钢结构建筑性能化设计

钢结构建筑性能化设计（共10篇）

钢结构建筑性能化设计 篇1

分析建筑结构设计客户性能抗震设计的发展方向土木工程论文

摘要：在建筑结构设计的过程中非常注重抗震设计, 现在国家对建筑物的抗震能力也有一定的要求, 如何提高建筑结构性能及抗震设计是现在建筑方面专家需要解决的问题。从确定抗震性能目标、基于性能的抗震设计方法、混凝土结构基于性能的抗震设计进行分析。

关键词：建筑结构; 抗震设计; 问题分析;

现在我国建筑房屋基本都是高层, 一旦发生地震会给人们的生命和财产带来一定的损失, 如何提高房屋的抗震能力, 减少由于地震带来的损失, 这是建筑类专家需要解决的实际问题。基于性能抗震设计能够有效防止地震房屋倒坍等现象引起的用户损失, 能有效包含人们的生命与财产, 现在基于性能抗震设计是未来房屋建筑的主要发展方向。

1 确定抗震性能目标

现在国家非常重视房屋等建筑物的抗震能力, 提高抗震性能是房屋建筑的主要目标, 如何科学有效的解决房屋的抗震性能, 提高房屋的建筑结构设计是解决抗震性能的有效方式。建筑物的结构不同, 对抗震能力是不同的, 如何进行建筑结构设计, 提高其抗震性能。根据其此设计准则, 在一定程度上能够将建筑物在使用周期内所遭受的损失降低。一般地, 降低工程造价, 就会增加建筑内部结构遭受破坏的.可能性, 从而增加后期工程的修复和维修费用, 所以存在一个最小费用值。建筑在施工的过程中, 通常需要考虑建筑的设计性能, 提高其设计的应用能力, 把费用降低到最低标准。由于发生地震以及后期维修费用的增加都具有不确定性, 所以这笔费用也是可以变的。

因此, 在进行项目投资时, 一定要充分考虑到各方面的因素, 并将相对可靠的理论作为基于性能的抗震设计的基础。抗震性能目标的设计是一个复杂的过程, 对建筑物的各个环节都需要认真考虑, 如何提升建筑物的抗震能力, 减少人民群众的生命财产减少损失。

2 基于性能的抗震设计方法

2.1 承载能力设计方法

承载能力设计是提高抗震性能设计的常用方法, 也是一种有效的方法。承载能力设计方法是通过底部剪力计算出来的, 是一种比较科学的方法, 加强建筑物结构强度设计, 计算构件之间应该具有的承载能力, 这是设计方法可靠, 概念性能清晰等优点, 能达到一定的预期目标。但承载能力设计方法有一定的特点就是以弹性反应为基础, 对于非弹性建筑物不能全面进行计算, 计算出的数值不准确, 不能应用承载能力设计方法进行抗震性能设计。

2.2 抗震设计以位移为基础

抗震设计以位移为基础能全面进行抗震性能设计, 提高建筑物的抗震能力, 是符合现代建筑物抗震设计的需要。该方法是以位移为基本出发点, 通常将位移控制运用到建筑结构的设计过程中, 通过为位移谱的位移偏移计算出剪力的数值, 进行建筑物的结构分析, 如何进行性能提升, 通过具体的配筋进行有效设计, 采用增加刚度的方法, 将位移目标进行变化, 提高建筑物的抗震能力, 有效的考虑抗震性能中的位移偏移的重要性, 有效提升其在设计理论的应用过程, 有效增加其使用方法, 有效提高建筑物的抗震性能。抗震设计以位移为基础的方法是提高建筑物抗震性能的有效方式, 符合现代建筑物提高性能的有效方法。

3 混凝土结构基于性能的抗震设计

3.1 混凝土结构目标性能水准进行明确的划分

混凝土是建筑物施工中常用的材料, 混凝土的搅拌需要按标准严格进行, 在混凝土施工的过程中需要考虑抗震性能的设计, 混凝土是建筑施工中重要的原料, 其原料必须按照要求进行, 对提高建筑物的施工质量, 建筑物的结构设计、建筑物的抗震性能都有一定的保障, 在进行混凝土施工的过程中需要全面考虑, 进行其实际理论的应用来确定, 进行有效的方法进行运用, 提高其混凝土的应用效果。

3.2 评估建筑结构的抗震性能

建筑结构对抗震性能有一定的影响, 在建筑设计的过程中能够必须根据实际环境进行科学有效的进行建筑设计, 建筑结构的稳定性对提高抗震性能有一定的帮助, 符合现代建筑结构的实际要求过程, 符合现代建筑结构的实际要求, 提高抗震性能是未来建筑行业的主要要求, 也是减少由于地震对人们生命财产的损害, 符合现代建筑行业的发展要求。在建筑结构设计过程中, 通过专家进行设计, 选择适宜的施工方案, 在保障建筑施工利润的前提下, 需要有效提升建筑行业的抗震性能, 符合现代建筑行业发展需要。

参考文献

[1]王菁丽.试论建筑结构设计的抗震措施[J].中国房地产业, 2015 (Z2) :166.

[2]林祥龙.试析建筑结构的抗震设计[J].住宅与房地产, 2015 (22) :59.

[3]郭浩勋.探究建筑结构的抗震设计[J].河南科技, 2013 (22) :21.

[4]黄玉琦.建筑结构抗震设计及细节问题分析[J].现代物业 (中旬刊) , 2018 (1) :114.

[5]黄胜香.提高建筑结构抗震设计分析[J].建筑技术开发, 2018 (7) :196.

[6]何国.建筑结构抗震设计研究[J].建材与装饰, 2018 (30) :204.

钢结构建筑性能化设计 篇2

关键词：大跨度建筑,钢结构,抗火设计

随着社会的发展, 我国城市化建设的速度不断加快, 建筑行业得到了长足的进步。大跨度建筑以其多方面的优势, 逐渐得到了越来越广泛的应用, 例如大型商场、机场车站、世博展馆、奥运场馆等。钢结构具有污染少、投资回报快、抗震性能好、施工周期短、安装容易、自重轻等优势, 已经成为当前建筑领域最为主要的建筑结构形式之一。但是, 钢结构的耐火性能十分有限, 在火灾来临的时候, 其刚度和强度下降很快。同时, 大跨度建筑钢结构面积较大、空间广阔, 容易促使火灾的扩大化, 因而具有很大的火灾风险。

1 大跨度建筑火灾特点

如果建筑物发生火灾, 通常可以利用防火防烟分区对火势进行控制。但是在大跨度建筑当中, 防火隔烟措施无法有效的利用, 因此火势很容易蔓延。在普通建筑中, 对烟气浓度或温度可以利用火灾探测器进行探测。但是大跨度建筑由于空间广阔, 在空气稀释作用下, 烟气浓度或火灾温度受到降低, 无法及时启动火灾探测器。同时, 在普通建筑中, 在棚顶安装洒水喷头能够有效的控制火势。但是, 在大跨度建筑当中, 由于受到与火灾探测器相同的条件限制, 这种洒水喷头也无法发挥出良好的效果。

