羅毅（銅仁市建筑勘察設計院　貴州銅仁　554300）

大空間建筑設計分析

羅毅
（銅仁市建筑勘察設計院貴州銅仁554300）

在建筑體系中，大空間建筑是不可缺少的一部分，其在城市發(fā)展中作為公共建筑或者大型工業(yè)建筑而存在。由于大空間建筑具有面積大、結(jié)構(gòu)復雜、內(nèi)部封閉等，在設計中應對其形體、消防等重點關(guān)注，以滿足其性能要求。本文主要分析大空間建筑的特點，并分析其設計要點。

大空間建筑；形體設計；消防設計

引言

在城市規(guī)劃和建設過程中，大空間建筑越來越多，人們對其外觀和性能的關(guān)注度也越來越高，在這種背景下，要求建筑設計師改變傳統(tǒng)設計方法，對建筑空間進行合理規(guī)劃，注意根據(jù)建筑的實際用途來設計其形體、屋蓋等，并注意建筑的消防、節(jié)能。且在設計中，應抓住主要環(huán)節(jié)，嚴格按照標準和需求進行設計，以提高其設計質(zhì)量。

1　大空間建筑特點

根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50084-2001）（2005年版）的規(guī)定，大空間建筑是指室內(nèi)凈空高度大于8m的民用和工業(yè)建筑（含室內(nèi)凈高高度大于12m的倉庫），其特點是單層面積大、跨度大（一般跨度超過60m）且層間高的建筑，建筑內(nèi)部一般不設置或缺少實體分隔。按照我國現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)范要求，依照大空間建筑的功能性劃分，大空間建筑內(nèi)部單廳的凈空高度大于24m或內(nèi)部面積超過（包括接近的）稱之為大空間實體建筑。如：2008年北京奧運會場館——鳥巢、國家體育館以及大型歌舞劇院、商場等。從大空間建筑設計中，可總結(jié)出以下特點：①建筑面積大，空間跨度大是大空間建筑的突出特點。在消防設計中，水平方向和垂直方向的分隔設計難度大。②大空間建筑經(jīng)常選擇在不同樓層布置“中庭”或“門庭”等。建筑內(nèi)部常做開口設計，如自動扶手電梯等。這種設計方式在具體的施工中對空間分隔造成了極大困難。④大空間建筑的內(nèi)部封閉處理，多借助諸如：屋頂、吊頂棚、鋼制屋架等。在細節(jié)構(gòu)件的設計中以不燃材料為準，因設置的如垃圾道和變形縫等比較容易造成火災形勢蔓延。④大空間建筑多為人員密集場所或內(nèi)部自由度大的工業(yè)廠房。如大型歌劇院多為單層建筑，其跨度大，人員較為集中。有的單層（或帶夾層）框架結(jié)構(gòu)廠房長度大多在100m以上，甚至達到200m以上，建筑物的寬度在50～100m，高度為6～15m，建筑總面積達到十萬m2以上，在設計中不設置悶頂，上下連通。

2　大空間建筑設計的要點

2.1形體設計

2.1.1設計方法

對大空間建筑而言，其形體設計主要包括三種方法，分別為完形法、切割法、組合法。在具體設計中，應根據(jù)實際實際工程的特點和實際需求，選擇合理的形體設計方法。以完形法為例，即在現(xiàn)代建筑的過程中，通過對空間形態(tài)的完整性的構(gòu)建來實現(xiàn)對大空間的構(gòu)建，對此，可按照建筑空間的不同，采取不同的方式，如，幾何體或者仿生體。幾何體是指采用大面積的幾何形狀進行建筑空間的構(gòu)造，以實現(xiàn)合理地空間規(guī)劃，而仿生體則主要是指通過對現(xiàn)有自然環(huán)境的模擬，進行大空間建筑設計。

