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房屋設計分析優選九篇

時間:2023-08-08 16:51:02

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房屋設計分析

第1篇

【關鍵詞】門式剛架;輕型鋼結構;房屋設計

隨著建筑技術的不斷發展,建筑的結構和形式也開始朝多樣化發展,無論是審美還是使用功能都有了很大的飛躍。而多門式剛架輕型鋼結構作為輕型鋼架結構中的一種,在現代建筑行業得到了很大的發展。在門式剛架輕型鋼結構房屋設計方面,也有了很高的要求。這就需要設計人員根據工程的實際情況,充分掌握門式剛架輕型鋼結構房屋設計的特點、適用范圍、結構形式等,同時,還需要對門式剛架的塑性設計與計算、節點設計和支撐布置等方面的知識有充分的了解。

1.剛架特點

剛架結構是梁柱單元構件的組合體,形式種類多樣。根據不同的建筑,又有不同的使用范疇。一般而言,單跨、雙跨或多跨的單、雙坡門式剛架,在單層工業與民用房屋的鋼結構中,應用較多。

單跨、雙跨門式剛架的斜梁和柱常為剛接,而柱的底部多數為鉸接。在工程需要的情況下,在多跨剛架中間柱與斜梁的連接部,可以考慮采用鉸接。而多跨剛架,通常需要采用雙坡或單坡屋蓋,如果工程有需要,也可采用由多個雙坡單跨相連的多跨剛架形式。

與屋架結構相比,門式剛架的整個構件的截面尺寸較小,這樣就方便我們更好、更有效地利用建筑空間,不僅能夠有效的降低房屋的高度,也可以有效的減小建筑體積,同時也對建筑造型起到美觀作用。

一般的門式剛架用于跨度為9~36m、柱距為6m、柱高為4.5~9m,而且設有起重量較小的懸掛吊車的單層工業房屋,或者公共建筑。需要架設橋式吊車時,其起重量控制在20t以內,屬于A1~A5中、輕級工作制吊車;而在設置懸掛吊車時,起重量控制在3t以內。

2.結構形式

從類型上看,門式剛架的結構形式有很多種。按構件體系分,有實腹式與格構式;按橫截面形式分,有等截面與變截面;按結構選材分,有普通型鋼、薄壁型鋼、鋼管或鋼板焊成。一般來說,實腹式剛架的橫截面是工字形,當然,也有少數是z形;而一般而言,格構式剛架的橫截面是矩形或者三角形。

2.1建筑尺寸

通常情況下門式剛架輕型房屋鋼結構的尺寸應該滿足下列規定:1)門式剛架的跨度取值標準為,橫向剛架柱軸線間的距離。2)門式剛架的高度的取值標準,應該是地坪至柱軸線與斜梁軸線交點的高度。當然,具體的高度需要安裝使用要求的內凈高確定。3)在柱的軸線選擇上,一般可以通過柱下端中心的豎向軸線。如果是工業建筑邊柱的定位軸線,則應該考慮取柱外皮。斜梁的軸線可取通過變截面梁段最小端中心與斜梁上表面平行的軸線。4)門式剛架輕型房屋的檐口高度,應該按照地坪至房屋外側檁條上緣的高度來取定。其最大高度,一般由地坪至屋蓋頂部檁條上緣的高度決定,而房屋側墻墻梁外皮之間的距離,則為寬度應取的距離,長度則按照兩端山墻墻梁外皮之間的距離作為標準取值。

通常來說,門式剛架的跨度應該為9~36m,如果邊柱的寬度不等,那就需要把外側對齊。而一般的高度應該在4.5~9.0m之間,如果有橋式吊車時,就不能超過12m。間距,也就是柱網軸線在縱向的距離一般要采用6~9m。挑檐長度可根據使用要求確定,但是通常是在為0.5~1.2m之間取值,其上翼緣坡度宜與斜梁坡度相同。

2.2結構平面布置

(1)門式剛架輕型房屋鋼結構的溫度區段長度必須要滿足這兩個規定:1)縱向溫度區段不大于300m;2)橫向溫度區段不大于150m。當然,這只是參照值,如果有計算依據和需要時,溫度區段長度可根據工程的實際需要適當加大。

(2)在多跨剛架局部抽掉中間柱,或者邊柱處需要考慮布置托架梁。

(3)屋面檁條的布置應考慮天窗、屋面材料、采光帶、通風屋脊、檁條供貨規格等因素的影響,屋面壓型鋼板厚度和檁條間距應按計算確定。

(4)山墻可設置由抗風柱、斜梁、墻梁及其支撐組成的山墻墻架,或采用門式剛架。

3.門式剛架的塑性設計與計算

3.1門式剛架荷載

門式剛架的荷載一般有三類:一是屋面結構等的自重,即永久荷載;二是屋面活荷載和雪荷載中的較大者;三是風荷載。在一般的彈性設計中,可以根據各類荷載單獨計算剛架中的內力,最后再有目的的對各個構件進行內力組合,求出最不利的內力設計值。而在塑性設

計中,找到結構中形成機構的塑性鉸位置,進而求得構件截面的塑性彎矩M,是機構分析的目的。當然,在實際的計算中,避免對分析結果進行疊加,而是要首先進行荷載組合,然后才能進一步對每種組合進行內力分析。

因為屋面部分風荷載的體型系數是負值,風力為吸力,其方向是與屋面活荷載或雪荷載相反的,所以,在進行無吊車荷載的門式剛架設計時,需要考慮的荷載基本組合為兩個:1)永久荷載+屋面活荷載(或雪荷載);2)永久荷載+屋面活荷載(或雪荷載)+風荷載。要特別強調的是,對于“永久荷載+風荷載”,通常情況下不需要進行控制組合,只有當風荷載特別大,而且可能產生內力變號的情況下,才有必要進行考慮。

3.2門式剛架的機構分析

利用簡單塑性理論進行剛架內力分析的方法很多,本文只介紹較為常用的靜力法。所謂的靜力法,指的是通過求解靜力平衡方程,來確定塑性鉸位置和塑性彎矩的方法。具體的步驟是:1)為了形成靜定結構,應該去除構件中的超靜定贅余反力,然后繪制荷載作用下此靜定結構的彎矩圖。2)把贅余反力作用在靜定剛架上,然后在根據具體要求畫出由贅余反力產生的彎矩圖。3)把前面的兩彎矩圖疊加,求得成機構的塑性鉸位置,求得截面的最大全塑性彎矩MP。按照唯一性原理,塑性分析的唯一結果,也就是在破壞情況下的彎矩分配

必須要同時符合平衡、機構、屈服這3個條件。

根據上述靜力法的分析,一定可以使得平衡條件和機構條件得到滿足,當然,如果找錯了塑性鉸位置,那就很有可能在所確定的塑性鉸位置以外的其他截面上產生大于MP的彎矩,此時,也就完成背離了屈服條件。所以,求得MP后,還需要進行檢查,確保構件的任何一個截面的彎矩的絕對值不超過MP。

3.3門式剛架的截面設計

一般來說,在完成通過內力分析確定截面的塑性彎矩MP后,就可以接著進行截面的初選。盡管門式剛架的柱子和斜梁都是壓彎構件,但是,根據相關的原理,我們在進行截面的初選時,仍然可以將它們各看做受彎構件,也就是要忽略軸力的影響。而對于純彎構件,在荷載使梁處于全塑性工作階段的背景下,截面上的應力圖形為兩塊矩形,形成塑性鉸,截面上的彎矩為全塑性彎矩,簡稱塑性彎矩,記為 (式中: 為塑性截面模量, 為截面形狀系數,Wp為彈性截面模量,對工字形截面 =1.10~1.17,隨截面尺寸不同而變化)。引入荷載分項系數和抗力分項系數后,得 。由此可求得所需構件截面的彈性截面模量: ,由 即可初選構件的截面。

參考文獻:

[1]朱勇軍.門式剛架輕型鋼結構設計初探[J].建筑知識.2001(02)

[2]張遙.淺談門式剛架輕型鋼結構工業建筑設計的入門之道[J].武漢勘察設計.2012(10)

[3]李曉華.門式剛架輕型鋼結構廠房基礎的設計[J].中外建筑.2004(08)

第2篇

【關鍵詞】房屋建筑;結構設計;優化技術

中圖分類號:S611 文獻標識碼:A

0前言

隨著我國建筑事業的不斷發展,越來越多的房屋建筑質量受到關注,所以在進行房屋建筑時,設計人員應該要保證結構的穩定性,進而對其進行優化,提高建筑房屋的整體質量。在對房屋結構進行設計時,設計人員應該加大自身的創新力度,改變傳統的設計觀念和設計方法,優化設計的技術。這樣才能夠更好的實現房屋結構的安全,提高房屋結構的整體質量,保證其舒適性、實用性以及美觀性。

