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[论文摘要]高层建筑外部造型设计多以追求建筑形象的新、奇、特为目标,每栋高层都想表现自己,突出自我,而这样做的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬,建筑个体外部体量失衡,缺乏亲近感,拒人于千里之外,因此,对高层建筑的外部尺度的研究是很有必要的。
所谓的尺度就是在不同空间范围内,建筑的整体及各构成要素使人产生的感觉,是建筑物的整体或局部给人的大小印象与其真实大小之间的关系问题。它包括建筑形体的长度、宽度、整体与城市、整体与整体、整体与部分、部分与部分之间的比例关系,及对行为主体人产生的心理影响。讲到尺度时应注意它与尺寸之间的区别,尺度一般不是指建筑物或要素的真实尺寸,而是表达一种关系及其给人的感觉,尺寸是用度量单位,如:公里、米、尺、厘米等对建筑物或要素的度量,是在量上反映建筑及各构成要素的大小。它直接影响人的心理感受,由此可见,尺度在高层建筑设计中处于一个至关重要的位置。高层建筑设计时,不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造,而应以人的尺度为参考系数,充分考虑人观察视点、视距、视角,和高层建筑使用亲近度,从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感,把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度:城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。
一、高层建筑设计中的外部尺度
(一)城市尺度
高层建筑是一座城市有机组成部分,因其体量巨大,高度很大,是城市的重要景点,对城市产生重大的影响。高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响,高层建筑的位置、高度的确定,也应充分地考虑该城市尺度、传统文化,不当的尺度会对城市产生不良的影响,改变了城市传统的历史文化,也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系,如:上海市,黄浦江可谓是城市一条重要水系,原先具有宽大、雄壮的气势。但由于东方明珠塔的建成,又过于靠近黄浦江,其他高层建筑也跟着靠近黄浦江建设,使黄浦江的尺度感变小了,失去了原有的雄壮,而改变了老上海的历史与文化,从这一角度讲,东方明珠塔的建成又是一件憾事。
(二)整体尺度
整体尺度是指高层建筑各构成部分,如:裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的,关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种,但都强调整体尺度均衡的重要性。因此,建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的,在设计时要注意下面的两点:高层建筑一般由三个部分组成的裙房、主体和顶部,也有些建筑在设计中加入了活跃元,以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系,而这三个部分尺度的确定,应有一个统一的尺度参考系(如把建筑的一层或几层的高度作为参考系),不能每一部分的尺度参考系都不同,这样易使整个建筑含糊、难以把握;高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的,各个主要部分应有更细的划分,尺度具有等级性,才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分(裙房、主体和顶部),最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸,使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1~2个尺度等级,也不易过多,太多易使建筑造型复杂而难以把握。
(三)街道尺度
街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知,也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定,主要考虑到街道行人的舒适度,高层建筑主体因为尺度过大,易向后退,使底层的裙房置于沿街部分,减少了高层建筑对街道的压迫感。例如:上海南京路两边的高层建筑置于后面,裙房置于前使两侧的建筑高度与街道的宽度的比例为1∶12,形成良好的购物环境。
为了保持街道空间及视觉的连续性,高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致,宜有所呼应。如:在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧,为了不致造成新区高层和老区低层截然分开,沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房,高层稍后退,形态效果良好的对话关系。
(四)近人尺度
