大空间建筑设计（通用12篇）
大空间建筑设计 篇1
1 引言
大空间建筑始终都是每一个时代建设的焦点之一, 空间是建筑的主体, 空间的组织和设计是建筑设计的中心内容。大空间建筑的空间具有特定的个性特征和魅力, 其空间的组织与设计的成功与否是大空间建筑设计成败的关键。
2 大空间建筑空间形体的设计
2.1 完形法
完形是大空间建筑最基木的空间形体形态, 也是人类最早所熟知和使用的空间形态, 包括几何体和仿生体两大类型, 在各种大空间建筑中广泛使用。
2.2 切割法
现代大建筑的空间形体大多取自于动植物的蛋壳、果核、叶茎等受力十分有利的自然形式。然而, 建筑空间是以人为主的活动空间, 与动植物抵御外界各种侵袭而营造的生存空间毕竟有很大的原则区别。动植物营造的坚硬外壳或柔软而结实的韧性结构, 一般是经受动态的多向度的外力作用, 而建筑结构木身则是静态的, 大空间结构主要是经受竖向的重力作用。同时, 人们活动所用的空间底界面多数情况下是平整的水平面, 而非曲面。因此建筑设计对于自然界完整的结构形式, 一般是选用其中部分, 而非全盘移植, 做屋盖或做屋盖兼侧墙。这就必然要对完整的自然界结构形式进行切割取舍, 取其对建筑有用部分, 舍弃多余部分。
2.3 组合法
空间形体组合就是加法思维的一种具体体现。空间组合是由一元构成迈向多元构成的有力举措。从理论上讲组合的可能性相当广泛, 尽管谈不到无限, 但比起剪裁要广泛得多。从国内外众多创作实战来看, 为创造独特的建筑空间和个性化的建筑形象提供了十分有效的创作手段。
3 大空间建筑与环境的协调
3.1 体量的处理
3.1.1 彻底隐藏体量
采用完全地下的结构形态, 力求从外部体量上彻底消除对环境的冲击。这种视自然环境保护和实现可持续发展的观念在大空间建筑设计中的突出表现。
3.1.2 部分下沉以减小体量
通过把部分支承结构及建筑空间下沉到自然地面以下, 实际工程中应用相当普遍, 对于推力结构, 还有减小基础推力处理困难的好处。适当的利用, 可以把外露体量调整到与环境要求和建筑要求相宜的程度, 取得最佳体量效果。这对公园绿地环境和历史人文环境的景观保护起到显著的作用。
3.1.3 夸张体量
大空间建筑在城市环境中通常扮演着视觉中心的作用, 作为“图”而突出于周围般建筑物形成的“底”。不但在建筑形象上要努力获得区别于周围建筑环境的标志性, 而在建筑体量上突出甚至夸张也是经常采用的有效途径, 从而使大空间建筑所固有的宏大之美得到更鲜明的体现。
3.2 形体的协调
自然环境条件可分为自然特征不十分明显的和十分明显的两大类。有些情况下基地对建筑的制约相对比较小, 建筑单体形象创造的自由度比较大。而环境特征明显的从地则会对建筑的制约作用, 从而也影响到空间形体的选择。
不同的建筑空间自身具有不同的形象特征, 或张扬, 或含蓄, 或稳重, 或飘逸。这往往是决定大空间建筑形象效果的主要因素。不同的环境特征还需要恰当的建筑形象与之配合, 才能取得相得益彰, 具有个性的整体效果。在大空间建筑设计中根据不同的环境条件要求, 选择城能呼应环境的建筑形体, 往往是建筑设计成功的有力保证。
3.3 材质的呼应
3.3.1 膜结构材料
膜材由于自身具有轻柔、洁白的形象特征, 以膜材建造的膜结构也具有同样的形象特点。同样体量的建筑物相比较, 膜结构建筑比其他材料的建筑的体量感要弱得多, 因而用张拉膜结构建造较大体量的建筑, 却较少产生过分的压抑感。
3.3.2 玻璃材料
“钢索+杆十玻璃”结构的透明建筑是现代结构技术的突出成就之一, 由于其透明性而具有“虚”感, 因而恰当的利用对呼应环境有独特的作用。
3.3.3 其他材料的质感处理
大空间建筑的材料质感与周围环境的对比度对其体量感有明显的影响, 与周围环境使用相同或接近的表面结构材料, 视觉感知上趋向于把这些部分归结为环境的部分, 使真实感知的大空间建筑本身体量趋于减小到与环境呈不同材质的那部分体量上。如处于绿化环境中的大空间建筑以草皮覆盖建筑下部支撑结构体量;处于岩石环境中的建筑把部分墙面用同样的岩石砌筑;处于历史保护性古城附近的建筑下部结构墙体用城墙的材料砌筑等等。
4 大空间建筑内部空间的处理
4.1 采光天窗与屋盖结构的配合
天窗采光是大多数情况下都要采用的途径, 许多采光方式都要求与屋盖结构形式取得直接的配合。通过适当结构形式的选择和构件的巧妙运用提供出合理的采光方案, 而通过天窗的布置也能更好地表达结构形态, 成为活跃建筑形象的一个十分有效的手段, 主要有如下方式:一是利用专设的天窗架简单的屋面上巧妙布置天窗架即可解决采光问题, 又可活跃建筑形象。二是利用组合结构交叉部分的高差;三是利用组合结构的主拱、叉梁等构件利用突出屋面的主结构构件布置天窗采光, 有助于更鲜明地表达结构形态, 而又不需要专设天窗架。四是利用透光屋面结构材料张拉膜和充气结构屋盖由于所用织物材料具有透光性, 结构、维护和采光功能融为一体, 而且光线均匀、不会产生眩光。在大空间建筑中应用越来越多。
4.2 声学质量的控制
大型厅堂建筑在声学条件上要求有较好的清晰度、丰满度及声场均匀度, 避免声聚焦、共振不良声学缺陷的产生。结构形态的几何形体对厅堂音质有十分重大的影响, 合理的结构形态选可以为声学设计提供理想的条件, 而不合理结构形态可能造成严重的声学缺陷, 即使花费大量声学构造性的补救措施也可能只收事倍功半之效。
为得到良好的声学效果, 应尽量选择曲率大的曲面屋盖, 而下垂的凹面屋盖可避免声聚焦, 例如到置的壳体单元和悬索结构屋盖。一些薄壳、悬索、网架等所具有的圆形或椭圆形平面形式, 也可能产生声场分布不均、出现声聚焦和沿边反射等声学缺陷。在建筑空间形态设计中, 对不同空间形态可能产生的声学效果有所认识, 最大限度地为理想的声学效果创造基础条件, 避免不必要的麻烦。因而对于声学质量要求特别高的建筑类型, 如剧场和音乐厅, 应避免采用平面或剖面上会产生明显声学缺陷的空间形态。
4.3 热工性能
除膜结构之外的其他屋面结构一般屋面维护材料需要考虑轻质高效, 其他方面与常规相差不大。空间形态中从热工性能方面看主要需注意表面积和有效容积的差异。
几类大空间建筑形式从表面积和容积的比值上存在显著差别。拱形结构较接近圆球, 容积定情况下表面积最小, 张拉结构表面积往往最大。但在具体设计中考虑容积时不能排除具体使用要求, 最适合内部空间使用要求的有效容积应认得到重视。需要防热的情况下则使两层之间对室外开放, 形成空气流动的夹层, 达到隔热降温日的。
5 结语
大空间建筑的空间设计是大空间建筑的中心内容, 其设计方法与建筑形态、建筑环境、建筑文化、内部空间处理等多方面密切相关。随着时代的发展而发展, 大空间建筑的设计手法是个科学的发展过程, 经历了从古典时代的美学为导向、工业时代功能为导向和后工业时代以环境为导向的辩证发展过程, 当代大空间建筑设计主要表现出隐喻、仿生、高技术生态的倾向
参考文献
[1]王增龙, 刘莹.从鸟巢看大空间建筑设计未来发[J].山西建筑, 2007.29
[2]蒋玲.大空间建筑形态发展研究[J].工业建筑, 2008.S1
大空间建筑设计 篇2
大跨度大空间建筑通常是指最近两处柱所承载的梁宽不小于60米，净空高度大于8米的民用和工业建筑以及净空高度大于12米的仓库建筑。根据建筑形式可分为四类：
（1）展览馆、礼堂、剧场、体育馆、侯车（船、机）厅类建筑。多采用大跨度钢架结构，为净空较高的单层建筑。现代的候车（船、机）厅功能日趋多样化，演变为多层，各层通过电动扶梯连为一体。
（2）中庭式共享大空间建筑。中庭将各层连通，形成立体大空间结构。
（3）大型商、市场类建筑。层高不高，但平面面积较大，空间内无实体墙，多采用柱、空心墙、防火卷帘等进行分隔。
（4）大跨度厂房。多采用钢架结构。
可见，大跨度大空间建筑垂直净空高、上下中庭贯通、水平跨度大，多为人员密集或火灾荷载集中场所，区域使用功能统一，空间缺少分隔，行动距离长。主要表现为以下火灾特点：
1.1 火灾荷载大，火灾隐患突出，火势发展蔓延迅速。
大跨度大空间建筑高净空、大中庭、长跨度的特殊结构，有利于烟气快速流动，使火灾的迅速蔓延扩大成为可能。加之，单位火灾荷载大，一旦局部起火，瞬间形成大面积燃烧态势。一些大型商、市场类建筑，业主产权和经营方式多元化，管理无序，片面追求经济效益，轻视消防安全管理，造成内部灭火、分隔等消防设施配备不到位或故障瘫痪，防火间距（通道）被占用等重大火灾隐患，客观上为火势的发展蔓延提供了条件。
1.2 人员流动量大，疏散困难，极易造成群死群伤。
大跨度大空间建筑多为人员密集场所，人员流动性强，人流量大。火灾发生后，建筑内部被困人员大量涌向安全出口或疏散楼梯，极易因拥挤、踩踏造成群死群伤。建筑内较远的水平距离，也不利于人员快速有效疏散。
1.3 火灾现场高温、浓烟、毒气，环境复杂，难以实施内攻近战。
大跨度大空间建筑内部多采用可燃材料装修，燃烧产生的炙热高温和大量有毒烟气不利于救援人员进入内部。加之自然排烟不畅，现场高温热烟气积聚不散，内部浓烟弥漫，给人员搜救及内攻灭火带来极大困难。
1.4 障碍物多，作战纵深长，难以实施分隔堵截。
大跨度大空间建筑内部障碍物多，从入口到着火区纵深距离长，使得救援人员难以在短时间内打开进攻通道或建立阻火隔离带实施有效分隔堵截。
1.5 耐火性能差，易引发建筑坍塌事故。
大跨度大空间建筑水平跨度大，多采用钢结构支撑。由于材质单一，火灾中钢材升温极快，15分钟左右达到钢材料的耐火极限(550℃)。灭火冷却射水，骤冷、骤热使建筑构件强度大幅降低，降至正常强度一半左右，最终失去承重能力发生垮塌。
