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1施工難點
1.1深基坑支護
深基坑支護的目的是要確保地下結構的施工安全,并為基坑的周邊環境提供安全保障,從而在深基坑的側壁和周圍環境中,通過支檔和加固等手段,對其進行保護。目前,我國的高層建筑在深基坑支護施工中,發生事故的頻率比較高。由于此施工中需要較多的施工人員參與,所以一旦發生事故,就會導致施工群體傷亡,造成嚴重的后果。而出現這種情況的根本原因,在于施工單位沒有對施工過程進行嚴格的控制,且沒有采取相應的防控措施消除安全隱患。
1.2大體積混凝土施工
大體積砼是高層建筑施工中比較常見的,其在溫度控制方面的難度較大,且防裂問題一直是困擾技術人員的難題。大體積砼對施工技術的要求比較高,需要用到大量的混凝土,不僅結構厚實,且水泥水化熱也比較大,在結構物體受到溫差變化的影響時,其很容易出現變形。由于大體積砼需要在地下對鋼筋混凝土結構實施現澆工藝,所以其施工條件相對比較復雜。此外,大體積的混凝土對平面尺寸的要求比較高,如果平面尺寸沒有控制好,使得尺寸過大,溫度力在約束作用下也會變大。如果不能對溫度進行有效的控制,當溫度引力超出混凝土能承受的拉力范圍時,就會出現裂縫。
1.3垂直運輸
隨著建筑高度的增加,在對混凝土進行垂直運輸時,其難度必然會加大。而高層建筑所使用的混凝土類型是多種多樣的,不同的混凝土對運輸高度的要求也不一樣。如果混凝土的顆粒比較小,其所需的垂直運輸高度就比較高;如果混凝土的顆粒比較大,則其對運輸高度的要求就更低。
2技術創新
2.1生態技術
隨著建筑工程規模的擴大、數量的增加,其消耗的能量、排放的污染物質也越來越多。因此,在未來的建筑施工中,應該融入綠色環保節能的理念,采用生態化的施工技術,提升建筑的節能環保性。同時,在對高層建筑進行設計規劃時,要盡量降低其對環境的影響,在對環境加以利用的同時,對其進行保護。所以,在高層建筑的設計中,要多采用生態技術,并對其進行創新,以實現高層建筑室內室外的有效銜接。當室外的環境發生變化時,能夠將變化情況反饋到室內環境中,室內環境則做出相應的調整,以確保室內的各項環境指標都符合標準,通過對太陽能、風能等的利用,有效降低高層建筑施工中的能源消耗。
2.2仿真技術
仿真技術是利用計算機,建立起高層建筑的實際模型和虛擬模型,對高層建筑內的實際運動過程進行模擬。通過仿真模型的全面分析,能夠有效縮短決策的時間,并提高決策的正確性,從而提高資金的利用率,縮短施工周期,降低施工中的人力和物力成本。對高層建筑的施工過程進行仿真模擬,需要根據離散事件建立相應的模型,并對模型中的建筑施工、結構施工、裝飾施工等進行全面的分析。在基礎工程施工中,仿真系統能夠對其中的土方、初支、大體積施工等進行分析;在結構工程施工中,仿真系統的主要功能是,對施工方案和管理等進行模擬。同時,通過計算機技術的作用,在對高層建筑結構進行仿真模擬時,還能為實際的施工提供理論和力學依據,從而幫助施工單位制訂更加科學合理的施工方案。
2.3衛星定位技術
目前,衛星定位技術已經開始在相關領域使用,比如,在對土木工程進行勘察設計時,就可利用衛星定位技術來進行,且在其施工過程中,也可借助衛星定位技術的作用,此項技術在土木工程施工中的應用頻率是最高的。隨著技術的不斷發展,衛生定位技術不僅在理論上日趨完善,且其需要的設備技術含量也越來越高,因此,將此技術應用于高層建筑施工中,應該是順理成章的。將衛星定位技術應用于高層建筑施工中,不僅能減少施工測量的次數,提高測量的準確性,還能將測量結果進行精準的傳輸。同時,對測量數據的處理和分析,是利用計算機來完成的,這就能有效避免人工計算中的錯誤。此外,在高層建筑中設置觀測的基準點,目的是要確定具體的起算點和方向。采用衛星定位技術,在對施工樓層的控制網基準點進行選擇時,不會受到其他因素的干擾。而對于高層建筑可能出現的日照變形或者振動變形等,衛星定位技術也能進行準確的測定。
3結語
綜上所述,為滿足社會發展的各種需要,高層建筑工程不斷涌現,而高層建筑的施工難度,比普通建筑的施工難度大很多倍,其在施工中出現問題的可能性也越大。因此,在對高層建筑進行施工時,需要通過生態技術、仿真技術、衛星定位技術等,降低高層建筑施工對環境造成的污染程度,并提高其施工的安全性,改善施工質量。
作者:譚毅杰 單位:華東建筑設計研究總院大連分公司
參考文獻:
[1]楊娜,袁磊.高層建筑施工技術創新的分析與研究[J].建筑工程技術與設計,2016(14):29~36.
1.1整體尺度原則
城市高層建筑設計的整體尺度原則是指建筑各組成主體間的有機聯系及產生的視覺效果。整體尺度原則主要強調的是建筑物整體性,在高層建筑整體性設計時要充分考慮建筑的主體、裙房以及屋面三個主要因素,將三要素有機結合在一起按照統一的尺度參考體系進行設計,而不是將三者單獨地按照各自的參數體系進行設計。只有這樣才能使三者有機的融合在一起,打造具有整體性的優秀建筑工程設計作品。
1.2近人尺度原則
近人尺度原則在城市高層建筑設計中的內涵是建筑物的進出口以及底層部分的尺寸大小能給人帶來視覺享受的同時又能方便人們使用。其中,建筑物進出口是用戶每天都要使用的部分,進出口設計質量對用戶的感官刺激較大。所以在高層建筑設計時要將近人尺度設計理念充分地融入到設計思路中,合理地劃分建筑物入口處的柱子、檐口、大門以及墻面的尺度,細化每一部分尺度,使每一部分尺度都能在滿足用戶對建筑功能性需求的基礎上,又能給人們帶來感官享受。
1.3細部尺度原則
細部尺度是指高層建筑所采用的施工材料的質感,是更為細膩的建筑尺度劃分。在高層建筑設計時應透徹地了解人們對建筑材質的標準要求及喜好程度。一般情況下,我們對事物的評價,都是通過眼觀以及手摸的方式去對事物進行進一步的了解,然后從主、客觀角度對該項事物做出綜合性評價。所以,設計人員應遵循細部尺度原則,采用人們能夠接受的喜愛的建筑材質塑造建筑工程作品,給人們帶細部尺度主要是指建筑材料的質感,指高層建筑更細分的尺度大小。
2城市建設中高層建筑設計要點
2.1高層建筑采光設計
隨著人們節能減排意識的不斷提高,發展節能型建筑是當今建筑工程領域發展的總體態勢。高層建筑內的照明能耗比較大,如何通過有效的措施降低人工照明對能源的消耗及利用日光照明是當今建筑工程領域必須要重視的課題。目前,比較先進的日光采集系統主要有以下幾種:(1)提高單位面積進光區的日光量,利用太陽光為建筑提供照明需求,可有效降低人工照明對能源消耗。(2)為了能在不增加窗戶周圍的陽光強度且能使其到達采光更深的工作區域,可以通過陽光發射到屋頂平面來完成。(3)在不改變建筑構造的基礎上,如增大建筑窗戶的面積或數量來采集更多的太陽光,而能較好地滿足建筑內照明需求的同時又不會在強烈的太陽光下給用戶帶來不適感覺,可通過陽光直射阻擋系統來解決。該系統是利用光線的折射計反射原理為設計依據的。
