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建筑结构性能研究及分析论文选题

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建筑结构性能研究及分析论文选题

建筑结构的论文篇4 试谈建筑结构优化设计 【摘要】建筑结构设计在很大程度上影响着工程造价、工程质量和工程进度,根据结构设计面临的挑战,本文从结构优化设计的基本原则出发,简要地阐述了高层剪力墙结构的优化。 【关键词】优化设计;剪力墙结构;结构延性 1 引言 建筑结构的安全与经济有时是一对矛盾体。随着市场经济的不断完善,房屋建造商越来越重视建筑物的经济性能,但是安全也是一个绝对不能忽视的问题。用最少的材料或造价建造出满足规范和使用要求的建筑是我们需要努力追求的目标。 结构的优化设计并不是简单的减少混凝土和钢筋的用量,而是通过调整各构件刚度之间的比例关系,充分利用各构件的受力特点,发挥它们各自的长处,使整体结构达到最优。 2 结构优化设计的基本原则 结构优化设计的基本原则主要有以下几点: (1)建筑平面布置产生规则结构效应的原则 有规则建筑体型和平面布置的结构,因其受力较简单,造价相对较低。但由于不同使用功能的需要,建筑的体型和平面布置是多种多样的,不可能因结构要求规则而对建筑师的创作提出无理要求,倒是可以在满足不同使用功能的前提下,通过对结构墙、柱的布局和墙肢长短的调节,使不规则的建筑体型和平面布置产生规则结构的效应,同样可以使建筑结构达到经济合理和安全耐用的预定目标。 (2)提高建筑舒适度原则 建筑结构的优化设计应包含结构体系的优选、传力途径的科学性、构件布置的合理性、构件和材料选用的正确性等内容;应该把尽可能提高建筑投入使用后的舒适度作为建筑结构优化设计的一条重要基本原则。 (3)建筑结构整体安全度原则 结构优化设计应全面考虑整体建筑的每个构件,使结构体系中每个构件都具有合理的可靠性,确保整个结构体系的安全性能,确保实现结构设计规范规定的设计标准,达到建筑结构既安全耐用又经济合理的总目标。 (4)不同构件采用不同的安全系数的结构优化设计原则 工程设计人员必须在保证结构安全的前提下,通过对建筑结构的整体概念分析,采用合理的优化设计理念和方法进行优化设计,使得能有效地控制工程造价,满足投资方的经济性要求。通过以往的优化设计经验来看,相比于传统的设计方法,优化设计通常可以达到降低工程造价5%~30%的目的。 3 高层剪力墙结构的优化设计 剪力墙结构是高层建筑中常采用的一种结构形式,其特点是整体性好,侧向刚度大,水平力作用下侧移小,并且由于没有梁、柱等外露与凸出,便于房间内部布置,缺点是剪切变形相对较大、平面外较为薄弱。 (1)减少剪力墙材料的用量、节约造价 剪力墙材料的用量是整个结构材料用量的核心,剪力墙结构的设计优化应首先从减少剪力墙结构材料的角度考虑。 影响剪力墙材料用量的几何因素有长度和厚度,在设计中为了保证结构为一般剪力墙结构,剪力墙的长度须按规范要求进行设置,一般不宜减短。同时,结构的刚度与剪力墙长度的三次方成正比,与厚度的一次方成正比,因此减小剪力墙截面厚度既可以有效减少材料用量,又不至于严重削弱结构的刚度。一般来说,剪力墙的设计应在满足稳定性的前提下,尽量减薄,也就是在满足刚度等要求的前提下,达到减少剪力墙材料用量节约造价的目的。 一般的剪力墙结构,墙柱用钢量所占比例在50%~70%之间,是优化时重点考虑的内容,墙柱配筋应在满足要求的前提下尽量取规范的低值。梁的用钢量占8%~20%,所占比例不大,但其布置对板含钢量有较大影响,板的含钢量一般占15%~20%。 (2)剪力墙结构的延性设计 了解剪力墙结构的特性,发挥其所长,克服其所短,是正确合理地设计剪力墙结构的关键。剪力墙结构概念设计的内容,主要包括:从总体上合理布置剪力墙的位置,确定剪力墙的数量、剪力墙的长度、剪力墙的厚度,保证剪力墙结构刚度均匀和刚度适宜。 1)强墙肢、弱连梁 工程中剪力墙分为整体墙、整体小开口墙和联肢墙。整体墙受力如同竖向悬臂,当剪力墙墙肢较长时,在力作用下法向应力呈线性分布,破坏形态类似偏心受压柱,配筋应尽量将竖向钢筋布置在墙肢两端;为防止剪切破坏,提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率;为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长,以防止截面应力相差过大。联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙,联肢墙的破坏形态以强墙肢弱连梁为宜,即连梁先于墙肢屈服,使塑性变形和耗能分散于连梁中。 2)强剪弱弯 在工程设计中,采用剪力墙增大系数调整墙肢底部加强部位截面剪力计算值和连梁梁端截面组合剪力设计值,使墙肢和连梁实现强剪弱弯。 3)限制剪压比 墙肢、连梁截面的剪压比超过一定值时,将过早出现斜裂缝,当增加的横向钢筋或箍筋不能提高其受剪承载力,抗剪钢筋不能发挥其抗剪作用,在抗剪钢筋未屈服的情况下,墙肢或连梁发生斜压破坏。为了避免这种脆性破坏,应限制墙肢或连梁的平均剪应力与混凝土的轴压比,即限制剪压比就是限制剪力设计值。 4)限制墙肢轴压比 轴压比是影响墙肢延性的主要因素之一。《建筑抗震设计规范》GB50011-2010对墙肢在一、二、三级抗震墙的轴压比进行了限制,并要求一、二、三级剪力墙轴压比超过一定的数值,必须设置约束边缘构件。 (3)剪力墙结构的连梁优化设计 在高层剪力墙结构中,连梁是一项关键的耗能构件,其剪切破坏将对结构抗震产生极为不利的影响,并会极大地降低结构体系的延性。因此在高层剪力墙结构的优化设计过程中,一定要注意对连梁进行强剪弱弯的验算,以保证连梁的剪切破坏晚于弯曲破坏。对于人为加大连梁纵筋的操作一定要慎之又慎,因为这样就有可能无法满足强剪弱弯的要求。 在住宅结构设计时,一般情况下不宜采用大刚度的窗下墙作为连梁,而宜将连梁设计成为截面、刚度较小的弱连梁。同时,在满足结构刚度与变形要求时,应从经济角度与抗力、变形方面综合考虑,合理布置抗侧力构件。 (4)结构设计软件在优化设计中的运用 随着计算机技术以及结构优化设计理论的结合,基于计算仿真的优化设计思路已经在工程结构设计中得到了广泛的应用。通过利用计算机分析软件建立优化设计的分析模型,采用高效的计算机优化计算方法,设立结构设计达到的目标要求,最终实现结构设计的优化目的。在具体的优化设计过程中,优化设计实际上已经由一个工程问题转变为一个数学问题。在大型复杂结构的优化设计中,基于这一思想的结构优化设计方法具有其他算法无法替代的优势。因此,工程设计人员加强基于计算机技术的优化设计分析非常必要。 4、结语 建筑结构优化设计是指在满足各种规范或某种特定要求的条件下,使建筑结构的某种指标(如重量、造价、刚度等)为最佳的设计方法。也就是要在所有可用方案和做法中,按某一目标选出最优的方法。设计是规范加上工程师判断和创造的产物,设计优化在一定程度上意味着对常规的突破,但结构的优化设计并不以牺牲安全来求得经济效益。这就要求我们的结构设计人员应当根据相关规范的要求和建设单位的需要,来对其高层结构进行合理的选择与优化。 参考文献 [1] 中华人民共和国建设部. 建筑抗震设计规范[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2010. [2]徐传亮,光军.建筑结构设计优化及实例[M]. . 北京:中国建筑工业出版社,2012. [3]宋瑛.剪力墙布置位置的设计优化[J].山西建筑,2012,38(29):53-54. 建筑结构的论文篇5 试论高层建筑结构设计 [摘 要]高层建筑的结构设计合理与否,会对整个工程的质量、使用性能及使用寿命等方面产生十分重要的影响。因此,做好结构设计工作是高层建筑物施工之前最重要的任务之一。在本论文中,笔者首先分析了高层建筑物结构设计的特点,而后对高层建筑物结构设计的相关要求及注意事项进行了深入探讨。 [关键词]高层建筑 结构设计 特点 要求 随着我国经济的迅速发展,人们的生活水平等方面都获得了较大的提高,对生活质量的要求也愈来愈高。从建筑物需求量的方面来说,近年来,我国人民对住房的需求量也不断增多。这导致建筑用地的不断增多,使得当前我国可用耕地面积不断减少。为了缓解此种情况,我国建筑企业开始将发展的目光聚焦于高层建筑物的建设上。也正因为如此,当前我国高层建筑物的数量急剧增长。从积极方面来说,这确实从很大程度上缓和了建筑物供不应求的状况,但同时我们也必须注意到一个现象:很多高层建筑在使用过程中都出现了这样或者那样的问题,严重影响了建筑物的使用寿命,不利于建筑行业的健康发展。究其原因,这主要是因为部分高层建筑的结构设计不合理。下面,笔者将对高层建筑物的结构设计方面进行相关探讨。 1.高层建筑结构设计的特点 与一般建筑物不同,高层建筑物的结构设计工作更为复杂。一旦结构设计不合理,整个建筑物的施工过程及使用都会出现严重的问题。因此,工作人员必须从高层建筑建设的实际情况出发,制定合理的设计方案。下面,笔者将对高层建筑结构设计的主要特点进行一一阐述。 首先,在高层建筑结构设计的过程中,工作人员必须注意结构产生的水平力。一般来说,低层建筑物结构中,水平力产生的影响相对较小,而导致的侧向移位也往往被人忽视。 其次,高层建筑结构设计必须能够承受较大的承载力和足够的抵抗侧向力和刚度,这样才能保证水平力作用下的侧向位移不至于超过一定的限度。同时,要保证高层建筑物的外墙等其他的维护材料或者装饰构件与主体结构之间可靠连接起来,减少不必要的破坏。要根据施工地点地基的承载力和刚度来确定上部结构的承载力及相应的刚度。 再次,高层建筑的结构设计应尽可能地减轻房屋的自重。对于那些土层比较软的施工地点,由于其自振周期长,尽管增加建筑物的层数可以减小地震剪力,提高整个建筑物的性能,但高建筑也是自振周期长,容易引起共振对抗震不利,因此应确定合理的层数。另外,某些高层建筑会设有抗震设防的结构。工作人员在进行高层建筑结构设计时,必须充分勘察施工地点的地形及地质土层情况,最好选择那些地势平坦、地形开阔、土层坚硬、土质均匀的地段,避开那些地势差异较大的、非岩质的陡坡或者软土地带。同时,工作人员要注意,在勘察过程中,如果发现某一地段发生地震的可能性较大,抗震能力较差,则决不能进行盲目的工程建设。 2.现代高层建筑结构设计的注意事项 结合自己多年的工作经验,笔者分析了现代高层建筑结构设计的要求,并 总结 出以下几个方面的注意事项。 2.1 充分考察高层建筑的受力情况,选择合理的结构类型 高层建筑物结构类型的选择,主要是由其结构体系和材料特征所决定的。我们都知道,高层建筑实质上是一种竖向悬臂结构,其使用过程会产生两种荷载:水平荷载和竖向荷载。一般来说,竖向荷载的方向并不发生变化,但随着建筑物高度的不断增加,水平荷载也会相应的提高,包括各种结构作用力和结构抗力等。高层建筑结构作用力主要分为两种:直接作用力和间接作用力。前者主要指高层建筑物结构上所承载的各种集中力和分布力,包括建筑物及机器设备的自重等;后者则是指引起高层建筑结构发生变形的作用力,如温度变化、地基变形、混凝土遇冷收缩等产生的力。相比直接作用力来说,间接作用力的破坏效应可能会更大,会受到建筑物地基条件及其他外在条件的影响。直接作用力和间接作用力过大,会导致高层建筑的整个结构构件发生变形等。而同时,高层建筑的结构设计会承担一部分的迫使其变形的力量,这种能力被称为结构的抗力。只有抗力较高的结构,才能充分发挥高层建筑物的优良性能,延长其使用寿命。 2.2 选择合理的结构平面布置 .协调好建筑与结构的关系 建筑物的结构平面布置必须符合以下原则:独立结构的建筑物单元,形状最好简单规则,而刚度和承载力分布要均匀,绝对不要采用不规则的平面布置方式。也就是说,平面应尽可能规整,最好对称;平面的长度不宜过长;伸缩缝的框架结构在55米左右,剪力墙结构45米左右最为合适。同时,最好使用标准层,同意布置柱网和层高。 2.3 做好高层建筑物的结构布局 现代社会,经济发展水平的迅速增长,使人们的思想观念、意识等都发生了较大的变化,审美观等方面也发生了较大的变化。高层建筑物在进行结构布局时,必须从现代人的生活理念出发,合理设置建筑物的结构。众所周知,高层建筑物垂直方向的承载力较大。因此,在进行结构设计时,工作人员要重视建筑物地基受力结构的稳定性,平衡不同地点之间的受力关系。 2.4 高层建筑物结构设计必须经济合理 在进行结构设计时,工作人员不仅要考虑结构的安全合理性,还要保证结构的经济性,保证建设单位的经济效益。例如,合理设置结构的跨度,板跨度越大,要求的板厚度也会相应的越大,需要的钢筋也会较多。这将会给建设单位带来较大的成本花费。一般来说,井字梁的使用要优于十字梁,而十字梁的使用比没有梁更好。同时,在保证建筑物稳定性的前提下,高层建筑基坑的深度不应过大,但要超过冰冻深度。 除此之外,高层建筑施工单位在施工之前,要对施工地点的地址等状况进行认真勘察。在那些地震较为频繁的地区,工作人员应该合理设置建筑物结构,避免或者减少地震作用对高层建筑的不利影响。首先,建筑单位要合理设计抗震缝,调整平面形状和结构布置。但必须注意,如果建筑平面较为复杂,而形状结构等都难以调整时,要尽量将抗震缝划分成几个较为简单的结构。高层建筑的高度一般大于15米,在15米之下的结构上面,缝宽最小可为100毫米,但随着高度的增加,缝宽也要较大。总之,工作人员要根据不同的结构体系,合理设定抗震缝的宽度。 3.总结 随着中国特色社会主义进程的不断推进,我国的城市化进程的速度也在不断加快,同时为了进一步缓和耕地不足与建筑物供不应求之间的矛盾,高层建筑物的数量越来越多。与普通建筑物相比,高层建筑物的结构设计有其独特性。同时,任何建筑物的结构设计工作合理与否,会对整个建筑物的外观以及稳定性等方面产生十分重要的作用。工作人员需要不断更新自己的设计理念,运用先进的设计方法,才能将此项工作落到实处。同时,在进行结构设计时,相关人员必须充分考虑高层建筑的用途和基本功能,而后做好合理的设计工作。相信未来,在我国高层建筑物数量不断增长的同时,质量也能获得较大的提高,我国建筑行业能够朝着更加健康的方向发展。 参考文献 [1]吉柏锋,瞿伟廉.下击暴流作用下高层建筑物表面风压分布特性[J]. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(09). [2]李荣全.浅谈高层建筑结构体系的选型及含钢量的控制[J]. 现代物业(上旬刊).2011(08). [3] 张莉华,万怡秀,陈燕,严开涛,罗志国.广州珠江新城J1-1地块综合楼超高层建筑结构设计[J]. 建筑结构. 2012(09). [4]张玲丽,许德,李靖,张涛,张娟.关于高层建筑结构设计中问题的讨论[J]. 中国科技投资. 2012(24). [5]张瑞红.高层框架结构设计中应注意的若干问题[J].长沙铁道学院学报(社会科学版). 2010(01). 猜你喜欢: 1. 建筑结构的论文 2. 建筑结构论文 3. 建筑工程论文范文 4. 建筑结构的论文样本 5. 建筑文化论文3000字

