时间：2023-07-25 17:17:36
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇公共设施结构设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：公共设施 生态景观 功能设计 亲近自然
DOI：10.3969/j.issn.1674-7739.2014.05.007
近年来，国内外学者应用城市生态学、城市建设与生态工程相结合的态势越来越明显，如道路生态学、[1]工业生态学、城市生态工程学[2]等应用城市生态学得到长足的发展：而城市生态工业园、[3，4]城市生态居住区、[6]城市生物多样性保护、城市自然保护等实践活动也非常活跃。公共设施生态（ecologization of infrastructure）就是在这一背景下提出的。公共设施生态化是城市生态化的重要方面，对城市可持续发展具有重要的意义和作用。
一、生态设计概述
生态设计是20世纪以来人们对于现代生产技术发展所引起的对环境及生态破坏的反思，面对地球日益恶化的生存环境，人类意识到应当探索设计一条与环境相协调的可持续发展道路，设计应当建立在尊重自然生态的基础上，于是设计与生态学相互作用产生了生态设计（Ecological Design）。[5]生态设计有时也称绿色设计、生命周期设计或环境设计。
产品的生态设计是20世纪90年代出现的关于产品设计的一个新概念，是指在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等），并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命、质量等要求。“3R”原则，即减量（Reduce）、重复（Reuse）和回收（Recycle），是生态设计的基本原则，指的是设计产品要减少环境污染、减小能源消耗，产品和零部件能够回收、再生、循环使用或者重新利用。
随着我国城市化进程的加快，公共设施设计日益受到人们的重视，作为空间环境的重要组成元素，公共设施面临着“生态化”、“可持续发展”的严峻考验。[6]
二、生态公共设施设计的必要性及其内涵
公共设施一词产生于英国，英语为Street Furniture，直译为“街道的家具”，类似的词汇有：园林装置（Sight Furniture），城市装置（Urban Furniture），城市元素（Urban Element）。我们所讨论的公共设施以户外城市公共设施为主。城市公共设施是城市景观的构成者和创造者，城市公共设施的品质直接关系到城市环境的整体质量。首先，公共设施从原料选择、结构及功能设计到后来的生产销售和使用，直至废弃处置在内的整个寿命中的各个阶段都在以某种方式影响着环境；其次，公共设施通过服务于人，也使得城市空间因此变得更加亲切，更加适宜人的活动，促进城市与人和谐相处，利于城市环境的保护；再次，生态化的公共设施以其自身的功能性、艺术性和对生态观念的正确引导可以提高人的环境意识，陶冶人热爱环境、热爱自然的情操，加强人与环境之间的沟通。
公共设施的生态化设计是指用生态设计的指导思想和基本原则规划公共设施的整个生命周期，使“人-公共设施-环境”三者之间相互和谐。比如城市广场中的一件木质公共座椅，可能是以东北长白山的红松为材，用汽车长途运到广东某地加工成品后，又运至这个城市，安排在某个广场中，在破旧后被淘汰，进入处理场。公共座椅的整个生命周期中都蕴含着物质、水、能源和土地的消耗，它的原材料、连接件等各局部以及在发挥功能的过程中都可能对环境产生或利或弊的影响，所有消耗和对环境可能造成的不利影响都应该作为生态设计过程中的考虑因素：座椅原材料是否采用了可再生的材料？连接方式是否尽量避免了化学性粘和剂？结构设计是否方便拆卸和运输？淘汰后是否能够回收再利用？布局上是否能够保证公共座椅充分发挥其功能？公共设施生命周期的各个阶段都要用生态设计的原则作指导。
公共设施这种生态化的设计既考虑满足人的需求，又遵循自然与客观的法则，以促进人与自然的共同繁荣和谐发展为目标。这就要求设计者用系统化、整体化的观点辨证地把握人与自然之间既对立又统一的关系。一方面要充分发挥设计者的主观能动性，创造性地运用科学与艺术的手段利用和改造自然环境，设计符合人生活需要的公共设施，另一方面又要注重人与自然的“和谐”、“合作”。
三、生态公共设施设计的内容及方法
公共设施的生态化设计需要从“人―公共设施―环境”协调发展的整体上进行把握，建立起三者彼此之间的和谐关系。笔者认为建立这种和谐关系，需要从两个层次上努力：首先，分析公共设施整个生命周期的各个阶段，把生态设计原则融入公共设施设计的全过程和公共设施的每一个要素中，包括公共设施的材料的选择、功能的实现、外观与周围的环境的融合以及投入使用后的布局、组织等方面。其次，公共设施作为空间环境的创造者，还要从生态的角度出发，将生态思想进一步延伸到人的精神领域，通过生态化的公共设施设计提高公众对自然环境的保护意识。当然，我们不能为了保护自然而隔离人与自然，也就是说生态化的公共设施要满足人们亲近自然的心理需要，从情感上拉近人与自然之间的关系。从以上两个层次出发，依照生态设计减量、重复和回收的3个基本原则，通过对公共设施各构成要素的分析，笔者把生态化公共设施设计的主要内容总结为以下5个方面：
（一）生态公共设施的构成
生态公共设施包括生态斑块、廊道及踏脚地等3种组分（Weber et al.2008；Mell 2009；Lockhart2009），强调了不同类型生态用地之间的有效连接和生态用地作为一个网络体系的特征（图1）。生态公共设施包含多种生态用地，如公园、自然林地、人工绿地、河流湿地、海岸湿地等，这些生态用地之间的有效连接可以使生态公共设施成为一个有机整体，从而发挥整体功能，更好地维持其间的自然生态过程。
所谓生态斑块即为面积大，连续性好，具有重要生态功能的生态用地，如自然林地、湿地、城市公园及大型绿地等。这些区域或为动植物的重要栖息地，或为居民集体性的休闲娱乐场所。在进行生态保护和生态恢复建设的过程中，这些区域一般需要首要保护，并永久保留。Weber等（2006，2008）在对马里兰州进行的生态基础设施分析中，将下列生态用地归为生态斑块：
1.敏感物种栖息区域；
2.大中型林地（连续分布，面积可达100hm2，并且在其周边具有100m过渡带的林地）；
3.面积可达100hm2，并且未遭受破坏的湿地；
4.河流及其沿岸的湿地和林地（重要水生生物栖息地，本地鱼类、两栖类及爬行类动物集中分布的代表性栖息地，或溯河性鱼类的重要产卵地）；
5.已有保护区。
廊道一般是线状（或带状）分布的，并且有别于两侧景观类型。随着人类世界越来越“联通”，自然环境却日益破碎和不连续。正是由于建设用地盲目扩张所导致的自然生态用地退缩及其不连续，使得某些动物因孤立而觅食和寻偶困难，某些植物因孤立而不能有效传粉，从而导致物种灭绝和物种多样性下降（Weberet al.2006；Yuet al.2006；李正玲等，2009）。因此，生态基础设施不仅包含公园及保护区等大型生态斑块，链接这些生态斑块的廊道同样是其重要组分。
踏脚地可以看作是在生态斑块或廊道无法连通的情况下，为动物迁移或人类休憩而设立的生态节点，是对生态斑块和廊道的补充。
（二）生态公共设施的功能设计
功能是产品的使用价值，公共设施的功能决定了其存在的根本属性。公共设施直接服务于人和所处的环境，功能设计过程中要从生态的角度出发，保证公共设施充分发挥作用，满足人日常生活的需要。首先，功能设计合理的公共设施更有利于环境保护，因为功能合理的公共设施可以正确引导使用者的行为，比如分类垃圾桶就能够引导使用者对垃圾进行分类整理，增强环境意识，也方便了管理者的工作；其次，将具有不同功能的公共设施合理地组合在一起，方便使用者的使用，也便于公共设施功能的充分发挥，比如将路灯和公用电话组合在一起，方便使用者在夜间拨打电话。
（三）生态公共设施的外观设计
外观是产品材料、结构和功能的外在表现形式，是使用者直接接触到的部分，公共设施的生态设计离不开外观的生态设计。首先，结合周围环境的特点进行设计，与环境协调，服从和服务于城市的整体，才能有效地引起社会大众对环境设施的关心与参与；其次，作为实用性非常强的公共设施，外观造型要尽量简洁，另外如果不是绝对需要尽量减少表面处理，如化学涂料，这利于公共设施的组装、拆卸、运输和维护，同时能够减少对环境的污染；再次，经常使用的重要服务设施可以通过别致的造型、灯光或醒目的色彩等方式提醒人们的注意，方便寻找。
（四）生态公共设施能源的选择
对于需要能源的公共设施，还要注意使所使用的能源遵循生态设计的基本原则。首先，尽量选择能够再生、可持续性的能源，例如使用太阳能作为能源的路灯既可以节约资源、保护环境，又能够免去铺设大量线路的麻烦；其次，尽量使设施节约能源，例如使电子查询设备、自动提款机具有待机功能。
（五）生态公共设施要满足人亲近自然的情感需要
首先，在外观形态上，采用有机、自然而简洁的造型，赋予公共设施生态的、自然的形式美感，将自然元素通过公共设施显露出来，这样人们在使用公共设施的时候会更有亲切感，有利于公众接受公共设施，引导公众使用公共设施。而且城市里这种有机形态的公共设施设计能引导公众的审美思想，引导公众崇尚自然；其次，生态化的公共设施设计不仅体现在其形式和功能上，还体现在促进人与自然的交流、沟通上。除了设计外观还要设计人与自然交流的体验，设计人与自然沟通的方式，人与自然通过相互沟通才能达到和谐，生态设计不会为了保护环境而割断人与自然的联系。城市公共设施作为城市环境的构成者和创造者，在环境得到保护的基础上，营造人与自然交流、沟通的氛围是公共设施生态化的一个重要方面。一方面我们可以尝试把绿色的植物引入到城市公共设施中来，例如路灯与花草的结合，树与公共座椅的结合等等；另一方面，在具有自然特色的环境中设置公共设施为人们提供与自然亲近的机会，例如在绿地中设置适当的座椅、电话亭，在喷泉、水池附近设置一些方便人们接触水、欣赏水的座椅、桥梁等公共设施。以生态化的公共设施为媒介，让人们可以更多地感知自然，构建起与自然的情感联系，使保护环境成为自觉的行为。
公共设施生态化的研究是城市生态学研究的重要领域之一。公共设施生态化的提出是与近年来国内外的应用城市生态学、城市建设和生态工程相结合的趋势相一致的。公共设施生态化是将生态学原理与公共设施系统结合后所产生的概念，它强调从生态学的角度认识公共设施的作用以及其对人居环境的影响，强调公共设施的规划、建设与管理要符合生态学原理，即强调新建的公共设施要符合生态学的原理，强调原有公共设施向生态化方向转型。公共设施生态化是人类处理公共设施系统与自然环境的关系、并试图协调两者关系的重要举措，对于科学发展观在人居环境规划建设实践中的落实，具有重要的意义。
参考文献：
[1]宗跃光，等.道路生态学研究进展[J].生态学报，2003（11）.