2.2高層建筑的抗震設計
抗震設計是高層建筑工程設計的重要內容,抗震設計質量對提升高層建筑的抗震能力有著直接的影響?;诘卣痤l發的現實情況,加強高層建筑抗震設計工作是現行建筑工程領域必須要關注及重視的問題。在高層建筑抗震設計時候需要注意以下要點:建筑大廳的四角及建筑外墻位置應設置構造柱,并根據高層建筑要求的具體抗震等級合理確定構造柱數量。建筑框架山墻以及縱向方向的墻體是否設置構造柱用來分擔磚墻荷載;在高層建筑抗震設計前設計人員應深入到施工工地進行工程地質勘探,牢固掌握高層建筑施工所在地地質情況及發生地震災害的頻率情況,以此為依據進行高層建筑抗震設計。在抗震設計中設計人員應嚴格按照《建筑抗震設防分類標準》劃分的設防等級進行設計不得以經驗隨意地更改建筑的設防等級,如果提高建筑的設防等級會額外地增加工程成本投入,而降低建筑設防等級則會降低建筑的抗震能力,一旦地震災害來臨將會對建筑及人們生命財產安全帶來極大危害。
2.3高層建筑的消防問題設計
各個高層建筑的實際地理位置和附近建筑的影響都是有很大差異的,所以設計人員在開展結構設計工作時一定要考慮到建筑的實際地理環境:第一,設計好平面布局。在設計建筑的平面布局時必須以有關建設規定為依據,并在建筑周圍完善各種配套設備,例如能夠滿足居民需求的停車場、大型超市等。第二,建設高層建筑時不僅要滿足建筑的功能需求,還要使建筑每層的平面布局都有同一性,這樣能使建筑的電氣線路設計方案、取暖設備、管道設計及防火疏散出口等能夠大量的開展設計。第三,合理地確定高層建筑中電梯及樓梯的數量及位置,這樣才能確保生活工作的順利性以及逃生時的時效性。第四,建設高層建筑中所使用的各種原材料、設備以及風力、溫差和震動等有較強的抵抗能力。第五,建筑設計滿足了人們的使用要求后,還要盡可能地提高建筑物的美觀程度,并盡量體現建筑的自身特色。
2高層建筑設計常見問題分析
2.1高層建筑結構設計中的高度問題
有些建筑企業在進行高層建筑的施工時常常一味地追求企業利潤的最大化,經常會隨意地在設計高度基礎上增加建筑的高度,盲目地將經濟利益作為高層建筑施工的目標,最終會使建成的高層建筑高度不符合相關規定。同時,建筑高度的加大,勢必使建筑結構所承受的垂向負荷增加,使其大于地基所能承受的最大負荷,建筑物便會出現抗風性弱、無法抵御惡劣天氣及地震災害等諸多問題,這會嚴重影響建筑物使用者的安全。所以,國家有關審查機構必須對高層建筑的高度進行嚴格的審查,并在抗震及建筑高度方面制定嚴格的規定,針對隨意加大建筑高度的行為制定嚴厲的處罰措施,以遏制這種現象的產生。
2.2高層建筑的嵌固端確定問題
建筑結構設計計算的可信度和準確度會受到高層建筑結構嵌固端的極大影響,所以要科學地確定結構嵌固端的具置,并保證它的位置與建筑整體的抗震性能相協調,這也是高層建筑設計工作中極其重要的內容。必須保證嵌固端位置的合理性,但建筑企業往往沒有重視嵌固端位置可能產生的諸多不利影響,如嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌固端的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等問題。因此,在設計嵌固端的具置時,一定要充分考慮各個因素,這樣才能最科學地確定嵌固端的位置,防止因嵌固端位置的不合理而產生的施工隱患。
2.3高層建筑設計中的抗震問題
研究我國地質情況發現,中國建筑企業是較易發生地震的,再加之泥石流、山體滑坡、地面塌陷產生的概率也較大,因此,開展高層建筑的結構設計工作時,一定要把增強建筑的抗震能力作為最關鍵的工作。進行抗震設計時經常遭遇的困難有:首先,抗震構造柱的位置不合理。墻體的轉角處,屋內的四角位置沒有設立構造柱或者未對稱設計;這樣可以減小磚墻所承受的重量;山墻或縱墻的連接處沒有建設抗震構造柱。其次,設計好結構的平面布局。不對稱、無規律的平面布局,易產生較大的凹凸形變,即使是在相同的結構單元,結構的平面布局及剛度也不協調、平面的長度超過規定等。
2.4高層建筑防火安全問題
現今我國高層建筑的高度日益加大,萬一出現火災事故,則會影響相當大的區域,甚至危害整體建筑,帶來嚴重的經濟損失,還可能影響工作人員的安全,因此解決好高層建筑建設中的防火問題也是極其重要的。2.4.1增強高層建筑墻體防火材料的耐火性及阻燃性。建設高層建筑墻體所使用的材料只有一定耐火性及阻燃性,這樣才能使高層建筑整體有較好的抗火性能,并使其具有抗火分期的作用,將火災帶來的惡劣影響降到最低。2.4.2要保證整個建筑的通暢性、安全性。建設高層建筑時必須設置數量合理的人流量樓梯,這樣可以在火災發生、電梯故障時,樓梯內的工作人員能夠迅速地從救生步梯中逃生。此外,樓道中還要安裝一定數量的照明設備和逃生指示圖,這樣能避免逃生過程中發生踩踏等意外,保證所有人員都能安全撤離。
2.5高層建筑防雷擊的問題
高層建筑需要有較強的抵抗雷電的能力,所以在設計高層建筑施工方案時必須注意雷電因素對建筑產生的惡劣影響,特別是廣州一帶雷雨多發的地區。實際上,在設計建筑防雷系統時,一定要本著“綜合治理,整體防御,突出重點,多重保護”的原則,要考慮到建筑周圍設施和建筑其他易遭受雷擊的地方安裝避雷針或避雷網等防雷設備,還要安裝鋼筋混凝土來進行接地,把雷電對建筑的惡劣影響減到最小。
3結語
1.1剪力墻的設計
據有關部門的相關規定,在設計中需要充分考慮到各種具體的條件,必去剪力墻的受力特點和區別等等,合理的剪力墻及擁有分布均勻特點的墻體,其建筑的鋼心和質心是在同一個地方的。目前來說,很多高層建筑剪力墻數量多分布廣,為了確保工程的經濟適用和安全性能,需要嚴格控制剪力墻的鋼筋配置。
1.2地基的基礎設計
工程造價的決定性條件是地基的基礎設計。所以地基的基礎設計必須保證萬無一失,步步驚心。高層建筑的基礎結構設計人員要想確保有這完善的基礎設計,要實施因地制宜政策,根據當地的條件和相關建筑政策調整設計內容。
1.3荷載組合要求
