现代建筑技术简介(1)

现代建筑技术简介本章主要介绍绿色建筑、生态建筑、智能建筑和节能建筑几种新型建筑类型的概念、设计理念以及在国内外的发展概况。其中重点是几种新型建筑类型的基本概念和基本设计理念，其他内容作一般本章提要本章内容1绿色建筑2生态建筑3智能建筑4节能建筑1绿色建筑所谓绿色建筑，是一种象征，象征着节能的、环保的、健康的、高效的人居环境，它是现代建筑为满足人类生存与发展要求的必然产物。绿色建筑基于建筑必须考虑与外部环境的协调、共生，必须基于建筑与环境的整体系统观，充分考虑环境与建筑之间的关系，以尊重生态、尊重环境为基本出发点，结合生态设计原理创造出理想的人1.1绿色建筑的概念绿色建筑与生态建筑之间既有区别又有联系，一般认为生态建筑的意义更加广泛，因此比较合适的隶属关系应为：绿色建筑∈绿色建筑强调的节能包括提高能效和能源的综合利用两大部分；它强调的资源和材料的有效利用，包括自然能（如太阳能）的利用，日光、地热的应用以及无公害“绿色”材料的综合利用等。生态建筑期望运用生态学原理，通过高科技构建自然通风系统，追求贴近自然，建造出舒适宜人生态建筑将古代建筑技术和现代应用技术相结合，采用综合设计的方式，把工程师、建筑师、科学家和居住者的种种考虑和要求结合起来，考虑自然生态和社会生态的需要，注重节省能源，减少污染，降低造价和居住费用，注意居住者对自然空间和人际交往的需求等。绿色建筑是以人、建筑和自然环境的协调发展为目标，在利用天然条件和人工手段创造良好、健康的居住环境的同时，尽可能地控制和减少对自然环境的使用和破坏，充分体现向大自然的索取和回1.2绿色建筑的特征及理念第一，尽可能节约对自然环境的占用，如对木材资源、水资源、土地资源的节约等。第二，尽可能充分利用各种自然资源，如风能、太阳能等。第三，尽可能减少对自然生态平衡的影响，坚持人、建筑与环境的共生。1.2.1绿色建筑的特征绿色建筑所代表的是高效率、环境好而又可持续发展的建筑，能适应生态而又不破坏生态的建筑，它所寻求的是一种可持续发展的建筑模式。（1）绿色建筑的能源观——节能与环保（2）绿色建筑的设计观——（3）绿色建筑的技术观——1.2.2绿色建筑的理念（4）绿色建筑设计是在建筑的整个生命周期内，以生态学为基础，以人与自然的综合进化为目标并优先考虑建筑的环境属性。绿色建筑设计时间跨度范围大，涵盖范围广，在进行绿色设计时不仅要考虑到建造、使用等问题，还要考虑到建筑废弃后的再绿色建筑可以从Reduce，Reuse，Reunite，Recycle（简称4RReduce有三个层次的含义，即节能、节省以及Reuse即建筑的再利用。Reunite即建筑材料的再结合。Recycle即建筑材料的循环利用。总之，21世纪绿色建筑将成为人类运用科技手段寻求与自然和谐共存、可持续发展的理想建筑模式。（1）①植物建筑芝加哥建成了一座雄伟壮观的生态楼，楼内没有砖墙，也没有板壁，而是在原来应该设置墙壁的地方种植植物，把每个房间隔开。人们称这种墙为“绿色墙”，称这种建筑为植物建筑。1.3国外绿色建筑与建材发展的动向1.3.1绿色建筑在国外的发展②新型太阳能建筑在美国，太阳能住宅被称为建筑物一体化设计，即不再在屋顶上安装一个笨重的装置来收集太阳能，而是把阳光转换成电能的半导体太阳能电池直接嵌入墙壁和屋顶内。③资源保护屋美国一家建筑公司为保护环境、节省地球资源，用回收的垃圾建造房屋。这种化腐朽为神奇的房屋被命名为“资源保护屋”，俗称“垃圾屋”。④美国绿色办公室美国国立资源保护委员会总部是以废旧回收物为主要建材的绿色办公室。该栋办公楼从外表看与普通写字楼并无区别，但它的墙壁是由麦秸秆压制并经过高科技加工而成，其坚固性并不次于普通木结构房屋；其他板系由废玻璃制成，办公桌用废旧报纸和黄豆渣制成。最具特色的是其外墙缠满爬山虎等多种蔓生植物，这不仅使办公室显得美丽清爽，并且能调节空气，（2）德国①生态楼柏林建造了第一座生态办公楼。大楼的正面安装了一个面积为64m2的太阳能电池来代替玻璃幕墙，其造价不比玻璃幕墙贵。