時間:2023-03-16 16:29:02
序論:在您撰寫建筑分析論文時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
關鍵詞:現代主義建筑設計
就在部分老一輩建筑師以他們近乎杰出的作品構筑中國建筑堅實平臺的同時,兩種不容忽視的力量正在把中國建筑界推向一個極至。對于前者來說,經過幾十年不懈的奮斗以及年見豐富的創作經驗的積累,就在當今這種日益優越的社會條件、經濟基礎以及技術手段的北影下,那些仍然沒有放棄創作、保持活力的老一輩建筑師不斷推出了成熟而富有說服力的作品,下百這些作品提高了中國建筑的整體水平。后者當是更令人振奮的兩股勢力,一種來自于西方世界,由地道的國外名星建筑師及事務所、商業建筑師及設計公司,以及借用國外設計組織招牌的華人建筑師組成,他們以爭取設計市場及獲取設計利潤為基本目的,通過他們的特殊身份和手段獲得設計機會;另一種勢力產生于本土,即中國的青年建筑師,他們中有土生土長但熟知世界建筑潮流的青年建筑師,有受過西方建筑教育并有過西方生活經歷后回國工作的青年建筑師,這些人或者通過了正統的國內設計企業機制,替代著某些無論在身體上還是在思想上逐漸衷微的前輩人,或者通過盤根錯節的各種社會關系,獲得了無數的設計項目,得以實現他們的建筑理想,這兩種勢力共同的特點在于他們在不同程度上具有獨特的建筑理念和設計美學,不僅了解中國,而且了解世界(或者相反),他們把握時代脈搏,創造力旺盛,具有爭強的勁頭,正是他們的作品使中國建筑與世界建筑靠得更近,并使中國建筑達到一定的思想高度。
這三種基本群體組成了壯觀的建筑陣容,在中國目前特定條件制約下,他們在建筑設計觀念上具有某種顯而易見的共通性,同時又顯現出各具特色的個性,他們的作品構成了一道陽光燦爛的建筑風景線,深入研究他們的作品,可以看出這種共通性和個性特征。
①他們作品的創作大體遵循這樣的規律:為滿足現階段中國社會生活的基本要求,在同一建筑中,以現代主義建筑的某種基本思想或某些設計原則為基因,綜合運用多元的設計美學觀進行創作:
②某些作品仍崇尚簡潔純粹的機器美學,追求形式與功能的統一,但又兼具近似后現代的局部裝飾趣味,建筑的形式美國微軟公司仍作為設計的第一原則:
③某些作品通過某種方式的表達,試圖表現對高科技成果的運用及與前沿科學的結合:
④某些建筑師對鄉土地方文化帶有濃重的卷戀之情,但他們又不泄一顧于一般簡單直觀的表達方式,建筑作品試圖讓地方文化通過"化顯"的方式再現:
⑤某些建筑師追求作品的思想深度,從現代觀念藝術那里受到啟發,建筑作品帶有神秘的色彩、個人的信碼及抽象的表達方式。當我們把這些作品放在一起的時候,現代主義建筑思想的基因就象一條無形的線索,把各自閃爍著異彩的建筑體聯成一體,形成了中國建筑發展的明晰的趨勢,為了便于展開對這樣一種趨勢的討論,我們不得不給它幟上一個標簽名,稱它為"中國的新現代主義建筑";而上述三種建筑師群體的集合,自然就成了"中國的新現代主義建筑師".
西方新現代主義建筑概念似乎不象現代主義及后現代主義那樣十分清晰,但從各種理論文章來看,似可將新現代主義者分成兩類,一類以邁耶、羅杰斯、福斯特、文彥、博塔、安藤忠雄為代表,包括了英國高技派、法國新柯布西埃派、日本新表現主義派,美國白色派等等,他們對現代主義理念或空間嚴肅地進行了重新審視,在某種程度上維護現代主義建筑價值和藝術觀,但他們在更廣闊的程度上,具有獨特的設計哲學及美學觀念:另一類以埃森曼、庫哈斯、蓋里、屈米、莫菲西斯、赫迪克、李伯斯金等人為代表,這類人的設計理念和設計哲學更接近解構主義思想,"建筑作品以其分裂、解體、不穩定、不協調節器的形象引人注目","建筑作品的空間沒有規律、變換無窮、耐人尋味".克斯曾說,80年代中期,看到紐約的一些批評家在羅杰斯和福斯特身上貼上"Neo-Modern"的標簽,我意識到解構主義和埃森曼對現代(Modern)建筑而言,確乎是"新(New"的,所以我就杜撰了"新現代"(NewModern)一詞,埃森曼假設了一種取代"人從他們的世界中心離"離的新現代建筑,去對抗原型關系和功能主義,并將新建筑置于一個迅速和分解的模式中,形成一種以可以認識、一系列沒有意義的符號碎片來進行設計的方法。查爾斯。克期在《新現代主義》一文中指出,"正是這種近乎埃森曼的意識形態確切地定義了新現代義……建筑師直至最近,在使他們的建筑達到功能要求,并為進一步達到社會的需要而操心。現在,新現代主義者不再相信人文主義,他們設計的作品是形而上學的概念的自我表現游戲。他們不再是企圖改變社會的烏托邦,而是玩弄現代主義形式的美學家他們最重要的信息不再是論理的,而是風格的、一種20世紀末苦專經營的、新巴洛克的裝飾語法。"
根據北京地區實際的住宅建筑方案,針對當地冬、夏季不同的室外氣象條件,采用建筑熱環境模擬軟件DeST,計算分析了房間耗熱量和耗熱量指標隨住宅護結構保溫狀況的變化。通過分析比較,初步確定滿足冬、夏季住宅節能要求的護結構保溫性能。
關鍵詞:住宅建筑護結構耗熱量指標耗冷量指標
1前言
在節能住宅的設計中,圍護結構的保溫狀況是影響住宅冬、夏季能耗指標的重要因素。我國現行的《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》從降低冬季采暖能耗的角度,詳細規定了北方各采暖地區住宅圍護結構構件傳熱系數的上限值[1],但這些限值主要是根據冬季的室外氣象參數確定的,并沒有考慮當地夏季室外氣象條件的變化特點。而對于某些采暖地區(如北京),其室外氣象條件的特點是冬季寒冷和夏季炎熱。此外,作為影響住宅熱狀況的另一個重要外擾,太陽輻射對各個朝向的作用又是有所差別的。因此,為了以最少的投入獲得最好的保溫效果,應同時考慮室外氣象條件變化的動態性和方向性對住宅圍護結構保溫性能的不同要求,合理地確定住宅外墻及屋面的保溫性能。
住宅節能的主要目的是在滿足人體熱舒適的基礎上,盡可能地降低機械系統的使用能耗。因此,本文以北京地區實際的住宅建筑作為研究對象,采用建筑熱環境模擬分析軟件DeST,分析住宅建筑外墻和屋面保溫性能的變化對房間冬季耗熱量指標和夏季(6、7、8月)耗冷量指標的影響,并初步確定同時滿足冬、夏季住宅節能要求的護結構的保溫性能。
2研究方法及工具
采用計算模擬分析的方法。相比于實驗研究,這種方法可以方便有效地研究不同住宅建筑方案在各種內擾和外擾作用下的室內熱狀況特性(室溫和負荷)。
模擬分析的工具是清華大學空調教研組經過20年時間研究開發的DeST軟件。該軟件對建筑熱過程模擬的可靠性已通過傅里葉變換方法,在不同建筑物結構和不同室內外熱擾狀況下得到了驗證。因此,在建筑描述、室外氣象條件、室內熱擾量及室溫設定值定的情況下,可通過DeST模擬分析。住宅耗熱量指標和耗冷量指標的全年逐時變化情況。
3研究對象
3.1建筑形式
研究對象為普通的5層居民住宅樓,其標準層的平面布局見圖1所示。
為了簡化問題,選取取底層、中間層(3層)和頂層的中間段及東、西端頭的南、北向房間,分析它們的耗熱量和耗冷量指標的變化。這些房間的功能均為臥室,房間的朝向分別為南向、北向、東南向、東北向、西南向和西北向。
圖1研究對象的標準層平面
3.2圍護結構
圍護結構材料的選擇應保證它們的傳熱系數不超過新節能標準中所規定的相應限值。各部分圍護結構構件的具體構造及其傳熱系數見表1所列。
表1圍護結構構件及其傳熱系數(W/(m2·K))
構件具體構造傳熱系數
外墻
內墻
屋頂
樓板
樓地
外門
外窗
加氣砼300mm。
砼隔墻140mm,內、外各抹20mm的石灰砂漿
加氣砼保溫屋面,防水珍珠巖保溫100mm,鋼肋砼150mm,內、外抹灰分別為15mm和20mm
鋼肋砼150mm,上下抹灰均勻為20mm。
砼保溫樓地,碎石40mm,聚苯保溫150mm,內抹灰20mm。
單層陽臺木制外門
單層塑鋼外窗,尺寸120mm×1500mm,5mm平板玻璃。
0.96
1.14
0.54
0.70
0.29
6.31
4.70
3.3室內熱擾量
住宅臥式內熱源(照明燈具、家用電器及人體)的平均散熱狀況見表2所列。這是通過對100戶住宅內熱源散熱狀況的調查數據統計整理得出。
表2住宅臥室內熱源的逐時散熱狀況
內熱源人員總數或功率運行模式
人員2人0:00~8:00:100%,8:00~12:00及15:00~19:00:18%,13:00~14:00:60%,20:00:25%,21:00:40%,22:00:50%,23:00:60%。
照明燈具45W0:00:20%,1:00~18:00:3%,19:00:20%,20:00:30%,21:00:40%,22:00~23:00:50%。
家用電器110W0:00:20%,1:00~18:00:3%,19:00:55%,20:00~22:00:80%,23:00:40%。
3.4室外氣象的條件
全年逐時的外溫和太陽輻射值可通過氣象數據隨機生成軟件Medpha得出,它們能夠代表北京地區室外氣象條件歷年變化的平均狀況。另一方面,為了更真實地反映住宅熱過程的實際變化,在模擬計算中還考慮了南向陽臺底板對太陽直射遮擋所導致的南外墻和南外窗所實際接受太陽輻射的變化,以及冬季由于門窗縫隙的滲透所導致室內外0.5次的通風換氣和夏季的夜間通風。
3.5室溫的設定值
冬季的室溫設定值為16℃,夏季為28℃。
4冬季耗熱量分析