在实际应用中, 大跨度建筑通常都是人员较为密集的场所。一旦火灾来临, 无法在较短的时间内对人员进行有效的疏散, 容易造成人员被困火场的危险局面, 给消防工作带来了极大的麻烦。由于大跨度建筑的钢结构就是建筑物的骨骼, 一旦发生火灾, 在大火和高温的影响下, 钢结构将会变得十分脆弱, 承载力将会严重下降, 这样, 将很有可能导致建筑物顶棚坍塌, 或者是主体结构倒塌, 将会对火场中被困的人员和财产造成极大的危害[1]。相比于普通的建筑物火灾, 大跨度建筑发生火灾最大的特点在于, 建筑物内部的空间过大, 因此在大跨度建筑中, 通常不会出现普通建筑火灾中设备可燃物同时燃烧的情况。火灾会在一定的区域内相对集中, 空气温度的上升也不会像普通建筑火灾那样迅速。

2 火灾中钢结构稳定性承载力

2.1 有限元的基本原理

有限元法在连续体力学领域当中, 是一种十分有效的数值分析方法, 最初用于分析飞机结构。随着科技的不断发展和应用, 在工程建筑领域当中, 有限元法逐渐替代了传统的模型试验法, 同时也取代了很多模型试验工作的内容。在工程结构当中, 需要对几何与材料的双重非线性进行考虑。其中, 几何非线性问题通常用于钢结构的大挠度、大位移, 而材料非线性通常是研究非线性弹性和非线性弹塑性等问题。在实际应用当中, 还需要对结构非线性平衡方程进行计算, 主要采用的则是增量迭代计算法。

2.2 火灾中钢结构非线性分析

在火灾影响下, 钢结构可能会发生局部失稳和整体失稳两种失稳情况。局部失稳主要是局部的结构刚度消失或软化, 使得位移与荷载之间的关系会从平衡位置偏离, 局部出现较大的几何变位。整体失稳是整体结构出现软化屈曲和变形, 产生较大的位移, 同时偏离平衡位置。对于钢结构的非线性方面, 主要包括几何非线性和材料非线性两个方面[2]。相比于跨度来说, 钢结构的厚度很小, 因此常温下钢结构几何非线性十分重要。在火灾的作用下, 钢结构的双重非线性将会得到十分明显的体现, 因此在进行非线性分析的时候, 应当对几何非线性和材料非线性进行综合考虑。

2.3 高温下钢结构的性能

在火灾高温的影响下, 钢结构的性能将会产生十分明显的变化。其中, 与性能化抗火设计相关的性能主要是物理性能和力学性能。其中物理性能主要包括密度、比热、热传导系数、热膨胀系数等, 通过这些因素对结构内的温度进行计算。而力学性能主要包括应力应变本构关系、弹性模量、屈服强度等, 通过这些因素, 对构件的抗火性能、高温下结构的形变和内力进行计算。其中高温下钢结构的屈服强度和温度的关系如图1所示, 弹性模量与温度的关系如图2所示。

3 火灾中钢结构临界温度和耐火极限

在火灾当中, 当钢构件达到抗火承载能力的极限状态时, 其所承受的最大温度, 就是钢构件的临界温度。而在钢结构达到抗火承载能力的极限状态时, 所有构件的最大温度就是钢结构的临界温度[3]。钢构件的临界温度和钢结构的临界温度, 统称为钢的临界温度。在火灾的破坏作用下, 钢构件和钢结构容易受到压力而发生屈曲或拉断, 进而导致钢结构主体倒塌。对火灾当中钢结构的临界温度和耐火极限进行分析, 通过对钢结构构件的破坏路径进行跟踪, 对钢构件的局部失效、传播扩散、整体结构破坏等过程进行分析, 进而得出相应的结论。

在有限软件对火灾的模拟过程当中, 主要包括常温加载和恒载升温两个阶段[4]。常温加载是施加节点静力荷载在结构中, 对常温下实际结构荷载进行分析, 从而取得构件的形变和内力。恒载升温是施加节点温度荷载在结构上, 对火灾中的升温过程进行模拟, 在不断升温的过程中, 对构件和结构的破坏情况进行观察和分析。

通常来说, 在大跨度建筑当中, 钢结构的主要功能就是对外部荷载进行受力。在火灾当中, 钢结构构件内部的温度会不断上升, 钢结构的屈服强度和弹性模量将会降低, 从而影响钢结构的承载能力。钢结构的承载能力不断下降, 一旦其下降到与火灾中外荷载产生的组合效应相同的时候, 钢结构就达到了火灾承载力的极限状态[5]。在恒载升温测试中, 如果钢构件等效塑性应变大于0.2%, 应判定其失效, 采用单元生死技术将其杀死, 之后继续测试分析, 直到整体结构破坏失稳为止, 就能够判断出大跨度建筑钢结构的临界温度和耐火极限。

4 结语

大跨度钢结构建筑是当前建筑领域当中十分常用的建筑形式之一, 具有很多方面的优势。但是, 其劣势也十分明显, 尤其是其抗火性能更是十分有限。而这种建筑通常都是人员和财产较为密集的场所, 因此一旦发生火灾, 火势很难得到控制, 将会很容易造成重大的人员伤亡和财产损失。对此, 应当采用各种技术手段, 对大跨度建筑钢结构防火性能相关参数进行计算, 从而正确的进行性能化抗火设计, 保障大跨度钢结构建筑的防火安全。

参考文献

[1]郭胜.大跨度建筑钢结构性能化抗火设计方法[D].上海:上海交通大学, 2012.

[2]史健勇, 孙旋, 刘文利, 等.基于整体的大空间钢结构性能化防火设计方法研究[J].土木工程学报, 2011, 10 (5) :69-78.

[3]李国强, 李兆治.钢结构性能化抗火设计的初步设想[J].消防科学与技术, 2012, 10 (1) :46-48.

[4]朱杭.高层建筑钢结构性能化防火设计方法与应用[D].上海:上海交通大学, 2011.

钢结构建筑性能化设计 篇3

关键词：抗震设计；基于性能；设计理论；设计方法；位移影响系数法；能力谱法；直接位移设计法

中图分类号：TU352 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）03-0050-02

近100年来，随着人们对地震的运动特征和反应特征的探索和认识逐步加深，人类科技水平不断提高，对于建筑结构的抗震设计及方法也在不断的完善。各类理论在通过地震的考验后逐渐发展、全面、多样化，其中基于性能的抗震设计理念是为当下各国所大力发展的。

一、建筑结构基于性能的抗震设计概况

（一）基于性能的抗震设计的提出

20世纪90年代初，美国学者首先提出了这项设计理论，以改进基于承载力的传统设计理念，用量化的抗震指标来控制建筑抗震性能，随即被各国所重视。该项设计理论基础是结构性能分析，根据用途和要求确定性能，使建筑物在面对不同的地震等级中达到预期抗震目标。

1995年，美国的放眼21世纪委员会提出了基于性能抗震设计的框架，此专项研究得到美国政府大力支持与资助，并进行了有前瞻性的多方面研究。此后，澳大利亚、日本、新西兰、英国、智利等国家也在多方资助下，为推进此专项研究，成立了各类委员会，包括评估、分析、协调、规范等，在对这项理论进行了大量的研究后，均提出和采用了力求达到国际一体化要求的一系列抗震设计理论。