近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触,也易被人们仔细观察,也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系,不宜过大或过小,过大易使建筑缺少亲近性,过小则减小了建筑的尺度感,使建筑犹如玩具。在近人尺度处理中,应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分,檐口、门、窗及装饰的处理,使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定,创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间,使人的心理有一个逐渐变化的过程。如:上海图书馆门前采用柱廊的形式,使出入馆的人有一个过渡区,这样使建筑更具有近人及亲人性。二、高层建筑外部尺度设计的原则
(一)建筑与城市环境在尺度上的统一
注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响,因为在城市轮廓线的组织中,起最大作用的是建筑物,特别是高层建筑,因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置:(1)高层建筑聚集在一起布置,可以形成城市的“冠”,但为避免其相互干扰,可以采用一系列不同的高度,或虽采用相仿高度,但彼此间距适当,组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处,以丰富行人的视觉观赏;(2)若高层建筑彼此间毫无关系,随处随地而起不到向心的凝聚感,则不会产生令人满意的和谐整体;(3)高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同,因为这会极大影响轮廓线的优美感。
(二)同一高层建筑形象中,尺度要有序
高层建筑设计时,应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列,在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性,不能把几种尺度混淆使用,才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。
(三)高层建筑形象在尺度上须有可识别性
高层建筑物上要有一些局部形象尺度,能使人把握其整体大小,除此之外,也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。
三、结语
高层建筑的外部尺度影响因素很多,设计师在设计高层建筑中充分地把握各种尺度,结合人的尺度,满足人的使用、观赏的要求,必定能创造出优美的高层建筑外部造型。
参考文献:
高层建筑消防供电的最大特点是,平时不用、失火即用。所以对其供电系统各环节要求具有较高的灵活性、可靠性。消防用电设备多处于供电系统的末端,与其它用电负荷基本上同属一个供配电系统,但负荷等级差异较大,供电灵活性、可靠性的要求也不相同。动力照明主电源和联动控制自动装置、信号电源、电压等级不一,同期使用也不一致,电源类别较多。火灾现场断电,这也是消防供电的一个特殊性。当发生火灾时,火灾现场扑救首先要切断非消防用电负荷电源,但这时消防用电负荷电源正是需要保证不间断连续供电的关键时刻。
2高层建筑的消防供电及设施
根据《建筑设计防火规范》等标准规范的规定,高层建筑的消防供电按供电负荷等级分类时,消防用电的负荷等级与建筑物中供电负荷的最高等级相同。一类建筑的消防用电的供电负荷为一级,二类建筑消防用电的供电负荷为二级,其它的建筑供电负荷均为三级。在外部电源不能保证时,火灾应急照明及疏散照明可采用蓄电池作为备用电源,连续供电时间不应少于20分钟。火灾自动报警系统的电源应采用消防电源,备用电源宜采用蓄电池供电,CTR显示器和通信设备应由UPS装置供电。高层建筑的消防供电设施主要包括:消火栓及其消防泵、自喷消防泵、防火卷帘门及电动防火门、正压送风机、排烟风机、消防电梯、火灾自动报警系统、气体消防系统、消防广播和声光报警器、火灾应急照明等设施。该系统用于发生停电事故时(包括火灾事故),帮助人员逃生与疏散。
3消防供电的可靠性
供电电源、供电系统是否合理,配电设备、用电设备、电气线路及接地系统故障等均影响消防供电的可靠性。电气故障是无法限制在某个范围内的,保证一个供电系统安全可靠的长期稳定运行,需要贯穿设备制造、工程设计、施工安装、日常维护检查等各个环节,工程设计是非常重要的一环。保障消防供电的可靠线首先要选择合适的消防供配电方式,然后是配电线路的型号规格的选择,其次是正确的电气设备选型和安装,最后一定要做好接地接零保护,采用重复接地、等电位连接等方法来改善接地系统的保护功能。
4消防设备供电系统的设计要求
建筑物底面对建筑物空间形态的水平方向和垂直方向的稳定性都是十分重要的,由于建筑物是钢筋水泥等重物的砌筑而成,因此结构荷载必须能将其重量向下作用于地面,而建筑设计的一个基本要求就是要检测地基是否能承载所选择的结构体系中向下的作用力(如图1)。因此,在建筑设计最初阶段就需要对主要的承重墙和承重柱的分布和位置作出总体考量。竖向和水平向结构体系设计在低层、多层和高层建筑中设计基本原理都是一致的。竖向结构体系成为设计的控制因素有两个:①较大的垂直荷载要求有较大的墙、柱或井筒;②侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。侧向荷载与竖向的荷载相比,其对建筑物的效应不是线性增加的,而随建筑物的增高迅速增大。例如,在所有条件相同时,在风荷载作用下,建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比,而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比。在高层建筑中,不仅是抗剪,而更重要的是抵抗变形和整体抗弯,可见,高层建筑在结构受力性能方面比低层建筑更加复杂。图1高层建筑结构受侧向荷载和竖向荷载示意(a)受风荷载示意(+压力,-吸力)(b)在风荷载和重力荷载组合作用下结构受力示意