冬季室外氣象條件的特點是外溫總是低于室溫,從而使得室內熱量向室外散失,而太陽輻射對降低房間冬季耗熱量又總是有利的因素。因此,失熱與得熱這兩者對住宅冬季能耗的影響是相反的。首先,圖2表示出對于本文的研究對象,在不改變圍護結構保溫性能的基本狀況下,不同樓層、不同朝向房間的耗熱量指標。
圖2基本狀況下的房間耗熱量指標
不同朝向房間的耗熱量指標相差較大。其中南向房間的耗熱量指標最低,并已達到節能標準所規定的要求,北向房間稍偏高,而東北、西北、東南及西南房間則明顯增加。這是由于南向房間所接受的太陽輻射熱較大而外墻面積又較?。欢鴮τ跂|北、西北、東南及西南向房間,外墻表面積的加大同時,導致了房間所接受太陽輻射熱和室內向室外散熱的增加,而太陽輻射熱增加的幅度要小于室內室外散熱的增加幅度,因此,房間的冬季耗熱量指標增加。而不同樓層房間相比較,底層、中間層和頂層對應房間的耗熱量指標則相差較小,這說明通過屋面向室外散失的熱量與所接受的太陽輻射熱基本相等。因此,住宅房間冬季耗熱量指標的大小主要與房間護結構的朝向及其面積大小有關。
為了進一步分析住宅護士結構不同朝向及不同面積大小的保溫效果,圖3表示出各個朝向外墻及屋面單獨保溫(30mm厚的聚苯板)后,對應于各自的基本狀況,頂層各房間耗熱量指標的相對變化幅度。其中正號表示耗熱量指標減少,負號表示耗熱量指標增加。
圖3不同朝向結構的保溫效果比較
各個房間相比較,南向房間耗熱量指標降低的幅度均比對應的北向房間低。因此,南向外墻單獨保溫的效果不如北外墻的好。而同一房間的不同外墻相比較,東、西向及北向外墻單獨保溫后房間耗熱量指標降低的幅度基本相符,這說明這三個朝向外墻單獨保溫的效果基本一致。并且這些雙朝向房間的所有外墻保溫后,其耗熱量指標降低的幅度接近30%,要好于北外墻的單獨保溫效果。而對于屋面保溫,頂層房間的耗熱量指標反而增加。分析圖2和圖3可看出,外墻保溫效果與房間耗熱量指標的變化趨勢相同,即房間的耗熱量指標越大,外墻保溫后的效果越明顯。而對于屋面,由于太陽輻射對室內熱狀況的影響較大,增加其保溫性能反而會增加房間的耗熱量。因此,住宅建筑屋面的保溫性能存在一個臨界值。
根據上述的分析,住宅建筑護結構保溫性能的確定,也應根據其朝向及面積小大采用不均勻分布的原則。對于本文的研究對象。由于東、西向及北向外墻的保溫效果基本一致而且比南向外墻及屋面的保溫效果好;另一方面,東北、西北、東南及西南向房間的耗熱量指標要高于北向房間的耗熱量指標,而南向房間的則已滿足節能標準的要求。因此,除北墻外,應著重加強東、西外墻的保溫,而對南墻和屋面不采取保溫措施。表3具體列出了均勻和不均勻保溫方案的保溫狀況及保溫材料的總消耗量。表4列出了在兩種不同的保溫方案下,頂層各房間的耗熱量指標以及各房間對應于南向房間的相對耗熱量指標。
表3均勻和不均勻方案的圍護結構保溫材料(聚苯板)的厚度(mm)及總消耗量(m3)
東向保溫材料西向保溫材料南向保溫材料北向保溫材料總消耗量
均勻保溫方案
不均勻保溫方案
30
80
30
80
30
30
20
74.5
43.4
表4均勻和不均勻方案下頂層房間的耗熱量指標(w/m2)及相對耗熱量(%)
保溫方案房間朝向總和
南向北向東南西南東北西北
耗熱量指標
(w/m2)均勻13.915.420.520.421.522.2114
不均勻15.915.519.719.619.819.6110
相對耗熱量指標
(%)均勻1.01.11.51.51.51.6
不均勻1.00.97
5夏季耗冷量分析
北京夏季室外氣象條件的特點是白天的外溫高于室溫,太陽輻射強烈,從而導致熱量由室外向室內傳遞;而夜間外溫則基本處在較舒適的溫度范圍內。鑒于室外氣象條件的特點,住戶一般白天拉窗簾,夜間開窗通風,因此,在模擬分析住宅夏季熱狀況時,應考慮夜間通風,本文設定夜間通風的換氣次數為4次。類似于耗熱量指標的分析,圖4給出在基本狀況下,研究對象不同樓層、不同朝向房間的耗冷量指標。圖5表示出各個朝向外墻及屋面單獨保溫(30mm厚的聚苯板)后,對應于各自的基本狀況,頂層各房間耗冷量指標的相對變化幅度。
圖4基本狀況下的房間耗冷量指標圖5不同朝向護結構的保溫效果
很明顯,頂層房間的耗冷量指標要遠大于中間層和底層的房間,而不同朝向的耗冷量指標的差異則很小,但房間耗冷量指標隨朝向的變化趨勢與耗熱量指標相似。南向房間的耗冷量指標最小,東北、西北、東南及西南向房間的耗冷量指標則較大,北向房間的介于其中。由于太陽輻射對住宅夏季熱狀況是非常不利的因素,而南外墻由于南向陽臺底板對太陽直射的遮擋作用,使得其接受的太陽輻射熱最少;東、西向外墻的夏季太陽輻射得熱最高,北向介于其中。因此,護結構接受太陽輻射熱的增加相應會提高對其保溫性能的要求,故滿足冬、夏季住宅節能所要求的外墻保溫性能相同。這與圖5所示的結果基本一致。不同房間相比較,東外墻和西外墻的保溫效果最明顯。而同一房間相比較,各房間均是屋面保溫后,耗冷量指標降低的幅度要遠遠大于其它外墻,這是由于屋面所接受的太陽輻射熱構成了頂層房間夏季得熱的主要部分。因此,與冬季狀況不同的是為了滿足夏季的住宅節能,應加大頂層房間屋面的保溫熱阻值。
圖5還表明外墻保溫后,部分房間的耗冷量指標反而有所增加。這是由于圍護結構保溫性能的增加不利于夜間室內向室外散發熱量。因此,應加大室內、外的夜間通風換氣,以充分利用室外的低溫環境降低室溫而達到減少能耗的目的。圖6表示在相同的保溫狀況下,分別對應于不同的夜間通風條件,頂層各房間夏季耗冷量指標相對于基本狀況的變化幅度。
圖6不同夜間通風狀況下的保溫比較圖7頂層房間耗熱和耗冷指隨屋面保溫性能的變化
圖6表明:加大夜間通風后,各個房間的耗冷量指標降低幅度都得到明顯增加。故為了滿足住宅的夏季節能要求,除增強護結構,尤其屋面的保溫性能外,應著重加大室內、外的夜間通風換氣。
但在上一節的分析中得出:住宅屋面的保溫性能存在一個臨界值,超過這個臨界值,房間的耗熱量指標反而會加大。因此,冬夏季不同的室外氣象條件對屋面保溫性能的要求是相互矛盾的。圖7表示同在外墻不均勻保溫的條件下,頂層南向房間的耗熱量指標及耗冷量指標,隨屋面保溫性能的變化趨勢。
從圖7可看出,住宅房間耗冷量指標隨屋面傳熱系數線性變化增加的趨勢十分明顯,而房間耗熱量指標雖然隨屋面傳熱系數的加大而降低,但降低的幅度非常小。因此,屋面保溫性能對住宅夏季耗冷量指標的影響要比對冬季耗熱量指標的影響大,故屋面的保溫性能應主要根據夏季的室外氣象條件決定。
關鍵詞:建筑設計;平面;現代建筑
美國建筑家弗蘭克·賴特是美國現代建筑中最具有代表意義的先驅人物。他畢生設計了大量的住宅建筑都具有非常突出的個人探索特征;提出了自己的“有機建筑”理論。1937年,他設計出“美國風格”的住宅建筑,這種風格的住宅建筑的構思是采用現代主義的簡單幾何形式,內部空間流動,沒有任何裝飾節,具有部分國際主義風格的特征。但是內部采用壁爐,講究郊外環境的這些特點,又是賴特自己發展出來的。下面主要介紹賴特美國風格住宅建筑的五個特點。
1充分實現建筑的功能,優化建筑內外部空間關系,簡化平面關系
賴特住宅建筑的美國風格既表現住宅大多數有簡潔的形體,直線方角,功能分區很明確;又具有草原住宅所反映的講究與環境的配合和表達材料性能的特點。
在草原住宅的十字平面里,服務空間、餐廳、起居室和入口一般各占一翼,臥室多在二層平面。而美國風格多數只有一層,因此,臥室降到一層,占據了平面的一翼。所以,廚房和起居室就被合并為一翼。
典型的美國風格住宅是由兩個部分組的。起居空間包括一個以壁爐為中心的起居室,一個作為餐廳的凹室,和一個對起居室開放的廚房。私人空間可能包括一個書房,客房,或附帶工作室的臥房。通常這些空間都沿著一條單一的走廊規律的排成一行。一般都把主臥室安排在走廊的盡端。這兩個部分又以起居空間為主,私人空間為次,而賴特設計的建筑主空間開敞且水平伸展的平面因加上了傳統住宅的中心壁爐而得到穩定性。壁爐不僅僅是主空間的中心,也是整個住宅平面的中心。平面從這里延伸向門廊和外部平臺,強調出從內部空間到外部空間的延伸,打破了舊住宅的封閉感,增強了空間連續性。
住宅的入口一般都被設置在起居空間和私人空間這兩大部分的連接處。賴特的建筑都有精心設計的序列空間。他的房子的入口總是一個精心設計的元素。從前門到起居室往往是迂回而入的,當人從較狹小的入口空間進入開闊的起居室時,有豁然開朗的感覺。這里采用的是先抑后揚的手法。有時會有書架從入口處墻面一直延伸到起居室,引導視線。而給私人空間單設一個入口又是賴特的另一手法,借此,主人能在客人面前保持更多的隱私。從公共空間進入私人空間一般都要從操作間的前面經過,這樣女主人就能方便的掌握家庭成員的動向。
他在起居室對著院子的長邊多設計為連續的玻璃門窗,形成一整面的“玻璃墻”,視線通透。從而室外空間在人的心理層面上成為了室內空間的延續。開闊的視野擴大了人們感受到的空間范圍。
草原住宅的復雜坡屋頂被他設計的美國風格住宅平直屋頂所代替。屋頂總是在長軸方向從內向外伸出,表現出空間的內外連續。
他設計采用條形高側窗:從室外看,窗戶在平面中退進,檐下水平連續的高側窗,暗示了內部的連續空間。從室內看,高側窗使墻面與屋頂脫離,視線得以沿屋頂延伸。強調了空間的向外發展。
在內部空間上賴特不斷地追求局部和整體不可截然分割的一體的連續的空間,減少或完全消除了房子內部的劃分。
