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關鍵詞:大型體育場館 鋼結構 技術重點
大型體育場館一般具有跨度大、精度高、鋼結構十分復雜等綜合特點,所以其施工難度很大,對其施工需要經過嚴密充分的準備過程,并在施工中加大技術支持、人員支持,才能充分發揮大型體育館對擴大社會效益和市場效益的巨大作用,一般來說,由于技術和施工環境的限制,使工程在施工等方面面臨著巨大的問題和挑戰,本文選取國家體育館、大連體育館作為研究對象,首先介紹了這兩個大型體育場館工程的施工狀況和施工的重點難點,簡要介紹體育館主場館鋼結構屋架安裝工程的施工情況。從工程建設的過程和實施的結果來綜合監測工程的鋼結構方案是否能夠滿足施工需要并科學進行。
一、國家體育館鋼結構技術的施工狀況
國家體育館是奧運會手球、體操等項目的進行地點,是北京奧運中心區的三大主場館之一,作為一座具有國際先進的大型體育館,為了充分體現綠色、環保、節儉的奧運東道主精神,在充分滿足建筑功能和外觀造型的前提下,做到合理設計建筑結構,并更好的考慮體育館內部的安全問題。建成后將成為目前世界同類結構中跨度最大的雙向張弦桁架結構,國家體育館的鋼屋蓋結構形式為單曲面雙向張弦桁架結構,上弦為正交正放平面桁架,下弦預應力張拉索,穿過鋼撐桿下端的雙向索夾節點,形成了雙向的空間張拉索網。
體育館的總體結構由比賽區、熱身區、附屬房、地下車庫組成。在體育館的結構體系當中,比賽區屋蓋結構的下弦每跨橫向和一些部分的縱向地點布置了鋼索,中間的撐桿與上層網格結構形成有一定豎向剛度和自身承載能力的結構形式,這樣便構成了體育館屋蓋的整體空間結構。在受力方面,工程雙向張弦桁架兼具雙向交叉桁架與預應力結構的雙重特征,桁架四邊支承,屬于典型的空間雙向傳力系統,在內力分布上,板跨中彎矩大,支座處彎矩小,短邊橫向傳力大,長邊縱向傳力小,角部及附近支座受到整體結構的影響使其一直處于受拉狀況。鋼索預應力的數值從中央部分向兩邊遞減,索截面及預應力值分布與正交正放桁架結構的內力分布相互一致。張弦索對桁架整體結構對整體的體育館鋼結構的結構性能有很大的改善作用,結構角部支座拉力降低,其張拉過程索力十分且安全性能高。在屋蓋結構上,其下弦橫向由9~22軸14榀和縱向E~M軸8榀來進行鋼索的布置,縱索在采用單索,橫索在下用雙索結構。縱向側邊5榀桁架不布索、橫向側邊2榀不布索。圓管撐桿上端與桁架結構的下弦用萬向球鉸節點進行連接,下端與索采用夾板節點連接,索端與鋼結構相連處設計為鑄鋼節點。
二、大連體育館鋼結構技術的施工狀況
大連體育館是全國運動會的主要場館,大連體育館在施工上的難點首先在其受力方面,其各構件的受力狀況與設計受力狀況不同,需在計算后進行施工;其次,吊裝只能在場外進行,難度高,構件穩定性差;最后,其預應力鋼索較多、拉力小且相互影響,加大了施工的難度。所以在施工上,大連體育館在吊裝設備的選擇上選用了兩臺250t加強型履帶吊機來進行構件的吊裝任務,在進行鋼環梁的安裝時,首先將其進行分段,然后將其直接吊裝到位,進行整體合攏調整后進行焊接。進行主桁架的安裝時,采用分段吊裝、高空拼接成型的施工方法首先通過設置臨時鋼支撐,將主桁架分段。并用大型履帶吊機將各段吊運到鋼支撐上空間拼接。并通過設計了專用調節結構將每一段主桁架吊裝到位,在精確到位后進行焊接固定,確保了主桁架安裝的順利進行。
三、體育館鋼結構的特點和施工要點
體育館屬于大跨度建筑物,其自身的外形、功能、用途、使用條件等因素決定了其結構方案可以采用梁式、框架式、球形網架以及懸掛—懸索式等內外部造型,體育館的建筑采用高強度鋼材,外形結構一般極具個性,并在施工中注意其屋架、吊天棚等建筑部分的施工問題。所以,體育館在施工上,鋼結構在進行臨時支撐體系的安裝時,一般經常采用搭設滿堂式腳手架的手段,但是在體育館之類的跨度較大的鋼結構施工工程當中,卻一般采用兩圈貝雷架作為支撐的手段,這在滿足體育館功能的同時,并為后續鋼構件的安裝以及預應力施工奠定了堅實的基礎,在很大程度上有效解決了利用滿堂式腳手架支撐方法的問題。
在分層分級分批張拉實施方案上,首先需要確定分層張拉順序,選擇先張拉外層鋼索后張拉內層鋼索的方法或先張拉內層鋼索后張拉外層鋼索的方法,在此技術中,力的傳導方向為屋架內層結構外層結構結構梁柱基礎的方向,并且內層支承點在外層的上弦鋼梁頂部、內層預應力的施加對外層結構未產生巨大影響,所以在預應力施加上,一般先使外層得到剛度,然后張拉內層鋼索;在確定分級張拉時,一般考慮施加預應力的誤差數值和分級張拉對鋼屋架整體外貌和造型的作用和影響;分批張拉確定時,應保證每批鋼索在張拉時其張拉力能夠對稱布置,最后需確定張拉相互影響程度,在確定過程中,需要采用ANSYS軟件首先對整個施工過程進行相應的分析,主要是對分層分級分批同步對稱張拉過程進行分析,最后得出內外層鋼索張拉情況下各鋼索索力及鋼屋架起拱值等理論數據,并結合工程實際,將其投入達到具體的工程設計當中。施工監測是工程施工控制的基礎,是確保結構在施工過程中安全并符合設計要求的重要手段。因此,在體育館大跨度鋼結構施工中建立完善的施工監測系統也是施工技術的重要要義之一。施工監測的主要包括變形監測、應力監測、溫度量測等監督手段,變形監測一般是指采用測距儀、水準儀等工具對鋼結構各個關鍵節點進行相應的控制觀測。應力監測指的是采用鋼弦式傳感器或者高科技的光纖光柵傳感技術實現遠距離監測;溫度量測指的是利用輻射測溫法、電阻溫度計測溫法、熱電偶測溫法等方法進行長距離監測的活動。
總之,隨著許多大型體育活動在我國的舉行,國家對于大型體育館的鋼結構工程越來越重視,大跨度鋼結構的體育場館面臨著技術等問題上的種種考驗,本文首先分析了國家體育館和大連體育館的鋼結構施工特征,并結合鋼結構施工自身的特點對體育館類大跨度鋼結構的施工技術特征等問題進行討論,希望對鋼結構施工等問題提供一定的幫助。
參考文獻:
[1]顧國榮.廣州體育館屋蓋鋼結構的安裝施工[J].施工技術,2001(6).
[2]張世翔,張軍峰.鋼結構設計和施工問題探討[J].科技資訊,2011(6).
