时间:2023-08-18 17:22:01
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篇建筑平面设计方法,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。
我国建筑行业迅速发展的同时建筑平面设计水平也相应的得到了极大提高。建筑平面设计应应该具有布局规划合理、功能设备齐全,交通便利,沟通便捷,尺度适合,最大化实现使用面积,有效地发挥出建筑面积的全部功能和效益。特别是建筑平面设计中,平面图画设计应该力求工整规范,便于结构规划设计,最大化的节约建筑工程的造价成本。建筑平面设计是能够决定整体建筑特征的重点以及各个建筑外部形状和建筑体积的重要元素,因此,建筑平面设计在整个建筑项目工程的作用非常重要。
1.建筑平面设计的形态组成
建筑平面设计中的形态构成是建筑平面设计思路的理论基础,不同的形态组成会给观赏者和使用者不同的心理体验。建筑平面形态是由最基本的面、线、点等二维元素组成的,通常划分为这几种分类。首先是基本几何形态,这是建筑平面中最基本和普遍的形态,但是基本集合形态的具有极强的逻辑性,其中包含有圆形、三角和矩形形态等等。例如著名的福建客家土楼采用的就是基本几何形态中的圆形平面形态。在基本几何形态的附近,一般都会被墙体包围,仅留下窗户和门,作为透气通风使用,下可供通气透风的小门和小窗,通常没有空留出通道和外部联络沟通,因此圆形形态的基本特点是自成一体与封闭性。福建客家土楼采用圆形建筑平面形态的目的也正是为了族群内部的团结稳定和预防抵御外敌的入侵。其次是基本几何原形的变形构建。在以多种基本几何原形的使用为基础,采用各种方式,如倾斜、旋转或是扭曲的方法把各种基本几何原形重新结合编排,能够更加多样化的形态构成。例如世界著名的建筑物巴西的大教堂、迪拜阿联酋的旋转塔等,采用向外翻转或是扭曲的方式等,设计师利用建筑作为载体传达出设计理念。最后是基本几何原形的分割重新组合。通过不同几何原形的性质,如互相平行或是相交,以及他们之间形成的引力作用,构成多样性的表情和全面功能的平面空间。例如世界著名的马里奥・博塔的斯塔比奥设计建筑的圆房子,在几何原形的上空,设计一条缝隙,让外面的光线通过缝隙进入到房间内,这种独特的设计凸显出圆房子的独立,但又不会完全脱离与附近的建筑的关系。
2.建筑平面设计的思路方法
2.1 在设计中结合现实功能需求
建筑平面形态设计综合了艺术性和实用功能性。建筑平面设计师通用的平面形态设计方式是以建筑工程的实际需求为出发点,从而设计建筑平面的创意,必须考虑到建筑的功能需求,把功能设计加入到形态设计中,切记只顾突显建筑的创意理念,而忽视了建筑实用功能。例如世界著名的建筑物美国古根海姆博物馆,建筑师费兰克重点参考到博物馆的人流量和具体路线的实际需求,在此基础上,建筑师推陈出新,没有采用传统的博物馆常用的正交平行的平面形态,而是创新的采用弯曲的螺旋平面形态,把博物馆的展品放置在螺旋形态的墙壁里,给观赏者一种全新的欣赏感受。建筑师还把同一个平面内的离心和向心结合起来,构成螺旋式的上升形态,创造了螺旋式展览的功能,恰当地把建筑功能性和建筑的创意性融为一体。古根海姆博物馆成为了之后许多建筑师模仿的标本,古根海姆博物馆在表现出建筑艺术性的同时还利用艺术性的形态,还凸显了建筑的实用。
2.2 在设计中融入传统符号
建筑物所在地区的传统历史和当地文化内涵是传统符号。在建筑平面设计中,所注重的塑造性格特征,在其中非常重要的元素之一就是传统符号。以当地历史和文化内涵的为依托建筑平面设计的性格特征才会更加有意义。例如世界著名的印度博帕尔邦,它的建筑设计师是查尔斯・柯里亚,建筑师实地考察了博帕尔邦附近的历史人文环境,发现了博帕尔帮地区不仅自然条件非常优越,拥有天然的巨大湖泊和环绕青山,而且周围还建立了许多穆斯林建筑物,例如桑奇佛塔。建筑师从中获得了设计灵感,在设计对博帕尔邦平面图时,重视对古印度和伊斯兰文化中传统图案曼荼罗的使用,然后产生了九宫格形式的平面设计创意,建筑平面的基本形态以圆形为核心,然后把整个建筑物分割为图书馆、综合厅堂、上议院、下议院和庭院等功能厅,其中在平面中厅堂和庭院形成十字,图书馆、上下议院和综合厅设置在交叉十字的附近,并且设置了相互之间不联系的三条路线,游客或是行人走在道路上都能感受到传统伊斯兰建筑物的传统符号美感,游客从任何方向都能感受到古印度的宗教观。如此一来博帕尔邦成为全印度甚至全世界具有传统意义的建筑物,同时也是印度和伊斯兰建筑物中的瑰宝。
2.3 在设计中注重心理体验
建筑平面形态设计的最佳效果并不不仅仅是单纯的视觉享受体验,而是在考虑视觉感官刺激同时,还注重把建筑形态设计的内涵价值传递给观赏者的心理。正如我们平常经常看到的具有扭曲形态的建筑物体,其实这些建筑物并不是毫无意义天马行空的设计,这些建筑物形态的目的是为了传达一些只可意会不可言传的心理感受。例如日本著名建筑的真言宗本福寺水御堂,这个建筑的地址位于日本的兵库县东浦市,建筑师是享有盛名的安藤忠雄,他的理念是要建造出具有感性的并且加入现代化科学技术的当代寺庙场所,建筑师认为水生莲花是印度佛教的象征图案,莲花的开放象征标志着是释迦摩尼的顿悟,会给认真观赏者一种如临极乐净土的心理感受。所以建筑师认为在莲花水池之上建立御堂,能够显示出诸佛对众生的包容,之后在某位高僧的全力支持帮扶下,最终实现了对水御堂的设计,完成建筑工程。从最初的建筑平面设计对空间的规划、构造具体形态和选择适合的材料,在这些方面,建筑师对水御堂建设都直接超越木造寺庙的传统结构的固化模式。真言宗本福寺水御堂的建筑平面设计图纸,是把庙堂的大厅设计在地面之下,地面之上是莲花水池,欣赏游客顺着楼梯走下来,游客面对着莲花水池,看着满目的莲花,游客自会产生会一种与莲花合二为一的感觉。
结语:综合以上,建筑平面形态构成是建筑平面设计的理论基础,不同的平面形态组合能够给观赏者带来不同的心理感受。建筑平面形态是由二维基本元素点、线、面等构成的,普遍具有基本几何形态、基本几何原形变形组合、基本几何原形分割组合这几种类型,建筑平面形态设计必须同时考虑到适应建筑现实的功能需求和建筑设计理念的艺术性的表现,在具体设计建筑物体形态的过程中,必须要从各个角度进行深刻分析和研究,才能全面体现出建筑平面设计的独特和全面。
参考文献:
[1] 贺平. 中国传统文化与现代平面设计的融合[J]. 文艺研究. 2012(01):09-11
[2] 李青献. 建筑概念设计中的新思维[J]. 科技创新导报. 2011(16):06-08
[3] 滕夙宏,袁逸倩. 空间初体验――天津大学建筑初步课程中的建造教学实践[J]. 新建筑. 2011(04):22-25
关键词; 建筑;总平面;设计;对策;问题;
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
引言
改革开放后实行的市场经济体制带来了经济的高速发展,同时伴随着社会建设总量的快速增加。结果,一方面为建设领域的发展带来了前所未有的新机遇,为新一代中国建筑师提供了广阔的发挥空间,另一方面,社会生活形态也发生了迅速而深刻的变化,人类社会已进入了后工业社会,社会生活变得越来越快而多元化,给当代建筑师提出了新的课题 。
一、建筑总平面设计的概念
总平面设计是在城市规划管理局或城、镇规划建设局批准的用地范围内,根据上级批准的设计任务书,结合地形、地质、气象、水文等自然因素,把建筑物、构筑物、交通运输、各种场地、绿化设施等,在平面图上进行合理、协调地规划、设计与布置,使一个工程的各个项目成为一个有机整体,这样的设计,称为总平面设计。从实际工作上讲,总平面设计是个反复的过程,也是一个不断完善的过程,它是整个建筑设计过程的开始,也是整个工程设计的终结。
二、建筑总平面设计存在的问题
在实践中,今天的社会建设活动愈来愈系统化、组织化、专业化、工业化,建筑设计活动也不断向集约型、大规模化发展 ,与城市问题 、环境问题 、社会问题的结合日益紧密,继而设计活动要解决的各种制约因素越来越多、越来越专业而具体,在深度和广度两方面都有显著的变化,所涉及的领域从社会、文化、经济信息、资源、环境、技术、心理等等几乎无所不及,建筑学逐渐成为一门交叉学科。现代的建筑学科被不断细分,原来的学科理论和体系已不适应这种分化的需求,正是在这种社会背景下,场地设计逐渐从建筑设计中分化独立出来。为了适应社会的发展 ,强化建筑师的法律和社会责任,提高工程设计质量,适应市场经济条件下的行业需求,与国际社会接轨,我国实行了注册建筑师制度。在注册建筑师考试科目中 ,场地设计被单独划分出来 ,与建筑设计、结构、设备、经济管理并列,突现了场地设计的重要性。有建筑哲学观点认为我国建筑界重认识论、方法论的研究, 轻本体论和价值论的研究。在这种理论研究指导下, 难免出现城市建筑无特色、建筑与环境不协调的设计。基于现实中的问题, 笔者从平面设计价值观、平面设计功能、平面设计手法等三个方面来论述应对之道。
三、解决问题的对策
总平面设计图是控制性详细规划在场地内的落实后与建筑方案设计前期的衍接阶段,反映了城市规划和建筑方案总平面化的成果,建议从以下三个方面控制落实:
3.1 平面设计应立足本体论, 重塑价值观。
