关于工民建建筑设计要点的探讨

胡亚春

（兰州铁道设计院有限公司，甘肃 兰州 730000）

近年来，随着工业与民用建筑规模、空间体系的不断扩大，结构高度的不断增加，其在具体建设与使用中产生的能源消耗也越来越大。为满足现代社会对工民建的多样化需求，建筑单位应明确建筑设计要点，充分注重工民建建筑设计的环保、节能、抗震性能，并基于建筑实体结构的位置、布局、朝向、功能、环境等方面进行科学统筹规划与建筑设计，同时，要注意现代节能技术的合理应用，以进一步提高建筑整体的密闭、保温和隔热性能，减少非必要的能源消耗与浪费。

1 工民建中建筑设计的地位与作用

工程建设整体分为3 个阶段，即决策、设计和实施。项目决策与设计是加强投资控制的两个关键环节。研究显示，建筑设计费用约占建筑工程项目总费用的1%，但却对投资成本具有重要影响。建筑方案、建筑材料的选择与建筑投资之间存在密切联系。例如，建筑设计方案中外廊式与内廊式平面布置方式的选择，立面形式、进深、开间、层高与层数的确定，基础类型与结构形式的选择等均涵盖了复杂的技术经济分析问题。经长期实践发现，在满足相同功能的前提下，通过技术经济设计的建筑方案可将工程造价成本降低5%～10%，最高可降至10%～20%。

调查显示，约有40%的工程质量问题和安全事故是由建筑设计不当引起的。部分建筑在建设前期因缺乏科学、系统的建筑设计导致建筑功能设置不合理，最终影响建筑质量和整体性能。同时，在建筑设计中往往会出现设计图纸质量差或专业设计之间存在明显矛盾等问题，这均会发生停工或返工情况，甚至会因设计质量问题埋下较大的安全隐患。

2 工民建建筑设计要点分析

2.1 设计方案构思

工民建设计主要包括建筑、结构、设备等，既明确分工，又需密切合作。其中，建筑设计占主导地位，通常是以建筑整体规划为基础，根据设计要求对建筑使用性能、材料选取、基地环境、结构施工及建筑自身的经济性和艺术性进行综合考虑，以满足建筑使用的多方要求，形成最终的建筑设计方案雏形。同时，建筑设计人员也需要对建筑设计方案进行优化，遵循经济、适用、美观等原则设计出多种建筑方案，选出最优建筑设计方案，并对建筑功能分区、建筑材料选择、基本构造、立面处理、防火疏散、内部装修等方面进行详细设计。

2.2 建筑平面、立面布置

建筑平面布置要始终坚持简洁、实用原则，做到功能分区明确，以提高建筑空间的利用率。实现这一设计目标，就要高度重视建筑设计的实用性和美观性。在设计建筑立面时，应在经济条件允许、建筑使用功能得到满足的提前下，采用多种结构形式、建筑材料、构图手法等构建出大方、简洁、朴素、挺拔的意境，以满足人们个性化的精神文明需求。以某多层框架结构办公大楼为例，双通道宽度最小为1.8m，因此，走廊轴线尺寸应为2.2m，除去100mm 内墙尺寸，走道净宽度为2.0m；位于两部疏散楼梯间之间的办公楼房间门与封闭楼梯间或外部出口最长距离为19.65m，不足40m；位于袋型走道两侧或近端的房间门与楼梯间或外部出口最长距离为16m，不足20m。楼梯前室面积为6.1m2，大于6m2，电梯前室面积为32.3m2，合用前室大于10m2，上述设计均符合行业内的规范要求。

2.3 合理布置消防系统

工民建中消防栓的间距与数量应根据火灾发生时室内消防所需用水量进行确定，并符合《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）规定：高层建筑消防栓之间的距离需要进行科学计算，不可超出30m。并保证建筑室内同一楼层内的任何位置有2 个消火栓水枪的水柱可同时到达。于高层建筑而言，通过调节喷嘴流量可满足相关规范中要求达到的全水柱长度。若口径为19mm 的水枪充实水柱小于10m 时，综合考虑火灾烟雾大、辐射热量高、火灾扑救难度大等因素，需对充实水柱的长度进行计算，以满足高层建筑消防水枪充实水柱的下限值。

