CUMT-新型建筑材料與結(jié)構(gòu)

2020/5/10,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(jī)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(shí)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(yuǎn)，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?yàn)槲覀円呀?jīng)注定要做的事情，就是使微不足道的已知領(lǐng)域再擴(kuò)大一點(diǎn)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(diǎn)到另一個點(diǎn)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(diǎn)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(jìn)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(qiáng)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(shí)不加水），住宅、辦公樓、道路、鐵路軌枕、飛機(jī)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(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果和中國的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(jì)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(jì)體制經(jīng)歷了一場根本性的變革，由高度集中的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制逐步向社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制過渡，取得了舉世矚目的偉大成就。據(jù)統(tǒng)計(jì)，按可比價(jià)格計(jì)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98，人均國內(nèi)生產(chǎn)總值平均年增長率為84。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(dá)到了1978年的172倍。這充分說明我國國民經(jīng)濟(jì)實(shí)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(jì)仍將繼續(xù)以較快的速度增長，進(jìn)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(kuò)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(diǎn)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(diǎn)內(nèi)容之一，同時(shí)也將促進(jìn)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(jìn)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(jì)，1952年，我國的城市人口7163萬，到1997年城市人口已經(jīng)增至37億。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37。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_(dá)到299。根據(jù)發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，一個國家當(dāng)城市化指標(biāo)超過30時(shí)，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展將產(chǎn)生一個飛躍，進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)的增長勢頭，勢必帶動城市化進(jìn)程的進(jìn)一步加快。,12,徐州地區(qū)：2010年、2020,城市化進(jìn)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(jià)昂貴。同時(shí)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(shí)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(shí)城市功能的強(qiáng)化，使得市區(qū)土地和房屋價(jià)格高漲，經(jīng)濟(jì)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(dú)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(jìn)步，農(nóng)業(yè)機(jī)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(shí)，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177的速度增加，從1980年的291萬個增至1992年的1842萬個。從業(yè)人員由133萬人增至4772萬人，平均每年增長123。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(shí)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(jìn)一步被細(xì)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?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(fèi)用、雇傭社會服務(wù)設(shè)施的生活方式。,16,2.1.4交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)達(dá)，出行更加方便,近年來，我國交通運(yùn)輸事業(yè)迅速發(fā)展，主要體現(xiàn)在機(jī)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(jī)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(dá)，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15倍。運(yùn)輸能力大大提高。同時(shí)，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(jìn)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(jì)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(shí)間交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)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(jì)的發(fā)展注入了活力。我國將逐步跨入機(jī)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?cái)U(kuò)大人們的活動空間，縮短物理空間的距離及移動時(shí)間。同時(shí)，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(dá)，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(jìn)入千家萬戶。1985年我國城鎮(zhèn)電話普及率為19部百人，到1997年增加至182部百人，大約是12年前的IO倍。新的世紀(jì)，人類將進(jìn)入信息化社會。隨著電子計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，在遠(yuǎn)離大城市的偏遠(yuǎn)地區(qū)也能及時(shí)掌握最新的各種信息。部分人可以實(shí)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(shí)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(jī)、計(jì)算機(jī)、移動通訊等通訊手段將更加發(fā)達(dá)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將更加實(shí)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(jī)構(gòu)等聯(lián)網(wǎng)，實(shí)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(dá)，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(dá)，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(yuǎn)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(jì)建設(shè)的加快，近年來不斷引進(jìn)國外的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和資金，產(chǎn)品的進(jìn)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(jì)合作、學(xué)術(shù)交流等活動日益頻繁。同時(shí)，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(jì)的大循環(huán)中去，國際化進(jìn)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(shí)間增多,隨著技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)效率的提高，人們的工作時(shí)間在逐漸減少，相應(yīng)地閑暇時(shí)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(shí)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(diǎn)-下午3點(diǎn)的中核工作時(shí)間，其他時(shí)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(shí)間明顯增多。隨著經(jīng)濟(jì)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(shí)間里，更多的人將追求走出家門，進(jìn)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(jì)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(cái)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(jìn)入市場經(jīng)濟(jì)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(jī)制將由原來的分配制完全過渡到商品化。