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【关键词】 工业建筑;设计;空间创新;形象创新
前言
工业建筑对社会发展和人类生活的影响日益显著,而如今也越来越成为建筑设计中不容忽视的重要类型。可以说,在我国许多城市的快速发展都离不开大量的工业建筑作为基础支持,因此,关于工业建筑设计创新的研究有着广泛的社会意义,同时也能实现一定的经济价值。笔者认为,工业建筑设计创新主要从空间创新、形象创新这两方面入手。
一、工业建筑设计的空间创新
工业建筑设计空间表现形式多样,但归根结底,主要分为外部空间和内部空间两个方面,这里就从这两个方面探讨工业建筑设计的空间创新。
(一)外部空间创新
1.满足多样创新的城市空间
第一,要满足城市多样性的要求。随着工业化的快速推进中背景下,一些公共空间和街道景观逐渐消失,中心城市的差异,从而引起其他功能空间从城市的单独的出现函数空间。城市居民和企业员工被局限在单一的城市的空间内,缺乏相互交流、共生,带来的局限性很快引起人们的反射。城市多样性需要提升产业功能和其他功能。可以说,工业建筑和工业园区正逐步向城市开放,成为现代工业建筑设计的主要发展方向。第二,与城市建立互动关系。随着社会信息产业的发展,一些城市开始相继建立各种特色科技园区,这些园区大多以软件、信息类产业为主。这种产业形式的工业建筑,不同于传功的工业建筑形式,其建筑形式越来越趋于城市化,对此,要与城市建立良好的互动关系。
2.营造生态环保的厂区空间
现代工业建筑设计必须保持生态系统自身建设与自然的平衡、协调关系,这就要求改变传统工业建筑设计中封闭的、独立于自然之外的建筑形式,从而向自然回归。第一,推动生产环境生态化。在可持续发展的要求下,工业环境日趋自然化、生态化。最简单的方法是通过绿色建筑产业和减少对环境的破坏自然生态系统的因素,将损失降至最低。第二,追求建筑自然一体化。工业化进程带来了科学技术的迅猛发展,而工业楼宇的数目,以提供尖端技术、提供人力和能源的消耗低的自白形式。人们开始运用新的工业建筑天然代谢的一些原则,工业大厦采用先进技术和工艺,降低生产和消费的建筑物本身消耗,回收资源的合理使用。可以说,此类工业建筑引发了工业建筑适应环境的新的设计理念,提出工业建筑设计应该重视周围的环境,综合考虑与自然环境的关系。
(二)内部空间创新
1.生产空间创新
第一,提高空间灵活性。空间的灵活性主要表现为工业建筑内部空间的可变性。这主要依托于工业建筑外部结构和内部分隔系统的支持。现代建筑结构技术的发展和新型材料的应用,使得这种支持变为可能,促进了内部空间工业建筑设计的灵活性。对于工业建筑生产空间设计,提供其灵活性,可有效减少浪费,并能更好的满足工业设施的更新和产品的换代等带来的空间要求。第二,提高空间可生长性。现如今,许多工业建筑也开始效仿其他的建筑形式,采用模块化设计方法,实现内部空间的重复性和可生长性。这种方法可有效地减少工业建筑设计和建设周期,还可以更好地满足生产要求的灵活性和生产空间的要求。这种方法的另一个好处是统一的建筑结构,以更好地满足工业建设施工进度的要求。
2.服务空间创新
服务空间主要体现“以人为本”的设计理念,对于服务空间的创新应主要集中在如何使服务空间变的更加舒适,并应考虑工业建筑使用者的各种生理感受。也就是说,工业建筑服务空间创新应以人为本,多些艺术化。工业建筑设计有它的优势,专业分工细、专业技术深,建筑设计应把重点放在与人有关的问题上,去解决那些人性化的问题,真正贯彻以人为本的思想,这无疑也解决了人们认为在工业建筑设计上投资装饰没有经济效益的问题。可以说,这也给工业建筑设计人员带来了无限的创造空间。因此,工业建筑要彻底告别过去单调、冰冷、呆板的形象,使工业建筑多些艺术化。可以预言,新时代的工业建筑必然是高技术与高情感的完美结合,以人为本将在工业建筑的设计中得到新的体现。
总的来说,工业建筑与空间从来都是不可分割的一个整体,工业建筑设计创新更是不可忽视空间设计的创新。
二、工业建筑设计的形象创新
(一)工业建筑形象的独特性表达与创新