【關鍵詞】TD-SCDMA 信源分布系統
1 引言
隨著移動通信數據業務的迅猛發展,室內的話務量占總話務量的比例越來越大,對于運營商來說,室內分布系統的建設和優化越來越重要。但由于建筑物的結構、隔斷的不同,無線信號在室內的傳播很復雜,須考慮的因素也很多。
為使室內分布系統的建設達到預期的質量,方案設計尤為重要,設計決定了投資的多少和質量好壞。
作為運營商的工程管理人員,在對設計文件的質量把關時應抓住要點,本文將從如何做好TD-SCDMA室內分布系統設計工作的角度分析其要點。室內分布系統設計工作的重點主要包括設計勘測、信源設計、分布系統設計、模擬測試等方面。
2 技術指標要求
(1)無線信道呼損:無線信道呼損不高于2%;
(2)無線覆蓋區內可接通率:要求在無線覆蓋區內的90%位置,99%的時間移動臺可接入網絡;
(3)室內分布無線覆蓋邊緣場強PCCPCH RSCP>=
-85dBm,PCCPCH C/I>=-3dB;
(4)對于電梯、停車場等邊緣地區功率場強要求:PCCPCH RSCP≥-90dBm,C/I>=-3dB;
(5)塊差錯率目標值(BLER Target):話音1%,CS64k0.1%~1%,PS數據5%~10%;覆蓋區域內通話應清晰,無斷續、回聲等現象;
(6)室內信號的外泄電平,在室外10米處PCCPCH RSCP≤-95dBm;
(7)天線口輸出功率要求:PCCPCH信道功率為0dBm~5dBm;在部分場合為更好的滿足業務需求,可適當減少單個天線的覆蓋范圍,天線口PCCPCH信道功率可達到7dBm。對于體育場館、空曠展覽中心、會場等特殊場景,TD信源功率和天線口功率可酌情提高。
3 設計勘測
設計勘測是設計工作的重要環節,設計勘測收集的數據是指導設計方案的重要依據。設計勘測的工作內容包括現網覆蓋信號場強的測試和工程安裝環境的勘察。
信號場強的測試包括室內GSM信號場強和室內TD信號場強的測試,室內采用步行測試,遍歷邊緣覆蓋區域和室內縱深點,要求地下層和非標準層每層必測,標準層隔層測,利用測試手機和測試軟件記錄相應的場強數據以供分析。GSM信號場強測試結果主要供2G/3G互操作分析用,TD室外信號的測試結果供室內外協同覆蓋分析用。
安裝環境的勘察包括信源設備的安裝位置、GPS天線的安裝位置及饋線走線路由的勘察等。
4 信源設計
信源的設計包括信源的選取及對信源的合路方式、功率配置的確定,信源的設計須和分布系統的設計統一考慮,須綜合考慮建設成本、建設質量和施工難度等因素。
4.1 信源選取
信源的選取是在遵循信源選取原則的基礎上,結合容量需求和設備的擴容能力來考慮的。
(1) 室內覆蓋場景的劃分
室內覆蓋場景的劃分依據有多種,本文的場景劃分根據建筑面積劃分為:
微型建筑物(6000m2以下),主要包括餐飲娛樂、小型超市、小型商場、小型停車場等場景;
小型建筑物(6000m2~16000m2),主要包括大型超市、小型辦公樓、小型醫院等;
中型建筑物(16000m2~50000m2),主要包括大型寫字樓、中型酒店、大型醫院、政府機關等;
大型建筑物(50000m2以上),主要包括大型酒店、綜合性寫字樓、大型體育場館、大型展覽中心、政府機關、交通樞紐等。
(2)信源的選取原則
目前,TD-SCDMA室內信源方式主要有:BBU+RRU、光纖直放站和無線直放站,各自的特性和應用場景如表1所示:
目前TD-SCDMA系統主要設備類型為BBU+RRU基站,BBU+RRU能適合各類使用場景,相對于傳統信源,具有組網靈活、可分散分布功率資源、易于組成超級小區等優點,非常適合作為各場景下室內覆蓋系統的信源,故在信源的選取上應優先考慮BBU+RRU設備。由于TD-SCDMA直放站會給施主基站帶來干擾,在直放站的應用上須慎重考慮。
(3)容量需求分析
對容量的需求分析首先要建立業務模型,根據業務模型得到不同載頻配置下的理論最大可承載用戶數,然后根據目標的用戶數得出須配置的載頻數。業務模型須考慮的因數包括CS域業務滲透率、每用戶忙時話務量、PS(R4)業務激活率、忙時每用戶數據流量、上下行數據量比例等,另外,如需支持HSDPA,還須考慮HSDPA的業務模型。表2是在經驗業務模型設定下不同載頻時隙配置時可承載的最大用戶數,僅供參考。
4.2 信源合路方式
在原有GSM室內分布系統的基礎上進行TD信源的饋入,有前端合路和末端合路兩種方式,具體采用何種合路方式須根據功率預算取定。
如圖1所示,前端合路方式在GSM系統信源饋入處同位置饋入TD-SCDMA信源,利用GSM原有的分布系統實現TD-SCDMA信號的覆蓋,主要對原有分布系統的無源器件替換、增加TD干放等。
如圖2所示,末端合路方式新增TD-SCDMA主干線,根據功率預算在合適的位置饋入TD-SCDMA信源,適用于大型建筑物且施工較易的場合。
4.3 信源功率的配置
TD-SCDMA室內分布采用BBU+RRU作為信源,用PCCPCH信道功率進行功率預算,對12W 6載波設備總輸出功率按照40.8dBm取定,考慮上下行各業務平衡,PCCPCH信道功率建議按照32dBm取定進行鏈路預算。
4.4 信源的小區設置
TD-SCDMA室內分布系統小區規劃應該遵循以下原則:
(1)TD-SCDMA室內分布系統小區規劃要充分考慮室內具體環境。規劃時重點考慮小區之間的隔離。可以借助建筑物的樓板、墻體等自然屏障產生的穿透損耗形成小區間的隔離。
(2)空曠或封閉性較差的室內環境,如:同一樓層由多個小區覆蓋的商場、超市,或挑空大堂、體育場館等開放性室內環境,必須嚴格控制不同小區之間的覆蓋區域,并在不同小區之間采用碼隔離度較高的碼組。對于大型場館等小區間隔離度較低的場景,應采用異頻組網。
(3)原則上單個小區覆蓋面積不宜過大,容量不宜過高,均衡覆蓋和容量,從而避免后期容量增加對現網室內分布系統做大的調整。
4.5 信源的頻率設置
在信源的頻率配置上應遵循以下原則:
(1)充分利用2010MHz~2025MHz頻段,在業務高密度區,擴展使用1880MHz~1900MHz頻段增加網絡容量,滿足業務需求。
(2)室內使用F1~F3,室外使用F7~F9,F4~F6原則上根據實際情況合理設置;F1~F9對應的中心頻點如表3所示。
(3)對有特殊容量需求的室內場景可以使用室外頻點或使用1880MHz~1900MHz頻段的頻點。
(4)室內覆蓋與室外覆蓋盡量采用異頻組網方式;在頻率緊張的情況下,應保證與室外有切換關系的室內小區的主載頻與室外小區主載頻保持異頻。
(5)HSDPA和R4的組網方式優選HSDPA/R4混合載波獨立時隙組網方式,在N頻點系統中,HSDPA既可以配置在主載波上,也可以配置在輔載波上。
4.6 碼字設置
TD-SCDMA的碼字在設計時重點考慮的是下行同步碼和擾碼,在碼字設置時應遵循以下原則:
(1)使用頻率和碼字來區分小區,頻率規劃和碼規劃需要結合在一起做。
(2)相鄰小區或干擾小區不能分配同頻同碼組,即保證同頻同碼組的復用距離盡可能大,盡量保證同頻同碼組小區的干擾電平低于噪聲電平。
(3)同一個小區的各相鄰小區之間不能使用同頻同碼組。
4.7 時隙配比設置
時隙比例規劃需要根據目前TD-SCDMA網絡用戶的業務種類和比例來進行設置,通過計算來獲取最佳的上下行時隙配置比例,以使頻譜資源利用率最高。計算舉例如下:
某小區忙時有100個用戶,其中AMR語音用戶有90個,PS64k用戶為5個,PS128k用戶為3個,PS384k用戶為2個(暫時不考慮HSDPA業務用戶),在滿足所有用戶的前提下,根據表4中的BRU需求數量來計算,共需要364個下行碼道(BRU)和260個上行碼道(BRU)。
按照上行260個BRU和下行364個BRU計算,那么采用不同時隙比例的資源利用率結果如表5所示:
從表5可以看出,在這種業務模式下,3:3 的分配比例更為合適。
4.8 鄰區的規劃
相鄰小區的設置須同時考慮到TD-SCDMA系統內的相鄰小區和其他系統(GSM)系統間的鄰區。
(1)對于封閉性較好的室內小區可只考慮室內TD小區之間及室內GSM小區之間的鄰區關系;
(2)對封閉性較差的室內小區除考慮室內TD小區之間及室內GSM小區之間的鄰區關系外開需考慮室內外小區的鄰區關系。
5 分布系統設計
