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建筑整體設計-建筑創作和綜合技術

建筑整體設計-建筑創作和綜合技術

楊善慈 史昭福

[提要]文章指出:隨著科學技術的不斷發展,建筑的整體設計更加重要,文中結合實例,闡明了建筑創作和綜合技術是建筑整體設計中不可忽視的元素。
關鍵詞:建筑整體設計 建筑創作 綜合技術

  21世紀將是多種學科技術并存的時代,它必將形成推動建筑發展的巨大動力,建筑整體設計也就越來越重要,建筑師必須把握時機,充分發揮建筑師的主導作用,主持好各項建筑工程設計。
建筑整體設計是建筑設計的新概念,其特點是全面地與建筑相關的各個元素-外部環境、建筑構造、技術裝備等協同,并將高品位的建筑創作和綜合新技術融為一體。
高品位的建筑創作,必須考慮可持續發展,即未來的要求,這就是說,如何盡可能地節省自然資源,如何保護人類賴以生存的環境,如何通過高質量的建筑設計和建筑構造,以降低建筑設備的使用數量和減少整個工程的費用。
  綜合新技術是充分發揮各學科技術特長,創造和運用新技術,并與外部空間、建筑體量、建筑構件之間的全面協同,從而降低設備投資和運行費用。
  每項建筑工程建設的成功凝聚著集體的智慧和力量;建筑創作是建筑師付出的智慧和期望;建筑工程設計是建筑、結構、設備專業賦出的艱辛和力量;建筑工程建成是設計、施工、安裝、管理付出的辛勤和汗水。
  90年代初期,我們對整體設計的概念有些粗淺的認識,自覺和不自覺地在工程設計中做了些工作,取得一些收獲。本文著重從獲部組"科技進步二等獎"的杭州市工商銀行金融綜合大樓和杭州市交通銀行金融大樓兩棟建筑談起,論述其整體設計-建筑創作的綜合技術,在兩項工程設計中建筑師為達到整體設計的優秀,在各階段設計乃至建筑物建造全過程中都充當了創作者和協作者。
  兩項目正式投入使用4年多,整體運行協調、良好,達到預期效果,又被大眾所接受和贊賞,并獲得各種榮譽-優秀設計獎、科技進步獎、工程質量獎、地方十佳景觀、最佳造型形象獎等等,無一不是給建筑師和工程師們的欣慰和自豪。

