述建筑节能指标对结构设计的影响
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建筑系数计算方式摘要:一、建筑系数的定义与作用1.建筑系数的定义2.建筑系数的作用二、建筑系数的计算方法1.建筑系数的计算公式2.影响建筑系数的因素三、建筑系数的应用领域1.建筑设计2.能源管理与节能正文:建筑系数(Building Coefficient)是建筑设计中一个重要的参数,用于描述建筑物体型、结构和材料等因素对建筑能耗的影响。
在我国,建筑系数是衡量建筑节能性能的重要指标之一。
本文将详细介绍建筑系数的计算方式以及其在建筑设计和能源管理领域的应用。
一、建筑系数的定义与作用1.建筑系数的定义建筑系数是指建筑物在一定时间内,由于建筑本身的结构、材料、设备等因素造成的能耗与建筑物总能耗之比。
简单来说,建筑系数越高,建筑物的能耗就越高,反之则越低。
2.建筑系数的作用建筑系数主要用于衡量建筑物的节能性能。
在建筑设计阶段,通过优化建筑体型、结构和材料等参数,可以降低建筑系数,从而降低建筑物的能耗,提高建筑的绿色性能。
二、建筑系数的计算方法1.建筑系数的计算公式建筑系数的计算公式为:建筑系数(BC)=(建筑物总能耗- 建筑物基本能耗)/ 建筑物总能耗其中,建筑物总能耗是指建筑物在一定时间内实际消耗的能源总量;建筑物基本能耗是指建筑物在一定时间内如果不考虑建筑本身的结构、材料、设备等因素所消耗的能源总量。
2.影响建筑系数的因素建筑系数的值受多种因素影响,包括建筑的体型、结构、材料、设备以及使用状况等。
例如,建筑的体型系数、外墙材料的热传导系数、窗户的太阳得热系数等都会影响建筑系数的值。
三、建筑系数的应用领域1.建筑设计在建筑设计中,建筑系数是衡量建筑节能性能的重要指标。
通过优化建筑系数,可以降低建筑物的能耗,提高建筑的绿色性能。
此外,建筑系数还可以作为建筑节能设计标准的重要依据。
2.能源管理与节能在能源管理和节能领域,建筑系数可以用于评估建筑物的能耗状况,为能源审计和节能改造提供依据。
此外,建筑系数还可以用于比较不同建筑物的节能性能,为政策制定者和业主提供参考。
论夏热冬冷地区建筑的围护结构设计与节能的关系摘要:夏热冬冷地区的主要分区指标是最冷月平均温度0~10℃,最热月平均气温25~30℃。
夏热冬冷地区的节能建筑的热工设计有其自身的特点,与北方寒冷地区和热带地区不同,建筑的热过程涉及夏季隔热,冬季保温以及过渡季节的除湿和自然通风等四个因素。
因此,在进行维护结构的热工设计时应根据这一地区的气候特点,同时考虑冬夏两季不同方向的热量传递以及在自然通风条件下建筑热湿过程的双向传递。
因此,不能简单的采用降低墙体,屋面,窗户的传热系数,增加隔热保湿材料厚度来达到节约建筑能耗的目的。
【1】建筑节能就是在建筑材料生产,房屋建筑施工及使用过程中,合理的使用,有效的利用能源,以便在满足同等需要或达到相同目的的条件下尽可能降低能耗,实现提高建筑舒适性和节约能源的目标。
【2】前言:在夏热冬冷地区开展建筑节能,有着极其重要的意义,因为夏热冬冷地区涉及西南地区东部和长江中下游流域的16个省,自治区,直辖市,约有人口5.8亿,国民生产总值约占全国的48%,是中国人口最密集,经济发展速度最快的地区。
【1】然而随着全球经济的发展各国能耗都不断上升。
与工业耗能和交通耗能相比较,建筑能耗的资源种类更丰富且数量正与日俱增!同时建筑节能的必要性和紧迫性(具体包括:1,国际能源危机加剧2,我国人均能源储量少,能源成为我国经济的命脉所在3,我国建筑耗总量大,建筑节能状况落后4,建筑节能是改善空间环境的重要途径)要求提高建筑节能水平,这样才能有利于经济的持续健康发展。
本篇将分别论述门窗、墙体、屋顶与地面的节能设计。
正文:一、在建筑围护结构的门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件中,门窗的绝热性能最差,是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。
