OB视讯随着社会经济的不断发展,能源是人类赖以生存和发展的基本条件。当前,能源供应的紧张对我国的经济发展和社会生活产生的巨大冲击,人们逐渐认识到了节约能源的重要性。为了建设可持续发展的和谐社会,作为能耗大户的建筑行业,推广绿色建筑势在必行。目前空调系统能耗占到建筑能耗的60%,可见实现空调系统绿色环保运行起着十分重要的作用。
建筑地上主要布置有展览厅、商品房及设备机房等辅助用房,地下主要有商业区、餐饮区、车库以及特装加工用房。
该地位于夏热冬暖气候区,高温期长,气温变化小,气候湿润,年平均气温20.5℃,年平均相对湿度77.1%。过渡季节平均气温16.5℃,相对湿度74.3%。气温通常在5℃以上,超过34℃的时间只有18h;超过26℃的时间为2 172h,占全年时间的24.79%。全年相对湿度超过70%的时间为5 897h,占全年时间的67.32%。日平均温度低于10℃的时间为16d,高于22℃的时间为4 076h(约170d)。全年相对湿度很大,建筑空调系统冷负荷相对较小,除湿负荷较大。此气候特点适合采用通风和温度湿度独立控制系统。
采用通风模型与热计算程序耦合求解的方法对建筑的自然通风状况进行模拟,对自然通风效果的影响因素进行研究。其中通风模型使用CONTAMW软件建立。自然通风模型见图1。
结合总平面布局,在满足各种流线布局和室外布展需要及不破坏前广场的庄严和美观的前提下,考虑不同形式的通风方式。自然通风位置见图2。
对展厅低侧窗、高侧窗进行自然通风分析,并研究侧墙开窗面积对自然通风效果的影响。
模拟时以10月至次年4月共6个月为过渡季,平均温度为16.5℃,考虑热压及风压的影响,并以小区风场模拟结果作为风压取值依据。
由于地下1层与地上4层相对独立且通风效果差别较大,因此对各层分别模拟分析。
展厅为建筑的主要区域,对其开口面积比例为20%~100%的情况进行分析,模拟不同开启面积下自然通风的通风量,并结合设计冷负荷进行耦合计算,计算室内的自然通风温度分布。
根据展厅模拟分析结果可知,在设计条件下,自然通风室内外温差为8.5℃,建筑外开口面积约为可开启总面积的25%以上,可达到控制要求。
过渡季节按照室外平均温度16.5℃进行模拟,展厅内人员活动区域平均温度21.7℃,平均风速0.6m/s,基本满足设计要求。从图3可以看出,人员活动区域内温度由南向北呈由低到高分布,北部一些区域温度达到25℃以上,其原因是外界低温空气从建筑一侧进入,从另一侧排出,导致进口处温度较低,诱导大量带有余热的空气从压力较低一侧排除,使出风口一侧热量聚积,温度偏高。
展厅南侧的开口为进风口,北侧开口及天窗为出风口,迎风一侧风口进风风速偏高,应采取适当措施加以缓解。
在通风模拟的基础上,在北侧1层增加风口,无天窗,模拟北侧高窗高度增加至2m,50%开口率时的自然通风效果。
从图5可以看出,控制区域内平均风速0.7m/s,基本达到控制要求,东侧入口处最高风速5m/s,应采取措施解决。
综上,屋顶不设置通风窗,1层设置进风口,4层设置可开启通风高窗,满足展厅自然通风的需求。
采光分析采用能够与专业采光分析软件Radiance的数据接口的生态建筑设计软件Ecotect建模。利用该模拟软件导出的模型可以对任何形状的三维空间中的采光与照明系统进行分析,在给出计算数据结果的同时,软件提供了分辨率很高的可视化图形,便于设计师直接得到直观效果并完善设计方案。
结合总平面布局,在满足各种展览流线布局需要和室外布展需要及不破坏前广场庄严和美观的前提下,在前广场设计不同形式的自然采光方式。
利用展厅低侧窗、高侧窗进行自然采光。由于展厅周边门厅及商业用房占据部分外墙面积,低侧窗自然采光受到一定限制。采用天窗采光可以有效改善大进深展厅空间中部区域的照度情况,降低人工照明能耗。
取开口率为9%,模拟结果得出,满足自然采光要求的面积比例晴天和多云天为100%,阴天为95%。
采用全年逐时分析统计方法,在某地区标准气象参数中抽取08:00-17:00共计10个时刻代表每天10h作为自然采光的时间基数,全年共3 650h。统计各个季节的太阳辐射状况,结果为:晴天1 314h,多云天949h,阴天1 387h。