大部分美國風格住宅的內部空間界限含糊而復雜,起居、就餐、炊事、門廊、平臺的空間是互迭的。賴特在墻體的分解和組合方面揮灑自如,空間圍合往往不是“徒有四壁”,只是暗示出空間范圍。墻只是作為限定空間的隔斷。由于所有的空間盡端都是開放的,沒有明確的空間起始和結束的標志,這種空間的變換只有通過人在室內的移動方能感受到。
賴特認為,簡潔和寧靜是任何藝術品真實價值的評價標準,應以盡可能少的房間去滿足生活使用。他在平面設計上盡可能簡潔:車庫被簡化成只有頂蓋的停車坪;去除了大而陰暗潮濕的地下室,只提供了小地窖用以儲存燃料,放置洗衣機等;提倡使用壁柜,舍棄了無窗的儲藏室。他通過不懈的努力,使房屋平面簡單化,然后仔細推敲這些房間的組合,使舒適、有效和美觀相結合。同時也降低了房屋造價,符合經濟原則。
2注重建筑與環境協調
賴特特別注重對外部自然的理解和尊重。正由于對自然的理解與尊重他才強調材料的本色。
賴特認為美來源于自然,因此特別強調建筑物的設計要尊重天然環境,每棟建筑物都應是基地獨一無二的產物。只要基地的自然條件有特征,建筑就應像在它的基地自然生長出來那樣與周圍環境相協調。
有些美國風格的房子蓄意將他們的背面轉向街道,而對著后面的花園開放?;▓@幾乎伸入到起居室的心臟,內外渾為一體,就如同人的生命。這樣,居室在自然的懷抱之中,自然則進入了居室。所有的屋頂都是平直的,外墻的木材紋理也是水平方向的,水平線條在感覺上壓低了住宅的高度,使它與基地更加貼近。
與天然的形式一樣,色彩也必須符合居住習慣,使用的都是泥土和秋葉的柔和、溫暖、樂觀的色調。
接近自然、模擬自然、忠于自然材料、適應自然氣候這四方面正是賴特對外部自然的認識在建筑創作中的充分體現。
3強調保持材料本色
這種住宅只用磚、木、紙、水泥、玻璃五種材料,而且還盡量使用工廠成品,所以常常戶主們自己都可以動手建造,因此比較經濟。
由于這種建筑消除了一切不必要的裝飾,強調保持材料本色,所以給建筑帶來了一種自然的美。賴特忠于天然材料的特質并將他們在建筑整體中充分地展露,成為建筑物與自然之間的有力聯系。他很善于利用材料和裝飾取得與周圍環境的內在聯系,在設計中體現了磚、木的本來面目,使建筑物與大自然相依存。
賴特認為最有人情味的材料就是木材。人們都愿意親近木材,觸摸它和欣賞它。木材因天然生長而形成美麗的紋理,尤其是在鋸開和刨光后,這種木紋會帶著光澤而顯現出來,這正是木材最美妙的性質。在美國風住宅中。木材是最經濟和合理地使用和表現的。木材經刨光之后所顯露的自然典雅的色彩和紋理為美國風住宅增添了光彩。
賴特還曾說過;“茶褐色或紅棕色的磚墻是最好的土色。它們不是從草地上突然冒出的,也不是像彈弓那樣射出來的,而是很清楚地意識到他們腳下的地面,并向地面平緩伸展出一個堅實的基礎,使建筑物顯得更牢固的地面,而它的典雅的形態又受到上部屋檐的護衛?!泵绹L格建筑中的磚墻多出現在局部,用以強調豎向線條,突出中心壁爐。與水平線條的夾心板墻形成對比。恰到好處地展現了磚的材料紋理、色彩和砌筑工藝。
4大膽采取特殊表現形式
賴特不僅僅滿足于用矩形來限定空間,他也在摸索用新的形體去表達。運動的空間必須有動態的外殼——一種無窮連續的可塑空間。這樣,圓和螺線就成了他最傾心的幾何形式。在材料和技術還不能便利的實現這種形體時,六角形就是一種過渡形式。
5造價經濟、簡潔實用、施工迅速簡便
【關鍵詞】滑移減震、石墨助滑劑、錯動位移。
1滑移減震建筑適應工程抗震技術的發展
1.1震災的嚴重性
本世紀世界陸地7級以上地震,中國有66次占1/3,人口死亡200多萬,中國有115萬占1/2。在最近期的1978年唐山大地震中死24萬,死傷40萬,經濟損失100億人民幣。在國內的各種災害中,屬災死人占54%。經濟損失占6%。
1.2震災預報的艱難性
至今世界上發生了無數次的大小地震,據資料介紹,只有海城與墨西哥兩次地震的臨震預報稍準,由于中長期預報不準,海城與墨西哥城的建筑物損壞與震災還是嚴重的。關于地震發生的機理目前總說紛壇,例如,斷裂帶錯動、地殼板塊插入、整板變形斷裂,學說越多說明可靠的學說尚未形成。日本是震災較多,研究地震機理及預報人員最多、水平最高的國家,可是1995年1月17日偏偏在其預報安全區西部的阪神發生大地震,死5oo0多人,經濟損失1000億美元,全國一遍震驚。因此在1994年在西班牙召開的國際地震會議上有關專家指出,目前地震是不可預報的,因此各國應將重點放在建造耐震的建筑上。
1.3如何吸取唐山大震的經驗教訓
海城地震后,天津市有些工程搞了抗震加固。在唐山大地震時,這些加固過的工程表現了明顯的耐震性能,因此唐山地震后全國開始了大規模的現有建筑抗震加固與新建建筑抗震設防工作。我國的抗震設防是按地區設防烈度劃分等級的,例如按六度設計的房屋的設防目標是:遭迂從值烈度(5.5度)時建筑不損壞;遭迂基本烈度(7度)時建筑有些損壞,但可修復使用;遭遇罕遇地震(8度強)時,破壞嚴重,但下例塌。海城地震時海城是9度,唐山地震時唐山中心區是10度。7度設計的房屋迂海城、唐山那樣的9度、10度大震就要破壞倒塌了。全國把大多數地區均劃為七度、六度區,由于經濟的原因及技術的困難,尚無法按10度的條件設計這些地區的房屋結構,因此無法避免唐山地震的悲劇重演。我國地震工程科技人員尋找新的方法,也就是開始研究隔震、減震。消能與控制技術,從”硬抗”轉到“軟消”。我院滑移減震建筑技術就是在這種形勢下從1985年開始列題研究的項目。
2滑移減震技術研究的主要成果及水平
為了避免唐山大地震的悲劇重演,為了尋求抵御十度大震的建筑技術,在1985年開展了滑移減震技術的研究。從1985年至1990年為項目研究,以機理為主;第二階段1995年至1997年結合試點建筑,進行設計、構造及施工等配套技術研究。
2.1項目研究成果
(1)石墨是較理想的助滑劑材料:它耐久、構造簡單、適宜的上部結構抗震構造與適宜的最大錯動位移值。
(2)最大錯動位移是54mm;殘存錯動位移小于20mm;
(3)高寬比控制為2,能保證只滑不搖擺;
(4)能起到保險絲作用,滑譽減震房7度強時起滑,10度時上部建筑只滑不破壞倒塌。
1990年經全國著名抗震專家宋秉譯、周福霖、劉季、李桂肴、霍自正等組成的鑒定委員會鑒定認為課題成果具有重大的社會效益與經濟效益,成果的廣度和深度達到國內先進水平,有關計算參數均可為滑移減震消能多層磚房的設計提供依據。
然后根據研究報告編寫的論文在第十屆世界地震工程會議(西班牙)與國內“建筑結構學報”上發表。均獲較高評價。
2.2試點建筑的研究成果
(1)上部結構設計安全度,橫墻安全度是相應按7度抗震設計的1.5倍;縱墻是1.8倍。這與遼寧地區目前7度區的七層磚混住宅結構相當;
(2)配套研究了上、下水管、煤氣管及暖氣管穿過滑移層的柔性接頭或柔性構造;
(3)構造簡單施工方便;
(4)采用挖孔樁基礎時,由于樁的配筋減少使總造價不增加;采用其它基礎時總造價增加較少。
試點建筑研究成果在1997年經楊玉成、梁發云與省內專家組成的鑒定委員會鑒定,認為該試驗建筑可達到相當于6一7度地震不壞,7度強地震時,滑動層剛開始動作,9~10度地震時下倒塌。這是一項防止房屋倒塌、減輕地震災害的有效的創新途徑。用石墨作分隔層材料建成六層住宅在國內、國際上屬首創。
3滑移減震建筑在市場中經過檢驗得到房產育及用戶歡迎
(1)同行專家認可——技術上過硬;
(2)政府部門支持——適合我國、我省情況;
(3)符合市場法則一一房產商能掙錢;用戶歡迎。
滑移減震建筑技術就是闖過以上三關于1998年進入遼寧市場,并獲得了成功。
3.1同行專家認可
研究項目及試驗性建筑的兩次鑒定會文件及有關于中、外重要學術會議及國內重要刊物均表明該項成果的學術水平是高的,獲得了同行專家的認可與好評。
3.2政府部門支持
滑移減震研究項目經1990年至1995年近5年等停后,在全國橡膠墊隔震技術發展的形勢促進與1995年初日本阪神地震震災的推動下,我于1995年5月給原遼寧省省長聞世震寫了一封信,呼吁”我省應加快新型建筑隔震技術的發展”省長很重視批示支持,省建設了廳長也批示支持,隨之擬定了推廣規劃,并具體落實到遼寧省建設事業“九五”科技成果重點推廣項目和2010年科技成果轉化規劃綱要中。這就為項目的應用獲得了可靠的紅頭文件。
3.3符合市場法則
因為地震預報不準,而按預報劃分的烈度設計抗震建筑,其安全性不高的現實不但科技人員明白,一般百姓亦理解。因此1997年夏季在遼寧省錦州市,1998年春季在丹東市當有地震傳言時、百姓就人心慌慌,盡力想法躲避。錦州屬下的凌海市與丹東屬下的東港市有的房產公司抓住百姓的怕震心態,建了一些現澆樓板的磚混住宅,造價增加40一50元/m2,但有購房自的百姓還是爭先選購了此種住宅。
滑移減震建筑技術就是在這種百姓對現有抗震建筑心有余悸,并且自己有了購房權,可以購買優質優價房的形勢下于1998年走進市場的、在東港市及海城市推廣了約六萬平方米,當年建成3萬平方米。經幾棟樓的施工實踐,采用滑移減震技術后,房屋價格僅增加12一20元/m2,每戶也只增加1000多元。因此滑移減震建筑深受房產商與用戶歡迎。
在1998年12月初在東港市召開的”遼寧省滑移減震建筑現場技術交流會”上,省建設廳領導認為滑移減震技術應成為建筑業的新增長點。目前政府與群眾積極性均很高:領導重視、地方支持、專家認可與有震情百性需要,因此這項技術已經開始成熟,可以走向市場,經濟實用性較高。房建公司的經理認為這項技術施工方便,造價增加較少,耐震概念易懂,滑移減震建筑技術是加快住宅業更新換代,使之更好地為人民免災造福。