建筑創作
  在強調建筑整體設計的時代,建筑師們的創作觀念和設計方法要有所突破,創作靈感迸發將更多地建立在建筑整體設計的分析、綜合和評價的基礎上,要學會和提高建筑整設計的綜合能力,具備新的知識體系和思維方法,融合多學科技術。我們在上述工程中運用了新的設計觀念,強調了建筑創作的整體性。
  現將這兩棟建筑工程的設計概況和建筑創作構思作以闡述。
1)杭州市工商銀行金融綜合大樓,屬綜合性大樓,總建筑面積3.9萬平方米,主樓總高度84米,22層,裙房4層,局部6層,地下室2層。
  設計總體思路突破我國銀行建筑傳統的設計模式-封閉、厚重、森嚴、功能單一等,創造出一棟多功能型、開放型、與國際商業銀行的模式接軌的建筑。
  建筑造型灑脫、開放,形體是由雙曲面組合而成,主樓呈"向南圍合的曲面",裙房呈"向北圍合的曲面",兩者圍合而成"聚寶"的內涵。
  建筑物蓬勃向上,立面設計采用大面積堅實的花崗石墻面,大面積帶形鋁合金幕墻和部分玻璃幕墻,并將三者交織成剛勁有力的整體,通過造型和實體墻面的逐層收束,形成簡明、挺拔、節節向上的動勢,具有鮮明獨特的個性。
  建筑平面和室內空間設計成多功能型和開放型,將營業、洽談、辦公、會議、接待、康樂、觀光融為一體。寬敞明亮的二層營業大廳統一在意大利大理石的淺黃色色調中,加上自動扶梯、噴泉、燈光的襯托,使空間顯得非常氣派、高雅和樸實。智能型的計算機網絡中心,開敞式智能化辦公空間及各配套用房合理地分布在各個樓層。頂層圓形觀光層,電梯廳各層觀光層,可將西湖風景盡收眼底,充分享受到大自然的溫馨。
  2)杭州市交通銀行金融大樓,屬純金融辦公大樓,總建筑面積1.9萬平方米,建筑總高度39.9米,地上13層,地下2層。因所處地段的周圍建筑度均比它高,設計者特將本建筑設計成具有獨特風格的建筑外觀,其立面設計成新古典形式,建筑基座采用粗獷花崗石,顯示雄厚實力,上部采用火燒花崗石和豎向條形與點狀鋁合金窗組合作為飾面,展現銀行建筑高貴典雅、莊重的性格。
  在上述兩項創作中,除精心刻畫建筑形態和室內空間與外部環境相交融外,為要達到建筑整體設計優秀之目的,建筑師還根據地域和工程特點,向各專業提出以下要求:
  (1)嚴格控制建筑總高度;
  (2)創造有利于智能化的舒適的凈空高度;
  (3)滿足業主需求的建筑面積;
  (4)保護環境、節約能源、減少投資;
  (5)精心設計,運用推廣新技術;
  (6)各專業緊密合作,優化設計。
  綜合技術
  建筑物要具有強大生命力,必須要有可持續發展空間,要有豐富內涵和綜合新技術。在上述建筑工程中,推廣運用了建筑智能化技術,無粘結預應力扁梁-平板結構技術和扁梁結構技術,底板溫度配筋技術和地下室基坑圍護新技術,微機控制STL冰蓄冷空調技術,復合式保溫隔熱墻體技術,組合式配電室等新技術,無疑給建筑整體設計添注了新的生命力。
  1、建筑智能化技術
  90年代初期,智能建筑僅作為一種概念從國外傳入中國,計算機網絡基于10BASE-T標準在國際上推行不久,使智能建筑的信息通訊骨架-綜合布線系統成為一種趨勢。為使銀行建筑適應時代的發展,設計者用超前的眼光極力推薦和設計了綜合布線系統,這在當時可謂首家采取該項技術設計的現代化大樓。
  (1)綜合布線系統是一種通訊傳輸網絡,它使話音和數據通訊設備、交換設備和其它管理系統彼此相連,也使這些設備和外部通信網絡相連。它包括外部電信網絡的連接點與內部信息工作區的話音式數據終端之間的所有電纜及相關的布線部位。綜合布線系統采用美國AT&T公司產品。由工作區子系統、水平布線子系統、管理子系統、干線子系統和設備間子系統組成。
  (2)保安自動化系統
  大樓保安監控系統分成公共場所綜合監控和金庫專用監控兩個系統設備。
  金庫專用保安監控系統在金庫、代管庫、運鈔車庫進行嚴格控制,人員出入跟蹤記錄,對金庫各面墻均設震動報警傳感器,在各相關房間設有攝像機、紅外微波探測器,并設置監控自動化控制。
  為實現大樓智能化,建筑師完成了完善的室內環境設計,創造了舒適、高效的工作環境,開辟了大小不等的室內外休閑空間,即綠色的中庭和屋面,為整天在自動化裝備前工作的人們提供了休息和調節的天地,同時在具體的地面、墻面和吊頂設計中都采用了特殊的建筑構造節點。
  2、無粘結預應力扁梁-平板結構技術和扁梁結構技術