1房屋結構設計技術的內涵及優化意義

房屋建筑結構的設計可以提高建筑物的整體效果,在相互協調之間可以感受到空間的效果,從而實現優化設計的效果,達到設計的最終目的。在建筑結構的設計中,可以增家房屋的經濟性、安全性、舒適性和美觀性。所以房屋設計優化技術的應用可以最終達到“物美價廉”的效果,能夠減少建筑結構的投資,保證建筑物的整體質量,從中獲得最大的收益。在我國當前的房屋建設中,房屋的結構還存在一定的不合理性,所以設計人員還應該不斷提升自身的專業素質和設計水平,同時還應該用有限空間資源進行結構設計,提高房屋建筑結構質量,促進我國資源的最大化利用,進而提升我國房屋的建筑水平,實現我國經濟的快速發展,人民生活水平的進一步提升。

房屋結構設計中采用優化設計技術可以降低房屋的工程造價。在進行優化的過程中能夠科學的應用材料的性能,實現材料的應用,從而協調好內部的環境。尤其是隨著我國城市的發展,高層建筑物的出現,使得建筑墻體的面積好柱體的體積增加,導致結構自重增大,同時其他材料的應用都會相應的增加。但是如果采用結構的優化技術,設計人員在進行設計時會降低層高,這樣能夠提高建筑抗震能力,縮短兩建筑之間的日照距離,間接的就節約了建筑用地。如果在同樣的建筑面積中進行房屋的建設,不同的平面形狀對材料的使用量也會不同。比如選擇圓形或者正方形時,建筑的外墻長度就會越小,裝修使用的材料也會大大減少,進而達到設計的目的。

2房屋結構設計中優化設計技術

2.1房屋地基問題

在進行房屋結構的優化過程中,一般技術設計人員過于重視房屋的外形以及整體結構的質量,從而忽視了對地基質量的關注,最后影響到整個建筑的結構。主要表現為,設計人員在進行房屋結構的設計過程中,對于地基較軟的房屋來說,設計人員沒有給予足夠的認識,導致房屋的地基不穩,進而影響到房屋結構的安全性。如果設計人員只是根據個人經驗使用砂層來提高地基的承載力,而對它的寬度以及厚度沒有進行設計,可能會導致資源的浪費。所以在對房屋建筑結構進行優化設計時,設計人員還應該注重房屋地基問題,完善整個房屋建筑結構的資料,詳細勘探相應的地質狀況,進而做出比較科學合理的優化設計方案,提高整個建筑地基的質量。

2.2建筑承重力問題

在一般的房屋結構的設計中,房屋結構的承重力設計主要是通過樓板來進行的,在進行相應的建設時會將那些沒有承重力的墻體安放在樓板山。隨后還將這些計算到同等效果的荷載力范圍內,同樣在進行樓板的配筋時也會應用相同數據進行計算。有時設計人員還會將立磚斜砌隔墻頂位置,最終導致樓板的頂層出現相應的裂縫問題。所以在對承重力進行設計時要充分考慮房屋的承載力,掌握準確的數據,提高設計的質量水平。

2.3房屋構造柱問題

房屋構造柱的質量問題將會影響到房屋的整體承載力以及房屋的結構,所以在進行相應的設計時設計人員要格外注意。一般情況下構造能夠設計為單一的受力柱,它的橫截面積以及配筋需要達到規范砼的規格要求。如果構筑體被當做承重的主體時,這樣就會造成構筑體的受力提前,進而會限制構筑體對房屋結構拉束功能,對整個房屋建筑結構產生不良的影響。除此之外,如果構造出充當承重柱,柱底部就會導致抗壓力的超負荷,最終會出現裂縫,進而會影響建筑整體結構的安全性。所以在實際的設計過程中處于承重梁下的柱體的承重力應該要達到相關的標準,這樣才能夠保證承重的重量,提高建筑的整體結構性能,達到設計的要求,保證建筑結構優化設計。

3結構設計優化技術的應用

3.1概念性設計理念

所謂的概念性設計理念就是指在一些不能夠使用具體數據進行建筑施工時采用的一種房屋建筑優化設計的方法。在這樣的理念指導下,可以對相同的房屋結構建筑方案,采用不同的建筑結構設計。同時在確定好相應的房屋結構后,還可以對荷載相同的房屋進行不同的優化設計分析。這樣的分析需要結合房屋的具體狀況,進而保證設計的質量。在設計的過程中設計施工所要用到的數據參數和材料具有不確定性,所以導致設計的細節上會存在不同。而在這樣的情況下,無法實現計算機的計算,所以采用概念性設計理念能夠更好的達到設計的效果,實現設計目的。

3.2提高結構設計初期計劃方案質量

房屋結構設計初期的計劃方案質量將會直接影響到施工建筑的成本,所以在進行設計時首先應該要提高初期方案計劃制定時房屋設計人員的積極參與性,考慮到房屋結構優化的科學性,提高設計人員的創新能力,加大創新設計改革,最終提高創新設計的質量。但是在實際的設計過程中,一般對結構設計初期人員的參與意識不強,這樣就會加大房屋結構優化技術的難度,進而會降低設計的質量水平,增加相應的建筑投資。所以在進行房屋建筑結構的優化設計時,應該要依據房屋的結構來進行優化方案的設計和選擇,減少不必要的投資,進而能夠節省更多的資金,實現經濟和社會效益。

3.3房屋抗震優化方案

在進行房屋結構的設計時,不僅要保證房屋的美觀性和經濟性,最重要的是要保證它的安全性,這樣才能夠保證人民的生命財產安全。我國作為一個多地震的國家,所以在進行房屋結構的設計時應該要充分考慮到房屋的抗震能力和抗震水平,提高房屋結構的穩定性。一般情況下,地震對建筑物的損害程度較大,設計人員在進行設計時要保證建筑的均勻剛度。例如。可以進行對稱的設計以及延性的結構設計等。這樣的設計可以提高房屋結構的脆性防御力,進一步減小地震對房屋的破壞。除此之外,在進行房屋的抗震設計時,還應該要考慮鋼筋的使用情況,對鋼筋進行不同的分類,在結合相關的設計理念,在減少鋼筋材料的使用時還能夠保證建筑的質量水平。同時設計人員也喲對現澆板的規格進行規范,一般情況下,現澆板的拐角容易出現裂縫現象,所以設計人員可以采用矩形的現澆板來降低這一現象的發生率,提高建筑結構的整體性能,保證建筑質量。

4總結

綜上所述,房屋結構設計中的優化技術應用可以提高房屋結構的整體質量,促進我房屋建筑更好的發展。所以說房屋結構優化設計能夠保證房屋的質量,同時還能夠提高房屋空間的利用率。在這樣的結構環境中生活,能夠讓人感到舒心,從而提高生人民的生活水平,不斷滿足當前人們房屋居住環境的需求,同時也能夠保證我國建筑事業的進步。

參考文獻

[1] 邱君華.結構優化設計技術在房屋結構設計中的應用分析[J].城市建筑.2013,(6) :99-100

第3篇

關鍵詞:房屋 設計 高層 鋼筋混凝土抗震

一、鋼筋混凝土房屋高度限制與結構選型

地震區鋼筋混凝上房屋總高度是確定結構選型的重要因素之一,這類房屋的高度限位與地震烈度、場地條件和結構類型有關。規范規定不同類型鋼筋混凝土房屋的適用最大高度如表1.

表 1 適用房屋的最大高度(m)

建造于IV類場地的房屋,地震效應較大的,抗震性能較差的裝配正體式結構和有框支層的抗震墻結構以及非常不規則的結構,房屋的最大高度應適當降低。

房屋自振周期與房屋高度有關,在已知高度選擇結構類型時,應注意使多層和高層鋼筋混凝土房屋的自振周期與場地特征用期Tg錯開,以避免共振影響,減弱結構的動力反應.

