CUMT-新型建筑材料與結(jié)構(gòu).ppt

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2020 2 22 各位同學(xué)大家好 新型建筑材料與結(jié)構(gòu) 2 中國礦業(yè)大學(xué) ChinaUniversityofMining Technology 建筑工程學(xué)院SchoolofArchitecture CivilEngineering 3 建筑工程學(xué)院SchoolofArchitecture CivilEngineering SACE 新型建筑結(jié)構(gòu)與材料混凝土材料性能與結(jié)構(gòu) 4 十分高興有機會交流各行各業(yè)的優(yōu)秀人才 各有所長簡歷 學(xué)習(xí) 教學(xué) 科研難度 綜合性 新穎性 緊迫性方式 相互交流 講解和討論主要內(nèi)容 新型建筑材料 混凝土 結(jié)構(gòu) 實際兩者密不可分 結(jié)構(gòu)對材料的需求是材料發(fā)展的動力材料的的發(fā)展是結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個基礎(chǔ) 5 昆蟲學(xué)家法布爾 不管我們的照明燈能把光線投射到多遠 照明圈外依然死死圍擋著黑暗 我們四周都是未知事物的深淵黑洞 但我們應(yīng)為此而感到心安理得 因為我們已經(jīng)注定要做的事情 就是使微不足道的已知領(lǐng)域再擴大一點范圍 我們都是求索之人 求知欲牽著我們的神魂 就讓我們從一個點到另一個點地移動我們自己的提燈吧 隨著一小片一小片的面目被認(rèn)識清楚 人們最終也許能將整體畫面的某個局部拼制起來 6 傳統(tǒng)建筑材料簡介21世紀(jì)的建筑特點及新型材料高層建筑與材料智能建筑物與智能化材料路面材料 道路鋪筑與出行環(huán)境材料的進步與橋梁的發(fā)展耐久性地球環(huán)境 資源 能源與建筑材料新型金屬材料新型混凝土材料尖端建筑技術(shù)與新型材料 土木工程未來 新型建筑結(jié)構(gòu) 新型鋼結(jié)構(gòu) 空間結(jié)構(gòu) 展望 7 1傳統(tǒng)建筑材料簡介 1 1天然石材天然巖石 石洞 金字塔 雅典帕提儂神廟 羅馬古城 教堂 萬里長城 三清閣建筑裝飾面1 2粘土磚瓦秦磚漢瓦 墻體 清華學(xué)堂 煙囪1 3玻璃采光 結(jié)構(gòu)材料和裝飾材料 安全玻璃 中空玻璃 夾層玻璃 強化玻璃 紫外線透過玻璃 熱吸收 反射 玻璃 鍍銅浮法玻璃 玻璃幕墻等結(jié)構(gòu)玻璃 彩色玻璃等裝飾1 4木材 門窗 地板 梁橋1 5鋼材 橋梁 房屋 鋼筋混凝土 鋼管混凝土 鋼骨混凝土 8 1 6混凝土拉丁文Concretus 共同生長 膠凝材料 骨料 水 有時不加水 住宅 辦公樓 道路 鐵路軌枕 飛機場跑道 地鐵 水庫大壩 海洋結(jié)構(gòu) 地下結(jié)構(gòu)等l無法從材料科學(xué)的角度處理對待 l結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜 多相l(xiāng)不是一種靜止的 而是隨著時間變化的材料l混凝土通常要使用之前 在工地或其附近才生產(chǎn)準(zhǔn)備 生產(chǎn)條件 環(huán)境變化差異很大l同樣原材料 北歐的實驗結(jié)果和中國的實驗結(jié)果 中國北京和徐州研究的材料性能不同1 7其他金屬千萬與人聯(lián)系 英國作家EM福斯特 9 221世紀(jì)的建筑特點及新型材料 2 121世紀(jì)影響建筑形態(tài)的社會因素2 1 1經(jīng)濟迅速發(fā)展 國民收入水平提高1978年改革開放以來 我國的經(jīng)濟體制經(jīng)歷了一場根本性的變革 由高度集中的計劃經(jīng)濟體制逐步向社會主義市場經(jīng)濟體制過渡 取得了舉世矚目的偉大成就 據(jù)統(tǒng)計 按可比價格計算 1978年 1997年的20年間 我國國內(nèi)生產(chǎn)總值平均年增長率為9 8 人均國內(nèi)生產(chǎn)總值平均年增長率為8 4 人均收入和儲蓄存款余額均有大幅度上升 城市 農(nóng)村居民的人均收入提高了14 15倍 1997年人均存款余額 3762元 達到了1978年的172倍 這充分說明我國國民經(jīng)濟實力有了極大的提高 人們手中有余錢 生活安穩(wěn) 10 目前我國大多數(shù)人口已經(jīng)解決了溫飽問題 21世紀(jì) 我國的經(jīng)濟仍將繼續(xù)以較快的速度增長 進入小康水平 人們在解決了最基本的溫飽問題之后 改善居住條件 包括擴大住房面積 提高居住質(zhì)量 寬敞 舒適的住房將是人們重點追求的目標(biāo) 因此 住宅建設(shè)以及家居裝修業(yè)將是21世紀(jì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點內(nèi)容之一 同時也將促進房建材料和裝飾 裝修材料的快速發(fā)展 11 2 1 2城市化進程加快 城市人口比重增大 城市化 指城市數(shù)量和城市人口增多 或農(nóng)村地區(qū)向城市轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象 通常用從事各產(chǎn)業(yè)勞動者人數(shù)及城市人口比例來衡量 據(jù)統(tǒng)計 1952年 我國的城市人口7163萬 到1997年城市人口已經(jīng)增至3 7億 特別是1978年改革開放以來 城市人口增加速度加快 從1980年至1997年 城市人口大約增加了一倍 平均每年增加3 7 