就我国目前典型的围护部件而言,通过门窗的能耗约为墙体的4倍,屋面的5倍,地面的20多倍,约占建筑围护部件总能耗的40%~50%.据统计,在采暖或空调的条件下,冬季单玻窗所损失的热量约占供热负荷的30%~50%,夏季因太阳辐射热透过单玻窗射入室内而消耗的冷量约占空调负荷的20%~30%。
浅谈建筑节能设计的影响因素和措施随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,能源消耗越来越大,建筑行业也成为能源浪费最为严重的行业之一。
为了减少能源消耗,保护环境,降低运营成本,建筑节能成为建筑设计的重要问题。
本文将探讨建筑节能设计的影响因素和措施。
1. 建筑设计的功能建筑不同的功能在使用能源方面也有很大的差别。
例如,商业建筑的照明和空调需求较高,而住宅建筑的取暖和照明需求较高。
2. 地理位置和气候不同地区的气候条件也会对建筑的节能设计产生影响。
例如,南方炎热潮湿的气候需要考虑空调和通风,而北方的寒冷气候则需要考虑供暖和保温。
3. 建筑结构和形态建筑的结构和形态对节能设计的影响也非常大。
例如,采用多层玻璃、中空玻璃、隔热材料等建筑材料可以有效降低能源消耗。
4. 建筑材料和施工工艺建筑材料的选择和施工工艺也会对节能设计产生影响。
例如,选用高度保温材料可以降低能耗,选择透气材料和开窗可增强通风效果等。
二、建筑节能的措施1. 选择合适的材料建筑设计中,选用合适的材料是减少能源消耗的重要因素。
例如,选择透气性好、保温性强的材料可以提高建筑的保温功效并减少能源的消耗。
同时,可以采用可再生资源和环保材料,如竹材、麻杆等,当然在可靠性上需要考虑足够的因素。
建筑设计中,优化建筑结构也是降低能源消耗的重要手段。
例如,在南方地区,可以根据季节变化来调整建筑立面的按比例出入夏季太阳能,而抵御来自于冬季的冷气侵袭。
同时,建筑设计中高耗能区域的墙壁和窗户使用材料应该进行有效的保温、隔热处理等。
3. 采用可再生能源在建筑节能设计中,采用可再生能源是重要的一种措施。
例如,安装太阳能电池板可以将大量的自然能源转化为电能、热能等,从而减少燃煤、石油等传统能源的消耗。
4. 合理配置空调系统在建筑节能设计中,合理配置空调系统也是必不可少的。
例如,可以根据气温和人流量来调节空调温度、湿度等参数,减少香波盘的使用,以达到节能的目的。
总而言之,建筑节能设计的影响因素和措施是相互关联的。
节能设计对建筑的影响摘要:随着人们生活水平的提高,人们对建筑行业的技术水平也提出了更高的要求,尤其是在节能设计方面,节能设计不仅关系到建筑行业的各个部门,而且对各行各业的每个人都有影响,甚至对一个国家都有深远的影响。
关键词:节能设计;建筑1 引言随着科技水平的不断提高,人们生活水平的不断提高,建筑行业的舒服度、高性能等多方面的要求引起人们的高度关注,尤其是使用建筑时的能量消耗问题。
能耗问题不仅在我国是一个被关注的热点,而且在全球都成为一个被值得深入研究的课题。
2 节能设计在建筑中的现状目前,我国的建筑行业在节能方面的设计和施工阶段都按照一定的相关法律法规执行。
审查施工图是对节能设计进行专项核查,保证建筑节能设计能够有效实施,实现了新建建筑物节能目标的65%,在节能设计中取得了一定的成绩,但是也存在以下一些不足。
2.1忽略建筑节能设计的重要性在大部分最新的大型建筑物中,建筑物的规模和造型作为了主题,而节能问题却被忽略。
近年来,建筑师只考虑到建筑的容积率、建筑的周边环境、日照条件等一些问题,并且为了追求外形美观,就将建筑物的大面积使用玻璃材料,而室内的温度就长时间依靠空调来调节,耗能及其严重。
2.2 节能设计不达标在施工图审查阶段发现不符合要求的节能设计达到20%,主要有:①商用办公楼和民用住宅楼的节能设计没有进行分别处理;②对节能设计中的计算要求太低,甚至计算和图纸不一致;③计算不全面,在维护结构计算书中,缺乏照明计算或输送能效比;④施工与原有设计不一致,竣工检查时发现节能设计会有些变化。
2.3建筑行业的“阴阳图纸”建筑行业的“阴阳图纸”对节能设计造成了很严重的影响。
“阴阳图纸”指的是两套图纸,一套用来设计图审查,另一套则是将节能设计去掉之后用来施工时所用。
