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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇建筑分析論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
人類對于建筑的審美追求,一直伴隨著人類文明進步的腳印。即便是原始狀態,也包含有審美的意念,如索爾茲伯里的巨石圈,便表現了原始人類對建筑所營造的神秘的、宗教式的美感追求,無論中外建筑,概莫能外。
1999年6月,國際建協第20屆大會在北京舉行,通過了《北京》,其核心內容來源于吳良鏞教授多年心血的結晶——廣義建筑學。
20世紀80年代中期,我國改革開放事業如日中天,吳良鏞教授感到傳統建筑學難以滿足我國當前建筑領域的要求,適時提出了廣義建筑學理論。概括而言,就是“一法得道,變法萬千”,“一法”指建筑的一些本質、基本原理、行動指南,是指導建筑發展的基本準則,是“道”,是必然;“變法萬千”則是指以基本原理準則為基準的城市建筑具體形象的創造,應盡可能千變萬化,容許并鼓勵其多樣性,亦即通過“必然”就能獲得自由,無須也不可能定于“一尊”,至少在建筑師思想上沒有創作的桎梏和藩籬,而將諸多學派括入囊中,高瞻遠矚,博采眾長,并針對所承擔的規劃設計對象的特殊點為我所用,隨機應變,進行意匠獨造,以至無窮。
在現實生活中,建筑審美需求越來越受到重視,那么,現代建筑有什么審美特性呢?
2建筑的審美特性
藝術來源于生活,藝術的宗旨則是還原生活,服務生活,情同此理,我們探索建筑的審美特性,目的就是進行歸納總結,提煉基本的設計方法,更好地為用戶服務。
現代建筑的審美特性大致可分為以下幾類:
2.1建筑的結構美
作為北京奧運會新建場館,“鳥巢”、“水立方”以其獨特的建筑造型受到世人矚目,享譽海內外。尤其是“鳥巢”,堪稱結構美的杰作,“鳥巢”采用全鋼結構,暴露主體結構,使承受荷載的結構件成為建筑審美主體,體現出建筑的力度和美感。通過材料的虛實對比、質感變化和節點處理,取得精致的外觀效果(圖1)。
“鳥巢”這樣的宏大工程,但處處留心皆學問,我們在平常設計工作中也可以進行有益的嘗試。
案例1:安陽鋼鐵公司2800m3高爐主控樓參觀通廊(河南安陽,2006)
根據業主要求,在高爐出鐵場廠房與高爐主控樓間增設一條參觀通廊,要求美觀大氣,成為廠區的一個亮點。經過反復推敲,我決定采用全鋼結構形式,通廊斷面設計為半圓形,將結構件納入審美元素,弧形結構件上打上園孔,通廊表面為銀灰色,并穿插不銹鋼管裝飾,整體感覺如一架飛行器,獲得業主的好評(圖2,圖3)。
2.2建筑的雕塑美
具有雕塑美特征的建筑通常利用簡單幾何形體的切削、組合,即我們通常所說的加減法,形成豐富的空間與審美效果,此一流派的代表作有美籍華裔建筑師貝聿銘先生設計的美國華盛頓國家美術館東館(圖4)。貝聿銘用一條對角線把梯形分成兩個三角形。西北部面積較大,是等腰三角形,底邊朝西館,以這部分作展覽館。三個角上突起斷面為平行四邊形的四棱柱體。東南部是直角三角形,為研究中心和行政管理機構用房。對角線上筑實墻,兩部分只在第四層相通。這種劃分使兩大部分在體形上有明顯的區別,但整個建筑又不失為一個整體,東館造型清新簡潔而莊重典雅,具有現代風格,與鄰近的國會大廈等古典建筑在對比中和諧共處。
建筑的雕塑美是我在設計實踐中通常體驗的一種手法。
案例1:江南冷軋薄板廠門衛室(江蘇常州,2004)
門衛室雖小,卻是一個企業的門戶,是面子工程。正因其小,卻往往給建筑師帶來困惑,似乎難以施展,其實,我們可以利用一些簡單的幾何形體進行造型,如圓形、弧形、三角形,或兩種幾何體互相穿插,也可以獲得意想不到的效果。一個體面的門衛室能給客人留下先入為主的印象,自然能為企業形象加分不少。小小的門衛室經過精心處理,也能傳遞友好宜人的信息(圖5)。
案例2:江南冷軋薄板廠浴室(江蘇常州,2004)
位于同一工廠的一個浴室,采用與門衛室相同的處理手法,平面由大小兩片月牙形對扣,經過對形體的切削處理,建筑物顯得玲瓏剔透,如同有了生命,呼吸自如了(圖6),它靜靜地蹲在草地里,像一片樹葉?一片貝殼?還是一個小飛碟?
案例3:昆明鋼鐵有限公司新區廠前食堂浴室方案(云南昆明,2008)
這是一棟兩層樓的建筑,面積5910m2,平面布局呈等腰直角三角形,一側為浴室與存衣室,一側為食堂的廚房,中間為食堂餐廳,通過對三角形平面進行減法處理,形成大的體量關系,同樣獲得豐富的立面效果(圖7,圖8)。
由于生產工藝的要求,發電廠主廠房平面為簡單矩形,但仍然可以進行空間創作,以避免形成火柴盒樣的單調感,盡量弱化工廠的形象。
通過三角形體與廠房主體空間的交錯,與圓柱體的穿插,加入各種活躍元,如斜橋,格架,張拉膜,一個清新前衛的建筑形象立刻躍然眼前,呼應廠房本身超前的環保理念(圖9)。
2.3建筑的裝飾美
細節決定成敗,建筑的細部裝飾也是建筑審美的重要手段,細部的設計就像是決定交響樂中的一個音符該如何彈奏?是激昂一點還是溫柔一點?綜合來說,對于細節的創造,一個建筑師需要:熱情和創造力、自律和毅力。
案例:武漢鋼鐵集團公司新3#高爐綜合樓(湖北武漢,2003)
綜合樓在形體塑造的基礎上,對建筑的細部裝飾作了細致的刻畫,光潔的玻璃幕墻嵌上水平不銹鋼線條,帶形窗上部的不銹鋼遮陽構件既有實用功能,又起裝飾作用,底層的毛石飾面,山墻處的裝飾構架,主入口弧形墻頂部的白色大理石裝飾塊,既有材料的對比,又有色彩的對比,于平淡中體現了一種精致的美(圖10)。
2.4建筑的韻律美
建筑的韻律美表現在重復上,可以是間距不同、形狀相同的重復;也可以是形狀不同、間距相同的重復;還可能是別的方式的單元重復。這種重復的首要條件是單元的相似性,或間距的規律性;其次是節奏的合邏輯性。
從藝術角度來看,建筑和音樂類似,是人類特有的抽象思維和創造力的表達,是對韻律、重復、節奏等宇宙規則的重新編織,在現代工業廠房建筑中得到廣泛應用。
案例1:上海市寶山鋼鐵集團公司五冷軋工程主廠房(上海,2008)
主廠房總長1291.5m,總寬323m。一期總建筑面積20萬m2(圖11),2008年底順利投產。
為避免立面顯得單調乏味,在設計上引入新的構圖元素,以區別于傳統廠房,側墻采光窗按豎向帶窗設計,材料為PC瓦楞板(聚碳酸酯板),在色彩處理上,主色調以淺青蘭色為主,在采光帶兩側設深蘭色系豎向色帶,具有很強的韻律感。
沿著廠房漫步,會給人以極強的動感和視覺沖擊力,同時又不失整體協調(圖12)。
案例2:馬鞍山鋼鐵有限公司新區鋼軋總廠辦公樓(安徽馬鞍山,2005)
辦公樓共5層??偨ㄖ娣e:7900m2。在造型設計上,力求打破呆板的構圖,外窗采用豎向帶形窗,局部采用大玻璃幕墻,入口對稱設置兩根大尺度圓柱,一直頂到屋檐,氣勢恢宏,屋頂檐口外挑,使建筑顯得輕靈、飄逸。
端部側墻作大尺寸懸挑,也使建筑增色不少。外墻采用灰白色系列色彩裝飾,建筑造型簡潔大方,剛柔并濟,富有韻律感和感染力(圖13,圖14)。
2.5建筑的詩意美
詩意建筑也稱浪漫主義建筑,是十八世紀下半葉到十九世紀下半葉,歐美一些國家在文學藝術中的浪漫主義思潮影響下流行的一種建筑風格。
浪漫主義在藝術上強調個性,提倡自然主義,主張用中世紀的藝術風格與學院派的古典主義藝術相抗衡。這種思潮在建筑上表現為追求超塵脫俗的趣味和異國情調。
“我有一所房子,面朝大海,春暖花開”,這大概是詩人海子對建筑審美的浪漫詮釋吧。每個人都有自己的心靈家園,卻“近在心靈,遠在天涯”。如何將人們心中的理想變為現實,正是建筑師所追求的。
案例1:京珠高速公路湖北省南段服務區綜合樓(湖北大悟,2002)
上世紀末,一首臺灣歌曲《驛動的心》紅遍大江南北,“曾經以為我的家,是一張張的票根,……”,歌曲抒發了現代人人在旅途,漂泊異鄉的孤獨與寂寞,充滿了對家的渴望與無奈。
在進行大悟服務區綜合樓的設計中,我的出發點就是基于對“家”的隱喻,營造一種溫馨浪漫的氣氛,綜合樓如同一幢鄉村別墅,挑檐深深,坡屋頂錯落穿插,處處打上傳統民居的印記,白墻紅瓦,在陽光下形成豐富的光影效果,過往旅客來到這里小憩,就像回到家一樣,是否能大大緩解旅途的疲勞呢(圖15)?
案例2:武漢市青山區工人村派出所(湖北武漢,2003)
派出所作為社會基層的執法單位,與每個人的生活息息相關,對維護社會穩定發揮著重要的作用,但隨著我國民主化改革的深入,基層派出所由最初的管理職能轉變為服務職能。基于這種認識,在青山區工人村派出所的設計中,仍然以鄉村別墅作基調,營造一種溫馨平和的氣氛,使其融入到小區環境中,成為居民的友好鄰居,既改善了民警的工作環境,又拉近了警民關系(圖16)。
3建筑審美的升華
《易經》被稱作“天人之學”,是我國傳統文化的根源及一切學術思想的源泉。其宗旨在于闡釋宇宙大自然的陰陽、剛柔、動靜的變化,變易而不易,復雜而簡易,在變化中生成發展,于反復中保持統一與和諧,面對各種復雜情況而能知變,應變,適變。正所謂“觀宇宙于一砂,窺天國于一花”,做設計如同做學問,要善于小中見大,融會貫通,掌握了建筑的基本審美特性,我們可以在設計中進行綜合應用,而不必拘泥于一種或幾種手法,一朵花代表不了春天,百花齊放才能春色滿園。
案例:山西省海鑫鋼鐵有限公司辦公大樓(山西聞喜,2004)
海鑫辦公大樓是一個具有多種功能的綜合體,地下一層,地上部分:主樓14層,裙房1至2層??偨ㄖ娣e:16044m2。
在造型設計上,表現了建筑的多種審美特性,力求打破呆板的構圖,通過體塊及片墻的穿插,形成豐富的光影效果,整體上追求不對稱的均衡美,單側高塔拔地而起,具有強烈的視覺沖擊力。
主樓屋頂為懸挑的大觀景平臺,像一只飛翔的翅膀,直指藍天,是整個大樓的點睛之筆,顯得個性張揚。
裙房會議室及游泳池館采用弧形鋁板屋面,富有動感,同時與主樓觀景平臺相呼應,取得整體的和諧統一。
外墻以鋁板及花崗巖作裝飾,使建筑既富麗堂皇,造型又簡潔大方,剛柔并濟,有較強的時代氣息(圖17)。
一、二層以兩層高的展銷大廳為核心,氣勢恢弘,體現了企業騰飛的形象(圖18)。
海鑫辦公大樓的設計立足先進技術,利用新結構、新材料,創造全新的建筑空間。為解決觀景平臺、游泳池等大跨度空間與結構的矛盾,在大樓設計上引進了網架結構,并采用不銹鋼材質,無需另外裝飾,做到結構與形式的完美統一。
4結束語
一只木桶能盛多少水,并不取決于桶壁上最長的那塊木板,而是取決于最短的那塊木板,只有桶壁上的所有木板都足夠高,水桶才能盛滿水,這就是“短板效應”。一位優秀的建筑師應該兼容并蓄,全方位提高自己的審美修養,在建筑技術與藝術上都能并駕齊驅,避免“短板效應”,才能為用戶設計理想的建筑作品。
新年里,朋友寄給我一張賀卡:“肥沃的土地上看不到你忙碌的身影,卻留下你沉甸甸的腳??!”回首來時的路,朋友的激勵,既讓我欣慰,亦催我奮進。
面對新的挑戰,我充滿信心,一如奧巴馬競選美國總統時的豪情:“……,Yes,wecan!”