城市數(shù)量 包括縣級市 1980年為223個 1990年增至467個 1997年增加至668個 18年期間增加了兩倍 1997年我國城市人口占全國總?cè)丝诒戎匾堰_到29 9 根據(jù)發(fā)達國家的經(jīng)驗 一個國家當(dāng)城市化指標(biāo)超過30 時 其經(jīng)濟發(fā)展將產(chǎn)生一個飛躍 進入21世紀(jì) 我國經(jīng)濟的增長勢頭 勢必帶動城市化進程的進一步加快 12 徐州地區(qū) 2010年 2020 城市化進程的結(jié)果 使城市人口密度增大 城市中心區(qū)用地緊張 地價昂貴 同時現(xiàn)代社會人們追求個性和自由 以核心家庭為生活單位 家庭人口一般3 4人 占用大片的土地建造傳統(tǒng)的院落式住宅難以實現(xiàn) 因此在城市 尤其是大城市將建造密集型多層 或高層集中住宅 由于人口居住密度大 樓層增高 高樓的縱向交通給居住者帶來不便 居室的采光條件變差 市區(qū)內(nèi)交通擁擠 噪音和空氣污染嚴(yán)重等 使得市區(qū)內(nèi)居住環(huán)境惡化 同時城市功能的強化 使得市區(qū)土地和房屋價格高漲 經(jīng)濟負(fù)擔(dān)加重 長期以來我國曾以院落制度的住宅形式經(jīng)營自己的生活 擁有獨立的庭院 與大自然融為一體是人們的本能追求 因此將有一部分人逃離城市中心區(qū)域的繁雜 到郊區(qū)居住 通勤到市內(nèi)上班 所以將出現(xiàn)城區(qū)內(nèi)居住人數(shù)減少 郊區(qū)興建專門住宅小區(qū)的趨勢 13 2011年東部地區(qū)61 中部地區(qū)47 西部地區(qū)43 總體城鎮(zhèn)人口69079萬51 27 2002年50212萬 39 09 平均每年增加1 35 未來社會在城市中心區(qū)域 將以連續(xù)型 多層 高層住宅為主要居住形式 而在郊區(qū)將出現(xiàn)多層 低層以及單戶別墅型各種檔次的專用住宅區(qū) 14 2 1 3第三產(chǎn)業(yè)人員增多 生活服務(wù)業(yè)迅速發(fā)展 我國是一個傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)國 又是一個人口大國 長期以來依靠80 以上的農(nóng)業(yè)人口 手工勞動解決全體國民的吃飯問題 隨著科學(xué)技術(shù)的進步 農(nóng)業(yè)機械化程度不斷提高 從事農(nóng)業(yè) 林業(yè) 漁業(yè)等第一產(chǎn)業(yè)的人數(shù)將大大減少 而從事服務(wù)行業(yè) 即第三產(chǎn)業(yè)的人數(shù)將會大幅度增加 與此同時 城鄉(xiāng)居民的生活服務(wù)設(shè)施逐年增多 從1980年至1992年 生活服務(wù)設(shè)施平均每年以17 7 的速度增加 從1980年的29 1萬個增至1992年的184 2萬個 從業(yè)人員由133萬人增至477 2萬人 平均每年增長12 3 這些數(shù)字表明 隨著社會生產(chǎn)力水平的提高 人們將不僅滿足于基本生活需求 還將追求豐富多彩的娛樂生活 希望生活更方便 利用閑暇時間使生活更豐富多彩 15 例如觀光 旅游 購物 美容理發(fā) 洗衣 托幼 日用品的修理 攝影 錄像 去歌舞廳 增加外餐次數(shù) 去旅游地渡假等等 隨著這些需求的增加 社會分工將進一步被細化 人們的觀念和生活方式也將發(fā)生根本性的改變 將從傳統(tǒng)的家庭 院落式的生活方式 轉(zhuǎn)變?yōu)樯鐣?利用公共服務(wù)設(shè)施的現(xiàn)代生活方式 例如在飯店招待客人 在公共會堂等場所舉行婚喪嫁娶儀式 雇傭清掃公司 搬家公司 家政服務(wù)等社會服務(wù)部門完成家庭成員自身不能完成的工作 將打破千百年依靠親朋好友幫忙辦事的傳統(tǒng)文化 代之以支付費用 雇傭社會服務(wù)設(shè)施的生活方式 16 2 1 4交通運輸業(yè)發(fā)達 出行更加方便 近年來 我國交通運輸事業(yè)迅速發(fā)展 主要體現(xiàn)在機動車數(shù)量大幅度增加和道路總里程 高速道路里程的增多 除此之外 公共交通 出租車等交通工具 鐵路 地鐵 火車站 港口 機場等交通基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)量不斷增加 各種交通手段日益發(fā)達 人們的出行變得更加方便 50年來我國的公路里程大約增加了9倍 鐵路增加了1 5倍 運輸能力大大提高 同時 我國從1987年開始修建高速道路 盡管我國高速道路的建設(shè)起步比德國 美國 日本等先進國家大約晚了50年 但是發(fā)展速度非常快 到1999年10月31日 以濟南 泰安高速道路通車為標(biāo)志 我國高速公路通車?yán)锍桃呀?jīng)突破10000km 17 京滬高速公路 一天時間交通運輸業(yè)的發(fā)展 促進了人 物的流動 提高了工作效率 方便了人們的生活 給國民經(jīng)濟的發(fā)展注入了活力 我國將逐步跨入機動化的社會 汽車這一現(xiàn)代化的代步工具 將改變中國人傳統(tǒng)的 日出而作 日落而息 的農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 生活方式 極大地擴大人們的活動空間 縮短物理空間的距離及移動時間 同時 小汽車的普及也將給人類住區(qū)環(huán)境帶來很大的影響 目前以汽油為主要動力燃料 隨著汽車數(shù)量的增多 尾氣排放量增多 空氣受到污染 大城市帶來交通擁擠 停車場的增設(shè)將減少綠地面積 汽車排出的熱量將加劇城市的 熱島 現(xiàn)象 