CUMT-新型建筑材料与结构.ppt

* 中国矿业大学中国矿业大学 China University of Mining & TechnologyChina University of Mining & Technology 建筑工程学院建筑工程学院 School of Architecture & Civil EngineeringSchool of Architecture & Civil Engineering Date 2 建筑工程学院建筑工程学院 School of Architecture & Civil EngineeringSchool of Architecture & Civil Engineering (SACE)(SACE) 新型建筑结构与材料新型建筑结构与材料 混凝土材料性能与结构混凝土材料性能与结构 Date 3 十分高兴有机会交流 各行各业的优秀人才，各有所长 简历：学习、教学、科研 难度：综合性、新颖性、紧迫性 方式：相互交流，讲解和讨论 主要内容： 新型建筑材料（混凝土）+结构（实际两者密 不可分） 结构对材料的需求是材料发展的动力 材料的的发展是结构发展的一个基础 Date 4 昆虫学家法布尔： 不管我们的照明灯能把光线投射到多远 ，照明圈外依然死死围挡着黑暗。我们 四周都是未知事物的深渊黑洞，但我们 应为此而感到心安理得，因为我们已经 注定要做的事情，就是使微不足道的已 知领域再扩大一点范围。我们都是求索 之人，求知欲牵着我们的神魂，就让我 们从一个点到另一个点地移动我们自己 的提灯吧。随着一小片一小片的面目被 认识清楚，人们最终也许能将整体画面 的某个局部拼制起来。 Date 5 传统建筑材料简介 21世纪的建筑特点及新型材料 高层建筑与材料 智能建筑物与智能化材料 路面材料、道路铺筑与出行环境 材料的进步与桥梁的发展 耐久性 地球环境、资源、能源与建筑材料 新型金属材料 新型混凝土材料 尖端建筑技术与新型材料(土木工程未来 ） 新型建筑结构（新型钢结构、空间结构 ） 展望 Date 6 1 传统建筑材料简介 1.1 天然石材 天然岩石：石洞、金字塔、雅典帕提侬神庙、罗 马古城、教堂、万里长城、三清阁建筑装饰面 1.2 粘土砖瓦 秦砖汉瓦：墙体、清华学堂、烟囱 1.3 玻璃 采光、结构材料和装饰材料，安全玻璃、中空玻 璃、夹层玻璃、强化玻璃、紫外线透过玻璃、热吸收 （反射）玻璃、镀铜浮法玻璃，玻璃幕墙等结构玻璃 ，彩色玻璃等装饰 1.4 木材：门窗、地板、梁桥 1.5 钢材：桥梁、房屋、钢筋混凝土、钢管混凝土、 钢骨混凝土 Date 7 1.6 混凝土 拉丁文Concretus（共同生长）：胶凝材料+骨 料+水（有时不加水），住宅、办公楼、道路、铁路 轨枕、飞机场跑道、地铁、水库大坝、海洋结构、地 下结构等 l 无法从材料科学的角度处理对待。 l 结构十分复杂，多相 l 不是一种静止的，而是随着时间变化的材料 l 混凝土通常要使用之前，在工地或其附近才生产准 备，生产条件、环境变化差异很大 l 同样原材料，北欧的实验结果和中国的实验结果， 中国北京和徐州研究的材料性能不同 1.7 其他金属 千万与人联系，英国作家EM福斯特 Date 8 2 21世纪的建筑特点及新型材料 2.1 21世纪影响建筑形态的社会因素 2.1.1 经济迅速发展，国民收入水平提高 1978年改革开放以来，我国的经济体制经历了一 场根本性的变革，由高度集中的计划经济体制逐步向 社会主义市场经济体制过渡，取得了举世瞩目的伟大 成就。据统计，按可比价格计算，1978年-1997年的 20年间，我国国内生产总值平均年增长率为98， 人均国内生产总值平均年增长率为84。人均收入 和储蓄存款余额均有大幅度上升，城市、农村居民的 人均收入提高了14-15倍，1997年人均存款余额（ 3762元）达到了1978年的172倍。这充分说明我国国 民经济实力有了极大的提高，人们手中有余钱，生活 安稳。 Date 9 目前我国大多数人口已经解决了温饱 问题。21世纪，我国的经济仍将继续以 较快的速度增长，进入小康水平。