所谓建筑哲学本体论, 是从物质存在的角度, 对建筑哲学总的问题以及基础科学层次, 如居住环境、建筑文化等层次的哲学反思。建筑环境是由平面来规划设计的, 我们把握建筑哲学本体论的真谛, 就是要正确认识平面设计在建筑设计中的核心地位。
平面是建筑的灵魂。平面包括建筑单体室内平面和群体总平面, 外部的平面同内部的平面一样需要相互统一、相互联系, 面与面的围合又构成空间实体即环境。平面设计表达了建筑师对人、对生活、对建筑的理解, 当建筑拥有一个把人和生活紧密联系起来的平面时, 他便拥有了一个功能适用的空间, 创造了一种把空间与时间连接起来的动态, 是运动的统一。如果设计者没有对功能进行归纳组合, 没有一个按适用功能来规划设计的平面, 而是任意模仿抄袭古典建筑, 盲目追求立面造型效果, 那么, 这种建筑物的内部空间或外部环境只会让人有一种身处异地、无所适从之感。
平面设计是建筑设计艺术中的主要部分, 它不仅仅是对功能的组合, 更重要的是要与外部现实交流。许多著名建筑师的建筑作品都体现出了平面的重要性。平面更能体现出设计者的构思意念和内在的逻辑性,没有一个好的平面就没有了一切, 因为建筑艺术最终要走向生活, 华丽的外表掩盖不了贫乏的现实。
3.2平面设计应以人为本, 满足人的多方面功能需求。
平面设计的作用是真实地反映人在其中的感受, 满足人的多方面功能需求。作为人类生活场所的演进, 建筑传统的本质属性是人的存在性。这是第一性。任何营造活动都是人与自然共生的结果。建筑的发展是主客体互动的审美关系。现代建筑的最新课题是要使合理的方法突破技术范畴而进入人情与心理的领域。人与空间密不可分, 人对空间的需求是人类的最基本需求之一。作为建筑的平面, 它是时间和空间的统一, 建筑创作应该真实反映这种特点,反映人在其中的活动和感受, 满足人的多层次需求, 而不是单纯沉溺于平面组合的游戏, 平面的设计应实实在在地为建筑中的人服务, 创造出良好的空间体验。然而, 当今也有许多设计人员盲目仿效手法主义。他们的平面设计不是把以人为本作为出发点, 而是采用虚伪的手法, 把业主引入平面的幻觉。在今天这个商品化社会中, 这种作品有时能够得到客观的经济效益, 但是,这种行为却阻碍了建筑发展进程。当然, 我们在重视功能的同时, 同样要给形式以高度的重视, 但故意玩弄玄虚的平面组合游戏是背离建筑设计规律的, 我们应在充分考虑人的前提下去完善平面, 避免虚荣和浪费。
3.3运用适当的手法造就更完美的平面, 实现建筑与环境的和谐。
实现建筑与环境的和谐。建筑平面是由许许多多的墙面来界定的, 如果除去墙的意义, 那么这些长长短短的线就构成了平面的一个肌理。在建筑平面中, 肌理是对空间组织结构的陈述, 它是把握平面结构的参照系。由此来看, 在建筑平面的设计中适当地引入手法主义不容置疑地有其积极的意义。它可以在某些方面表达设计人员的意图, 同时又可以给人感官上的愉悦, 实现建筑与环境的和谐。
我们可以对建筑单体按照原先的整体构思进行深化设计,这时候总图的设计工作就由先行者慢慢转向总结者了。 我们要把所有完成设计的建构筑物都如实反映在总平面上。总平面设计需要兼顾城市规划要求、建设方利益、使用者需求、环境效益等,我们要在满足各项需求的基础上为人们创造出“以人为本”并和谐统一的理想空间。
结束语
总的说来, 平面设计是建筑设计的决定性环节。忽视它的作用必然会造成一些盲目抄袭、生搬硬套, 使城市建筑与环境失去地域性和特色。因此, 我们要摆正平面设计的地位, 从平面入手,研究它的生成过程和规律, 重视本体论和价值观,把以人为本作为设计的主要依据, 创造人性化空间, 满足人的功能需求, 结合生态环境, 运用适当手法, 完善平面, 取得建筑与环境共生的效果。
参考文献
[1] 建筑工程设计文件编制深度规定.2008年版.
[3]《建筑学场地设计》闫寒编著.中国建筑工业出版社.2006:04
[2]全国民用建筑工程设计技术措施.(2009)规划•建筑•景观.
【关键词】八棱 六和塔 营造法式 设计手法
杭州六和塔初建于北宋,是宋代建筑的重要遗存。现存六和塔平面为正八边形,外檐十三层,实际只有七层,其中奇数层与塔身内部相通为明层,偶数层则封闭为暗层。六和塔八棱平面的建筑形制在设计尺度上具有一定的研究意义。
一、八棱平面的设计尺度
正八边形,亦称八棱。正八边形平面形式的塔是印度佛塔建筑与中国文化的进一步融合,是经过长期建塔经验积累的结果。
八棱构成上的相关要素是边、直径和斜径。①只要明确了这3个要素的数值,确定构成八棱的边、直径、斜径之间的比例关系,八棱形建筑就能得以设计与实施。在建筑营造上,八棱形的比例构成直接记载于《营造法式》之上。在《营造法式》补遗“取径围”中对八棱模式有这样的记载:“八棱径六十,每面二十有五,其斜六十有五;六棱径八十有七,每面五十,其斜一百。”②也就是说,八棱径六十,每面二十五,其斜六十五,其直径为六十,边为二十五,斜径为六十五。由此看出八棱边、直径、斜径之间的比例关系为25:60:65,化简之后为5:12:13。八边形是宋代最盛行的建筑模式,《营造法式》中所记载的应是当时通用的八棱建筑的取值方式。
宋代是八边形建筑最兴盛的时期,出现了大量的大角殿堂与楼阁,尤其是佛塔形制由唐至宋从方形转为八角,八边形成为最广泛使用的一种建筑平面形式。③六和塔塔身是南宋原物,平面为八棱形是这一时期建筑的发展趋势。六和塔又是与《营造法式》相近时期八棱平面较典型和重要的实例,其八棱塔身平面设计的比例构成,亦是运用《营造法式》中记载的传统八棱模式方法取值。
二、六和塔八棱平面设计原因
塔建筑在东汉时由印度随佛教传入中国后,由单层圆形平面的印度“窣堵坡”演变成了融合中国文化的中国式多层方形平面塔。之后,随着经验的积累和技术的进步又慢慢演变成了八边形平面塔。中国式塔由印度单层塔演变成多层塔,使得其在纵向上得以发展。塔有了一定高度之后会受到大风、地震等一些外界因素的影响,其形状就成了决定能否坚固长存的重要因素。塔平面由圆形到方形再演变成八边形,这是随着经验的积累与技术的娴熟,其为了减弱风力、抵抗地震危害和坚固自身的结果。
印度圆形平面塔“窣堵坡”具有很好的防风、抗震性能。但中国式古塔中却极少看到有圆形平面的塔,多为方形特别是八边形平面塔。六和塔经过多番修葺之后平面仍为八边形,是有诸多原因的。
首先,“天圆地方”是中国古代人对宇宙的认识。古人认为,天是圆形的,地与天相对应,乃是方形的,天与地之间有着和谐的联系,世间万物则顺应其中。在地上的建筑,不应是和天同形,应以一种与天的形状相对应的形式出现。所以,地面上的建筑一般都以方形存在,六和塔亦是如此。
其次,中国古代建筑在选址和规划上极其注重方位的选择,格外重视风水理论。在中国文化中以正南、正北、正东、正西为四个正方位,城郭、皇宫、园林、寺院、住宅等建筑建设时都要求按一定的方位进行建造规划。圆形平面的建筑几乎无方位可言,六和塔在初建时平面选择正八边形也是此理。
最后,塔传入中国后,受到了中国“阴阳五行说”的影响。阴阳五行说中,偶数为阴,单数为阳,中国式塔的边数取四边、六边、八边、十边、十二边等偶数,层数取一层、三层、五层、七层、九层等单数。六和塔取八边形平面,高十三层,符合我国传统的“纵为阳,横为阴,阴阳结合,阴阳一体”的思想观念。
三、六和塔八棱平面设计意义
在唐与唐之前中国式塔平面大多是以方形存在。到了唐宋之交,便出现了平面为八边形的砖塔,至宋代,八边形的塔已经成为高大砖塔的基本形态。④六和塔是宋代的产物,其八棱塔身是经过几毁几修保存下来的,它的存在有一定作用与意义。
首先,正八边形的平面形状庄严肃穆,与六和塔初建时的功能与作用非常匹配。六和塔初建时是以镇服钱塘江潮为目的的,清代修筑的外檐十三层逐层向上收拢,形成下宽上窄的建筑样式,给人一种敦实、庄严、神圣、敬畏的感觉。
其次,六和塔八棱平面几乎接近圆形,既有方位感,又可以四面八方全面观赏,将人们的视野扩大到了360度。八棱平面每一层八面辟窗,使人视野开阔,可眼观四面八方风景,让游客登塔远眺有一览无余的感觉。
再次,六和塔八棱平面形状简单、规则、匀称,对减弱风力、抵御地震从而坚固自身十分有利。受中国传统文化的影响和对所受风力大小的不同,正八边形平面的塔是相对其他形状的塔抗风力相对较强的平面形状。
综上所述,六和塔正八边形平面是以中国传统文化、古代造塔技术和实践经验为基础,是古塔建造中比较理想的平面形状。在古代建筑上,佛塔平面形制的演变,正是中国传统文化的体现。杭州六和塔是体现中国古代建筑平面构图特色的典型之一,其八棱构成模式反映了中国传统文化的特色。
注释:
①③贾珺.建筑史(第25辑)[M].北京:清华大学出版社,2009:2.
②李诫撰,邹其昌点校.营造法式(修订本)[M].北京:人民出版社,2011:435.
④赵克礼.陕西古塔研究[M].北京:科学出版社,2007:8.
参考文献:
[1]唐宇力.六和塔[M].杭州:杭州出版社,2008:10.
[2]李诫撰,邹其昌点校.营造法式(修订本)[M].北京:人民出版社,2011.
[3]赵克礼.陕西古塔研究[M].北京:科学出版社,2007.
[4]郑力鹏.中国古塔平面演变的数理分析与启示//华南理工大学建筑学术丛书·建筑学系教师论文集(中)(1990—1999)[C].北京:中国建筑工业出版社,2002.