關鍵詞:建筑防雷防雷裝置安全隔離距離等電位連接
前言
在人類生存的環境中有許多自然災害,如地震、暴雨、冰雹、水災、旱災、火災、雷擊等等。對此,人們總是想方設法進行防御,或減輕它們所造成的損失。雷擊就是嚴重的自然災害之一。但就我國而言,過去防雷設計在整個建筑設計中所占的比重很小。電氣設計人員不重視,其他專業的設計人員更不重視,但雷擊所造成的損失卻無法輕視。如1989年山東黃島油庫遭受雷擊并引起大火,損失慘重。
就防雷歷史而言,我國建國初期大多是按照日本的45°~60°保護角確定避雷針的保護范圍,用三叉小針銅避雷針、銅引下線和1m×1m銅板作為接地裝置。50年代初期,引進蘇聯技術,采用拋物線或折線計算法,用鐵管或鍍鋅元鋼做避雷針,用鍍鋅元鋼做引下線,地下打入3~5m長的鍍鋅鐵管或鋼材作接地極,以致現在的避雷帶和避雷網均采用鍍鋅鋼筋或扁鋼。
80年代以前,我國沒有建筑物防雷規范,建筑電氣設計人員只能憑自己的認識設計避雷針。自1957年北京市兩大雷擊事故發生以后,我國大量的古建筑物和群眾集中的公共場所才開始安裝避雷裝置。1957年7月6日明十三陵長陵棱恩殿遭受雷擊,劈掉西部吻獸,劈裂兩根直徑1.17m,高14.3m的大楠木柱子,死一人,傷三人;1957年7月8日中山公園內的一棵大樹落雷,雷電流感應至附近的配電線路,然后傳到中山公園音樂堂,燒毀了配電室、舞臺和觀眾廳大頂棚。為此,北京市領導召開了緊急會議,決定對北京市重要古建筑物和人員眾多的影劇院安裝避雷針并指定由筆者負責設計。此后,從天安門開始,到勞動人民文化宮三大殿、景山萬春亭、北海公園白塔,以至鼓樓、天壇祈年殿、頤和園排云殿、智慧海、十三陵長陵棱恩殿、明樓、戒臺寺等30多處古建筑物和中山公園音樂堂等重要影劇院都相繼安裝了避雷裝置。
1957年,筆者將過去積累的雷擊事故調查和設計經驗進行了總結,寫出了“民用建筑物防雷保護”研究報告并且于1958年9月在建工部設計局于武漢召開的“全國電氣設計人員交流大會”上,作了報告,發表了防雷觀點和設計方法。報告中提出的雷擊規律、防雷標準、保護方式、設計要點、屋頂板內鋼筋作接閃裝置的理論以及詳細的設計實例和數十種做法大樣得到了與會代表的一致贊同,以后被廣泛采用。
1958年底,北京市建筑設計院研究室、中國科學院電工研究所和清華大學高壓教研室共同成立了“北京建筑物防雷研究小組”。1962年5月出版的《民用建筑物防雷保護》和1980年9月出版的《建筑物防雷設計》就是在筆者1957年研究報告和小組研究成果的基礎上寫出來的。書中突出的觀點是建筑物防雷設計的六項重要因素,即接閃功能、分流影響、屏蔽作用、均衡電位、接地效果和合理布線?,F在看來,國內外的標準和規范都離不開這六要素,有的單位還把它們作為設計原則?;\式避雷網和等電位連接早在1958年就在人民大會堂的設計和工作實踐中采用了,而國際上戈爾德(G.H.Golde)于1997年才在《雷電》一書(國際名著)中談到等電位連接的做法,所以我國的防雷研究和實踐并不落后。
筆者主審的我國第一部《建筑物防雷設計規范》(GBJ57-83)于1983年11月7日公布。第二部《建筑物防雷設計規范》(GB50057-94)(機械工業部設計研究院林維勇先生主筆)于1994年4月18日公布。該部規范吸收了許多國外先進的東西,將接閃器保護范圍的計算方法改為滾球法并結合我國防雷設計的實際經驗增加了許多新條款。這兩部規范對指導我國建筑物防雷設計起了很大的作用。
70年代以前,人們聽到的雷擊事故多是擊中建筑物或大樹,嚴重的造成了建筑物燒毀或人員傷亡。那時被雷擊的建筑物絕大多數是沒有安裝防雷裝置(避雷針、避雷帶或避雷網)?,F在聽到的雷擊事故相對少了,其原因是,六層以上的多層建筑物和高層建筑物都安裝了防雷裝置。有時,接閃器接閃后,即使是微電子設備因雷電電磁脈沖感應受損,局外人也不知道,本單位做些局部修理也就完事了。其實,現在的雷擊事故并不算少。雷擊建筑物對某一棟樓而言可能是百年不遇的事,但防雷裝置接閃則是較常見的,這也是正常的。
接閃裝置接閃后,建筑物引下線附近的設備會受到雷電流的感應,這就是雷電電磁脈沖干擾。90年代以前,國際和國內的規范都沒有關于雷電電磁脈沖的規定。1992年國際電工委員會建筑物防雷專委會(IEC-TC/81)才開始討論這個問題。1995年2月,該機構了國際標準《雷電電磁脈沖的防護》(IEC1312-1.2.3)。目前我國尚沒有類似的規定,這是近年來的問題。
隨著電子技術的飛速發展,電子計算機早已步入社會的各行各業。建筑物內幾乎無不設有復雜程度不同的微電子設備和計算機系統,民用建筑也不例外。雷電電磁脈沖干擾日益成為頻發事故。面對這種挑戰,設計人必須轉變觀念,把雷電電磁脈沖防護當作防雷設計的重點。這不只是電氣一個專業的事,因為它涉及到電子設備的位置和管線的布置等問題。各個專業應充分協商,從整體上解決防雷設計上的問題。否則,建筑物設計得再好,也無法正常使用。
研究建筑物防雷應從雷擊事故調查入手,找出雷擊規律,然后,利用雷擊模擬實驗,對所總結的規律和所提出的解決方案予以驗證。研究人員應根據科技的發展,不斷吸收新東西對滿足不斷變化的社會需要,如計算機的發展導致的對雷電電磁脈沖防擴的需要。
下面將對防雷設計的基本原則、雷擊規律、近年來國際上提出的新概念以及隨著科技發展出現的新問題分別予以論述。
1.雷電電磁脈沖
雷電電磁脈沖(LightningElectromagneticPulse),簡稱LEMP,是天空打雷時產生的作為干擾源的強大閃電流及其電磁場。它的感應范圍很大,對建筑物、人身和各種電氣設備及管線都會有不同程度的危害。這種危害就是雷電電磁脈沖所產生的干擾。
建筑物內的雷電電磁脈沖干擾指以下三種情況:
(1)天空中雷電波的電磁輻射對建筑物內電力線路和電子設備的電磁干擾;
(2)建筑物的防雷裝置接閃時,強大的瞬間雷電流對建筑物內電力線路和電子設備的干擾;
(3)由外部各種強、弱電架空線路或電纜線路傳來的電磁波對建筑物內電子設備的干擾。
現代電子技術日益向高精度、高靈敏度、高頻率和高可靠性方向發展。這些電子設備非常靈敏,但耐壓很低,一般電子設備都承受不了正負5伏的電壓波動。以各種微機為例,當雷電電磁脈沖的磁場強度超過0.07高斯時,就會引起微機的誤動作,當磁場強度超過2.4高斯時,就會造成微機的永久性損壞。因此,我們必須對雷電電磁脈沖采取必要的防護措施,以便在先進的建筑物內實現良好的電磁兼容性(ElectromagneticCompatibility)。
防御雷電電磁脈沖干擾的理想防雷設計方案是籠式避雷網,它利用的是法拉第籠原理。建筑物的金屬結構物遍及各處,不用很多鋼材就可很容易連接起來形成法拉第籠,從而建筑物內的電子設備得到很好的屏蔽。屏蔽做得好,不僅能防御空間電磁波的輻射,而且還可使建筑物內部的分流和均壓達到最佳效果。這里要說明,屏蔽的做法應根據建筑物內電子設備的要求決定。由于設備的性質不同,因此,有的要求僅對設備本身做屏蔽,有的要求在設備與設備之間做屏蔽,還有的要求在機房做屏蔽。正因為這個問題的重要,所以1995年國際電工委員會建筑物防雷分委會(IEC/TC-81)在《雷電電磁脈沖的防護》的標準中提出了防雷保護區(LPZ)的概念,國際上剛開始實行這種規定,而我們國家還沒有提出。筆者認為,設計人員可以按照微電子設備的多少、繁簡、重要程度、擺放位置及進出管線的具體情況自行劃分防雷區以取得良好的屏蔽、等電位和接地效果。
因此,防御雷電電磁脈沖對室內布線的要求非常嚴格。由于用作引下線的鋼筋混凝土柱內的鋼筋和整個建筑物的屏蔽網都在外墻處,雷電流需經此處的鋼筋分流到接地裝置上,所以外墻處的電流密度大,電磁場強。因此,建筑物中的電源和通信等線路的主干線不應靠近外墻,最好設置在建筑物的中心部位,如電梯井在中心部位,可設置在電梯井的近旁。建筑物內的各種電氣饋線都要穿金屬管保護或采用雙層屏蔽電纜(或同軸電纜)。在一些有特殊要求的線路電源側,還應加裝電涌保護器、隔離變壓器、穩頻、穩壓以及濾波等裝置。
防御雷電電磁脈沖對接地的要求也很嚴格。電子系統的低頻信號工作接地應采用單點接地系統,在整個建筑物內應為樹干式結線布置。各層或各段的低頻信號工作接地均應直接接到單點接地板上,不得形成環路。單點接地系統不應與用作防雷引下線的柱子平行,以防強磁場干擾。由于是利用建筑物結構鋼筋作屏蔽,因此必須采用綜合共同接地方式,即將防雷接地、電源的工作接地、各種裝置的外殼、鐵管外皮和高頻電子設備的信號接地都統一接到建筑物的基礎上或室外接地裝置上。為避免雜散電流,單點接地系統必須采用絕緣線,其主接地板必須置于建筑物的最底層且直接與基礎或室外接地裝置連接。各層單點接地系統的區域接地板或終端接地板如需要與綜合共用接地系統的裝置接地板連接,應在它們之間加裝不大于直流300V的放電管或壓敏電阻。綜合共用接地的電阻一般應在1歐姆以下,對于特殊的電子設備,可在0.5歐姆以下。確定接地電阻時,應考慮各種設備對接地電阻值的要求,在所要求的各種阻值下,應取最低值。
在低壓220/380V供電系統中,應采用三相五線(TN-S)系統,以便于裝置接地(PE)線和中性(N)線分開,PE線應接到各層或各段裝置接地的終端地板上。為了防御雷電電磁脈沖,建筑物的電源、電話、廣播等線路最好采用埋地電纜引入,所用電纜應為鎧裝電纜或同軸電纜且外皮兩端均要接地。