采用點算程序化計算設計出地基承載力及各荷載組合的特點。當風荷載及地震效應導致高層住宅邊角地方豎向作用力大時,如果短期荷載等同于永久荷載,邊角的豎向結構就會偏大,而中間又是在原有的小值之上,地基墻體就會受力不均產生裂縫。組合地震作用及重力荷載時,應增大承載力,同時提高承載力的特征值在組合重力荷載和風荷載時。在設計時,設計人員要最大程度地降低地基變形和差異變形。
1.4消防設計情況及其對策
高層建筑的外部尺度的規劃是十分重要的。一般來說,高層建筑消防相關的供水系統主要由消防水池和自動噴水裝置構成。消防水池主要是用于存儲一定量的水源以供火災放生的緊急使用,具體的設置位置和設置數量應該依據實際的情況和相關規定執行。而在實際中,常常會發現水池設置位置不當或水池點設置過多或過少等問題,這些都會造成實際的安全隱患,或者對于水資源的浪費。因此,消防水池的布局與數量,必須依據實際的建筑情況,進行合理規劃。而自動噴水裝置只要是指各樓層設置的滅火器及煙霧探測噴水器。這樣的消防系統應該加大設置力度,力求做到每一層都有足夠的數量。同時,還需要格外注意在地下室,樓梯拐角等容易忽略的死角位置設置足夠的探測噴水器以避免意外的發生。
2高層建筑基礎設計中常見的問題
2.1主梁有次梁處附加筋問題
基礎結構設計當中,在梁下部的作用力點附以鋼筋,做到集中荷載由另加的橫向鋼筋結構來承重。梁截面高度范圍不同,加不加筋對于主梁來說選擇也不同,當主次截面相差很大時,主梁就不用加鋼筋了,因為荷載較小,沒有必要。反而如果相差不大,次梁荷載相對來說較重,就需要添加附加鋼筋來分擔次梁的承重,實現安全性。針對箱、筏基礎底板跳板的陽角問題,如果說底板的鋼筋是雙排并且兩個方向同時有的話,陽角不能夠決不允許添加輻射筋。
2.2彈回再壓縮設計
開挖基坑時,會有一部分基地反彈受到約束,那就是摩擦角范圍內的坑邊的基地。然而坑中心地基沒有周圍其他東西的影響,基土是可以實現反彈的,針對回彈部分,人工可以進行清除工作。不過并不是所有的坑基中心都需要人工清理,針對小基礎的坑底,坑底約束力較大,回彈可忽略不計。
2.3梁、板的計算跨度
梁板結構的意思是,用剛性支座梁,放在梁的中心線位置,這時候梁板就相當于截面板。如果梁是扁的的話,高度和厚度基本等同,長度和彎矩選擇梁中心位置即可,同時加上兩者的較大值配筋。
3高層建筑設計的提升方法
3.1環境因素
一個建筑是否與周圍的環境相融合是很重要的,符合我國古代天時地利人才能和的思想。充分考慮當地的氣象水文和地質因素,深入了解影響工程質量的各種環境因素,在做完調查研究工作之后再開展各項設計活動。水文地質是一個在設計中很容易忽視的部分,然而它的地位卻不容撼動,地下水對巖層土層有著直接的重要影響,建筑物的穩定性和耐久性受到地下水文地質的影響比較大。尤其是高層住宅建筑,關乎到很多人的生命安全,更是要充分研究考察選址的地下水文和地質情況。
3.2優化建筑位置及朝向設計
建筑選址是很重要的一個環節,需要考慮到城市其他設施的空間布局,把對城市的影響最大化。建筑物的位置選擇和朝向設計是設計師要考慮的首要因素,人們的生存依賴于陽光,在明亮的環境中更有助于培養愉悅舒適的心情,在建筑設計時,依照當地的自然環境,讓建筑物朝向光照時間長的方位,這樣就可以減少用戶在用光方面資源的消耗和浪費。提前設計好日影圖,使建筑物最大程度上接受太陽的照射,以此來確定建筑物的位置和走向。由于我國大部分的地區都在北半球,因此建筑物坐北朝南的情況居多,建筑體南面的開窗要盡可能大,而其他防衛的窗戶面積越小越好。減少熱能的損耗,使得用戶在不實用空調暖氣等設施的情況下,也可享受怡人的溫暖。
3.3優化圍護結構墻體設計
現代的高層建筑需要有通風,透光,保溫三個最基本的條件要求。為了實現室內室外環境的完美統一,最大程度上降低對能源的消耗,在圍護結構墻體設計方面,也需要建筑師大下功夫。一般來說可選用的產品主要有玻璃幕墻,高分子吸濕除潮材料等。在科學的基礎之上選擇墻體設計材料,減少了建筑成本,同時延長了高層建筑物的使用年限。
3.4運用當代科學技術的新設計
當前,低碳式高層建筑設計主要運用的設計手法有以下幾種,如利用物聯網,數字化技術,仿生學特色來發展建筑行業的低碳式理念。這些新理論新技術的應用,提高了高層建筑設計理念,確保建筑物的質量和效果。
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1.1高層建筑朝向設計
對于高層建筑設計來說,首先要考慮到的就是優化建筑位置和朝向設計。建筑位置方面主要是針對高層建筑對城市環境的影響,朝向設計方面主要考慮的還是光照的問題,因為陽光是一種很好的能源材料,有效的加以利用,完全可以滿足一部分取暖需要。但是就目前的資料來看,每年接收的能量高達60多億千瓦,如果不能夠很好地利用這一部分的資源,從某種程度來說這無異于是最大的浪費。陽光不僅是一項有效的清潔能源,還有益于人的身體健康,對于城市高層建筑節能設計來說,有著重要的意義。在一些比較寒冷的地區進行城市規劃的時候應該遵循日照的原理,合理的確定建筑朝向和位置問題,盡可能地使每棟建筑都能夠最大限度地接受太陽輻射。所以說,建筑的方位和節能有著非常大的關系,不同的季節、不同的朝向的建筑物所得到的太陽輻射也是不同的,其損失也是不一樣的;應該在確定建筑方位的時候考慮環境因素,更好地確定日照時間,同時要把建筑南向開窗面積設計的盡可能大,滿足采光的同時,保證建筑能夠更好地吸收陽光,保持室內舒適的環境。
1.2高層建筑門窗保溫隔熱問題
門窗的保溫隔熱問題,在建筑圍護結構當中,和屋面、墻體相比較來說,門窗的保溫隔熱能力一般還不是很高,在實際的設計中可以通過增加窗戶玻璃層數、窗板等一系列方式加以改進。除此之外,還要保證墻體的保溫隔熱,在高層建筑當中墻體是護的主體結構。就目前我國多年以來墻體建筑來說,都是采用單一的材料,比如說加氣混凝土墻體或者是空心砌塊墻體等。但是因為最近幾年對于建筑節能的需求程度越來越高,其單一的材料導熱系數變得越來越大,一般為高效保溫材料的30倍以上,完全不能夠滿足隔熱的要求;所以要采用承重材料和高效的保溫材料組成復合的墻體,其優勢就在于能夠保證墻體不會過重,還能夠保證承受一定的重量,保證其保溫效果良好,所以一般發達國家都會采取這樣的方式。如果我國想要達到節能的指標,就應該采用復合墻體,切實做好外墻保溫的工作。采用外墻保溫技術,是因為保溫層置于建筑物圍護結構的外側,在一定程度上緩沖了季節變化而導致結構變形所產生的問題,其避免了霜凍、雨水、暴雪等循環性的破壞問題,減少了一些大氣污染和有害氣體的侵蝕。研究表明,墻體和屋面保溫隔熱材料選取很重要,只要選擇恰當,厚度在合理的范圍之內,其外保溫就可以防止和減少墻體和屋面的溫度變形現象,在一定程度上可以有效的消除常見的裂縫問題,不但提高了主體結構的使用壽命,同時還減少了長期維修的費用。合理的外保溫做法改變了墻體潮濕的情況。通常情況下,內保溫應該設定一定的隔汽層,然而在采用外保溫的時候,因為蒸汽滲透性高的主體結構材料往往在保溫層的內側,所以要合理選擇保溫材料,墻體內部才不會出現冷凝的現象,而且不需要設立一定的隔汽層;其結構層的整個墻身的溫度都會提高,從而降低了它的含溫量,所以說改善墻體的保溫性能是非常重要的。