噪音增大 交通事故增多等等 美國 汽車 離婚法律 18 2 1 5通訊事業(yè)發(fā)達 信息化社會到來 近10年來 我國的通訊事業(yè)發(fā)展迅速 電話加速進入千家萬戶 1985年我國城鎮(zhèn)電話普及率為1 9部 百人 到1997年增加至18 2部 百人 大約是12年前的IO倍 新的世紀(jì) 人類將進入信息化社會 隨著電子計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及 在遠離大城市的偏遠地區(qū)也能及時掌握最新的各種信息 部分人可以實現(xiàn)在宅勤務(wù) 或在離住宅很近的終端站工作 這樣就可以減少每周的上班次數(shù) 節(jié)省通勤時間 電視的普及 網(wǎng)上購物 可以利用電視商場直銷 用電話訂購 送貨上門 電話 傳真機 計算機 移動通訊等通訊手段將更加發(fā)達 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將更加實用化和普及 在城市中心地區(qū) 將設(shè)有大型網(wǎng)絡(luò)中心和數(shù)據(jù)庫 與高速路交通信息系統(tǒng) 醫(yī)院醫(yī)療信息數(shù)據(jù)庫 國際交流中心 城市交流信息中心等連接 并直接與住宅地 學(xué)校 商業(yè)辦公區(qū) 工廠 工業(yè)園地 科研機構(gòu)等聯(lián)網(wǎng) 實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享 并通過光導(dǎo)纖維干線網(wǎng)向地方城市傳遞 人們通過這些手段 不需跑路 即能獲得大量信息 其生活方式 習(xí)慣也將發(fā)生變化 19 數(shù)字化 信息化徐州 淮海 信息土木工程由于交通 通訊手段的發(fā)達 人們的居住位置和工作方式也將發(fā)生變化 隨著私人小汽車的普及和公共交通的發(fā)達 人們的出行越來越方便 另一方面 城市中心地帶樓層高 室內(nèi)采光 通風(fēng)條件不良 居住環(huán)境趨于惡化 因此許多人將選擇遠離市中心的郊外住宅 打破長期以來形成的城市職住一體的習(xí)慣 而選擇職住分離 這樣將在郊外出現(xiàn)專門的住宅小區(qū) 20 2 1 6國際化社會的到來 隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的加快 近年來不斷引進國外的先進生產(chǎn)技術(shù)和資金 產(chǎn)品的進出口貿(mào)易額逐年增長 大量人員到海外留學(xué)或工作 國外專家學(xué)者也頻繁來我國講學(xué)等等 各種形式的經(jīng)濟合作 學(xué)術(shù)交流等活動日益頻繁 同時 越來越多的外國人士來華工作 居住或旅游觀光 在上海 天津等城市已經(jīng)出現(xiàn)了外國人集中居住的所謂 洋人村 以外國人為主要銷售對象的高級住宅的需求將增加 隨著我國加入WTO 我國正在加入世界經(jīng)濟的大循環(huán)中去 國際化進程不斷加快 從1990年起 我國接待的來華旅游的人數(shù)逐年增多 21 2 1 7傳統(tǒng)的工作方式的變革 閑暇時間增多 隨著技術(shù)的進步 生產(chǎn)效率的提高 人們的工作時間在逐漸減少 相應(yīng)地閑暇時間在增多 從1995年開始我國的大中型企業(yè)和學(xué)校已經(jīng)實行了周休兩日的制度 目前國外許多公司導(dǎo)入了彈性工作制 即每天規(guī)定上午10點 下午3點的中核工作時間 其他時間自行安排 1999年10月開始 我國又相應(yīng)地調(diào)整 增加了國慶 五一 節(jié)的休假日期 使得人們自由支配的時間明顯增多 隨著經(jīng)濟的富裕 人們的生活觀念和方式也將發(fā)生變化 在業(yè)余時間里 更多的人將追求走出家門 進行郊游 體育 娛樂等社會活動 因此 游樂場 體育場館 高爾夫球場 滑冰場 歌舞廳等體育 文化 娛樂設(shè)施和旅館 飯店等旅游設(shè)施 以及交通設(shè)施的需求量將增多 22 2 1 8住房作為商品走向市場經(jīng)濟的軌道 長期以來 我國住房制度帶有很濃厚的福利性 供給性和非商品性 國家財政每年拿出巨額資金投資房屋建設(shè) 建造大量公房 按照職稱 工齡 年齡 人口等因素分配給職工居住 使房屋脫離了商品范疇 這種住房分配制度所帶來的后果 其一是由于建房資金不足造成總體住房緊張 其二是居住方式為 職住一體化 即家屬住宅多數(shù)配置在單位的周邊 其三是企業(yè) 事業(yè)單位的職能復(fù)雜 不僅要辦好企業(yè) 還要負(fù)擔(dān)與家屬居住相關(guān)的一系列生活設(shè)施 例如學(xué)校 托幼 商店 銀行 郵局 供暖 醫(yī)療等 23 住房是人類生存的必要條件之一 隨著住房制度的改革 住房也將像其他商品一樣進入市場經(jīng)濟的軌道 從20世紀(jì)80年代開始 我國逐步過渡住房體制 21世紀(jì)的住房機制將由原來的分配制完全過渡到商品化 未來10 20年 我國仍需要建造大量的住房 同時房屋建筑的樣式也將由原來比較單一的形式發(fā)展為多樣化 高檔次 隨之將帶來家居裝飾業(yè)的發(fā)展 各種功能的裝飾 裝修材料將得到迅速發(fā)展 24 2 1 9人口結(jié)構(gòu)變化 老齡人數(shù)增多 家庭構(gòu)成多樣化 隨著醫(yī)學(xué)發(fā)達和人們生活水平的提高 人類的壽命延長 同時在一些發(fā)達國家人口出生率下降 在一些國家和地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了人口結(jié)構(gòu)老齡化的傾向 