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真實的呈現出參考文獻表明了作者對前人學術研究勞動成果的尊重和認可,也表明了作者對科學的態度,更表明了論文作者對論文的參考閱讀量的大小。下面是千里馬網站小編整理的關于建筑材料論文參考文獻,供大家閱讀借鑒。
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論文關鍵字:外墻滲漏原因防治措施
論文摘要:外墻防滲漏的質量好壞,直接影響到建筑物的使用效果,給人們的生活、工作帶來一系列的煩惱。為了解決這個問題,需要從技術的角度分析滲漏問題的成因,抓住重點,從根本上解決問題。本文分析了建筑中常見滲漏部位的產生原因,并提出了一些紡織措施,以供參考。
為解決外墻的滲漏,在技術上曾經采用過各種不同的方法,大都是在防水層上進行考慮。由于外墻立面裝飾功能的特殊要求,當采用柔性防水材料時,防水效果較好,也能抵抗外墻在溫度變化下所產生的變形,但柔性防水材料外表的可裝飾性較差,在其表面上做的抹灰,貼的瓷片均難以持久;當采用剛性防水材料時,如抹灰中加防水劑等添加劑,其防水效果也較理想,也能滿足外墻裝飾功能的需要,但剛性防水材料卻無法抵抗外墻在溫度變化下所產生的變形,容易出現裂縫。因此要解決外墻的滲漏問題,作者認為必須從根本問題著手,以墻體的自身防水功能為重點,找出滲漏隱患,對癥下藥。
一、常見滲漏部位及原因
⑴框架梁下與砌體交接處的開裂、滲漏。填充墻砌至接近梁、板底時,未能嚴格按規范要求操作,砌體一次砌筑到頂,因重力作用,砂漿擠壓下沉,砌體產生一定變形,結合部位出現水平裂縫。
⑵外墻找平層空鼓、開裂、滲漏。找平層抹灰施工不規范,造成局部找平層空鼓、開裂、引起滲水。
⑶腳手眼滲漏。外墻抹灰時,腳手眼堵抹不嚴或堵抹的方法不正確,造成腳手眼部位抹灰層空鼓、裂縫。
⑷陽臺根部滲漏?,F澆砼陽臺板與墻體連接部位由于溫度變形影響,造成該處抹灰層出現裂紋,雨水滲入。
二、防治措施
1、抓好墻體砌筑質量
砌體質量是外墻防水的先決條件,砌體的水平縫、豎縫中的砂漿必須飽滿密實,從根本上杜絕滲水通道;
(1)禁止干磚上墻
用干磚砌墻時,磚會吸收砂漿中的水分,砂漿很難鋪攤均勻,磚縫砂漿不易飽滿,砌體粘結性差,抗剪強度低,按照《砌體工程施工質量驗收規范》(GB50203-2002)規定:“砌筑磚砌體時,磚應提前1~2d澆水濕潤”。因此,磚在砌筑前應澆水濕潤,根據多孔磚、空心磚、輕骨料砼小砌塊的吸水、失水特性,合適的含水率分別為:多孔磚、空心磚宜為10~15%;輕骨料砼小砌塊宜為5%~8%。加氣砼砌塊施工時的含水率宜控制在小于15%(對粉煤灰加氣砼砌塊宜小于20%)。
(2)嚴格控制填充墻的沉縮裂縫
砌體與框架柱間的縫隙要用砂漿填嵌密實,框架柱中伸出的拉結筋要砌入磚縫中。當填充墻砌至接過梁、板底時,留出一定空隙,待填充墻砌筑完并應至少間隔7d后,再將其補砌擠緊。
(3)采用揉壓法砌筑
采用揉壓法砌筑,施工人員必須掌握揉壓砌磚的技術,用“三一”砌磚法,即一鏟灰,一塊磚、一揉壓的操作法砌筑。
2、堵塞墻體一切滲水通道
外墻裝飾施工前,由專職質檢員檢查墻體上的空頭縫、孔洞,填充墻上口的縫隙、門窗周邊的縫隙和腳手架的穿楞洞等,并記錄其位置和數量,安排有經驗的技工按要求逐一堵塞。待檢查合格后,方可進行外裝飾施工。來源于/
(1)堵塞墻體的空頭縫和孔洞
清除空頭縫中酥松的砂漿,瞎縫要剔鑿,寬度大于8mm,深度大于30mm。鏟除腳手架穿楞洞中的砂漿。堵塞孔隙前先用水泥漿涂刷一遍,隨即用摻10%UEA膨脹劑的1∶2.5水泥砂漿嵌補密實,深度大的孔隙要分層嵌補,每層厚度不大于8mm。施工腳手眼補砌時,灰縫應填滿砂漿,不得用干磚填塞。
(2)填充墻上口的縫隙填嵌密實
框架結構的柱邊、梁底縫隙處,先要削除灰疙瘩,洗刷干凈,隨即用干硬性1∶2.5水泥砂漿填嵌密實。
(3)處理好門窗周邊的縫隙清掃門窗周邊及接觸處墻體,沖水濕潤、刷水泥素漿一遍。隨即用摻10%UEA膨脹劑的1∶2.5水泥砂漿分二次嵌塞,嵌好后外邊留5mm深的凹槽,待外裝飾完成后,縫內嵌防水密封膠。
窗臺下砌體的灰縫必須飽滿。不得將抹灰抹到窗框下檻口以上,必須從下口坐進2~3mm,無遮陽板的窗臺均做10mm×10mm的滴水線。
(4)防止陽臺滲漏水
挑陽臺在荷載作用下變形,常使其與墻相接觸處產生裂縫而漏水,有的陽臺面因倒泛水而漏水。施工時應注意靠墻邊的陽臺板灌縫要比板面低20mm,待干硬后用柔性防水密封膏密封嵌平。找平層施工要從水落口面標高拉坡度線,清掃沖洗板面,先刷一遍素水泥漿,用細石砼或砂漿找平,拍實抹光,隔24h澆水養護,檢查排水情況,不得有倒泛水和積水現象。還要防止雨水從挑梁斜面流淌滲入內墻,要在挑梁底做滴水線。
3、確保外墻抹灰質量
⑴抹灰前對基層進行澆水濕潤。外墻抹灰到一步腳手架甩搓時,在槎端抹實壓平、定漿后,用尺板貼著,用鐵抹子切成反槎。當下層接槎抹灰前,向槎內充分灑水浸潤,然后刷一道素水泥漿,待漿液吸入墻體后再抹灰。
⑵抹灰工程應分層進行。為了增強抹灰層的抗裂能力,在砂漿中摻入一定量的聚丙烯纖維。
⑶因為砼與砌體的線膨脹系數差異較大,所以易引起砌體與砼梁板交接處抹灰層開裂。施工中應按照《建筑裝飾裝修工程質量驗收規范》(GB50210-2001)規定:“不同材料基體交接處表面的抹灰,應采用防止開裂的加強措施,當采用加強網時,加強網與各基體的搭接寬度不應小于100mm”。同時對框架柱、梁表面進行甩漿處理,以利抹灰砂漿粘結牢固。
4、確保外墻面磚的施工質量
⑴鑲貼面磚前,先檢查找平層有無空鼓、起殼、裂縫和不平處,如有應及時修補合格,然后用純水泥漿(摻10%802膠)滿刷一遍。
⑵面磚采用1∶1水泥細砂漿鑲貼,并壓緊搓擠到位,漿縫飽滿,確保面磚無空鼓。
⑶為提高外墻磚縫防水能力,采用摻加水泥用量20%益膠泥的水泥砂漿勾縫,并做到接縫平直、光滑,填嵌連續密實,寬度和深度應符合設計要求。
5、外墻節點細部處理
⑴窗臺向外坡度應大于5%。
⑵窗上口面磚作鷹嘴處理。
⑶陽臺面磚作45°倒口后,用水泥砂漿(摻20%益膠泥)做表面抹縫處理。
關鍵字:土建預算審查
工程預算是確定工程造價和工、料消耗的文件,是考核工程投資經濟合理的依據。所以做好工程預算的審查工作,將有利于提高設計水平和投資效益。
現筆者結合多年的工作實踐,淺談建筑工程土建預算的審查技巧。
一、重視搜集完備的依據性文件
審查人員必須向有關部門和人員搜集完備的編制預算的依據文件、材料,包括:
1、建筑和結構專業提交的全套土建施工圖;
2、總圖專業提交的土石方工程和道路、擋土墻、圍墻等構筑物的平立剖圖;
3、工程所在地區的綜合預算定額、建筑材料預算價格、間接費用和計取費用的有關規定文件;
4、工程所在地的類似工程預算文件及技術經濟指標(供參考)。
二、抓住審點
工程量計算、單價套用和間接費的計取是審查工作的重點,應認真對待,一絲不茍。
1、工程量和單價的審查
審查時應注意:A、編制預算時所使用的綜合預算定額是否適用于本工程;B、預算書中不得重列綜合定額中已包含的工程量范圍;C、是否按定額規定的規則計算工程量;D、防止出現張冠李戴,錯套單價的現象。
各分部審核的重點不同,現按分部分述如下:
(1)土石方分部
應注意、本分部僅適用于土石方、滿堂基礎及基礎定額中未綜合的土石方項目。
運土數量中,是否已扣除了回填土數量。如有地下室土石方工程時,在計算承臺或砼基礎時應扣減挖、填、運土的含量。計算挖土高度時,不得把底板(或承臺)的底標高作為挖土高度,應扣除原泥皮線標高。地下室土方量要計入工作面的土方量。
要辨明挖土的土壤類別,以防止套錯單價。對高地下水位地區應注意增列地下水排水費用。
(2)基礎分部:
打樁分部的定額僅適用于工業和民用建筑的陸上樁基工程,不適用打試樁及在室內或支架上打樁。
審查時應注意有否忘列各類樁基所對應的機械進、退場費用及組裝、拆卸費用。對于沖(鉆)孔樁、灌注樁、人工挖孔樁等1米內的砍樁頭費用,定額已包括,不得重列。超過1米砍樁頭及吊運機械費用,不得漏計。
人工挖孔樁定額已包含擴孔5cm砼工程量,預算中不得重計,人工挖孔樁的棄土工程量不得漏列。
(3)墻體分部
砧石墻定額僅適用于平墻,非平墻每m3應增加1.4工日。
墻基與墻身的分界線劃分應符合規定。內墻、外墻、框架間墻與非框架間墻應分別計算。墻體工程量不應包括門、窗洞口及0.3m3以上的孔洞數量。
計算墻身長度中,屬于框架間墻應扣柱位。墻體高度計算,墻頂是梁應扣梁高,墻頂是板應扣板厚;設有構造柱的砧砌體應計算拉接筋的工程量,一層砌體檐高在3.6M以下者,均應扣除定額內的垂直運輸機械費。墻體計算中不得把門連窗、異形門窗按矩形門窗扣除。
(4)腳手架分部
審查時應注意滿堂腳手架的計算有否漏計增加層;住宅底層層高低于2.2M的柴火間不能計算腳手架;六層以上或檐高達20M以上應計算高層建筑增加費;臨街房屋應增加防護措施增加費;天棚高度超過3.6m時應計算滿堂腳手架;有裝飾墻面(天棚)之一為裝飾、刷漿或勾縫時滿堂腳手架應計算50%;墻面和(天棚)均為勾縫或刷漿時應計算20%的滿堂腳手架。
砧砌女兒墻高度超過1.2M者應計算雙排腳手架。
在高層建筑中,裙房和主樓由于標高不一,應分別套用相應腳手架定額。
(5)柱、梁、板分部
本分部適用于按圖示尺寸以立方米實體積計算梁、板、柱的工程量。
審查鋼筋砼圈梁、過梁與板,圈梁、過梁與有梁板、平板的界線要分清楚,鋼筋砼挑檐反口高度(或者懸掛檐高度)在1M以上者應按相應鋼筋砼墻計算,小于1M者,按鋼筋砼檐溝計算。
有梁板計算中要注意梁高必須扣除板厚,主梁長應扣柱位,次梁長應扣主梁寬。
柱與板交接,當柱斷面大于0.3m2者,應扣板中柱位(柱頭)體積。