2.4 工民建建筑节能设计

2.4.1 墙体节能设计

工民建筑墙体有内、外保温墙体之分，最终设计目的是为了充分发挥其保温功能。墙体外保温的作用要明显优于内保温，在工民建工程中，应充分发挥墙体的外保温作用，采用先进的技术和材料提高墙体的外保温效应。首先，为保证建筑热能的稳定，应优先选择复合绝热材料作为墙体外侧的施工材料，防止出现“热桥”现象，增强墙体保温效果，延长墙体结构的寿命。其次，墙体内保温除需按照科学的面积比例合理布局内侧复合绝热材料以外，还应针对用户对墙体的使用情况展开实地调查，防止人为因素对墙体内保温结构造成破坏。同时，在节能设计方面，设计人员应充分考虑“保温隔热外墙技术”的应用，以直接消除“热桥现象”，提升保温效果，有效控制和减少建筑物的热能消耗。为充分发挥保温隔热技术的节能、降耗优势，设计人员应合理设计保温隔热层的施工流程，以保证建筑内保温性能；根据建筑结构间隙，结合环境因素选择聚苯乙烯板、泡沫水泥、胶粉聚苯颗粒等具有环保性能的隔热保温材料；在墙体施工中加设空气隔离层，防止墙体受潮，确保内部结构可直接吸收因温差变化引起的冷凝水，并排出室外。

2.4.2 门窗节能设计

门窗设计要综合考虑工民建筑的采光、通风等基础条件。要想在建筑设计理念中充分体现节能概念，就要在保证满足房间窗地比和建筑基本性能的基础上缩小门窗面积，降低门窗的传热效率，防止建筑内部热量散失。同时，在设计门窗安装方案时，应重点保障门窗的气密性，减少空气流动形成的对流传热。门窗对于建筑物而言具有“采光通风”“保温隔热”的作用，为凸显其节能效果，在门窗施工中应优先选用环保性能良好的门窗施工材料。同时，可采用“镀膜”“双层窗”“中空玻璃”等施工设计方案进一步增强和优化门窗结构的环保性能。在设计门窗安装施工中，应从如下两方面保障门窗的节能环保性能：第一，保证门窗结构质量，规范施工工序，合理使用和布置密封材料。采用环保材料完成门窗的节能设计以后，还需将中空玻璃材料、断桥铝结构应用到门窗结构中。第二，科学控制窗墙的面积比。根据建筑朝向合理确定比值，并在此基础上对门框和窗框结构进行优化，以增强门窗结构的隔热性能和气密性能，满足工民建筑门窗施工对节能环保的多样化要求。

2.4.3 屋顶节能设计

现阶段，多数工民建筑屋顶的节能作用均未得到充分发挥，未实现能量储备。因此，建筑设计人员应高度重视工民建屋顶的节能设计，合理应用环保型建筑材料和节能技术。首先，应用屋面施工节能环保技术加强“保温层”与“隔热层”的控制，减少室外环境对建筑内部温度的影响，降低内部温度损失，这就需要建筑设计人员根据屋面节能施工要求优先选择导热系数小、储热性能良好的环保型施工材料。例如，在屋面施工中均匀喷涂聚氨酯硬泡，构建集屋面防水、保温于一体的“冷屋面”系统，此种材料具有重量轻、防水性好等特点，在屋面节能施工中可充分发挥其节能作用。针对跨度较大的工民建工程，在屋面施工时应优先选用钢结构辅助施工人员有序开展屋面保温隔热施工作业。其次，在屋顶节能设计中使用绿色屋面施工技术。例如，在建筑屋顶种植绿色植物，以改善建筑物的温度环境，有效控制和减少室内空调的运行时间。并综合考虑屋顶、屋面的荷载力，严格控制植物的种植厚度，对绿化植物进行合理配置，优先选择多年生、浅根系的矮生灌木和草本植物。最后，加强蓄水屋面技术的应用。屋面蓄水技术原理是在屋面刚性防水层上蓄水，借助水分蒸发带走多余热量，减少太阳辐射在屋面形成的热量，以实现屋面温度和传热量的有效控制，起到降低室内空调能耗的作用。