针对晴、多云、阴三种天气分别选取典型日期的典型时刻进行采光计算,各计算区域达到采光标准的面积比例如表1所示。各采光部位面积见表2。
以区域中75%以上面积满足自然采光要求为标准,高于或等于75%的认为该区域满足自然采光要求,统计得到的各区域全年满足自然采光的时间为:方案1,3 650h;方案2,2 263h;方案3,1 314h。
根据某地区典型年的气象参数和建筑功能条件,利用TRNSYS模拟软件对该建筑的全年空调负荷进行了模拟。
展厅人员密度为0.25人/m2,照明及电气负荷指标为25W/m2;商业区人员密度为0.2人/m2,照明及电气负荷指标为40W/m2。室内设计温度为25℃,相对湿度为60%,展厅屋顶天窗开窗率为9%。计算得展厅最大冷负荷为3 541kW,商业区最大冷负荷为1 216kW,总建筑最大冷负荷为4 757kW。
通过各个方案的能耗对比得知,在天窗开窗率为9%时,自然采光就能满足展厅的照明要求,不需要灯光照明,此时所节约的电量达到最大值。
总之,面临空调系统的应用呈现不断上升的趋势,实现空调绿色、节能环保是势在必行的。在本工程中,通过利用建筑能耗模拟软件对不同自然通风、自然采光方案进行了建筑能耗模拟对比,得到了较为合理的自然通风、采光方案及空调能源方案,为今后建筑空调系统绿色设计提供了参考。
中央、国务院《关于加强科学技术普及工作的若干意见》中强调“各地政府要对科普设施建设予以优先重视”。市委、市政府对科普事业十分重视,决定建造“市科普活动中心”。为做好筹建前的工作,我随市科协考察组一行实地考察了广州、东莞、深圳、珠海及哈尔滨、沈阳、郑州、合肥等地的科普场馆,并与场馆的负责人进行了交流与探讨。通过考察、研讨,结合我市实际情况,就如何建设我市科普场馆提出一些我的看法和建议:
各地主要领导都非常重视,他们都有这样的共识:科普场馆建设是城市现代化建设过程中的客观需要,是科教兴市、发展科普事业、提高全民科学素养的需要;是地方经济发展到一定阶段,满足市民日益增长的为提高自身科学技能,接受再培训教育学习的需要。
科学与技术的进步是人类自我发展和前进的重要一环,是经济发展、生活改善、国力增强和社会进步的主要实现手段。“科学技术是第一生产力”已成为我党的重要建国方略、“科教兴国”已成为我国的基本国策,科普活动中心的建成,将极大地提高我市的科技教育水平,保持我市在科技、科普、科教等诸方面领先地位的形象,与我市近年来快速发展的经济相协调,将为提高我市市民科学素质作出重要贡献。近年来,我市出现了象“__功”等组织的活动,这与部分人不明白科学健身的道理、盲目迷信密不可分,危害家庭、危害社会、危害国家,这一事实教育我们,不仅反映了我们在世界观方面教育不足,同时也反映出我们在普及自然科学组织方面的欠缺。因此,加强科普教育、提高民众素质,已十分迫切,这也是我市科普教育的一项重要工作。然而,目前我市科普设施相对落后,难以完成其所承担的繁重的科普任务。因此,我市建设一座现代化的科普活动中心正是顺应其时。
国际上,欧美等发达国家建造科技馆的历史较长,普遍都有国家投资、国家管理,是公益性的科普设施,对提高国民的科技教育和科技意识发挥了极其重要的作用。国民从小就在科技馆接受科学学习、科学实验的熏陶,树立了正确的科学观,因而国民的科技素养普遍较高,对国家科技经济可持续发展提供和储备了大批优秀人才。比如我国的近邻日本几乎每个城市都有科技馆,如东京的科学技术馆、上野的国立科学博物馆、仙台的仙台市科学馆等等。改革开放以来,随着科技经济的发展,我国政府十分重视科技馆的建设,各地科技馆如雨后春笋般建设起来。如广州市的科学中心,占地600亩,投资人民币19亿元,正在建设之中;广东省的东莞市科技馆投资人民币3亿元,布展费另加投资人民币9000万元;哈尔滨科学技术馆,单购置展品就达20__万元人民币,这里不一一列举。由此可见,无论国际、国内,各地方政府都对科技馆的建设不惜投入巨资,十分重视。考察国内外科普馆建设的普遍情况,结合我市实际,建议我市科普活动中心应主体建筑独立或相对独立,要有超前意识和可持续发展空间,对周边地区具有辐射和影响力,在地县级市中具有领先地位,争创全国一流,成为我市又一座标志性建筑。