鋼筋砼陽臺、雨蓬的長、寬超過定額規定范圍及寬雨蓬或帶反梁雨蓬,不能按陽臺、雨蓬套價,應按有梁板計算,鋼筋砼量也由投影面積改為立方米體積計算。
(6)門、窗分部
門、窗工程量慶與砧墻中所扣除的門、窗面積相符;不同種類的門、窗(如門連窗)應分別套價。審查門、窗數量時要注意門窗表中數量與各層平面圖的門、窗數之和是否相符。門、窗數量計算還要注意配套玻璃種類、厚度是否與定額相同,否則必須換算。
(7)樓地面分部
審查時要注意各層地面面積總和應與相應建筑面積相符。
地面是水磨石,防滑地砧面層時,計算面層工程量后還需另計水泥砂找平層工程量,整體面層設計圖紙與定額規定含量不同時要按比例進行換算。塊料面層設計所采用材料與定額不符時應進行換算。當設墻裙時,應在相應的地面項目中扣除所含踢腳線含量。
(8)屋面分部
定額中屋面防水及檐溝防水已包括防水粉用量,如與定額不同時應予換算。定額中規定屋面隔熱層墊磚高為3皮磚(12×12×18厘米),如設計不同時應予換算。
屋面找坡:用砂漿防水層,找坡套用細石砼找平層,不用砂漿防水層,找坡就直接套細石砼面層。
屋面面積之和應和一層相應建筑面積相符。
(9)裝修分部
審查時應注意勒腳裝修有否漏計,檐口高度在3.6M以內的單層建筑外墻粉刷應扣卷揚機費;嚴格區分普通、中等、高級抹灰,按類套價;刷“106”(或水泥漆)等涂料時,應扣除室內抹灰定額內的石灰漿含量;外墻面噴塑應增列打底子項;主梁凈高超過50cm或每個井面積在5M2內的井字架梁天棚和梁凈距在0.7M內的有梁板天棚,其抹灰工程量應乘1.4系數;塊料面層按實鋪面積計算。
(10)構配件分部
應注意:不得把陽臺臺板及墻合并套用欄桿單價,以引起造價增加。
審查構配件項目時要注意不得漏計面層裝飾工程量。
2、各項費用審查:
各項費用計取基數應按一般工程項目、打樁項目、裝修項目分別計算。
打樁:制作兼打樁按一般土建取費率的80%計算間接費;單獨打樁(不施工上部工程)按土建取費率的40%計算間接費。無論是“單打”和“制打”都以樁的制作和打樁的直接費合計數為計費基數。打樁不計取塔吊費用。
高級裝飾:按規定其取費率為土建工程取費率的40%計算間接費。
對無定額可套而用市場造價套價的特殊材料項目不能計取間接費只能計取稅金。
三、做好復核工作
完成預算審查之后,為了檢驗審核成果的可行性,必須采用類比法。即利用工程所在地的類似工程的技術經濟指標進行分析比較,進行可行性判斷。如差距過大,應尋找原因,如設計錯誤,應予糾正。
預算審核是一項細致的技術經濟工作,雖有技巧,但應在正確的工作方法和豐富的業務知識指導下,才能收到事半功倍的效果。
參考文獻
建筑外墻不論什么原因,只要飾面就有裂縫存在,就必然會滲水進水,進水就會引起浸蝕和凍漲,其結果就會造成面層的破壞。裂縫的原因主要有如下幾點:
1.1砌體與混凝土的膨脹收縮程度不同的原因。由于砌體與混凝土兩者的熱膨脹系數不同,并且長時間暴露在大自然中,受熱膨脹冷熱的影響,砌體與混凝土它們各自的膨脹收縮程度都不同,因此形成了裂縫,進入雨季,雨水順著裂縫滲透進入砌體內,一遇凍融,砌體與抹灰層分層剝落。
1.2基層過濕引起的裂縫。飾面抹灰時,往往習慣于隨抹灰隨澆水濕潤基層,有時由于澆水過量或末經晾干,在基層有浮水的情況下就急于抹面,容易產生流墜開裂。在雨季施工時,基層含水飽和,面層及易滑動,也容易出現裂縫。
1.3基層過干引起的裂縫。澆水不勻,局部干濕差別過大,面層也會因干縮不勻而產生裂縫;抹砂漿前,基層沒有用水充分濕潤,使抹上去的砂漿水分被基層吸收,脫水過快而出現干縮裂縫,造成空鼓,埋下滲漏的隱患。
1.4由于操作不當引起的飾面裂縫。①砌體墻面、混凝土墻面等基層面的灰塵、污垢和油漬沒有清除干凈,光滑的混凝土墻面沒有進行“毛化處理”,使打底砂漿與基層粘結力差;②在干粘石、水刷石施工時,有時由于拍打過分出現翻漿或面層流動滑動而產生裂縫;③當基層偏差較大時,若局部一次抹灰太厚,面層也會出現裂縫;④當面層砂漿收水后,在失去塑性的情況下,再用力搓抹或糾偏,容易造成面層整體移動而脫離基層;⑤施工人員圖方便,外腳手眼堵塞不密實;窗框頂的外墻不留滴水線;外墻抹灰分格縫不標準;⑥陽角結合處,由于抹灰時間間隔過長、操作方法不當,封口結合不好等原因引起的裂縫。
1.5基層打底砂漿過厚的原因。由于主體結構施工中垂直度控制不準,造成部分外墻打底砂漿過厚,施工中沒有分層完成,而是一次完成,打底砂漿的自重量超出了與基層的粘結力而與基層分離,因此形成了裂縫,給雨水提供了容身之所。
2預防措施
從以上幾個方面的原因分析,造成滲水的原因是多方面的,防治外墻抹灰滲漏,必須針對成因,對癥下藥,必須從源頭封堵,才能達到根治的目的。
2.1對于砌體與混凝土的熱膨脹系數不同。首先,在砌體與梁、柱交接部位,用射釘固定300mm寬鋼絲網,然后開始抹灰,防止由于各自的膨脹程度不同而形成的裂縫。
2.2基層澆水要適時提前進行,要保證均勻適量,必須待晾干之后再開始抹灰。如遇雨季施工,則應采取相應的技術措施。
2.3對于基層處理問題。首先,基面層的灰塵、污垢和油漬,用高壓水沖洗,用鋼刷刷。另外,對于光滑的混凝土,進行涂抹混凝土界面劑等“毛化處理”。另外,隔夜將基層濕潤,然后再在基層面抹砂漿。基層表面要粗糙,抹灰要均勻平整。
2.4對于由于結構垂直度控制不好,而造成打底砂漿過厚的問題,解決的方法;
2.4.1首先在基層抹第一層砂漿,然后待砂漿硬化后再在第一層砂漿面釘鋼絲網,繼續抹第二層砂漿。
2.4.2打底砂漿應分二層抹,第一層厚度宜采用5mm左右,等第一層砂漿強度達到70%時,即可抹第二層砂漿,厚度約為8~10mm,砂漿面用木抹子打平壓實成麻面。
2.5對于腳手眼,打底前用細石混凝土縫補,再用水泥砂漿封堵密實,以防外墻滲漏透。對于外窗頂滴水線,在抹底砂漿時就應嵌入成品塑料滴水槽,另外,窗框四周應留5mm左右的凹縫,縫內打硅膠,杜絕了雨水從窗框邊深入墻體的通道。
2.6加強飾面的保護和養護。施工規范規定,水泥砂漿的抹灰層,應在濕潤的條件下養護。特別在暑期施工時,飾面經暴曬后,常常因脫水過快而干燥發白,面層強度降低,嚴重者甚至強度完全喪失,飾面吸水性增大,一遇凍融,就會酥松剝落。
2.7裝飾抹灰整體性強,一旦出現問題,返工或處理都很困難。因而,施工操作時一定要按程序施工,確保一次成活。如一旦出現面層空鼓墜裂等情況時,即使不影響觀感,也要返工重來,否則將會給飾面的防水留下隱患。
3結束語
綜上所述,滲漏形成的原因是多方面的,只要其中一個環節出現問題就可能產生滲漏。滲漏是質量通病,但在實際的施工過程中只要嚴格切實按規范、規定執行,認真對待每一個步驟,同時積極學習、應用新技術和新材料,就能有效地控制滲漏問題。
關鍵詞:建筑業發展瓶頸
根據我國《民用建筑設計通則(JGJ37-87)》的規定,我國的建筑主要分為兩類:建筑和民用建筑,其中民用建筑根據功能分為居住建筑和公共建筑。在本文的討論中主要針對的是民用建筑。
1建筑的雙重屬性
從人類和建筑的發展史中可以看到,人類所從事的大規模建筑事業是從奴隸社會建立以后才開始的。也就是從這個時候開始,整個建筑活動的意義不再僅僅是為了滿足人類在社會中生活與生產的需要,更重要的價值是在于反映當時的思想與的要求[1]。正是在這些需求的引導下,逐步形成了建筑的雙重屬性。
首先是建筑的社會學屬性。當人類社會出現階級的劃分后,建筑的形式就不再是為了適應遮風避雨、逃避野獸攻擊而存在,而是通過自己的形象和空間來表達當時的、經濟、文化的需求。
其次是建筑的自然科學屬性。任何建筑形式的出現和演變都離不開當時社會的經濟和技術發展的約束,發達的科學技術水平是建筑發展的最基本條件之一。
建筑的雙重屬性決定了建筑的發展具有歷史的必然性。
2建筑發展的歷史必然性
某個的建筑是這個時代的政治、經濟、物質文明、生活水平、文化的綜合反映。整個建筑行業的發展則體現著一個國家或地區的經濟發展歷程。例如下圖一反映了上海市1949年以后歷年房屋竣工面積的變化情況。將它與上海市1949年后的社會經濟發展總體情況相對照,可以非常容易地得出結論:社會經濟的快速增長期也必然是建筑業的迅速發展期[2]。
與此同時,建筑業的發展反過來也推動經濟進一步發展。以上海經濟發展的統計資料為依據,如果將上海歷年的國民經濟總值進行分類統計,可以發現上海市的建筑業與房地產業已經成為推動上海經濟高速發展的幾個重要支柱之一,而且從1995年開始,建筑業與房地產業已經成為上海市繼工業之后的第二大經濟支柱(圖二)。
現在,黨的“十六大”提出了全面建設小康社會的奮斗目標,屆時人均國內生產總值超過3000美元,城鎮居民人均可支配收入由2000年的6280元增加到18000元,居民家庭人均純收入由2000年的2253元增加到8000元。其結果就是:無論城鎮還是農村人均收入水平的提高,都將對生活條件和水平提出更高要求。其中一個重要的表現就是老百姓對人均公共服務設施的占有量、環境舒適度的要求越來越高。世界銀行的報告和相關專家的研究結果,我國新建建筑將主要集中在未來10~15年內完成。其中,公共建筑在1998~2010年間增長速度為6.6%[3]。
可見,建筑發展是經濟和社會發展的必然結果,隨著我國經濟和政治建設的進一步深入,公共建筑在上海乃至全國必將得到更加快速的發展。
圖一:上海市76年前歷年房地產竣工面積(萬平方米)
圖二:各產業對上海國民經濟發展的貢獻
3建筑發展的環境制約性
建筑的發展具有歷史的必然性,建筑的形式和功能也是多種多樣,但是建筑正常運行的基礎卻是相同的:任何建筑的正常運行都以消耗一定能源為代價,如照明系統需要電能、空調系統需要電能或油、天然氣等等,所有這些為了維持建筑正常功能所必需消耗的能量統稱為建筑能耗。