1.6 周边环境复杂，无法及时有效开展救援。
大跨度大空间建筑多处于城市闹市区繁华地带，车流、人流量大，若在早晚上下班高峰期发生火灾，因交通堵塞，消防车辆人员无法及时赶到现场实施救援。建筑体量大，外部作业面长，参战车辆多，通信联络困难，火灾现场混乱，无法适时调整力量部署，转移进攻阵地。
1.7 参战力量多，作战时间长，保障任务繁重。
大跨度大空间建筑火灾过火面积大，燃烧猛烈，需要的参战力量多，持续作战时间长，现场需要及时补充装备、物资、供水、生活、燃料等，战勤保障要求高，难度大。大跨度大空间建筑火灾处置对策
大跨度大空间建筑火灾处置，指挥员应当坚决贯彻“救人第一，科学施救”的指导思想，根据火灾不同的发展阶段，采取相应的技战术措施和处置对策。
2.1 火灾初期阶段。
火势尚未突破外壳，燃烧时间在15分钟之内，到场力量应迅速查明火情，以内攻为主，控制火势蔓延扩大。
2.1.1 内部侦察。大跨度大空间建筑跨度较大，为节省侦察时间，尽快掌握内部情况，降低危险度，可采取跨度两侧对向双进的侦察方式。侦察组应重点查明：一是被困人员的数量、位置及受烟火威胁的程度；二是着火点的位置、火势燃烧的范围、蔓延的主要方向以及对梁、柱等承重结构的威胁程度；三是使用测温仪等仪器，查明燃烧部位附近的钢结构受热情况和隐蔽火源的大致位置；四是钢构件受火势威胁的程度，发生变形倒塌的可能性和危险性；五是实施内攻的阵地、途径和路线等。
2.1.2 攻坚救生。攻坚救生组应佩戴好呼吸装具，使用水枪掩护，携带呼救器、对讲机、照明灯、担架或躯体固定气囊等必要的救生器材，深入内部救人。被困人员伤势不重可采取背、抬、扛、抱等方法救出，如遇险人员伤势较重，需使用多功能担架或躯体固定气囊救出，防止造成二次伤害。
2.1.3 内攻灭火。大跨度大空间建筑发生火灾，首先要占领消防控制室，启动室内自动喷淋、室内水幕和室内消火栓给水系统等内部消防设施，第一时间冷却钢架结构，控制火势蔓延，消灭火灾。内攻灭火组应采取交替掩护、梯队进攻及水枪阵地铺设、延伸的方法展开战斗。
2.1.4 破拆排烟。火灾初期阶段，建筑内部烟量不大。破拆排烟组应分别在下风和侧下风位置对建筑卷帘门、玻璃幕墙等进行破拆，达到自然排烟的效果。破拆铁质卷帘门，可选用双轮异向切割锯；破拆铁丝网，可使用无齿锯；破拆玻璃幕墙，可利用玻璃破碎器和双轮异向切割锯配合使用。
2.2 火灾发展阶段。
火势已突破外壳、建筑物结构尚未发生变形或坍塌，建筑内部烟雾浓，温度高，不利于开展侦察救生和强攻冷却，必须重点实施排烟降温，内外夹攻，上下合击。
2.2.1 破拆排烟。一是对屋顶彩钢板实施破拆。利用举高车将破拆组人员送至屋顶实施破拆，打开排烟和射水通道。为安全起见，操作人员应架设单杠梯，并用安全绳保护，防止坠落伤人，同时用水枪或灭火器进行监护和掩护，防止破拆引发起火或灼热烟气伤人。破拆排烟口应尽量靠近火点，使高温烟气从上方迅速排出；二是对建筑外围广告牌实施破拆。可以采取整体拉拽破拆和局部破拆两种方法，消除障碍，开辟外部进攻通道。整体拉拽，用钢丝绳捆绑住广告牌，利用消防车实施拉拽，或者使用大型破拆机械直接实施破拆。局部破拆，选用无齿锯等专业器材进行破拆，操作过程中应加强防化，防止被突破的高温烟气和火焰灼伤。
2.2.2 机械排烟。首先采用建筑内部固定排烟设施排烟，其次使用排烟风机、排烟车等移动装备，采取负压或正压送风方式排烟。
2.2.3 冷却灭火。在火势发展阶段，大跨度大空间建筑有倾覆倒塌危险，应尽量避免人员深入建筑内部，采取移动摇摆炮和灭火机器人相配合的方式对梁、柱等承重结构实施冷却保护。
建筑物净空较高时，可利用车载炮、高喷车对建筑物外部的钢屋架、彩钢板屋顶或墙体进行射水冷却。
2.2.4安全预警。为防止大跨度大空间建筑发生垮塌，应认真做好安全预防工作。一是在建筑主出入口利用警戒桶、警戒灯、警戒带等器材对火灾现场实施警戒，严格控制无关人员和车辆进入现场，维护现场秩序；二是在火场入口处设置安全员，负责检查内部侦察、救生、掩护以及内攻人员的个人防护情况；三是在建筑周边设置观察哨2-3组，每组两人，1人手持望远镜，观察着火建筑的结构变化，监视整个建筑有无倾斜、异常声响或结构变形坍塌危险，另1人携带手持台、手摇报警器，一旦发现危险征兆，按照紧急避险命令，同时发出声、光、电报警撤退信号，待人员全部撤到安全地带后，统一进行清整。夜间还应增加光束、显示牌等光电信号。
2.3 火灾猛烈阶段。
整个建筑发生大面积燃烧，屋顶极有可能或已经发生坍塌，无人员被困或完全有把握情况下，切不可盲目派兵强行内攻，应以外部冷却控火为主。
利用高喷消防车从外部压制火势，大功率车载炮冷却灭火。在条件允许的情况下，可使用移动炮和灭火机器人深入内部灭火。大跨度大空间建筑火灾持续作战条件下的战勤保障
如前述，大跨度大空间建筑火灾具有燃烧面积大、参战力量多、作战时间长的特点。因此，应在第一时间调集器材装备、灭火剂、燃油、通信等专勤车辆遂行作战，并广泛动员社会相关应急力量，积极做好持续作战条件下的战勤保障工作。
3.1 安全防护保障。
深入内攻近战可能造成人员中毒、烧伤、灼伤及建筑倒塌砸伤等不利情况，必须采取有效的防护措施，确保人身安全。参战人员要认真做好个人防护，穿戴好头盔、防护服（靴）。特别是内攻人员要佩戴隔绝式呼吸保护器具，长时间作战需要佩戴氧气呼吸器。应准备好移动供气源，及时调集充足的备用气瓶、充气车、头盔、防化服等装备到场。
3.2 火场供水保障。
扑救大跨度大空间建筑火灾用水量大，在利用建筑周边消火栓供水的同时，要就近选择可靠的消防水源，利用中低压泵消防车接力供水。必要时，要利用现有大吨位水罐车远距离运水供水，或调用环卫、园林、交通等部门运水车辆协助供水。条件允许时，可使用机动泵收集废水，确保火场供水连续不间断。
3.3 火场通信保障。
为保证火场内外通信畅通，应准备好手持电台和备用电池、通信导向绳、备用电源。必要时，应使用专业设备器材，架设收发天线组建局域通信网络。
3.4 装备器材保障。
根据现场破拆和灭火工作需要，可调用社会相关单位的大型破拆工程机械及起吊清障车辆，干粉、高倍数泡沫灭火药剂；调动燃油（汽油、柴油、专用油等）燃气供应车辆到现场补给动力源；还应及时调动维修车辆、维修器材和维修人员到场，对长时间投入作战的车辆及故障车辆进行保养和抢修。
3.5 生活物资保障。
消防官兵长时间作战，饥饿难耐，身心疲惫，为了及时恢复体能，应调集食品、饮用水等生活物资到场，分批次轮换休息调整。结束语
大跨度大空间建筑火灾扑救是灭火作战的重点和难点之一。消防部队要全面掌握辖区内大跨度大空间建筑基本情况，根据使用功能、内部结构、危险特性制订灭火战斗预案。针对火灾初期、发展、猛烈的不同阶段，立足最复杂、最不利、最危险、最困难情况，开展灭火作战
浅析大空间建筑的结构设计 篇3
【关键词】大空间建筑；结构设计
1、大空间住宅的基本概念
1.1 大空间住宅的提出
大空间住宅指的是相对于普通住宅，开间较大、空间更为宽阔，并且可实现宅内自由分隔、空间灵活特点的住宅类型。实际上，大空间住宅是遵循将住宅分成“支撑体”及“分隔体”两部分的设计思想。“支撑体”指的是支撑住宅的骨架，而分隔体主要是把屋内住宅空间分成大小功能各不相同的使用空间。
此种支撑体理论的提出，使住宅设计进入了一个全新的阶段。设计师与房地产商只需提供支撑体屋壳，用户可根据自己的需求，合理进行空间分割和装修。
1.2 大空间住宅设计的优势特点
大空间住宅结构类型被市场及消费者认可及欢迎的主要原因是因为其具有相对于普通住宅独特的优点，主要表现在以下几个方面[1]：
1.2.1 空间尺度大
1.2.2 住宅空间灵活可变
1.2.3 层内各套面积任意划分
1.2.4 创造底商及其配套服务空间
1.2.5 创造的地下车库车位充足
1.3 大空间住宅结构设计理念的发展
以人为本是大空间住宅结构设计理念的最根本出发点，认为住宅设计应紧贴用户的生活习惯及行为模式，追求的是通过最为简单的设计实现最大空间弹性，强调空间要由人来掌控。
大空间住宅设计理念更为注重空间感及空间特性，强调空间的不确定性，强调空间与物体灵活多变，强调住宅隐私性、亲密感及弹性的本质，组合多种居住的能力，是一种实现最大弹性空间的简单设计。
2、大空间住宅结构设计
大空间住宅在结构布局方面有自己的鲜明特点，宅内没有承重横墙，在开间及进深都具有很高的灵活性：分户墙与承重墙合二为一，以确保分户墙坚固隔音，宅内厨房及卫生间相对比較固定，并且其他空间可自由布置。所以，大房屋住宅就结构而言与小开间住宅并不相同，在结构选型方面，有自己的特殊性。大空间住宅进行结构选型时，要想做到安全合理，经济实用，就必须充分考虑大空间住宅的宅内布局，各结构体系的功能，当地施工设备现状及技术水平。尽可能做出多种方案，在进行比较、核算。
2.1 异形柱框架轻型结构
异形柱框架轻型住宅结构是结合框架结构的诸多特点，基于框架结构而产生的一种新的结构。该结构同传统结构比较而言，特点为：由十字形中柱、T形边柱以及L形角柱共同组成框架体系，柱间填充墙与柱壁厚度相同，屋内不会有柱楞出现，填充墙用的是轻质隔热保温材料，墙体较薄，可有效增大使用面积。该结构体系在高层住宅当中的应用前景十分广阔。
2.2 剪力墙结构
如今，剪力墙结构已成为高层住宅首选的一种结构。剪力墙也就是指现浇钢筋的混凝土墙，此种墙体不仅可承受水平构件引起的竖向荷载，还能承担风力或者地震引起的水平荷载。剪力墙结构是由纵向、横向的墙体构成抗侧向力结构，刚度很大，抗侧向力能力更强。剪力墙结构，就是由钢筋混凝土式墙板代替普通框架结构当中的梁柱，墙厚度在200毫米至400毫米之间，形成一个比较大的受力结构体系。优点是有较高的抗震能力、整体性及空间作用，缺点在于结构自重较大。
