智能化建筑工藝研究

陳晉華

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410000）

1 設(shè)計(jì)理念

科威特大學(xué)城女子學(xué)院建筑設(shè)計(jì)處處體現(xiàn)著流動(dòng)活力式的設(shè)計(jì)理念，從底部到頂部的傾斜式變化以及建筑物本身的四邊角的不同角度，均可以透視在建筑設(shè)計(jì)上的活力理念。建筑物的頂部平臺(tái)可以為人們提供休閑娛樂的場(chǎng)所，人們可以看到建筑物簡(jiǎn)潔大方的立面形式以及優(yōu)美的室外景觀。女子學(xué)院的建筑入口位于建筑物的南向，入口一直通向建筑的中心。在中庭的中心位置有一個(gè)自下而上連通的圓形走廊，玻璃天窗為建筑物提供充足的自然采光。圓形的中央旋轉(zhuǎn)樓梯可以增加人與人之間的互動(dòng)，豐富內(nèi)部空間。建筑中能夠看到一個(gè)中心大廳，階梯式的大廳內(nèi)為學(xué)校的會(huì)議以及學(xué)生聚會(huì)提供空間。

科威特大學(xué)城商學(xué)院的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，頂層設(shè)計(jì)呈傾斜式，美觀大方，在建筑物中央有一透光平臺(tái)，可以看到商學(xué)院內(nèi)部的各個(gè)構(gòu)造。在建筑立面上覆蓋著遮陽板，遮陽板圖樣的設(shè)計(jì)取材于科威特傳統(tǒng)編織物的圖樣，設(shè)計(jì)上充分體現(xiàn)了對(duì)當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)文化的尊重。遮陽板不僅提供了豐富的建筑立面，還可以遮蓋夏季炎熱的陽光。在建筑物的中間地帶采用幾何景觀的設(shè)計(jì)手法，景觀綠帶聯(lián)系了建筑物與周圍建筑物之間的關(guān)系，也為人們提供蔭涼以及室外休憩場(chǎng)所。女子學(xué)院和商學(xué)院建筑將建筑、通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控等各方面的先進(jìn)技術(shù)結(jié)合起來，形成一個(gè)科學(xué)全面的整體，擁有自動(dòng)化程度高、信息管理水平高、服務(wù)一流、操作簡(jiǎn)單等多重優(yōu)點(diǎn)，擁有一系列現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備，智能化分流程度高，成為科威特高校的標(biāo)桿工程。

2 成果綜述

2.1 大面積模板（支撐）系統(tǒng)

（1）面積模板支撐系統(tǒng)。

后拆模板使用木立柱，主要在立柱兩邊配置一對(duì)方木耳朵，耳朵上安裝一個(gè)木楔子，將龍骨固定在木楔子上，在龍骨上配置一個(gè)面積較大的模板，木立柱頂端與后拆模板相連，拆除時(shí)先將木楔子去掉，放下龍骨，再將面積較大的模板取下來，木立柱和后拆模板留下支撐新澆筑的砼模板。

使用一個(gè)具有調(diào)解功能的剛立柱作為支撐系統(tǒng)，因?yàn)楫?dāng)前的可調(diào)托架只有一個(gè)可以調(diào)節(jié)的手柄，使用不方便，需要增設(shè)一個(gè)可供調(diào)節(jié)的手柄開關(guān)和承重環(huán)板，再支模板。

使用支模方法架構(gòu)模板，使得立柱作為后拆模板的重要支撐，混凝土完全凝固后，去掉面積較大的模板，保存立柱和龍骨作為備用。后拆模板以及對(duì)應(yīng)立柱支撐和混凝土一起承擔(dān)載荷壓力以及混凝土自身重量。

（2）力學(xué)原理。

參考彈性力學(xué)的原理，借助差分法計(jì)算樓板小撓度彎曲問題，核算出混凝土樓板的彎矩以及撓度。后拆模板的支撐系統(tǒng)在澆筑的混凝土前支頂于后拆模板，在核算過程中將其數(shù)值看作0，即樓板中增加的簡(jiǎn)支點(diǎn)。