关键词:建筑设计;抗震设计
中图分类号:TU2文献标识码: A
建筑设计是否考虑抗震要求,从总体上起着直接的控制主导作用。结构设计很难对建筑设计有较大的修改,建筑设计定了,结构设计原则上只能是服从于建筑设计的要求。如果建筑师能在建筑方案、初步设计阶段中较好地考虑抗震的要求,则结构工程师就可以对结构构件系统进行合理的布置,建筑结构的质量和刚度分布以及相应产生的地震作用和结构受力与变形比较均匀协调,使建筑结构的抗震性能和抗震承载力得到较大的改善和提高;如果建筑师提供的建筑设计没有很好地考虑抗震要求,那就会给结构的抗震设计带来较多困难,有时为了提高结构构件的抗震承载力,不得不增大构件的截面或配筋用量,造成不必要的投资浪费。可见,建筑设计是否考虑抗震要求,对整个建筑起着很重要的作用。因此,我们在建筑抗震设计过程别要注重以下几个问题。
1 高层建筑结构抗震分析和设计的主要内容
在罕遇地震作用下,抗震结构都会部分进入塑性状态,为了满足大震作用下结构的功能要求,有必要研究和计算结构的弹塑性变形能力。当前国内外抗震设计的发展趋势,是根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求进行设计,结构弹塑性分析将成为抗震设计的一个必要的组成部分,但是由于结构弹塑性分析的复杂性,在如何进行计算和如何设定具体要求的问题上,各国的做法也有所不同。
我国现行抗震规范(GB5002l-2001)要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下(小震),按反应谱理论计算地震作用,用弹性方法计算内力及位移,并用极限状态方法设计构件。对于重要建筑或有特殊要求时,要用时程分析法补充计算,并进行大震作用下的变形验算。这种先用多遇地震作用进行结构设计,再校核罕遇地震作用下结构弹塑性变形的方法,即为所谓的二阶段设计方法,同时规范规定了结构在罕遇地震作用下的弹塑性变形的结构弹塑性分析方法。结构弹塑性分析可分为弹塑性动力分析(时程分析)和弹塑性静力分析(推力计算)两大类。
2建筑设计问题
2.1 建筑体型设计问题
建筑体型主要是指建筑的平面形状以及建筑主体的空间形状的设计。以我国的唐山地震为例,在地震的过程中,平面形状复杂的情况多会在地震中受到轻重程度的破坏,这包括外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等情况。规则而不复杂的平面形状则能够抵御地震的破坏,在地震之后甚至能够保持完好无损。在纵向上立体空间形状中存在的复杂和不规则在地震中很容易受到破坏,尤其是在建筑结构刚度因地震受到破坏的地方更容易受到破坏。因而,为了增强建筑的抗震性能,在建筑体型的设计过程中,要尽量使用简单、规则的平面与空间的形状;尽可能的采用矩形、方形、圆形、扇形等抗震性能较好的平面形状;尽量避免外凸和内凹的体型以及不对称的侧翼和过长的伸翼等平面形状的存在;尽可能的
是建筑结构的质量和刚度分布匀称以避免因扭曲反应而引起的抗震性能的下降。
2.2建筑平面布置设计问题
在整个建筑设计的过程中建筑平面布置有着十分重要的地位,它是建筑物的使用功能的基本反映。建筑平面布置图直接明确了柱子的距离、通道和楼梯的位置、房间的数量和布置等各方面的内容。在实际的建筑过程中,由于存在因建筑使用功能不同的情况,因而使各楼层在墙体(填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙)、墙体与柱子的不对称,从而最终造成了整个建筑抗震性能的降低。在有的建筑物中存在将刚度强的电梯井筒放在建筑的角部或者一侧,结果最终造成了在地震的过程中靠近电梯一侧的建筑遭受到了严重的破坏,究其原因在于具有极大抗侧力刚度的电梯井筒成为了地震作用的焦点,从而造成了邻近其周边的建筑遭受更加严重的破坏。在有的建筑物中存在平面布置上一侧的墙体过多而另一侧稀少的现象,在地震的过程中,因为平面墙体分布的不均,造成了中心的偏离,使建筑结构的手里不均,从而造成了地震中扭转现象的发生,使局部墙面遭受破坏。在商场的临街建筑中,存在临街一侧没有墙体而另一侧有刚度很强的墙体,这就造成了两侧刚度分布的不均,可能会降低建筑物的抗震性能,在地震时引起扭转地震作用。有的建筑则会发生内隔墙不对称甚至中断的现象,地震时由于这种现象的存在造成地震传递受阻,引起内部结构的破坏,对于建筑物抗震性能有着消极的影响。建筑平面布置设计直接关系到建筑的抗震性能,要解决的核心问题在于:建筑平面设计首要的要做到结构质量和刚度分布均匀并且对称,从而避免突变以及产生扭转效应,从而提升建筑物的抗震性能。建筑平面布置的总体设计的过程中我们要注重结构抗侧力构件的科学合理布置,在建筑使用功能与结构抗震相融合的基础上,充分发挥建筑设计在提升建筑抗震性能中的重要作用。
2.3 建筑竖向布置设计问题
在建筑设计的过程中不仅要重视建筑平面设计在建筑抗震中的作用,而且要从建筑竖向布置设计,即从高度结构的质量以及刚度分布设计上提升建筑物的抗震性能。建筑的竖向布置设计问题在单层或多层、高层建筑或超高建筑中都普遍存在。这些问题主要表现在,因建筑使用功能各异,底层的商场或者购物中心需要大柱距、大空间,而上面的写字楼或者公寓楼则需要以墙为主,柱很少;有的建筑物因使用功能的不同,在不同的楼层设有面积很大的公用天井大厅、大会议厅、展厅、报告厅等,因而造成了建筑物在质量与高度分布上的严重的不协调与不均匀。最为严重的问题就是在高度上上下相邻两层因质量和刚度分布的不均匀、不平衡、不协调,形成了突变。甚至于在有些楼层,因刚度不足或很差造成了抗震承载力不足或变形非常大的薄弱层对于建筑物的抗震有着严重的影响。这些问题都是我们在建筑设计的过程中必须充分重视的。在建筑的实际设计过程中有些布置因建筑使用功能的不同,而存在比如相邻楼层之间的墙体不对称,柱子不对齐,墙体中断或不到底,上下层墙不协调,上下层柱子不均衡现象的存在,导致了地震力传递的不同,同时剪力墙分布存在的不直通底层或者严重不对称以及数量太少都可能造成建筑物的扭转效能,从而影响建筑物的抗震性能。汶川地震表明,建筑物在竖向上的刚度的不均匀、不协调,会对建筑物造成严重影响,真至于会造成整个建筑物的坍塌。在日本一九九五年的阪神大地震中,就发生了多栋钢筋混凝土高层建筑中间楼层集体倒塌现象的存在。因而,在建筑竖向布置设计时,要尽量的保证剪力墙布置的匀称与协调,尽可能使其沿竖向贯通到建筑物底部,尽量避免中断或不到底现象的存在。
关键词:古建筑;参数化设计
一、建筑参数化设计的概念
一种建筑设计的方法就是参数化设计。将建筑设计的全要素都变成某个函数的变量,通过对函数的改变,或者说对算法的改变,人们能够对不同的建筑设计方案进行获得,简单理解为一种可以通过计算机技术自动生成设计方案的方法就是这个方法的核心思想。
二、参数化设计的初始化设置
1、基本绘图参数
不管是对机械加工图、建筑施工图进行绘制,还是对服装剪裁图进行绘制,比例、线形、图纸幅面、文字样式等内容都会存在于图中,我们一般就会统称这些内容是绘图环境。古人在建筑设计中,图画图样就已经开始进行运用了,这种方式是在春秋和战国时期进行采取的;而使用百分之一比例尺的图样和木制模型,这种方式是在隋唐的时候开始使用的。在《营造法式》中,“殿阁地盘分槽图”就是平面图的名称(如图1)。图中有很清晰的柱网,对于柱子立的位置要有明确的位置,也就是建筑平面的布置,“地盘”就是这里指建筑所占有的面积。
图1
2、台基放线定位
对古建筑台基的放线方法进行研究,就可以对古建筑平面的朝向和总体布置进行确定,也就只能是在把计算机参数化方法进行引入的时候,才可以将基础的坐标参照系建立起来。长方形、六边形、八边形、五边形、圆形以及复合形都是包含在古建筑的平面形式中,下面就介绍其中几种放线方法:
2.1长方形台基
古建筑中最常用的平面形式就是长方形台基,也是较为重要方法。它的放线步骤如下:
2.1.1把台基所有尺寸包括灰土压槽的总尺寸作为依据,对建筑平面的大致位置进行确定,并且将放线用的“海将子”或者下“龙门桩”、钉上“龙门板”,在适当的位置进行砌筑。其中,应该保持龙门板的上皮水平,并且保持一个高度与台基的平水;
2.1.2把建筑群的“中”作为依据,对这个建筑的“中”进行确定,然后,再对通面阔和通进深的“中”以及各间的面阔、进深“中”进行确定,并且在龙门板上用小钉钉上这些“中”,用笔标识清楚;
2.1.3根据面阔、进深“中”,将里包金、外包金、出山、下出以及灰土压槽的位置找出来,并且把它钉在龙门板上;
2.1.4把所需要的点用坠子引至灰土表面,随着基础的砌筑,把需要的点逐渐引至基础墙体上,并且随之将标记画出。把这些标记马磉、包砌台明和安装柱顶石作为依据。
2.2六边形台基
2.2.1对中心点进行确定;
2.2.2将十字线弹出;
2.2.3以十字线为中心将两个矩形弹出,矩形的短边和面阔相同;
2.2.4将两个矩形连接成八边形。
三、古建筑台基部分的参数化设计
1、台基的建造方法
从建筑结构的角度进行分析,基础就是在屋身以下的建筑部分,建筑物的地下结构部分就是基础,它对于建筑物的压力进行承担并且传递,是对周围稳固的重要部分的保证,它又分为以下三个部分:
1.1地基。建筑物基础以下的土层就是地基,它对于全部建筑物的重量进行承担,可以分为人工地基和自然地基;
1.2基础。木柱以下的部分就是古建筑的基础,它的构成由柱础、磉墩以及磉墩下面的人工地基;
1.3台基。建筑物的基座就是台基,也就是建造在地面以上的方座部分。室内地平就是台基的上平,“台帮”就是四周边,在台内包砌柱础、磉墩、拦土墙,将台基构成。
2、轴线网的参数化
在古建筑的建造过程中,在严格的模数制度上,建立一切建筑尺寸,要对古建筑的平面设计进行完成,首先必须对古建筑平面轴线的组成关系进行掌握,但是这些平面尺寸又都在其台基的设计之中进行反映,所以,对台基的参数化设计进行完成是整个建筑参数化设计过程中相当重要的一步。
四、古建筑屋身部分的参数化设计
古建筑的垂直受力构件就是柱子,用于支撑梁架。在所有落地的柱子上,屋顶梁架上的重要全部分散传递,再由柱子向柱顶石上进行传递,最后传递到基础上,还有一类不落地的短柱,安装在梁与梁之间,也是传递力的构件。这些柱子的名称是以柱子的位置确定的。
1、柱子的名称和尺度
1.1檐柱。它的位置一般在房屋前、后檐最外一排,前檐柱和后檐柱是其分为的两个形式。檐柱所处于的位置就是确定每个檐柱名称的依据;
1.2角柱。方形在大多数的古建筑平面中都会运用到,至于“角柱”,就是处于四角位置的柱子;
1.3金柱。它的位置在檐柱以内,平行于檐柱,梁架是其上面所要承受的,但是建筑中线上的一列柱子也不处于,这就是“金柱”。“前檐金柱”就是在前檐的柱子,“后檐金柱”就是在后檐的柱子,若是建筑的进深比较大,则有金柱和里围金柱之分。
2、柱式的参数化生成
在中国古建筑中,我们最容易发现的就是其柱子的三大组成部分会与古希腊和古罗马的柱式定义及其相似,因此,我们就对古代欧洲对柱子构件整体的称呼进行借用,尽管,会比较明确古今柱式的名称位置和尺寸的规定,但是,针对于计算机来讲,想要进行处理困难那是相当大的,所以,我们一定要简化对它进行处理,以便可以把计算机处理的难度和错误发生的几率降低到最小。我们通过认真的分析,认为从构成成分上看古建筑柱子是尤为简便的,柱础、柱身和斗拱是组成每一根柱子的三个部分,但是构建它的直径位置和长短尺寸,都要把古时的构造规律作为依据来进行。
参考文献:
【1】陈越.中国古建筑参数化设计[D].重庆大学硕士论文2002,(05).