2高层建筑设计中存在的问题
高层建筑在进行设计时为了更好地满足对大客流量和开阔的视野空间的要求,通常在楼梯设计时是以宽大的敞开楼梯来作为主要的客流通道,同时,为了更好的满足建筑防火方面的要求,高层建筑在进行设计的时候要采用封闭的楼梯间或者是防烟楼梯间,如图2。因此,在进行高层建筑设计的时候,设计人员通常采用防火卷帘来作为封闭方式,这样能够更好的达到防火方面的要求。在进行设计的时候为了更好的满足相关规范要求,同时确保楼梯的数量和形式满足使用方面的要求,但是,这种设计方案是一种不可取的方式,在出现火灾的时候,人员在疏散方面存在着一定的安全隐患。在进行高层建筑设计的时候还是存在着一个非常明显问题,就是地上层和地下层共用楼梯的问题,在防火方面,为了避免在出现火灾的情况下建筑内的人员由地上层进入到地下层,不应该出现共用楼梯的情况。但是在实际设计时,由于在结构设计方面要考虑的问题非常多,因此,在楼梯设计时经常会出现地上和地下贯通的情况,这样能够在结构上面更加便利,但是也是会导致出现一定的安全隐患。在很多的高层建筑设计中,设计人员对楼梯的设计方案并没有得到很多施工人员的注意,同时,在进行设计的时候对疏散通道的宽度也存在着一定问题,疏散通道的宽度在进行设计的时候通常是会受到疏散门的影响,因此,在进行设计的时候,要对防火审核非常重视。
3高层建筑中建筑设计的措施
3.1高层建筑整体设计探析
(1)主体设计。当代高层建筑设计中的一个全新的要求就是实现建筑本身的生态节能,这就要求对建筑本身主体的裙房部分加强设计,裙房的设计对高层建筑周围街道的人性化空间的创造等有很大影响。对裙房的设计不仅要注重人性化,更要注重形式的多样性。(2)处理手法上的巧妙运用。高层建筑的实际建筑设计阶段,高层建筑的塔楼设计并不能有很大的变化空间,但是可以从底层部分入手运用一些巧妙地处理进行空间上的拓展,通常都是采用入口缩进和底层架空等手段进行设计。
3.2高层建筑中的分类建筑设计探析
(1)底层入口设计。底层入口相对来说很重要,在北方地区,高层建筑的底层入口在设计上首先应该避开地域内的冬季迎面风,保证冬季的底层温度。而在我国的南方地区,一定要保证底层入口设计的通风散热,因为南方的夏季较为炎热,可采用局部或全部架空的方式避免对通风的阻碍。
(2)建筑围护设计。一般来说大部分人在高处都会有一定的恐惧心理,尤其在高层建筑上。在高层建筑的设计中一定要注重防护栏的设计,良好而合理的设计可以在使用性上给人以安全感。
(3)服务设施设计。高层建筑在设计初期要充分考虑到建筑的服务设施,这对高层建筑的整体感觉非常重要。首先在底层入口处要设置值班室,方便对出入人员的管理,其中要配置先进的夜间电梯紧急呼叫装置以及公用电话等,还要有特定的停车处和分户信箱。
3.3高层建筑设计中的安全问题探析
(1)高层建筑的防火问题。防火问题对于大多数建筑尤其是高层建筑来说异常重要,建筑设计师要对防火问题的设计进行加强。
(2)电气的问题。高层建筑的电气问题主要分为三个方面,一是消防电源与配电问题,要求供电电源来自不同发电厂或不同的区域变电站,以保证突发事件时供电及时解决。二是应急照明问题,高层建筑发生火灾或者其他突发状况时事故照明要正常。三是高层建筑的电梯安装问题,电梯的位置设置要合理,电梯运行过程中噪音不应太大,且最大荷载量应符合高层建筑的需要,方便快捷。
(3)防雷击问题。防雷击问题也是高层建筑设计的重点,应本着“整体防御、综合治理、多重保护、突出重点”的原则,从结构设计上做好防雷工作。高层建筑的顶端是防雷设计的重点,可以安装避雷针、避雷网或者避雷带等。同时要利用建筑中的钢筋作接地装置,建筑周围也要做避雷带,内部金属物体也要接地。
4结束语
[论文摘要]主体钢结构工程由于其造价低、结构性能好、施工速度快,在高层建筑领域被广泛应用,施工质量的好坏就直接影响工程结构的安全,如何控制工程施工质量已引起业内人士的重视。
随着中国国民经济发展和人口城市化进程加快,我国高层建筑建设持续空前发展。钢结构体系因其本身所具有的自重轻、强度高、施工快等优点,与钢筋混凝土结构相比,更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势。中国已成为第一产钢大国,钢结构住宅适宜工厂大批量生产,工业化、商品化程度高,可以将设计、生产、施工、安装一体化,提高建筑产业化水平。钢结构应用于高层建筑已有数十年的历史。首先采用钢结构建造高层建筑的是美国,战后经过经济恢复,高层钢结构工程建设再度兴起,随着炼钢技术和成型制造工艺的发展,给钢结构工程的应用带来新的活力:工程建设日益增加,相应又推动了钢结构设计与施工技术的不断进步积完善。现对超高层钢结构施工技术进行简要总结。超高层钢结构施工技术主要包含如下几方面内容:(1)做好施工前的准备工作;(2)塔吊的选择与布置;(3)严格原材料;(4)钢构件验收;(5)螺栓安装;(6)钢柱安装;(7)焊接;(8)门窗工程安装。
一、做好施工前的准备工作