人们 在解决了最基本的温饱问题之后，改善 居住条件，包括扩大住房面积，提高居 住质量，宽敞、舒适的住房将是人们重 点追求的目标。因此，住宅建设以及家 居装修业将是21世纪基础设施建设的重 点内容之一，同时也将促进房建材料和 装饰、装修材料的快速发展。 Date 10 2.1.2 城市化进程加快，城市人口比重增大 城市化：指城市数量和城市人口增多、或农村地 区向城市转化的现象，通常用从事各产业劳动者 人数及城市人口比例来衡量。 据统计，1952年，我国的城市人口 7163万，到 1997年城市人口已经增至37亿。特别是1978年 改革开放以来，城市人口增加速度加快，从1980 年至1997年，城市人口大约增加了一倍，平均每 年增加 37。城市数量（包括县级市）1980年 为 223个，1990年增至467个，1997年增加至668 个，18年期间增加了两倍。 1997年我国城市人口占全国总人口比重已达到29 9。根据发达国家的经验，一个国家当城市化 指标超过30时，其经济发展将产生一个飞跃， 进入21世纪，我国经济的增长势头，势必带动城 市化进程的进一步加快。 Date 11 徐州地区：2010年、2020 城市化进程的结果，使城市人口密度增大，城市 中心区用地紧张，地价昂贵。同时现代社会人们 追求个性和自由，以核心家庭为生活单位，家庭 人口一般3-4人，占用大片的土地建造传统的院 落式住宅难以实现。因此在城市，尤其是大城市 将建造密集型多层、或高层集中住宅。由于人口 居住密度大，楼层增高，高楼的纵向交通给居住 者带来不便，居室的采光条件变差，市区内交通 拥挤，噪音和空气污染严重等，使得市区内居住 环境恶化。同时城市功能的强化，使得市区土地 和房屋价格高涨，经济负担加重。长期以来我国 曾以院落制度的住宅形式经营自己的生活，拥有 独立的庭院、与大自然融为一体是人们的本能追 求，因此将有一部分人逃离城市中心区域的繁杂 ，到郊区居住，通勤到市内上班。所以将出现城 区内居住人数减少、郊区兴建专门住宅小区的趋 势。 Date 12 2011年东部地区61中部地区47西部 地区43，总体城镇人口69079万51.27 ，2002年50212万，39.09，平均每 年增加1.35%。 未来社会在城市中心区域，将 以连续型、多层、高层住宅为 主要居住形式。而在郊区将出 现多层、低层以及单户别墅型 各种档次的专用住宅区。 Date 13 2.1.3 第三产业人员增多，生 活服务业迅速发展 我国是一个传统的农业国，又是一个人口大国。 长期以来依靠80以上的农业人口，手工劳动解决全 体国民的吃饭问题。随着科学技术的进步，农业机械 化程度不断提高，从事农业、林业、渔业等第一产业 的人数将大大减少，而从事服务行业，即第三产业的 人数将会大幅度增加。 与此同时，城乡居民的生活服务设施逐年增多， 从1980年至1992年，生活服务设施平均每年以177 的速度增加，从1980年的291万个增至1992年的 1842万个。从业人员由133万人增至4772万人， 平均每年增长123。这些数字表明，随着社会生 产力水平的提高，人们将不仅满足于基本生活需求， 还将追求丰富多彩的娱乐生活，希望生活更方便，利 用闲暇时间使生活更丰富多彩， Date 14 例如观光、旅游、购物、美容理发、洗衣、 托幼、日用品的修理、摄影、录像、去歌舞 厅、增加外餐次数、去旅游地渡假等等。随 着这些需求的增加，社会分工将进一步被细 化，人们的观念和生活方式也将发生根本性 的改变。将从传统的家庭、院落式的生活方 式，转变为社会化、利用公共服务设施的现 代生活方式。例如在饭店招待客人，在公共 会堂等场所举行婚丧嫁娶仪式，雇佣清扫公 司、搬家公司、家政服务等社会服务部门完 成家庭成员自身不能完成的工作。将打破千 百年依靠亲朋好友帮忙办事的传统文化，代 之以支付费用、雇佣社会服务设施的生活方 式。 Date 15 2.1.4 交通运输业发达，出行更加方便 近年来，我国交通运输事业迅速发展， 主要体现在机动车数量大幅度增加和道路总 里程、高速道路里程的增多。除此之外，公 共交通、出租车等交通工具，铁路、地铁、 火车站、港口、机场等交通基础设施的数量 不断增加，各种交通手段日益发达，人们的 出行变得更加方便。 