前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的煤矿采空区建筑设计中约束与创造分析，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：在煤矿采空区工程建设施工过程中，设计人员结合工程的要求，全面预测工程施工中可能出现的意外情况，之后制定科学的设计方案，将设计方案以文字和图纸形式加以展现。在建筑设计过程中，约束与创造得以广泛应用，其提高了建筑质量。
关键词：建筑设计；约束与创造；应用
改革开发以来，我国煤矿开采蓬勃发展，开采秩序及管理较为混乱，法无序的乱采滥挖在一些矿山及其周边留下了大量的采空区。随着历史的发展，一些区域曾经是采空区的区域现已成为城市的郊区或市中心，采空区成为影响城市建设与发展的主要制约因素之一，对采空区形态的研究及土地利用进行合理的调整，完善采空区建设规范，对采空区附近相关设施进行改善，以提供采空区的利用率［1］。基于采空区问题的长久性及复杂性，我国对采空区的治理、规划和建设仍处于初步阶段，实际案例不足。运用大数据思维，对基础资料进行收集、分析研究，显的尤为重要，以山东省济南市莱芜区为例，采空区用地作为城市用地系统的组成部分，需要在城市整体规划发展战略中做明确的定位。
1项目概况
公园道1号项目位于山东省济南市莱芜区，项目由11栋6层多层住宅，2栋10层中高层住宅，15栋22-33层高层住宅及1栋5层幼儿园组成，项目定位为高端住宅小区，小区东侧公园自然生态保护较好，空气清新，是一块独具风格，风景宜人的宝地。本项目处于采空区位置，是山东省首例在采空区上建设百米高层的住宅小区。
2创造与约束之间的关系
建筑工程施工中，内外部因素均会对其产生影响。设计者需创新建筑工程方案，加强工程施工的整体效果。在建筑设计中，应以传统建筑理念为基础创新现代建筑设计，根据不同时期的建筑文化，科学控制建筑设计约束。同时，设计也要理清创造与约束的关系。约束对创新有促进和约束双重作用。约束与创造的差异明显，但内部联系也格外紧密。为了创作出更加优秀的作品，建筑设计应进行大量的实践和探索，推动了现代建筑的形成［2］。现代建筑的经济性、美观性和实用性优势明显，其顺应了时展的整体趋势。现代建筑展现了约束与创造之间的联系。无约束就无创造，设计人员要打破思维的局限，锐意创新，从而为建筑企业创造更高的经济效益。
3建筑设计约束
3.1项目用地的安全性论证
山东省济南市莱芜区公园道1号建设项目区位于原鄂庄煤矿矿区，分布有4煤和7煤采空区，建设单位委托勘察与评估单位、物探单位分别进行了拟建场区的地质灾害评估、工程物探及岩土工程勘察工作；并于2016年6月16日及7月8日召开了场区采空区稳定性评价的专家论证会，与会专家提出了进一步收集和调查采空区矿区资料、合理选取空区稳定性评价参数、细化采空区变形验算内容和过程、加强变形监测工作的建议，勘察与评估单位、物探单位根据专家意见补充完善了相关工作。根据该项目最终的岩土工程勘察报告及物探报告，结合最新规划方案，形成专家意见：a、场地稳定性等级为基本稳定，场地工程建设适宜评价等级为基本适宜；其他场地稳定性等级为稳定，场地工程建设适宜评价等级为适宜；b、变形验算不仅要考虑采空区对建筑物的影响，后期还有地基沉降变形累加的因素，设计过程汇总应给予足够重视；c、莱芜地区在采空区上进行高层住宅建设还缺乏类似工程经验，施工及使用过程应加强变形观测，并制定相应措施。公园道1号建设项目经过勘察与评估单位、物探单位、及我院地勘专家多轮的论证，评估工作程序符合有关技术要求，最终形成地质危险性评估报告，经专家评审，“报告”同意通过专家组评审。场地符合建设要求，需要采取一定的措施。
3.2采空区上总图的布置