生产是工业建筑的主要特征,所以传统的工业建筑对外部形象通常的表现形式是粗糙的。可以说,以往工业建筑的形象单一,缺乏独特性和可识别性。随着时代和社会的发展,越来越多的工业建筑开始注重工业建筑形象的独特性表达,旨在突出工业建筑特征,宣扬工业企业形象。 主要体现在产品特征的表达和地域特征的表达上。第一,产品特征的表达。传统的工业建筑很少能直观的表现建筑的产品特征,但是现在越来越多的企业开始重视工业建筑形象的产品特征表达,表现企业的生产性使其具有标志性、独特性。第二,地域特征的表达。地域不同,形成了不同的社会文化。工业建筑作为社会发展不可或缺的一部分,同样存在于一定社会环境中,其形象必然受到社会文化的渗透和影响,从而带有浓厚的社会文化印迹。
(二)工业建筑形象的生态性表达与创新
随着社会的发展,工业建筑越来越重视其生态性,具体表现为两类形式:一是以无公害为原则的“无公害”工业建筑;二是使用天然资源建造的“生物建筑”。
1.“无公害型”工业建筑形象
“无公害型”工业建筑遵循健康卫生、无废无污的原则,应尽量避免或减。 “无公害型”工业建筑的生态特性主要体现在这几方面:第一,绿色建材采用清洁生产技术,少用天然资源和能源利用大型工业固体废物。绿色建材是一种无毒、无污染、无辐射,有利于环境保护与人体健康的建筑材料。绿色建材能够有效的节约资源,并且有利于人的生理健康,最大的优点是不会对环境造成污染,符合生态节能和可持续发展的需要,合理的协调发展与环境之间的关系。因此,工业建筑中应提倡更广泛的使用绿色建材。第二,工业建筑作为生产型的建筑,能源的消耗是非常巨大的,对环境的污染也十分严重。因此,洁净能源的使用对工业建筑的生态化发展具有非常重要的现实意义。太阳能、风能、地热能源都是非常客观的洁净能源,因此必须充分合理的开发利用这些资源。
2.“生物型”工业建筑形象
工业建筑作为比较大型的建筑类型,在生态化的过程中,建筑材料的选择显得尤为重要。近年来钢铁业发展迅速,钢材作为性能优越的建筑材料被广泛应用,尤其是在工业建筑中,为了体现科技的力量更是材料的首选。其实,这是很不恰当的,某些情况下也是不必要的。钢铁在生产过程中能耗非常大,对环境污染严重。“生物型”的工业建筑采用天然材料,在建造和回收过程中对生态环境的污染几乎为零,这一点完全符合建筑生态化策略和可持续发展的环境观。因此,在满足生产的前提下,理应首先考虑采用天然材料的“生物型”工业建筑。
结束语
总的来说,工业建筑有着很强的空间特征,有着独特的形象,体现着技术美学与工业文明。工业建筑设计创新更是推动工业建筑设计发展的动力所在。为此,对于工业建筑设计创新,必须先引起高度重视,然后从空间、形象等方面进行全方位创新,从而提高工业建筑设计水准,更好的美化城市形象,为我们创造一个和谐优美的生活环境做出积极的贡献。
参考文献:
[1]孙颖.工业建筑设计中几点问题的探讨[J].江苏冶金,2006,(4).
[2]谢国雄.浅谈工业建筑设计的优化方案[J].建材与装饰,2007,(10).
关键词:绿色工业建筑设计;四节一环保(节能、节地、节水、节材、环境保护);资源节约;
可持续发展
Abstract: in this paper the tobacco machinery Co., LTD of xuchang pursuing technology reform project as an example, this paper expounds the importance of green design of the industrial architecture, and the key point is to consider the question. The project application of four section one key environmental protection technology: can use shallow technology (ground source heat pump air conditioning system), the workshop layered air conditioning technology, fresh air heat recovery technology, solar power supply lighting technology, sewage treatment regeneration (water) recycle technique, air compressor heat energy recycling technology, roof greening technology, etc.