我国在这项理论的研究上起步较晚，为了与国际规范同步，我国在与美国等在这项研究领域取得先进成果的国家进行学术交流、学习中，对这项理论进行专项研究并引入理论，许多中国高校也开展了专项研究，旨在不断发展和完善出符合我国国情的性能抗震设计理论，并取得了一定的研究成果。

（二）性能抗震设计理念的特点

通过对现行抗震设计理论的实践，可以对两者进行对比，以得到性能抗震设计理念的特点。

1．多级设防。相对于现行的三阶段设防目标（小震不坏、中震可修、大震不倒），性能抗震设计注重多级设防，保护非结构件与内部设施，后者的设计理念既保证使用者安全，又减轻业主和社会的经济损失与压力。

2．投资效益准则。性能抗震设计偏重于安全、经济等多方面。在安全与经济之间找到合理、平衡的切入点，确定最佳方案，以优化设计为目的。

3．自由度大。相比较传统抗震设计刻板的被动状态，性能抗震设计可根据业主的要求确定目标，给设计带来新的动力。

（三）性能抗震设计目标

目标为在不同地震等级的作用下，建筑物结构能达到预期所应达到的水平。最大程度的在经济与结构可靠性上找到合理的平衡点。建立设计目标需要考虑场地、结构所需功能、建筑重要性、损失与重建等各方面的因素。

（四）设计设防水准

1．地震设防水准。抗震设计设防对象所选择的地震强度，直接决定建筑物的抗震能力，如何确定设防水准在基于性能抗震设计中有决定性的地位。应取决于优化后的经验基础上来确定并根据地震参数及烈度作设防水准。

2．结构性能水准。地震等级作用下对建筑物预期破坏最大程度。除了对主体结构破坏带来的损失有控制力外，还要注重对非主体、内设施的损坏的控制。因此，能兼顾主体、非主体结构破坏程度的结构性能水准才是合理、科学的。

（五）现行抗震设计局限性

1．现行抗震设计很少对建筑结构在地震发生时的性能进行评估，只是按规范标准设计。

2．业主与使用者并不了解所使用的建筑结构的抗震性能。

3．经济评估准则并没有在建筑业中得到广泛应用。

（六）现行抗震设计理念存在问题

1．设计参数选择不当。我国现行抗震设计基于强度或承载力，但经实践表明建筑物结构的抗震不仅基于强度。

2．性能概念不明确。现行设计规范对多级设防的目标描述较模糊，业主追求最经济的方案，设计人员追求单纯的重力承载，基础未能处于科技的评价之上，导致面临地震时损失的加重。

3．损失控制不力。现行设计理念除了重视主体结构损坏造成损失外，对非主体结构、内部设施损坏所带来的损失容易忽视。

4．刻板的规范标准。设计者走不出以往设计规范标准的条框，约束了设计人员的主动性。

5．设计方法的欠缺。现行的设计方法偏于保守，限制了新技术的应用。

二、基于性能的抗震设计方法

（一）性能抗震设计阶段

1．概念设计。根据用途和业主的要求，合理确定设防目标，通过场地、建筑平面等进行初步设计。

2．计算设计。根据预定的设防目标，计算出能影响各类因素的抗震参数，参数与预定目标不符要及时修改，直至满足参数需求。以基于位移的抗震性能设计为例，主要包括步骤有确定不同强度地震作用下性能目标；根据初步设计，确定结构内的位移的极限值；通过等效阻尼比等各类等效数值，确定等效刚度；设计采用必需的构造措施；评价结构强度要求和变形能力。以严谨、科学、合理的态度进行评估，如计算阶段有不符合，则需重复计算设计步骤，以不断完善结构设计。

3．性能评估。通过各类的分析法得出设计结果来确定该建筑结构的性能。

（二）性能抗震设计方法

目前大致主要有：位移影响系数、能力谱、直接位移设计等方法。

1．位移影响系数法。基于结构性能设计方法，通过分析得出的最大期望位移值，利用等效方法、模态进行确定。以达到此系数的修正作用。此方法还存在着由于它是整体抗震评估方法，无法具体体现主要结构、楼层的损坏情况与抗震水准等问题。

2．能力谱法。1975年被提出，随后不断改进。能力谱设计是将能力谱曲线与地震反应谱转化而来的需求谱，进行比较来评估其抗震性能。此方法侧重对结构的实际性能进行验算、评估。另外，能力谱设计法比较适用于平面结构可简化且分布较均匀的结构，否将会产生不小的误差。

3．直接位移设计法。侧重于结构性能设计，概念简单，根据地震等级来预期位移计算，使结构达到预定位移。此方法也存在着只能从建筑结构材料的极限变化得到数值，而不能考虑到预期以外的强震效应的不足。

三、结语

建筑结构基于性能的抗震设计是比较宽泛的体系，它是现行抗震设计的延续与发展，以结构性能分析作为基础，建筑物的性能目标以全面、科学的因素来确定，使建筑物在面对不同等级的地震时，能达到预期的抗震目标。与传统抗震设计相比，优点明显：基于性能抗震相较于以往更系统化；性能抗震设计的适应性、连贯性更好，应用意义更大；灵活性的加大，使设计人员能发挥创造性，增加对新技术、新材料的推广应用等。性能抗震设计方法也需要解决一些设防水准数据化的划分，合理的参数取值范围介定等问题，才能更好的服务于社会经济建设，达到符合我国国情的设计规范。

参考文献

[1] 沈章春，王春凤．基于性能抗震设计理论与实用方法[J]．四川建筑科学研究，2008，34（3）．

[2] 王涛．基于性能抗震设计与常规抗震设计比较研究[J]．建筑与结构设计，2008，2（4）．

[3] 刘琳，刘震，赵杰，王佳萱．结构性能抗震设计理论及应用方法[J]．防灾减灾学报，2011，27（1）．

[4] 蒋建．基于性能抗震设计方法与基于承载力抗震设计方法比较研究[J]．结构工程师，2008，24（4）．

（责任编辑：赵秀娟）

钢结构建筑性能化设计 篇4

介绍了车身设计中利用先进计算机模拟软件进行模拟分析的重要性.以某型号车门为研究对象,在相同加载情况下,分析了车门关闭和开启状态下的`性能.探讨了车门在这两种状态下的能量平衡、门锁处Z向位移以及车门内板应力分布情况.进行模拟分析之后,发现车门变形较大,门板角落处存在应力集中,在铰链处应力集中比较严重.通过深入分析,提出了具体的改进措施,为新车型的开发研究提供了有力支持.