1.3保溫墻體保持室內溫度平穩
在一定程度上保持室溫的穩定,對于家里有老人或者孩子的家庭來說非常重要,如果室內的溫差過大,就會導致老人和孩子生病。利用保溫墻體,因為其蓄熱能量較大的結構層在墻體內側,當室內受到不穩定熱作用的時候,其室內溫度會上升或者出現下降的現象,墻體的結構層能夠在一定程度上吸收熱量或者是釋放熱量,很好地控制了室內溫度的變化,所以才會出現有利于保持室內恒溫的現象。另外一點就是這種節能技術有利于對舊建筑物進行改造,在一定程度上會滿足節能的需求,所以對舊房進行節能改造,已經是政府計劃之內的事情了,但是和室內的保溫相比較來說,采用外保溫的方式對舊建筑物進行改造,能夠節約成本,而且可以避免拆遷的現象,不影響居民的正常生活。
2屋面保溫隔熱的設計
從屋面角度進行分析,其保溫節能設計也是非常重要的。屋面是結構中的一個重要組成部分,對于這方面的設計也是非常必要的。據材料統計,目前大多數采用的都是倒置式的屋面,將傳統的屋面構造中的防水層和保溫層進行顛倒,并且將防水層放置到了保溫層的下面從而來提高屋面保溫隔熱的性能。這對于提高抵抗夏季外熱作用的能力顯得特別重要,在一定程度上減少了空調耗能問題,而且近年來南方的一些城市也采用了城市建筑實行屋面綠化,從而降低建筑消耗。
3采暖系統的節能設計
對于城市采暖系統的節能設計可以從幾個方面說起,首先其有一定的優勢,就是因為城市供暖事項、城市集中供暖制度和區域供暖制度,在一定程度上能夠提高其熱效率。其次在管網系統當中,要設立相對應的平衡閥,這樣能夠使得管網系統起到一個平衡的作用,和沒有安裝平衡閥的不平衡系統比較來說,在這種情況下,降低室內供暖區域的平均溫度,可以從一定程度上節約能源。
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關鍵字:高層建筑豎向分區耗熱量減壓閥
前言
華源大廈位于廣東省東莞市厚街鎮107國道邊,地勢較平坦,總建筑面積約124100m2,主樓高52層,地面以上高度182.60m,地下室共二層,地下二層為六級人防掩蔽所,平時用作停車場,地下一層主要用作空調機房及水池,裙樓下半地下層用作車庫,配電房。首層至六層為裙房,含大堂﹑廚房﹑餐廳﹑宴會廳﹑健身房﹑桑拿房﹑卡拉OK包房﹑會議室等綜合配套設施。主樓九至二十三層為辦公用房,二十五至五十一層為酒店客房,五十二層為特色餐廳,其中二十四﹑三十九層為避難層及設備用房。
1生活給水系統
1.1,室外給水系統
從107國道市政給水管引入一根DN200給水管,且在旁邊嘉華酒店引入一根DN200給水管形成兩路供水。市政水壓不低于0.20MPa,供水量可滿足本工程要求。在本建筑周圍設DN200環狀給水管,每隔100m左右設一室外地上式消火栓,共設4套,以供火災時消防車取用。室外給水管采用球墨給水鑄鐵管,柔性膠圈接口。
1.2,室內給水系統
(1)室內生活、消防給水系統分開設置。
(2)生活給水系統采用并聯與串聯相結合的給水方式,共分為七個壓力分區。一區:(直供區):地下二層至半地下層,由市政管網直供。本區考慮生活水箱,消防水池、中餐廳廚房等用水。二區:首層至八層,由地下一層水泵房內的變頻調速給水設備供給。本區考慮中餐包房、卡拉OK房、桑拿等用水。三區:九層至二十層,由設在二十四房避難房的中間水箱供給,九、十層支管減壓。本區考慮辦公用水。四區:二十一層至二十九層,由屋頂水箱經減少閥減壓后供給本區考慮部分辦公及部分客房用水。五區:三十層至三十八層,由屋頂水箱經減壓閥減壓后供給。本區考慮部分客房用水。六區:三十九層至四十六層,由屋頂水箱直接供給。本區考慮部分客房用水。七區:四十七至五十二層,由屋頂水箱經變頻調速給水設備加壓后供給。本區考慮部分客房及頂層餐廳用水。
(3)地下一層生活水箱有效容積225m3,二十四層避難層中間水箱有效容積30m3,屋頂生活水箱有效容積80m3。
(4)給水深度處理為改善水質,市政自來水進入地下室先經過石英砂壓力過濾器處理后進入生活用水箱,以去除自來水中的雜質。
(5)消毒設備選擇為防止生活用水二次污染,采用H2000-30型高效復合二氧化氯發生器一臺,用于生活給水消毒。
(6)管材及閥門生活給水管采用銅管,閥門采用銅閘閥及銅截止閥。
2生活熱水系統
熱水系統的供應對象為各客房衛生間的洗浴熱水、桑拿淋浴用水、辦公部分及公共部分的衛生熱水。為保證用水水壓的穩定與平衡,熱水系統的壓力分區與冷水系統完全相同。為使每個壓力分區的熱水系統能自成系統地獨立運行,水加熱器按壓力分區分組設置,在減壓分區的水加熱器前(冷水側)設減壓閥。所有壓力分區的管網圖式均為上行下給式機械全循環方式。水加熱器的熱媒采用蒸汽。
(1)耗熱量計算
采用衛生器具和其熱水用水量定額計算法計算。廚房用熱水溫度要求較高處,采用局部電加熱。
同時使用系數取0.7,熱水溫度40°C,冷水計算溫度10°C(地面水),浴缸1小時用水
量按300升計。
(2)管材及閥門
熱水管采用銅管,閥門采用銅閘閥及銅截止閥。
(3)飲用水
酒店客房免費提供瓶裝優質礦泉水,辦公層提供桶裝水。故本項目不做管道直飲水系統。
3消火栓給水系統
室外消防管網采用低壓制,呈環狀設置,共設四個地上式室外消火栓。室內消防系統共設8套地上式水泵接合器,其中接消火栓系統6套,接自動噴水系統2套。室內消火栓系統用水量40l/s,火災延續時間3小時。室內消火栓給水管網成環狀布置。豎向分為四個個區,每個區最低層消火栓口的靜水壓力不大于0.80MPa。消火栓口的出水壓力大于0.50MPa時,采用減壓穩壓消火栓。Ⅰ區:地下二層~八層Ⅱ區:九層~二十四層Ⅲ區:二十五層~三十七層Ⅳ區:四十層~五十二層Ⅰ、Ⅱ區為低區,設一組消防泵供水;Ⅲ、Ⅳ區高區,另設一組消防泵供水。Ⅰ、Ⅱ區和Ⅲ、Ⅳ區之間分別設置減壓閥減壓。