Keywords: green design of the industrial architecture; Four section one environmental protection, energy saving, section, section, section, environmental protection); Conservation of resources;
Sustainable development
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
1 引言
当今社会,环境和能源问题已成为大家所关注的焦点,特别是近几年来,自然灾害平平爆发(地震、洪水、干旱等),人们不得不关注赖以生存的地球环境问题。世界200多年的工业化历程,仅使不到10亿人口的发达国家实现了现代化,但资源和生态却付出了沉重的代价。世界上3/4以上的人口生活在生态环境退化速度超过自我更新速度的国家。全球环境资源消耗速度超过地球生态自我更新速度已达30%。我国已成为世界上排放二氧化碳最多的国家,同时,中国仅次于美国,已排在全球资源消耗最大的国家之列。我国每年因环境污染造成的损失约占GDP 的10%左右,且所有造成环境污染的排放物中,70%来源于制造业。
保护环境,节能减排。中国制造业必须要增强自主创新能力,以人为本,实现人与自然协调发展,实现由制造大国向制造强国的历史跨越;必须改变以往粗放的发展方式,体现循环经济的可持续发展理念;必须走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源得到充分发挥的新型工业化道路;必须重视资源节约和环境保护,实现建筑与自然和谐共存,转变经济增长方式;建设“资源节约型、环境友好型”工厂,已成为目前工厂设计的重要设计原则之一。
2绿色工业建筑设计案例
绿色工业建筑是基于可持续发展理念,在绿色工业建筑的理论和基本框架下,结合机械制造行业工业建筑的工艺需求、负荷特性、使用规律等自身特点,并考虑不同气候类型的影响,所实现的在建筑全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,
为生产、科研和人员提供适用、健康安全和高效的使用空间,与自然和谐共生的工业建筑。
本文就我公司最近承接的许昌烟机易地技术改造项目中绿色工业建筑设计的关键技术进行介绍。
2.1工程概况
许昌烟机新厂址位于许昌新区中核心区的烟草工业园内。厂区总征地面积约452亩,其中建设用地面积约350亩。一期新建面积83345m2,其中空调建筑面积55449m2。一期建设投资50850万元,是一个以机械加工、焊接、涂装及产品装配为主的机械生产厂。
2.2绿色工业建筑设计标准
本项目遵从建设“资源节约型、环境友好型”社会的总体理念,落实以“四节一环保”为基础的绿色工业建筑要求,按照《绿色工业建筑评价导则》,对实现建设绿色工业建筑进行系统设计。
2.3 绿色工业建筑设计的关键技术
许昌烟机易地技术改造项目绿色工业建筑设计的关键技术主要反映在以下几个方面:
2.3.1可持续发展的建设场地
① 厂区从总图布置上充分考虑工艺流程,尽量设计成联合工房以节约土地,同时缩短物料运输路线。协作关系较紧密的厂房之间以运输短捷顺畅为前提,为实现节能减排目的,建设现代化绿色工厂打下良好基础。
② 在厂区合理采用屋顶绿化、垂直绿化等方式。为提高屋顶的隔热保温性能,改善生态与环境质量,框架混凝土部分屋面采用屋面种植技术,结合防水及承重要求,选用喜光、根系浅的低矮灌木和草皮。
③ 广场、停车场采用透水地面,使厂区透水地面面积不小于场地总面积的35%。
2.3.2节能与能源利用
① 科研大楼和部分车间屋顶设置太阳能接收板,采用光电互补供电方案,照明母线为直流220V,太阳能发电直接供给照明母线。
② 科研大楼空调采用地埋管地源热泵系统,提高制冷机能效比,达到节能目的。
③ 科研大楼新风采用新风热回收技术,由排风预热(冷)新风,额定热回收效率为65%,达到节能目的。
④ 厂房空调采用分层空调技术,与全室空调相比节能15~20%。
⑤ 热交换站设气候补偿器,根据室外环境温度、标准间温度自动调整供水温度,实现供水温度的智能控制,节约热能;循环水泵、补水泵变频控制,根据负荷变化调节水泵流量、扬程,节约电能。
⑥ 各空压站内设置一台变频式空压机,可根据负荷的变动灵活地调整空压机的转速,节约电能,并使空压机的启动更加平稳,避免峰值电流。