2外部防雷裝置與內部防雷裝置
國際電工委員會編制的標準(IEC1024-1)將建筑物的防雷裝置分為兩大部分:外部防雷裝置和內部防雷裝置。筆者認為,這樣劃分很有必要,建筑物的防雷設計必須將外部防雷裝置和內部防雷裝置作為整體統一考慮。
外部防雷裝置(即傳統的常規避雷裝置)由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器(也叫接閃裝置)有三種形式:避雷針、避雷帶和避雷網,它位于建筑物的頂部,其作用是引雷或叫截獲閃電,即把雷電流引下。引下線,上與接閃器連接,下與接地裝置連接,它的作用是把接閃器截獲的雷電流引至接地裝置。接地裝置位于地下一定深度之處,它的作用是使雷電流順利流散到大地中去。
內部防雷裝置的作用是減少建筑物內的雷電流和所產生的電磁效應以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。除外部防雷裝置外,所有為達到此目的所采用的設施、手段和措施均為內部防雷裝置,它包括等電位連接設施(物)、屏蔽設施、加裝的避雷器以及合理布線和良好接地等措施。
隨著電子設備的廣泛使用,雷電電磁脈沖的危害也相對嚴重起來。1992年6月22日國家氣象局中心大樓發生雷擊事故,北京-東京的同步線路的調制解調器被擊壞,致使線路中斷46小時,另一主機的一塊異步板被擊壞,導致8條線路中斷,影響了國際通訊。其他地點因雷電電磁脈沖干擾而導致電子設備損壞的例子還有不少。這類例子說明,只設計外部防雷裝置而不配之內部防雷手段,接閃器再好,也無法獲得好的防雷效果。
防雷工程是一種系統工程。筆者早在1960年作人民大會堂工程總結及寫作《建筑物防雷設計》一書時就提出了建筑物防雷設計的六項重要因素,目的是提醒人們要整體地、全面地考慮建筑物防雷設計。這六項要素是:
(1)接閃功能:指實現接閃功能所應具備的條件,包括接閃器的形式(避雷針、避雷帶和避雷網)、耐流耐壓能力、連續接閃效果、造價以及接閃器與建筑物的美學統一性等。
(2)分流影響:指引下線對分流效果的影響。引下線的粗細和數量直接影響分流效果,引下線多,每根引下線通過的雷電流就小,其感應范圍就小。引下線相互之間的距離不應小于規范中的規定。當建筑物很高,引下線很長時,應在建筑物的中間部位增加均壓環,以減小引下線的電感電壓降。這不僅可以分流,而且還可以降低反擊電壓。
(3)均衡電位:指使建筑物內的各個部位都形成一個相等的電位,即等電位。若建筑物內的結構鋼筋與各種金屬設置及金屬管線都能連接成統一的導電體,建筑物內當然就不會產生不同的電位,這樣就可保證建筑物內不會產生反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓,對防止雷電電磁脈沖干擾微電子設備也有很大的好處。鋼筋混凝土結構的建筑物最具備實現等電位的條件,因為其內部結構鋼筋的大部分都是自然而然地焊接或綁扎在一起的。為滿足防雷裝置的要求,應有目的地把接閃裝置與梁、板、柱和基礎可靠地焊接、綁扎或搭接在一起,同時再把各種金屬設備和金屬管線與之焊接或卡接在一起,這就使整個建筑物成為良好的等電位體。
(4)屏蔽作用:屏蔽的主要目的是使建筑物內的通信設備、電子計算機、精密儀器以及自動控制系統免遭雷電電磁脈沖的危害。建筑物內的這些設施,不僅在防雷裝置接閃時會受到電磁干擾,而且由于它們本身靈敏性高且耐壓水平低,有時附近打雷或接閃時,也會受到雷電波的電磁輻射的影響,甚至在其他建筑物接閃時,還會受到從該處傳來的電磁波的影響。因此,我們應盡量利用鋼筋混凝土結構內的鋼筋,即建筑物內地板、頂板、墻面、及梁、柱內的鋼筋,使其構成一個六面體的網籠,即籠式避雷網,從而實現屏蔽。由于結構構造的不同,墻內和樓板內的鋼筋有疏有密,鋼筋密度不夠時,設計人應按各種設備的不同需要增加網格的密度。良好的屏蔽不僅使等電位和分流這兩個問題迎刃而解,而且對防御雷電電磁脈沖也是最有效的措施。此外,建筑物的整體屏蔽還能防球雷、側擊和繞擊雷的襲擊。
(5)接地效果:指接地效果的好壞。良好的接地效果也是防雷成功的重要保證之一。每個建筑物都要考慮哪種接地方式的效果最好和最經濟。筆者認為,當鋼筋混凝土結構的建筑物符合規范條件時,應利用基礎內的鋼筋作為接地裝置。當達不到規范中規定的條件或基礎包在防水卷材層內時,可做周圈式接地裝置,但應將周圈式接地裝置預先埋在基礎槽的最外邊(不必離開建筑物3m以外)。接地體靠近基礎內的鋼筋有利于均衡電位,同時還可節省為挖深溝所花費的人力和物力。在基礎完工后再挖深溝則易影響基礎的穩定性。
對木結構和磚混結構建筑物,必須做獨立引下線并采用獨立接地方式。當土壤電阻率大,使用接地極較多時,也可做周圍式接地裝置。因為周圈式接地裝置的沖擊阻抗小于獨立接地裝置的沖擊阻抗,而且有利于改善建筑物內的地電位分布,減小跨步電壓。采用獨立式接地方式時,以鉆孔深埋接地極(約4~12m)的效果為最好,深孔接地極容易達到地下水位,且能減少接地極的用鋼量。
(6)合理布線:指如何布線才能獲得最好的綜合效果?,F代化的建筑物都離不開照明、動力、電話、電視和計算機等設備的管線,在防雷設計中,必須考慮防雷系統與這些管線的關系。為了保證在防雷裝置接閃時這些管線不受影響,首先,應該將這些電線穿于金屬管內,以實現可靠的屏蔽;其次,應該把這些線路的主干線的垂直部分設置在高層建筑物的中心部位,且避免靠近用作引下線的柱筋,以盡量縮小被感應的范圍。在管線較長或橋架等設施較長的路線上,還需要兩端接地;第三,應該注意電源線、天線和屋頂高處的彩燈及航空障礙燈等線路的引入做法,防止雷電波侵入。除考慮布線的部位和屏蔽外,還應在需要的線路上加裝避雷器、壓敏電阻等浪涌保護器。因此,設計室內各種管線時,必須與防雷系統統一考慮。
3安全隔離距離與等電位連接
在建筑物內部,就總體來說,防雷措施可分為安全隔離距離和等電位連接兩大類。安全隔離距離指在需要防雷的空間內,兩導電物體之間不會發生危險的火花放電的最小距離,即不會發生反擊的最小距離。等電位連接的目的是減小或消除內部防雷裝置各個部位上所產生的電位差,包括靠近進戶點的外來導體上的電位差。
筆者主張,若采用安全距離法就應嚴格按照《建筑物防雷設計規范》(GB50057-94)規定的各類防雷措施去計算;若采用等電位連接法,就應徹底實現等電位。木結構和磚混結構結構應采用安全距離措施,鋼筋混凝土結構和鋼結構應采用等電位連接措施。
1957年首次為天安門(木結構建筑物)補做防雷裝置時,在其上部設置了明裝避雷帶和避雷網;在其內部采用了安全距離措施。由于是補裝,難度相當大,對內部達不到安全距離的管線都做了改裝或加強了絕緣并把進戶處的各種架空電源線、電話線和廣播線一律拆除,改為地下電纜。為確保木結構建筑物的安全,工程人員每年都在結構上稍有變形的部位加固,到1986年,在天安門大頂內加固總共用了60噸鋼材。此時,再也不能給建筑物增加荷重了,因此中央決定將天安門城樓上的建筑物全部拆掉,徹底翻建。這給我們的防雷設計帶來了有利條件。所以,1969年第二次設計天安門防雷裝置時,就采用了等電位連接措施(外部防雷裝置仍用原方案),在城臺上的地面(包括屋內地面)下的“金磚”下面鋪設了一層鋼筋網(即等電位面)并將各種金屬管線(包括屋頂彩燈管線)、斗拱上的防鳥鐵絲網、檢閱臺前的鐵欄桿和鐵旗桿等物體統一連接到等電位面上,此外,又增加了引下線的根數,使之達到等電位的條件。
1958年,人民大會堂工程采用了徹底的等電位防雷設計,這是我國首次將等電位避雷網應用于工程。人民大會堂是鋼筋混凝土框架結構和鋼結構相結合的建筑物,又是現澆施工做法,對防雷裝置的設計十分有利。其防雷方案是:在各建筑段的屋頂上分別采用明裝避雷網、暗裝避雷網和四周避雷帶相結合的方式,接閃裝置均與樓板內的鋼筋連接成一體;柱子內的鋼筋用作引下線;基礎內的鋼筋用作接地裝置。從基礎到梁、板、柱到屋頂的避雷帶和避雷網的全部連接點(包括各種管線的連接點)都是焊接的,從而構成一個籠式避雷網,所以我們說它是最徹底的等電位連接工程。1963年,瑞士的波哥(K.Berger)提出,利用建筑物內的結構鋼筋作防雷系統時,鋼筋之間如有多點綁扎,則不必焊接就可以構成電氣導通系統,他還做了試驗。所以,我們以后就不全部焊接了,但作為引下線的柱內鋼筋,仍必須焊接兩根主筋。1974年審查《建筑物防雷設計規范》時,規定為:可以綁扎或焊接。人民大會堂工程是全國最重要的工程,當時是不敢不焊接的。
就防火而言,等電位連接和安全隔離距離至關重要。火災多屬不易預防的事故,對多數建筑物,能采取等電位連接措施的,應做徹底的等電位連接;不能采取等電位連接措施的,應盡量保證安全隔離距離,以防發生火災。
4常規防雷裝置與非常規防雷裝置
常規防雷裝置即傳統上所使用的防雷裝置,包括避雷針、避雷帶、避雷線和避雷網。它是繼1759富蘭克林發明避雷針后各國防雷專家經200多年研究和實踐的成果,有充分的理論根據、實驗數據和長期的實際運行經驗。
非常規防雷裝置指某些廠商近年推出的所謂的新式防雷裝置。本文所指的所謂新式防雷裝置是半導體消雷器、導體消雷器、優化避雷針和流注提前發射接閃器等(本文這里不指激光引雷裝置、火箭引雷裝置和水柱引雷裝置等)。各種消雷器的設計思想是企圖中和雷云電荷,把雷電荷消滅掉或限制放電電流;各種提前發射接閃器的設計思想是企圖把避雷針的接閃效果提高,即擴大保護范圍。這幾種防雷產品到目前為止都沒有被國際防雷組織所承認。