首先是强化施工图纸的会审工作,图纸是工程施工的依据,工程开工前项目监理机构要组织监理人员熟悉工程图纸与项目有关的规范标准、工艺技术条件,充分领会设计意图。同时,要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审,检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”,力争把问题解决在施工之前,减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。其次是认真审查钢结构安装施工组织设计,施工组织设计是施工单位全面指导工程实施的技术性文件,施工组织设计的完善程度直接影响工程的质量、进度。因此,钢结构安装工程施工组织设计审查要针对性和重点,主要内容有:①质量保证体系和技术管理体系的建立;②特殊工种的培训合格证和上岗证;③新工艺的应用;④对工程项目的针对性;⑤质量、进度控制的措施和方法;⑥施工计划(工期)的安排。
二、塔吊的选择与布置
塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备,其选择与布置要根据建筑物的布置、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑,并保证装拆的安全、方便、可靠。在塔吊的选择上应优先考虑内爬式塔吊,因为钢结构建筑采用内爬式塔吊不需要对楼层进行加固,并且在起重机布设位置上有较大的自由度。另一方面,采用内爬式塔吊进行钢结构高层建筑吊装施工,对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。从经济上考虑,为节约成本,优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。
三、严格原材料
钢结构有很多优点,但其缺点是导热系数大,耐火性差。随着冶金技术的提高,耐火钢的研究成功并投入生产,为钢结构的进一步发展创造了条件。在选择中,首先钢筋的质量证明文件应齐全有效,且进场检验应符合规范和设计要求。连接套筒应有出厂合格证,材料一般为低合金钢、优质碳素结构钢,其设计抗拉承载力标准值应不小于被连接钢筋的受拉承载力标准值的1.2倍,套筒长为钢筋直径的二倍。
四、钢构件验收
钢构件住进入安装现场后,由专业质量检测人员对构件的质量进行检杏。弹出钢柱的安装轴线,若发现在运输过程中钢构件发生变形缺陷后,马上进行矫正和处理。同时还需要对构件纵横两个方向的安装中心线进行验收,对中心线不清晰的要重新弹上安装线。
五、螺栓安装
钢结构工程中螺栓连接一般用高强螺栓和普通螺栓,普通螺栓连接,每个螺栓一端不得垫2个以上垫片,螺栓孔不得用气割扩孔,螺栓拧紧后外露螺纹不得少于2个螺距;高强螺栓使用前我们检查螺栓的合格证和复试单,安装过程中板叠接触面应平整,接触面必须大干75%,边缘缝隙不得大干0.8mm,高强螺栓应自由穿入,不得敲打和扩孔;高强螺栓不得作为临时安装螺栓,螺栓拧紧应按一个方向施拧,当天安装的应终拧完毕,终拧完毕应逐个检查,对欠拧、超拧的应进行补拧或更换。
六、钢柱安装
按结构平面形式分区段绘制吊装图,吊装分区先后次序为:先安装整体框架梁柱结构后楼板结构,平面从中央向四周扩展,先柱后梁、先主梁后次梁吊装,使每日完成的工作量可形成一个空问构架,以保证其刚度,提高抗风稳定性和安全性。为了便于调整柱的垂商度,在预埋螺栓上先拧上数个螺母全部拧到接触基础面,并用水平仪找平后,开始吊装钢柱。吊装钢柱时,为了防止意外事故出现,在柱的上端活系两根缆风绳,可以从多个方向临时固定,也可用来调整垂直度。测量校正,钢柱吊装就位后,用两台经纬仪和水平仪对钢柱进行测控,微调通过调整柱底脚板下的螺母来实现。七、焊接
钢结构使焊前,对焊条的合格证进行检查,按说明书要求使用,焊缝表面不得有裂纹、焊瘤,一、二焊缝不得有气孔、夹渣、弧坑裂纹,一级焊缝不得有咬边、未满焊等缺陷,一、二级焊缝按要求进行无损检测,在规定的焊缝及部位要检查焊工的钢印。原则是采用结构对称、节点对称、全方位对称焊接。多层焊接宜连续施焊,每一层焊道焊完后应及时清理检查,清除缺陷后再焊。焊接接头要求熔透焊的对接和角接焊缝多层梁柱焊接时,应根据安装情况先焊顶层柱与梁节点,其次焊底部柱与梁节点,最后焊中间部分的柱与梁节点。在焊接顶层梓与梁节点时,应先焊梓顶垂直偏差较大的部位,以利用焊接后收缩变形应力达到减少柱顶垂直偏差。焊接顺序宜从中间轴线柱向四周扩散施焊。
八、门窗工程安装
钢窗安装质量的控制重点有两点,一是,钢窗进场合格证、产品试验报告及外观的检查。二是,钢窗和固定钢窗的立柱之间的间隙控制。先施工固定钢窗的立柱,有可能出现钢窗与立柱之间缝隙过大或钢窗安不上。我们在控制过程中,要求施工单位先固定钢窗一边的立柱,待钢窗完全固定就位后,再焊接另一边的立柱,这样保证钢窗与立柱之间无缝隙。
总之,我国正在大力发展钢结构高层民用建筑,我们应及时组织考察总结已建成的钢结构住宅工程的经验,满足住宅在适用性能、环境性能、经济性能、安全性能、耐久性能方面的综合要求,形成完善的建筑体系。但愿我国的钢结构高层民用建筑能够经得住历史的考验。
参考文献:
[1]杨鹏宇,钢结构高强螺栓连接施工[J].山西建筑,2006,32(16):140-141.
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[3]魏明钟,钢结构[M].武汉,武汉工业大学出版社,2002.
[4]沈祖炎,钢结构基本原理[M].北京,中国建筑工业出版社,2004.
[5]JGB-50017,钢结构设计规范[S].北京,中国建筑工业出版社,2004.
