運用TRIZ理論改善高層樓房的布局

殷月竹　夏磊　殷志祥　許峰

摘要：現(xiàn)代社會中大量人群不斷地涌入城市中去生活，為滿足人們的居住需求，城市就不得不啟動大量的高樓建設(shè)項目。而高層樓房的布局設(shè)計好壞是影響樓房質(zhì)量和人們生活質(zhì)量和安全的重要因素，本文運用TRIZ創(chuàng)新理論，分析了現(xiàn)代高層樓房所遇到的種種技術(shù)問題，從中提取技術(shù)矛盾，利用相應的創(chuàng)新原理，得到一些改善目前高層樓房布局設(shè)計的可行方案。

關(guān)鍵詞：高層樓房；TRIZ創(chuàng)新理論；抗震性；采光性；交通堵塞

中圖分類號：TS103：TU972

文獻標志碼：A

文章編號：1672-1098（2016）04-0039-03

TRIZ理論即“發(fā)明問題解決理論”，它是60多年前由前蘇聯(lián)天才的發(fā)明家阿奇舒勒和他帶領(lǐng)的研究團隊歷經(jīng)50多年分析世界各國近250萬份高水平的發(fā)明專利并綜合多學科領(lǐng)域的知識進行研究、整理和歸納，最終建立起來的一套系統(tǒng)化的、實用的、解決發(fā)明問題的理論和方法體系。后來，TRIZ理論傳人歐美等西方國家和我國，并得到進一步的研究、發(fā)展和更加廣泛的應用。目前，TRIZ理論已經(jīng)走向全世界。

TRIZ理論成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，對研發(fā)或解決問題的思路有明確的指導性，這種指導性避免了耗費大量人力、物力、財力的盲目試錯，讓解決問題變得有律可循、有法可依，從而大大加快了發(fā)明創(chuàng)造的進程，提高了創(chuàng)新速度。因此，TRIZ理論在全球的創(chuàng)新、創(chuàng)造學研究領(lǐng)域中占有重要的地位，已被公認為是一種世界級的創(chuàng)新方法。

本文運用TRIZ創(chuàng)新理論，分析現(xiàn)代高層樓房所遇到的技術(shù)問題，從中提取技術(shù)矛盾，利用相應的創(chuàng)新原理：分割原理、復合材料原理、自服務(wù)原理、動態(tài)特性原理等，得到一些可行的方案，以期改善目前高層樓房的布局設(shè)計。

1.問題描述

在現(xiàn)代社會，大量人群不斷地涌入城市中生活，為滿足人們的居住需求，城市就不得不啟動大量高樓建設(shè)項目。日益增高、增多的樓房雖然讓人們有房可住，但帶來了一系列的負面問題，比如樓房的抗震性能下降，周邊樓房的采光效果差，過于集中的樓房和人群造成交通堵塞等等。而人們顯然要求這些高樓大廈在滿足居住需求的同時，還要有良好的抗震性和采光性以及交通方便性等。因此，如何解決這些問題是目前高層建筑最重要的也是最迫切的問題。

2.問題分析

在上述問題中，顯然存在許多技術(shù)矛盾。下面逐一分析并提取：

（1）在樓房的地理位置、建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)、施工質(zhì)量、戶型體形等條件均相同的情況下，若增加樓房的高度，雖然使房子增多了，人們的居住面積增加了，但會引起樓房的抗震性能下降。

將這一矛盾雙方抽象為描述技術(shù)特性的兩個通用工程參數(shù)之間的矛盾，于是，得到技術(shù)矛盾1：

改善的參數(shù)：靜止物體的面積

惡化的參數(shù)：對象產(chǎn)生的有害作用

通過查找TRIz理論的矛盾矩陣表，得到解決該技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理有：01號原理：分割原理，22號原理：變害為利原理，40號原理：復合材料原理。

從這些創(chuàng)新原理，我們得到啟示并找到一些解決問題的方案：

方案1利用01號原理即分割原理中的第一點：“把一個物體分成相互獨立的幾個部分”，可將樓房由高層分割即變?yōu)槎鄬印?/p>

方案2利用40號原理：復合材料原理一用復合材料代替均質(zhì)材料，使用抗震性能好的復合建筑材料，比如新型復合保溫板節(jié)能墻體、發(fā)泡水泥復合板、鋼筋焊接網(wǎng)架復合混凝土等等。