其實,從1996年起到現在,北京的學術界和工程技術界圍繞消雷器進行過多次討論并發表了許多文章。許多專家都認為消雷器的“中和”理論和“限流”理論站不住腳。1997年9月18~23日中國電機工程學會高電壓專委會過電壓與絕緣配合分專委會在合肥舉行了學術討論會。論題之一就是半導體消雷器,與會者進行了熱烈的討論。特別值得一提的是一位高工為驗證半導體消雷器的通流能力而做的一次實驗。該實驗充分表明,半導體消雷器的通流能力極低。會議《紀要》曰:“與會代表認為,迄今為止,理論和實踐未能證明此類非常規防直擊雷產品具有產品說明書所表述的性能,實踐也未顯示出此類產品具有比常規防防直擊雷裝置更優越的性能,還有許多問題尚待研究和解決,因此此類非常規防直擊雷產品不再在工程中采用。還有少數代表對此尚有不同意見?!?/p>
實際上,消雷器廠商所賣的只不過是接閃器。其引下線、接地裝置及內部防雷裝置還得靠設計人按常規方法去設計,而這些都是建筑設計中的環節,賣接閃器的廠商也參與不了設計。另外,非常規防雷裝置的價格極高,以半導體消雷器為例,其價格比常規避雷針高幾十倍至幾百倍(見表1)
由表1可以看出非常規防雷裝置比常規防雷裝置貴得多,而且非常規防雷裝置還有很多問題有待解決。因此防雷設計人員和使用單位應認清這種情況,必須選擇優質而經濟的產品。
5球雷
在國際建筑物防雷標準(IEC/TC-81)和我國的《建筑物防雷設計規范》中,均沒有對球雷的防護作出規定。在筆者的調查中,北京地區的球雷事故還是不少的,球狀閃電約占閃電統計總數的13.7%。盡管國內外科技人員對球狀閃電的形成機理尚無一致的觀點,但對其性質、狀態和危害還是比較清楚的。
球雷(即球狀閃電)是一種橙色或紅色的類似火焰的發光球體,偶爾也有黃色、藍色或綠色的。大多數火球的直徑在10~100cm左右。球雷多在強雷暴時空中普通閃電最頻繁的時候出現。球雷通常沿水平方向以1~2m/s的速度上下滾動,有時距地面0.5~1m,有時升起2~3m。它在空中漂游的時間可由幾秒到幾分鐘。球雷常由建筑物的孔洞、煙囪或開著的門窗進入室內,有時也通過不接地的門窗鐵絲網進入室內。最常見的是沿大樹滾下進入建筑物并伴有嘶嘶聲。球雷有時自然爆炸,有時遇到金屬管線而爆炸。球雷遇到易燃物質(如木材、紙張、衣物、被褥等)則造成燃燒,遇到可爆炸的氣體或液體則造成更大的爆炸。有的球雷會不留痕跡地無聲消失,但大多數均伴有爆炸聲且響聲震耳。爆炸后偶爾有硫磺、臭氧或二氧化碳氣味。球雷火球可輻射出大量的熱能,因此它的燒傷力比破壞力要大。
下面是一個典型的球雷實例:1982年8月16日,釣魚臺迎賓館兩處同時落球雷,均為沿大樹滾下的球雷。一處在迎賓館的東墻邊,一名警衛戰士當即被擊倒,該戰士站在2.5m高的警衛室前,距落雷的大樹約3m,樹高20多米。球雷落下的瞬間,他只感到一個火球距身體很近,隨后眼前一黑就倒了。醒來后,除耳聾外并無其他損傷。但該警衛室的混凝土頂板外檐和磚墻墻面被擊出幾個小洞,室內電燈被打掉,電燈的拉線開關被打壞,電話線被打斷,估計均為電磁感應的電動力所致。另一處在迎賓館院內的東南區,距警衛室約100m,也是沿大樹滾下。距樹2m處有個木板房(倉庫),該房在三棵14~16m高大槐樹包圍之中,球雷沿東側的大樹滾下后鉆窗進屋,窗玻璃外有較密的鐵絲網,但沒有接地,鐵絲網被擊穿8個小洞,窗玻璃被擊穿兩個小洞。球雷燒焦了東側木板墻和東南房角,燒毀了室內墻上掛的兩條自行車內胎,燒壞了該室的膠蓋閘,室內的電燈線也被燒斷。落雷大樹下放有十多盤鋼筋、8輛鐵推車和6個空汽油桶。這此金屬物都是招引雷電的條件。
防護球雷并不困難,應該在規范或標準中規定相應的措施。就防護球雷措施而言,最好是籠式避雷網,如果達不到籠式避雷網條件,就在建筑物的門窗上安裝金屬紗網并接地;堵好建筑物墻面上不必要的孔洞;煙囪與出氣管上口均要加裝鐵絲網并接地;儲存或損傷易燃易爆物體的倉庫和廠房的煙囪和放氣管應加裝阻火器并接地。對高大樹木下的重要建筑物尤其要采取防護球雷的措施。
6雷擊規律
認識雷擊事故的規律非常重要,只有掌握了規律,防雷設計才能取得良好的效果。在雷雨天,天空的雷云與地面上的物體各帶不同的電荷,當電荷積累到一定的程度,就會產生電場畸變而發生落地雷擊。但如果地上某處沒有足夠強大的上行先導,則雷電是不會打到該處的。
北京紫禁城內的建筑物落較多,其原因在于:紫禁城周圍是護城河,河內現在仍有水;通往護城河的古河道有4條:一條是玉河,它流入護城河的西北角;一條是潮白河的支流,它流入護河的東北角;一條是大通河,它流入護城河的正東部;另一條是潞河的支流,它流入護城河的東南角。故宮內各棟建筑物下的基礎均潮濕,過去東南部的水位較高,地下不到2m就能見水,可見故宮院內地下的土壤電阻率相對較低;另外院內又有高大的古樹。這些即為易發生雷擊的內因,這些內因決定著該地區電場易產生電場畸變,瞬間發生的上行先導容易與雷云的下行階段先導會合,從而形成落地雷。這就是紫禁城范圍內的明顯雷擊規律。
筆者自1954年到1988年在北京地區調查過的建筑物雷擊事故共有170多處,其中,因雷擊引起火災的占37.7%,導致人員死亡的占6.9%,致傷的占15.4%,球雷雷擊事故占13.7%?,F將分析總結得出的北京地區總的雷擊規律歸納如下:
(1)河、湖、池、沼旁邊的建筑物易受雷擊。如1961年6月21日頤和園昆明湖東邊的文昌閣被雷擊掉西房角及坡頂瓦,內部電線被感應燒斷;1988年8月6日通縣永樂店草廠鄉黃廠村北部湖力的茅草房落球雷,擊死一人。
(2)古河道上的建筑物和河流橋上的構筑物易受雷擊。如紫禁城內自1954年至1992年共落雷16次(據文獻記載,明、清兩代共發生過25次火災,其中寫明為雷擊所致的5次,未說明原因的也可能是雷擊所致);1988年8月30日盧溝橋中部北側石獅子的頭被擊掉。
(3)在潮濕地區以及過去是葦塘或坑洼地帶的區域上建造的建筑物易受雷擊。如1957年7月31日陶然亭地區建工局一公司工棚(該處過去是葦塘)的收音機天線落雷,墻內鐵絲被熔化;1965年7月22日北郊土冷庫(即幾十棟內裝冰塊以貯藏食物的平房)的老虎窗被雷電擊中起火。
(4)在四周大片土壤電阻率高,中間局部土壤電阻率低的環境中或在高、低電阻率分界之處建造的建筑物易受雷擊。如1981年8月2日八里莊善家墳公安局倉庫西墻外大樹落雷,雷電入室打碎5個電警棍盒,盒內33根電警棍被感應燒壞(該倉庫的西南兩面為稻田)。
(5)局部漏雨或局部房角新修繕且十分潮濕的建筑物易受雷擊。如十三陵長陵棱恩殿落雷(當時該殿西部房角剛剛修繕且很潮濕)。
(6)突出高或孤立的建筑物易受雷擊。如1957年7月29日原朝陽門北部的吻獸被雷擊掉;據十三陵當地老農說,十三陵大多數的明樓或正殿均被雷擊過(明樓和正殿都屬高而孤立的建筑物)。
(7)曾經遭受過雷擊的地區和建筑物容易再落雷。如1956年×月×日、1957年7月8日和1957年8月16日北京鼓樓東部吻獸曾三次被雷擊。
(8)金屬屋頂易受雷擊。如1957年7月8日原民航局禮堂的鐵皮屋頂被雷擊裂3處,頂內明配線被感應燒成3段,1988年8月6日北京火車站東北角出租汽車站的鋁合金房頂落雷。
(9)收音機天線、電視共用天線易受雷擊。如1986年10月13日左家莊柳芳東里的居民樓電視共用天線遭受雷擊,1992年8月3日和平里民旺胡同的居民樓電視共用天線也遭受雷擊。
(10)地下管線多或管線交叉處易落雷。如1963年8月4日天安門廣場大旗桿西側(現人行過街地道的西南出口)一位賣冰棍的老太太被雷擊倒(該處地下敷設的管線較多且是轉角處)。
(11)鐵路沿線和終端易受雷擊。如1965年7月22日東郊百子灣棉花倉庫室外堆場靠近鐵道終端的一個棉花垛被雷擊中燃燒;1984年8月6日東郊百子灣物資局儲運公司水泥庫鐵路西側站臺上的水泥袋落雷,燒焦約20個水泥袋的紙邊。
(12)山區泉眼、風口或地下有金屬礦床的地方易受雷擊。如1985年6月18日西山下馬嶺水電站室外變電構架進出線的主線落雷,燒焦母線2處,每處約長1~3m。
(13)高大的煙囪和工廠的排氣管最易接閃。如1957年8月16日朝外門診部的煙囪被雷擊裂;1979年4月8日東郊宋家莊化工三廠南北兩廠的室外化工設備構架上的兩個排氣管同時接閃并點燃。
(14)高大的樹木和屋頂旗桿容易落雷。如1967年6月11日前門勸業場屋頂木旗桿被雷擊壞;1993年8月19日日壇公園西北角一棵大樹被雷劈掉樹叉,樹干也被劈裂。
北京地區總的落雷走向是:西山八里莊紫村城朝陽門宋家莊百子灣通縣。這些地方多數是古河道或地下水線,其建筑物下的土壤電阻率小,潮濕或水位高。
筆者認為,以上這些雷擊規律雖是北京地區的,但頗具普遍性,因而對防雷、防火很有價值(因篇幅有限,以上各種規律只各舉2個例子)。
7.建筑物防雷設計的整體觀念
所謂整體觀念是指設計和安裝防雷裝置時,對建筑物的內外都要有整體觀念。這里的建筑內外不單是指內部防雷裝置和外部防雷裝置。建筑物內的整體觀念是指設計和安裝時,要對內部防雷裝置和外部防雷裝置做整體的統一的考慮;建筑物外的整體觀念是指對一個院落、一個小區以及附近的環境要做全面的防雷規劃,同時還不能違反小區規劃的要求例如:所安裝的避雷針桿塔是否影響小區的美觀,所用的避雷針、避雷帶或避雷網是否與建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高大煙囪上的避雷裝置所保護等等。對接地裝置也要綜合統一考慮,例如,相距較近的建筑物能否共用接地體,地下管網能否用接地體的一部分,以及能否在一個大院或小區內為將來綜合共用接地創造等電位連接的條件等等。