①合理分配撓度分格網(wǎng)，網(wǎng)邊為長(zhǎng)寬相等的矩形；

②列出差分方程，即與撓度有關(guān)的多元一次方程，隨著撓度分格網(wǎng)地減小，計(jì)算精度逐漸提高，可以借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行核算；

③核算出撓度，參考撓度和彎矩剪力之間的關(guān)系，核算彎矩和剪力；

④對(duì)后拆膜和無后拆膜的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，拆模的施工工期一般為4 d。

國內(nèi)外各種關(guān)于早拆模板以及大面積模板的實(shí)例有較好的參考價(jià)值，為大面積模板作業(yè)在COBW上的運(yùn)用提供了實(shí)踐依據(jù)。

2.2 輕質(zhì)混凝土

（1）材料。

篩選輕集料的最大粒徑，輕集料的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)隨著粒徑平方的增加而增加，所以輕集料的粒徑對(duì)混凝土性能具有不可忽視的影響。隨著輕集料粒徑的增加，輕集料上浮的難度會(huì)大幅度減??；隨著顆粒直徑的增加，同等環(huán)境下拓展度也會(huì)增加，集料分層效果更明顯，但混凝土的強(qiáng)度降低。隨著輕集料粒徑的減小，顆粒的均勻性不斷提高，導(dǎo)致輕集料的表面積增加，水泥的消耗量大幅度提升，ρc-ρ差值明顯增加，最終無法有效抑制混凝土的離析?；趯?shí)踐角度分析，泵送輕集料混凝土，其粒徑保持在5～20 mm之間最好。

（2）摻和料。

在摻和礦物摻和料方面，隨著密度差（ρc-ρ）的增加，輕集料上浮效率隨之提升，混凝土分層離析的難度也會(huì)大幅度減小。隨著混凝土黏度的提升，輕集料的上浮效率隨之降低。與水泥相比，煤灰、礦渣的密度更小，可以使用煤灰代替水泥，可以有效降低水泥石的密度，還能夠降低水泥石和輕集料之間的密度差。在混凝土中加入礦渣和硅灰后，混凝土的黏度也會(huì)提升，輕集料的上浮效率隨之降低。添加20%的煤灰，混凝土的坍落度大幅度提升；添加20%的礦渣，混凝土坍落度為18 cm，混凝土的離析現(xiàn)象微弱；加入硅灰之后，混凝土坍落度有所減小。只加入煤灰或者同時(shí)加入煤灰和礦渣，混凝土的流動(dòng)性明顯提升，且不易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

（3）砂率。

隨著水泥石和輕集料密度差值增加，混凝土離析的可能性隨之減小，單個(gè)顆粒的表面積增加，特定環(huán)境下的混凝土的黏度明顯提高，砂率與性能之間存在一個(gè)均衡點(diǎn)?；趯?shí)踐角度分析，砂率提升到39%，混凝土的坍落度能夠增加到22 cm，如果砂率繼續(xù)增大，混凝土的黏性隨之提高，坍落度則出現(xiàn)下降趨勢(shì)；隨著砂率的減少，混凝土攪拌物的離析難度越來越低，混凝土擁有一個(gè)砂率平衡點(diǎn)，此時(shí)混凝土出現(xiàn)離析的可能性最小，各項(xiàng)性能最優(yōu)。

（4）摻入纖維。

纖維能夠促使混凝土產(chǎn)生網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，對(duì)輕集料的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生造成阻礙。有機(jī)纖維的直徑較小，表面積較大，周圍會(huì)吸收較多水泥漿，提升混凝土的黏度。纖維添加量相同的情況下，數(shù)量隨著纖維長(zhǎng)度的降低而增加，纖維吸收的水泥漿、混凝土的黏度隨之提升，離析的可能性明顯降低。

纖維添加量對(duì)混凝土的性能表現(xiàn)具有不可忽視的影響，如果添加聚丙烯纖維和碳纖維，混凝土的坍落度會(huì)小幅度下降，拓展度明顯下降，能夠抑制輕集料分層離析現(xiàn)象。其原因是纖維在混凝土中發(fā)揮了承托作用，能夠抑制混凝土表層出現(xiàn)析水現(xiàn)象和輕集料上浮問題，輕集料混凝土的黏聚性顯著提升，添加6 mm纖維的混凝土，L30A06拓展度明顯低于添加19 mm纖維的黏聚性。在混凝土中添加鋼纖維，鋼纖維周圍會(huì)吸附砂漿，坍落度減小，輕集料混凝土的表觀密度提升，自身重量明顯增加，添加有機(jī)纖維后，輕集料混凝土的表現(xiàn)密度不會(huì)產(chǎn)生較大變化。