（2）樓層增高了，遮擋了周邊樓房，使其采光效果很差即照度變差；

我們?nèi)杂?9個通用工程參數(shù)中的兩個來表示矛盾雙方，得到技術(shù)矛盾2：

改善的參數(shù)：靜止物體的長度

惡化的參數(shù)：照度

查找矛盾矩陣表，得到解決該技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理有：3號原理：局部質(zhì)量原理，25號原理：自服務(wù)原理。

根據(jù)3號原理即局部質(zhì)量原理中“讓物體的各部分均處于完成各自動作的最佳狀態(tài)”，和25號原理即自服務(wù)原理中“物體通過執(zhí)行維護功能為自身服務(wù)”，得到

方案3：合理設(shè)計樓房的窗戶的位置和大小來增加采光面積，比如利用側(cè)窗采光。

（3）過于集中的樓房，使房子的數(shù)量增多了，但導致居住人增多、車輛也多了，交通堵塞，即使得系統(tǒng)積極響應外部變化的能力降低。

仍將這一矛盾雙方標準化，得到技術(shù)矛盾3：

改善的參數(shù)：物質(zhì)的量

惡化的參數(shù)：適應性、通用性

翻閱矛盾矩陣表，查到相應的創(chuàng)新原理有：3號原理：局部質(zhì)量原理，15號原理：動態(tài)特性原理，以及29號原理：氣壓和液壓原理。

由3號原理：局部質(zhì)量原理中“將物體、環(huán)境或外部作用的均勻結(jié)構(gòu)，變?yōu)椴痪鶆虻摹钡奶崾荆玫剑?/p>

方案4：將過于集中的樓房分散布置。

利用創(chuàng)新原理的15號原理：動態(tài)特性原理中的“如果一個物體是靜止的，使之移動或可動”的提示，得到：

方案5：建設(shè)會移動的房子一房車

3.方案評價與決策

運用工程經(jīng)驗及實例的應用情況對上述備選方案進行評價與決策。

方案1：將樓房由高層變?yōu)槎鄬樱瑖鴥?nèi)外早已推廣應用。其優(yōu)點是使樓房的抗震性大大增強，缺點是土地利用率低，浪費土地資源，觀景效果也差些。

方案2：使用抗震性能好的復合建筑材料，比如新型復合保溫板節(jié)能墻體、發(fā)泡水泥復合板、鋼筋焊接網(wǎng)架復合混凝土等等。其優(yōu)點是抗震性能好；缺點是有的復合材料價格比較昂貴，使得建筑成本提高。該方案國內(nèi)外已有應用，若能研發(fā)出大量價格低廉的抗震性能好的復合建筑材料，再結(jié)合下面的方案3和方案4，就是一個比較完美的方案了。

方案3：合理設(shè)計樓房的窗戶的位置和大小來增加采光面積，比如利用側(cè)窗采光。該方案使采光性能很好，且設(shè)計簡單、綠色環(huán)保、成本低廉，應大力研發(fā)推廣。但目前的做法主要是從增大樓間距方面考慮，無法全面、徹底地解決問題。

方案4：將過于集中的樓房分散布置。該方案使居住場地寬敞，采光性好，交通便利；但浪費土地資源，且易造成混亂的城市形象。應用時應結(jié)合方案2和方案3。

方案5：建設(shè)會移動的房子——房車，它會移動，能旅游¨引，解決了固定高層樓房的抗震性、采光性等問題；缺點是房車的居住面積偏小，不可能太大。房車國內(nèi)外已有，若再結(jié)合方案2和方案3，即會移動的房車配以運用抗震性能好的復合建筑材料建造的且采光性能好的固定高層樓房，就比較完美了。

根據(jù)上面的分析，選擇采用方案2、方案3、方案5為主要的執(zhí)行方案，若將這幾個方案相互結(jié)合，揚長避短則更佳。

4.結(jié)束語

本文運用TRIz創(chuàng)新理論，分析現(xiàn)代高層樓房所遇到的種種技術(shù)問題，提取其中技術(shù)矛盾，運用相應的創(chuàng)新原理所給啟示，提出了一些切實可行的方案，以期改善目前高層樓房的布局設(shè)計，解決高層樓房面臨的嚴重又迫切的問題。從而使居住環(huán)境更加優(yōu)美舒適且環(huán)保節(jié)能，使城市更加便利漂亮且能可持續(xù)性發(fā)展。