建筑面积的计算方法

建筑面积的计算方法（通用10篇）

建筑面积的计算方法 篇1

1 建筑面积的概念

建筑面积亦称建筑展开面积, 是指建筑物各层面积之和。建筑面积包括使用面积、辅助面积和结构面积。使用面积是指建筑物各层平面布置中, 可直接为生产或生活使用的净面积之和。居室净面积在民用建筑中, 亦称“居住面积”。辅助面积, 是指建筑物各层平面布置中为辅助生产或生活所占净面积总和, 使用面积与辅助面积的总和称为“有效面积”。结构面积是指建筑物各层平面布置中的墙体、柱、垃圾道、通风道、附属烟囱等结构所占面积的总和。

2 建筑面积的作用

建筑面积作为结构工程量的计算基础, 不仅重要, 而且也是一项需要认真对待和细心计算的工作, 任何粗心大意都会造成计算上的错误, 不但会造成结构工程量计算上的偏差, 也会直接影响概预算造价的准确性, 造成人力、物力和国家建设资金的浪费及大量建筑材料的积压。建筑面积与使用面积、辅助面积、结构面积之间存在着一定的比例关系, 设计人员在进行建筑或结构设计时, 都应在计算建筑面积的基础上再分别计算出结构面积、有效面积及诸如平面系数、土地利用系数等技术经济指标。有了建筑面积, 才有可能计算单位建筑面积的技术经济指标。如工程总价值除以总建筑面积, 就是单位工程每平方米建筑面积的技术经济指标或称单方造价 (元/m2) 。

3 建筑面积计算

工程量清单计价属于全面成本管理的范畴, 其思路是“统一计算规则, 有效控制数量, 彻底放开价格, 正确引导企业自主报价, 市场有序竞争形成价格”。以往的建筑面积计算规则, 存在很多有争议的地方, 为了解决这些问题, 2005年, 中华人民共和国建设部编制了国家标准《建筑工程建设面积计算规范》 (GB/T50353—2005) (以下简称《规范》) , 并规定自2005年7月1日起执行, 这充分标志着国家对规范建筑面积计算规则进入了一个新的阶段。建筑面积计算规范与规则的比较。

3.1 计算单层建筑物的建筑面积

《规范》规定:单层建筑物的建筑面积, 应按其外墙勒脚以上结构外围水平面积计算。单层建筑物高度在2.2m及以上者计算全面积, 高度不足2.2m者计算1/2面积。利用坡屋顶内空间净高超过2.1 m的部位应计算全面积;净高在1.2m~2.1m的部位应计算1/2面积;净高不足1.2m的部位不应计算面积。规则规定:单层建筑物不论其高度均按一层计算, 其建筑面积按建筑物外墙勒脚以上的外围水平面积计算。并未明确利用坡屋顶内空间时建筑面积的计算方法。另外, 值得注意的是, 规范比规则更加突出了高度在建筑面积计算中的控制作用 (高度在2.2m以上者计算全面积;高度不足2.2m者计算1/2面积) , 还有很多部位的建筑面积均是依据其净高分3类 (净高超过2.1m的部位计算全面积;净高在1.2m~2.1m的部位计算1/2面积;净高不足1.2m时不计算面积) 进行计算, 如多层建筑坡屋顶内、场馆看台下等。

3.2 计算多层建筑物的建筑面积

《规范》规定:多层建筑物首层应按其外墙勒脚以上结构外围水平面计算二层及以上楼层应按其外墙结构外围水平面积计算。层高在2.2m及以上者应计算全面积;层高不足2.2 m者应计算1/2面积。规则规定:多层建筑物建筑面积按各层建筑面积之和计算, 其首层建筑面积按外墙勒脚以上结构的外围水平面积计算, 二层及二层以上按外墙结构的外围水平面积计算。由比较可见, 《规范》将多层建筑物按其层高, 以2.2m为界分两类进行计算, 而规则并没有突出层高高度在计算建筑面积中的作用。另外, 《规范》中, 以高度2.2m为界分两类进行计算建筑面积的还有:单层建筑物内局部楼层;建于坡地的建筑物吊脚架空层, 设计加以利用并有围护结构的深基础架空层地下室、半地下室、回廊, 有围护结构的架空走廊、落地橱窗、门斗、挑廊、檐廊、眺望门, 不垂直于水平面而走出底板外沿的建筑物;舞台灯光控制室;建筑物顶部有围护结构的楼梯间、水箱间、电梯机房等。

3.3 立体书库和立体仓库与立体车库的计算

《规范》规定:立体书库、立体车库、立体仓库, 无结构层的应按一层计算, 有结构层的应按其结构层面积分别计算。层高在2.2m及以上者应计算分面积;层高不足2.2m者应计算1/2面积。规则规定:书库、立体仓库设有结构层的, 按结构层计算建筑面积;没有结构层的, 按承重书架层或货架层计算建筑面积。由比较可见:立体书库、立体仓库、立体车库无结构层的计算建筑面积, 《规范》与规则存在很大差别, 一个是按一层计算, 一个是按承重书架层或货架层计算。

3.4 阳台面积的计算

《规范》规定:建筑物的阳台 (不论封闭与否) 均应按其水平投影面积的1/2计算。规则规定:封闭阳台按其水平投影面积计算建筑面积;凹阳台、挑阳台按其水平投影面积的一半计算建筑面积。显而易见, 规范的此条规定解决了阳台建筑面积在以往房屋买卖中出现的很多争议。

3.5 室外楼梯的计算

《规范》规定有永久性顶盖的室外楼梯, 应按建筑物自然层的水平投影面积的1/2计算;而规则规定室外楼梯, 按自然层投影面积之和计算建筑面积。

3.6 有永久性顶盖无围护结构的车棚和货棚等以及雨篷的计算

《规范》规定:有永久性顶盖无围护结构的车棚、货棚、站台、加油站、收费站、场馆看台等, 应按其顶盖水平投影面积的1/2计算。《规范》规定:雨篷结构的外边线至外墙结构外边线的宽度超过2.1m者, 应按雨篷结构板的水平投影面积的1/2计算。规则规定:有柱的雨篷、车棚、货棚、站台等, 按柱外围水平面积计算建筑面积;独立柱的雨篷、单排柱的车棚、货棚、站台等, 按其顶盖水平投影面积的一半计算建筑面积。《规范》计算建筑面积更加简便, 取消了有无柱的说明, 改变为按顶盖和结构板的水平投影面积考虑。

3.7 计算建筑物通道的面积

《规范》明确规定建筑物的通道, 指楼层部分跨在人行道上的临街楼房的底层和有道路穿过建筑空间的楼层, 不计算建筑面积;而规则规定可计算建筑面积。

3.8 其他

《规范》规定建筑物外墙外侧有保温隔热层的, 应按保温隔热层外边线计算建筑面积;而规则不计算保温层厚度所占的建筑面积。《规范》增加了以幕墙为围护结构的建筑物, 应按幕墙外边线挂牌建筑面积。

4 结语

建筑面积的计算绝不是单纯的计算工作, 它不仅为编制概预算、拨款与贷款提供指标, 同时, 对建筑面积的合理利用, 合理进行平面布局, 充分利用建筑空间, 不断促进设计部门、施工企业及建设单位加强科学管理, 降低工程造价, 提高投资经济效果等都具有很重要的意义。

建筑面积的计算方法 篇2

建筑业增加值的计算方法

建筑业增加值是一个地区GDP的重要组成部分，它具体指建筑业企业在报告期内以货币表现的建筑业生产经营活动的最终成果，准确核算建筑业增加值对核算地方生产总值(GDP)具有重要意义。

建筑业增加值核算的范围。根据现行GDP核算统计制度规定，建筑业增加值的核算范围为：全部建筑业企业、其他行业附属建筑业产业活动单位和建筑业个体户从事的房屋和土木工程建筑活动、建筑安装活动、建筑装饰活动和其他建筑业生产经营活动。建筑业增加值的核算范围涵盖了辖区内的全部建筑业活动。包括了本地独立核算与非独立核算的建筑业企业、有资质的和资质外的建筑业企业与建筑业个体户，以及外地建筑业企业在本地完成的建筑业生产经营活动。建筑业增加值的计算方法。目前建筑业增加值采用分配法(收入法)计算，即从收入的角度出发，根据生产要素在生产过程中应得的收入份额计算。具体计算公式为：建筑业增加值=本年提取的固定资产折旧+应付工资+应付福利费+管理费用中的劳动待业保险金、税金+工程结算税金及附加+工程结算利润。(陈启成)