⑦ 空压机60%左右的电能转化为了热能,而空压站冷却热风含有大量的热能。利用空压机余热,作为淋浴用热源,节能减排。
2.3.3 节水与水资源利用
关键词:工业建筑;设计;分析
中图分类号:TU2文献标识码: A 文章编号:
引言
工业生产技术发展迅速,生产体制变革和产品更新换代频繁,厂房在向大型化和微型化两极发展;同时普遍要求在使用上具有更大的灵活性,以利发展和扩建,并便于运输机具的设置和改装。现代大型企业的建立,对工业建筑的设计要求越来越高,如要求建筑平面布置在满足工艺流程优化的基础上考虑人性化设计,外部造型要能代表企业形象和展示其企业文化等,显然旧的设计方法与理念已不能完全适合运用。以某电厂建筑的设计为例来介绍现代工业厂房建筑设计。
1 总体布置
总体布置受地形等自然条件的影响和制约因素很大,工业项目特别是电厂项目的总图设计一般会有总图专业设计专项布置,总图以工艺流程为主,综合考虑经济、使用方便,合理地进行布置,建筑师在此阶段也需参与其中,与总图专业一起结合工艺管线、环境要素,因地制宜地综合考虑建筑的单体布置、群体组合、道路形式、空间序列安排及环境绿化等方面的问题。例如厂前生活办公区与厂房区的位置关系处理、人流进厂的视觉感受等,通过对总体布置的参与设计,可以提高整个厂区的功能空间及环境设计质量,增强工业项目总的人文关怀。
2 处理好工业建筑与城市之间的关系
随着工业的发展,许多工业建筑位于城市的边缘或是市区,如热力电厂等,这类工业建筑规模一般较大,在一定程度上反映着城市的形象,建筑师进行这类建筑设计时,除了考虑工业建筑本身的噪声、空气污染对人们造成的影响外,还需从城市设计的角度出发,处理好工业建筑与城市发展的关系。
3 建筑内部空间设计
工业建筑其主要功能是生产,根据工艺设计体块布置相应的模块,如火力发电厂,主厂房一般由汽机房、煤仓间、集控楼、锅炉房等几大模块组成,整个设计一般以工艺流程的安排为主,但并不意味着建筑师一味地按工艺管道布置图被动地进行设计,建筑师应该与工艺专业进行沟通和配合,在不增加管道费用或者只是稍微增加个别费用,但能达到很好的空间效果的情况下,对设备、管线进行合理有序的综合布置,避免杂乱无序,特别是主要的疏散通道、楼梯等人员流动比较大的地方,应尽量营造宜人的工作空间环境。以电厂设计为例,汽机等工艺专业应根据大的原则将各种类管道布置好,建筑师此阶段必须介入,与工艺专业进行沟通协调,在不影响大的原则的情况下,调整各类管道布置,营造一个好的空间环境。同时主厂房内部也有一些功能房间,如主控室、值班室、休息室、工具间、卫生间、工程师室等,这些房间人流相对比较集中,其位置主要由生产工艺的安排、工业设备的布置情况而定的,但其平面和外型只要用心设计,在条件限制的情况下创造出优美的室内小品,既可以满足生产使用功能的要求,又调节了厂房内部建筑空间效果。
同时,建筑师应通过色彩对室内空间进行设计,但在颜色使用时须统一协调,与整个项目的设计理念相符,如通过颜色对各类设备进行区分,将比较危险的设备管道涂以警示颜色,其他管道使用暖色,室内地板、天棚、柱子涂以相应的颜色,合理的颜色有助于美化室内空间,极大地提高企业的形象。另外,建筑师应重视对采光、照明、通风的设计,以避免出现眩光、通风不畅等,努力为生产者提供舒适的室内工作环境,实现建筑的人性化设计理念。在进行室内空间设计时,建筑师可以借鉴我国传统园林的一些设计手法,如渗透、借景、对景等来引进自然风光,改善内部环境。
4 建筑外部造型设计
建筑造型设计作为艺术形象,表达工业企业抽象的思想内涵。同时形式美的规律是随着社会的发展和时代的变迁而日益变化的,这就要求建筑师对建筑造型进行设计时,在遵循固定的规律原则下,不断突破创新,以展现出现代化企业的各种形象。建筑师进行造型设计时,除了要考虑企业文化及所需要通过此项目展示的形象外,还需根据每个项目的实际情况进行艺术处理。
4. 1 工业建筑的设计手法
(1) 体型组合。体型组合是立面设计首先考虑的问题。工业建筑特别是电厂建筑主厂房,有其相对固定的体块,如火力发电厂,汽机房、煤仓间、锅炉房、烟囱等,依次从低到高布置; 生物电厂的体块相对多变一些,但也基本有几大块; 核电厂则就更加严格。无论在其功能上,还是在建筑体量上,这些体块组成的主要生产车间均是电厂的视觉中心,最能体现整个项目的建筑形象。因此,进行外部空间设计时,要充分利用其体型,合理地选用建筑材料与结构形式,适当地采用装饰色彩组合,做到形式与内容的高度一致。