开发商为了获得最大利润,将节能设计部分结构和选材全部去掉,节能设计就这样灰飞烟灭。
3节能设计在建筑行业中的影响近年来我国的城市化发展迅速,有限的自然资源不断被开发和利用,生态平衡遭到破坏,造成了环境污染的大问题。
浅谈绿色建筑的结构设计方案摘要:近年来绿色建筑在国内建筑结构设计上得到了蓬勃的发展,倡导绿色建筑的目的在于为人们提供更为健康、适用和高效的空间,实现人与自然的和谐共生,本文首先简单阐述绿色建筑节能设计方案涉及的内容,分析我国发展绿色建筑的紧迫感,接着从笔者的工作经验出发谈了绿色建筑结构设计的总体思路和结构设计方案的设计因子。
望能对工程实践起到一定的指导作用。
关键词:绿色建筑;节能;设计方案一、绿色建筑节能设计方案评价定义如何从建筑的节能设计出发,运用评价的相关理论,找出评价建筑节能设计的方法,从而找出优选的节能设计方案,指导相关的建筑投资项目,是本论文需要解决的首要问题。
所谓建筑节能,就是在保证居室热舒适环境条件下,通过合理利用、科学管理、技术进步和经济结构合理化等方面,采用新型保温材料,把住宅建筑在长期使用中的能耗降下来。
具体来说,绿色建筑节能设计包括以下几个方面的内容:1.节能建筑规划设计根据当地的气候参数和建筑功能要求,在总体规划和单体设计中,科学合理地规划建筑朝向、空间布局、平面形状、外观体型、层高、间距、选用节能型建筑材料、保证建筑外维护结构的隔热保温等热工特性及对建筑所处区域进行绿化设计,设计既要有利于维护施工全面实施节能技术措施,又要最大限度减少建筑物能耗值,获得理想的节能设计的效果。
(1)建筑体形汇。
合理的建筑形体能够降低建筑物与外界进行热能交换,在相同条件下,体型系数建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值与单位面积散热量成正比,体型系数越大对节能越不利。
因此,正确处理建筑体形的多样化和节能之间的关系,是建筑设计中应当着重考虑的问题。
另外,建筑物的外型越简单,其外表面的面积越小,热交换量亦越少。
因此,建筑物的外造型宜尽量简洁、完整,避免复杂的轮廓线。
(2)建筑物的朝向。
建筑物的朝向能合理的利用自然资源,坐北朝南的建筑能够避免太阳的东照西晒,降低日照的影响,如同时配以隔热遮阳,效果将更加显著。
房屋建筑设计中的节能作用解析1. 引言1.1 房屋设计中的节能意义在房屋建筑设计中,节能是一项非常重要的考虑因素。
节能意味着减少能源消耗,降低能源开支,减少对环境的影响,同时也能提高建筑的舒适性和可持续性。
随着全球能源紧缺和环境污染问题日益加剧,节能在建筑设计中的重要性越来越被人们认可。
通过节能设计,房屋可以有效地减少能源消耗,降低能源开支。
这不仅能够降低居民的生活成本,还能够提高建筑的使用效率。
而且,节能设计还可以减少温室气体的排放,有助于改善环境质量,保护生态平衡。
除了经济和环境效益外,节能设计还可以提高建筑的舒适性和可持续性。
通过采用合理的节能技术,可以有效地提高建筑的隔热、保温性能,保持室内舒适的温度和湿度。
节能设计还可以延长建筑的使用寿命,减少维护成本,提高建筑的整体质量和价值。
对于房屋建筑设计来说,节能不仅是一种责任和义务,更是一种可持续发展的重要保障。
通过合理的节能设计,可以实现能源的有效利用,减少环境污染,提高人们的生活品质,实现经济、社会和环境的可持续发展。
1.2 节能技术的发展随着社会的发展和人们对环境问题的重视,节能技术在房屋建筑设计中扮演着越来越重要的角色。
节能技术的发展不仅可以降低建筑的能耗,减少对资源的浪费,还可以提高居住舒适度,改善室内环境。
在过去,人们主要关注传统的节能技术,比如隔热隔烟等。
而如今,随着科技的不断进步,新型的节能技术也在不断涌现。
一种新型的节能技术是利用太阳能和风能等可再生能源来为建筑供能。
通过在建筑设计中合理布局太阳能电池板和风力发电设备,可以有效地利用自然资源,减少对传统能源的依赖。
还有一些新型材料的使用也可以实现节能效果,比如光学薄膜、相变材料等,这些材料可以有效地控制建筑内部的温度,减少能耗。
未来,随着科技的不断进步和人们对环境的重视,节能技术的发展将会更加突出。