中国科协根据国家发改委和建设部下达的编制任务及中国建筑科学研究院等单位编制了《科学技术馆建设标准》,作为科技馆建设的全国统一标准。《标准》(简称)中第四条指出,科技馆是政府和社会根据科学技术普及工作,为全体社会成员提供公共科普服务的公益性展览教育机构,是实施科教兴国战略、人才强国战略和可持续发展战略的基础性设施。科技馆的任务是通过组织实施科普展览及相关的社会化活动,传播科学精神、思想、方法和知识,激发公众对科学技术的兴趣,满足公众亲自体验和主动学习科学技术的需要,增强公众的探索和创新能力,促进公众科学文化素质的提高和人的全面发展。科技馆的建设应充分体现社会公共利益,适应科技馆工作任务的需要。
1、根据《标准》,以及到2020年__市人口150万人设计,展览馆类型设定为综合馆,其建筑面积设定为15000平方米的中型馆。作为苏南发达地区的市级科普中心,它除具有收藏、展示、教育、研究、交通、服务等一般,还应突出人在展示中的参与性、操作性,使人、展有机结合。这种方式能激发参观者的兴趣,消除对科学现象和新技术的神秘感,从而领悟科学知识的真谛,加深参观者的学习印象。同时在突出展示功能的前提下,还应把科技与当地企业的发展展示给参观者,结合__实际,展示__新材料等产业发展的魅力,让参观者深刻了解科技对企业发展和我市经济发展的重要性,从而对周边地区乃至全国都要有一定的影响力。
馆舍选型、展厅布置、设置要有时代气息;展品要具有国内先进水平,少量展品最好能与国际同步,要有可参与性和可操作性;展品选位要布置合理,便于观众参观。
展厅设置,根据__市实际情况,可设置澄江科技产业展厅、古代科技展厅、基础类科学展厅等,要选择具有代表性,主题突出,便于人们了解的热点展品,同时具有代表我市特色的专业要有专厅或有要有适当的预留展位。
科普活动中心要有收集、整理、编辑、创作科普影视资料,为社会提供宣传最新科技成果、动态的能力。
科普活动中心设置的报告厅、培训中心、服务设施应适合于我市的科技科普活动,具有接纳中、小型国际、国内科技交流,组织科普人员培训和举办专题科技培训的能力。
办公、配套、安全、防火、空调、卫生、通讯、餐饮设施等标准应按照《科学技术馆建设标准》,达到国内同级展馆先进水平。
科普活动中心的展厅应根据可持续发展的要求,设常设展厅、特色展厅、阶段性展厅、独立专用厅、报告厅、培训中心、配套业务室和管理人员
展示古代传统科技OB视讯、现代基础科学,包括力学、机械、电、磁、光学、医学科学等。
可容纳500人,配有影像投影、扩音,同声传译等设备,用于国际、国内会议交流。
科普活动中心面向社会公众,是进行科普宣传和教育的不以盈利为目的的社会公益机构,参照全国科普场馆的设置,应按事业类单位管理。行政关系归属市科协领导。所需经费按全额或差额预算。科普中心实行新的管理机制,馆级领导由上级主管部门按干部管理根据和规定任免,员工采用劳动合同制,干部实行聘任制,围绕中心工作定岗、定编、定机构、后勤工作依靠社会服务部门完成,确保中心优质高效服务于大众。(具体可参照《标准》)
科普活动中心建设是提高我市全民素质和发展经济的必然要求,其建设是十分必要的。从项目的内容和投资规模看,作为科普活动中心比较合理。本项目的实施必将会为我市新一轮经济发展和社会进步发挥重要作用。无论从当前还是长远,无论是从提高人的素质还是提高经济发展和社会文明的水平看,科普活动中心的建设意义都是深远的、重大的,其社会效益将十分显著。
市科普活动中心的建设内容庞杂,既有通用常规之处,但更多的是应突出地方特色,所以,既要有借鉴,也应有创新。为此建议:
(1)市委、市政府应尽快组成筹建班子,核拨部分专项经费,有目标地组织考察、调研,尽快取得经验,完成项目前期详细规划、设计工作。
(2)在市委、市政府的大力支持下,充分发挥全市社会各界的力量,号召、提倡、鼓励支持市科普活动中心的建设。
(3)本项目为公益事业,从项目的收支测算结果看,国内、外科技馆相同,都是亏损的。为保证科普活动中心正常运营,建议由市财政每年对该中心运营经费中的不足部分给予补偿。
1是确定总体方案;2是建筑设计、施工招标和专题方案的确定;3是进行展品采购和布展设计;4是建筑装修、布展施工和展品制作、安装;5是开馆前的准备。