(2) 立面设计。工业建筑立面如火力发电厂的立面宽而长,由于工艺专业的要求,墙上会有一些开孔布线,严重影响美观。因此,在进行设计时应与工艺专业沟通,在确保满足使用功能要求的前提下,在条件允许时,首先将影响立面效果的布线藏于地下或者人们不注意的地方; 其次注意合理确定窗户、窗间墙、挑檐板等各个构件的关系,力求使这些构件划分合理; 同时在立面处理上,将门、窗、檐口、雨蓬、雨水管等统一考虑,从整体上保证工业建筑立面的整洁美观。最后,通过运用一些建筑形式美的规律进行深化设计。
4. 2 建筑深化设计的原则
(1) 统一与变化的构图原则。即在变化中求统一,统一中求变化,两者相互结合。(2) 对比原则。即体量、线形、虚实、质感以及色彩冷暖浓淡的对比,通过对比手法,使整个建筑体量组合主次分明、协调统一。(3) 均衡与稳定原则。在建筑体量的构图上,均衡与对称并不是一个概念,但两者具有内在的同一性———稳定。因此,凡符合这种审美观念的造型艺术才能产生美感,违背这个原则的,看起来就不舒服。均衡与对称都不是平均,它是一种合乎逻辑的比例关系。平均虽是稳定的,但缺少变化,没有变化就没有美感。(4) 韵律原则。即建筑构图中有组织地变化与有规律地重复,形成一定的节奏韵律感。
5 建筑的节能设计
随着经济的高速发展,对能源的消耗越来越大,工业厂房的建筑设计需在满足“经济、安全、美观”几个原则的前提下,力求在设计阶段做到以最小的资金投入去获得最大的使用效益。以电厂为例,我们在建筑设计中,一般采取以下措施来达到节能的目的。
(1) 围护结构材料的合理选用。对有空调要求的建筑物的墙、天面隔热层等围护结构的材料,采用导热系数低、热阻值高、质量轻的隔热保温材料,如加气混凝土砌块、复合泡沫隔热板等新型材料; 对综合办公楼等公共性建筑的设计,门窗采用涂膜玻璃、中空玻璃等材料,以有效地降低建筑物的能耗损失。
(2) 充分考虑天然采光和自然通风。对厂区有人值班的建筑物或房间设计,充分考虑天然采光和自然通风,尽量减少人工照明和机械通风。
(3) 尽量降低建筑日常的维护管理费用。根据工业建筑的特点,在满足工艺及规范要求的前提下,尽量简化一般附属建筑的体型设计,减少开窗面积,采用稳妥可靠的构造措施、耐久实用的装饰材料,以降低日常的维护管理费用。
1现状分析
在中国已经成为“世界工厂”的今天,工业建筑的数量惊人,而且投资巨大,但是,工业建筑却是一个研究和探讨不很活跃的领域,工业建筑的设计水准也难以得到认可。在获得建设部2001年度部级优秀建筑设计奖的107个项目中,工业建筑只占1项(广州邮件处理中心辅助楼,华南理工大学建筑设计研究院设计);获得建设部2003年度部级优秀建筑设计奖的93个项目中,工业建筑只占1项,且位列三等奖的最后一名(广州日报印务中心,广州市城市规划勘测设计研究院设计),由此可见,我国的工业建筑的设计水平与其庞大的建设量之间存在巨大的反差。在以工业建筑为主的各大设计院里,工艺专业是统帅全局的“龙头”专业,建筑师处于被动、从属的地位。计划经济时代的烙印还残留在工业建筑设计的方法上,各行业设计院的专业技术垄断造成了在行业内的招投标缺少竞争和激励机制,造成了传统的工业建筑设计观念已越来越不适应新时展的潮流,工业建筑设计面临着挑战。随着市场经济建设的深入和国有企事业单位体制改革的深化,以往大、中型工业企业的项目建设必须依托,甚至指定由某个国有大中型建筑设计院设计的情况已经很少出现了。市场竞争的压力和可供选择对象的增多,使许多企业在进行厂区建设时,不仅仅停留在满足基本生产流程上,他们对企业的发展和形象有了更多的关注。因此,如何提高生产区的环境质量,创建优美、宜人的工作氛围,如何使工业建筑在使用上有更大的灵活性和更高的生产效率,如何通过建筑形象来提升企业知名度,在工业建筑的设计中起着越来越重要的作用。现代企业对工业建筑的设计质量这种更新、更高的要求,为建筑师的构思创作提供了宽广的舞台。建筑师作为设计方,为建设单位提供优质、高效的服务是其职责所在,新的技术创新成为必然。工业建筑在审美和精神方面的价值已经引起了足够的重视,设计服务的观念正在深入人心,这为建筑设计的创新提供了很好的外部条件,工业建筑设计面临着前所未有的巨大机遇。
2工业建筑的创作误区