例如美國 日本 歐洲 目前我國的老齡人口比率也已上升為7 傳統(tǒng)社會的家庭構(gòu)成以父母與子女為中心的核心家庭居多 隨著人口趨于老齡化 只有老人或單身孤寡老人的家庭將增多 與此相適應(yīng) 適合老年人 單身者的公寓住宅 以及社會福利設(shè)施 例如敬老院 傷殘者活動設(shè)施應(yīng)相應(yīng)增加 同時社會生活服務(wù)設(shè)施 例如快餐店 洗衣店 公共浴室等將相應(yīng)增加 25 2 2未來社會的建筑特點與新型材料 新型建筑材料 包括在其他領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用 但在建筑領(lǐng)域還未使用的材料 以及雖然在建筑領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用 但用新的技術(shù)來進行應(yīng)用的材料 用于建筑領(lǐng)域的材料用量大 且土木 建筑工程屬于傳統(tǒng)學(xué)科和經(jīng)驗工程技術(shù) 所以 在土木 建筑領(lǐng)域內(nèi)的新型材料基本上都是在其他領(lǐng)域已經(jīng)使用的材料 或者在土木建筑領(lǐng)域開發(fā)出新的使用方法 定義為新型建筑材料 26 縱觀整個人類文明史的發(fā)展過程 要使科學(xué)技術(shù)有飛躍性 突破性的發(fā)展 多依賴于材料的開發(fā) 這種情況下 材料所要求的性能是明確的 所需要的材料能否開發(fā)出來也是明確的 經(jīng)濟性能方面也不需過于苛刻 但是 在土木建筑工程方面 由于種種原因 與其他尖端技術(shù)一樣 新型材料的開發(fā)與應(yīng)用比其他技術(shù)領(lǐng)域要滯后 一般來說 有兩種因素會激發(fā)人們開發(fā)新型材料 l其一是現(xiàn)有的材料存在著一些缺點 不能完全滿足使用要求 因此需要改善這些基本材料的性能 彌補缺點 在原有基礎(chǔ)上發(fā)展新型材料 例如 提高鋼材的耐腐蝕性 克服天然木材的各向異性的變形特點 提高混凝土的抗拉強度等 27 l其二是隨著科學(xué)的進步和社會環(huán)境的變化 出現(xiàn)了到目前為止不曾有過的新的需求 激發(fā)人們?nèi)ラ_發(fā)新型的材料 以滿足需求 例如 膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展需要優(yōu)秀的膜材料 用于制震的吸能 緩沖材料 用于保護電子儀器的電磁波屏蔽用材料 防止電波障礙的吸收電波材料等 為了滿足這些新的要求 希望能開發(fā)并應(yīng)用具有高性能的新型材料 所以 社會的發(fā)展水平 人們所追求的生活環(huán)境 以及建筑結(jié)構(gòu)的進步等都是促進材料進步的原動力 28 2 2 1大城市中心地區(qū)高層建筑增多 城市是商業(yè) 行政 金融及信息的中心 隨著社會向現(xiàn)代化發(fā)展 大 中城市的中心地帶將形成以辦公 金融 商業(yè) 賓館 高級飯店 交通樞紐等設(shè)施為主的非居住型區(qū)域 美國紐約20年代開始建造的曼哈頓高層建筑群 日本東京60年代建造的新宿高層建筑群就是時代發(fā)展的產(chǎn)物 在這些區(qū)域 常住人口很少 白天車水馬龍 熱鬧非凡 而到夜晚寂靜無人 24小時燈光 用于這些高層建筑的主體結(jié)構(gòu)材料 仍將是鋼材 鋼筋混凝土 鋼骨鋼筋混凝土和鋼管混凝土 為解決高層建筑的抗震及防火等問題 應(yīng)開發(fā)制震結(jié)構(gòu)和防火材料 并且要考慮高層建筑給周圍低矮建筑物帶來的風(fēng)荷載 采光性能等方面的影響 為實現(xiàn)建筑物美觀 輕快 現(xiàn)代派等外觀效果 玻璃幕墻 鋁合金 彩色金屬板 不銹鋼 陶瓷類貼面材料等高檔外裝修材料的需求量將逐步增加 29 2 2 2多層或高層密集型住宅小區(qū) 隨著城市人口的迅速增多 人口密度增大 在城區(qū)和周邊區(qū)域?qū)⒔ㄔ烀芗投鄬踊蚋邔幼≌^(qū) 今后10 15年間 我國每年將建造大約8億m2的住宅 以滿足日益增長的住房需求 同時 與之相配套的生活服務(wù)設(shè)施 城市生活的管線設(shè)施建設(shè)將加快進行 30 2 2 3家庭信息化 住宅辦公化 隨著信息化社會的到來 電話 傳真 計算機已經(jīng)進入家庭 除了解決個人及家庭的通訊之外 可通過互聯(lián)網(wǎng) 實現(xiàn)在宅勤務(wù) 網(wǎng)上購物 遠程教育和醫(yī)療等行為 減少出行次數(shù) 減輕交通設(shè)施的壓力 實現(xiàn)住宅辦公化 所以未來的住宅不僅僅具有生活功能 還需具備辦公 信息存儲和傳遞等功能 如圖所示 而用于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的材料 有光導(dǎo)纖維 玻璃光導(dǎo)纖維 塑料光導(dǎo)纖維和多組分光導(dǎo)纖維等 智能建筑 31 32 在實現(xiàn)住宅辦公化的同時 辦公室的功能也將發(fā)生變化 許多部門將導(dǎo)入彈性工作制度 在辦公樓內(nèi)設(shè)置解除疲勞 緩解緊張工作情緒的設(shè)施 例如飲茶室 淋浴室 休息室 閱報室 體育鍛煉室等 使生活和工作都充滿輕松感和樂趣 33 2 2 424小時活動型住宅 24小時活動型住宅 指居住在一棟樓或一個小區(qū)中的各個家庭 不一定保持同步的作息時間 一天24小時內(nèi)都會有工作或休息 娛樂的人們 商業(yè)化社會的到來與國際化的進展 使得各個家庭的生活習(xí)慣 作息時間將出現(xiàn)很大的差別 人們將根據(jù)自己的習(xí)慣和工作性質(zhì)確定作息時間 