主要采取考察国内外科博馆,了解国内外科博馆的现状和发展趋势,在博采众长的基础上,结合我市特点,召集组织、科博场馆建设的专家,展品研制单位代表和场馆建筑设计等方面的专家进行研讨,以达成以下目的:
(1)确定建筑投资规模与功能,包括占地面积、建筑面积、展示面积、设施、办公区和休闲区的设置及建筑造型、投资规模等;
(2)研究总体方案,包括功能定位、建筑情况、布展专题、区域划分、展示方式、布展投资、人员编制、展品的组织,营运方案和工作步骤等;
(4)根据专家的意见修改总体方案,再向主管的市委市政府领导及机关领导作专题汇报;
(3)由获得一等奖的单位综合其它方案,对专题布展方案进行修改、补充和完善;
讨:采取分专题邀请各领域的专家进行大脑风暴式的研讨,获取有创意的内容;(5)对外公布比较简单的专题方案,向社会公开征集展项、展品的创意,从中获取新的思路,对方案进行完善;
(7)起草每一个展项、展品的技术方案,包括:展示内容和科学原理、观众体验要求与展示效果、技术路线、技术要求、系统的环境要求等;
(2)招标信息,向布展设计投标单位提供科普中心的建筑设计图和展品有关内容;
站房照明设计文件的编制是照明控制性方案设计的最终体现,也是我们在设计过程中应遵从及注意的指导性文件。按“332号文件”要求:一般站房按照明控制性方案设计、照明实施方案设计两阶段设计编制文件(特大型车站站房增加照明方案研究)。照明实施方案设计是控制性方案的施工图体现(由房建设计院完成)。在这里,我们所说的照明设计是指控制性方案设计。按一般的汇报材料编制要求,主要包括以下几点。
包括设计依据、设计指导思想、设计原则、站区设计范围、照明设计内容及目标等五个方面。1)照明设计指导思想中,注意如下几点:a.照明场所应以自然采光和人工照明相结合,满足各区域功能要求。b.室内照明强调不同空间水平照度和垂直照度的基本要求,以及均匀度、眩光、显色性、功率密度等标准值。c.室外照明应以交通优先为首要原则,实现引导功能是城市公共交通广场空间设计的核心。2)照明设计原则:a.室内照明应采用先进、成熟、节能、寿命长的技术和设备。b.照明设施运行可靠、安全、稳定、不得采用O类绝缘的灯具和其他电气设备;尽量选用高光效,低功率的节能产品,减少后期营运费的投入;注重照明设备防护性和安全性。c.室外照明:以平时及节假日等不同时段站房功能性照明为前提,满足不同区域,不同人群进出站视觉流线与引导性设计;通过合理的布光,明暗的对比,使功能性照明与景观照明有机的搭配。
包含设计创意、照明亮度分级控制、车站各区照明设计、照明状态分级控制、照度控制、备用照明等方面的内容。1)设计创意:在照明设计上,应力求把握站房建筑自身特点,充分展现地域性的现代化火车站,以突出车站的门户形象。在色温控制上,整体站房外立面大部分采用4200K暖白光,高显色性光源。室内大空间照明采用4200K的陶瓷金卤灯照明,创造宜人的室内候车氛围,整体给人以和谐之感。2)照明亮度分级控制:方案设计通过控制最大亮度的方法来控制照明效果,达到使用空间亮度合理、明暗适宜、安全节能的目的。目标亮度与背景亮度比值一般确定在10∶1~20∶1之内。并结合区域功能特性,对人流路线,室内环境和户外空间环境进行分析,确定照明亮度,从而限制亮度攀比,节约能源。3)车站各区照明设计:本部分应对作为设计重点的旅客空间的装饰情况、设计照度标准、初步灯具选型及安装方式等进行阐述分析,如:出站通道、出站大厅、进站大厅、站台层候车厅、高架候车厅、雨棚站台等。4)照明状态分级控制:设计区域除了在亮度和光色上合理设置,还可以通过控制系统对照明环境的明暗调节、控制方式等进行立体化控制;在亮灯模式上站房照明一般分为重大节假日、平时和深夜节能模式。5)照度控制:铁路站房中,各区域的照度控制标准如表1所示。6)备用照明:执行设计细则中对“备用照明的水平照度值不应低于该场所一般照明照度的10%”的规定,除雨棚外,其余所有旅客空间如出站通道、出站大厅、售票厅、候车厅等均设置备用照明。备用照明一般采取“热备用”的方式,将应急照明作为正常照明的一部分,消除“盲管”导致应急时的设备失效。