50年来我国的公路里程大约增加了9倍，铁路 增加了15倍。运输能力大大提高。同时， 我国从1987年开始修建高速道路，尽管我国 高速道路的建设起步比德国、美国、日本等 先进国家大约晚了50年，但是发展速度非常 快，到1999年10月31日，以济南-泰安高速 道路通车为标志，我国高速公路通车里程已 经突破 10000km。 Date 16 京沪高速公路：一天时间 交通运输业的发展，促进了人、物的流动 ，提高了工作效率，方便了人们的生活，给国 民经济的发展注入了活力。我国将逐步跨入机 动化的社会，汽车这一现代化的代步工具，将 改变中国人传统的“日出而作，日落而息”的 农业生产、生活方式，极大地扩大人们的活动 空间，缩短物理空间的距离及移动时间。同时 ，小汽车的普及也将给人类住区环境带来很大 的影响。目前以汽油为主要动力燃料，随着汽 车数量的增多，尾气排放量增多，空气受到污 染，大城市带来交通拥挤，停车场的增设将减 少绿地面积，汽车排出的热量将加剧城市的“ 热岛”现象，噪音增大，交通事故增多等等。 美国：汽车、离婚法律 Date 17 2.1.5 通讯事业发达，信息化社会到来 近10年来，我国的通讯事业发展迅速，电话加速进入千 家万户。1985年我国城镇电话普及率为19部百人， 到1997年增加至182部百人，大约是12年前的IO倍 。 新的世纪，人类将进入信息化社会。随着电子计算 机和网络技术的普及，在远离大城市的偏远地区也能及 时掌握最新的各种信息。部分人可以实现在宅勤务，或 在离住宅很近的终端站工作。这样就可以减少每周的上 班次数，节省通勤时间。电视的普及，网上购物，可以 利用电视商场直销，用电话订购，送货上门。电话、传 真机、计算机、移动通讯等通讯手段将更加发达，网络 技术将更加实用化和普及。在城市中心地区，将设有大 型网络中心和数据库，与高速路交通信息系统、医院医 疗信息数据库、国际交流中心、城市交流信息中心等连 接，并直接与住宅地、学校、商业办公区、工厂、工业 园地、科研机构等联网，实现数据资源共享，并通过光 导纤维干线网向地方城市传递，人们通过这些手段，不 需跑路，即能获得大量信息。其生活方式、习惯也将发 生变化。 Date 18 数字化、信息化徐州、淮海，信息土木工程 由于交通、通讯手段的发达，人们的居住 位置和工作方式也将发生变化，随着私人小汽 车的普及和公共交通的发达，人们的出行越来 越方便。另一方面，城市中心地带楼层高，室 内采光、通风条件不良，居住环境趋于恶化。 因此许多人将选择远离市中心的郊外住宅，打 破长期以来形成的城市职住一体的习惯，而选 择职住分离，这样将在郊外出现专门的住宅小 区。 Date 19 2.1.6 国际化社会的到来 随着我国经济建设的加快，近年来不断引进国 外的先进生产技术和资金，产品的进出口贸易 额逐年增长，大量人员到海外留学或工作，国 外专家学者也频繁来我国讲学等等，各种形式 的经济合作、学术交流等活动日益频繁。同时 ，越来越多的外国人士来华工作、居住或旅游 观光。在上海、天津等城市已经出现了外国人 集中居住的所谓“洋人村”，以外国人为主要 销售对象的高级住宅的需求将增加。随着我国 加入WTO，我国正在加入世界经济的大循环中 去，国际化进程不断加快。从1990年起，我国 接待的来华旅游的人数逐年增多。 Date 20 2.1.7 传统的工作方式的变革，闲暇 时间增多 随着技术的进步，生产效率的提高，人们 的工作时间在逐渐减少，相应地闲暇时间在增 多。从1995年开始我国的大中型企业和学校已 经实行了周休两日的制度。目前国外许多公司 导入了弹性工作制，即每天规定上午10点-下 午3点的中核工作时间，其他时间自行安排。 1999年10月开始，我国又相应地调整、增加了 国庆、“五一”节的休假日期，使得人们自由 支配的时间明显增多。随着经济的富裕，人们 的生活观念和方式也将发生变化，在业余时间 里，更多的人将追求走出家门，进行郊游、体 育、娱乐等社会活动。因此，游乐场、体育场 馆、高尔夫球场、滑冰场、歌舞厅等体育、文 化、娱乐设施和旅馆、饭店等旅游设施，以及 交通设施的需求量将增多。 