【2】张雯燕.现象学视角下,当代建筑设计策略的再思考[D].深圳大学硕士论文2011,(05).
关键词通用厂房;设计;占优方案
通用厂房建筑的占优方案选择是系统课题,涵盖规划,建筑,结构,设备,电气等多专业。本文定位在规划和建筑设计阶段,从中寻求优化途径来找到相对占优方案。
1 前期规划中“瞻前顾后”
规划优化是建筑设计占优的基础。平面优化可实现功能优化。剖面优化是将建筑从平面二维演绎到空间三维的优化。立面的优化本质是寻求构图符号之间的和谐。园区规划要结合空间演绎的规律。空间演绎分二维和三维。初期为二维平面,从二维平面发展会产生三维空间需求,通俗讲就是上下部空间的拓展。随着经济与科技的发展,工业园区的规划将逐步注重空间利用,依靠科技实现土地高效利用和人性化追求。
2 规划占优设计寻求途径
根据建筑规划理论:提高容积率能提高土地利用率,但建筑量过大会带来环境劣化,降低效能。工业用地一般在城市,区位敏感度有限,受工艺制约,相对商业和住宅建筑,规划容积率受土地影响较弱。容积率的选择要考虑到生产规模,投资回收期,成本及持续发展等因素。一般R值不宜低于0.3,否则土地开发强度过弱,闲置率大。R值也不适宜高于1,否则就削弱园区规划的持续发展基础,环境品质降低。结合当前情况,R值建议取在0.4-0.6之间。建筑密度反映出用地范围内空地率和建筑密集程度。在既定容积率下,建筑密度大小影响环境品质,密度大则预留环境空间小;但密度过小会使配套工程投资成本增加。
规划设计涵盖功能系统、交通系统,竖向系统,管网系统,景观系统。功能系统由主要建筑,构筑物,辅助建筑组成;交通系统有城市道路、厂区道路,便道组成;竖向系统是为合理设定高程而采取的竖向设计。管网系统包括园区给排水,采暖,电力,通讯等生产生活的基础设施。景观系统是附属系统,可根据园区规划和实际需求弹性确定标准。规划各系统之间相互独立而关联,规划的占优方案取决于各系统内部设计优化和系统之间组合优化。
功能系统的优化要结合工艺来设计各组团的功能搭配,日照节能,动线物流和发展预留等。各环节在设计中相互独立,是涵盖专业面最广,专项技术要求最高的部分。总体设计原则以工艺为核心,通过建筑设计来保障功能和空间的经济适用。
交通系统的优化通过快捷通畅的动线设计来实现。每个既定的功能系统会对应最优交通系统,但交通系统优化是对整体而非局部,工业园区道路优先等级依次是:城市道路、物流干道、人行道、便道。通过对人、车、货分流、出入分流的设计来分析总体占优方案。
竖向系统要结合场地状况设计。对于平整且地貌单一的场地,竖向设计简单。对于高差大且地貌复杂的场地,竖向系统要从整体考虑,要处理好入口,堆场,建筑物,区内干道各自之间的高差关系,做到合理,自然。综合管网系统会在既定的交通系统和竖向系统基础上体现对应标准,同时也要力求最短路径以降低成本。
景观系统目前在工业园区作为非重点,通常在大规模工业园区规划的某个区域内集中设置,例如商务会展区和生活区是物质文化生活的体现标准,也是企业文化展示客厅,对它的关注度会随着社会发展而逐步提高。
3 平面设计中“拿来创新”
建筑平面设计涉及柱网,功能分区,门窗,水平和垂直交通系统和附属功能等。柱网设计直接决定功能与空间利用;结构形式与造价。它是建筑的骨架。通用工业厂房的柱网直接受限于工艺生产。根据厂房起吊设备的吨位和生产工艺需要合理确定柱网方案是首要环节。
通用工业厂房的柱网受力特征如下:①随着柱距的增大,钢排架部分用钢量比率逐渐下降,且随柱距的增加,下降的幅度逐渐趋于平缓。②其它各项的用钢量均随柱距增加而增加,并且增幅较大,特别是吊车梁,柱距较大时须用格构式,其用钢量占主导并最终超过刚架用钢量。其次是檩条,因长细比的要求用钢量增加也较快。③通用单层厂房上部结构总用钢量随柱距的增加先是逐渐减少而后增加,呈“浴盆曲线”,这表明用钢量指标存在最优柱距。④特定厂房有特定的经济柱网,根据建筑跨度,位置,高度,吨位,牛腿,地基,自然条件,维护标准,空间协同作用等众多因素影响,最优柱距不断变化,一般来说经济柱网区间在6―9米。⑤随着材料科学的发展,大柱网是以后建筑空间发展的趋势,柱网增大可以减少构件数量、加工量,配套设施,构件安装的施工期,从其他方面争取得效益。
通用厂房有两类,一类是办公生产联合体,一类是独立单体。两种形式各有优劣,联合体空间紧凑,注重管理与生产同步,节约土地面积,能较快传递信息,缺点是扩建受限,主导生产则办公区因受车间柱网限制而不易合理布置,设计复杂。独立单体平面则相反。因此,没有绝对完美的平面方案,要根据生产需要和园区规划,因地制宜的选择才能找到建筑平面设计的占优方案。
通用厂房设计受限于程序化和规范化要求而缺乏形式和功能上的创新。由于工艺差异,建筑形式创新研究成果应用有局限性,但可以根据生产需要,结合企业文化创意,演绎平面格局。土地面积充裕时采用独立单体,这类平面适宜信息化、智能化、机械化程度高的生产。对用地紧张的同类建筑,可采用组合式。这类平面可以缩短信息功能区与生产区的联系路径,适宜劳动密集型生产。
厂房建筑设计中的创新不仅限于功能设计,还要有好的表达形式。好的形式创新能激发全新感受,营造新的氛围促进生产。让员工自然的体会企业文化。如图1是生产乐器的工业园区规划平面,整个建筑规划设计以一把“电贝司”而展开,形成特色平面。在“拿来”的基础上实现了创新。创新可通过以下方式,:一是功能优化;二是构图立意。此外,还可以在剖面空间、立面协调、节能减排等方面推敲,一一逐项优化。
关键词:水利工程 建筑设计 方法 发展
0 引言
水利建筑本身作为一门跨专业的学科,工程往往由水利工程师担当设计,故使用功能、耐久年限等一般不会有大的问题,但不少水利工程师由于缺乏足够的建筑学知识和艺术训练,往往只注重功能的需求而甚少涉及建筑艺术和美观的需要,做有建筑艺术化、环境景观化的水利工程设计力不从心,使得大部分水利建筑给人们的印象都是粗老笨重的钢筋混凝土形象。而建筑艺术创作设计属建筑学理论范畴,但建筑师往往因缺乏水利专业技术知识和对农村水利工程环境的了解,无法胜任水利建筑的设计。在物质文明和精神文明飞速发展的现代社会中,水利建筑越来越多地开始注意视觉效果,很多水利建筑还与旅游景点相结合,成为旅游景观的一部分。南京地区有很多老“三边”水利工程,基本上没有非工程的措施和可持续发展的资源配置,更无力考虑建筑艺术、生态环境等问题,随着水利事业的不断进步.发展与布局矛盾日益突出,管理单位纷纷提出申请,要求进行改造和调整。因此,创造条件进行全面规划、合理布局、统筹兼顾、综合治理,实现“以人为本,工程建设与生态环境协调发展”的新发展战略,以适应当今社会对水利发展的要求,高质量地进行水利工程建筑设计已势在必行。
1 水利工程建筑艺术创作设计方法
水利工程建筑艺术创作设计的几个关键为:
1.1 总平面设计 水利建筑总平面设计一般包括水利工程主体建筑物和其他配套设施的总平面布局,主体建筑物一般包括闸、坝、泵站等,配套设施包括管理用房、生活用房、绿化、活动场地等。以泵站为例进行总平面设计,泵站枢纽一般包括的建筑物有:泵房、配电房、办公楼以及职工宿舍、食堂、车库、锅炉房、大门传达室等附属建筑。过去的总体设计中,往往只做水工工程位置图,而不做配套建筑和环境总体规划设计的传统设计模式,这样缺少了对建筑的合理布局和对环境的规划,总图往往有大片位置无设计内容,对这一大片空白区建设单位对其的使用和建设存在普遍的盲目性和无序性。我们调整了过去老的设计模式,详细规划和建筑环境设计环节,基于水利建筑一般坐落在城市边缘或离城市较远,常与风景区结合等特点,水利建筑的总平面设计不仅要满足基本的使用要求,做到功能分区布局合理,内部交通流线简洁、顺畅、有序,建筑物之间联系方便,减少不同使用功能之间的交叉干扰,而且应注重环境设计,考虑设计绿化、休息空间.职工体育运动场地等,丰富整体空间造型。同时各个建筑物也有集中和分散各种布置方式,各有其优点,具体采用哪一种布置方式,则应因地制宜,根据具体环境而定,或突出建筑,或强调环境。