屋顶的太阳能电池供应热水。大楼的屋顶设储水设备，用于收集和储存雨水，储存的雨水用来浇灌屋顶上的草地，从草地渗透下去的水又回到储水器，然后流到大楼的各个厕所冲洗马桶。楼顶的草地和储水器能局部改善大楼周围的气候，减少楼内温度的波动。②太阳能房屋建筑师塞多·特霍尔斯建造了一座能在基座上转动的跟踪阳光的太阳房，房屋安装在一个圆盘的底座上，由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮转动。在环形轨道上以3cm/min的速度随太阳旋转，当太阳落山以后该房屋便反向转动，回到起点位置。它跟踪太阳所消耗的电力仅为该房屋太阳能发电功率的1%，而该房所获太阳能量相当于一般不能转动的太阳能房屋的2倍。③零能量住宅零能量住宅曾在德国1995年BHW展览会上展示，给参观者留下了很好的印象。这种100%靠太阳能供给的住宅，不需要电、煤气、木材或煤，空气中没有有害的废气，周围环境空气清新。这种房屋向南开放的平面是扇形平面，这样可以获得很高的太阳辐射能。其墙面采用储热能力较好的灰砂砖、隔热材料及装饰材料，储热（保温）材料冬季保温，隔热材料使夏季凉快。（3）英国英国科学家研制出一种生态住宅。其室内空气中的二氧化碳由于自我通风结构而大大减少，并不再使用排放破坏臭氧层的氯氟碳的空调设备。所使用的硬木来自能维持生长的欧洲和美洲的温带森林；不使用有害人体健康的石棉和含铅油漆等材料；热水只在需要时才供应，免去了储水塔；照明使用轻（4）①健康建筑1997年夏天，日本在兵库县建成了一栋试验型“健康住宅”，整个住宅不采用有害人体健康的建筑材料。其墙体为双重结构，每个房间建有通风口，整个房屋的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用，其过滤器可有效地收集空气中细小的尘埃。这种住宅能够抑制霉菌等生物的繁殖。其建筑费用比普通住宅增加2成左右。②首栋环境生态高层住宅九州市新建了一幢环境生态高层住宅，其电力由风车提供，温热水由太阳能供给。这种太阳能收集器，晴天可使储水箱中的水加热到沸腾，雨天也能使水加热到约55℃。每户家庭的阳台上都装有垃圾处理机，将各家的生活垃圾进行处理变成肥料。公寓外停车场的地面混凝土具有良好的透水性能，使雨水存留于地下，与停车场的树林形成一种供水循环系统。分隔房间的墙壁上留有通风口，并配置有通风设备，使每个住房形成良好的通风效果。（1）德国德国是世界上最早推行环境标志制度的国家。1978年发布了第一个环境标志——“蓝天使”后，至今“蓝天使”的产品已达7500多种，占全国商品的30%。例如推出了一种无毒、无味，对人体无害的水性建筑涂料，获得“蓝天使”标志后，很快就占据了市场，使传统的溶剂型建筑涂料逐渐被淘汰，其环境效益相当明显，每年少排放有机溶剂40000t。德国政府把这一成绩归功于水性建筑涂料，颁发了环境标志。1.3.2绿色建材在国外的发展（2）早在1991年，英国建筑研究院就对室内空气质量产生有害影响的建材及家具进行了研究。通过对臭味、霉菌、潮湿、结露、通风速率、烟气运动等的调研和测试，提出了污染物、污染源对室内空气质量影响状况的报告。通过对涂料、密封膏、胶粘剂、塑料及其他建筑制品的测试，发现这些建筑材料不同时间的有机挥发物散发率和散发量。在相对湿度大于75%时，可能产生霉菌，会对某些人诱发过（3）北欧国家丹麦、芬兰、冰岛、挪威、瑞典等国于1989年丹麦为了促进绿色建材的发展，提出了“健康建材”（HMB）标准，规定所出售的建材产品在使用说明书上除了标出产品质量标准外，还必须标出健康指标。瑞典也是积极推动和发展绿色建材的国家。（4）加拿大的环境标志计划“环境选择”始于1988年，1993年3月颁布了第一个产品标志，至今已有14个类别800多种产品被授予环境标志。