Date 21 2.1.8 住房作为商品走向市场经济的轨道 长期以来，我国住房制度带有很浓厚的福利 性、供给性和非商品性。国家财政每年拿出 巨额资金投资房屋建设，建造大量公房，按 照职称、工龄、年龄、人口等因素分配给职 工居住，使房屋脱离了商品范畴。这种住房 分配制度所带来的后果，其一是由于建房资 金不足造成总体住房紧张；其二是居住方式 为“职住一体化”，即家属住宅多数配置在 单位的周边；其三是企业、事业单位的职能 复杂，不仅要办好企业，还要负担与家属居 住相关的一系列生活设施，例如学校、托幼 、商店、银行、邮局、供暖、医疗等。 Date 22 住房是人类生存的必要条件之一。随着 住房制度的改革，住房也将像其他商品一 样进入市场经济的轨道。从20世纪80年代 开始，我国逐步过渡住房体制，21世纪的 住房机制将由原来的分配制完全过渡到商 品化。未来1020年，我国仍需要建造大 量的住房，同时房屋建筑的样式也将由原 来比较单一的形式发展为多样化、高档次 ，随之将带来家居装饰业的发展，各种功 能的装饰、装修材料将得到迅速发展。 Date 23 2.1.9 人口结构变化，老龄人数增多， 家庭构成多样化 随着医学发达和人们生活水平的提高，人类的 寿命延长，同时在一些发达国家人口出生率下 降，在一些国家和地区已经出现了人口结构老 龄化的倾向。例如美国、日本、欧洲。目前我 国的老龄人口比率也已上升为7。 传统社会的家庭构成以父母与子女为中心的核 心家庭居多.随着人口趋于老龄化,只有老人或 单身孤寡老人的家庭将增多,与此相适应,适合 老年人、单身者的公寓住宅，以及社会福利设 施，例如敬老院、伤残者活动设施应相应增加 。同时社会生活服务设施，例如快餐店、洗衣 店、公共浴室等将相应增加。 Date 24 2.2 未来社会的建筑特点与新型材料 新型建筑材料：包括在其他领域已经应 用，但在建筑领域还未使用的材料，以 及虽然在建筑领域已经应用，但用新的 技术来进行应用的材料。用于建筑领域 的材料用量大，且土木、建筑工程属于 传统学科和经验工程技术。所以，在土 木、建筑领域内的新型材料基本上都是 在其他领域已经使用的材料，或者在土 木建筑领域开发出新的使用方法，定义 为新型建筑材料。 Date 25 纵观整个人类文明史的发展过程，要使科学 技术有飞跃性、突破性的发展，多依赖于材 料的开发，这种情况下，材料所要求的性能 是明确的，所需要的材料能否开发出来也是 明确的，经济性能方面也不需过于苛刻。但 是，在土木建筑工程方面，由于种种原因， 与其他尖端技术一样，新型材料的开发与应 用比其他技术领域要滞后。一般来说，有两 种因素会激发人们开发新型材料： l 其一是现有的材料存在着一些缺点，不 能完全满足使用要求，因此需要改善这些基 本材料的性能，弥补缺点，在原有基础上发 展新型材料。例如，提高钢材的耐腐蚀性， 克服天然木材的各向异性的变形特点，提高 混凝土的抗拉强度等。 Date 26 l 其二是随着科学的进步和社会环境 的变化，出现了到目前为止不曾有过 的新的需求。激发人们去开发新型的 材料，以满足需求。例如，膜结构的 发展需要优秀的膜材料，用于制震的 吸能、缓冲材料，用于保护电子仪器 的电磁波屏蔽用材料，防止电波障碍 的吸收电波材料等。 为了满足这些新的要求，希望能开发 并应用具有高性能的新型材料。所以 ，社会的发展水平，人们所追求的生 活环境，以及建筑结构的进步等都是 促进材料进步的原动力。 Date 27 2.2.1 大城市中心地区高层建筑增多 城市是商业、行政、金融及信息的中心。随着社会向 现代化发展，大、中城市的中心地带将形成以办公、 金融、商业、宾馆、高级饭店、交通枢纽等设施为主 的非居住型区域。美国纽约20年代开始建造的曼哈顿 高层建筑群，日本东京60年代建造的新宿高层建筑群 就是时代发展的产物。在这些区域，常住人口很少， 白天车水马龙，热闹非凡，而到夜晚寂静无人。(24 小时灯光) 用于这些高层建筑的主体结构材料，仍将是钢材、钢 筋混凝土、钢骨钢筋混凝土和钢管混凝土。为解决高 层建筑的抗震及防火等问题，应开发制震结构和防火 材料，并且要考虑高层建筑给周围低矮建筑物带来的 风荷载、采光性能等方面的影响。