未來1020年，我國仍需要建造大量的住房，同時(shí)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(dá)和人們生活水平的提高，人類的壽命延長，同時(shí)在一些發(fā)達(dá)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(shí)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(diǎn)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(jìn)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(yàn)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(jì)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(diǎn)，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(bǔ)缺點(diǎn)，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(diǎn)，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度等。,27,l其二是隨著科學(xué)的進(jìn)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(hù)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(jìn)步等都是促進(jìn)材料進(jìn)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)，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(jìn)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(jì)算機(jī)已經(jīng)進(jìn)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(shí)現(xiàn)在宅勤務(wù)、網(wǎng)上購物、遠(yuǎn)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(shí)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(shí)現(xiàn)住宅辦公化的同時(shí)，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(bào)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(shí)活動型住宅,24小時(shí)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(shí)間，一天24小時(shí)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(jìn)展，使得各個家庭的生活習(xí)慣、作息時(shí)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(shí)間，國際間業(yè)務(wù)及商務(wù)活動的增多，各國時(shí)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(shí)間，因此將出現(xiàn)24小時(shí)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(jì)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(dá)到隔音的目的。這種樓板的總厚度大約為140150mm。,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02-15mm左右的鋼板之間，夾入50150m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(jī)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(kuò)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(shí)間使用的物品。無論是辦公室，還是家庭住宅，經(jīng)過一段時(shí)間之后會由于用途的變更，功能需要更新，或擴(kuò)大面積，或根據(jù)社會的潮流及經(jīng)濟(jì)狀況，對房屋住宅進(jìn)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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，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(diǎn)：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(jìn)行房屋改建時(shí)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(shí)間和強(qiáng)度要盡量減少，因此要建造家務(wù)勞動省力型住宅。實(shí)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(jī)、及計(jì)算機(jī)等機(jī)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(jì)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(shí)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(qiáng)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(jìn)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(jìn)入21世紀(jì)，我國的老齡人口比例將進(jìn)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(bào)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(kuò)大高等學(xué)校招生規(guī)模，學(xué)生數(shù)量不斷增多。同時(shí)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(shí)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(shí)出租價(jià)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(dá)，使得城市的中心地區(qū)房屋價(jià)格上升。同時(shí)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(jī)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(jìn)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(shí)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(yàn)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(jìn)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(dá)，工作效率的提高，人們的休假時(shí)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(jī)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(yùn)行時(shí)的能量消耗。,48,據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)達(dá)國家用于建筑物運(yùn)行的能耗占國家總能耗的4048，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(fèi)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(dá)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(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性和密閉性較差，致使大量能源浪費(fèi)。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(dá)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。,50,23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(jì)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(shí)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(dá)到綠化空間的目的。,52,53,2.3.2實(shí)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(hù)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(shí)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(jī)，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(jià)格較高，與其價(jià)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(jià)格較高，但能量變換率好，可達(dá)到20。后者價(jià)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(dá)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(jī)種。太陽熱量集熱器有時(shí)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(fèi)用降低為原來的幾分之一，同時(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)性產(chǎn)品，包括浴池及輔助供熱水系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)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(shí)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(jìn)行園藝蔬菜植物的培育。同時(shí)在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮到植物生長的需要，擴(kuò)大空間和凈空，或者設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)，要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)，合理設(shè)計(jì)房屋的開口及換氣系統(tǒng)，盡量利用自然風(fēng)力進(jìn)行房間的換氣。同時(shí)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(bǔ)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(dá)到節(jié)省能源的目的。,58,24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(jìn)行裝修，大量消耗資源和能源，往往忽略了對自然界的補(bǔ)償和保護(hù)，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(shí)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(shí)，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(diǎn)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(shí)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(hù)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?，F(xiàn)代社會人類對水的消耗量越來越大，同時(shí)工業(yè)