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建筑结构安全性研究论文

建筑结构设计常见问题分析论文

摘要: 建筑结构设计关系到建设工程的美观实用、保证安全可靠、控制造价以及方便施工等诸多方面,因此控制结构设计的质量是相当有必要的。

关键词: 建筑结构设计;设计内容;注意问题

1基本概念

建筑结构设计就是用结构语言来表达工程师所要表达的内容。结构语言就是结构师提炼出的关于自己观点的结构元素,包括基础、墙、柱、梁、板、楼梯、大样图等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系,包括竖向和水平的承重及抗力体系,再把各种情况产生的荷载传递至基础。

2建筑结构设计 类型

根据建筑物的用途,分为工业建筑与民用建筑。根据建筑物的层数,可以分为单层、多层、高层和超高层建筑。建筑物根据所使用的结构材料可以分为:木结构、砌体结构、混凝土结构、钢结构和混合结构等。建筑物根据其结构形式,可以分为排架结构、框架结构、剪力墙结构、筒体结构和大路结构等。

3建筑结构设计的原则

完美的建筑结构设计就是在努力追求适用、安全、经济、美观、便于施工是结构设计人员最终努力的目标,在结构设计中应遵循以下原则:

(1)结构设计一般在建筑设计之后,“受制”于建筑设计,但又“反制”于建筑设计。

(2)结构设计不能破坏建筑设计,应满足、实现各种建筑要求。

(3)建筑设计不能超出结构设计的能力范围,不能超出安全、经济、合理的结构设计原则。

4建筑结构设计内容

(1)确定结构方案。确定结构方案就是通过建筑所在地的地质情况和抗震情况和所需建筑的高度来确定建筑所需要的结构形式。

(2)建筑结构计算。建筑结构计算包括很多方面,比如风的载荷、地震的载荷、结构自身的载荷等等。通过对计算出来的构件的内力值和一些对构件的要求和限制计算出构件是否符合文件规范和要求。

(3)对施工设计图的设计和确定。根据以上计算出来的值对施工图纸进行设计和确定。

5建筑结构设计需注意问题

(1)某些设计底层设计空间大,但是没有抗震墙。这种结构不完善,有很大的安全隐患,没有明确的传力。在设计的过程中,一些设计人员偷工减料,设计的十分粗糙和简单,在施工图之中应该使用的大样图、系统图存在着漏洞,不能对工程的整体面貌进行反映,在设计之中没有对消防、耐火等级、安全等级、工程类别和设计依据等进行明确的交代和标明。

(2)连续梁按单梁进行设计。在阳台边梁的设计中,如果较小荷重边梁长度较长时,问题将会变得很严重。因为较小荷重的边梁一般直接暴露在室外,这样就会受到很大的环境温度影响。

(3)基础和地基设计存在问题由于没有充分的分析地质勘查报告就进行了施工图的设计,仅仅因为设计者单纯的认为该值越小就越安全,造成设计值存在问题。有的设计者对软弱地基的认识不够,不通过严密的垫层计算就盲目采用加强承载力的方法,这是十分不安全和不经济的做法。在多层民用建筑的设计过程中,对于荷载值的计算没有按照规范的折减系数进行计算,计算结构的准确性很低。地基基础设计时经常会出现这类问题。例如,在高层的建筑物中,桩基的选择不当就会对其完工质量造成影响,甚至是对其环境造成损坏。

(4)构造柱和承载柱设计存在问题为了受力分析简单一些设计者故意将截面高度设计的过小,但这为房屋的安全埋下了隐患,截面高度设计过小,这种设计错误常见于六度抗震设防区,这样设计导致柱顶不具备合格的抗弯强度,柱子会产生裂缝,这会使房屋的耐久性降低并且影响到住户的入住心情,会对房屋产生恐惧的心理,并且一旦遇到地震这种房屋容易倒塌。

(5)楼板设计存在问题作为建筑工程中的一个重要的承重构件,楼板具有很重要的作用。通过楼板把屋面的负荷转移到了梁或者墙上,所以楼板的设计关系到墙和梁等的安全性。为图计算方便将双向板和单向板的计算方法混淆,这容易导致楼板出现裂隙。

6设计人员的问题

6.1图纸设计不合理

不少单位设计院的图纸不符合国家规章制度的规定,设计粗糙简单,漏掉了很多重要的大样图和剖视图等。结构设计图对于工程的`水文和地质条件等情况没有做出说明,对于持力层的地基土也没有说明,还有一些能够反映工程细节的设计参数和安全等级等数据都没有在设计说明中进行明确交代。

6.2设计与施工脱节

设计人员的设计工作没有从实际出发,脱离了实际的设计很难付诸实践,往往仅仅出于个人利益的角度而整天在办公室图纸堆里埋头设计,根本不了解施工的现场情况。对于自己的设计方案能否顺利的应用到施工中去一点自信都没有,有的会给施工带来很大的实际困难,例如增加施工的造价等等。

6.3设计人员能力有限

设计中各种问题的出现大多是因为设计师没有对设计负责,没有引起自身足够的重视。对于居民的住宅设计不能够实事求是,根据自己的设计理念进行设计,盲目照搬现有的设计成果,通过简单的套用来完成设计说明。还有一些设计师没有充分理解设计的方法和规范性,或者有的人根本没有明晰的力学概念就开始了错误的计算模式,也不能够根据经验对计算的结果进行判断。

7结语

建筑结构设计是建筑工程的基础性环节,在建筑结构设计中不仅要关注到建筑的美观性,更要以建筑质量为标准,进行规范性、科学性建筑设计,以提升建筑的安全性,力图做到建筑结构设计安全性、适用性、经济性以及美观性相统一。

参考文献

[1]徐涛.对高层建筑结构设计的分析[J].建材技术与应用,2011(3).

[2]李远航.建筑结构设计浅谈[J].考试周刊,2010(10).

近几年,我国的经济发展速度极快,随着经济的发展,人们的生活水平也不断的提高。对建筑也有更高的要求。建筑结构的设计工作当中,建筑的稳定性是十分重要的。下文是我为大家搜集整理的建筑结构的论文的内容,欢迎大家阅读参考!