从事工业建筑设计的建筑师们为了在最短时间里改变人们心目中工业建筑“傻、大、笨、粗”的印象,从改变工业建筑的外部形象入手,做了大量的尝试。从某大型热电厂投标方案可以看出,建筑师为了使厂房的外部形象得到改善,不顾工业建筑内部的使用要求而直接借鉴民用建筑的手法,将民用建筑立面处理的许多手法搬用到工业建筑的设计中(图1),主厂房外挂了花岗石和铝板,高达2m的女儿墙将屋面钢屋架所形成的折线完全隐藏了起来,局部造型的处理与其内部的使用更是毫无关系,特意做出的一个玻璃幕墙的三角形转角,不但使用很不方便,也给工艺专业的管道布置带来了很大的困难。在烟囱的处理上,更是“花招迭出”,先做了四根70m高的钢烟囱,在其外面又用弧形的钢筋混凝土将其包裹了起来,形成了一个“独特”的造型,其原因就是“使厂房看起来不像一个厂房,烟囱看起来不像一个烟囱”。工业建筑其特殊的工业生产要求,注定了它不可能具有民用建筑那样的外貌,否则就只能是扭曲其个性,也有悖于其正常的生产运转。在工业建筑方案设计中大量应用干挂石材和玻璃幕墙等(图2),就认为是对建筑造型的重视,工业建筑也就会相应地有了新时代的面貌,这实在是一种误解。忽视了工业建筑与民用建筑不同的功能使用、材料使用和构造处理,片面地追求奇形怪状,一味地迎合建设单位,这可能是一条“快速建筑设计”和得到设计任务的“捷径”,但其后果却是不容忽视的。这种过于追求表面的光鲜,忽略使用要求所导致的结果是:首先,这类方案在投标时,由于建设单位的不懂行,可能容易中标。但是,一旦深入到技术设计阶段,工业建筑的一些特殊技术要求使得其从民用建筑中借鉴来的设计手法很容易成为“无源之水,无本之木”。这给下一步从事初步设计和施工图设计的建筑师造成了很大的困难,变成了为形式而形式的“创作”,与现代建筑所倡导的“实用、经济、美观”的原则背道而驰。其次,在施工图的设计和制作中,工艺制造流程的特殊要求与建筑外部造型之间不可调和的矛盾使其“打架”现象时有发生。建筑师若“屈从于”外部造型的特殊要求,就可能造成在生产使用中出现无法解决的问题。若满足工艺使用的要求,则因其最终造型与方案设计差别太大,而对建设单位无法交待,这样做最终也会失去市场。最后,由于造价等条件的限制,在实际工程中,这种表面的光鲜效果往往坚持不到最后就被换掉,因为当建设单位发现要满足立面效果需投入大量资金时,往往会降低装修标准去满足基本的生产要求。因此,工业建筑设计的方法,从学术研究的角度看,它与民用建筑的交叉点决不应该在外表的光鲜和新奇上,关注建筑基地与总平面、地形的关系,重视使用功能,关心自身的建造逻辑与使用材料的搭接,进行构造节点的精美设计,这应是所有建筑的“内核”,也应该是建筑设计的出发点,是建筑师走出工业建筑设计“误区”的出路所在。
3理论的引入
张永和在《向工业建筑学习》[1]中指出:“在中国,工业建筑由于没有受到过多的审美及意识形态的干扰,反而比民用建筑更接近于建筑的本质”。工业建筑由于本身专业条件的“苛刻”要求和对建筑艺术问题的“迟钝”反应,将建筑师推到了必须直接面对建筑本质的位置,这也许更有利于我们对建筑本质问题的进一步认识。而工业建筑在思考和解决建筑的基本问题上更加朴实和实际,工业建筑的美也应由此而产生。近些年来,“建构(Tectonic)”理论的引入对思考和解决建筑师们在如何忠实体现结构逻辑和清晰表达建造逻辑上提供了理论指导。肯尼斯•弗兰姆普顿[2]将“建构”称为“诗意的建造”,认为建筑是对基本重力关系、材料连接和构造方式诗意的表现。“建筑具有本质上的建构性,所以,它的一部分内在表现力与它的具体结构形式是分不开的”。“细节决不应该成为建筑作品随随便便得以实现的无关紧要的技术手段”。“建构”理论对建造过程本身的关注和对结构逻辑、材料逻辑、构造逻辑和设备逻辑的尊重,促使我们对中国现代建筑进行全新的思考,改变大量形式主义的创作道路,将我们再一次拉回到建筑起源时所思考的问题上,对当代中国的工业建筑设计,有着纲领性的意义。我们身边的许多建筑新奇和夸张的形式比比皆是,建筑不再关心构成自身的基本东西:材料、结构、构造和空间,他们表达和象征着自身以外的主题:权利、财富、阶层和附贴的文化标签。建筑师精心构筑的细节和繁缛的形体并不是建立在人与建筑相互尊重的真实基础之上。密斯曾说过:“没有理性的力量,建筑只不过是一种玩弄形式的空洞游戏,而不受非理性因素启发的建筑也只能是一项乏味的工程”。“建构”理论的探讨对于目前我国工业建筑的设计有着重要的意义。今天,信息技术和计算机的发展所带来的高、精、准的制造工艺和建造水平早已远胜于工业革命的时代,但建筑的本质并没有改变。