剪力墙结构在户型方面也有很大的优势，通过合理的设计可实现四明房屋，宅内无外露梁柱楞角，使用面积变大，便于装修布置。利用预应力剪力墙体系，可实现大空间住宅布局，分隔墙采用轻质隔墙进行，有利于装修方便。如今，剪力墙结构已成为高层住宅使用最广泛的一种形式。
2.3 预应力无梁楼板的应用
预应力无梁楼板为实现大空间住宅可塑开放性空间提供了十分有利的条件，提高了墙体使用可拆移轻墙的可能性。并且因大空间住宅的纵横墙较少，对楼板整体性要求更高。预应力无梁楼板，跨度一般为6-10m比较合理，可实现无梁和柱帽，钢筋混凝土墙柱可作为竖向承重构件，只需注意厨卫管线在穿楼板时避开楼板暗梁即可。预应力无梁楼板可实现大跨度连续空间，在需要对大空间住宅进行户型的合并时，可得到更大居住空间，，使空间简单连通。预应力无梁楼板所带来的空间延伸性正适合大空间住宅的需要。
如今，许多高层建筑和大开间住宅中，都开始采用预应力混凝土式结构技术，从而有效提高结构整体性，改善空间利用价值。除此之外，新型的预应力空心板正逐渐被开发采用，它具有工艺先进、减少梁柱、设计灵活及增加使用净高的优点，适用于剪力墙等很多种结构，预应力空心楼板的开发使用会极大推动大空间住宅的建设与发展。
2.4 钢结构对未来住宅的影响
除上述结构之外，钢结构对于将来住宅的影响同样不可低估。目前，许多住宅设计者及开发者对于钢结构的印象是造价高，施工复杂，这种理解是不完全正确的。钢结构住宅有许多独特优势，下面做简单介绍：
2.4.1 抗震性能突出
同混凝土结构比较而言，钢结构在抗震性能方面要好很多。第一，钢结构自重要比砖混结构低30%，比混凝土剪力墙结构低20%，结构的侧移及受力是由风荷载所控制的；第二，钢结构延性较好、抗震性能力强，可以吸收地震能量；第三，结构体系竖向刚度均匀，基本不进行转换。
2.4.2 住宅工厂化的实现
钢结构具有较高工业化程度，有利于标准化建筑的形成，实现构件的工厂化及施工的机械化。工厂化的钢结构住宅是指房屋主体部件是在工厂的流水线上面制作，再运到施工现场，通过安装工人进行组装，再完成室内装修。就是说住宅楼房由轻钢骨架及几万至几十万螺丝钉共同组成，便于移动。后面的工程与现行建筑的设计规范一致[3]。
2.4.3 空间利用进一步优化
同钢筋混凝土框架相比，钢梁高度较低，钢柱外围面积较小。在一定程度上缓解肥粱胖柱的弊端。钢结构住宅空间利用方面独特的优势，使其十分适合于大空间住宅结构设计。户型是不固定的，灵活性高，可满足多种人的不同需求，大大提高了选择性。这些空间利用方面特色正是大空间住宅显著特点和增强市场竞争力的关键因素。
3、大空间住宅的广阔发展前景
3.1 大空间住宅的发展前景十分广阔
在当前建筑市场，大空间住宅以独特优势崭露头角，它指出了现代人们的居住理念及未来人们居住的发展方向。现在市场上大空间住宅的尝试与创新逐渐加快，可预见在不久的未来，大空间住宅一定会成为我国建筑设计开发领域内的新亮点。
3.2 大空间住宅的设计同相关技术需相互促进
大空间住宅空间大且灵活的设计，需相关结构构造技术来加以支持。大空间住宅对于结构、构造提出的新要求，会极大的促进建筑技术的发展。一直以来结构构造技术的发展，都是因建筑设计需求的不断提高而推动的。建筑设计同建筑技术是相辅相成的，只有相互促进，才能共同进步。此点于大空间住宅创新方面已初见端倪。
3.3 积极面对住宅未来革新
随着人民生活水平不断提高，对住宅设计也不断提出新要求、新目标。进行居住环境的创新，必须抓住时代脉搏，研究未来人居的趋势及走向，立足于当前成果，勇于创新，从而适应多样多变的居住需求。除此之外还需不断改进结构、构造方面相关技术，从而实现住宅设计的经济性、实用性以及安全性。
4、结束语
综上所述，大空间住宅是一种具有广阔发展前景的优良住宅设计形式，在其结构设计方面的技术已经比较成熟，然而仍需我们继续去研究创新，不断完善，从而让大空间住宅以更优良的特性被广大消费者所接受。
参考文献
[1] 王天刚.大空间住宅及其结构分析[J].西南交通大学学报，2011，（06）.
[2] 杨辉.大空间钢结构住宅关键技术探索[J].房屋建筑，2013，（03）.
大跨度大空间建筑火灾扑救探究 篇4
1 大跨度大空间建筑的火灾特点
1.1 高温下建筑顶部容易坍塌。
大跨度大空间建筑框架一般采用钢结构, 当钢构件自身温度达到350℃、500℃、600℃时, 其强度分别下降1/3、1/2和2/3。在全负荷情况下, 钢构件失去平衡稳定性的临界温度为500℃左右。而在火灾中, 高温烟气聚集建筑顶部, 致使温度上升, 受高温作用, 钢强度下降非常迅速, 在建筑顶部自身重力的作用下, 整个顶部就有坍塌的危险, 给实施内部灭火行动造成极大困难。此外, 钢构件受热膨胀, 火场射水遇冷会急剧收缩, 易破坏建筑的稳定性。
1.2 火势迅猛, 易造成人员伤亡。
因大跨度大空间建筑内部空间大, 空气充足, 可燃物多, 火灾荷载大、内部结构复杂, 极易发生轰然, 很快就会发展到猛烈发展阶段;建筑装修材料燃烧分解出大量的一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮和其他有害气体, 以及燃烧所消耗的大量氧气, 使内部空间的氧含量急剧下降, 有害气体的浓度迅速增大, 被困人员很容易中毒窒息、死亡;内部面积大, 生产作业时人员距离疏散出口距离远, 被困人员逃生困难, 极易造成人员伤亡。
1.3 障碍物多, 难以组织内攻扑救。
大跨度大空间建筑面积大, 坍塌物纵横交错, 内部设备多, 实施内攻、延长进攻线路、转移阵地都非常不便, 加之内部火灾荷载大, 燃烧猛烈, 内部结构复杂, 深入内部救援、强攻救生难度较大, 建筑坍塌后搜救难度更大。同时, 随时可能出现倒塌, 内攻危险性较大。
1.4 屋面结构复杂, 破拆难度大。
大跨度大空间建筑多数屋面采用钢构件, 横截面积大, 屋面呈弧形, 屋面板内充装的保温材料多数具有可燃性, 火灾中人员难以在屋面上停留, 现有破拆器材难以在短时间内破开屋面, 进行排烟或控制火势蔓延。另外, 出现坍塌后, 钢构件相互连接在一起, 很难破拆开口向内射水灭火。
2 大跨度大空间建筑火灾的扑救措施
2.1 火情侦察。
到场后, 通过询问知情人, 了解起火部位、被困人员情况, 了解起火部位、被困人员情况, 了解有无易燃、易爆及贵重仪器设备, 了解建筑内部楼层的基本分布, 并注意查看建筑内部楼层的承重结构是否变形。组织人员进入内部侦察, 要查清与核实被困人员数量、所处位置、火势蔓延途径、燃烧物性质、燃烧范围、有无易燃易爆及贵重物品;确定进攻路线和灭火阵地的位置, 分析判断承重构件变形及坍塌的可能性。深入内部侦察时, 可组织精干力量分若干侦察小组, 从多个入口同时进行。
2.2 冷却降温。
扑救大跨度大空间建筑火灾时, 要确立“冷却先于灭火”的战术思想, 利用水炮和高喷消防车远距离向建筑顶部或窗口射水冷却降温, 使钢构件的表面温度下降, 从而有效保证钢构件的强度不遭破坏。同时, 冷却钢结构散发出的水蒸气可以提高火场的湿度, 降低火场的环境温度。在对钢构件建筑进行冷却时要做到均匀全面, 防止水流过强, 形成较强的局部冲击力, 造成钢建筑构件局部骤然降温, 引起建筑物构件变形收缩。
2.3 合理设置水枪阵地。
在扑救大跨度大空间建筑火灾时, 要尽量使用射程远的大口径水枪、移动炮、车载炮等, 从远距离向房顶、窗口射水冷却和灭火, 要尽量减少登高和进入室内的灭火人员数量, 防止建筑倒塌伤人。在火场温度降低到安全系数以内、确认无倒塌危险时, 迅速调整水枪阵地, 依托门、窗等部位设置水枪阵地, 从不同角度加强灭火强攻, 以强大的密集射流靠近火点灭火。当燃烧面积过大时, 要采取穿插分割的方式进行灭火, 即先堵截火势的蔓延, 然后利用框架内的间距、堆垛的间隔、通道等有利条件, 进行分割, 将燃烧区分割成若干片, 尔后逐片予以消灭。
2.4 排烟散热。
选择下风方向实施有效的排烟排热, 切忌形成四面围攻灭火的阵势, 导致高温烟气不易散出。排烟时, 可以运用建筑内部自动排烟设施、通风空调系统进行排烟, 利用移动排烟设施进行排烟, 也可开启排烟窗或破拆局部结构进行排烟。同时, 也可采取破拆排烟口引导和改变火势蔓延方向, 实现取舍适当, 攻防结合, 让现场高温烟气尽快散出, 为有效实施内攻控火创造有利条件。
2.5 启动内部消防设施。
扑救大跨度大空间建筑火灾时, 应贯彻“固移结合”的思想, 在火灾初期阶段应该组织精干力量进入建筑内部启动消防设施, 从而有效的控制火灾蔓延发展。
2.6 火场供水。
充分利用内部固定灭火设施出水灭火。当固定供水系统不能满足前方灭火用水需要时, 要迅速利用消防车由水泵接合器向建筑内部管网供水, 补充水量增加水的压力。为满足大量冷却用水的需要, 及时安排大吨位消防车向火场运水, 保证火场供水。
2.7 通信保障。
消防人员进行内部火情侦察和内攻灭火时, 可利用单位内部的手持对讲机等移动通信设备与室外保持联络, 也可在火场设置临时有线通信系统, 保证室外与室外的正常通信联络;情况紧急时, 也可利用照明信号或扩音喇叭喊话进行联络。
另外, 对隐藏在塌落物体下面的燃烧, 要根据情况采取牵引和破拆措施, 清除燃烧上面的障碍物, 彻底消灭火势, 以防复燃。
3 大跨度大空间建筑火灾扑救的安全措施
3.1 内部侦察和内攻近战时, 要在外部增设观察哨, 观察厂房的梁、
柱、人字架等构件有无扭曲、变形、坍塌等迹象, 确保内部侦察人员的安全。