在地下一層設置消防水池。消防水池有效容積532m3,分為兩格。在52層屋頂設消防水箱,有效容積18m3。地下一層消防水泵房內設置消火栓加壓泵,高低區消防主泵均為三臺,兩用一備。發生火災時先啟動一臺消防泵,當供水壓力不能滿足要求時再啟動第二臺消防泵。在屋頂設備房設消防專用氣壓供水設備,以保證最高幾層消防管網的壓力。各層消火栓設置保證防護面積內任何部位有兩個消火栓的水槍充實水柱同時到達,充實水柱為13m。
4自動噴水滅火系統
本建筑的公共活動用房、走道、廚房、餐廳、客房、辦公室、庫房、地下車庫以及面積大于5m2的衛生間等處均設置自動噴水滅火系統;自動噴水滅火系統按中危險等級設計,其中車庫、廚房等按中危Ⅱ級,其它場所按中危Ⅰ級設計。中危Ⅰ級的設計流量為20.8l/s,中危Ⅱ級的設計流量為27.7l/s。自動噴水滅火系統豎向分為高、低兩個區;高低區各設兩臺噴淋泵供水,水泵為一用一備。高區:二十四層~五十二層低區:地下二層~二十三層自動噴水滅火系統接屋頂消防水箱,在屋頂設備房設穩壓裝置,噴淋系統低區設消防水泵接合器。
5其他滅火系統
5.1,氣體滅火系統
發電機房、鍋爐房采用高壓CO2氣體滅火系統滅火,設計與施工應委托專業消防工程公司完成。
5.2,滅火器的配置
本建筑火災危險等級除中餐廳廚房為嚴重危險級外,其它場所大部分為中危險級。主要火災種類為A類火災,廚房及地下車庫為A、B類火災,電氣設備用房為帶電類火災。按《建筑滅
火器配置設計規范》GBJ140-90(1997年版)要求,在本建筑內的公共場所、走道、宴會廳、廚房、地下車庫、機電設備用房等處均設置手提式干粉或二氧化碳滅火器,在地下車庫增設推車型泡沫滅火器。
6排水系統
6.1,生活排水系統
市政排水系統采用雨、污分流制。故室外排水采用雨、污分流制。
(1)地下室污水無法自流排出室外,采用潛污泵抽升排出。
(2)消防電梯機坑設容積不小于2m3的集水井,排水泵的流量取大于10L/s。
(3)廚房及餐廳污水單獨排至裙樓半地下層的污水處理間。
(4)主樓衛生間采用糞、污立管及專用通氣管的三管制排水方式。并在每個客房衛生間設器具通氣支管以改善排水條件,降低噪聲。糞便污水經化糞池預處理后與生活污水一起排入市政污水管網。
(5)餐廳廚房含油污水必須進行預處理后,方能排入市政下水道。
關鍵字:高層建筑豎向分區耗熱量減壓閥
前言
華源大廈位于廣東省東莞市厚街鎮107國道邊,地勢較平坦,總建筑面積約124100m2,主樓高52層,地面以上高度182.60m,地下室共二層,地下二層為六級人防掩蔽所,平時用作停車場,地下一層主要用作空調機房及水池,裙樓下半地下層用作車庫,配電房。首層至六層為裙房,含大堂﹑廚房﹑餐廳﹑宴會廳﹑健身房﹑桑拿房﹑卡拉OK包房﹑會議室等綜合配套設施。主樓九至二十三層為辦公用房,二十五至五十一層為酒店客房,五十二層為特色餐廳,其中二十四﹑三十九層為避難層及設備用房。
1生活給水系統
1.1,室外給水系統
從107國道市政給水管引入一根DN200給水管,且在旁邊嘉華酒店引入一根DN200給水管形成兩路供水。市政水壓不低于0.20MPa,供水量可滿足本工程要求。在本建筑周圍設DN200環狀給水管,每隔100m左右設一室外地上式消火栓,共設4套,以供火災時消防車取用。室外給水管采用球墨給水鑄鐵管,柔性膠圈接口。
1.2,室內給水系統
(1)室內生活、消防給水系統分開設置。
(2)生活給水系統采用并聯與串聯相結合的給水方式,共分為七個壓力分區。一區:(直供區):地下二層至半地下層,由市政管網直供。本區考慮生活水箱,消防水池、中餐廳廚房等用水。二區:首層至八層,由地下一層水泵房內的變頻調速給水設備供給。本區考慮中餐包房、卡拉OK房、桑拿等用水。三區:九層至二十層,由設在二十四房避難房的中間水箱供給,九、十層支管減壓。本區考慮辦公用水。四區:二十一層至二十九層,由屋頂水箱經減少閥減壓后供給本區考慮部分辦公及部分客房用水。五區:三十層至三十八層,由屋頂水箱經減壓閥減壓后供給。本區考慮部分客房用水。六區:三十九層至四十六層,由屋頂水箱直接供給。本區考慮部分客房用水。七區:四十七至五十二層,由屋頂水箱經變頻調速給水設備加壓后供給。本區考慮部分客房及頂層餐廳用水。
(3)地下一層生活水箱有效容積225m3,二十四層避難層中間水箱有效容積30m3,屋頂生活水箱有效容積80m3。
(4)給水深度處理為改善水質,市政自來水進入地下室先經過石英砂壓力過濾器處理后進入生活用水箱,以去除自來水中的雜質。
(5)消毒設備選擇為防止生活用水二次污染,采用H2000-30型高效復合二氧化氯發生器一臺,用于生活給水消毒。
(6)管材及閥門生活給水管采用銅管,閥門采用銅閘閥及銅截止閥。
2生活熱水系統
熱水系統的供應對象為各客房衛生間的洗浴熱水、桑拿淋浴用水、辦公部分及公共部分的衛生熱水。為保證用水水壓的穩定與平衡,熱水系統的壓力分區與冷水系統完全相同。為使每個壓力分區的熱水系統能自成系統地獨立運行,水加熱器按壓力分區分組設置,在減壓分區的水加熱器前(冷水側)設減壓閥。所有壓力分區的管網圖式均為上行下給式機械全循環方式。水加熱器的熱媒采用蒸汽。
(1)耗熱量計算
采用衛生器具和其熱水用水量定額計算法計算。廚房用熱水溫度要求較高處,采用局部電加熱。
同時使用系數取0.7,熱水溫度40°C,冷水計算溫度10°C(地面水),浴缸1小時用水
量按300升計。
(2)管材及閥門
熱水管采用銅管,閥門采用銅閘閥及銅截止閥。
(3)飲用水
酒店客房免費提供瓶裝優質礦泉水,辦公層提供桶裝水。故本項目不做管道直飲水系統。
3消火栓給水系統
室外消防管網采用低壓制,呈環狀設置,共設四個地上式室外消火栓。室內消防系統共設8套地上式水泵接合器,其中接消火栓系統6套,接自動噴水系統2套。室內消火栓系統用水量40l/s,火災延續時間3小時。室內消火栓給水管網成環狀布置。豎向分為四個個區,每個區最低層消火栓口的靜水壓力不大于0.80MPa。消火栓口的出水壓力大于0.50MPa時,采用減壓穩壓消火栓。Ⅰ區:地下二層~八層Ⅱ區:九層~二十四層Ⅲ區:二十五層~三十七層Ⅳ區:四十層~五十二層Ⅰ、Ⅱ區為低區,設一組消防泵供水;Ⅲ、Ⅳ區高區,另設一組消防泵供水。Ⅰ、Ⅱ區和Ⅲ、Ⅳ區之間分別設置減壓閥減壓。
在地下一層設置消防水池。消防水池有效容積532m3,分為兩格。在52層屋頂設消防水箱,有效容積18m3。地下一層消防水泵房內設置消火栓加壓泵,高低區消防主泵均為三臺,兩用一備。發生火災時先啟動一臺消防泵,當供水壓力不能滿足要求時再啟動第二臺消防泵。在屋頂設備房設消防專用氣壓供水設備,以保證最高幾層消防管網的壓力。各層消火栓設置保證防護面積內任何部位有兩個消火栓的水槍充實水柱同時到達,充實水柱為13m。
