發布時間:2023-04-13 17:13:53
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關鍵詞:生態建筑建筑生態化可持續發展建筑設計
1生態技術和生態建筑
人、建筑、環境是建筑發展的永恒主題,隨著全球環境的惡化,生態日趨嚴重,人們越來越關注人類自身的生存方式。特別是1992年178個聯合國成員國通過了《里約宣言》,為促進地球生態系統的恢復,實現地球的可持續發展起到了導向作用。生態技術在這一背景下,發揮出越來越重要的作用,成為各國實現可持續發展的綠色快車和實現保證。生態技術是利用生態學的原理,從整體出發考慮問題,注意整個系統的優化,綜合利用資源和能源,減少浪費和無謂損耗,以較小的消耗獲得豐厚的目標,從而獲得資源和能源的合理利用,促進生態環境的可持續發展。
在建筑領域內,從德國托馬斯《太陽能在建筑與城市規劃中的》一書出版到近年來美國建筑界的綠色建筑運動,從北京大興義和莊的“新能源村”建設到國外在生態高技術下建造的各種形式的生態建筑,可以說,生態建筑的發展在上、技術上以及建筑設計的實踐上都取得可喜的成就。生態建筑有時又被稱為“節能建筑”、“綠色建筑”,嚴格地講都是不全面的。意義上的生態建筑,是指根據當地生態環境,運用生態學、建筑技術的原理,采用現代科學手段,合理地安排并組織建筑與其它領域相關因素之間的關系,使其與環境之間成為一個有機組合體的構筑物。
2建筑生態化
生態建筑從早期僅停留于對氣候、生物反應的關注到今天運用替代能源,注重建筑生態高技術的,人們對建筑有了更新的認識,在此基礎上,提出了建筑生態化問題。它是將建筑融入大的生態循環圈,從整體的角度考慮能源和資源流動,將建筑建造、建筑設計、建筑使用過程中的消耗、產生納入整個生態系統來考慮,從而改變資源與能源單向流動的方式,趨向良性循環的模式。清華大學吳良鏞先生提出的“建立人居環境循環體系”,將人居環境納入動態的生生不息的循環體系即是對這一思想的提倡。它對建筑的要求不僅僅是建筑的使用過程,而是建筑的整個生命周期。建筑的生態化,一般應具備如下的基本特征:
第一,能為人類提供“宜人”的室內空間環境。它包括健康宜人的溫度、濕度,清潔的空氣,好的光環境、聲環境以及靈活開敞的空間。
第二,在對自然資源的利用上,對環境的索取要小。主要指節約土地,在能源與材料的選擇上貫徹減少使用、重復使用、循環使用以及用可再生資源替代不可再生資源的原則。
第三,對環境的要最小,主要指減少排放和妥善處理有害廢棄物以及減少光污染、聲污染。
3發展生態建筑的社會條件
雖然生態建筑才剛剛起步,但它的發展有著深厚的社會認識的轉變奠定了當今發展生態建筑的社會思想基礎。
從“以人為本”到“以環境為中心”的社會思想認識的轉變奠定了當今發展生態建筑的社會思想基礎。人本主義是西方實現現代化的主導思想之一,始于文藝復興時期。自18世紀以來的整個現代化過程中,以人為本的思想構成了社會進步和增長的基礎。人本主義觀念明確確立了人的意志自由及其對自然界的優越地位,地球有限的自然資源被視為“取之不盡,用之不竭”而遭到濫用和破壞,對環境的污染也大大超過了自然界所容納的限度,特別是二次世界大戰以來的幾十年,實際各國無一例外的遵循西方模式,才使得70年代的石油危機將資源與環境問題突出地暴露出來成為世界問題。
1972年聯合國召開了“人類環境大會”,世界各國認識到人類必須在環境所提供的時空框架內與,同時按照自然資源所賦與的條件安排自己的生活方式,從而重新界定了人與自然的關系,確立了“以環境為中心”的發展思想。20世紀末,西歐等發達國家提出“生態化”的目標,我國各地也在嘗試建設花園城市、生態城市,這標志著延續200年的“以人為本”的現代化模式向“以環境為中心”的可持續發展模式過渡,從而使發展生態建筑具有了廣泛的社會思想基礎。
共同的社會生活理想是世界各國發展生態建筑的社會道德基礎。這就是將即時利益和整個人類的長遠利益結合起來,公正合理的與他人分享我們這個地球的有限資源。《里約宣言》指出,為今后世代的發展和環境方面的需要,為保存、保護和恢復地球生態的健康和完整進行合作,各國應本著全球伙伴精神,在追求可持續發展的國際努力中擔負應有的責任。生態環境不是某一小區、一個城市或國家的問題,有些生態小環境通過一些努力是可以改善和提高的,但大的生態環境的改善與資源的利用不是靠某一地域的改善而能達目的的,必須是人類的共同意志。《里約宣言》為世界各國發展生態建筑奠定了初步的社會道德基礎。
4生態建筑的發展動向
,生態建筑在各地方發展都處于起步階段。西歐和北歐是發展得較好的地區,主要建筑有:建于蘇格蘭偏遠地區的斯特林村屋工程,建于柏林的戴母勒奔馳辦公室,托馬斯設計的建于慕尼黑的住宅聯合體以及法國的法蘭克福商業大樓;在美國,1948—1959年麻省理工學院所建“3號”、“4號”太陽房均為實用住宅;近年來在日本和新加坡均有具有現代意義的生態建筑建成。總的來說,各國建筑師都在潛心生態建筑的技術和設計,從建筑設計上看,主要有兩種傾向。一種是將建筑融入自然。就是把建筑納入與環境相通的循環體系,從而更經濟有效地使用資源,使建筑成為生態系統的一部分,盡量減少對自然景觀、山石水體的破壞,使自然成為建筑的一部分。如日本1995年落成的“Acros福岡”,它是一個集文化商業辦公為一體的綜合設施,該建筑向公園層層退臺,在退出的平臺上做屋頂綠化,這樣建筑與公園綠化融入一體,通過高技術實現能量循環利用。第二種是將自然引入建筑,運用高知識,促進生態建筑化,人工環境自然化。如馬來西亞楊經文設計的綠色摩天大樓。它在現代都市中引入自然,再現自然,運用生態技術,將植物、水體等自然景觀引入建筑內部。
5生態建筑與發展家的建筑設計
從全球可持續發展的觀點來看,生態建筑代表了21世紀的發展方向,實現建筑的生態化在21世紀的今天變得尤為重要和迫切,尤其對于發展中國家而言更為迫切。客觀來講,生態建筑在發展中國家推行和發展仍有很多需要解決的問題。首先是對生態環境的認識不夠,“以環境為中心”的設計觀念尚未形成或成為社會的共識;
二是生態建筑本身的經濟合理性問題,目前由于建筑生態技術和材料嚴重落后于發達國家,導致建筑單方造價過高從而使建筑業主望而卻步,開發商也因生態建筑需要更多的前期投入而回收速度緩慢而不愿冒險開發;