二、結構抗震等級

1. 地震烈度。不同設防烈度的地震作用在與其他荷載效應組合中所占比重不同。因此不同設防烈度的結構實際抗震能力有較大的差別。6、7度與8、9度設防烈度的房屋抗震要求應有較大差別,地震烈度愈高,結構抗震要求也愈高。

2.不同抗側力構件的抗震能力主要決定于主要抗側力構件的抗震能力。一個結構中主要與次要抗側力構件的抗震要求應有所區別。如框架結構中的框架是主要抗側力構件,其抗震要求應比框架―抗震墻結構中的框架高。

3. 規范綜合考慮地震烈度、結構類型和房屋高度等因素,采取劃分抗震等級的方法來區別對待不同抗震計算要求和構造措施的方針,對同一設防烈度不同類別和高度的建筑可采用不同的抗震等級,同一建筑中不同的結構部分也可采用不同的抗震等級

三、計算要點

在規范中,為了保證框架的延性和變形能力,防止在地震作用下出現突然脆性破壞,按不同抗震等級框架分別規定了一些計算要點,內容如下:

圖1 框架的兩種典型的破杯機制

1.柱抗彎能力

一、二級框架的梁、柱節點處,除頂層和柱軸壓比小于0.15者外,粱柱端彎矩應分別符合下列公式要求:

一級(1)

二級 (2)

式中:――節點上下柱端順時計或反時針方向截面組合的彎矩設計值之和。上下柱端彎矩,一般情況下可按彈性分析分配;

――節點左右梁端反時針或順時針方向截面組合的彎矩設計值之和;

――實配系數。可按節點左右梁端縱向受拉鋼筋的實際配筋面積之和與計算面積之和的比值的1.1倍采用。

一、二級框架的底層柱底和框支層柱兩端組合的彎矩設計值,應乘以增大系數1.5。

眾所周知,框架結構的變形能力與框架的破壞機制密切相關。破壞機制主要有梁鉸機制(圖la)、柱鉸機制(圖lb)和二者組合的混合機制。柱鉸機制容易形成薄弱層塑性間變形集中。梁鉸機制使整個框架有較大內力重分布的可能和有較大的變形能力與耗能能力,因此提高柱的抗彎強度,梁鉸機制,較為有利,見圖la所示。

規范規定一、二級抗震等級框架的柱端抗彎能力分別符合式(1)、(2)要求,其目的是為了體現強柱弱梁的設計要求。但在實際工程中由于梁筋超強、樓板配筋參加梁的抗彎作用等因素,要完全做到梁鉸機制,柱不出現塑型性鉸必須大幅度提高柱的相對抗彎強度。試驗說明按照規范的一級要求一般也只能達到混合機制,即在間一層內不致全部出現柱鉸,但它可以達到適當推遲出現柱鉸目的。對于軸壓比小于0.15的柱。包括頂層柱在內,因為柱具有同梁相近的變形能力所以不需要加強其抗彎能力。

2.梁、柱、抗震墻和抗震墻連梁平均剪應力控制

研究表明構件塑性鉸區截面平均剪應力應于控制,以剪壓比(平均剪應力與混凝土軸心抗壓設計強度比值)限值來表述較為可取。剪壓比過高,混凝土出現過早破壞將不可能與箍筋一起充分發揮作用。因此必須予以限制,這在實際七是規定r構件最小截面尺寸。根據國內外大量試驗研究成果結合規范中配筋構造要求,新規范對規定進行抗震驗算的框架梁柱、抗震墻和連梁,規定其端部截面組合的剪應力設計值應符合下式要求:

(3)

式中:――端部截面組合的剪力設計值,應按下面有關公式計算;

――混凝土軸心抗壓強度設計值;

――梁、柱截面寬度或抗震墻墻板截面寬度;

――截面有效高度,抗震墻可取截面高度;

――承載力抗震調整系數,取0.85

框架梁和抗震墻中凈跨大于2.5倍梁高的連粱,其端部截面組合的剪力設計值,一二級應按下列各式調整,三級可不調整。

(4)

一級 (5)

二級 (6)

式中:――剪力增大系數;

――實配系數,可按梁的左右端縱向受拉鋼筋的實際配筋面積之和與計算面積之和的比值1.1倍采用。

――梁的凈跨;

――梁上重力荷載代表值(9度時高層建筑還應包括豎向地震作用標準值)作用下,按簡支梁分析的梁端截面剪力設計值;

――分別為梁的左右端順時針或反時針方向截面組合的彎短設計值。

框架柱和框支柱端部截面組合的剪力設計值,一二級應按下列各式調整,三集可不調整。

(7)

一級 (8)

二級(9)

式中:――實配系數,可按偏壓柱上下端實際的正截面承載力和與正截面承載力設計值之和的比值采用;

―柱的凈高;

――分別為柱的上下端順時針或反時針方向截面組合的彎矩設計值,應符合(1)(2)的要求。

3.抗震墻底部加強部位截面組合的剪力設計值。一二級應乘以下列增大系數,三級可不乘以增大系數。

一級 (10)

二級(11)

式中:――實配系數,可按偏壓抗震墻實際的正截面承載力與正截面承載力設計值的比值采用。

4.關于節點核心區的截面抗震驗算

(1)剪力設計值

框架節點核心區組合的剪力設計值應該按下列公式確定:

一級 (12)

二級 (13)

式中:――節點核心區組合的剪力設計值;

――梁截面的有效高度,節點兩側梁截面高度不等時可采用平均值;

――梁受壓鋼筋合力點至受壓邊緣的距離;

――柱的計算高度,可采用節點上下柱反彎點之間的距離;

――梁的截面高度,節點兩側梁截面高度不等時可采用平均值。

(2)核心區截面驗算寬度

①核心區截面驗算寬度,當驗算方向的梁截面寬度不小于該側柱截面寬度的1/2時,可采用該側柱截面寬度,當小于時,可采用下列二者的較小值:

(14)

(15)

式中:――節點核心區的截面驗算寬度;

――梁截面寬度;

――驗算方向的柱截面高度;

――驗算方向的柱截面寬度。

(3)當梁、柱的中線不重合時,核心區的截面驗算寬度可采用上條規定和下式計算結果的較小值:

(16)

式中:――梁與柱中線偏心距。

(4)截面抗震驗算

節點核心氏截面抗震驗算應采用下列設計表達式:

(17)

(18)

式中:――交叉梁的約束影響系數,四側各梁截面寬度不小于該側柱截面寬度的1/2,且次梁高度不小于主梁高度的3/4時,可采用1.5,其他情況均可采用1.O;

――節點核心區的截面高度,可采用驗算方向的柱截面高度;

――承載力抗震調整系數,可采用0.85;

――對應于重力荷載代表值的|:柱軸向壓力,其值不應大于柱的截面面積和混凝土抗壓強度設計值乘積的50%;

――箍筋的抗拉強度設計值;

――核心區驗算方向箍筋的總截面面積。

四、框架結構抗震構造措施

1.梁、柱尺寸及托軸壓比要求

規范規定框架的混凝士等級不宜低于C20。框架拄的凈高宜大于柱截面邊長的4倍,否則應驗算柱的抗剪強度。規范還分別對梁、柱截面最小尺寸作了規定,并要求梁凈跨長不宜小于截西高度的4倍。

梁的截面尺寸應符合下列各項要求:

(1)梁截面的寬度不宜小于200mm且不宜小于柱寬的1/2;

(2)梁截面的高寬比不宜大于4;

(3)梁凈跨與截面高度之比不宜小于4。

2.柱的截面尺寸應符合下列要求:

(1)柱截面的寬度不宜小于300mm;

(2)柱凈高與截面高度(圓柱直徑)之比不宜小于4.

研究表明,柱軸壓比是影響柱破壞形式和變形能力的重要岡素,當柱軸壓比較高時,柱可能出現小偏心受壓破壞,從而大大降低柱的變形能力,此時即使增加箍筋,作用也不大,因此新規范對柱軸壓比作了明確的規定,給出不同抗震等級,不同柱類型的軸壓比限值,見表2,但柱凈高與截面高度(圓柱直徑)之比小于4、變形能力要求較高和Ⅳ類場地上較高的高層建筑的柱軸壓比限值應適當減小。

表2 柱軸壓比限值

類別 抗震等級

一 二 三

框 梁 柱 0.7 0.8 0.9

框 支 柱 0.6 0.7 0.8

3.梁柱縱向配筋

第4篇

關鍵詞:房屋建筑設計;節能設計;節能環保;發展

1房屋建筑節能設計的重要意義

我國是世界建筑消耗最大的國家,每年都有近20億平米的新建面積,其中住宅和一些公共建筑在建造和使用過程中的存在嚴重資源浪費的問題,這與我國的國情很不適應。因此,發展“節能建筑”、“綠色建筑”,是實現國民經濟可持續發展的重要方面。節能建筑的科學定義,是在建筑過程中要充分利用陽光、雨水等可再生能源,最大限度地節水節電。而建筑行業是用能大戶,因此,發展節能建筑正好適應了整個建筑行業發展的需要。現在,居民對于建筑的設計不僅只考慮美觀舒適,還會注重設計個性以及“以人為本”“環保節能”等方面了。在建筑設計中重視節能問題,能有效緩解我國社會經濟快速發展與資源能源供應緊張之間的矛盾,有利于保障國家能源安全、提高人民生活質量、保護環境、以及加快循環經濟的發展,從而更合理地利用和促進能源資源的節約和利用。

2建筑節能設計的原則

2.1自然通風

建筑節能設計需要注意的一個很重要的問題就是如何組織好建筑物室內外春秋季和夏季涼爽時間的自然通風。良好的自然通風不僅有利于改善室內的舒適程度,而且可減少開空調的時間有利于降低建筑物的實際使用能耗,因此,在建筑單體設計和群體總平面布置時,考慮自然通風是十分必要的。