4自動噴水滅火系統
本建筑的公共活動用房、走道、廚房、餐廳、客房、辦公室、庫房、地下車庫以及面積大于5m2的衛生間等處均設置自動噴水滅火系統;自動噴水滅火系統按中危險等級設計,其中車庫、廚房等按中危Ⅱ級,其它場所按中危Ⅰ級設計。中危Ⅰ級的設計流量為20.8l/s,中危Ⅱ級的設計流量為27.7l/s。自動噴水滅火系統豎向分為高、低兩個區;高低區各設兩臺噴淋泵供水,水泵為一用一備。高區:二十四層~五十二層低區:地下二層~二十三層自動噴水滅火系統接屋頂消防水箱,在屋頂設備房設穩壓裝置,噴淋系統低區設消防水泵接合器。
5其他滅火系統
5.1,氣體滅火系統
發電機房、鍋爐房采用高壓CO2氣體滅火系統滅火,設計與施工應委托專業消防工程公司完成。
5.2,滅火器的配置
本建筑火災危險等級除中餐廳廚房為嚴重危險級外,其它場所大部分為中危險級。主要火災種類為A類火災,廚房及地下車庫為A、B類火災,電氣設備用房為帶電類火災。按《建筑滅
火器配置設計規范》GBJ140-90(1997年版)要求,在本建筑內的公共場所、走道、宴會廳、廚房、地下車庫、機電設備用房等處均設置手提式干粉或二氧化碳滅火器,在地下車庫增設推車型泡沫滅火器。
6排水系統
6.1,生活排水系統
市政排水系統采用雨、污分流制。故室外排水采用雨、污分流制。
(1)地下室污水無法自流排出室外,采用潛污泵抽升排出。
(2)消防電梯機坑設容積不小于2m3的集水井,排水泵的流量取大于10L/s。
(3)廚房及餐廳污水單獨排至裙樓半地下層的污水處理間。
(4)主樓衛生間采用糞、污立管及專用通氣管的三管制排水方式。并在每個客房衛生間設器具通氣支管以改善排水條件,降低噪聲。糞便污水經化糞池預處理后與生活污水一起排入市政污水管網。
(5)餐廳廚房含油污水必須進行預處理后,方能排入市政下水道。
1、在高層建筑內應控制使用雙閥雙出口消火栓代替兩組單閥消火栓。
《高規》規定“同層相鄰兩個消火栓的水槍的充實水柱達到被保護范圍內的任何部位?!痹谀承l形高層建筑中,其端部是否可以采用雙閥雙出口消火栓,從而省去1組單閥消火栓的設置呢?雖然在中國建筑工業出版社出版的《給水排水設計手冊》(第二版)中提出“在每層樓的端部可采用雙閥雙出口消火栓”,但是《高規》中明確規定“十八層及十八層以下,每層不超過8戶、建筑面積不超過650m2的塔式住宅,當設兩根消防豎管有困難時,可設一根豎管,但必須采用雙閥雙出口消火栓。”,且以強制性條文的形式予以規定。因此,在設計中我們應該力求避免出現這種情況。
2、正確計算消火栓充實水柱長度,合理布置消火栓。
《高規》規定“消火栓的水槍充實水柱應通過水力計算確定,且建筑高度不超過100m的高層建筑不應小于10m;建筑高度超過100m的高層建筑不應小于13m.”對于建筑高度不超過100m的高層建筑,設計中我們可以根據水槍最小流量5L/s,水槍噴嘴口徑19mm,查有關設計手冊得出水槍充實水柱長度為11.3m;對于建筑高度超過100m的高層建筑,我們可以調整水槍流量以達到滿足規范所需要水槍充實水柱長度。而在實際中,高層建筑標準樓層凈高考慮經濟因素一般控制在4.0m以下,如果根據公式Sk=(H1-H2)/SINα計算水槍充實水柱,當層高取4m,水槍上傾角取45°時,計算Sk為4.24m,遠遠達不到規范要求,即層高限制了充實水柱的長度。但是,我們可以調整水槍上傾角來達到提高充實水柱長度的目的,因為規范及有關手冊提出水槍上傾角不應大于60°,并未規定其下限角度值。筆者通過計算,當層高仍舊取4m,充實水柱取11.3m時,水槍上傾角為14.87°。況且《高規》有關條文說明解釋道,口徑19mm水槍的充實水柱小于10m時,由于火場煙霧大,輻射熱高,撲救火災有一定困難,所以水槍的充實水柱長度首先應該計算,同時又要滿足《高規》規定各種高層建筑水槍的充實水柱下限值。按照水槍充實水柱長度,我們可以確定消火栓保護半徑,但是在設計中我們不能簡單的用保護半徑畫圓來布置消火栓。因為高層建筑平面中隔墻、內走道、門的布置會影響消火栓的使用,設計中應該用水龍帶長度、充實水柱的水平投影去校核消火栓保護半徑最遠點。
3、高層建筑消防電梯間前室必須設消火栓。
《高規》規定“高層建筑消防電梯間前室必須設消火栓”,那么設于前室的消火栓可否保護相鄰部位呢?《高規》的條文說明對此并沒有具體說明,但是《建筑設計防火規范》中對“消防電梯前室應設室內消火栓”的條文說明中明確指出:消防電梯前室內消火栓是為便于消防隊員使用消火栓并開辟通路,不能計入總消火栓數內。因此在設計中我們通常將其視為消防電梯間前室專用,而不保護其余部位。而目前如上海等部分地方消防設計規定,高層建筑的防煙樓梯間前室也需設消火栓。
4、正確設置消防水池及保證高層建筑兩路供水。
通常在高層建筑中,在市政供水不能滿足消防用水量要求或市政為單路進水時,規范都要求設置消防水池。計算消防水池容積時,應將火災延續時間內室內各消防用水量之和減去市政進水管的補水量。補水時間可按最長的火災延續時間計。如果要考慮室外消防用水量或是設置生活、消防共用水池,則還需要補充相應的用水量。當設置生活、消防共用水池時,不能利用建筑物的本體結構做水池池壁以及池底,以防止生活水質污染。對此,《強制性條文》中已經明令禁止。同理,如果高層建筑屋頂設有生活、消防共用水箱,也應滿足該要求。從消防水池接入水泵間的引入管應該保證不少于2根,如果在接入泵房前就將引入管匯合為一,對消防水池而言,僅為單路供水,存在供水的安全隱患。同時,從消防水泵接入各消防管網的供水管也應保證兩路。
5、消防水泵出口處的放水閥和穩壓回流措施。
《高規》規定“消防水泵的供水管上應設置DN65的放水閥門”,目的是便于水泵檢查試驗時排水。排水量小時,可直接排至泵房集水池;排水量大時,可排回消防水池。同時,消防水泵出口還需要考慮一定的穩壓回流措施。因為在實際使用中,會出現消防水量小于水泵選定流量值的情況,此時水泵揚程遠大于設計值,在無任何回流措施保護下,消防管網壓力過大,容易造成事故。簡單的做法是在供水管上裝設安全穩壓閥,在管網超壓時,可以通過回流管泄壓,將回流水排至消防水池;在管網壓力不穩定時,亦可穩壓。
6、消防管網布置成環的問題。
高層建筑中一般要求消火栓系統布置成環狀管網,在某些大面積的建筑內,由于各方向均布置了消火栓和消防立管,此時我們可將底層與頂層的消防干管均連成水平環路,立面又形成以立管相連的豎直環路,這種立體管網對消防供水最為安全。可是對于某些條形建筑,設計中我們只要將管網豎向成環即可,不必刻意追求這種立體管網,如果強行將消防干管繞成環路,將人為的使系統復雜化,且無太大意義。