論文摘要:原始社會至今,作為建筑承重構件的柱式在滿足結構需要的同時從人體形態出發歷經了種種演變,其功能也由最初的祭祀、防御保衛等逐漸向視覺上的審美轉化。本文追溯了人像柱發展的歷史淵源及隱藏在其背后的人類學根源。
一、建筑中的人像柱
談到人像柱,必言及古希臘。在古希臘的建筑精神里,人體結構始終貫穿于建筑設計的理念之中。希臘主流文化的精神是以人為本,尊重人、贊美人,柱式在人文主義文化影響下發展和定型,并被賦予了人的形體。論文百事通把人體藝術同建筑藝術融合為一體是希臘建筑師的偉大創造之一,這一時期頗為盛行的人像柱和人像柱廊更是別出心裁,體現了古希臘建筑師對人體藝術的崇拜和絕妙表現力。其中被稱作“苔拉蒙斯”(telamones)的男像柱,將建筑承重構件雕刻以奮力托住重物姿勢的男子形象,承受著外檐的重量,并與其身后的建筑形成空間過渡。此外,以雕刻女性形象來替代圓柱而支撐檐部的女像柱在這一時期的神廟建筑中也十分盛行。維特魯威認為,女像柱一詞來源于一位名叫Caryae的婦女,她因支持波斯人而被罰負重為奴;至于男像柱,維特魯威認為還找不出其它原因。可見,以人像代替柱子是以表示懲罰或象征力量的方式“進入設計問題”的。除了人體形態的具象表現,模仿人體和量化各部分的比例關系在古人看來并不矛盾,因為他們認為,人體的美也是由度量和秩序決定的。源于此,古希臘的三種柱式才打破了古埃及和古印度的森嚴感,雕塑柱式顯得開朗、明快而富于生機,充溢著青春的美與入世的熱情。古希臘神廟建筑盛行的三種柱式(多立克、愛奧尼、科林斯),也與人體相似,好似正確分配的肢體,其生命力令人嘆服。
事實上,人像柱并非源于古希臘,而可追溯到史前的非洲。非洲原始部落的住宅中所使用的人像柱表露了雕塑作為一種建筑藝術形式的原始特征。其中女像柱多取跪姿,頭頂短柱支撐屋頂;相比之下,男像柱則顯得碩大而有力。有些建筑則周匝樹以木樁為墻,每根木樁朝外的一面均雕刻成十分夸張的女性形象。這些人像柱有些是祖先形象,有些是其它的神,而其作用主要是保護宅居的安全,并非出于審美的需要。中國漢代的房柱雖非具象的人形,但其柱身、櫨斗也均含有人像的意向。雖然說作為柱廊或墻壁的人像柱并非像位于建筑中心的雕塑一樣具有統領全局的含義,但它也絕非簡單等同于柱子或一般的裝飾。從人類歷史的角度考證,無論是柱子的純粹功能概念,抑或雕刻的美化裝飾概念似乎都出現較晚,而當時的人像柱可以說既具有力學的支撐功能,又兼備了保護房屋安全的巫術功能。這與我們今天將柱子上的雕刻視作多余的累贅,甚至會破壞其力學性能的看法大相徑庭;被雕鏤了人像的柱子不但沒有削弱柱子的力學功能,反而因其神性而加強了安全防護的整體功能,將“雕刻”與“柱”二者完美結合為一個互補實用的功能系統。而以上種種現象也令人不禁產生疑問,人像柱的起源究竟是在何時呢?
二、從人牲到圖像的轉化
人像柱與建筑有著明顯的互補關系,作為從屬于建筑的組成部分,它代替或加強了建筑的局部功能,與之共同構成了一個完滿的整體結構圖式,二者相得益彰。人像柱的出現有著深刻的人類學淵源,人對神的頂禮膜拜,對神廟建造的巨大熱情,始終是推動柱式語言發展的原動力之一。這種動力根植于人類心靈深處,并具有普遍性。
為追求神的庇護和轉生來世,人牲殉葬、獻祭、奠基這些看似殘暴的行為在古代頗為盛行。在仰韶文化和龍山文化的房屋遺址下及周圍,兩千多年來一直流行著埋藏兒童的甕棺葬,而甕棺中的兒童和埋在殷墟基址門側及當中的武士極有可能就是門神最早的原型。無獨有偶,這種以人作為奠基、祭祀的行為在世界許多國家的歷史上也十分普遍。如在非洲原始社會的城市奠基儀式上,有將殺害的兒童埋在城市的西門一側作為祭品的記載;古代日本在建橋時,曾將人牲奠祭橋下;古代蘇格蘭流行以人血來澆鑄建筑基礎的迷信活動;在德意志、斯拉夫也有此“劣跡”;在加里曼丹群島上,甚至還實行過用女奴為大房子的第一根房柱奠基的殘暴儀式。
伴隨著人類社會文明的進步,以戰俘和奴隸充當祭祀人牲的方式逐漸被其它手段所取代。例如,墓葬中的“俑”原本是活人,其原型為“方相”——一位能摧毀強敵的勇士。
從上述分析出發,不難對人像柱的起源進行如下推測,即作為建筑中一部分的人像柱極有可能經歷過一個從人牲——俑——人像柱的發展演變過程。由此可見,在人類歷史上從用人牲殉葬、奠基到偶人、雕塑的轉化過程中,“始作俑者”并非像人們所認為的那樣,是帶頭作某種壞事的人,而是在人類文明歷史上作出偉大貢獻的雕塑藝術家。由于時代的發展將人們徹底從精神的桎梏中解放出來,最初作為雕塑構件的人像柱也逐漸擺脫了抵御、祈求等精神功能,而逐漸將為人們提供視覺上的審美與愉悅作為其主要功能之一,甚至運用數學和幾何學將人體美的形態抽象出來,在滿足結構需要的同時以多樣化的手法營造著高貴、典雅和優美的建筑,展現著自身的存在價值。
產業集群現象由來已久,從傳統產業到高新技術產業,從發達國家到發展中國家,產業地理集中的趨勢日益明顯,如美國硅谷的電子信息產業集群、印度班加羅爾的軟件產業集群,以及我國廣東的專業鎮和浙江的“塊狀經濟”等等。產業集群已成為經濟學、產業經濟學、區域經濟學、經濟地理學、管理學以及社會學等諸多學科的研究熱點,同時也成為很多國家和地區發展區域經濟,提高區域競爭力乃至國家競爭力的重要戰略。然而,建筑產業集群卻極少受到關注,這方面的研究幾乎還是空白。建筑生產的流動性和單件性決定了建筑業與其他產業具有很大的不同,因此其集群方式和集群效應也呈現出自身特點。
1產業集群理論概述