國際間業(yè)務(wù)及商務(wù)活動的增多 各國時差的存在 使得從事這類工作的人員無法保持常規(guī)的作息時間 因此將出現(xiàn)24小時活動型住宅 這種現(xiàn)象對于近鄰住宅及集中住宅樓所帶來的最大問題是噪音和震動 為解決這個問題 在建筑物的材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計上所采取的辦法有 采用隔音材料 復(fù)層結(jié)構(gòu) 上浮式樓板和制震鋼板等 34 目前常用的隔音材料 吸音材料有在泡沫聚乙烯 聚丙烯類材料中分散混入微小的耐熱塑料隔音材料構(gòu)成的復(fù)合材料 這種材料質(zhì)量輕 隔音性能好 只有幾毫米的厚度 在通常的音域內(nèi)具有10 20dB的隔音性能 如果采用復(fù)層 中間設(shè)空氣層結(jié)構(gòu) 則隔音性能將更好 上浮樓板結(jié)構(gòu) 為防止固體噪音在樓層之間的傳遞 在普通混凝土樓板上 設(shè)置一層巖棉或毛氈類的材料 也可以用橡膠代替巖棉 在上面再安裝合板制作的地板材料 可以防止走路 挪動家具等固體噪音向下一層住戶的傳遞 達到隔音的目的 這種樓板的總厚度大約為140 150mm 35 制震鋼板 這是一種覆蓋于震動源上 將震動能轉(zhuǎn)換成熱能的新型靜音材料 在兩片厚度為0 2 1 5mm左右的鋼板之間 夾入50 150 m厚度的聚烯烴樹脂等粘彈性高分子材料 鋼板采用表面處理鋼板或不銹鋼鋼板 這種制震鋼板適用于機械設(shè)備類的外箱 建筑物的屋頂及地板基層 樓梯 管道等部位 36 37 2 2 5易改建型及可變型住宅 易改建型住宅是指容易改建 擴建 易于維修的住宅 可變住宅是指內(nèi)部空間的間隔形式容易改變的住宅 建筑物是一個較長時間使用的物品 無論是辦公室 還是家庭住宅 經(jīng)過一段時間之后會由于用途的變更 功能需要更新 或擴大面積 或根據(jù)社會的潮流及經(jīng)濟狀況 對房屋住宅進行重新裝飾 布局等 日常生活中也經(jīng)常會有一些特殊的需求 例如舉行一個生日晚會 邀請眾多親朋好友 需要有一個較大的和新奇的心理 要賦予建筑物易可變性 建造易改建型或可變型住宅 例如采用大跨度空間結(jié)構(gòu) 內(nèi)部采用可移動式隔墻 既能提高空間利用率 又有利于空間的重新劃分 而要實現(xiàn)這一點 要求所使用的間隔材料要易于裝拆和改建 表面裝修材料要有可再造性 38 可變型住宅概念圖 39 這種可變型住宅的結(jié)構(gòu)和所用的材料具有如下特點 l為了增加建筑物的縱向空間自由度 采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土雙T型樓板 l為適應(yīng)兒童成長 房間使用功能的變化 以及家庭成員結(jié)構(gòu)的變化 房間布局可能會重新調(diào)整 所以室內(nèi)的間隔空間要具有可變性 l配線 配管在住戶內(nèi)部完結(jié) 以便進行房屋改建時不影響其他住戶的使用 但配管 配線最好不要埋設(shè)在結(jié)構(gòu)體內(nèi) 以便易于更換 保養(yǎng)和檢查 l構(gòu)件尺寸要標(biāo)準(zhǔn)化 構(gòu)件之間的結(jié)合要合理 l建筑物的結(jié)構(gòu)軀體要采用高耐久性材料 以保證建筑物長期使用條件下的安全 l房屋的尺寸布局要留有充分的余地 要能適應(yīng)將來家用電器 設(shè)備水平的提高而帶來的更新 40 2 2 6家務(wù)勞動省力型建筑 未來世紀(jì)將是一個高效率的社會 人們的生活節(jié)奏將加快 用于家務(wù)勞動的時間和強度要盡量減少 因此要建造家務(wù)勞動省力型住宅 實現(xiàn)家務(wù)勞動省力型住宅的途徑有以下幾個方面 l采用易于清潔的內(nèi)裝修材料 尤其是廚房 衛(wèi)生間等 采用衛(wèi)生瓷磚 一次性使用的吸油紙 鋁箔等 l使用不易受污染的材料 在空調(diào) 電視機 及計算機等機器的空氣吹出口處 采用不易變色 不易變質(zhì)的材料 l合理設(shè)計住宅的平面布局和家務(wù)勞動的動線 使居住者以最短的移動距離完成家務(wù)勞動 l高層住宅實現(xiàn)家庭垃圾處理的效率化 例如采用生物技術(shù)研制具有一定強度和耐水性 密閉 可降解的垃圾處理盒 直接投入設(shè)置在高層建筑內(nèi)的垂直管道 進入垃圾的回收 貯存和處理裝置 41 2 2 7適合于老人 殘疾人居住的住宅 進入21世紀(jì) 我國的老齡人口比例將進一步增大 所以要考慮建造社會福利設(shè)施和適合于老人 殘疾人居住的住宅 例如 房屋內(nèi)地面沒有高低差 采用較平緩的樓梯 廁所和浴室內(nèi)設(shè)置扶手 采用防滑地板材料 間隔材料具有彈性 空間具有可變性 廚房臺面設(shè)為可升降式 空調(diào) 冰箱 熱水器等家用電器及家具等盡量與建筑物一體化 以保證居住者的安全 墻面 地面盡量沒有浮設(shè)物品 室內(nèi)要設(shè)置火災(zāi)自動報警等裝置 42 2 2 8單身公寓 學(xué)生公寓 隨著大城市流動人口的增多 將出現(xiàn)更多的單身公寓的需求 近年來我國不斷擴大高等學(xué)校招生規(guī)模 學(xué)生數(shù)量不斷增多 同時辦學(xué)方式也將由以前的完全國家投資逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閲?