室內分布系統的設計是整個室內覆蓋設計的重點所在,室內分布系統的設計須結合鏈路預算和模擬測試的結果,使得在滿足邊緣覆蓋場強要求的前提下,天線口的輸出功率在合理的范圍之內,同時滿足室內外協同覆蓋的要求及系統間互操作的要求。
5.1 天線口輸出功率分析
(1)最小耦合損耗
最小耦合損耗(MCL,Minimum Coupling Loss)定義了基站和手機的發射部分與接收部分之間最小的耦合損耗,MCL要求≥65dB。
假設TD-SCDMA系統UE的最小發射功率為-49dBm,PCCPCH按照32dBm計算,基站到該分布天線路徑損耗為L,全向吸頂天線增益Gant=3dBi,UE天線增益GUE=0dBi,UE距離天線最近為1米,天花板損耗3dB左右,其路徑損耗為L1,則有:
MCL=L+Gant+L1+GUE
L1=32.45+20lgf+20lgd=38.4dB
MCL=L+3-3+38.4-0=L+38.4≥65dB,得到L≥26.6dB(分布系統損耗)。
天線口輸出功率Pant為:Pant=32-L
得出,Pant≤32-26.6=5.4dBm。
相應地,當PCCPCH設為29dBm、27dBm時,最大的天線口輸出功率如表6所示:
(2)天線口輸出功率分析
計算公式:
P=信源輸出功率 - ∑合路器損耗 - ∑饋線和接頭損耗 - ∑功率分配器件的插入損耗和分配損耗
在設計時應詳細分析各個天線口的輸出功率,對于不在指標要求(0dBm~5dBm)范圍內的天線,須闡述取值的依據。
5.2 邊緣場強分析
計算公式:
邊緣場強=天線口功率+天線增益-自由空間傳播損耗-衰落余量
其中:
天線口功率按天線口功率計算公式得到;
天線增益:全向天線取3dBi,定向天線取6dBi;
自由空間損耗=20lgd+20lgf-28。
衰落余量參考表7:
對邊緣場強進行分析時須結合室外小區的信號強度,確保室內TD小區信號比室外TD小區的信號強,切須保證邊緣場強的信號強度滿足2/3G互操作的需求。
5.3 模擬測試
模擬測試是在天線口注入模擬TD信源信號,使用測試手機或掃頻儀進行信號強度測量。在進行分布系統的方案設計時,模擬測試是很重要的輔助設計和方案驗證手段。在進行模擬測試時,必須保證測試的樣本點數,否則測試就會流于形式,但同時也要兼顧模擬測試的工作量,已滿足設計進度的要求。
模擬測試的一些要求:
(1)模擬信源信號的發射功率應按照設計的天線口功率進行設置,調整發射功率時須考慮分布系統的改動。
(2)對于建筑物的地下部分要求每層必測,地面部分首層必測,非標準層每層必測,標準層如果天線布局一樣,則可選取理論計算值較小的樓層進行測試。
(3)對于每個天線的測試,重點測試目標覆蓋區域的邊緣覆蓋場強,應特別關注窗邊、拐角區域。
5.4 切換區域設置
(1)切換區域不宜過大或過小,過大容易引起小區間的干擾;過小不容易保證切換時間的要求。
(2)室內小區與室外小區的切換區域規劃在建筑物的入口處。其他區域,盡量控制室內、外信號的相互泄漏,避免相互干擾。在室內的用戶盡量用室內分布系統覆蓋。
(3)室內小區以樓層為小區邊界的,切換帶規劃在樓梯處。
(4)電梯的小區劃分可把電梯覆蓋信號與低樓層劃分為一個小區或把電梯覆蓋信號單獨劃分為一個小區,與平層之間的切換盡量設置在電梯廳處。
6 結束語
室內覆蓋的設計是室內覆蓋工程建設的關鍵環節,室內信號傳播的復雜性使得室內覆蓋的設計方法與室外宏基站設計方法不同,室內覆蓋設計須考慮的因素更多,同時室內覆蓋的設計效率也待進一步摸索提高。
【作者簡介】
尹啟祿:畢業于暨南大學,工商管理碩士,高級工程師,現任中國移動通信集團廣東有限公司工程管理中心總經理,長期從事移動通信網絡工程建設管理及技術研究工作。
關鍵詞:暖通空調;施工設計;節能技術
中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A
引言:
隨著經濟的快速發展,現代化工業的迅速崛起,暖通空調的質量在很大程度上具有決定性的影響,只有生產出低能耗、低成本的暖通空調才是最佳的發展趨勢,節能是關系到我們賴以生存的環境是否可以實現可持續發展,也關系到人們的健康與安全,同時也關系到國家能源安全與環境污染的問題,對此必須引起高度重視。
暖通空調的概念和節能設計的意義 1、暖通空調概念 暖通空調主要由通風、空氣調節以及采暖這三方面組成,暖通是建筑設計工種中的一個分類的名稱,包括通風系統,排風系統,制冷供暖系統等綜合方面的設計,是建筑的一個重要組成部分。暖通空調節能技術是指在采暖方面盡可能用最少能源獲得最多熱能。暖通空調節能包括熱泵、被動式太陽房、熱電聯、太陽能等。 2、暖通空調節能設計意義 由于人們的生活水平不斷提高,城市建設的步伐也越來越快,暖通空調系統的應用越來越多。但其相關的能源消耗卻不斷增加,使得能源供求關系產生了一種新的矛盾。為解決這種新的矛盾我們采用節能技術,將空調系統能耗降低一半,因此,在暖通空調系統中考慮節能是非常重要的。
二、暖通空調施工設計中所存在的問題,以及發展現狀
現如今,由于追求質量的趨勢越來越強,人們對于空氣的調節、通風方面以及采暖方面采用的是大規模的人工方式,使得能源的消耗量逐漸加大。最近幾年,我國對于相關的節能性問題嚴格的重視起來,使得暖通空調的節能設計成果趨向于完善化。例如某市的奧體中心其節能的設計,就相對于建筑節能帶來了新型的創意。(大中型體育場館作為大跨度公共建筑,設計之初就需作為城市空間景觀的一個重要構成因素。體育中心是城市的基本單元之一,各體育場館單體是體育中心的子單元,各子單元之間因不同的功能組合、結構選型和其在群體中所處的不同的地位而有不同的設計定位和空間體量。優秀的場館設計,往往通過新穎別致的建筑形象先聲奪人。體育中心創作依靠體量關系、交通體系、景觀塑造和空間組合構架出完整的形象;場館單體設計,通過結構選型、建筑材料、質感色彩的變化創造出新穎的造型。關注場館單體造型的創新性,是境外建筑師在設計競賽中獨樹一幟的要點。)因此,以下的論述就從宏觀的角度來探討暖通空調基本上會存在的相關問題:
1、暖通在設計完成后根據其設計方案進行施工,其施工的過程中也會出現諸多的問題,例如一些不是非常專業的暖通工作的人員在施工中,如果遇到一些臨時的變更方案,不會在第一時間進行正確的處理,由于處理的不針對性,使系統產生無法挽回的嚴重后果,會給系統的運行管理造成不明就里的安全隱患。
2、工程實施的進程中,其運行管理方面會產生了許多的問題。例如:暖通空調的施工設計完成之后,暖通空調參與操作的人員在沒有系統培訓的時候,就開始正式的施工運作,同時許多參與人員基本上是不了解暖通空調的相關理論知識的,并且對于外部的參數變化,更加不懂得開展正確的調節工序,造成非常大的能耗。
3、現如今人們在環保節能的重大問題上,逐漸的提高了自身的意識,清晰的認識到現在已經擁有的方法和相應方案所滋生的大部分問題。因此,國家也積極的對節能環保進行引導,提倡節能環保的行為意識,由此創新出了許多新的方法,以及新的技術。可是創新出的這一系列新的方法和新的技術,在應用時都存在著或多或少的優缺點。在種類繁多的節能與環保方案中,設計人員在一般情況下是不知道該使用哪一種的。設計的人員如果對于設計出的方法不能夠清晰的評價和理解的話,就會在使用中采用錯誤的方式,最終就會導致非常嚴重的損失發生。