[2]马光，等.城市生态工程学[M].北京：化学工业出版社，2003.
[3]Gnedel，Auenby.产业生态学[M].施涵，译.北京：清华大学出版社，2004.
[4]周维.基于生态化设计的小区公共设施规划研究[J].科学与财富，2010（7）.
关键词：房产；数据库；二阶分析；数据共享机制
Abstract: this paper discusses how to build housing graphics database put forward their own views, is only for reference.
Key words: real estate; Database; Second order analysis; Data sharing mechanism
中图分类号:G250.74文献标识码：A 文章编号：
前言
为实现以图管房、图文一体的房产管理目的，GIS技术在房产管理业务的关键技术，而GIS数据建库则是GIS房产系统管理的基础，GIS数据库质量的优劣，直接影响到系统的应用甚至无法实现以图管房的根本目的。GIS房产管理系统的数据源主要来自于现有纸质图的矢量化、其他数字地图格式产品的转换、全站仪数据及高精度卫星影像图数据库。
一、系统数据库设计方法
1、二阶分析模式的概念。
作为成熟的建模方式，面向对象整体数据模型和语义对象数据模型为完成GIS应用数据库设计提供了一系列概念和方法，它们都应用了面向对象的思想并在对象的抽象过程中重视对客观世界的表达。但它们各有侧重，面向对象整体数据模型根植于地理学的基础理论并依赖于地理学基本概念的发展，它在对象的分析和抽象过程中直接体现了人们对于地理空间的认识和反映。语义对象模型则是一种单纯的数据分析和建模方法。在GIS应用数据库设计的核心―――采用面向对象方法分析空间信息部分，整体数据模型与语义对象模型在对地理实体对象的抽象原则中保持了一致。当采用两种模型分别对地理实体进行对象抽象时，其结构不会存在本质的区别。因此，可以考虑在数据库设计中同时使用两种模型。
联合使用两种模型的具体方案可以概括为数据库设计的两阶模式：一阶是利用面向对象整体数据模型建立GIS数据库的底层空间数据模型，另外一阶是利用语义模型设计出实用的数据库结构。这样的数据库设计方法，在这里被称为二阶分析模式。
数据库设计的一阶分析主要是应用面向对象整体数据模型建立面向实体的整体地理空间对象模型。它分析的对象基本上限制在空间信息范围之内，可以分为5种基本对象：点、线、面、注记和复杂对象，其中复杂对象又可以分为单纯型复杂对象（多个同样类型的对象合并成为一个单纯型复杂对象）和混合型复杂对象（点、线、面共存的复杂对象）。对象建立后要根据存储和管理对象的方便性来划分对象集。对象集加上自己特有的显示属性即构成图层。除了点、线、面三种单纯型复杂对象外，其他各种对象（点、线、面简单对象，注记对象和混合型复杂对象）与对象集类型都是一一对应的，对象集类型与图层类型也是一一对应的，这是建立对象和对象集的原则之一。记录集最终映射为数据库中的表结构，表结构的生成标志着一次一阶分析的完成。每一次二阶分析都要在某一次一阶分析获得的结果基础之上进行，其目的是要根据业务及所提供的数据确定模型中的语义对象及属性，完成数据库结构设计。
图1房产数据库设计的二阶分析
2、二阶分析模式在房地产GIS数据库设计中的应用。
房地产业务通常围绕着权属展开，与权属相关的空间信息包括丘（宗地）、房屋和户三方面内容。在现实的管理工作中，与空间信息相关的图形数据一般是根据传统的拓扑数据模型建立了拓扑关系并分层存储的。因此三个对象类型分别为面基本对象、混合型复杂对象和点基本对象。采用语义对象建模方法进行数据库设计的过程首先是根据业务常用的文档资料确定对象及其属性，再通过对象间的相互关系进行对象归类，在此基础上进行数据库的设计。数据库设计二阶分析模式是面向对象整体数据模型在针对数据库设计不同对象和目标的联合应用中产生的。它把GIS应用数据库的建立在逻辑上划分为建立空间数据概念模型和业务数据库结构设计两部分，充分利用两种模型在各自侧重的方向中发展起来的成熟理论和技术共同解决数据概念模型的建立和数据库结构设计的问题。
二、子系统间的数据共享机制
根据国家房产测量规范和信息系统的要求，整个房产测绘任务分为测绘和入库两大部分。测绘主要完成房产分层分户图形的绘制、面积计算、相关属性信息的录入等，而入库则将测绘成果转到信息系统数据库中，实现测绘成果在信息系统中的应用。
基于GIS的房产测绘信息管理系统主要由以下几部分组成：
图2基于GIS房产相应子系统间的数据共享机制
1、房产测绘子系统：
房产数字化测图子系统、房产基础测绘子系统以及房产项目测绘子系统统归为房产测绘子系统，它们是房产分丘图形、房产分层分户图、房屋基本属性数据的源头，通过房产测绘成果管理子系统建立了分层分户图与房产平面图中丘、楼盘以及房产属性信息之间的关联。
2、房产测绘管理子系统：主要完成已有房产测绘成果的初始建库，建立丘幢户之间的关联，并通过房产GIS客户端进行房产平面图的浏览、打印、查询、分析等功能。
3、其他房产应用子系统：在建立起的房地产GIS基础空间数据库的基础上，结合实际应用领域，如房产管理、城市规划以及公安系统等单位的需求可实现房地产产权产籍的管理、政府决策支持。房产测绘子系统为房产管理信息系统中房产GIS数据库的前置入库，主要负责日常房产GIS数据的建立和更新。房产测绘数据一旦入库，其他应用只能通过只读方式访问，对数据的更新也只能通过房产测绘来完成。如图3所示，整个房产管理系统的数据可以分为图形数据和属性数据两大部分。图形数据内容可以分为基础地形图、分丘平面图、分层分户平面图和数字影像图等。
图3房产管理数据组成示意图
三、数据分层设计
地形：控制点注记，高程注记，建筑结构，其他地形注记，控制点，公共设施（点），独立地物，地物（点），高程点，管线测量设施，植被符号，水系附属物（点），管线，工矿及测量设施（点），公共设施（线），独立地物范围线，工矿及测量设施（线），地物（线），水系，水系附属物（线），植被范围线，等高线，图廓，植被，地物（面）；区：行政区、丘、幢等；线：界址线、房廓线等；点：丘注记、房屋注记、道路注记、房角点、界址点等；网：
道路等。
四、基础地形库设计
基础地形数据中可以分为以下几种类型：
1、具有面积指示意义的地物。这类地物必须以面状要素来表达，主要包括居民地、道路、水体和绿化地等。
2、具有界线参照意义的地物。这类地物一般以点状要素或线状要素的形式来表达。主要包括栅栏、道路中心线、水系等。
3、具有背景参照意义的地物。这类地物可能以点状要素、线状要素和面状要素等多种形式
存在。
4、用于辅助制图表达的要素。基础地形要素即可以为土地管理提供面积指示意义的地物，也可以为土地管理提供界线指示意义的地物，同时为土地管理提供地上附属物参照的重要依据。
【关键词】城市公用设施；环境影响；整体思考；建筑学；干预
整个的城市建设中，会涉及到多方面的内容，各种各样的城市基础设施都存在于城市的地面或地下，整个城市处于一个有机运转与循环的状态中，在这些基础设施的有效支持下，人们的生活、学习与工作得以正常运转。建筑的室内或者室外总会出现很多的人为物理因素，会受到来自于多方面因素的影响和制约，例如：加油站、变电站这类公共设施就会为周围环境带来影响，所带来的辐射能够影响到城市其他各项基础设施建设，例如：会影响城市交通线路、站点、学校与居民区的布局。同样，这些城市基础设施的布局也会影响到居民的生活，例如：人们首先倾向于选择交通便利的区域居住。
一、城市公共设施的环境影响
1、公共设施对环境影响的探究过程
在上个世纪，人们就开始探究了声音、光源、以及热量对生活环境的影响。随后慢慢出现了一个新的研究学科那就是：建筑物理学。自从上个世纪中叶以来，整个社会受到了非常严峻的物理性污染，无论是室内还是室外环境都在一定程度上遭受着来自物理变化的影响，这样就促进了一些新兴学科的兴起，例如：环境物理学。当前这一学科仍然处于探索阶段，这一学科主要是针对自然界的声、光或者磁场------对人类社会的影响与控制，与减少这些影响的方法与策略，通过研究这些问题最终的目标是为人类创造一个和谐、美好的生活环境，为人们带来健康、安全、稳定的生活。
2、公共设施对生存环境的影响相关结论
经过大量的调查研究表明：很多的都市居民认为：加油站、变电站是一个环境污染源，他能够向空气中释放出大量的有害气体或电磁辐射，为人体健康带来威胁，然而这一方面的专家却不赞同这一观点，而且相关的国际部门也在这方面进行了长期的探索与实践，结果表明：电磁辐射污染诱发病变的理论论据不足，认为电磁辐射与人类疾病并未存在因果关系，而且提出相关的国家机构要在这一方面进行深入调查与监督，以便研究出更具有科学性、更加准确的结果，以便提供更加有力的证据来证明电磁辐射对人类生活确实存在负面影响，同时也提出了需要深入研究并解决的问题，那就是：不能因为证据不足就说明电磁辐射对人们的生活、生命健康没有联系。
二、城市公用设施环境影响的建筑学干预
从上面分析可以看出：城市公共设施环境影响所导致的矛盾问题多数属于社会问题，包括：制度、观念等方面，其中的制度矛盾是一个非常复杂、难以解决的问题，现代建筑的革新变化也向人们发出警示：要从规范制度的创设、空间规划以及建筑构造方法等等进行分析，只有这样才能真正分析出建筑学对城市环境的影响，以加油站、变电站为例展开分析：
1、制度设计。在进行这一方面研究的同时，也要有国家相关方面的制度与规范做保证，也就是说在环境物理学这方面的研究是否可以发展：
例如：加油站作为一个油源供应系统到底对人体生命安全有无危害？如果有，那么影响程度以及原因何在？应该怎样制定对应的规范制度；如果没有，又应该怎样用有力的证据去说服人们，在这一方面国家行政部门要形成一种责任意识，要提供研究资金支持这些研究，在对这一项目的研究获得成果，并形成了一个知识系统，在此基础上去制定一套科学制度规范，确保广大人民信服。
2、空间规划：城市建设规划的精细化发展。
第一，城市尺度与规划控制：城市空间是十分有限、珍贵的，因此，在城市规划建设过程中要时刻注意限定空间的使用，各种城市基础设施的建设与布局都要本着最小化利用空间的原则进行科学规划，特别是对于一些城区的改造，要保证城市服务设施，例如：加油站、变电站等对居民的有效服务下，尽量减少其与城市市民居住区域的接触，控制这些站点对于居民生活的影响。
第二，建筑尺度与形式操作：要加强对加油站、变电站的外形结构设计，因为其外形与其形成的空间形态直接影响着人民群众对它的印象与评价，所以，要尽量优化其外形设计，确保其形态能够与周围的自然或人文环境和谐共生，
一方面：加油站、变电站的站房要同附近的民用建筑以及其他建筑物之间确定合适的距离。可以在加油站与民用建筑物之间设置一些绿化项目，不仅给人一种视觉上的美观，而且也能够起到阻隔污染、保护环境的作用，而且对于加油站的外观、结构、尺寸以及颜色----都要本着低调的原则进行布置。
