谈谈铝板带项目科研楼的优化设计

张 毅，孔静雅

(1.中色科技股份有限公司，河南 洛阳471039;2.西南交通大学，四川 成都611756)

谈谈铝板带项目科研楼的优化设计

张 毅1，孔静雅2

(1.中色科技股份有限公司，河南 洛阳471039;2.西南交通大学，四川 成都611756)

阐述了广西南南铝加工有限公司铝合金板带型材项目科研楼工程的建筑内容、功能空间、技术要求并对建筑所涵盖的环境、室内空间设计及办公自动化等相关的技术措施进行了有益的探讨。

科研楼设计;铝厂建筑;铝板带项目;功能建筑

0 引言

广西南南铝加工有限公司铝合金板带型材项目主要生产大规格、高性能铝合金板、带、型材，均为技术含量高、需不断研发新材料和新工艺的产品。为此，拟在新厂区内建设1座6层科研楼(以下简称为“科研楼”)。一方面，承担项目生产中产品的各种检测任务，另一方面承担铝合金新材料、新工艺的研究、开发和实验。同时，积极与国内外著名的大专院校、科研机构进行人才和技术交流与合作，吸纳相关高技术人才，走产、学、研相结合的科技创新之路，开展铝加工前沿领域的研发，力争在铝加工领域成为国家级的研发、检测机构。

1 工程概况

广西南南铝加工有限公司铝合金板带型材项目的厂址位于南宁市江南区，位于已规划的南宁市铝加工工业园石柱岭片区北部，利用已经破产倒闭的原南宁合成纤维厂、南宁皮鞋厂等所在厂区进行建设。拟建场地北面是广西南南铝箔有限责任公司，西面邻南建路，东面是原合成纤维厂的宿舍楼区，东南面与威维制药厂毗邻，南面紧邻白沙大道，项目用地面积约64.55 hm2，厂区用地面积(厂界内)约56.06 km2。整个项目包括熔铸车间、挤压车间、中厚板车间、冷轧车间、下料加工中心、表面处理中心、车辆型材加工中心等7个生产车间;科研楼、综合仓库、110 kV变电站、空压站和氮气站、天然气调压站、水泵站、废水处理站、桶装油库等辅助生产和公用设施;办公楼、倒班宿舍、食堂、展厅和车库等办公生活设施。

科研楼工程为二类高层。总建筑面积17 092.33 m2，基底面积:2 849.98 m2，建筑高度26.1 m，共6层。1～3层为实验和展览室，4～5层为研究室，6层为可容纳450人大会议室及后勤、管理用房。实验室标准较高，配备能够满足相关金属材料各种实验检测所需要的水、电、气(燃气和动力气)，并且保证实验过程的恒温恒湿、电话通讯、网络通讯畅通等。展览室分为实物展览、视频展览。大会议室配备语音同步、网络视频及可调音响及灯光。办公室、研究室配备了智能化办公系统，安保自动化。入口为6层共享大厅，设采光天窗。1～2层间设置合上双分大楼梯，按照疏散要求另设6部疏散楼梯。大厅内设2部观光电梯。整个平面布局流线清晰，功能合理，处理不同功能的人流疏散问题。

2 工程设计

在设计理念上，采取个性加理性的设计手法，坚持以人为本，从室外环境、室内空间、建筑造型、技术措施等方面入手，坚持“高起点，高标准，高科技，高效益”的设计原则(见图1)。

图1 广西南南铝加工有限公司铝合金板带型材项目科研楼效果图Fig.1 Rendering of Research Activities Building for Aluminum Alloy Plate－Strip Project in Guangxi Nannan Aluminum Processing Co.Ltd.