三、暖通空調工程節能的設計分析1、做好暖通空調工程的自身設計 制作出最節能環保的暖通產品,是節能的重中之重。而這其中,建筑的負荷計算是關鍵點,但是由于設計周期短,相關人員并沒有嚴格遵守相關規定,沒有找出最優化設計,把粗略估計作為設計、施工階段的依據,經常導致總負荷過大,采購費用偏高不說,更會導致能源的大量浪費。目前,我們應該普及低能耗舒適健康的空調暖通方式。隨著社會快速發展,越來越多的人所使用空調暖通的方式,導致了對非再生能源的消耗大量增加,生態環境和人居環境進一步惡化。為此,我們應該提高意識,合理選用暖通系統的冷熱源,實現冷熱源的多元化、多樣化。2、建筑規劃設計階段的節能措施 建筑規劃設計是建筑節能設計的重點,規劃節能設計應從建設選址、分區、建筑和道路布局走向、建筑方位朝向、建筑體型、建筑間距、冬季季風主導方向、太陽輻射、建筑外部空間環境構成等多方面進行研究,以優化建筑的微氣候環境,有利于節能,充分重視和利用太陽能、冬季主導風向、地形和地貌等自然因素。 2.1 設計綠化帶 建筑旁邊的綠化具有隔聲、防塵與防風、美化居住空間的作用,綠化對于建筑節能也起到一定的作用。樹木不僅可以起到遮光作用的同時還能降低空氣的溫度,使建筑物受到的太陽輻射的熱量降低。綠化可以使屋頂上的太陽熱量消耗在蒸發水分上,因此這部分熱量就不會使屋頂結構表面的溫度繼續升高,幫助暖通設計的節能。 2.2 采用熱泵技術節能 熱泵是靠位能進行拖動的,迫使熱量從低位熱源流向高位熱源提升的裝置。熱泵可以把不能直接利用的熱能轉換為可利用的高位熱能,從而達到節約部分高位能的方法。因此,利用低位能的熱泵技術是一條極重要的節能途徑。 2.3 排風余熱回收技術的應用 利用熱回收裝置對排風和新風進行熱交換,可以降低新風溫度和濕度。在排風出口安裝熱交換器,排風和新風分別通過各自的通道進行間接接觸換熱;利用排風余熱來預熱新風,從而達到回收排風余熱的目的。這樣做不僅節能,還改善了室內空氣流通的質量。3、充分利用好暖通系統和相關設備 不同性能的設備,會使系統有不同的運轉效率。以島國日本為例,眾所周知,他的資源能源儲量很少,在暖通方面的技術也不是世界領先,為了節約能源,他就在建筑物上下了很大功夫;有的西方國家在使用暖通系統時,采用了自動化技術。雖然設備成本增加了,卻節約了能源。
四、各種環保節能的應用技術 1、太陽能的應用 太陽能壓縮式制冷研究的重點是如何將太陽能有效地轉換成電能,再用電能去驅動壓縮式制冷系統。以太陽能作為熱源的吸收式制冷是利用太陽輻射熱能驅動溴化鋰水溶液或氨水溶液的吸收式制冷系統。太陽能吸附式制冷是將系統中的加熱器和冷卻器去掉,將太陽能集熱器與吸附床合二為一,冷卻功能則利用夜間室外空氣的自然冷卻來完成。 2、自然風的應用 自然風的供冷是可再生能源在暖通空調應用中的重要組成部分。 當室外空氣的焓值和溫度低于室內時, 在供冷期內就可以利用室外風所帶有的自然冷量來全部或部分滿足室內冷負荷的需要。 通常, 這種情況出現在供冷期的過渡季和夜間,可采用的方法為新風直接供冷和夜間通風蓄冷。 由于利用了自然風提供建筑所需要的冷量,與常規空調系統相比,在運行中不用電或少用電,既節約能源,又減少對環境的污染,同時也改善了室內空氣品質。 3、地下水的應用 地下水由于地層的隔熱作用,其溫度受氣溫影響很小。在暖通空調中,有些地下水可以直接作為冷源,更是熱泵良好的低位熱源。所以水源熱泵有著良好的節能前景。 水源熱泵技術是利用地球表面淺層水源中吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位熱能資源,并利用熱泵原理,通過少量的高位電能輸入,實現低位熱能向高位熱能轉移的一種技術。
結束語
總而言之,暖通空調的出現大大改善了人們的生活質量,為人們的生活帶來非常多的便利。因此,我們要對暖通空調系統的節能存在的問題加以足夠的認識與了解。而節能技術的研究開發和運用是暖通空調系統、建筑系統節能的基礎,需要得到政府部門的重視和支持,同時也需要暖通專業工作者在暖通空調的節能設計中做出貢獻。
參考文獻
[1]廖福華.淺談暖通空調節能設計[J].科技與生活.2010年
關鍵詞:鋼結構建筑應用
中圖分類號: TU319 文獻標識碼: A 文章編號:
一、 鋼結構在我國建筑中的應用現狀總體概述
鋼結構的應用在我國有悠久的歷史。目前我國鋼結構建筑的發展出現了未曾有過的
興旺景象。主要表現在:
1、高層、超高層建筑由中外合作到國產化的起步。我國著名的高層、超高層建筑大多
是中外合作的產物,如上海金茂大廈、環球金融中心、深圳地王大廈、北京京廣中心等。中
外合作設計對于掌握國外先進技術及鍛煉培養人才起到了促進和推動作用。1998年建成的大連遠洋大廈(高201m,51層)標志著高層鋼結構建筑國產化的起步,1999年建成的深圳賽格廣場(291.6m,72層)是世界上最高的鋼管混凝土結構建筑。
2、輕鋼結構建筑的迅猛發展與國外公司的大批涌入。近年來,輕鋼建筑以其商品化程
度高、施工速度快、使用效果好、應用面廣、造價低等優勢獲得了迅猛發展。全國每年約有
200萬平方米輕鋼建筑竣工。在此背景下,國外輕鋼結構生產廠商也紛紛在我國設分公司、
制造廠,獲得了很大的銷售量。
3、空間結構得到了進一步的發展,大量大跨度的建設項目陸續興建,如天津體育中心
(直徑108m,1994年)、上海8萬人體育場看臺頂蓋(1998年)、沈陽博展中心室內足球場
(144×204m,2000年)等。
我國鋼結構建筑雖達到了一定的水準,但在材料、工藝設計手段等方面與發達國家相比
仍存在不少差距,在有些領域尚屬空白,如大跨度開合空間結構等。
二、 鋼結構在各類建筑中的發展和技術特點
1、高層重型鋼結構
高層鋼結構建筑是一個國家經濟實力和科技水平的反映,又往往當作一個城市標志性建筑。80年代至今已建成和在建高層鋼結構達80多幢,總面積約6007平方米,鋼材用量60多萬噸。包括正在規劃和建設的已有100幢高層鋼結構。
最近北京、上海在建和新建高層鋼結構就超過l0幢。如:上海環球金融中心(101層,高492米,用鋼量65萬噸);中關村金融中心(建筑面積11萬平方米。,高度為150m,用鋼量15萬噸);北京電視心(建筑面積183萬㎡,高度為41層,22705m,用鋼量38萬噸);國貿中心三期(建筑面積54萬㎡、高度為330m);LG大廈(建筑面積25萬㎡,高度為110m,用鋼量1O萬噸);銀泰中心(建筑面積35萬㎡,高度為249m,用鋼量20萬噸)、央視新址主樓等(建筑面積50萬m。,高度為234m,用鋼量128萬噸);廣州西塔(高度為432m,用鋼量48萬噸)等。估計全國每年有200萬-300萬㎡。高層鋼結構建筑施工,用鋼量約45萬噸。
2、大跨度、空間鋼結構(包括膜結構)
近年來,以網架和網殼為代表的空間結構繼續大量發展。不僅用于民用建筑,而且用于工業廠房(開發區工業廠房、煙草行業廠房等)、機庫、候機樓、體育館、展覽中心、大劇院、博物館等。無論在使用范圍、結構型式、安裝施工工法等均具有中國建筑結構的特色。如杭州、成都、西安、長春、上海、北京、南京、廣州、深圳、南寧、哈爾濱、大連、長沙、重慶、武漢、濟南、鄭州等一批飛機航站樓、機庫、會展中心、體育場館、大劇院、音樂廳。采用圓鋼管、矩型鋼管制作空間桁架、拱架及斜拉網架結構,加上波浪形屋面成為各地新穎和富有現代特色的標志性建筑物。
最近在懸索和膜的張拉結構研究開發和工程應用取得新的進展。預應力空間結構開始得到應用。杭州雷峰塔、海南千年塔和廣州新電視塔(高度610米、用鋼量40萬噸)。昆明世博園藝術廣場膜結構等一大批各種新型鋼結構建筑和構筑物在祖國大地涌現。
據中國鋼結構協會空間結構分會統計:網架和網殼近三年生產已處于趨平穩狀態,每年1500座,約250萬平方米,用鋼約7萬噸。空問桁架2001年建造20座60萬平方米。懸索結構1991年至今建造7座15218平方米。膜結構2001年建造40座117萬平方米。懸索和膜結構目前處于發展階段,用量還不大,專家預計每年將以20%的速度增加。
3、輕鋼結構
我國輕鋼結構建筑發展較快,主要用于輕型的工業廠房、棉花和糧食倉庫、碼頭和保稅區倉庫、農產品、建材、家具等各類交易市場、體育場館、展覽廳及活動房屋、加層建筑等。
輕鋼結構是相對于重鋼結構而言,其類型有門式剛架、拱型波紋鋼屋蓋結構等。用鋼量一般30kg/㎡左右(不含鋼筋用量),在我國發展很快、應用廣泛。全國每年新建輕鋼房屋800萬平方米、用鋼約20萬噸。
4、鋼-混凝土組合結構
眾所周知,鋼-混凝土組合結構是充分發揮鋼材和混凝土兩種材料各自優點的合理組合。不但具有優異的靜、動力工作性能,而且能大量節約鋼材、降低工程造價和加快施工進度,是可以廣泛推廣的結構。對環境污染也較少,是符合我國建筑結構發展方向的一種比較新穎的結構。
20世紀90年代我國已建成了世界跨度最大的采用組合結構的公路拱橋,如廣州丫鬢沙大橋,橋長360m,重慶萬州長江大橋,跨度420m,前者為鋼管混凝土拱橋,后者為勁性鋼管混凝土骨架拱橋。全國已建成的組合結構拱橋已超過300座之多。在高層建筑方面,建成了全部采用組合結構的超高層建筑-深圳賽格廣場大廈,高291.6m,屬世界最高的鋼-混凝土組合結構。全國已建成的采用組合結構的高層建筑也已超過40幢之多。鋼-混凝土組合結構已有幾本專門設計施工規程可參照。
5、鋼結構住宅