1施工难点
1.1深基坑支护
深基坑支护的目的是要确保地下结构的施工安全,并为基坑的周边环境提供安全保障,从而在深基坑的侧壁和周围环境中,通过支档和加固等手段,对其进行保护。目前,我国的高层建筑在深基坑支护施工中,发生事故的频率比较高。由于此施工中需要较多的施工人员参与,所以一旦发生事故,就会导致施工群体伤亡,造成严重的后果。而出现这种情况的根本原因,在于施工单位没有对施工过程进行严格的控制,且没有采取相应的防控措施消除安全隐患。
1.2大体积混凝土施工
大体积砼是高层建筑施工中比较常见的,其在温度控制方面的难度较大,且防裂问题一直是困扰技术人员的难题。大体积砼对施工技术的要求比较高,需要用到大量的混凝土,不仅结构厚实,且水泥水化热也比较大,在结构物体受到温差变化的影响时,其很容易出现变形。由于大体积砼需要在地下对钢筋混凝土结构实施现浇工艺,所以其施工条件相对比较复杂。此外,大体积的混凝土对平面尺寸的要求比较高,如果平面尺寸没有控制好,使得尺寸过大,温度力在约束作用下也会变大。如果不能对温度进行有效的控制,当温度引力超出混凝土能承受的拉力范围时,就会出现裂缝。
1.3垂直运输
随着建筑高度的增加,在对混凝土进行垂直运输时,其难度必然会加大。而高层建筑所使用的混凝土类型是多种多样的,不同的混凝土对运输高度的要求也不一样。如果混凝土的颗粒比较小,其所需的垂直运输高度就比较高;如果混凝土的颗粒比较大,则其对运输高度的要求就更低。
2技术创新
2.1生态技术
随着建筑工程规模的扩大、数量的增加,其消耗的能量、排放的污染物质也越来越多。因此,在未来的建筑施工中,应该融入绿色环保节能的理念,采用生态化的施工技术,提升建筑的节能环保性。同时,在对高层建筑进行设计规划时,要尽量降低其对环境的影响,在对环境加以利用的同时,对其进行保护。所以,在高层建筑的设计中,要多采用生态技术,并对其进行创新,以实现高层建筑室内室外的有效衔接。当室外的环境发生变化时,能够将变化情况反馈到室内环境中,室内环境则做出相应的调整,以确保室内的各项环境指标都符合标准,通过对太阳能、风能等的利用,有效降低高层建筑施工中的能源消耗。
2.2仿真技术
仿真技术是利用计算机,建立起高层建筑的实际模型和虚拟模型,对高层建筑内的实际运动过程进行模拟。通过仿真模型的全面分析,能够有效缩短决策的时间,并提高决策的正确性,从而提高资金的利用率,缩短施工周期,降低施工中的人力和物力成本。对高层建筑的施工过程进行仿真模拟,需要根据离散事件建立相应的模型,并对模型中的建筑施工、结构施工、装饰施工等进行全面的分析。在基础工程施工中,仿真系统能够对其中的土方、初支、大体积施工等进行分析;在结构工程施工中,仿真系统的主要功能是,对施工方案和管理等进行模拟。同时,通过计算机技术的作用,在对高层建筑结构进行仿真模拟时,还能为实际的施工提供理论和力学依据,从而帮助施工单位制订更加科学合理的施工方案。
2.3卫星定位技术
目前,卫星定位技术已经开始在相关领域使用,比如,在对土木工程进行勘察设计时,就可利用卫星定位技术来进行,且在其施工过程中,也可借助卫星定位技术的作用,此项技术在土木工程施工中的应用频率是最高的。随着技术的不断发展,卫生定位技术不仅在理论上日趋完善,且其需要的设备技术含量也越来越高,因此,将此技术应用于高层建筑施工中,应该是顺理成章的。将卫星定位技术应用于高层建筑施工中,不仅能减少施工测量的次数,提高测量的准确性,还能将测量结果进行精准的传输。同时,对测量数据的处理和分析,是利用计算机来完成的,这就能有效避免人工计算中的错误。此外,在高层建筑中设置观测的基准点,目的是要确定具体的起算点和方向。采用卫星定位技术,在对施工楼层的控制网基准点进行选择时,不会受到其他因素的干扰。而对于高层建筑可能出现的日照变形或者振动变形等,卫星定位技术也能进行准确的测定。
3结语
综上所述,为满足社会发展的各种需要,高层建筑工程不断涌现,而高层建筑的施工难度,比普通建筑的施工难度大很多倍,其在施工中出现问题的可能性也越大。因此,在对高层建筑进行施工时,需要通过生态技术、仿真技术、卫星定位技术等,降低高层建筑施工对环境造成的污染程度,并提高其施工的安全性,改善施工质量。
作者:谭毅杰 单位:华东建筑设计研究总院大连分公司
参考文献:
[1]杨娜,袁磊.高层建筑施工技术创新的分析与研究[J].建筑工程技术与设计,2016(14):29~36.
