軸線修筑地下連續墻等支護結構,使其作為建筑施工底板封底前承受施工荷載、上部結構自重的重要支撐;由此逐層下挖土方并澆筑地下各層結構直至底板封底;同時向上逐層建設地上結構。
與傳統高層建筑的順作施工相比,超高層建筑的逆作法技術應用具有下述技術優點:1)逆作法施工可縮短帶多層地下室的超高層建筑的總工期,不存在地下結構、地上結構工期的差別,除地下一層占絕對工期外,可保障地上結構與一層以下地下室的同時施工。2)相較于臨時支撐,以逐層澆筑的地下室結構、中間支承柱作為支護結構的內部支撐剛度較大,可有效減少基坑變形,能明顯減弱對于相鄰地下管線、道路及構筑物的沉降影響。 3)逆作法施工增加了施工時的底板支點,跨度減小,可有效滿足抗浮要求并解決底板配筋問題,使底板設計趨向合理。4)逆作法施工時澆筑的地下連續墻在滿足構筑物、管線布置的前提下,可緊靠或踩規劃紅線構筑地下連續墻并將其作為地下室永久性外墻,進而達到擴展建筑面積的目的。
3.2整體滑模法與整體爬模法
超高層建筑所采用的如核心筒體、剪力墻、框架梁等豎向結構,是構筑物工期進度與結構質量控制的重點內容,由于進入標準層后超高層建筑結構施工工藝重復較多,為縮短工期、減少模板及外架周轉,在超高層建筑施工采用的整體滑模法能有效保障主體結構的整體性,減少附著、運轉、管網敷設及高空交叉作業,有助于擴展施工作業面、保障安全作業,綜合效益顯著。因此,該施工技術在超高層建筑中得到了較為廣泛的推廣應用。整體滑模法則主要適用于超高層建筑剪力墻結構、鋼筋砼筒壁結構,通過在沿構筑物底部墻、柱、梁等構件的周邊組裝滑升模板,分層澆筑砼,并以液壓提升設備使其滑升至需要澆筑的高度為止。通過滑模法與其他施工工藝的結合,可有效地簡化施工工藝,創造更好的綜合經濟效益。整體滑模法與整體爬模法具有以下相同點:只需1次模板組裝,可縮短施工周期;機械化程度高;節約模板和勞動力,結構整體性好;施工組織管理要求高,結構物立面造型存在一定限制。其主要區別僅在于滑模是澆筑過程中通過模板和澆筑的砼之間的相對滑動完成施工工序的,而爬模則主要是利用澆筑、提升模板完成施工的,其間并不存在模板與澆筑的砼之間的相對運動。
隨著建筑施工的勞務費用的增長、建設單位對工期要求的提高,超高層建筑施工在工程施工進度、工程成本控制上也面臨著更為迫切的需求。因此,在確保施工質量及施工安全的前提下,應用先進的滑模或爬模工藝技術可有效地縮短施工周期、降低綜合成本,實現施工經濟效益與社會效益的雙贏,因此,繼續深入有效的拓展爬模或滑模工藝技術的應用范圍仍具有廣泛的現實意義。
3.3鋼結構施工技術
超高層建筑鋼結構的應用,重點包括高層重型鋼結構、輕型鋼結構、大跨度空間鋼結構、鋼和混凝土組合結構等領域。鋼結構生產制作工業化程度高、強度高、施工速度快,因此在超高層建筑施工中應用極為廣泛。但就鋼結構強度來說,在超高層建筑施工中應用鋼結構施工技術關鍵是要認識這一問題;即鋼結構建筑耐高溫性差,其穩定性主要保持在常溫至250度之間,當溫度超過300度時,建筑鋼材的強度就會隨溫度上升而開始下降,且由于鋼材的良好導熱性能,超高層建筑極易因此招致毀滅性的危害,“9.11事件”中的世貿大廈就是其中的典型案例。因此,鋼結構施工技術的應用,必須考察包括防火圍護、防火涂料及緊急避難所等在內的配套設施設計與施工。此外,超高層建筑鋼結構施工技術的應用嚴重依賴于大型塔吊,塔吊起重能力直接影響到鋼結構的安裝效率,因此吊裝機械安裝、拆除以及鋼結構的吊裝、測控、焊接等技術標準也相對更為嚴格。
3.4 超高層建筑的混凝土泵送技術
超高層建筑建設大都采用泵送混凝土技術。超高層建筑工程所需的混凝土體量大、強度高,要確保澆筑功效,不僅需要配備相當多的混凝土泵機、布料機,對泵送混凝土的配合比也有相當高的要求。目前國內的高泵程混凝土采用的“雙摻技術”即摻粉煤灰和化學外加劑,反映了配合比設計、泵送設備、泵管布置鋪設以及混凝土外加劑等技術的綜合應用,混凝土泵送高度也隨之逐次突破,上世紀90年末所采用的一泵到頂技術即可將混凝土直接泵送到高空澆筑地點,使超高層建筑的施工效率得到大幅提升。
關鍵詞:超高層建筑;火災自動報警;系統設計
中圖分類號:TU97文獻標識碼: A
引言
國際上通常將高度超過100m的高層建筑定義為超高層建筑。近幾年來,由于經濟快速增長和城市土地資源日漸稀缺,大量興建超高層建筑成為解決城市化對空間需求的有效手段,我國超高層建筑的迅速發展也給火災防控帶來了隱患和難題。在同等條件下,超高層建筑與一般低層建筑有很大的不同,其發生火災時的危險性也比較嚴重。2009年央視大火發生后,超高層建筑的防火工作成為城市消防工作的重中之重,然而仍難以杜絕此類事故的發生。近年來國內外超高層建筑火災事故頻繁發生,暴露出超高層建筑缺乏針對性防火規范和科學客觀的防火設計等一系列問題,也再次引發了大眾對超高層建筑消防安全的審視。因此,對超高層建筑火災的特點和存在的隱患進行研究,探討超高層建筑的消防安全預防措施,也就具有十分重要的現實意義。
一、火災自動報警及聯動控制系統概述
火災自動報警及聯動控制系統,主要是利用探測器中的火焰、溫度、敏感元件、自動檢測區域內火災發生時的火焰、煙霧等信號,同時將這些信號轉變為電信號。根據建筑物的使用性質、火災危險性、疏散及撲救難度,依據防火和設計規范確定建筑物保護對象的級別,系統采用的形式及需設計的內容、要求。一般情況下,火災自動報警及聯動控制系統具有兩種功能,即探測警報和聯動控制,只有當某些小型建筑物沒有聯動控制的需求時,才會發揮出探測報警器其中的部分功能。火災自動報警及聯動控制系統分區域報警系統、集中報警系統、控制中心報警系統三種;二級保護對象可采用區域報警系統或集中報警系統;一級保護對象可采用集中報警系統或控制中心報警系統;特級保護對象應采用控制中心報警系統。早期火災自動報警及聯動控制系統大部分采用多線制,控制系統線數多、系統大,控制器需要分別單獨與各控制執行機構或探測器實施機構連線,其使用、布線、維護及施工非常繁瑣復雜。再加上系統的故障率和誤報率較高,因此,控制器還需要設立專門的端子箱。
二、超高層建筑火災的特點
1、管井多,煙囪效應顯著,火災蔓延速度快
超高層建筑內部有大量的管道、豎井、樓梯間、電梯井、排氣道等各種管井和通道。這些通道從地面一直通到最高層。一旦發生火災,這些部位就成了一座拔風的“煙囪”,加速火勢的蔓延。這也就是超高層建筑著火的最大特點――“煙囪效應”。建筑物越高,“煙囪效應”越明顯。消防部門曾做過實驗,一座高度為100m的超高層建筑,在無阻擋的情況下,煙氣順著豎向管井擴散至頂層只需要30s。30s的時間,整幢建筑即可形成“立體火場”。
2、建筑物高、人員密集、疏散距離長
疏散速度慢高層樓宇特別是超高層,普遍存在人員結構復雜,疏散意識不強,逃生能力差等問題。超高層建筑因樓層高,垂直疏散距離遠,需要疏散的時間長。火災中,人流疏散速度遠慢于煙氣流動速度,加之疏散方向與煙火蔓延的方向、救援人員的前進方向相反,增加了疏散的困難和危險。由于人員高度集中而疏散設施少,造成人流密度過大,影響疏散速度。《高層民用建筑設計防火規范》第6.1.13.1條規定,建筑高度超過100m的公共建筑,自高層建筑首層至第一個避難層或兩個避難層之間,不宜超過15層。一棟120m的超高層建筑,以兩個避難層間隔15層計算,假定樓梯間長度為5.8m,層高3.6m,疏散人員要步行160多米的水平距離才能到達下一個避難層,垂直高差達到50m。火災時,要在5~7min內,讓各樓層特別是高樓層的人員全部安全疏散出去,并離開建筑物,幾乎是不可能的。
3、使用功能復雜、起火因素多
火災撲救難度大超高層建筑入駐單位多,綜合性較強,大多集餐飲、娛樂、商場、酒店、辦公于一體。特別是一些建筑面積較大、層數較多的超高層公共建筑,內部功能更為復雜,用電設備繁多,管理相對混亂,存在大量可燃物和著火源。一旦發生火災,火場熱輻射強、煙霧濃、火勢向上蔓延速度快、途徑多,消防隊員難以有效滅火。目前的超高層建筑基本都在150m以上,而最高的消防舉高車也只有101m。況且超高層建筑一般都是各地方地標建筑,位于城市繁華地帶。如果受報警晚、首批力量調集不及時、道路擁堵、消防官兵對轄區和重點單位情況不熟悉、作戰任務分工不明確、技戰術訓練不到位,以及單位內部固定消防設施故障等多重因素的影響,則火災不受控制的發展時間可能更長,撲救難度也就更大。
三、火災自動報警及聯動控制系統組件的確定
1.火災自動報警系統組件的確定