该部分是整个设计文件的重点,其主要内容包括站房平面划分、剖面图、旅客空间照明等。1)站房平面划分:对站房建筑布局及旅客流向等进行说明。2)剖面图及照明设计范围:以最具代表性的剖面图为依托,进行室内各层及室外照明的烘托,明确范围。如图1所示,除出站层外,基本将整个站房的照明轮廓,如雨棚站台、进站天桥、基本站台候车厅、高架候车厅、进站大厅顶棚、建筑立面、挑檐、屋面、屋脊等全部勾勒,使人一目了然。3)旅客空间照明:所谓旅客空间,即正常情况下,旅客在站房内可以到达的空间。如:站台、出站通道、出站大厅、售票厅、候车厅等,旅客空间是照明设计的重点。其主要思路是根据精装修要求确定的照明效果及平面图进行灯具及光源选型,通过空间建模、照度计算、照明仿真等来校验是否满足装修设计输入条件,达到预定效果。如不能,需重新调整灯型,甚至微调装修方案。以漳州南站站台层候车厅照明设计为例进行说明:a.站台层候车厅照明标准照度值200lx,统一眩光值小于19,显色指数大于80。光源初步选择2×26W明装筒灯。b.站台层候车厅效果图及灯具平面布置图见图2,图3。c.进行效果验证:建模、照明仿真、照度计算,列出平均照度、最小照度及最大照度等(见图4)。d.照明参数列表:通过效果验证,照明效果、照度标准、眩光等满足装修输入条件,即初选灯具及光源满足区域照明设计要求。将选好的灯具、光源及安装方式、安装高度、数量、功率等一一列出(见表2~表4)。
室外景观照明应根据建筑主体思想和结构特征进行设计,在利用室内照明内透光的基础上,可设置轮廓灯带,实体墙、梁或柱体可采用泛光照明。景观照明一般慎用彩色光和动态光。
目前,站房内多采用智能灯控系统进行照明控制,辅以手控(办公空间)、光控(贵宾室)、时控(景观照明)等方式,并可以实现集中控制,设置必要的控制模式,一般为:平日前半夜、平日后半夜、一般节假日、重大节日等开灯控制模式。平日模式应节能,慎用大面积泛光。
根据设计结果,对照明方案的投资进行成本分析,此分析中,应从照明配电箱开始,涵盖照明系统的各分项预算(如配电箱柜、管线、灯具、智能控制系统等),附单位面积造价指标,对站房、雨棚及景观照明分别统计;对照明系统进行负荷计算,对照明系统的后期营运成本进行分析。
根据建筑物的使用功能、等级与投资规模,参照国际或国家规范来确定建筑物室内噪声标准,是噪声控制设计的首要内容。
通常音乐厅、剧场等厅堂都要求很低的室内背景噪声,因此,这些厅堂的选址很重要,应尽可能远离户外的噪声与振动源。另外,还要进行场地环境噪声与振动调查、测量与仿真预测,目的是为进行厅堂建筑围护结构的隔声设计提供依据,保证厅堂建成后能达到预定的室内噪声标准。
围护结构的隔声设计分为空气声隔声设计及固体声隔声设计两部分,均包括隔声量的计算、隔声材料的选择以及隔声构造设计等内容。除理论计算外,经常需要进行隔声构件的实验室或现场测量,来确定其各频带的隔声量。
噪声控制的另一重要内容,就是针对厅堂建筑内部的噪声振动源进行控制。这些噪声振动源包括空调设备、给排水设备、变压器、某些灯光设备、舞台机械设备以及来自相邻房间通过空气及固体传声传入的噪声和振动等,都将对观众厅的安静造成干扰。因此,在建筑方案设计阶段,声学顾问就必须介入,以便审视建筑内部各种房间的平、剖面布置是否合理,尽可能在建筑设计阶段就将可能的噪声振动干扰减至最低。
一、确定厅堂体型及体量。为看得清楚、听得清晰,各类厅堂都有个长度的限制。厅堂的宽度会涉及到早期侧向反射声的组织,与音质的空间感有重要关联。厅堂的高度不仅影响竖向早期反射声的组织,而且影响早后期声能比和混响声能的大小及方向。厅堂的体积和每座容积都直接影响混响时间等音质参数。厅堂的体型更是关系到是否存在回声、颤动回声、声聚焦、声影区等音质缺陷。所有这些,都必须在初步方案设计阶段就提供建筑声学的专业意见。
二、确定音质设计指标及其优选值。根据厅堂的使用功能选择混响时间、明晰度、强度指数、侧向能量因子、双耳互相关系数等音质评价指标,并确定各指标的优选值,是音质设计的重要任务。这些指标及其优选值的选定,将为进一步进行音质参量计算和将来竣工后的音质测试提供目标和依据。
