空间条件

空间条件（共10篇）

空间条件 篇1

近期,长江三角洲地区产业转移问题成为理论界研究的热点问题之一。学者们研究重点多集中在长三角地区产业向中西部转移:长三角产业转移与中部崛起、长三角产业转移与西部大开发等方面的研究成果层出不穷。与此形成鲜明对比的是长三角内部——苏沪浙地区之间的制造业转移问题,研究者甚少。事实上,与向中西部转移相比,苏沪浙三地区地域接近、人缘相亲、文化相融,苏沪浙之间进行产业转移更具有现实性。研究长三角地区内部产业转移问题是对当前产业转移研究成果的有益补充。本文将对长三角地区内部制造业空间转移的条件进行研究。

1 产业转移相关理论综述

现代产业转移理论的出现可以追溯到日本经济学家赤松要的雁行模式。赤松要发现日本的产业经历了进口新产品、进口替代、出口和重新进口四个阶段的周期。美国经济学家弗农的产品生命周期理论认为,产品的生产区位实际上经历了“发达国家——次发达国家——发展中国家”的转变过程。小岛清的边际产业转移理论提出,投资国向海外转移的应该是在投资国国内已经失去比较优势,而在投资对象国具有或者潜在具有比较优势的产业。日本学者大山道广不认同小岛清的理论,大山道广认为产业转移出现的必要条件应该是转出国或地区相对于转入国或地区拥有绝对优势。产业区位论从微观层面上研究了产业转移问题。产业区位论的奠基人韦伯认为,决定工业区位的因子是运输成本、劳动力成本和集聚成本,合理的工业区位是上述三个因子总成本最小的地方。国际直接投资理论是又一从微观层面研究产业转移问题的重要理论。国际直接投资理论中最具代表性的是邓宁的OIL模型。邓宁认为当投资厂商同时具备厂商所有权优势(O)、内部化优势(I)和国家区位优势(L)的时候,才愿意进行对外直接投资。

20世纪90年代,新经济地理学出现并快速发展。新经济地理学的代表人物克鲁格曼用模型证明了工业活动倾向于空间集聚的一般性趋势。

纵观产业转移的相关理论,经济学家们从不同角度对产业转移的发生进行了讨论。综合各种理论,产业转移发生的条件可以概括如下:①转出区与转入区经济发展水平存在梯度;②转出区与转入区产业发展水平存在级差;③转出区与转入区生产成本存在差异;④转出区与转入区之间生产要素可以流动。

2 长三角内部制造业产业空间转移的条件分析

根据产业转移的相关理论,我们将从苏沪浙经济发展水平、制造业发展状况、制造业生产成本以及生产要素流动性等方面研究长三角内部是否存在制造业空间转移的条件。

2.1 苏沪浙经济发展水平的比较分析

根据发展经济学尤其是实证研究的多国模式所揭示的理论线索,本文选取产出结构和就业结构作为工业化发展阶段划分的标准。表1反映的是按三次产业产出结构和就业结构划分的工业发展阶段。将2006年苏沪浙产出结构、就业结构整理如表2,据此对苏沪浙经济发展水平进行分析。

资料来源:根据西蒙·库兹涅茨,《各国的经济增长》,商务印书馆1995年版,第128页,整理得到。

资料来源:根据2007年《上海统计年鉴》、《江苏统计年鉴》、《浙江统计年鉴》相关数据计算整理得到。

2006年上海三次产业产出结构为0.90:48.51:50.59,三次产业就业结构为6.25:37.00:56.75。依据库兹涅茨提出的工业发展阶段划分标准,上海已经处于工业化高级阶段。2006年江苏三次产业产出结构为7.14:56.60:36.26,三次产业就业结构为29.80:34.80:35.40,据此可以判断,江苏大概处于工业化中级阶段。2006年浙江三次产业产出结构为5.88:54.05:40.07,三次产业就业结构为22.63:45.78:31.58,浙江也尚未达到工业化高级阶段。比较江苏、浙江的三次产业产出结构和就业结构,发现浙江的工业化水平高于江苏的工业化水平。

综合上述分析,得出结论:长三角整体经济水平在国内处于领先地位,但其内部——上海、江苏、浙江的经济发展水平存在差异,上海的经济发展水平远远高于江苏、浙江。苏沪浙经济发展水平呈梯级分布:上海位于阶梯的上端,江苏、浙江位于阶梯的下端。

2.2 苏沪浙制造业各行业优劣势的比较分析

区位商是分析产业竞争优势的常用指标。一般地,当区位商大于1时,表明该地区该产业具有比较优势;当区位商小于1时,表明该地区该产业具有比较劣势。根据2006年苏沪浙制造业各行业工业总产值计算出各行业的区位商,并根据区位商确定各省市的比较优势行业和比较劣势行业,参见表3。