1.2 建筑平面设计 同总平面设计类似,一般水工建筑物的设计程序首先是由水工专业、水机专业、电气专业等提出专业设备布置要求,然后由水工专业和建筑专业共同确定水工建筑物的平面布置形式,建筑专业主要把握建筑在总图布置中与交通的关系,建筑物本身在建筑防火、使用尺度、安全性、内部交通关系等方面是否满足规范以及使用需要。
同时建筑设计人员应积极发挥主动性,考虑建筑空间的有效使用和综合利用。
水工建筑有其固有的特点,其结构的布局是按水工设计规范,满足水力条件和机泵设备安装的要求,在与建筑专业的配合上,需要多方面、多回合的商讨,才能相互协调。几年来,从多项工程的设计中我们体会到,水工结构与建筑艺术的配合过程,是一种磨合和相互适应、相互促进、相互提高的过程。水工设计不仅为水利建筑艺术化创作设计提供了技术保障,更是为营造新型的景观水利、城市化水利工程打下了坚实的基础。水工与建筑设计巧妙结合,可达到减少投资,优化设计,美化环境多重目的。做好水利工程建筑艺术创作设计,树立创新意识,对设计思想的发展非常重要。只有大胆探索,勇于尝试,才能创造出一流品质的现代化水利工程。
1.3 建筑造型设计 建筑造型的设计往往反映一幢建筑的性格特征:或粗犷豪放,不拘一格,或温文尔雅,小家碧玉;或强调现代高科技韵味,或注重历史文脉,运用符号、象征等手法表现一种文化底蕴。总之一幢或一组建筑所表现出来的性格,应与它所处的具体环境相协调,而不是靠在设计时凭空想象,或单纯为追随某种所谓“时尚”而臆造出来的东西。同时,即便是在一个整体环境下的一组建筑之间,由于体量的不同,各个建筑物也存在着性格上的个体差异,而这种差异是存在于统一性之中的。如:泵房一般平面为简单的矩型,高度较高,体量较大,这是它的体量本身所表现出来的性格就是大度豪迈。对于这类建筑,由于其本身不可能像公共建筑一样有什么大的形体上的组合、对比关系,设计中要注意“粗中有细”,尽量利用其本身大的体量,通过开窗方式、墙面与柱子关系的进退等手法丰富其细部,以使其看起来不那么单调。如泵房配电房毗邻设计,还可利用与其靠在一起的配电房,使泵房体量作为形体组合的一部分,泵房、配电房一并考虑,以取得形体对比较丰富的组合效果。
关键词:土木工程;结构设计;抗震设计
目前,人类还没有建立关于地震的科学化预报体系,无法及时有效的预测地震,人们只有提高建筑物的抗震性能,最大限度地降低地震发生后造成的危害。随着近年来地震的频发,设计人员必须要改变传统的观念,提高自身关于抗震设计的知识储备与专业技能,重视土木工程结构中抗震性能的设计,提高建筑物的质量,为了人们生命财产安全提供保障。
一、土木结构设计的现状
(一)土木结构设计的特点。在建筑用地一定的情况下,建筑物层数越多,可以容纳的居越多。土木结构承载着建筑物自身以及其附属物的全部重量,对于楼层较少的土木结构,其承载的只是上述的重量,但是对于楼层较多的土木结构,其除了会承载上述重量之外,还需承载由于风力等自然因素造成的水平力,这就需要土木结构具有较强的抗侧力。因此,在设计高层土木结构时,首先应考虑抗侧力,其后是水平荷载力。此外,对于高度一定的土木结构,其抗震性能会在风荷载以及地震的共同作用下,呈现出差异化。
(二)木结构抗震要求更加苛刻。在土木结构设计之初对其抗震性作出要求时,要顾及到正常使用时的承载能力,还要使土木结构具有优良的抗震能力,这样才可以使土木结构遇小震不坏、大震不倒。对土木结构延性的计算是一项繁琐的工作,唯一简单的方式是通过土木结构的构造设计来计算。在高层土木结构的设计中,为了使其结构有良好的延性,对其结构构件的规格、材料及配筋率有着严格的要求。此外,土木工程结构的剪力墙的横截面积往往很大,所以在土木结构的设计中其变形是不可忽略的。
二、土木工程结构设计中的抗震设计
(一)建设过程中的场地选择。在进行土木工程设计之前,必须要经过的一个环节便是选择合适的场地。在进行调查时,首先应对整块地域的地形地貌情况进行了解,应适当避开曾经发生了凹陷、断裂的地层,保证建筑工程具有良好的抗震效果。若是不能有效避开,应采取相应的预防措施,对不良区域进行适当的加固防护。
(二)使用特殊的防震材料。使用防震材料对土木工程建筑进行防震处理,指的是主要对土木工程建筑的地基进行抗震处理,降低地震发生时强大的地震能量对建筑物造成的损害。在传统的方法中,主要是在建筑地基的底部铺设上砂子和黏土等等,在一定程度上降低了地震的负面影响。近年来,随着我国在建筑事业上不断加大投资,有关部门在土木工程建筑防震上已经取得了很大的进展,就比如在建筑地基处铺上一层沥青,减震的效果相比于砂子或黏土更好。在建筑物的围栏、墙体等材料的选用上,尽可能的选取材质比较轻的材料,降低地震来临时的危害。
(三)合理布置结构。土木工程结构设计中的布置是一个重要的环节,可以有效提高建筑物的抗震性能。在设计土木工程结构布置时,设计人员应充分考虑以下几种因素:建筑物平面外形尺寸、建筑物所在区域的地形、荷载分布情况、建筑物抗侧力分析等。这些布置虽然表面上看起来简单,但是在实际应用时却会因为各种各样的因素而导致预期的效果不能得到有效实现,尤其是土木工程的外在设计十分复杂,设计人员难以按照简单化的方案进行施工,只是将可能出现的问题控制在允许范围内。而且,我国相关政府部门还应颁布明确的土木工程结构设计规定,提高设计人员的实践经验,保证土木工程结构的抗震设计要求可以得到实现。同时,投资商不能不懂装懂,对设计人员的设计随意指责,让其按照自己的想法更改,应保证土木工程结构设计具有实际价值。
(四)建筑平面抗震设计。均匀对称是建筑平面布置设计的核心,同时均匀对称也可以更好地呈现建筑物各种空间功能需求。如果建筑墙体、钢构件不对称,在地震发生时,建筑结构受力不均匀,导致变形不均匀现象发生,建筑局部墙体乃至建筑物遭到损坏。平面组合设计、单个房间设计是建筑平面设计的核心组成元素。在设计单个房间平面的时候,必须准确确定各个房间的面积、门窗位置等。建筑平面组合形式具有多样化的特点,比如,集中式、单元式,要结合施工现场的实际情况,选择适宜的平面组合形式。以单元式为例,在优化利用垂直交通的基础上,使各个使用空间有机融合,这种形式大多用于商住楼、高层办公楼。要尽可能把竖向交通设置在平面内,提高建筑结构的整体刚度、抗扭转能力等。如果竖向中心在平面外,要尽可能少在转角的地方开门开窗,防止出现“转角效应”。以集中式为例,借助大厅,把各个房间相融合,大厅便是其重要的桥梁。这种形式比较适用于商场、展览馆,经常采用大跨度结构、空间网架结构等,提高建筑结构的抗震性能。
三、Y语
综上所述,随着我国在土木工程行业投入精力的增多,其地位也在不断上升。当前,建筑物的稳定性以及抗震性已经成为土木工程结构设计中的一个重要话题,因此,相关研究人员应加强对土木工程结构设计中抗震性能的设计,提高自身的知识储备与专业技能,进而促进土木工程行业的健康发展。
参考文献:
[1]张婧娴.土木工程结构设计中的抗震浅述[J].商品与质量,2016,
(44):331.