2.4.4 空调系统节能设计

传统的空调系统已无法满足工民建筑的性能需求，建筑设计人员要充分了解空调设备的本质，针对空调的负荷指标和安全性能进行详细的试验，选择与工民建筑空调系统相适用的能源输出与冷热系统，以降低资金投入，提高节能水平。目前，蓄冷、蓄热技术是一种新型绿色节能技术，主要是通过特定的方式将冷量或热量储存起来，在有需要的情况下释放出来，并加以利用。常见的蓄冷、蓄热方式主要包括显热蓄冷（热）和潜热蓄冷（热）。其中，显热蓄冷（热）是借助物质的比热容，其内能可随温度降低或升高而储存冷量或热量，常见的储存介质包括水、陶瓷、岩石等；潜热蓄冷（热）则是利用物质发生相变时，其内能产生的变化储存冷（热）量。工民建筑夜间用电需求会减少，蓄热、蓄冷技术装置就会将冷（热）量储存在水中或冰中，当建筑在白天的用电需求明显增加时，蓄热、蓄冷装置就可将储存在水中或冰中的冷（热）量再次释放出来，这不仅可有效保证暖通空调的有序、稳定运行，同时也可减少暖通空调制热、制冷过程中所需消耗的能源，以加强生态环境保护，减少空调系统运行对大气环境造成的污染。

2.5 工民建建筑抗震设计

2.5.1 根据工民建结构基本构造进行抗震设计

通常情况下，采用钢筋混凝土框架结构的工民建筑是通过控制钢筋混凝土构件的截面面积，配以最小配筋率进行抗震设计。其中，砖混结构建筑常用的构造方法为限制房屋高度、建筑层数和层高；在建筑横纵墙内加用钢筋混凝土构造柱，合理设置防震缝。经修订后的工民建结构抗震设计规范中新增了强制性的条例，如要求建筑构造柱延伸至建筑顶部，与顶部圈梁紧密衔接在一起，拉结突出部分与主体结构形成一个整体，以增强建筑总体的承载力，提高结构刚度。

2.5.2 根据工民建结构性能目标进行抗震设计

地震发生时，建筑物有很高的安全性是工民建筑抗震设计的最终目标。为此，工民建结构抗震设计应以建筑物地区可能发生大地震烈度为主要设计标准，将建筑自身及内部未形成破坏作为抗震设计的最终目标，以确定工民建结构的抗震性能指标。同时，工民建结构的部分非抗震下部结构与基础部位也需要具备一定的抗震能力，以便在地震发生时工民建结构处于可承受的弹性范围。另外，设计人员也要高度重视工民建结构的抗风性能。受风压影响，建筑水平振动极易降低建筑使用的安全性能，破坏建筑抗震构造的耐久性。为此，工民建结构应具备良好的性能指标，以达到更高水平的抗震设计要求。

2.5.3 根据建筑场地与规划进行抗震设计

要保证工民建结构的抗震性能，就要将建筑建设在稳定性较强的场地，设置抗震层，并基于舒适、安全性能等角度对工民建结构的外部空间进行考虑，如邻栋间距、建筑外观等。在规划设计工民建结构建设场地时，应在适应建筑上部结构位移等特点和性能等角度进行综合考量。例如，工民建结构经长时间使用后会发生不同程度的位移，因此，在设计规划结构建设场地时，要确保工民建结构可能发生移动的范围内没有任何障碍物。一般情况下，建议施工单位在工民建结构可能发生移动的范围内设置建筑出入口。同时，为避免对过往行人和车辆造成伤害，方便人与车辆快速通过出入口，应在门前显眼位置处设置相应的指示标记。

3 结语

科学的建筑设计方案会直接影响建筑整体质量，工民建建筑设计更加注重节能与环保设计。在自然与人为因素的基础上、在先进建筑理念与施工技术的指导配合下充分彰显现代化节能理念。严格按照《建筑节能与可再生能源利用通用规范》（GB 55015-2021）进行节能计算和碳排放计算。同时，工民建建筑设计也应高度重视建筑结构的抗震性能，以提高建筑结构刚度、承载力和延性为主要设计目标，在保证建筑结构简单的基础上，大大提升工民建结构的抗震等级，保障人民生命财产安全。