值得指出,利用建筑物附近的大樹作為避雷針桿塔是一個較好的做法。大樹最易接閃且越長越高,有時比建筑物還高。因此,避雷針應安裝在樹頂,引下線應沿樹干設置而且應與建筑物的防雷裝置相結合。這樣既節約又美觀,同時還保護了名貴的樹木。利用大樹安裝避雷針不僅能防直擊雷,而且能防球雷、繞擊雷和側擊雷。例如,北京北海公園團城內在大樹上安裝的避雷針已運行了20多年,效果很好,但必須采取保護樹干生長的措施。
現在各個城市的綠化越搞越好,高大的樹木也越來越多。有的建筑物雖然安裝了避雷針,但大樹距建筑物很近并且比建筑物還高,在這種情況下,建筑物上的避雷裝置實際上等于虛設。因為大樹接閃的機會多,易引來直擊雷和球雷,對鄰近的建筑物威脅更大。所以說建筑物的防雷設計和安裝應將外部防雷裝置、內部防雷裝置、建筑物外的環境及至全小區的防雷裝置進行整體統一的考慮。不僅電氣專業的設計者要有整體觀念,建筑專業的設計者對防雷也要有整體觀念。這是現代防雷設計觀念轉變的重要問題之一。
參考文獻
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人類對于建筑的審美追求,一直伴隨著人類文明進步的腳印。即便是原始狀態,也包含有審美的意念,如索爾茲伯里的巨石圈,便表現了原始人類對建筑所營造的神秘的、宗教式的美感追求,無論中外建筑,概莫能外。
1999年6月,國際建協第20屆大會在北京舉行,通過了《北京》,其核心內容來源于吳良鏞教授多年心血的結晶——廣義建筑學。
20世紀80年代中期,我國改革開放事業如日中天,吳良鏞教授感到傳統建筑學難以滿足我國當前建筑領域的要求,適時提出了廣義建筑學理論。概括而言,就是“一法得道,變法萬千”,“一法”指建筑的一些本質、基本原理、行動指南,是指導建筑發展的基本準則,是“道”,是必然;“變法萬千”則是指以基本原理準則為基準的城市建筑具體形象的創造,應盡可能千變萬化,容許并鼓勵其多樣性,亦即通過“必然”就能獲得自由,無須也不可能定于“一尊”,至少在建筑師思想上沒有創作的桎梏和藩籬,而將諸多學派括入囊中,高瞻遠矚,博采眾長,并針對所承擔的規劃設計對象的特殊點為我所用,隨機應變,進行意匠獨造,以至無窮。
在現實生活中,建筑審美需求越來越受到重視,那么,現代建筑有什么審美特性呢?
2建筑的審美特性
藝術來源于生活,藝術的宗旨則是還原生活,服務生活,情同此理,我們探索建筑的審美特性,目的就是進行歸納總結,提煉基本的設計方法,更好地為用戶服務。
現代建筑的審美特性大致可分為以下幾類:
2.1建筑的結構美
作為北京奧運會新建場館,“鳥巢”、“水立方”以其獨特的建筑造型受到世人矚目,享譽海內外。尤其是“鳥巢”,堪稱結構美的杰作,“鳥巢”采用全鋼結構,暴露主體結構,使承受荷載的結構件成為建筑審美主體,體現出建筑的力度和美感。通過材料的虛實對比、質感變化和節點處理,取得精致的外觀效果(圖1)。
“鳥巢”這樣的宏大工程,但處處留心皆學問,我們在平常設計工作中也可以進行有益的嘗試。
案例1:安陽鋼鐵公司2800m3高爐主控樓參觀通廊(河南安陽,2006)
根據業主要求,在高爐出鐵場廠房與高爐主控樓間增設一條參觀通廊,要求美觀大氣,成為廠區的一個亮點。經過反復推敲,我決定采用全鋼結構形式,通廊斷面設計為半圓形,將結構件納入審美元素,弧形結構件上打上園孔,通廊表面為銀灰色,并穿插不銹鋼管裝飾,整體感覺如一架飛行器,獲得業主的好評(圖2,圖3)。
2.2建筑的雕塑美
具有雕塑美特征的建筑通常利用簡單幾何形體的切削、組合,即我們通常所說的加減法,形成豐富的空間與審美效果,此一流派的代表作有美籍華裔建筑師貝聿銘先生設計的美國華盛頓國家美術館東館(圖4)。貝聿銘用一條對角線把梯形分成兩個三角形。西北部面積較大,是等腰三角形,底邊朝西館,以這部分作展覽館。三個角上突起斷面為平行四邊形的四棱柱體。東南部是直角三角形,為研究中心和行政管理機構用房。對角線上筑實墻,兩部分只在第四層相通。這種劃分使兩大部分在體形上有明顯的區別,但整個建筑又不失為一個整體,東館造型清新簡潔而莊重典雅,具有現代風格,與鄰近的國會大廈等古典建筑在對比中和諧共處。
建筑的雕塑美是我在設計實踐中通常體驗的一種手法。
案例1:江南冷軋薄板廠門衛室(江蘇常州,2004)
門衛室雖小,卻是一個企業的門戶,是面子工程。正因其小,卻往往給建筑師帶來困惑,似乎難以施展,其實,我們可以利用一些簡單的幾何形體進行造型,如圓形、弧形、三角形,或兩種幾何體互相穿插,也可以獲得意想不到的效果。一個體面的門衛室能給客人留下先入為主的印象,自然能為企業形象加分不少。小小的門衛室經過精心處理,也能傳遞友好宜人的信息(圖5)。
案例2:江南冷軋薄板廠浴室(江蘇常州,2004)
位于同一工廠的一個浴室,采用與門衛室相同的處理手法,平面由大小兩片月牙形對扣,經過對形體的切削處理,建筑物顯得玲瓏剔透,如同有了生命,呼吸自如了(圖6),它靜靜地蹲在草地里,像一片樹葉?一片貝殼?還是一個小飛碟?
案例3:昆明鋼鐵有限公司新區廠前食堂浴室方案(云南昆明,2008)
這是一棟兩層樓的建筑,面積5910m2,平面布局呈等腰直角三角形,一側為浴室與存衣室,一側為食堂的廚房,中間為食堂餐廳,通過對三角形平面進行減法處理,形成大的體量關系,同樣獲得豐富的立面效果(圖7,圖8)。
由于生產工藝的要求,發電廠主廠房平面為簡單矩形,但仍然可以進行空間創作,以避免形成火柴盒樣的單調感,盡量弱化工廠的形象。
通過三角形體與廠房主體空間的交錯,與圓柱體的穿插,加入各種活躍元,如斜橋,格架,張拉膜,一個清新前衛的建筑形象立刻躍然眼前,呼應廠房本身超前的環保理念(圖9)。
2.3建筑的裝飾美
細節決定成敗,建筑的細部裝飾也是建筑審美的重要手段,細部的設計就像是決定交響樂中的一個音符該如何彈奏?是激昂一點還是溫柔一點?綜合來說,對于細節的創造,一個建筑師需要:熱情和創造力、自律和毅力。
案例:武漢鋼鐵集團公司新3#高爐綜合樓(湖北武漢,2003)
綜合樓在形體塑造的基礎上,對建筑的細部裝飾作了細致的刻畫,光潔的玻璃幕墻嵌上水平不銹鋼線條,帶形窗上部的不銹鋼遮陽構件既有實用功能,又起裝飾作用,底層的毛石飾面,山墻處的裝飾構架,主入口弧形墻頂部的白色大理石裝飾塊,既有材料的對比,又有色彩的對比,于平淡中體現了一種精致的美(圖10)。
2.4建筑的韻律美
建筑的韻律美表現在重復上,可以是間距不同、形狀相同的重復;也可以是形狀不同、間距相同的重復;還可能是別的方式的單元重復。這種重復的首要條件是單元的相似性,或間距的規律性;其次是節奏的合邏輯性。
從藝術角度來看,建筑和音樂類似,是人類特有的抽象思維和創造力的表達,是對韻律、重復、節奏等宇宙規則的重新編織,在現代工業廠房建筑中得到廣泛應用。
案例1:上海市寶山鋼鐵集團公司五冷軋工程主廠房(上海,2008)
主廠房總長1291.5m,總寬323m。一期總建筑面積20萬m2(圖11),2008年底順利投產。
為避免立面顯得單調乏味,在設計上引入新的構圖元素,以區別于傳統廠房,側墻采光窗按豎向帶窗設計,材料為PC瓦楞板(聚碳酸酯板),在色彩處理上,主色調以淺青蘭色為主,在采光帶兩側設深蘭色系豎向色帶,具有很強的韻律感。
沿著廠房漫步,會給人以極強的動感和視覺沖擊力,同時又不失整體協調(圖12)。
案例2:馬鞍山鋼鐵有限公司新區鋼軋總廠辦公樓(安徽馬鞍山,2005)
辦公樓共5層??偨ㄖ娣e:7900m2。在造型設計上,力求打破呆板的構圖,外窗采用豎向帶形窗,局部采用大玻璃幕墻,入口對稱設置兩根大尺度圓柱,一直頂到屋檐,氣勢恢宏,屋頂檐口外挑,使建筑顯得輕靈、飄逸。
端部側墻作大尺寸懸挑,也使建筑增色不少。外墻采用灰白色系列色彩裝飾,建筑造型簡潔大方,剛柔并濟,富有韻律感和感染力(圖13,圖14)。
2.5建筑的詩意美
詩意建筑也稱浪漫主義建筑,是十八世紀下半葉到十九世紀下半葉,歐美一些國家在文學藝術中的浪漫主義思潮影響下流行的一種建筑風格。
浪漫主義在藝術上強調個性,提倡自然主義,主張用中世紀的藝術風格與學院派的古典主義藝術相抗衡。這種思潮在建筑上表現為追求超塵脫俗的趣味和異國情調。
“我有一所房子,面朝大海,春暖花開”,這大概是詩人海子對建筑審美的浪漫詮釋吧。每個人都有自己的心靈家園,卻“近在心靈,遠在天涯”。如何將人們心中的理想變為現實,正是建筑師所追求的。
案例1:京珠高速公路湖北省南段服務區綜合樓(湖北大悟,2002)
上世紀末,一首臺灣歌曲《驛動的心》紅遍大江南北,“曾經以為我的家,是一張張的票根,……”,歌曲抒發了現代人人在旅途,漂泊異鄉的孤獨與寂寞,充滿了對家的渴望與無奈。
在進行大悟服務區綜合樓的設計中,我的出發點就是基于對“家”的隱喻,營造一種溫馨浪漫的氣氛,綜合樓如同一幢鄉村別墅,挑檐深深,坡屋頂錯落穿插,處處打上傳統民居的印記,白墻紅瓦,在陽光下形成豐富的光影效果,過往旅客來到這里小憩,就像回到家一樣,是否能大大緩解旅途的疲勞呢(圖15)?