另一方面：在做好上面的工作后，还要加强在环境景观的协调方面下功夫，也就是说要根据不同的城区的环境与建筑布局特点，来优化设计对应的、合适的加油站，例如：在一些自然风光聚积、人文景观遍布的城市核心地带，变电站的外观设计以及布局就要全面把握、综合考虑，要将地理位置纳入重点考虑对象，这时候所设置的变电站要更多地关注其外形与视觉效果，而非其作用的发挥，要改变传统的加油站庞大、线条粗黑的状况，避免以往给人一种乱七八糟的现象，而是要更加注重其外观设计，将其与周围的自然、人文环境有机配合起来，形成一种自然风光中的积极因素，不至于产生让人难以接受的感觉。
第三、建构策略：构筑材料选择相对被动，但是具体的建构方法却是灵活、主动的。
加油站、变电站的建设与构造都或多或少会对周围的环境产生影响，甚至是危害性的影响，要想突破这种影响，唯一的方法也是相对有效的方法就是：改革其建构方法，这一方法应该属于基本的工程技术改革策略，其中涵盖了建筑工程方面的构造系统的升级以及设备的改革与更新，对于变电站的建构方法可以从以下两个方面进行选择：
（1），本体改进与建造优化。站体的主体结构可以使用钢结构，以便形成保护作用，这样就能够大大降低变电站对周围环境的破坏，减少电磁的辐射规模，而且对于整体的墙体结构以及屋顶结构都要进行噪声降低处理。
（2），要加大设备的开发力度，在三十五千伏甚至更高的变电站需要安装自动制冷设备，只有这样才能尽量控制那些被排放出的热量，因为这些热量对人类的生活会造成不良影响。
总结：
如果城市的公用设施对周围的环境产生了影响，而且这种影响已经触动了一些社会矛盾，就需要引起政府对这一领域的关注，国家以及相关的工作单位应该积极采取措施，在加强对这些设施的研究基础上，制定一些规章制度，改进技术与设备，为人们提供一个健康、和谐的生活环境。
参考文献：
[1]张新兰，陈晓.落实公共交通设施用地策略研究[J].城市规划，2007，31（4）：87—89.ZHANG Xin-lan，CHEN Xiao.Land Strategy ofPublic Transportation Facilities [J].City PlanningReview，2007，3 1（4）：87—89.
[2]黄焕，戴时，王飞，等.武汉市武胜路交通综合体规划咨询[R].武汉：武汉市规划设计研究院，2008.
[3]何继斌，刘东兴，郑猛，等.武胜路交通综合体交通规划研究[R].武汉：武汉市交通规划设计研究院，2010.
关键词：水电站土建，结构设计，问题，解决方案
前言：水电站土建结构设计工作质量的好坏直接影响整个水电工程的质量安全。在进行水电站土建结构设计时要注意其中常见的一些问题，严格遵守水电工程设计中的要求、标准以及规范，对其要保持科学严谨的态度，确保整个水电工程的质量以及供电安全。由于水电站施工在整个水电站土建工程中占用的时间很长，因此一定要加以重视。
一、水电站土建结构设计中常见的问题
1.1、关于楼层平面刚度问题
有些水电站土建结构设计，在结构布置时由于没有基本的结构观念和必要措施，就采取了楼板变形这种计算程序。虽然在数学力学模型中计算机程序编程是成立的并且还可以说准确无误，可却很难确定楼板具体的变形程度。所以此时水电站土建结构设计必然会有结构不安全成分、一些部位安全或构件的储备太大等现象存在。在进行水电站土建结构设计时要尽可能的采取刚性楼面的设计方案，其目的是使计算机程序的计算结果能够反映出其结构具体受力情况而不使水电站土建结构设计出现根本性的误差。可是，如果要想实现这些，在进行水电站土建结构设计时就要尽量不采用那些楼面平面有变形的，就如块体间成“缩颈”连接、楼层大开、外伸翼块过长、凹槽缺口过深等。
1.2、关于缝宽与结构缝设置问题
对于建筑结构而言温度变化对其有着很大的影响，所以，水电工程物特别是较长的水电工程物对其设置伸缩缝是非常有必要的。可是由于一些水电工程结构设计人员采取后浇带减少温度影响而不采取伸缩缝，这样做存在很大的问题。由于后浇带对于温度变化没有太大的影响，因此不能解决温度变化的问题，最多也只能降低混凝土材料干缩的影响。当混凝土完全封闭以后，若是水电站结构再次遭受到温度变化的影响，后浇带所起作用就几乎为零。有时某些较长的水电站结构不能或者是不便设置伸缩缝时，可使用其他的构造进行加强，不是只设置施工后浇带就可以的，如：一些温度变化影响大的部位可配置直径较小、间距较密的温度筋，对顶层屋面要加强隔热保温措施、采取预应力混凝土的结构等。
1.3、关于站址选择问题
在进行水电站址选择时一定要与规划部门以及国土部门等各方面的要求相结合，尽量选择可以直接利用市政设施和水源、道路连接短、避开断层、拆迁量少、地形平坦地区、高差较大或者是山区风口的地形，且尽量避免搬迁路线经过坟墓或拆迁房屋。当遇到特殊情况时就采取总平面局部切角、平移、旋转等方法降低整个水电站土建工程的造价以及赔偿费用。在进行水电站站址选择时要进行多方案对比，以保证最终方案设计科学合理。
1.4、关于地基的处理问题
在进行水电站土建结构设计时对地基的处理也是比较重要的，在进行规划设计时，要充分了解地下情况，在水电站选择的站址地下是否有防空洞、主要管道、文物遗迹、地下文物等，地基是否在滑坡地区、区域性断裂带、矿区采空区等上面。若上面所说的不能够做到提前并充分的了解就很可能导致额外的地基处理费用及不必要的拆迁的事情发生。
二、水电站土建结构设计常见问题的解决方案
2.1、如何进行站址选择
当进行水电站站址的选择时一定要首先考虑平坦开阔的地带，并且还要与村庄或者是居民区有一定的距离，这样不但使供电更加方便还使居民免受到噪音的污染。还要注意的是水电站站址选择时应选择季风方向的垂直方向或者是居民点下方向，这对于降低噪音污染有很大好处。为了使水电站免受洪涝灾害的影响，不要把水电站建在低洼地带。在进行水电站选址时还要去考虑地质状况，要尽可能的选择地质较为稳定的地段，减少滑坡、潜泥石流等一些潜在的灾害，这也威胁着水电站正常的运行。要想确保水电站的安全运行，在进行选择时不只要考虑噪音、自然灾害，供电安全等问题，还要考虑水电站工作人员生活是否方便，要尽可能把水电站建在交通安全方便的地方。
2.2、提高水电建筑主体结构的性能
在水电站土建结构设计时要考虑到水电站建筑主体结构性能，提高水电站建筑主体结构的性能对于提高水电站供电能力有着很大好处。要想提高水电站建筑主体结构的性能，对于水电站站址的的选择一定要避免建在那些不稳定地区，这也是确保水电站能够正常运行的基础。此外，水电站土建结构设计单位还要采用其它的关键措施，以提高其水电建筑物主体结构的性能。比如说，对地基建设进行巩固，但不只是简单的对水电站上部结构进行加固。对地基建设的巩固对于整个水电建筑结构的稳定性都有很大的影响。注意，水电站土建结构设计单位还应该依照水电站的具体环境和工作范畴等实际实况去设置多道防线，这会使水电站主体结构的稳定性以及抗破坏性能有很大的提高。
2.3、关于总图布置问题的解决方案
对于给排水接口、消防安全距离以及道路接口等方面要进行优化。按照规程、规范科学的布置那些已经确定规模的建筑物，对于一些可共同使用的公共设施要尽量合并公用，如果可以尽量使道路占地面更少，平面的布置更为紧凑，这样不但节约用地，还解决土地短缺问题。对于水电站的内室可一个跨供两个出线间隔使用，把主控室，电容器室以及配电室结合成一个整体，使整个水电站整体的面积都缩小，节约了用地面积。
2.4、加强设计人员的专业素养
由于水电站设计在整个水电站土建工程中占据核心地位，所以要想加强水电站土建结构的组织设计能力，必须重视水电站设计环节。若水电站的组织设计不能做到科学合理，这对整个水电站土建工程的质量都有影响。如果要想加强水电站土建结构的组织设计能力必须先从设计人员这个这个地方进行突破，因为无论设备再好，后备资源再充足，若水电站土建结构设计人员专业水平不高，对其不重视，那也不能使水电站土建结构设计水平提高上去。
因此，水电设计单位应该提高设计人员的专业素养，使设计人员能够认识到水电站土建工程施工质量的重要性，增强安全意识与责任意识，并及时和一次专业人员、二次专业人员相配合，设计出科学合理的方案，对在施工时可能出现的或者是常见的问题进行深入的分析，找出问题的解决方案。注意在施工的过程当中要加强管理，并严格依照设计的标准，当有问题发现时要及时找相关人员进行协商，并及时找出解决方案，以确保水电站的质量安全。
结束语：
如今我国经济发展迅速，人们对生活水平的要求越来越高，而电力系统又是我国经济发展得以维持的重要系统，因此把水电站建好是非常重要的，当进行水电站土建结构设计时一定要认真分析，做好足够的了解工作，找出水电站土建结构设计中常见的一些问题并及时找出解决方案，只有这样才能确保水电站的质量，降低工程成本，使我国经济能持续稳定的增长。
参考文献：
关键词：高层建筑结构设计 特点 结构体系南北异同
[引言]
高层建筑是相对于多层建筑而言的，评判一栋建筑是否为高层建筑通常以建筑的高度和层数作为两个主要指标。多少层数以上或多少高度以上的建筑为高层建筑，全世界至今还没有一个统一的划分标准。在不同国家和各国家的不同时期，其规定也有差异，这与一个国家当时的社会经济发展水平是密切相关的。如美国规定高度为22-25m或7层以上的建筑为高层建筑；应该规定高度为24.3m以上的建筑为高层建筑；而日本则规定8层以上或高度超过31m的建筑为高层建筑。
我国《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2002）规定，10层及以上或者高度超过28m的混凝土结构民用建筑物为高层建筑。在结构设计时，高层建筑的高度一般是指从室外地面至檐口或主要屋面的距离，不包括局部突出屋面的楼电梯间、水箱间、构架等高度。
随着社会经济的发展和人口的不断增长，我国城市化水平不断提高，人口密度越来越大，可被利用的建筑用地越来越少，高层建筑的发展顺应了这种趋势，它至少具有三个方面的意义：一是节约用地；二是节省城市基础设施费用；三是改善城市市容。
一、高层建筑结构的设计特点
高层建筑结构可以设想成为支撑在地面上的竖向悬臂构件，承受着竖向荷载和水平荷载的作用，与多层建筑结构相比，高层建筑结构的设计具有以下几个方面的特点。
（一） 高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构设计相比较，结构专业在各专业中占有更重要的地位，不同结构体系的选择直接关系到建筑平面布置，立面体形，楼层高度，机电管道的设置，施工技术的要求，施工工期的长短和投资造价的高低。
水平荷载成为设计的决定因素
图1.1高层结构的受力和变形示意图
对于高层建筑结构，一般是竖向荷载控制着结构的设计。随着房屋层数的增加，虽然竖向荷载对结构设计仍有着重要影响，但水平荷载已经成为结构设计的控制因素。而且，与竖向荷载相比，作为水平荷载的风荷载和地震作用，，其数值与结构的动力特性等有关，且具有较大的变异性。
在竖向荷载和水平荷载作用下，如图1.1（a）（b）所示，高层建筑结构底部所产生的轴力N和倾覆力矩M与结构高度H分别存在着如下的关系式，即：
结构底部的轴力
N = ωH
结构底部的倾覆力矩
1/2qH2 (均布水平荷载)
M =
1/3qmaxH2 （倒三角形分布水平荷载）
式中，ω、q、qmax分别为沿建筑单位高度的竖向荷载、均布水平荷载和倒三角形分布荷载的最大值（kN/m）。