2.2建筑物的朝向

在建筑單體設計和群體總平面布置時,考慮朝向也是十分重要的。朝向對建筑能耗的影響,除了風之外,還有太陽輻射。太陽輻射得熱對建筑能耗的影響很大,夏季太陽輻射得熱增加制冷負荷,冬季太陽輻射得熱降低采暖負荷。總體而言,由于太陽高度角和方位角的變化規律,在夏熱冬冷地區。南北朝向的建筑夏季可以減少太陽輻射得熱,冬季可以增加太陽輻射得熱,是最有利的建筑朝向。在規劃條件允許的情況下,應該優先采用南北或接近南北朝向。

2.3建筑物的體形系數

建筑物體形系數是指建筑物的外表面積和外表面積所包的體積之比。體形系數的大小對建筑能耗的影響非常顯著。體形系數越小,單位建筑面積對應的外表面積越小,護結構的傳熱損失越小。從降低建筑能耗的角度出發,應該將體形系數控制在一個較低的水平上。但是,體形系數不只是影響護結構的傳熱損失,它還與建筑造型、平面布局、采光通風等緊密相關。體形系數過小,將制約建筑師的創造性,造成建筑造型呆板,平面布局困難,甚至損害建筑功能。因此在具體的設計過程中,要注意權衡利弊,兼顧不同類型的建筑造型,將條式建筑的體形系數定在標準規定的范圍內。條式建筑物的體形系數不應超過O.35,點式建筑物的體形系數不應超過0.40。

3房屋建筑節能設計的措施分析

3.1房屋外墻保溫節能的設計

在建筑的基本形式不能改變的情況下,房屋建筑節能設計可采用外墻外保溫技術的建筑節能改造模式,改造時可多考慮節能保溫涂料與輕型保溫板材等技術的復合運用。目前,高效建筑絕熱材料的使用和復合墻體的做法在國內不斷推廣,其中,性能最好的還是聚氨酯保溫材料及其施工技術,施工實踐證明,粘貼聚苯板外墻外保溫體系和澆筑聚苯板外墻外保溫體系相比,聚氨酯硬質泡沫的保溫性能更優越、更接近于節能65%的要求。對某些較為重視建筑視覺形象的特殊工程,節能設計可采用外墻外保溫技術和外墻內保溫技術相結合的節能改造模式。改造時,因其支撐結構相對獨立,各種技術運用的空間較大,可考慮以原有墻體作保溫加固處理后再進行外包,宜采用各類型節能保溫板材輔以保溫輔料,并配合節能保溫門窗等共同使用。

3.2房屋外結構保溫隔熱相關節能設計

一般情況下,建筑結構溫度最高的部分為結構,結構由于面積較大,能夠實現對建筑結構的節能設計與處理十分重要,一般來說,房屋屋面的節能設計是否達到目標對改善高層建筑室內溫度環境、實現節能降耗具有十分重要的意義。對此,現階段我國房屋建筑設計工作者一般采用輕質高效保溫材料,通過在防水層和屋面板之間放置輕質高效保溫材料達到屋面保溫節能效果。一般來說選用的輕質高效保溫材料要達到低容重、低導熱系數、低吸水率等技術指標。這種做法稱為正輔法,當然還有倒輔法,倒輔法就是將保溫層設置在防水層上,采用倒輔法可以實現對保溫材料的良好保護,減小防水材料由于環境原因而造成的自然或者人為損壞,進而實現提高防水材料使用壽命的目的。但是這種方法成本較大。目前,淺色坡房面是我國房屋建筑主要采用的節能設計手段,借助這種技術可以將高效排水、阻止滲漏、保溫隔熱、節能降耗等目標同時實現,日照對深暗色屋頂的反射率不到30%,與深暗色屋頂設計相比,其他非深暗色屋頂的反射率高達65%,反射率高可以節約能源消耗。

3.3建筑門窗結構節能設計

在對房屋建筑節能設計時要重視門戶的保溫效果,建筑設計工作人員要不斷的降低門窗結構的導熱性,只有這樣才能提高其房屋的整體保溫性能。房屋建筑設計人員可以通過各種有效途徑如增加玻璃層數或者厚度,采用新型建筑節能材料等方法。現階段我國房屋建筑節能設計中采用密封中空玻璃或者平板片玻璃較多,設計時一般采用隔框進行分開,以進行密封,使玻璃層形成干燥空間,還可以借助在密封空間放置干燥劑實現玻璃內表面和外表面溫差平衡,從而保持建筑窗戶有良好的透明度和潔凈度,密封空間內部的空氣具有靜止的特點,可以提高整個窗戶的保溫性,同時,建筑房屋的窗戶大小也對房屋的整體保溫效果產生影響,建筑窗戶的大小要根據相關設計的比例,主要是參考建筑設計門窗比例,只有保持合適的窗墻比例才能最大限度的實現節能降耗、提高入住舒適度的目標。

3.4利用太陽能的節能設計

太陽能是一種可再生清潔能源,通過對太陽能資源的開發和利用,可以提高建筑的節能效果,現代房屋建筑設計都十分重視對太陽能這種可再生清潔能源的利用。我國幅員遼闊,太陽能資源比較豐富,我國大部分地區日照量充足,并且有十分良好的日照強度,這為我國充分利用太陽能資源提供了良好的自然條件,我國房屋設計人員在進行房屋設計時,要充分考慮和利用我國現有的豐富太陽能資源,提高房屋的整體節能水平,太陽能資源有著十分廣闊的運用空間,如可以利用太陽能為房屋供暖、供電照明、供熱水等。隨著技術的不斷進步,太陽能資源將在房屋節能設計中扮演更加重要的角色,太陽能節能設計在我國將會有廣闊的發展空間,因為太陽能有其他能源無可比擬的優點,我國房屋設計人員要重視太陽能資源在我國房屋節能設計中發揮的作用,要將太陽能節能設計廣泛的運用到我國房屋建筑節能設計中去,為我國房屋節能降耗做出應有的貢獻。

4房屋建筑節能設計的發展前景分析

節能對建筑業有巨大的經濟效益,面對全球能源的日益緊張,世界各國特別是歐美發達國家對節能技術給予了充分的重視。而我國的房屋建筑節能設計工作從20世紀90年代初才剛剛啟動。首先,在設計技術節能方面,積極采用節能建材、新型節能墻體、屋面的保溫隔熱技術、節能門窗的保溫隔熱和密閉技術。加大新能源和可再生能源如太陽能和低熱能在房屋建筑中的應用,并進―步推廣不同能源的熱泵技術、產品以及回收廢熱、余熱技術;其次,在房屋建筑節能設計管理方面,加強房屋建筑節能標準化工作,嚴格實行房屋建筑的節能設計,要把房屋建筑節能設計作為房屋建筑設計是否達標的重要考核項目;最后,在房屋建筑設備產品的使用方面,應采用節能型供熱、空調設備,并提高設備運行時的能源利用率,以達到更好節能的目的。

5結束語

建筑節能更是國家發展的基本國策之一,隨著我國建筑節能工作的開展,以及人們對發送建筑熱環境的迫切需求,建筑節能技術必將得到迅速發展。因此,抓好房屋建筑的節能設計,合理地使用節能設計方法,提高能源的有效利用率,不斷進行自我完善,必將會帶動國家和地方的建筑節能事業,促進全社會建筑節能技術的進步,讓我國的建筑節能技術走向世界。

參考文獻:

[1]彭關中,廖小平.建筑節能技術探討[J].節能2005(11).

[2]芮菲菲.住宅建筑節能設計關注點探析[J].中華民居2012(2).

第5篇

關鍵詞:房屋建筑,節能,設計

中圖分類號:TE08 文獻標識碼: A

前言:建筑企業要在市場上占據一席之地,甚至在市場中取得優勢,必須重視建筑節能設計,降低建筑能力,提高建筑產品的質量,滿足社會、國家和人民對降低建筑能耗的需求。提升建筑產品的市場競爭力,提高建筑企業的效益,促進建筑行業的綠色發展。

1建筑節能設計的影響因素

1.1環境影響因素

環境影響因素主要指日照、降雨以及空氣流通三個。日照對住戶的舒適度有很大的影響,過度的陽光暴曬以及過度缺乏陽光會導致房屋溫度過高和過低。而且我國處于疾風氣候,由南向北,大陸性特點對季風氣候的影響更強,夏季高溫干燥和冬季低寒冷的情況更為明顯。一旦光照不足或者光照過于強烈,造成室內溫度引起人體不適,則需要大量采用認為氣溫調節方式,如空調和風扇。而大量使用家電降溫也必然消耗更多的電能。而降雨對節能的影響主要表現在水資源的利用率。水資源是人們生產和生活中的必備資源,如何提高雨水資源的利用率,更好的服務于人們的日常生活是每個房屋建筑設計重視的問題。空氣流通主要通過影響溫度方式影響能源消耗,不同的建筑設計方式會造成空氣流通性能不同,例如高度相似的建筑物兩列建于街道兩旁會形成風漏現象,使風速提高,加速建筑熱損耗。