摘 要 本文從高職院校體育教師素質和教學模式現狀進行比較研究,闡述了高職院校公共體育課改革的必要性。通過教學模式的改革使高職體育課真正成為深受學生歡迎的適應職業教育的重要課程。
關鍵詞 高職院校 體育課教學模式 改革與創新
公共體育課作為高職院校課程體系的重要組成部分,建立一套科學有效并適合于高職院校辦學特點的公共體育課教學模式,對于培養大學生健康體魄,掌握體育鍛煉方法,促進大學生全面發展,成為新時代合格的應用型人才具有十分重要的意義。
一、研究的對象和方法
(一)研究的對象:遼寧職業學院、遼寧公安司法管理干部學院、遼寧現代服務職業技術學院、遼寧裝備制造職業學院、沈陽農業大學高等職業技術學院、鐵嶺技師學院等高職院校在校學生。
(二)研究方法
1.文獻資料法:在圖書館和網絡上查閱相關的專著、論文等文獻資料,為創新職業院校體育課教學模式提供理論依據。
2.參觀訪問考察法:走訪同類院校,收集有關的資料。
3.實驗法:在體育教學中以創新為主題貫穿于整個教學環節中,體現學生的主體性和主觀能動性,培養學生的創新意識和創新能力。
4.總結歸納法:通過體育教學實踐,不斷地總結出有效的教學方法和教學模式。
二、高職院校體育教學現狀分析
(一)開課現狀
從表1中可以看到,在走訪調查的幾所院校里大多數開設的都是必修課,開設選修課的極少,時間為一年或二年,開設的課程比較集中,很難滿足學生的需求。
(二)體育教師自身現狀
教師在長期的教學過程中逐漸形成了自己的教學習慣,把自己束縛在人為的條條框框中,不思創新。例如,課的開始部分常常是四列橫隊或二列橫隊,準備部分常常是用慢跑、徒手操、活動各關節,課的結束部分是放松四肢肌肉,長此以往學生逐漸對體育課就失去了興趣。
三、c時俱進,大膽創新
探索更加符合當代大學生生理和心理的體育課教學模式,是新課標賦予我們體育教師的光榮使命。為此我們必須加倍地努力,積極地參與到教改當中來,堅持以學生主體,以快樂體育為主線去設計和組織體育課的內容和形式,真正地實現從“要我學”到“我要學”的教學目的。筆者和同事們在近幾年的教學實踐中,對體育課教學模式的改革進行了大量地嘗試,取得了一些可喜的成果。
(一)教師統一認識,更新教學理念,不斷提高自身的素質使教改得以順利地實施。
在工作中我們一方面通過查閱大量書籍,登陸互聯網了解和掌握知識和技能的新動態來提高自身素質;另一方面通過教研活動、互相聽課加深認識,取長補短,共同提高,因而使教師在實際教學中游刃有余,無論是教學形式,還是教法上都有了改進和創新。
(二)在實際體育教學中,解除“四段式”教學模式的束縛,使整個教學過程自然流暢。
所謂的“四段式”教學模式就是把每節體育課分為四個部分:開始部分準備部分基本部分結束部分。就其本身來說,它是符合人體生理規律的教學模式,但它過分突出了人體的生理機制,對教學環節限制過死,所以在體育教學中要淡化課的各部分之間的比例限制,只要各部分合理銜接就可以了,特別是在課程的中后期。
(三)在體育教學中教學方法的創新和合理運用,使體育課充滿了活力,學生主動地參與到各個環節中來,真正體現了學生的主體地位。
在近幾年的體育教學改革中,我和我的同事們在教法上做了很多大膽的嘗試和探索,積累了一定的教學經驗,對教學法的運用有了更深刻的認識:多媒體教學是提高教學效果不可或缺的現代化教學手段之一,合理運用多媒體設備表現手法的先進性和廣泛性等特點來突出技術動作的要點、難點,有助于學生充分感知正確完整的技術動作;體育游戲教學法的合理運用充分調動了學生的積極性和活躍了課堂氣氛;比賽教學法的合理運用提高了學生的技術動作綜合運用能力,它既開發了學生的智力,又提高了學生的競爭意識;口令教學法的合理運用簡化了動作使學生更容易掌握;自主式教學法的合理運用給了學生自由的想象空間和創新空間;在實施分組教學法時采用“男女搭配、學習不累”的方式,能使課堂氣氛更加輕松、活躍。以籃球教學為例,在準備活動內容安排上采用了健身操、球操、球性練習、體育游戲等內容。利用多媒體教學設備的音響和視頻效果以增加學生興趣調動學生積極性為主線,在完成身體的熱身準備的同時也使學生對下一步的練習產生興趣和期待。在籃球基本技術教學初期多媒體教學的作用尤為重要,通過多媒體的演示能夠使學生在頭腦中對技術動作形成完整的記憶,在練習中合理運用教學法逐步使學生在掌握所學的籃球基本技術的同時也享受了體育運動的快樂。在課程結束前,使用輕松的體育游戲或配以舒緩、輕柔的音樂作為放松手段,使學生從生理到心理都得到了放松。這樣在體育教學過程中充分體現了快樂體育的教學目的。
四、結論和建議
(一)結論
只有在體育教學過程中堅持以學生為主體,健康快樂為教學目的,摒棄傳統的教學理念,大膽探索和創新的教學模式,才能激發學生的興趣和愛好,培養學生的自主能力和創新意識,使體育課真正成為深受學生歡迎的適應職業教育的重量課程。
(二)建議
1.學生在校學習期間都應開設體育課,以必修加選修的模式為宜。
2.應加大體育場館的投資和建設以保障體育教學的順利實施。
3.教學內容應多樣化以適應不同層次學生的需求。
參考文獻:
[1] 凌文杰 論高校體育創新教學模式的構建[J].岱宗學干.2006(03):110-112.
[2] 王國玲.試論當前高校體育教學理念和方法的改革與創新[J].體育時空.2013(10).
一、網絡技術在現代教育中的優勢
1.利用網絡技術可有效提高教學效率
利用網絡技術可以更好地理解漢字的意義。我國的漢字是一種藝術性的創造,它是我國數千年的文化精髓,網絡技術課件的應用,把一個個沒有生命的漢字變得更形象、生動,它讓學生在學會漢字的同時,感受到漢字的無限魅力。此外,網絡技術具有信息量大的優勢,教師可以方便地查閱多方面的資料,幫助學生課外閱讀,拓寬學生的視野。總之,在現代教育中,網絡技術使得課堂更加形象、生動,也更加直觀。對于一些疑難問題,運用網絡技術可以得到更好的解決辦法。
2.利用網絡技術有助于補充和豐富教學的背景知識
如在語文學習中,對古詩詞的學習,一般都需要教師翻譯成白話文,學生才能理解詩詞的意義,但很多時候,學生并不能體會其中的意境。“所謂意境,一指文學作品中所描繪的生活圖景和表現的思想感情融合一致而形成的一種藝術境界,它能使讀者通過想象和聯想,如身臨其境,在思想感情上受到感染。”此時教師若準備好一個視頻,把詩中的背景運用畫面和聲音的形式表現出來,則能使學生充分學習到詩的背景知識,使學生對詩的理解有了時空感,能體會作者在作詩時的感情以及所處的環境。
3.利用網絡技術,可以提高教學效率
網絡技術的采用,可以使枯燥的文章通過感性的聲音表達出來,學生們會慢慢融入到課文的意境之中,從而得到很好的教學效果。學生正處于快速生長發展的階段,思維活躍,注意力不容易集中,觀察事物不夠細致,普通話不標準。針對這些問題,教師的認真傳授是必不可少的,但若合理運用網絡技術教學,則可以提高教學效率。
二、網絡技術在現代教育中的弊端
1.容易造成資源浪費
雖然網絡技術較之傳統教學手段,具有無比的優越性。但任何事物都是一個矛盾的統一體,都會或多或少的存在著利弊兩方面,如若操作不當,網絡技術手段也會對教學產生一些不利影響。如運用網絡技術教學,離不開一個好的網絡技術課件,在實際教學中,有很多網絡技術的應用是“為用而用,盲目跟風”,脫離了運用網絡技術教學的初衷。另外,一些教師對網絡技術的使用不夠重視,把網絡技術當做一種擺設,只應付了事,這樣不能物盡其用,造成資源的浪費。
2.容易忽視教學內容
網絡技術在現代教育中的應用有些教師只注重形式,而忽略了教學的真正內容,使網絡技術課件“金玉其外,敗絮其中”。如語文課程應致力于豐富學生語言的積累,培養學生的母語語感,發展學生的文學作品創作思維,使學生具備良好的語文素質。然而,在實際教學中我們發現,有些教師把網絡技術課件制作得過于復雜花哨,使學生應接不暇,注意力無法集中,抓不住課堂的重點。
三、現代教育中如何更好地運用網絡技術
1.要正確認識教育的目的
現代教育中運用網絡技術,其目的在于提高學習效率。網絡作為一種現代技術與知識的結合體,我們在運用的過程中,要本著不斷提高學生認識能力的目的,不斷提高學生的素養。
2.把握使用網絡技術的時機
網絡技術是一種教育技術,一種傳播媒介,它服務于教學活動。教師能否遵循學生的認識過程,設計出優秀的課件,能否找準網絡技術與學生理解語言的最佳結合點,在課堂上適時展現給學生,是我們應用網絡技術技術的關鍵。這里課件的展示時機就是學生認識的最佳結合點,是應用網絡技術的關鍵。