关键词:高层建筑结构概念设计
0 前言
近些年来,建筑业有了突飞猛进的发展,城市建设的发展中,高层建筑越来越广泛地应用,在不断的结构设计研究与实践中,人们积累了大量的实践经验。计算机技术的迅猛发展,为结构设计提供了快速、准确的设计计算工具。然而有很多设计还存在诸多缺陷,主要原因就是在总体方案和构造措施上未采用正确的构思,即未进行概念设计所致。所谓概念设计就是运用人的思维和判断力,在设计前期从宏观上决定结构设计的基本问题。一般指不经数值计算,是从结构概念入手,依据整体结构体系与结构子体系之间的力学关系、相对刚度关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,从整体角度来确定建筑结构的总体布置和结构措施。
一概念设计的意义
由于结构方案设计阶段,是不需要借助于计算机来实现的,这就需要我们综合运用其掌握的结构概念,能做到结构功能与外部条件一致,充分展现先进的设计,发挥结构的功能并取得与经济性的协调。运用概念性近似估算方法,可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效的对结构体系进行构思、比较与选择。所得设计方案往往概念清晰、定性正确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的经济可靠性能。同时,也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
二 做好概念设计因思考的问题
1 结构方案要根据建筑使用功能、房屋高度、地理环境、施工技术条件和材料供应情况、有无抗震设防, 选择合理的结构类型。
2 分析结构破坏的机制和过程, 以加强结构的关键部位和薄弱环节。
3 分析竖向荷载、风荷载及地震作用对不同结构体系的受力特点及传递途径。
4 注意非结构构件对主体结构抗震产生的有力和不利影响, 协调布置, 并保证与主体结构连接构造的可靠性。
5 承载力和刚度在平面内及沿高度尽量均匀分布,避免突变和应力集中, 有利于防止薄弱的子结构过早破坏、倒塌, 使地震作用能在各子结构之间重分布, 充分发挥整个结构耗散地震能量的作用。
6 抗震房屋应设计成具有高延性的耗能结构, 并具有多道防线。
7 预估和控制各类结构及构件塑性铰区可能出现的部位和范围。
8 掌握各类结构材料的特性及其受温度变化的影响。
三 结构体系设计
1 结构形式与特点
高层建筑对内部空间的要求,因其使用性质和功能不同,建筑平面布置也就随之变化。小空间平面布置方案仅适用于住宅及旅馆;办公室要求大小空间兼有;餐厅、商场、展览厅等,则要求有能灵活分隔的大空间;舞厅,宴会厅和报告厅等,又要求内部为无柱大空间。随着结构技术的发展, 一些较新颖结构体系的运用,如悬挑、悬挂、巨型等结构,为满足各种使用功能要求创造了有利的条件。
悬挑结构:体型独特,外观新颖,在建筑艺术上有特色,加之外柱截面很小,四周开敞,很受建筑师的欢迎。其特点是围绕核心筒在各个方面作出悬挑,由核心承受所有的荷载,围绕核心筒可以创造出没有任何垂直支撑的平面形式,这使室内空间的使用更加方便、灵活。但这种结构类型建筑体型上大下小,形成了上层质量大、刚度大,而下层质量小、刚度小的不合理分布,因而上部楼层产生很大的水平作用使底部中央筒体受力很大,使用时要慎重对待。
悬挂结构:是指采用吊杆将高楼各层楼盖分段悬挂在主构架上所构成的结构体系。主框架与矩形框架相类似,承担全部侧向和竖向荷载,并将它直接传至基础。除主框架落地外,其余部分均从上面吊挂, 可以不落地。
矩型结构:一般有矩形框架结构和矩形桁架结构。矩形框架结构由楼、电梯井组成大尺寸箱形截面矩形柱,有时也可以是大截面实体柱,每隔若干层设置一道1-2层楼高的矩形梁。它们组成刚度极大的矩形框架,是承受主要的水平力和竖向荷载的一级结构。上下层矩形框架梁之间的楼层梁柱组成二级结构,其荷载直接传递到一级结构上,其自身承受的荷载较小,构件截面较小,增加了建筑结构布置的灵活性和有效使用面积。紧靠上层矩形梁的楼层,甚至可以不设柱,形成较大空间,以满足建筑需要。矩形桁架结构以大截面的竖杆和斜杆组成悬臂桁架,主要承受水平和竖向荷载。楼层竖向荷载通过楼盖、梁和柱传递到桁架的主要杆件上。因此,矩形结构亦被称为“超级框架结构”。
2 结构平面设计原则
在水平荷载作用下结构侧移已成为高层建筑设计中的关键控制因素,如何在满足相关要求的前提下选择更好的抗侧力体系成了结构工程师追求的重大目标。建筑平面的形状宜选用风压较小的形式,并应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响,还必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载。在地震作用下,建筑平面要力求简单规则,风荷载作用下则可适当放宽。因为结构整体弯曲变形所引起的侧移与结构体系抵抗倾覆力矩的有效宽度的三次方成反比例关系,所以不宜建造宽度很小的建筑物。一般应将结构的高宽比H /B控制在5-6以下, 当设防烈度在8度以上时,H /B限制应更严格一些。另外,建筑平面的长宽比也不宜过大,一般宜小于6,以避免两端相距太远,振动不同步,产生扭转等复杂的振动,而使结构受到损害。在规则平面中,如果结构平面刚度不对称,仍然会产生扭转。所以,对任何平面形式的高层建筑来说,其抗侧力结构的布置原则都是尽量使平面的质量中心接近于抗侧力结构的刚度中心。因此,简洁、规整、均匀对称的平面设计,对于合理布置抗侧力结构是有利的。由于质量分布很难做到均匀对称,在结构布置时,除要求各向对称外,还最好能具有较大的抗扭刚度,在满足建筑功能的条件下,把抗测力构件从中心布置和分散布置,改为沿建筑周边或四个角上布置,就大大提高结构的抗扭能力。
3 选择合理结构布置, 协调建筑与结构的关系
高层建筑结构体系确定之后,结构布置的合理与否很大程度影响着建筑的使用,结构的经济性和施工的合理性,特别是地震区会影响结构的抗震性能,结构布置不当,常常造成薄弱环节,引起震害。在高层建筑的设计中,结构布置一般应考虑以下几点:
(1)高层建筑控制位移是主要矛盾,除应从平面体型和立面变化等面考虑提高结构的总体刚度以减少结构的位移。在结构布置时,应加强结构的整体性及刚度,加强构件的连接,使结构各部分以最有效的方式共同作用;加强基础的整体性,以减少由于基础平移或扭转对结构的侧移影响,同时应注意加强结构的薄弱部位和应力复杂部位的强度。此外增强结构整体宽度也可减少侧向位移,在其它条件不变时,变形与宽度的三次方成正比。因此,宜对建筑物的高宽比加以限制,体型扁而重的建筑是不合适的,宜采用刚度较大的平面形状,如方形、接近方形的矩形、圆形、Y形和#形等塔式建筑,即把使用要求及建筑体型多样化和结构的要求有机地结合起来,又可形成侧向稳定的体系。
(2)在地震区为了减少地震作用对建筑结构的整体和局部的不利影响,如扭转和应力集中效应,建筑平面形状宜规正,避免过大的外伸或内收,沿高度的层间刚度和层间屈服强度的分部要均匀,主要抗侧力竖向构件,其截面尺寸、砼强度等级和配筋量的改变不宜集中在同一楼层内,应纠正“增加构件强度总是有利无害”的非抗震设计概念,在设计和施工中不宜盲目改变砼强度等级和钢筋等级以及配筋量。简单地说就是使结构各部分刚度对称均匀,各结构单元的平面形状应力求简单规则,立面体型应避免伸出和收进,避免结构垂直方向刚度突变等。平面的长宽比不宜过大,以避免两端相距太远,振动不同步,应使荷载合力作用线通过结构刚度中心,以减少扭转的影响。尤其是布置楼电梯间时不宜设在平面凹角部位或端部角区,它对结构刚度的对称性有显著的影响。
(3)应满足建筑功能要求,做到经济合理,便于施工。建筑物的开间、进深、层高、层数等平面关系和体型除满足使用要求外,还应尽量减少类型,尽可能统一柱网布置和层高,重复使用标准层。
【关键词】建筑设计;主要内容;原则;设计方法
一、建筑设计的主要内容
1.1建筑的平面设计
建筑平面形式的确定是一个较复杂的过程。一般是从建筑的功能布局入手,也要兼顾建筑的造型,并严格按照国家相关的建筑规范进行,通常还会受到地形等一些的限制,之所以矩形平面常常被采用,不论是设计还是施工、定位、计算面积、布置房间、开窗、都要简单的多,同样的建筑,如果使用其他的平面形式,可能成倍的提高工作量,建筑平面的基本形状有正方形、矩形、三角形、圆型等,或者是由上述几种形式的演变和组合体。平面造型主要取决于我们的总体构思,所设计对象的功能要求与面积,建筑技术条件和地址具体环境。
1.2建筑空间的合理设计
首先对建筑空间的尺度控制。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。住户设计中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,充分考虑人的观察视点、视距、视角,和建筑使用亲近度,创造良好的尺度感,尺度在建筑设计中处于一个至关重要的位置。空间的高度对于精神感受的影响很大,过低会使人感到压抑;过高会使人感到不亲切。其次建筑空间的体量控制。住户空间的舒适度是以人的尺度和心理接受的感觉为基准,过大的空间会失去家庭的温馨感、亲和感,失去家庭特有的生活气氛,有时还会使人觉得自己渺小而冷漠、僻静。
1.3建筑外墙设计
在建筑设计中,外墙材料的选择应主要取决于建筑的风格与功能,并应根据地理位置、气候、条件、风俗习惯、审美观念、文化传统等因素综合考虑。设计中应充分考虑到材料使用后的实际效果和维护、修补、清洗等具体问题,色彩是城市的建筑语言、形象体现,它能直接反映出一个城市的整体风貌体,现出时代的气息。外墙的色彩是建筑物的面容,颜色和质地都有视觉上的重量感和冲击力。目前易见的问题是色彩的选用上,设计者对建筑元素考虑多,而对周边空间及环境的因素考虑少,造成整体的不协调。
二、建筑设计的原则
2.1以人为本原则