加拿大对一些建材产品制定了《住宅室内空气质量指南》加拿大正在积极创造健康住宅示范工程，已在温哥华建成了2层带阁楼的健康住宅，实测结果符合（5）美国目前，美国环保局（EPA）正在开展住宅室内空气质量控制的研究计划，一些州已开始实施有关材华盛顿州要求机关办公室所用饰面材料和家具在正常条件下TVOC含量不得超过0.5mg/m3，可吸入的颗粒少于0.05mg/m3，甲醛少于0.06mg/m3，4甲基环己烯少于0.0065mg/m3（仅对地毯）。洛杉矶早在1966年提出了限制有机溶剂排放量的著名“66法规”，并于1967年1月1日实施，现在已发展到1113法规。该法规规定建筑平光涂料的TVOC含量，2001年应降至100g/L，2008年为50g/L。不久前，美国Mobil公司建成了一栋建筑面积为6.2万m2的绿色办公大楼。由于注意选材并进行了合理的设计，取得了在节约资金和提高室内空气质量（6）日本政府对绿色建材的发展非常重视，于1988年开展环境标志工作，至今环保产品已有2500多种。日本科技厅于1993年制定并实施了“环境调和材料研究计划”，通产省成立了环境调查和产品调整委员会。近年来，在绿色建材产品研究和开发中，健康住宅样板工程的兴建等方面获得了很多成果。绿色建筑的诞生，标志着世界建筑业正面临着一场新的革命，这一革命是以有益于生态、有益于健康、有益于节省能源和资源、方便生活和工作为宗旨，对建筑设计、材料、结构等方面提出了新的思路和要求，它不再是生态环境专家们的美好的设想，而已在一些国家变成了现实。中国的建设具有许多特殊性，应认真吸取世界各国的经验教训，寻求有效的、适合国情的发展道路。1.4我发展绿色建筑的几个问题（1）我国发展绿色建筑，应充分考虑社会结构、经济状况、人口素质及生态环境，挖掘传统建筑中顺应环境、善用自然的绿色建筑思想和优秀的设计方法，结合现代科学技术，探求既适合我国国情、又满足现代生活需求的可持续发展的模式。忽视传统，生搬硬套国外经验，或无视现代生活的要求，一味复古，都是错误的。因此我们既要立足于本土，又要面向现代化。1.4.1开展研究的指导思想鉴于中国目前的经济发展水平，应注意综合效果，如保护自然山林、尊重基地环境等。在技术方面则应重视适应自然环境的低成本方法，着重开发基于空气运动、光反射、材料适用性等基本物理原理的应用，慎用成本高的高技术。建筑不仅能影响自然环境，也能影响社会的行为和反应。因此，绿色建筑应肩负起促进自然、促进人类健康的历史使命，并通过设计手段倡导良好（2）绿色建筑研究需要一个适宜的可操作范围。由于绿色建筑追求的是天、地、人的协调和平衡发展，它应满足生态系统的良性循环。在此目标下，过小的研究尺度对整体环境的发展不能起引导作用，而过大的范围又难以操作。因此，合理的生态区划是我国一些学者对中国传统民居的构筑形态进行了自然及生态区划的系列研究，为在全国范围内进行绿缓解城市的人地矛盾，解决“安居”问题应成为目前绿色建筑研究的重点。其中，一个有效的解决思路是突破传统的土地观念，引入“土地空间化”的概念。另外，应通过对未来家庭的人口构成和行为方式及环境要求等方面的研究，确定“安居”住宅的合理（3）保障体系目前人们的环境意识还不强，应建立一套有效的保障体系，这个体系应包括四个方面内容：①设计规范绿色化，将绿色量化标准引入设计规范；②方案评估的绿色化，增加环境因素的评价力度，确立环境设计的重要地位；③建筑环境立法化，通过法律限制，惩罚不道德、不规范设计；④生态教育普及化，对公民进行生态教育，提高全社会的环境意识，是保障体系中最有效的一环。（1）目前一些人对传统的“绿地”与“绿色”设计的概念认识不清，在许多场合将两者混为一谈，由此而导致实践中的混乱。“绿地”或“绿色”设计是城市规划设计中两个不同的概念，传统的“绿地”只是注重面积指标和服务半径，使绿地只能处于交通和建筑规划好后填空插缝的消极位置，因而不能在生态意义上起作用。1.4.2发展绿色建筑的障碍而绿色设计的含义远较“绿地”更广泛且深刻，它更多地与生态系统、大地景观、整体和谐、集约高效、生土技术等概念相联系。即便仅就城市开敞绿地而言，当代城市“绿道”和“蓝道”的整体网络只有与动植物群体形态、景观连续性、城市