注:表中各行业按照区位商从大到小排列先后顺序。资料来源:根据2007年《上海统计年鉴》、《江苏统计年鉴》、《浙江统计年鉴》相关数据计算整理得到。

表3显示,上海的工业结构更倾向于重化工业和装备工业,资本密集型和技术密集型产业的比较优势明显;多数劳动密集型行业已失去比较优势,其中纺织业,皮革、毛皮、羽毛(绒)及其制品业等行业的区位商最低。

江苏传统的支柱产业——纺织业、设备制造业仍有明显优势。电子及通信设备制造业、化学原料制造业等新兴行业部门快速扩张,区位商大于1。江苏正处于从重化工向高加工度化和技术密集化转变时期。在当前的阶段,江苏省资本密集型产业更具有比较优势。

浙江省的工业优势主要集中于纺织、电力、电气机械、服装和普通机械等传统行业,结构明显偏轻;电子及通信设备等新兴技术与知识密集型行业不具有比较优势。目前浙江的劳动密集型产业更具有比较优势。

2.3 苏沪浙制造业生产成本的比较分析

我们从土地成本、房屋售价、水电煤气价格、劳动力成本、运输成本、行政审批时间等方面对苏沪浙制造业生产成本进行比较分析。

上海的土地成本高于周边其他城市。据调查研究,2006年底,上海康桥和莘庄工业园区的土地要价分别达到899元/平方米和750元/平方米,远高于邻近无锡新区的449元/平方米、苏州工业园的180元/平方米和张家港的135元/平方米水平。[1]

上海房屋平均售价较高。2004年上海房屋平均售价为6 489元/平方米,苏州为3 108元/平方米,常州、镇江、南通等地的房地产销售价格大约为2 000元/平方米。[2]

江苏的工业用水电煤气价格最低,浙江比上海高出少许。表4给出了2005年长三角主要城市工业用水电煤气价格。

注:上海工业用煤气价格为全年平均价格;苏州、无锡、杭州工业用电价格为各种功率工业用电平均价格;“n.a.”为数据无法获得。资料来源:根据《中国区域创业成本系列调查长江三角洲篇水电煤气成本》,《科技创业》,2005年4期,30—31页,整理得到。

长三角地区的劳动力成本整体呈现升高趋势,相比而言上海制造业职工工资高于江苏、浙江两省。表5给出了2004至2006年上海、江苏、浙江制造业在岗工人平均工资。

资料来源:根据《上海统计年鉴》、《江苏统计年鉴》、《浙江统计年鉴》相关年份资料整理得到。

苏沪浙运输成本存在差别。2004年上海公路通车里程为7 805公里,同期,南京为8 182公里,南通为8 196公里。由于上海民用车辆相对较多,公路交通受城市面积限制,造成了交通堵塞,运输费用极高。[2]此外,上海的道路使用费远远高于苏州和昆山,昆山只收取高速公路的单程费用,而上海区域内部,如上海一嘉定、上海一金山的高速公路实行双向收费[3]。

从营业执照审批天数来比较,松江和嘉定分别为27天、26天,昆山工业区大概需要30天,而苏州工业园区和苏州新区一般只需要10—15个工作日。在土地出租审批天数和基建项目规划审批天数的比较中,上海郊区开发区要远远落后于昆山开发区,分别比昆山多用30天和14天。[4]

以上分析表明,苏沪浙三省市制造业成本存在较大差别,总体来看,上海的制造业成本明显高于江苏、浙江两省。

2.4 苏沪浙生产要素流动性的分析

产业转移最终可以归结为资本、技术、劳动力等生产要素的跨区流动,生产要素能否流动是产业转移能否发生的重要条件。

区域经济学和区际贸易理论中的引力模型表明了区域之间的贸易量、要素流动量的大小和两区域之间的距离成反比,和它们之间的经济能量成正比。苏沪浙互为邻域,空间距离的接近使得地区间的要素和商品流动成本较低,产业转移更容易实现。苏沪浙不仅在地理上邻近,而且具有相同的社会文化,由此形成了无所不在的高密集度的民间社会联系网络,这种社会联系网络衍生出要素流动网络,构成了苏沪浙之间要素互动交流的重要通道。