建筑设计师将会更加注重节能技术的运用,不断探索新的节能技术,以实现更加环保和可持续的建筑设计。
建筑结构体系对建筑结构节能的影响的角度出发,研究了建筑节能的技术措施,同时也指出,建筑结构体系对建筑结构节能的影响,为推动新形势下的建筑节能工作有一定的理论指导意义。
房屋建筑通常是经由设计师设计,再由施工人员建造而成。
由于施工与设计不具有一体性,所以在这个过程中,能源浪费显得尤其严重。
建筑师为了追求建筑的特别,而往往忽略了建筑物的节能。
例如建筑师为达到美观的目的,往往将建筑物的形状设计得很特别,由此增加建筑物的表面积而致使建筑物门窗增加,当夏天太阳辐射大室内温度高时,就需要增加制冷设备降温;当冬天室内温度不易保持时,就需增设暖气系统升温。
而制冷和暖气均需消耗大量能源,从这一方面来说设计问题就间接导致了能源浪费。
一、节能技术的重要性随着科技的发展、国民经济的高速发展以及可持续发展的稳步推进,对能源的需求量在逐步加大,能源短缺问题已经成为世界人民普遍关注的话题。
建筑业作为能源消耗大户,每一天都在不断的消耗能源(建筑能耗在国民总能耗中所占比重较大,约25%~40%),这样长期下去,势必会影响可持续发展的顺利进行。
能源短缺问题,在我国是比较严重的,由于我国能源人均占有量低、能源供给不足、能源利用率比较低及浪费比较严重等问题的存在,使得我国的供需矛盾越来越突出。
我国当前使用的能源主要是煤、石油、天然气等非可再生资源,这些资源在使用的过程中容易产生大量的有害物质,在给环境带来压力的同时,也使生态遭到了严重的破坏,不利于可持续发展的顺利进行。
随着建筑的发展,这些资源的使用比例还在不断上升,建筑能耗已经成为制约我国可持续发展的重要因素。
要想解决这一现状,必须采用节能技术,尽量减少不可再生资源的消耗,降低环境污染,保护生态平衡。
二、房屋建筑节能技术的实施(一)合理选择保温材料通常屋面节能是将容重低、导热系数小、吸水率低、有一定强度的保温材料设置在防水层和屋面板之间。
可选择的保温材料很多,板块状有加气混凝土块、水泥或沥青珍珠岩板、水泥聚苯板、水泥蛭石板、聚苯乙烯板、各种轻骨料混凝土板等:散料加水泥等胶结料现场浇筑的有珍珠岩、蛭石、陶粒、浮石、废聚苯粒、炉渣等。
节能技术在建筑设计中的应用摘要建筑节能是指在保证居室热舒适环境条件下,通过技术进步、合理利用、科学管理和经济结构合理化等途径,采用新型保温材料,把建筑在长期使用中的采暖能耗降下来,节能应是设计者首要重视的问题。
关键词高层建筑建筑节能节能途径中图分类号:tu201.5 文献标识码:a建筑节能是指在保证居室热舒适环境条件下,通过技术进步、合理利用、科学管理和经济结构合理化等途径,采用新型保温材料,把建筑在长期使用中的采暖能耗降下来。
建筑节能是设计者首要重视的问题。
通过近年来的建筑实践,笔者认为建筑节能的途径主要有以下几个方面:1 优化建筑位置及朝向设计高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响,容积率过高很难满足日照要求,阳光有着巨大辐射能量,在寒冷地区人们十分珍惜阳光带来的温暖。
寒冷地区城市规划应注重应用日照原理,合理的确定建筑位置与朝向,使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能,因此,建筑的方位与节能有着直接关系。
不同朝向、不同季节,建筑物所得到的太阳辐射热能量不同,热损失也不同,在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。
2 门窗的保温隔热在建筑围护结构中,与墙体、屋面相比,门窗的保温隔热能力较差。
可以通过提高门窗的气密性,采用适当的窗墙面积比,增加窗玻璃层数,采用百叶窗帘、窗板等措施来提高门窗的保温隔热性能。
3 墙体的保温隔热墙体是外围护结构的主体,多年以来,建筑墙体一般采用单一材料,如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。
从长远来看,外墙外保温的效果明显高于内保温。