火災自動報警系統組件包括火災探測器、手動報警按鈕、火災報警控制器、火災警報器及具有其他輔助功能的裝置等組成,以完成監測火情并及時報警的任務。
1.1火災探測器的設置
火災探測器按火災自動報警系統對象可分為感煙火災探測器、感溫火災探測器、感光火災煙溫復合式火災探測器以及氣體火災探測器,按其測控范圍又可分為點型火災探測器和線型火災探測器兩大類。在選用火災探測器時應按照國家標準《火災自動報警系統設計規范》和《火災自動報警系統施工驗收規范》的有關要求來進行。建筑物內需設置火災探測器的部位、房間,根據房間的使用功能、建筑高度來選擇火災探測器的種類。有的建筑物空間大,房間高度過高,不適合點式火災探測器,可采用對射式紅外光束感煙探測器;可能產生油類火災且環境惡劣的場所,不宜安裝點式火災探測器的夾層、悶頂宜采用空氣管式線型差溫探測器;電纜井、電纜隧道、電纜夾層、電纜橋架、配電裝置、變壓器等場所部位宜選擇纜式線型定溫探測器。
1.2火災報警系統配套設備的設置
火災報警系統配套設備包括手動報警按鈕、消火栓報警按鈕、現場模塊、火災顯示盤、聲光訊響器以及CRT報警顯示系統等。其中,每個防火分區至少設置一個手動火災報警按鈕,并宜設置在公共活動場所的出入口處。高規中規定臨時高壓給水系統的每個消火栓處應設直接啟動消防水泵的按鈕,并應設有保護按鈕的設施,消火栓按鈕一般設在消火栓箱內,具有動作地址編碼,能直接聯動起動消防水泵。
1.3火災報警控制器的設置
火災報警控制器按其用途不一樣,可分為區域火災報警控制器、會集火災報警控制器和通用火災報警控制器三種根本類型。區域火災報警控制器的首要特點是控制器直接銜接火災探測器,處理各種報警信號,是構成主動報警體系最常用的設備之一;集中火災報警控制器的首要特點是通常不與火災探測器相連,而與區域火災報警控制器相連,處理區域級火災報警控制器送來信號,常使用在較大型體系中;通用火災報警控制器的首要特點是它兼有區域、會集兩級火災報警控制器的兩層特點。經過設置參數既可作區域級使用,銜接探測器;又可作會集級使用,銜接區域火災報警控制器。
1.4火災警報裝置、火災應急廣播及消防通信系統的設置
未設置火災應急廣播的系統應設置火災警報裝置,每個防火分區至少設一個火災警報裝置,其位置宜在各樓層走道靠近樓梯口處。一般在區域報警系統中面積大、人員少的倉庫、車庫等場所,不需設應急廣播,設置聲光火災警報裝置。《火災自動報警系統設計規范》第5.4.1條規定:控制中心報警系統應設置火災應急廣播,集中報警系統宜設置火災應急廣播。高層建筑和大型民用建筑內人員較多,火災影響面大,為了疏散又便于統一指揮,一般都應設應急廣播系統。消防水泵房、消防控制室、發電機房、配變電室、主要通風、空調機房、消防電梯機房等其他與消防聯動有關的且經常有人值班的機房應設消防專用電話分機;現在手動報警按鈕通常帶電話插孔,無須再設專門的電話塞孔。消防專用電話線路為獨立消防通信系統,消防控制室應設置可直接報警的119外線電話,不能通過建筑物內部的總機。
結束語
火災自動報警系統在火災早期有預警作用。早一分鐘報警,就多一分鐘逃生時間,這對于疏散難度很大的超高層建筑來說就多提供了一份生存的機會。根據不同的使用功能,不同的建筑形式,發生火災的不同反應程度,設置適合的火災報警探測器,是每一個設計人員的責任。另外,對于超高層建筑,由于火災蔓延速度極快,第一時間控制火勢不僅為人員疏散爭取了時間,同時也降低了消防隊趕來時對火災撲救的難度。超高層建筑面積龐大、功能復雜、人流密集,采用火災自動報警系統與安防監控系統、門禁系統等聯動,可以根據實時狀況疏導組織人員的疏散,降低扎堆現象,減少疏散盲目性。從長遠的角度來看,今后安防系統和消防系統整合將有效的提高超高層樓宇的安全等級。
參考文獻
[1]鄭付.淺談火災自動報警及聯動控制系統[J].現代經濟信息,2014,(20).
關鍵詞:超高層建筑 剪力墻設計
中圖分類號:TU208文獻標識碼: A
一、超高層建筑定義
1972年8月在美國賓夕法尼亞洲的伯利恒市召開的國際高層建筑會議上,專門討論并提出高層建筑的分類和定義。超高層建筑(Ultra High-rise Building)指40層以上,高度100m以上的建筑物。
我國《民用建筑設計通則》GB50352-2005規定:建筑高度超過100米時,不論住宅及公共建筑均為超高層建筑。
二、鋼筋混凝土剪力墻分類
20世紀60年代開始,剪力墻結構開始得到應用。由于其抗側移剛度大,能夠有效減小側移,具有較好的抗震性能。隨著滑模、大模板等新施工工藝的采用而逐漸成為現代高層建筑中廣泛采用的一種結構形式。采用剪力墻結構的高層住宅約占高層住宅的90%左右。目前世界上最高的建筑―位于迪拜828m高的哈利法塔,在601 m標高以下主要采用了鋼筋混凝土剪力墻結構。
鋼筋混凝土剪力墻根據墻體有無洞口、開洞大小及排列方式可分為整體墻、小開口整體墻、聯肢墻、壁式框架,根據墻體的高寬比可分為高剪力墻與低矮剪力墻,根據有無豎縫及配筋方式分為普通配筋、交叉配筋及帶暗支撐剪力墻。超高層建筑中常見的鋼筋混凝土剪力墻如圖1所示。
圖1鋼筋混凝上剪力墻
由于剪力墻剛度大,在風荷載與多遇地震下能夠滿足結構抗側力的要求。在罕遇地震作用下,地震能量巨大,地面加速度峰值很大。歷次震害表明,結構破壞主要是由于構件承受力顯著降低、變形過大引起的,剪力墻的抗震性能一直受到高度關注。
三、剪力墻的一般布置原則
《高規》中7.1.1規定,剪力墻結構應具有適宜的側向剛度,其布置應符合下列規定:
1)平面布置宜簡單、規則,宜沿兩個主軸方向或其他方向雙向布置,兩個方向的側向剛度不宜相差過大,抗震設計時,不應采用僅單向有墻的結構布置。
2)宜自上而下連續布置,避免剛度突變。
3)門窗洞口宜上下對齊、成列布置,形成明確的墻肢和連梁;宜避免造成墻肢寬度相差懸殊的洞口設置;抗震設計時,一、二、三、級剪力墻的底部加強部位不宜采用上下洞口不對齊的錯洞墻,全高均不宜采用洞口局部重疊的疊合錯洞墻。
剪力墻結構是指利用房屋墻體作為水平抗側力和豎向承重的結構,在該結構體系中,墻體同時可作為維護及分隔構件。目前,我國大多采用現澆剪力墻結構,它的整體性好且抗側剛度大,在水平荷載作用下側移小,容易滿足承載力的要求,在室內形成平整的墻面,沒有露梁露柱現象,住宅和旅館客房具有開間較小、墻體較多、房間面積不大的特點,采用剪力墻結構比較合適。由于其具有良好的抗震性能,高層建筑中大多采用現澆剪力墻結構,我們給出如下剪力墻的一般布置原則:
1)剪力墻是承受水平荷載和豎向荷載的主要受力構件,因此其應沿結構的主要軸線進行布置,尤其是在抗震設計的剪力墻結構中,應避免僅單向有墻。一般平面為矩形、T形、L形時,剪力墻應沿兩個方向布置;當平面為三角形、Y形時,剪力墻可沿三個方向布置;當平面為多邊形、圓形、弧形時,剪力墻可沿環向和徑向布置。
2)剪力墻布置應盡量比較規則,且應拉通對直,當有轉折或稍有錯開時,可按一道墻來考慮。
3)剪力墻宜從下到上連續布置,不宜突然取消或中斷,以避免剛度突變。為減少剛度突變,可減少部分墻肢或沿高度方向改變混凝土等級或墻厚,沿高度逐漸減小剪力墻的抗側剛度。結構頂層部分剪力墻被取消以形成頂部大房間時,應加強延伸到頂的剪力墻。
4)剪力墻應盡可能設置翼緣,盡量避免形成一字墻,且高層建筑中不應全采用短肢剪力墻,若短肢剪力墻較多時,可布置成一般剪力墻或筒體,形成共同抵抗水平作用的剪力墻結構。
5)剪力墻結構應具有較好的延性,細高的剪力墻容易設計成彎曲破壞的延性剪力墻,為避免產生脆性的剪切破壞,不宜設置墻段的長度超過8m、高寬比小于2的剪力墻,當墻肢很長時,可通過開設洞口將長墻分成長度較小、較為均勻的若干墻段。每個墻段可看著是整體墻或者是用弱連梁連接的聯肢墻。
6)剪力墻平面內剛度及承載力大,而平面外剛度及承載力相對很小。當剪力墻與平面外方向的梁連接時,會造成墻肢平面外彎矩,因此在沿梁軸線的方向設置與梁相連的剪力墻,或在梁與墻的相交處設置扶壁柱、暗柱等,以抵抗墻肢平面外彎矩。
四、超高層鋼筋混凝土剪力墻體
盡管迄今為止各種新型剪力墻的相關研究成果非常豐富,但在超高層建筑中得到應用最為普遍的仍然是現澆鋼筋混凝土剪力墻。隨著理論研究與計算分析工具的不斷進步,早期主要用于簡化計算的構件分類方法與連續化假定、薄壁柱單元等較為粗糙的計算模型己不再具有實際意義,高精度板殼單元在大型結構分析軟件中的成功應用,使得計算模型與實際結構的差異逐漸縮小。