2.3 屋頂太陽能系統(tǒng)

（1）屋頂太陽能熱水系統(tǒng)的系統(tǒng)組成。

太陽能集熱器是系統(tǒng)中的集熱設(shè)備，其作用與電熱水器的電加熱管相同。太陽能集熱器使用太陽熱能，因此只有白天才能有效工作，還需要配備鍋爐、電加熱等輔助設(shè)備。

（2）保溫水箱。

保溫水箱是用于儲(chǔ)存熱水的設(shè)備。太陽能熱水器夜間不工作，但人們夜間使用熱水頻率較高，因此需要采用保溫水箱有效儲(chǔ)存熱水。本系統(tǒng)采用力諾瑞特搪瓷內(nèi)膽承壓保溫水箱，具有保溫性能好、耐腐蝕性能耗、水質(zhì)干凈，經(jīng)久耐用等多種優(yōu)點(diǎn)。

（3）連接管路。

連接管路主要是將熱水傳輸?shù)奖厮?，再將冷水傳輸?shù)郊療崞髦?，最終形成完整的循環(huán)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)科學(xué)的循環(huán)管路能夠使太陽能系統(tǒng)的性能得到充分發(fā)揮。熱水管道還需要實(shí)施必要的保溫處理，管道質(zhì)量必須達(dá)到使用要求，有效壽命應(yīng)在20年以上。

（4）控制中心。

控制中心是太陽能熱水系統(tǒng)和常規(guī)太陽能熱水器的差異所在，能夠有效監(jiān)控、調(diào)整太陽能熱水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

太陽能熱水系統(tǒng)控制中心主要分為三個(gè)模塊，分別為微電腦控制模塊、變電箱、循環(huán)泵。從屋頂太陽能熱水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征角度分析，自然循環(huán)屋頂太陽能熱水系統(tǒng)借助集熱器和儲(chǔ)水箱中的溫差，組成一個(gè)完整的熱虹吸壓頭，使得內(nèi)部水能夠不斷循環(huán)，并將集熱器中的熱能收集起來，在熱水器中不斷循環(huán)。在正常運(yùn)作狀態(tài)下，集熱器的水在太陽的照射下，溫度逐漸提升，密度減小，集熱器中的水不斷上升，從上部循環(huán)管流入儲(chǔ)水箱的內(nèi)部，下層冷水會(huì)通過下循環(huán)管傳輸?shù)郊療崞鞯貙?。?chǔ)水箱中的水逐漸出現(xiàn)溫度分層現(xiàn)象，上層水會(huì)快速達(dá)到最適合人們使用的溫度，最終水箱中所有水都達(dá)到最適合人們使用的溫度。使用熱水時(shí)，取水方法有兩種，一種是有補(bǔ)水箱，通過補(bǔ)水箱向儲(chǔ)水箱下層輸送溫度較低的水，利用壓力將上層熱水排出來使用，水位高低可通過浮球閥調(diào)節(jié)，也稱為頂水法；另一種是無補(bǔ)水箱，熱水在自身重力的作用下從儲(chǔ)水箱底部流出來供人們使用，這種方法稱為落水法。

3 結(jié)語

科威特大學(xué)城商學(xué)院及女子學(xué)院項(xiàng)目凝聚著先進(jìn)的建筑工藝技術(shù)，也與國外先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)、工程設(shè)備和工藝技術(shù)緊密結(jié)合。各種先進(jìn)配套的大型工程設(shè)備以及新技術(shù)、新方法、新工藝、新材料的運(yùn)用，為本公司的房建工程建筑能力的發(fā)展注入了活力。智能化大樓建筑過程中涉及的要素廣，新材料、新工藝、新方法、新技術(shù)的應(yīng)用要求明顯高于普通建筑。