外墙外保温技术相对于外墙内保温,具有以下七大优势:3.1 保护主体结构,延长建筑物寿命由于保温层置于建筑物围护结构外侧,缓冲了因温度变化导致结构变形产生的应力,避免了雨、雪、冻、融、干、湿循环造成的结构破坏,减少了空气中有害气体和紫外线对围护结构的侵蚀。
浅谈节能技术在建筑设计中的运用摘要:节能技术在建筑设计中的应用越来越广泛,如何通过建筑选址、建筑布局、建筑体型、建筑朝向、建筑间距等合理运用建筑设计原则显得及其重要。
关键词:建筑设计;节能;设计要点中图分类号:te08 文献标识码:a 文章编号:一、建筑选址建筑节能设计首先要全面了解建筑所在区域的气候条件、地形地貌、地质水文资料,这些因素对建筑规划的选址、建筑节能的效率及室内热环境都是有影响的。
气候条件对建筑物的影响。
建筑的地域性首先表现为地理环境的差异性及特殊性,它包括建筑所在地区自然环境特征。
如气候条件、地形地貌、自然资源等,其中气候条件对建筑的作用最为突出。
因此,建筑节能设计应了解当地的太阳辐射照度、冬季日照率、冬夏两季最冷月和最热月平均气温、空气湿度、冬夏季主导风向以及建筑物室外的微气候环境。
建筑节能设计首先应考虑充分利用建筑物所处区域的自然能源和条件,在尽可能不消耗常规能源的条件下,遵循气候设计方法和利用建筑技术措施,创造出适宜于人们生活和工作所需要的室内热环境。
地形地貌对建筑能耗的影响。
建筑所处位置的地形地貌。
如位于平地或坡地、山谷或山顶、江河或湖泊水系等,将直接影响建筑室内外热环境和建筑能耗的大小。
在严寒或寒冷地区,建筑宜布置在向阳、避风的地域。
不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹形地域。
这主要是规避建筑物的霜洞效应,因为冬季凹地容易聚集冷气流。
建筑布置在避风、向阳的地域,会相应的降低为保证室内温室所消耗的采暖能耗。
争取使建筑向阳、避风建造。
节能建筑为满足冬暖夏凉的目的,合理地利用阳光是最经济有效的途径。
同时人类生存,身心健康、卫生、工作效率也与日照有着密切关系。
在节能建筑的规划设计中应对以下几面予以注意:(1) 以建筑物的朝向为主要考虑因素。
(2) 应选择满足日照要求、不受周围其他建筑物严重遮挡阳光的基地。
(3) 居住和公共建筑的基地应选择在向阳、避风的地段上。
(4) 利用建筑楼群合理布局争取日照。
基于建筑体形系数对结构设计的影响摘要:建筑物的建筑设计节能指标的限定取值,不但规范着建筑节能设计,而且影响建筑物的结构设计;建筑节能指标的科学取值不但影响建筑物使用功能,而且对结构设计起到引导和优化作用.主要从建筑体形系数和窗墙面积比两个节能指标阐述其对结构设计的影响.关键词:体形系数;窗墙面积比;结构设计;节能0引言所谓节能,也就是在保证建筑物可靠性的条件下,节约能源,降低能耗和造价.而能源的节约在房屋结构部分的比例较大,故结构设计与节能指标取值的科学性关系紧密.文章从两个节能指标的取值上探讨了其对结构设计的影响.1建筑体形系数对结构设计的影响建筑体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值.节能设计中,对体形系数做了明确的规定,如:严寒地区公共建筑的体形系数应小于或等于0.4;寒冷地区居住建筑的体形系数:3层以下的建筑应不大于0.55;4~6层的建筑应不大于0.35;7~9层的建筑应不大于0.3;10层以上的建筑应不大于0.26等[1].对建筑体形系数规定上限值,目的在于减小建筑物与大气接触面积,从而减小热量散失面和太阳辐射面,达到节能目的.1.1建筑物高宽比取值对结构设计的影响从体形系数的概念来讲,其大小与建筑物的平面和立面布置有很大关系,合理的建筑体形布置在抗震设计中是非常重要的,提倡平立面简单对称.高层建筑的高宽比越大,结构在水平荷载作用下重力二重,表现越突出,对结构侧向刚度和整体稳定性消弱较大,从而要求结构竖向构件(墙或柱)承载能力必须提高,即要增大竖向构件截面尺寸和配筋,故使结构造价提高.因此建筑高宽比是影响结构设计的宏观控制指标.所以对建筑物的最大高宽比(h/b)做了上限要求.