仍然以上海為例。1978年改革開放之后,上海的房屋竣工面積已經翻了幾番(圖三),其中公共建筑的面積在2001年底已經達到8696萬平方米。與之相對應的是建筑能耗的增長。根據上海市終端能耗統計資料,以建筑能耗為主的第三產業能耗從1980年到2001年也翻了一番(圖四),如果再加上生活消費能耗,上海市建筑能耗在2001年已經接近國民總能耗的30%[4][5]。
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圖三:上海市76年后房地產竣工面積(單位:萬平方米)
圖四:上海主要年份能源終端消費比例
在技術經濟條件下,地球上可以使用的、具有成熟技術的能源主要是礦石性能源,如煤炭、石油、天然氣等,他們的使用都會帶來對環境的污染。建筑對能源的消耗也就意味著建筑的發展必然帶來環境污染。特別是上海,主要能源是煤炭,由煤炭燃燒引發的大氣污染物,如SO2、CO2、粉塵等,每年需要消耗上億人民幣來治理,從整個經濟發展的角度說,環境的污染實際上已經構成了對社會經濟的發展的制約作用[6][7][8]。
4建筑節能對建筑業發展的重要意義
建筑的發展一方面推動了經濟的高速發展,成為經濟發展的重要支柱之一,是發展的必然趨勢;但是另一方面,建筑的發展帶來了巨大的能源消耗,這在目前的技術水平條件下,則意味著不可再生能源的加速消耗和地球環境的日益惡化,為人類的可持續性發展設置障礙,成為自身發展的絆腳石。因此,如何調整兩者的關系成為建筑業今后發展的一個重要。
應該看到,建筑業的發展是必然的,那么建筑正常運行需要消耗能量也是必然的,所以建筑業發展中所存在的關鍵在于建筑消耗的是什么能量以及如何消耗能量。
從可持續發展的角度來說,經濟的快速發展包括建筑業的迅速發展都在加劇著能源危機,尤其是不可再生能源的危機。如果建筑消耗的能量都來自可再生能源,那么建筑業的發展將不會受到能源消耗的制約;而消耗的可再生能源通常都不是礦石性能源,它們的使用不會加重環境的負擔,對環境的影響也較小,這也有助于保護環境。不過這或許是若干年后的事情,從目前的技術水平來講,做到這一點是有很大難度的,因此現階段影響建筑業發展的主要因素在于建筑中不可再生能源的消耗方式。
從上個世紀70年代,人類就已經開始建筑如何消耗能量的問題,而且所有的研究內容都圍繞著“節能”展開,因為實現建筑節能是建筑業持續發展的基本保證。然而可惜的是,到目前為止,我國新建建筑的百分之九十五以上都是大量浪費能源的建筑,所以有關專家呼吁,為了緩解能源緊張的局面和國家的可持續發展,必須加快推進建筑節能。我國建筑能耗總量大、比例高、能效低、污染重,已經成為影響可持續發展的重大問題,可以通過對既有建筑的節能改造、新建建筑按節能標準進行建設和設計,以及發展建筑節能產業等方式開展建筑節能。
有專家出:如果從現在開始對新建建筑全面強制實施建筑節能設計標準,并對既有建筑有步驟地推行節能改造,到二O二O年,建筑能耗可減少三點三五億噸標準煤,空調高峰負荷可減少約八千萬千瓦時(大約接近四點五個三峽電站的滿負荷出力,相應可減少電力建設投資約六千億元人民幣),由此造成的能源緊張狀況必將大為緩解[9]。
由此可以很輕易地看出建筑節能對建筑業發展的重大意義,建筑節能的開展不僅減少了建筑自身的能源消耗,緩解了國家的能源緊張局面,還保證了自身及其他建筑的正常運行,可謂有百利而無一害。
:
1)楊深。建筑七千年。天津:翻譯出版社,1990.7
2)國家發展和改革委員會能源研究所。中國可持續發展能源暨碳排放情景綜合報告?!爸袊沙掷m發展能源暨碳排放情景分析”課題組,2003.5
3)中國上海網站:/
4)同濟大學與上海市建筑節能辦公室。上海市建筑節能現狀與未來展望。2003年上海市公共建筑調查報告。
5)同濟大學。節能工作在上?!茉椿饡椖俊渡虾5貐^公共建筑節能設計標準》結題報告,2003年。
6)上海市環境保護局網站:/gongbao/linian2002.asp
7)鄧孝成。優化生態關鍵在防治燃煤污染。
/index.htm。
關鍵詞:配電室接地裝置配電系統保護總等電位聯結
隨著我國國民經濟的發展,土地資源越來越珍貴,因此,高層民用建筑也就發展迅猛。而一個好的高層建筑,必須有一個完善的、安全的、可靠的供電系統作保證。
1.高層民用建筑配電室的選擇
參考GB5003-94《10kv及以下變電所設計規范》的規定,高層民用建筑的總配電室或總配電箱間宜選在地下層或一層,這樣進,出線方便,且便于運行維護。
低壓配電室內布置的配電屏,其屏前屏后的通道最小寬度應按GB50053-94規定設計,并考慮相關的問題,如配電室的高度、耐火等級,以及門向外開設,房間長度超過7m的應設兩個出口等問題。
2.高層建筑配電系統接地裝置的設定
由于高層建筑的鋼筋混凝土基礎較深、較牢固,為節約投資,要充分利用這一自然接地體。設計時
(1)根據公式
RE=0.2ρV1/3
ρ_土壤電阻率(Ω.m)
V_鋼筋混凝土基礎的體積(m3)
算出自然接地體的電阻
(2)根據設計規范要求確定允許的接地電阻值
1kv以下系統:
與總容量在100KV.A以上的發電機或變壓器相聯RE≤4Ω;
與總容量在100KVA及以下的發電機或變壓器相聯的接地裝置RE≤10Ω。
(3)比較自然接地電阻與規范要求允許的接地電阻
a、若RE(nat)≤RE
且滿足熱穩定度,即鋼接地線的最小允許截面(m2)滿足:Amin=Ik①tk1/2/70
Ik①_單相接地短路電流(A)
tk_短路電流持續時間(S)
則不用再裝設人工接地電阻
b、若RE(nat)自然接地電阻不滿足
則必須按下面的公式補充人工接地電阻
RE(man)=REnat·RE/REnat-RE
在設計高層建筑配電系統接地裝置時,應注意與其防雷擊的接地裝置有一定的安全距離,應按GB50057-94規定實施。
3.配電系統的選定
(1)高層建筑的負荷分級
一級負荷:消防用電設備,應急照明,消防電梯
二級負荷:客用電梯,供水系統,公用照明
三級負荷:居民用電等其它
(2)配電系統
因為高層建筑存在著一級或二級負荷,因此高層建筑配電系統的供電電源應有兩個獨立的回路供電或采用一條回路電源和備用電源(發電機)供電。
配電電壓采用220/380V。配電系統根據負荷大小用單相(共三線:L線,N線,PE線)220V配電或三相(五線:即L1L2L3線,N線,PE線)配電。
高層住宅的垂直干線宜采用電力電纜,分支電纜或母線槽配電、干線應在電氣豎井內敷設,而電纜截面應按發熱條件選(即:使其允許載流量不小于通過相線的計算電流),再校驗電壓損和機械度。
高層住宅中只有一級和二級負荷才用雙電源供電,設計系統時應注意。
每個住宅單元應設宅配電總箱、樓層電表箱和住戶配電箱,樓層電表箱與住戶配電箱應分開設置。公用走廊、樓梯間照明負荷應單獨設公用電表計量。住宅電能計量系統應采用總線式集中抄表或自動抄表系統,以便物業管理。
住戶配電箱應設照明回路和一般電源插座回路、廚房插座回路、衛生間插座回路、空調插座回路。除照明回路導線截面選擇外,其余回路導線截面選擇參照前面所述的電纜截面選擇。
照明回路對電壓要求較高。按GB50034-92規定,燈的端電壓一般不應高于其額定電壓的105%,也不宜低于其額定電壓的95%。因此照明回路導線截面選擇應按下式:
A=∑M+∑αM′/CΔUal%
∑M——為計算線段及其后面各段(指具有與計算線段相同導線根數的線段)的功率矩(M=PL)之和
∑αM′——為由計算線段供電而導線根數與計算線段不同的所有分支線的功率矩(M′=PL)之和,這些功率矩應分別乘以對應的功率矩換算系數后再相加
α——為功率矩換算系數(如下表)
ΔUal%′——為從計算線段的首端起至整個線路末端上的允許電壓降對線路額定電壓的百分值
C——為計算系數。
計算時,應從靠近電源的第一段干線開始,依次往后計算各線段的導線截面。計算出截面后,應選取相近而偏大的標準截面。而每段導線截面均應按機械強度和發熱條件進行校驗。
住宅配電線路應設短路保護、過負荷保護、接地保護以及漏電保護。為了防止電源電壓波動對家用電器的影響,宜在住戶配電箱內裝設浪涌抑制保護裝置,住宅室內配線宜用PVC管暗敷。
4.高層建筑的保護接地系統、等電位聯結、接地保護的設定
(1)高層建筑若是城市公用變壓器供電,低壓配電系統保護接地形式應采用TT接地系統,且設專用保護線。若是住宅小區或單位內變壓器供電,低壓配電系統保護接地形式應采用TN-S形式。
(2)等電位聯結是使電氣裝置各外露可導電部分和裝置外可導電部分電位基本相等的一種電氣聯結。等電位聯結的作用,在于降低接觸電壓,以保障人員安全。
按GB50054-95《低壓配電設計規范》規定,采用接地故障保護時,在建筑物內應作總等電位聯結。而當電氣裝置或其某一部分的接地故障保護不能滿足規定要求時,尚應在局部范圍內做局部等電位聯結。因此高層建筑住宅中的浴室、衛生間、廚房等應做局部等電位聯結。
(3)接地保護
a.TN-S系統中接地保護:對己有總等電位聯結的措施;
若配電線路只供給固定式用電設備的末端線路,接地故障保護動作時間不宜大于5s,即top(E)≤5s
若供電給手握式和移動式電氣設備的末端線路,則
top(E)≤0.4s
而系統配電線路接地故障保護的動作電流Iop(E)應滿足:
Iop(E)≤Uφ|Z∑φ|
Uφ_系統相電壓
|Z∑φ|_接地故障回路總阻抗模
接地保護可由過流保護或零序電流保護來實現,如達不到保護要求時,則應采用漏電電流保護。
b.TT系統中的接地保護
己采用總等電位聯結措施的,其接地保護滿足下式:
Iop(E)RE≤50v
其中:Iop(E)_接地故障保護動作電流
RE_電氣設備外露可導電部分的接地電阻和PE線電阻
當采用過流保護時,反時限特性過流保護電器Iop(E)應保證5s內切斷接地故障回路;而當采用瞬時動作特性過流保護時,Iop(E)應保證瞬時切斷接地故障回路。
若過流保護達不到上述要求時,則采取漏電電流保護。
參考文獻