以人为本的原则在建筑设计中应考虑三种人的利益。一,甲方,即建设单位的利益。建筑设计中应充分考虑甲方对项目功能及经济性的要求。二,使用者的利益。使用者有时候是甲方,绝大多数情况下不是。使用者的职业各不相同,数量也不同。满足每个使用者的生理及心理需求的建筑师不可推卸责任。三,施工单位的利益。这里面也包含了对施工企业施工的经济性及便捷性、安全性的考量。同时也要照顾到农民工、设备安装人员甚至包工头的利益及安全。
2.2整体性设计原则
就是要充分考虑建筑物的各种组成部分和各种功能需要,作为一个整体,体统性的研究其构成及其发展规律,从相互依赖、相互结合、相互制约的整体与部分的关系中体现建筑的特征和规律。
2.3循环利用原则
建筑的循环利用原则包括再利用、再循环两方面内涵。再利用是指将各种建筑产品以初始形式多次加以利用。再循环主要包括对早期建筑的改造利用以及对照明设施、各类设备以及砖石构件的重复利用。再循环是指建筑产品在完成其使用功能后, 经过一定加工处理使之变成可再次利用的资源。这表现在对旧建筑中可再生材料的重新加工、合成和利用。
2.4综合性设计原则
对建筑系统的研究,我们必须从它的功能、结构、要素、相互关系等方面进行综合地考察。在综合的基础上进行具体的个体分析。每一个个体的分析结果都要反馈到上一层次的综合和整体分析对比中去,按照比较的差异从新进行分析、修改、整合,使部分与整体达到高度的统一。
2.5绿色环保原则
现在, 我们已经越来越意识到生态的重要性, 我们也越来越注重生态, 环保, 越来越追求人与自然科学整体协调发展的社会。我国的大中城市普遍存在林木稀少, 楼房与人口日益密集以及大气污染, 水污染等一系列的城市环境问题, 城市生态环境的恶化, 影响居民的健康与生活。建筑师在进行设计时应当充分考虑设计区域的自然条件, 利用城市的自然地貌特征和原有的植被、水体、花卉等, 本着保护和恢复原始生态的原则, 按照体现不同城市特点的要求, 尽可能的协调绿地, 水体和建筑物之间的关系。
三、建筑设计方法的分析
3.1符号象征法
符号象征法就是特定符号的或约定成俗的表现形式,运用在建筑的表面或建筑内部的特定装饰部位:或者,建筑的平面以及空间体量本身就是一种符号的象征或者模仿。国内外的很多著名的建筑作品,都运用了符号象征法。符号象征法还大量运用在一些对建筑形象有特殊要求的设计中,如同一开发商开发的房产项目,通过统一的建筑设计和企业符号的结合来标示企业的形象等。
3.2构图法
现代建筑都可以归纳为简单的几何形体,如矩形正方形等建筑设计通过构图要素来分析几何形体之间的关系,从中分析出形体之间的比例尺度对比主从韵律均衡重点等形式美的规律使用构图法进行建筑设计的一个前提是:建筑师是怎样对其所设计的建筑进行定位的关于探讨几何关系与构图也并不是到现在才有的,早在希腊和罗马时期,建筑师们就开始了关于几何关系与构图探讨。而现在这种方法仍然得到了广泛的应用。在进行建筑构想的时候,建筑师通过构图要素来分析建筑物各要素的几何形体之间的关系,从中分析出形体之间的比例、尺度、主从、对比、均衡、重点等形式美的规律。建筑师是对其所设计的建筑进行怎样的定位,是使用构图法进行建筑设计的一个前提。
3.3平面功能法
建筑平面设计是解决绝大部分建筑功能的一个重要环节。在对建筑物的功能分析时就会对所构想的建筑设计进行具体的分析。虽然建筑是一个三维向量的产物,不应该也不可能单一谈论一个局部,但是对于建筑的今后使用,平面分析还是有必要单独提出和研究的。平面处理的好坏直接作用于建筑的使用功能。我们所要研究的是怎样通过使用流线的分析,设计出合理的建筑功能来。平面功能(流线)法是目前建筑设计人员大量采用的一种设计方法,其主要概念是,先分析用地关系,通过了解建筑物的使用性质,从功能出发进行平面功能的合理组合,同时考虑建筑的空间设计等环节。
3.4建筑沿革法
建筑沿革法主要是通过我们要系统的对以往的建筑设计进行分析,从中研究和提炼自然的法则、历史、文化与人类的生活习惯及思想,以这些来作为建筑设计的出发点,从而进行相关的建筑设计,极力想通过设计的建筑去改变人们的生活习惯及行为习惯。这个方法对于建筑师是非常难掌握的。
四、结束语
建筑设计必须既保证建筑工程的质量,同时还要体现舒适度以及节能方面的构想,满足人们的生活需求。在建筑设计过程中,应在使用方所提供的各种原始资料、具体标准和要求的条件下,在现有国家标准规范及相关政策条件下,对整个建筑设计进行构思、分析和规划。
参考文献:
[1]李洪武.浅谈房屋建筑设计中常见的质量问题[J].辽宁建材,2012
[2]姚文华.高层建筑的设计问题[J].合作经济与科技,2012
关键词:文教建筑;生态环境;建筑设计;共融
中图分类号:TU244.3
文献标泌码:B
文章编号:1008-0422(2011)07-0103-03
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引言
古代的书院、学府是大儒或名流学者们修身养性、讲经论道之所,是广大文人学士们的向往之地,在今人的印象中,其建筑风格形象是层层递进,对称整齐,肃然雅静,溢满浓厚的书香气息和淡淡的墨香,沿袭传承了干百年。而现代意义上的高校建筑,既是学子们重要的学习场所,也兼顾了信息、教学、科研等多种用途,作为文化建筑的建筑设计既需有强烈的现代建筑特点,又需要与校园环境、园林景观、历史人文传承对接与融合。既体现文教建筑地域特色,又符合人们渴望山水、亲近自然的本质需求,还有效地改善了校园生态环境,可谓一举多得。
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工程概况
本教学综合楼工程位于湖南师范大学二里半校区,北靠岳麓山,南临校区主干道,西临岳王庙风景区,东面为校园二期规划发展用地。该工程用地16976m2,北面1/2为山地,其余为平地。建筑面积15616m2,最高五层,局部三、四层,建筑总高度21.85m。
本教学楼主要供法学院、伦理学院、公共管理学院的教学、科研、办公使用。该建筑不但要满足使用功能,规划要点等要求,还要特别注重建筑外形设计,使之融入岳麓山、岳王庙风景区中,乌瞰图见图1。
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总平面设计构思
由于本综合楼是现代文教建筑,又是大学最重要的功能和景观建筑,因此其规划建筑设计在满足其功能要求的前提下,始终坚持“以人为本”的设计思想,尊重环境,利用地势,处理好新建建筑与周边环境的对话关系。用现代简约写意的设计手法表现科学合理有序的平面功能布局,创建宜人适用的室内环境,注意建筑的生态性,讲究人文环境的和谐协调,内求实用,外塑美观,在设计时充分考虑了传统建筑艺术与现代建筑文化的对接与融合,具体构思如下:
在总体布局上,由于场地呈北高南低的走势,高差近6m,周围遍布参天古树。设计以“尽量保留基地古树”为设计理念,以“化整为零,高低错落”为主要设计手法,以“现代教育理念”为设计依据,使建筑和环境融为一体。在总平面布置中,利用南北高差,结合地形,将建筑靠北布置,利用南面平坦地势形成一开阔的入口广场,使其与西面的岳王庙共同组成一个整体,并通过绿地、小品强化广场空间,为师生们提供一个交往、休息的外部空间。同时利用建筑之间的间距形成一些小院落和空地,保留了部分古树,也美化了环境。东西两面结合校区干道布置了西向入口和东向次入口。在交通流线组织上,主要人流(学生及老师)通过南面的集散广场和东面的次入口进入建筑内部,办公及科研人员通过西向入口进入建筑内部。交通流线相对独立,互不干扰。建筑周围利用现有道路形成了环形的消防车道,利于疏散和消防扑救。
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建筑单体设计
4.1建筑平面设计
4.1.1建筑平面设计构思
本专业教学楼是一座集教学科研为一体的多功能教学楼,在设计中力求使各使用功能相对集中,相对独立,各教学环节互不干扰,同时又联系方便,便于管理。为师生提供一个现代化的,便捷的,人性化的,优美的教学和科研环境,具体设计构思如下:
4.1.1.1提高室内视觉景观质量并注意室内空间的互借
由于北靠岳麓山,西临岳王庙风景区,设计时注意将室外环境作为远景校园内近景的组织,将室外景观通过序列组织而连续延伸到室内,能使师生感受到远、中、近等三种不同层次的景观,达到扩大室内空间感觉、改善封闭郁闷的效果,从而营造室内空间感和流通感。通过空间互借,既可获得宽敞的室内空间感受,又在方便使用的前提下达到节约面积的目的。
4.1.1.2强调建筑体量和色彩对教学楼环境景观的再造
从体量、色彩等其他方面加以重视和悉心设计。设计时对建筑体量的设计和处理上做合理的考虑,比如将过大而单一的体量通过变异、高低、长短、错位、退台的变化和组合等,以作为改变其方盒子形象、丰富校园景观的一个重要手法;单体设计时将外廊、立面上的各种元素及色彩、质感、装饰件等,结合体量组合及造型,进行优化整合设计,从而使建筑与室外的空间环境相互穿插融合,使校园文教建筑的空间环境成为一个虽为人工再造,但又是自然统一的有机整体,实现建筑、环境、人高度融合、和谐共生的设计目标。
4.1.1.3强调功能实用与环境的统一
21世纪是知识化、信息化的世纪,专业教学楼建设正处于一个时代的分界点,它要在传统教学楼和数字化之间取得平衡。因此,要求教学楼功能空间具备更大的灵活性,兼顾两者互为补充的关系。为使专业满足教学、办公、科研等诸多功能要求,在平面布置上则按照科学实用,合理布局的原则,使教学楼的功能满足实用要求,实现功能与环境的统一和协调,达到教学楼使用功能意义上的对接与共融。
4.1.2平面功能设计
结合以上思路,本专业教学楼分为南北两部分,南北之间利用院落、连廊、门厅等连接,教学及办公用房均为南北向布置,以获得良好的自然采光和通风条件。建筑在东西南布置入口,识别性强,方便人流集散。各层平面布置如下:
1)负一层利用南北高差,结合地形,将建筑南面整体抬高,其下设计成架空层,用来停放自行车、汽车。同时在南向主入口设置宽阔的大台阶,增加了面向广场的主立面的气势,强化了主入口。次入口结合原有的樟树林布置在东面,形成小型绿化广场。