地方和民眾同時投入的模式 學(xué)校的功能將由綜合性向單一性轉(zhuǎn)變 因此將出現(xiàn)學(xué)生宿舍的龐大需求 這種單身公寓和學(xué)生宿舍建筑 所要求的面積不一定很大 但要具備基本的生活功能 同時出租價格要低廉 43 2 2 9郊外住宅小區(qū) 城市建設(shè)及交通手段的發(fā)達 使得城市的中心地區(qū)房屋價格上升 同時噪音 震動 采光不良等影響居住環(huán)境的因素增多 所以 人們將逃離大城市的嘈雜 到郊外去尋求一塊安靜的居住地 21世紀(jì)將出現(xiàn)更多的郊外住宅小區(qū) 其中將包括單戶別墅型 低層聯(lián)排式以及多層公寓式住宅 人們將走向職住分離 通勤上班的生活方式 為適應(yīng)這種生活形式 由市中心到郊區(qū)居住地必須建設(shè)完備的交通設(shè)施 例如軌道電車 地鐵以及城市快速路等 44 2 2 10停車設(shè)施增多 隨著機動化社會的到來 小汽車數(shù)量逐年增多 城市停車場設(shè)施需求量將增多 一些大型公共設(shè)施 例如辦公大樓 商場大廈 影劇院等應(yīng)考慮停車場的配套建設(shè) 在城市中心 由于土地緊張 需要建造立體停車場 隨著小汽車走進家庭 普通住宅的建設(shè)也要考慮配置停車場 45 2 2 11城市公園 綠地的建設(shè) 現(xiàn)代化城市已經(jīng)逐步被鋼筋混凝土的高樓大廈和道路所覆蓋 缺少綠色區(qū)域 嚴(yán)重影響了城市的生態(tài)環(huán)境和居住質(zhì)量 為確保城市的優(yōu)美生活環(huán)境 城市內(nèi)的公園綠地建設(shè)將受到重視 城市內(nèi)的公園大致有以下三種作用 l緩沖作用 防止大氣污染 噪音 振動 惡臭等城市公害 緩和 吸收由交通工具 工廠 樓房的空調(diào)等排放出的有害氣體及煙塵 l避難作用 提供在地震 火災(zāi)等災(zāi)害發(fā)生時的避難空間 l調(diào)節(jié)和改善城市的生態(tài)環(huán)境 提高城市的美觀性能 46 但是 大城市中心區(qū)域寸土寸金 很難獲得大片的土地用來建造公園和綠地 要增加城市的綠色空間 需要開發(fā)樓房綠化 美化等材料 例如綠化混凝土 人工草坪 屋頂花園等 開發(fā)各種造型活潑可愛的景觀材料 例如位于日本東京最繁華的街道銀座大街上的 三越 百貨店 就在其樓頂上建造了花園和兒童游樂場 在繁華城市的空中營造出一片綠色空間 我國在建筑物的綠化方面已經(jīng)開始起步研究 并試驗性地走向?qū)嵱没?我國江西科技工作人員開發(fā)的屋頂綠化系統(tǒng) 采用堵和排水相結(jié)合的屋頂防水結(jié)構(gòu) 在屋頂進行植被綠化 被稱為生態(tài)屋頂 如果這種屋頂綠化得到普及 則將大大增加居住環(huán)境的綠化面積 改善居住區(qū)的生態(tài)環(huán)境 47 2 2 12體育 文化 娛樂公共設(shè)施隨著科技的發(fā)達 工作效率的提高 人們的休假時間將增多 體育 娛樂等公共設(shè)施的 需求量將增多 此外用于少年兒童教育的少年宮 博物館 展覽館 圖書館等社會教育設(shè)施也將增多 2 2 13節(jié)省資源 能源型建筑節(jié)省資源能源的口號 最早是在20世紀(jì)60年代第一次世界石油危機之后提出來的 在建筑方面節(jié)省能源和資源 包括兩方面的含義 l一是節(jié)省建設(shè)材料 降低建筑物的建造成本 l二是減少建筑物在使用過程中的能耗 包括制冷 取暖 通風(fēng)換氣等建筑物運行時的能量消耗 48 據(jù)統(tǒng)計 發(fā)達國家用于建筑物運行的能耗占國家總能耗的40 48 而我國的建筑能耗占總能耗的25 這并不是我國建筑能源的利用效率高 而是由于我國房屋建筑的采暖 制冷及熱水消費水平過低 建筑能耗主要用于取暖 制冷 換氣和供熱水 可見用于控制室內(nèi)溫度所消耗的能量占建筑能耗的主要部分 我國建筑能源的利用效率僅為30 左右 采暖地區(qū)平均每平方米建筑面積一個采暖季的能耗是相近氣候條件發(fā)達國家的3倍左右 而居室的平均溫度僅為16 建筑能源利用效率低的主要原因是房屋建筑的圍護結(jié)構(gòu)的保溫性和密閉性較差 致使大量能源浪費 為此 開發(fā)保溫隔熱性能好 熱容量大的墻體及屋頂材料 以及采用合理的結(jié)構(gòu)形式 是建造節(jié)能型建筑的關(guān)鍵 49 從結(jié)構(gòu)形式的角度 頂棚箱式空調(diào)系統(tǒng)是一種節(jié)能型的空調(diào)設(shè)備 它是樓板組合式蓄熱層 用于辦公室或鋼筋混凝土集中住宅樓 可以達到節(jié)省能源的目的 頂棚內(nèi)全體作為空調(diào)空氣吹出用壓力箱 不需要另外配置管道 空調(diào)空氣吹出口的位置也可以隨意設(shè)定 并且使樓板自身具有蓄熱功能 使用這種空調(diào)系統(tǒng) 室內(nèi)不會產(chǎn)生氣流 溫度均一 能有效地控制溫度 并且 這種空調(diào)方式是將取暖設(shè)備放置在頂棚內(nèi) 有利于安全 50 2 3自我生存型建筑 環(huán)境共生型建筑 自我生存型建筑 也叫 環(huán)境共生型建筑 這個概念的提出標(biāo)志著人類對處理自身與自然的關(guān)系有了新的認(rèn)識 從為了自身的生存與發(fā)展 向自然索取 與自然斗爭和對立 發(fā)展為與自然界和諧共生的生存理念 符合可持續(xù)發(fā)展的原則 教訓(xùn)深刻 51 2 3 1定義 自我生存型建筑是指通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料 設(shè)備的合理使用 求得資源與能源最大限度的循環(huán)利用 在對建筑物斷絕能量供給的情況下 建筑物自身具有生存下去的能力 具有這種自我生存能力的建筑叫做自我生存型建筑 這種思想在住宅上實現(xiàn) 叫做自我生存型住宅 