產業集群是指在某一特定領域中(通常以一個主導產業為核心),大量產業聯系密切的企業以及相關支撐機構在空間上集聚,并形成強勁、持續競爭優勢的現象[1]。這一概念闡明,產業集群的基本特征是大量同一產業或者相關產業的企業在一定的地理空間上集中,而其經濟學本質則是形成強勁、持續的競爭優勢。馬歇爾、韋伯、克魯格曼、波特等學者都對產業集群作過深入研究。研究者發現,產業集群幾乎是任何產業成長過程中的一種普遍現象,產業集群在區域競爭優勢的培養中具有不可替代的作用。由于產業地理集中而形成的競爭優勢,來源于很多方面,這里統稱為集群效應。王緝慈等對集群效應從三個角度進行了分析:首先從純經濟學角度,主要著力于外部規模經濟和外部范圍經濟,認為不同企業分享公共基礎設施并伴隨垂直一體化與水平一體化利潤,大大降低了生產成本;其次從社會學角度,主要從降低交易費用角度,認為建立在共同產業文化背景下的人與人之間信任基礎上的經濟網絡關系,可以維持老顧客,吸引新顧客和生產者前來;再次從技術經濟學角度,產業集群更有利于促進知識和技術的創新和擴散,實現產業和產品創新等[2]。還有學者從網絡視角分析了產業集群效應,認為集群網絡的作用機制決定著集群的競爭優勢。網絡是指集群內行為主體在交換、傳遞資源活動過程中發生聯系時而建立的各種關系的總和,當網絡內部成員實現了基于產業鏈的緊密合作,通過積極的合作互動實現了資源的共享和優勢互補,集群的競爭力就可更為充分地體現[3]。總而言之,產業集群理論認為各國家和地區產業發展不是均衡的,而是呈現出不同程度的地理集中,即產業集群。產業集群可以從多方面為企業帶來集群效應,從而提升集群的產業競爭力,促進區域經濟的發展。因此集群效應是產業集群存在的原因,也是發展產業集群所追求的目標。但需要注意的是,產業的地理集中并非必然帶來集群效應,專業化分工與協作、企業間密切聯系和交流,甚至良好的區域文化與社會資本都是十分必要的,也即只有建立和形成集群網絡才更有助于集群效應的發揮。否則,僅僅依靠單純的地理鄰近而缺乏產業聯系只能叫“企業扎堆”,難以形成集群效應。
2建筑產業集群現象及特點
建筑業與其他產業的一個重要區別是建筑生產的流動性和分散性,這使得建筑產業集群和其他產業集群特征不那么一致,但建筑產業集群仍然存在,并且應該得到關注和研究。產業集群首先是企業的集群,即相關企業在一定地理空間上集中。從全國范圍內來看,有很多建筑強省、建筑大省;從省域范圍內來看,各省又分別涌現出一些建筑強市(縣)和建筑之鄉。這些都表明了建筑業發展并不是均衡的,存在一定程度的產業集征。以建筑業比較發達的江蘇省為例,南通建筑業呈現出較為明顯的集群特征。南通市共有建筑業施工總承包企業及專業承包企業近90論文格式0家,從業人員83萬人,2009年全年實現建筑業總產值和增加值分別為2035億元和455億元,連續多年在全省排名第一,全省建筑企業30強中南通占13家,前10強中有7家是南通企業[4],無論在企業數量、規模還是各項經濟指標上,南通建筑業都在全省處于絕對領先的優勢地位。2009年初,沈陽市提出在鐵西區建造國內最大、全國一流的現代建筑產業園,打造以產業集群為目標的現代建筑產業之都,重點發展建筑裝備、建筑部件和制品、建筑物流,大力發展綠色生態型和智能高科技型建筑產業。據了解,鐵西建筑產業園除沈陽遠大、三一重裝、北方交通重工等重點項目外,日本通世泰潔具、廣東中山格蘭特玻璃等72個項目正在積極洽談中,目前已有寶鋼等15家世界500強企業決定入園投資[5]。此外,浙江、湖北、山東等地區的建筑業也都存在不同程度的集群現象。建筑產業集群既有與其他產業集群共同的特征,也有其自身特點,這些特點是由建筑行業特點所決定的,主要包括以下幾個方面:
(1)以企業集群為特征,產品和生產要素則是分散的。這是由建筑產品生產的特點所決定的,建筑產業集群以一定區域內企業集群為特征,但由于建筑產品的固定性和建筑生產的流動性,勞動力、機械設備等生產要素則分散于不同地區。
(2)企業間分工與協作方式具有多樣性和靈活性。傳統產業集群通常按照產業鏈或者產品的零部件進行分工,集群內企業分別承擔產業鏈的某一環節或者某一零部件的專業化生產,通過大批量和專門化提高生產效率。而建筑產業集群內企業的分工與協作主要依托于工程項目,工程項目一次性、單件性的特點,決定了建筑產業集群內企業的合作必須根據項目的情況來選擇,具有多樣性和靈活性。
(3)具有較強的根植性。根植性是社會經濟學的概念,也稱為本土化程度或者本地化程度,是指經濟行為嵌入當地經濟社會文化制度的現象。建筑產業集群通常與當地的資源稟賦、習俗、歷史文化傳統等有關,如南通及很多建筑之鄉,歷史上就有很多能工巧匠,在此基礎上發展起來的產業集群往往能與當地的社會文化制度較好地結合,很難遷移到其他地區,具有較強的本地化屬性。
(4)在很大程度上受到法律法規的限制。建筑業是國民經濟的支柱產業,關系到社會公眾利益,國家在市場準入、招標投標等很多方面制定了法律法規來加強行業管理,如將建筑業企業資質劃分為施工總承包、專業承包和勞務分包三個序列,禁止轉包和違法分包,禁止串通招投標等等。這使得建筑產業集群內企業的分工與協作必須考慮法律法規的規定,很多轉包、分包以及聯合承包等行為受到一定的限制。
3建筑產業集群效應分析
集群效應是指由于集聚所帶來的好處,建筑產業集群同樣可以形成集群效應,從而使企業獲得競爭優勢。歸根結底,集群效應來源于經濟的外部性。經濟學中所謂外部性是指其他經濟主體的行為給企業帶來的影響,這種影響既可能是正面的也可能是負面的,而集群效應主要指的是正外部性。綜合分析,建筑產業集群可以形成以下幾方面的集群效應:
(1)專業化分工與協作有利于戰略伙伴關系的建立。隨著經濟與社會的發展,工程項目規模越來越大,技術日益復雜,很多巨型項目往往需要多家企業聯合完成。建筑產業集群形成的專業化分工與協作,有利于企業間建立戰略伙伴關系,發揮各自優勢和長處,在長期的合作中實現共贏,提升整個集群的產業競爭力。
(2)集群的產業協同有利于樹立市場品牌和形象。集群的產業協同,是指集群內的企業在生產、營銷、采購、管理、技術等方面相互配合、相互協作,形成的高度一致性或和諧性[6]。協同有助于建立產業集群的競爭優勢,競爭優勢發展到一定程度,則形成品牌效應,由集群內企業共享。如南通的建筑隊伍已成為行業品牌,被譽為“建筑鐵軍”,南通的建筑企業往往具有良好的市場形象。
(3)集群內知識和技術的溢出有利于促進技術創新。溢出效應是指知識和技術在一定范圍內擴散而給相關主體帶來好處。知識和技術的溢出是普遍存在的,但具有空間局限性。這是因為除了可編碼、易傳播的顯性知識外,還存在許多含糊的不易編碼和傳播的隱性知識。這些知識的最好傳播方式是面對面的交流和連續的、重復的接觸與聯系,并且不易與個人、社會和環境分開,也正是這些知識才是創新的重要源泉。產業集群的地理集中,使企業更加接近,更加有利于知識和技術的溢出,從而有利于促進技術創新。超級秘書網
(4)集群文化和信用機制促進交易成本的降低。交易成本是新制度經濟學的重要概念,科斯把交易成本定義為運用市場機制的費用,其中包括了在市場上搜尋有關價格信息,為了達成交易進行談判和簽約,以及監督和執行等活動所花的費用。建筑產業集群內企業密切關聯,信息交流頻繁,減少了信息不對稱現象,降低了企業的機會主義傾向。集群文化和信用機制可以減少有限理性和投機行為,不僅可以減少談判環節,降低簽約成本,還可以大大節約簽約后的監督成本和執行成本。交易成本的降低更有利于集群內企業的分工與協作。