三、对乐池、乐台、包厢、楼座及厅堂各界面进行声学设计。厅堂的平面及各界面的形状、面积、倾角等以及乐池、乐台、包厢、楼座、音乐罩、反射板等都影响声脉冲响应的结构,从而对厅堂音质产生重要影响。因此,是否设楼座、包厢,设几层楼座、包厢,楼座和包厢的深度及开敞度多少为合适,栏板的面积与倾角多大较恰当等等,都属于建筑声学设计的范畴,都需由建筑师与声学顾问共同磋商,加以确定。乐池的形状和开口大小也直接影响乐队声能的输送以及乐队与演员的相互听闻。此外,是否设音乐罩或反射板,设何种形式的音乐罩和反射板等等,也都需要从建筑声学专业的角度提供咨询意见,并给出设计方案。
四、计算厅堂音质参量。当厅堂的平、剖面及楼座、包厢、乐池、乐台等设计方案拟定以后,就可开始计算厅堂音质参量。通过音质参量的计算,提供设计反馈信息,以便对设计方案作出必要的修改与调整。这个过程有时需要反复进行多次,以便臻于至善。在此过程中,需要辅以平剖面声线分析、三维声场计算机仿真乃至缩尺模型试验等技术手段,才能做出较准确的预计。
五、进行声学构造设计。厅堂音质除了受前述建筑因素影响之外,还与室内装修材料与构造密切相关。因此,声学顾问还需与装修设计师密切配合,共同完成室内装修设计。声学装修构造设计通常包括各界面材料的选择和绘制构造设计图,需详细规定材料的面密度、表观密度、厚度、穿孔率、孔径、孔距、背后空气层厚度以及龙骨的间距等技术参数。
六、声场计算机仿真。对厅堂建筑进行仔细的声场分析和音质参量计算,有赖于声场三维计算机仿真。从这一点意义上讲,要进行成功的现代厅堂音质设计已离不开计算机仿真的辅助。
七、缩尺模型试验。对于重要的厅堂,除了计算机仿真外,通常还须建立一定缩尺比的厅堂模型,进行缩尺模型声学试验。缩尺模型试验优于计算机仿真之处,在于唯有它能对室内声波动效应做出仿真,而前者仅能在中、高频段,在几何声学的范围内提供较准确的仿真结果。此外,计算机仿真从本质上说是将声学家已知的声学原理输入计算机中,而缩尺模型则可较客观地展示厅堂中发生的实际声物理现象。目前,华南理工大学建筑声学实验室正在负责对在建的广州歌剧院作1∶20的声学缩尺模型试验,以确保该剧院建成后的高水准音质。
八、可听化主观评价。对于重要的厅堂,必要时还可在计算机仿真和缩尺模型试验基础上,应用先进的可听化技术进行主观听音评价。可听化技术是通过仿真计算,或者通过模型试验测量获得双耳脉冲响应,将之与在消声室中录制的音乐或语言“干信号”卷积,输出已加入厅堂影响的声音信号,供受试者预先聆听建成后的厅堂音质效果。这是近年发展起来的建筑声学领域一项高新技术。
九、建筑声学测量。建筑声学测量包括噪声与振动测量,围护构造隔声测量,重要材料与构造的吸声量测量以及厅堂音质参量的测量等。厅堂音质参量测量除了在工程竣工之后进行,以验证声学设计是否达标外,有时还需要在厅堂建筑主体完工,进入内部装修阶段时进行,以便为施工的最后阶段进行必要的设计修改与调整提供科学数据。
十、对电声系统设计提供咨询意见。对于需要安装电声系统的厅堂,建筑声学专家尚需与音响工程师配合,对电声系统的设备选型、设计与安装提供咨询意见。
项目的规划定位决定了展览馆与城市间密不可分的关系:展览馆既是城市的一部分,又在内部展现了城市的规划模型,形成你中有我、我中有你的格局。承德城市发展的特点在中国城市中独一无二,由避暑山庄向外延展,可以叙述的历史有很多,如何结合地域、城市与历史设计展览馆,成为设计的核心理念。在承德的主要特点中,笔者首先想到的就是承德的山水、避暑山庄、外八庙等秀美的自然人文景观,作为世界文化遗产,在展览馆的内在形式中有举足轻重的地位。结合了以上因素,才会孕育出符合承德城市特征的、自然的、本土的建筑。展览馆主展厅为本项目的核心区域。在本项目设计之初,计划放置于主展厅正中位置的城市规划模型的形状和尺寸即已确定。由于主展厅必须围绕城市规划模型展开设计,而该模型的形状特殊(呈三角形),且占地面积较大(约800平方米),因此,如何结合城市规划模型,又体现建设方提出的设计要求,成为主展厅以及整个展览馆设计方案的难点。通过数轮前期调研及方案讨论,最后形成本项目以承德城市发展形态为出发点,结合承德特有的山脉地形和浓郁的历史建筑特色的设计理念(见图2)。展览馆在临近的城市地块中并不以高度和沿街长度突出,而是突出建筑的整体感和与城市空间、城市地貌及文化特色的结合,充分地表达了建筑与城市的和谐关系。