浅论建筑结构设计

【摘要】 在建筑设计中,结构的设计有着举足轻重的地位。为此,本文就建筑结构设计遵循的原则,建筑结构的基本要求,多层和高层房屋以及单层大跨度房屋的常见结构型式等有关问题进行分析。

【关键字】 建筑;结构;设计;型式

引言

结构是建筑物赖以存在的物质基础,在一定意义上,结构支配着建筑,这是因为,任何建筑物都要耗用大量的劳力和材料来建造,建筑物首先必须抵抗或承受各种外界的作用如风力、重力、地震等,合理的选择结构材料和结构型式,即可满足建筑物的美学原则,又可以带来经济效益。

一、建筑结构设计遵循的原则

1.满足使用功能要求

由于建筑物所处的环境和使用性质不同,除满足空间尺寸要求外,还要满足某些建筑物的特殊要求,如保温、通风、隔热、吸声等,在构造设计时要综合相关专业的技术知识,优化设计,选择经济合理的构造 措施 ,满足建筑使用功能要求。

2.确保结构安全

正确的结构计算时保证建筑物安全的前提,除对建筑结构、构件进行必要的计算外,对阳台栏杆、楼梯扶手、构件接缝等,要采取必要的措施,保证其在使用过程中的安全和可靠。

3.注重建筑经济的综合效益

建筑构造设计要处处考虑经济合理,采用合理的构造方案,就地取材,节约材料,在保证质量的前提下降低造价,并减少建筑物的运行费用、维护费用。

二、建筑结构的基本要求

新型建筑材料的生产、施工技术的进步、结构分析 方法 的发展,都给建筑设计带来了灵活性和更广阔的空间。但是,这种灵活性并不排除现代建筑结构需要满足的基本要求。其要求包括以下方面:

1.稳定。整体结构或结构的一部分作为刚体不允许发生危险的运动,这种危险可能来自结构自身,也可能来自地基的不均匀沉陷或基土的滑移,例如意大利的比萨斜塔由于地基不均匀沉降引起的倾斜。

2.平衡。平衡的基本要求就是保证结构和结构的任何一部分都不发生运动,力的平衡条件总能得到满足,从宏观上来看,建筑物总是静止的。平衡的要求是结构与“机构”即几何可变体系的根本区别,因此建筑结构的任何部分都应当是几何不变的。

3.经济。现代建筑的结构部分造价通常不超过建筑总造价的30%,因此,结构的采用应当是使建筑的总造价最经济。结构的经济性并不是指单纯的造价,而是体现在多个方面,而且结构的造价受材料和劳动力价格比值的影响,还受施工方法、施工速度以及结构的维护费用的影响。

4.美观。美学对结构的要求有时甚至超过承载能力的要求和经济要求,尤其是象征性建筑和纪念性建筑更是如此,应当懂得,纯粹质朴和真实的结构会增加美的效果,不正确的结构将明显的损害建筑物的美观。

5.优化。应在建筑方案设计的基础上,在满足结构安全的前提下,充分优化结构设计,必要时应委托专业的设计公司进行结构设计和结构的优化设计,降低建筑物的自身荷载,减少主要材料的消耗,通过工程概算及其主要技术经济指标分析结构设计的优化程度。

结构专业的优化设计,不是以牺牲结构安全度和抗震性能来求得经济效益的,而是以结构理论为基础,以工程 经验 为前提,以对结构设计规范实质内涵的理解和灵活运用为指导,以先进的结构分析方法为手段,对设计进行深入调整、改善与提高,对成本进行审核和监控,是对结构设计再加工的过程。“优化”工作是以原设计为基础,在充分尊重原设计的基础上,着眼于结构体系和结构布置的合理性和高新技术的应用,同时,“优化”的过程也是发现差错、纠正不足的过程,通过优化降低不安全因素,从而保证项目的技术质量和经济质量。结构设计优化是精益求精的过程,将会带来合理的设计、带来经济技术效益。

实现上述各项要求,在结构设计中就要贯彻“经济合理、技术先进、安全适用、确保质量”的结构设计原则,保证结构和建筑的和谐统一。

三、建筑结构选型

一个好的建筑设计,需要有一个好的结构型式去实现。而结构型式的最佳选择,要考虑到建筑上的使用功能、结构上的安全合理、艺术上的造型美观、造价上的经济,以及施工上的可能条件,进行综合分析比较才能最后确定。

以下针对多层和高层房屋以及单层大跨度房屋的常见结构型式的受力特点、适用范围进行简单分析。

多层和高层房屋结构的主要承重结构体系有:混合结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系等。

1.混合结构体系

这是多层民用建筑房屋中最常用的一种结构型式,其墙体、基础等竖向构件采用砌体结构,而楼盖、屋盖等水平构件则采用钢筋混凝土梁板结构。结合抗震要求,在进行混合结构房屋设计和选型时,应注意以下一些问题。

(1)层高和房屋最大高宽比

限制房屋的高宽比,是为了保证房屋的刚度和房屋的整体抗弯承载力,普通砖、多孔砖和小砌块砌体房屋的层高不应超过4.5m。

(2)多层房屋的层数和高度限制

一般情况下,房屋的层数和总高度不应超过表中的规定。显然,采用烧结普通砖砌体的混合结构,其层数和总高度均比其他砌体的要好,对医院、教学楼等及横墙较少的多层砌体房屋应比表中规定的降低3m,层数相应减少一层;各层横墙很少的多层砌体房屋,还应根据具体情况再适当降低总高度和减少层数。

(3)纵横墙布置

在进行结构布置时,应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重方案;纵横墙的布置宜均匀对齐,沿平面内宜对齐,沿竖向上下连续,同一轴线上的窗间墙宜均匀。楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。

2.框架结构体系

与混合结构类似,框架结构也可分为横向框架承重、纵向框架承重及纵横双向框架共同承重等布质形式。一般房屋框架采用横向框架承重,在房屋纵向设置连系梁与横向框架相连;当楼板为预制板时,楼板顺纵向布置,楼板现浇时,一般设置纵向次梁,形成单向板肋形楼盖体系。当柱网为正方形或接近正方形,或者楼面活荷载较大时,也往往采用纵横双向布置的框架,这时楼面长采用现浇双向板楼盖或井字梁楼盖。

框架结构体系包括全框架结构、内框架砖房和底部框架上部砖房几种形式。现浇钢筋混凝土框架结构房屋的适用高度分别为60m、55m、45m和25m。现浇框架结构的整体性和抗震性能都较好,建筑平面布置也相当灵活,广泛用于6――15层的多层和高层房屋,如学校的教学楼、实验楼、办公楼、医院等(其经济层数为10层左右、房屋的高宽比以5――7为宜)。在水平荷载作用下,框架的整体变形为剪切型。

四、结束语

建筑住宅在国家基本建设投资中占有很大的比例,因此在建筑结构设计中必须正确处理适用、经济、美观等几方面的关系。根据不同类型的建筑,正确的把握好结构的类型,更不能忽略建筑设计的经济性,要在满足使用要求下,用较少的投资建造美观、简洁、大方的建筑,让人们居住的更加舒适、健康。

参考文献

1.熊丹安,建筑结构,华南理工大学出版社,2009年版

浅析建筑抗震结构设计

摘要:抗震,是当前建筑施工必须要关注的话题,建筑结构的抗震也就成了房屋设计必须要考量的核心环节。 文章 将就建筑抗震设计的要求、目标、原则,以及相关的内容进行探讨。

关键词 抗震;结构;设计方法

如何能够让建筑在地震中保持安全,不受严重的损害,是当前建筑施工设计必须要考量的一个大问题,特别是近年来地震频繁,人们的生命财产受到严重威胁,建筑安全则成了社会安全的一个重要影响因素,为保证建筑的抗震能力,设计人员必须要根据相关标准,设计出具有相当抗震能力的房屋。

1.抗震设防的目标

我们所说的抗震设防,指的是对建筑物进行抗震设计,同时有针对性的采取一定的抗震构造的措施,最终实现结构抗震的效果和目的。一般来说,抗震设防主要依据的是抗震设防烈度。而抗震设防烈度的依据,是以国家规定权限审批或颁发的文件执行的,其是一个地区作为抗震设防标准。通常情况下,是采用国家地震局颁发的地震烈度区划图中规定的基本烈度的。从当前内外抗震设防目标的发展总趋势来看,其基本要求建筑物在使用期间,可以应对对不同频率和强度的地震,即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。这是我国抗震设计规范所采用的抗震设防目标。

建筑工程在施工中的设防的目标如下:1)如果所遭受的是低于本地区设防烈度多遇的常规地震,建筑物不受损坏,不需 修理 仍可继续使用;2)如果遭受到本地区规定的设防烈度的地震,建筑物,包括结构和非结构部分,可能损坏,但不会对人民生命和生产设备的安全造成威胁,经修理仍可使用;3)如果遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震,尽量保证建筑物不倒塌。

也就是说,在建筑结构的防震设计上,设计方可以按照多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度这三个层次进行考虑。从概率上看,多遇地震烈度是发生机会较大的地震级别。按照现行规范设计的建筑,在设计上要达到这样的防震效果:当遭遇多遇烈度作用时,建筑物处于弹性阶段,通常不会损坏;当遭遇相应基本烈度的地震时,建筑物将进入弹塑性状态,但一般不会发生严重破坏;当遭遇罕遇烈度作用时,建筑物可能会有严重破坏,但不至于倒塌。

2.建筑结构抗震设计方法要点

我国所颁布的《抗震规范》提出了两阶段设计方法,以实现上述3个烈度水准的抗震设防要求。第一阶段的设计方案,必须要符合抗震设计原则,同时根据与基本烈度相对应的众值烈度(相当于小震)的地震动参数,通过采用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应,接着与其他荷载效应按一定的组合系数进行组合,同时对结构构件截面,进行具有针对性的承载力验算,如果建筑物较高,还必须要进行变形验算,以保证其侧向变形不要过大。这样,一方面满足了第一水准下必要的承载力可靠度,同时也满足第二水准的设防要求(损坏可修)。当然,最后还必须通过概念设计和构造措施来满足第三水准的设防要求。

对于非地震高发区的大多数建筑结构而言,只进行第一阶段的设计已经足够了,但根据建筑的特点和地区的特征,少部分结构诸如有特殊要求的建筑和地震时易倒塌的结构,还必须要进行第二阶段的设计,也就是按与基本烈度相对应的罕遇烈度(相当于大震)验算结构的弹塑性层间变形是否满足规范要求(不发生倒塌)。如果发现有变形过大的薄弱层,那应该积极修改设计,或者可以采取相应的构造措施,以满足第三水准的设防要求,也就是大震不倒。

3.结构选型与结构布置

3.1 结构材料的选择

选择哪一种材料对建筑的结构抗震有着直接的影响,所以材料的选择应该与建筑的方案设计同步,在研究建筑形式的同时进着手进行研究。同时还应该要确定采用什么样的结构体系。这样做的目的,主要是为了能够根据工程的各方面条件,选择既符合抗震要求又经济实用的结构类型。结构选型是较为复杂的一项工作,在选择时必须要考虑建筑的重要性、设防烈度、房屋高度、场地、地基、基础、材料和施工等因素,再加上经技术、经济条件比较后再确定。如果我们单从抗震角度考虑,好的结构型式,应具备以下特点:1)延性系数高;2)“强度/重力”比值大;3)匀质性好;4)正交各向同性;5)构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性,并能发挥材料的全部强度。如果只从数据上看,按照上述标准来衡量,常见建筑结构类型,理论上的抗震性能优劣顺序是:1)钢结构;2)型钢混凝土结构;3)混凝土一钢混合结构;4)现浇钢筋混凝土结构;5)预应力混凝土结构等。当然,在这里必须要强调的是,我们说的抗震最好的钢结构,其优越性是相对性的,从优点看,其延性,连接较好,具有可靠的节点,同时拥有在低周往复荷载下有饱满稳定的滞回曲线,从实际的经验看,钢结构建筑的表现都不错。但是,我们说的相对性,是只设计理念即施工方法的到位如果不到位这些建筑同样会在地震中受损。

3.2 抗震结构体系的确定

不同的结构体系,在抗震性能、使用效果和经济指标等方面的效果是不同的。因此,确定适合的抗震结构体系至关重要。《抗震规范》的基本要求:1)必须具备明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;2)形成多道抗震防线,避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力;3)必须具备必要的强度以及良好的变形能力和耗能能力;4)应该具有合理的刚度和强度分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中;对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。

总之,在选择确定建筑的结构体系时,建筑物刚度与场地条件的关系是必须要考虑的。如果建筑物自振周期与地基土的卓越周期接近一致,那就说明建筑可能会产生共振,进而加重建筑物损害。一般来说,建筑物的自振周期与结构本身刚度有关,所以在设计房屋之前,设计单位必须要掌握场地和地基土及其卓越周期,以便在建筑结构的设计中调整结构刚度,最终避开共振周期。

当然,在选择结构体系时,还应该要注意选择合理的基础形式。基础应该有足够的埋深,如果是多层房屋,就应该设置地下室。根据实践调查,设置地下室的房屋,可以减轻整个结构的震害。至于那些地基软弱的,就应该考虑选用桩基、筏板基础或箱形基础。而针对岩层高低起伏不均匀的情况,则可以考虑选择桩基,桩基可以穿入非液化土层,使建筑结构更加稳固。如果建筑物层数不多、地基条件又较好时,也可以采用单独基础或十字交叉带形基础等。