作 者：梁亮 韩立强 邵扬 岳晓峰 LIANG Liang HAN Li-qiang SHAO Yang YUE Xiao-feng 作者单位：梁亮,LIANG Liang(中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,长春,130033;中国科学院研究生院,北京,100039)

韩立强,HAN Li-qiang(长春工程学院,机电工程学院,长春,130012)

邵扬,SHAO Yang(长春理工大学,机电工程学院,长春,130012)

岳晓峰,YUE Xiao-feng(长春工业大学,机电工程学院,长春,130012)

现代钢结构建筑设计开题报告 篇5

课题研究的理论意义：是人类最早的生产活动之一，是在一定的历史条件下，随着社会生产力而形成发展的。由于经济的发展、土地的减少，现代建筑趋向于多高层建筑，而砌体存在自重大、砌筑工作相当繁重、抗拉抗弯性能低、粘土砖用量很大，往往占用农田，影响农业生产等缺点，现代建筑多采用结构、框剪结构、框筒结构等结构体系。而框架结构是多高层建筑的一种主要结构形式。框架结构有钢筋混凝土框架和钢框架，而随着我国建筑业的快速发展，建筑设计理念的不断更新，钢框架结构建筑体系作为一种新型的产业体系集合了房地产业、建筑业、冶金业正在华夏大地迅速崛起。钢框架结构由于其抗震性能好、建筑自重轻、房屋利用率高、工业化程度高、施工周期短、绿色环保、科技含量高适用范围广等特点，成为当今应用最为广泛的结构之一。大力发展和积极推广能抗震抗灾的适用建筑，对于我国国民抵御自然灾害、保障生命安全具有重要的现实意义。多层钢框架结构虽然已经非常流行，但是结构的合理与否依旧影响着用户的满意度及开发商的经济效益。不断地优化，在两者之间取得一个平衡是我们结构设计工作者的追求目标。

课题研究的实际意义：近几年，建筑相比于砖混结构建筑在环保、节能、高效、工厂化生产等方面具有明显优势。深圳高325米的地王大厦、上海浦东高421米的金茂大厦、北京的京广中心等大型建筑都采用了钢结构，北京、上海、山东等省市已开始进行钢结构住宅试点，其中，北京金宸公寓已被列为建设部住宅钢结构体系示范工程。高层钢结构建筑屡见不鲜。人们预料21世纪是金属结构的世纪，钢结构将成为新建筑时代的脊梁。人类自17世纪70年代开始使用生铁，世纪初开始使用熟铁建造19桥梁和房屋，钢结构发展的.历史要比钢筋混凝土结构发展的历史。

二、论文综述(综述国内外有关选题的研究动态)

(一)国内现代钢结构建筑设计的概况和发展趋势

国内钢结构发展现状我国建筑工程领域中已经出现了产品结构新的调整，钢结构以其自身的优越性，正在工程中得到越来越广泛的、合理的应用。目前钢框架在我国的应用还不多。随着我国钢材产量的迅速增加，品种增多，钢结构设计和施工技术的不断提高，钢框架的运用将有良好的的前景。多层框架一般层数不超过10层，否则宜按高层建筑考虑。多层框架钢结构应根据生产工艺的特点，采取相应的措施，以满足GBJ16-87《建筑设计防火规范》。

(二)国外研究概况及发展趋势

人们预料21世纪是金属结构的世纪，钢结构将成为新建筑时代的脊梁。人类自17世纪70年代开始使用生铁，世纪初开始使用熟铁建造19桥梁和房屋，钢结构发展的历史要比钢筋混凝土结构发展的历史

在从美国、日本、欧洲一些发达国家的现代钢结构经验看，建筑业即将成为钢材应用的主要市场。而目前我国与之相比还有差距。因此我国的高层建筑钢材到目前为止还都从国外进口，特别是大于50mm的厚钢板，国产产品的Z向性能尚达不到要求。国外不仅钢板厚度较大，而且可以满足各种性能要求。

三、论文提纲

1前言

1绪论

1.1钢结构建筑的发展历史

1.2钢结构建筑在我国的发展前景

2钢结构的优越性

2.1材料性能优越

2.2制造周期短、施工速度快

2.3符合可持续发展政策

2.4造型美观、可塑性强

3现代钢结构的建筑特点

3.1空间特征

3.2形态特征

3.3与结构、设备密切结合的特征

3.4预工程化程度高，建设成本降低，工期缩短

3.5建筑与结构的设计与功能一体化,使建筑更富有功能化

3.6钢结构建筑能够满足超高度和超跨度的要求

3.7原材料可以循环使用，有助于环保和可持续发展

4钢结构建筑设计与技术表现

4.1钢结构建筑设计的技术表现

4.2钢结构建筑细部设计有较高要求

钢结构建筑性能化设计 篇6

树形聚合物及功能化结构设计研究新进展

综述了树形聚合物的最新研究进展,重点介绍了近年来树形聚合物功能化结构设计及其在光、电信息及生物技术等新领域中的应用研究、发展趋势和应用前景.

作 者：游秀东 向安 高建平于九皋 Mario Gauthier  作者单位：游秀东,向安,高建平,于九皋(天津大学化学系,天津,300072)

Mario Gauthier(Dept of Chem Uni Of Waterloo,Canada)

刊 名：高分子材料科学与工程  ISTIC EI PKU英文刊名：POLYMER MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING 年，卷(期)： 19(2) 分类号：O631.1+1 关键词：树形聚合物   光开关   发色基团   光获 体系   生物探针  

钢结构建筑性能化设计 篇7

关键词：建筑结构,抗震设计,设计理论,效益原则

对于建筑结构的抗震设计理论发展是建立在比较强烈的震灾调查之上的, 人类所居住的地球, 在经过每一次比较强烈的地震时, 都会给人类带来巨大灾难, 死亡、受伤的人不计其数, 所以也就暴露出了建筑设计的不足之处。目前的建筑抗震设计理论和对策就是根据部队总结地震之后的经验和教训发展来的。自从20世纪初期日本提出的最初抗震设计理论思想, 直到现在被国际普遍认可, 建筑结构的抗震设计已经得到了非常大的进步。而且在地震中也显示出了, 依照线形的抗震设计理论的一些建筑在地震之中表现出了很好的抗震性能, 这也是值得人们肯定的一点。由于现代社会经济的飞速发展, 导致许多地区 (例如大城市) 已经集中了大量社会财富, 一旦在这一些地区发生高等级地震的话, 就会为国家社会带来极大的经济损失, 给经济社会的建设带来负面影响。在日本本周与中国汶川发生的地震之中就很明显的表示了这一点。在这种背景之下, 社会不得不重视建筑结构的抗震设计理念, 并同时发现了三水准的抗震理念, 尽管已经规定出三个水准的设计理念, 但是由于在规定原则上有些模糊, 所以在实际的设计中也很难得到控制。事实上现在很多抗震设计普遍的主要目的还是为了保护人们的生命安全, 但是一旦有强烈地震发生, 尽管可以有效防止建筑物给人类生命安全造成的伤害, 但是其本身的破坏没有得到很好控制, 往往会导致财产的巨大损失。这说明了, 在进行抗震设计时, 不仅要做到保证人们生命安全, 还要尽量防止建筑物发生倒塌, 造成的经济损失。在这个发展方向下, 许多基于性能的建筑抗震设计得到了广泛的讨论, 并且被当作为未来抗震设计的主题发展方向。其目的就是要在未来的抗震设计之中, 在不同技术的地震危害下, 能够更好的控制地震对建筑物造成的破坏, 使建筑物的性能达到明确水平, 从而使得建筑物在有可能遭受到地震时, 损失的费用达到最低。

