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英伦风格的苏州工业园区德威国际学校(一期)设计特色

2014-10-21夏熔静

建筑工程技术与设计 2014年32期
关键词:消火栓源热泵教学楼

夏熔静

七年前苏州中学与英国伦敦德威学院签署合作协议共办苏州德威国际学校,随后出现了当时中国境内第一所中国中学校园内的国际学校。经过五年多的发展,这所原汁原味的英伦名校日渐被在苏的外籍人士看好,学生数不断增加,规模也不断扩大。

一、 工程概况

苏州德威国际学校(一期)位于苏州工业园区中新大道南,星华街以东,是一所供11-17岁的外籍人士子女就读的英式国际学校。新校园项目工程总投资3亿元,占地面积5.76公顷,分两期建设,首期工程将于2013年1月竣工。一期总建筑面积2.6万平方米,其中地上面积22138㎡,地下为3611.3㎡。计容面积2.27万平方米,建筑容积率为0.7,绿化率高达47%,建筑高度20.3m,为二类建筑。结构类型为框架结构。其中教学楼地上4层(地下一层)建筑面積2万平方米,地下室面积3611.31平方米,宿舍楼地上5层,建筑面积5933.39平方米,传达室地上1层,建筑面积56.87平方米。机动车停放数量总计52辆。地上16辆,地下36辆。非机动车停放数量225辆,都为地上停车。新校区将配备一个25米8泳道室内游泳池、一座大型体育馆、2座剧院、和一栋2楼的多媒体IB课程中心、多个艺术设计教室、5个实验室和一间咖啡店。

二、建筑专业设计主要特点

教学楼平面围绕着中庭展开,由红墙引导进入。它将主入口和教学楼其他区域衔接起来,成为一体。中庭为4层高的开敞式大空间,其间布置花园,局部有楼梯及坡道连接教学楼的东西两翼,空间活泼,具有动感。

运动中心布置于教学楼东侧,有游泳中心、篮球馆、健身房和舞蹈室,与室外的橄榄球场相呼应。运动中心设有单独的出入口,以便周末和假期出入。东北角设有小型剧场,提供学校师生大中型演出活动使用。剧场设有独立入口,也可经由大厅进入。大厅中部东侧还设有黑箱剧场(BLACKBOX)以供小型演出及排练场所之用。

黑箱剧场一侧形似飞翼的大台阶贯穿一层大厅与二层教学楼,为演艺厅提供了辅助入口,局部下沉式内广场则自然形成一个出入口以便疏散与集中。黑箱剧场的室外墙面还设计了一堵“绿墙”,使庭院的绿化空间得以延续。教学设施分布在其东侧,分南北两个部分。南面是标准教室,北面则是音乐、艺术、科技等专业教学区。

图书馆和餐厅位于一层东面,可由大厅进入,也可从室外出入其中,形成了良好的交互空间。当周末和夜晚来临,从学校的任何位置或宿舍区都能够轻松方便地进出就餐及学习。

敲钟仪式是德威学校的传统之一,所以建筑的至高点是这个位于建筑东南角的象征着英国德威学校古老传统的33米高的钟塔。教学楼南面的大坡道提供了学生一个既开放又活泼的活动空间,可以由此而上,漫步于二层高的露台庭院学习休憩,也可通过天桥进入北侧的专业教学区。

宿舍楼平面呈L型布置。为在校学生提供住宿空间,并设有留校教室公寓,共5层,局部4层。每层还设计了公共休闲区,为学生提供了课余交流的空间。

三、结构专业设计主要特点

一期工程分为综合教学楼、学生宿舍楼各一栋。综合教学楼设六道抗震缝,分为七个结构单元。其中游泳馆及篮球馆为跨度27m及30m大跨单层建筑,其余结构单元为二~四层不等多层建筑,标准层高4.5m。综合教学楼局部带一层地下室,含一个人防防护单元,平时为地下汽车库,战时地下分为核6级常6级甲类二等人员掩蔽所。学生宿舍楼设一道抗震缝,分为两个结构单元,为五层建筑,标准层高3.6m。

综合教学楼内游泳馆及篮球馆为单层单跨建筑,采用框架-剪力墙结构体系,屋面采用钢桁架结构。其余结构单元采用框架结构体系,楼屋面采用现浇梁板式钢筋混凝土结构。

一期工程抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组为第一组,根据GB 50223-2008,本工程的抗震设防类别为重点设防类(乙类),抗震计算及抗震构造均提高一度。建筑场地类别为Ⅲ类,拟建场地设计特征周期暂按Tg=0.54秒(按该地区以往经验建筑场地类别接近Ⅳ类,插值取)。