建筑面积的计算方法 篇3

通过课本中的情境图（如图1）让学生明白，要知道两个花坛的面积哪个大，就必须计算出它们的面积，学习平行四边形面积的计算方法是生活实际的需要。从而增强学生学好数学的信心，让学生领悟到数学的价值，体现课程标准中人人学有价值的数学的基本理念和数学与生活实际相结合的要求。

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图1

二、在联系中感知

通过数方格求平行四边形和长方形的面积并完成书上的表格，让学生观察发现它们之间的联系：面积相等、平行四边形的底与长方形的长相等、平行四边形的高与长方形的宽相等。由“长方形的面积=长×宽”，让学生初步感知“平行四边形的面积=底×高”的方法。

1.出示方格图（如图2），用数方格的方法求出两个图形的面积。（每小格代表1平方厘米，不满一格的按半格计算）

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图2

2.完成课本第80页的表格。

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教师：观察表格，你发现了什么？

猜测：平行四边形的面积=？

三、在比较中掌握

让学生通过剪拼、平移的动手操作，将平行四边形转化成已学过的长方形后进行观察思考，比较转化前后的平行四边形的底和高与长方形的长和宽之间的关系、面积之间的关系。利用联想和可逆性思维可推导出平行四边形的面积计算公式，从而理解并掌握平行四边形面积的计算方法。（如图3）

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图3

四、在过程中渗透

在面积公式的推导中渗透平移、转化和化归的数学思想和方法。设计要计算平行四边形的面积必须将对应的底和高相乘的习题，以及由单位不同的底和高求得面积的判断题，从而渗透对应的数学思想。在推导公式的过程中引导学生观察平行四边形转化成长方形后形状发生了改变而面积未发生变化的过程，从而渗透“变与不变”的辩证思想。

1.计算下面平行四边形的面积。

■

2.判断：一个平行四边形它的底是3分米，高是5厘米，它的面积是15平方分米。（ ）

3.用细木条钉成一个长方形框架，长18厘米，宽15厘米。如果把它拉成一个平行四边形，它的周长发生变化了吗？面积呢？你能说说这是为什么吗？

五、在活动中培养

数学课程标准指出：数学教学活动必须建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验基础之上。在探究平行四边形的面积公式这一环节时，给学生提供充足的时间和空间，让学生通过观察思考、采用剪拼的动手实践和合作交流讨论等多样化的学习方式去自主发现平行四边形的面积计算公式。在共同操作活动中，学生积极动手、动脑，从不同角度思考、观察讨论、相互交流，这样既充分张扬了学生的创造个性，也为概括推导出平行四边形面积的计算方法和计算公式提供了丰富的感性活动，培养了学生的动手实践和观察归纳能力，以及合作、迁移能力和应用意识。

总之，根据本节教材的内容和编排特点，为了更有效地突出重点，突破难点，应从学生已有的知识水平和认识规律出发，引发学生主动探索问题的积极性，培养学生的思维能力和推导归纳能力。只有充分发挥学生的主观能动性，注重知识的传授和能力的培养以及数学思想和方法的渗透，才可为学生可持续学习打下坚实的基础。

（责编 金 铃）endprint

一、在引入中体现

通过课本中的情境图（如图1）让学生明白，要知道两个花坛的面积哪个大，就必须计算出它们的面积，学习平行四边形面积的计算方法是生活实际的需要。从而增强学生学好数学的信心，让学生领悟到数学的价值，体现课程标准中人人学有价值的数学的基本理念和数学与生活实际相结合的要求。

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图1

二、在联系中感知

通过数方格求平行四边形和长方形的面积并完成书上的表格，让学生观察发现它们之间的联系：面积相等、平行四边形的底与长方形的长相等、平行四边形的高与长方形的宽相等。由“长方形的面积=长×宽”，让学生初步感知“平行四边形的面积=底×高”的方法。

1.出示方格图（如图2），用数方格的方法求出两个图形的面积。（每小格代表1平方厘米，不满一格的按半格计算）

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图2

2.完成课本第80页的表格。

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教师：观察表格，你发现了什么？

猜测：平行四边形的面积=？

三、在比较中掌握

让学生通过剪拼、平移的动手操作，将平行四边形转化成已学过的长方形后进行观察思考，比较转化前后的平行四边形的底和高与长方形的长和宽之间的关系、面积之间的关系。利用联想和可逆性思维可推导出平行四边形的面积计算公式，从而理解并掌握平行四边形面积的计算方法。（如图3）

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图3

四、在过程中渗透

在面积公式的推导中渗透平移、转化和化归的数学思想和方法。设计要计算平行四边形的面积必须将对应的底和高相乘的习题，以及由单位不同的底和高求得面积的判断题，从而渗透对应的数学思想。在推导公式的过程中引导学生观察平行四边形转化成长方形后形状发生了改变而面积未发生变化的过程，从而渗透“变与不变”的辩证思想。

1.计算下面平行四边形的面积。

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2.判断：一个平行四边形它的底是3分米，高是5厘米，它的面积是15平方分米。（ ）

3.用细木条钉成一个长方形框架，长18厘米，宽15厘米。如果把它拉成一个平行四边形，它的周长发生变化了吗？面积呢？你能说说这是为什么吗？

五、在活动中培养

数学课程标准指出：数学教学活动必须建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验基础之上。在探究平行四边形的面积公式这一环节时，给学生提供充足的时间和空间，让学生通过观察思考、采用剪拼的动手实践和合作交流讨论等多样化的学习方式去自主发现平行四边形的面积计算公式。在共同操作活动中，学生积极动手、动脑，从不同角度思考、观察讨论、相互交流，这样既充分张扬了学生的创造个性，也为概括推导出平行四边形面积的计算方法和计算公式提供了丰富的感性活动，培养了学生的动手实践和观察归纳能力，以及合作、迁移能力和应用意识。

总之，根据本节教材的内容和编排特点，为了更有效地突出重点，突破难点，应从学生已有的知识水平和认识规律出发，引发学生主动探索问题的积极性，培养学生的思维能力和推导归纳能力。只有充分发挥学生的主观能动性，注重知识的传授和能力的培养以及数学思想和方法的渗透，才可为学生可持续学习打下坚实的基础。

（责编 金 铃）endprint

一、在引入中体现

通过课本中的情境图（如图1）让学生明白，要知道两个花坛的面积哪个大，就必须计算出它们的面积，学习平行四边形面积的计算方法是生活实际的需要。从而增强学生学好数学的信心，让学生领悟到数学的价值，体现课程标准中人人学有价值的数学的基本理念和数学与生活实际相结合的要求。

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图1

二、在联系中感知

通过数方格求平行四边形和长方形的面积并完成书上的表格，让学生观察发现它们之间的联系：面积相等、平行四边形的底与长方形的长相等、平行四边形的高与长方形的宽相等。由“长方形的面积=长×宽”，让学生初步感知“平行四边形的面积=底×高”的方法。

1.出示方格图（如图2），用数方格的方法求出两个图形的面积。（每小格代表1平方厘米，不满一格的按半格计算）

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图2

2.完成课本第80页的表格。

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教师：观察表格，你发现了什么？

猜测：平行四边形的面积=？

三、在比较中掌握

让学生通过剪拼、平移的动手操作，将平行四边形转化成已学过的长方形后进行观察思考，比较转化前后的平行四边形的底和高与长方形的长和宽之间的关系、面积之间的关系。利用联想和可逆性思维可推导出平行四边形的面积计算公式，从而理解并掌握平行四边形面积的计算方法。（如图3）

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图3

四、在过程中渗透

在面积公式的推导中渗透平移、转化和化归的数学思想和方法。设计要计算平行四边形的面积必须将对应的底和高相乘的习题，以及由单位不同的底和高求得面积的判断题，从而渗透对应的数学思想。在推导公式的过程中引导学生观察平行四边形转化成长方形后形状发生了改变而面积未发生变化的过程，从而渗透“变与不变”的辩证思想。