近年来,长三角一体化不断取得新进展,区域合作涉及领域广泛,硕果累累。长三角一体化的推进,降低了生产要素地区间流动的壁垒,苏沪浙地区间的资本和劳动力的流动、知识的扩散更加容易。使生产要素流动性进一步增强的—体化进展包括以下四个方面:①市场制度一体化步伐加快。2003年4月,苏沪浙三省市的工商部门签署了一份合作会议纪要,在投资准入、市场秩序、信用信息等方面推行“一体化”。②金融互动逐步增强。上海各大银行积极开拓长三角区域的异地金融业务,如交通银行上海分行打出“长江三角洲”概念,其业务触角遍及苏浙所有城市。而苏浙地区的资金也在不断涌进上海。苏、浙各类实力强劲的投资公司开始携巨资进军上海。③人才流动得到促进。2003年4月,长三角20多个城市签署了《长三角人才一体化共同宣言》,各方希望建立长三角人才市场,实现长三角区域人才的自由流动。同年8月,又签订六项协议,各城市将在人才政策、人才市场、人才信息、资格证书互认、人事服务体系等方面开展合作,促进长三角区域内的人才流动。④区域交通体系日臻完善。沪杭甬高速公路全线拓宽,四车道改八车道;从杭州出发,沿杭州湾北岸直达上海浦东的高速公路开始启动;沪杭高速或磁悬浮铁路的论证、立项和建设;苏通大桥以及杭州湾大桥的建成通车。长三角区域交通一体化初具雏形。

3 结论

综合上述分析,我们认为上海的纺织工业、皮革毛皮及其制造业、造纸及纸制品业、文教体育用品制造业、化纤工业、橡胶制品业和普通机械制造业等劳动密集型行业将会向江苏、浙江转移,长三角地区内部具备制造业空间转移的条件。

3.1 苏沪浙经济发展水平存在梯度

通过对苏沪浙工业发展阶段的比较可以看到,上海和江苏、浙江的经济发展水平存在梯度差异,上海处于梯度的上端,江苏、浙江出于梯度的下端。经济发展水平的不同,造成资源结构和产业结构上存在差异,上海的传统劳动密集型行业向江苏、浙江转移成为可能。

3.2 苏沪浙制造业发展存在级差

通过苏沪浙制造业的比较分析可以看到,三省市产业的比较优势存在差异,上海的优势行业集中于知识密集型、技术密集型行业,江苏的资本密集型行业具有比较优势,而浙江的优势行业主要集中于劳动密集型行业。上海将劳动密集型和部分资本密集型行业转移到浙江、江苏能够更好地发挥各地区的比较优势,能够实现整个长三角制造业地区分工。

3.3 苏沪浙制造业生产成本存在差异

上海工业发展阶段已经进入工业化后期,劳动力、土地等生产成本不断攀升,劳动密集型产业正在失去比较优势,客观条件要求上海必须进行产业结构调整。上海工业发展的方向应主要集中在技术、知识密集型和部分资本密集型行业上,劳动密集型行业应逐渐转移到其他地区。相比而言,江苏、浙江的生产成本较低,从生产成本的角度来看,上海劳动密集型产业存在向江苏、浙江转移的可能性。

3.4 苏沪浙生产要素流动性较强

苏沪浙互为邻域,空间距离的接近使得地区间的要素流动成本较低,产业转移容易实现。随着长三角一体化的推进,苏沪浙三省市之间生产要素的流动性不断提高。生产要素会在市场机制的作用下,以价格信号为导向,在区域内自发流动,寻找最有利的生产地点。长三角一体化推进使得上海将淘汰产业转向江苏、浙江变得更加容易。

摘要：从产业转移相关理论出发找到产业转移发生必须具备的条件，在此基础上对苏沪浙之间制造业空间转移的条件进行分析，得出结论：长三角地区内部具备制造业空间转移的条件，上海的劳动密集型行业将会向江苏、浙江转移。

关键词：产业转移,制造业,长三角

参考文献

[1]葛颂茂．2007年上海工业地产走势[J]．上海房地，2007(3)：31—33．

[2]江静，刘志彪．商务成本：长三角产业分布新格局的决定因素考察[J]．上海经济研究，2006(11)：97—96．

[3]伏玉林．上海商务成本分析及调控对策[J]．华东理工大学学报：社会科学版，2004(4)：45—54．

[4]李健．上海与周边城市开发区商务成本比较研究[J]．上海城市管理职业技术学院学报，2006(3)：33—38．

空间条件 篇2

摘要：以临界温度作为钢结构达到抗火承载力极限状态的判断条件,在空间高度确定的情况下偏于安全地取大空间建筑几何尺寸下限,地面面积为500 m2的建筑空间在火灾中所能达到的最高温度为代表值,如果临界温度等于该温度代表值,则该温度代表值所对应的火源功率为此空间上部钢结构不需进行防火保护的火源功率限值.对于不同结构类型的大空间建筑,根据其结构特性和所处的.火灾场景确定其临界温度,然后在确定的空间高度条件下,如果火源功率小于钢结构不需进行防火保护的火源功率限值,则该建筑空间顶部钢结构不需进行防火保护.作 者：杜咏 李国强 作者单位：杜咏(南京工业大学,建筑与城市规划学院,江苏,南京,210009)