（二）高层建筑结构设计中，不仅要求结构具有足够的承载力，而且必须使结构具有足够的抵抗侧向力和刚度，使结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规范规定的范围内.因此,高层建筑结构所需的侧向刚度由位移控制.
结构的侧向位移过大将产生下列后果:
1)使结构因P-Δ效应产生较大的附加内力,尤其是竖向构件,当侧向位移增大时,偏心加剧,当产生的附加内力值超过一定数值时,将会导致房屋的倒塌;
2)使居住的人员感到不适或惊慌.在风荷载作用下,如果侧向位移过大,必将引起居住人员的不舒服,影响正常工作和生活.在水平地震作用下,当侧向位移过大,更会造成人们的不安和惊吓;
3)使填充墙或建筑装饰开裂或损坏,使机电设备管道遭受损坏,使电梯轨道变形造成不能正常运行;
4)使主体结构构件出现较大裂缝,甚至损坏.
(三)高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义.从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样地基或桩基情况下,减轻房屋自重意味着不增加基础的等份和处理措
施,可以多建层数,这在软弱土层上有突出的经济效益.
地震效应是与建筑的质量成正比,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法.高层建筑中质量大了,不仅作用于结构上的地震剪力大,还由于重心高地震作用倾覆力矩大,对竖向构件产生很大的附加轴力,P-Δ效应造成附加弯矩更大.
因此,在高层建筑房屋中,结构构件宜采用高强度材料,非结构构件和围护墙体应采用轻质材料.减轻房屋自重,即减小了竖向荷载作用下构件的内力,使构件截面变小,又可减小结构刚度和地震效应,不但能节省材料,降低造价,还能增加使用空间.
(四) 在高层建筑的抗风设计中,应保证结构有足够承载力,必须具有足够的刚度;控制在风荷载作用下的位移值,保证有良好的居住和工作条件;外墙(尤其是玻璃幕墙)、窗玻璃、女儿墙及其他围护和装饰构件，必须有足够的承载力，并与主体结构有可靠的连接，防止房屋在风荷载作用下产生局部损坏。
（五） 有抗震设防的高层建筑，应进行详细勘察，摸清地形、地质情况，选择位于开阔平坦地带，具有坚硬场地土或密实均匀中硬场地土的对抗震有利的地段；尽可能避开对建筑抗震不利的地段，如高差较大的台地边缘，非岩质的陡坡、河岸和边坡，较弱土、易液化土、故河道、断层破碎带，以及土质成因、岩性、状态明显不均匀的情况等；任何情况下均不得在抗震危险的地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。
（六）地基基础的承载力和刚度要与上部结构的承载力和刚度相适应。当上部结构与基础连接部位考虑受弯承载力增大时，相邻基础结构及上部结构嵌固部位的地下室结构，应考虑弯矩增大的作用。
二：高层建筑结构体系及适用范围
目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架―剪力墙结构、筒体结构等。
1）.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。
框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。
框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。
框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。
2）.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。 剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。
剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。
在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。
3）.框架―剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架―剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。
除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架―剪力墙和筒体等四种结构。
三．南北方在高层建筑结构的设计上的异同：
南北方在高层建筑结构的设计上的差异较大，比方：
（一）北方着重保温，宜采用塔式高层； 南方着重通风，宜采用板式高层。
（二）北方多内廊 阳台遮阳不重要； 南方多外廊 阳台遮阳重要
（三）北方不宜大片玻璃窗 ；南方宜大片玻璃窗
（四）北方 屋顶天台用处不大 ；南方屋顶天台可做很好的花园。
（五）北方的外墙学问很多值得研究； 南方的外墙，围护而已，好看就行
关键词：绿色建筑；室外环境；分析
中图分类号：TU201 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0120038-01
1 城市热岛效应分析
城市热岛效应是城市中的气温明显高于郊区的现象。在近地温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就像突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，被形象地称为城市热岛。热岛效应明显地损害了城市生活的舒适性，同时室外的高温导致了建筑物内空调能耗的增加，空调排热又促使城市气温升高，形成了恶性循环。热导效应具体对城市气候的影响表现为：
1）形成热岛环流。市区与郊区气温差形成热压而产生的局地风，风速较弱时热岛环流会将郊区工厂排放的污染带进市区，扩大城市区域的大气污染。
2）影响市区降水量与空气湿度。热岛效应的出现加强了城市区域大气的热力对流，再加上城市大气中许多污染物就是凝结核，使得城市区域的云量与降水量比郊区明显增多。
3）酷暑天气日数增多，寒冷天气日数减少。热岛效应引起一系列气候反常现象，使得城市区域采暖能耗下降，夏季空调负荷增加。
利用高反射率建筑材料减弱城市热岛效应是一项有效手段。白漆建筑物的反射率值高达0.9，沥青路面的反射率值只有0.05。深色的建筑材料可以吸收大量热量，室内温度会较高，因为外部墙壁和屋顶获得的热量会通过建筑物自身的传导作用传到房屋内部环境。在酷热的夏季，深色建筑表面比浅色建筑表面的温度高8℃左右。美国的相关研究表明，把一间房屋墙壁和屋顶的建筑材料反射率从0.3提高到0.9，制冷设施的能耗会因此下降20%。使用浅色建筑材料能够使建筑环境更加舒适，达到减弱城市热岛效应的目的。
2 绿色建筑选址技术
绿色建筑选址的目的是利用场地的自然特征来增加人类的舒适与健康，减少人类活动对环境的影响，并潜在地提供建筑的能源要求。保存场地的资源，并在建造和使用过程中节约使用能源和材料是其重要结果。绿色建筑选址应从两方面来考虑：一是考虑自然环境如地形、地貌、风速、日照等对建筑节能的正作用；二是减少建设用地给周边环境造成负面影响。
绿色建筑选址应充分利用场地周边的自然条件，尽量保留和利用现有适宜的地形、地貌、植被和自然水系；在建筑的选址、朝向、布局、形态等方面，充分考虑当地气候特征和生态环境；优先选用已开发且具有城市改造潜力的用地，场地环境安全可靠，远离污染源，并对自然灾害有充分的抵御能力；保护自然生态环境，减少对自然环境的负面影响，注重建筑与自然生态环境的协调。
通过对绿色建筑采暖、采光、通风、遮荫等多方面的分析，选址时得出一些技术性的策略：
1）建筑的基地应选择在向阳的平地或山坡上，以争取尽量多的日照，为建筑单体的节能设计创造采暖先决条件。
2）建筑位置要有效避免西北寒风，以降低建筑围护结构的热能渗透。
3）适当的日照间距是建筑充分得热的先决条件。太大的间距会造成用地浪费，一般以建筑类型的不同来规定不同的连续日照时间，以确定建筑最小间距。
4）建筑群体相对位置应合理布局或科学组合。建筑的错列布局可利用山墙空间争取日照，建筑类型的点状与条状有机结合，建筑的围合空间既可以挡风，又不影响日照。
5）建筑基地环境条件不影响夏季主导风吹向未来建筑，并考虑冬季主导风尽量少地影响建筑。
6）建筑南边最好种植落叶乔木，北边种植常绿灌木，以保证夏季遮遮荫和冬季挡风的要求。
7）绿色建筑选址时应避开辐射干扰范围，如：玻璃幕墙的阳光辐射的热污染；较多的光洁硬质地面使阳光反射加剧的光污染。
8）增强建筑物室外地面透水能力，增加室外绿化面积，可减少地表径流，强化天然降水的地下渗透能力，减轻地下排水系统负担，补充地下水量。
3 绿化设计分析
绿化是缓解热岛效应、污染等现代城市问题最经济有效的方法。采用生态绿地、墙体绿化、屋顶绿化等多种形式，对乔木、灌木、地被、攀援植物进行合理配置，形成多层次复合生态结构，达到人工配置的植物种群自然和谐，是绿色建筑极为重要的内容。绿化设计应当遵循三项基本原则：
1）乡土植物优先利用原则
2）充分发挥生态效益原则
3）多样性原则
绿化屋顶是个自然空调，可以保证特定范围内居住环境的生态平衡与良好的生活意境。经过多方验证，绿化屋顶夏季可降温，冬季可保暖，还可以保护建筑物本身的基本构件，防止建筑物产生裂纹，延长使用寿命。同时屋顶花园还有存储降水的功能，对减轻城市降水系统压力，减少污水处理费用都有良好的缓解作用。
绿化屋顶应针对具体情况采取相应的技术措施：
1）解决积水和渗漏水问题。防水、排水是屋顶绿化的关键，在设计时应按屋面结构设计多道防水设旋，做好防排水构造的系统处理。
2）合理选择种植土壤。种植层的土壤必须具有密度小、重量轻、疏松透气、清洁环保等性能。
3）屋顶绿化的形式应考虑房屋结构，把安全放在首位。
4）植物的生长习性要适合屋顶环境。屋顶绿化优选植物应以阳性喜光、耐寒抗旱、抗风力强、植株矮、根系浅的植物为主。
建筑外墙面进行的垂直绿化，对美化立面、增加绿地面积和形成良好的生态环境有重大意义。此种垂直绿化主要应用在东西墙面，是防止“晨晒”和“西晒”的有效方法。能够有效地利用植物的遮阳和蒸腾作用，缓和阳光对建筑的直射，间接对室内空间降温隔热起到房间热负荷作用，并降低墙体对周边环境的热辐射。墙面绿化的益处不仅仅以上这些，还可为建筑物的立面进行遮挡和美化，同时可以减低墙面对噪声的反射，吸附灰尘，减少尘埃进入室内。常用的墙面绿化设施有三种：墙顶种植槽、墙面花斗、墙基种植槽。对于墙面绿化植物的选择必须考虑攀援植物对环境条件的不同需要，并根据不同攀援植物的观赏效果和功能要求进行设计。
4 节地与公共设施集约化分析
从建筑的角度讲，节地是建筑活动中最大限度少占地表面积，并使绿化面积尽量少损失，城市节地的途径主要包括：
1）适当建筑多层、高层建筑，以提高建筑容积率，同时降低建筑密度。
2）利用地下空间，增加城市容量，改善城市环境。
3）提高住宅用地的集约度，增加绿地面积，改善住区生态环境，充分利用周边配套的公共设施。