1.计算下面平行四边形的面积。

■

2.判断：一个平行四边形它的底是3分米，高是5厘米，它的面积是15平方分米。（ ）

3.用细木条钉成一个长方形框架，长18厘米，宽15厘米。如果把它拉成一个平行四边形，它的周长发生变化了吗？面积呢？你能说说这是为什么吗？

五、在活动中培养

数学课程标准指出：数学教学活动必须建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验基础之上。在探究平行四边形的面积公式这一环节时，给学生提供充足的时间和空间，让学生通过观察思考、采用剪拼的动手实践和合作交流讨论等多样化的学习方式去自主发现平行四边形的面积计算公式。在共同操作活动中，学生积极动手、动脑，从不同角度思考、观察讨论、相互交流，这样既充分张扬了学生的创造个性，也为概括推导出平行四边形面积的计算方法和计算公式提供了丰富的感性活动，培养了学生的动手实践和观察归纳能力，以及合作、迁移能力和应用意识。

总之，根据本节教材的内容和编排特点，为了更有效地突出重点，突破难点，应从学生已有的知识水平和认识规律出发，引发学生主动探索问题的积极性，培养学生的思维能力和推导归纳能力。只有充分发挥学生的主观能动性，注重知识的传授和能力的培养以及数学思想和方法的渗透，才可为学生可持续学习打下坚实的基础。

建筑面积的计算方法 篇4

我在教学完苏教版五年级上册《多边形面积的计算》这一单元以后,为了使学生进一步熟练掌握平行四边形、三角形和梯形面积的计算方法之间的联系,思维得到一定的发展和提升,便在复习时设计了以下几个教学片段,让学生在探索和思考中进一步掌握多边形面积的计算方法,感知转化的思想方法在解决问题中的作用。

片段一:运用转化思想,巧解组合图形

师:这里有两个图形,你能把它转化成已经学过的图形并计算出它们的面积吗?

(学生先解答,再汇报怎样转化和解答)

师:竟然有这么多种转化的方法。下面两个图形你们认识吗?你能用公式直接求出它们的面积吗?

生:好像不能。

师:为什么?

生:因为第一个图形不知道底和高分别是多长,右边梯形的上底、下底和高都不知道。

师:那该怎么办?

生:转化。

生1:这里的三角形可以转化成两个三角形。

生2:梯形可以转化成一个平行四边形和一个梯形。

师:有时,当我们不知道梯形的上底、下底和高的时候,也可以用其他方法求出梯形的面积。

师:那你能用几种方法将这个图形转化成已经学过的图形计算出面积?(屏幕出示)

(学生在作业纸上解答并上台展示转化的方法和过程)

(大屏幕出示几种方法)

师:你能不能给这么多种解答的方法分分类?

生:上排的三种方法和最后一种方法是分割的方法,其余两种用的是增补的方法。

师:不管是分割的方法还是增补的方法,都是把这个图形转化成已经学过的图形来求面积,由此可见,“转化”在这道题的解答中起着重要的作用。

片段二:灵活运用公式,建立图形联系

师:说到梯形,我突然想起一件奇怪的事,前不久,老师翻阅了一本国外的小学数学教材。(屏幕出示:长方形、正方形、平行四边形、三角形、梯形面积计算的字母公式)

师:你发现这儿少了什么吗?

生:好像没有梯形。

师:发现教材中竟然没有梯形的面积计算公式,这是怎么回事?是他们不需要计算梯形的面积吗?他们在生活中不会遇到梯形吗?

生:应该会遇到梯形。

师:他们生活中也会遇到梯形。(电脑出示)

那就是他们另有解决梯形面积的方法?后来,据我证实,他们确实有妙招来求梯形的面积,你知道是什么方法吗?

(学生在黑板上指出多种割补的转化方法)

师:看来,没有梯形的面积计算公式也是可以的。那么,在没有梯形的面积计算公式之前,将不可能计算出面积的图形变成会计算的图形的关键是什么?

(生异口同声——转化)

师:这个世界真的很奇妙,一篇报道记载,有一个部落,他们非常崇拜一种我们熟悉的四边形——梯形。他们那里没有别的图形的面积计算方法,只有梯形的面积计算公式。看到这一资料,我很为这个部落担忧(出示平行四边形和三角形)。

没法计算这学期刚学的平行四边形面积,没法计算三角形面积,怎么办?

生1:可将三角形转化成一个长方形的面积减去一个三角形的面积。

生2:可是要减去的那个三角形的面积还是没法求出来啊!

生3:一脸茫然。

生4:可以把三角形看作上底为0的梯形。

师:上底为0的梯形?(假装疑惑)跟大家解释怎么回事?

生:当梯形的上底变得很短、很短,甚至没有的时候,不就可以把三角形看作上底为0的梯形了吗?

师根据学生的解释动画演示。

师:我们一起来用梯形的面积计算公式来计算这个三角形的面积。[板书:(0+4)×3÷2]

生(大叫):和三角形的面积计算方式4×3÷2是一样的。

师:你还能用梯形的面积计算方法计算平行四边形的面积吗?

生1:能,(4+4)×3÷2。(教师根据学生口答板书算式)

生2:这个算式也可写成——4×2×3÷2,也和平行四边形的计算方法4×3是一回事。

师:看来,不论是没有梯形面积计算公式的国家,还是只有梯形面积计算公式的部落,我们都可以解决面临的困难。这两件事给了你怎样的启发?

生1:动脑筋、想办法。

生2:转化。

师:对,只要我们肯动脑筋,想办法对一个图形进行分割或变形,都可以将一个图形转化成一个另外的图XIAOXUE JIAOXUE YANJIU形,这就是图形的“转化”。(板书补充完整:图形的转化)

布卢姆在《教育目标分类学》中明确指出:转化思想是把问题元素从一种形式向另一种形式的转化能力。小学是学生学习数学的启蒙阶段,这一阶段让学生真正理解并掌握一些基本的数学思想显得尤为重要,学生在学习平行四边形、三角形和梯形这几种平面图形的面积计算方法时,均是将这些图形转化成已经学过的图形,再引导学生比较后推导出将要学习的图形的面积计算方法的,这部分内容也是整个小学阶段中能较明显体现转化思想的内容之一。

为了内化和拓展学生的转化思想,在第一个教学片段中,我设计了让学生运用所学的知识和转化的思想解决实际问题——组合图形的面积或需要割补才能计算的图形的面积,培养学生解决问题的能力,发展学生的思维,让学生进一步内化转化的思想方法。随即又设计了用多种方法求一个组合图形的面积的发散性练习,这既是对本节课学习内容的一个深化,深化学生对转化思想的理解,又可培养学生动手操作能力和发散思维。

建筑面积的计算方法 篇5

1、材料预算价格计算通式：

G=（A+B+C+D）×（1+E）-F 式中：

G——材料预算价格； A——材料原价； B——供俏部门手续费； C——材料包装费； D——材料运杂费； E——材料采购与保管费率； F——材料包装品回收价值

2、材料采购、保管费计算：

∫=（A+B+C+D）×E 式中： ∫——采保费； E——采保费率

建筑面积的计算方法 篇6

随着我国经济的迅速发展,城市建设日新月异。现代高层建筑正向体型复杂、功能多样、造型新颖的方向发展,为了满足建筑造型及使用的要求,平面布置复杂、沿竖向不均匀的结构越来越多。其中一种常见型式是由框架、剪力墙和薄壁筒三种受力性能不同的构件组成的斜交结构协同工作体系。而且随着高层建筑层数的不断提高,使用功能的不断增加和内部空间的扩大,建筑结构的自重增加,抗侧力单元的刚度相对降低,在水平力作用下侧移增加,二阶效应越来越引起人们注意,尤其是对风荷载或地震作用较大的地区,高层建筑及超高层建筑的二阶效应更应引起关注。研究斜交高层建筑结构在考虑二阶效应时分析的方法,对结构设计有着重要的意义。

1 斜交建筑结构概述

斜交建筑结构是指各抗侧力构件平面布置的夹角介于15～75°的结构,如图1所示。这与常见的框架结构,剪力墙结构和筒体等结构垂直布置抗侧力构件有所不同。通常情况下,斜交结构由框架、剪力墙和薄壁筒三种具有不同力学性能的抗侧力单元组成。由于建筑造型和使用的要求,三种抗侧力单元很多情况下需要斜向布置,共同组成协同工作体系。所谓二阶效应(P-Δ效应),指水平荷载作用于结构上,使之产生侧移,竖向荷载作用于是产生偏心,引起附加弯矩;不对称的水平荷载作用和结构平面布置,还会产生附加扭矩。