如设防烈度为八度时,框架结构最大高宽比为3:1,框-剪结构最大高宽比为4:1,剪力墙结构最大高宽比为5:2[2].1.2建筑物平面和竖向规则性对结构设计的影响建筑物外表面凹凸越频繁,则其外表面积越大,在相同体积下,当然建筑物外表面积越简单,则体形系数越小.而在结构抗震计算中,强调结构的规则性,即力求结构的体形刚度中心和质量中心尽量重合,否则结构在水平地震作用下由于刚心和质心偏离太大而产生扭转效应(如图1所示),使结构地震作用效应增大,结构构件配筋率提高.结构计算中用周期比来限制结构的扭转效应.结构以扭转为主的第一自振周期tt与平动为主的第一自振周期t1之比不应大于0.9(a类高层)或0.85(b类高层)[2].故在体形系数满足节能设计的要求下,要考虑建筑物平面的对称、均匀性.国内外历次大地震表明,平面不规则、质量和刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构,在地震中受到严重破坏.并且平面布置过于狭长的建筑物,在地震时由于两端地震波输入位相差而容易产生不规则振动,产生较大危害;平面上有较长外伸时,外伸段容易产生局部振动,表现出高振型,而引发凹角破坏,如图2所示.故对建筑物平面长宽比做了上限规定,如矩形平面建筑,六和七度抗震设防区长宽比不大于6;八和九度抗震设防区长宽比不大于5[3].建筑立面布置不能出现过大的内收和外挑,否则会使房屋竖向刚度发生突变,结构出现薄弱层和鞭端效应.上部结构相对下部外挑时,结构的扭转效应和竖向地震作用明显,下部相对上部外伸时,收进的部分越高,收进后的尺寸越少,结构的高振性效应越明显,建筑物立面有较大收进或顶部有小面积的突出小房间造成建筑立面体形沿高度变化,结构刚度突变加剧地震作用.由此可知,在体形系数满足节能设计要求的条件下,要选择上下等宽或由下向上逐渐减小的建筑体形.高层建筑所受的风荷载较大,在沿海地区,风力成为高层建筑的控制性荷载,采用风压较小的平面形状才利于抗风设计,而风荷载的大小又与风荷载体形系数 s有关,圆形平面 s=0.8;高宽比h/b不大于4的矩形,方形,十字形建筑s=1.3;v形、y形、弧形、双十字形、井字形平面建筑 s=1.4.由风荷载标准值计算公式[3]: wr= z s z 0可知 s越大,则风荷载越大,由于 s与建筑物平面形状有关,当然与建筑物体形系数有关,故体形系数取值影响建筑物所受风荷载的大小,对构件配筋和材料强度影响较大.2建筑窗墙面积比取值对结构设计的影响窗墙面积比是指窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位轴线围城的面积)的比值.节能设计中规定,公共建筑每个朝向窗墙面积比均不应大于0.7;居住建筑在严寒寒冷地区,外窗北向,窗墙面积比 0.3,东西向 0.3,南向 0.5等.2.1窗洞口的高度应按结构设计要求合理取值建筑设计中采光要求,单侧采光窗洞口上缘到地面的距离不小于房间进深的1/2,单侧为1/4,则洞口高度在留够窗下墙高度或栏杆上翻高度后,应考虑洞口上缘处的位置的合理性,如,砖混结构中,洞口取至圈梁底面,框架结构中,洞口取至框架梁底面,则可免去过梁,节约材料.剪力墙结构中,洞口下部墙高应尽量避免出现矮墙(hw/hw 1),产生脆性破坏,还要考虑连梁(上下洞口之间的剪力墙)的高跨比.高跨比不小于5的连梁按框架梁设计,小于5的按连梁设计(刚度减小)[4],而连梁和框架梁的受力和构造要求偏差较大,结构用钢量和构件刚度完全不同,且两者对水平抗侧移构件的侧移影响较大.2.2窗洞口宽度对结构设计的影响确定完洞口高度后,根据节能设计对窗墙面积的要求,再确定洞口宽度,洞口宽度大小的合理性应参考下列因素:1)砖混结构中,墙间墙宽度的限值,墙间墙宽度太小,导致墙体局部承载力不够,则需加设壁柱或梁垫,使结构设计复杂化,构件复杂化.2)框架结构中,洞侧框架柱易出现短柱现象,若将窗户设计成通窗,则洞口侧面框架柱下端嵌固端为窗下墙定面因而易产生短柱(如图3所示).对结构抗震不利.3)剪力墙结构中,要求洞口成列,规则开洞,成排布置,能形成明确的墙肢和连梁,避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置.