4）因地制宜、因形就势，多利用零散地、坡地建房，充分利用地方材料，保护自然环境。
5）开发节地建筑材料，如利用工业废渣生产新型墙体材料，节能、节地是今后绿色建筑材料的发展方向。
配套公共服务设施集中设置，既可节约土地，也能为居民提供选择和使用的便利，提高设施的使用率。医院、学校、商业设施和会所等配套公共设施，可打破住区范围，与周边地区共同使用，这样可以节约土地，方便使用，节省投资。绿色建筑用地应尽量选择具备良好市政基础设施，以及周边有完善城市交通系统的土地，同时也可以减少这些方面的建设投资。
参考文献：
[1]中国建筑承包公司，中国绿色建筑、持续发展建筑国际研讨会论文集[A].北京：中国建筑出版社，2001.
［论文摘要］文章分析高层建筑结构的六个特征，并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系摘要：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。
我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼摘要：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特征及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、平安适用、确保质量的基本原则。
一、高层建筑结构设计的特征
高层建筑结构设计和低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特征有摘要：
（一）水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅和建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是和建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震功能，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
（二）侧移成为控指标
和低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，和建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。
另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况摘要：
1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。
2.使居住人员感到不适或惊慌。
3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。
4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。
（三）抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，假如在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理办法，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。
地震效应和建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅功能于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震功能倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。
（五）轴向变形不容忽视
采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
（六）概念设计和理论计算同样重要
抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震功能的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。
二、高层建筑的结构体系
（一）高层建筑结构设计原则
1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应和建筑、设备和施工密切配合，做到平安适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。
2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系和平、立面布置方案，并注重加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
（二）高层建筑结构体系及适用范围
目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有摘要：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。
1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。
框架结构体系优点是摘要：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也轻易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。
框架结构的缺点是摘要：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载功能下会产生较大的水平位移，在地震荷载功能下，非结构构件破坏比较严重。
框架结构的适用范围摘要：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺和使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。
2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要功能在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。
剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较稍微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特征，而且可以使房间不露梁柱，整洁美观。
剪力墙结构墙体较多，不轻易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。
在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震功能下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不答应采用这种框支剪力墙结构。
3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特征，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。
4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主反抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有摘要：
（1）框架—筒体结构。中心布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特征类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。
（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体功能，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。
（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面外形复杂的建筑中。
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：
（一）水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
（二）侧移成为控指标
与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（＝qH48EI）。
另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：
1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。
2.使居住人员感到不适或惊慌。
3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。
4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。
（三）抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。
地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。
（五）轴向变形不容忽视
采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
（六）概念设计与理论计算同样重要
抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。
二、高层建筑的结构体系
（一）高层建筑结构设计原则
1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。
2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
（二）高层建筑结构体系及适用范围
目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。
1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。
框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。
框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。
框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。