1.2節能工藝

節能材料包括隔熱和蓄能材料兩種。隔熱是通過某種方式降低物體表面熱轉移系數和固體導熱系數,而隔熱材料則是指表面熱轉移和固體導熱系數低的材料。通過運用隔熱材料可以降低室內外熱量傳遞,以達到保溫和隔熱的效果,將室內環境控制在適宜居住的溫度。減少各種空氣調節設備的使用,從而降低能源消耗。蓄熱材料是指延緩日照對室內溫度的影響,降低室內溫度因較大室外溫差而出現較大的溫差,降低溫度損耗,節省能源。

2房屋建筑節能設計應用分析

2.1遮陽系統設計

遮陽系統設計是房屋建筑布局設計中的主要內容之一。遮陽構件的類型多樣,不同部位的遮陽設計也具有很強的針對性。常見的遮陽類型有水平式、垂直式和綜合式三種。水平式設計具有較大的遮擋高度角,可遮擋從門窗上方照射下來的陽光,因此水平式遮陽構件適用于南向門窗。垂直式遮陽構件的遮擋高度角低于水平式,但是垂直式可遮擋來自門窗兩側斜射而來的陽光,因而垂直式適用于東北和西南方向的門窗。綜合室的綜合遮陽效果較好,可以遮擋來自上下和側面照射的陽光,多應用于東南和西南方向的門窗。遮陽系統設計需要設計人員根據房屋所處的地形地貌條件、已有房屋布局、氣候條件等多個因素綜合考慮,達到較好的遮陽效果。以南方地區為例,南方地區緯度較低,季風性氣候更加明顯。季風性氣候具有夏天濕熱、冬季陰冷的特點。夏天氣溫高,日常時間長,夜間靜風率高,晝夜溫差小;冬季天氣陰沉,雨水天氣多,降水量少,日照時間短。根據南方的特點,南方房屋建筑的這樣系統不僅需要在夏季發揮遮陽的效果,而且在冬季不僅不能遮陽,還要發揮保溫作用。最后,房屋的遮陽系統設計還需要堅持平面布局原則。即房屋設計不能采用東西方向設計,避免房屋在夏季長時間受太陽直射導致室內溫度身高。而且房屋遮陽系統設計還需要根據已有房屋布局進行合理規劃設計,充分利用現有房屋建筑的帶來的遮陽效果,減少額外增加遮陽構件,降低房屋建筑工程的成本。

2.2外墻保溫設計

我國房屋結構熱損耗較大是我國房屋建筑節能設計存在主要問題之一,而外墻又是房屋建筑的主要部分,因而做好外墻的保溫設計對提升整個房屋建筑的節能性能有重要的作用。傳統外墻保溫設計方式多使用保溫隔熱性能好的外墻體建筑材料。而且房屋建筑外墻保溫設計可以應用于已有房屋建筑,而且可以不改變原有建筑的基本形式。保溫涂料和輕型保溫板是常用的外墻保溫材料,但是隨著技術大發展,更加高效的絕熱材料以及更加完善的隔熱施工技術也在不斷推廣。如聚氨酯保溫材料及其施工技術,經過大量的施工實踐證明,聚氨酯保溫材料的保節能性能高于65%,其保溫性能高于傳統保溫體系。對于部分對外形有重點要求的房屋建筑,可采用保溫材料以及保溫施工技術相結合的方式,通過對原有外墻體結構的保溫加固處理,再采用各種外墻保溫材料輔助保溫,并配合相應的保溫門窗,從整體上提升建筑的外墻保溫效果。

3結語

建筑行業作為高能耗產業以及國家經濟發展的重要支柱產業,建筑企業必須響應國家節能減排的號召,在房屋建筑中積極應用各種節能材料和節能工藝。同時政府要加強宣傳、制定相應的鼓勵政策,促使人們加快新工藝和新材料的研發、應用,改變建筑行業高能耗現狀,促進行業和國家經濟持續發展。

參考文獻

第6篇

【關鍵詞】結構設計;建筑結構;優化技術;應用

中圖分類號:TB482文獻標識碼: A

一、結構設計優化方法

依據設計的要求,把力學概念與結構優化設計進行有機結合,讓參與計算的量部分可以以變量部分出現,進而形成結構設計優化方案域,運用數學手段,在域中找到可以滿足要求的結構優化最佳設計方案。由此可見,結構優化設計不僅可以提高整體設計水量及設計質量,還可縮短設計周期,從而降低整體工程造價,提高經濟及社會效益。房屋工程分部結構優化設計包括:基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。對以上幾個方面的優化設計還包括選型、布置、受力分析、造價分析等內容,在實施過程中,不僅要按照一切從實際出發的原則,更應該結合具體工程的實際情況,圍繞房屋建筑的綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。在滿足設計要求后,在進行結構設計時應該盡量縮小剛度、質量中心的差異使平面布置規則,水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉作用。為降低應力集中,豎直方向上應避開使用轉換層。

結構優化設計的本質以力學理論和數學規劃理論為理論基礎,以計算機技術為工具,對建筑結構涉及到的各個變量進行尋找優化決策的先進的設計方法,其本質就是求極值問題。(1)優化數學模型。建立正確合理的優化數學模型是結構優化設計的關鍵步驟,基于正確的優化數學模型是得到正確優化結果的基礎。例如,在優化模型中,數學模型中的等式約束個數應當小于設計變量的個數,這樣才能求得最優解。(2)優化數學算法和優化迭代控制。對于建立的優化數學模型,雖然可用的優化算法有多種,但是采用不同的優化算法所得到的優化效果和所花費的求解時間會有差別。所以,快速、有效的數學優化算法也是結構優化設計的一項關鍵技術。(3)結構分析方法。絕大多數的結構優化設計問題難以采用解析法求解,而是采用數值法的方法。數值解的尋優實際上是一個優化迭代過程,而每次優化迭代都需要進行結構分析。實現以上提到的關鍵技術需要經過建立可靠的優化模型,然后采用適當的優化算法進行求解。這其中選擇計算簡便且正確率高的優化算法顯得尤為重要。

二、民用建筑結構設計和經濟性的關系

第一點,結構設計和用地之間的關系。在多層或者高層的民用建筑中,我們常說的總建筑的面積具體講是每層的建筑面積之和,如果層數越多,那么單位建筑的面積分攤的占地面積相應的就會越小。然而隨著層數日益變多,總體住宅高度也會不斷上升,隨之屋子間的距離也相應的變大。通過這一闡述我們了解到,用地節約的多少并不會根據建筑樓層增加而按一定的約數變高。

第二點,結構設計和造價之間的關系。一般建筑的樓層會在一定程度上影響到單位建筑的面積,但對每部分的結構來講,具體的影響程度是不一樣的。在屋蓋的區域,無論有多少層,都統一使用統一相同的房屋蓋。它跟層數增加無關,所以對屋蓋的資金投入也不會加大。因此,屋蓋處的單位面積資金投入會根據層數的不斷上升而表現出很明顯的降低。在建筑的基礎處,每層都共同使用一個基礎,因此隨著層數不斷增加,相應的基礎結構承受的荷重就會增加,因此我們必須要增加基本的荷載力。基礎地區的單位開銷雖然會根據層數的增加而呈現出降低的意思,但是這種意思并不像屋蓋那樣如此明顯。一些承重體,比如墻、梁或者柱等,會隨著層數的不斷增加而不斷地增加荷載能力以及抗震能力等,相應的這些分部的單位房屋造價會有一定的提升。

第三點,高層住宅結構設計與經濟性的關系。一般而言,住宅層數高矮將本質的影響住宅開銷,其根本原因乃是伴隨層高不斷上升,墻體面積和柱體積也會慢慢上升,而且會加大結構自重,進而還會增加柱以及基礎承受荷載力,于是讓電氣以及水衛的管線同比例變長。如果將層高降低,那么可以有效地節省材料物資,而且還可以節約能源等,對于抗震非常有利,能最大程度的節約金錢輸出。另一方面,減少層高不但可以降低房屋的高矮,有效地縮小建筑和建筑間日照的距離,所以降低層高也在一定程度上對于節約土地資源有很大的作用。

三、結構設計優化技術應用實踐

結構方案的建立過程即工程結構設計。伴隨急速更新發展的計算機硬、軟件產業,憑借計算機、力學、數學一系列方法,將結構設計做到最優化技術推廣。結構優化設計及傳統結構設計其設計原則和過程是相同的,不同之處在于傳統設計缺少安全、經濟性作為衡量準則。最優設計則是在安全、經濟準則基礎之上,利用計算機作為輔助技術,非常便利地實現了分析計算、設計、出效果圖等整套程序的自動化,大大提升了設計整體效果及質量。為了達到降低工程造價之目地,在不更改使用性能的基礎之上,就要對結構進行最優化設計。由此可見結構設計優化技術的應用已經是較為寬廣的課題之一。它不僅應用于項目的前期、整體、抗震設計,在舊房改造期間的各個環境均有廣泛應用。結構設計優化技術在應用實踐中應注意的問題如下:

1前期方案設計期間將結構設計優化參與其中

建筑方案設計前期如有一個優秀的、合理的設計方案,并參與結構設計優化,就會爭取到非常優秀的開端。但目前在前期設計方案中結構設計優化參與其中的并不多,如果能對建筑類別有所針對,并進行合理選擇結構設計優化方案,將降低建筑的總投資成本,因此在建筑方案設計初期應注意建筑方案的結構優化設計,考慮結構的合理及可行性。

2概念設計結合細部結構設計優化

概念設計主要作用于無具體數值量化現象,比如無確定性的地震設防烈度,現實難免與計算式存在區別,那么設計時應采取概念設計方法,使數值成為輔助及參考根據。為達到最佳優化設計效果,設計人員應該靈活運用結構設計優化方案。與宏觀把握相對應的,設計的過程同時要注意對于細部的結構設計優化,比如現澆板中的異形板拐角方向容易出現的裂縫,可歸結為矩形板。鋼筋選擇時應注意:I級鋼和冷軋帶肋鋼市場價格差不多,但是他們的極限抗拉力相差卻相當大,所以在塑性滿足要求的情況下,現澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做里面設計的時候,外立面上的懸挑板及配筋,應在滿足基本規范要求之上,以達到安全、經濟之目的。

3結構設計優化―――下部地基基礎

樁基礎類型的選擇,要依據現場地質條選擇最為合適的結構設計優化方案,以降低工程總造價為目的。例如對灌注樁樁長的選擇影響較大的樁端持力層的選擇,要多進行比較,最終確定最為合適的方案。

總之,建筑是凝固的藝術,好的建筑師總希望可以通過建筑來合理的表達本身設計意圖,希望擁有藝術性以及實用性能的美妙融合。建筑結構設計師們應嚴格遵“安全、經濟、合理”的設計理念,努力探索更合理的結構設計方案,保證建筑工程取得良好的經濟效益和質量效益。

參考文獻:

第7篇

【關鍵詞】房屋建筑;性能化;防火;設計

隨著科學技術的快速發展,建筑工程正在朝智能化、結構化、功能多樣化和形態美學化方向發展。然而,傳統的建筑工程防火設計是按照“處方式”規范來進行的,這種“處方式”規范規定了詳細的設計參數和指標,因而具有設計的局限性,使設計出來的建筑工程單調而呆板。性能化設計規范為設計人員提供了很大的靈活性,也使設計更加科學合理。由于性能化防火設計的方法與傳統的“處方式”設計方法相比具有許多優越性,所以很快成為建筑防火的一種新理念,得到越來越廣泛的應用。

1.性能化防火設計概述

所謂性能化防火設計,是建立在消防安全工程學基礎上的一種新的建筑防火設計方法,并采用被廣泛認可或驗證為可靠的分析工具和方法,對方案設計在建筑對象中的火災場景進行確定性和隨機性定量分析,以判斷不同解決方案所體現的消防安全性能是否滿足消防安全目標,從而得到最優化的防火設計方案,為建筑結構提供最合理的防火保護。它是傳統消防設計方法的一種替代辦法,描述能夠達到某種規定性能水平的設計。建筑防火設計最終應達到的安全目標是:

(1)保護建筑結構不致因火災而損失或波及鄰房。

(2)為消防救援提供必要的設施。

(3)防止起火及火勢擴大,減少財物損失。

(4)保證安全疏散,確保生命安全。

為此,建筑物防火安全設計須對建筑規劃、結構耐火性能、防火分區劃分、內部裝修、防火設備、防排煙系統及避難對策等方面做出考慮。應該說現行的、條文式的設計方法對上述的問題都有相對獨立、完整的考慮。但存在的最大弱點是沒有清晰、統一的安全水準,無法體現各消防系統間的協同功效,并導致綜合經濟性低下。但是,消防安全的性能化設計方法能夠考慮到項目所特有的危險和防護這些危險所特有的消防安全措施,可以實現綜合性的消防對策,所有系統都綜合其中,而不是分別獨立設計的,人們除了可增進對潛在的損失了解外,這種綜合性工程方法通常可提供更具體成本-效率的建筑防火設計方案。

2.性能化防火設計步驟

2.1確定性能化防火設計的工程范圍與內容

首先要了解工程各方面的信息,如建筑的特征,使用功能等;其次對建筑的工藝特征做專門的研究,如非同一般的作業區、危險物品的使用或儲存區、昂貴設備區以及零故障區等;再次就是不同使用功能的建筑,其使用者特征也不同(如住宅建筑與商業建筑),使用者特征包括年齡、智力、是否睡覺、體能狀態等因素。

2.2確定消防安全總體目標、功能目標和性能目標

在消防安全設計中,消防安全設計總體目標是一個范圍比較廣泛的概念,它表示的是社會所期望的安全水平。概括地說,消防安全應達到的總體目標應該是保護生命、保護財產、保護使用功能、保護環境不受火災的有害影響。

2.3將定性的消防安全目標轉化為定量的性能化判據

基本判據如下:a.生命安全判據。煙氣層的高度下限、煙氣層和火焰的溫度上限、煙氣層內毒性氣體的濃度上限、煙氣透過能見度下限、人員從建筑內最不利位置疏散到安全地點所需時間等。b.結構安全判據。對建筑結構安全起至關重要作用的重點構件的承溫上限、耐火極限等。c.環境安全判據。煙氣的濃度上限、腐蝕性燃燒生成物的濃度上限等。

2.4確定火災場景

火災場景是對某特定火災從引燃或者從設定的燃燒到火災增長到最高峰以及火災所造成的破壞的描述。在建立火災場景時,應考慮的因素包括:建筑的平面布局;火災荷載及分布狀態;火災可能發生的位置;室內人員的分布與狀態;火災可能發生時的環境因素等。

2.5建立設計火災“熱釋放速率-時間”變化曲線

綜合考慮火災場景中燃料、點火源、通風狀況、空間分布、火災發生時主動式消防系統的動作情況等因素,確定火災載荷、火災規模的大小和增長趨勢、以及發生轟燃的可能性,采用火災增長曲線,熱釋放速率隨時間變化的典型火災增長曲線,一般具有火災增長期、最高熱釋放速率期、穩定燃燒期和衰減期等共同特征。每一個需要考慮的火災場景都應該具有這樣的設計火災曲線。

2.6提出和評估設計方案

評估過程是一個不斷反復的過程。在此過程中,許多消防安全措施的評估都是依據設計火災曲線和設計目標進行的。像增加報警裝置和自動噴淋裝置、對通風特征的修改、變更建筑材料、內裝修和建筑內部擺設等因素,都在該步驟進行評估。在評估不同的方案時,清楚地了解該方案是否達到了設計目標是很重要的。

3.與處方式消防安全設計的比較

從社會發展看,現形的“處方式”規范也存在著以下一些突出的問題:規范中有關條文之間常常出現互不溝通,相互矛盾的現象,條文與條文之間無法解釋清楚;傳統的設計只能給出局部保障,無法給出一個統一、清晰的整體安全度水準;部分技術問題國家消防技術標準尚未規定或未能涵蓋,跟不上新技術、新工藝和新材料的發展;限制了設計人員主觀創造力的發展,無法充分體現人的因素對整體安全度的影響。

性能化消防安全設計是運用消防安全工程學的原理和方法,考慮火災本身發生、發展和蔓延的基本規律,結合實際火災中積累的經驗,通過對建筑物及其內部可燃物的火災危險性進行綜合分析和計算,從而確定性能指標和設計指標;然后再預設各種可能起火的條件和由此所造成的火、煙蔓延途徑以及人員疏散情況來選擇相應的消防安全工程措施并評估、核定預定的消防安全目標是否已達到;最后再視具體情況對設計方案作調整、優化。與傳統的消防安全設計相比,性能化消防安全設計具有以下優點:

a.性能化設計體現了一座建筑的獨特性能或用途、某個特定風險承擔者的需要。

b.性能化設計注重安全目標的達到,而不考慮采取什么樣的途徑,有利于發揮防火設計人員的主觀創造性。

c.性能化設計根據工程需要,為開發和選擇替代消防方案提供了方法。

d.性能化設計可在安全水平方面與替代設計方案進行比較,通過這種對比機制,可確定安全等級與成本之間的最佳點。

e.性能化設計要求在分析中使用多種分析工具,從而提高了工程精度,并可產生更具有革新性的設計。

4.設計中的注意問題

從總體看,性能化設計是一個發展的方向,但就目前的技術支撐條件看,也存在一些問題。首先,社會各界對它的接受程度不一;另外,與“處方式”設計相比,性能化分析和設計過程需要在分析、計算和設計文件制作上花費更多的工程時間。增加了工程設計的人力投入,帶來了較高的設計成本。綜合起來看,目前使用性能化方法還存在一些技術問題:如性能判斷標準不一致;對火災中人員的行為假設的成分過多或預測性火災模型中存在未得到很好證明或者沒有廣泛理解的局限性;火災模型沒有將不確定性因素考慮進去;設計過程常常要求專業人員在超出他們專業之外的領域工作。