高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构,所谓短肢剪力墙为墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙,且抗震设计中短肢剪力墙的抗震等级在原有基础上提高一级,这说明剪力墙结构中洞口宽度的大小直接影响结构设计参数的选取,对构件的承载力影响较大.2.3洞口大小和数量对结构计算的影响在满足窗墙面积比的要求下,洞口的大小有效浮动,对结构计算又下列几点影响:1)墙面洞口率越大,对承重墙体的刚度削弱大,砖混结构中,在水平地震作用下,墙段对地震作用的分配按各墙段刚度进行,洞口率越大,则墙段刚度越小,而且墙段h/b4的墙,可不考虑分配地震作用.框架结构中洞口率越大,则可减小填充墙对框架侧移变形的约束,使结构所受的基本周期增大,地震效应减小,框架配筋大大降低.剪力墙上洞口数量多少可将剪力墙分成双肢剪力墙,多肢剪力墙和短肢剪力墙,而这三种形式剪力墙抗震构造都差异较大.2)洞口率越大,结构的自重减小,由地震作用大小fek= 1geq[4-5]可知,房屋地震作用减小,构件配筋和用料随之降低.3结语节能指标在满足节能设计规范的条件下可以优化取值.合理的节能指标取值,实际是对节能设计的优化,真正的节能体现在整个房屋设计中.不能忽视结构设计.节能指标的优化,可以改善结构抗震体系,可以减少结构的自重,结构荷载和降低材料用量达到真正的节能设计.注:文章内的图表及公式请以pdf格式查看。
论述建筑节能指标对结构设计的影响
【摘要】:本文从建筑体形系数和建筑窗墙面积比两个方面分析对结构设计的影响,供相关工作人员参考和借鉴。
【关键词】:建筑节能指标,结构设计,建筑体形系数,建筑窗墙面积比。
中图分类号:te08 文献标识码:a 文章编号:
我国正在建立节能型社会,节能是为了降低对能源的消耗,实现可持续发展,同时也必须满足建筑的质量和舒适性。
如何合理科学的选取建筑节能指标关系着建筑节能的成败,并且对结构设计的影响也很大。
本文论述了建筑节能指标对结构设计的影响。
一、建筑体形系数对结构设计的影响
建筑节能工作是一项综合性的工作,节能技术涉及建筑的规划设计、围护结构的节能技术、采暖空调节能技术、建筑的采光通风以及建筑节能综合评价体系等等。
夏热冬冷地区非常注重建筑围护结构和采暖空调的节能技术,但是很遗憾没有足够重视建筑设计阶段的节能工作———在建筑设计阶段控制体形系数,降低建筑能耗。
虽然我国己经有规范对f0/v0作了界限,居住建筑或类似建筑以f0/v0=0.3 为界限,当f0/v0<0.3 时体形对节能带来帮助,能为今后建筑实施节能目标提供有利条件。
但是f0/v0在节能建筑设计中的变化规律和应用、在操作过程中的价值讨论甚少,使建筑师对f0/v0了解不多,重视不够。
建筑体形系数对建筑能耗影响显著。
有研究资料表明,体形系数
由0.4 减少到0.3,围护结构传热损失可降低25%,全年采暖空调能耗可减少13%。
但是不能一味地降低建筑体形系数,因为体形系数不只是影响围护结构的传热损失,它还与建筑造型、平面布局、功能划分、采光通风等若干方面有关。
体形系数限制过紧,将严重制约建筑师的创造性,有损建筑造型、城市风貌和社会文化,而且使平面布局受限,功能划分困难,会妨碍建筑的基本使用功能。
特别是夏热冬冷地区,地形复杂、山地城镇、点式建筑多,更难降低体形系数。
再者,夏热冬冷地区西部全年阴天很多,体形系数过小,不利于自然采光,人工照明增多,反而增加建筑能耗。
以山地城市为例,体形系数从0.4 降至0.3,每平米建筑面积全年节约采暖空调耗电量2.70kw·h;按每平米建筑面积照明灯具为4w 计,若平均每天增加2h 照明,全年每平方米增加照明用电2.92kw·h。
如果体形系数过小,影响自然通风会增加夏季空调运行时间,随之增加的能耗更大。
因此,夏热冬冷地区的节能标准对体形系数的限制不能太严,要综合考虑减少围护结构冷热损失,加强天然采光和自然通风,以及建筑造型、功能划分等的需要。
建筑平面特征的控制是建筑节能研究涉及甚少的一个方面,但对建筑设计而言却是十分重要且亟待解决的。