展览馆的功能主要分为城市规划展览功能和规划局办公的功能。其中城市规划展览功能又由主展厅、副展厅和序厅三部分组成。整个建筑总高四层。一层全部为序厅。主展厅位于二层,是整个建筑最核心的部分。主展厅沿三角形城市规划模型的三边,亦设计为三角形,再以三角形的主展厅将整个本项目二层及以部分建筑体量切割成三个功能体块,其中两部分为副展厅,一部分为规划局办公区域,主展厅的虚和三个功能区的实相呼应,隐喻承德市三角形的主市区地形及三面环山的地形特征和城市脉络。展览馆内部空间以城市规划模型所在的主展厅为中心,结合序厅、副展厅的参观流线和规划局办公空间形成了本项目的整体建筑造型(见图3)。参观人流由序厅进入(序厅主要为区县展览、临时展览),随后进入二层主展厅,沿三角形城市规划模型完成参观后,即可进入位于二层副展厅区域,在副展厅内逐阶向上至三层和四层(副展厅主要为城市规划展览模型、主展览和评审会议厅),最后可从四层俯视二层主展厅的城市规划模型,从整体感觉承德市整体城市规划的立意和布局,完成参观。规划局办公部分为建筑东侧的一至五层,与展览流线互不交叉,且面向比较安静的一侧。整个建筑屋顶为上人平台,用卵石铺砌出承德的城市形态。
展览馆建筑整体方正,城市规划展览体块被三块实体包围,展览馆入口为位于建筑西北角缺口处的大台阶(见图6)。建筑立面简洁沉稳,将承德的山区地形抽象为岩石的材质和体型,四周成组悬挂深色石材条板,通过不同宽度的间距及朝向突出建筑的体量感,代表环绕在承德四周的山脉。城市规划展览体块外墙和屋顶为红色,开下疏上密的方洞口,从避暑山庄、外八庙等古建筑中抽取红墙和凹窗的传统建筑元素,与古建筑外墙同色同做法。与灰色石材交相辉映,隐喻位于群山之中的承德古建。
展览馆立面在设计中采用了模数的方法,让设计和建造的过程更加理性和系统化。通过对立面的分析,最终确定采用柱网在主轴线mm的模数,通过倍数的放大调整间距,即当石材间距达到600mm即可设置竖向外窗,外窗高度与石材同高。在与立面垂直方向,通过层数间的高低错落和角度的扭转,形成大小不一、错动有致的石材体块,由于石材大多为垂直方向,因此在阳光投影下会呈现出很深的阴影效果,从而使立面的体积感更加饱满(见图7)。作为立面上面积最大的部分,石材的选用对整个建筑的效果呈现起到关键作用。最终多次通过材料的比较及现场小样,发现了“承德绿”这种本地石材,颜色呈沉稳的深灰色,经过烧毛处理后,完美体现了承德的本土特色。红色墙面同样利用了模数控制的方法,长宽为300×300mm的凹窗,在水平和垂直方向的间距均为1.5m,通过随机的排布,使光线能均匀而又自由的投射到展厅内。凹窗的形式吸取了承德标志古建普陀宗乘之庙的立面开窗形式,具有浓郁的藏式建筑的本土特色。建筑立面倾斜的山石切割造型一直延续到主展厅内,从展厅内部也可以完全感受到三块石材实体环抱着城市规划模型形成的主体空间。从内到外贯彻了设计者的设计理念,立面是平面功能直接的展现,不是通过立面表皮或者其他手法主义的方式表达想法。(见图8)建筑展厅内统一使用与外立面相同的花岗岩石材,只是从磨光处理上采用抛光的处理手法,更适合室内展陈的需要。主展厅顶部设计了三处采光天窗,光线通过不同方向投射到城市规划模型上,表现不同的光影效果。同时,天窗在屋面的造型上同样是仿照山石的处理方法,隐喻群山与建筑的关系。建筑立面造型的完成度把握成为施工控制的重点,模数化的立面设计使得施工的技术含量相对降低,即使是普通的技术工人也可以完成相对令人满意的结果。干挂石材及真石漆墙面均为较为成熟的技术做法,在紧张的工期中设计方充分与建设方及施工方沟通,解决了很多设计中不完善的技术问题。
直流输电是电力系统中近年来迅速发展的一项新技术,随着电力系统技术及国民经济需求的不断增长和提高,直流输电受到广泛的关注并得到不断的发展。直流输电主要应用于远距离大容量输电,直流输电线路两端必须要设置交直流转换的换流站,而阀厅是换流站内最重要的建筑物,关键的电气设备都放置在阀厅内,阀厅是整个换流站的心脏;阀厅建筑物结构选型及主结构采用的材料,不但直接影响阀厅建筑物的工程造价,而且对阀厅建筑物本身施工工期乃至整条输电线路的运行工期都起着至关重要的影响。