工业建筑由于其功能要求和采用材料的不同,外部形象肯定会与普通办公楼、会展中心有所区别,找出其中的不同,忠实地表现工艺流程、材料特性,利用精致的节点设计来展现出材料本身的美,对于当前我国大量建造的工业建筑有着积极的意义。北京首都国际机场四机位机库工程是我国工业建筑设计领域一个比较成功的作品(图3),它体现了20世纪末我国工业建筑设计的进步,而其中一个重要的原因就是,建筑师在机库的设计中对适合其建造的新材料、新技术,如彩色梯形钢板、地板采暖、超大跨度的屋盖系统等,没有采取回避的态度,而是进行了认真细致的研究,从墙体到屋面,从门窗到防、排水,都无一例外地应用了新材料和新技术,并做出了精致、可靠、美观的设计。认真、正确、严谨的设计态度,是这项规模巨大、技术要求高的工程得以顺利实现的保证,因此,“建构”理论的具体应用不仅需要建筑师要有审美能力和创造力,更要对新技术和新材料保持巨大的热情并进行不懈的探索。
4应对策略
要提高我国工业建筑的创作水平,可以归纳出以下三个应对策略:第一,建筑师不但要具备较高的美学修养,更要对材料的性能和特性有精深的了解。建筑师在设计中必须从工业建筑的整体设计来考虑选择合适的材料,因为不同材料、不同的施工工艺具有不同的视觉和触觉效果,只有熟悉其特点和做法,才能创造出符合建筑师要求的效果,而整个建筑物就是由无数的“小效果”所组成的。在很多工业建筑设计方案招投标中,建筑透视图都非常漂亮,但建成后则被改得面目全非。其重要的原因之一就是建筑师对建造材料不够熟悉,对材料的构造做法不够了解,对当地惯用的建筑材料知之甚少,这样的建筑建成后肯定与透视图相去甚远。这样的建筑设计注定不会有市场支持,也就更谈不上什么经久不息的感染力。其次,在满足工业生产基本需要的前提下,关注工业建筑的结构选型至关重要。从某种意义上讲,工业建筑物采用的结构形式对建筑物最后的造型、体量、空间具有决定性的意义。随着社会经济的不断发展,环保和节能的观念已经深入人心,大家普遍认识到建筑结构的本身是一个客观存在,以其真实的面目示人,符合建造逻辑也体现了当代社会的美学追求,这种观念的日益深入无疑给我们提升工业建筑的建构美学提供了舞台。最后,应该充分关注工业建筑的构造细部,使工业建筑经得起细看和推敲。长期以来,建筑师在国内大学所受到的大多是学院派的教育,注重建筑美学,忽视建筑技术。我国建材行业的相对落后和施工队伍的技术素质不高,造成了建筑质量低下,但这绝不能成为建筑师忽视构造节点的借口。建筑师设计支撑构件和构造做法不仅是为了满足支撑和保护建筑物的需要,同时也须体现出在美学上的追求,要在满足结构和设备专业要求的前提下,设计“耐看”和经得住推敲的节点。目前,国内各个地区由于气候和地质、环境等的不同,各种构造做法差异很大,但是建筑师在设计时对其重视程度明显不够,往往简单地套用本地区的“习惯”做法来做“标准化设计”。无视当地的传统工艺做法,一味追求自己的所谓恢宏、大气的想法,这不但是对当地数百年、甚至上千年来形成的营造做法的亵渎,更与当地建筑人文环境相背离。
随着我国经济事业的各项发展,现代社会各类建筑物构造越来越复杂,这意味着各类建筑物也必须适应社会需求而增强其自身的防火能力,对于石化工业来说,情况尤其如此。近些年,我国为了促进社会各个方面对建筑防火的重视,多次修订国家标准《建筑设计防火规范》,以期用法律本身的规范手段来引起社会各界落实好建筑防火工作的各个方面。国家标准《建筑设计防火规范》GB50016—2014应当成为各类建筑防火的标准和规范,对于石化工业建筑来说同样如此。本文主要讨论《建筑设计防火规范》在石化工业建筑设计中应用的几个方面,希望对未来的建筑设计提供一定的参考价值。
【关键词】
《建筑设计防火规范》;石化工业建筑;设计;应用
《建筑设计防火规范》GB50016—2014(以下简称《建规》)的制定和实施对于建筑工程建设的各个方面都提供了一定的规范并提出了一些要求,这对于保证建筑物防火设计的有效性有着重要的作用。在石化工业建筑的设计中,防火工作处于极端重要的地位。为了减少石化工业建筑发生火灾的几率,在这类建筑物的设计和施工过程中必须要坚决贯彻“预防为主,防消结合”的工作方针,全面满足建筑物防火安全的需求。
1.石化工业建筑相关设计规范理论问题研究
1.1厂房、民用混合布置无相关条文