超高層建筑核心筒墻體厚度較大,為了保證結構在地震作用下具有較好的延性,需要對剪力墻的軸壓比進行嚴格控制,軸壓比越小,延性越好。一般說來,核心筒外墻厚度較大,內墻厚度較小。較大的外筒墻厚便于與大跨度樓面梁、伸臂析架等構件連接構造的實現。內墻小墻肢較多,分擔重力荷載較小,當樓層高度較大、橫墻問距較遠時,還應進行墻肢的面外穩定性驗算。
剪力墻的水平分布筋起抗剪作用,以防止墻體在剎裂縫出現后發生脆性剪切破壞,同時起到抵抗混凝土溫度收縮應力、防止混凝土出現裂縫的作用,在剛度變化部位需要適當增加。剪力墻的豎向鋼筋主要起抗彎作用,計算結果多為構造配筋率控制。應該注意防止過多放置豎向鋼筋使得墻體的抗彎強度大于其抗剪強度,不利于結構的抗震性能。當墻體厚度較大,經常需要設置兩排以上的水平與豎向分布鋼筋。
剪力墻端部的暗柱分為約束邊緣構件和構造邊緣構件兩種形式。邊緣構件的縱向鋼筋與箍筋的配筋率遠高于墻肢的分布鋼筋。當墻體厚度很大時,如果簡單按照現行國家標準《混凝土結構設計規范》(CB50010-2002)中的條文確定邊緣構件長度的話,將出現暗柱面積過大、鋼筋用量顯著增加的問題。此時需要根據具體情況,在保證結構抗震性能的前提下,對邊緣構件的尺寸進行適當的折減。
由于超高層建筑結構的高寬比很大,在水平荷載作用下,墻體可能出現受拉情況,混凝土開裂將導致其抗剪承載力受到很大影響。此時,需要采取在其端部設置型鋼等方式,改善其抗震性能,保證結構延性。
在超高層建筑設計中,核心筒剪力墻通常采用的抗震性能指標為:1)在小震時保持彈性;2)在中震時底部加強區、水平加強層及加強層上下各一層主要剪力墻墻肢承載力中震彈性,其他區域中震不屈服;3)在大震時滿足截面剪壓比控制條件,可以進入塑性,但底部加強區不屈服。
五、高強高性能混凝土與高強鋼筋的應用
隨著建筑高度的增加,結構自重不斷增大,核心筒剪力墻厚度不斷增大,在材料用量增大的同時,也占用了寶貴的建筑使用空問。隨著混凝土材料科學的發展,高強與高性能混凝土、鋼纖維增強混凝土也被應用到剪力墻中,使其力學性能發生很大改變,是剪力墻結構發展的一個重要方面。
高強混凝土由于具有耐久性好、強度高、變形小等優點,可以有效減小構件截面、增大建筑使用面積、降低工程造價、縮短施工工期,因此得到了越來越廣泛的應用,技術經濟效益顯著。高強混凝變了早期鋼結構在超高層建筑中占據統治地位的情況,1997年建成位于馬來西亞吉隆坡的國家石油公司雙塔大樓即采用了C80高強混凝土,新近建成位于香港九龍站的環球貿易廣場采用了C90高強混凝土。將高強混凝土應用于超高層建筑,己經成為一種必然的發展趨勢。
結語:
隨著社會和經濟的不斷發展,高層建筑也得到迅速的發展,剪力墻結構是超高層建筑結構的一種主要結構形式,在大量工程結構中得到廣泛的運用。 剪力墻結構體系由于自身的特點,它可以靈活布置,墻肢可長可短,它必將在超高層建筑中有著廣闊的發展前景。
參考文獻:
關鍵詞:超高層建筑;質量問題;預防
1 關于對超高層建筑的認識
人民需要好的生活環境,城市在開始的時候的確做到了這一點。產業革命及人口的增長加劇了城市化,為了在有限的城區面積中提供更多的使用面積,建筑開始向高空發展,我們有許多理由相信,摩天大廈將是都市未來的基本要素,都市結構與現代高樓兩者密不可分。
早先的摩天樓其實并不高,與今天的高度概念相比已非同日而語。究竟多少層以上或多高的建筑稱為高層建筑,世界各國基于本國的經濟條件及消防裝備等具體情況對高層建筑起始高度的定義不一致。
1972年國際高層會議上對高層建筑的定義取得了較統一的認識,并把高層建筑劃分為四類:第一類9~16層(50米以下);第二類17~25層(75米以下);第三類26~40層(100米以下);第四類40層以上(超過100米)。
我國在1995年也修訂了原有的《高層民用建筑防火規范》(GBJ45-82),新的《高規》(GB 50045-95)仍然規定10層及10層以上的居住建筑及高度超過24米的公共建筑為高層建筑,但刪除了原有防火規范不適用于100米以上的高層建筑的規定,新增加了“當高層建筑高度超過250米時,建筑設計采取的特殊防火措施,應提交國家消防主管部門組織專題研究、論證”的內容。目前,我們一般仍習慣于將100米以上的高層建筑稱為超高層建筑,但由于防火能力的提高,顯然100米早已不是限制我國高層建筑發展的高度界限了。
今天,超過100米的建筑已是數不勝數。在100米的高度,其實建筑物不論從結構還是設備及施工方面均無明顯質的變化,對超高層建筑高度的界定,當然也不能簡單地按新《高規》所提到的250米為界,所以對于高層與超高層的分界,今后會含糊些。從高層建筑的技術構成上分析,隨著建筑高度的持續增加,并結合房屋的具體形狀,其設計概念將受到越來越嚴峻的合理性的考驗。今天對于由高層到超高層的理解,已不僅只限于高度上的、美學上的、安全及使用功能上的,還應包括效益、能源與生態環境方面的考慮。
2 超高層建筑工程質量存在的問題分析
質量是建筑的生命,也是建筑事業的生命,質量重于泰山。各級建設系統要牢固樹立質量第一的思想,樹立對國家、對人民、對后代高度負責的思想,把提高工程質量作為今后建設系統工作的重中之重。我國建筑業以其巨大的推動力帶動著相關行業的發展。然而建筑業的發展也存在著嚴重的質量問題:血的教訓、一樁樁、一件件性質惡劣、損失巨大的建筑工程質量事故屢屢出現。
2.1違背建設程序。如不經可行性認證,不作調查分析就拍板定案;沒有搞清楚工程地質、水文地質就倉促開工;無證設計、無施工詳圖,任意設計,不按圖紙方程式;工程竣工不進行試車運轉,不經驗收就交付使用等盲干,致使不少工程項目留有嚴重降患,如房屋倒塌事故也常有發生。
2.2設計計算問題。設計考慮不全面,結構不合理,計算簡圖不正確,計算荷載取值過小,內力分析有誤,沉降縫及伸縮縫設置不當懸挑結構未進行搞傾扭驗算等,都是誘發質量問題的隱患。
2.3工程地質勘察原因。未認真進行地質勘察,提供地質資料、數據有誤;地質勘察時,鉆孔間距太大,不能全面反映土地基地實際情況,如當基巖地面起伏變化較大時,土層厚薄相關亦甚大,地質勘察鉆孔深度不夠,沒有查清地下軟土層、滑坡、墓穴、孔洞等地層構造;地質勘察報告不詳細、不準確等,均會導致采用錯誤的基礎方案,造成地基不均勻沉降、失穩,使上部結構及墻體開裂、破壞、倒塌。
2.4未加固處理好地基。對軟土、充填土、雜填土、濕陷性黃土、膨脹土、巖層出露、溶巖、土洞等不均勻地基未進行加固處理或處理不當,均是導致重大質量事故的原因。必須根據不同地基的工程特征,按照地基處理應與上部結構相結合,從地基處理、設計措施、結構措施、防水措施、施工措施等方面綜合考慮治理。
2.5自然條件影響。施工項目周期長、露天作業多,受自然條件影響大,溫度、溫度、日照、雷電、供水、大風、暴雨等都能造成重大的質量事故,施工中應特別重視,采取有效措施予以預防。
2.6建筑結構使用問題。建筑物受力不當,亦易造成質量問題。如不經校核、驗算,就在原有建筑物上任意加層;使用荷載超過原設計的容許荷載;任意開槽、打洞、削弱承重結構的截面等。
2.7建筑材料成品及半成品不合格。如:鋼筋的力學性能不符合標準,水泥受潮、過期、結塊、安定性不良,砂石級配不合理、有害物含量過多,混凝土配合比不準,外加劑性能、摻量不符合要求時,均會影響混凝土強度、和易性、密實性、抗滲性,導致混凝土結構強度不足、裂縫、滲漏、蜂窩、露筋等質量問題;預制構件斷面尺寸不準,支承錨固長度不足,未可靠建立預應力值,鋼筋漏放、錯位,板面開裂等,必然會出現斷裂、垮塌。
2.8施工和管理問題。工程質量問題時常由施工和管理不當造成。例如圖紙不熟悉,盲目施工,未經圖紙會審,倉促施工或不按圖施工。不按有關規范及規定施工。
3 提高超高層建筑工程質量的措施
3.1工程圖紙設計。一個項目工程的建設首先是施工圖紙設計,設計的好壞直接影響工程的整體質量。因此一定要選擇相應資質的設計單位,同時還要計劃好設計經費。在市場經濟條件人才市場競爭激烈,以免造成設計中的質量問題,還要注意有些設計單位為了多收設計費,故增加材料用量或有關系的材料加以設計從而提高工程造價,所以必然把好施工圖紙設計關,防止工程還沒建,就從根里帶來許多問題。
3.2選擇施工隊伍。施工隊伍素質的高低直接影響工程質量的好壞。一個項目工程建設立項批準之后,必然經過招投標、或議標選擇施工隊伍,具體方法:一是聽,即聽取施工隊介紹技術力量、設備、資金情況以及擬承擔工程所采取的措施。二是看,看正在施工和已經竣工交付使用項目的施工質量和現場管理。三是查,即考察施工單位的設備、技術力量、企業等級、資格證書。四是訪,即走訪已交付使用工程的甲方,征求使用單位對工程隊伍的評價,以便了解其信譽。在此基礎上,按照標價合理、工期短、質量優、信譽高、素質好的原則,綜合比較絕不能靠關系,走后門,特別要防止通過關系指定施工隊伍。