4建筑產業集群化發展路徑
產業集群作為發展區域經濟的戰略,已經得到了越來越廣泛的重視。建筑業走集群化發展道路,具有重要意義。首先,集群效應有助于提升區域產業競爭力,從而促進地方建筑業的發展;其次,集群內分工協作關系的建立,有利于優化建筑企業結構,形成由總承包、專業承包和勞務分包三個層次構成的三角形企業結構;再次,集群內信息和技術的頻繁交流,有助于溢出效應的形成,從而促進建筑業的技術創新。發展建筑產業集群,主要有兩條路徑。一是發展市場主導型的建筑產業集群,即在一些建筑業較為發達、已經具有一定產業集群雛形的區域(如南通),進一步完善市場機制,優化產業集群發展環境,通過建設主管部門或者行業協會促進集群內企業加強產業聯系,建立集群網絡,培育新的經濟增長點,引導建筑產業集群健康發展。二是發展政府主導型的建筑產業集群,即通過地方政府扶持和優惠政策,依托于本地建筑產業特點和基礎,招商引資,吸引相關企業入駐,建設建筑產業集群(如沈陽鐵西建筑產業園)。需要注意的是,建設政府主導型的建筑產業集群,必須注重集群內企業的產業聯系。如果企業間沒有密切的產業聯系,不能建立相應的分工協作關系,僅僅是依靠當地政府土論文格式地、稅收等方面的優惠政策而集聚在一起,則難以形成集群效應。當優惠政策取消時,該地區可能會由于很多企業外遷而成為“飛地”。上述兩條路徑均有各自特點,但都必須充分考慮建筑業的實際情況,遵循產業集群發展規律,創造適宜集群發展的條件,只有這樣才可能獲得理想的集群效應。這兩條路徑好比一個是“自然林”,一個是“人工林”,只要具備生長條件和良好的環境,都可以成長為茂盛的森林。
5結語
產業集群作為區域經濟發展的新思路,不乏許多成功的典范。建筑產業走集群化發展道路,可以形成集群效應,提升區域產業競爭力,這對于促進建筑業發展具有重要意義。不同地區可以根據自身特點和條件,有選擇地培育和扶持一批建筑產業集群,這對于做大做強建筑業無疑是一條值得嘗試和探索的新思路。當然,由于建筑產業集群的理論和實踐都還很匱乏,本文只是作了一些初步的探討,有許多問題還需要進一步深入研究。
[參考文獻]
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本工程采用SATWE軟件進行設計分析。基于組合有限元法建立空間組合結構計算模型,梁、柱仍采用空間桿單元,由于采用薄壁桿件代表剪力墻遇到上下洞口錯位大、框支剪力墻等問題,采用墻元模型是將剪力墻視為若干墻體組成墻組,以節點支撐傳遞上下的內力,分析精度提高。薄壁桿件模型將剪力墻視為桿件,墻元模型以豎向位移為未知量,多點傳力,變形協調。高層建筑結構考慮樓板變形,采用空間板殼單元模擬。計算模型考慮空間扭轉變形的同時也要考慮樓板變形,對計算條件要求更高,適用于樓板開有大洞口結構和復雜剪力墻結構等。本工程為剪力墻結構采用墻元模型計算分析。
2軟件計算參數選取分析
2.1地震信息輸入
①考慮偶然偏心和雙向地震作用。對于高層建筑結構,考慮偶然偏心計算出位移比大于1.2,說明結構質量和剛度分布不均勻,抗扭能力較差,此時應該計入偶然偏心的影響。②高層建筑振型計算個數。振型組合數如果取值小不能全面反映整體結構地震響應導致計算結果失真,如果計算個數過多會增加計算時間,消耗計算機資源,具體取值根據工程規模、結構規則性等因素確定。振型數太少不能正確考慮模型最大地震作用情況,本工程計算振型個數取15個。③周期折減系數。框架結構中填充墻數量較多,故折減系數較小,剪力墻結構中填充墻較少,通常折減系數取0.9-1.0之間,具體取值多少需要根據實際結構中填充墻多少及對結構剛度影響程度來確定。綜合考慮上述因素本工程為落地剪力墻結構,填充墻較少取0.98。④結構阻尼比。阻尼存在延緩結構破壞,延性得到提高。在設計地震反應譜時假定普通結構阻尼比為0.05,軟件默認值也為0.05。本工程結構阻尼比取0.05。
2.2設計信息
①梁剛度放大系數。采用剛性樓板假定計算樓板自身剛度沒有考慮到主體結構中,規范規定通過采用放大梁剛度方法來近似考慮樓板剛度對結構貢獻。在計算時梁按未考慮剛度放大前數值計算,如果不乘剛度放大系數梁承載力仍能滿足荷載組合作用下設計要求,說明梁不存在安全隱患。本工程梁剛度放大系數取1.5。②連梁剛度折減系數。為保證連梁在正常使用狀態下不發生開裂或開裂變形在一定范圍內,該參數取值不宜小于0.5,實際工程設計時取0.7。此項系數大小對于以墻體開洞方式形成連梁和以普通梁方式輸入連梁都起作用。本工程取0.7。③梁扭矩折減系數。若現澆樓板按樓板剛性假定計算,考慮到受力過程中樓板和梁共同抵抗扭矩而對梁扭矩值進行折減,參數取值范圍一般為0.4-1.0。定義彈性樓板,在計算時考慮樓板和梁抗扭作用,所以梁扭矩值無需再折減。本工程取0.4。
3計算結果分析
3.1周期和周期比計算結果分析
結構自振周期主要與自身質量、剛度有關,質量越大周期越大,剛度越大周期越小。本工程周期比為1.9794/2.4460=0.81滿足要求。如果計算結果超出規范規定范圍,說明結構扭轉效應明顯,通過增加結構主要構件剛度,減小內部主要構件剛度來提高整體抗扭能力。
3.2位移計算結果分析
本工程樓層位移和層間位移比計算結果豎向均勻布置,沒有非常明顯剛度和質量突變,經軟件計算后輸出位移圖形光滑,沒有嚴重畸變點。由于建筑平面呈一字型布置,在確定設計方案時有一定處理,X方向抗側剛度還是大于Y方向,結構X方向最大位移值和層問位移比計算值均比Y方向小。經軟件計算發現最大位移或層間位移比超過限值,考慮適當加強結構抗側能力,采取結構方案適當調整,加大主要抗側構件尺寸等措施。
3.3側移剛度計算結果分析
規范規定高層建筑結構層間側向剛度不宜小于相鄰樓層70%或其上部三層相鄰樓層80%;對于計算分析存在薄弱層則按規定將樓層剪力計算值再乘以1.15增大系數,計算結果仍然要滿足剪重比規定以保證薄弱樓層抗震能力。為保證結構豎向均勻布置,避免剛度有突變存在,突變處由于在地震作用下變形一致容易破壞。由于本工程結構豎向布置均勻,未形成薄弱層。