为实现建筑物美观 、轻快、现代派等外观效果，玻璃幕墙、铝合金、彩 色金属板、不锈钢、陶瓷类贴面材料等高档外装修材 料的需求量将逐步增加。 Date 28 2.2.2 多层或高层密集型住宅小区 随着城市人口的迅速增多，人口密度增 大，在城区和周边区域将建造密集型多 层或高层住宅小区。今后10-15年间， 我国每年将建造大约8亿m2的住宅，以 满足日益增长的住房需求。同时，与之 相配套的生活服务设施，城市生活的管 线设施建设将加快进行。 Date 29 2.2.3 家庭信息化、住宅办公化 随着信息化社会的到来，电话、传真、 计算机已经进入家庭，除了解决个人及 家庭的通讯之外，可通过互联网，实现 在宅勤务、网上购物、远程教育和医疗 等行为，减少出行次数，减轻交通设施 的压力，实现住宅办公化。所以未来的 住宅不仅仅具有生活功能，还需具备办 公、信息存储和传递等功能，如图所示 。而用于网络基础设施建设的材料，有 光导纤维、玻璃光导纤维、塑料光导纤 维和多组分光导纤维等。（智能建筑） Date 30 Date 31 在实现住宅办公化的同时， 办公室的功能也将发生变化 。许多部门将导入弹性工作 制度，在办公楼内设置解除 疲劳、缓解紧张工作情绪的 设施，例如饮茶室、淋浴室 、休息室、阅报室、体育锻 炼室等，使生活和工作都充 满轻松感和乐趣。 Date 32 2.2.4 24小时活动型住宅 24小时活动型住宅：指居住在一栋楼或一个小 区中的各个家庭，不一定保持同步的作息时间 ，一天24小时内都会有工作或休息、娱乐的人 们。 商业化社会的到来与国际化的进展，使得各个 家庭的生活习惯、作息时间将出现很大的差别 。人们将根据自己的习惯和工作性质确定作息 时间，国际间业务及商务活动的增多，各国时 差的存在，使得从事这类工作的人员无法保持 常规的作息时间，因此将出现24小时活动型住 宅。这种现象对于近邻住宅及集中住宅楼所带 来的最大问题是噪音和震动。为解决这个问题 ，在建筑物的材料及结构设计上所采取的办法 有：采用隔音材料、复层结构、上浮式楼板和 制震钢板等。 Date 33 目前常用的隔音材料、吸音材料有在泡沫聚 乙烯、聚丙烯类材料中分散混入微小的耐热 塑料隔音材料构成的复合材料，这种材料质 量轻、隔音性能好，只有几毫米的厚度，在 通常的音域内具有10-20 dB的隔音性能。 如果采用复层，中间设空气层结构，则隔音 性能将更好。 上浮楼板结构：为防止固体噪音在楼层之间 的传递，在普通混凝土楼板上，设置一层岩 棉或毛毡类的材料，也可以用橡胶代替岩棉 ，在上面再安装合板制作的地板材料，可以 防止走路、挪动家具等固体噪音向下一层住 户的传递，达到隔音的目的。这种楼板的总 厚度大约为140150mm。 Date 34 制震钢板：这是一种覆盖于震动源上 ，将震动能转换成热能的新型静音材 料。在两片厚度为02-15mm左右 的钢板之间，夹入50150m厚度的 聚烯烃树脂等粘弹性高分子材料，钢 板采用表面处理钢板或不锈钢钢板。 这种制震钢板适用于机械设备类的外 箱，建筑物的屋顶及地板基层、楼梯 、管道等部位。 Date 35 Date 36 2.2.5 易改建型及可变型住宅 易改建型住宅是指容易改建、扩建，易于维修的 住宅；可变住宅是指内部空间的间隔形式容易改 变的住宅。 建筑物是一个较长时间使用的物品。无论是办公 室，还是家庭住宅，经过一段时间之后会由于用 途的变更，功能需要更新，或扩大面积，或根据 社会的潮流及经济状况，对房屋住宅进行重新装 饰、布局等。日常生活中也经常会有一些特殊的 需求，例如举行一个生日晚会，邀请众多亲朋好 友，需要有一个较大的和新奇的心理，要赋予建 筑物易可变性，建造易改建型或可变型住宅。例 如采用大跨度空间结构，内部采用可移动式隔墙 ，既能提高空间利用率，又有利于空间的重新划 分。而要实现这一点，要求所使用的间隔材料要 易于装拆和改建，表面装修材料要有可再造性。Date37 可变型住宅概念图 Date 38 这种可变型住宅的结构和所用的材料具有如下特点： l 为了增加建筑物的纵向空间自由度，采用预应力 钢筋混凝土双T型楼板； l 为适应儿童成长、房间使用功能的变化，以及家 庭成员结构的变化，房间布局可能会重新调整，所以 室内的间隔空间要具有可变性； l 配线、配管在住户内部完结，以便进行房屋改建 时不影响其他住户的使用。