3.3施工合同簽訂。施工隊伍確認后,建設單位即應與其簽訂合同(或協議),將甲乙雙方的關系用法律條文寫下來,合同內容必然嚴密,條款詳盡、責任明確、獎罰分明、要求合理、手續完備、查核布據。合同簽訂前有上級主管業務部門報告,全責簽訂后,經當地公證部門公證存在法律監督。
3.4工程質量監督。提高監督執法的透明度,建立健全工程質量監督告知制度,使工程質量真正建立預見性、服務性的質量監督模式,做到服務與執法有機結合。為了保證監督的有效性和權威性,尤其現場監理監督機構應不斷提高監督隊伍的素質和監督工作水平。
3.5質量控制措施。
(1)為了確保總工期目標,必然實行分段控制、動態控制。在項目實施過程,要依據變化后的實際情況,在不影響總進度計劃的前提下,對進度計劃及時進行修正、調整。材料供應和支付工程進度款方面要及時,以確保工程質量。
(2)嚴把材料質量關。材料要符合國家規范標準(含環保標準)和設計要求,嚴格執行材料驗收制度。確保主體結構質量:主體結構質量關系到整體工程質量和安全,關系到每個職工生命安全,因此,必然確保主體結構質量。重視裝飾質量:在施工裝飾階段,事實上要克服質量通病,搞好細部處理,在裝飾水準上要高人一等,要有新創新、新工藝。抓好關鍵部位施工。
工程竣工驗收是建設工程的最后一道程序,是對工程設計、工程質量的最后檢查總結。工程完工后,在組織驗收七個工作日前,施工單位應通知項目監督工程師進行質量檢查,驗收時,要嚴格執行國家頒發的工程驗收規范標準,逐項驗收評定。具體可采取工程技術文件檢查、實物工程質量檢查的方法。工程竣工驗收監督,建設單位必須在組織驗收7個工作日前,將工程驗收時間、地點及驗收機構組織人員名單報工程質量監督機構。工程驗收合格后,建設單位持工程竣工驗收報告至備案部門辦理備案手續。
參考文獻
關鍵詞:超高層建筑供電可靠性柴油發電機B類電子信息機房
中圖分類號: TU994文獻標識碼:A文章編號:
作為我國經濟高速發展的見證窗口,銀行部門的業務量急劇增長。始建于上世紀90年代初期的某省銀行總部辦公樓,無論從建筑規模還是從設備運行的可靠性,都已不能滿足其目前工作的需求。因此,我公司承擔了其新建辦公樓的設計任務。新建辦公樓地下3層,地上27層,地下3層主要為銀行金庫和設備用房,地下1,2層主要為汽車庫和電氣設備用房,地上1~3層主要為銀行的對外服務窗口,4層為電子信息機房,4層以上為銀行各部門的辦公室及各種票據、檔案的庫房,其中14層為避難層。總建筑面積約為7.5萬m2,建筑總高度為134 m。本工程無論是從使用方的性質,還是從建筑本身的特征考慮,供電的可靠性都是本次設計的重中之重。
1超高層建筑對電氣設計的影響
我國一直沒有超高層建筑的定義。業內人士一般認為高度超過100 m的建筑即為超高層建筑,其緣由主要為我國《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95及2001年,2005年修訂版中的類似規定,即“建筑高度超過100m的公共建筑,應設置避難層”;建筑高度超過100m,且標準層建筑面積超過1000 m2的公共建筑,宜設置屋頂直升機停機坪或供直升機救助的設施。因此,大部分人認為100m為高層建筑的分水嶺。作為高層建筑,其對電氣設計有何影響呢?首先,高層建筑人員密度大,一旦發生火災或其他突發事故,人員的疏散、消防設備的可靠運行尤為重要,而保證這兩點的前提條件則是供電的可靠性;其次,超高層建筑由于供電距離長,如供電方案不合理,很容易造成壓降過大,某些設備不能正常啟動的后果。
2 負荷等級的確定
用電負荷根據供電可靠性及中斷供電所造成的損失或影響程度,分為一級負荷、二級負荷和三級負荷。對于各級負荷的詳細定義可參見《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008相關章節的說明。根據本建筑的特點,表1為本工程的負荷等級分類。
3 高低壓供電方案
1)本工程高壓部分采取雙路10KV(不同區域開閉站)供電,單母線分段運行,兩段母線之間設置母聯開關。平時兩段母線分列運行,當1路電源發生故障時,通過手/自動操作母聯開關,另1路電源承擔全部負荷。兩路電源的主進開關與母聯開關設置機械電氣連鎖,任何情況下只能閉合其中的兩個開關。
2)采用需用系數法對本工程進行負荷計算,各功能分區的用電指標本文不再羅列。經計算,本工程主樓部分的計算負荷為2300KW,地下車庫及設備站房的計算負荷為1900KW,裙房部分的計算負荷為1200KW,因此,本工程擬裝設1600KVA和2000KVA的變壓器各兩臺,其中兩臺1600KVA的變壓器負責承擔主樓部分的用電負荷;兩臺2000KVA的變壓器負責承擔地下車庫、設備站房和裙房部分用電負荷。
3)本工程低壓側采用單母線分段運行的方式,兩段母線之間設置母聯開關,母聯開關設置自投自復/自投不自復/手動轉換三種轉換方式。自投時要求自動切斷三級負荷。低壓側的主進開關與母聯開關設置機械電氣連鎖,任何情況下只能閉合其中的兩個開關。本工程中大容量負荷和重要負荷采用放射式供電,對于比表分散的負荷采取二級配電的方式。本工程的供電方案詳見圖1。
4 提高供電可靠性采取的措施
《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008第3.2.8條規定:“一級負荷應有兩個電源供電,當一個電源發生故障時,另一個電源不應同時受到損壞”。本工程為提高供電的可靠性,除從不同區域變電站引入兩路10KV電源,即滿足規范要求外,尚采取了如下幾項措施:
1)設置柴油發電機組。當出現兩路市電同時發生故障時,本工程的消防負荷和重要負荷可由柴油發電機組供電。
2)設置集中式UPS。當兩路市電同時發生故障,柴油發電機組尚未啟動時,重要負荷可由UPS進行供電。
3)對于三級負荷,為了較小因變壓器故障或母線檢修等原因引起的停電范圍,以避難層為界,其上下各設一組密集母線槽,且每組母線槽分別引自變配電室的不同低壓母線段。母線設置詳見圖2。
4)為了保證三級負荷中比較重要的負荷(如行長,副行長辦公室的用電)的供電,每層的電源總箱由兩端母線分別進行供電,當一段母線因故障停電時,可以采取手動的方式投切到另一段母線進行供電。層電源總箱系統圖詳見圖3。
5)對于屋頂的末端設備,為了避免因線路過長導致壓降過大產生的影響,采取了適當加大導線截面減小壓降的措施。
5 變配電室的設計
因本建筑屬于超高層建筑中的“低矮”建筑,且本工程上部的負荷矩約為4萬KW*m(避難層負荷200KW,高度約為70m,,主樓屋頂負荷190KW,負荷在屋頂處的高度約為125m),雖然超過了某些資料提出的3萬KW*m的概念,但離10萬KW*m的極限值尚有相當一段距離。因此,本工程只在主樓的地下1層靠近外墻部位設置1處變配電室,中間層不再設置變配電室,即能夠滿足供電半徑的要求,同時該變配電室的位置比較貼近負荷中心(地下3層的設備站房)。地下一層貼臨變配電室處設置10KV高壓分界室(開關站,產權屬于當地供電局),面積不小于30 m2。
6 柴油發電機的設計
6.1 柴油發電機房位置的選擇
為了保證一級負荷和重要負荷的可靠供電,本工程擬在裙房的地下1層設置柴油發電機。機房選址不應在廁所,浴室或其他經常積水場所的正下方或貼臨處,同時,考慮到設備運輸的方便,機房頂板設置了6.5m*3.5m的吊裝孔。
6.2 柴油發電機輸出電壓的選擇
在超高層建筑中,柴油發電機房一般距離屋頂的用電設備距離較長,因此線路的電壓損失較大。由于屋頂用電設備一般為加壓風機,排煙風機和消防電梯等,因此可以認為其三相負荷平衡,線路的電壓損失可按以下公式進行計算:
ΔU%=0.73IL(RoCOSΦ+XoSINΦ)/Ue
式中,ΔU—線路電壓損失,%,一般情況下用電設備處取值為5%;
I—負荷計算電流,A;
L—供電線路距離,Km;
Ro,Xo—線路單位長度的電阻和電抗,單位Ω/ Km;
關鍵詞:高層建筑;供配電系統;研究
中圖分類號:TU97 文獻標識碼:A
超高層建筑的明確定義,基本上是在經過了1972年聯合國教科文組織下屬的世界高層建筑委員會的討論后,才認定40層以上(高度在100m以上)的屬于超高層建筑。但在不同的國家,仍是以各自的具體情況,如建筑類別、防火要求等,對高層及超高層建筑的定義有不同的規定,而我國的〈民用建筑設計通則〉中也已明確規定“建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑。