2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。
剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。
剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。
在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。
3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。
4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：
（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。
（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。
（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。
关键词:高层建筑 转换层 结构 施工技术
中图分类号：TU3文献标识码： A 文章编号：
1 结构转换层在高层建筑施工中的作用
目前，我国高层建筑在不断的向前发展,现阶段的高层建筑的上部需要进行住宅、旅馆的布置,中间作为办公所用,下面的楼层更多的是满足商场、餐厅和各种娱乐场所等公共设施的需要。中间楼层需要进行中等开间的布置,在网柱中进行一定熟练工的墙体布置;下部的柱网的空间大,灵活性强,墙体较少。但是这可能会致使结构受力的反常规性,这就需要在结构转换的楼层进行水平转换构建的设置。
2 对结构转换层特征的分析
转换结构的构件跨度一般都是上部楼层结构跨度的数倍。因此转换结构的构件其挠度,成为了进行控制严格的目标; 转换结构的连续施工强度较大, 施工过程的复杂程度高;因为进行了转换层的设置, 使得沿着建筑物高度走向的刚度匀称性,受到了一定程度的破坏,改变了力的传递路线,因此要将转换层的结构设计分析与常规结构区别开来。
3 高层建筑结构转换层的设计
3 . 1 转换层结构形式的选择
板式转换层在进行上部的布置时候不是很方便,而且板的传力性能不够清晰,受力分析较为复杂,结构计算的困难性大, 如果使用有限元进行计算,所得的结果较为复杂;转换桁架的传力性明确,途径清晰,但是因为其较复杂的施工和构造特点, 以及转换时所需的条件、具体的位置和大小等灵活性大, 使得充分使用这一转换层具备了可能性。
我们从抗冲切合抗剪的角度进行考虑,转换板的厚度比较大, 普通情况可达到两到3m左右,需要大重量的混凝土使用,加大了下部垂直构件承受的负荷。转换梁一般使用的截面高度是一点六到四米, 在跨度较小或者承托层数较少的情况下使用较小的截面高度, 如果跨度很大而且承托楼层数量较多时候,多采用较大的截面高度。
因为厚板集中了大量的刚度和总质量, 使得其在地震等作用下, 有较强的反应;由于板本身受到的力很大,竖向刚度突变性强,相邻的上下层受到的作用力也大,所以很容易产生震害;根据施工经验表明,厚度的上下相邻层结构出现的混凝土剥落和裂缝等,使得板受到冲切皮坏,也可能导致剪切破坏,因此必须对板进行三向配筋;桁架转换层的节间进行轻质建筑原料的塞充,能够有效的减少结构自身的重量,而且转换桁架的抗侧力邀小于转换梁,即有桁架转换层的高层建筑物, 其刚度和质量的变化,往往比带转换梁的要相对缓和些,所以地震时候其反应比梁式转换层的小很多。
3 . 2 转换层上、下结构侧向刚度比的合理取值
为了有效的保证转换层下面的大空间,其整体结构要具有合适的刚度、抗震性能等,要最大程度上强化转换层下部主体的结构,减少转换层上部主体构造的刚度,让转换层的上下部主体结构的刚度和变形的特征最大程度的接近。进行剪切刚度比例的控制,是为了有效的减少高层建筑竖向刚度的相差悬殊。因为转换层附近结构受到的内力较为的复杂,在实际的工程施工中,要按照建筑的前期设计,进行剪力墙布置的估算, 对转换梁构件的相关尺寸予以详细的计算和调整,找出最大剪力, 并进行科学的对比。
4 高层建筑转换层施工存在的问题
4 . 1 支撑材料大量使用, 增加了施工成本
因为高层建筑转换层的空间尺寸较大,自身的重量大以及结构的复杂性等, 使得在施工的时候其支撑体系较为复杂, 增加了施工的难度。采用常规的混凝土浇筑施工,其支撑体系一般要从转换层安装到底层地面,甚至要安装到地下室的厚板位置。所以,造成了大量支撑材料的占用, 致使材料周转过程产生的费用过大,直接的增加了施工的成本。
4 . 2 转换层等的自重, 对下部结构产生影响
在转换层的建设中, 因为转换层巨大的自身重量以及结构复杂的支撑体系的重量,都加载到了下部的结构上面,对下部的结构造成了很大的不利影响。因此减小转换层建设中对高层建筑下部结构的影响是尤为重要的。在进行转换层的施工时候,因为其大体积混凝土施工的特点,决定了在这个过程中要注意采取科学的措施,避免温度裂缝的产生。
5 对转换层施工过程中出现问题的防治措施
5 . 1 根据下部结构的特征, 合理布置支撑体系
高层建筑的上部负荷是由竖向的受力构件来承担的,而且转换层施工的时候,巨大的荷载也是由下部竖向的受力构件传给基础层。在使用上述的常规模板支撑这一体系,材料的使用量较大,但是转换层下部的顶层楼板不能承载巨大的负荷。所以在进行转换层的支撑体系的布置时候,要结合高层建筑下部的结构特征,使用悬空支撑体系,进行灵活的设置,使上部的荷载均匀的传到下部贯通的竖向受力部件,最大程度上减少直接作用于横梁楼板等构件的荷载。
5 . 2 分层浇筑混凝土, 利用先浇筑的部分构件承担荷载
转换层的水平构件其高跨度较大, 多表现在短深梁或者厚板的受力的性质。浇筑混凝土的时候使用分层法,全面的利用前期浇筑的部分构件的强度作为荷载的承担体,成为支撑体系减少荷载的有效手段。在进行工程的施工时需要特别注意的是,要加强对叠合构件受力的仔细分析,以最大程度的保证构件在施工、正常使用时候能满足这些要求。
5 . 3 提高混凝土浇筑的操作, 增强浇筑质量
因为转换层的体积较大, 在混凝土的浇筑过程中, 要通过使用大体积混凝土施工的先进技术来完成,如使用低水化热的火山灰硅酸盐水泥。采取科学的养护手段,尽量减少表面和内部温度的差别。另外在进行支撑体系的拆除工作时候,要保证混凝土的强度值,制定科学合理的拆除步骤。
关键词：短肢剪力墙结构设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
近年来，我国住宅房地产业可谓是迅猛发展。随着我国经济快速发展，人口的城市集中化，城市建设用地的紧张化以及各大房地产商的激烈商业竞争，使得现代住宅建筑由原来的单一样式不断向体型复杂化、功能多样化方面发展。科技的进步和人民生活水平的提高，使人们对住宅的使用功能和美观有了更高的要求。普通框架结构的梁柱等构件不能隐藏于墙内、普通剪力墙结构的墙肢布置使得建筑空间需要按墙分隔等已经不能满足日益挑剔、追逐享受的人们对住宅空间的要求。于是通过各学者、设计师们不断试验和优化，在融合剪力墙和框架的优点之后，产生了一种新的结构体系，一种能够更好的适应人们对多层和小高层住宅要求的结构体系，即所谓的"短肢剪力墙"结构体系。《高层建筑混凝土结构技术规程》以下简称《高规》）指出：短肢剪力墙是指墙肢截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙认为是普通剪力墙，而其值若小于4则认为是异形柱结构。在布置结构时，通过分户墙、山墙、电梯间来进行部分剪力墙布置，其它则布置成短肢墙，这样既可使卧室和厅之间无突出柱和梁，也可对墙置进行调整，以满足现代居住空间的灵活性和空间性，实现经济合理的同时，又符合抗震预防的要求。
1 短肢剪力墙结构优点
针对高层住宅选择框架结构，由于柱出现局部突出，而严重影响了结构美观效果与平面布局。选择一般的剪力墙结构，难以符合停车场、地下通道等公共设施使用的需求。而针对小高层住宅建筑而言，选择小高层可加大结构刚度，同时也加大有效质量，以增加较大的抗震作用。短肢剪力墙则依靠自身平面具有灵活性，对结构进行调整，以达到理想的刚度，从而使剪力墙结构形成一种短肢体系。通常将截面高度同厚度比值在6～9的剪力墙称为短肢剪力墙，有“+”、“T”、“L”、“一”等字型，短肢剪力墙具有
以下优点：
（1）由于较短的墙肢，可调整性、灵活性较强，极易满足建筑平面与空间的布局需求。
（2）墙数量和长度可自由确定，主要根据抗侧力的要求来确定，同时也可利用不同的布置与尺寸，对刚度中心位置进行调整。
（3）短肢剪力墙的造价相对较低，符合建筑节能设计的要求。
（4）开洞口较大，建筑可取得良好的通风、采光效果，轻质砌体可取代剪力墙，降低结构的整体刚度和自重，减轻地震的作用。
（5）较大的墙肢高宽，在水平荷载作用之下，墙体破坏属于外弯曲破坏，形成延性破坏。
（6）连梁跨高比较大，主要是弯曲破坏，处于地震作用下，连梁两端首先出现塑性，具有较好的耗能性。
（7）剪力墙设计较为合理，可充分发挥墙的承载
力，对结构重心、质心可灵活调整。
2 短肢剪力墙结构缺点
短肢剪力墙同一般墙体对比，具有许多的优点，但同时它也有自身的不足。
（1）由 于 较 薄 的 墙 肢 厚 度，通常 在200mm左右范围，在梁和墙的连接处，存在有暗柱、端柱或翼墙竖向钢筋的影响，导致相连接的梁无法达到设计所需的宽度，梁的强度可能存在缺陷。
（2）短肢剪力墙若存在较短的墙肢，墙肢与异形柱的受力性能较为接近，不利于截面抗扭。
（3）因现代化建筑的需求，许多建筑设计中都设置有地下车库、商业用房等底层大空间设施，针对短肢墙体结构来说，落地的墙肢，影响了车辆的流通，需要增设有结构转换层。
（4）针对住宅建筑来说，开间和进深均较小，短肢剪力墙所形成梁跨也较小，受力性能在框架梁、连梁之间。根据规范而言，现行的设计软件较为落后，无法满足设计需求。同时，短肢剪力墙在一定程度上对抗震体系有着不利影响，特别是高地震区域，不可盲目选择短肢剪力墙，尤其不可过分使用框肢的短肢剪力墙。
3 短肢剪力墙结构设计的一般规定
（1）结构布置。在布置短肢剪力墙结构时，通常要遵循以下原则：选择适中数量的短肢墙，符合抗侧力需求、竖向荷载需求。尽量均匀分布好短肢墙，不宜存在较大差异的轴心应力。若存在平面凹凸较多、风力较大、抗震需求时，在凸部分、角点处、平面外边缘，必须布置有短肢墙，以使其平面刚性和整体性达到要求。必须拉直和对齐各短肢墙，使其同连梁形成连续跨数多、规整的抗侧力片。若不能完全实现时，可允许在局部范围内错开，短肢墙同两方向的梁进行连结，尽量在墙肢竖平面内布置连梁，控制连梁宽度等同于墙肢厚度。控制墙肢的厚度，不宜过厚，间隔墙表面尽量少凸出或不凸出，也不应太薄，以便于稳定和施工，通常选择300mm、250mm或200mm为宜，可部分布置混合、较长的异形柱和墙。
（2）适用高度。针对7度地震的抗震设计，最大高度可达100m，60m为8度，9度A级高层建筑、B级高层建筑，可选择筒体，不应选择短肢剪力墙。