综合教学楼内游泳馆及篮球馆框架抗震等级为三级,剪力墙三级;其余结构单元框架抗震等级为三级。

特殊措施:

1、考虑A区上部结构是以地下室顶板作嵌固,顶板厚取200mm,鉴于本工程室内外1.3m的高差,为有效传递水平力,与室内相邻的室外第一跨顶板上抬600mm,并对梁采取加腋构造措施;

2、框架梁柱偏心影响:计算时均按梁柱实际偏心位置建模,以考虑偏心对梁柱节点核心区受力的不利影响以及梁上荷载对柱子的偏心影响。当梁柱中心线之间的偏心距大于柱截面在该方向宽度的1/4时,采取增设梁的水平加腋等措施;

3、B区在二层、三层与E区有斜坡道及单跑楼梯相连,连接较薄弱,对斜坡道及单跑楼梯采用钢结构,一端固结、另一端采用滑移橡胶支座与E区边梁牛腿相连;

4、对楼面开大洞或凹入引起楼面局部不连续时,采用符合楼板平面内实际刚度变化的模型,并加强构造措施;

5、本工程B区及C区间为钢连廊连接,连廊为单跨框架,考虑到该连廊仅一层,结构设计中拟采取加强措施如下:单跨连廊部分框架的抗震等级统一提高为三级,以提高其整体结构的抗震承载力,增强整体结构安全储备,满足现行规范抗震设计理念。

四、设备专业设计主要特点

㈠暖通空调专业

一期工程特点是以地源热泵系统来提供整个空调冷热源依据,此次设计选用二台高温型地源热泵机组,夏季两台地源热泵机组可根据土壤温度场情况开启一台地源热泵或二台地源热泵机组。根据计算,冬季地源大部分时间可以仅开一台地源热泵就可以满足供热需求(考虑到假期)。地源热泵地埋管打井数是根据冬季空调需热量和泳池生活热水需热量计算得出的。在配置地源热泵系统时,设计采用了一台闭式冷却塔,起到了平衡土壤热负荷的需要。

土壤热平衡分析:空调使用时间按制冷季60天,每天10小时;供暖季60天,每天10小时(根据业主资料:夏季暑假放假60天,冬季寒假放假20天) 夏季地源热泵系统全年散热量为62.18万kwh,全年向土壤吸热量为34.5万kwh,根据给排水提供数据:春秋冬平均热热水负荷3099.5kwh和夏季平均日热水负荷2315.7kwh,同时考虑到学校暑期和寒假放假时间计算而成),因此配置冷却塔来调节冬夏冷热不平衡,设计中采用一台闭式冷却塔。

在室内空调布置方面:1、剧场采用了二氧化碳传感器进行室内二氧化碳浓度检测,联动室内新风量和空调系统的运行;2、篮球馆,剧场/观众厅空调系统的新风由室外采集后,经过自控系统比较室外室内新风焓值,可进行可调新风比调节;3、生活热水耗量较大且稳定的场所,设计采用了地源热泵热水机组全年提供生活热水,节能性非常好。

㈡给水排水专业

1、给排水专业

⑴一期工程内设置集中生活热水供应系统,供给浴室和游泳池用热水。利用暖通专业地源热泵热水机组提供淋浴用热水,并设置真空热水机组进行辅助加热。游泳池初次加热耗热量为607Kw,利用暖通专业地源热泵热水机组和真空热水机组提供热水,平时恒温系统耗热量为170Kw,由暖通专业地源热泵提供热量。其余小卫生间、开水间、实验室均预留设小型容积式电热水器局部供应生活热水。

⑵设置雨水收集和回用系统。根据本工程回用雨水量计算,收集场地内雨水,经处理后供绿化浇灌、橄榄球场浇灌和室外道路清洗使用。每天回用水用水量约为36.3m3,设置雨水储水池容积150m3。

⑶一、二层生活用水采用市政管道直供,三、四层生活用水由地下生活水泵房变频恒压供水设备供给,用水点水压大于0.2MPa时设减压阀,阀后压力0.13MPa。水源:市政引入管为两路,管径均为 DN150,水表井2座,其中一路设 DN80 生活水表及DN100消防水表各一只,另一路设DN100消防水表一只。

2、消防给水

⑴室内消防用水量15L/S,室外消火栓用水量30L/S,火灾延续时间2小时,自动喷水灭火系统用水量48L/S,火灾延续时间1小时。地下室消防水池内储存2小时室外消防用水量216T、2小时室内消防用水量108T和1小时喷淋用水量173T,共497T。

