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，湖南長沙 410000）

1 設計理念

科威特大學城女子學院建筑設計處處體現(xiàn)著流動活力式的設計理念，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計上的活力理念。建筑物的頂部平臺可以為人們提供休閑娛樂的場所，人們可以看到建筑物簡潔大方的立面形式以及優(yōu)美的室外景觀。女子學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，豐富內(nèi)部空間。建筑中能夠看到一個中心大廳，階梯式的大廳內(nèi)為學校的會議以及學生聚會提供空間。

科威特大學城商學院的設計簡潔，頂層設計呈傾斜式，美觀大方，在建筑物中央有一透光平臺，可以看到商學院內(nèi)部的各個構造。在建筑立面上覆蓋著遮陽板，遮陽板圖樣的設計取材于科威特傳統(tǒng)編織物的圖樣，設計上充分體現(xiàn)了對當?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計手法，景觀綠帶聯(lián)系了建筑物與周圍建筑物之間的關系，也為人們提供蔭涼以及室外休憩場所。女子學院和商學院建筑將建筑、通信、計算機網(wǎng)絡和監(jiān)控等各方面的先進技術結合起來，形成一個科學全面的整體，擁有自動化程度高、信息管理水平高、服務一流、操作簡單等多重優(yōu)點，擁有一系列現(xiàn)代化教學設備，智能化分流程度高，成為科威特高校的標桿工程。

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方木耳朵，耳朵上安裝一個木楔子，將龍骨固定在木楔子上，在龍骨上配置一個面積較大的模板，木立柱頂端與后拆模板相連，拆除時先將木楔子去掉，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。

使用一個具有調(diào)解功能的剛立柱作為支撐系統(tǒng)，因為當前的可調(diào)托架只有一個可以調(diào)節(jié)的手柄，使用不方便，需要增設一個可供調(diào)節(jié)的手柄開關和承重環(huán)板，再支模板。

使用支模方法架構模板，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。后拆模板以及對應立柱支撐和混凝土一起承擔載荷壓力以及混凝土自身重量。

（2）力學原理。

參考彈性力學的原理，借助差分法計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，即樓板中增加的簡支點。

①合理分配撓度分格網(wǎng)，網(wǎng)邊為長寬相等的矩形；

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

③核算出撓度，參考撓度和彎矩剪力之間的關系，核算彎矩和剪力；

④對后拆膜和無后拆膜的計算結果進行對比分析，拆模的施工工期一般為4 d。

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

2.2 輕質(zhì)混凝土

（1）材料。

篩選輕集料的最大粒徑，輕集料的運動速度會隨著粒徑平方的增加而增加，所以輕集料的粒徑對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大幅度減小；隨著顆粒直徑的增加，同等環(huán)境下拓展度也會增加，集料分層效果更明顯，但混凝土的強度降低。隨著輕集料粒徑的減小，顆粒的均勻性不斷提高，導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。基于實踐角度分析，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加入煤灰和礦渣，混凝土的流動性明顯提升，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均衡點。基于實踐角度分析，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；隨著砂率的減少，混凝土攪拌物的離析難度越來越低，混凝土擁有一個砂率平衡點，此時混凝土出現(xiàn)離析的可能性最小，各項性能最優(yōu)。

（4）摻入纖維。

纖維能夠促使混凝土產(chǎn)生網(wǎng)格結構，對輕集料的運動產(chǎn)生造成阻礙。有機纖維的直徑較小，表面積較大，周圍會吸收較多水泥漿，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，添加有機纖維后，輕集料混凝土的表現(xiàn)密度不會產(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、電加熱等輔助設備。

（2）保溫水箱。

保溫水箱是用于儲存熱水的設備。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。

（3）連接管路。

連接管路主要是將熱水傳輸?shù)奖厮洌賹⒗渌畟鬏數(shù)郊療崞髦校罱K形成完整的循環(huán)系統(tǒng)。設計科學的循環(huán)管路能夠使太陽能系統(tǒng)的性能得到充分發(fā)揮。熱水管道還需要實施必要的保溫處理，管道質(zhì)量必須達到使用要求，有效壽命應在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)的正常運行。

太陽能熱水系統(tǒng)控制中心主要分為三個模塊，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)的結構特征角度分析，自然循環(huán)屋頂太陽能熱水系統(tǒng)借助集熱器和儲水箱中的溫差，組成一個完整的熱虹吸壓頭，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)管流入儲水箱的內(nèi)部，下層冷水會通過下循環(huán)管傳輸?shù)郊療崞鞯貙印λ渲械乃饾u出現(xiàn)溫度分層現(xiàn)象，上層水會快速達到最適合人們使用的溫度，最終水箱中所有水都達到最適合人們使用的溫度。使用熱水時，取水方法有兩種，一種是有補水箱，通過補水箱向儲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；另一種是無補水箱，熱水在自身重力的作用下從儲水箱底部流出來供人們使用，這種方法稱為落水法。

3 結語

科威特大學城商學院及女子學院項目凝聚著先進的建筑工藝技術，也與國外先進的管理經(jīng)驗、工程設備和工藝技術緊密結合。各種先進配套的大型工程設備以及新技術、新方法、新工藝、新材料的運用，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、新技術的應用要求明顯高于普通建筑。