自我生存型住宅的基本概念如圖所示 在自我生存住宅建筑內(nèi) 設(shè)置薄型熱泵 風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電系統(tǒng) 導(dǎo)入排水與水循環(huán)利用系統(tǒng) 居住者利用被動式空調(diào)和戶外起居 能夠保持身體健康 并且利用室內(nèi)水耕栽培系統(tǒng)來達到綠化空間的目的 52 53 2 3 2實現(xiàn)自我生存型建筑的主要手段 在自我生存能力中 能量的供給系統(tǒng)是最重要的 而能源的自我供給主要依靠 主動太陽能利用系統(tǒng) 和 被動太陽能利用系統(tǒng) l主動太陽能利用系統(tǒng)是指以太陽能集熱器和太陽能電池為基本裝置 將太陽光照的熱能蓄積起來 或轉(zhuǎn)換為電能 為建筑物提供能量 l被動太陽能利用系統(tǒng)以建筑物圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱為基礎(chǔ) 前者是積極地利用太陽的能量 后者是通過提高建筑物的保溫隔熱性來減少太陽熱量的傳人或損失 兩者并用是實現(xiàn)自我生存型建筑的重要途徑 目前利用太陽能為建筑物提供能源的主要方法有以下幾種 54 1 太陽能綜合利用系統(tǒng) 由太陽無償?shù)靥峁┙o地球的能量 太陽能 是一種非污染性 可再生的綠色能源 太陽能的利用 可以解決煤炭 石油等化石類能源的危機 以及傳統(tǒng)的發(fā)電方法所帶來的環(huán)境污染 目前存在的問題是 太陽能電池和太陽熱量集熱器的價格較高 與其價格相比使用壽命較短 能量變換率較低 單位面積上能量密度低 受天氣影響較大 1 太陽能電池 利用固體的光發(fā)電力將太陽光能量直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體素子 有結(jié)晶型硅的pn接合型二極管和無定性硅的pn接合型二極管兩種形式 前者價格較高 但能量變換率好 可達到20 后者價格便宜 以前能量變換率比較低 通過各種技術(shù)改良目前可達到19 太陽能電池一般設(shè)置在建筑物的南面屋頂或陽臺上 作為輔助電源如果能在住宅及其他建筑物上普及使用 可望能節(jié)省大量的能量 55 1 太陽熱量集熱器 根據(jù)集熱溫度水平和用途 目前已有許多機種 太陽熱量集熱器有時也用于提高太陽熱的集熱效率 在普通住宅上主要是以太陽能熱水器的形式集熱或蓄熱 用于建筑物供熱水或冷 暖空調(diào) 2 綜合太陽能系統(tǒng) 將太陽光的熱能轉(zhuǎn)化為電能 熱能及生物能的系統(tǒng)叫做綜合太陽能利用系統(tǒng) 將該系統(tǒng)用于住宅 即為綜合太陽能房屋系統(tǒng) 綜合太陽能房屋能夠?qū)⒆≌枰墓鉄豳M用降低為原來的幾分之一 同時還能提供人類生存所必須的氧氣和水 具有凈化空氣的功能 是實現(xiàn)自我生存型建筑的重要途徑 56 2 熱回收型多功能熱泵熱泵是將空調(diào) 冰箱等制冷裝置排出的熱量 或浴池排出的多余的熱量回收 將其用于家庭供熱水或供暖的裝置 90年代初期 這種家庭用熱泵系統(tǒng)已經(jīng)在日本開發(fā)出實驗性產(chǎn)品 包括浴池及輔助供熱水系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了系統(tǒng)化 3 植物的栽培植物與建筑共存 是調(diào)節(jié)城市氣候 維持生態(tài)平衡 解消人們神經(jīng)緊張的一副妙藥 在稠密 繁雜的現(xiàn)代化城市要實現(xiàn)這個理想 其途徑之一就是在建筑物內(nèi)外栽培植物 這就需要開發(fā)屋頂和外墻綠化技術(shù) 適合室內(nèi)的無土 水耕栽培法 利用這些技術(shù)和方法可以用最小限度的土量和能量 進行園藝蔬菜植物的培育 同時在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時盡量考慮到植物生長的需要 擴大空間和凈空 或者設(shè)計成可開閉型的屋頂形式 57 4 水資源的有效利用房屋建筑中要設(shè)有收集雨水和循環(huán)用水的設(shè)施 可用于屋頂散水 降溫 以及廁所的沖洗等 上水道與下水道要分離 有條件的地方設(shè)置中水道 減少凈水設(shè)施的能量消耗 5 風(fēng)力資源的利用在房屋建筑設(shè)計時 要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c 合理設(shè)計房屋的開口及換氣系統(tǒng) 盡量利用自然風(fēng)力進行房間的換氣 同時在房屋建筑上設(shè)置小型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 作為家庭能量供給的一種補充 6 采用節(jié)能型材料和結(jié)構(gòu)形式采用高效保溫隔熱材料與合理的結(jié)構(gòu)形式 提高建筑物本身的保溫 隔熱能力 減少能量的損失 達到節(jié)省能源的目的 58 2 4綠色住宅與健康住宅的概念 綠色住宅 和 健康住宅 也是在全世界普遍重視環(huán)境問題 節(jié)省能源與資源 尋求可持續(xù)發(fā)展的背景下提出的新概念 居住環(huán)境與人們的生活質(zhì)量 身體健康以及精神狀態(tài)密切相關(guān) 長期以來 人們?yōu)榱藸I造舒適 寬敞的居住環(huán)境 不斷地開發(fā) 占用土地 建造現(xiàn)代化的住宅 使用各種各樣的材料進行裝修 大量消耗資源和能源 往往忽略了對自然界的補償和保護 結(jié)果造成對環(huán)境的破壞 其長期效應(yīng)勢必給人類自身帶來巨大損失 