但配管、配线最好不要埋 设在结构体内，以便易于更换、保养和检查； l 构件尺寸要标准化，构件之间的结合要合理； l 建筑物的结构躯体要采用高耐久性材料，以保证 建筑物长期使用条件下的安全； l 房屋的尺寸布局要留有充分的余地，要能适应将 来家用电器、设备水平的提高而带来的更新。 Date 39 2.2.6 家务劳动省力型建筑 未来世纪将是一个高效率的社会，人们的生活节奏将 加快，用于家务劳动的时间和强度要尽量减少，因此 要建造家务劳动省力型住宅。实现家务劳动省力型住 宅的途径有以下几个方面： l 采用易于清洁的内装修材料，尤其是厨房、卫生间 等，采用卫生瓷砖、一次性使用的吸油纸、铝箔等。 l 使用不易受污染的材料，在空调、电视机、及计算 机等机器的空气吹出口处，采用不易变色，不易变质 的材料。 l 合理设计住宅的平面布局和家务劳动的动线，使居 住者以最短的移动距离完成家务劳动。 l 高层住宅实现家庭垃圾处理的效率化，例如采用生 物技术研制具有一定强度和耐水性、密闭、可降解的 垃圾处理盒，直接投入设置在高层建筑内的垂直管道 ，进入垃圾的回收、贮存和处理装置。 Date 40 2.2.7 适合于老人、残疾人居住的住宅 进入21世纪，我国的老龄人口比例 将进一步增大，所以要考虑建造社会福 利设施和适合于老人、残疾人居住的住 宅。例如，房屋内地面没有高低差，采 用较平缓的楼梯，厕所和浴室内设置扶 手，采用防滑地板材料，间隔材料具有 弹性，空间具有可变性。厨房台面设为 可升降式，空调、冰箱、热水器等家用 电器及家具等尽量与建筑物一体化，以 保证居住者的安全。墙面、地面尽量没 有浮设物品，室内要设置火灾自动报警 等装置。Date 41 2.2.8 单身公寓、学生公寓 随着大城市流动人口的增多，将出现更 多的单身公寓的需求。近年来我国不断 扩大高等学校招生规模，学生数量不断 增多。同时办学方式也将由以前的完全 国家投资逐步转变为国家、地方和民众 同时投入的模式，学校的功能将由综合 性向单一性转变，因此将出现学生宿舍 的庞大需求。这种单身公寓和学生宿舍 建筑，所要求的面积不一定很大，但要 具备基本的生活功能，同时出租价格要 低廉。Date 42 2.2.9 郊外住宅小区 城市建设及交通手段的发达，使得城市 的中心地区房屋价格上升。同时噪音、 震动、采光不良等影响居住环境的因素 增多。所以，人们将逃离大城市的嘈杂 ，到郊外去寻求一块安静的居住地。21 世纪将出现更多的郊外住宅小区。其中 将包括单户别墅型、低层联排式以及多 层公寓式住宅。人们将走向职住分离、 通勤上班的生活方式。 为适应这种 生活形式，由市中心到郊区居住地必须 建设完备的交通设施。例如轨道电车、 地铁以及城市快速路等。 Date 43 2.2.10 停车设施增多 随着机动化社会的到来，小汽车数量逐 年增多，城市停车场设施需求量将增多 。一些大型公共设施，例如办公大楼、 商场大厦、影剧院等应考虑停车场的配 套建设。在城市中心，由于土地紧张， 需要建造立体停车场。随着小汽车走进 家庭，普通住宅的建设也要考虑配置停 车场。 Date 44 2.2.11 城市公园、绿地的建设 现代化城市已经逐步被钢筋混凝土的高楼大厦 和道路所覆盖，缺少绿色区域，严重影响了城 市的生态环境和居住质量。为确保城市的优美 生活环境，城市内的公园绿地建设将受到重视 。城市内的公园大致有以下三种作用： l 缓冲作用：防止大气污染、噪音、振动、恶 臭等城市公害，缓和、吸收由交通工具、工厂 、楼房的空调等排放出的有害气体及烟尘； l 避难作用：提供在地震、火灾等灾害发生时 的避难空间； l 调节和改善城市的生态环境，提高城市的美 观性能。 Date 45 但是，大城市中心区域寸土寸金，很难获得 大片的土地用来建造公园和绿地。要增加城市 的绿色空间，需要开发楼房绿化、美化等材料 ，例如绿化混凝土、人工草坪、屋顶花园等， 开发各种造型活泼可爱的景观材料。例如位于 日本东京最繁华的街道银座大街上的“三越” 百货店，就在其楼顶上建造了花园和儿童游乐 场，在繁华城市的空中营造出一片绿色空间。 