GB50016-2006中首先对建筑物进行划分,分为民用建筑和厂房,在两大类中按照类型进行相应的规定设置。但在石化工业当中,很多建筑物都是集合了厂房和民用建筑的。比如说某个项目的实验室、办公楼和控制室共同构成了一个混合体,某一个中控室包含了形成办公用房,某个项目在一层设计了实验室而二楼又是办公区,包括当下很多天然气加气站都是加气站与仓储营运中心的结合体,规范中并没有对这种结合体的防火有专门的设计要求。
1.2实验室生产类别规范不明确
实际工作当中,设计人员会为了实验室到底是属于厂房还是属于民用建筑而感到迷茫,原因就是实验室它一定不属于民用建筑住宅和公共范畴,但是归属为厂房也确实是缺乏理论依据,所以,这也是建设设计防火规范在实际应用过程中发现的问题,希望能够随着实践对建筑设计防火规范进行补充修订,使其更满足实际设计需求。
2.建筑设计防火规范在厂房防爆中的应用
在石化企业建筑的设计过程中,最常见的就是氢气压缩机、丙烯晴装置空压制冷、石油气压缩机、液化石油气泵、氨压缩机等甲类、乙类、甲A类厂房的设置,在新《建规》执行了之后,规范和行业标准之间出现了一些冲突,部分对新《建规》不熟的设计师难以面对。本次以氢气压缩机厂房作为案例。如果按照《石油化工生产建筑设计规范》,也就是行规规定的生产特点,可以将它确定为甲类厂房,耐火等级大于等于二级,对防爆有要求。氢气压缩机厂房以氢为介质,氢气比空气轻,为可燃性气体,爆炸极限范围从4.1%至75%,当生产环境要求必须采用封闭式建筑的情况下,压缩机厂房必须设定足够的泄压面积,减轻爆炸破坏强度,避免主体结构或者是对相关人员造成重大伤害。原《建规》中规定,厂房防爆,泄压面积/厂房体积的值应介于0.05-0.22之间,并且随着爆炸介质威力以及爆炸压力上升速度的上升,该比值应尽可能增大,但是最大比值并没有明确规定。按照《石油化工生产建筑设计规范》可燃气体压缩机厂房必须要采用封闭式的建筑,泄压面积和厂房的体积比值必须大于0.15,厂房内要采取机械通风,设备采取封闭式,面积密度不能够超过60kg/平方米,普通玻璃是不可以作为泄压面积的。新规当中明确规定存在爆炸危险的厂房应独立设置,采用敞开或者是半敞开式的结构,承重结构要采用钢筋混凝土、排架和钢框等结构,并且必须要设定泄压设施。
3.建筑设计防火规范在厂房疏散中的应用
3.1保证基本条件
《建规》中明确指出,石化工业建筑设计及施工过程中,限制使用对疏散有严重影响的建筑材料,保证疏散的安全通道是畅通的,要合理布置安全疏散的路线。
3.2出口设置原则
新《建规》中指出,厂房安全出口要进行分散设置,对整个厂房进行防火分区,每个防火分区的安全出口数量不可以少于两个,每个防火分区中相邻两个安全出口最近边缘的距离不可以小于5米。只有符合了《建规》中列出的5条特定的条件时才可以设置一个安全出口。厂房当中任意一点距离安全出口的距离必须要符合规定的标准,在具体的设计过程中,新规和行规之间存在的差异致使设计人员无从下手,这种情况下,应该在满足了新规之后,达到行规的标准,新规不适用于炸药、花炮厂房的建筑防火设计,而石油天然气工程、人民防空工程、火力发电厂、石油化工企业以及变电站等。
4.建筑设计防火规范在工业厂房钢结构防火保护中的应用
石化行业当中,甲类生产厂房、乙类具有防爆要求厂房以及液化石油气灌装站等,建筑钢结构耐火等级都是一级,甲、乙、丙类液体以及可燃气体的火焰可能影响到的部分,应该外包敷防火隔热材料或者是不燃材料,二级耐火等级为丁烷、戊烷类的厂房的梁和柱可以采取无防火保护类的金属结构。钢结构的防火保护通常需要执行《石油化工钢结构防火保护技术规范》标准,一级耐火等级建筑物的梁和柱则是要以新规的耐火等级为标准,按照新规,耐火等级越高,保护做的要越强。设计人员必须熟练应用规范。例如说,在氢气压缩机厂房设计过程中,耐火等级为二级,耐火极限是2.5小时,新规中关于其耐火等级可按标准降低半个小时,这样甲类厂房防火要求在《行规》和《建规》中就都是一致的,并且不相矛盾。
5.结束语
伴随着我国经济的进步,石化行业也在迅猛发展中,各类新型的建筑如雨后春笋,层出不穷。在石化行业的建筑设计过程中,设计人员必须要熟练掌握《行规》以及《建规》的相关要求,在积累经验的同时勇于提出意见和建议,以便于建筑设计防火规范在石化工业建筑设计当中更为有效的应用。
作者:刘冰 单位:浙江美阳国际工程设计有限公司上海分公司
参考文献
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[2]张佳璐,赵建华.浅谈《建筑设计防火规范》在大型厂房中的应用——以哈大铁路客运专线厂房设计为例[J].中国建材科技,2013,03:73-77