  為滿足建筑師提出的保證高度的要求,結構專業設法減小結構構件高度,采用了無粘結預應力混凝土扁梁-平板結構技術和扁梁結構技術。
  (1)采用預應力混凝土梁板結構比普通梁板節約混凝土用量為15%,鋼材用量節約27%,梁高減小300mm。
  (2)采用扁梁結構比普通梁板節約混凝土用量約10%,鋼材用量節約6.6%,梁高減小200mm。
  在建筑總高度不變的情況下,采用上述結構可使整棟大樓增加一層建筑面積,具有良好的經濟效益和社會效益。
  3、底板溫度配筋技術
  在地下室設計中,對底板進行抗裂計算后,采取周邊保溫施工技術措施,取消了中間排溫度應力鋼筋,僅配置上下二排受力鋼筋,這既節省了工程造價,又滿足了地下室底板抗滲、抗裂的要求。
  4、地下室基礎圍護設計和施工新技術
  在圍護樁設計中采用兩項技術措施:
  (1)懸臂受力圍護鉆孔樁設計采用單面加強配筋技術,節約鋼材約60t,節約投資約28萬。
  (2)降低圍護樁頂標高與壓梁技術,全部圍護樁長減少1.5m,壓梁標高低于自然地面1.5m,改變圍護樁側壓力受力點高度,節約混凝土137.9立方米,鋼材16.08t,經計算直接減少投資30.4萬元。
  5、冰蓄冷空調技術
  冰蓄冷空調技術在我國尚屬新技術,它的最大優點是電力移峰及節省運行費用。在設計中,蓄冰模式采用部分(分量)蓄冰模式,因為部分蓄冰制冷機利用率高,蓄冷設備容量小,比常規空調制冷機容量小30%-45%,是一種更經濟有效的運行模式。
  為配合冰蓄冷空調技術的實施,運用了智能化技術,對蓄冰空調系統采用了微機控制,主要任務有以下五方面:
  (1)根據用戶冷負荷的需求,按電費結構的特點,自動設置冰蓄冷系統最佳的運行方式,降低整個系統的運行費用;
  (2)充分利用蓄冷裝置的容量,當日應盡量把所蓄冷量基本上全部用盡;
  (3)自動檢測系統的運行狀態,保障冰蓄冷系統主要設備正常、安全運行;
  (4)自動記錄系統運行的參數,顯示系統運行流程圖和打印系統運行參數報表;
  (5)預測未來的供冷負荷,確定未來的優化運行方案。
  冰蓄冷空調系統經過一段時間的試運行,表明控制系統穩定、可靠、操作方便,系統運行節能效果顯著。
  6、復合型保溫隔熱墻體
  針對杭州地區,冬季要采暖、夏季要降溫的氣候特點,特將本大樓圍護結構設計成復合型保溫隔熱墻體,即:裝修、保溫、隔熱三者合體,更好地實現建筑節能。
  復合型保溫隔熱墻體是結合立面造型特點,將立面裝修材料設計成鋁板,其構造為:在框架結構內填砌空心磚,在空心磚墻外側干掛美國氟碳涂層亞光鋁板。
  鋁板對太陽輻熱有著高效的絕熱性能,在同樣的太陽輻射熱作用下,由于外表面材料的性質、顏色和粗糙程度的不同,所能吸收熱量有很大差別,這差別以外表面對太陽輻射熱的吸收系統(α)和材料輻射系統(Cλ)來表示:采用α和Cλ值小的外表面材料具有顯著效果,鋁板α、Cλ值小,其α=0.26,Cλ=0.4,淺灰色面磚α=0.56,Cλ=4.3。
  鋁板為干掛與空心磚間設有空氣間層,因為鋁板置于大氣及空氣間層中都有較好輻射換熱條件,此構造在冬季對于室內采暖也起著高效絕熱作用,因此,無論在夏季或是在冬季都能很好地實現建筑節能。
  7、推廣組合式配電室技術
  考慮到一層鋪面的"黃金"價值,大樓的總配電設于東側,設計中第一次嘗試將變壓器同低壓配電設置于同一房間,組成組合式配電室,大大節省了變電所面積,并采用上下層布置,建成投運后的整個配變電系統,功能清楚,布局緊湊合理,系統調度靈活。這種技術在以后設計中得到廣泛運用已成為典范。
  結語
  建筑整體綜合設計的模式既能提高建筑的適應性,又將是必然的趨勢,尤其在強化后的環保意識和節能意識更為重要。在我國隨著經濟、科學技術不斷發展,將有更多的先進技術和科技成果運用到建筑上,堅信在不久的將來,有更多優秀的建筑整體設計出現在我國建筑舞臺上。我們要不斷總結、不斷進步,這是歷史賦予建筑師和工程師的重大責任。
  參考文獻
  1、[德]克勞期·丹尼爾斯,吳蔚/Klaus Daniels,Wu Wei;《通過整體設計提高建筑適應性》,世界建筑04/2000。
  2、杭州市工商銀行金融綜合大樓和交通銀行杭州金融大樓科技進步獎部分申報材料。
  作者單位:機械工業部第二設計研究院

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