工业建筑解析 土木工程专业.doc

工业建筑解析 随着产业调整,很多废弃的旧厂房被改头换面成娱乐场所、私人工作室、画廊甚至住宅(如北京和上海的一些旧工业厂区就成为了前卫艺术家们的集中地) ,建筑内涵的改变使这些旧建筑失去了工业建筑的价值,是一种无奈的选择,不是技术改造的真正目的。在信息化会的今天,技术日新月异,新产品层出不穷,电子行业更是处于领跑者的位置。但建新厂投资大、耗时长,难以跟上瞬息万变的市场需求。因而,在原有厂房内进行改造就成为节约投资提高效率的方式,这也是工业建筑技术改造的发展方向。 中国电子工程设计院完成了国内很多电子厂房的设计,而业主常常委托原设计单位进行技术改造。 在进行的技术改造工程案例中,主要有以下几种类型:1) 由于生产面积的增加而紧邻原厂房;2) 由于生产线类型更新使原室内布局改变;3) 由于生产性质改变,如增加洁净生产区使原厂房室内装修和平面布局改变;4) 在原建筑预留的面积上增加新设备和用房;5) 业主把多层或高层工业建筑的各层出租给不同的使用者,建筑的性质因其使用要求而改变,如工业建筑转变为民用建筑等。原有建筑的技术改造必然会带来诸多问题,主要包括:1) 由于设备增加使楼地面荷载增加,由于电气桥架或暖通管道的增多或增加吊顶,使楼屋面吊挂荷载增加,从而引起结构体系的重新评估;2) 由于建筑使用性质改变,新的平面布局要满足不同的防火规范要求,需要用新方案解决消防疏散的难题;3) 建筑材料及建筑配件的更新(如门、窗、轻质隔墙、吊顶、活动地板等) ,虽然给建筑师更多的选择,但也要在满足使用要求的前提下,节约资金降低造价,给业主带来更大利润;4) 既要使改建厂房的形象与原有厂区的整体环境和相邻建筑相协调,又要使厂区面貌有所改观,使建筑体现企业形象和企业实力。 在以下两个工程中,笔者作为专业负责人从方案到施工图完成了全部设计,从中有很多体会和收获,提出来与大家探讨。 1 技术改造带来防火分区的重新划分 某软件产业股份有限公司的技术改造项目,位于某电子集团有限公司54 号建筑的第7 层。原建筑于1997 年竣工,建筑主体高5317m ,主体共9 层,每层建筑面积5 403186m2 ,层高514m。按高层工业建筑的火灾危险性类别为丙类,建筑耐火等级为一级设计,设有4 座防烟疏散楼梯间,4 部消防电梯和多部客货电梯, 设计符合《建筑设计防火规范》(GBJ16 - 87) 关于高层工业建筑消防安全疏散等的有关要求。本次改造是把第7 层改造成具有软件开发、评测、信息、培训等实用功能的民用建筑性质的技术改造。对于火灾危险性类别为丙类的高层工业建筑,且每层建筑面积达5 403186m2 ,要使其中的一层改造为一类高层民用建筑的使用要求,确实是一次非常困难而艰巨的设计。因为丙类高层工业厂房与一类高层民用建筑在防火分区面积、安全疏散距离、垂直交通没置等方面在规范中的差距很大,且改造仅仅是其中的一层,不能增设室外疏散楼梯。技术改造方案进行了多方面的比较和研讨,感到如果运用常规的设计方法,改造后使其符合《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045 - 95) 是不可能的。因此,借助超高层建筑中的“避难层”及地下建筑“防火通道”等的概念,尝试在本次技术改造中设置“防火走廊”。运用现代技术设施,在建筑的中部设置一条安全的“防火走廊”是完全可能的。本次技术改造的建筑技术措施是:设置防火走廊,多设防火分区,关键部位加强防火安全构造。同时,需要业主方在使用中对消防安全疏散的严格管理,以确保本层的消防与安全疏散的可靠性和安全性。 具体的技术改造措施是按照《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045 - 95) 进行设计。首先,在本层中间设纵横两道防火墙,把本层分为4 个防火分区,相邻的两个防火分区,防火墙上有防火门连通,且两个防火分区的建筑面积之和不超过2 800m2 (设自动喷洒灭火系统的一类高层建筑,每个防火分区的建筑面积可达2 000m2 ) ,可设一个安全出口,符合《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045 - 95) 中第6111113 的要求。另外,距中间的纵向防火墙3. 0m处增设一道防火墙,形成一个防火走廊,可以通过它到达中部的疏散楼梯。防火走廊与各防火分区的走廊用甲级防火门连通。并在防火门处再增设一道门,形成防烟“锁”,可以有效阻挡各防火分区的烟气进入防火走廊,使其成为各防火分区中间的一个公共安全区域和出口。这样,就使每个防火分区都有一个防烟疏散楼梯间及通向防火走廊的安全出口。