2012一級結(jié)構(gòu)《專業(yè)知識》:生態(tài)節(jié)能住宅設(shè)計(jì)模式

　　生態(tài)節(jié)能建筑是指在盡可能利用當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和自然條件，不破壞當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，確保生態(tài)體系健全運(yùn)行的同時，考慮節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，著重滿足建筑物能耗指標(biāo)的建筑。生態(tài)節(jié)能建筑不僅要達(dá)到節(jié)能生態(tài)的效果，而且要增加房屋的舒適度。改善提高住宅室內(nèi)環(huán)境的舒適度，這就要求在現(xiàn)今的住宅項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式中從熱功環(huán)境、空氣質(zhì)量、聲環(huán)境、光環(huán)境等方面通盤考慮，綜合考慮規(guī)劃、建筑、結(jié)構(gòu)、能源系統(tǒng)、暖通等各方面因素，提出初步的生態(tài)節(jié)能方案?，F(xiàn)有的探索主要集中反映在：建筑中節(jié)約土地資源， 節(jié)約能源， 節(jié)約水資源的研究; 改進(jìn)建筑材料性能， 促進(jìn)建筑材料地方化，綠色化的研究;提高建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量， 改善建筑舒適度的研究;對舊建筑的改造和再利用的研究等方面。$lesson$

　　但與此同時我國地處世界上兩個最活躍的地震帶之間所經(jīng)過的地區(qū)，是一個多地震國家。這樣就帶來新的問題，即如何結(jié)合建筑抗震設(shè)防要求，通過選用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式、建筑材料和抗震設(shè)計(jì)，適應(yīng)并結(jié)合生態(tài)節(jié)能建筑的特點(diǎn)，形成一整套可行的，適合的，內(nèi)部有機(jī)相連的生態(tài)節(jié)能體系。這一體系對我們的建筑，尤其是住宅建筑的設(shè)計(jì)模式帶來了新的挑戰(zhàn)。

　　節(jié)能抗震住宅是各項(xiàng)成熟技術(shù)的一個綜合體。以新型抗震節(jié)能系列建筑結(jié)構(gòu)體系、高效地源熱泵技術(shù)(采暖、制冷、供生活熱水)、太陽能利用系統(tǒng)等若干種行業(yè)領(lǐng)先、可靠、成熟的技術(shù)為支撐，并通過精心設(shè)計(jì)及自控系統(tǒng)協(xié)調(diào)整合，在不增加建造成本的前提下，建造可抗八級及以上地震、冬天不用燃煤供暖、夏天不用空調(diào)的節(jié)能、抗震、環(huán)保住宅。這是高舒適、低能耗抗震住宅!

　　一、 新型抗震節(jié)能系列建筑結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)及優(yōu)勢：

　　㈠、復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系：

　　適用范圍：集承重和保溫與一體，用于8層以下建筑，設(shè)防烈度為7、8、9度地區(qū)，代替磚混結(jié)構(gòu)。

　　1. 結(jié)構(gòu)自重比磚混結(jié)構(gòu)減輕50%、受力合理。

　　2. 抗震性能優(yōu)異(大震不倒、中震可修、小震不裂)，可抵御10度地震烈度。

　　3. 保溫節(jié)能、隔音效果明顯，達(dá)到國家65%的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，免去外保溫工序，保溫措施與建筑同壽命。

　　4. 節(jié)省大量耕地：按1萬┫建筑省1畝地計(jì)算，每年城市新增7億┫建筑，若30%采用該體系，則每年省2.1億畝土地。

　　5. 墻體薄，增大使用面積5-10%，安全適用、美觀(不露梁、柱、角)。

　　6. 施工方便快捷，可實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化等。

　?、?、 壁式框架空心剪力墻結(jié)構(gòu)體系和約束混凝土結(jié)構(gòu)體系：

　　適用范圍：用于設(shè)防烈度為7、8、9度以下所有地區(qū)的小高層、高層居住建筑和公共建筑。

　　1. 結(jié)構(gòu)自重輕;提高抗震性能;可工業(yè)化生產(chǎn)，縮短工期和確保工程質(zhì)量。

　　2. 技術(shù)先進(jìn)、工藝簡化、與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行比較，可以節(jié)省大量鋼材和水泥：(鋼材約50%、水泥約10%)、既降低了建筑造價，又間接節(jié)能減排，比其它常規(guī)結(jié)構(gòu)降低工程造價約5-10%。