当代住宅小区的功能日渐完善，环境更加适宜，安全性逐步提高。居住与采空区相对位置不同时，则地表残余变形值也不同，采空区边缘的残余变形增加较采空区的残余变形增加量为大。建筑物体荷载布置在采空区边缘，引起的地表残余变形较大，而在采空区中心，由于采动充分，压实较好，荷载引起的地表残余变形较小。因此，在采空区上修建建筑物时，尽量避免修建在采空区边缘提高住宅小区的安全性。公园道1号建设项目居家环境突出以人为本的理念，讲究人性化与人文化，在住宅选择过程中，不单纯追求使用功能，更多考虑居住空间的安全。考虑到以上因素，并结合采空区的位置，通过优美的环境、合理的空间、方便的出行愉悦的心情、快乐的生活，打造健康人居，塑造绿色与舒适安全的居住空间是居住小区设计的宗旨。
3.3采空区上单体平面的布置
从以上3.1条项目用地的安全性论证，我们可以得出公园道1号建设项目范围内，采空区的覆盖层能够在长时间范围内保持稳定，也就是上部建筑物的地基是稳定的，这时采空区对上部建筑的影响可以忽略不计。但实际上，采空区的地基是复杂的，也可能在建筑物的使用过程中遭受其它不利因素的影响，如地震等因素，引起场地的沉降变形。所以说建筑物仍存在一定的安全隐患，必须在设计过程中采取一定的措施。根据设计实践经验，采空区上部建筑的建筑处理措施主要有以下几种：a、建筑物体型力求简单，以矩形为宜，避免立面高低起伏；b、3层及以上建筑物单体长度以20-30米为宜，严格控制建筑物的长高比，单体过长应设置沉降缝；c、严格控制建筑物的层数和高度；d、框架结构采用完全现浇，不宜采用装配结构［3］；本项目单体长度控制在30米左右，设置沉降缝，提高单元结构整体强度，抗震设计适当提高；多层建筑每个楼梯位之间均设置沉降缝，沉降缝之间的间距适当加大，按照200mm设计（图1）；高层建筑结构轴线之间的距离控制在2.0米之间，沉降缝之间的间距适当加大，按照400mm设计（图2）。莱芜地区在采空区上进行高层住宅建设还缺乏类似工程经验，施工及使用过程应加强变形观测，并制定相应措施。
3.4建筑的美观性与经济实用性
美观性通常指的是设计者深入研究建筑风格，基于建筑规划要求，打造满足人们审美需求的建筑物。设计中需结合建设方对工程的基本要求，一方面注重工程的美观性，另一方面还应加强工程的实用性［4］。建筑物功能处理的过程中，设计人员要熟练把控空间造型技巧和色彩组合应用。这里要求设计人员具备较高的美术素养，在设计中全面考量建筑派系、施工区域的文化、社会的政治和经济概况等多个影响因素。本项目采用Artdeco风格，使建筑的美观性与经济实用性有机协调（图3）。
3.5工程现场自然条件
施工现场的自然条件涵盖了气候、地形地势、植被覆盖和空气循环流动概况等，其也表现在了建筑设计中墙面的保温隔热效、防排水系统的性能、结构抗风、抗震及光照等多个方面。设计人员要在设计中全面考量以上问题，注重设计的质量。此外，施工现场的建筑功能环境，附近的交通环境和基础设施建设概况等也是不可忽视的重要因素。
4建筑设计创造
4.1总平面规划构造
未来城市建筑发展中，集约化居住活动是主要的发展趋势，该方案集中了住宅、停车、社区生活服务等设施。现代生活标准越来越高，而绿化环境成为了居住空间设计中的重要元素。设计中应以基地入口或近端的三个节点为设计核心。小区所有住宅均要以花园为中心布置，美化居住小区的环境。再者，沿轴线延伸的方向铺地绿化，以期控制景观的视觉效果。小区北向和西北向的道路结构应与小区的道路景观轴线贯通，并放大轴线上的空间节点，打造开放空间，从而为居民提供高质量的服务。结合公园道1号小区的实际情况，科学配置不同类型的用地比例，确保方案切实可行，且始终坚持统一规划、分期实施和远近结合的原则，保证用地规划布局的科学性及合理性。住宅布局中，需重视住宅的空间打造，采用对称布局方式，限定住宅单体造型和空间，并全面结合用户绿化环境设计，组建内部围合邻里空间，利用步行绿轴串联群组空间，进而打造效果更加丰富且可充分体现人文气息的居住环境。小区内的安置房位于西侧，其他均为商品房。设计者可利用中心花园和环形车道，将安置房和商品房充分融合，进而提高小区住宅规划布局的协调性。