本层设自动喷洒灭火系统,全部走廊设机械排烟设施。原建筑共有4 台消防电梯,满足了本次技术改造的消防电梯的数量要求。各防烟楼梯间及前室的门、空调机房的门采用甲级防火门;磁盘库、信息中心机房采用耐火极限大于3h 的到顶隔墙和甲级防火门,加强了防火能力。(见图1) 本项目位于已有建筑的第7 层,为了减少由于荷载的增加对结构产生的影响,建筑隔墙尽量采用轻质材料。一般房间的隔墙用轻钢龙骨石膏板墙,走廊的隔墙用双面双层轻钢龙骨石膏板至楼板下,耐火极限不小于1h。防火墙采用耐火极限不小于3h 的防火板隔墙,并利用已有的到顶的240mm 厚的砖墙,所有防火墙上的变形缝用不燃材料严密封堵。有的房间地面为200mm高防静电活动地板,直接做在现有的防静电水磨石楼面上。其他部分楼面的防静电水磨石全部拆掉,走廊地面用弹性PVC 地板,一般房间用石塑防滑地砖。电视会议室、软件技术知识和技术培训教室铺地毯,墙内侧加贴木质多孔吸音板。现有吊顶全部拆除,重新安装矿棉吸音板吊顶。墙面用高级乳胶漆涂料喷涂。走廊上隔墙的观察窗用耐火极限不小于1h 的防火玻璃固定窗。本项目是在一个高层工业厂房中进行局部一层的技术改造,改造后的使用性质由工业建筑转变为高层民用建筑,而业主坚决不允许增加第7 层至首层的疏散楼梯,因此,防火分区和消防疏散成为最大难点。 作为设计人员,不能违反强制性条文,又要满足业主的使用功能。在这种情况下我们拓宽思路,积极探索,找到了一个在规范允许的范围内能够满足业主要求的办法。本项目的设计已由消防局审批通过。 2 合理选择材料降低改造难度 某电子公司LCM装配线厂房技术改造,位于一栋2 层厂房的首层,1 层和2 层属于两个业主,在使用功能上没有联系。原厂房为丁类生产厂房,室内基本为无分隔的大空间,结构形式为钢结构,外墙围护结构为复合彩钢板。本次技术改造内容是把一层内部改造成为有万级净化房间的丙类生产厂房,同时进行东立面的外墙装修改造。 由于原建筑室内地面为钢筋混凝土板,结构承载力只能基本满足技术改造后的荷载要求,因此,内隔墙基本用轻质材料。考虑到用防火板会给业主增加基建投资,将变配电室、动力站、空调机房的墙用加气混凝土砌块,以满足此类房间墙体的耐火极限。轻质隔墙及吊顶主要有两种:金属壁板和轻钢龙骨石膏板。由于生产区所占面积大,且洁净区与非洁净区互相穿插,为满足《洁净厂房设计规范》( GB50073 - 2001) 关于洁净区隔墙及吊顶的要求,把全部生产区吊顶设计为耐火极限不小于1h 的金属复合壁板。现在由于建筑材料质量的不断提高,符合要求的吊顶材料很多,价格也使业主能够接受,所以,把生产区金属复合壁板吊顶设计为耐火极限不小于1h 是可行的。同时由于吊顶材料耐火极限的提高,疏散走廊的隔墙可只做到吊顶板底,大大方便了各种设备、电气管线的布置。另外,技术改造后的厂房增加了很多楼板吊挂荷载,第2 层楼板不能再增加负荷。解决的方法是结构在生产区上方5. 30m标高处架设了一层钢构架,大大减小了施工难度,也减小了由于隔墙与钢结构连接不严而造成的失火隐患。疏散走廊两侧墙体为两种材料,甲方要求材料外表面一致,又要节约造价。折衷的办法是把走廊一侧的轻钢龙骨石膏板上贴0. 6mm 的金属壁板,既美观又节省投资。 本建筑与南侧厂房紧邻,业主要求外立面装修改造使东立面与南侧建筑的立面协调。邻接的建筑外装修为石材,但因为投资限制,本建筑外墙不能拆除,如此多的制约因素给改造带来困难。经过多次方案比较及与业主沟通,最终确定只把主入口重新设计,其他部分原外窗洞口不变;门窗全部拆除,洞口中增加铝板窗间墙,重新调整外窗比例,将横向窗改为竖向窗,并与第2 层外窗在比例上保持一致。在外墙本层高度范围内增加铝板装饰带,与南侧建筑立面取得呼应,也丰富了建筑细部,其效果令业主满意。本工程现已完成施工图设计,即将施工。 3 结 语 以上两个案例是笔者参加的技术改造设计中较有代表性的工程。通过一系列的工程实践可以看到,技术改造设计需要全面的解决问题,对工艺生产性质和建筑使用功能的改变带来的防火要求的改变,结构承载力对建筑材料选择的制约等等因素,都需谨慎对待。改造后的建筑外立面,应体现厂区新形象,又要尊重现有环境景观,做到“整旧如新,融新于旧”。 设计一个新建筑可以给建筑师更多的空间表达其设计理念,但改造项目由于要受诸多条件的限制,留给建筑师发挥的空间很小,满足新工艺生产的要求,这是一件费力又不见成效的工作。但建筑设计就其本质是一个服务行业,满足业主的要求是建筑师的职责,同时,利用现有建筑进行技术改造符合我国节约能源与可持续发展的大环境。建筑师只有想方设法解决问题,不断积累经验,才能为业主提供全面优质的服务,同时也使自己在这一领域更具竞争力。