斜交结构广泛应用于工程实际,例如深圳华侨大酒店(结构高度103m,29层,框架-剪力墙-薄壁筒结构,平面布置为V形);北京的翠微园住宅楼(69m,27层,剪力墙结构,平面布置为Y形)及广州的中山国际酒店(结构高度66m,19层,框架-剪力墙-薄壁筒结构,平面布置为Y形)等都是典型的变截面框架-剪力墙-薄壁筒斜交高层建筑结构。这些高层乃至超高层斜交建筑结构在风荷载和地震荷载等水平荷载作用下应当考虑二阶效应对整个结构的影响。

2 斜交建筑结构的研究计算方法

规范[1]中规定:对于有斜向布置的抗侧力单元,当相交角度大于15°时,应分别考虑各抗侧力单元的水平荷载作用;规程[2]中剪力墙部分规定:当折线性型剪力墙的各墙端总转角大于15°时,不能按平面剪力墙考虑,即应考虑夹角的影响。因此,斜交结构的计算不能忽略夹角存在引起的结构受力变化。在实际工程中,大型的斜交高层建筑结构二阶分析常采用有限元法结合软件进行分析,但工作量相对较大。近些年来,有许多学者对斜交结构二阶分析的简化计算分析进行了研究,概括起来,有以下几种方法。

(1)常微分方程求解器法。包世华[3]等人对变截面框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构进行了考虑竖向荷载影响下静力和自由振动分析的研究。研究中考虑结构部分楼板变形,建立结构在弯扭耦联作用下的微分方程组,通过解耦措施将微分方程组分解,从而用常微分方程求解器(COL-SYS)求解出相应的位移、内力以及振型。该方法考虑全面,比较符合实际受力情况,且运用常微分方程求解器求解微分方程组比较方便。

(2)样条配点法。向天宇、赵人达[4]提出用样条配点法求解变截面框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构。该方法将楼板的作用沿高度连续化,假定楼板在平面内无限刚性,出平面无限柔性,建立了变截面框架-剪力墙-薄壁筒工作的微分方程。之后采用样条配点法求解该微分方程,无需将其解耦后再求解,避开了广义特征值问题的求解,使方程的求解难度大大降低。

(3)广义框架法。李丛林、赵建昌[5]在变刚度框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构分析中提出了一种简化计算方法,即考虑部分楼板变形的广义框架法。该方法将整个结构按平面位置划分为楼板刚性部分和楼板变形部分,对楼板刚性部分用连续化方法处理后,视为广义空间薄壁剪-弯柱,变形部分视为水平放置的深梁,整个结构则视为广义框架。然后用矩阵位移法分析,导出了广义空间薄壁剪一弯柱的超级单元刚度矩阵。由于采用了这种超级单元,自由度大大减少,对这种复杂的结构体系只要套用一般杆系分析程序即可分析,计算十分简便,易于被工程技术人员接受,又能适用于刚度沿竖向多阶变化和荷载类型复杂的情况。

(4)初参数法和状态空间法。胡启平、张华[6,7]等人提出了两种框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构计算分析的简化方法,即初参数法和状态空间法。初参数法采用刚性楼板假定,把楼板的作用沿结构方向连续化,将斜交结构视为广义空间薄壁剪-弯柱,并通过适当的变换将广义柱的平衡微分方程组正则化,由正则化后的平衡微分方程组求出广义柱的矩阵形式的初参数解,再根据结构顶部和底部的边界条件求出初参数,进而求出结构各构件的内力和位移。状态空间法假定楼板平面内刚度无限大,平面外刚度为零,楼板的作用沿高度方向连续化,将框架-剪力墙-薄壁筒协同工作体系视为以薄壁筒和剪力墙为组合悬臂构件、以平面框架为弹性支承的计算模型,将沿结构高度方向的坐标模拟成时间坐标,导出问题的状态空间表达式,用状态空间理论的方法求出了状态向量表达式,由结构的边界条件可求出初始状态向量,进而求得结构任意截面上的侧移与内力。这两种方法避免了繁琐的公式推导,思路简捷,计算方便,但未考虑弯扭耦合对结构的影响,适用于结构不发生扭转的特殊情况。

(5)基于哈密顿理论的精细积分法。涂佳黄[8]对斜交结构采用刚性楼板假定,楼板作用沿结构高度连续化,将斜交结构的抗侧力单元简化为同时考虑扭转、弯曲、剪切变形的薄壁杆件计算模型。从能量变分原理出发,通过引入原变量(广义位移)的对偶变量(广义力),将问题的求解从拉格朗日体系导向哈密顿对偶体系,从而导出相应问题的哈密顿对偶方程运用两端边值问题的精细积分法通过MATLAB语言编制计算程序求解出广义位移和广义力的高精度数值解。该方法考虑了弯扭耦合对结构的影响,计算精度高,但未考虑楼板和地基变形对整体结构的影响,有待于进一步研究。为了使各方法特点更为直观,对比如表1所示。

3 斜交建筑结构二阶分析的研究前瞻

斜交建筑结构的二阶分析和协同分析是密切相关的,在结构的静力分析中,由于各抗侧力单元之间夹角不为直角,当结构受水平荷载作用时结构不可避免地会发生扭转变形,各抗侧力单元在各自平面内发生弯曲变形,同时弯曲和扭转又是耦合的,因此斜交结构的受力情况相对于传统的框架结构和剪力墙结构会复杂许多,直接计算比较困难。从表1中可以看出,斜交结构的计算主要考虑楼板和弯扭耦合作用的影响,如何采用合理的假定和计算模型,采用何等数值计算方法来求解出内力和位移精确的数值解是斜交结构研究的两个核心问题。高层建筑功能日趋增多,结构形式日趋复杂,二阶效应对整个结构的影响不能忽略,斜交建筑结构有着广阔的研究应用前景,其二阶分析的计算方法还有待于更深入的研究和探讨。

参考文献

[1]JG J3-2002,高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[2]GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S].

[3]包世华.新编高层建筑结构[M].北京:中国水利水电出版社,2005.

[4]向天宇,赵人达.用样调配点法求解变截面框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构[J].四川建筑科学研究,2002,28(3):10-12.

[5]李丛林,赵建昌.变刚度框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构考虑部分楼板变形分析的广义框架法[J].工程力学,1994,12(4):83-93.

[6]胡启平,张华.框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构分析的状态空间法[J].工程力学,2006,23(4):125-129.

[7]胡启平,张华,许瑞萍.框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构分析的初参数法[J].河北建筑科技学院学报.2004,21(3):37-41.

[8]涂佳黄.框架-剪力墙-薄壁筒斜交结构弯扭耦联分析[D].邯郸:河北工程大学,2009

[9]肖从真,王翠坤.高层建筑的重力二阶效应分析方法与主要影响因素[J].建筑科学,2003,19(4):14-16.

高层建筑结构抗震计算方法探讨 篇7

1 静力法

对房屋结构抗震设计的研究,是1906年美国旧金山地震后逐渐开展起来的。1915年日本佐野提出了衡量地震动的尺度“震度”的概念,并认为作用于建筑物的地震力等于震度与建筑物重量的乘积。

日本关东大地震后的第二年(1924年),这种“震度法”就被纳入日本城市建筑法规中去,当时已经意识到房屋惯性力的重要性。在还无法对地面运动加速度进行可靠量测的情况下,又缺乏对结构动力反应知识的认识,对地震惯性力的大小无法以任何可靠性来估算,一般认为可以接受的是,用大约相当于建筑重量10%的水平力进行设计。当时假定地震力与结构特性和地基情况等无关,而且还假定房屋的抗震能力仅与结构的承载力有关,设计中加大安全系数,进行容许应力水准上的弹性设计,故建筑物对地震力的实际承载力通常要大一些。显然,早期的抗震设计方法是很粗糙的。

2 反应谱法

1933年美国长滩地震时,取得了第一个强震加速度记录,1940年美国在ELcentro地震中又取得了重要的强震加速度记录。在得到这些强震记录和建筑物自振特性资料的基础上,美国一些学者提出了地震反应谱理论。此后,经包括我国在内的一些国家的研究发展,形成了比较合理的、目前普遍采用的抗震设计方法。我国及国际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。