李国强(同济大学,土木工程学院,上海,92)

期 刊：消防科学与技术 ISTICPKU Journal：FIRE SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：,27(7)分类号：X913 TU242 TU39关键词：钢结构 临界温度 防火保护 大空间建筑火灾

空间条件 篇3

关键词：上部空间受限；孔内钢筋笼制安；对称开挖；对拉锚索

一、工程概况

广州市花城大道延长线位于广州市天河区珠江新城东部，其中三标段工程位于花城大道延长线上，下穿华南快速路，隧道分为左、右线设计，闭口段采用左、右分离式设计，开口段采用左、右线整体式设计，其中穿华南快速路桥底部分为闭口、左右分离式。

华南快速路桥底段基坑工程以华南快速路高架桥桥墩为分界线分为左右两边深基坑，基坑深约为10m，在地表原状土以上约4.5m为华南快速路高架桥结构，在左右线基坑的中间保留土体是华南快速路高架桥的N34轴桥墩，桥墩采用的是摩擦端承桩基础，桩深约为15m，地表原状土以下约20m为广州地铁五号线盾构区间，基坑本身设置两道混凝土支撑，施工空间十分狭窄，同时也要注意对华南快速路高架桥的保护，面临较大的安全风险。

华南快速路桥底段支护工艺由原设计方案多排相切微型桩、桩顶冠梁及砼支撑、底下两道钢支撑变更成采用人工挖孔桩、桩顶冠梁及砼支撑、底下一道砼支撑。

二、主要施工技术

上部空间受限条件下基坑工程施工技术主要包括人工挖孔桩孔内钢筋笼制安、基坑土方对称开挖传递出土、预应力对拉锚索、高压旋喷桩对称施工。

1、针对上部空间受限的特定条件，采用人工挖孔桩孔内绑扎钢筋笼施工技术。该工艺操作简单，施工方便，可多根挖孔桩钢筋笼同时进行安装，施工速度相对较快，不需要大型机械设备，降低工程造价。可以有效地克服钢筋笼垂直度无法得到有效保证，吊装难度大，施工进度慢，成本高，受施工环境影响大的缺点。

2、基坑土方对称开挖传递出土。一方面可以平衡基坑开挖过程中左右线基坑的变形位移，减小偏压；另一方面可以在立体空间上形成多层次的施工工作面，施工布局更加合理，在保证施工安全和质量的前提下加快了施工进度，同时减少基坑暴露时间，降低基坑安全风险。

3、对拉锚索压紧土体。通过在第二道支撑处设置对拉锚索压紧土体，可以提高整块土体的侧向刚度和N34轴桥墩抵抗水平荷载的能力，以及提高腰梁的整体稳定性，保证基坑工程和华南快速路高架桥的安全。

4、高压旋喷桩通过由里及外、对称打桩。通过合理的打桩顺序，并按设计要求严格控制桩底标高、桩位、垂直度及注浆压力等指标，提高华南快速路高架桥N34轴桥墩周边土体的固结、止水质量，并减小打桩施工过程对华南快速路高架桥桥墩及桩基础的偏压影响。

三、人工挖孔桩孔内钢筋笼制安

1、钢筋下料：钢筋在钢筋加工场地下料，主筋采用螺纹套筒连接，主筋及箍筋按设计图纸下料加工成型。

2、安装五边形钢筋及定位箍筋

（1）作业人员顺着钢爬梯进入桩孔内，将预先制作好的五边形钢筋送入孔内，固定在第一节护壁与第二节护壁凸出位置，五边形钢筋架与护壁牢固卡住。

（2）定位筋为Φ22的箍筋，预先用粉笔在定位箍筋上将每个主筋的位置标明，然后将定位箍筋放入孔内，将定位箍筋安放在五边形钢筋上，并将定位箍筋与五边形钢筋用钢丝绑扎牢固。

3、预放箍筋：安装好定位箍筋后，将余下箍筋分组，每组数量为每节护壁对应的钢筋笼主筋上布置的箍筋个数，将箍筋分组用绳索吊放至孔内，作业人员顺着钢爬梯进入孔内将吊入的每组箍筋安放在每节护壁交接处凸出位置上，再在护壁节点上将箍筋临时绑扎固定住。

4、下放主筋：箍筋安放完毕后，开始下放主筋，在孔口架立一根钢筋，将8#槽钢制作成的溜槽挂在孔口钢筋上，孔口外安排两名作业人员沿着孔口和溜槽传递下放主筋，将主筋逐根整根下放至孔内。