4.2环境与立面风格创造
上世纪后期，我国科技日益进步，生存环境也发生了较大的变化，人文主义设计理念成为了人们关注的焦点，建筑环境的营造方式也随之发生改变。建筑设计方案不仅要保证建筑布局的合理性，凸显小区布局与人的和谐性，还需彰显小区的意蕴和美感。设计中需利用自然山水意境和几何构图手法，以山水为主题，采用Artdeco建筑艺术风格，融合建筑空间、道路空间、步行空间和水体空间，打造丰富多样且延绵不断的空间体系。Artdeco设计风格以流畅且锐利的线条，美感较强的几何造型及简洁的色素，充分彰显了造型的动感特质。在设计的过程中合理应用统一、简单且较为抽象的几何抽象风格，其是现代形式主义的启盟，具有较大的影响力，表达了高层次人群的艺术追求。高层住宅修长且挺拔，高层住宅建筑主要采用黄棕色真石漆为颜料，楼层局部采用深棕灰色，展现了建筑群稳重大气的风格，凸显出建筑的时代感。商业主要采用棕黑色石材。设计中穿插使用了木色百叶和立面线框。多层建筑中主要采用黄棕色真石漆，楼层局部采用深棕灰色点缀。一层采用棕褐色的石材，一层采用浅棕褐色的真石漆，木色百叶和立面线框的交错使用，展现了明亮温馨的色彩，同时也使建筑更具生机和活力，打造了更加优美的小区环境，全面展现出小区的特色。
4.3地下室防火墙处变形缝防火做法构思
采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，当建筑物盖在采空区上时，由于地下有曾经被挖空过的历史，采空区上的建筑都比非采空区更容易造成建筑物在使用过程中产生的不均匀沉降。原有变形缝之间的构造做法为：变形缝之间填充阻火带，面层不锈钢盖板饰面。由于采空区上的建筑更容易产生不均匀沉降，变形缝容易错开，使变形缝的防火阻隔失效，导致火灾时不能有效阻挡火灾从一个防火分区蔓延至另一个防火分区。为此，我们针对采空区的特殊性及使用安全性设计以下做法：在两个防火分区的变形缝位置外伸1.0米防火墙，变形缝中间填充1.0米长的防火岩棉，当采空区会出现不均匀沉降，两道防火前相互错开之后，由于设置了外伸1.0米防火墙，防火分区之间的变形缝还有一定的交错空间，交错空间内均填满防火岩棉，变形缝的防火构造措施仍满足防火要求，当发生火灾时，变形缝仍可以有效阻挡火灾从防火分区A蔓延至防火分区B。本技术方案（图3），能有效阻挡火灾防火分区之间火灾的蔓延，适应采空区上建筑之间变形缝的防火做法，大大提高防火分区的安全性，能有效地把火势控制在一定的范围内，减少火灾损失，同时也为人员安全疏散、消防扑救提供有利条件。
5结语
综上所述，目前在建筑设计中，约束与创造得以广泛应用，二者的应用极大地提升了建筑设计的水平，虽然采空区对建筑物的影响很大，但是只要在工程设计、施工及使用过程中分别采取可行的措施，采空区的地基的影响是可以有效消除的。在设计之初度采空区进行可靠的稳定性评价，对采空区有充分认识之后，再采取可行的设计方法。我们需在建筑设计发展中科学把控二者之间的关系，优化建筑设计方案，完善建筑布局，使采空区的影响降到最低，以此满足社会的不断发展对土地大量的需求。
参考文献
［1］王瑛.约束与创造在建筑设计中的应用［C］.2018年9月建筑科技与管理学术交流会，2018.
［2］陈涛.约束与创造在建筑设计中的应用［J］.江西建材，2017（12）：19-20.
［3］张永泼.老采空区建筑地基稳定性评价理论方法［M］.中国建筑工业出版社，2006.
［4］李飞.高层住宅建筑设计探讨［A］.《建筑科技与管理》组委会.2018年9月建筑科技与管理学术交流会论文集［C］.《建筑科技与管理》组委会：北京恒盛博雅国际文化交流中心，2018：2.
［5］张颖.高层住宅防火现状及改进策略［J］.山西建筑，2018，44（26）：236-237.
［6］赵云飞.城市中心高层住宅区户外空间适应性设计研究［D］.重庆：重庆大学，2008.
作者:王俊明 单位:福建省建筑轻纺设计院