3.3 结构布置的一般原则

3.3.1 平面布置力求对称 通常情况下,对称结构在地面平动作用下只会发生平移振动,各构件的侧移量相等,这样就使得水平地震作用按构件刚度分配,所以各构件受力比较均匀,不会导致力的分布失衡。如果是非对称结构,刚心会偏在一边,质心与刚心不重合,即便只是发生地面平动也可能出现扭转振动。最终会导致远离刚心的构件,侧移量大,承担过度的水平地震剪力。这就很容易发生严重破坏,甚至可能会导致整个结构因一侧构件失效而倒塌。

3.3.2 竖向布置力求均匀 结构竖向布置均匀,可以最大限度的使其竖向刚度、强度变化均匀,这样可以有效的避免出现薄弱层。从建筑结构的特点看,临街的建筑物,往往会因为商业的需要,底部几层有大空间的设置。非临街的建筑物,底部也可能门厅、餐厅或停车场,而出现大空间。在这种结构中,上部的钢筋混凝土抗震墙或竖向支撑或砌体墙体到此被中止,而下部须采取框架体系。也就是说,上部各层为全墙体系或框架一抗震墙体系,而底层或底部两三层则为框架体系,整个结构属“框托墙”体系。地震经验指出,这种体系很不利于抗震。因此,在实际的抗震结构设计中,应该要保持结构竖向布置的均匀。

也就是说,同一楼层的框架柱,必须要具有大致相同的刚度、强度和延性,以此避免地震时,因受力大小悬殊而被各个击破的危险。此外,还必须注意的是,在采用纯框架结构的高层建筑中,楼梯踏步斜梁和平台梁直接与框架柱相连时,应该避免该柱变成短柱的情况,这样才能有效的避免地震时发生剪切破坏。

4.结语

总之,在建筑结构的防震设计中,设计人员必须根据建筑的实际情况,结合地质环境,在经济与安全的综合考量下,设计出科学合理的防震方案,保证建筑物在相应的防震标准下进行施工,保证建筑的安全。

参考文献:

[1]寇秀梅.结构设计中的抗震设计问题[J].中国西部科技,2008(06).

[2]李智建,石延明.浅谈建筑结构设计中的抗震设计[J].科技资讯,2009(12).

[3]王翠坤,杨沈.汶川地震对建筑结构设计的启示[J].震灾防御技术,2008(03).

浅谈建筑工程结构加固技术

摘 要:随着时代的不断进步和经济的飞速发展,我国的城市化程度日益加深,这对我国未来的经济社会建设具有重大的意义和深远的影响。但是,随着城市化发展,人们对生活质量的要求越来越高,对房屋建筑的性能要求越来越全面,如舒适性、功能性、节能型等性能都成为建筑工程施工设计过程中不可忽视的问题。其中,建筑工程的质量尤其重要,加强对建筑工程结构加固技术的应用,找出适合的加固方法,提高建筑工程质量已经成为我国建筑工程施工过程中十分重要的环节,因此,我们必须要对其给予高度的重视,满足人们和社会的需求,以促进经济发展、提高人们生活水平。

关键词:建筑工程;结构加固技术;现状;方法

一旦建筑物因为一些原因而不能够继续满足某种功能的要求或者对满足某种功能的要求产生怀疑的时候,我们就必须对建筑物的整体结构或者建筑物结构的某一部分进行检测,当检测结果显示被检测的建筑物存在安全隐患时,就需要对该建筑物进行一定的加固处理,严重时甚至要进行拆除重建。在我国,约有三分之二的大城市都处于地震区,每次发生地震时都会对当地的建筑物造成十分严重的破坏,此外,随着我国城市化进程的发展,人口和建筑物的密集程度越来越高,发生火灾的频率也迅速增加,所引发的后果日益严重,这十分不利于人们的工作和生活。因此,加强对建筑工程加固技术的应用是时代背景下的一项基本要求。

一、我国建筑工程结构加固技术的发展现状

随着我国建筑行业的迅速发展,人们对建筑工程结构加固的要求越来越高,我国政府也对建筑工程施工方面给予了相对较高的关注。目前,我国已经颁布了一些相关的行为规范,包括《建筑抗震加固技术规程》、《混凝土结构加固技术规范》等,都对建筑工程施工过程中所采用的加固方法、所遵循的加固基本原则、所使用的加固材料、以及施工安全和工程验收等环节做出了十分明确的规定和要求。这能够在很大程度上促进和推动我国建筑工程结构加固技术的发展和应用。然而,由于人们大多都习惯了使用传统的加固经验,在混凝土结构加固实践中不能很好的做出改变,也没有从更深的层次对加固技术进行探索分析,导致我国的加固技术进步缓慢。这使得我国建筑工程加固技术仍然处于相对较为落后的传统工艺阶段,技术含量较低。

二、建筑工程结构加固的意义和原因

所谓建筑工程加固技术,就是指通过采用各种技术措施来提高建筑工程的质量和可靠性,使建筑物能够满足安全性、耐久性、适用性等要求。进行建筑工程结构加固的意义在于满足对建筑结构强度的要求,依据我国建筑工程施工规范的规定,建筑工程结构设计应该遵循极限状态设计的原则,混凝土结构必须满足结构应用要求,以确保其符合相关规定的刚性、强度和耐久性标准。

然而,由于各种各样的原因,导致建筑物难以完全符合人们的需求,建筑结构不得不进行加固处理。在我国常见的加固原因包括以下几个方面。第一,设计过程中存在缺陷。建筑工程设计人员设计过程中,虽然已经综合考虑了建筑结构安全及使用的各种影响因素,但在实际应用时,由于各个结构的独特性,使其难以将所有的因素都通过设计中所采用的数学模型表现出来。第二,勘察造成的缺陷。勘察人员在建筑工程施工前期会对建筑场地进行实地勘察,收集建筑基地的实际地形资料,以根据实际情况适当调整施工方法,保证建筑物的质量。但是,若不能真实反映勘察过程中的地基土和地下水情况,那么,将极可能造成建筑工程的缺陷。第三,施工过程中造成的缺陷。主要包括了施工队伍缺少专业系统的培训、人员素质低下、施工管理混乱等原因。此外,建筑物的不当使用、恶劣的环境、自然灾害等因素也会对建筑物造成破坏,使其不得不进行加固处理。

三、我国目前常用的建筑工程结构加固方法

(一)外包钢加固法

外包钢加固法的加固原理是:通过在建筑构件的两角或四角外包上型钢,使建筑构件的受力性能大大增强,从而实现加固的目的。这种加固方法有湿式和干式两种,一般湿式加固法效果更好。外包钢加固法具有操作简便,现场工作量小的优点,适用于不能增大建筑构件截面积却又要较大程度增强承载力的情况,例如钢筋混凝土柱、梁、腹杆的加固等。

(二)加大截面加固法

加大截面加固法,顾名思义,就是在建筑构件的外面外包混凝土,从而使建筑构件的横截面积大大增加,配筋量也大幅度提升,进而使建筑构件的承载能力得到增强的一种加固方法。这种方法在我国较为传统,加固工艺也十分简单,因此应用范围极广。一般在梁、板、柱、墙等混凝土结构的加固中都可使用这种方法。

(三)粘贴钢板加固法

这种加固方法的原理是用特制的建筑结构胶在混凝土构件表面粘贴钢板,令它们能够共同工作、整体受力,从而达到加固的目的,结构承载能力大幅度提升。粘贴钢筋加固法对建筑结构胶具有非常高的要求,其必须要满足粘结力强、强度高、耐老化、线膨胀系数小、弹性模量高等要求。

四、建筑工程加固方法的选择要点

目前,在我国常见的建筑工程结构加固技术有很多,它们各具特点,适用于不同的加固情况,对此,在进行加固方法的选择时,要仔细分析,进行可靠性鉴定,依据鉴定的结果和结构功能降低的原因,并综合考虑建筑结构布置特征、建筑主体结构传力承力特征、新增功能要求以及建筑物周围环境等各个方面的影响因素,以确保加固技术应用的结果能满足人们的实际需求。

五、结束语

建筑工程的质量关系到国家的经济发展和人们的生活安全,是社会民生的一个 热点 问题,受到了各界的广泛关注。而建筑结构的科学加固是建筑工程质量安全保障体系中的一个重要组成部分,因此,我们应该对建筑工程加固技术给予高度的重视。首先,严格遵守相关规范是最基本的要求。其次,要加强加固技术在建筑工程中的应用,选择合适的加固方法,确保建筑物的质量能够符合设计要求。最后,还要注重对建筑工程加固技术的创新和发展,这是在经济和科技不断进步的时代背景下促进建筑工程发展的一项基本要求,对我国的长远发展具有重要意义。

参考文献:

[1] 陈钢,饶亚飞.探讨建筑工程结构加固技术[J].城市建设理论研究(电子版),2015,5(12):912-913.

[2] 楚百磊,李智勇.建筑工程结构加固技术的探析[J].建筑工程技术与设计,2015(19):133-133.

[3] 李江涛.简述建筑工程结构加固技术[J].建筑工程技术与设计,2015(21):57-57.

煤的性质及结构研究进展分析论文

煤的工业分析也称煤的实用分析、近似分析或技术分析,包括煤的外在水分、内在水分、全水分、分析煤样水分、灰分、挥发分、固定碳、全硫和各种硫及发热量等项目。作为校正挥发分、发热量和元素成分碳含量等需用的,碳酸盐中二氧化碳含量也属工业分析范围。一般把煤的水分、灰分、挥发分和固定碳称作煤的半工业分析,如包括硫分和发热量等分析项目,就称作煤的全工业分析。煤的工业分析是煤质分析中最基本的也是最重要的分析项目,因此凡是以煤为原料或燃料的工业部门都需要进行煤的工业分析。煤质分析化验分为两类,一类是测定煤所固有的成分如碳、氢、氧、氮等,称为元素分析,其测定结果是作为对煤进行科学分类的主要依据,在生产上,是计算发热量、热平衡、物料平衡的依据;另一类是在人为规定的条件下,(鹤壁市华诺电子科技有限公司)根据技术需要测定煤经转化生成的物质或呈现的性质如灰分、挥发分等,称作技术分, 根据水分、灰分、挥发分和固定碳含量四项基本测定结果,对煤中有机质、无机质的含量、性质等有了初步了解,并可初步判断煤的种类、加工利用效果及工业用途等。煤的工业分析是煤质分析中最基本的也是最重要的分析项目。

一、陆相成煤作用

传统的成煤作用理论或以往大多数煤地质研究者认为,成煤作用发生在一个水进水退旋回中的水退期,这一成煤模式的核心思想是聚煤盆地演化具有阶段性,在这一阶段的后期,沉积体系中活动碎屑系统废弃而使盆地范围内大部分或全部沼泽化,进而泥炭沼泽化。在泥炭堆积适宜的区域发生成煤作用旦地壳沉降区得以保存的情况下形成煤。可以说,世界上很多煤层是在水退过程中或者是在近海成煤环境下形成的,海退条件下形成的煤系要求盆地沉降不能停止(Diessel,1992),而且,要在整个泥炭生成范围内发生沉降,甚至向盆地方向沉降幅度更大。因而,这将导致滨海平原洼地的形成,而且泥炭堆积速率与沉降容纳速率保持平衡。而碎屑物质绕过泥炭沼泽或以河流穿过泥沼地的方式到达海岸边缘带,以便使进积三角洲前缘或障壁体系后部的泥炭向盆地方向迁移提供出新的泥炭聚积区。除非有突发性洪水事件导致泥炭发育中止或灰分增高,正常情况下,在整个海退期泥炭聚积作用将持续进行,直到盆地演化的下一阶段活动碎屑体系(如冲积体系发育)复活而使泥炭沼泽发育中止。