3.2 实施内攻时, 要控制内攻人员数量。
进入火场前, 安全员要登记进入火场人员数量、姓名和空气呼吸器的压力。每隔1分钟与内攻人员联系1次, 记录内攻人员的位置、空呼余压值。安全员一旦与内攻人员失去联系, 要迅速派出预备救援小组, 根据安全员最后记录的内攻位置快速前往救援。
3.3 内攻近战时, 要组织水枪掩护, 水枪手要选择能及时躲避热浪的位置进行射水, 射水时不能使用直流水直射高温的彩钢板墙体或钢构件, 以防止高温、热气浪反扑伤人。
3.4 内攻近战时, 要同时组织2个攻坚小组, 从有利的突破口攻进火场, 两组之间要相互交替掩护进攻。
3.5 大型钢结构建筑火灾, 要尽量使用大口径水枪或水炮冷却承重钢构件, 保持构件的承重强度。
射水时要注意使用喷雾、开花水流或直流折射的方法;破拆时动作不能过大, 防止局部结构失去稳定性而发生倒塌。
3.6 尽量减少登高的灭火人员。灭火人员在顶部行走时, 脚要踩在屋顶的承重部位, 防止坠落或滑落伤人。
3.7 大跨度大空间建筑局部承重构件发生扭曲变形或火场发生其他突变情况, 严重威胁消防人员的安全时, 要立即组织撤退。
4 结论
大跨度大空间建筑火灾已经成为目前消防部队面临的重点课题。对此, 各级消防部队要强化对大跨度大空间建筑火灾的研究, 掌握其火灾燃烧特点、规律和相应的对策和战法, 不断提高部队扑救此类火灾的实战能力。
摘要：分析了大跨度大空间建筑的建筑特点、火灾特点和火灾危险特性, 研究了大跨度大空间建筑火灾扑救方法, 明确了需要把握和解决的主要问题, 为大跨度大空间建筑火灾扑救提供参考。
大空间建筑设计 篇5
共同期待：2008年9月6日
活动地点：曲江宾馆
特邀嘉宾：中央设计院首席设计师
五大主流生活方式 十大设计风格
在这一放松心灵、享受人生的奢华空间里，每一位别墅洋房的主人都希望收获的是既主流又前沿、既时尚更实用的美好感受。但在一个完整的风格体系出现之前，不少豪宅业主在室内风格的选择时往往延续以往的固定模式，大宅无法呈现主人的个性及需求。
业之峰历时数年，根据其服务数十万装修业主的经验，集上百个城市的设计案例和设计思想，总结出怀旧、时尚、健康、舒适、简约等“五大主流生活方式”，演绎出新中式、新古典、浪漫主义、地中海风格、北欧风格等“十大设计风格”，为别墅洋房室内空间装饰奠定了主流基调，让每一位业之峰的顾客都能够享受到高雅舒适的家居生活方式。
凭借对居室文化不断地探索与创新，业之峰于今年初在全国独家发布了“2008年室内设计潮流元素”，其精要延续业之峰独创的“五大主流生活方式 十大设计风格”的核心，在满足居者多元化生活方式的基础上，倡导更加健康舒适的大宅空间，倡导别墅洋房的室内设计应回归到真正自由与自然的生活状态。
大空间建筑设计 篇6
关键词：暖通空调：建筑：大空间：设计
1.大空间暖通空调系统概述
1.1暖通空调概念
暖通空调是目前建筑领域研究最多的话题之一，是基于传统的空调系统结构上形成的一种集采暖、通风、空气调节为一体的新型空调系统，这种空调系统在应用中最大的特点在于能够创造出一个优雅、舒适、高质的室内环境，而一般的空调系统则主要的解决室内的冷暖问题，而无法对空气进行处理。
1.2大空间暖通空调要求
高大建筑结构建设中，不仅需要建筑本身能够发挥出美观、大方的外在优势，还需要内部各项基础设施布置齐全，能够满足人们舒适、卫生、温馨的环境需要。近年来，人们生活质量的提高使得大空间建筑结构越来越多，对于这些大空间建筑结构的环境设备、基础设施、辅助器械也提出了新的要求和工作要点。在现代化的高大建筑结构中，各种基础设施的应用不仅需要形成一个健康、环保的室内空间，还能够形成系统、完善的基础设施应用模式。在这种建筑结构基础上，暖通空调的应用尤为广泛，在工作中是基础传统的主结构基础上形成的一套系统、综合、全面的管理策略，也是现代化管理工作中备受关注的环节。
2.大空间暖通空调设计要点
在大空间建筑物暖通空调设计中，由于建筑结构本身存在着防火难度大、采暖和通风设计要求高的特点，这就造成了在设计工作中存在着众多的困难，就需要我们在工作中根据预计工作标准和设计流程进行优化和完善，从而提出科学的设计工作标准。
2.1冷热源控制
在大空间建筑结构暖通设计工作中，由于建筑结构本身存在的相关特点，使得我们在设计工作中对于热源选用往往都是采用单独的热源为主。这种热源的存在对于满足空调、采暖、供水、制冷和空气处理方面的需求有着极为良好的作用。但是，由于在设计工作中受到用地紧张、结构复杂的影响，很多的大空间建筑结构需要在地下室或者屋顶上设置一定的锅炉房，这就给大空间热源设计带来了新的难题，造成设计工作的更加复杂和繁琐。
2.2垂直设计分析
由于大空间建筑结构高度往往都很高，这无疑加重了采暖系统垂直控制难度，造成设计失调现象的普遍出现。同时，在设计的过程中由于受到系统静压水压力的影响，使得整个室外管道的水工状况出现了一定的影响，这就形成系统管道中室内外连接存在着一定的差异情况。
2.3温度调节
在大空间建筑结构中，由于温度因为气压、高度的影响而存在着梯度变化，这就需要在设计中合理的选择送风口和送风方式。目前的大空间建筑空调设计中，温度调节通常都是采用上送下回的方式来进行温度和室内气流调节的，这对于提高冬季送风风速、增加夏季室内凉爽度有着重要的意义。
2.4空调节能设计
大空间建筑结构中，由于自身空间大、高度高、室内设施复杂，这就给空调调节带来了严重的影响，甚至是造成节能设计的不达标、不科学。
（1）合理选取设计参数是基础
对暖通空调的设计必须保证其设计参数选取的合理。只有合理的参数才能确定准确的供暖系统，做到耗能低、环保的要求。其中，温度、湿度的选取应当取合理的，不能出现冬季过高、夏季过低的情况：
第一，在空调总负荷中，新风量新风负荷占到整个负荷的20～40%。可见对新风量新风负荷设计直接决定了整个节能环节的成败。在整个系统中之所以引进新风主要是为了满足人们对生活的需要和部分工艺空调所需维持的室内外压差。
第二，温度、湿度标准的确定在很大程度上决定了节能的成败。空调系统能耗的数目主要取决于当地的气候条件、建筑物的围护结构、室内湿度设计标准、室内温度设计标准以及室内发热散湿量等。在保证人体生活需要和生产工艺的条件下。我们发现夏季改变设计温度和节能有如表3。通过计算我们发现：若是在夏季将室内空气的设计温度提高1℃，整个工程的运行费用可减为初始的92%，空调的初始投资也可减为原来的94%。
（2）应尽量使用配有能量回收装置的空调器
我国各大行业建筑物的用途有所差异，因此，它们的工艺要求导致有时需要将房间内的空调系统设计成直流系统（如制药厂此类房间很多）。在冬季和夏季，该系统的室外新风和排风之间的温差较大。这部分排风自身带有一些污染物。因此，不可让其直接进入空调系统。此时，需要对排风进行回收。室内回风在排出室外前，其仍然还有一部分热能。为了做到节能的目的，在室内回风排除前让其和室外进入的新风在显热回收器处进行显热交换，交换结束后方可排出室外。同时，经过显热回收器显热交换的新风夏季温度降低，冬季温度升高，而达到能量回收目的。
3.节能设计措施
3.1合理选取设计参数是基础
对暖通空调的设计必须保证其设计参数选取的合理。只有合理的参数才能确定准确的供暖系统，做到耗能低、环保的要求。其中，温度、湿度的选取应当取合理的，不能出现冬季过高、夏季过低的情况。
（1）在空调总负荷中，新风量新风负荷占到整个负荷的20～40%。可见对新风量新风负荷设计直接决定了整个节能环节的成败。在整个系统中之所以引进新风主要是为了满足人们对生活的需要和部分工艺空调所需维持的室内外压差。
（2）温度、湿度标准的确定在很大程度上决定了节能的成败。空调系统能耗的数目主要取决于当地的气候条件、建筑物的围护结构、室内湿度设计标准、室内温度设计标准以及室内发热散湿量等。在保证人体生活需要和生产工艺的条件下。我们发现夏季改变设计温度和节能有如表3。通过计算我们发现：若是在夏季将室内空气的设计温度提高1℃，整个工程的运行费用可减为初始的92%，空调的初始投资也可减为原来的94%。
3.2应尽量使用配有能量回收装置的空调器
我国各大行业建筑物的用途有所差异。因此，它们的工艺要求导致有时需要将房间内的空调系统设计成直流系统（如制药厂此类房间很多）。在冬季和夏季，该系统的室外新风和排风之间的温差较大。这部分排风自身带有一些污染物。因此，不可让其直接进入空调系统。此时，需要对排风进行回收。
室内回风在排出室外前，其仍然还有一部分热能。为了做到节能的目的，在室内回风排除前让其和室外进入的新风在显热回收器处进行显热交换，交换结束后方可排出室外。同时，经过显热回收器显热交换的新风夏季温度降低，冬季温度升高，而达到能量回收目的。
我国北方地区冬季天气较为寒冷，显热回收器使用需要注意防冻问题。新风应有2个入口，并在空调器排风出口处设置温度传感器，调节新风入口处的电动阀开度，以保证排风出口处的温度高于5℃。否则显热回收器排风侧有结冰的危险，影响系统正常工作。一般来讲，显热回收器最大能回收50%左右的能量，而全热回收器则最大能回收80%左右的能量。
4.结语
总之，随着大空间建筑的发展，其中很多大空间建筑内的空气需要保持一定的温度湿度、清洁度，许多大空间建筑内需要设置较为完善的通风、空调设备。暖通系统的节能性能在很大程度上决定了建筑节能目标的实现情况。因此，设计人员需要加大对暖通设计的重视。合理的暖通空调设计不仅可以创造良好的经济效益，也可以带来良好的社会效益。
参考文献：
[1]公共建筑节能设计标准.中国建筑工业出版社，2011，5.