1 高層建筑對供配電系統設計的要求
高層建筑供配電系統的設計,是高層建筑電氣設計的重要組成部分,合理與否會影響整個建筑使用功能及安全。由于現代高層建筑通常是集辦公、娛樂、商業等功能于一身,具有多元化功能,同時與消防、空調、給排水等專業以及與現代化管理手段相配套的設備也相當多,因此在對高層建筑進行供配電系統設計師應根據其本身性質、規模,明確建筑相關電力負荷等級,并結合當地的供電網的實際情況,才能確定高層建筑供電電源的電壓等級、電源回路數、專線電源還是公用電源以及是否設置自備電源等。對一個高層建筑的供配電系統的設計,除了考慮技術方面(主要為規范要求)的因素外,還必須考慮工程投資,運行管理諸方面的因素。
2 高層建筑供電系統設計
隨著社會的發展,城市現代化進程的推進速度越來越快,高層建筑在我國各城市特別是大城市得到迅速發展,但它給人們特別是設計人員帶來了許多問題,如供配電設計,其與一般低層建筑的供配電設計有著很大的不同,因此,設計人員必須根據高層建筑的特點并結合當地供電系統的實際情況為其構建安全可靠、技術先進、經濟合理的供配電系統,這將對高層建筑的可靠運行是很有必要的。
2.1 負荷等級的確定和各級負荷容量的計算。負荷等級的確定應按有關規范進行,一般情況下,高層建筑負荷等級也可按以下確定:一級負荷包括疏散樓梯、消防電梯前室及地下室的應急照明、消防水泵、排煙風機、消防電梯等;二級負荷包括部分客梯電力、生活泵電力;三級負荷包括一、二級負荷以外的其他用電負荷。根據負荷用途的不同,將用電負荷劃分為商業用電和住宅用電,由于商業用電與住宅用電的計費標準不同,一般分別設置商業變配電房與住宅變配電房,商業用電包括商鋪用電、售樓部和會所用電、地下室照明、動力用電及其他商業用途的負荷,其供電由商業變配電房提供;住宅用電包括住宅相關的照明、動力等的用電,其供電由住宅變配電房提供。確定建筑總用電計算負荷的方法主要有負荷密度法、單位容量法和需用系數法,通常習慣使用負荷密度法和單位容量法對高層建筑用電負荷進行計算。對于普通商鋪的負荷計算,經常使用負荷密度法,即采用單位面積的用電負荷容量(取整)作為單間商鋪的預留負荷,并由此與其他商業負荷通過計算,得到總的商業用電負荷。商鋪負荷密度的取值會因為商鋪的經營特點及所處的地區而有所不同,江蘇地區普通商鋪一般按100~150W/m2計算,如商鋪的負荷可以確定,則應按實際負荷計算,各類設備負荷的需要系數及功率因數見技術手冊的相關章節,對于住宅的負荷計算,一般使用單位容量法也稱單位指標法,即根據商住樓的住戶數來確定容量的計算方法。住宅用電負荷需要系數與配電時所連接的基本戶數有關,住宅戶數越大,需要系數越小,在高層建筑電氣設計中,住宅用電負荷在總用電負荷中所占的比例一般較大,住宅計算負荷的大小直接關系到項目用電規劃及變壓器等設備的選型,因而需要系數的選取就顯得尤為重要。住宅用電負荷需要系數的選取可參見技術手冊的相關章節,同時應該細致地分析當地供電部門所提供的統計數據,對應工程實際情況,做出合理、經濟的選擇。若進行負荷計算時,沒有充分考慮用電負荷的特點,需要系數選取過大,造成變壓器容量選型過大,投資增加,資源浪費,經濟性差;需要系數選取過小,又造成變壓器容量選型過小,用電高峰時,變壓器負載率過高,既降低了配電系統的安全性,又縮短了設備的使用壽命。
2.2 供電電源及電壓。供配電系統設計中,為保證供電系統的合理性,要求根據負荷等級采取相應的供電措施.各級負荷的供電電源應滿足設計規范的相關規定。
對高層建筑來說,一般沒有特別重要負荷,且一級負荷容量較小,因此采用兩路市政電源供電或一路市政電源加應急發電機組供電均可滿足要求,后者在工程應用中較為常見。供電電源采用一路獨立的l0kV高壓電源,由市政區域變配電站引入至小區首層開關房.低壓配電電壓采用380/220V。設置柴油發電機,以確保消防設備用電。當投資方對某些用電負荷有特殊的供電要求時,也可由柴油發電機組提供保障。
2.3 變配電所的布置。一般應根據負荷容量、負荷分布以及建筑物功能分區的實際情況,與相關專業協調確定變配電所的位置以及數量。變壓器容量應根據計算容量選擇,變壓器的負荷率一般取70%~85%。低壓線路的供電半徑一般不宜超過 200m,當供電容量超過 500kW,供電距離超過 200m 時,宜考慮增設變配電所。只要條件許可,變配電所的位置應盡量靠近負荷中心,從而簡化了配電系統,有利于增強系統的穩定性與安全性,同時也減少了線纜的使用量,降低因線路造成的電能損耗.由于首層空間的商業價值比較高,一般高層建筑的變配電所設于負一層,便于通過地下停車庫的車道運輸變配電設備。
2.4 高低壓供電系統結線型式及運行方式。對于高層建筑,其高低壓供電系統結線型式及運行方式一般做如下設計:高壓系統采用一路l0kV高壓進線,結線型式采用單母線運行方式;變壓器低壓側采用單母線分段結線型式,每臺變壓器對應接一段母線,母線段之間采用母聯開關聯絡,正常情況下各段母線分列單獨運行,母聯開關打開,當其中一臺變壓器故障退出運行時,母聯開關手動合上,由同組的另一臺變壓器保證部分重要負荷的供電,當故障的變壓器恢復供電后,母聯開關自動打開,恢復正常運行方式。母聯開關與進線開關應具有電氣聯鎖功能并加機械聯鎖,以防止電源倒送。變壓器低壓側設置應急母線段,由正常電源與備用柴油發電機電源經雙電源切換開關向該母線段供電,以保證應急情況下一級負荷的供電,雙電源切換開關設有電氣和機械聯鎖,防止發生向市電反供,消防負荷均采用雙回路供電,在末端配電箱切換。
2.5 功率因數補償方式。統一在低壓母線側裝設電容器組進行無功補償,使功率因數達到0.9以上。
2.6 電能計量裝置。商業用電采用高壓計量,居民用電采用低壓計量到戶。商業高壓10kV進線側裝設專用計量柜,安裝有功電度表、無功電度表;變壓器低壓側不同用戶的供電回路分別裝設有功電度表,監視儀表根據供電部門及建設方要求設置。為了方便管理,一般商鋪分戶電表集中設于每層電表間或配電間,住宅用戶采用一戶一表,九層以下(包括九層)的住宅樓,電表箱可集中設于首層電表間內;九層以上的住宅樓,電表箱分設于每層的電井內,為方便管理可設置遠程抄表系統,梯燈及電梯用電單獨計量,由住戶分攤。
2.7 備用電源和應急電源。自備柴油發電機組的容量按照需供電的最大穩定負荷,計算時分別考慮消防情況和非消防情況下必須保證的電源容量,取其較大者。當市電中斷時,柴油發電機組應立即啟動,并在15s 內投入正常帶負荷運行;當市電恢復時,機組自動退出工作并延時停機。
3 高層建筑配電系統設計
供電電壓為380/220V,一般接地采用TN-S系統,當某樓為獨立建筑物,電源由其他建筑物引來時,接地采用TN-C-S系統。低壓配電采用樹干式和放射式混合配電,地下室負荷較大,從低壓配電房采用放射式配電,從低壓配電房到地上各層配電箱采用樹干式配電,從層間配電箱至負荷采用放射式配電;大容量干線采用封閉式母線槽,小容量干線采用銅芯塑料電纜;垂直部分沿電纜井敷設,水平部分采用金屬橋架或金屬線槽敷設,支干線及支線采用阻燃或難燃塑料絕緣導線,放射式采用阻燃或難燃銅芯電纜。
一般動力、照明由低壓配電柜正常電源母線段供電,火災應急照明、消防電梯、消防水泵、防排煙風機及消防中心等一級負荷采用雙回路供電,并在線路末端配電箱處自動切換,一回路引自應急電源母線段,另一回路引自正常電源母線段,雙回路電源切換柜為自投自復,設電氣和機械聯鎖。
4 結束語
在對高層建筑供配電系統進行設計時,其負荷容量計算是否準確,供電電源選擇及變配電所布置是否合理,供配電系統是否經濟,運行是否能保持穩定、安全等方面,將決定其最終成果的優劣。
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關鍵詞:建筑設計;城市規劃;廣場架空
Abstract: with the rapid development of high building technology, high building had become the city space indispensable element, become the city a beautiful scene, however high-rise building and the integration of urban space there are still some defects.