“陆相成煤模式”更能说明成煤的环境是在陆相条件下或者是在盆地水域退却的情况下,泥炭沼泽发育而成煤。在煤田地质学理论体系中,成煤作用理论是最重要的组成部分。对于泥炭沼泽的定位是既不是水域也不是陆地,沼泽是水域与陆地的过渡环境。在成煤作用过程中,这样的过渡环境是非常关键的。但问题是这个过渡的环境在成煤作用发生和盆地演化过程中到底能持续多长时间,这关系到成煤作用的最后结果,那么水域体制将是制约泥炭沼泽发育程度和最终成煤的最关键因素。因此,水域体制是成煤作用理论中最重要的一个因素。对于盆地水域体制,以往煤田地质学的理论是很少涉及的,这样就限制了成煤理论的进一步发展。因此,成煤作用仅仅用水域的退却和泥炭沼泽向盆地中心的扩展这样的解释是远远不够的。

二、海侵过程成煤和海侵体系域成煤作用

(一)海侵过程成煤机制

海进和海退是海陆交替型煤层形成的两个控制机制,所以可由此推测许多煤层构成的变化。在论述一个大型沉积盆地的充填作用时,沉积基准面(其下的沉积物可保存)可假定在海面附近,或者,更准确地说是正常天气下的浪基面。在特殊的成煤环境下,沉积基准面可看作与地下水面一致。由于海陆交替环境在水文上是与海平面相连的,因此在大部分滨海平原上,地下水面位置与海平面位置差别不大。再向陆一些,地下水面随平均地面坡度角上升。在许多泥炭形成环境,地表起伏决定了成年河的最优剖面,这种最优剖面是侵蚀与加积达到平衡时建立起来的。如图15-1所示,最优河流剖面与海平面以相切的形式连结,向源头方向升起。海平面上升,如从T0上升到T1A,不仅在已被淹没的原先的滨海平原上产生沉积物聚集的更多空间,而且沉积基准面上升使河流较平坦的部分减少而缩短了河流剖面。由于产生侵蚀,而河流向陆方向发展,以达到新的平衡。相反,如果海面由T0下降到T1B,较低的滨海平原会遭受侵蚀,河道侵蚀会导致上流出现冲积沉积。

图15-1 海平面升降条件下最优河流剖面(垂向放大)的侧向迁移示意图(Diessel,1991)

由于对地下水具有重要的控制作用,而且相对海平面变化影响到河流坡降。因此,海水动态和煤系之间的联系远远多于泥炭和海水的实际接触。在低位泥炭沼泽形成的煤层中,原基准面位置表现为岩性界面,而且,许多地层面在含煤层沉积中与原基准面位置一致。

通过使用基准面的概念,Sloss(1962)将碎屑岩性体的形态定义为下列参数的函数:Q—单位时间内进入沉积场所的碎屑物的数量;R—接受值,用沉降速率或单位时间内沉积基准面以下所增加的空间来表示(相当于Vail(1987)所指的“容纳空间”);M—供给沉积场所的沉积物,反映其结构和成分;D—散失系数,用于表示沉积物(沉积基准面以下不能容纳的那个部分)从沉积场所运走的速率。

在早期将以上理论用于各种海进—海退模式时,Sloss认为M是一个常数,因为统计资料表明,在长时间内供给大型盆地的沉积物的结构和组成变化不大。然而,在研究包含无机物向有机物转化或有机物向无机物转化的含煤建造时,煤层及其层间沉积岩层应当分别考虑。鉴于煤层之间沉积岩的特征,物质系数可作为Q的下标出现,因此,就产生了Q碎屑岩和Q泥炭的区别。假定气候及其他影响植物源的因素对植物生长非常有利,那么泥炭堆积的开始和结束很大程度上取决于接受值(R)及供给或搬出(D)沉积盆地的碎屑物的数量(Q碎屑岩)。在泥炭堆积期间,假定潜水面上升速率与植物碎屑堆积速率相近,使泥炭形成具备必要的空间(R)而不至于被氧化(也是D的一种形式)或淹没停止。如图15-2所示。在海进—海退条件下,海面的上升、下降或静止都会导致泥炭堆积。其机制如图15-3所示,这里,假定海面上升时,岛后潟湖和泥炭田向滨海平原方向发展。风暴引起的近滨侵蚀及潟湖内冲溢扇的形成使其向陆方向迁移(T1),薄层远滨沉积之上不断进行再沉积的障壁砂滩也跟着迁移。即使是在中等载荷条件下,泥炭的压缩量也很大,从而使海面上升作用更强。在侵蚀面之上为沉积砾质滞留物。这一过程的产物就是形成具有明显海相特征的薄层但分布极广的煤层。

在泥炭堆积之前(图15-2A)首先沉积陆源物质,通常表现为冲积扇或溢流沉积,且一般位于浪基面以上,因此容易进一步发生散失。虽然这时可发育一些乔木或其他植物,也可形成根土岩。但由于地下水面较低,植物遗体碎屑因氧化或侵蚀作用而不能保存。所以不能形成泥炭(Q泥炭-D=0)。海面的持续上升使滨海湿地向陆发展,可形成图152B所示的泥炭形成条件。只要植物生长速率与海面上升速率一致,泥炭就可持续形成。但是,随着更进一步海侵,沉积盆地增大的接受值(R)和物质供应量(Q泥炭或碎屑)之差造成的沉积空间的增大不能被植物的堆积所充填。如图15-2C所示,在图示中心区域,泥炭由于覆水过深而停止发育。图15-2中心区域的实际宽度取决于这一地带的坡度角。山麓环境及相对坡度角较陡的滨海平原可形成较窄的强烈穿时的煤层聚集带,而在广阔平坦的地带(如三角洲平原,据Jankowski,1991),穿时现象十分微弱,致使大面积内形成的煤层似乎是同时的。海进型煤系的特征具有陆源沉积,煤层底板发育根土岩,顶板为湖泊或潟湖沉积,后者可被海相沉积所覆盖或被侵蚀取代。

图15-2 海侵、海退条件下煤层形成的不同阶段示意图(据Diessel,1991)

海退条件下形成的煤系要求盆地沉积不能停止,而且要在整个泥炭生成范围内继续发生沉降,甚至向盆地方向沉降更大。这种情况将导致滨海洼地的形成,在滨海低地带中,接受值(R)与植物(Q泥炭)聚积速率保持平衡,来自陆地的碎屑绕过较高的泥炭地或以河流形式穿过泥炭地,沉积于海岸地带,以便为进积三角洲前缘或障壁体系后部的泥炭向盆地方向迁移准备出新的泥炭聚积地(图15-3T2)。除了偶尔发生的洪水导致煤中灰分含量增高或在煤中产生页岩及其他陆源碎屑夹层外,泥炭聚积作用在整个海退期将持续进行,直到冲积相开始发育致使活动碎屑体系能级增加而中止。

图15-2C,D和E概括了海退前、海退过程中及海退后的煤系形成条件,其情况与先前的海进相反。其结果是导致煤层分叉。在海退型泥炭加积开始之前(图15-2C),图中的中心参数区是被水覆盖的。此阶段的有机质沉积微不足道,而碎屑沉积则形成于河口湾、三角洲前缘及岛后滨海环境。当海岸线前进时,泥炭开始在分流间湾的泥沼地中聚积(图15-2D)。当盆地继续缓慢沉降且由于压实作用而使沉降速度加快时,植物碎屑供给速度及其风化减少之间达到平衡,直到陆生沉积物前缘将泥炭埋掉为止,这种情况如图15-2E所示,这时,又回到了图15-2A所示的循环开始时的条件(图15-3T2)。

图15-3 Sydney盆地Wynn煤层及相关地层形成的理想模式(Diessel,1991)

(二)具有海相顶板的海侵煤层的性质

图15-2C所示的模式表明了海侵煤层两个环境的重要区别,在图中的中心参考区,海侵表现为淹没煤层的顶板,而海水没有到达位于图左侧远处的泥炭,虽然这些泥炭也形成于海侵期间,也经历了海面上升导致地下水面的上升,引起了该地由干燥向潮湿条件逐渐转化。这说明有些煤层或其向陆的延伸部分虽形成于海进过程中但实际却没有接触海水。因此,从理论上说,可区别出有海相顶板和无海相顶板的海侵煤层。

这里对具有海相顶板的海侵煤层和无海相顶板的海侵煤层要分别论述。但应当清楚,沼泽环境经常通过过渡性的潟湖、海湾、河口湾等与海相连。

海水侵入淹没滨海泥炭田不仅反映在煤层之上的沉积物中,而且也表现在煤层本身。常见的情况为煤层剖面的上部黄铁矿硫含量增加等现象,据此可区别煤层是否受到海水影响。含煤层序中受海水影响的煤层数目取决于地层柱状图中所记录的海侵频率及持续时间。

下面要讨论被认为是形成于海进过程中且最终被海相沉积物所覆盖的煤层。假定泥炭聚积是与海侵过程中沉积作用向陆迁移相对应,比如泥炭作为海进体系域(TST)中的一部分,因而煤层形成与海侵之间的成因联系应当在煤层性质中反映出来。

1.化学特征

煤化学方法是将碳和氢元素的百分含量绘在Seyler图上。Seyler图是一个将化学元素(如C,O,H)和能量(如挥发分、单位能、坩埚膨胀指数)相结合的一种X-Y标绘的二元图。如图15-4所示,一条曲线带由图表右边水平地向中心伸出,而后向下急速地伸向0%的H和100%的C。由于大量的分析表明多数煤的参数可在这个界限内绘出,所以这个带称作正常带或亮煤带。由于一些煤中所含的氢比这个煤级(表现为C)的正常含量要高,所以绘在这个带之上的煤属于高氢区。低于正常氢含量的煤属低氢区,绘在较低的位置。

图15-4 两种受海水影响的煤层的Seyler图解(Diessel,1991)

受海相层影响的另一个化学特征是高的硫含量和低的硫同位素比。煤及其附近的沉积物显示了硫同位素比和沉积环境之间的联系,这和现代泥炭很相近。

大多数研究者认为具海相层顶板的煤中硫的分布是受海水影响且煤层中的高硫量始自泥炭期。煤中硫含量与煤层顶板以及最靠近煤的上覆海相层底部间距之间具有密切的相互关系。

2.矿物学特征

海水中所含的硫由于细菌弱化作用而生成H2S,或者同有机物反应生成有机硫或与二价铁反应生成同生的硫化铁沉淀而直接生成黄铁矿,或作为一些FeS2变体,这种物质不稳定而转变成黄铁矿。许多研究者已经认识到受海水影响的煤层的一个显著特征是高黄铁矿,这也在现代泥炭沉积中观察到。

据Cohen等的研究,由淡水到海相的分级表明:在半咸水泥炭中竟然黄铁矿含量最高,海相层中居中而在淡水泥炭中最低。这也证明了当淡水泥炭被高硫泥炭覆盖时黄铁矿含量高,而当其在淡水泥炭底部时则不具任何影响。在海进过程中由于加积或洪水使得泥炭浸泡在海水中,在煤中或是独有或是集中的矿物为白云石、方解石和磷灰石。

黏土云母经历过海相环境是人所共知的,黏土云母组成页岩中细粒的基质,而相对含量低的高岭石则作为大的晶体集合体出现,或是沉积前就部分或完全高岭石化的岩屑硅酸盐的转换产物。

3.煤岩学特征

具有海相顶板煤层的煤岩学实体并非与其他煤层不同,但煤岩组分的富集程度不同,尤其是在煤层剖面的上部,其煤岩结构中暗色煤岩类型较为丰富。地下水位的上升可由亚原地和异地的碎屑惰性体以及偶含腐泥煤的增长表现出来,而植物组织被破坏的程度通常与受海水影响的泥炭的pH值的增高有关,因为这种泥炭比淡水泥炭更适合细菌的活动。受海水影响的煤层,其组织保存程度非常低就是证据。结果导致碎屑镜质组含量增长,而镜质组的含量减少。