由市政管网引一路DN150管道经倒流防止器后,与消防泵房内2台室外消防泵接出的两根DN150室外消防给水管道相连,并在场地内形成环状,室外消火栓泵(一用一备),性能:Q=0~30L/s,H=40m,N=30Kw。室外设置5组SS150/80-1.6室外消火栓。火灾时由城市消防车到现场从室外消火栓取水并加压进行灭火。

室内消火栓系统采用临时高压消火栓给水系统。用水由消防水泵房内室内消火栓泵组供应,在消防水泵房内设置2台室内消火栓泵(一用一备),性能:Q=0~15L/s,H=60m,N=15Kw。火灾时按动任一消火栓处启泵按钮或于消防中心,水泵房处启泵按钮均可启动该泵并报警。室内消火栓管网设环状供水,消火栓箱設在明显易于取用的地点,走道及楼梯附近等,其间距保证同层任何部位有两支消火栓的水枪充实水柱同时到达,而间距不大于30米。消火栓系统设消防水泵接合器1套;屋顶设18T消防水箱供给室内消防给水系统。

⑵教学楼及宿舍内均设置自动喷水灭火系统,按中危Ⅱ级设计,设计喷水强度8L/(min.m2),作用面积160m2,喷淋系统设计流量30L/s,剧场、篮球场按非仓库类高大净空场所设计,设计喷水强度6L/(min.m2),作用面积260m2,喷淋系统设计流量48L/s。在消防水泵房内设置2台喷淋泵(一用一备),性能:Q=0~50L/s,H=90m,N=90Kw。喷淋系统设消防水泵接合器4套;屋顶设18T消防水箱,消防泵房内设喷淋稳压装置, 流量为 1.0L/s,扬程为 0.90 MPa。

喷淋系统采用湿式系统。湿式报警阀设置于各建筑单体内。警铃设置于公共走道区域。每个湿式报警阀组控制的喷头数不超过800只,除厨房热操作间采用93℃喷头外,其余喷头动作温度均为68℃。除教师用房、储藏室外,其它少儿活动场所、中庭部位均应采用快速响应喷头,所有喷头均为K=80喷头。无吊顶区域采用直立型喷头,吊顶区域采用隐蔽式喷头,无吊顶区域内>1.2m风管、排管及桥架下应加设一排下垂型喷头。每个防火分区或楼层均设置水流指示器,在水流指示器入口前设置信号蝶阀,并在每个防火分区或楼层的最不利点喷头处均设测试及放空用的试水阀,每个报警阀组的最不利点处试末端试水装置。

五、电气专业设计主要特点

㈠强电专业

一期工程20/0.4kV变配电所设于地下室一层,给教学楼及宿舍楼供电。采用20千伏双电源供电,电源引自上一级区域变电站的两段不同的20kV出线母线。电度计量采取高供高计,表计均由供电部门提供。无功功率补偿在0.4千伏侧集中进行,补偿后功率因数在20千伏高压侧达0.95以上。双路电源同时运行,每路各供一台1250kVA干式变压器,共2台干式变压器,两段高压母线间不设两段高压母线间联络。

由变电所低压配电柜至各用电场所的配线方式根据不同情况采用放射式、树干式以及混合方式。配电干线将按不同的负荷种类采用阻燃(耐火)辐照交联聚烯烃绝缘无卤电缆经各层配电管井接驳到各用电点。

㈡弱电专业

一期工程设置火灾自动报警系统,保护对象为一级。为防止电气火灾,同时设漏电火灾报警系统。

采用控制中心报警方式,设置消防控制中心位于地上一层,消防控制中心内设智能化火灾集中报警及联动控制装置。各报警区域按楼层设置重复显示器。火灾报警系统可通过二总线接收各监控各报警区域按楼层设置重复显示器。火灾报警系统可通过二总线接收各监控范围内所有的智能化感烟、感温探测器,手动报警按钮,水流指示器及消火栓按钮的报警信号;当火灾确认后,可手动或自动启动消防泵、喷淋泵、防排烟风机、排烟天窗,切断有关部位的非消防电源,强制电梯全部停于首层,接通火灾事故照明灯和疏散指示灯,关闭防火卷帘,打开疏散门,并接收有关联动动作的返回信号,以实现对消防区

域状态的监控及灭火功能。

六、 绿色节能设计的亮点

㈠ 节地与室外环境

1、室外环境:一期工程在规划设计时,采用模拟技术,保障室外风环境,室外风速控制在5m/s 范围内,不影响室外活动的舒适性和建筑通风;对周边建筑不存在日照影响;用地范围内及建成后也不存在污染物排放超标的污染源;

2、出入口与公共交通:在东长路设有两个出口,27路、209路公交均从本项目附近经过,公交站点二点五产业园离本项目250m左右;

3、景观绿化:工程项目绿化率为31.8%,在部分屋顶设置了屋顶绿化,地面绿化采用乔灌木复层绿化;