建筑物南北长154.32 m，东西宽33.6 m，为狭长“一”形布局，建筑物总体为东西向。西侧为规划厂区主干道，东面是原合成纤维厂的宿舍楼区。北部与南南铝加工有限公司原厂区相邻，南部是拟建仓库。从环境规划上，用6层高建筑物作为分隔厂区和家属区的隔声墙。科研楼的周围设置环绕的消防道路，道路转变半径最小为9 m，道路最小宽度为4 m。鉴于科研楼南北方向较长，且使用地形为不规则“刀把”型，故将建筑物中部设过街门洞，并在过街门洞中设置了能通过建筑物的消防道路，道路宽度为4 m，最近处距建筑4 m;将围绕建筑物的消防环道分为2个消防环道。

在造型设计上，一改以往办公建筑对称、呆板、程式化的设计，根据地形设计建筑，使建筑物在本来较狭窄的直线型用地上形成前后凹凸有致、左右动静对比、整体稳定的均衡构图。在154.32 m范围内，将建筑物从左到右、从上到下分为3个段落。在竖直方向，檐口采用镂空的飘架丰富建筑轮廓线，使建筑充满动感和雕塑感;墙身采用竖向幕墙或长窗增加建筑物的视觉高度;基座用石材和墙身铝塑复合板对比。在水平方向，北侧为石墙面竖向长窗，中间入口部位为通透玻璃幕墙，南侧为竖向凸角飘窗，既突出入口重点，又强调建筑物的统一向上，突出建筑物左右构图间的动静和韵律。

在新材料的选择上，多采用环保节能材料，外墙为加气混凝土砌块、挤塑板、铝塑复合板、天然石材，保温材料为硬质岩棉板，采光采用中空玻璃幕墙和隔热断桥窗户。

在室内外空间及环境设计上，设置室外雨篷、檐廊、室内回廊、共享空间等联系室内外的过渡空间，营造移步换景的场所和空间。在南北两个方向设观景阳台，在主入口面向厂区设观景电梯，屋面设屋顶花园，增强室内外空间对话、将室外环境引入室内。在此环境中，办公人员既方便交流，又可远眺城市轮廓线，在繁重的案牍边获得一块能使人身心愉悦的场所，使人和环境达到协调统一。

在消防设计上，每层均为2个防火分区，分区间以防火墙及防火卷帘分隔，并设有自动报警、自动喷淋的联动装置。在无障碍设计上，入口设计无障碍坡道，1层设计无障碍厕卫、1部电梯为无障碍电梯。

在基础设计上，采用大直径人工挖孔桩(墩)基础，建筑桩基设计等级为丙级。以圆砾④层为持力层。上部结构选型分为:主楼采用抗震性能比较好的框架结构;大跨度多功能厅屋面采用网架，充分发挥网架在大跨度方面的优势;中庭屋面采用轻钢结构加采光板，造型轻盈现代。为解决结构超长问题，采用后浇带分段施工，待主楼封顶后再施工后浇带;屋面配置温度钢筋;科研楼按照平面外形设抗震缝，分成2个较规则的抗侧力结构单元。

科研楼用电负荷约1 530 kW，其中空调和通风设备600 kW，实验室设备280 kW，照明负荷160 kW，预留设备容量约400 kW。科研楼大部分用电负荷为三级负荷，火灾自动报警、防火卷帘门、排烟电机、疏散指示和火灾应急照明等消防设施和电梯为二级负荷，二级负荷容量为100 kW。该设计选用1台800 kVA动力变压器为科研楼供电，电源引自厂区10 kV配电站，并由厂区废水处理站低压供电系统为科研楼提供低压联络、消防和电梯等二级负荷的备用电源。供电变压器的计算有功功率为598 kW，补偿后功率因数 0.92，视在功率650 kVA。

低压供电采用变压器至低压配电柜放射式配电方式(TN－S系统)。1～4层设实验室配电箱，各实验室设小配电箱为房间内实验设备配电;1～6层设空调配电箱和照明配电箱。电梯、火灾自动报警、防火卷帘、排烟电机等二级和消防负荷均采用双电源自动切换箱供电，消防联动按楼层切断非消防电源。