我国当前主要通过常微分方程求解器对高层建筑结构力学进行分析。高层建筑结构力学常微分方程求解器功能强大,自适应求解效果非常好,可以有效满足对用户进行预先解答,提高解答的精度,降低解答指定的误差限。当前我国在高层建筑结构分析通过对常微分方程求解器的应用,有效实现了对高层建筑结构楼板变形时的动力计算、稳定计算和静力计算,实现对数据的整体分析和处理。建筑人员通过使用常微分方程求解器的分析,有效降低了在进行高层建筑结构分析时的处理量,降低了高层建筑结构分析中的方程组数,有效提高运算效果,从本质上实现了对建筑结构的优化。
在对高层建筑结构常微分方程求解器进行深入研究的过程中,清华大学教授包世华和袁驷有效提高了常微分方程求解器的应用,实现了对常微分方程求解器的深化研究。袁驷教授利用有限元技术,对偏微分方程的半离散化进行控制,有效实现了对常微分方程组的求解,提高了对结构线性函数的应用。通过常微分方程求解器的直接求解,对有限元线进行实际应用,有效对一般力学问题进行计算,在很大程度上提高了一般力学问题的计算效果。而包世华教授对半解析-微分方程求解器方法进行分析深化,有效将半解析-微分方程求解器方法应用到高层建筑结构结构静力、动力、稳定性的分析验证中,提高了对高层建筑结构力学分析的效果。
2高层建筑结构弹塑性动力分析方法
高层建筑结构弹塑性动力分析方法在高层建筑结构力学分析中又被称为时程法。高层建筑结构弹塑性动力分析方法主要是对地震波直接输入结构,完成结构的弹塑性性能分析。这种方法要求结构力学分析人员建立专门结构弹塑性恢复性动力方程,通过逐步积分法实现对地震过程中速度、加速度、位移等的时程变化,完成对建筑结构的描述。高层建筑结构弹塑性动力分析方法对建筑结构在强震的作用下弹性及非弹性阶段的内力变化进行深入研究,有效对高层建筑构件可能出现的损坏、开裂、屈服、倒塌进行分析,提高建筑结构力学的分析效果。当前在国内的高层建筑结构弹塑性动力分析方法主要输入地震波为随机人工地震波,结构模型的计算多采取层模型。除此之外,高层建筑结构弹塑性动力分析方法还加大了对楼板结构变形的分析,使用并列多质点计算模型进行计算,对高层建筑结构的基础转动和评议进行研究,有效提高了对土体、基础及上部结构耦合振动的模拟效果。
近年来我国还高层建筑结构弹塑性动力分析方法中对扭转振动进行分析,取得显著进展。高层建筑结构弹塑性动力分析方法能够有效对高层建筑结构中存在的薄弱环节进行分析,提高对结构延展性、变形的实际分析效果。高层建筑结构弹塑性动力分析方法预计的破坏形态与实际地震的破坏效果非常接近,有效对地震危害进行防护处理,提高了高层建筑结构的防震效果。但是当前对高层建筑结构弹塑性动力分析方法的整体看法不一。部分人员认为采取大型高速计算机对典型地震波进行分析;但是部分人员认为典型地震波本身不一定能代表真正的地震,因此在进行研究的过程中要对研究算法进行简化,对近似方法进行研究。随着高层建筑结构弹塑性动力分析方法的逐渐发展,越来越多国家在进行高层建筑结构力学分析的过程中开始对地震波根据实际情况进行选取,模拟效果大幅提高。
3基于最优化理论的结构分析方法
基于最优化理论的结构分析方法主要是通过数学上的最优化理论及计算机技术实现对高层建筑结构设计的一种新方法。基于最优化理论的结构分析方法有效实现了对结构设计的被动分析道主动设计的转变,提高了高层建筑结构设计的灵活性,对设计具有非常好的促进效果。基于最优化理论的结构分析方法对空间的要求较为严格,设计过程中要保证以最小的质量产生最大的刚度。因此,设计人员要对框架剪力墙结构中的剪力墙进行充分分析,实现墙体的优化布置和数量选取,提高基于最优化理论的结构分力学析效果。基于最优化理论的结构分析方法中要求保证适度的刚度,对刚度要进行严格控制。尤其是在分析剪力墙与地震作用的时,要对剪力墙刚度进行优化设计,确保建立正确的最优化刚度模型,提高基于最优化理论的结构分析方法的模型实际应用效果。目前我国的基于最优化理论的结构分析方法发展还不全面,在进行单位建筑面积上剪力墙惯性矩度量指标设计的过程中还存在较多问题。我国的基于最优化理论的结构分析方法仍处於研究和发展阶段。高层建筑结构力学分析人员要对基于最优化理论的结构分析方法中的数学模型进行深入研究,对剪力墙最优刚度进行有效分析,从本质上提高数据分析处理效果,拓宽基于最优化理论的结构分析方法的应用前景。