3.4剪重比計算結果分析
采用振型分解反應譜法計算自振周期長結構時,由于地震影響系數取值偏小,相應地震作用計算值偏低,按照規范規定本工程剪重比最小值為0.024。若軟件計算剪重比結果小于規范要求時說明結構剛度相對于水平地震剪力過小,結構不安全;但剪重比過分大,雖然結構剛度好但經濟指標較高宜適當減少墻、柱等豎向構件截面面積達到節省工程造價目的。本工程地上主體結構一層為第4層,剪重比計算結果滿足相應要求。X方向有效質量系數99.49%,Y方向有效質量系數99.47%。
3.5剛重比計算結果分析
高層鋼筋混凝土結構自身重量很大,如果沒有側向荷載作用,結構穩定性良好不會發生失穩破壞,但在風或地震等水平荷載作用下結構一旦發生側移,由于自身強大慣性產生明顯二階效應。為保證結構良好抗震抗風性能,需要控制二階效應影響,避免結構發生整體側向位移變形時失穩倒塌。本工程X向剛重比EJd/GH**2=6.47,Y向剛重比EJd/GH**2=6.42,二者都大于1.4,能夠通過結構整體地穩定性驗算,都大于2.7,可以不考慮重力二階效應。
4結論
關鍵詞:華東智能建筑優勢WTO挑戰
一.華東地區智能建筑的發展概況
華東地區具有廣闊的巨大的智能建筑市場,是中國經濟最發達地區之一,智能建筑市場(包括大廈及小區)啟動早,市場大,今后將有更大的發展,是WTO以后國外企業必爭之地,也是國內企業必爭之地。由于華東地區資金雄厚,據不完全統計,迄今為止,上海已新建智能大廈四百多幢,智能小區二百多個。其中已建成的優質工程有上海博物館、金貿大廈、上海期貨大廈、久事復興大廈等號稱上海智能建筑“四大天王”,新建浦東國際機場,上海大劇院,上海科技城也都聞名天下。江蘇省迄今為止已建成智能建筑二百余幢,小區一百五十多個;南京中信大廈,總醫院新病房大廈及江蘇省政協大廈都為優質工程。聚福園、天地小區是建設部小區示范工程。
浙江人杰地靈,是我國東南沿海技術和經濟發達地區,也是一個建設大省。1997年建成使用的浙江日報社大樓,在浙江省首次開通了樓宇自控系統,堪稱是浙江省第一座達到3A配置的智能化大樓,從而揭開了浙江省智能建筑建設的序幕;1998年建成的浙江省外經貿聯建大廈和華浙廣場都是代表當時浙江省先進水平的智能建筑,其中華浙廣場還代表浙江省參加了建設部組織的優秀智能建筑評選活動。目前浙江省已建成的智能化大樓主要有浙江世界貿易中心、杭州電力調度大樓、浙江省建行大樓、杭州鐵路新客站、浙金廣場、杭州五洲大酒店、浙江省商檢大樓等約90余座,主要集中在杭、寧、溫地區。
二、入世對中國智能建筑業的要求
我國已加入WTO,進入WTO意味著我國經濟完全融入國際化市場,必須遵守WTO的原則和規定。根據WTO協議市場準入原則和國民待遇原則,將使我國智能建筑技術面臨更加廣闊的發展空間、更加劇烈的市場競爭。而我國現行的建設事業政策法規和行業管理體制與WTO的規則和國際通行模式存在較大差異,調整改革完善現行體系和體制的任務相當艱巨,形勢緊迫。
我國加入WTO后經濟發展的國際化,必將對各種建筑,尤其是辦公建筑的智能化水平提出新的更高要求,不僅對新建的辦公樓,而且對量大面廣的已有的辦公建筑的改造也帶來了智能化需求。
WTO對我國智能建筑要求具體表現在:
1.根據《建筑領域加入WTO后的對外承諾》,我國加入WTO后五年,允許外商成立獨資企業,取代外商在我國現有的辦事處機構,他們可以直接在我國簽定內貿合同,從而使產品和工程質量有了進一步的保障。
2.按WTO取消數量限制和關稅減讓原則,我國將降低對外市場準入程度,屆時會有更多智能建筑產品和系統進入中國市場參與競爭,為我們提供更大的選擇余地,并得到更多的實惠。
3.隨著國外企業參與我國智能建筑行業的競爭,他們會把國外成熟的管理體制、規范的運行程序和操作技巧帶入中國,有助于提高中國智能建筑行業的整體水平。
三.華東地區優勢
1.學會健全,學術活動活躍。
以上海華東建筑設計研究院溫伯銀總工為首的上海專家,在全國率先于1994年成立上海智能建筑工程研究會。這是全國第一個智能建筑學會組織,成員有高校、設計院及企業技術人員幾百人,它集中了上海智能建筑界科技精英。在組織報告會、展覽會(上海歷屆智能建筑大型展覽會)、驗收評估上海甲級智能化大廈(如上海久事復興大廈等)起了巨大作用。溫總和上海同濟大學程大章教授(正副會長)的貢獻已載入中國智能建筑歷史,功不可沒。以陳眾勵、瞿二瀾、趙濟安、王東偉高工及上海大學趙哲身教授等為代表的中青年骨干專家已經成長,在國內也有較大影響。
1996年,以南京建筑工程學院(現改為南京工業大學)建筑智能研究所、江蘇省建筑設計院及東南大學建筑設計院為主體成立的江蘇省土木建筑學會智能建筑學術委員會,在國內也是較早成立的智能建筑學術組織,成員有二百多人,每年舉辦學術年會,奉行“技術開放,市場開放”方針。常年舉辦學術報告會及國內外廠商新產品報告會。自辦了省內雜志《智能建筑信息》。
2001年以浙江省建筑設計院為主體成立的浙江省土木建筑學會智能建筑學術委員會。雖成立時間不長,但青年一代學會領導骨干力量成長很快,成員已發展到幾百人。在組織浙江省智能建筑報告會、展覽會方面,做了大量的工作。
2.編寫出臺智能建筑標準。
1995年上海市出臺智能建筑設計標準(DBJ08―47―95),它是以上海華東建筑設計院內部標準修改而成,是中國歷史上第一個智能建筑標準,為全國規范智能建筑設計市場起了示范與指導作用。2000年在建設部領導下,以溫伯銀總工為首的編制組率領團結全國專家編制出臺了我國(乃至世界上)第一個智能建筑設計標準(GB/T50314―2000)開創了中國智能建筑新紀元,填補了空白。評審專家認為該標準已達到國內領先、國際一流的水平。
1998年,在江蘇省建委領導下,在溫總關心指導下,江蘇出臺了江蘇省建筑智能化設計標準(DB32/181―1998),1999年獲得建設部科技進步獎三等獎。1999年又出臺了三個標準:
(1)江蘇省建筑智能化系統工程檢測規程DB32/365―1999
(2)江蘇省建筑智能化系統工程實施及驗收標準DB32/366―1999
(3)江蘇省建筑智能化系統工程評估標準DB32/T367―1999
構成了整套標準,促進了省內IB的發展;2001年中信實業銀行南京分行大樓(28層4.2萬平方米)通過檢測驗收與評估獲得江蘇省首幢甲級智能化辦公大樓稱號。