Keywords: architectural design; Urban planning; Square overhead
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
高層建筑形式在古代就已有了,早在公元前五百多年的古巴比倫曾經建造了現在號稱世界七大奇跡之一的“空中花園”,根據記載,其形式非常之華麗壯觀,放置在任何空間之中都可以說是一道絕美的風景。近代隨著科學技術的發展,尤其是鋼鐵、電梯的出現以及后來鋼筋混凝土的應用,為高層建筑發展創造了前所未有的機遇,高層建筑也成為城市空間中一道獨特的風景,其中以美國的高層建筑發展最為活躍,如1885年的芝加哥家庭保險大樓被公認為第一幢摩天建筑,而紐約的曼哈頓區更是高樓云集;近年來我國的高層建筑也發展迅速,如上海的金茂大廈88層,高420.5米。隨著結構理論和技術的發展,高層建筑結構形式趨于多樣化,高層建筑的表現形式也多種多樣,但隨之所帶來的弊端也越來越多的表現出來,在成為城市風景的同時如何恰當的融入城市空間成為高層建筑設計的一個重要任務,也是使高層建筑設計趨于完善所追求的一種理念。
城市空間是人類生活和生產所需要的重要因素,它為居民提供各種活動的可能。這個可以說是城市空間比較科學性的定義,而本文提到的城市空間則更具體更形象,主要指城市內的建筑物、道路、綠地、廣場、公共服務設施等實體以及由這些實體所構成的立體空間,也是人處在其中能真實、直觀感受到的空間。高層建筑是否與所處的城市空間融洽,其評價標準相當一部分取決于公眾的感受,簡單的說就是人處在所創造空間中的感受;所以一位建筑設計者在進行高層建筑設計時要充分考慮所創造出來的空間(無論是內部還是外部)給予使用者的感受。這些是理論上要求一位建筑設計師要考慮的因素也是作為一名建筑師應該承擔的責任,而且還可以據此評價一位建筑師的設計能力和水平及其職業道德。事實上在進行一項高層建筑設計時,開發商受利益的驅使往往不會考慮建筑與環境的關系,此時,規劃部門所出臺的各種條文政策及規范將扮演著重要角色,它強制性的要求必須顧及城市環境,營造舒適的城市空間。可以看出,高層建筑設計與城市空間的協調以及城市空間的營造是通過兩方面的共同作用來完成的,即建筑設計和規劃。下面就從建筑設計和城市規劃兩方面談談高層建筑設計與城市空間的關系。
1 建筑設計
1.1 充分發揮廣場的作用
高層建筑由于其體量的巨大,往往給街道空間一種突然的壓迫感,使人感覺好像從一個大空間突然進入一個小空間,這是由于高層建筑的體量所造成的對比。因此凡是處在街道兩旁體量巨大的高層建筑在設計時應該對其進行后退處理,并在其退出的用地上設計一廣場空間,這個廣場空間將起到空間的緩沖作用;而且由于高層建筑的建筑面積遠遠超出其用地面積,容納的人員較多,出入口人流密度相對較大,后退出的廣場空間也起到緩解交通壓力的作用;從另外一方面講,廣場空間往往在街道空間以及城市空間中起到非常重要作用,能夠給公眾留下較深的印象,也往往能成為城市的節點,這就是共享空間的好處。有的建筑大師甚至直接設計成下沉式的廣場,如日本建筑大師嘰崎新設計的日本筑波中心的下沉式廣場,獨特的廣場空間造型,以人和環境為設計重點,不僅為公眾提供了一個舒適的安靜的休閑場所,而且使建筑塔樓的形象特征更加突出。這種下沉式的廣場往往更容易給人留下印象,就空間形式而言它是一種非常富有情趣的空間。因此在進行高層建筑設計時廣場和建筑應該作為一體來考慮。
1.2 高層建筑主體設計
對于一個城市而言,高層建筑往往具有一定的代表性和象征性,可以反映一個城市經濟水平和發展程度,選擇合理的造型就顯的尤為重要。高層建筑由于其結構形式的限制以及使用功能的要求,在造型上往往追隨于建筑的結構形式,而不能有太多的變化,有的高層建筑甚至直接將結構形式外露不加修飾。高層建筑的主體部分是它的塔樓,塔樓的表現形式對高層建筑的造型起著決定性的作用,現今國外和國內的許多高層建筑都有著獨特的外形和明顯的識別性,對一個城市具有一定的代表性,這可以說是高層建筑存在的一個原因。隨著近年來資源短缺問題的出現,全球提出了可持續發展,而高層建筑就環保節能方面來說是很浪費的,隨之就出現了生態型“建筑的概念,如生態建筑師---諾曼·福斯特設計的法蘭克福商業銀行總部大廈在強調象征意義和功能的同時,就引入生態的概念,是世界上第一座”生態型“超高層建筑。其建筑平面呈三角形,宛如三葉花瓣夾著一支花莖:花瓣部分是辦公空間,花莖部分為中空大廳。中空大廳起自然通風作用,同時還為建筑內部創造了豐富的景觀。而氣候設計大師---楊經文設計的馬來西亞吉隆坡梅納拉大廈則體現了利用空中開放空間連通建筑內外,貫徹”生物氣候大樓“思想,引入了大量的植物,立面上螺旋上升的垂直綠化和底部斜坡的綠化都有助于調節氣候,盡可能地拉近了人與自然的距離,較好地完成了室內外空間的過渡與銜接。同時對形成良好的城市空間環境也是一種深化。可以看出目前高層建筑設計的一個新要求就是要實現”生態節能型“。
高層建筑主體的下部分---裙房雖然對整個城市影響較小,但它對于街道的尺度和人情化空間的創造等方面卻有著重要的影響。建筑的裙樓立面設計一般不同于上部立面,需要進行細致的設計,從而使下部空間豐富多彩而不至于感到蒼白;并要體現人的尺度,因為裙房部分跟公眾視覺接觸較密切,對街道空間感影響也較大。而高層建筑的最上部分---屋頂對整個建筑形象起到強化個性的作用,雖然它較少影響到生態環境,但對塑造建筑的標志性、豐富城市天際線具有重要的作用,因此應根據建筑的基座、樓身等因素加以塑造。
1.3 巧妙的運用一些處理手法
高層建筑的塔樓部分雖然變化的余地不大,但是底層部分卻可以進行一些巧妙的處理來豐富空間形式。一般可以采用底層架空和入口縮進的手法。底層架空的處理手法是現代建筑的特征之一,它可以在高密度的環境中爭取到寶貴的用地,把城市的道路、廣場和建筑有機地結合在一起,形成通透的、公共的開放空間,給市民以小憩之地;同時還可以改善人流、視覺擁擠的狀況,連通幾個主要的公共場所,以增加城市空間的層次。高層建筑臨近城市道路布置時,入口空間凹入建筑下部可以避免主體的被迫后退(用地非常緊張的情況下),爭取基地面積的有效使用,緩解入口處各種矛盾沖突;并有可能在建筑的形體設計、空間組織等方面形成新穎的構思,這種入口后退架開的處理不僅空間層次豐富而且給人的印象也深刻。
2 規劃設計
2.1 避免高層建筑密集
高層建筑的密集雖然對于城市辦公等條件方便有利,卻給城市空間帶來很多壓力,造成城市空間和城市交通的擁擠,甚至是一些史料不及的污染和危害,比如一些高層建筑玻璃幕墻的大面積使用造成以前未出現過的光污染;還有就是形成高壓風帶和風口,這些會造成意想不到的后果。因此在規劃設計中要對區域內的高層建筑密度進行限制,避免高層建筑的集中分布。
2.2 高層建筑與城市街道
高層建筑一般分布在城市中商業發達的地段,這些地段的街道本身交通荷載就較大,高層建筑將大大增加這些街道的交通壓力,分布在這些街道兩側的高層建筑要盡量控制其層數和高度,同時在規劃設計時要對這些街道進行擴展,加大其通行能力。
2.3 控制超高層建筑數量
超高層建筑往往以其象征性和代表性而存在,實際上這類建筑既不經濟又不合理,一些已建成的超高層建筑投入使用后表明收益并不樂觀,可以說僅僅是體現城市形象,提高城市知名度。