浅析大空间建筑消防 篇7
沧州市展览中心位于解放西路南侧、迎宾大道西约300米,规划占地271亩,总建筑面积5.6万平方米,总投资2.7亿元。由展览、会议及空中景廊三部分组成,集各类大型会议、商品交易、信息发布、经济研讨、商品展览、经济技术合作等功能为一体。其中展览部分建筑面积3.2万平方米,会议部分建筑面积2.3万平方米,空中景廊建筑面积1270平方米。
沧州市展览中心有高大空间、容积大、火场温度上升较慢,难以设置传统自动喷水灭火系统,因此采用自动扫描消防炮灭火装置系统(也就是中悬式自动扫描定位喷水灭火装置(炮)(简称装置))。
该装置是集报警灭火于一体的大空间智能灭火装置,装置全天候、全方位自动监测其保护范围内的火情,一旦发生火情,装置立即启动、旋转对起火点进行水平扫描和垂直扫描。中央处理器水平扫描和垂直扫描搜寻到信号进行多次的比拟和逻辑判断,确认火源后发出火警信号到控制中心进行报警,启动消防水泵,自动打开电磁阀对准火源点喷水灭火。喷水嘴自动上下摆动,模拟人工灭火的方式增大覆盖面,最有效的控制火灾的蔓延。扑灭火源后自动停止喷水,如有新火源,装置自动重复上述过程,待全部火源扑灭后,自动恢复到监控状态。
装置具有探测及时、定位准确、射流密集、自动启闭、功能多样、作用范围大等特点。
1 安装注意事项
(1)装置安装应在系统管网试压,冲洗合格后进行。
(2)装置安装时,应保证法兰到配水支管弯头处的距离大于法兰到装置底部的距离。
(3)装置安装时应进行法兰固定。可采用钢丝绳分别穿入法兰的四个固定孔内,并向斜上方固定,收紧紧线扣,以保证装置在喷水时立轴不摆动。
(4)调整装置上快接法兰的下法兰四个螺钉,使其高度略大于上法兰的厚度,并在法兰上装○型密封圈。
(5)将下法兰的四个螺钉插入上法兰的孔中,并逆时针旋到底,锁紧螺钉。
(6)将装置顺时针转到限位处,然后逆时针方向退回180°。
(7)将航空插头插入装置上的航空插座内,旋紧锁紧螺母。
(8)用手将电缆接在与航空插座垂直方向的法兰处,调整法兰与装置间的电缆长度,保证装置在转动范围内不受限制,并略有余量,将电缆在法兰处固定。
(9)将电缆的另一端插头,插入电源对应的航空插座中,旋紧锁紧螺母。
(10)严禁带电插拔航空插头。
该系统采用的灭火装置是将电子传感技术,单片机和嵌入式软件技术结合在一起,控制灭火装置自动探测火点,旋转定位,对准着火点自动启泵,开阀喷水灭火,火灭后恢复到监控状态。
2 大空间建筑防火的特点
大空间建筑性能故然重要,而其中一些火灾事故教训也十分深刻。例如新疆克拉玛依市友谊馆火灾、深圳市安贸危险品储运公司清水河仓库火灾、北京市玉泉营环岛家具城火灾等。大空间建筑火灾之所以迅速发展为大火并造成巨大损失,主要原因是没有进行有效的、必要的防火分隔,因此对大空间建筑进行有效防火分区是预防火灾事故的一个重要方面。首先依据大空间建筑的特性:由于大空间建筑在结构上的特殊性和使用方面的复杂性,防火墙等传统的分隔构件极易破坏大空间的使用效果,因此大空间建筑防火分区的划分应考虑更多因素。而大空间建筑由于净空高度过高,普通的火灾探测技术、自动喷水灭火装置的作用都会受到影响,再加上场所内人员高度集中,在较短时间内实现人员安全疏散也比较困难。因此,合理有效划分防火分区,将火灾控制在一定分区之内就显得十分重要。其次依据大空间建筑设计的复杂性:(1)对于大空间建筑,由于其使用功能的复杂性和不确定性、人员密度及火灾荷载都较大的特点,所以合理进行防火分隔十分必要。在一般大空间建筑中,常规的防火分隔物还是可以适用的。但是对于一些具有特殊功能的大空间建筑,这些防火分隔还是有一些弊端,例如展览馆、体育场、大型工业建筑等。在实际工作中,还必须结合实际,根据建筑空间的特点灵活选择防火分区的划分方法。(2)由于大空间建筑与一般建筑在火灾现象方面存在较大差异,因而必须从整体分析大空间建筑发生火灾时所具有的性能特性为出发点,进而实施防火安全综合设计。虽然在大空间建筑的火灾防治方面防火分区是一个重要因素,但是要达到防火性能总目标,就必须从全局出发,通过结合火灾自动报警系统、自动灭火系统、防排烟设施及安全疏散等各种措施共同实现,并不是强调某一方面措施就可以完全做好火灾的防治工作的。这也是当前性能化设计的发展方向。最后利用防火卷帘进行防火分隔,一般应满足以下要求:当采用以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘时,其耐火极限不应小于3h,如双轨、双帘无机防火卷帘和气雾式等特殊防火卷帘;当采用不以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘时,其防火卷帘两侧应设独立的闭式自动喷水灭火系统保护,系统喷水持续时间不应小于3h,喷水强度不应小于0.5L/sm,喷头间距应为2m~2.5m,喷头距卷帘的垂直距离宜为0.5m。
3 结束语
自工程竣工后,已成功举办了四次展览:2009年11月12日,以“展示、交流、合作、共赢”为主题的2009中国(沧州)管道装备展;2009年12月沧州汽车展销会;2010年4月沧州首届房展展销会;2010年5月沧州汽车展销会。四次展览会的成功举行,为全市推进展会经济增添了动力。沧州展览中心有四个防火分区,再加上自动扫描消防炮灭火装置系统的配置,真正地做到了大空间的消防防灾,为各种展销会的成功举办提供安全保障。
摘要：大空间建筑空间大,跨度大,容积大,火场温度上升较慢,利用一般消防设施难以达到火灾的早期发现和有效扑灭,结合沧州展览中心采用自动扫描消防炮灭火装置系统以及防火分区的有效分隔,谈论大空间建筑的消防防灾。
关键词：大空间建筑,沧州展览中心,自动扫描消防炮灭火装置系统,防火分区
参考文献
[1])DB21/T1213-2007,大空间自动扫描定位喷水灭火系统设计、施工及验收规程.
大空间建筑的防火分区设计方法 篇8
关键词：大空间建筑,消防设计,自动喷水灭火装置,防火卷帘,防火分区
引言
近年来随着经济建设的发展和建筑技术的不断进步, 一批大空间建筑在全国各地相继投资建设, 且有进一步增长的趋势, 对于这些大型建筑, 如大会堂、体育馆、展览馆、候机厅等, 单层建筑面积超大, 楼层超高, 内部空间不能分隔, 其特殊使用的要求使建筑设计方案与现行防火规范相矛盾, 套用现行防火设计规范无法解释及确定出完善的防火分区的设计方案, 而这类大空间建筑又都存在着危险等级高、火灾水平蔓延速度快的特点, 近年来全国各地的大空间建筑也多次发生重、特大火灾事故。大空间建筑火灾之所以迅速发展为大火并造成巨大损失, 主要原因是没有进行有效的、必要的防火分隔, 因此研究大空间建筑的防火分区问题是预防火灾事故的一个重要方面。
1 大空间建筑的火灾特性
由于建筑结构上的特殊性和使用方面的复杂性, 大空间建筑的火灾预防与普通建筑有着明显的区别, 主要表现在以下几个方面:
1.1 不易进行防火分隔
在建筑物内设置防火防烟分区是控制烟气蔓延的主要方法, 但是对于大空间建筑, 由于建筑结构、生产工艺、使用功能等方面的影响, 特别是一些大型体育场馆、工业厂房, 很难利用防火墙、防火卷帘等有效防烟隔烟措施进行防火分隔。
1.2 普通火灾探测技术无法及时发现火灾
目前在普通建筑中广泛使用的火灾探测器大都是以烟气浓度或温度为信号进行探测的, 且探测器大多安装于顶棚之下。普通建筑的楼层高度多数在6m以下, 火灾烟气能够很快到达顶棚, 因此这类探测器对普通建筑是适用的。另外, 由于建筑物内部热风压的影响, 大空间上部常会形成一定厚度的热空气层, 它足以阻止火灾烟气上升到大空间的顶棚, 从而影响火灾探测器的工作。
1.3 常用的自动喷水灭火装置不能有效发挥作用
在普通建筑中, 洒水喷头通常是按一定间距沿顶棚分布安装的。当顶棚附近的温度达到喷头的启动温度后, 洒水喷头便开始洒水。另一方面, 普通喷头喷出的水滴从十几米乃至几十米的高度落下来, 往往到达不了燃烧物的表面就失去了水滴的浓度和灭火范围, 即失去了有效的灭火作用。
1.4 人员的安全疏散相当困难
大空间建筑一般都是人员高度集中的场所, 常常有成千上万的人, 而且这些人来到这里通常是没有组织的 (例如剧场、体育馆等) , 一旦发生火灾, 在较短的时间内将人们迅速疏散到外界是一个极为困难的问题。
2 合理的大空间建筑防火分区设计方法
2.1 利用防火墙进行防火分隔
防火墙应直接设置在基础上或钢筋混凝土的框架上。防火墙应截断燃烧体或难燃烧体的屋顶结构, 且应高出非燃烧体屋面不小于40cm, 高出燃烧体或难燃烧屋面不小于50cm。当建筑物的屋盖为耐火极限不低于0.5h的非燃烧体时、高层工业建筑屋盖为耐火极限不低于1h的非燃烧体时, 防火墙可砌至屋面基层的底部, 不高出屋面。防火墙中心距天窗端面的水平距离小于4m, 且天窗端面为燃烧体时, 应采取防止火势蔓延的设施。建筑物的外墙如为难燃烧体时, 防火墙应突出难燃烧体墙的外表面40cm;紧靠防火墙两侧的门窗洞口之间最近的水平距离不应小于2m, 如装有耐火极限不低于0.9h的非燃烧体固定窗扇的采光窗, 可不受距离的限制。设计防火墙时, 应考虑防火墙一侧的屋架、梁、楼板等受到火灾的影响而破坏时, 不致使防火墙倒塌。
2.2 利用防火卷帘进行防火分隔