变压器室和低压配电室设在科研楼1层东南角端头，靠近电气负荷中心，远离安装有实验设备的房间。动力变压器采用干式变压器。

科研楼1楼设置1个通讯中心，负责满足项目一期及科研自身通讯需求。在科研楼各层放置通讯机箱2个(主楼，副楼各一)用于负责各层通讯。各层重要位置设置监控摄像头，在1层火灾报警控制室进行显示，并上传信号至厂区办公楼监控中心。科研楼1层消防控制室设1台联动型消防控制主机，带24 V配电箱及消防电话总机和消防广播设备。各层相应位置设置感烟探头，部分位置增加感温探头;设置手报按钮及火灾广播音箱;各层喷淋装置水流指示器及压力开关处设置单输入模块;在各层有防火阀处设置单输入单输出模块，顶层防火阀单输入单输出模块放置于6层楼道处;各层防火卷帘控制箱处设置单输入单输出模块，顶层排烟风机控制由联动控制器及现场模块给出，管线敷设至6层楼道处排烟风机控制箱;各层消火栓处设置消火栓按钮，除连接消防总线外并直连消防泵控制箱;在主楼配电控制室设置20个非消防电源切除模块，在南楼1层配电箱附近设置6个非消防电源切换模块;在7层电梯机房设置2个单输入单输出模块，控制电梯遇到火警时做相应动作。主楼配电室设置2个单输入模块，对消防电源工作情况报警.每层楼梯口设1个火灾显示盘。

建筑室内消火栓消防用水量为20 L/s，室外消防用水量为20 L/s。消火栓给水系统引入管处设计压力为0.5 MPa。消防水泵站设计出水压力能满足该建筑消火栓给水系统引入管处压力要求。自动喷淋给水系统:本建筑室内自动喷淋给水系统按中危险I级进行设计，设计水量为26 L/s，自动喷淋给水系统引入管处设计压力为0.5 MPa。消防水泵站设计出水压力能满足该建筑消火栓给水系统引入管处压力要求。室内自动喷淋给水系统设2组报警阀组，水流指示器按防火分区分层设置，水流指示器前的控制阀采用信号阀。喷头布置根据每个开间尺寸和规范要求均匀布置，6层多功能大厅采用直立型喷头，其余均采用下垂装饰型喷头，喷头动作温度均为68℃。喷头高度根据现场装修确定。

建筑中庭面积为552 m2，中庭高度27.5 m，设置机械排烟系统，机械排烟量91 238 m3/h，排烟风机放置于屋面上。共选用12台HL3－2A/XYTINO5.5A消防混流风机，单台风量8 697 m3/h。科研楼走廊长度超过60 m，自然排烟不能满足规范中的相关规定，设置2台排烟风机，风机放于科研楼屋面上。烟气经各层排烟口通过风道由风机排出室外。共选用2台HL3－2A/XYT－INO9A消防混流风机，单台风量23 610 m3/h。其余房间均有可开启外窗，满足自然排烟要求。

科研楼中3层低倍金相、腐蚀室酸洗槽、4层化学分析室通风柜、4层高温室通风柜、4层油品分析室通风柜、4层前处理、标配室通风柜、4层ICP室排气罩以及4层原子吸收室排气罩在实验过程中有含酸废气产生，污染工作环境，危害人体健康，需设排风系统。废气经烟罩收集后通过风管由风机排出室外，风机均放置于科研楼楼面上。

空调系统均为直流变频空调系统。除中庭及6层多功能厅空调室外机放置于建筑屋面上外，其余房间空调室外机均挂墙安装。空调室内机均采用四面出风空调室内机，室内机嵌于各房间吊顶上。除6层多功能厅由新风处理机提供空调新风外，其余房间空调系统靠开启外门窗供给新风。

3 结语

该建筑从与环境的结合、内部功能的布局及空间的过渡、外部造型等方面均逐步实现了功能完整、造型独特、充满生机的实验室建筑的预期设想。

[1]彭一刚.建筑空间组合论[M].3版.北京:中国建筑工业出版社，2008:69－78.

[2](美)凯文·林奇，加里·海克.总体设计[M].北京:中国建筑工业出版社，2008:1－158.

Discussion on Optimization Design of Scientific Research Building for Aluminum Plate－Strip Project

ZHANG Yi1，KONG Jing－ya2
(1.China Nonferrous Metals Processing Technology Co.Ltd.，Luoyang，Henan 471039，China;2.Southwest Jiaotong University，Chengdu 611756，China)

By introducing the architectural content，functional space and technical requirements of scientific research building for Aluminum alloy plate－strip project in Guangxi Nannan Aluminum Processing Co.Ltd，helpful discussion on the relevant technical measures such as environment covered by building design，interior space design and office automation were carried out.

scientific research building design;Aluminum plant building;Aluminum plate－strip project;functional architecture

TU273.4

A

1004－2660(2012)02－0028－03

2012－04－09.

张毅(1972－)，男，河南人，高级工程师、国家一级注册建筑师.主要研究方向:工业与民用建筑设计.