在接近中性的条件下,由于细菌破坏而导致生物密度减少,其结果是以碎屑镜质体作为基质的壳质组显微组分相对富集。在三角洲平原和受海水影响的煤层中,孢子体和角质体含量一般要高。

具海相顶板的海侵煤层中高荧光强度和低反射强度在煤层剖面中并不是均匀分布的,而是集中在受海水影响最近的地方,如在煤层剖面的上部。如图155所示,在两个煤层中的所有性质显示了明显的海侵特征。在Pelton煤层,被海相沉积物直接覆盖,向上镜质组反射率减小(A),镜质体荧光性增强(B)、(C)特别显著。这些变化表明厌氧细菌的活动能力向上增强。别的特征包括一般较高的黄铁矿(G)和镜质组含量向上增加(E),后者也是海侵成煤的一个特征。黄铁矿主要以小的同生结石存在,大部分结石保存于碎屑镜质体的基质中,而在接近黄铁矿时显示高的荧光性。

虽然许多受海水影响的煤层表现为壳质组含量增加,但由于化学侵蚀作用,也有的表现为壳质组含量降低。这是因为泥炭水的pH值上升到超过中值时所致,如在与碱性海水有较长的接触时间时,但是随着碱度的增加其保存情况迅速地恶化。

三、幕式成煤作用

幕式成煤作用(episodic coal accumulation)是中国矿业大学张鹏飞先生与邵龙义教授(1992)研究中国南方石炭二叠系时在海侵过程成煤理论的基础上提出来的,他们注意到海陆交互相环境中的一些厚煤层横跨不同相区呈大面积分布(数百至数千平方千米),同时也注意到有些大面积连续展布的煤层的形成环境与煤层下伏沉积物的沉积环境并没有必然的联系,用幕式成煤作用理论表示这种横跨不同相区的大面积的聚煤作用。由于海侵过程成煤的聚煤作用主要发生于海平面上升阶段,且此时区域基准面随着海平面的上升而上升,从而提供了有利于成煤的可容空间,使得厚煤层得以聚集。因此,可以证明在海泛期可能形成一个沉积旋回中分布最广泛的煤层,而且在最大海泛期可能形成沉积旋回中最厚的煤层或灰岩层。这种大范围的聚煤作用是由区域性的甚至全球性的海平面(基准面)变化引起的,它可以跨越不同的亚环境、不同的沉积相带甚至不同的盆地。这一理论强调海平面幕式上升期间滨岸平原环境的聚煤作用和幕式聚煤作用的同期性。

幕式成煤作用和海平面变化密切相关。在幕式成煤作用发生期间,一次沉积事件和其中所包含的若干个次一级的沉积事件都可能形成具有一定分布规模的煤层。大规模的海侵事件(如三级或二级海侵事件)所形成的煤层常常具有大区域的或盆地范围的分布规模,而在次一级海侵过程(如四级或四级以下的海侵事件)中形成的煤层则具有较小区域的分布规模。前者相当于层序地层学和成因地层学中的最大海泛期沉积,后者则相当于一个正常的海泛面沉积。因此,大范围分布的厚煤层多是主要幕式成煤期的产物,代表最大海泛面沉积,而较小范围展布的煤层则是次一级幕式成煤作用期的产物,代表正常海泛面沉积。在两次大规模海侵事件之间,可能会发生多次的次级海侵事件,形成多个次级的聚煤作用幕,而多个次级成煤作用幕的叠加则形成了更高级别的成煤作用幕。幕式成煤作用与层序地层学原理相结合,可以划分出对应于不同级别海平面变化的成煤作用幕,并在层序地层格架中预测一次海平面变化旋回中聚煤中心的迁移规律及煤层的展布规模等(图15-6)。

图15-5 新南威尔士Greta煤系中受海水影响的Greta和Pelton煤层垂直剖面中几种煤岩组分的分布(Diessel,1991)

图15-6 陆表海环境下含煤旋回(准层序)形成过程与海平面变化(据邵龙义,1997)

郝黎明等(2000)根据幕式成煤作用提出了旋回频率曲线叠加法,其内容是:在克拉通盆地滨岸地区,由海平面变化引起的沉积环境的变化对于聚煤作用有着重要的影响,在海平面上升期间,滨岸地区的聚煤作用是极为重要的。因为在这一地区,海平面的升降会导致沉积环境发生相应的改变,而正是这种改变,使本来不具备成煤条件的地区有可能变为有利的聚煤区,也可以使本来有利成煤的地区变为不利成煤的地区。在岸线向陆方向,海平面的抬升为泥炭堆积提供了合适的可容空间。如果海平面(基准面)的抬升速率与泥炭的堆积速率相适应,泥炭就可持续堆积,形成较厚的煤层。这种情况一般出现在海平面上升速度较快的情况下。在此期间,有利的聚煤区就可形成,直到海平面抬升速率大大超过泥炭堆积速率,泥炭被淹没为止。在岸线向海方向,海平面的下降会使本来不适于泥炭堆积的淹没区变浅,甚至出露地表,形成暴露面。当海平面再次抬升时,如果海平面抬升速率和泥炭的堆积速率配置得当,泥炭即可发生持续堆积,这样的地区也可成为有利的聚煤区,这种情况一般出现在海平面上升速率较低的情况下。一般来说,在海平面上升期间,滨岸地区不论是靠陆一侧,还是靠海一侧,都可能呈现旋回性的沉积特征。反之,在远离岸线的陆地和海水较深地区,海平面的一般变化难以使其沉积环境发生相应的改变,有利的聚煤环境难以出现,在这种情况下,能够形成的含煤沉积旋回的个数也就较少,从而形成较为稳定、单一的沉积序列。考虑到上述因素,通过研究不同地区钻孔(或野外实测剖面)的旋回性,可以了解到海平面变化的信息。通过对比多个这样的点上的信息,就可以直观地得到一个区域范围内海平面的变化情况,进而了解该地区的聚煤中心的迁移规律以及聚煤作用幕的分布范围。

四、事件成煤作用

普通的地层超覆和退覆规律早已被人们所接受,并成为恢复古海平面变化特点的重要依据。均变理论一直是地质学理论的支柱之一。例如人们普遍接受这样的海侵定义:海侵是海水逐渐地、缓慢地侵漫到陆上、海岸线逐渐后退的地质过程。反映在沉积上,则可以看到海相沉积物由海及陆的各种相带依次向陆地方向超覆,在垂向层序上则为比较完整的陆→海相序;海退序列则反之,也是比较完整的相序。但是,人们在研究海平面升降变化、海侵与海退过程中,发现灾变或突变在盆地沉积动力机制中也是比较重要的现象。事件地层学的形成与发展给盆地充填沉积分析带来了新思路。就是说,有些海侵是事件性质的,水域体制的变化也是多种因素引起的。陆相盆地与近海和海盆地的水域特征具有很大的不同,所谓的水进水退规律也是截然不同的。在考虑海侵海退时往往是单向的进与退,而考虑陆相盆地时则往往是看整体盆地水域的变化。

地质科学新理论给煤地质学带来新思路,如层序地层学的提出对煤地质学领域也带来了新的思路。层序地层学虽然给地学特别是对沉积学和地层学带来革命性的影响,但在讨论层序形成时,均变思想仍然是主导的。经典层序地层学主要的思想仍然是海平面升降的有规律的变化,而且这种以大陆边缘海盆地为典型盆地推出的层序模式,必然是依据海平面逐渐上升和逐渐下降这种比较清楚的海水进退机制加以论证。因此,也就必然导致均变论在层序解释中的主导作用。这可以在最近几年提出的大量层序地层研究成果中看得出来,有些研究者将陆相湖泊盆地的层序形成机制与边缘海盆地层序形成机制相提并论,试图从两者中找出机制相同的解释,即陆相层序也用海平面变化去解释,显得有些勉强。

事件沉积学与事件地层学的兴起对于解释地质历史上由于突发事件造成的不连续或者截然不同的两种沉积相互叠置的现象提供了新的思路,事件沉积的研究思路,或者说灾变的思想对于解释沉积层序中一些关键界面、解释层序结构的不对称性、解释层序中的一些关键层位,都是非常重要的。因此,对于含煤层序来说,用事件或者灾变的观点分析含煤沉积旋回和成煤作用,可以解释泥炭堆积作用过程中由于水域体制的突发性变化或者非均衡性变化而导致其终止的原因。由于至今对于煤层与深水沉积之间的成因关系没有得到圆满的解释,所以地质历史中深水沉积或者海相沉积直接与煤层接触的现象解释至今存在争议,没有从成煤作用机制上进行科学的解释。

根据我国北方石炭二叠系陆表海充填沉积中浅海相突然大面积覆盖在陆相沉积物之上、两者之间有明显相序缺失的现象,有学者提出事件型海侵(event transgressive)或突发型海侵(episodie transgressive)(何起祥等,1991),这种海侵现象为一种快速突发的海水侵漫事件,表现在沉积上为相序明显的不连续,即看不到海水逐渐侵进的沉积记录。发生海侵事件的盆地需要具备特定的背景条件,包括当时古气候条件。

首先,由于华北晚古生代陆表海盆地的特殊古地理背景(如极为低平的盆地基底等),海侵过程常具快速侵进的特点,与普通的海侵过程相比具有“事件”性质,在沉积记录上表现为水体深度截然不同的沉积组合直接接触(图15-7),其间具明显的相序缺失(非侵蚀间断缺失),海侵层在时空上具有较好的稳定性和等时性。华北晚古生代含煤地层中常见到海相石灰岩大面积直接覆盖在浅水或暴露沉积物上,且具有多旋回性,这一现象是比较典型的突发性海侵导致的结果。这种突发性海侵对陆表海盆泥炭沼泽的发育与中止、泥炭的堆积与保存,起到了主控作用。

图15-7 海侵煤层与海侵沉积的接触关系(据陈忠惠,1993)

其次,晚古生代华北陆表海盆地海平面变化具有高频率和复合性的特点,即晚古生代海平面升降周期频数多、级次复杂、相互叠加,在其控制下形成了一套所谓海、陆交替型的沉积,总体上符合“旋回含旋回”的特征,且又具独特性,即快速的海侵过程、振荡性的变化频率,构成复合型海平面变化:长周期的海平面升降变化周期中叠加了中、短期的海平面波动变化;长周期的海退过程中具有多次短周期的海侵事件;同样,海侵过程中也可能有短周期的海退变化。海平面升降变化与海侵、海退过程应是有本质区别的两种概念,海侵、海退是海平面升降、盆地构造沉降、气候等多因素综合作用后海岸线相对变化的表现。

另外,海侵沉积涉及的范围是全盆地的,大规模、海侵事件对于盆地整个系统具有深刻影响,包括沉积体系域的转换、生态系统的破坏和调整。

石炭二叠纪是世界上重要的成煤期,古气候为植物的繁盛提供了背景条件,但冰川的活动也是一个重要的影响因素,直接影响海平面的升降变化。

总的来看,华北陆表海盆地晚古生代海平面的变化(即突发性海侵、高频复合海平面变化周期)控制了陆表海盆地的充填沉积和煤聚积作用,而且,聚煤作用特点也显著不同于其他类型的盆地。