我国在建筑物的绿化方面已经开始起步研究， 并试验性地走向实用化。我国江西科技工作人 员开发的屋顶绿化系统，采用堵和排水相结合 的屋顶防水结构，在屋顶进行植被绿化，被称 为生态屋顶。如果这种屋顶绿化得到普及，则 将大大增加居住环境的绿化面积，改善居住区 的生态环境。 Date 46 2.2.12 体育、文化、娱乐公共设施 随着科技的发达，工作效率的提高，人们的 休假时间将增多，体育、娱乐等公共设施的， 需求量将增多。此外用于少年儿童教育的少年 宫、博物馆、展览馆、图书馆等社会教育设施 也将增多。 2.2.13 节省资源、能源型建筑 节省资源能源的口号，最早是在20世纪60年代 第一次世界石油危机之后提出来的。在建筑方 面节省能源和资源，包括两方面的含义： l 一是节省建设材料，降低建筑物的建造成本 ； l 二是减少建筑物在使用过程中的能耗，包括 制冷、取暖、通风换气等建筑物运行时的能量 消耗。 Date 47 据统计，发达国家用于建筑物运行的能耗占国家 总能耗的4048，而我国的建筑能耗占总能耗 的25，这并不是我国建筑能源的利用效率高， 而是由于我国房屋建筑的采暖、制冷及热水消费 水平过低。 建筑能耗主要用于取暖、制冷、换气和供热水， 可见用于控制室内温度所消耗的能量占建筑能耗 的主要部分。我国建筑能源的利用效率仅为30 左右，采暖地区平均每平方米建筑面积一个采暖 季的能耗是相近气候条件发达国家的3倍左右，而 居室的平均温度仅为16。建筑能源利用效率低 的主要原因是房屋建筑的围护结构的保温性和密 闭性较差，致使大量能源浪费。为此，开发保温 隔热性能好、热容量大的墙体及屋顶材料，以及 采用合理的结构形式，是建造节能型建筑的关键 。 Date 48 从结构形式的角度，顶棚箱式空调系统 是一种节能型的空调设备，它是楼板组 合式蓄热层，用于办公室或钢筋混凝土 集中住宅楼，可以达到节省能源的目的 。顶棚内全体作为空调空气吹出用压力 箱，不需要另外配置管道，空调空气吹 出口的位置也可以随意设定，并且使楼 板自身具有蓄热功能。使用这种空调系 统，室内不会产生气流，温度均一，能 有效地控制温度。并且，这种空调方式 是将取暖设备放置在顶棚内，有利于安 全。 Date 49 23 自我生存型建筑（环境共生型建筑） “自我生存型建筑”也叫“环境共 生型建筑”，这个概念的提出标 志着人类对处理自身与自然的关 系有了新的认识。从为了自身的 生存与发展，向自然索取，与自 然斗争和对立，发展为与自然界 和谐共生的生存理念，符合可持 续发展的原则。教训深刻 Date 50 2.3.1 定义 自我生存型建筑是指通过结构设计和材料、设 备的合理使用，求得资源与能源最大限度的循 环利用，在对建筑物断绝能量供给的情况下， 建筑物自身具有生存下去的能力。具有这种自 我生存能力的建筑叫做自我生存型建筑。这种 思想在住宅上实现，叫做自我生存型住宅。 自我生存型住宅的基本概念如图所示。在自我 生存住宅建筑内，设置薄型热泵、风力发电和 太阳能发电系统，导入排水与水循环利用系统 。居住者利用被动式空调和户外起居，能够保 持身体健康，并且利用室内水耕栽培系统来达 到绿化空间的目的。 Date 51 Date 52 2.3.2 实现自我生存型建筑的主要手段 在自我生存能力中，能量的供给系统是最重 要的。而能源的自我供给主要依靠“主动太 阳能利用系统”和“被动太阳能利用系统” 。 l 主动太阳能利用系统是指以太阳能集热器 和太阳能电池为基本装置，将太阳光照的热 能蓄积起来，或转换为电能，为建筑物提供 能量。 l 被动太阳能利用系统以建筑物围护结构的 保温隔热为基础。 前者是积极地利用太阳的能量，后者是通过 提高建筑物的保温隔热性来减少太阳热量的 传人或损失。两者并用是实现自我生存型建 筑的重要途径。目前利用太阳能为建筑物提 供能源的主要方法有以下几种。 Date 53 1） 太阳能综合利用系统 由太阳无偿地提供给地球的能量太阳能，是一 种非污染性、可再生的绿色能源。太阳能的利用， 可以解决煤炭、石油等化石类能源的危机，以及传 统的发电方法所带来的环境污染。