　　3. 經(jīng)科技部、建設(shè)部權(quán)威老師鑒定：“綜合技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平”。

　　二、 “一機(jī)三供”高效地源熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢：

　　1. 概述：地源熱泵技術(shù)成熟，歐美用了幾十年，我國推廣了十年，主機(jī)已發(fā)展到第四代，關(guān)鍵技術(shù)壓縮機(jī)全部進(jìn)口。但是配套技術(shù)、室外地下?lián)Q熱技術(shù)、室內(nèi)末端設(shè)施以及三者的技術(shù)集成水平卻各有千秋，節(jié)能效果和壽命大有差距。

　　該系技術(shù)利用淺層地能資源進(jìn)行供熱、供冷、供生活熱水，不僅高效節(jié)能，節(jié)約大量的常規(guī)能源，緩解我國的能源緊張形勢，而且在北方?jīng)]有集中供熱，沒有燃?xì)獾牡胤胶托〕擎?zhèn)及廣大農(nóng)村地區(qū)需求量很大，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

　　2. 原理：淺層地能是地球淺層土壤層或水中的溫度常年保持13～18℃的溫度能。“地源熱泵”是以地下土壤或水為熱源，水為載體，在封閉系統(tǒng)中循環(huán)，通過少量電力(9W/┫左右)讓壓縮機(jī)作功，通過熱交換將淺層地能提升到所需的溫度，以地板輻射等方式為冷熱末端系統(tǒng)輸送到室內(nèi)進(jìn)行采暖、制冷的系統(tǒng)。

　　3. 特點(diǎn)：最低初投資、最低運(yùn)行費(fèi)、最低污染、最長壽命、恒溫、靜音。

　　4. 經(jīng)濟(jì)效益：實(shí)現(xiàn)“小功率供冷暖”(8-12W/┫)，只是分體空調(diào)裝機(jī)功率的1/5。用電負(fù)荷節(jié)省4/5，輸出的能量中80%為免費(fèi)地能，20%為電能。比傳統(tǒng)供冷暖方式低1/2以上;比常規(guī)地源熱泵低1/3左右。

　　5. 社會效益：省煤、省電、省地、省水、低費(fèi)用、零污染、可持續(xù)。

　　6. 適用范圍：該系統(tǒng)是集成創(chuàng)新專有技術(shù)，可取代傳統(tǒng)冷暖空調(diào)系統(tǒng)，針對不同建筑、不同地下巖土結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體策劃后做出最佳設(shè)計(jì)和最佳設(shè)備配置?？捎糜谧≌?、公建、工廠、醫(yī)院、學(xué)校等從幾百平方米的別墅到百萬平方米的小區(qū)。

　　國內(nèi)住宅建筑行業(yè)國外相比，在設(shè)計(jì)模式方面仍有相當(dāng)大的差距，且建立產(chǎn)品模型單一、片面，不能更好的，全方位的滿足安全、舒適、美觀的需要。要改變這些不利現(xiàn)狀，唯一可行的就是在進(jìn)行住宅設(shè)計(jì)時,建立新的設(shè)計(jì)模式，考慮一定的抗震條件，并結(jié)合生態(tài)節(jié)能的建筑設(shè)計(jì)概念，從而在保證抗震降低能耗的基礎(chǔ)上提高住宅舒適度。即通過“整合設(shè)計(jì)” (IPD)這一理念， 既在設(shè)計(jì)的最初方案階段就有生態(tài)節(jié)能和結(jié)構(gòu)抗震的專業(yè)人員介入，向客戶灌輸生態(tài)節(jié)能意識，并通過對項(xiàng)目的分析提出初步的生態(tài)節(jié)能和抗震方案，并在后續(xù)的設(shè)計(jì)中綜合建筑、規(guī)劃景觀、結(jié)構(gòu)、暖通空調(diào)、給排水，建筑電氣與樓宇控制， 室內(nèi)設(shè)計(jì)等各各個專業(yè)， 通過各專業(yè)有機(jī)的整和， 密切的協(xié)作， 對建筑自身特點(diǎn)及區(qū)域自然資源、環(huán)境的深入分析， 以及對當(dāng)前成熟的高新技術(shù)及產(chǎn)品的應(yīng)用，才能形成一整套可行的， 適合的， 內(nèi)部有機(jī)相連的住宅模式。