2)一层平面北面结合校区道路布置了专供办公、科研人员通行的出入口。建筑北面一、四、五层均为60人和30人教室,二、三层为办公、资料及会议室,西面二、三层为模拟法庭和200人平面报告厅。建筑南面一~四层均为180人、140人、90人教室。卫生间布置在建筑东西两端和连廊处,尽量隐蔽、便捷。南北教室利用走廊联系起来,由于南北层高不一致,在连廊设置踏步调整高差,使南北两部分联系方便。
作为读书学习科研之所,对内部空间的设计主要在“雅”与“静”上,部分建筑一层采用2.7m架空层:北面一、四、五层高3.9m;二、三层3.6m;200人平面报告厅高度达5.4m,大大丰富了内部空间。良好的空气质量为保证读者大脑血氧供应、增加记忆、提高阅读质量至关重要,所以专业教学楼除提供良好的平面
及外部环境外,很重要的是如何创造安静、适宜读书钻研的环境;为保证教室的舒适性,室内空气环境作了精心设计,每间教室两端设置二个出入口,均考虑了出入和通风;室内采用灵活适用的空间处理方法,通过简易隔墙等划分空间,分合自由,灵活布局,充分满足现代文教建筑对内部空间舒适度要求。 4.1.3竖向设计 本工程根据规范要求设置了8部疏散楼梯,其中一个为室内封闭楼梯间,直通屋顶。楼梯宽度按1m/百人设计,楼梯总宽度为29.1m,充分满足了人流疏散及防火要求。考虑到办公及科研人员的交通,在北面设置了二台电梯,速度1.0m/s,载重1000kg/台,载客13人。考虑到北面坡屋顶的整体性,电梯采用无机房乘客电梯。
4.2建筑立面设计 湖南师范大学作为岳麓山下一所综合性院校,人文历史丰富,文化底蕴深厚。本工程北靠岳麓山,西临岳王庙风景区,使建筑与景区融合在一起是我们的设计主体思想。建筑分南北两部分,成“工”字形布置,北高南低,在形体和立面分割上以朴素、整齐有序为美。东面圆弧形墙的采用,使简洁的形体生动而富有变化。主人口宽阔的大台阶强化了主立面,富有现代气息的构架及挑檐,表现建筑的轻盈及时代感。
在建筑色彩选用偏暖色系的色彩组合,石墙面衬托出砖红色清水墙,局部加入白色墙线和金属装饰,刻画了细部,突出文化气息和时代特色。建筑基座采用灰色天然麻石,墙面采用劈离砖,局部采用高级外墙涂料。在建筑造型的处理上,采用现代建筑简洁明快和强烈虚实对比的手法,利用体量错落、穿插和富有韵律的变化,将建筑大方活泼而又不失稳重的性格表现出来。建筑采用坡屋顶的处理手法,使建筑与山体环境以及原有传统建筑协调,突出自身特色,又与景区环境融为一体,见图2。
5园林景观设计
为使教学楼更好地与校园周围建筑物及周围景观环境协调与融合,在校园总体规划的基础上,以“虽由人作,宛白天开”作为设计最高法则,利用水、树、山、石营造不可臆测的自然意境,园林建筑空间布局形成一种不规则的、自由灵活的布局特点。教学楼每一区域成为相对独立的体系,并自然围合成对称的两个内部庭院,使各区域及各朝向的房间都有良好的采光通风效果,并注重其空间的渗透与层次变化,将室外环境引入室内,创造室内生态环境;内部庭院同时也是一个极好的小憩场所,配以绿化、座椅、灯饰、卵石,为师生营造出一种沉静安宁和寂静的心境。
由于校园师生众多,内部绿化园林景观以基地内既有参天古树为基础,设计时以园林小品及点状绿化及带状绿化为主,采用点带结合,外直内曲的构造方式,以提高空间利用率,形成成片绿地和精致有序内部园林,凸显现代校园景观的特色,并对人产生亲和力。教学楼的庭园绿化对环境保护有积极的作用,门前广场地面以硬质铺地为主,四周结合点状绿化辐以连廊,再通过绿化带、可净化空气的景观树和校园里其它建筑连结起来,将校园教学楼、图书馆等建筑自然融合成有序的整体,形成小巧、自由、精致、淡雅的园中园,使看似简单的园林布局蕴含深意,可赏、可游、可自由徜徉,并与远处岳麓山、岳王庙风景区对接起来,从而将这座现代文化建筑的生态环境与文化韵味得以更大释放,见图3。
6结语
综上所述,在现代高校文教建筑设计时,应充分尊重校园建筑风格风貌的同时,又摆脱简单化的对传统建筑的恢复或模拟;在充分考虑建筑功能的基础上,注意到教育这一凸显时代特征的功能在建筑形式上的反映,从而实现其特有的文化特征,表达出建筑的不断发展和时代的进步。建筑设计时,还应尊重自然,顺应自然,促使人造环境与自然环境相和谐,尽量使其建筑形态与地形完美结合,促进文教建筑与校园内部生态环境、周边生态环境的高度融合与共生,实现建筑与环境的低碳设计理念和未来可持续发展。
参考文献:
[1]涂慧君,大学校园整体设计――规划・景观・建筑,中国建筑工业出版社,2007.1
[2]开彦,人居环境建设可持续发展之路[J],住宅科技,2004,3
现阶段我国高层住宅占据住宅建筑相当大的例范围,与之对应的住宅能耗也占据住宅建筑总能耗的比例也日益增高。在满足既定要求的基础上,与机械通风相比,自然通风有着明显的节能环保优势。本文就针对建筑户型以自然通风效果的影响做出分析。
关键词:自然通风;建筑户型;影响
对于我国某些地区,如果建筑户型设计良好,维持一个适宜的室内环境仅靠自然通风就可以实现;如果建筑物内安装了空调系统,那么采用自然通风最主要的作用就是在四季的过渡时期或者空调开启时室外温度比较有利的季节,可以利用自然通风用室外的自然风将室内的热量带走,减少开启空调系统的时间,节约能源,降低污染。不过由于一些建筑结构在设计布局方面有着一定的局限性,一些户型自然通风的效果相对较差,对于室内的舒适性有着直接影响。
一、自然通风工作原理
如果一些地区的外部自然风环境相对较好,那么自然通风主要是通过风压来实现的。当当向建筑物吹去时,建筑物会对其进行阻挡,建筑迎风面就会产生相应的正压力,与此同时,自然风形成的气流会绕过建筑物其它的背面及侧面,在对应的位置产生一定的负压力,建筑物迎风面与背风面的压差就会促使空气进行流通,从而形成风压通风。建筑迎风面与背风面的压差受建筑形式、建筑周围的环境以及建筑和风的夹角等因素有关,那么可以得出建筑四周风力产生的附加压力值计算公式如下所示:
Ρw=K(Ρ0v2w/2)
在这种风压作用下,建筑物正压一侧会进风,而负压一侧则会排风,从而建筑内部就形成穿堂风,其对于增强室内自然通风的效果非常有利。
二、物理模型计算方法
利用计算流体力学的方法模拟室内自然通过的效果,流体力学计算方法是针对流体流动过程中动量守恒、质量守恒以及能量守恒等方面建立起的数学控制方程,其表达式如下所示:
(ð(ρф)/ ðt)+div(ρUф)=div(гфgradф)+Sф
式中:ρ:密度
г:广义扩散系数
Sф:广义源项
U:流速度矢量
ф:通用因变量,其代表速度、运动粘性系数、湍流粘度、温度、湍流动能、湍流动能耗散率,特征尺寸1。
由于本文只是对室内的压力场及速度场进行计算,所以能量方程不在计算范围内。在对建筑物室内自然通风的效果进行模拟时,按照相关的实际情况做出如下假设:其一,户内每个房间的门均按照实际的尺寸计算,设定全部开启,而卫生间的门则设定为关闭,这是出于对室内空气质量的考虑;其二,外墙的门、窗均按照实际的尺寸进行建模,结合建筑设计施工图纸中的标准确定出实际的可开启面积,出于对户主隐私的考虑,户门设定为关闭状态;其三,分析小区室外风的环境,获取户型的前后压差,而模拟建筑风场的边界条件则按照当地的主导风速及主导风向进行确定。
三、自然通风效果受建筑户型的影响
(一)建筑物的朝向对自然通风的影响
影响高层建筑室内自然通风效果的主要因素之一就是建筑的朝向,如果户型的朝向设计科学合理,房间的主要开口在可以进行自然通风的环境中,其正负压的位置比较合理,就可以形成有效的、有组织的进风口及出风口,那么室内的气流流场就相对良好。建筑房间内的衣帽间通常是死角或者小直角,这些位置的气流相对不顺畅,不利用衣物的贮藏,因此要适当的增加衣帽间的可开启面积,增强其通风效果;一般主要的房间要位于穿堂风风路之上,室内也尽量避免设置突出的拐角或者隔墙,以免气流的穿行不顺畅;为使得大开间的通风效果得到进一步提高,要尽可能的把可开启窗口设置在房间的墙体中间,以降低由气流流通不均匀形成的漩涡而造成的不良影响。尽管自然通风对于室内环境产生着明显的影响,但是很多时候由于设计师不了解在整个速度场中建筑物的相对位置,所以建筑的朝向无法满足所流的贯穿,建筑的平面布局反而阻碍室内的气流流通,并且建筑开口也处在不利用自然通用的位置,无法产生良好的通风效果。
(二)流场数值分析
建筑物进行室内自然通风的设计过程中,要进行流场数值的分析,将不同建筑体型的负压区以及正压区确定出来,再以此为依据判断房间开口处是否可以形成较好的通风作用,如果不进行相应的判断,有可能建筑开口就会形同虚设。分析各种实际建筑布局的室内通风效果之后,发现如果改动建筑局部开窗的位置及大小,不仅可以使室内产生更为顺畅的气流流场,而且可以避免产生气流涡流区,进一步提高了室内环境的舒适度。
(三)建筑平面布局及层高对自然通风的影响
假如建筑室内的通风只设置了进气口,却没有设置进气口或者排气口,再么即使设置的排气口,其位置却与室外气流的方向互相平行,那么对于室内的通风都非常不利。因此在进行住宅的平面设计时,要把各户型空气对流的通道做出明确设计。如果户型为单朝向,那么就要采取相应的通风设计,相应的建筑平面布局也要是明厅明卧以及明卫明厨。建筑的层高至少要在3米以上,以往的建筑设计为了节约成本,很多户型的层高只有2.8米,将面层和板层扣除只有2.6米左右,这样的层高也不利于自然通风。此外,也不能一味否定在建筑物内设置天井的方法,实际上如果天井的下方设置了足够的通风道,那么开井就会形成烟囱的效果,这样反而可以增强自然通风的效果,使得室内的空气质量得到进一步的改善。往往人们对天井会产生误解是由于建筑开发商出于利润的考量没有在天井下方留下足够的通风道,导致空气无法流通,所以自然通风的效果并不明显。对于塔式住宅建筑来说,其洼口深度与宽度的比要大于2∶1,即使最小的开口其宽度也要大于3米。如果洼口的深度过深或者过窄,都会影响到建筑垂直通风的效果。而板式住宅建筑平面最好不要采用外廊式和长内廊式,因为内廊过长其通风效果也差,外廊通常与各户的次卧室及厨房相连通,所以容易串烟串味。
(四)门窗的型式对自然通风的影响