5、主筋与第一节护壁底定位箍筋绑扎连接：孔内一名作业人员将主筋扶正，并将主筋依次绑扎在定位箍筋上，直到主筋与定位箍筋完全绑扎牢固，主筋底离孔底距离约为10cm。

6、下放环向加强筋：将环向加强筋按等间距固定在绳索上，吊放至相应的孔内位置，麻绳上端固定在孔口钢筋上。

7、钢筋笼孔内全绑扎：安排两名作业人员进入孔内，由下至上将箍筋与主筋用钢丝绑扎牢固。垂直作业的两名作业人员，一人负责一半圆箍筋的绑扎，避免在孔内转身，提高作业效率，同时采取可靠地安全措施避免发生安全事故。

8、检查钢筋笼：绑扎完后检查钢筋间距、垂直度、保护层是否符合设计要求，钢筋连接是否牢固。

四、基坑土方对称开挖传递出土

车行隧道基坑在下穿华南快速路桥底部时，为避开华快高架桥N34轴桥墩，分为左右两边基坑。采用基坑土方对称开挖传递出土方式。

1、基坑开挖总体顺序：

冠梁以上土方可从中间往东西两端开挖出土，开挖出桩顶及支撑位置，施工冠梁、支撑等。而冠梁以下的基坑土方开挖工程施工顺序如下：

（1）首先，第一层支撑至第二层支撑的土方，由东西两端往中开挖及出土；

（2）其次，从中間往两边开挖第二层砼支撑位置的土方，并进行第二层砼支撑、腰梁、对拉锚索等施工；

（3）最后，第二层支撑至基坑底的土方，从西边与一标交界位置开始开挖，纵向上采用分台阶分段后退式开挖，台阶长度宜6至10m（视具体情况调整）。

2、坚向分层开挖及施工顺序：

（1）第一层：开挖至第一道砼支撑冠梁底以下10cm位置标高处（支撑等垫层厚10cm），约高程7.0m处，进行该平面上的冠梁和砼支撑施工；

（2）第二层：在冠梁和砼支撑达到强度后，进行第二层土方开挖，第二层土方由两侧往中间开挖，开挖至第二道砼支撑顶以上0.5m；

（3）第三层：第三层土方由中间往两侧开挖至第二道砼支撑底标高位置，并按要求施工腰梁、预应力对拉锚索和第二道砼支撑。在腰梁和第二道砼支撑达到设计强度80%后，在第二道砼支撑顶以上回填0.5m覆土，以便机械通行开挖第四层土方。

（4）第四层：开挖至设计基坑底以上30cm处，剩余的30cm土方由人工开挖至设计基坑底。

3、纵向施工：纵向分段与主体结构施工相配合，基坑开挖与支护、浇筑垫层及主体结构等工序同时交替进行。

4、基坑采用挖掘机台阶式传递挖土，挖土时，沿基坑纵向上采用后退式放坡挖土。当开挖接近基坑底设计标高时，预留出30cm厚度的土，采用人工清底。

五、預应力对拉锚索压紧土体

该锚索施工场地周围分布有华南快速路桥梁桥墩及桩基础，施工时亦要注意对桥墩的保护，因此，在对拉锚索施工时，有针对性的加强以下措施：

1、该处钻孔的倾角为0°，具体的按照垂直于同排桥墩连线来确定，开孔时要用钻头来回多次对孔口进行钻进，导正开孔的倾角和孔位，并在开孔钻进前一米时，用测斜仪多次量测钻机的底盘或钻杆，随时调整钻机，保证在开孔时由地层软硬或坡面不平整引起钻机对孔位偏移的误差，在钻进中毎钻进3m左右时用测斜仪量测一次钻孔孔斜，及时调整钻孔孔斜误差。锚孔倾角、水平角允许误差点在±1°以内，成孔后，钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚索长度的3%。

2、对拉锚索应注意避开微型桩钢筋及华快桥墩桩基础，锚索位置可以根据实际情况与设计、监理、甲方洽商确认后适当调整。

3、对拉锚索由一端往另一端依序张拉。

六、高压施喷桩由里及外对称施工

1、位于桥墩周边范围内的旋喷桩施工过程中，按设计要求严格控制桩底标高、桩位及垂直度。

2、N34轴中间土台的旋喷桩施工过程中，应左右线对称，由里向外施工。中间土台旋喷桩施工按三步骤进行，首先是先施工土台内的梅花状旋喷桩，按照先施工靠近桥墩位置的旋喷桩，依次往外施工的顺序；其次是从两边往中间对称施工人工挖孔桩内侧密排旋喷桩；最后施工土台外围密排旋喷桩，也是从两边往中间对称施工。