2.1.2體量的處理

①徹底隱藏體量。所謂設計過程中的徹底隱藏，就是指在設計的過程中將現(xiàn)有的體量全部采用地下結(jié)構(gòu)設計的方式，基本上不對現(xiàn)有的地面環(huán)境造成影響，值得注意的是，應重視對體量隱藏與環(huán)境保護之間的關(guān)系。②部分下沉以減小體量。即在大空間建筑設計中，采用部分下沉的方式來實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的體量的減少，以通過對現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)的推力的作用來實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)基礎外露體量的減少，最終實現(xiàn)對環(huán)境的適應。

2.2屋蓋結(jié)構(gòu)

①采光天窗與屋蓋結(jié)構(gòu)的配合。采光設計是大空間建筑設計的重點，而天窗采光是一種較為理想的途徑，在此過程中，應重視的是對天窗和屋蓋的結(jié)構(gòu)的配合，具體的方式有：a.要對現(xiàn)有的建筑進行屋面的專門天窗設計，以在實現(xiàn)對天窗的采光功能的發(fā)揮同時，來實現(xiàn)對建筑形象靈活性的提高；b.在建筑的設計過程中，應該根據(jù)現(xiàn)有的天窗和屋面的高度差異，實現(xiàn)對組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整。c.通過對現(xiàn)有的天窗和主拱以及其他的透光性較好的材料的組合使用，來實現(xiàn)對天窗以及屋蓋的整體設計的結(jié)合。②注意聲學質(zhì)量的控制，例如：應盡量選擇曲率大的曲面屋蓋，而下垂的凹面屋蓋可避免聲聚焦，如，倒置的殼體單元和懸索結(jié)構(gòu)屋蓋。④注意其熱工性能。例如：拱形結(jié)構(gòu)較接近圓球，容積定情況下表面積最小，張拉結(jié)構(gòu)表面積往往最大。但在具體設計中考慮容積時不能排除具體使用要求，最適合內(nèi)部空間使用要求的有效容積應認得到重視。需要防熱的情況下則使兩層之間對室外開放，形成空氣流動的夾層，達到隔熱降溫目的。

2.3消防設計

2.3.1防火分區(qū)

大空間建筑的防火分區(qū)技術(shù)措施，主要是指防火分隔技術(shù)，可采用較為靈活的設計方案，多采取利用防火墻和防火門的方式。①防火墻分隔法。根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，在屋頂承重結(jié)構(gòu)和屋面板的耐火極限高于相對應的數(shù)值時，所設計的防火墻可以不高出屋面，防火墻應砌至屋面結(jié)構(gòu)層的地面。設計防火墻要求劃分采取割裂式，對其高度不做限制，因此，多用于對開敞度要求不大的空間。②防火門、防火卷簾法。提升建筑實體的耐火等級，增加一定數(shù)量的多層水幕或復合型的防火卷簾裝置，對于提升大空間建筑的安全性具有一定作用。在實際設計中為了增強防火效果，可在加設的防火卷簾的兩側(cè)布置自動噴淋系統(tǒng)。防火門、防火卷簾與防火墻應緊密結(jié)合，其高度應有所限制，其特點是使用靈活，開啟與關(guān)閉較為方便。

2.3.2自動報警系統(tǒng)設計

大空間建筑的自動報警系統(tǒng)設計呈現(xiàn)出智能化、科學化的特點，由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用，自動報警系統(tǒng)的實現(xiàn)了功能的最大化，提升了報警精度。以紅外光束感煙探測系統(tǒng)為例。紅外光束感煙探測系統(tǒng)的應用空間為普通的感煙、感溫探頭或普通的探頭無法企及的空間，對于外部空間及環(huán)境的變化參數(shù)具有自動補償?shù)墓δ?，?yōu)勢是區(qū)分火災報警和故障，有助于提高了光學斷面圖像火災的判定及防火測試的準確性。