鉴于在不少地区发现海侵组合与煤层具有密切关系,而不少海侵沉积被认为是事件海侵沉积,李增学等(1995)提出了海侵事件成煤作用的观点。这个观点的基本内容是:海相沉积与煤层的组合受海平面变化周期的控制,海侵开始之初,可能导致在原有暴露的土壤基础上发育泥炭沼泽;这种泥炭沼泽是在陆表海盆地海水退出一个时期后,由于暴露土壤化,或者海水退出不是十分彻底,而使盆地处于一个浅水但不是一种典型水域的环境,这实际上是一种特殊的沼泽环境;由于这种环境持续相当长的时间,植物茁生蔓延,泥炭沼泽进一步发展;这种泥炭沼泽不同于大陆上的泥炭沼泽,时常受到海水的侵扰;泥炭在后来大规模的海侵发生后被保存。据李增学等(2001,2002,2003,2004)的研究,煤层与海侵层有下列组合关系:在低级别的海平面变化周期中形成薄层海相灰岩/较厚煤层的组合,高级别的海平面变化周期中则多形成厚层海相沉积/薄煤层组合。在层序地层格架中,海侵体系域的煤层位于体系域的底部,而海退成因的煤层则位于高位体系域的顶部。可以说,煤层的发育都与海平面升降变化中的转折期有关,而海侵成煤成为陆表海盆地成煤的重要特色。在低级别的海平面变化周期内,适合泥炭沼泽发育的时间持续相对较长,尽管海平面波动对泥炭堆积产生重要影响,但泥炭堆积得以较稳定地进行且最终成煤。海侵事件成煤的等时性也从华北大型陆表海盆地海相沉积和煤层中的生物组合、地球化学特征、地球物理数据等时对比得到证实。

绿色建筑相关分析及研究结课论文

绿色建筑也被称为可持续发展的建筑、生态建筑,将来极可能会成为21世纪建筑设计的主流。下面是我为大家整理的有关绿色建筑的论文,供大家参考。

【摘要】本文从绿色建筑理念的内涵出发,对我国绿色建筑发展现状和不足做了相关分析,为推进我国绿色建筑的发展提出了一些建议。

【关键词】绿色建筑;能源;可持续发展

1 绿色建筑的内涵

绿色建筑也称生态建筑、生态化建筑、可持续建筑。我国《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2006)将绿色建筑定义为:在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。绿色建筑的内涵包括四个方面:一是广义上的节能,除“四节”外,主要是强调减少各种资源的浪费;二是保护环境,强调的是减少环境污染,减少二氧化碳排放;三是满足人们使用上的要求,为人们提供“健康”、“适用”和“高效”的使用空间;四是强调 与自然和谐共生。

学术界对绿色建筑有两个观点是比较一致的:一是要求绿色建筑关注对全球生态环境、地区生态环境及自身室内外环境的影响。二是要求绿色建筑关注建筑本身在整个生命周期内(即从材料开采、加工运输、建造、使用维修、更新改造直到最后拆除)各个阶段对生态环境的影响。

绿色建筑遵循可持续发展原则,体现绿色平衡理念,通过科学的整体设计,集成绿化配置、自然通风、自然采光、低能耗围护结构、太阳能利用、地热利用、中水利用、绿色建材和智能控制等高新技术,充分展示人文与建筑、环境及科技的和谐统一。绿色建筑具有选址规划绿色合理、资源利用高效循环、综合 措施 有效节能、建筑环境健康舒适、废物排放减量无害、建筑功能灵活适宜等六大特点,不仅可满足人们的生理和心理需求,而且能源和资源的消耗最为经济合理,对绿色环境的冲击最小。

2 我国绿色建筑的发展现状

我国目前的城市化发展将一直保持较高的速度。城市化率将从目前40%左右发展到本世纪中叶的75%以上,这意味着每年约有1200~1500万人口从农村转移到城市,而每个城镇人口平均耗能水平比农村人口高3~3.5倍。同时,近年来我国每年城乡新建房屋面积近20亿平方米,其中80%以上为高能耗建筑。既有建筑近400亿平方米,95%以上都属于高能耗建筑,能源利用率仅为33%。而在建筑的建造和使用全过程中的能耗占用了全部资源和能源的50%,同时增加了环境负荷。这对我国的资源环境的承受能力无疑是一种巨大的挑战。因此,必须大力发展绿色建筑,建立有中国特色的绿色建筑理念及绿色建筑评价标准体系。

我国建设部、科技部已于2005年10月印发了《绿色建筑技术导则》。国家建设部和质量监督检疫检验总局于2006年6月发布了《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2006)。2007年10月,胡锦涛在党的第十七大 报告 中指出:建设生态文明,基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式。循环经济形成较大规模,可再生能源比重显著上升。主要污染物排放得到有效控制,生态环境质量明显改善。生态文明观念在全社会牢固树立。2007年12月,中央经济工作会议强调指出:节能减排目标是具有法律效力的约束性指标,是政府对人民的庄严承诺。必须坚持节约资源、保护环境,把推进现代化与建设生态文明有机统一起来,把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置。 3 我国绿色建筑目前存在的不足

3.1 法制建设和激励机制有待完善:我国已颁布实施的绿色建筑相关法律法规,存在二个方面的不足:一是只有节能与节地的相关规定,缺乏对节水、节材与环境保护方面的专门法规;二是强调规划设计、评价、施工方面,忽视了物料生产、运营维护及拆除、回收阶段的相关政策。同时,建筑节能和绿色建筑的发展缺乏财政补贴、绿色贷款、减税政策等方面有效的激励政策的引导和扶持,没有可操作的奖惩 方法 来规范和制约各方利益主体必须积极参与。使得建筑节能长期落后, 成为我国全面建设资源节约型社会的一个薄弱环节。

3.2 理论研究与实践结合不够:目前,我国关于绿色建筑、生态建筑的理论研究多数停留在关于建筑设计的理论框架、设计原则及生态学理论对建筑学的指导,国外先进绿色、生态建筑的 经验 介绍等方面,缺乏实际工程实践模式、计算机模拟、环境效果的测试分析。关于农村绿色建筑的深入理论研究较少,工程实践则更少。

3.3 对绿色建筑的理解片面:绿色建筑的核心是根据当地的自然环境,运用建筑学、生态学的基本原理,合理安排组织建筑与其他相关因素的关系,使建筑物与其周围环境成为一个有机的结合体,同时具有良好的室内气候条件和建筑物的自我调节能力,并具有节地、节水、节能、减少污染、延长建筑寿命、改善生态环境等优点。但是有人片面地认为加强建筑内外的绿化就是绿色建筑;建筑物单纯的节能就是绿色建筑;还有人认为建筑的平面将来有重新划分的可能就是生态建筑等等。

3.4 绿色建材行业发育不健全:在绿色建材方面存在着:片面强调材料的性能使用,对于材料在整个生命周期内的安全环保考虑不多;缺乏完整有效的绿色建材认证体系,对绿色建材的评价简单和盲目追求新型材料等问题。

4 推进我国的绿色建筑发展的建议

4.1 健全相关法律法规和激励性政策:首先,针对建筑节能的相关问题,对《中华人民共和国节约能源法》进行适当的补充修改,同时制定与之相配套的法律来法规,形成由统一的基本法律和相关配套法规组成的完善的法律体系。其次出台财政补贴、绿色贷款、减税政策等方面的成套激励政策,支持绿色产品、绿色建筑、新能源的开发与建设。

4.2 完善绿色建筑的技术支撑体系:绿色建筑评价体系是发展绿色建筑的技术支撑,我国目前在这方面还未形成体系化。建设部新近制定出版了《中国生态住宅技术评估手册》,是一套科学全面、简明易操作的评价体系和标准, 将十分有利于促进我国绿色建筑事业的长远健康发展。

4.3 加强科研和宣传 教育 培训:在科研方面加强国际交流与合作,重点开展应用研究。广泛开展绿色建筑的宣传教育培训, 使绿色建筑观念深入人心, 形成浓厚的舆论氛围。

绿色建筑的发展需要全社会的支持,它的实现必须有一套良好的经济、社会、道德方面的激励体制和可靠的技术支撑。在当前全球环境问题日益严重和我国基本国情的背景下,大力推进我够绿色建筑的发展有着深远的现实意义。绿色建筑实践将促进全球环境品质的改善,提高人类的自身生活品质。

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[6] 张文禄,胡永东.绿色建筑的发展现状及应用探讨[J],铁道建设,2007(3)

“绿色建筑”也称为生态建筑、可持续建筑,最早是在1992年联合国环境与发展大会上明确地提出来的。用建设部仇保兴副部长的 总结 ——“绿色建筑”就是指为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空间,同时在建筑全生命周期(物料生产、建筑规划、设计、施工、运营维护及拆除、回用过程)中实现高效率地利用资源(能源、土地、水资源、材料)、最低限度地影响环境的建筑物。可见,绿色建筑理念的提出,就是为了使得建筑在满足人类不断提高的健康、舒适、安全的需要基础上。对环境、资源影响最小,最终做到可持续发展.前提都是为了人类的永久利益。社会上有一些观点把绿色建筑看得很片面、绝对化,要不就是极端限制人的合理需求,以保护环境为唯一目的;而另一些观点就是把绿色建筑当成是仅仅是为人类的眼前利益、健康或舒适(像绿色建材、绿色蔬菜一样看待)而不怎么从整体上、长期上考虑对环境的影响。这两种观点可能都不利于“绿色建筑”的健康发展和推广。绿色建筑最终的目标是以“绿色建筑”为基础,进而扩展至“绿色社区”、 “绿色城市”层面。达到促进建筑永续发展的目标。这意味着建筑不仅被作为非生命元素来对待,更被视为自然生态循环系统的一个有机组成部分。

中国的国情

中国作为最大的发展中国家,二氧化碳排放居第二位,根据《京都议定书》的要求,中国要采取一系列减少温室气体排放的政策和措施,包括努力提高能源利用效率,改善能源结构,促进新能源和可再生能源的利用等。

就能源消费而言,在我国化石能源资源探明储量中,90%以上是煤炭,人均储量也仅为世界平均水平的二分之一;人均石油储量仅为世界平均水平的1 1%;天然气仅为4 5%;而目前我国单位建筑面积能耗水平是发达国家的2~3倍以上。就土地的情况而言,我国人均耕地只有世界人均耕地的1/3,水资源仅是世界人均占有量的1/4;实心黏土砖每年毁田12万亩;物耗水平与发达国家相比,钢材消耗高出10%~25%,每拌和1立方米混凝土要多消耗水泥80公斤;卫生洁具的耗水量高出30%以上,而污水回用率仅为发达国家的25%。严峻的事实表明,中国不仅要走可持续发展道路,发展节能与绿色建筑也刻不容缓。

我们应该认识到我国不仅经济上“穷”,在资源和环境上更“穷”,但要想做到可持续发展的目标就要摆脱狭隘的“唯经济穷论”,全面在“四节一环保”上提高标准,用强有力的税收、金融、土地政策鼓励有条件的地区或开发绿色建筑项目,走在地区、国内甚至国际的前列。同时,强制要求经济发达地区和大型城市的节约标准,提到一个和自身地区资源相符合的程度。

成本问题

从全国范围里来讲。绝大多数普通的民用建筑在节能等方面存在巨大的缺陷和不足,因此需要我们进行综合的设计来增加建筑这些方面的品质和性能,每一方面的改善基本上都需要增加一定的成本,比如成本增加10%以上,是必然的。

就住宅而言,一说到因为“节能要增加成本”,就有许多人说会增加购房人的负担,好像以后使用过程中的使用成本对老百姓无关紧要一样。因此,我们不仅要关注建造的经济成本,更要关注今后使用中的经济成本以及生态成本和社会成本。就生态成本来讲,今天对环境的污染今后需要花费更大的代价去治理;就社会成本来说,绿色建筑由于改善了室内的环境,使人的疾病发生率大幅度下降,因为人有80%的时间是在室内活动,这样疾病发生率将会大幅度下降.寿命将会延长,生存质量也大大提高,这就是另一方面的节约;同时,在建筑数十年的使用过程中.使用成本将高于建造成本数倍以上。,因此,我们应该把注意力放在生态成本、社会成本和全寿命周期的经济成本上,况且现在的房价即使没有技术含量和“四节”,性能的提高也在不断的增加,这种价格的增加加大了房地产泡沫的可能性,因此房地产价格的理性回归应该是建立在价值的增加基础上的。我认为可以鼓励各个地方的高档住宅或其他民用建筑通过适当的高投入,带来项目的内外环境质量、提升“绿色”性能,从而提高房子的品质,以品质来支撑高于其他普通房子的价格,让这些高价房成为“绿色建筑”的榜样,以此带动地方住宅技术及产业化的发展,最终让更多的普通房子更容易实现“绿色”梦想。

绿色建筑需要什么样的技术?