二、高層建筑自動噴水滅火系統設計
1、走道噴頭的布置。
在高層建筑中,為了美觀往往設有吊頂,隱藏結構梁及各專業管道。而走道通常是各種管道最為集中的地方,特別是設置集中空調的高層建筑,結構梁、空調風管以及分層布置的給排水、電力管線等使設有吊頂的走道凈空降低,若其吊頂形式為悶頂,則其悶頂的凈空高度極有可能大于800mm.而《自噴規范》規定:“凈空高度大于800mm的悶頂和技術夾層內有可燃物時,應設置噴頭?!边@是我們在設計中容易忽視的地方。由于走道內管道眾多,設計中往往會出現直接在自噴配水管上、下接噴頭的錯誤做法。首先這種接法不符合配水支管允許設置噴頭數量(≤8個)的規定,其次走道內的自噴配水管往往管徑較大,它缺少接小管徑噴頭的管件,在安裝上也有弊病。所以,走道內的噴頭應該從配水支管上接出為宜,在管線的布置上應與暖通、電力專業密切配合。
2、高層建筑部分層自噴配水管入口應按要求減壓。
新《自噴規范》規定:“管道直徑應經水力計算確定。配水管道的布置,應使配水管入口的壓力均衡。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.4MPa.”而老《自噴規范》對此并無具體要求。高層民用建筑火災危險等級一般為中危險級,自噴水泵是根據最高層最不利噴頭工作壓力經過計算而選擇。筆者在近幾次設計中計算的最不利層配水管入口處所需壓力均不大于0.3MPa(最不利噴頭工作壓力按0.05MPa計),由于自噴水泵的揚程還需考慮建筑高度、水力損失等因素,故必使高層建筑的底部幾層配水管入口處壓力大于0.4MPa.因而在設計時,在自噴水泵揚程的確定上不能一味放大了事,應該在自噴平面布置完畢后通過水力計算校核水泵揚程,并在此基礎上校核底部幾層配水管入口處壓力。
3、正確設置自噴末端試水裝置,解決末端試水裝置排水問題。
《自噴規范》要求“每個報警閥組控制的最不利點噴頭處,應設置末端試水裝置,……末端試水裝置的出水,應采取孔口出流的方式排入排水管道。”在設計中,我們通常不會忘記末端試水裝置中試水閥、壓力表的設置,但是往往忽視試水接頭的設置,特別是試水接頭出水口的口徑沒有交代。其實目前市場許多消防設備生產廠家,如上海金盾消防安全設備有限公司,可以生產成套的末端試水裝置(ZSPP末端試水裝置,含試水閥、壓力表、試水接頭),我們只需要根據設計要求,按照試水接頭出水口的流量系數選擇定型產品即可。此外,試水接頭不能與管道或軟管直接連接,影響孔口出流的效果;自噴排水管也應設計成間接排放,以免下水道氣體通過排水漏斗散入室內,影響室內空氣品質。
4、報警閥的進出口均應設置信號閥。
新《自噴規范》要求“連接報警閥進出口的控制閥,宜采用信號閥?!币话阍谒髦甘酒骷皥缶y進口設置信號閥已經是常規設計,很少遺漏。但規范要求在報警閥出口也要設信號閥或帶鎖具的閥門,目的是防止誤操作。
5、消防增壓泵的設置問題。
為保證《高規》或《自噴規范》要求的最高層消火栓或噴頭的靜壓力值,在高位水箱的水位差不夠的情況下,設計中我們一般在高位水箱處設置消防增壓泵。首先,增壓泵的流量要滿足1股水柱或1個噴頭的水量;其次,增壓泵的揚程不宜過大。由于高位水箱消防水位與頂層消火栓或噴頭已有一定的位差,規范要求的靜壓力值減去這個水位差就是增壓泵的最小揚程,所以增壓泵的揚程一般只需要幾米足以滿足要求。如果增壓泵揚程選的過大,將導致下層管網承壓過高,消火栓出口壓力或是各層自噴配水干管入口處壓力增大,均需采取減壓措施,使消防系統復雜化。但是僅靠增壓泵來滿足消防靜壓要求也不合適,因為增壓泵的運行由壓力傳感信號控制向消防系統不斷打水以維持壓力,水泵需要常年頻繁啟停,機件容易損壞。故在條件允許的情況下,與建筑協商適當抬高水箱位置,利用高位水箱穩壓最為穩妥;建筑條件實在不允許時,設計選擇帶氣壓水罐的增壓設施亦可。
關鍵詞:高層沉降觀測
隨著社會的不斷進步,物質文明的極大提高及建筑設計施工技術水平的日臻成熟完善,同時,也因土地資源日漸減少與人口增長之間日益突出的矛盾,高層及超高層建(構)筑物越來越多。為了保證建構筑物的正常使用壽命和建(構)筑物的安全性,并為以后的勘察設計施工提供可靠的資料及相應的沉降參數,建(構)筑物沉降觀測的必要性和重要性愈加明顯。
現行規范也規定,高層建筑物、高聳構筑物、重要古建筑物及連續生產設施基礎、動力設備基礎、滑坡監測等均要進行沉降觀測。
特別在高層建筑物施工過程中應用沉降觀測加強過程監控,指導合理的施工工序,預防在施工過程中出現不均勻沉降,及時反饋信息為勘察設計施工部門提供詳盡的一手資料,避免因沉降原因造成建筑物主體結構的破壞或產生影響結構使用功能的裂縫,造成巨大的經濟損失。
根據本人在高層建筑施工過程中沉降觀測的應用,在此對高層建筑施工過程中沉降觀測工作淺談管窺之見。
一、沉降觀測的基本要求
1、儀器設備、人員素質的要求
根據沉降觀測精度要求高的特點,為能精確地反映出建構筑物在不斷加荷作下的沉降情況,一般規定測量的誤差應小于變形值的1/10——1/20,為此要求沉降觀測應使用精密水準儀(S1或S05級),水準尺也應使用受環境及溫差變化影肉小的高精度銦合金水準尺。在不具備銦合金水準尺的情況下,使用一般塔尺盡量使用第一段標尺。
人員素質的要求,必須接受專業學習及技能培訓,熟練掌握儀器的操作規程,熟悉測量理論能針對不同工程特點、具體情況采用不同的觀測方法及觀測程序,對實施過程中出現的問題能夠會分析原因并正確的運用誤差理論進行平差計算,做到按時、快速、精確地完成每次觀測任務
2、觀測時間的要求
建構筑物的沉降觀測對時間有嚴格的限制條件,特別是首次觀測必須按時進行,否則沉降觀測得不到原始數據,而是整個觀測得不到完整的觀測意義。其他各階段的復測,根據工程進展情況必須定時進行,不得漏測或補測。只有這樣,才能得到準確的沉降情況或規律。相鄰的兩次時間間隔稱為一個觀測周期,一般高層建筑物的沉降觀測按一定的時間段為一觀測周期(如:次/30天)或按建筑物的加荷情況每升高一層(或數層)為一觀測周期,無論采取何種方式都必須按施測方案中規定的觀測周期準時進行。
3、觀測點的要求
為了能夠反映出建構筑物的準確沉降情況,沉降觀測點要埋設在最能反映沉降特征且便于觀測的位置。一般要求建筑物上設置的沉降觀測點縱橫向要對稱,且相鄰點之間間距以15——30米為宜,均勻地分布在建筑物的周圍。通常情況下,建筑物設計圖紙上有專門的沉降觀測點布置圖。