目前存在的问题 是，太阳能电池和太阳热量集热器的价格较高，与 其价格相比使用寿命较短，能量变换率较低，单位 面积上能量密度低，受天气影响较大。 （1）太阳能电池：利用固体的光发电力将太阳光能 量直接转换成电能的半导体素子，有结晶型硅的pn 接合型二极管和无定性硅的pn接合型二极管两种形 式。前者价格较高，但能量变换率好，可达到20 。后者价格便宜，以前能量变换率比较低，通过各 种技术改良目前可达到19。太阳能电池一般设置 在建筑物的南面屋顶或阳台上，作为辅助电源如果 能在住宅及其他建筑物上普及使用，可望能节省大 量的能量。 Date 54 （1）太阳热量集热器：根据集热温度水平 和用途，目前已有许多机种。太阳热量集热 器有时也用于提高太阳热的集热效率，在普 通住宅上主要是以太阳能热水器的形式集热 或蓄热，用于建筑物供热水或冷、暖空调。 （2）综合太阳能系统：将太阳光的热能转 化为电能、热能及生物能的系统叫做综合太 阳能利用系统。将该系统用于住宅，即为综 合太阳能房屋系统。综合太阳能房屋能够将 住宅所需要的光热费用降低为原来的几分之 一，同时还能提供人类生存所必须的氧气和 水，具有净化空气的功能，是实现自我生存 型建筑的重要途径。 Date 55 2） 热回收型多功能热泵 热泵是将空调、冰箱等制冷装置排出的热量，或 浴池排出的多余的热量回收，将其用于家庭供热水或 供暖的装置。90年代初期，这种家庭用热泵系统已经 在日本开发出实验性产品，包括浴池及辅助供热水系 统已经实现了系统化。 3） 植物的栽培 植物与建筑共存，是调节城市气候、维持生态平 衡，解消人们神经紧张的一副妙药。在稠密、繁杂的 现代化城市要实现这个理想，其途径之一就是在建筑 物内外栽培植物。这就需要开发屋顶和外墙绿化技术 ，适合室内的无土、水耕栽培法，利用这些技术和方 法可以用最小限度的土量和能量，进行园艺蔬菜植物 的培育。同时在房屋建筑的结构设计时尽量考虑到植 物生长的需要，扩大空间和净空，或者设计成可开闭 型的屋顶形式。 Date 56 4）水资源的有效利用 房屋建筑中要设有收集雨水和循环用水 的设施，可用于屋顶散水、降温，以及厕所 的冲洗等。上水道与下水道要分离，有条件 的地方设置中水道，减少净水设施的能量消 耗。 5）风力资源的利用 在房屋建筑设计时，要根据当地气候特 点，合理设计房屋的开口及换气系统，尽量 利用自然风力进行房间的换气。同时在房屋 建筑上设置小型的风力发电系统，作为家庭 能量供给的一种补充。 6）采用节能型材料和结构形式 采用高效保温隔热材料与合理的结构形 式，提高建筑物本身的保温、隔热能力，减 少能量的损失，达到节省能源的目的。 Date 57 24 绿色住宅与健康住宅的概念 “绿色住宅”和“健康住宅”也是在 全世界普遍重视环境问题，节省能源与资 源，寻求可持续发展的背景下提出的新概 念。居住环境与人们的生活质量、身体健 康以及精神状态密切相关，长期以来，人 们为了营造舒适、宽敞的居住环境，不断 地开发、占用土地，建造现代化的住宅， 使用各种各样的材料进行装修，大量消耗 资源和能源，往往忽略了对自然界的补偿 和保护，结果造成对环境的破坏，其长期 效应势必给人类自身带来巨大损失。 Date 58 “绿色住宅”除了考虑人类自身的需求 之外，同时还要考虑到对自然的消耗， 采取有效的措施，在为人类营造舒适的 居住环境的同时，将对资源和能源的消 耗控制在最小范围之内。 l “健康住宅”则主要重点考虑居住环 境的安全性、方便性、防御性、以及光 照、通风、空气质量等条件对居住者健 康的影响。因此可以说“绿色住宅”包 括了“健康住宅”的内容。综合起来要 实现“绿色住宅”和“健康住宅”具有 以下几个特征。 Date 59 2.4.1 节约土地资源 建造房屋需要占用土地，传统的建筑 材料需要以粘土为原料，而地球表面 的耕地面积是有限的，尤其是我国人 均耕地面积仅有世界平均水平的30 左右。因此，节约土地资源，积极保 护耕地，是绿色住宅的重要标志之一 。因此，提高建筑物的有效面积率， 取消粘土砖，开发新型墙体材料，是 绿色住宅的重要构成内容。 Date 60 2.4.2 节约水资源 曾有科学家预测，未来世界对人类 的最大威胁是淡水资源缺乏。现代社会 人