1《電氣工程師技術手冊》劉介才機械工業出版社出版
世界各地的建筑業都非常依賴分包程序。分包制度不但被普遍應用,亦可能成為企業經濟體系的一個永久特色。它從傳統的建筑業延伸至其他行業。職業安全專業人士對分包制度如何影響工地安全甚表關注,而其他人士同樣關注環繞分包對品質控制的問題。雖然安全與產品品質有密切關系,但本文的目的在于探討工地分包制度對安全的影響,并描述客戶、承建商與法例在改善分包商的安全水平方面所作出的貢獻。要強調的一點是,在任何討論有關分包制度問題中,它是不能獨立考慮的。同樣地,分包商與總承建商的關系及互相配合對工地安全極為重要,承建商與客戶及其代表的關系亦然。因此,探討客戶與總承建商的角色,作為找出如何影響分包商對工地安全所作出的貢獻??蛻簟⒖偝薪ㄉ膛c分包商亦須在社會厘定的法律架構范圍內營運,以防工業意外發生。因此,有必要探討有關分包商的安全標準的充裕程度或在其他情況下所涉及的法律問題。
建造業的分包制度
分包制度有兩種不同的模式,首先是提供專業技能的分包商,它們并非由總承建商提供特殊技術或非其資源所能承擔者,例如升降機安裝承建商、涉及機電設施或搭棚工人。其次,是有慣例將分包工作再分多重轉包。這可能曾發生在專業分包商身上,但最有可能與半技術或非技術性勞工的工作有關。最明確的一點是,分包制度是建造業不可缺少及永久性的特色。減少過度分包是可行及適宜的,但事實上采用分包對建造業的效率及競爭力能作出重大貢獻,任何想將分包制度廢除均不切實際。基于分包制度不會消失,安全專業人員應考慮如何對分包商作出更有效的控制,以期改善工地的安全水平。
分包制度有關的安全問題
首先,是如何可以有效安全管制工地安全。大部分國家的法例都規定總承建商須建立有效監管工地安全的制度及程序。在多重分包制度的情況下,要履行此責任變得難上加難。相關的問題是安全培訓與安全意識方面。這是工地安全策略方面的主要關鍵因素。理想的做法是為工地的所有工人提供安全培訓最基本的標準水平,不論個別工人的雇主是誰。但如有多層分包制度,此實難以達致,而逃避培訓責任機會亦較大。香港許多承建商規定地盤所有工人參加了基本工地安全培訓課程。但這并非一個適用于全球的規定,1999年一個數據顯示(由香港大學史提芬遜博士Dr.Stevenson提供),有14%工地受傷的工人完全沒有接受過培訓。有些工地規定平安訓練卡作為基本培訓的雇傭條件。有很大機會是此等受傷工人可能屬多層分包及趨向低層。
從過多分包導致的安全問題乃工程層層分包,每層都賺取利潤。最后承包者常沒有,甚至全無資源用作安全,即使他們有意識及興趣投資于安全方面。加上這種分包制度鼓勵推行每日支薪制度,這在香港是非常通行的,亦導致工人經常轉工,尤其在勞工短缺時。工地勞工轉工率高層構成對安全培訓、有效管制,以及承諾訂立安全制度及程序方面的問題。這均對希望改善安全水準的承建商及專業安全人士構成難以控制及解決的問題。
下面將提出可使用的方法,其中一些有實踐成功的例子。
客戶扮演的角色
客戶委托承建商進行興建工作并支付工程費用。作為給予承建商報酬,客戶在工地安全問題上是具有權力及影響力,但在許多情況下客戶對這問題漠不關心甚至不知道問題存在,有時候客戶的要求更不利于工地施工的安全標準。這多發生在客戶的首要考慮是工程以最低價格及在最快的時間內完工。這直接導致削減安全基本要求,及對需要盡快完成工程的承建商增加壓力,這同時會危及承建商在考慮安全的基本要求。在此等情況下,總承建商對工程速度的要求及缺乏提供基本安全的資源,均極大影響分包商的表現。
當客戶想改善工地安全的水準,成效可以很顯著。香港多個主要客戶對承建商及分包商采用一系列獎勵,因而工地安全達致及維持在良好的水平。這些客戶的工地意外率在過去十年間,相比私營機構工地持續及顯著地低。他們是怎樣做到的?
過程的關鍵在于投標/承包階段??蛻粼谕稑穗A段擬訂對有關承建商安全標準的要求。這包括承建商必須符合的目標意外率、提供安全資料及競投承建商的歷史,以及明了良好安全表現可獲獎勵,而持續表現欠佳的將面對重罰。在工地展開工程時,承建商知悉在安全表現施行財政上的獎勵計劃,安全制度適當的制訂及有效運作者可以得到獎金。反之,將向其施以財務上的處罰,方式通常是在未來一段時間不能投標。這大力推動承建商確保所有分包商在安全制度下運作,并驅使承建商對工地上的分包商的活動施行更有效的管制。表現佳的客戶亦可推選一些承建商地盤安全標準的經常監管措施,從而建立長遠的承建商資料,有助于厘定批出未來的承包合約。
客戶亦可利用承包條件,以減少分包及多層分包至合理的水平。這并非否定承建商或分包商的法定權益,而是清楚確定多層分包不獲客戶接納。因此,客戶如欲對工地安全水準有一定影響,可透過承建商,利用分包制度之利,發揮最佳功用,減低甚至消除因分包工程而導致的工地安全問題。此等權力乃屬客戶自愿行使者。在下文將討論將客戶納入工地安全法定范圍的論據,并研究有關國家在這方面累積的經驗。
承建商扮演角色之一:確保分包商在工地達到可接受的安全水平
許多承建商在投標/承包階段制定一個安全計劃。而積極進取的客戶要求有一個安全計劃,計劃涵蓋面需詳盡廣泛及直接和承包工程有關。承建商須確保所有工地的分包商對計劃均明了,并預備與計劃所制定的制度及程序配合。承建商須確保透過對分包商在工地上的安全表現的的監察,(通常透過安全主任)分包商實在地將承建商擬訂的安全標準付諸實踐。安全標準及安全意識的培訓及預防地盤意外極其重要的一環,且此亦為承建商的部分責任,以確保分包商工人均訓練有素。有多個承建商認為培訓問題的關鍵在于向分包商的雇員提供適當培訓。基本培訓可透過定期的工地座談去加強,且承建商須確保分包商的工人均參與此重要的推動計劃。地盤安全委員會可以在改善安全方面扮演一角色,委員會的成功,需要有分包商的代表列席會議及聆聽意見。概言之,承建商須透過訂立良好標準監管實施,嚴格執行基本培訓及安全持續訓練,并呼吁所有分包商參與所有相關活動。在香港法例規定下,承建商基本上須負責工地的安全事宜。這責任只能實際地做到如果承建商能依從上述因素去做,即是確保所有分包商確認明了及接受其職責在于和總承建商所訂的制度及程序相配合。
角色之二:評估法律規定,確立安全狀況及管制分包商的活動
最重要的一點是法律的規定只是代表監管的最低要求,而多于現行安全慣例的最佳標準。其目的在于確保工地有一個基本安全的水平,并對未能符合基本水平者施以懲罰。在大部分發達國家,安全法例的規定乃低于表現最佳公司所施行的水準。在香港,工地安全法例適用于開展的建筑工程,并與承建商的活動大有關系。目前,法例本身并不涉及客戶及負責建筑進程的設計師。大部分發達國家都采用此策略。歐盟成員國根據歐盟指令的條款立法,將建筑法例的范圍擴展涵蓋包括客戶及設計師。上文提出論據乃客戶對提高及達致工地安全有重大影響,而在香港,我們有有形及數量性證據支持此論據。但目前并無法律規定客戶在任何方面需要涉及建筑工地的安全事務?;诳蛻魠⑴c所累積的正面及有效結果,有足夠的說服力去建議草擬實施此等法例。勞工處必定表明對概念有興趣,但一如大多數法例一樣,問題所涉及的在于時間性多于其是否適宜。
安全法例傳統上不愿意具體地針對分包問題,以及承建商與分包商在工地安全一環的法定關系。一般方法是識別須承擔主要責任的實體,即總承建商。此方法是正確的,主要或總承建商須對工地發生一切負整體責任。法例在界定廣義歸納范圍以外的分包商的職責方面可更具體化。此情況亦發生于歐洲聯盟指令適用于所有會員國,而在英國,指令改為1994年的《建筑(設計及管理)規例》。規例規定分包商須負有特定職責,這包括以下要求:
1.與總承建商合作,以期雙方能遵從健康及安全職責。
2.向總承建商迅速提供有關可能影響工地工人的健康及安全的資料,而此資料可能須對工地安全計劃作出修訂。例如,分包商攜帶到工地的特別設備,及/或屬有毒或高度易燃性物體。
3.遵從總承建商在健康與安全問題方面的指示。
4.遵守地盤安全計劃。
5.向總承建商提供屬分包商雇員發生的意外、受傷或危險事件的詳情。
可能引起爭論的是,其中一些規定其實在現有法例中雖無明言,但已有暗示這有足夠理據去支持將分包商須承擔的法律責任詳細列出。此點可減少爭議,并有助于協助急于履行法律職責者。
以歐盟為根據的法例亦界定有關總承建商向分包商須付的職責。此等職責包括以下規定:
1.總承辦商須采取合理步驟,以確保所有分包商合作及遵從安全法例。
2.對進出工地的途徑作有效管制。
3.可向分包商發出指引,以確保他們遵從安全標準。
4.可以納入其安全計劃規則,以期有效管理工地。
三方長期的伙伴關系
總承建商及分包商必須知道一系列緊扣相連的規定,以確保健康及安全問題應視作在工地上每個人須負的責任,而非單一方面所須承擔??偝薪ㄉ碳胺职倘缒苷J識到對其相互職責與責任在法律上有較明確的定義將有所得益。香港是否希望跟隨這模式,將取決于政府。假如我們希望對與分包有關的安全問題有所進展,則此類法例會有所幫助,并對已自動采取此方法的客戶及承建商提供支援。
最后,再談談客戶、承建商與分包商之間的關系。我們須通過發展三方長期的伙伴關系,而非僅憑單一份承包合約偶然特地靠攏一起,這在質地、成本及安全方面所取得的成效均已被確認。承建商,尤其是與專業分包商之間的長期伙伴關系,促使雙方為良好的安全水平努力,制定工作安全的有效方法,以及培養工地的相互職責。其意義在于各合約能否都如此,并加以發揮效用,而非每份新合約從頭開始。但這卻是世界建筑業的一個普遍特色。
1.1常微分方程求解器分析。在高層建筑結構分析中利用有限元技術,并借助能量泛函的變分,將控制的偏微分方程半離散化為用結線函數表示的常微分方程組,然后用常微分方程求解器直接求解。這種方法,能夠有效的解決高層建筑結構中考慮樓板變形時的靜力計算、動力計算和穩定計算。