其主要特点如下:

1)用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。

2)结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。

3)在早期方案设计阶段,结构体系、结构体形的规则性及结构的整体性满足规范的规定,以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。

世界各国的建筑抗震设计主要方法拟静力法—加速度反应谱法,它将影响地震作用大小和分布的各种因素通过加速度反应谱曲线予以综合反映,建筑结构抗震设计时利用反应谱得到地震影响系数,进而得到作用于建筑物的拟静力的水平地震作用。该方法应用普遍,适合于大多数建筑。

3 结构弹塑性分析方法

结构弹塑性分析可分为弹塑性动力分析(时程分析)和弹塑性静力分析(推力计算)两大类。

3.1 弹塑性动力分析方法

结构地震反应的弹塑性动力时程分析法,是将建筑物作为弹塑性振动系统,直接输入地面地震加速度记录,考虑结构的弹塑性性能,依据结构弹塑性恢复特性建立动力方程,对运动方程直接积分,从而获得系统各质点的位移、速度、加速度和结构构件地震剪力的时程变化曲线,从而能够描述结构在强震作用下,在弹性和非弹性阶段的内力变化,以及结构构件逐步开裂、屈服、损坏直至倒塌的全过程。由于时程分析法考虑了地震动的峰值、频谱特性和持续时间三要素以及结构的动力特性等重要因素,因而该方法能比较准确完整地反映出结构在强烈地震作用下反应的全过程状况。所以到目前为止,时程分析法被认为是进行抗震变形验算和震害分析最为精确可靠的方法。然而由于地震的随机性和结构性能的复杂性,以及这种时程分析法前后数据处理工作繁冗,要求设计人员具有较高水平的专业知识,而且计算结果受地震波的影响较大,不存在唯一答案,有时难以判断,所以使其在工程实践的具体运用远远落后于时程分析法的理论研究。

3.2 弹塑性静力分析方法

20世纪90年代中期一些国家的学者相继提出弹塑性静力分析方法(Push-over方法)进行结构抗震分析。Push-over方法作为结构地震响应分析的简化方法,并非创新,但有较多优点。弹塑性静力分析法的实施步骤大致如下:1)建立结构的模型,采用空间协同平面结构模型,并求出结构在竖向荷载作用下的内力,以便和水平荷载作用下的内力进行组合;2)在结构上施加一定量的沿高度呈一定分布的楼层水平荷载,水平荷载施加于各楼层的质心处,逐渐单调增加侧向力。随着荷载逐步增大,某些杆端屈服,出现塑性铰,直至塑性铰足够多或层间位移角足够大,刚好使一个或者一批构件进入屈服状态为宜;3)对于上一步进入屈服的构件,改变其状态,形成一个“新”的结构,修改结构的刚度矩阵并求出“新”结构的自振周期。不断重复第二步直到结构的侧向位移达到预定的目标位移,或是结构变成机构。记录每一步的结构自振周期并累计每一步施加的荷载;4)将每一个不同的结构自振周期及其对应的水平力总量与结构自重(重力荷载代表值)的比值(地震影响系数)绘成曲线,也把相应场地的各条反应谱曲线绘在一起,以此来评估结构的抗震。

Push-over方法的一个基本假设是实际结构的反应可以用一个等效的单自由度体系来表示,也就是实际结构的反应由单一的振型控制,在振动历程中振型是保持不变的。显然,这些假设不能由结构动力学理论得到证明,只是在80年代～90年代的一系列研究工作中说明,如果实际结构的反应中,第一振型占主要成分,那么由这些假设得到的实际结构的最大地震反应具有合理的精度。一般情况下,大多数的房屋都具有这一特性,因此,利用这些假设所带来的计算上的便捷就具有明显的价值了。

这样,Push-over方法的基本思路或者说其实质就是:将实际结构等效为单自由度体系,研究单自由度体系的地震弹塑性反应,反推实际结构的地震弹塑性反应的控制指标(例如顶点位移),最终获得实际结构的地震弹塑性反应的全貌。

弹塑性静力分析方法,能近似地反映结构在地震作用下的弹塑性性能,可以了解结构中每个构件的内力和承载力的关系以及各杆件承载力间的相互关系,检查是否符合强柱弱梁(或强剪弱弯),并可发现塑性铰出现的顺序和位置、设计的薄弱部位及可能的破坏机制,还可得到不同受力阶段的侧移变形,给出底部剪力—顶点侧移关系曲线以及层剪力—层间变形关系曲线等。因此Push-over方法近年来受到了普遍关注,但目前Push-over方法主要运用于以第一振型控制为主的中高层建筑,如何使该方法能反映高阶振型的影响,还一直是研究工作者们所致力追求的目标。

摘要：详细阐述了高层建筑结构抗震计算方法,并就一些计算方法进行了探讨,通过上述探讨,可为工程设计人员就高层建筑结构的抗震设计积累经验,从而完善高层建筑的结构设计。

关键词：高层建筑,结构,抗震设计

参考文献

[1]郭之奎.高层建筑结构的抗震方法[J].江西建材,2004(1):10.

[2]朱镜清.结构抗震分析原理[M].北京:地震出版社,2002.

建筑面积的计算方法 篇8

关键词：计算机辅助设计,建筑设计软件,CAD,SketchUp

引言

设计是一项原发于人类心智的活动。创造者脑海里抽象的意念要向外表达需要通过特定的媒介, 作家用笔书写或电脑打字, 作曲家使用钢琴。而建筑设计在设计师脑海中的原型要向外表达, 惟一的方式是通过设计工具作为转换媒介绘制成图形。在建筑设计的过程中, 长期依赖某种设计工具会形成下意识的习惯, 会与我们的思维模式相互影响构成一种对自己最有效率的操作模式, 可将其称之为“基于某类型设计工具的建筑设计方法”。

1 应用计算机辅助建筑设计方法的发展

20世纪80年代初期, 个人电脑上市, 并很快应用到各个行业的业务中, 同时也进入了建筑设计领域。电脑辅助设计应用软件是为运用电脑辅助进行设计而开发的, 称之为电脑辅助设计的原因是电脑永远无法取代人脑的主动思维能力, 即使电脑的处理能力再强, 也只能被动地辅助人脑工作。

设计界于1995年“甩开图板搞设计”之后, 有将近10年的时间, CAD几乎是惟一的应用工具。设计师们每天应用CAD操作电脑屏幕上的图形, 但是很少想过运用CAD在电脑上所做的究竟是“制图”还是“设计”。CAD要求毫厘不差, 在操作的过程中需要不断地进行零星计算才能精准输入, 这些过于理性的操作会使设计思路一再受到干扰而中断。因此从设计的角度来看, CAD只能算是一个制图软件, 即使是用上了CAD, 设计师在进行设计构想时, 还是得先在纸上勾勒草图、推敲方案。而且由于CAD的向量格式图形界面多半显示线架图形, 无法显示出物体的表面形状, 这对于CAD软件应用在三维建筑设计上是一个致命的缺点。设计师脑海中的设计构想是三维的, 在进行设计的过程中, 如果通过视觉回馈, 能直观地在电脑上看到即时显示的三维立体影像, 才有机会经由电脑直接“做设计”。

为了明确阐述电脑辅助三维空间的设计方法, 在这里我们选择Google Sketch Up这个软件作为建筑设计工具。Sketch Up的出现, 使得在计算机上进行实时设计、交互设计的构想有了实现的可能。它操作简单、便于掌握, 使得工作的节奏完全跟着设计师的意念走, 能最大限度地体现设计师的主观想法, 更因为其“所见即所得”的直观特性, 跨越了思维空间的转换, 在实践项目中可以与客户“短平快”地进行交流, 免去了由于知识差异而导致的认知差异。

2 计算机辅助三维空间建筑设计方法的应用

在起始阶段, 要先建立建筑用地的三维模型。建筑用地涵盖了建筑基地本身并且延伸到毗邻的街廓范围, 使我们在设计的过程中能够清楚地表达建筑基地与周围环境的关系。

2.1 建立模型与备份模型

(1) 在CAD里整理包括地界的地形DWG文件。

(2) 在Sketch Up里建立模型地盘。

(3) 启动Sketch Up, 从功能表File>import开启文件选择窗口, 选择Skp文件类型, 载入建筑用地原始地盘模型。然后另存为一个工作模型, 其目的是备份地盘原始模型, 在这个工作模型上进行建筑设计。这样做的目的是为了建立阶段性的返回点, 为重新设计保留最大的工作弹性。