当采用以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘时, 其耐火极限不应小于3h, 如双轨、双帘无机防火卷帘和气雾式等特殊防火卷帘。当采用不以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘时, 其防火卷帘两侧应设独立的闭式自动喷水灭火系统保护, 系统喷水持续时间不应小于3h, 喷水强度不应小于0.5L/som, 喷头间距应为2m~2.5m, 喷头距卷帘的垂直距离宜为0.5m。
2.3 用水幕进行防火分隔
喷头布置应为3排, 防火水幕带的有效宽度不应小于6m。供水强度不应小于2L/som, 喷水延续时间不应小于3h。水幕上部不应有可燃构件和可燃物。自动扶梯、开敞式楼梯和防火墙上根据需要开设的孔洞均应设置防火卷帘或水幕进行分隔。
2.4 高层建筑中庭防火分区面积应按连通的面积叠加计算。
当超过一个防火分区的面积时, 应符合下列规定:
房间与中庭回廊相连的门, 应设能自动关闭的乙级防火门;与中庭相连的过厅、通道应设防火门或防火卷帘。
2.5 利用增加火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统, 达到防火分区增加一倍面积的目的。
一般的, 对于大空间建筑宜采用非接触式火灾探测器, 主要是光束对射式或图像式探测器, 自动喷水灭火系统喷头采用大水滴快速反应喷头或远程数控水炮。从而达到满足大空间探测和扑救火灾的需要。
2.6 利用性能化设计方法进行防火分区设计
在大空间建筑的防火设计中应用“性能化”防火设计的方法, 可以解决“处方式”设计安全性不确定的问题, 使大空间建筑的消防安全性得到有效的保证。对大空间建筑进行“性能化”防火设计, 首先必须要设计火灾———即建立火灾场景模型。在建立火灾场景模型之前, 应首先判断不同区域的火灾类型, 火灾类型不同, 燃烧速度、放热量及火灾的时间就不同, 那么数学模型也不同。火灾荷载的大小、可燃物的性质、通风条件是决定火灾严重性的三个重要因素。大空间建筑的火灾模型要考虑到空气供给速度及材料的分布情况。由于这种建筑的空间较大, 较易获得建筑物外环境风量补偿, 因此空气供给速度也较快。而材料的分布与建筑的使用功能有着直接关系。通过对火灾的模拟, 即放热量大小和持续时间的确定, 可以得出对整个建筑各个部分构件耐火性能、防火分区、防排烟、安全疏散等各方面的要求。对耐火性能、防火分区、防排烟、安全疏散等各方面进行安全检验, 若不符合防火要求, 应反复进行校对, 直到满足安全性的要求为止。从“性能化”设计的步骤可以看出:“安全检验”是“性能化”设计区别于“处方式”设计的一个重要方面, 因此, 在大空间建筑的防火设计中应用“性能化”的设计方法, 可以使建筑的消防安全性得到更有效的保证。
3 结束语
对于大空间建筑, 由于其使用功能的复杂性和不确定性、人员密度及火灾荷载都较大的特点, 所以合理进行防火分区十分必要。在一般大空间建筑中, 常规的防火分隔物还是可以适用的。在实际工作中, 还必须结合实际, 根据建筑空间的特点灵活利用以上六种方法进行防火分区的划分。由于大空间建筑与一般建筑在火灾现象方面存在较大差异, 因而必须从整体分析大空间建筑发生火灾时所具有的性能特性为出发点, 进而实施防火安全综合设计。
参考文献
[1]中华人民共和国公安部.《建筑设计防火规范》GB50016-2006.
[2]中华人民共和国公安部.《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95.
[3]《消防科学与技术》.
[4]DBJ50-054-2006, 大型商业建筑设计防火规范[s].
某大空间建筑暖通空调设计研究 篇9
1 大空间建筑的特点
1.1 空间使用的特点
大空间建筑室内的体积会远远大于正常建筑的体积, 一所大型的剧场体积可以达到一到两万平方米, 一个中型的体育场可以达到五到八万平方米, 大型的体育场可以达到十几万甚至是数十万平方米。虽然大空间建筑往往具有很大的体积, 然而使用的人员相对会也较多, 但是相对办公楼的标准层的人员密度, 人均体积会大很多, 所以建议大空间建筑采用小量的换气次数。
1.2 空间的特点
大空间建筑一般都具有空间高度高的特点。一般的音乐厅、体育馆、剧场高度都会在十米到二十米之间;室内的棒球场会更高一些, 在三十到五十米之间;一些高层建筑的中庭可以达到一百米以上。
1.3 使用方面的特点
目前我们所看到的大空间建筑, 除了一些具有特定功能的场所, 例如大剧院、古典音乐厅这种, 它们的功能相对单一, 其他的例如体育比赛、展示会、招聘会、展销会等等, 这些活动有时需要设置临时的舞台、活动座椅等等必要的装备。
2 大空间建筑空调的特点
2.1 整体要求及特点
上面已经说了大建筑具有空间大、高度高、使用人员密集、增加临时设备等特点, 所以在进行暖通空调系统设计的时候必须要对以上的几个特点进行充分的考虑。大空间建筑由于其空间大, 所以空调负荷的有效区域空间在整个建筑空间当中的比例就显得很低了, 同时大空间的地板面积和外墙面积相对也大, 所以外界温度的变化对室内空间温度的影响也相对较大, 这样无论制冷还是制热的效果就会受到环境的影响很大。由于设备的临时增加, 整个环境对于空调的要求就会随着环境的变化而不同, 在进行空调系统设置的时候必须要考虑这部分的变化, 也就是说空调系统的控制要具有高度的灵活性。
2.2 大空间暖通空调设计的难点
首先, 大空间的热源问题上都是独立的, 只有这样才能满足空调、制冷、采暖、热水供应等各个方面的不同需求。由于目前的土地资源都很紧张, 所以大部分的大空间建筑的锅炉房都设置在地下室或者是屋项上, 这样大空间建筑的热源设计就更加的复杂;其次, 大空间建筑都具有一定的高度, 这就使采暖系统的垂向出现失调的状况, 而且整个系统水静的压力会相对较大, 整个室外管网的水力就会受到影响, 同普通的多层建筑相比这方面有很大的差异;最后, 由于大空间建筑的空调设计气流组织具有一定的温度梯度, 所以在送风方式的采用上必须合理。现在大多数工程采用的都是上送下回的方式, 在风口的选择上, 现在大多数的工程都选择可调节风量的风口;同时进行风口设计的时候要精确计算空调的气流组织, 同时要考虑整个大空间建筑的装修和布置注意整个空间的美观。
3 设计方案
在进行整个系统的方案设计时注意要根据当地资源的不同特点, 不同方面的问题都要考虑进去。如果建筑的规模相对较小, 并没有设备用房的一个专用位置, 那么就使用风冷热泵式冷 (热) 水机组或风冷式冷水机组。如果建筑的规模较大, 则可以使用水冷机组。大空间建筑是人员在一段时间内密集, 所以对外营业场所、办公等面积占整个建筑面积的比例是较小的一部分, 而大部分的空调冷负荷都是一些设备、灯光、新风等等的负荷, 所以我们进行在机组台数选择时, 为了机组的台数可以满足负荷的变化要求, 所要考虑的主要因素是, 第一, 在没有活动的时候, 只有必要的位置进行供冷或供热;第二, 由于场地的人员数量是随着活动的不同会发生变化, 所以新风的负荷会发生很大的变化。
4 整个暖通空调系统设计
4.1 大空间建筑使用状况与暖通空调系统设计之间的关系
之前有说过, 大空间建筑大部分属于人员密集、设备散热量大的一个公共场所, 所以说我们采用全空气低速风道的双风机系统来进行整个建筑的暖通空调的系统。从室外进入的新风同回风当中的部分风经过混合、过滤、冷却 (加热) 处理之后后送人建筑内。空调机组的各个风口可以根据室外新风状况, 运用电动风阀来进行调节, 这样既可以改善改善室内的空气质量同时还可以环保。通常情况下, 大空间建筑闲置的时间较长, 并没有频繁的使用效率。在北方, 考虑到节能应采用空调和散热器相结合的方式进行采暖。如果没有活动的时候, 可以利用散热器进行温度的维持, 举办活动的时候再由空调进行热量的补充。
4.2 根据建筑物的结构来进行空调设计
大空间建筑物以轻型结构为主, 外围护的结构以玻璃幕墙为主。所以从节能和满足卫生要求的两个角度出发, 暖通专业给大空间建筑的建筑师们提出了经济的传热阻。在整个建筑进行设计的时候进行热风幕系统的设计, 玻璃幕墙的表面进行加热。在气流组织选择方面要建筑物的不同状况来进行选择。
4.3 空调机房的布置与设计
空调机房的布置方案要考虑施工安装是否方便、管道布置经济合理, 以后的维护管理方便几个方面的因素。作为空调系统的核心部分, 机房位置是否合理、面积的大小都将影响到整个空调系统日后的使用。空调机房所承担的空调系统面积要适中, 控制在五百平以下, 这样做的目的是避免系统的风量过大、管理更加合理。在位置的选择上尽量靠近空调房间、远离振动、噪声要求高的房间, 这样更有利于风口的布置。机房的高度要根据空调机组的高度以及实际情况来觉得, 既要考虑空调的实际使用效果, 同时要考虑日后的安装和维修。
5 结语
生活质量的提高目前成了广大人民的追求, 这使得大空间建筑增长的速度很快, 整个建筑的环境设备要舒适、健康, 怎样去保证上面的要求基础上合理的利用能源方面还要不断的进行完善。由于暖通空调系统是否节能在很大程度上决定了整个建筑是否节能, 所以暖通空调的节能能否实现对于降低建筑物的能耗起着非常大的作用。所以说, 暖通空调设计的从业人员应该对此给予更多的重视。
摘要：随着人们生活的日益提高, 各个城市例如体育馆、展览馆之类的大空间建筑也越来越多, 本文就大空间建筑的特点进行分析, 讨论了如何对大空间暖通空调进行设计, 使其具有良好的运转效果同时可以更加的节能。
关键词：空调,大空间建筑,设计
参考文献
[1]王涛.浅析暖通空调设计方案[J].装备制造, 2009, 9 (4) :90-92.