1.2有限條法和樣條函數法分析。在高層建筑中,幾何形狀和物理特性沿高度方向比較規則的結構體系,采用有限條法合理地選擇結構計算模型,等效連續體的物理常數和條元的位移函數,沿著某些方向采用簡單多項式,而其它方向則為連續、可微、并且事先滿足條端邊界條件的級數。
2高層建筑結構分析的基本假定
2.1彈性假定。彈性假定計算法只有在結構處于彈性的狀態下才能使用,目前這種分析方法使用也非常普遍。但這種方法并不適合于當建筑物遭到某些外在的因素的影響,如滑坡、地震、臺風等,其位置發生了改動。因為這時的建筑物處于塑性狀態,也就是隨時都有改變的可能,所以只能采取塑性假定法計算。
2.2小變形假定。小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。但有不少人對幾何非線性問題(P-$效應)進行了一些研究。一般認為,當頂點水平位移$與建筑物高度H的比值$/H>1/500時,P-$效應的影響就不能忽視了。
2.3剛性樓板假定。這一假定大大減少了結構位移的自由度,簡化了計算方法。并為采用空間薄壁桿件理論計算筒體結構提供了條件。
2.4計算圖形的假定。高層建筑結構體系整體分析采用的計算圖形有三種:一維協同分析。在水平力作用下,將結構體系簡化為由平行水平力方向上的各榀抗側力構件組成的平面結構。根據剛性樓板假定,同一樓面標高處各榀抗側力構件的側移相等,由此即可建立一維協同的基本方程。二維協同分析。二維協同分析雖然仍將單榀抗側力構件視為平面結構,考慮了同層樓板上各榀抗側力構件在樓面內的變形協調。三維空間分析。三維空間分析的普通桿單元每一節點有6個自由度,按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節點還應考慮截面翹曲,有7個自由度。
3高層建筑結構靜力分析方法
3.1剪力墻結構。剪力墻的受力特性與變形狀態主要取決于剪力墻的開洞情況。單片剪力墻按受力特性的不同可分為單肢墻、小開口整體墻、聯肢墻、特殊開洞墻、框支墻等各種類型。不同類型的剪力墻,其截面應力分布也不同,計算內力與位移時需采用相應的計算方法。但因其自由度較多,機時耗費較大,目前一般只用于特殊開洞墻、框支墻的過渡層等應力分布復雜的情況。
3.2筒體結構。筒體結構的分析方法按照對計算模型處理手法的不同可分為三類:等效連續化方法、等效離散化方法和三維空間分析。等效連續化的方法的主要工作原理就是在離散桿件中做連續化處理,一種用連續函數描述它的內力,一種是將離散桿件在幾何和物理的基礎上替換成一種彈性薄板。具體的操作方法就是能量法、有限條法和微分方程解析法等。第二種等效離散化方法無非就是將連續墻體離散作為等效桿件,通過這種間接的方法將其化為我們熟悉的桿系結構法。通常會采用平面框架結構法、展開平面框架法以及核心筒框架分析法等。三維空間分析法就是利用空間桿-薄壁桿系的位移法。空間干系由空間元柱、薄壁元柱和空間梁元構成。目前使用最廣泛的就是第三種方法,因為它的精確度高,自由度大,使用起來也不是很費時。
本文分析了建筑熱過程的隨機特性的背景,提出一種研究室外隨機氣象條件和室內隨機自由得熱共同作用下的建筑熱過程的隨機分析的方法,并給出該方法在暖通空調中的幾個應用領域,以及對該方法的理論和實測的驗證過程。
關鍵詞:建筑熱過程隨機分析供暖空調
1.背景
建筑熱過程是研究建筑環境特性、分析評價節能建筑、設計建筑環境的控制系統(供熱、通風、空調)的基礎。建筑熱過程是由于室外氣象條件和室內各種熱源(人、照明及設備)作用在建筑物上而造成的建筑室內環境的溫濕度變化。因此它取決于室外氣象狀況、室內熱源狀況及建筑物結構的熱性能參數。然而,由于室外氣象參數與室內的各種熱源均不是確定的過程,而是具有很大的不確定成分的隨機過程,因此,這些隨機因素作用于建筑物,使建筑內的熱環境變化過程(理論變化過程)亦成為一隨機過程。
長期以來,建筑熱過程基本上都是按照確定性過程來研究,即在確定的氣象參數和室內熱源發熱量的條件下,做建筑熱過程的計算,設計熱環境控制系統,分析建筑物能耗情況。這樣,如何選取計算用氣象參數和室內熱源發熱量,便出現很多問題。
在供熱系統設計計算中,根據室外氣象參數的概率分布,統計出在一定的不保證率下的室外最不利條件作為計算依據,來進行供暖負荷計算。但不同的建筑物結構對室外氣象條件的變化具有不同響應(不同窗墻比,不同內外墻面積,輕、中、重結構等),再者外溫的不保證率并非室內溫度的不保證率,于是導致一些建筑計算負荷偏大,設備選擇過多,造成系統初投資和運行費的浪費。因此,應該追求的是要使室內溫度在一定水平的不保證率下,供暖負荷應為多少?
在建筑物熱性能評價中,按照當地的某一套標準氣象數據(參考年TRY、典型年TMY、標準年SY等)進行分析。但實際上每一年的氣象過程均會與此標準過程不同,而不同的氣象過程將會使不同的建筑出現不同的熱響應。例如:冬季日照時數多時窗墻比大可以減少供熱負荷,而日照時數少時窗墻比大又會增加供熱負荷。一個地區的日照時數每年不同,根據一組確定的數據得到的該地區最佳的窗墻比如何能適合于該地區實際上變化多端的氣象環境呢?由于在隨機的外界氣象條件下,室內溫度或供暖負荷亦為隨機過程,因此,評價建筑物是否節能的標準應為室內溫度低于某一給定值的時間的概率最?。ú还┡瘯r)或冬季累計供熱量高于某一給定值的概率最?。ü┡瘯r)。
在空調系統設備選擇、空調系統模擬分析等設計和研究工作中,亦存在這些問題。目前國內外空調設計都廣泛存在比較大的設備富裕量。有關調查數據表明,國內或國外設計的北京、廣州等地的一些飯店和賓館的空調系統選用的制冷機,在一般季節只運行不到裝機容量的一半,最熱季節也不到三分之二,有三分之一的制冷機幾乎不需要用到[1]??照{設計過程中往往對每個不確定環節乘以一個大于1的安全系數,如此層層加碼設計出的系統不可避免會造成設備容量選擇偏大。由于各種不確定因素的作用,實際空調系統的運行狀態是隨機變化的,因此應根據空調負荷這一隨機變量的概率分布來選擇空調設備,也就是在不同概率信度下確定不同的設備容量,而概率信度的確定則與建筑物的使用功能和業主的經濟觀念密切相關,體現了空調系統設計中功能與投資的辯證關系。盡管目前國內外在建筑能耗分析領域不斷開發和研究出細致、準確和更完善的新方法,然而不解決這個隨機性的問題,使用再準確的方法也不能全面地反映出室外氣象條件和室內熱源的隨機性,也無法得出真正反映實際建筑物熱過程狀況的結果。
由以上分析可見,在建筑熱過程的分析與研究中,真正追求的不應該是在一定條件下的建筑物室內溫度變化或需要的冷、熱量,而是在一定條件下建筑物室內溫度變化的概率分布及所需冷熱量的概率分布(由于建筑物的熱慣性,此概率分布往往不同于室外氣象參數的概率分布),將能比較完善地解決上述一些問題,得出符合實際的結論。
2.研究的基本問題和方法
計算上述概率分布的方法之一就是直接用當地實測的50年或100年的氣象數據,再通過現行的各種建筑物能耗分析程序進行模擬計算,得到這個建筑物50年或100年內的室內溫度或所需冷熱量的變化情況,然后再通過統計得到其概率分布。這種方法從理論上講可以妥善解決上述問題,但計算量非常大,同時也很難使每個實際工作者都掌握50年或100年的氣象數據,這就使它很難被真正用來解決任何實際問題。
再一條途徑就是直接的隨機的分析方法。建筑熱過程的求解實際是求解一組微分方程組,而外界氣象條件及室內熱擾動就是此微分方程組的邊界輸入參數。如果這些邊界輸入參數均為隨機過程,則此方程組成為隨機微分方程組。直接求解這組微分方程組,找出作為解的隨機過程的各種統計參數,即可以得到上述這種概率分布,從而有可能發展成一種較為簡單的方法,直接用來解決上述這些實際問題。
國內外學者從80年代初就開始探討隨機分析的方法。1981年泰國學者Tanthapanichakoon等人采用MonteCarlo法研究太陽房的隨機特性[8],他們考慮到熱平衡方程方程組邊界條件和方程系數的隨機性共,引進32個正態分布的隨機變量,規定它們的期望值、標準偏差和最大最小允許值,再用隨機數發生器產生這32個隨機變量的樣本,然后求解太陽房的熱平衡方程組,得到逐時室溫和輔助熱源功率。如此進行多次隨機模擬,最后統計出室溫和輔助熱源功率的期望值和方差。這種方法效率極低,而且無法考慮隨機因素在時間上的自相關和互相關關系。1985年加拿大學者Haghighat等人研究房間在室外氣象等隨機因素作用下的室溫隨機過程[9],他們同樣把隨機因素當成相互獨立的變量,然后用It?隨機積分方法求解房間的熱平衡方程組,得到室溫的期望值和二、三個階矩。這種方法雖然提高了效率,但也無法考慮各種隨機因素之間的相關性。1987年瑞士學者Sxartezzni等人采用有限MarkovChain方法研究被動式太陽房的能耗和熱舒適性[10],他們把外溫和太陽輻射離散成Markov狀態轉移矩陣,然后用顯式差分求解狀態空間法描述的房間的熱平衡方程組,得到由各狀態點溫度的狀態組成的轉移矩陣,進一步求得室溫或熱舒適指標PMV處于某個狀態的概率。這種方法也存在同樣的不足。1990年日本學者Hokoi等人采用優化控制理論研究間歇空調熱負荷的隨機特性[11],他們建立了室外氣象參數的ARMA模型,然后把氣象模型代入狀態空間描述的房間的熱平衡方程組,再采用龍格庫塔法(積分時間步長為0.01小時)求解得到的狀態點溫度的一、二階矩方程組。這種方法的優點是考慮到室外氣象參數在時間上的自相關和互相關關系。但是由于要直接求解矩方程組,因此只能用少數的幾個節點的溫度來表達房間的熱狀態,否則計算量相當之大。所以這種方法求解的結果不適合于實際結構復雜的建筑物。
筆者在十幾年的研究過程中,逐步提出一種新的隨機分析方法--STOAN(Sto-chasticAnalysis)方法,這主要解決以下四個基本問題。
2.1建立隨機氣象模型和室內熱擾動模型