在设计的不同阶段, 为了使电脑保持良好的运行状态, 我们会使用不同精度的模型。在建筑规模和量体控制阶段, 通常会使用简化的体块模型, 并使用比较简略的地盘模型。随着设计的不断深化, 对于建筑的直观印象逐步加强, 需要逐渐提高模型的精细度, 并换用比较细致的地盘。直到整个建筑配置确定的阶段, 才会用上精细的地盘模型。

2.2 建筑的单体设计

在建筑的量体计算、规划配置以及建筑性能模拟 (建筑性能的模拟可以运用生态建筑大师Ecotect) 定性之后, 就要对建筑本身进行具体的设计。从已经建立的量体模型开始, 依次进行。

2.2.1 从量体模型到CAD进行建筑尺寸调整

在模型的定量化设计阶段, 由于量体模型是根据建筑空间需求以粗略的尺度建立的, 主要用于建筑物的原始外形以及与周边环境的关系, 这个阶段未能仔细评量建筑物的空间组织、尺度和造型, 因此从量体模型转移到CAD产生的基准平面还需要进行尺度调整, 并建立相应的结构系统。

(1) 在Sketch Up中, 把视图调整为Top (顶视图) 。

(2) 把视图的显示模式从Perspective (透视图) 切换到Parallel Projection (平行投影) 。

(3) 删除其他图层, 把模型都转移到一个单独的Layer图层上。

(4) 开启Window (窗口) >Styles (风格) >Edge (边线) 面板, 去掉Profiles (轮廓线) 项目的勾选。

(5) 把“面属性”的着色模式切换到Hidden Line (消隐线) 模式。

(6) 从File (文件) >Export (导出) >3D Model (3D模型) , 开启“Export Model”视窗, 选择导出的文件格式为“Auto CAD (*.dwg) ”, 从Option按钮开启“Auto CAD Export Options”面板, 选择导出的Auto CAD文件版本以及选择导出Edges (边线) 。经此从Sketch Up导出DWG图形。由于Sketch Up不支持Auto CAD2008版本, 因此要选择相应的版本, 方便文件的相互转换。

(7) 在CAD里读取DWG平面图。在这里要注意单位, 如果CAD里使用的图形单位与Sketch Up的模型单位不同, 要根据两者单位的倍数进行缩放。

(8) 开启Layer Manager (图形控制台) , 将图元所在的Layer锁定, 由于圆和弧从SKP模型原件转换到DWG图形格式以后会变成一连串线段, 以及相交的边线会在交叉点被分割成线段, 这里得运用Auto CAD绘图命令重新描绘。

(9) 新建Layer (图层) , 在图层上重新描绘边线, 描完以后将原来的SKP图元删除, 至此完成新的图元。

(10) 建立相应的结构系统。

2.2.2 把CAD图形载入Sketch Up重新建立准确的SKP模型

将CAD底图载入Sketch Up里建立模型, 涉及到几个关键的问题。

(1) 模型封面。刚载入的底图是线型, 要封面之后才能进行模型的创建。封面有两个必要的条件, 一是用于封面的线必须在同一个平面上, 二是这些线必须首尾相接而且闭合, 二者缺一不可。此外, 还要注意圆弧的段数, 在CAD里绘制的圆和弧在导入Sketch Up以后会转换成24个线段连接的连续直线段, 完成封面或者经过拉伸编辑后就无法再改变圆或弧面边缘的Segment (线段数) , 所以在封面之前先选取圆或弧开启Entity Info (实体信息) 面板, 把既设的Segment值从24改为较大的数值 (例如48或64) 。

(2) 重新建立模型。模型的封面工作完成后, 为建立尺度准确的建筑模型提供了条件。对于一栋小型的建筑物来讲, 构架一个单一的三维模型, 包括整个建筑设计的全部内容, 也许可以顺利实现。但是, 对于一些大型的建筑, 例如高层大楼、工业园区、大型的社区那样的群体建筑, 就包含建筑物内外部详细的建筑内容, 由于模型资料量非常大, 并非一般用于绘制透视图那样只有外皮的模型可以应付。随着创建模型量的不断增加, 模型的操作效率会逐渐降低。所以, 必须把模型按不同类型分开, 使各类型的模型都有高效的操作。我们的方法是将模型分成建筑外观模型和建筑楼层模型。建筑外观模型只包含整栋建筑物的外观表面, 用于建筑配置的大场景中。建筑楼层模型则包含某个楼层详细的设计内容, 可以组合成为整栋建筑单体模型, 也可以用于楼层室内空间设计。将模型分离之后, 可以有效降低电脑硬件的负担, 保持设计过程的高效操作。

模型创建完后, 要对建筑进行深化设计。从建筑物的采光、照明等环境物理条件, 检验建筑物室内空间的开窗尺度和位置, 以及建筑外观的色彩, 并为建筑物的墙面赋予材质, 落实建筑物内外空间的衔接关系。

2.3 建筑设计的表达

对于一名建筑设计师来讲, 必须有能力把自己的设计、想法, 准确无误地传达给人。以往的表达方式是将设计蓝图摊在桌子上给大家讲解, 随着计算机技术的发展, 许多新的传播媒介孕育而生。应用电脑辅助三维空间的建筑设计方法, 在各个阶段设计的表达方式上有好几种选择, 例如静态图像、动画模型演示、虚拟现实等。经由Sketch Up建立的三维模型, 能实时地在电脑显示器上进行展示, 并且可以随时输出各个方位的场景影像, 甚至可以输出动态模拟演示, 让观众体验身临其境的视觉感受。

2.3.1 从Sketch Up输出场景影像

有两种方式可以从Sketch Up输出场景影像, 第一种方式是直接把模型场景输出为影像, 另一种方式是对场景进行渲染输出成“拟真影像”。这两种方式产生的画面效果不一样, 适合应用的场合和产生的效益也有所不同。

(1) 从Sketch Up直接输出影像。利用Sketch Up的File (文件) >Export (导出) >2D Graphic (2D图形) 命令输出静态图像, 输出之前可以预设图像的分辨率, 把场景的环境状态设置在Scene (场景) 中。选用的图片格式也很多, 最常用到的有JPEG、TIFF、PNG、PDF等几种。

Sketch Up特有的边线 (Edge) 显示模式会影响到图像的清晰度, 尤其是在远景显示时会影响图像的可读性。对于这个问题, 可以把影像的输出分辨率调高, 然后在Photo Shop里把图片尺寸减小到使用要求的尺寸, 这样能使影像上的物体的轮廓边线看起来细一些, 不至于因为边线颜色太深而影响到可读性。

(2) 使用渲染器渲染输出影像。经过渲染器渲染可以输出拟真影像, 能细致地表现出建筑在不同光照环境下的真实影像。市面上的渲染器应用软件很多, 有Podium、Light Up、Vray For Sketch Up等, 其优点是不必脱离Sketch Up的工作环境就可以进行渲染操作, 可以随时对灯光和材质进行调整。还有一些独立的渲染器, 例如Artlantis、Kerkythea、POVray、Hypersh ot等, 要求利用转换程序把SKY模型导出, 转换格式后, 再载入渲染器内执行渲染输出影像。

2.3.2 动态模拟

Sketch Up对于输出动画并不像其他动画软件那样能设置相机路径, 而是直接利用场景页面生成动画。要创建这种动画, 牵涉到在Sketch Up里面利用Scene工具建立的一连串Scene (页面) , 以及两个设定对话框。其一是Model Info对话框里的“Animation”面板, 其二是Export Animation对话框上的Option选项对话框。

输出动画操作的步骤如下:

(1) 先制作好两个以上的Scene (页面) 。

(2) 从下拉菜单选择View>Animation (动画) >Settings (设置) , 勾选Scene Transitions, 设置页面间过渡的秒数, 例如1.5 s。把Scene Delay设置为0 s。