2.3.3排煙系統(tǒng)設計和安全疏散

①排煙方式的選擇。大空間建筑的排煙方式不具備一般建筑的靈活性，影響大空間建筑排煙方式的選擇因素主要分為建筑因素和建筑外部結(jié)構(gòu)及形態(tài)。例如：某建筑具有特殊功能，在建筑內(nèi)部無法安裝消防設施，如排煙管道等，此種情況只能依靠建筑本身的性能進行排煙。對于某些建筑外部不進行開口的建筑，應通過建筑安全性能的和排煙量的要求，合理選擇機械排煙的方式。②排煙面積的確定。大空間建筑排煙量的確定是防排煙系統(tǒng)設置的一個參數(shù)，由于排煙量的計算需要進行性能化論證，在設計中應參照安全目標及實際建筑火災發(fā)生時煙氣產(chǎn)生速率的情況來確定。安全疏散也是設計的要點，對此，應根據(jù)實際工程特點來進行設計，例如：避難走道的凈寬不應小于設計容納人數(shù)最多的一個防火分區(qū)通向避難走道的安全出口的最小凈寬之和；走道內(nèi)除可設少量不、難燃材料休息座椅外，不得堆放其他物品，且座椅設置不得影響安全通行。大空間建筑的避難走道設計示意圖見圖1。

圖1　大空間建筑的避難走道設計

3　大空間建筑的節(jié)能設計

大空間建筑由于空間大、封閉性強，能耗較高，因此，應特別關(guān)注其節(jié)能設計，以暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設計措施為例，對此，首先，應通過選取合理的暖通設計參數(shù)，從溫度和濕度來確保室內(nèi)舒適的標準，節(jié)能是負荷大小的重點因素。以空氣計算參數(shù)計算為例。其計算公式如下：

式中：tτ是逐時溫度，單位℃；t0.m是夏季空調(diào)室外計算日平均溫度，規(guī)范規(guī)定取歷年平均不保證5d的日平均溫度；β是室外空氣溫度逐時變化系數(shù)；Δtd是夏季空調(diào)室外計算平均日較差，單位℃。我國確定室外空氣計算參數(shù)的基本原則是：按不保證天數(shù)法即全年允許有少數(shù)時間不保證室內(nèi)溫濕度標準，若必須全年保證時，參數(shù)就需要另行確定。其次，暖通空調(diào)節(jié)能設計要提高其自動控制水平，這樣不僅能夠保證暖通空調(diào)房屋對溫度和濕度控制的要求，并且可以節(jié)約熱力，更大程度地降低空調(diào)的能耗。利用暖通空調(diào)系統(tǒng)控制技術(shù)在軟件和硬件方面的發(fā)展，采用軟件體系控制暖通空調(diào)中央監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的統(tǒng)計分析，以保證暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運行。例如：空調(diào)房間溫濕度控制?？照{(diào)房間溫濕度的干擾因素呈現(xiàn)出多樣性，由于氣候變化的多工況性以及房間存在的較大的熱慣性等因素，使得僅僅利用單回路直接控制房間溫濕度的方法難以達到滿意的調(diào)節(jié)效果。因此，應該另外選擇一種行之有效的方法。針對空調(diào)房間的熱特性，采用串級調(diào)節(jié)比較適宜。

4　結(jié)束語

綜上分析，與普通建筑相比，大空間建筑具有其自身的特點，因此，在設計時，不能固守陳規(guī)，應根據(jù)其實際工程特點，進行形體、屋蓋、消防等設計，通過優(yōu)化設計方法，創(chuàng)新設計理念，來提高大空間建筑設計的合理性。同時，大空間能耗較大，因此，應特別關(guān)注其節(jié)能設計，以減少能耗。此外，設計人員應注意總結(jié)經(jīng)驗，創(chuàng)新設計方法，促進我國大空間建筑的可持續(xù)發(fā)展。

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TU201.5

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1673-0038（2015）06-0023-02

2015-1-26