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）

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，其在城市發展中作為公共建筑或者大型工業建筑而存在。由于大空間建筑具有面積大、結構復雜、內部封閉等，在設計中應對其形體、消防等重點關注，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注度也越來越高，在這種背景下，要求建筑設計師改變傳統設計方法，對建筑空間進行合理規劃，注意根據建筑的實際用途來設計其形體、屋蓋等，并注意建筑的消防、節能。且在設計中，應抓住主要環節，嚴格按照標準和需求進行設計，以提高其設計質量。

1　大空間建筑特點

根據《自動噴水滅火系統設計規范》（GB50084-2001）（2005年版）的規定，大空間建筑是指室內凈空高度大于8m的民用和工業建筑（含室內凈高高度大于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，建筑內部一般不設置或缺少實體分隔。按照我國現行的技術規范要求，依照大空間建筑的功能性劃分，大空間建筑內部單廳的凈空高度大于24m或內部面積超過（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大空間建筑經常選擇在不同樓層布置“中庭”或“門庭”等。建筑內部常做開口設計，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大空間建筑的內部封閉處理，多借助諸如：屋頂、吊頂棚、鋼制屋架等。在細節構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部自由度大的工業廠房。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）框架結構廠房長度大多在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，即在現代建筑的過程中，通過對空間形態的完整性的構建來實現對大空間的構建，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造，以實現合理地空間規劃，而仿生體則主要是指通過對現有自然環境的模擬，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有的體量全部采用地下結構設計的方式，基本上不對現有的地面環境造成影響，值得注意的是，應重視對體量隱藏與環境保護之間的關系。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對結構的體量的減少，以通過對現有的結構的推力的作用來實現對結構基礎外露體量的減少，最終實現對環境的適應。

2.2屋蓋結構

①采光天窗與屋蓋結構的配合。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構的配合，具體的方式有：a.要對現有的建筑進行屋面的專門天窗設計，以在實現對天窗的采光功能的發揮同時，來實現對建筑形象靈活性的提高；b.在建筑的設計過程中，應該根據現有的天窗和屋面的高度差異，實現對組合結構的調整。c.通過對現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，來實現對天窗以及屋蓋的整體設計的結合。②注意聲學質量的控制，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構屋蓋。④注意其熱工性能。例如：拱形結構較接近圓球，容積定情況下表面積最小，張拉結構表面積往往最大。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

大空間建筑的防火分區技術措施，主要是指防火分隔技術，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。根據相關規范的規定，在屋頂承重結構和屋面板的耐火極限高于相對應的數值時，所設計的防火墻可以不高出屋面，防火墻應砌至屋面結構層的地面。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布置自動噴淋系統。防火門、防火卷簾與防火墻應緊密結合，其高度應有所限制，其特點是使用靈活，開啟與關閉較為方便。

2.3.2自動報警系統設計

大空間建筑的自動報警系統設計呈現出智能化、科學化的特點，由于互聯網技術的應用，自動報警系統的實現了功能的最大化，提升了報警精度。以紅外光束感煙探測系統為例。紅外光束感煙探測系統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，對于外部空間及環境的變化參數具有自動補償的功能，優勢是區分火災報警和故障，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構及形態。例如：某建筑具有特殊功能，在建筑內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設置的一個參數，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生時煙氣產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最多的一個防火分區通向避難走道的安全出口的最小凈寬之和；走道內除可設少量不、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，應特別關注其節能設計，以暖通空調系統的節能設計措施為例，對此，首先，應通過選取合理的暖通設計參數，從溫度和濕度來確保室內舒適的標準，節能是負荷大小的重點因素。以空氣計算參數計算為例。其計算公式如下：

式中：tτ是逐時溫度，單位℃；t0.m是夏季空調室外計算日平均溫度，規范規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；Δtd是夏季空調室外計算平均日較差，單位℃。我國確定室外空氣計算參數的基本原則是：按不保證天數法即全年允許有少數時間不保證室內溫濕度標準，若必須全年保證時，參數就需要另行確定。其次，暖通空調節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房屋對溫度和濕度控制的要求，并且可以節約熱力，更大程度地降低空調的能耗。利用暖通空調系統控制技術在軟件和硬件方面的發展，采用軟件體系控制暖通空調中央監控系統，實現系統的統計分析，以保證暖通空調系統的節能運行。例如：空調房間溫濕度控制。空調房間溫濕度的干擾因素呈現出多樣性，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節效果。因此，應該另外選擇一種行之有效的方法。針對空調房間的熱特性，采用串級調節比較適宜。

4　結束語

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，應根據其實際工程特點，進行形體、屋蓋、消防等設計，通過優化設計方法，創新設計理念，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，應特別關注其節能設計，以減少能耗。此外，設計人員應注意總結經驗，創新設計方法，促進我國大空間建筑的可持續發展。

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TU201.5

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1673-0038（2015）06-0023-02

2015-1-26