大空间公共建筑发展模式研究 篇10
一、通用型大空间
建筑的功能周期与全寿命使用周期之间存在矛盾,建筑的功能周期短,一般二三十年,而建筑的全寿命使用周期长,达到几十年甚至上百年,二者的不匹配是造成建筑短期老化和闲置等现象的主要原因。大空间建筑也存在上述问题,因此衍生出“通用型大空间”的设计概念,意在创造一个更加灵活、更具适用性的空间,以适应多种功能的需求,使大空间建筑在全寿命周期均得以充分利用。
为了达到空间通用的目标,设计应具有前瞻性,注重挖掘大空间建筑的功能潜力,通过把握空间系统各要素和层次之间的结构关系,利用合理的结构形式及相关设备设施的支持,提高空间系统整体的适应能力。具体设计时要区分“主空间”与“服侍空间”,“主空间”是指主要的功能空间(此部分设计为通用空间),“服侍空间”主要指服务于主要功能空间的辅助空间、设备空间等,这两类空间按各自的功能、空间要求进行设计,区别对待,从而达到“主空间”的通用。这一设计理念在北京奥运场馆规划设计中有所体现,如奥运中心区除设置国家体育场、国家体育馆、国家游泳中心等建筑,还设有40万m2的会展博览设施.其中会展建筑设计成通用的大空间,平时作为展览馆赛时兼作比赛场馆。
通用型大空间以其多用的特点,已成为一种空间发展模式。
二、伸缩型大空间
“伸缩型大空间”的构想是由奥运场馆赛后利用问题而引发的。大空间公共建筑为大型活动而设计建造,一般以最多使用人数的使用需求为设计依据,赛后往往会出现闲置或不能充分发挥空间作用的情况。学术界关于大空间多功能和复合功能的研究都是针对这个问题的探索,虽然这些研究成果对提高空间的利用率起到很大作用,但归根结底都是基于如何利用空间的考虑。如果从空间本身考虑,我们可以设想将大空间中的固定部分按照合理的使用规模设计,其他部分考虑伸缩设计。这一想法在2000年悉尼奥运会主体育场的设计中已经实现(图1),体育场南、北两端可在赛时增加容纳3万座席的临时看台,赛后即被拆除。广州国际会议展览中心的设计在此方面也作了精心考虑:一是展厅之间可灵活伸缩,既彼此独立又可连接成更大的展厅;二是通过打开室内展厅的外维护,与室外展场连接,实现展示空间的最大化伸缩。
打破空间界限实现空间伸缩,是适应大空间使用容量变化的一条有效途径,但涉及的问题相对复杂。体育场的“伸缩”较容易实现,而体育馆等室内大空间的“伸缩”涉及屋盖结构等技术问题,有一定难度,但对此方面的探索已经开始,今后随着科技的发展,可自由伸缩的大空间公共建筑一定会出现。
三、活动型大空间
“活动型大空间”想法的提出,是受世博会外国馆会后拆卸的启发。大空间公共建筑并不一定都是百年建筑、固定不便。一种新型、可动的大空间建筑正受到越来越多的关注,它从更深层面应和了可持续发展观,表达了人类对于环境的爱护,体现了“轻柔触摸大地”的生态思想。2005年日本爱知县世博会就是一个很好的实例,世博会结束后,会场内几乎所有的新建造物都被撤除,恢复了基地的原状。这种建设策略对于像世博会、园艺博览会等大型博览活动具有很好的借鉴意义。
活动型大空间建筑可采用装配式结构,1851年建成的位于英国伦敦海德公园的“水晶宫”展览馆,采用了装配花房技术,这座主要由钢与玻璃构成的建筑在9个月的时间内完成建设,展会结束后被移至锡德纳姆(1936年毁于一场大火)。美国最杰出的工程师和建筑师富勒对于装配式建筑的探索和实践起到了积极的促进作用。他在1967年设计的加拿大蒙特利尔世博览会美国馆球体的直径为76m,因为使用两种简单的、可以随时安装或者拆卸的金属构件,非常容易制造和安装(图2)。
另外,借助可折叠展开的空间结构也可创建活动型大空间建筑(图3)。所示某自成型的游泳馆生成过程,其结构方案同样适用于临时性大空间。
目前建筑界对于活动型大空间的探索刚刚开始,建筑实例大多仅是一次性拆迁,可重复拆迁的活动型大空间建筑将是未来极具发展前景的一种建筑类型。
四、巨构型大空间
巨构型大空间是随着科技进步而出现的,表现为空间绝对尺度的加大,运用巨型结构形成大空间,其应用范围可拓展到更加广阔的领域。
1. 城市大空间
随着城市经济、文化的快速发展,人们不断追求覆盖范围更大的空间,大空间建筑打破了传统意义上的空间局限,逐步向着更大尺度发展,大型城市综合体的出现就已初显端倪。从功能上看,城市大空间是为多种功能服务,用巨型结构覆盖一个或几个街区,形成功能齐全、联系方便、可人工控制气候的环境,仿佛室内化的城市,其出现将有利于未来城市的更新与改造。
在覆盖能力方面,目前跨度150m以上的超大型建筑已非个案,发达国家正在探索研究跨度达到300m以上的超大空间结构。英国伦敦千年穹顶即是一例,其穹顶面积10万m2,穹顶周长1km,直径达365m,中心高度50m(图4,图5),如果以前建造跨度超过1 000m的超大穹顶被认为是一种不可实现的乌托邦式的幻想(图6),那么现在这些想法随着空间结构技术的发展已成为现实。
2. 空中大空间
随着建筑高度的纪录被不断刷新,人们在探索空中城市的可能性,随着城市未来向空中发展,或许有朝一日会出现科幻电影中的空中巨厦。
早在上世纪50年代后期,日本建筑师丹下健三就曾提出过空中巨型结构的设想,以缓解日本人口密度过高的社会问题。近期日本清水建设株式会社(Shimizu Construction Co.)又提出了建造一栋在上班时间能容纳约100万人的金字塔“空中城市”的可行性设计方案(图7)。这座名为“挑战2004”的巨型建筑物的底面为2 800m×2 800m的方形平面,顶部升入空中,高达2 004 m的金字塔采用多层桁架式网格结构。在这个巨型空间结构中,仅空心球节点直径就高达50m,功能为内部空间交通运输的集散与转换。
3. 海洋大空间
用于采掘能源的海上钻井平台及工作附属设施是海上巨型结构的代表。开发海上巨型结构,以扩大生存空间并形成海洋大空间也是人们的一种设想。日本建筑师菊竹清训曾提出“海上浮动城市”的设想。在浮动城市中,“居住细胞”将附着在漂浮于海面上的大圆筒的内外壁面上。
五、结语
上述四种大空间模式虽然有的只是设想,有的刚刚起步,而且实施将受技术和材料等条件的限制、环境的影响以及社会认同的制约,但却给我们很大启迪,预示出未来大空间广阔的应用前景。
参考文献
[1]约翰·奇尔顿著.高立人译.空间网格结构.北京:中国建筑工业出版社,2004
[2]赖德霖·富勒.设计科学及其他.世界建筑,1998(1)
大空间建筑设计 篇11
关键字：传统村落 空间 保护 发展
一、空间形态在传统村落中的重要性及意义
随着社会经济的发展，在传统村落的保护和发展进程中更多的保护内容向村落的传统建筑保护和历史环境要素保护倾斜，在传统建筑部分要做传统建筑分布、年代、高度、质量、结构、风貌、分类保护规划图等图纸；在历史要素部分要做村落历史环境要素分布、保护规划图等相关图纸，而在传统村落空间部分要求做出村落肌理与历史街巷分析图和传统街巷保护规划图，从整个的传统村落保护发展规划的成果中看，与传统村落空间分析和保护发展方面的内容所占的比重甚小，就整体的传统村落保护发展规划而言，村落的空间的分析与保护规划是整个村落中的隐含的一条主线，是传统村落賴以生存的一部分，所以在今后的传统村落保护发展规划中应逐步加深对村落空间的认识，更加完善传统村落保护发展规划。
二、村落空间的形成
传统村落空间形态是各个地域各种自然地理条件和人文社会发展过程中形成的产物，在传统村落大环境里，居民个体的建筑空间与其所承载的传统文化空间，构成民居所形成的小空间，村落中的个体民居小空间之间的相互影响，与村落生态环境之间的相互作用，最终形成整个传统村落大空间，民居建筑小空间与乡土村落大空间，同处于同一母体即乡土村落生态大空间之中，传统村落乡土聚落大空间形成原则上不能破坏乡土生态的大环境，应与乡土生态环境协调共生，并改善乡土生态环境[1]。
探析传统村落的大空间与民居小空间之间的关系，包括民居小空间与传统村落大空间的关系，及相邻民居小空间之间的关系。民居空间与传统村落乡土聚落空间的关系，体现在整个传统村落乡土聚落空间的系统格局上。相邻个体民居空间之间的关系，体现在乡土聚落空间的形态格局上。
（一）大空间与小空间的关系
1.放射式
村落公共区域的大空间一般位于村落的中心节点部位，周边道路呈星状向四周发散，道路周边的各个民居小空间与村落大空间为向心式布局，各个民居之间的关系主要呈现出并联，民居成片规模化发展，民居小空间与村落公共区域大空间之间的关联性强，大空间集聚性强容易形成主题空间，同时民居小空间与村落公共区域空间的关系可能会因为距离远近的不同，呈现出不同等级的强弱关系，可根据各民居小空间的不同定位其居民的日常生产生活方式，这些空间与居民的繁衍生息密不可分。
2.线条式
线性的空间关系有很多种，分布也相对较为灵活。（1）村落公共区域大空间在村落的一侧形成；（2）位于沿水岸一侧；（3）位于线状延伸的道路一侧；（4）位于村落的主入口处；（5）位于村内道路的尽头；（6）位于村落中部节点；（7）位于村落主要景观部位。其以上形式依托的主要道路只有一条，各民居小空间位于主道一侧或两侧，这时道路边上的各个民居小空间与村落空间关系为线性布局，各民居小空间表现出串联关系。这时的公共区域大空间应有效利用村落内有限的公共景观资源，各民居应协调好互相依存的空间关系，将公共景观资源利用发挥的到极致，这种空间形式也可以定位居民的生产生活方式。
3.散点式
散点式主要的优势是村落内公共区域的景观资源较为充裕，但连通性较差，村落公共区域空间不是很成熟，各民居小 空间之间的关联性较弱。散点式的布局在以后的发展中，会出现向放射式和线条式发展的趋势[2]。
（二）小空间之间的关系
1.分散式
这种民居小空间是取决于村落的地形地貌，与自然环境关系密切，各个民居小空间之间的联系最弱，不易反映出的村落的历史传统文化和村落大空间的形态。
2小组团
这种形式主要是依靠村内的道路、河流而形成的一种小型的民居小空间组团形式，组团内的各个民居相互毗邻，空间的关联性强，这种形式的空间能较弱的反映出居民的生产生活方式和村落的文化。
3大组团
大组团是由几个或多个小组团组成的一个大空间，大组团的发展呈现出大片的成区域的，既有民居小空间的特点又有大空间的形态，有良好的集聚性更容易反映当地居民的生产生活方式和村落历史文化。这样的空间形式才能更好的得到保护和发展，空间资源集中，相应的配套设施也会集中不会造成一些公共服务设施的闲置或浪费。
三、对传统村落空间的保护
1、从大空间来说要从整体环境层次出发严格控制村落内建设用地的增加，并对其周围环境进行重点整治和保护，以延续村落与自然环境相互协调的山水田园景观大空间。
2、从村落形态空间控制，要保留村落原有街巷自然肌理和空间尺度。