3 結束語
關鍵詞:建筑設計;高層建筑
全球以美國的高層建筑發展最為活躍,近年來我國的高層建筑也發展迅速,如南京的紫峰大廈,紫峰大廈是世界第七、中國第四、大陸第二高樓,高89層(地上89層、地下3層 ),高450米。其實高層建筑形式在古代就已有了,只是沒有得到廣泛的應用和發展,我國古代建筑藝術的百花園中,有一支晚出而獨秀的奇葩——塔。它象一支巨筆,以藍天作紙,抒寫了我們偉大民族光輝的歷史和璀璨的文化。塔,玲瓏挺拔,瑰麗多姿。它高高地聳立在我國的名山大川,古城勝地,使高山更為雄偉壯觀,使江水更為清藍多彩,使古城更為神秘誘人。它為秀美的祖國山河增添了雋雅的輪廓線,使我國蔚為壯觀的建筑藝術,煥發出更為燦爛的光輝。近代隨著科學技術的發展,尤其是鋼鐵、電梯的出現以及后來鋼筋混凝土的應用,為高層建筑發展創造了前所未有的機遇,高層建筑也成為城市空間中一道獨特的風景隨著結構理論和技術的發展,高層建筑結構形式趨于多樣化,高層建筑的表現形式也多種多樣,但隨之所帶來的弊端也越來越多的表現出來,在成為城市風景的同時如何恰當的融入城市空間成為高層建筑設計的一個重要任務,也是使高層建筑設計趨于完善所追求的一種理念。
城市空間是人類生活和生產所需要的重要因素,它為居民提供各種活動的可能。這個可以說是城市空間比較科學性的定義,而本文提到的城市空間則更具體更形象,主要指城市內的建筑物、道路、綠地、廣場、公共服務設施等實體以及由這些實體所構成的立體空間,也是人處在其中能真實、直觀感受到的空間。高層建筑是否與所處的城市空間融洽,其評價標準相當一部分取決于公眾的感受,簡單的說就是人處在所創造空間中的感受;所以一位建筑設計者在進行高層建筑設計時要充分考慮所創造出來的空間(無論是內部還是外部)給予使用者的感受。這些是理論上要求一位建筑設計師要考慮的因素也是作為一名建筑師應該承擔的責任,而且還可以據此評價一位建筑師的設計能力和水平及其職業道德。事實上在進行一項高層建筑設計時,開發商受利益的驅使往往不會考慮建筑與環境的關系,此時,規劃部門所出臺的各種條文政策及規范將扮演著重要角色,它強制性的要求必須顧及城市環境,營造舒適的城市空間。可以看出,高層建筑設計與城市空間的協調以及城市空間的營造是通過兩方面的共同作用來完成的,即建筑設計和規劃。下面就從建筑設計和城市規劃兩方面談談高層建筑設計與城市空間的關系。
1、建筑設計
1、1充分發揮廣場的作用
高層建筑由于其體量的巨大,往往給街道空間一種突然的壓迫感,使人感覺好像從一個大空間突然進入一個小空間,這是由于高層建筑的體量所造成的對比。因此凡是處在街道兩旁體量巨大的高層建筑在設計時應該對其進行后退處理,并在其退出的用地上設計一廣場空間,這個廣場空間將起到空間的緩沖作用;而且由于高層建筑的建筑面積遠遠超出其用地面積,容納的人員較多,出入口人流密度相對較大,后退出的廣場空間也起到緩解交通壓力的作用;從另外一方面講,廣場空間往往在街道空間以及城市空間中起到非常重要作用,能夠給公眾留下較深的印象,也往往能成為城市的節點,這就是共享空間的好處。有的建筑大師甚至直接設計成下沉式的廣場,如日本建筑大師嘰崎新設計的日本筑波中心的下沉式廣場,獨特的廣場空間造型,以人和環境為設計重點,不僅為公眾提供了一個舒適的安靜的休閑場所,而且使建筑塔樓的形象特征更加突出。這種下沉式的廣場往往更容易給人留下印象,就空間形式而言它是一種非常富有情趣的空間。因此在進行高層建筑設計時廣場和建筑應該作為一體來考慮。
1、2高層建筑主體設計
對于一個城市而言,高層建筑往往具有一定的代表性和象征性,可以反映一個城市經濟水平和發展程度,選擇合理的造型就顯的尤為重要。高層建筑由于其結構形式的限制以及使用功能的要求,在造型上往往追隨于建筑的結構形式,而不能有太多的變化,有的高層建筑甚至直接將結構形式外露不加修飾。高層建筑的主體部分是它的塔樓,塔樓的表現形式對高層建筑的造型起著決定性的作用,現今國外和國內的許多高層建筑都有著獨特的外形和明顯的識別性,對一個城市具有一定的代表性,這可以說是高層建筑存在的一個原因。隨著近年來資源短缺問題的出現,全球提出了可持續發展,而高層建筑就環保節能方面來說是很浪費的,隨之就出現了“生態型”建筑的概念,如生態建筑師――諾曼?福斯特設計的法蘭克福商業銀行總部大廈在強調象征意義和功能的同時,就引入生態的概念,是世界上第一座“生態型”超高層建筑。其建筑平面呈三角形,宛如三葉花瓣夾著一支花莖:花瓣部分是辦公空間,花莖部分為中空大廳。中空大廳起自然通風作用,同時還為建筑內部創造了豐富的景觀。而氣候設計大師――楊經文設計的馬來西亞吉隆坡梅納拉大廈則體現了利用空中開放空間連通建筑內外,貫徹“生物氣候大樓”思想,引入了大量的植物,立面上螺旋上升的垂直綠化和底部斜坡的綠化都有助于調節氣候,盡可能地拉近了人與自然的距離,較好地完成了室內外空間的過渡與銜接。同時對形成良好的城市空間環境也是一種深化。可以看出目前高層建筑設計的一個新要求就是要實現“生態節能型”。
高層建筑主體的下部分――裙房雖然對整個城市影響較小,但它對于街道的尺度和人情化空間的創造等方面卻有著重要的影響。建筑的裙樓立面設計一般不同于上部立面,需要進行細致的設計,從而使下部空間豐富多彩而不至于感到蒼白;并要體現人的尺度,因為裙房部分跟公眾視覺接觸較密切,對街道空間感影響也較大。而高層建筑的最上部分――屋頂對整個建筑形象起到強化個性的作用,雖然它較少影響到生態環境,但對塑造建筑的標志性、豐富城市天際線具有重要的作用,因此應根據建筑的基座、樓身等因素加以塑造。
1、3巧妙的運用一些處理手法
高層建筑的塔樓部分雖然變化的余地不大,但是底層部分卻可以進行一些巧妙的處理來豐富空間形式。一般可以采用底層架空和入口縮進的手法。底層架空的處理手法是現代建筑的特征之一,它可以在高密度的環境中爭取到寶貴的用地,把城市的道路、廣場和建筑有機地結合在一起,形成通透的、公共的開放空間,給市民以小憩之地;同時還可以改善人流、視覺擁擠的狀況,連通幾個主要的公共場所,以增加城市空間的層次。高層建筑臨近城市道路布置時,入口空間凹入建筑下部可以避免主體的被迫后退(用地非常緊張的情況下),爭取基地面積的有效使用,緩解入口處各種矛盾沖突;并有可能在建筑的形體設計、空間組織等方面形成新穎的構思,這種入口后退架開的處理不僅空間層次豐富而且給人的印象也深刻。
2、規劃設計
2、1避免高層建筑密集
高層建筑的密集雖然對于城市辦公等條件方便有利,卻給城市空間帶來很多壓力,造成城市空間和城市交通的擁擠,甚至是一些史料不及的污染和危害,比如一些高層建筑玻璃幕墻的大面積使用造成以前未出現過的光污染;還有就是形成高壓風帶和風口,這些會造成意想不到的后果。因此在規劃設計中要對區域內的高層建筑密度進行限制,避免高層建筑的集中分布。
2、2高層建筑與城市街道
高層建筑一般分布在城市中商業發達的地段,這些地段的街道本身交通荷載就較大,高層建筑將大大增加這些街道的交通壓力,分布在這些街道兩側的高層建筑要盡量控制其層數和高度,同時在規劃設計時要對這些街道進行擴展,加大其通行能力。
2、3控制超高層建筑數量
超高層建筑往往以其象征性和代表性而存在,實際上這類建筑既不經濟又不合理,一些已建成的超高層建筑投入使用后表明收益并不樂觀,可以說僅僅是體現城市形象,提高城市知名度。