4基于分区广义变分原理与分区混合有限元的分析方法
在进行分区的过程中,高层建筑结构力学分析人员要对有限元进行全面分型。有限元中杂交元和非协调元的发展在很大程度上促进了分区广义变分原理的发展,为分区广义变分原理奠定了坚实的理论基础。清华大学龙驭球教授对分区广义变分原理进行研究,实现了对分区广义变分原理的深化。龙驭球教授的分区混合有限元法将分区广义变分原理进行拓展,实现了继位移法、杂交元法之后的改革和完善。分区混合有限元法对弹性体分类,对势能区使用位移单元能量分析,将结点位移作为基本未知量。而余能区使用应力单元,将结构应力函数作为基本未知量,实现对能量项的交界面附加。分区混合有限元法在满足位移和力的基础上保证了位移的连续和收敛性,有效对总能量泛函驻值分区混合进行方程选取。分区混合有限元法适应性非常强,分区较为灵活,在很大程度上保证了函数的收敛性,对高层建筑结构力学的分析具有非常好的促进效果。
1.1高层建筑火灾扑救难度提升,对装备手段的要求提高高层建筑与普通的建筑相比,在对其进行火灾扑救时难度会增大,这是由于城市高楼林立,楼与楼之间的间距有限,消防行动需要一定的场地以展开救助行动,加上现在的高层建筑的墙体采用的材料更加的坚硬。这对于消防人员在短的时间内接近起火点非常困难。这就需要更高端的装备设施才能够达到消防人员的救助目的。
1.2物业管理有待进一步完善当前,由于消防警力、业务经费、管理体制、业务水平等因素的影响,多数物业管理单位管理水平参差不齐、大部分物业单位的消防安全职责不明确、消防安全意识淡薄,加之业主委员会与物业管理单位之间缺乏信任基础等原因长期存在,致使委托管理的单位、小区特别是多产权建筑滋生大量的火灾隐患。这就需要物业管理不断完善自身管理,真正地实现小区的和谐、安定。以上是高层建筑在使用期间出现的消防安全问题,其实,高层建筑在施工期间也存在着消防安全问题。高层建筑的施工周期长,施工所需设备数量多,施工人员人数多,施工现场临时动火多,用电量大,易燃、可燃材料集中,一旦发生火灾,也会造成很难预料的后果。
2常态化管理体系
面对高层建筑消防安全的特点,我们除了拨打消防热线,求助消防部门之外,最重要的是做好预防措施。通过常态化管理体系的探讨,以使得我们生活的更加安全化。
2.1根据人群特点设置设备高层建筑现在都有名称各异的管理团队,管理团队要从全局、消防角度为基准,对高层建筑的硬件设施要充分考虑到防火间距、消防车道、消防扑救面及特殊房间的位置等,考虑到建筑使用者的人群特点,针对不同的使用群体安置的不同的硬件设施的种类及其分布也有不同的特点。
2.2使得消防安全设施到位在现代化的进程中,用地处于紧张状态,任何建筑商都想地尽其用,不愿让逃生通道占过多的面积。高层建筑的垂直疏散距离远且高层建筑中的人员高度集中,这就会延长疏散的时间。这就得需要高层建筑的管理者对日常生活中对楼道环境进行严密地有规律地安排,保证逃生通道,设置消防应急照明和安全疏散指示标志。这样可以在出现消防问题的时候,可使人员处于暂时的安全状态,并能够在消防队的组织指挥下,能够在极短的时间内使得遇难人员能够有秩序地被疏散到最终的安全区域。
2.3物业对消防设施的管理消防设施的类型多种多样,包括火灾自动报警系统,应急照明及疏散指示灯,灭火器,对讲电话系统、室外消防栓等。消防设施的使用存在着紧急性,只有平时维护好消防设施,才能保证消防设施随时可被使用。对下消防设施的管理,首先是对消防设施的安置,安置的地点要符合人体身高的需要,安置的方式既要保障消防设施的安全性也要保障使用的方便性。其次是要按规定对消防设施进行自检功能检查,对于不能自检的消防设施,要检查是否符合使用标准,一旦发现问题要及时上报及时处理。同时在对消防设施要进行维护时要注意细节,保证消防设施不被腐蚀、不被损坏等,需要配电使用的消防设施要注意检查供电情况。对于消防设施的管理要有指定的进过特殊培训的负责人,制定合理的消防安全责任制度。在消防安全管理工作中不定期的抽查工作也是必要的。对消防设施的合理管理,是做好消防工作的重要的准备工作。
2.4进行实际有效的演练在实际的演练之前,对居住者进行安全知识的普及及日常的宣传工作,使得居住者理解实际演练的重要性,同时也使用者懂得如何使用消防设施,如何进行正确的预防居住者明白消防安全的重要性,才能够在日常生活中时时注意消防安全,这样可以有效的避免消防安全问题的发生。在实际的演练中,能够使得居住者真正的体验如何逃生,如何自救,如何互救等,这样能够使得居住者能够真正的了解自己所居住的环境。在演练中积极的主动地观察被疏散的人群的情况,通过总结,以备后用。