（3）轴压比限值。若剪力墙的轴压较大，则延性较差。主要原因是由于剪力墙处于压弯状态，受压的区较高，呈现小偏心状态，因此要对轴压比进行限制。对延性进行改善，处于重力荷载作用下，短肢剪力墙的轴压比值进行改善。抗震等级处于1、2、3时，轴压比值不宜大于0.5、0.6和0.7，针对端柱、无翼缘且为一字型的短肢剪力墙，因延性较差，也相应降低0.1的轴压比限值。
（4）肢厚比限值。若结构墙肢的肢厚比较小，强度储备也较小，结构墙肢的强度储备充足、肢厚比较大时，安全性则较好。由于不能充分发挥材料特性，经济性较差。站在结构综合性角度来说，在6～7范围的肢厚比值时，短肢剪力墙的性能较好，具有一定程度的能力储备，可比较充分发挥材料性能。
（5）连梁的跨高比限值。若连梁的跨度较小，短肢剪力墙的极限荷载、荷载和开裂荷载屈服则较大。尤其是连梁处于一定小值的跨高比时，逐渐减小增大幅度，连梁的跨高比值大约在1.5左右，则短肢剪力墙具有较好的综合性能。
（6）根据抗震等级进行划分。若建筑的高度越高，地震的反应也就越大，同时需要较高的抗震要求。因此，通常采用抗震等级进行设计。
4 短肢剪力墙结构概念、抗震薄弱环节设计
短肢剪力墙结构是指处于框架-剪力墙结构与一般剪力墙结构之间的结构形式，角点处、平面外边缘、一字型短肢墙和连梁是抗震的薄弱环节。若存在扭转效应，建筑的角点处、平面外边缘会先裂开。若处于地震作用状态下，高层结构主要是整体弯曲变形，短肢剪力墙由于截面面积在逐渐减小，而承受的竖向荷载较大，导致严重破坏，特别是一字型墙肢破坏最为严重。由于短肢剪力墙的墙肢刚度逐渐减小，同短肢剪力墙相连接的连梁，同普通框架梁较为相似，增大了受剪破坏的几率。所以，进行短肢剪力墙的结构设计时，必须考虑上述薄弱环节，强化抗震构造设计和概念设计。
5 结语
短肢剪力墙未单独划分为一种结构类型，只是作为剪力墙结构的一种特殊形式，由于短肢剪力墙可调整性、灵活性地布置墙肢，使其成为剪力墙最为理想的经济指标体系。在短肢剪力墙设计时，必须充分考虑结构的整体性、受力变形特征，进行概念设计，制定相应的抗震措施，以确保结构的抗震性能和整体性。
参考文献
关键词：光伏发电；电动汽车；充电一体化；停车棚；研制
中图分类号：O442文献标识码： A
为应对日益突出的环境污染与化石能源匮乏的问题，汽车行业正经历着新一轮革命，以电动汽车(EV) 为主的新能源汽车产业作为解决能源安全、环境污染问题的主要途径，已成为世界各国在新能源领域竞争的主战场，世界各大汽车厂商都逐步将研发重点由传统内燃机汽车转向了电动汽车，电动汽车充电站是电动汽车发展的重要基础支撑系统和电动汽车商业化过程中的重要环节，新能源储能型电动汽车充电站利用新能源发电和便宜“谷电”存储在蓄电装置中，白天为电动车充电，在特殊时期，此类充电站还可以作为临时电站为重要部门和设备供电。因此，新能源储能型电动汽车充电站必将成为未来电动汽车充电站的重要发展趋势。城市公共设施只是整个城市设计中一个小小的细节，而正是这些细节经常与人们近距离地接触着，如何让人们体会到设计中细节，使人们方便的使用是首要要满足的功能需求。
车棚是作为屏障，用来保护车辆不受损伤的一种建筑，起挡风遮雨的功能。多见于各类公共场所中。而现在人们生活中对于车棚的要求不单单只是挡风遮雨，还有防盗系统，能源系统等环保更节省能源的方法。那么这些现代化的科技如何融合到整个车棚中去，给大家带来放心和方便便是我们需要研究的内容。
1停车棚主体结构设计
太阳能光伏(PV) 电动汽车充电一体化停车棚，首先必须具备一般停车棚的基本功能，即方便汽车的停放、遮阳、挡雨； 其次具有太阳能发电功能以及可以给停放的电动汽车补充电能的充电装置；最后尽量突出此太阳能一体化停车棚的整体外观新颖性和美观性。因此，设计时既要充分发挥各自优势，又要兼顾好彼此间的协调，以下是太阳能光伏电动汽车充电一体化停车棚主体设计过程。
1．1场地位置和外观形式
为得到尽可能多的太阳能，太阳能停车棚一般选址在横向朝南、周围无太阳光遮挡的地方。但在实际的操作中，可能不一定能满足此条件，因此只能尽量做到兼顾。根据中华人民共和国建设部行业标准《汽车库建筑设计规范》(JGJ100―98)的规定，小型汽车停车位最小尺寸为:长5．3m、宽2．4m。根据建造现场情况，选定一个汽车的停车位，长为5．3m、宽2．7m，总共一排纵长为48．6m，可同时停放18辆标准小汽车。为停车方便同时增加停车棚的美观度，每隔2个车位中间竖立1个圆形停车棚支柱，作为太阳能光伏遮阳板的基础支架，如图 1所示。
图 1 停车棚车位及光伏遮阳板支柱位置图
1．2光伏板阵列顶棚倾角和方位角的确定
对于太阳能光伏并网发电系统，为了最大化利用太阳能发电，在不考虑当地气候(云、雾、雨等) 条件下，地球上任何纬度上的固定地点、面朝正南(北半球) 、与地平面成与当地纬度值相等倾角的平面，其年平均接收到的太阳直接辐射能最大。考虑到气候的巨大差异，同时考虑到大气对太阳直射辐射的折射、反射与散射作用，一般而言，根据各个地方的地理环境的不同，电池板平面与地面水平面的倾斜角度等于当地的地理纬度，或根据实际情况设置成当地纬度加减5°～10°，才能保证一年当中全年发电量最大。根据此太阳能光伏停车棚建设当地的场地位置条件，其光伏阵列棚面只能朝向正西。当光伏阵列偏离正南时，对不同方位角，通过选择合适的倾角，可以使光伏阵列的年产出电能下降很少。因此，为减少光伏阵列面因非正南朝向而影响发电量，同时考虑停车棚整体外观，可减小光伏顶棚倾角，经综合分析确定此停车棚光伏顶棚方位角朝正西，倾角为 10°。
伏板顶棚钢管支柱及基础尺寸确定为使太阳能停车棚整体美观大方，外形新颖，决定采用钢结构设计，配以白色，其中，圆柱形支柱外观结构如图 2 所示。
图 2 太阳能光伏电动汽车充电一体化停车棚支柱图
根据前面设计方案，可得出每2个车位由1个圆钢管支柱支撑，即1根圆钢管的强度必须能支撑起2个车位面积大小的电池板重量和侧风荷载所产生的弯矩，而1个汽车的停车位大小为长 5．3m、宽2．7m，对应的电池板顶棚长 5．5 m、宽 2．7m，由9 块太阳能电池模块和相应铝支承框架及矩形钢檩条组成，总自重约为 180 kg，选用 Q235 圆钢管作支柱，高( 长) 2． 7 m，忽略钢管支架自重，按最大 12 级风荷载设计，其综合稳定受力分析见图 3。
图 3 太阳能光伏建筑一体化( BIPV) 停车棚圆钢管支柱系统受力分析图
2太阳能光伏顶棚结构设计
太阳能光伏电池板作为停车棚遮阳顶棚，其结构首先必须稳固安全，耐久不漏雨，其次外观新颖，安装维护方便，再次价格适宜。综合考虑后的结构设计如图 4所示。
图 4 太阳能光伏建筑一体化停车棚电池模块阵列支承檩条图
3 太阳能光伏发电电气系统设计
对于太阳能光伏发电系统部分，BIPV 与一般光伏电站差别不大。但该项目是太阳能光伏建筑一体化应用的示范项目，肩负着新能源应用实验基地的主要任务，因此其设计时就被赋予了多方面的综合应用方案。首先是汽车停车棚，不但要停放汽车，还要给停放在此车棚下的电动汽车充电； 其次还是太阳能光伏并网发电站，在汽车不充电时太阳能发电全部送上公用电网；最后增加一个示范功能，就是太阳能离网独立发电系统，这样即使在没有电力到达的荒山野岭，通过太阳能光伏电站，照样可为路过的电动汽车提供充电服务。为了使以上多种功能有机地协调工作，特别设计了光伏接入系统和系统智能控制系统。在系统智能控制器的控制下，太阳能光伏电池发的电自动优先地给停车棚下停放的电动汽车充电，多余的太阳能电能由蓄电池储存起来备用，蓄电池充满电后，太阳能光伏电池发出的电能将由光伏并网逆变器直接转换为市电并入公共电网，供给千家万户，同时光伏发电一直保持对蓄电池的保护浮充。当遇阴雨天太阳能发电不足时，由公共电网自动接入为电动汽车充电。由于安装场地方位限制，BIPV较难做到太阳能光伏发电最大化，实际系统运行效率约为70% ，平均日发电量约75kW・h，能完全充满5辆比亚迪 F3DM混合动力电动汽车，若太阳能电力不够，系统可自动转为用公用电网为电动汽车充电(系统可根据需要设置为并网发电优先还是离网发电优先) 。
为了方便停放在停车棚下面的电动汽车充电，在每个车位后面设置了一个交流充电桩。同时为方便参观示范，特意设置了一个展示玻璃房，实际系统完全按设计自动运行，也可手动演示，功能完美，。
4结语
该实验项目完美地展现并验证了太阳能光伏发电与电动汽车停车、充电及公用电网的有机融合，太阳能光伏建筑一体化电动汽车充电停车棚与电网结合可以减轻汽车充电对电网的冲击，而在无电地方可给过路电动汽车临时补充能量，达到发电、停车、充电三不误，同时其新颖的外观让人赏心悦目，达到美化环境的作用。近年来，随着全球石油资源紧张、大气污染严重和电池技术的提高，电动汽车已被世界公认为是 21 世纪汽车工业改造和发展的主要方向。世界范围内，电动汽车时代的序幕正在拉开，各国政府纷纷制定战略、出台政策、培育市场。我国也已经出台了多个鼓励发展新能源汽车的产业政策。电动汽车的商业化建立在新能源的产业化基础之上，只有电动汽车的动力完全来自清洁能源时，其节能和环保优势才能得到充分体现。回溯自然与人类的历史，可从发现人类还未出现时的自然生态系统是一个完全平衡的循环再生系统，该系统由太阳能提供能量，然而在现代的工业经济时期，生态系统的能量主要由矿物燃料来提供，系统已经不再平衡，产生了污染与废物。太阳能作为最清洁的和永不枯竭的免费能源，其发展前景无限广阔，随着电动汽车的普及，停车、充电等一系列问题将出现在人类面前，而太阳能光伏建筑一体化电动汽车充电停车棚，不论是并网发电还是在电力覆盖不到的荒山野岭，都能完美地解决这个问题，并充分体现了电动汽车的节能环保优势，具有广阔的发展前景。
参考文献
[1]吴少波．太阳能光伏阵列年最大发电量固定倾角的确定[J］．太阳能，2011，169(5) : 27 －29．
关键词:日本住宅; 细节; 安全性
Abstract:According to the human living environment criteria issued by the United Nations, safety is the primary element to be considered. Safety in residential areas is an important concern to both designers and dwellers. Due to the special geographic location and present situation as an aged society, Japan has been paying more attention to the residence safety. Based on a field investigation on the safety issue of Japanese urban residences, this article is to make a rational analysis on the design of residence so as to improve the overall safety of residences.