【關鍵詞】高層建筑;施工特點;問題;解決措施
中圖分類號:TU97文獻標識碼: A
前言
文章對高層建筑的定義及特點進行了簡要介紹,對高層建筑施工中的相關問題進行了闡述,通過分析,并結合自身實踐經驗和相關理論知識,對高層建筑施工中相關問題的解決對策進行了探討。
二、高層建筑的定義
超過一定層數或高度的建筑被稱為高層建筑。高層建筑的起點高度或層數,各國的規定不一,而且多無絕對、嚴格的標準。
在中國,舊規范規定:8層以上的建筑都被稱為高層建筑。
目前,接近20層的建筑稱為中高層建筑,30層左右接近100m稱為高層建筑,而50層左右200m以上稱為超高層建筑。
在新《高規》即《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002)里規定:10層及10層以上或高度超過28m的鋼筋混凝土結構稱為高層建筑結構。當建筑高度超過100m時,稱為超高層建筑。
三、高層建筑施工特點
1.高層建筑施工周期長
一般多層住宅每棟平均工期在10個月左右,而高層建筑的施工周期平均為2年左右。要縮短施工周期,主要是縮短結構和裝飾施工周期。各種高層結構體系可以采用不同的施工方法。而現澆混凝土是高層建筑施工的主導工序,合理的選擇模板體系是縮短主體結構工期,降低成本的主要途徑之一。
2.基礎埋置深度深
高層建筑為了保證其整體穩定性,地基埋置深度不宜小于建筑物高度的1/12;采用樁基時,不宜小于建筑物高度的1/15(樁的長度不計算在埋置深度內),至少應有一層地下室。因此,一般埋深至少在地面以下5m。超高層建筑的基礎埋置深度甚至達20m以上。深基礎施工,地基處理復雜。尤其是在軟土地基,基礎施工方案有多種選擇,對造價和工期影響很大。研究解決各種深基礎開挖支護技術,是高層建筑施工的重點之一。
3.高空作業多
由于高層建筑物的自身高度大,垂直運輸工作量大。高空作業要處理大量的材料、制品、機具設備和人員的垂直運輸。在施工全過程中,要認真做好高空安全保護、防火、用水、用電、通訊、臨時廁所等問題,防止物體墜落打擊事故。
4.高層建筑體量大,工程量大
據統計,我國目前高層建筑平均建筑面積約為1.5萬平方米。由于工程量大,工程項目多,涉及單位多、工種多。特別是一些大型復雜的高層建筑,往往是邊設計、邊準備、邊施工,總、分包涉及許多單位,協作關系涉及眾多部門。這就帶來了高層建筑施工計劃、組織、管理、協調的難度大。必須精心施工,加強集中管理。當然,由于高層建筑層數多、工作面大,就可充分利用時間和空間,進行平行流水立體交叉作業。
5.施工技術要求高
高層建筑施工技術主要以鋼筋混凝土和鋼材為主要結構材料及相關的施工技術構成,而鋼筋混凝土又以現澆為主,需要著重研究解決各種工業化模板、鋼筋連接、高性能混凝土、建筑制品、結構安裝等施工技術。其次是裝飾、消防、防水、設備等要求較高。平面類型的多樣化、立面造型的個性化、立面色彩與周圍環境的協調和諧,已經成為時代潮流;消防設施要求高,深基礎、地下室、墻面、屋面、廚房、衛生間的防水,甚至管道冷凝水的處理,都比多層建筑要求高;高層建筑的設備繁多,高級裝修裝飾多這些都給施工提出了更高的質量和技術要求。
四、高層建筑施工中的相關問題
1.技術質量方面
現在的建筑有很高的科技含量,包含很多專業,對技術的質量要求也就變得很高。每一個不同的專業都具有特定的空間位置及技術要求,但也必須有配合其他專業進行施工的空間位置及時間順序。假如在施工的過程中沒有從技術方面進行全方位的考慮,尤其是結合部位的細節沒有仔細的考慮,就很容易產生問題。人們越來越重視建筑的個性化,所以每一個建筑都具有獨特的性能,每一個設備及管線都具有相應的要求,這就必然提高技術工作的難度,同時還會提高每一個專業之間產生問題及矛盾的可能性。因為不斷的出現及應用很多的新技術和產品,施工人員如果不能合理的掌握這些新技術和產品,就會產生很多無法預料的問題。
2.管理方面
在現在的管理制度之下,建設單位存在分包的情況,分包單位很難明確、具體的界定工作范圍。每一個分包單位為了自己的利益,期望得到更多的承包工作。這就會在施工程序中產生一些問題,提高了對工程進行協調和管理的難度及復雜性。同時,施工管理制度不合理,管理人員與施工人員的綜合素質差距大,就會在施工的過程中給每一個專業的管理工作帶來很多困難及不便,這也是形成管理問題的主要原因。
3.消防安全方面
相關部門消防安全監管制度不健全,相關的消防安全責任工作落實不到位,到位不到人。相關部門對消防安全宣傳引導不利,施工現場管理人員不重視消防安全。同時現場監督與檢查的工作落實不到為,常常存在僥幸心理,對操作人員的消防安全教育往往也一筆帶過走形式化;其次,現場因施工原因,臨時用電設備較多,電氣線路常常私拉亂扯,用電設備線路也經過長期反復使用,老化嚴重。
五、高層建筑施工中相關問題的解決對策
1.強化施工準備工作
施工前,工程監管機構必須組織監管人員掌握工程圖紙與、工藝技術條件及工程標準。認真組織施工單位專業技術人員對建筑工程圖紙會審,通過會審充分掌握施工方案中的重點與難點。制定相關的管理制度與辦法,有針對性地制定保證工程質量的控制措施。通過企業資質、規模大小、機械設備情況、技術人員的職稱及履歷情況、業績情況等級等規范標準,嚴格考察和選擇高層鋼結構制作工廠與安裝單位,把好鋼結構構件的制作工序、技術質量標準、工藝措施、關鍵零件的加工方法等各項制作內容,從而保證鋼結構構件的整體質量。
2.做好高層建筑施工監理工作
高層建筑在施工的過程中監理有著非常重要的作用,它不僅可以對工程質量進行監督,還可以保證工程的進度及對建筑工程的造價進行控制。監理工程師在決定施工過程中的設計及工程變更時,他們一般會依據自己的技術特色及時的做出正確并合理的選擇,監理單位作為第三方,在施工的時候必須對雙方的關系進行協調,保證建筑工程正常的進行,這就有利于有效的控制工程造價。
3.加強施工管理
施工單位的工程項目部要建立完善的安全生產責任制度。一般工程建設的安全工作都是由項目經理負責的,項目經濟要做好對施工安全的全面管理工作,要明確施工安全管理的重點所在,把工程施工安全的承諾和目標落實好,通過對工程特點的分析制定出一份工程施工安全計劃書,建立安全生產的責任制度,合理落實安全保障體系。
4.加強安全管理措施
工程施工安全產生必須要以“預防為主”,做好施工前的準備和施工過程中的監督與管理。施工前要循序漸進,分步驟、分階段地進行,做好施工前的調查研究。施工中,要遵循“按圖施工”的原則,充分了解、掌握設計文件的要求及安全技術措施的內容。做好各項安全防護及應力支撐系統的驗收工作,特別是井支架、腳手架、各類支撐等。卸料平臺等經常性活荷載受力的部位,要按照安全計算的模式進行搭建。掌握全程施工動態及時發現、糾正違規操作和違紀行為。
六、結束語
高層建筑施工周期長,高空作業很多,與其他建筑工程相比,安全事故發生頻率比較高。因此,加強高層建筑安全措施,減少施工中的安全意義,對于保證高層建筑施工的質量和進度是非常重要的。
參考文獻:
[1]何邵斌.高層建筑施工的特點與混凝土質量控制研究[J].四川建材,2009.
[2]陳建庭.探析高層建筑施工過程混凝土工程質量控制[J].建筑設計管理,2010.