案例2:武漢市青山區工人村派出所(湖北武漢,2003)
派出所作為社會基層的執法單位,與每個人的生活息息相關,對維護社會穩定發揮著重要的作用,但隨著我國民主化改革的深入,基層派出所由最初的管理職能轉變為服務職能?;谶@種認識,在青山區工人村派出所的設計中,仍然以鄉村別墅作基調,營造一種溫馨平和的氣氛,使其融入到小區環境中,成為居民的友好鄰居,既改善了民警的工作環境,又拉近了警民關系(圖16)。
3建筑審美的升華
《易經》被稱作“天人之學”,是我國傳統文化的根源及一切學術思想的源泉。其宗旨在于闡釋宇宙大自然的陰陽、剛柔、動靜的變化,變易而不易,復雜而簡易,在變化中生成發展,于反復中保持統一與和諧,面對各種復雜情況而能知變,應變,適變。正所謂“觀宇宙于一砂,窺天國于一花”,做設計如同做學問,要善于小中見大,融會貫通,掌握了建筑的基本審美特性,我們可以在設計中進行綜合應用,而不必拘泥于一種或幾種手法,一朵花代表不了春天,百花齊放才能春色滿園。
案例:山西省海鑫鋼鐵有限公司辦公大樓(山西聞喜,2004)
海鑫辦公大樓是一個具有多種功能的綜合體,地下一層,地上部分:主樓14層,裙房1至2層??偨ㄖ娣e:16044m2。
在造型設計上,表現了建筑的多種審美特性,力求打破呆板的構圖,通過體塊及片墻的穿插,形成豐富的光影效果,整體上追求不對稱的均衡美,單側高塔拔地而起,具有強烈的視覺沖擊力。
主樓屋頂為懸挑的大觀景平臺,像一只飛翔的翅膀,直指藍天,是整個大樓的點睛之筆,顯得個性張揚。
裙房會議室及游泳池館采用弧形鋁板屋面,富有動感,同時與主樓觀景平臺相呼應,取得整體的和諧統一。
外墻以鋁板及花崗巖作裝飾,使建筑既富麗堂皇,造型又簡潔大方,剛柔并濟,有較強的時代氣息(圖17)。
一、二層以兩層高的展銷大廳為核心,氣勢恢弘,體現了企業騰飛的形象(圖18)。
海鑫辦公大樓的設計立足先進技術,利用新結構、新材料,創造全新的建筑空間。為解決觀景平臺、游泳池等大跨度空間與結構的矛盾,在大樓設計上引進了網架結構,并采用不銹鋼材質,無需另外裝飾,做到結構與形式的完美統一。
4結束語
一只木桶能盛多少水,并不取決于桶壁上最長的那塊木板,而是取決于最短的那塊木板,只有桶壁上的所有木板都足夠高,水桶才能盛滿水,這就是“短板效應”。一位優秀的建筑師應該兼容并蓄,全方位提高自己的審美修養,在建筑技術與藝術上都能并駕齊驅,避免“短板效應”,才能為用戶設計理想的建筑作品。
新年里,朋友寄給我一張賀卡:“肥沃的土地上看不到你忙碌的身影,卻留下你沉甸甸的腳??!”回首來時的路,朋友的激勵,既讓我欣慰,亦催我奮進。
面對新的挑戰,我充滿信心,一如奧巴馬競選美國總統時的豪情:“……,Yes,wecan!”
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從建筑材料來看,在現代建筑未產生之前,世界上所有已經發展成熟的建筑體系中,包括屬于東方建筑的印度建筑在內,基本上,都是以磚石為主要建筑材料來營造的,屬于磚石結構系統。諸如埃及的金字塔,古希臘的神廟,古羅馬的斗獸場、輸水道,中世紀歐洲的教堂……無一不是用石材筑成,無一不是這部“石頭史書”中留下的歷史見證。唯有我國古典建筑(包括鄰近的日本、朝鮮等地區)是以木材來做房屋的主要構架,屬于木結構系統,因而被譽為“木頭的史書”。中西方的建筑對于材料的選擇,除由于自然因素不同外,更重要的是由不同文化,不同理念導致的結果,是不同心性在建筑中的普遍反映。西方以狩獵方式為主的原始經濟,造就出重物的原始心態。從西方人對石材的肯定,可以看出西方人求智求真的理性精神,在人與自然的關系中強調人是世界的主人,人的力量和智慧能夠戰勝一切。中國以原始農業為主的經濟方式,造就了原始文明中重選擇,重采集,重儲存的活動方式。由此衍生發展起來的中國傳統哲學,所宣揚的是“天人合一”的宇宙觀?!疤烊撕弦弧笔菍θ伺c自然關系的揭示,自然與人乃息息相通的整體,人是自然界的一個環節,中國人將木材選作基本建材,正是重視了它與生命之親和關系,重視了它的性狀與人生關系的結果。
2.建筑空間的布局不同,反映了中西方制度文化、性格特征的區別。
從建筑的空間布局來看,中國建筑是封閉的群體的空間格局,在地面平面鋪開。中國無論何種建筑,從住宅到宮殿,幾乎都是一個格局,類似于“四合院”模式。中國建筑的美又是一種“集體”的美。例如;北京明清宮殿,明十三陵,曲阜孔廟即是以重重院落相套而構成規模巨大的建筑群,各種建筑前后左右有主有賓合乎規律地排列著,體現了中國古代社會結構形態的內向性特征,宗法思想和禮教制度。與中國相反,西方建筑是開放的單體的空間格局向高空發展。以相近年代建造、擴建的北京故宮和巴黎盧浮宮比較,前者是由數以千計的單個房屋組成的波瀾壯闊,氣勢恢宏的建筑群體,圍繞軸線形成一系列院落,平面鋪展異常龐大;后者則采用“體量”的向上擴展和垂直疊加,由巨大而富于變化的形體,形成巍然聳立、雄偉壯觀的整體。而且,從古希臘古羅馬的城邦開始,就廣泛地使用柱廊、門窗,增加信息交流及透明度,以外部空間來包圍建筑,以突出建筑的實體形象。這與西方人很早就經常通過海上往來互相交往及社會內部實行奴隸民主制有關。古希臘的外向型性格和科學民主的精神不僅影響了古羅馬,還影響了整個西方世界。同時,如果說中國建筑占據著地面,那么西方建筑就占領著空間,譬如羅馬可里西姆大斗獸場高為48米,“萬神殿”高43.5米,中世紀的圣索菲亞大教堂,其中央大廳穹窿頂離地達60米。文藝復興建筑中最輝煌的作品圣彼得大教堂,高137米。這莊嚴雄的建筑物固然反映西方人崇拜神靈的狂熱,更多是利用了先進的科學技術成就給人一種奮發向上的精神力量。
3.在建筑造型方面,中國古典建筑的屋面一般都做有明顯的曲線,屋頂上部坡度較陡,下部較平緩,這樣既便于雨水排泄,又有利于日照與通風。在歇山頂與廡殿頂的建筑中,屋檐都有意做成微微的向兩側升高,特別是屋角部分做成明顯的起翹,形成翼角如飛的意境。對比西方古典建筑的典型實例帕特儂神廟,它的檐部則是做成中央微微凸起的曲線,正好與中國古典建筑屋檐曲線相反。西方這種凸曲線產生了一種挺拔平整的藝術效果。
西方古典建筑柱式有明顯的收分和卷殺,希臘古典建筑的柱子還有側腳和角柱加粗的手法;對比中國古典建筑,尤其是唐宋時期的正統建筑柱子的卷殺與側腳也極常見,這反映了對審美手法的共同性,只是柱子由于材料的不同而在比例上有所不同。
另:1、西方建筑
西方建筑每每以巨大的體量和超然的尺度來強調建筑藝術的永恒與崇高。它們具有嚴密的幾何性,常常以帶有外張感的穹隆和尖塔來渲染房屋的垂直力度,形成傲然屹立,與自然對立的外觀特征。古代埃及建筑文化的代表——金字塔與神廟,便突出表現了這一特點。金字塔是埃及法者或貴族的陵墓,古埃及人信奉靈魂不死的觀念,認為死后永久保存肉體,便可在天國求得永生。由此,埃及法老在世時均要為自己營建代表永恒信念的金字塔。金字塔與我國古代王陵絕然不同,它不帶有“入土為安”的陰柔之美,也不在深埋地下的地宮中去創造宛若人世間的富庶華麗生活的地下天堂,而是以最簡明有力的幾何形式,集中表現出一種與世長存的永恒主題。從藝術哲學觀念來看,位于尼羅河西岸開羅近郊的吉隆金字塔群,正是以其巨大、單純、簡潔、穩定的造型,在廣闊、原始、渾樸的大漠中,表現了一種超自然的純陽剛之美,而產生了強烈的紀念性——神圣,永恒,莊嚴,崇高。
古埃及的神廟也一樣,例如位于卡納克的阿蒙神廟,建筑巨大而沉重,威嚴而神秘,完全顯現了一種陽剛的崇高之美。阿蒙神廟最著名的是大殿,又稱“多柱廳”,其面積達5000平方米,密密層層排列著十六行,一百三十四根高大粗壯的石柱。它們的底徑比柱間凈距還要大。這種處理,顯然是追求壓抑,超感性的藝術效果。馬克思在論說西方宗教建筑時曾說過:“巨大的形象震撼人心,使人吃驚……這些龐然大物,以宛若天然生成的體量,物質地影響著人的精神,精神在物質的重量下感到壓抑,而壓抑之感正是崇拜的起始點?!卑⒚缮駨R建筑所夸張的正是這種純物質的重壓,旨在引起人們驚愕和震撼的觀感,在這里,秀麗,含蓄的陰柔之美已完全被排斥了。