3.撰寫論文、編寫著作,成果豐厚。
1995年上海華東建筑設計院首先匯編出智能化建筑論文選,其中溫總、瞿二瀾、趙濟安高工等論文在國內影響很大,開創了全國建筑建筑論文的先河。1996年上海華東設計院溫總為首的編寫組又出版了大型經典著作―《智能建筑設計技術》。目前正在修訂將出第二版。上海舉辦了歷屆高水平智能建筑報告會,如中國超高層建筑技術研討會具有國際影響。
上海同濟大學程大章教授等編寫出版了《住宅小區智能化系統設計與工程施工》(同濟大學出版社2001.6)以及《智能化大樓的建筑設備》(中國建工出版社1997.11)。
上海九海金獅物業公司諸建華總經理在總結上海久事復興大廈興建及物管經驗與陸偉良教授合作于2002年8月編寫出《智能建筑物業管理》一書(電子工業出版社出版)。
浙江省建筑設計院楊紹胤教授級高工先后編寫出二本著作:《智能建筑―原理、規劃和設計》(1999.2)以及《智能建筑實用技術》(2001年)。
4.華東地區具有廣闊的巨大的智能建筑市場
目前上海正申辦2010年上海國際世博會。預計2008年上海高層建筑將達2000幢,據國外某公司稱,世界最先進的智能建筑新技術可去中國上海參觀。江蘇目前正興建南京地鐵工程(8個站,投入72億),南京玄武湖隧道工程(3公里),由于江蘇省申辦成功2005年全國第十屆運動會,日前正在南京新建奧體中心。相應的體育場館新建22個,將在江蘇省無錫、蘇州、常州等地新建。南京市在河西新城開工投入120億,打造十大標志性建筑。南京國際經貿廣場,維多利亞國際商務中心,夏華國際廣場、南京中大科技大廈、聯強大廈、紫鑫中華廣場、歐洲城、東成大廈、浙江國際貿易中心、東渡大廈等。南京市將興建十大體育工程:全民健身中心、皮劃艇激流回旋場地、馬術賽場、中山門競技中心、擊劍比賽訓練館、龍江體育中心二期網球工程、南京中山國際公園、環湖體育帶及南京足球訓練基地。
目前浙江在建的智能化大樓約有上百座,市場紅火,其中有杭州凱悅大酒店、杭州國際金融大廈、杭州國稅局大樓、浙江省高級人民法院、杭州日報大樓、杭州海關大樓、杭州第二長途電信樞紐大樓、浙江省人民大會堂、杭州濱江區行政中心、元華廣場、湖州市中心醫院、義烏中心醫院、湖州市能源調度中心、湖州市行政中心、嘉興市行政中心、東陽市行政中心、安吉縣行政中心、永康市行政中心、溫州晚報社大樓等。杭州地鐵工程也已啟動。浙江省智能建筑近兩年后來居上,已興建上百棟智能大廈,數百個智能小區,近期還在杭州興建杭州大劇院、杭州市民中心、浙江電力大廈等均以大量巨額資金投入,近期新建智能工程發展之快、數量之多已名列全國前茅。
5.華東地區擁有大量外資企業生產基地及實力雄厚的智能建筑工程承包商
在建設部已獲得系統集成和單項資質的有近百家,其中上海市27家,杭州地區20家,南京地區28家。他們都承擔過上海金茂大廈、上海浦東機場等上百項智能工程,取得了營建大中型智能工程的經驗,有著較好的聲譽。大量外資企業生產基地及辦事處均落戶上海。
四.做好工作、迎接WTO挑戰
1.認清國際智能建筑發展趨勢,推動智能建筑健康發展。
2l世紀是信息社會知識經濟時代,同時又是生態文明時代。從總的方向,國際先進生產力水平正在運用已掌握的建筑智能化高新技術,探尋人類生存、生產和生活聚居環境空間的可持續發展模式。
當前智能化建筑直接利用的技術是建筑技術、計算機技術、網絡通信技術、自動化技術。在21世紀的智能建筑領域里,信息網絡技術、控制網絡技術、智能卡技術、可視化技術、流動辦公技術、家庭智能化技術、無線局域網技術(含Bluetooth技術)、數據衛星通訊技術、雙向電視傳輸技術等等,都將會有更加深入廣泛地具體發展應用。特別是開放性控制網絡技術正在向標準化、廣域化、可移植性、可擴展性和互可操作性方向發展。
但是,智能化技術只是手段,智能建筑作為一個整體建筑物業產品的技術發展來說,“可持續發展技術”才是2l世紀智能建筑技術發展的長遠大方向。因而,除繼續利用上述現有智能化高技術實現可持續發展目標外,新興的環保生態學、生物工程學、生物電子學、仿生學、生物氣候學、新材料學等等技術發展,正在滲入滲透到建筑智能化多學科多技術領域中,實現人類聚居環境的可持續發展目標。從而在國際上也形成所謂“可持續發展技術產業”。目前,歐洲、美國、日本等發達國家也正在開發利用這些高新技術去處理垃圾、污水、廢氣、公害,節能、節水,消除電磁污染,資源可持續利用,建筑人工生態環境等等:也正在嘗試運用高新技術有規模建設智能型綠色建筑、智能型生態建筑,“既滿足當代人的需要不損害后代人滿足需求的能力”。
2.認清與國際先進技術的差距,努力向國際標準靠攏。
2l世紀的可持續發展智能建筑技術必須將工作、居住、休息、交通、通訊、管理、公共服務、文化等各種復雜的要求,在時間空間中結合起來。
由于智能化建筑系統是多學科、多技術的系統集成整體,因而開放式可互操作性系統技術的規范化、標準化,就成為實現智能化建筑及其產品設備與系統的產業化技術水平的核心關鍵。目前國際樓宇業界公認認同較先進的開放式系統行業協議標準技術有兩個:一個是美國Echelon公司的LonWorks技術的LonTa1k標準協議;另一個是美國采暖、制冷與空調工程師協會(ASHRAE)制定的《樓宇自動控制網絡數據通信協議(BACnet)》BACnet同時還成為美國國家標準及歐共體標準草案。兩者都是基于國際標準化組織(ISO)的“開放系統互連模型”(OSI)的。因此兩者在開放系統技術上是可以互相補充互為依存的,前者著重現場控制域,后者著眼于信息應用域。而且BACnet的協議層次里數據鏈路層和物理層的五種選擇中就包含有LonTalk協議。況且兩者技術都正在不斷地完善發展,至于我國智能化建筑在開放式互操作性系統技術發展研究上嚴格講尚未真正起步,差距頗大,亟待投入。南京工業大學智能建筑研究所正在開發國產化樓宇自控新系統。
3.努力搞好學(協)會工作
按照WTO的原則和規定,加快行業協會自身適應市場經濟體制規則,調整優化行業的組織機構,成為增強行業自律的自治組織,協助政府建立一個有序和公平的競爭市場。建設部已批準即將成立中國勘察設計協會工程智能分會。這是我國加強管理智能建筑業的大事,華東地區作為地方學(協)會要在上級學(協)會的領導下努力做好貫徹執行工作,加強市場管理,防止低價惡性競爭,保證工程健康實施。有條件時爭取成立地方行業協會。