其目的是找到一種描述這兩個隨機過程的方法,從而做到進一步的分析。對于氣象條件本研究建立了外溫、絕對濕度、太陽直射和散射這四個參數的隨機模型[2]。這個模型由逐日和逐時兩個子模型構成。取日均外溫、外溫波幅、日均濕度、濕度波幅和水平日總輻射系數KT這五個參數作為逐日模型的基本量,通過平穩性變換將其變換為一個確定的時變過程和一個平穩的隨機過程,利用多維時間序列方法建立ARMA模型來描述此平穩過程。在逐日參數的基礎上,逐時模型則是用"型函數"的方法,直接由逐日參數表出:
(1)
其中φt,φw,φQd和φQf為根據大量實際氣象數據統計出的型函數,tm,tp,Wm,Wp,KT則為上述五個逐日參數。這個模型通過大量統計方法檢驗,證明比較好地反映了實際的氣象變化過程。對于室內熱源熱擾動,可以看作一個正態分布的隨機變量,但不同場合下其均值與方差的隨機變量,但不同場合下其均值和方差的變化范圍還有待于大量的統計工作來確定。
2.2建筑熱過程模型的建立
現行的一些方法不適合于這種隨機分析,為此采用現代控制論中"狀態空間"的概念,提出"狀態空間法"[3]。此方法可以對具有多個區域(ZONE)的建筑物的熱過程給出用熱平衡法描述的細致過程。對域內各表面間的長波輻射、各域間的空氣流動、內外遮陽等過程,均能細致描述。對于一個建筑物的動態熱過程,此模型可以表述為
C·t=A·t+B·u(2)
t為包括建筑物各圍護體表面及其內部節點和室內空氣節點的溫度構成的向量;u為外擾向量,由室外氣象環境及室內熱源發熱量構成;A、B、C則為由建筑結構熱特性構成的矩陣,上式的解可以寫作
(3)
y(τ)為我們所關心的輸出參數,如室溫、圍護體表面溫度等。φi,λi則為由A、B和C導出的系數向量序列和系數序列。式(2)、式(3)的形式使我們能比較方便地進行下一步的隨機分析。
2.3隨機微分方程的求解
將隨機氣象模型作為u代入式(2)即得到反映建筑物隨機熱過程的隨機微分方程。它的解可由一個確定部分與一個隨機部分之和表出。這樣,確定部分即是隨機過程的期望過程,而通過計算隨機部分的各階矩即可得到解的各種統計特性,這一部分的詳細內容見[4]。
2.4過門檻問題的求解
僅得到室溫這一隨機過程的概率分布,還不能直接分析和解決實際問題。實際工程的設計與分析問題是;對于一個隨機過程,求此過程通過一給定上限或下限值的時間與總時間之比的概率。例如冬季供暖負荷計算,我們要求的是在已知設備容量下,在供暖期內室溫低于一指定值(例如18℃)的時間占整個供暖期時間的百分比這一隨機變量的概率分布,由此才能真正得到在某一不保證率下所要求的供暖負荷。同樣對于被動式太陽房的評價則是看此太陽房室溫低于一指定值的時間占整個冬季時間之比的概率分布;對于評價建筑物夏季過熱問題則是看此建筑夏季室溫超過一指定值的時間占整個夏季時間的百分比這一隨機變量的概率分布。這一類問題都是典型的過門檻問題,當室溫t是一隨機過程時,對于給定溫度t0,求概率
(4)
式中g(x)為單位階躍函數,C0為過熱比,(τ1,τ2)為夏季時間。
STOAN給出一種積分方法可直接求取此隨機變量的期望值和二階矩,基本上得到它的統計規律,并用來解決一些工程實際問題[6][7]。已開發出的STOAN軟件可以在PC機上運行,在PC386/33上使用,對于一個2~3個域的建筑,可以用2~3分鐘得到全部隨機解。
3方法的檢驗
STOAN方法在真正用于解決實際問題之前,還需要對其進行深入的驗證,證實其正確性。檢驗和驗證按如下方法進行:
3.1隨機氣象模型的檢驗
檢驗包括對建模過程的檢驗和對比模型模擬產生的隨機氣象參數的檢驗,詳細內容見[2]。建模過程的檢驗包括:
用已知的10年的實測氣象數據,經過平衡性變換,檢驗其變換后的過程是否為平衡過程;
檢驗平穩性變換后的過程是否為正態過程;
用此平穩過程擬合成時間序列模型,再將原平穩過程代入,檢查其殘差過程是否為白噪聲。上述三個檢驗均在95%的置信度上通過,因此模型的建立過程是正確的。
用此隨機氣象模型模擬出10年的氣象參數,再將各月的溫度、濕度和太陽輻射的概率分布與由10年的實測數據得到的結果相比較,亦表明模型的可靠性。
3.2狀態空間法的建筑熱過程模型的檢驗
通過IEA(InternationalEnergyAgency)組織的annex21國際合作,對目前世界上流行的十幾個建筑模擬程序進行比較,BTP程序也被列為比較和檢驗的程序之一。檢驗的方法是對兩個輕、重型標準建筑,使用丹麥哥本哈根的典型年氣象數據進行模擬計算。計算無供熱和空調時自然室溫的全年變化情況和給定室內溫度上下限,通過理想的加熱器和冷卻器,使房間溫度處于此上下限之間,計算其加熱器熱量和冷卻器冷量。各種程序的上述模擬計算結果被送到英國建筑研究中心(BRE)去進行統一的分析比較。從自然室溫的變化、最大加熱和冷卻量、全年累計加熱和冷卻量等一系列指標上看,BTP軟件均處于十幾個被檢驗軟件的模擬結果的平均值附近,從幾個參數看均優于目前在歐洲滸的模擬軟件ESP。由此證明了BTP亦即狀態空間法的正確性,詳細的比較驗證文件見[5]。
3.3隨機微分方程的求解與過檻問題的解的檢驗
這里檢驗的問題是,采用此種直接求解的方法所得到的各種統計參數是否就是實際隨機過程的統計參數。也就是說,采用這種直接求解的方法所得到的結果與直接利用50年或100年的氣象數據進行模擬計算再通過統計所得到的結果是否一致。由于氣象模型與建筑熱過程模型均已通過檢驗,因此可以直接利用隨機氣象模型產生50年的氣象數據,再用這50年的氣象數據通過BTP程序進行模擬,統計其模擬結果再與STOAN方法解出的結果進行比較。結果表明STOAN方法給出的解與模擬統計得到的解基本一致,因此STOAN方法可以用來分析和解決實際工程問題。
4.實際應用
作為初步嘗試,利用STOAN方法解決了兩個建筑熱環境研究的實際問題。
4.1冬季供暖負荷計算(詳見[6])
要求建筑物在一定的概率P0下(如97%)室溫不保證率為C0(例如0.02)時的供暖負荷,也就是計算在此概率P0下供暖期的1-C0的時間內(98%的時間內)房間無供暖的自然室溫的最下限t0,亦即求t0使
(5)
這樣求得的t0即可以作為供暖室外綜合計算溫度按照穩定傳熱計算供暖負荷。這樣確定的室外綜合計算溫度便與建筑結構有關,[6]以北京地區一典型結構的房間為例,求得不同概率信度下不同室溫不保證率下的供暖室外綜合計算溫度。
在對建筑形式和圍護結構類型進行分類后,有可能分別計算出北方各地區不同建筑類型不同概率信度下的不同不保證率時的供暖室外綜合計算溫度,從而使供熱系統的設計與實際更相符,解決設備容量偏大,造成投資高和運行效率低的問題。
4.2夏季建筑物室內過熱度(overheating)分析(詳見[7])
什么樣的建筑物能在夏季室內溫度不太高或過高的時間較少,這是做建筑環境設計中考慮的重要因素,而合理的建筑形式和結構又與建筑物所在地的氣象條件有關。采用隨機分析方法,可以得到不同的建筑形式與結構下夏季室溫的概率分布,和室溫超過某一設定值的時間所占夏季總時間之比這一隨機變量的概率分布。對北京市典型住宅建筑的過熱情況進行了分析。分析結果表明:室內熱源、陽面外窗墻比和房間的換氣次數對夏季室溫過熱度影響大,外窗的遮陽情況(如帶窗簾否)和房間的通風制度也有一定影響,而圍護結構的輕、中、重型的影響較小。
5.今后進一步開展的工作
建筑熱過程的隨機分析在實際建筑物HVAC系統及太陽房設計中有廣闊的應用前景,進一步的應用性研究將包括:
5.1供暖負荷計算用室外綜合計算溫度的簡化算法
通過對建筑物分類和對我國各地區氣象模型的建立,得到各地區不同形式不同結構的建筑物在不同概率信度下的不同不保證率所要求的供暖室外綜合計算溫度,通過簡單的圖表或PC機Database的形式給出,以供設計人員在做供暖工程設計時使用。
5.2空調設備的選擇
由于建筑物空調負荷實際上是隨機過程,新風負荷也是隨機過程,因此空調系統設備負荷是隨機過程,設備容量選擇應以設備負荷的最大值的概率分布為依據,只有這樣設計出的空調系統才能體現出功能與投資的辯證關系,根據不同的概率信度去選擇不同容量的空調設備,即節省總投資,又保證空調設計要求。
5.3被動式太陽房的評價和優化分析
被動式太陽房的評價應以冬季室溫低于某一給定值(如18℃)的時間占冬季總時間的百分比或為維持室溫不低于18℃所需投入的冬季輔助熱源總熱量為依據,這兩個指標均為隨機變量,用STOAN方法可以求出它們的概率分布,從而才能合理地評價太陽房性能,并指導太陽房的設計。
6.參考文獻
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6洪天真,江億.冬季供暖系統負荷計算用的室外綜合計算溫度.暖通空調,1993,(3):10
7JiangY.HongTZ.Stochasticanalysisofbuildingthermalprocesses.Building&Environment,1993,(11)
8TanthapanichakoonW,HimmelblauDM.Astochasticanalysisofasolarheatedandcooledhouse,ASMETrans.1981,103:158~166
9HaghighatF,etal.Thermalbehaviourofbuildingsunderrandomconditions.Appl.Math.Modelling,1987,11:349~356