(3) 从下拉菜单选择File>Export Animation, 点击视窗右下角的Option (选项) 按钮, 设置Setting栏的影格宽度和高度, 这一项设定动画影格的宽度和高度的像素值。这里需要注意的是像素值设定的大小, 若像素太小, 例如320×200, 640×480等, 整个动画视频文件比较小, 但由于Sketch Up的边线宽度固定为1个像素宽, 影格画面设的太小, 在动画中就会显得边线很粗, 视觉很差。如果把影格设置成1024×768或更高, 虽然提高了画面品质, 但是视频文件大小和输出时间都会大幅度增加, 因此对于Settings里宽度和高度的像素值至少不要低于800×600。使用者需自己把握。

宽度高度栏位右侧有个链条, 可以锁定宽高比例, 只要在宽与高的任意栏位里输入一个像素值, 另一个栏位里的像素值会自动改变。用鼠标点击链条使其断开, 表示解除宽度与高度的连锁状态, 可分别在两个栏位里输入设定值。在右边有个选项4∶3和16∶9, 这是两个常用的影格宽高比例。

Frame Rate设为25或30。注意Codec (压缩码) 这一项, 建议先采用Cinepak Codec by Radius, 这是最不容易失败的压缩码。最后勾选Anti-alia (反锯齿) 。

(4) 指定AVI文件名称, 即可输出。

如果按这些顺序操作还是无法输出, 则应该是所安装的Sketch Up的Exporter存在问题。

3 结语

以上是笔者对计算机辅助三维空间建筑设计方法的一些看法, 其中对运用Sketch Up进行建筑设计进行了一些探索。其实一项建筑项目的产生, 承载的信息内容非常多, Sketch Up的既有功能无法在单一模型上附加更多的信息。现今, 一项新的技术———建筑信息模型 (BIM) 在建筑设计行业逐渐兴起, 应用新一代“建筑信息模型” (BIM) 这种参数化设计观念构建贯穿整个建筑生命周期的建筑信息载体, 将成为下一代计算机辅助设计的主流。

参考文献

[1]柏基, 黄小清.直接操作三维空间的建筑设计方法[M].武汉:华中科技大学出版社, 2011.

新规范下蒸发池面积计算方法研究 篇9

1 旧规范下蒸发池计算方法

《公路排水设计规范 (JTJ 018-97) 》中规定的蒸发池的容量应以一个月内汇流入池中的雨水能及时完成渗透与蒸发, 只要计算出30日的汇水量、蒸发量和下渗量, 使拟定的蒸发池面积能够满足汇水量与蒸发量和下渗量的差小于池容量的一半就可以了。

(1) 30日径流量总量采用下列公式计算:

式中:QS—30日径流总量, m3;

qs—30日多年平均最大降雨量, mm (查当地水文图集) ;

ψ—径流系数, 无量纲 (查公路排水设计规范) ;

F—汇水面积, m2 (根据地形图勾画计算出) ;

(2) 蒸发池中水的蒸发量采用下列公式计算:

式中:Qz—蒸发池30日蒸发总量, m3;

q—30日蒸发量, mm (查当地水文图集) ;

FZ—蒸发池池口平面面积, m2 (根据设计蒸发池体积拟定FZ) ;

(3) 蒸发池中水的下渗量采用下列公式计算:

式中:QY—蒸发池中水的下渗量, m3;

K—土的渗透系数, m/d (查排水设计规范) ;

FZ—同前;

hw—水头高差, m (根据设计的蓄水深度以及地下水位深度确定) ;

l—渗流长度, m (一般取蒸发池底面到地下水位的厚度, 为0.5m) ;

J—水力坡度, 无量纲;

t—每个月的天数, d, 选取为30d。

(4) 当拟蒸发池面积FZ满足QS≤Qz+QY+Qc2符合要求。

2 新规范下蒸发池计算方法

《公路排水设计规范 (JTG/T D33-2012) 》中规定:“蒸发池的容积应能满足及时完成渗透和蒸发的要求”, 这个规定的意思就是一个月的每个时间段都要让池的容量能够容纳下汇来的水量。因此我们只要计算各个时间段 (12h、18h、1日、3日、7日、15日、30日) 内在年平均最大降雨量的前提下流入池中的水量与相应时间段内池中水的蒸发量和下渗量差值小于池的容量的一半就可以了。

计算时间段 (12h、18h、1日、3日、7日、15日、30日) 的汇水径流总量与1.1中计算方法相同, 只需在当地水文图集中查出相应时间段的多年平均最大降雨量, 计算时间段 (12h、18h、1日、3日、7日、15日、30日) 池中水的下渗量以及蒸发量与上述中的算法相同。

3 京哈高速 (某段) 拟定蒸发池面积实例

现以京哈高速四平至长春段改扩建工程中蒸发池设计为例。

由公路排水设计规范查得径流系数如表1。

由资料显示, 径流系数采用如下:沥青混凝土路面选用0.95, 平坦耕地及起伏草地均选用0.45;本路段涉及到的土主要为粉质粘土, 查排水设计规范表6.2.5代表性岩土渗透系数k经验值选取为0.05m/d;蒸发池深度选取为1.5m, 蓄水深度为1.0m, 地下水位深为2.0m, 故水头高差算得1.5m。

由吉林省水文图集查得1日、3日、7日、15日、30日多年最大平均降雨量分别为70mm、95mm、120mm、160mm、250mm。30日平均蒸发量为187.4mm。

根据1日最大平均降雨量P24及短历时设计暴雨计算公式计算18h、12年最大平均降雨量:

式中:P24—查吉林省水文图集, 选取为70mm;

it—th的设计暴雨强度 (mm/h) ;

n2—查吉林省水文图集, 选取为0.75;

n—当t≥1h, n2选用n

因此计算结果如表2、表3。

表中蒸发池面积FZ是通过拟定试算法计算而得, 只要满足QS≤Qz+QY+Qc/2要求即可。由表中蒸发池面积可以看出从30日到12h 7种情况下的面积先是增大再是减小。3日情况下的蒸发池面积最大, 为604m2, 设计时应该控制蒸发池的面积不小于604m2。30日情况下计算出的蒸发池面积最小, 也就是说按照旧排水设计规范计算出来的蒸发池面积最小, 按旧规范算法虽然保证一个月时间最终汇流的雨量是够用的, 但不能保证不足一个月的时间暴雨雨量也容纳得下。按照新规范计算出来的结果是综合考虑各个时间段的多种情况, 更能满足实际排水的需要, 说明新规范的规定更为合理。

另外, 经过试算, 土的渗透系数对蒸发池面积大小影响较明显, 当选取0.005m/d以及0.8m/d时, 蒸发池面积大小如表4:

因此选择土的渗透系数时一定要根据现场实际土质情况并结合排水设计规范慎重选用, 有条件的最好根据实验确定。

4 结论

本文根据新排水设计规范, 对蒸发池面积的计算方法进行了认真研究, 按照新要求考虑了不同时段内的年最大平均降雨量, 从而能更合理地计算出蒸发池容量, 继而算出蒸发池面积, 使之更符合实际排水需要。

此外, 蒸发池设计还有很多值得思考之处:

(1) 蒸发池的体积形状可以根据现场实际地形适当合理设计, 可以变化蒸发池边坡坡度、长宽尺寸等。

(2) 蒸发池的四周防护措施一定要实用有效, 适当减小蓄水深度, 做好提示标语, 避免发生危险。

(3) 近几年一些新的蒸发池改革模式让人耳目一新, 例如有文章提出将高速公路上传统的开敞式蒸发池设计模式改为地埋式蓄水窖, 这种模式安全、环保, 让我们对将来的排水改革有了更多的期待。

参考文献

[1]JTGT D33-2012, 公路排水设计规范[S].

[2]JTJ018-97, 公路排水设计规范[S].