一、基于性能抗震设计的概念与发展状况

基于性能抗震的设计一般是以结构抗震的性能分析作为基础, 并根据建筑物的用途和重要性的不同及业主特殊的要求来确定其抗震性能的目标, 所以依照这方面来提出一个不同抗震设防的水准, 使设计出来的建筑物在不同强度地震的作用下达到一个预期抗震性能的目标。而且性能和目标的确定是需要业主与设计人员来共同参与的, 目的就是为了在发生强等级的地震时, 能够更有效的防止发生更多的损失。这就需要针对不同建筑的结构设计适合的性能目标, 在此目标的制定中就会更好的体现出抗震设计的特性。从本质上来说, 基于性能的建筑结构抗震设计就是从投资到效益准则下的结构个性与共性的建筑结构抗震设计的过程。

最近的十几年来, 由于基于性能抗震设计的理论提出, 许多国家都投入了很多物力人力来支持这一方面的研究实践, 已经得到了很大成就。在1995年美国加州的工程师协会在21世纪委员会的报告中明确的提出基于性能抗震设计理论的框架。美国的联邦紧急救援署与国家的自然基金会资助展开了长达6年的计划, 对未来抗震的设计提供了许多基础研究, 逐渐性能上的抗震设计理论逐渐发展起来。为了与世界国际接轨, 我们国家也展开了性能抗震设计的研究, 现在已经有了一定发展, 在21实际中国建筑科学院的王亚勇提出了抗震设计规范比喻顺应国际发展的趋势, 并发展适合中国国情的性能抗震设计的理论。

二、基于性能抗震设计的理论特点

(一) 应用多级设防的目标。

在我国现行“大震不倒, 中震可修、小震不坏”的说那个阶段设防水准中, 现行抗震设计理论一般普遍以保证人们的生命安全作为一级设防的目标, 根本没办法避免技术高的地震造成的巨大经济损失。基于性能上的抗震设计的理论中提出多级目标设计的理念, 既需要保证人们生命的安全, 又需要避免发生社会和业主难以承受的经济损失, 更加要注重结构构件与内部设施保护。

(二) 引入投资———效益的准则。

基于性能的一些抗震设计理论的着重点, 已经从现有的只注重结构的安全转变为全面结构功能的注重、经济以及安全等许多方面。依照投资———效益的准则, 来进行费效的分析, 在经济与可靠之间选择合理的一种平衡方式, 来确定最佳的抗震设计理论方案, 达到设计优化目的。所以为此引入了经济决策的机制, 当前普遍应用决策的思想是:用结构系统的可靠度来作为决策的变量, 用结构寿命的全过程作为时间的范围, 用相应寿命总值的费用的最小作为决策的目标。

(三) 享有更大自由度。

在当代的抗震设计中普遍按部就班, 缺少相应的灵活性, 一般结构设计的人员处在一种被动的状态。依据结构用途以及业主特殊的要求确定了结构性能的目标之后, 设计人员能够对实现该种性能的目标设计方法进行自由选择, 并采取相应设计的措施, 这样既能够调动设计师的积极性, 又可以利于新材料使用与新技术开发。

三、优化抗震设计理论的对策

基于性能上的抗震设计理论提出以来, 虽然已经有许多学者对其进行研究, 但是如何将性能上的抗震设计理论应用到实际的设计当中还需要一些相应的对策。

(一) 在传统应对政策的基础之上, 首先应该进行地震作用基础上的强度设计, 之后进行一个变形验算。

与目前的设计对策不同的是, 建筑结构性能的水平需要拥有多水准的明确量化, 考虑到高技术地震的作用之下, 进行结构性能验算。建筑结构目标的性能水平考虑建筑结构的初期投资及未来遭受地震的损失等等的综合因素。在实际的设计中可以根据优化理论与可靠度的理论来确定。

(二) 直接在位移的基础上进行抗震的设计。

也就是说采用建筑结构的位移作为建筑结构性能的指标。与传统的对策相比较来说, 基于位移上的抗震设计对策能够从根本上改变设计的过程。主要不同点是, 这种设计的思路是直接用目标的位移来作为设计变量的。通过设计的位移谱能够得出位移时期建筑结构的有效周期, 并进一步得出建筑结构有效的刚度, 求的建筑结构基底的剪力, 并对结构进行分析, 进行具体的配筋设计。这样就能够更好的保证建筑结构的抗震设计。

基于性能上的抗震设计理论一般是以建筑结构的抗震性能作为基础分析的结构设计, 是建筑行业设计理论的一次重大变革, 也代表了未来建筑结构抗震设计的发展趋势。采用投资———效益原则划分抗震性能水平、确定抗震性能的目标以及抗震性能的设计方法等都将克服抗震设计不能够预估建筑结构工作的缺陷, 可以充分发挥设计人员的主动性, 设计人员能够依照实际的情况与业主要求以及其他条件进行自主结构选择与对策等, 实现抗震设计理论的实质性突破。

参考文献

[1].傅杰.对于建筑结构抗震设计的探讨[J].城市建设理论研究, 2011

[2].陈维东.高层建筑结构抗震设计存在的问题及其对策[J].中国高新技术企业, 2009

[3].祁继鑫.建筑结构抗震设计方式探讨[J].城市建设理论研究, 2012

[4].宋晓华.山地建筑结构抗震设计中相关问题探讨[J].城市建设理论研究, 2012

我国建筑防火性能化设计 篇8

建筑防火的安全水准和目标应该是明确的和高水平的，即发生火灾的概率十分小。但确保安全水准实现的方法则是多种多样的，人们可以运用所有的现代科技手段进行有机的创造性组合。

性能设计是一种新型的防火系统设计思路，是建立在更加理性条件上的一种新的设计方法。它不是根据确定的、一成不变的模式进行设计，而是运用消防安全工程学的原理和方法，制定整个防火系统应该达到的性能目标，并针对各类建筑物的实际状态，应用所有可能的方法对建筑的火灾危险和将导致的后果进行定性、定量地预测与评估，以期得到最佳的防火设计方案和最好的防火保护。性能设计是一个非常复杂的体系，它的实现需要各种社会环境和技术条件支撑。

应该指出的是，由指令性规范向性能规范的转型不是一蹴而就的。目前国际上所谓性能规范都只是包含部分性能规范，并没有百分之百的性能规范。指令性规范与性能规范不是简单的替代，而是在相当长时期内的并存或互补，这样既不妨碍新技术的应用，又能够保持当前的安全程度。

笔者就我国性能化研究与实践工作，谈几点看法。

工作的基本方向

性能规范属于柔性的法规，它适用于：(1)规范规章没有规定的情况。(2)规范规章虽有标准规定，但不能或不足以应对现实情况时。(3)让设计者能在安全无虞又合乎经济利益的情形下，自由地设计合平需求的使用空间。从国外现行情况看，目前的性能设计规范并不复杂，但支撑这类规范的性能设计体系却是一项非常庞大的系统工程，它需要方方面面的共同努力。

从理论上讲，性能设计应体现如下一些原则：

(1)性能规范的各项规定和目标应能保证不同类型建筑物的整体安全水平。

(2)性能规范应具有长期的适用性，新技术、新方法的出现和使用不会导致与规范的；中突。

(3)可以使用可变式的计算模式去内插计算结果。采用模拟的办法去检验计算结果的正确与否。

(4)所有的性能设计计算均可在微机上实现，并且要保证一般的设计人员都可以非常容易地操作这些人工智能计算系统。

一个成功的性能化设计不仅可以更符合建筑物本身的要求，而且在同样符合安全的要求下，可以为业主节省不必要的消防设备费用，这是性能化设计所应体现的优点和发展的动力。

我国要实现上述目标还需要走相当长的一段路。目前，人们在观念、理论水平、历史资料的存储以及经济支撑条件上，都十分薄弱。但从发展看，开展此项工作又是一种必然，并且越早开始越主动。