4、透水地面:项目透水地面有绿地与植草砖铺装车位构成,透水地面占室外地面面积的41.9%;

5、地下空间利用:项目设计了地下停车库,地下建筑面积3611.31平方米,建筑占地面积8899.07平方米,地下建筑面积与建筑占地面积之比为40.58%。

㈡节能与能源利用

1、建筑节能设计:教学楼建筑节能率为66.12%;宿舍楼建筑节能率为56.22%,采暖空调系统按《江苏省公共建筑节能设计标准》(DGJ32/J96-2010)设计;门窗幕墙采用高透光率的双层中空Low-E 玻璃,型材选用断热铝合金型材。建筑外窗可开启面积不小于外窗总面积的30%,建筑幕墙在每个独立空间均具有可开启部分;采用屋顶绿化,强化屋顶隔热性能。

2、项目空调冷热源为地源热泵系统,地源热泵是夏季冷负荷为设计依据,此次设计选用二台高温型地源热泵机组,夏季单台制热容量为1137kw,冬季地源热泵机组热量有富裕量,大部分时间可以仅开一台地源热泵就可以满足供热需求。地源热泵地埋管打井数是根据两台机组满负荷向地下散热来计算。

3、高效能设备和系统:本项目所有机电设备均采用高效节能设备;节能高效照明:全部采用节能灯具,公共区域及多功能厅等处灯光采用智能照明控制系统;

㈢ 节水与水资源利用

项目合理规划设计水系统方案,统筹、综合利用各种水资源。

一期工程生活水源采用市政自来水,并在各用水点处分设水表。地源热泵热水机组提供浴室淋浴用热水,同时设置真空热水机组进行辅助加热,游泳池热水由地源热泵热水机组和真空热水机组提供热水,平时恒温系统由地源热泵提供耗热量。

主要的节水措施是:

1、合理采用节水器具,如:3/6升座便器、光电感应式节水龙头等;

2、合理收集雨水資源,本项目通过硬质地面、屋面等收集雨水用于绿化浇灌、橄榄球场浇灌和室外道路清洗;

3、绿化灌溉采取高效的喷灌方式,减少水资源的浪费。绿化灌溉的水源为雨水,雨水通过沉淀、消毒等处理之后储存起来,然后通过水泵将水输送到需要灌溉的绿地。

㈣ 节材与材料资源利用

1、一期工程建筑结构体系设计合理,无明显装饰性构件设计,项目施工过程中遵从“商改发[2003]341号”文件,现浇混凝土采用预拌混凝土。在保证安全和不污染环境的情况下,建筑设计选材时选用了大量可循环材料如钢材、玻璃、木材、铝合金型材等。

2、土建与装修工程一体化设计施工,不破坏和拆除已有的建筑构件及设施,避免重复装修,节省建材。

㈤ 室内环境质量

1、建筑室内温度、湿度、风量等均符合《公共建筑节能设计标准》GB50189的要求。空调自动控制系统需配合BMS进行,所有控制设备、控制点位信号均要接入BMS系统,中央集控系统进行显示及易于操作。

2、围护结构采用合理的保温措施。外墙采用250mmALC砌块自保温,屋面采用60mm聚氨酯硬泡保温复合板保温系统,外窗采用6+12A+6的断热铝合金低辐射中空玻璃窗,起到保温隔热作用,建筑围护结构内部和表面无结露、发霉现象。

3、通过建筑平面布局和空间功能的合理安排,并合理地使采用各项降噪声的措施,减少了相邻空间的噪声干扰以及外界噪声对室内的影响。

4、地下层汽车库设置机械排风,排风量按照车库高度3m和换气次数不小于6次/小时计算,利用车道自然补风,并设置了动态节流仪,根据车库内CO浓度控制送排风机转速,以节约运行费用。

㈥运营管理

一期工程设备、管道设置在便于维修、改造和更换的公共部位。

建立了完善的建筑智能化系统。包括综合布线系统、楼宇自动化系统、安保系统、门禁系统、有线电视系统、多媒体教学系统、会议系统、机房系统、综合管路系统等。

七、结语

建成后的苏州德威国际学校是德威大家庭在中国的第一家寄宿制学校,可为200多名学生提供寄宿设施。校园建筑平面采用庭院式布局。通过连廊、庭院花园和带顶露台将建筑不同的功能区联系起来,强调一种户外学习和创新的环境。在教学楼和宿舍之间的一座33米高的地标性钟楼,成为伦敦德威学校建筑特色的传承。该项目获得2014年度 国际绿色建筑设计三星标识证书(LEED)和2014年度苏州市城乡建设系统优秀设计奖。

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