本文以国内某换流站低端阀厅为例,在主体结构体系、辅助结构体系和连接节点设计等方面进行简要的对比分析,说明设计方案对阀厅建筑物的工程造价及工期带来的影响,供类似工程设计时进行参考。
国内某换流站低端阀厅钢结构项目,建筑面积3534.3m2,长76.5m,宽46.2m,最大柱距11m,最小柱距4m,刚架檐口标高18.5m,分两跨,一跨一个阀厅,单个阀厅跨度为23.1m;阀厅内的主要设备为电气设备,每个阀厅内设有6个换流阀、换流变压器及其它电气设备,因电气设备的特殊性,主要的电气设备如换流阀等都悬挂于屋架下弦,屋面为双坡屋面,设外天沟有组织排水。平面布置图见图1所示,结构布置图见图2。
结合本工程的特点,依据现行国家规范GB50017-2003《钢结构设计规范》和电力行业标准:DL/T5223-2005《高压直流换流站设计技术规定》等国家规范、规程及电力行标准的要求,在满足原使用要求,确保安全的基础上,为合理降低工程造价,从两个方面对阀厅钢结构的设计做出优化设计建议。
受换流变压器和换流阀布置及电气设备特殊要求的限制,阀厅柱网布置不是很灵活,但也不是不能进行变通,原设计采用的是依据换流变压器的布置来设计柱网的,即一个换流变压器一个柱距,导致最大的柱距达到了11m,而最少的柱距却只有4m,差不多相差3倍,为便于结构设计、构件制作和实现标准化,这就导致了用钢量的大幅度上升,从而进一步影响阀厅的总体造价。
原设计在两个阀厅共用的墙面处设混凝土框架砖砌防火墙,将屋架直接支承于A、C轴防火墙上及B轴的混凝土框架上,从图1和图2可以看出,原设计方案基本上每一榀屋架最少要承担一组换流阀的重量,最多的如6轴屋架,差不多要承担了3组换流阀的重量,原设计屋架弦杆截面为H350x350x14x25,腹杆最大的截面为方钢管250x12,最少的截面为方钢管150x8。经与工艺及其它专业仔细比对,发现完全可以在换流变压器中间再设一榀屋架来分担换流阀厅重量,如图3所示:这样的话,基本上形成了两榀屋架承担一组换流阀厅重量,大大的减少了屋架的受力,从而降低了用钢量,经计算,屋架弦杆采用2 L160 x 14,腹杆采用2L100 x 10及L125 x 12背对背组合成T字形截面,可以满足现行相关规范、规程规定的各项要求。
优化后的单个阀厅屋架总体数量(16榀),虽然比原方案(9榀)要多,但给后面的阀吊梁、支撑布置及屋面檩条带来了极大的优化空间。如主阀吊梁,优化前的截面是H588x350x12x25,优化后的主阀吊梁截面是HW250x250 x 9 x 14;又如屋面系杆,原设计是方钢管250x6,优化后是方钢管120x6。
另外,原方案在两个阀厅共用的墙面处采用混凝土框架砖砌防火墙+双层保温彩钢板,优化后的方案采用的是钢框架夹芯岩棉防火板,虽然用钢量有所增加,但优化完成后,经公司相关部门的统计,原方案主钢结构的用钢量是629.5吨,优化后的用钢量是399.2吨;原方案在B轴是采用的混凝土框架+砖砌防火墙贴彩钢板结构,优化后的方案在B轴采用的钢框架柱+岩棉夹芯彩板结构,用钢量不但没有增加,而且构件全部工厂化生产,现场只需吊装,加快了施工进度,产生了很大的经济效益,。
原方案设计时,连接节点大多是采用焊接连接,特别是屋架弦杆和腹杆,屋架分段及钢柱分段等现场拼接位置采用的都是焊接,这给工厂制作、运输、安装带来了很大的困难:屋架弘杆和腹杆采用焊接连接,不但给工厂制作带来了很大的麻烦,而且大跨度屋架导致的大件运输带来运输困难和成本的增高,工地现场拼接连接节点采用焊接连接,导致工地现场焊接工作量骤增;同时,工地焊接受条件的限制,焊接质量不可靠;因焊接质量不合格造成的返工比比皆是,直接影响工程进度。
优化后,屋架弦杆与腹杆的连接节点及屋架分段位置的拼接连接节点、钢柱分段位置的拼接连接节点,采用的全部是螺栓连接,便于车间数控化加工,不但提高了加工精度,同时也缩短了车间制作周期、减轻安装时工人的劳动强度并缩短工地吊装工期,同时对运输安装也带来了很大的便利,进一步提升经济效益。