再就是,埋設的沉降觀測點要符合各施工階段的觀測要求,特別要考慮到裝修裝飾階段因墻或柱飾面施工而破壞或掩蓋住觀測點,不能連續觀測而失去觀測意義。
4、沉降觀測的自始至終要遵循“五定”原則
所謂“五定”,即通常所說的沉降觀測依據的基準點、工作基點和被觀測物上的沉降觀測點,點位要穩定;所用儀器、設備要穩定;觀測人員要穩定;觀測時的環境條件基本一致;觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。以上措施在客觀上盡量減少觀測誤差的不定性,使所測的結果具有統一的趨向性,保證各次復測結果與首次觀測的結果可比性更一致,使所觀測的沉降量更真實。
5、施測要求
儀器、設備的操作方法與觀測程序要熟悉、正確。在首次觀測前要對所用儀器的各項指標進行檢測校正,必要時經計量單位予以鑒定。連續使用3——6個月重新對所用儀器、設備進行檢校。
在觀測過程中,操作人員要相互配合,工作協調一致,認真仔細,做到步步有校核。
6、沉降觀測精度的要求
根據建筑物的特性和建設、設計單位的要求選擇沉降觀測精度的等級。再未有特除要求情況下,一般性的高層建構筑物施工過程中,采用二等水準測量的觀測方法就能滿足沉降觀測的要求。我們在河北省交通培訓中心工程施工過程中就采用二等水測量的觀測方法。
各項觀測指標要求如下:
(1)往返較差、附和或環線閉合差:h=∑a-∑b≤l√n—,表示測站數。(或h=∑a-∑b≤1.0√L—,L表示觀測路線距離)
(2)前后視距:≤30m
(3)前后視距差:≤1.0m
(4)前后視距累積差≤3.0m
(5)沉降觀測點相對于后視點的高差容差:≤1.0mm
(6)水準儀的精度不低于N2級別
7、沉降觀測成果整理及計算要求
原始數據要真實可靠,記錄計算要符合施工測量規范的要求,依據正確,嚴謹有序,步步校核,結果有效的原則進行成果整理及計算。
二、具體施測程序及步驟
1、建立水準控制網
根據工程的特點布局、現場的環境條件制訂測量施測方案,由建設單位提供的水準控制點(或城市精密導線點)根據工程的測量施測方案和布網原則的要求建立水準控制網。要求:
(1)一般高層建筑物周圍要布置三個以上水準點,水準點的間距不大于100米。
(2)在場區內任何地方架設儀器至少后視到兩個水準點,并且場區內各水準點構成閉合圖形,以便閉合檢校。
(3)各水準點要設在建筑物開挖、地面沉降和震動區范圍之外,水準點的埋深要符合二等水準測量的要求(大于1.5米)
根據工程特點,建立合理的水準控制網,與基準點聯測,平差計算出各水準點的高程。
2、建立固定的觀測路線
由場區水準控制網,依據沉降觀測點的埋設要求或圖紙設計的沉降觀測點布點圖,確定沉降觀測點的位置。在控制點與沉降觀測點之間建立固定的觀測路線,并在架設儀器站點與轉點處作好標記樁,保證各次觀測均沿統一路線。
3、沉降觀測
根據編制的工程施測方案及確定的觀測周期,首次觀測應在觀測點安穩固后及時進行。一般高層建筑物有一或數層地下結構,首次觀測應自基礎開始,在基礎的縱橫軸線上(基礎局邊)按設計好的位置埋設沉降觀測點(臨時的),等臨時觀測點穩固好,進行首次觀測。
首次觀測的沉降觀測點高程值是以后各次觀測用以比較的基礎,其精度要求非常高,施測時一般用N2或N3級精密水準儀。并且要求每個觀測點首次高程應在同期觀測兩次后決定。
隨著結構每升高一層,臨時觀測點移上一層并進行觀測直到十0.00再按規定埋設永久觀測點(為便于觀測可將永久觀測點設于十500mm)。然后每施工一層就復測一次,直至竣工。
4、將各次觀測記錄整理檢查無誤后,進行平差計算,求出各次每個觀測點的高程值。從而確定出沉降量。
某個觀測點的每周期沉降量:c=Hh,I—Hn,I-1.
N表示某個觀測點,I表示觀測周期數(I=1,2,3……)且H1=H0
累計沉降量:C=∑c(n),n表示觀測點號。
5、統計表匯總
(1)、根據各觀測周期平差計算的沉降量,列統計表,進行匯總。
(2)、繪制各觀測點的下沉曲線
首先建立下沉曲線坐標,橫坐標為時間坐標,縱坐標上半部為荷載值,下半部為各沉降觀測周期的沉降量。
將統計表中各觀測點對應的觀測周期所測得沉降量畫于坐標中,并將相應的荷載值也畫于坐標中,連線,就得到對應于荷載值的沉降曲線。
(3)根據沉降量統計表和沉降曲線圖,我們可以預測建筑物的沉降趨勢,將建筑物的沉降情況及時的反饋到有關主管部門,正確地指導施工。特別座在沉陷性較大的地基上重要建筑物的不均勻沉降的觀測顯得更為重要。
利用沉降曲線還可計算出因地基不均勻沉降引起的建筑物傾斜度:q=│Cm-Cn│/Lmn,Cm,Cn分別為m,n點的總沉降量,Lmn為m,n點的距離。
對沉降觀測的成果分析,我們還可以找出同一地區類似結構形式建筑物影響其沉降的主要因素,指導施工單位編好施工組織設計正確指導施工大有裨益,同樣也為勘察設計單位提供寶貴的一手資料,設計出更完善的施工圖紙。
6.觀測中的注意事項:
(1)嚴格按測量規范的要求施測。
(2)前后視觀測最好用同一水平尺。
(3)各次觀測必須按照固定的觀測路線進行。
(4)觀測時要避免陽光直射,且各觀測環境基本一致。
(5)成像清晰、穩定時再讀數。
(6)隨時觀測,隨時檢核計算,觀測時要—氣阿成。
(7)在雨季前后要聯測,檢查水準點的標高是否有變動。
(8)將各次所觀測沉降情況及時反饋有關部門,當建筑物每天(24h)連續沉降量超過1mm時應停止施工,會同有關部門采取應急措施。
三、探討的兩個問題
(1)確定建筑物沉降觀測精度的合理性。由于現行規范對施工單位施工過程的沉降觀測要求不明朗,這對施工單位在建筑物沉降觀測精度選擇隨意性較大,但是精度的高低直接關系到沉降觀測成敗。對沉降觀測精度選擇既不能太高也不能太低,要合理適宜,適合工程特性的需要。既不造成無謂的浪費也要保證觀測結果的準確性。這樣,本人認為一般高層及重要的建(構)筑物在首次觀測過程中適用精密儀器的設備(高級水準儀、銦合金尺等)在±0.00以上部分按二等以上水準測量方法,采用放大率倍數較大的S2或S3水準儀進行觀測,也可以測出較理想的結果。
(2)在沉降觀測過程中,沉降量與時問關系曲線不是單邊下行光滑曲線,而是起伏狀現象。這就分析原因,進行修正。
①第二次觀測出現回升,而以后各次觀測又逐漸下降。可能是首次觀測精過低,若回升超過5mm時,第一次觀測作廢,若回升5mm內,第二次與第一次調整標高一致。
②曲線在某點突然回升。
原因:水準點或觀測點被碰動所致且水準點碰動后標高低于碰前標高,觀測點碰后高于碰前。
處理措施:取相鄰另一觀測點的相同期間沉降量作為被碰觀測點之沉降量。
③曲線自某點起漸漸回升