火灾发展模式及预期损害度的分析评估

性能设计的核心就是运用大量的定量分析去解决工程安全的评估。

定量分析包含两类程序：

(1)决定性程序(Deterministic Procedure)：将火灾成长、扩展、烟移动及对人员影响予以定量化(理论分析、经验关系推论、使用方程式及火灾模拟方法)。

(2)概率性程序(Probabilistic Procedure)：估算发生某种不预期火灾情景(fire scenario)的可能性(利用火灾发生频率的统计数据、系统可靠度、建筑背景资料及决定性程序获得资料)。火灾模式的影响因子应考虑模式的输出量(例如：温度、速度、热通量)及合格标准(例如：侦测所需时间、达到人类无法承受的时间)。火灾模式也为概率模式，主要进行火灾风险评估，分析事件树(Event Tree)与概率，使火灾风险降低。

火灾场景的设定对消防安全性能设计十分重要，即在消防安全设计之前，需先输入火灾场景的参数资料，再依假想场景去执行消防安全设计。

为能达到上述目标，火灾场景的设计应予以合理的量化分析。如今火灾发展模式在工程计算、计算机评估以及概率统计等方面，都已具有较合理的推算与评估，这使得火灾燃烧的成长速度、热释放率、衰退期等较复杂的状态均能被较接近真实地模拟，因而可以较正确地推算出危险状况发生的时间，从而寻求确保人员生命安全的避难对策。火灾场景的假想，应以实际工程为基础，即针对实际使用空间的避难路径、出口设置、楼梯设置、建筑物装修材料及内含物的发热量、避难人员数、避难人员属性等实际状况设定。

我国在今后的若干年中，要实现对火灾的定量评估，至少要建立下述6个分析子系统：

(1)起火空间内火灾发生与发展的过程模拟；

(2)烟及有毒气体蔓延规律的模拟；

(3)火势沿起火间之外空间的蔓延：

(4)火灾报警、灭火及防排烟系统综合工况的模拟：

(5)消防救援行为介入状况的模拟；

(6]人员安全疏散的路径与行为的模拟。

为了正确地给定性能规范的安全原则，最基础的一项工作是建立科学系统的火灾发生及损失的概率统计方法，包括：

(1)对建筑物进行合理的类别划分，并统计各类建筑物实际存在的平方米数量和火灾发生时损失的数量。

(2)确定火灾损失率的概率分布模型，并确定火灾损失率的数学期望和方差值。

(3)从概率的角度，对同型和非同型的火灾事件进行计算处理，并最终给出各类建筑火灾危险性的概率度。

建立各类建筑物的火灾荷载数据库

在从事性能化设计时，最重要的一步是确立火灾载荷的大小与位置，一个错误的火源设计可能导致整个性能设计的失败。

火灾载荷密度与设计火灾发展过程密切相关，而后者正是防火设计中最基本的输入参数之一，因而火灾载荷数据确定对防火系统性能设计具有至关重要的影响。我国目前基本上没有火灾载荷的相关统计方法和确定的数值。因此，应通过试验和统计的方法尽快建立适合中国国情的火灾荷载密度数据库。同时，应考虑国际通用的方式和计算单位，以便信息交流和共享。具体工作包括：

(1)通过实际调查和实验确定各类建筑材料和设施的燃烧热值。

(2)用概率统计的方法处理火灾荷载的分布型式。统计表明火灾荷载的分布不服从正态分布，而表现为极值I型分布。因此将楼层火灾荷载作为随机现象，将其概型化、抽象化为统计数学模型，并根据调查数据寻其统计规律，应该是可行的途径之一。

(3)鉴于建筑结构的可变荷载与火灾荷载的统计分布均服从极值I型分布，因此可以探讨在这两者之间建立某种逻辑联系，进而确定两者间的比值关系。这将会使规范编制和设计选用工作大大简化。

性能计算方式的选择

建筑结构 教学设计 篇9

一、教学背景

一座建筑物的美好的艺术形象，包括建筑的构图、比例、色彩、质感和空间感等因素。建筑艺术主要通过视觉给人以美的享受，这与其他视觉艺术有相似之处。建筑可以像音乐那样唤起人们庄严、雄伟、幽静、欢快等情绪，有人把美好的建筑物喻为“凝固的音乐”。

二、教学目标

1、知识与技能

（1）了解建筑的定义、类型、特色等基础知识；（2）学习根据建筑物制作相应的图样；

（3）学会根据建筑结构制作图样制作组装相应的建筑模型。

2、过程与方法

（1）通过欣赏、评价的方式，感受建筑物所展现的艺术美；（2）通过对比分析，了解南北方建筑物的差异；

（3）通过小组合作探究的形式，设计并制作建筑结构的制作图样，并组装建筑模型。

3、情感态度与价值观

（1）培养学生善于观察、欣赏身边事物的学习方式；（2）培养学生分工协作、动手实践的能力；

三、教学重难点（1）教学重点

感受建筑结构组合的艺术，并学习制作建筑结构部件与组装建筑模型。

（2）教学难点

设计并制作建筑结构制作图样，并根据图样组装建筑模型。

四、教学过程

第一课时

（一）兴趣导入

以播放《建筑艺术》这一视频短片导入课程，引起学生的兴趣，使他们直观地感受到建筑的艺术美。

（二）基础概述

简单介绍建筑的定义、对象、类型。

1、定义：

根据罗马时代的建筑家维特鲁威所著的现存最早的建筑理论书《建筑十书》的记载，建筑包含的要素应兼备用（utilitas，实用）、强（firmitas，坚固）、美（venustas，美观）的特点，为了实现这些特点，应确立艺术的且科学的观点。

2、对象：

建筑的对象大到包括区域规划、城市规划、景观设计等等综合的环境设计构筑、社区形成前的相关营造过程，小到室内的家具、小物件等的制作。而其通常的对象为一定场地内的单位。

3、类型：

（1）按建筑的使用功能分类：居民建筑、公共建筑、工业建筑、农业建筑等。

（2）按建筑的规模分类：大量性建筑、大型性建筑等。（3）按建筑层数分类：低层建筑、多层建筑、高层建筑等。

（三）对比学习

1、对比传统建筑与现代建筑

（1）以图片为媒介，和学生一起赏析对比中国传统建筑与现代建筑的特点。

中国传统建筑以木结构建筑为主，西方的传统建筑以砖石结构为主。现代的建筑则是以钢筋混凝土为主。

具有朴素淡雅的风格，主要以茅草、木材、砖瓦为建筑材料，以木架构为结构方式（柱、梁、枋、檩、椽等构件古建筑），按照结构需要的实际大小、形状和间距组合在一起。这种建筑结构方式反映了古代宗法社会结构的清晰、有序和稳定。由于木质材质制作的梁柱不易形成巨大的内部空间，古代建筑便巧妙地利用外埠自然空间，组成庭院。庭院是建筑的基本单位，它既是封闭的，又是开放的；既是人工的，又是自然的，可以俯植花草树木，仰观风云日月，成为古人“天人合一”观念的又一表现，也体现了中国人既含蓄内向，又开拓进取的民族性格。古代稍大一些的建筑都是由若干个庭院组成的建筑群，单个建筑物和庭院沿一定走向布置，有主有次，有重点有过渡，成为有层次、有纵深的空间，呈现出一种中国人所追求的整体美和深邃美。其中宫殿、寺庙一类比较庄严的建筑，往往沿着中轴线一个接一个地纵向布置主要建筑物，两侧对称的布置次要建筑物，布局平衡舒展，引人入胜。