1)氣候因素。一般來說,對于民用建筑而言,其氣溫以及相對氣溫對建筑的能耗水平有著非常明顯的影響。有關研究中指出:能耗與氣溫之間有一定的反相關關系。特別是對于我國廣大的冬冷夏熱地區而言,冬季極低溫狀態下民用建筑因供暖所產生的能耗是非常巨大的,這也是能耗受氣溫影響的最主要表現之一。因此,在民用建筑設計過程當中,需要特別注意建筑室內在冬季低溫狀態下采暖的便利性以及節能型。除此以外,相對氣溫與民用建筑能耗水平之間也存在非常密切的關系,一般而言,相對氣溫越高,則對應的民用建筑能耗也就越大。而相對氣溫較高的主要影響因素就是極端的過冷或過熱氣候條件。從這一角度上來說,在這種極端的氣候條件下,為了能夠使民用建筑室內的環境溫度維持在一個比較適中的狀態下,就需要使用更多的能源,通過供冷或者是采暖的方式,確保室內熱量環境的穩定性。
2)熱工因素。在民用建筑這一完整的能耗結構當中,圍護結構的傳熱系數同樣對能耗水平有著非常明確的影響。當前,工作人員多建議通過對民用建筑圍護結構熱工性能進行優化改造的方式以達到提高建筑節能效應的目的。在圍護結構熱工性能方面,對建筑能耗影響最為顯著的部分是外窗傳熱系數,然后是屋面傳熱系數,然后是外墻傳熱系數。特別是在夏季高溫狀態下,太陽輻射通過外窗進入建筑室內,由此導致室內維持熱量穩定前提下所產生的冷負荷水平增大,導致能耗問題更為嚴重。同時,民用建筑內窗墻比例的增大會導致室內空調系統運行期間所產生的能耗水平上升,兩者之間呈線性相關的關系。除此以外,有關研究中認為遮陽系數與民用建筑能耗水平之間同樣存在一定關系,舉例來說,在窗墻比例為30%的情況下,遮陽系數下降0.1,則建筑室內空調能耗會對應下降4%~7%比例。
2民用建筑節能對策
煤礦民用建筑主要包括行政辦公樓,職工食堂,職工宿舍,以及聯合建筑等,其建筑能耗是普通民用建筑的20~30倍,因此在節能方面有著非常巨大的潛力。根據煤礦民用建筑的一般特點,認為在對建筑節能節能設計的過程當中,主要有以下幾個方面的優化策略:
1)朝向方面。已有的研究證實:在煤礦的大部分冬冷夏熱地區居住建筑的總體規劃和建筑單體設計中,為居住建筑的主要空間爭取良好朝向,滿足冬季的日照要求,充分利用天然能源,無疑是最基本的改善室內熱環境的設計,是最基本的節能設計手段。以某煤礦為例,礦區內包括工業園區,生活福利區,居住區在內的相關民用建筑朝向均設置為南—北朝向,在這種朝向設計下,為民用建筑的采光通風創造了便捷條件。
2)綠化方面。區域綠化率的提高對居住區和工業區氣候條件起著十分重要的作用,如果草坪溫度是32℃,同一地段的水泥地面溫度就可達到57℃。根據這一規律,認為從民用建筑節能的角度上來說,民用建筑用地綠化率需要至少符合35%的基本要求,而對于能耗問題非常嚴重的礦區民用建筑而言,若其綠化率能夠達到60%以上標準,則對于控制熱島效應能夠起到非常確切的效果。礦區可在政府部門資金扶持下,對礦區地面及其周邊綠化進行建設與維護,通過綠地覆蓋與綠化遮陽的方式,使建筑室內的空調系統運行成本得到有效控制。除此以外,在風沙季節下,綠化換環境周邊沙塵量可得到有效控制,在節能的同時減緩風速,改善環境空氣質量。
3)既有建筑節能改造。針對礦區既有的民用建筑而言,由于其之前的能耗問題非常嚴重,故而節能潛力是非常顯著的。在對既有民用建筑進行節能改造的過程當中,可以采取的技術方案類型眾多。例如,針對以往建筑內所使用的木質門,可以在木門中間或內外兩側粘貼聚苯乙烯板,以達到改善保溫效果的目的;同時,民用建筑屋頂可進行平改坡技術,配合內置保溫材料的方式,促進屋頂熱工性能的改善,同時達到理想的防水效果,當然也可在屋頂進行綠化處理,根據本建筑所處地區的氣候環境條件,選擇合適的植物進行配置;而從照明系統角度上來說,也可通過選用節能燈具,對照明布線進行智能優化,與自然光源充分結合等方式,促進建筑室內節能效果的提升。
4)建立健全法規標準。為了能夠使明用建筑的節能改造與優化有理可循,有法可依,避免在節能設計與改造的過程當中出現操作不規范等問題,就需要政府部門以及相關職能機構從自身工作的角度入手,促進相關法規標準與的建立與健全。例如,可以在民用建筑節能領域當中大力推行節能建筑認定制度,鼓勵企業將相關節能技術應用于建筑施工與改造過程當中,通過認定的建筑能夠享受相應的優惠政策,從而激發企業參與建筑節能的主動性,促進民用建筑節能管理質量的提升。
3結束語
1背景
佛山市地處珠江三角洲,屬亞熱帶海洋性氣候,很少出現0℃以下的天氣,加上所用燃氣較為清潔,幾乎不含水分,故樓棟燃氣中、低壓立管幾乎全部采用沿外墻敷設的安裝方式,而不用擔心水分及雜質凍結堵塞管道。較之北方地區將立管安裝在住戶廚房中它有四大優點:一是使室內燃氣管減少了,燃氣在室內泄漏的概率相應降低;二是不用在室內地板上開孔,不會破壞房屋結構,且避免了樓板漏水;三是施工時不用整個主管所在廣留人在家,減少了施工擾民;四是立管不在室內,居民在裝修自己的房屋時少了阻礙。所以,無論燃氣公司,燃氣用戶還是建設行政主管部門,都認為這種安裝方式是很、合理的,從不覺得有什么。
但是近年來,隨著的,城市建筑的建設標準越來越高,安裝在建筑外墻上的燃氣立管開始頻頻受到詰難;建設行政主管部門說它市容市貌,不利城市形象;房地產開發商則報怨自己費盡心機打造的精品樓盤被它排壞了形象,搞壞了賣相。一句話,隨著樓房建的越來越漂亮,外墻上管越來越象美女臉上的疤痕,讓人討厭了。若不重視這個問題,拿出解決方法,燃氣公司將會受到越來越大的壓力,不利于自己的生存與發展。
2構想
作為燃氣設計專業人員,自己也覺得有不少的燃氣立管安裝,就將建筑師苦心孤詣的立面破壞了,但確實又是沒有辦法:
首先管道燃氣在廣東地區起步較晚(二十世紀九十年代中才基本形成氣候),不但原有建筑在設計時未考慮燃氣管線,就是新建的房屋也未考慮到燃氣管道的走向,除了燃氣公司自己的設計室外,幾乎沒有任何設計院配置有燃氣專業,燃氣管道的設計基本是在房屋建成后才進行的,除非機緣巧合,否則不可能解決好美觀問題。
如果采用立管在廚房內安裝的方式,在這里也幾乎不可能。其一,很多市民對管道氣抱可有可無的態度。每棟樓的報裝率很難達到100%,故難以實施。其二,就算立管裝在廚房內,被住廣裝修時封入墻內暗藏的可能性非常之高,造成的安全隱患很難處理。若依法對其停氣,不僅是燃氣公司與住戶兩敗俱傷,而且還殃及池魚,整條立管的用戶都無氣可用。
由此看來,對舊有建筑,拿不出什么有效的辦法來解決這個問題,只能在施工時安裝得美觀一些,將立管表面油漆盡量調和得與外墻顏色相問,對新建樓棟要從根本上解決這個問題,只能從建筑設計上入手,從一開始就將燃氣管道納人建筑師的考慮范圍。日前,建設行政主管部門已經意識到這一點,佛山市建委已著手抓這件事情,要求所有的管線單位與建筑設計部門在建筑設計初期就開始配合。作為燃氣專業設計人員,我認為可從以下幾個方面向建筑師及其它專業設計人員提供意見。
3擬定作法
3.1立管置于管道井中
《城鎮燃氣設計規范》(GB50028—93)允許燃氣管敷設在管道井中,但必須注意,有這樣一些局限。
3.1.l燃氣規范允許燃氣管與空氣、惰性氣體,上水、熱力管共問敷設,對能否與供電、通一汛、下水管道并未提及;在《民用建筑設計通則》(JGJ37—87)中,則明確提出“在安全、防火和衛生方面互有影響的管道不應敷設在同一豎井內?!庇纱丝磥恚細夤苤荒芘c不燃氣體及水管設在同一井中。
3.1.2敷設在管道井的燃氣立管有可能只能解決部分房間的通氣問題。因為從立管中引出來的入戶分支管還會受到很多限制,在設計時必須考慮到:
(1)不得穿越不用氣的房問,如臥室、廁所。
(2)《建筑設計防火規范》(GBJ16一87)及《高層民用建筑設計防火規范》GB50045—95(97年版)都明確要求可燃氣體輸送管嚴禁穿過防火墻。
(3)《建筑設計防火規范》7,4.l第二條規定“樓梯間及其前室內不應附設燒水間,可燃材料儲藏室,非封閉的電梯井,可燃氣體管道,甲、乙、丙類液體管道等”。
由此看來,如此多的規范限制,使設在管道井內的立管后的支管可解決的供氣戶非常有限,幾乎只能解決與管道井一墻之隔的房問,在設計時必須注意。
3.2調整布局,利用建筑的外形達到隱藏管線的目的
在不少建筑中,為了滿足采光、通風等要求,不少建筑平面呈圖1或圖二的形狀;此時,若將燃氣立管設在圖中所示的幾點,就迎刃而解了。這時要作的事就是說服建筑師調整布局,將各套房的廚房集中在平面圖中的凹陷處,即A點附近。否則,若立A點,廚房在B點,靠水平外墻管引入戶內,一樣破壞外立面。
3.3利用外墻裝飾線掩飾立管
要求建筑師利用縱向的外墻裝飾線條掩飾管道,不失為一種好辦法,如圖3、圖4讓外墻裝飾線在整個建筑中顯得協調,對建筑師可能是一種挑戰,但一個好的建筑師是樂意接受這種挑戰的;也許更能激發他們的靈感。當然,我們也應該給建筑師更多的選擇;如圖5,可能縱向裝飾線的位置離入戶支管尚有一段距離,不妨建議建筑師再來一條水平裝飾線,一樣美觀。
3.4調整好室內房間布局,避免出現戶內表后外墻管
不少建筑在室內布局中,將浴室與廚房放在相距很遠的地方,燃氣管道很難在室內由廚房引至浴室,因為燃氣規范中不允許管道穿過睡房等不用氣的房問,而且住戶也不愿意在室內有這么一條燃氣管。為解決這個問題,只能將管道沿外墻敷設,從而外墻美觀。所以要盡可能說服建筑師將廚房與浴室放在一墻之隔的地方,而且浴室須有對外的窗,便于通風,以免出現洗浴時供氧不足造成人身事故。
3.5留好閥門箱的位置
燃氣閥門箱的位置,只能是在距地1.5m左右,方便開關的地方。但建筑設計師往往把首層設計為商鋪、停車場等,用盡了首層立面的每一個地方;燃氣樓棟間常常只能與同樣無處可去的水表、電表箱、郵政信報箱一齊擠在首層樓梯間的側墻上。有時連這種地方都箱滿為患,只能非常難看地放在兩個商鋪間的柱上,特別刺眼,其造成的視覺污染比外墻立管更大。外墻立管因裝得較高,采用與外墻顏色一致的油漆還可作掩飾,但閥門這個實體卻無處遁形。為此,我們請建筑師留好閥門箱位的同時,還應注意地下情況;如果地下的其它管線或構筑物(如地下室、化糞池、其他管線檢查井等)造成我們的地下管根本到不了目的地,那就白費苦心了。