4.加強團結,加強合作,共同提高學術水平
華東地區以目前三地(上海、浙江、江蘇)學會要加強團結,互相學習,取長補短,共同提高,要在舉辦報告會、展覽會等方面加強合作,促進學術水平的共同提高。同時,積極參加全國性學術會議,有條件時爭取舉辦國際智能建筑研討會,以提高我國學術地位與聲譽。
5.加強宣傳,提高建設業主的認識,搞好定位和管理能力
由于部分業主對智能建筑的過于迷信,必然導致“重建設輕管理”的思想,他們認為既然“智能”就應該無所不能,更有甚者將該項目的投資僅作為提高“身價”的目的,不清楚智能化建筑工程是當前信息化時代物業管理重要的基礎,認識不到日常運行中所需的微利投資能得到高額利潤的回報。因此,建議應該有國家政府部門盡快出臺相應的政策、管理規范和服務體系,強制性的將系統日常運行管理納入正常軌道,提高全社會的經濟效益。
6.協助政府搞好注冊電氣工程師復習培訓工作,提高工程技術人員水平
據了解,國家人事部將在2003年6月第一次開考注冊電氣工程師。其中,建筑電氣業屬于此系列,智能建筑弱電設計師大部分也要參加此系列考試。目前,有關單位正在編寫復習參資料,建議華東地區也要作好考試復習培訓工作。最后作者衷心希望華東地區智能建筑業在國家有關部門領導下,在業主、設計師、工程技術人員以及專家努力下,營建出更多的高質量優質智能建筑工程。
參考文獻
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2.路更可,《試論面對入世我國智能建筑業的發展的對策》,《城市?建筑智能系統》,2002.2,P31―P34
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
未來產業的發展必須以實現人與自然和諧為導向,隨著世界經濟的發展和人們發展理念的轉變,面對生存與發展環境保護越來越受到人們的關注。在中國綠色建筑已探索近10年,低碳建筑是綠色建筑的研究新方向。發展低碳建筑不僅符合國家出臺的一系列宏觀經濟措施,緩解我國對能源的高需求,而且也符合國際上的可持續理念與綠色建筑的發展方向。在"十二五"中,國家把"轉變經濟發展方式,實現經濟結構戰略調整"提高到新的戰略高度,作為當前中國發展主要引擎之一的建筑業,也必須實現"轉方式、調結構",低碳建筑與這一產業發展理念不謀而合,而且低碳建筑的發展,將推動一系列相關產業的發展,如綠色建材、可再生能源產業等,進而實現整個產業的優化升級。
低碳建筑發展的現狀評析
低碳建筑的發展不僅符合當前我國的發展理念,同時與世界經濟和社會發展的潮流相吻合,我國低碳建筑的發展可以說是起步晚、水平低、基礎差。目前,綠色建筑、低碳建筑在中國的推廣還是剛剛起步,好多問題亟待我們去解決,為此,低碳建筑的發展需要人才培養、技術創新、政策扶植的多重結合。就發展的理論而言,應當吧低碳的概念和節約型社會的概念是連在一起的,這也正符合我國可持續性發展的需求。
(一)低碳建筑發展的有利方面
低碳建筑在我國的發展可謂前景廣闊,它的發展既符合社會發展的需求,又順應了經濟發展的實際具體來講主要體現在兩個方面:
1、市場利益的驅使:低碳建筑的發展是隨著人們的消費和居住理念改變而發展的,在我國房地產市場上,建筑的品質成為一種最直接最有效的營銷手段,而當前社會中等收入階層對低碳生活理念的追求使低碳建筑成為備受追捧的商品。也正是這種原因,低碳建筑、節能建筑等都存在價格高于同等水平建筑的現象,因此,低碳建筑也成為商家的追求。
2、社會效益的支持:低碳建筑的發展符合科學發展觀的理念,順應轉變經濟發展方式的要求,因此,低碳建筑的發展必然的到社會的認可,更為重要的是,為鼓勵低碳建筑的發展,政府的相關配套政策必然會相繼出臺,以促進低碳建筑的健康持續發展。
(二)低碳建筑發展的消極方面
1、理念認識存在誤區
低碳理念雖然已在社會上蔚然成風,但對低碳建筑的準確理解,卻僅限于少數專業人士,普通公民,包括一些建筑行業的從業者,對低碳建筑的認識往往存在片面性,如很多人認為,低碳建筑的發展就意味著不能建高樓大廈,回到原來的"木屋瓦舍",這一方面為低碳建筑戴上了枷鎖,阻礙了低碳建筑的發展,另一方面也為使低碳的發展方向成為"復古",從而忽視了低碳建筑發展的最重要動力-技術創新;也有人將低碳建筑等同于節能建筑,從本質上講,二者是存在較大差別的,低碳建筑要實現實質性減排,建筑節能是前瞻情景性的增量節能,低碳建筑是歷史基準線性質的存量減排。換句話說,低碳建筑的減排量必須是必須是可測量、可報告和可核查的,是在存量基礎上的實質性減少,而節能建筑的減排量只是個模擬值預測值,在實踐中可能造成比當前更多的能源消耗和廢物排放。
2、產業體系尚未建立
低碳建筑的發展不是鼓勵的,在我國建筑業的發展及其相關產業是個非常龐大的產業產業網絡,低碳建筑的發展需要相關產業的轉型發展,同時要有新興的低碳建筑原料產業的出現,但是我國現有的建筑產業轉型及低碳原料行業興起在短時間內很難實現,就當前我國的經濟現狀而言,城市化進程的加快必然導致住房需求的急劇增加,這也造成了當前建筑業的持續"堅挺",建筑原料生產等相關行業也從中"收益"匪淺,因此沒有轉型的動力,更談不上低碳建筑行業的興起。
3、技術支持有待改進
低碳建筑的最根本動力在于技術的創新,尤其作為一種新興產業,技術上的突破可以降低生產成本,使生產更"經濟",從而在實踐上保證了產業發展的可能性。顯然當前我國對低碳建筑及低碳行業的技術支持是乏力的,這主要是尤其前期的研發需要耗費大量的資金和人力,而低碳技術的收益前景尚不明確,因此企業對低碳技術的研發都是望而卻步。與此同時,高校及專業研究機構只注重理論研究,往往忽視如何講技術創新轉換為現實生產,未能明確技術應用的低成本、市場化的導向,致使低碳建筑的發展缺少必要的技術支持。
4、配套制度出臺滯后
總理曾在"哥本哈根世界氣候大會"上承諾:到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%,政府工作目標的落實依賴于制度,低碳產業、低碳建筑的發展更加依賴國家制度和政府政策,近幾年政府確實在節能減排、低碳環保方面做出了持續的努力,但制度出臺及不斷完善才是低碳建筑發展的根本途徑。作為中國經濟重要引擎的建筑業,在帶動相關產業發展、保持經濟增長方面發揮著重要作用,"后金融危機"時代,政府為了保持經濟的增長速度,對建筑業的調控是有所保留的,2008年中后期政策的放寬就是最好的例證。進入2010年,政府開始大力調控房地產,但主要是房價,對于低碳建筑的鼓勵和保護制度尚未建立起完整的體系。