古人很早就能运用平衡、和谐、对称、明暗轴线等设计手法，达到美观的效果。中式建筑重艺术装饰，但不复杂，只在主要部位作重点装饰，如窗檐、门楣、屋脊等，布局多为均衡式方向发展，不重高层建筑，至佛教传入后，出现了楼阁佛塔，高建筑才得以盛行。建筑的一切艺术加工也都是对结构体系和构件的加工，如色彩、装饰与构件结合，构成了丰富绚丽的艺术成就，雕梁画栋，形体优美而色彩斑斓；楹联匾额，激发意趣而遐想无穷。

中式建筑品类繁盛，包括宫殿、陵园、寺院、宫观、园林、桥梁、塔刹等。（2）感悟建筑艺术

通过视觉给人以美的感受。同时，建筑艺术是一种立体艺术形式，故建筑艺术形象具有特殊的反映社会生活、精神面貌和经济基础的功能。历代建筑艺术与它所处的历史时代、地理气候、民族文化和生活习俗密切相关，同时受到材料、结构、施工技术的制约。中国建筑体系是以木结构为特色的独立的建筑，在城市规划、建筑组群、单体建筑以及材料、结构等方面的艺术处理均取得了辉煌的成就。尤其近现代中国建筑艺术，则在继承优秀传统和吸收当今世上建筑艺术长处的实践中，不断发展，有所创新。

2、对比南北方民居建筑

（1）提问：就你所见到的、了解的知识，小组讨论交流：南北方民居建筑各有什么特点？（2）南方民居：

南方建筑的特点有：江南的一些小镇，大都是一条小河流过，两岸都是青灰色的小房子，一水的马头墙，青灰瓦，安安静静的。一般的民居都是从门口进去，便是一个天井，旁边有一个石水槽，那是洗衣服和洗菜的地方，往前便是一个厨房，很大，连餐厅都包括在内了，向左一转，便是一个木楼梯，走上楼去，那里有几间卧室。从楼上可以俯视楼下的天井，由青石板铺就，那里在夏天时可谓是花团锦簇，到冬天则是小孩子打雪仗的好地方。当然，这只是一种模式，各家会根据自家的特点来设计房屋。

南方地区的住宅院落很小，四周房屋练成一体，南方民居多使用穿斗式结构，房屋组合比较灵活。

在南方，房屋的山墙形似马头，南方建筑多粉墙黛瓦，颜色淡雅。南方水资源较为丰富，水从门前屋后流过，水也是一种景致。有钱人家喜欢住房连着花园，这就是园林，南方园林不需要很大的地盘，却能营造出仙境。其中无非是游廊，漏窗，却能营造出对景，接境等名堂。（3）北方民居

北方建筑的特点：北方民居主要以四合院为主，布局基本是院落庭院式布局。以北京四合院为例，基本上分为大门、影壁、垂花门、大院、正房（坐北朝南）、后罩房，正房的东西两侧是厢房，正房和厢房有耳旁，在刚进大门的第一进院落有倒座房（坐南朝北），这是北京标准三进院四合院的大体布局，北方民居基本上都是四合院建筑，只不过因为地理位置不同，在不同的地方所表现的也有不同。

（四）总结思考

本节课主要讨论交流了关于建筑的基本内容，对比分析了传统建筑与现代建筑、南方民居与北方民居的特点，在比较中感受了建筑艺术美的所在。下节课我们将从建筑结构方面，学习设计建筑结构制作图样，进一步感悟其中组合的艺术。

第二课时

设计并制作建筑结构部件

1、人员分配：

每小组内自由组合为两组，三人一起完成学习任务。

2、动手实践任务：各组设计制作自己的建筑模型。

参考课本上第三页的建筑结构制作图样，发挥想象，设计具有小组特色的建筑结构制作图样，并制作成部件。完成快的小组可进行建筑模型的组装工作。

制作要求：设计的建筑模型应符合相对应的实际需要，具有建筑特色，在作品展示时向大家讲述，并接受提问。

第三课时

组装建筑模型并成果展示

1、组装建筑模型

上节课，各小组制作了建筑结构的各种部件，这节课，就请各小组在20分钟内，利用已有的部件任意组装建筑模型，并最后完善自己的模型。

2、成果展示

各小组带着自己的建筑模型，向大家展示并介绍其特色之处，其他同学可提问。

3、总结评价

在各小组展示完后，老师进行总结评价。

第四课时 纸柱承重比赛 活动目标：

1、通过设计和制作纸结构，培养学生观察、设计和动手制作的能力。

2、通过测试和改进纸结构，培养学生比较、分析和实验的能力。

3、学生准备：观察生活中常见建筑的承重柱子的形状和结构。

4、教师准备：了解不同形状柱子的承重能力，准备好实验材料，如A4纸、透明胶、剪刀、直尺等。活动过程：

一、情境导入

1、同学们！上课之前老师问你们一个问题，你们想不想也来当一回小小建筑师，来亲自体验一下柱子承重的乐趣呢？

2、板书活动内容：纸柱承重比赛

二、制作结构（比赛要求）

1、既然是比赛，那就有比赛规则，请同学们按制作要求和规则来做。

2、明确了制作要求和比赛规则后，你想要做一个什么样的纸柱来参加比赛呢?开动你的小脑筋想一想，看看谁的想法最奇特，与众不同，在小组里交流一个，可以画出设计图。好，谁想好了，来和大家说一说。

3、比赛，就要体现公平，所以各小组要在相同的时间，用同样的材料制作出你们的参赛作品，每个小组在规定时间内按照比赛要求制作出一个或几个纸柱，选出你们小组认为最优秀的、承重力最强的来参加比赛，纸柱制作时间为10分钟。

4、现在计时开始，就请各小组同学赶快行动吧，看看谁的设计是最棒的。

三、纸柱承重比赛

四、比赛疑问

1、同学们，在刚才的比赛中，你有什么发现？到底什么样的纸结构承重能力更强一些呢？

经过认真的观察与思考，我们发现双层的纸结构比单层的承重能力强，封闭式的纸结构比开放式的承重能力强，分体式的纸结构比独立式承重能力强。

通过实践，我们知道了，纸柱承重力的大小与形状结构、承重面积和摆放的方法等因素都有关系。

五、拓展链接、课外延伸

小小的纸柱中也蕴含着许多的科学道理，只要你用心观察、勤动脑，生活处处皆学问。同学们，广阔的生活空间也是我们学习的课堂。在以后的学习道路上，希望你们勤于学习，勇于探索，未来的建筑长廊之上，一定会有你们浓墨重彩的一笔