3、要维持主要街巷的视觉通畅及原有村落轴线格局，严禁在公共空间两侧增建大体量建筑。
4、拆除主要街巷两侧的临时建筑，改为绿化用地和休憩活动、公共交流空间。
5、对村落内重点街巷不允许任意改造。
6、在村落中新建建筑特别要注意控制新建筑的体量与尺度，在细节的整理与缝合中要注意维护村落空间的丰富性与连续性。
7、村落应保留街道与巷道的曲折、多变的线性。
8、对村落街巷街道两侧建筑高度、街道宽度及高宽比例进行控制。
9、保留并增设街巷中的公共停留空间节点，增加绿化美化设施。
四、结语
对空间形态的保护和发展是传统村落保护发展规划中必不可少的一部分，民居小空间的形成和发展是大空间环境形成的前提，大空间对小空间的融合和引导，是小空间发展的重要保证，小空间对大空间的顺应，是大空间得到提升的根本，只有大空间和小空间的相互制约相互影响，传统村落的空间形态才能得到真正的保护和发展[1]。
参考文献：
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[2]魏旭红，于川江.基于公共空间视角的历史文化村落发展研究[期刊论文]-小城镇建设 2011（4）
[3]许怡.传统村落的公共空间保护与更新思路探讨--以红河州建水县苍台村为例[期刊论文]-价值工程 2015（14）
[4]李欣，单鹏飞.传统村落空间形态的保护与延续[期刊论文]-小城镇 建设2011（3）
大空间建筑火源的精确定位方法 篇12
在城市化发展进程中,大空间建筑的出现给我们的生活带来便利,但是大空间建筑中严峻的火灾形势也给人们带来了严重的危害。火源定位是火灾探测和火灾扑救的重要中间环节,火源定位的精度和实时性直接影响到火灾及时有效的扑救。因此在火灾发生初期及时有效地确定火源位置并灭火具有很强的实用性和研究价值。
火源定位可分为四个步骤,如图1 所示。
摄像机标定是其关键环节。标定结果的精度和算法的鲁棒性直接影响到后面获得火源三维空间位置的准确性。通过对标定技术进行研究、仿真、分析确定自标定方法[1]适用于大空间建筑火源定位摄像机标定情况。
文献[2]中用SIFT算法对火焰图像进行特征点提取和匹配,虽然SIFT算法对火焰图像的尺度变换和抗噪声性较好,但SIFT算法的时间复杂度较高会影响到后面定位灭火的实时性,并且局部匹配可能会丢失火焰图像中的一些重要信息。文献[3]中使用基于双目视觉的摄像机标定方法,该方法可对畸变因子进行校正,但在大空间火源定位中运动参数未知,高温危险环境下无法使用标定快,不具有适用性。文献[4]中用遗传算法对摄像机标定结果进行优化。该方法可以提高摄像机自标定结果的精度,并排除噪声点造成的极点不稳定情况。但未对局部最优解作相关。未能对选择、交叉、变异算子做合理设计。使得标定结果的鲁棒性欠佳。文献[5]综述了遗传算法的改进方法及适用性。
本文在文献[2 - 5]的基础上,用多幅不同燃料的火焰图像作为研究对象,从提高火源定位精度的角度出发,提出一种基于SURF的改进遗传算法求解框架。根据火焰图像亮度信息用SURF算法进行特征点提取和匹配,得到较好的匹配点对,摄像机标定用自标定方法,用遗传算法对标定结果进行优化解决其精度不高问题,设计适用于大空间火源摄像机参数优化问题的选择、交叉、变异算子。实验结果表明,该算法能有效提高大空间建筑火源定位的精度,满足大空间建筑火源定位要求,能更好地应用在大空间建筑火源定位中。
1 图像配准与摄像机自标定
1. 1 图像配准
特征点提取和匹配是后面摄像机标定以及三维信息恢复的保证。针对火源摄像机标定实时性差的问题,SURF[6,7]算法在准确性、重复性和鲁棒性上均优于其他同类算法,在计算速度上有明显优势,因此采用文献[8]中所提的SURF算法进行火源特征点提取和匹配。
1. 2 摄像机自标定
基础矩阵表示相同场景不同视角图像间的一种摄影几何关系。表示为:
式中m和m'分别为两幅图像上的匹配点对,F为基础矩阵。
kruppa方程为:
通过多对匹配点求出F解出式( 2) 中的C( K中的元素) 即为所要求的值。
在完成特征点提取匹配以及得到标定结果后利用三角形定位原理[9]来计算火焰三维深度信息。
2 大空间建筑火源定位
2. 1 火源图像特征识别与匹配
在大空间建筑火灾发生时,视频帧中的火焰边界不断变化,因此主要利用火源的高亮度特征来进行特征识别,保证及时有效性,对于火源图像的灰度值求取二阶导,得到亮度变化率的变化率,利用改进的SURF算法进行特征点提取。实验研究发现,在火源特征点提取中,由于许多特征点所含信息量较少,导致匹配计算量增加,为了解决这个问题,本文在火源图像配准中引入火源特征点的熵值,通过计算火源特征点熵值来检测其信息量,去掉信息量过低的特征点,提高算法效率,同时设定特征点距离阈值,删除排列密集的特征点,提高算法的准确度。
改进算法具体步骤如下:
Step1设两幅图像上离散像素点分别为I1( x1,y1) 、I2( x2,y2) ,构造Hessian矩阵行列式近似值图像,找出图像上亮度变化像素点;
Step2 用不同尺度的高斯模板构造尺度空间,处理hessian矩阵找其最大值或最小值做初步特征点。选取特征点主方向,构造surf描述算子;
Step3 设提取的特征点集合为M,计算M集合中所有元素的熵值H,计算所有熵值的均值作为阈值Hm,设距离阈值为L,选取所有大于Hm和L的特征点;
Step4 匹配得到匹配点对m和m' 。
2. 2 大空间火源定位中摄像机标定及深度信息计算
为了获取大空间火源位置,利用匹配点对m和m' ,以及式( 1)和式( 2) 求出标定结果,进而求出三维深度信息。针对标定结果精度不高问题,遗传算法[10,11]提供了一种效率高且鲁棒性强的方法。因此设计一种适用于大空间建筑火源摄像机标定的遗传算法。
改进算法具体步骤如下:
Step1 生成初始种群N。编码方式选择实数编码。
参数设置: NP = 100,pc = 0. 7,pm = 0. 01,length = 5,NG = 100。X = ( x1,x2,…,xm) ,xi∈R,i =1,2,…,m( m为个体数目) ,xi为摄像机内参数的五个值fn、fv、u0、v0、s。
Step2适应度函数。令式( 2) 中三个等式依次为f1,f2,f3转化为优化代价函数并作为适应度函数:
通过使优化代价函数最小( 或接近于0) 来求得各参数其中m个个体的适应度值为fm。
Step3改进选择算子。选用精英保留策略和轮盘赌选择相结合。先精英保留,适应度值fm按从大到小排序,选择种群中fmax直接复制到下一代,再轮盘赌选择,下一代的( N - 1) 个个体根据上一代N个个体的适应度以概率选择方法进行选择。
Step4 改进交叉算子。选择启发式交叉算子。设两个父体为: f1= ( f11,f21,…fn1) = ( f12,f22,…fn2) ,以0. 5 概率交换交换f1,f2中适应度大的部分形成后代F1= ( f11,f21,…fi1,f2i+ 1,…,fn2) ,F2= ( f12,f22,…f12,f1i+ 1,…,fn1) ,Fk= ( F1k,…,Fik,…,Fnk) ,k = 1,2,其中,Fik是从集合{ Fi1,Fi2} 中随机选取的一个数值。该算子可以增加更优摄像机参数的多样性。
Step5 改进变异算子设计。选择自适应变异算子。缩小适应度较大的个体的变异范围。避免收敛至局部最优,增大适应度较小的个体的变异范围和变异概率,保证群体中个体的多样性。
Step6 设当前运行代数为R,最大运行代数为Rmax。当R满足Rmax时遗传算法结束,输出最优标定结果。
Step7 获得匹配和标定结果,利用大空间三角形定位原理计算出三维深度信息。
3 思想流程和核心代码实现
具体思想及流程如图2 所示。
( 1) 监控系统发现火灾后,摄像机拍摄火灾视频,截取视频中两幅火焰图像; ( 2) 用SURF算法提取火焰特征点引入火焰熵值减少劣特征点并匹配; ( 3) 完成摄像机标定; ( 4) 用改进遗传算法优化得到最优的标定结果; ( 5) 利用三维重构理论中的三角形定位原理完成火源定位计算出火源的三维深度信息。
火焰匹配中核心代码实现
用Hessian矩阵检测特征点部分加入熵值计算,提高匹配率,减少匹配时间。
标定中核心代码实现
用自标定方法得到标定结果,改进遗传算法中选择、变异、交叉算子,得到精度高的标定结果。
4 实验结果及分析
为了验证算法的有效性,在Windows XP( 内存为4 GB,CPU为3. 10 GHz,显存为256 MB) 的平台下使用Visual C + + 6. 0 及Opencv及Matlab等开发工具进行实验。用三组火源图片做实验,用20 组匹配点对运行本算法100 次,图像大小均为640 ×480 像素。
在应用实例中,选取三幅测试图片进行实验,图片是在长30 m,宽30 m,高7 m的空间中拍摄选取。
匹配结果如图3 - 图5 所示。
图3 - 图5 的X轴和Y轴分别表示计算特征描述符时将X轴和Y轴特征点邻域进行投影的方向数,从图3 - 图5 可以看出基于火源熵值的SURF算法对拍摄的火焰图片匹配结果较好。
在本测试中( 如表1 所示) ,可以看出改进SURF算法匹配率均达到80% 以上,提高了匹配精度同时减小了匹配时间。为后面标定做好了充分准备,延时问题得以解决。
fn、fv、u0、v0、s的边界范围为[0,1000]、[0,1000]、[0,500]、[0,500]、[- 1,1]从表2 和表3 可以看出,通过对比可以看出本文算法标定结果精度高于其他标定方法,且误差最小,更接近摄像机参数。实验结果表明大空间建筑火源中摄像机标定的改进遗传算法有效提高了摄像机标定的精度。
为了验证算法在大空间建筑火源三维深度信息获取应用中的有效性,与文献[12]在基本条件相同、算法不同条件下实验对比。基线长度为100 mm焦距为388 mm图像像素大小为640 × 480。
从表4 可以看出,本文提出的新标定方法应用在大空间建筑火源定位中提高了大空间火源三维信息恢复的准确度,提高了建筑火源定位中的精度。
5 结语
本文提出一种基于SURF的改进遗传算法框架应用在大空间建筑火源定位中,设计了基于火焰特征点熵值的SURF算法获得好的匹配点对,并完成标定。利用改进遗传算法对摄像机标定结果进行优化,得到最优参数,计算出火源三维深度信息,解决了定位中实时性差和精度不高的问题。仿真结果证明,本文提出的方法对大空间建筑火源三维信息恢复有很好的效果,有一定的实际应用价值。
参考文献
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