發展低碳建筑的主要措施
(一)營造良好氛圍
低碳建筑作為一種新生事物近幾年才在中國興起,由于當前實行低碳建筑的成本高,相關的技術問題還沒有解決,困難重重。針對這種情況,政府及相關部分應積極行動,做好宣傳和鼓勵工作,一方面要通過大眾媒體向民眾宣傳低碳建筑相關知識及低碳建筑發展意義,使低碳生活成為深植公眾內心的理念;同應號召建筑企業應響應"科學發展"的社會需求,使其主動承擔起這一社會責任,在技術水平和建筑條件允許的情況下做到低能好、少污染,尤其在建筑的設計、建設、營運環境,貫徹低碳理念從而有效的推動低碳建筑的發展。
(二)鼓勵技術創新
低碳建筑的發展離不開低碳技術的創新,促進相關技術可以降低建設成本,從而在根本上推動產業的進步。首先,技術創新可以開發利用新能源,如無污染無排放的風能、太陽能,用其發電、產熱來替代一次能源的消耗,減少二氧化碳排放;同時,風能的利用可以是多重的,以建筑結構形式形成的自然風來調節室內風流風速,可減少電力的消耗,亦可減少空調的使用。其次是新型低碳原料的研發,低碳建筑原料的研發是低碳建筑未來發展的必然,如玻璃纖維,這是一種天然導光技術可將室外自然光通過專用導光材料引入地下建筑,通過與人工照明的有機結合,這種材料的應用不僅可以大大節省建筑用電,降低運營費用,還可以提高地下空間的光環境質量。
超壓出流是指給水配件前的靜水壓大于流出水頭,其流量大于額定流量的現象,兩流量的差值為超壓出流量,這部分流量未產生正常的使用效益,且其流失又不易被人們察覺和認識,屬“隱形”水量浪費。此外,超壓出流會帶來如下危害:①由于水壓過大,龍頭開啟時水成射流噴濺,影響人們使用;②超壓出流破壞了給水流量的正常分配。③易產生噪音、水擊及管道振動,使閥門和給水龍頭等使用壽命縮短,并可能引起管道連接處松動、漏水甚至損壞,加劇了水的浪費。為了解建筑給水系統超壓出流現狀,筆者對此進行了實測分析。
1測試對象
選擇11棟不同高度和不同供水類型的建筑作為測試對象,其中多層建筑3棟,均為外網直接供水;高層建筑8棟,一般均分為2個區,低區由外網供水,高區由水泵、高位水箱聯合供水或由變頻調速泵供水,有的樓層住戶支管上設有減壓閥。
通過對目前建筑中普遍配置的螺旋升降式鑄鐵水龍頭(以下簡稱“普通水龍頭”)和陶瓷片密封水嘴(以下簡稱“節水龍頭”)使用時的壓力和流量進行測試,了解建筑給水系統超壓出流現狀。
2測試裝置
由于測試是在已投入使用的建筑中進行,為不妨礙用戶的正常用水,采用了圖1所示的試驗裝置,即用塑料軟管與一新安裝的試驗用水龍頭相連,試驗用水龍頭前安裝壓力表,測試時只需將軟管的另一端與原水龍頭緊密相連即可。
測試采用φ15普通水龍頭和節水龍頭各1個;天津市星光儀表廠Y—100型壓力表(測量范圍為0~0.6MPa,最小刻度為0.01MPa)及附件兩套;φ15塑料軟管、1000mL量筒、秒表、三通、管箍等管件若干個。
3測試內容和方法
3.1測試點和測試時間
對每個樓體中測試點的選擇一般為:從第一層開始隔層入戶測試(但實測中因有的住戶家中無人,測點有所變化),測試點水源為室內已有污水盆水龍頭或洗滌盆水龍頭出水。測試時間為上午9:00~10:30。
測試建筑內普通水龍頭和節水龍頭在半開、全開狀態下的出流量及相應的動壓和靜壓值。
3.2測試方法
①流量測定
采用體積法測定流量,測試時水源水龍頭全開,測試用水龍頭分為半開和全開兩種狀態。記錄普通水龍頭和節水龍頭在兩種開啟狀態下水的出流時間t及相應的出流量V。每個測點在同一開啟狀態下測三次,取三次的平均值作為此狀態下的最終測定值。
②壓力測定
在每次測試用水龍頭開啟前讀壓力表值,此值為該測點靜壓值;測試用水龍頭開啟后,在記錄流量的同時記錄壓力表讀數,此值為該狀態下的動壓值(工作壓力)。
4結果及分析
兩種水龍頭半開狀態時的動壓、流量測試結果及回歸曲線和曲線方程分別見圖2、3。
4.1普通水龍頭半開狀態
《建筑給水排水設計規范》(GBJ15—88)中規定:污水盆水龍頭當配水支管管徑為15mm、開啟度為1/2(半開狀態)時,額定流量為0.2L/s。根據上述規定,對67個用水點的測試結果進行了統計,有37個測試點的流量超過此標準(超標率達55%)。
4.2節水龍頭半開狀態
節水龍頭與普通水龍頭相比,在管徑、水壓相同時的全開、半開流量均小于后者。節水龍頭雖然出流量小但水流急,在較小流量下就可滿足人們的用水需求,因而節水龍頭的額定流量應小于普通水龍頭的額定流量。結合現行的和送審的《建筑給水排水設計規范》中的充氣水龍頭和單閥龍頭的額定流量范圍,筆者認為應將0.15L/s作為節水龍頭額定流量的參考值,以此作為判別現有建筑水龍頭是否超壓出流以及新建建筑采取控制超壓出流措施的依據。
由圖3可見,節水龍頭出流量為0.15L/s時對應的工作壓力為0.08MPa,其與普通水龍頭出流量為0.2L/s時對應的工作壓力(0.06~0.07MPa)非常相近,這進一步說明將0.15L/s作為節水龍頭額定流量的參考值是比較合理的。
節水龍頭以半開狀態并以流量為0.15L/s作為其額定流量時,實測中有41個測試點的流量超標(超標率達61%)。
5結語
從測試結果可以看出,普通水龍頭和節水龍頭的超壓出流率分別為55%和61%,實際上水龍頭出流量的超標率要大于以上數值。以普通水龍頭為例,有的水龍頭(如洗手盆)的額定流量不是0.2L/s而是0.15L/s;有的水龍頭額定流量雖是0.2L/s,但要求的開啟度不是1/2而是3/4或全開(全開狀態下有60個測試點的出流量超過0.2L/s),這樣就使得水龍頭出流量的實際超標率遠大于55%。
測試中普通水龍頭半開時的最大流量為0.42L/s,全開時最大流量為0.72L/s;節水龍頭半開和全開時最大流量分別為0.29L/s和0.46L/s。不論是普通水龍頭還是節水龍頭,在半開狀態時最大出流量約為額定流量的2倍;在全開狀態時最大出流量約為額定流量的3倍以上。
綜上所述,在現有建筑中水龍頭的超壓出流現象是普遍存在而且是比較嚴重的,由此造成的“隱形”水量浪費是不容忽視的,必須采取措施加以解決。