建筑智能化设计在现代建筑的应用 篇10

关键词： 现代建筑；智能化设计；安防

引言

杭州某地块商业金融用房整个工程用地14972m2，总建筑面积72517m2，其中地下建筑面积27681m2，地上建筑面积44836m2。本文主要从布线系统设计，综合安防系统设计，建筑设备控制与管理系统设计三个方面阐述其智能化方面的应用。

一、综合布线系统设计

结构化综合布线系统是建筑物或建筑群内的信息传输网络，它既能使语音、数据通信设备及其它信息管理系统彼此相连，也能使这些设备与外部通信网络相连。综合布线系统是信息社会各类通讯和交换的网络基础设施系统，成为现代化建筑必有的基础设施之一。

根据业主需求，商务办公区和商场用房的综合布线系统由运营商投资建设，设计时统一规划路由及桥架。针对商务办公区和商场用房综合布线系统的设计，对在综合布线系统的具体设计中作出如下规划：

1.结合各区域的具体功能，综合布线系统依据统一规划，同时又兼顾今后各进驻单位能够独立管理的原则进行设计。考虑到各进驻单位有独立管理的需求：

2.地下一层9#楼梯南侧工具间作为物业管理办公室，将地下一层9#楼梯旁弱电机房作为物业计算机房，同时兼具所有智能网信息点的汇聚管理作用。

3.商业区主要涉及到POS网信息点和外网信息点两部分，考虑到安全性的要求，这两部分网络采用VLAN划分逻辑隔离。由于商业区分隔尚不明确，现阶段设计根据建筑布置图、分区域设置CP箱的模式，方便今后商铺进驻后灵活的配线，暂按商场平面布置图约每3～4个铺位设置一个CP箱，每个CP箱内设置4个语音点和6个数据点。所以水平线缆汇聚到本楼层的商场专用弱电间内。将B1F“计算机、电信、有线电视机房”作为商场计算机房，商场部分所有信息点在此汇聚管理。商场计算机房预留光纤到物业计算机房，方便今后统一管理。

4.A座5-19F、B座5-10F办公区域的布线设计暂按图纸分隔布局在每个办公单元设置一个CP箱，每个CP箱内布置语音点4个、数据点4个、有线电视点1个、数字电视点1个、光纤点2组，水平部分由进驻单位在二次装修时自行建设，主干部分则会考虑由各进驻单位委托运营商进行建设。

二、综合安防系统设计

综合安全防范系统（SAS）又称安保自动化系统或安保系统，它的作用是防止没有授权的非法入侵，避免人员伤害和财产损失，是智能建筑中的一个重要部分。安全防范系统的主要目的是通过视频监控系统、防盗报警、出入口控制（门禁）系统、电子巡更等既可独立运行，又可统一协调管理的多功能、全方位、立体化安防自动化管理系统，从而建立起一套完善的、功能强大的技术防范体系，地块商业金融用房安全和管理的需要，配合人员管理，实现人防、物防与安防的统一与协调。

1.视频监控系统

经过比较和论证，采用TCP/IP数字视频监控系统模式。多媒体通信技术发展迅速，视频压缩技术与流媒体实时传输技术已成熟，数字视频监控取得了快速的发展，应用也越来越广泛，数字化、网络化与智能化代表了视频监控的发展趋势，从视频监控系统的网络架构即前端信号摄取（前端点位）、中间信号传输及后端信号还原处理（即位于控制室内的中央控制设备）结合本大厦的各种业态的实际情况分析采用优势数字视频监视系统。

2.入侵报警系统

本设计以总线报警方式，并结合TCP/IP网络传输协议的报警系统，总线报警方式具有线缆用量少、传输距离远、扩展接入方便等优势。从大厦入侵报警系统来说，目前设计同视频监控系统一样暂按公共物业、商场部分两套系统设计。后期大厦两种业态根据实际需求会有一定点位需要增加，而且可能会形成多个独立控制中心（和视频监控系统一致），本次设计的入侵报警系统只需要在弱电井增加防区扩展模块和水平布线，并通过报警主机设置成几个可独立操作及通讯的子系统。

3.出入口控制（门禁）系统

出入口控制（门禁）系统身份具有双面性：从安全性上划分为安全防范系统的一个子系统；从使用性上又可划为分智能卡运用系统的一个子系统，所以在考虑出入口控制（门禁）系统网络架构和控制模式时要从以上两个方面考虑。

出入口控制系统采用RS485与TCP/IP混合组网方式，系统采用分布式三层构架，即管理层—控制层—应用层结构，该结构既有RS485总线组网容易、造价低、软硬件丰富、添加节点方便快捷、数据传输可靠稳定、误码率较低及传输距离适中等优点；也有TCP/IP网络的系统规模不受限制、并具有通信距离远、速度快、通信质量非常稳定、不受外部环境干扰、方便更换管理中心位置、易实现网络控制和异地控制。

根据本大厦的现有资料并结合两种业态对门禁系统的需求，本次设计以大厦公共部分设计为主，通盘考虑大厦的两种业态对本系统目前和未来一段时间内需求，必须满足两种种业态的后期门禁点位增加、系统控制模式的改变而不会对现有设计做成颠覆性的更改。

4.电子巡更系统

相对于安全防范的监控、报警、门禁子系统而言，电子巡更系统相对独立而自从一体，我方设计本系统时采用了无线非网络的目前主流模式，无线模式具有组网灵活、扩展方便易行，控制可变等优点。根据地块商业金融用房项目建筑结构分析和以往项目设计经验，综合安防系统增加无线对讲系统。

二、建筑设备控制与管理系统设计

楼宇自控系统是对建筑物内各类机电设备的运行、安全状况、能源使用和管理等实行自动监测、控制与管理的自动化系统，通过对各个子系统进行监视、控制、信息记录，实现分散节能控制和集中科学管理，为用户提供安全、健康和舒适的工作环境，为管理者提供方便的管理手段，从而减少建筑设备的能耗，延长设备寿命并降低管理成本。楼宇自控系统设计为两层网络架构：网络控制层、现场控制层。

1.网络控制层

网络控制层由管理服务器和网络控制器等设备组成；管理服务器处于楼宇自控系统的最高监视与管理层，它通过智能化专网连接网络控制器，通过人机交互界面，实现对各机电子系统的集中监视与管理。支持浏览器访问，浏览器界面可以支持构架显示、窗口推出、动画和参数变量值动态显示，支持查询，实现带有口令验证的安全管理操作控制，也可以支持多媒体技术，应用视频、图像和音响等技术，使报警监视和设备管理图形界面生动直观。

网络控制器通过双绞线通讯网络连接各楼层的现场控制器，将各种机电设备的实时运行状况集成，其功能主要是实现网络匹配和信息传递，具有总线控制功能和提供WEB服务，可以通过BACnet、Modbus等开放协议进行有效的系统集成，突破了传统的系统集成只能在管理服务器实施的局限性。

2.现场控制层

现场控制层网络采用现场总线技术实现建筑内现场控制器之间的通讯，既可满足传送管理服务器下达指令的任务，又可及时向管理服务器反馈建筑设备的信息。同时，现场控制层网络还可在管理服务器故障时，继续按预定的程序工作，从而保证系统的正常使用。

七、结语