2.5对法律知识的关注及重视无论是作为高层管理者还是普通的居住者,我们都是社会的公民,了解并学习中华人民共和国消防法的有关规定,做一个知法、懂法、守法的好公民。在社会生活、工作中培养法律思维并运用。落实逐级消防安全责任制和岗位消防安全责任制,落实巡查检查制度。安全部门要按规定进行防火等巡查,及时报告并整改存在安全隐患的地方。
2.6充分发挥物业管理的作用物业管理是一种新型的管理模式,其职责是集中多种管理服务职能,整合各类专业技术人员,有效地帮助居民解决生活中遇到的实际问题,从而不断提高居民生活质量,优化居民生活环境。随着经济社会的持续发展,城市居民对生活质量和改善居住环境的要求与日俱增,居民住宅区的消防安全作为人民群众最关心、最需要解决的问题自然成为了物业管理的一项重要职责。物业管理责任意识的提高有利于及时发现、解决安全隐患,能够有效的减少居民区消防安全问题的发生。此外,还应加大高层建筑的消防设施的科技含量,采取先进消防设施,安置自动报警系统和自动灭火系统等智能系统,对消防安全形成保障。与此同时积极地改善管理制度。在硬件与软件有效结合的条件下,确保人身安全和财产安全,使得社会更加的稳定。
3小结
1.1水泵并联。一,水泵并联所需条件为各分水泵的扬程相差值较小。二,每台水泵在并联状态下运作时,其输水量要比其单独工作时所产生的输水量小,扬程则大于其单独工作。三,在消防水泵的并联运行中,其总流量能够得以增加,但各水泵自身的流量则减少,扬程反而增加。消防水泵并联台数越多,对每台水泵的流量影响就越大,因此采用水泵并联方式时消防水泵的台数不宜太多。
1.2水泵串联。一,消防水泵在串联运作时,其扬程与每台水泵单独工作时相比要较高,但比单独工作时的扬程总和小。二,在水泵串联运作时,各水泵的流量值均有所增加。三,当消防水泵串联工作时,总扬程值增加,但各水泵自身的扬程值减小,流量得以增加。串联供水时位置在下面或者后面的水泵泵壳需承受较高的水压,并且消防给水管网内的压力超过其能承受的压力限值,易造成设备的损坏。因此有条件选用多级泵提高扬程时,可以不采用串联的方式。
2.消防水泵的性能选择
使消防给水系统安全有效的运行,保证灭火控火的有效性,水泵出水流量变化时,其扬程和功率的变化应当平缓。随着流量的增大,扬程缓慢下降,流量-扬程曲线平缓下降,无驼峰段,满足消防水泵三点工况的要求;随着流量的增大,功率也增大,但增大的幅度较小,流量-功率曲线平缓上升,不仅符合消防水泵电机轻载启动的要求,而且当火灾中运行时,消防水泵的流量变化范围较大,电机功率却稳定在一个变化幅度不大的范围内,对电机的运行有利。在满足流量、扬程要求的前提下,选用效率高功率低的水泵。
3.消防水泵的安装控制要点
3.1设备安装控制要点
3.1.1水泵的安装消防水泵从消防水池中自灌式吸水,卧式消防水泵启动的最低水位应高于泵壳顶部放气孔;填料密封立式消防水泵启动的最低水位高于水泵出水法兰顶部放气孔,机械密封立式消防水泵启动的最低水位高于泵体上部机械密封压盖端部放气孔,当立式消防水泵正常运行时最低水位高出水泵第一级叶轮。消防水泵的布置一般采用一字排列的形式,水泵之间的距离方便通行、拆装及维修水泵,泵台后面预留对水泵进行现场拆检工作所需要的宽裕空间。水泵在就位前应复查基础的尺寸、位置及标高;设备不应有缺件、损坏和锈蚀等情况,管口保护物和堵盖完好,盘车应灵活,无阻滞、卡住现象。水泵安装时,应注意各水泵的轴线位置。对于整体出厂的消防水泵机组,在泵的进、出水口法兰面或其他水平面上测量,纵向安装水平偏差≤0.1/1000,横向安装水平偏差≤0.2/1000。水泵和管道连接完成后,不应在管道上进行气割和焊接。如需气割和焊接,应拆下管道或采取必要的技术措施,并复检水泵找正精度是否出现偏差。[2]3.1.2减震降噪:可以通过选择水泵类型的方式减少噪声,例如:立式水泵的噪声低于卧式水泵,低转速水泵噪声低于高转速水泵。水泵均需要设置隔振器,防止设备运行时的机械振动传递到建筑物上,可依据设计要求、设备重量分布及设备工作特点选用合适的隔振器。在水泵机组、水泵进出管以及管道支架和管道穿墙、楼板处采取隔振措施。
3.2管道安装控制要点