建筑面积的计算方法 篇10

窗口外遮阳是非常有效的被动式建筑节能措施之一,已被世界各国的工程实践和理论所证实,在传统建筑和现代建筑中普遍使用[1]。外遮阳系数是定量评价外遮阳效果的重要参数,对于优化遮阳设计及评价不同外遮阳形式和构造的节能贡献率有重要作用[2]。

1 研究背景

国内现行《公共建筑节能设计标准》(GB50185—2005)(以下简称《公建标准》),基于外窗太阳辐射引起的全年累计冷负荷减少的程度对夏季外遮阳系数进行定义,并给出由外挑系数(PF)计算外遮阳系数的简化计算公式。《公建标准》中计算外遮阳系数使用的是简化模型(图1):水平遮阳板的板宽(L)同窗口宽度,垂直遮阳板的板高(H)同窗口高度,窗口尺寸为2 m×2 m,仅以外挑系数一个量来描述遮阳构件的几何特征,未考虑遮阳板底部到窗邻边距离(对于水平遮阳:L',对于垂直遮阳:H')及不同窗洞口宽度(L)对外遮阳系数的影响[3,4]。而实际工程中,这些参数往往取值不同,也势必会影响到遮阳效果。

本文以夏热冬暖地区的广州市为例,采用Ecotect软件模拟透过窗的太阳辐射得热量,和《公建标准》计算结果对比,并结合实际工程,确定常用的外遮阳的几何参数,模拟遮阳板到窗邻边距离等影响因素对遮阳系数的影响,并对模拟结果进行数据拟合,为较为精确地评价常见外遮阳形式和更为复杂的外遮阳构件,提供一种简化的计算方法。

图1中:A为遮阳板挑出距离,B为遮阳板根部到窗对边距离;H'和L'为遮阳板根部到窗邻边距离。

2 外遮阳系数的计算方法

《公建标准》中的拟合公式为:SD=a PF2+bPF+1,PF=A/B;SD为外遮阳系数;a和b为计算系数,不同气候区、不同遮阳形式、不同朝向时有不同取值。

根据《公建标准》中的模型,以夏热冬暖地区的广州市为例,在Ecotect中建立分析模型,H'和L'取常见的200 mm、400 mm两种工况,得出东、南、西三种不同立面全年外遮阳系数计算值和《公建标准》计算值进行对比。

Ecotect可以根据计算地的太阳辐射数据,计算某朝向某时间段透过有遮阳外窗的太阳辐射的热量与透过无遮阳该窗的太阳辐射的热量,两者的比值是有关太阳辐射的热量的比值,它与《公建标准》中外遮阳系数定义的空调能耗比值有所不同。但在计算时间段较长的情况下,从能量平衡的角度出发,由太阳辐射量形成空调能耗的过程中的延迟和衰减,可以忽略[5]。

图2到图7给出了外遮阳系数Ecotect计算值和《公建标准》计算值的对比结果。在下文论述中简便起见,外遮阳系数Ecotect计算值简写为SDe,外遮阳系数《公建标准》计算值简写为SDb。

由图2和图3可知,对于各朝向水平遮阳板:

(1)各立面SDe和SDb变化趋势均相同,SDe均小于SDb。

(2)相同外挑系数(PF)的情况下,随着H'的增大,绝对差值有减小的趋势。

(3)南立面随PF增大,绝对差值逐渐增大,当PF=0.9、H'=200 mm时,绝对差值达到最大,为0.18;东西立面随PF增大,绝对差值先增大后减小,均在PF=0.3、H'=200 mm时出现了绝对差值最大值,为0.15。

由图4和图5可知,对于各朝向垂直遮阳板:

(1)各立面SDe和SDb变化趋势均相同,SDe均大于SDb。

(2)相同外挑系数(PF)的情况下,随着L'的增大,绝对差值有增大的趋势。

(3)南立面随PF增大,绝对差值先增大后减小,在PF=0.8、L'=400 mm时,绝对差值最大,为0.16;东西立面随着PF的增大,差值逐渐增大,当PF=0.9、L'=400 mm时,绝对差值达到最大,西立面为0.22,东立面为0.21。

由图6和图7可知,对于各朝向综合遮阳板:

(1)各立面SDe和SDb变化趋势均相同,南立面SDe均小于SDb,东西立面大部分SDe数据小于SDb。

(2)相同外挑系数(PF)的情况下,随着H'和L'的增大,绝对差值有减小的趋势。

(3)南立面随PF增大,绝对差值先增大后减小,当PF=0.3、H'和L'为200 mm时,绝对差值最大,为0.18;东西立面有相同的变化趋势,当PF=0.2、H'和L'为200 mm时,绝对差值最大,为0.15。

根据以上对比可得:Ecotect外遮阳系数计算值与《公建标准》计算值绝对差值均小于0.23,其中共有68%的绝对差值小于0.15;Ecotect计算值与《公建标准》计算值具有相同的变化趋势,有很好的相关性。

3 常见外遮阳工程案例模拟计算及公式拟合

以夏热冬暖南区的广州市为例,基于上一部分的数据对比,在此部分模拟过程中加入两个新的变量[7]:遮阳板根部到窗邻边距离、窗洞口几何参数,对于南立面水平和垂直两种常见遮阳形式,用Ecotect计算几组全年外遮阳系数,分析这些数据,并进行公式拟合,得到更为精确的外遮阳系数简化计算公式。

考虑到窗高H和窗宽L两者在常见工程中取值和变化范围不同,窗宽L有更大的变化范围,所以取其作为一个参与模拟中的变量,而将窗高H设定为固定值。

如图8所示,分析模型设定为每层三个房间,三层共九个房间,立面居中的房间窗口为分析对象。模拟中同时考虑A、H'和L'都为变量,H'和L'的变化范围为0 mm到600 mm;A的变化范围从200 mm到700 mm;窗宽L为1 500 mm、2 400 mm和3 300 mm,窗高H为2 000 mm。为联系实际和便于模拟分析,设置水平遮阳板为左右连通,垂直遮阳板为上下连通。

从图9中可以看出,南立面水平遮阳板在窗宽L变化而PF不变时,SD基本不变;但PF和SD并没有出现一一对应的关系,而是产生了数据的“跳跃”,例如L=1 500 mm、PF=0.2时,SD出现两个数值,分别是0.64和0.71,而当L=3 300 mm,PF还是0.2时,SD是0.51,差别较大。

从图10可以看出,南立面垂直遮阳板在窗宽L和PF变化时,SD均出现不同程度的较大变化。因为PF的变化与H'和L'有一定程度的关系,所以可以证明窗宽L、H'和L'的变化对SD影响都是比较大的。

为此,在拟合公式时引入与H'和L'相关的自变量PS,并规定:水平遮阳时,PSh=H'/(H'+L);垂直遮阳时,PSv=L'/(L'+L)。为了使得拟合公式更加方便使用,规定公式的数学模型为:

在公式中,a、b和c为与气候区、立面朝向、窗宽和遮阳形式相关的常量(表1)。

4 结论

通过本文模拟计算对比发现,Ecotect从太阳辐射量角度对典型窗口外遮阳形式的外遮阳系数计算,在结果的变化趋势方面与《公建标准》算法是一致的。利用Ecotect计算外遮阳系数,可以得到《公建标准》中给出的冬季、夏季的遮阳系数,还可以得到全年各月,甚至逐时的遮阳定量分析结果,以判断遮阳对季节的适应性;同时,Ecotect不仅可以给出遮阳板对直射辐射、散射辐射的遮挡效果,而且针对复杂的外遮阳构件也可以进行方便的模拟计算[6]。这种计算方法较大地扩展了目前常见的节能设计软件的适用范围。

本文基于常见实际工程,以夏热冬暖南区广州市为例,对建筑物南立面水平和垂直遮阳形式进行添加自变量后的数据拟合,发现了其中一部分的规律,并对《公建标准》中给出的外遮阳系数拟合计算公式进行了一定程度的补充,为更加精确地评价这种常见外遮阳构件提供了简化的计算方法。但是,随着建筑行业的发展,外遮阳构件逐渐出现多样化和个性化的特征,外遮阳效果的评价还需全方位的考虑,计算方法和模拟软件还需进一步研究和开发。

参考文献

[1]王玥.遮阳技术在建筑节能设计中的应用.华中建筑,2008;26(3):41—44

[2]姚健,闫成文,叶晶晶,等.外窗遮阳系数对建筑能耗的影响.建筑节能,2008;36(2):65—67

[3]中华人民共和国建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.公共建筑节能设计标准GB50189—2005.北京:中国建筑工业出版社,2005

[4]任俊,刘加平.建筑能耗计算中外遮阳系数的研究.新型建筑材料,2005;(4):27—29

[5]张磊.建筑外遮阳系数的确定方法.广州:华南理工大学,2004;62—64

[6]齐百惠.岭南早期现代建筑中夏昌世作品的遮阳技术分析.广州:华南理工大学,2008;45—70