5.結語

性能化防火設計是針對特定建筑對象確立消防安全目標,提出消防安全問題的解決方案。在實踐中除文中論述之舉措外,還有其他一些問題需要不斷的去探索研究。由于作者水平有限,文中論述不到之處望行業同仁多多指正。 [科]

【參考文獻】

第8篇

物聯網技術發展迅速,預計將成為繼計算機、互聯網與移動通信網之后的世界信息產業第三次浪潮。社會經濟的發展與產業的轉型是物聯網發展的巨大推動力,經濟全球化使得所有企業面臨著激烈競爭的局面,企業需要及時獲取世界各地對產品的銷售情況和需求信息,為全球的采購、生產制定合理的計劃,為了提高企業的核心競爭力,需要推進信息化與工業化的融合。人民生活水平的提高,也需采用包括物聯網在內的新一代信息技術改造升級社會管理和民生服務行業,以提高社會管理、公共服務和家居生活的質量和效率。當前,世界各國的物聯網基本都處于起步階段:美、日、韓、歐盟等都正投入巨資深入研究探索物聯網,并啟動了以物聯網為基礎的“智慧地球”、“U-Japan”、“U-Korea”、“物聯網行動計劃”等國家性區域戰略規劃。在中國,工信部于2012年2月正式了《物聯網“十二五”發展規劃》,規劃的為物聯網產業的發展提出了指導思想和發展目標。規劃指出,“十二五”期間,我國將攻克一批物聯網核心關鍵技術,在感知、傳輸、處理、應用等技術領域取得500項以上重要研究成果;研究制定200項以上國家和行業標準;培育和發展10個產業聚集區,100家以上骨干企業,一批“專、精、特、新”的中小企業,建設一批覆蓋面廣、支撐力強的公共服務平臺,初步形成門類齊全、布局合理、結構優化的物聯網產業體系。物聯網技術正逐漸從實驗室階段走向實際應用,目前,物聯網在工業制造、國家電網、機場安保、現代物流、醫療衛生領域、數字農林、環境保護、智能交通、智能家居、水系監測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等各個領域都得到了廣泛的推廣和應用。而從產業規模來看,據工信部預測,2015年我國物聯網市場規模將超過5000億元,2020年將達到萬億元級,預計未來5年復合年均增長率超過30%。物聯網“十二五”規劃的頒布,中國將物聯網產業的發展提高到了國家戰略層面,物聯網作為新一代信息技術的高度集成和綜合運用,具有知識密集度高、成長潛力大、帶動力強、綜合效益好的特點。巨型產業的發展都離不開人才的培養,沒有人才的支撐,這個行業就不能興旺繁榮,人才的培養是產業發展的基石。物聯網領域人才需求的大量增長,給高校專業的發展與改造帶來了機遇和挑戰。2011年,在《教育部關于公布2010年度高等學校專業設置備案或審批結果的通知》(教高[2010]4號)中,新增批準的物聯網工程專業25所,傳感器技術專業2所。兩年來共獲批準的專業64個,涉及高等院校59所。除了本科院校設置物聯網專業外,目前,多所高職高專院校設置了物聯網技術應用專業。從無錫職業學院周志德教授對無錫物聯網創新示范區中的30多所企業的調研報告及其中的人才需求分析表(表1)可以看出,高職學生除了在研發、設計、測試崗位中,從事測試與輔助設計工作外,可以作為物聯網設備維護、解決方案撰寫、項目實施管理、售后服務與維保、項目與產品市場營銷等多種工作崗位的中堅力量。

1增設物聯網課程的可行性分析

物聯網技術既代表新一代信息技術的發展趨勢,又立足于傳統的學科之上,物聯網融合了計算機技術、網絡技術、電子技術、測控技術、電氣工程及自動化和通信技術等多個技術領域,其中,物聯網工程專業的主干學科為計算機科學與技術、通信工程、網絡工程。物聯網的技術架構被公認有三個層次:感知層、網絡層和應用層。感知層利用RFID,傳感器,二維碼等及時地獲取物體的信息;網絡層則通過各種電信網絡與互聯網的融合,將物體的信息實時準確地傳遞出去;應用層是利用云計算,數據存儲與數據挖掘等各種智能計算技術,對海量的數據和信息進行分析和處理,對物體實施智能化的控制。由于新增物聯網專業需要較長時間的論證和審批,而基于物聯網的體系架構和目前就業市場對物聯網方向人才的崗位需求,優化并調整現有計算機網絡技術專業課程,適當地增加物聯網方向的專業課程,既可以補充學生在信息技術前沿領域的技能,又可拓寬畢業生在物聯網方向的就業市場。目前的計算機網絡技術專業開設的核心課程主要有:計算機網絡技術,網絡服務器的配置與管理,網絡設備安裝與調試,局域網組建與管理,網絡安全與維護,網絡綜合布線與工程實施,C語言軟件開發,網絡存儲規劃與實施,網絡數據庫管理與應用等,這些課程已經涵蓋了物聯網的傳輸層和應用層的大部分技術要點,但是對于感知層的技術的學習相對較少。由于目前學生的學時較緊張,建議在高職的第四學期或第五學期開設一門物聯網基礎課程,一方面用來拓寬學生的專業知識,另一方面作為網絡技術專業的后續物聯網課程設置研究的試點。

2物聯網課程建設的構想

2.1課程定位

根據調研,目前物聯網方向的就業崗位主要集中在物聯網系統集成,產品設計、研發和測試,物聯網工程項目的實施、管理以及物理網的應用等。各相關企業也列舉了從事物聯網相關職位的職責信息(表2)。在計算機網絡專業增設《物聯網技術》課程,該課程是計算機網絡技術專業根據專業培養目標和所面向的企業職業崗位要求而擬開設的一門專業課程,是基于物聯網相關工作任務的項目化課程。本課程設置的主要目的是結合企業和勞動市場的需求,培養學生從事物聯網設計、管理與維護的核心職業能力,使學生能夠分析、設計、部署中小型企業物聯網的網絡結構和應用服務,維護網絡安全,監控網絡性能,具備管理物聯網所需要的技術基礎和能力基礎。

2.2課程內容開

發《物聯網技術》課程既是一門物聯網方向的基礎課程,又是一門涵蓋內容廣,技術綜合性強的課程,它涉及了物聯網的概念、架構、設計、組建、維護、應用等各個領域,采用工學結合模式的項目教學法進行設計,課程的開設將促進高職學生對新技術的理解與學習,又將在拓寬學生的就業領域等方面起到較好的作用。《物聯網技術》課程按照學習領域認知、項目教學和綜合實訓的思路共設計了6個項目,18個任務,56個子任務,涵蓋了物聯網中的關鍵技術,主要包括:物聯網的概念與應用,物聯網的架構與技術體驗,基于無線射頻識別RFID的應用,無線傳感網的組建與維護,現場總線網絡的組建與維護,遠程網絡傳輸與多網絡融合,小型物聯網項目的設計與實施等內容。在每個項目中又提煉出各項關鍵技術的重要內容來設計成多個學習任務,例如在無線傳感網的組建與維護項目中,包含了:感受短距離通信網和無線傳感網,基于WiFi技術的傳感網絡,基于ZigBee的自組織網絡,基于藍牙技術的傳輸網絡,無線傳感網應用等任務,基本涵蓋了無線傳感網的重要知識點。圖1為本課程的項目及任務,其中項目6中的四個任務為任選其一即可。

2.3教材開發

在對多家物聯網企業進行調研和對人才需求的充分分析的基礎上,準確把握物聯網人才的培養目標、就業崗位、典型工作任務及專業知識與技能,由學校和公司共同開發工學結合模式的校企合作教材。

2.4師資培養

由于《物聯網技術》課程涵蓋的內容較廣,涉及到無線傳感網絡(WSN)、傳感器的應用與檢測、無線射頻技術(RFID)、現場總線技術、移動通信技術、物聯網的設計與應用等多種技術,教師可能難以在較短的時間內深入的把握各項技術的內涵,可以請企業的專家與學校的教師共同講述該課程,來培養教師的在教學內容和教學方法上的技能。學校創造條件支持教師參與企業培訓、項目合作開發,做到教學信息和市場同步。

2.5實訓室建設

物聯網技術實訓室的建設采用校企合作的模式,根據教學項目模塊,采用先進的物聯網產品進行設計、開發。它既可以為學生提供綜合實訓,也可以開展對外技術培訓、職業技能鑒定工作。