作者:趙紅梅 單位:江蘇省響水縣黃圩中心小學
(二)
一、高職體育教學的本質屬性
第一是健康屬性,體育的本質屬性就是讓學生通過體育課程的教學,掌握管理、促進自身健康的能力。因此,需根據這一特性,形成以學生個體興趣為基礎的大學體育課程教育體系。第二是職業屬性,高職學生利用體育鍛煉的手段和體育運動這個載體,著重發展本專業今后從業和勝任工作崗位所需要的身體素質和心里素質,增強學生的就業競爭力,形成以專業培養目標為依據的高職體育職業體能訓練體系。
二、高職體育教學中的網絡技術構思
(一)體育教學的課程管理平臺
當前,大多數高職院校的體育課程教學模式一般分為兩個階段,即大一期間的公共基礎課程和大二、大三學年的公選課程學習。公共基礎課大多以達標訓練及基本隊形、廣播體操等常規操練為主,主要滿足高職體育教學中的健康屬性;公選課程學習主要以培養學生的體育運動興趣,滿足體育教學中的學生職業屬性。這樣的層次教學較好的完成了高職學生在校期間的體育課教學任務和學生的培養目標,但是在以往的教學常規中容易造成疏漏。比如有的學生在大一期間體育公共課程未能達標,大二又繼續新的項目的學習;有的學校的學生對大二公選課的選取比較混亂,甚至對課程培養目標都不清楚,盲目選擇了不適合自己項目,造成大學期間的體育課程不能通過。以上這些方面的影響,完全可以用體育課程管理平臺技術進行彌補。在一些發達地區,這樣的軟件技術已經成熟。入校新生可以通過平臺了解在校三年期間的體育課程培養目標,查詢自己感興趣的公選課項目,在課程考核結束時能及時查詢考核結果。在平臺中,各課程教師也可上傳公選課項目的專業介紹、培養目標、考核方式,以此吸引學生選課。通過該平臺還可以均衡高職院校體育教學資源,整合管理體育教學的場館和設備。
(二)體育教學過程的多媒體網絡技術的實現
隨著網絡教育的發展,網絡體育教育的建設成為一種必然,它是一種新型的教育方法,主要采用多媒體教學手段,通過多媒體技術及網絡教學,配合課堂上的需要,使畫面重復播放、講解、加上教師的示范,使學生更容易理解動作的難點、要點,增強學習的自主性,提高教學效率。傳統教學模式以班級授課為主要形式,教師往往是知識的傳授者,在教學工作中起主導作用,教學方法多以板書,口授為主,教師的教學水平、教學態度將直接影響教學質量和教學效果,不能有效帶動學生學習的積極性和自主性。傳統的教學模式,統一化的班級授課形式,教師不能根據學生的學習能力和知識水平而有針對性的傳授知識,因而在一定程度上限制了學生自身素質的提高和個勝潛能的發展。網絡環境下的體育教學模式,教師運用多媒體技術進行教學,可以將帶有音頻和視頻、文本、圖表和動畫的界面傳授給學生,能夠吸引學生的注意力,激發學生的學習興趣閣,較之傳統課堂,學生參與的氣氛相對較高。同時利用多媒體課件可以將體育運動環節有節奏的重復放映,使學生更容易理解動作的難點、要點,加深對動作要領的記憶,可以增強學生的感官意識。教師可利用網絡資源來完善充實自身的教學內容,提高其知識水平,使體育愛好者能達到最佳的體育知識學習和鍛煉效果。
(三)網絡環境下區域性體育教學資源共享庫
教學資源庫指的是素材性課程資源和條件性課程資源。教學資源庫建設不僅僅是整合開發優質數字化教學資源,提高課程質量,更重要的是推動課程改革,創新教學模式和教學方法,形成校校、校企共建發展的良性機制,整體提升高等職業教育專業人才培養質量和社會服務能力。盡管在現在高職院校的教學管理中,體育課程一般都只是列為公共基礎課來進行教學規劃,但是隨著人們生活質量的日益提升,以及各式生活習慣的轉變,廣大青年學生對體育運動的熱情和需求在日益提升,加之各級政府對群眾性體育事業的大力支持,這就意味著構建區域性體育教學資源的共享庫在理論上成為可能。區域性體育教學資源共享庫,其根本目的在于整合區域性的體育教學的優質資源,發掘優質體育教學資源下的優勢項目和優秀人才,可為國家體育事業發展的階梯形建設服務。資源庫建設可深度發掘在一個地域范圍內,優質的體育場館資源和設備技術資源并備案;亦可將各高校的優秀體育教育人才、優質的教學資源、課程及訓練設置方案進行分享和學習;同時也能從廣大的青年學生中發掘體育運動人才,繁榮群眾性文化和體育運動市場,更好的為地方經濟建設服務。
三、結束語
1.骨架式膜結構(Frame Supported Structure)
以鋼構或是集成材構成的屋頂骨架后,在其上方張拉膜材的構造形 式,下部支撐結構安定性高,因屋頂造型比較單純,開口部不易受限制, 且經濟效益高等特點,廣泛適用于任何大,小規模的空間。
青島音樂廣場
2.張拉式膜結構(Tension Suspension Structure)
以膜材、鋼索及支柱構成,利用鋼索與支柱在膜材中導入張力以達安 定的形式。除了可實踐具創意,創新且美觀的造型外,也是最能展現膜結 構精神的構造形式。 近年來,大型跨距空間也多采用以鋼索與壓縮材構成 鋼索網來支撐上部膜材的形式。因施工精度要求高,結構性能強,且具豐 富的表現力,所以造價略高于骨架式膜結構。
3.充氣式膜結構(Pneumatic Structure)
充氣式膜結構是將膜材固定于屋頂結構周邊,利用送風系統讓室內氣 壓上升到一定壓力后,使屋頂內外產生壓力差,以抵抗外力,因利用氣壓 來支撐,及鋼索作為輔助材,無需任何梁,柱支撐,可得更大的空間,施工 快捷,經濟效益高,但需維持進行24小時送風機運轉,在持續運行及機器 維護費用的成本上較高。
二、膜材料用于膜結構建筑中的膜材是一種具有強度,柔韌性好的薄膜材料,是由纖維編織成織物基材,在其基材兩面以樹脂為涂層材所加工固定而成的材料,中心的織物基材分為聚酯纖維及玻璃纖維,而作為涂層材使用的樹脂有聚氯乙烯樹脂(PVC),硅酮(silicon)及聚四氟乙烯樹脂(PTFE),在力學上織物基材及涂層材分別具有影響下列的功能性質。
織物基材——抗拉強度,抗撕裂強度,耐熱性,耐久性,防火性。
涂 層 材——耐候性,防污性,加工性,耐水性,耐品,透光性。
三、膜材的正確選定用于建筑膜結構的膜材,依涂層材不同大致可分為PVC膜與PTEF膜,膜材的正確選定應考慮其建筑的規模大小、用途、形式,使用年限及預算等綜合因素后決定。
PVC膜(PVC-Coated Polyester)
PVC膜材在材料及加工上都比PTFE膜便宜,且具有材質柔軟,易施工的優點。但在強度、耐用年限、防火性等性能上較PTFE膜差。PVC膜材是由聚脂纖維織物加上PVC涂層(聚氯乙烯)而成,一般建筑用的膜材,是在PVC涂層材的表面處理上,涂以數micron厚的壓克力樹脂(acrylic),以改善防污性。但是,經過數年之后就會變色、污損、劣化。一般PVC膜的耐用年限,依使用環境不同在5~8年。為了改善PVC膜材的耐侯性,近年來已研發出以氟素系樹脂于PVC涂層材的表面處理上做涂層,以改善其耐侯性及防污性的膜材。
PVDF PVDF是二氟化樹脂(Polyvinylidene Fluoride)的略稱,在PVC膜表面處理上加以PVDF樹脂涂層的材料稱為PVDF膜。PVDF膜與一般的PVC膜比較,耐用年限改善至7~10年左右。
PVF PVF是一氟化樹脂(Polyvinyl Fluoride)的略稱。PVF膜材是在PVC膜的表面處理上以PVF樹脂做薄膜狀薄片(laminate)加工,比PVDF膜的耐久性更佳,更具有防沾污的優點。但因為加工性、施工性與防火性都不佳,所以使用用途受到限制。
PTFE膜(PTFE Coated Fiberglass)
PTFE膜是在超細玻璃纖維織物上,涂以聚四氟乙烯樹脂而成的材料。PTFE膜最大的特微就是耐久性、防火性與防污性高。但PTFE膜與PVC膜比較,材料費與加工費高,且柔軟性低,在施工上為避免玻璃纖維被折斷,須有專用治工具與施工技術。
耐久性:涂層材的PTFE對酸、鹼等化學物質及紫外線非常安定,不易發生變色或破裂。玻璃纖維在經長期使用后,不會引起強
度劣化或張力減低。膜材顏色一般為白色、透光率高,耐久性在25年以上。
防污性:因涂層材為聚四氟乙烯樹脂,表面摩擦系數低,所以不易污染,可藉由雨水洗凈。
防火性:PTFE膜符合近所有國家的防火材料試驗合格的特性,可替代其它的屋頂材料做同等的使用用途。