　　要在住宅建筑設(shè)計(jì)中綜合抗震、生態(tài)節(jié)能等相關(guān)因素，筆者考慮運(yùn)用層次分析原理，綜合運(yùn)用建筑材料、建筑設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)、建筑抗震設(shè)計(jì)技術(shù)、環(huán)境工程等多學(xué)科知識，將住宅設(shè)計(jì)模式形式的總目標(biāo)分解成抗震、生態(tài)、節(jié)能等若干分目標(biāo)，再分析達(dá)到這些目標(biāo)的因素，找出各因素的控制指標(biāo)及它們之間的相互關(guān)系和邏輯順序，用實(shí)驗(yàn)手段按這些指標(biāo)逐步選擇材料和結(jié)構(gòu)形式，從而達(dá)到對現(xiàn)有的住宅設(shè)計(jì)模式進(jìn)行修正和調(diào)整的目的。該模式的基本步驟為：研究目標(biāo)→目標(biāo)分解→確定關(guān)鍵因子和權(quán)重→建立控制系統(tǒng)模型→選取結(jié)構(gòu)形式→選取合理材料→修正系統(tǒng)模型→建立住宅設(shè)計(jì)模式。細(xì)分如下：

　　1總目標(biāo)的分解

　　將總目標(biāo)――住宅設(shè)計(jì)模式分解成：①抗震目標(biāo)(m1)：在滿足當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防條件下，更新抗震設(shè)防觀念和思路;②生態(tài)目標(biāo)(m2)：提高住宅居住舒適度;③節(jié)能目標(biāo)(m3)：削減能耗的1/4-1/31

　　2達(dá)到這些目標(biāo)的控制因素

　　抗震目標(biāo)(m1)：①合理結(jié)構(gòu)體系選擇;②對抗設(shè)計(jì)和免震設(shè)計(jì);

　　生態(tài)目標(biāo)(m2)：①提高室內(nèi)內(nèi)空氣品質(zhì)技術(shù);②健康住宅技術(shù);③環(huán)境技術(shù)。

　　節(jié)能目標(biāo)(m3)：①一次側(cè)(輸送)、兩次側(cè)(末端)設(shè)備節(jié)能技術(shù)：②能源系統(tǒng)集成化技術(shù);③能源消費(fèi)評價管理控制技術(shù)

　　3確定相應(yīng)結(jié)構(gòu)和材料的選擇(關(guān)鍵點(diǎn))

　　用實(shí)驗(yàn)手段按這些指標(biāo)逐步選擇材料和結(jié)構(gòu)形式?？紤]選擇輕質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)形式和材料，通過以柔克剛的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，結(jié)合建筑材料、建筑設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)、建筑抗震、生態(tài)節(jié)能建筑相關(guān)學(xué)科要求，通過整合設(shè)計(jì)，調(diào)整住宅設(shè)計(jì)思路。

　　我國作為發(fā)展中國家， 經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)條件與西方發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。如何結(jié)合國情， 創(chuàng)造出適合我國的生態(tài)建筑發(fā)展道路是迫切需要解決的問題。采用新的住宅設(shè)計(jì)模式從新的視角來探討住宅設(shè)計(jì)模式的創(chuàng)新，能拓寬現(xiàn)代住宅設(shè)計(jì)的理論研究空間。通過對抗震、生態(tài)、節(jié)能等相關(guān)因素的結(jié)合考慮，在已有滿足抗震要求新的結(jié)構(gòu)形式條件下，提供了一整套生態(tài)節(jié)能的建筑材料和構(gòu)造做法，從而為今后住宅設(shè)計(jì)找到滿足抗震、生態(tài)和節(jié)能的新型建筑設(shè)計(jì)模式。

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