Keywords:Japanese residence;details;safety
中图分类号:TU22
文献标识码:A
文章编号:1008-0422(2009)11-0049-03
1日本住宅及整体安全性概况
日本住宅关注的首要问题是安全。日本住宅有三种组成:户建住宅、长屋住宅、集合住宅,比例分配如表(1-1)。户建住宅又称一户建,指以户为单位的独立低层住宅,是日本最为传统的居住模式,有一世代①和二世代② 之分,占住宅总量的56.6%;长屋住宅指以几户共有且大门独立的单栋住宅,现存量较少占住宅总量的3.2%;集合住宅指两户以上处于同一座楼的住宅,根据本身所处的地形和位置进行规划设计,其要素包括住宅,道路,停车场,绿地和公共设施。如图:(1-1A日本千叶县印西市住宅区规划图,1-1B日本千叶县印西市住宅80m2户型平面图)。根据建筑形式可以分为:板状和塔状,根据层数可以分为:低层(1-3层),中层(3-5层),高层(6层以上)。集合住宅占日本现有住宅总量的40%,所占比率和建筑面积逐年上升。日本集合住宅居住模式与我国的住宅小区居住模式有着一定的近似之处。分析日本住宅安全性,有助于对我国住宅安全性研究的全面把握。
地震多发于日本,因此对于住宅的防震研究一直以来倍受关注。日本住宅结构以防震,抗震为主。具有较强耐震性的住宅要有坚固的地基及基础,合理的建筑结构以及具有防震技术的装置。目前,在日本住宅设计中对抗地震的方法有三种:耐震、制震、免震。耐震指采用合适的建筑材料使建筑结构本身具有良好的抗震性能,当地震到来时,住宅主体结构不至于倒塌,但是应考虑避免室内家具倒塌所造成的潜在危险;制震指住宅护结构中采用具有一定特性的材料,用于吸收地震到来时带来的摇晃,同时可以防止家具倒塌的可能。免震则指在住宅建筑地基中采用免震装置,使地震带来的摇晃在转移到住宅建筑之前被免震装置所吸收,建筑本身避免摇晃。
在日本,从地震的预测到防震的准备,从救灾活动到灾后重建都有相应的法律法规,详细具体的法规使与防震有关的一切建筑活动都可以根据法律的规定按部就班地进行。严格的法规体系,传统的抗震结构以及先进的抗震技术构筑了日本住宅建筑的安全框架。
2日本住宅区规划安全性
2.1规划中的防灾安全
日本居住区及其周边的防灾设施做得非常严谨。在居住建筑规划设计时,考虑附近的防灾避难场所设置,同时作相应的避难场所导向指引标识,如附近有广阔露天地面的场所 :学校、公园、露天体育场等。一旦有火灾、地震等灾难事件发生,可以正确引导居民按照指引标识迅速找到广阔的避难场所。如图(2-1日本住区周边避难场所指引标识),清晰并准确标明现在所处位置,最近的广域避难场所道路及方向。
此外,平时供居住区内居民休憩的居住区内公共小公园同时具备临时避难场所的作用,在公园的公共设施设计中考虑防灾避难设施的设立,如消防用水,紧急避难备用饮用水源等。(图2-2横滨星川住区周边公园内部的防灾给水系统提示)
2.2道路规划安全性
在日本,人行道路是受到最多关注的,通常的做法是在道路设计中合理考虑步行与车行的分置,设置步行者专用通路。如图:(2-3日本住宅区内步行者通路)。居住区人流集中在某时间段,如上班族上下班,孩子上学放学的高峰期,特别是通向幼儿园或者小学的主要道路,考虑细分道路通行时段及人流不失为保障居住区道路安全性的必要环节,如图:(2-4,日本住宅区内区分通行时段的道路)。居住区道路的关键部位有一定的标识提醒注意人群,必要路段考虑某时段禁止车行,可以较好保证行人,特别是儿童的安全。此外,居住区道路转弯处、坡地处,都是居住区交通事故的多发地段,因此转弯处作相应的设计,如设置反光镜,转弯处的减速缓冲空间,坡地做减速带,缓冲区等处理。如图(2-5日本标有注意儿童和坡度的道路转折处)
2.3 区内设施安全性
调研发现,日本居住区内公共游园内部的游艺设施从一些细节出发保证安全性,如设施明确标注使用方法,使用年龄;明确标识游艺器械注意事项;一些游艺设施处的地面尽量采用弹性材质,避免儿童、老人等弱势人群摔倒安全隐患的发生等。如图:(图2-6标有注意事项和适用年龄的游艺设施,2-7各种设施注意事项图解)
3日本住宅建筑设计安全性
3.1外廊式设计安全性
日本集合住宅在建筑设计对于建筑防灾有着较全面的考虑。集合住宅有一个非常明显的特点,那就是它们均为外廊式。与我们最常见的单元式住宅比起来,外廊式的集合住宅可以有效地解决消防安全问题,为高空紧急疏散和救援提供有利的条件。公共走廊可以提供两个方向的紧急疏散通道,通长的阳台又可以提供更长的高空救援面。(如图1-1B,3-1 外廊式的日本集合住宅)
3.2室内空间防灾安全性
根据日本建设省新的规定,在所有新建住宅室内的厨房、起居室、卧室、楼梯以及主要出入口处必须按照规定安装烟感器和自动喷淋系统,以前没有安装的原有住宅必须在2011年6月1日之前改造完毕。对于我们居住的场所安全而言,防患于未然是必要的。如图(3-2日本住宅装有烟感器和自动喷淋系统的起居和餐厨空间)
日本的住宅上户与下户之间阳台处有一个方形的盖板,这是一个通向楼下的安全逃生通道,紧急情况下可以由此进入楼下住户的阳台逃生。同时,每个阳台和邻户阳台之间的分隔墙是采用轻质墙体隔开的,上面标注有如遇紧急情况或灾难发生可撞开避难的字样,这同样是紧急情况下的安全疏散通道,(图3-3 日本横滨星川住宅的阳台防灾疏散口和轻质隔墙疏散设施)。这些措施提供了多个紧急疏散口,对保障居民的人身安全具有非常有效的作用。
3.3建筑设备安全性
日本住宅设计中通常将管道及设备一体化,避免了设备安全隐患的出现,如最常见的天然气出户(图3-4日本住宅的室外天然气设备),这样做不仅避免了室内存在天然气泄露隐患,方便了设备户外维修,而且其下部的特有装置在大的灾难如火灾或者地震出现时可以启动设备自我保护系统切断天然气。
4日本住宅行为安全性
住宅中的人是住宅建筑的主要使用者,住宅设计应综合考虑人的行为安全问题。住宅设计应以人为核心,居住建筑的一些部位应重点考虑人的行为安全要素。
日本住宅建筑的入口及交通空间通常进行无障碍设计,楼梯的设计考虑不同人群的使用,楼梯踏步在做好防滑措施的同时,上下踏面间与其起步前缘有一定的色彩或材质区分,避免视觉差出现导致摔倒隐患。电梯靠近出入口,尺度适于轮椅回转,开关及扶手设计位置考虑残疾人和老年人实际操作需求,楼梯显示屏字迹清晰便于识别,内部设有紧急呼救装置。
楼梯的栏杆扶手设计除了保持一定的牢固性外,还保持了连续设计。笔者在调研中发现,日本住宅建筑的入户楼梯栏杆多采用拦板式,扶手嵌入实心拦板,既便于抓握又防止了儿童攀爬或重物从栏杆缝隙处跌落安全隐患的出现。如图:(4-1日本横浜峰泽团地住宅楼梯栏杆及扶手)。这些细节的充分考虑是行为安全的良好保障。
5结语
日本住宅从整体到细节,大到结构设计,小到楼梯踏步、栏杆、扶手,都考虑到了安全的重要性。拥有安全的住宅是我们安心生活和工作的基本保障。建筑是为人服务的,优秀的住宅设计要从整体到各个细节都为居住在其中的人提供充满关怀和帮助的居住环境。
图表来源:
图1-1选自石氏克彦等,建筑计画.设计系列(5)中层集合住宅,市谷出版社,1996.
其他图表均为作者自摄或自绘。
参考文献:
[1]国家技术监督局.中华人民共和国建设部.GB50096-1999住宅设计规范.北京:中国建筑工业出版社.1999.
[2]日本建设省编.建设白书2000.2000.
[3] [日]林知子等.从居住人群看建筑空间设计.彰国社.1990.
[4] [日]石氏克彦等.建筑计画.设计系列(5)中层集合住宅.市谷出版社.