四、工程應用體育設施—體育場館、健身中心等交通設施—機場、火車站、公交車站、高速公路收費站、加油站等文化設施—展覽/會議中心、劇場、博物館、動物園、水族館等景觀設施—建筑入口、泳池小品、小區長廊、戶外廣場、公園小品、標識性建筑等商業設施—購物中心、餐廳、步行街等工業設施—工廠、倉庫、污水處理中心、物流中心、溫室等 張拉膜結構的概念設計只有正確表達結構邏輯的建筑才有強大的說服力與表現力“這句話揭示了張拉膜結構的精髓。對于張拉膜結構,任何附加的支撐和修飾都是多余的,其結構本身就是造型;換句話說,不符合結構的造型是不可能的,因為那樣的薄膜不是飄動的就是缺乏穩定性的。張拉膜結構的美就在于其”力“與”形“的完美結合。
張拉膜結構的基本組成單元通常有:膜材、索與支承結構(桅桿、拱或其他剛性構件)。
膜材一種新興的建筑材料,已被公認為是繼磚、石、混凝土、鋼和木材之后的“第六種建筑材料”。膜材本身不能受壓也不能抗彎,所以要使膜結構正常工作就必須引入適當的預張力。此外,要保證膜結構正常工作的另一個重要條件就是要形成互反曲面。傳統結構為了減小結構的變形就必須增加結構的抗力;而膜結構是通過改變形狀來分散荷載,從而獲得最小內力增長的。當膜結構在平衡位置附近出現變形時,可產生兩種回復力:一個是由幾何變形引起的;另一個是由材料應變引起的。通常幾何剛度要比彈性剛度大得多,所以要使每一個膜片具有良好的剛度,就應盡量形成負高斯曲面,即沿對角方向分別形成“高點”和“低點”。“高點”通常是由桅桿來提供的,也許是由于這個原因,有些文獻上也把張拉膜結構叫做懸掛膜結構(suspension membrane)。
索作為膜材的彈性邊界,將膜材劃分為一系列膜片,從而減小了膜材的自由支承長度,使薄膜表面更易形成較大的曲率。有文獻指出,膜材的自由支承長度不宜超過15米,且單片膜的覆蓋面積不宜大于500平米。此外,索的另一個重要作用就是對桅桿等支承結構提供附加支撐,從而保證不會因膜材的破損而造成支承結構的倒塌。
膜結構設計主要包括以下內容:
1,初始態分析:確保生成形狀穩定、應力分布均勻的三維平衡曲面,并能夠抵抗各種可能的荷載工況;這是一個反復修正的過程。
2,荷載態分析:張拉膜結構自身重量很輕,僅為鋼結構的1/5,混凝土結構的1/40;因此膜結構對地震力有良好的適應性,而對風的作用較為敏感。此外還要考慮雪荷載和活荷載的作用。由于目前觀測資料尚少,故對膜結構的設計通常采用安全系數法。
3,主要結構構件尺寸的確定,及對支承結構的有限元分析。當支承結構的設計方法與膜結構不同時,應注意不同設計方法間的系數轉換。
4,連接設計:包括螺栓、焊縫和次要構件尺寸。
5,剪裁設計:這一過程應具備必要的試驗數據,包括所選用膜材的楊氏模量和剪裁補償值(應通過雙軸拉伸試驗確定)。
膜結構在方案階段需要考慮的問題有:
1,預張力的大小及張拉方式;
2,根據控制荷載來確定膜片的大小和索的布置方式;
3,考慮膜面及其固定件的形狀以避免積水(雪);
4,關鍵節點的設計,以避免應力集中;
5,考慮膜材的運輸和吊裝;
6,耐久性與防火考慮。
在膜結構設計階段所要考慮的要點有:
1,保證膜面有足夠的曲率,以獲得較大的剛度和美學效果;
2,細化支承結構,以充分表達透明的空間和輕巧的形狀;
3,簡化膜與支承結構間的連接節點,降低現場施工量。
膜結構研究的主要問題有:
1,找形(Form-finding)或更進一步叫“形態理論”;
2,考慮膜材松弛和各向異性下的結構響應;
3,結構在風荷載作用下的動力穩定性;
在房建工程保溫施工中,無機纖維噴涂技術是繼聚氨酯、擠塑板、棉氈、保溫砂漿等傳統保溫材料施工后一種新工藝,具有良好的絕熱、吸聲降噪、防火、適應復雜結構等優異特性,抗菌不霉變,安全環保,經濟效益和社會效益突出,其綜合特性是傳統保溫吸聲材料所無法比擬的。該項技術在中國建筑保溫、防火、吸音等新材料領域成為一個新興產業。
結合本實例工程,保溫部位為地下室頂棚,隔間多、梁為下翻梁,管道、管線眾多,施工部位比較復雜,在此條件下對頂板做保溫,綜合各種施工方法,最終選用無機纖維噴涂。
2、特點
2.1、解決傳統技術限制
在建筑中有廣泛的應用,尤其針對結構能量散失大、冷熱橋點多、結構復雜、異性曲面多樣等特點、整體適用纖維噴涂技術,從根本上解決了傳統絕熱材料(玻璃棉氈、毯、聚苯板等型材)接縫多、密封性差、安裝工序復雜、易老化變形等問題,大大提高了建筑的整體絕熱性能,使其能源損耗和運營成本顯著降低。
2.2、效率高
采用機械化施工,效率高;可直接噴涂于鋼材、混凝土、木材、玻璃、石膏板、塑料、等材料表面上,無需適用其它任何支撐、掛件和加固材料。
2.3、卓越的保溫絕熱性能
保溫噴涂玻璃棉是一種具有高絕熱值的高級保溫材料,它的絕熱系數可達0.0346w/m.℃,這一數值保證了很好的絕熱性能,特別是在復雜結構或異性結構上噴涂,使絕熱層形成了一個密閉無接縫的整體,有效的阻斷了冷熱橋,提高了保溫效果,從根本上解決了傳統絕熱材料接縫多,與基體粘接不牢,易脫落,易變形等問題。同時也減少了能源消耗及能源設備投資。
3、適用范圍
本工法的適用范圍:主要應用于地下室頂棚(采暖房間與非采暖房間的分隔區域)、設備機房等建筑區域的保溫、隔聲。結構復雜的大型(異型)體育場館、博物館、音樂廳等建筑的隔聲、保溫。
4、工藝原理
無機超細纖維棉與水基性粘接劑混合,經過成套專用噴涂設備噴涂于建筑等基體表面,形成具有一定強度和厚度的無接縫、密閉的硬質無機纖維噴涂層。其涂層具有保溫、隔聲的作用。
5、工藝流程及操作要點
5.1噴涂施工要點:
5.1.1噴涂基層處理
1)噴涂基面處理:用壓縮空氣或清水清理噴涂基面灰塵和污垢;檢查吊掛件及預埋件是否牢靠,應將松動部件緊固,如原基面已經損壞或有嚴重裂縫,應先進行修補。
2)與圖紙核對校驗,確定纖維噴涂部位,對非噴涂部位應做標記和必要的防護。并對門窗及各種設備、管線等部位防護遮擋,堵塞非噴涂部位及通風管線通孔。
3)清理工作面的障礙物,保證噴涂手的順暢移動空間極其安全性,保持最佳噴射距離和噴涂角度。
5.1.2材料配制和調試
1)打散壓縮纖維棉,連續將噴涂棉填入噴涂機內,并保持料箱內纖維材料充足。
2)由專人負責按噴涂膠使用說明,使用潔凈水在專業配套容器(安裝有高速攪拌機的200升刻度塑料容器)內稀釋粘接劑原液,嚴格控制配制比例,不得隨意增加水量稀釋,并持續開動電動攪拌器進行均勻攪拌,攪拌時間不少于5分鐘,每桶注意調配。冬季施工可適當延長攪拌時間或間隔式攪拌,避免膠液凍結失效,但當施工環境溫度低于4℃時,為保證施工質量,不宜于繼續施工。
5.1.3基層表面預噴底涂層:基層表面處理清潔并保持干燥,即可使用已配好的噴涂粘接劑對基面預噴膠處理,膠量適當和均勻,不流淌。
5.1.4纖維噴涂
1)噴涂設備調試,應嚴格按照設備操作說明調驗噴涂主機風壓、膠泵壓力和給料裝置,通過樣板試噴、膠液流量和出棉量的測量,逐步調壓范圍和進料攪拌速度,直到纖維噴涂狀態溫度(保持溫度范圍在5℃-35℃內),達到噴涂工藝的要求。
2)分區安放厚度標尺(標塊),然后進行噴涂。噴涂角度應符合技術要求,以便獲得較大的壓實力和最小的回彈。對于噴涂厚度小于100mm厚的噴涂層可一次噴涂完成。
5.1.5噴涂層表面整形:待噴涂產品表面干燥約半小時后,根據保溫或吸聲工程的不同要求,使用毛滾、鋁輥、壓板或鋁合金杠尺等不同整形工具進行表面整形。
5.1.6在整形后的產品表面再次噴涂粘接劑面涂層,以增強表面強度。如設計要求表面著色,可在面涂層完工后噴涂色漿著色。
5.1.7噴涂后的施工現場應及時清理,將回彈料清除現場,并拆除噴涂防護等。
5.2 噴涂成品保護及注意事項
5.2.1對噴涂后的保溫吸聲層,應提供通風、干燥環境,通常在平均溫度25℃,相對濕度≤60%時,依據不同厚度干燥固化時間為24-72小時,此后可進行裝飾等其他工序。
5.2.2噴涂成品保護
1)噴涂前應安裝各種管線、風道等設備吊掛件,避免噴涂完工后在基面鉆孔、剔鑿。
2)噴涂成品在干燥固化期間,避免受到機械碰撞及雨水沖刷。
3)對于噴涂層局部因受到碰撞而造成破壞時,應進行局部修補;對于經常處于容易受到機械碰撞的部位,可貼覆剝離纖維布或其它防護材料,用以對纖維層表面進行保護。
4)保持噴涂區域環境清潔,避免灰塵飛揚,污染成品噴涂層表面。
6、材料
主要材料為:直徑小于5微米的無機纖維棉,材料呈灰白色。詳細指標如下表:
注:以上材料指標主要適用于地下室頂棚(采暖房間與非采暖房間的分隔區域)、設備機房等建筑區域的保溫隔聲。具體施工可按照施工部位及要求選用不同指標的材料。
7、機具設備
1)、主要施工機械:JD1100型一體式專用噴棉機、高壓膠泵、專用噴槍和電動攪拌器;
2)、主要使用工具:厚度標尺、測厚針尺、放線工具、滾筒、模具壓板、液體量筒等。
3)、所需機具按照現場施工面積及工期等要求進行選用,可按每500選用一套上述主要機具使用。
8、勞動組織及安全
操作工人必須正確配戴安全帽。
佩戴防塵口罩,高空操作人員應佩帶安全帶等防護工具。
機電器具必須安裝觸電保護裝置,發現故障立即維修。
按要求使用各種機械,要有專人操作,防止機械傷人。
9、質量要求
9.1無機纖維噴涂材料,應按設計要求選用,并符合本規程及國家和北京市有關標準的要求。
廠家應提供蓋有CAL和CMA章的法定檢驗部門出具的檢驗報告及產品合格證,檢驗報告有效期按檢驗部門規定為兩年。
施工前,對噴涂纖維棉和粘接劑進行抽樣檢驗,纖維棉應干燥無結塊,潔白無污物,粘接劑應無分層、無發泡、無變質和變色;
9.2噴涂施工前,應對基層表面灰塵、油污認真清理,基層質量應驗收合格;基層應清潔,表面無灰塵、無浮漿、無油跡、無銹斑、無霉點、無鹽類析出物和無青苔等雜物;
9.3在正式噴涂前,必須對基層表面進行噴膠底涂層處理,以增強噴涂層與基底的粘接強度。預噴膠后,即刻進行纖維層噴涂施工。
9.4 噴涂纖維時,噴槍應盡量垂直基層表面,并保持50公分左右的距離,勻速往復式噴涂,噴涂速度以及噴涂層不露基底、不產生疏松和孔洞為準。
9.5噴涂厚度應參考預先安放的厚度標塊進行噴涂,并采用2m靠尺進行平整度修整。
9.6 修整后的噴涂層表面,應單獨進行噴覆膠粘劑的面涂層處理,以有效增強纖維層表面強度。
9.7 在作業區的環境和噴涂基層溫度均不低于4℃時,嚴禁使用非干燥熱源的加熱辦法提高環境和基層溫度,進行噴涂施工。
1)噴涂層表面進行整形滾壓后,應呈現自然、連續的纖維紋理,無明顯滾壓痕跡。
2)纖維噴涂工程表觀質量應符合表9.7.2的規定:
9.8允許偏差
1)噴涂厚度應符合設計要求,并依據本規程第9.1.5項規定,在隨機抽取的部位采用針刺法,用探針和鋼尺進行噴涂層厚度檢驗,每檢驗批的總平均厚度,不允許有負偏差。
2)噴涂面層平整度的允許偏差,應符合表9.8.2表的規定:
10、環保措施:
(1)、施工現場嚴格管理,工程垃圾定點堆放;
(2)、施工現場保證工完場清;
(3)、工具、材料的擺放須按施工總平面圖布置的位置堆放、碼放整齊;
關鍵詞:鉆機鋼結構 加工制作工藝 研究
隨著當前鋼結構技術的日益成熟, 其應用領域越來越廣泛,尤其是在一些體育場館、大劇院、會展中心以及各種高層建筑中起著舉足輕重的作用。由于現代建筑空間結構類型復雜,要求外觀精巧與美觀同在,超現代主義,空間曲線相連接繁雜。從整體上來看,在這些復雜空間結構形式上,鋼構件要具備三個方面的特點:第一,內部結構三維無序;第二,外挑結構空間的無序排列;第三,桿件之間的相貫與相切。筆者綜合自身多年來的實踐經驗,總結出了鉆機鋼結構的加工制作工藝,旨在為相關工作人員提供理論參考。
一、鉆機鋼結構加工制作準備工作
從鋼材特性來講,主要具有五個方面的性能:第一,焊接性。鋼結構件在用于工程鉆機井架與底座的焊接過程中,鋼材必須具備良好的焊接性,已經成為了石油工程鉆機結構的關鍵內容;第二,耐沖擊性。鉆機鋼結構在作業過程中,必須要承受巨大的沖擊載荷,尤其是在巖性變化復雜地質區域,井架承受的沖擊載荷已經超過了正常的載荷,因此鋼材必須要具備較強的耐沖擊性能;第三,要有低溫韌性,一般在石油鉆機作業中,工作環境溫度變化異常,當溫度處于極低狀況下,一些大型結構焊接件容易發生低溫脆性破壞現象;第四,要有良好的耐疲勞性能,一般而言,鉆機作業工況復雜,呈往復循環式模式,在實際過程中振動變化較快,當處于低頻高應力狀態下,鋼材必須要有良好的耐疲勞性能;第五,具備耐腐蝕性,大部分鉆機作業都是在露天下進行的,由于鉆機與含鹽物質接觸較多,易出現腐蝕損壞情況,因此鋼材要考慮其耐腐蝕性。
對于鉆機鋼結構加工制作材料而言,主要包括四種:一是鋼材,二是焊接材料,三是涂裝材料,四是緊固件等。在進行材料的選擇過程中,必須要注意其質量證書,嚴格按照設計要求以及其他國家規范標準來進行選擇。對于進廠原材料而言,要出示出廠質量證明書,遵循相關合同要求,在監理見證下,進行現場的取樣工作,同時進行送樣、檢驗以及驗收,及時做好記錄,將檢驗報告提供給監理。一般而言,材料證明書的申請書必須要向相關部門以及人員報審后,基于設計單位確認的情況下,才能進行代用。
二、鉆機鋼結構加工制作工藝研究
1.鉆機鋼結構加工制作工藝流程
首先,要詳細了解相關施工圖,基于材料檢驗合格的基礎上開始放樣以及號料,切割材料,預留收縮量,進行成品的冷矯正與熱加工,進而進行邊緣加工、制孔以及摩擦面的加工,最后組裝、檢查、焊接、清理、編號以及噴漆與驗收。在鉆機鋼結構加工制作工藝流程中,需要注意焊接工藝以及工裝的制作。如果沒有按照相應的焊接順序來進行,容易導致工件的內應力增大,焊縫將會出現裂紋以及氣孔,從而影響最后的焊接質量。
2.鉆機鋼結構加工制作具體工藝分析
2.1鉆機鋼結構放樣以及號料
準備好材料,放樣工具必須經過計量部門校驗復核。在號料前,了解原材料材質及規格,檢查質量。對于不同規格的零件進行分別號料。樣板樣桿上注明加工號、構件編號、規格、孔直徑以及彎曲線等,預留收縮量、切割加工量。當切割下料劃線后,必須按照實際設計要求來進行下料的切割工作。合理安排剪切程序,當出現材料彎曲變形現象時,要及時矯正。對于單件鋸切構件而言,要先進行號料,然后開始鋸切工作,成批加工構件要安裝定位擋板,精度要求較高構件要預留加工余量,注意控制切割斷面垂直度。
2.2 鉆機鋼結構焊接工藝
采用線能量較低的二氧化碳半自動焊,預防焊接變形。就剛性固定和制造工裝來看,要采用剛性固定法,有效預防鋼結構角變形。具體而言,在角焊縫作業中,焊接內應力增加,導致鋼結構變形。在加熱中,焊縫與焊縫周圍金屬溫度升高,其余部分金屬處于不受熱狀態,形成剮性固定,受熱金屬膨脹受到抑制出現壓縮塑性變形,焊縫和周圍金屬收縮變短,致使焊件產生內應力,因此要進行工藝襯棒的固定,增加材料的剛性,減小焊接時的扭曲變形。在鉆機鋼結構焊接過程中,要合理選擇焊接次序和方法。例如在進行H型鋼四條角焊縫的焊接過程中,采用兩層兩道焊,首先進行預焊,保障焊縫成型的美觀性,其次依據具體船形位置進行焊接。同時,要嚴格控制焊接參數,選用小線能量進行焊接。在進行第二層焊縫作業時,為了提高生產效率,可以采用較大線能量進行焊接。
2.3 鉆機鋼結構焊接變形矯正
當焊接鋼結構發生變形時,必須要進行矯正。一般而言,可以利用火焰矯法來進行。但是在實際矯正過程中,要注意加熱位置、溫度以及加熱區的形狀這三種因素的把控。在進行撐角、鋼柱與梁變形的矯正時,要對準焊縫外縱向線狀方向,控制加熱溫度,避免在同一位置發生反復加熱現象。對于翼板而言,主要有兩種加熱方法:一是立足于中間,向兩端作線狀加熱,矯正彎曲變形;二是從腹扳角度上來看,主要作三角形加熱,從而矯正柱、梁、撐的彎曲變形。在實際應用中,注意控制三角形的寬度,從頂部開始加熱,進而由中心向兩側開展。就柱、梁腹板波浪變形來講,首先要找出凸起波峰,結合圓點加熱法,進行手錘矯正。當波浪形面積相對較大時,要相應放大直徑范圍。利用手錘,擠壓加熱區金屬,當冷卻收縮后及時拉平,避免收縮應力過大。為了提高冷卻的速度,可以加水冷卻后進行。
三、結束語
綜上所述,鋼材料資源豐富、生產規模大,同時加工制造簡單、價格低廉、使用方便,已經成為了基礎設施建設的重要材料,關系著工業設備制造以及人民的日常生活。作為一種結構材料,在社會生活中占主導地位。在鉆機鋼結構制作過程中,各工序要符合相關設計要求以及國家相關規范與標準,注意組裝與堆放,預防壓彎變形,涂裝防腐漆,防止磕碰。同時,加強鉆機鋼結構焊接變形矯正工作,綜合考慮加熱位置、溫度以及加熱區的形狀,從而合理選擇矯正方法,及時矯正和成型零件,提高鉆機鋼結構加工制作的科學性以及合理性,減少環節,保證施工的正常進行,最終預期目標。
參考文獻
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