在探索绿色建筑的技术路线时.经常会听到一些专家主张应该采用“低技术”,有些认为应该采用“适宜技术”,还有些认为应该采用“适宜技术结合高技术”等等不同的观点,我个人认为这种争论没有意义。技术是用来解决我们所面临的具体问题的,应该根据具体项目的具体情况和实际需求来选择。更多技术选择的可能性一方面能够满足建筑师的创造需要,另一方面能够满足市场的需求。。在我们国家目前普遍技术非常落后的今天,如果不是大力去发展高新技术而一味强调低技术,只能是更落后,离我们自己的标准也会越来越远。

在技术选择上,我们应该从所需要的建筑性能和全寿命周期的观点去分析、判断、计算、选择。汪光焘部长说过,要充分认识资源环境问题已成为国民经济和社会发展的重大制约因素。,我们当前在经济增长方式方面主要还存在“高投入、高消耗、高排放、不协调、难循环、低效率”的问题。这些问题如果低技术能够解决还需要拖到今天吗?高低是相对的,适宜不适宜也是相对的,如果站在国际的水平上看,我们国内有些专家认为的“高技术”早已经是“低技术”和“适宜技术”了。所以根据我们的国情,恰恰需要去大力鼓励开发绿色高新技术甚至是自主知识产权的高新技术,同时去大力鼓励使用高新技术,工程实践能促使技术的发展,使之变成适宜技术。只有这样.到2020年我们的住宅和公共建筑的能源资源消耗水平才有可能接近或达到现阶段中等发达国家的水平,这是我们国家建筑发展的总目标。

总之,绿色建筑的发展建设需要正确看待卫生、安全、健康、舒适的问题和当地资源情况,目前各地的节能标准里面所假定的舒适度,前提是小康标准的,是最基本的,不能完全体现今后的发展方向。随着生活水平的提高,舒适度的标准也会提高,能源等资源的消耗也将会大幅提高。因此应该根据当地气候和生活习惯、经济水平分级,适应不同收入阶层和满足不同的需求,要有一定的前瞻性。同时,绿色建筑的设计需要将有关今后使用费用(如采暖制冷等)或能耗等定量化,要具体到单位使用者,这样有利于老百姓的选择权、知情权和监督。有了老百姓的参与,绿色建筑才会更加迅速和健康地发展。

【摘要】随着经济、社会和科学的发展,人们的生活水平也随之提高,人们追求更舒适的生活环境的同时,也在消耗着越来越多的能源,在人口密集的今天,生活坏境不断的恶化,环境的污染越来越严重,使我们不得不重视环境的问题,发展绿色建筑是缓解我国的恶劣的坏境首要选择,绿色建筑是一种崭新的设计思维和模式,它提供给使用者有益健康的建筑环境,并最大限度地保护环境,减少能耗。以下本文就对绿色建筑节能设计进行分析探讨。

【关键词】绿色建筑发展现状及发展趋势;绿色设计要点

绿色建筑就是在保证建筑物使用功能和室内外环境质量的前提下,在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。

1、绿色建筑的发展现状及发展趋势

1.1绿色建筑的发展现状

目前绿色建筑处于快速推广发展阶段,伴随着可持续发展思想在国际社会的认同,绿色建筑理念在我国也逐渐受到重视。2010年的第六届国际绿色建筑与建筑节能大会,其参加的人数之多,范围之广,规模之大,反映了绿色建筑发展中各界对绿色建筑的关注程度达到空前的水平.而仅仅过了一年的时间,到了2011年,新建绿色建筑面积是2010年的46倍.全国评出了371项绿色建筑评价标识项目,总建筑面积达3600多万平方米。

1.2绿色建筑未来发展趋势

自绿色建筑发展以来,政府从鼓励引导、政策激励、强制推行三大方面推动发展。2012年,财政部、住房和城乡建设部《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》(财建〔2012〕167号)明确,对高星级绿色建筑给予财政奖励。

《国家新型城镇化规划(2014―2020)》提出,城镇绿色建筑占新建建筑比重要从2012年的2%提升到2020年的50%。到2015年,能源强度降低16%,到2020年,30%的商业建筑都是绿色建筑,这就意味着到2020年我国将拥有全球最多的绿色建筑。

2、绿色节能建筑设计的要点

基于我国绿色建筑发展的状况,综合国内绿色建筑的研究成果,目前,我国绿色建筑设计主要体现在以下几方面:

(1)建筑选址和建筑功能

我国地域辽阔,占地面积巨大,气候类则复杂多样,分布在多个不同的气候带。在进行绿色节能建筑设计时,设计人员首先要考虑建筑的选址和建筑功能,结合建筑地点的地形特点、气候、场地资源、建筑风格和建筑功能等来确定建筑的设计规划,将环境与建筑形式相结合,避免重复性的进行简单的建筑设计。

(2)建筑平面设计

建筑整体及外部环境设计是在分析建筑周围气候环境条件的基础上,通过选址、规划、外部环境和体型朝向等设计,使建筑获得一个良好的外部微气候环境,达到节能的目的。

对室外风环境进行优化设计,使建筑物前后形成气压差,有利于夏季及过渡季的室内自然通风,减少冬季的冷风渗透。各用房尽量争取良好的自然采光和通风以降低能耗。在进行绿色设计时应充分的考虑建筑的朝向,其目的是冬季能获得足够的日照并避开主导风向,夏季能利用自然通风并防止太阳辐射,减少对电器设备的依赖,设计时采用明厅、明卧、明卫、明厨的设计,外墙设计要努力提高室内环境的热稳定。

再者就是建筑的体型系数设计,绿色建筑的体形系数一定要先进行详细的计算分析,因为其直接关系到建筑的能耗,这主要是因为单位建筑空间的散热面积随着体形系数的增加而增加,能耗也随着提高,因此建筑通过采用合理节能建筑设计,增强建筑围护结构隔热,保温性能和提高空调、采暖设备能效比的节能措施,能满足《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》的要求。

建筑师在进行设计中应充分预见到建筑可能根据用户的不同要求而改造,采取适应性改变、灵活性设计等策略,以此来提高建筑的使用寿命和使用效益,以提高整体资源利用率,减少寿命周期的能源资源消耗和环境影响。

(3)改善建筑围护结构,减少能量损失

主要从以下几方面做好建筑围护结构节能设计:(a)墙体节能技术:对于外墙,应重点发展高效保温节能的外保温墙体。如采用加气混凝土、黏土空心砖以及现浇混凝土墙体等。外侧可采用高性能保温砂浆、轻质高效保温聚苯板保温层以及浅色耐候饰面层等措施。外墙内保温可采用保温砂浆抹灰、硬质建筑保温制品内贴以及保温层挂装等做法。(b)门窗节能技术:控制窗墙比,窗户的传热系数一般大于同朝向外墙的传热系数,故在进行前期建筑设计时,在保证室内采光通风的前提下合理控制窗墙比是很重要的,一般北向不大于25%;南向不大于35%;东西向不大于30%。改善门窗保温效果。采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗可大大提高热工性能,同时还要特别注意玻璃的选材,如:选择中空玻璃、low-e玻璃,镀膜玻璃等。减少冷风渗透。门窗是空气渗透的薄弱环节,除提高门窗制作质量外,加设密封条是提高门窗气密性的重要手段。(c) 屋面节能技术: 为了提高屋面的保温性能,屋面保温隔热层主要有:加气混凝土保温屋面,憎水性珍珠岩保温屋面,聚苯板、水泥聚苯板保温屋面,蓄水屋面,覆土 种植 屋面等;对屋顶可采用架空屋面,浅色屋面,种植屋面等;还有设计通风屋面、蓄水屋面等节能措施。

(4)绿化设计

根据建筑功能的需求,应通过合理的外部环境设计来改善既有的微气候环境,创造建筑节能的有利环境。要充分利用植被绿化改善建筑群内的自然亲和力,美化环境,降低城市热岛强度,调节局部微气候,实现良性氧循环。在建筑周围多种植、植被,可以有效地遮挡风沙、净化空气,遮挡阳光、降噪。植物的设计以简单为主,对此,乔木和灌木是很好的选择。提高绿地空间的利用率,增加绿量,使有限的绿量发挥最大的生态效益和景观效益。整个景观设计为业主营造出四季如春、风景宜人的环境。

(5)节材与材料资源利用

在建筑设计过程中,一方面要注重使用过程中的节能,另一方面还要考虑蕴含在建筑材料本身中的能源消耗量。在满足建筑的使用功能和结构安全的前提下,应尽可能地选用生产能耗低的建筑材料,回收利用率较高的建筑材料。在材料的选择上也应该尽量就地选材减少运输过程中的能耗和污染。选用耐久性材料,使得建筑使用寿命延长,所以设计中选用耐久性较好的建材,最好做到建筑材料的使用寿命与建筑同步,减少材料的更换、维护,从而节约费用。

(6)节水与水资源利用

绿色建筑节水系统可归纳为减少排放、回收利用、循环使用和生态用水。主要采取如下节水措施:①在方案、规划阶段制定水系统规划方案,统筹、综合利用各种水资源。②设置合理、完善的供水、排水系统。③采取有效措施避免管网漏损。④建筑内卫生器具合理选用节水器具。⑤使用非传统水源时,采取用水安全保障措施,且不对人体健康与周围环境产生不良影响。⑥采用 雨水 收集利用系统,绿化、景观、洗车等用水采用非传统水源。⑦按用途设置用水计量水表。⑧采用太阳能提供生活热水。⑨采用节水型卫生器具,如给水龙头、坐式大便器等。

3、结 语

绿色建筑作为一个新兴产物,对环保、节能的要求,值得探索、研究和尝试。虽然绿色建筑处于刚刚起步阶段存在许多问题。但是它的未来一定会是一片光明。今后在建筑设计的实际工作中,我们需要以绿色建设设计理念为指导,以节约资源,注重保护自然环境为目标,促进建筑业可持续发展,寻求经济、社会、环境效益的和谐统一。

参考文献:

[1] 周世春.浅谈绿色建筑技术在民用建筑中的设计和应用.建筑设计管理,2009第6期

[2]宋德萱.节能建筑设计与技术.上海.同济大学出版社

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绿色建筑成本的案例研究——以上海为例摘要:近年来,绿色建筑进入了人们的生活,而绿色建筑的成本是影响其发展的第一关键因素。本文在对既有绿色建筑进行统计并研究的基础上,结合上海具有代表性的案例,对影响绿色建筑造价成本的因素进行分析总结,概括出影响绿色建筑成本的最大因素,同时对绿色建筑成本下降趋势做出预测。结论具有一定参考价值。关键词:绿色建筑;上海;增量成本

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《土木工程与管理学报》是中华人民共和国教育部主管,华中科技大学主办的土木工程与工程管理类学术期刊。1983年,《华中科技大学学报(城市科学版)》创刊,2011年,更名为《土木工程与管理学报》。

据2018年5月23日中国知网显示,《土木工程与管理学报》共出版文献2757篇、总被下载501751次、总被引21250次,(2017版)复合影响因子为0.887、(2017版)综合影响因子为0.430。

据2018年5月《土木工程与管理学报》编辑部官网显示,《土木工程与管理学报》编辑委员会拥有顾问委员13人,编委45人。

土木工程专业定义:

土木工程主要研究各类土地工程设施的勘测、设计、建造、保养、维修等方面的基本知识和技术,进行各类工程建筑物的新建、改建或扩建,以及相关配套设施的勘察、规划、设计、施工等。主要工程设施包含房屋、道路、铁路、管道、隧道、桥梁、堤坝、矿井等。

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