3結論及展望

第9篇

關鍵詞:房屋建筑;設計;基本原則;要點

中圖分類號:TU8文獻標識碼: A

引言

建筑工程質量的優劣直接關系著了人民的生命財產安全。因此,在進行建筑工程結構設計的階段,我們應該不斷的把握建筑工程結構設計的要點,將建筑工程結構設計的方方面面的工作能夠做的細致和具體,進而確保建筑的質量,確保用戶的使用安全。

一、建筑工程結構設計的基本原則

建筑工程結構設計是一項綜合性強和政策性、涉及面廣泛的創作活動。建筑工程結構設計成果不僅能體現當時的地方特點、科學技術水平、社會經濟水平、文化傳統和歷史的影響,建筑工程結構設計還必然受到當時有關建筑方針政策的制約。建筑工程結構設計除應執行國家有關建筑工程建設的方針政策外,尚應執行下列基本原則。

1.建筑工程結構設計應遵守當地城市規劃部門制定的城市規劃實施條例。城市規劃包括總體規劃和詳細規劃,城市規劃規劃實施條例是對貫徹執行規劃的具體規定。建筑工程結構設計必須服城市規劃的總體安排,充分考慮城市規劃對建筑工程群體和建筑工程個體的基本要求,使建筑工程成為城市的有機組成部分。

2.根據建筑物的用途和目的,綜合建筑工程的經濟效益、環境效益和社會效益。建筑工程結構設計講求效益要克服片面性,不僅要對建筑工程自身進行經濟評估,同時還應對建筑的社會貢獻和在促進環境改變的效益方面進行評估,把經濟效益、環境效益和社會效益三者有效的結合起來,全面的對建筑工程結構設計進行效益評價。

3.適應我國經濟發展水平,在滿足當前需要的同時適當考慮將來提高和改造的可能。建筑設計應該考慮遠近期結合,使設計在近期與現實經濟條件相適應,建筑工程而在遠期有適應更高要求的可能。在建筑工程個體設計中,未來于現實之中的建筑工程結構設計手法稱潛伏設計。

4.節約建筑工程能耗,保證建筑工程圍護結構的熱工性能。我國是一個幅員廣大的國家,南北不同的氣候區分別存在著保溫和隔熱的圍護結構熱工問題。應該從建筑工程節約能源出發,合理選擇建筑工程圍護結構。處理這個問題,應著眼于建筑工程結構設計長期效益和綜合效益,不能只考慮建筑工程短期經濟效益造成能源浪費。

5.合理利用城市空間和土地,提倡城市社會化綜合開發建筑工程。城市土地十分有效,要在城市社會化改變那種一個單位一棟樓、封閉、小而全的“割據”局面。按城市規劃要求,建造適當體量的綜合性建筑的工程,不僅可以有效的利用城市空間與土地,提高城市土地利用的經濟效益和社會效益,還能豐富城市建筑輪廓線,增強建筑工程的藝術效果。

二、我國現階段房屋建筑設計存在的問題

1.過于簡略的設計圖紙

建筑施工的基礎是建筑結構設計圖紙,這就要求建筑圖紙能夠非常詳細的說明建筑結構設計的每一個環節與細節。例如,結構類型、抗震防震、墻體材料等方面。在當前建筑施工過程中,一些建筑施工單位的建筑結構設計不夠規范。例如,在梁、柱、墻的配筋圖中,使用的是不太標準的圖集,對地上、地下的結構標高和結構層高沒有進行清晰的標注,導致施工現場一片混亂,從而引起一些建筑施工方面事故的發生。

2.不科學的建筑基礎選型

建筑基礎的選型對建筑的安全與實用起著極其重要的作用,所以需要對建筑基礎的選型提高重視。在當前的建筑基礎選型的過程中,沒有按照科學的方法進行選擇,導致一些建筑沒有到達建筑安全系數方面的要求,這樣一來,不但縮短了整個建筑的壽命,也嚴重影響了整個建筑中居民的安全。

3.盲目的追求低含鋼率

當今社會,建筑方的工程數量日漸增多,而少數的建筑方則為了追求更高的經濟效益,盲目的追求建筑材料的低含鋼量,在建筑結構設計中忽視了設計情況,導致建筑施工的安全性降低,對建筑工人的生命安全有很大的消極影響,更降低了今后建筑中居民們的安全系數。

三、建筑結構設計要點分析

1.建筑結構的合理設計方案

建筑結構設計方案是否合理直接決定了建筑時候能否順利進行。更是影響了整個建筑的使用年限和使用質量。所以,結構設計的科學合理至關重要。下文對結構設計的合理方案進行探討。

1.1結構計算

在結構計算的時候,在底框砌體結構驗算的過程中,底部剪力法儀適用于剛度較為平均的多層結構。在有著薄弱層的底層框架混合結構中,要考慮塑性變形集中造成的影響。底層框架混合結構的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻。因為底框架結構中只有底層框架抗震墻,應該選用雙保險的辦法。然后,在建筑結構設計方案的時候,要保證荷載計算正確。在荷載計算過程中,設計人員要結合建筑用途、整體結構,科學準確的計算出建筑荷載范圍。確保建筑結構穩定,避免后天人為的破壞。在整個結構設計過程中,結構計算關系建筑工程的穩定性和安全性。所以在計算時務必要做到仔細。

1.2結構構造

對于建筑結構而言,以下幾個方面需要加強:第一,抗震設計時,考慮構件配筋率的問題。如果發生地震災害,建筑結構應具有一定的延性,與最小配筋率需求相符。第二,鋼筋中各個位子的延伸長度、錨固及搭接長度等,應與相關規范一致,嚴格按照強度要求選擇原材料。第三,建筑屋面發生墻體裂縫是常見問題,在設計時如果可以采取合理的通風融熱技術與措施,可以有效的避免這個問題發生。

1.3結構抗震

抗震設計是每個建筑不可缺少的結構設計之一。在一般住宅建筑中,結構設計可采取縱墻和橫墻結合的方式,共同承載壓力。在對稱的基礎上,保證上下層墻體的一致。在高層建筑中,抗震結構不能使用常用的單向布置形式,應選用雙向布置形式來提高建筑的抗震水平。為了更好的確保建筑整體性能,采用框簡體系與抗震墻分別抗震的設計形式來控制各個樓層的連接度。同時注意建筑結構盡量遵從規則性,發揮防震縫的作用,提高建筑結構的使用性能、延長建筑使用壽命。

2.火災自動報警系統的設計要點

根據被保護對象發生火災時燃燒的特點確定火災類型;根據所需防護面積部位;按照火災探測器的總數和其他報警裝置(如手報)數量確定火災報警控制器的總容量;按劃分的報警區域設置區域報警控制器;根據消防設備確定聯動控制方式;按防火滅火要求確定報警和聯動的邏輯關系;最后還要考慮火災自動報警系統與智能建筑“3AS”(建設設備自動化系統、通信自動化系統、辦公自動化系統)的適應性。

3.建筑外墻設計

在建筑設計中,外墻材料的選擇應主要取決于建筑的風格與功能,并應根據地理位置、氣候、條件、風俗習慣、審美觀念、文化傳統等因素綜合考慮。設計中應充分考慮到材料使用后的實際效果和維護、修補、清洗等具體問題,色彩是城市的建筑語言、形象體現,它能直接反映出一個城市的整體風貌體,現出時代的氣息。外墻的色彩是建筑物的面容,顏色和質地都有視覺上的重量感和沖擊力。目前易見的問題是色彩的選用上,設計者對建筑元素考慮多,而對周邊空間及環境的因素考慮少,造成整體的不協調。

4.重視建筑節能

在設計中,建筑節能也是大有可為的。比如,體現在日常生活中的能源節約可謂比比皆是,大到居住區的中水系統設計,小到家庭抽水馬桶上的設計,都會有效的節省水資源。比如建筑的外墻、門窗、屋面、采暖系統等都是關系建筑節能的重要部分。高舒適度、低能耗的建筑設計可以從四個方面入手:a.熱功能環境;b.空氣質量;c.聲環境;d.光環境。這些內容都會引起設計的變化,原來的建筑設計是一個線型分布,現在應該全部整合起來,成為一個新的能量技術工程。

結束語

綜上所述,建筑工程結構設計是一項既全面又系統的工作,在對建筑工程外觀的要求進行合理協調的同時,還需要滿足相關的安全系數。所以,建筑工程結構設計人員需要具備堅實基礎的理論內容、創新靈活的思維以及嚴肅認真的工作態度,這樣才能使建筑設計更加完善。在建筑行業日漸發展的過程中,需要我們運用相關的理論知識,對建筑結構設計過程中出現的問題進行分析與總結,并且制定相應的對策,從而促進建筑行業的健康、協調發展。

參考文獻:

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