因为体形是建筑作为实物存在必不可少的直接形象和形状,所包容的空间是功能的载体,除满足一定文化背景的美学要求外,其丰富的内涵更令建筑师神往。
建筑平面体形选择所产生的节能效应,及由此产生的指导原则和要求却一直没有得到人们的重视。
二、建筑窗墙面积比取值对结构设计的影响
1.窗墙面积比的概念和意义
窗墙面积比是指窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位轴线围成的面积)的比值。
在公共建筑的规定性指标中,用单一朝向外窗(包括透明幕墙)来限定。
同时,还提出了平均窗墙面积比的概念。
平均窗墙面积比是指整栋建筑外墙面上的窗及阳台门透明部分的总面积与整栋建筑外墙面的总面积(包括其上的窗和阳台门的透明部分面积)之比。
窗墙比反映窗户洞口面积与同朝向建筑立面面积的比值,对建筑能耗有直接影响。
按照gb50189 -2005《公共建筑节能设计标准》的要求,公共建筑节能设计分为两部分: 围护结构热工设计和围护结构热工性能的权衡判断。
在建筑热工设计的强制性条文中,对建筑的体形系数、不同窗墙比下的门窗传热系数和窗户遮阳系数、外墙、屋顶外围护结构的传热系数、与非供暖空调房间相邻的隔墙的传热系数等作了强制性规定。
当设计建筑满足这些强制性条文时,设计建筑即满足节能标准的要求,如果其中某些指标不满足,则应进行围护结构热工性能的权衡判断,要求设计建筑的能耗小于参照建筑的能耗。
在工程设计中,设计师可根据具体情况调整各种参数,使设计建筑既满足功能和创意的需求,又满足节能标准的最低要求,但建筑能耗分析对暖通工程师来讲比较容易而对设计师来讲往往是件很困难的事情。
提高建筑围护结构设计在建筑节能中的比例,降低采暖空调能耗是解决建筑能耗日益增高的有效途径。
在建筑围护结构的能耗中,外窗( 包括透明幕墙和阳台门) 是屋顶、墙体、外窗三大围护构件中热工性能最差的构件。
是影响室内热环境质量和建筑能耗最主要的因素之一。
目前我国公共建筑中,窗的能耗约为墙体的3 倍、屋面的4 倍,约占建筑围护结构总能耗的40% ~ 50%,因此加强对窗户热损失的研究,尤其是不同朝向、不同窗墙比窗户热损失的研究对于降低建筑的总能耗有很重要的
作用。
为便于设计人员了解建筑和围护结构热工性能对能耗的影响,以利于设计低耗能建筑,文中旨在就各朝向、不同窗墙面积比情况下,窗墙面积比对严寒地区公共建筑能耗的影响,为节能建筑设计提供依据。
2. 窗墙比对结构设计的影响
1)窗洞口的高度应按结构设计要求合理取值。
建筑设计规范中有关采光的要求是,单侧采光窗洞口上缘到地面的距离不小于房间进深的二分之一,单侧为四分之一,则洞口高度在满足窗下墙高度或栏杆上翻高度后,,应考虑洞口上缘处的位置的合理性。
2)窗洞口宽度对结构设计的影响。
洞口宽度大小的合理性应考虑的因素有砖混结构中, 墙间墙宽度的限值;框架结构中, 洞侧框架柱易出现短柱现象;剪力墙结构中, 要求洞口成列, 规则开洞,成排布置, 能形成明确的墙肢和连梁, 避免使墙肢刚度相差悬殊
的洞口设置。
3)洞口大小和数量对结构计算的影响。
墙面洞口率越大, 对承重墙体的刚度削弱越大;洞口率越大, 结构的自重减小, 房屋地震
作用减小,构件配筋和用料随之降低。
对于同一建筑,随着各朝向窗墙面积比的增加,单位建筑面积的采暖能耗增加比例接近,但改变南向窗墙比能耗指标增加量最小,因此设计师在选择建筑设计方案时,如果需要增加洞口面积,应尽量增加南向窗洞口的面积。
当建筑的能耗指标超过节能标准的限值,而建筑要求需要较大的窗墙比时,不应单独采用减小墙体传热系数的做法,应该减小窗的传热系数或者同时改变墙体和窗的传热系数,这是既经济又切实可行的方法。
在公共建筑节能设计中,各朝向的最佳平均窗墙面积比为0.14,平均窗墙面积比如果超过0.6,在目前的节能技术条件下,要满足公共建筑节能设计标准的要求就不经济了。
三、结语
建筑节能直接关系到我国未来的可持续发展, 但是我国的现状
不容乐观,在建筑业中应用的并不广泛,建筑节能是项任重而道远的工作,需要社会各参与者积极投入到节能的行列中,努力创建节约型社会。
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