59 綠色住宅 除了考慮人類自身的需求之外 同時還要考慮到對自然的消耗 采取有效的措施 在為人類營造舒適的居住環(huán)境的同時 將對資源和能源的消耗控制在最小范圍之內(nèi) l 健康住宅 則主要重點考慮居住環(huán)境的安全性 方便性 防御性 以及光照 通風(fēng) 空氣質(zhì)量等條件對居住者健康的影響 因此可以說 綠色住宅 包括了 健康住宅 的內(nèi)容 綜合起來要實現(xiàn) 綠色住宅 和 健康住宅 具有以下幾個特征 60 2 4 1節(jié)約土地資源 建造房屋需要占用土地 傳統(tǒng)的建筑材料需要以粘土為原料 而地球表面的耕地面積是有限的 尤其是我國人均耕地面積僅有世界平均水平的30 左右 因此 節(jié)約土地資源 積極保護耕地 是綠色住宅的重要標(biāo)志之一 因此 提高建筑物的有效面積率 取消粘土磚 開發(fā)新型墻體材料 是綠色住宅的重要構(gòu)成內(nèi)容 61 2 4 2節(jié)約水資源 曾有科學(xué)家預(yù)測 未來世界對人類的最大威脅是淡水資源缺乏 現(xiàn)代社會人類對水的消耗量越來越大 同時工業(yè)生產(chǎn)所帶來的污染更加劇了水資源的緊張 因此 住宅建設(shè)中節(jié)約用水 保護水資源也是綠色住宅的重要內(nèi)容 例如設(shè)置水的回收 凈化和循環(huán)利用系統(tǒng) 采用節(jié)水型抽水馬桶 開發(fā)耐久性好 封閉性好的水龍頭等措施 可以節(jié)約的自來水就非?？捎^ 節(jié)約用水的同時也減少了污水量 這樣又節(jié)約了污水處理的能源和設(shè)備損耗 62 2 4 3充分利用自然資源 住宅在建筑設(shè)計方面和所用的材料上盡量能使自然資源得到充分的利用 也是綠色住宅的重要方面 住宅的采光 換氣 隔音等方面的設(shè)計是否科學(xué) 不但影響居住者的身體健康和生活質(zhì)量 而且還涉及到用于照明 通風(fēng) 控制溫?zé)岘h(huán)境的能源的消耗量 例如采用大面積的玻璃窗 采取明廳 明臥 明衛(wèi) 明廚的設(shè)計 就能節(jié)約大量的照明用電 采用高效 保溫性能好的圍護結(jié)構(gòu)材料 可節(jié)約大量取暖或制冷的能耗 太陽能熱水系統(tǒng)及小區(qū)集中供熱系統(tǒng)的采用 對于充分利用自然能源 減少對大氣污染也具有重要意義 63 2 4 4室內(nèi)裝修材料對人體健康沒有危害 現(xiàn)在人們?yōu)榱颂岣呔邮业拿烙^和舒適程度 對房間進行裝修 但是許多裝修材料及家具材料含有對人體有害的物質(zhì) 例如甲醛 氧化氮 氡氣 一氧化碳 二氧化碳等 按照世界衛(wèi)生組織的建議 健康住宅應(yīng)能使居住者在身體上 精神上和社會上完全處于良好的狀態(tài) 應(yīng)達到以下具體指標(biāo) l盡可能不使用有毒 有害的建筑裝飾材料 例如含高揮發(fā)性有機物的涂料 含高甲醛等過敏性化學(xué)物質(zhì)的膠合板 纖維板 膠粘劑 含放射性高的花崗石 大理石 陶瓷面 磚 煤矸石磚 含微細石棉纖維的石棉纖維水泥制品等 64 L室內(nèi)二氧化碳濃度應(yīng)低于1000ppm 粉塵濃度低于0 15mg m3 L室內(nèi)氣溫保持在17一27 濕度全年保持在40 一70 L噪音級低于50dB L一天的日照要確保3小時以上 L設(shè)有足夠亮度的照明設(shè)備 良好的換氣設(shè)備 保持室內(nèi)清新的空氣 L具有足夠的人均建筑面積并確保私密性 L具有足夠的抗自然災(zāi)害的能力 L便于護理老年人和殘疾人等 65 2 4 5垃圾處理及小區(qū)環(huán)境 盡管人們的活動時間主要在室內(nèi) 但是室外環(huán)境 空氣清新程度對人們的身體健康和生活質(zhì)量影響很大 所以綠色住宅不僅僅局限于室內(nèi)環(huán)境 還應(yīng)重視小區(qū)的環(huán)境建設(shè) 例如 垃圾處理 小區(qū)的綠化 周圍空氣的清潔度等 均屬于綠色住宅要考慮的內(nèi)容 發(fā)達國家已經(jīng)實現(xiàn)生活垃圾的分類處理 能最大限度地減少垃圾對環(huán)境的污染 并將其化廢為寶 循環(huán)使用 我國在這方面還存在差距 垃圾處理方法還處于較低的水平 循環(huán)利用率較低 垃圾的運輸 填埋及處理過程中發(fā)散出惡臭 嚴(yán)重影響周圍居民的生活 66 2 4 6提高居住小區(qū)的綠化率 隨著人口增多 建筑物的密度越來越大 人們遠離自然和綠色 生活在鋼筋混凝土構(gòu)筑的空間里 容易造成身心疲勞 精神煩躁 因此綠色住宅的一個重要目標(biāo)是提高居住區(qū)內(nèi)綠化率 但是現(xiàn)代社會土地利用率極高 居住區(qū)內(nèi)建筑物占據(jù)了大片面積 為了提高居住環(huán)境的綠化率 除了保持必要的綠地之外 還要挖掘空間綠化 例如樓頂 外墻及陽臺等的綠化 綜上所述 21世紀(jì)人類將跨入科學(xué)技術(shù)空前發(fā)達 高度信息化 現(xiàn)代化的社會 人們對居住環(huán)境和生活質(zhì)量將提出更高的要求 同時對于自然資源和能源的消費也將達到更高的水平 這就要求我們一方面要建造功能更好 能夠滿足人們需求的建筑物 同時 要節(jié)省資源和能源 保持和改善生態(tài)環(huán)境 實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的方針 67 THANKS SACE2008年 68 祝各位同學(xué)生活愉快心想事成 中國礦業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院