3、施工过程中，按照设计要求严格控制旋喷注浆的压力，注浆压力大小控制在20-30MPa。。同时加强对施工过程中桥墩基础及周边土体的位移变化的监测。

七、结束语

与传统施工方法相比，采用本技术进行施工，不需要投入大型机械设备，投入的劳动力也非常少，能够节省大笔的机械使用租赁和人力投入费用；同时提高基坑工程整体稳定性，降低工程施工安全风险；加快施工速度，缩短工期，经济和社会效益显著，能为今后类似条件下的深基坑施工提供参考。

参考文献：

[1]常乃坤 人工挖孔桩孔内制作钢筋笼新技术.低温建筑技术.2013年08期

空间条件 篇4

自改革开放以来,促进以城市为地域单位的工业经济增长,一直是中央与地方政府推动新型工业化和城镇化发展战略的重要抓手。中央先后通过设置城市经济特区、沿海沿江和沿边开放城市,全方位、多层次地推动中国对外开放由沿海地区向内陆地区推进。

然而,这种“允许少数地区先发展”的经济政策不利于生产要素的正常流动和有效配置,导致了城市经济发展的严重失衡和地区间贫富差距的扩大,不利于中国区域经济的协调发展和经济增长的可持续发展。因此,自20世纪90年代以来,“长江三角洲城市群”、“珠江三角洲城市群”、“京津冀城市群”、“中原城市群”、“武汉城市圈”、“长株潭城市群”等城市群发展战略不断实施,旨在实现“先富带动后富”的经济发展方略。

然而,通过城市经济的融合发展能实现“先富带动后富”和经济发展成果共享的战略目标吗?对于这一问题的检验主要涉及到城市经济增长收敛的研究,本文力图沿着经济增长条件收敛的研究,在考虑空间效应的基础上以我国地级城市为地理观测单位对这一问题进行探索。

二、文献综述

目前对中国经济增长收敛的研究主要有两方面:一是从宏观经济视角进行的研究,大多数学者认为中国经济增长存在收敛性[1,2],这些研究中的地理观测单位主要是宏观地理观测单位:中国东部、中部、西部,或是省与直辖市。二是从空间溢出视角对宏观经济增长收敛进行的研究,目前这类学者为数不多,他们认为中国宏观经济增长存在收敛性和空间溢出效应[3,4,5];还有学者认为,只有考虑到空间相关时中国省域经济增长才存在条件收敛[6]。

以上对中国经济增长收敛的研究存在一些缺憾:一是对宏观经济增长收敛的研究没有考虑到市场经济主体即工业企业的重要作用;二是从省级层面等宏观地理观测单位的研究忽略了中国“城市群”或“城市带”作用。三是现有的研究主要是用横截面的空间方法来分析不同时段,忽略了空间溢出效应的估计,更没有对“全局互动效应”和“局部互动效应”进行分解、识别和估计。

本文主要从新型工业化的主体(企业)和新型城镇化的主体(地级城市)等两个视域,用空间面板的方法来研究中国地级城市工业经济增长的条件收敛和空间效应,并对全局互动效应和局部互动效应进行解释。

三、模型设定与数据来源

(一)空间面板模型设定

本文计量模型设定的基本思路是在标准经济增长收敛模型中加入地理区位因素,其标准形式如下[7]:

其中,YiT、Yi0分别是城市在观察期和初始期的人均产出水平,向量是经济增长的影响因素,εiT是独立同分布的误差项。若系数β估计值显著为负,表示在控制了经济增长的影响因素后,初始期经济水平低的城市,其在观察期经济增速就较高;反之亦然。因此存在经济增长的条件收敛。

为考察条件收敛过程中的空间效应,主要使用空间自回归模型(SAR)和空间误差模型(SEM),它们分别为:

在(2)式和(3)式中,用空间地理加权矩阵表示城市之间的地理区位相邻关系,用来估计变量在地理单位间的“空间溢出效应”。其中,在(2)式中把空间溢出效应设置在被解释变量上,以此表示工业经济增长在地理邻近城市间的空间溢出效应;在(3)式中把空间溢出效应设置在计量模型的误差项中,它包含两个部分,一部分是服从独立同分布的随机误差项εiT,另一部分是外部冲击导致的空间溢出效应λWμiT,其参数的估计值反映了外部冲击对经济增长收敛影响的空间溢出效应[8]。

(二)空间计量模型空间互动效应的分解和解释

释由于空间计量模型引入了空间地理加权矩阵W,当考察被解释变量对解释变量求偏导数时,就会产生非空间计量模型中所没有的“空间互动效应”。由于空间计量模型假设地理观测单位j和i是相关而不是独立的,因此,可以把空间自回归模型(4)式转换成更为简化的形式,即(5)式:

把(5)式中被解释变量的期望对解释变量向量中的第个解释变量从地理观测单位到求偏微分导数矩阵,可得:

用(6)式等号右边矩阵的主对角线元素表示全局互动效应;用非对角线元素则代表局部互动效应,它表示在地理观测单位j和i之间存在一条反馈影响路径,如空间效应从地理观测单位j到地理观测单位i再到地理观测单位k之后,其空间影响再返回到地理观测单位j[9]。

(三)空间计量模型变量的界定和数据来源[8]。

在本文中,利用stata12.0对我国地级城市1998-2007年人均工业产出进行莫兰检验,得到的结果呈现在表1中。从表1可以发现,1998-2007年间每一年的人均工业产出的莫兰值都显著地大于0,应该拒绝原假设(原假设为变量之间不存在明显的空间相关性),所以各城市间的产出水平存在着显著的空间正相关,也即地理空间上相近的城市经济水平之间存在着明显的相似性。而且可以看到,由于p值小于千分之一,因此这种空间相关性是非常强烈的。

因此,从空间效应的角度来检验城市工业经济增长的条件收敛是必要的。

(二)条件收敛与空间效应的实证检验

根据豪斯曼检验结果,本文选择随机效应模型来进行检验,实证结果如表2和表3所示(RE表示随机效应面板模型,SAR表示空间面板自回归模型,SEM表示空间面板误差模型)。

注:显著性水平为★p<0.1,★★p<0.05,★★★p<0.01。下同。

根据估计结果,可以得出如下判断:

首先,中国地级城市工业经济增长存在明显的条件收敛。由于表2中变量ly＿98的估计系数均显著为负,即在其他条件不变的情况下地级城市在各个观察期的工业经济增长速度与初始期水平之间呈反向走势,因此条件收敛存在。同时,三个不同计量模型所估计的条件收敛弹性值相近、且变动方向一致,再次说明在控制经济增长条件、特别是在捕捉工业经济增长的空间效应后,空间计量方法的估计结果是稳健的。

其次,在条件收敛的过程中,地理近邻城市的工业经济增长存在显著的空间聚集性。表2中空间自回归模型(SAR)的空间溢出效应系数(ρ)显著为正,说明一个城市的工业经济增长受其地理邻近城市工业经济增长的正向影响,城市间工业经济增长存在示范促进作用。空间误差模型(SEM)的空间溢出效应系数(λ)也同样显著为正,说明地理邻近城市的工业经济增长对外部冲击所做的反应具有相似性。

最后,在工业经济增长条件收敛一定的情况下,一个城市的工业经济增长不仅受当地经济增长因素的影响,而且受地理邻近城工业经济增长因素变动所产生的空间互动效应的影响。由表2和表3的估计结果可知,一个城市的工业经济增长速度还受以下因素的影响:一是城市当地劳动力和资本投资等生产要素的影响,在RE模型、SAR模型和SEM模型中,资本和劳动力要素对城市工业经济增长影响的弹性均显著为正。二是地理邻近城市经济增长因素变动所产生的空间互动效应。由表3可知,地理邻近城市初始期工业经济增长水平变动对城市工业经济增长的全局互动效应和局部互动效应分别是-0.259和-0.122;地理邻近城市劳动力和资本要素变动所产生的全局互动效应和局部互动效应分别为0.223和0.0234、0.106和0.01 1,它们对应的空间互动总效应分别为0.329和0.0344。同时,从上述系数估计值的绝对大小看,城市初始期的工业经济增长水平和城市劳动力对工业经济增长收敛的贡献更大。

五、主要结论及政策建议

(一)主要结论

本文从新型工业化主体(工业企业)和新型城镇化主体(地级城市)两维角度,用空间计量方法对中国地级城市工业经济增长的条件收敛和空间效应进行了检验。研究发现:

第一,中国地级城市工业经济增长存在显著的条件收敛。这一结论为我国在新时期(特别是在“十三五”期间)解决区域性整体贫困和重点促进城乡区域协调发展提供了经验支持。

第二,在条件收敛的过程中,地理邻近城市工业经济增长具有一定的空间溢出效应,有明显的空间聚集性。这种地理上的空间聚集性不仅体现在地理邻近城市工业经济增长之间,而且体现在地理邻近城市工业经济增长对外部冲击事件的反应上。这一结论为我国加强城市互通互联等基础交通设施建设或“城市群”等区域性制度安排提供了经验证据。

第三,资本与劳动力要素对工业经济增长收敛起正向作用,同时地理邻近城市资本与劳动要素变动对经济增长收敛也产生了空间互动作用。这一结论为我国制定要素自由流动方面的政策提供了经验证据。

(二)政策建议

促进新型工业化和城镇化的同步发展,是我国经济发展的基本战略,也是坚持共享发展和共同富裕的有效制度安排。因此,当前应着重从以下几个方面加强制度建设:

第一,坚持协调和共享的经济发展战略,统筹城市经济一体化。统筹中国城市经济一体化的发展,是实现中国协调发展和共享发展的重要路径。

第二,加快和完善全国基础交通设施规划,统筹建设地级城市通网络化。工业经济增长在地理区位上的高度聚集性,使得邻近地级城市在区位交通上的便捷性的地位不断提升,因此,强化地级城市之间的互通互联就显得尤其重要。

第三,完善人才自由流动的市场机制,促进生产技术的跨海域扩散。在中国地级城市工业经济增长条件收敛的过程,劳动力是最活跃的生产要素,也是生产技术扩散的最重要载体,并对工业经济增长的空间溢出效应和空间互动产生了重要和持续的作用。

参考文献

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[4]张学良.中国区域经济收敛的空间计量分析——基于长三角1993-2006年132个县市区的实证研究[J].财经研究,2009(7).

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[8]肖光恩,等.空问计量经济学:从横截面到空间面板[M].北京:人民大学出版社,2015:45-57.

空间条件 篇5

Hilbert空间中的一类双层规划问题的一阶与二阶最优性条件

本文考虑Hilbert空间中的,上层为有限个不等式约束,下层是一锥约束参数规划的双层规划问题的最优性条件.首先,利用下层问题最优值函数的方向导数的上下界的性质给出一阶最优性条件.之后,在使下层问题的最优值函数是二阶方向可微的`条件下,证明了二阶必要性条件.

作 者：王韵 张立卫 Wang Yun Zhang Liwei 作者单位：大连理工大学应用数学系,大连,116024刊 名：运筹学学报 ISTIC PKU英文刊名：OPERATIONS RESEARCH TRANSACTIONS年，卷(期)：200812(3)分类号：O22关键词：运筹学 双层规划 一阶最优性条件 二阶最优性条件 Robinson约束规范 约束非退化条件 最优值函数 方向导数

空间条件 篇6

1 大空间建筑钢结构在火灾中的升温

研究表明,建筑结构或构件在大空间建筑火灾中所处的温度环境与小室火灾有较大差异。小室火灾的火焰温度通常较高,在建筑空间内温度场近似均匀分布。大空间建筑由于空间体积较大,火羽流与环境空气的热量交换在空间各点不均匀,烟气温度随几何位置的变化存在差异。大空间建筑火灾中,火源对钢结构的能量输入可分为烟气对钢构件表面的辐射传热、对流传热和火焰对钢构件表面的辐射传热,见图1所示。

1.1 烟气与构件的净辐射传热量

烟气与构件的净辐射传热量(Qg)用式(1)计算:

Qgr=εgεsc0Fs[(Tg+273)4-(Ts+273)4] (1)

式中:Fs为单位长度钢构件的外表面积,m2/m;εg、εs分别为烟气、钢构件表面的黑度;Tg、Ts分别为烟气、钢构件在火灾t时刻的温度,℃,烟气温度按文献[2]取值;c0为斯蒂芬系数,5.67×10-8 W/(m2·K4)。

1.2 烟气与构件的净对流传热量

烟气与构件的净对流传热量(Qsc)用式(2)计算:

Qsc=Fsαc(Tg-Ts) (2)

式中:αc为对流传热系数,W/(m2·℃),对纤维质燃烧火灾,可取25 W/(m2·℃)。

1.3 火焰与构件的净辐射传热量

火焰与构件的净辐射传热量(Qfr)用式(3)计算:

Qfr=εfεsφsfζFs(1-εg)C0[(Tf+273)4-(Ts+273)4] (3)

ζ=Fsr/Fs (4)

undefinedundefinedφisfFisr (5)

式中:Fsr为钢构件受火焰辐射有效表面积,m2,假定该有效表面积平行正对火焰面,且位于钢构件最下边缘处;φsf为钢构件受火焰辐射有效表面积上微元面对火

焰面的辐射角系数,该微元表面的法线过火焰面形心,无量纲;εf为火焰的黑度,无量纲;Fisr为钢构件i的单位长度受火焰辐射表面积,m2/m;φisf为钢构件i上的微元表面对火焰面的辐射角系数;Tf为火焰的平均温度,℃;n为组成钢构件的板件数。

设定火源功率Q、火焰高度Hf、建筑空间高度和建筑面积A作为参数变量,研究表明,烟气温度Tg的最大值将随火源功率的增大而升高,随建筑空间高度和建筑面积的增大而减小,由式(1)、(2)可得烟气与构件之间的净辐射传热量Qgr和烟气与构件之间的净对流传热量Qsc与火源功率成正比,与建筑空间高度和建筑面积成反比。

式(3)中φsf根据式(6)计算:

undefined

式中:X=2a/C,Y=2a/C;C=H-Hf ;H为钢构件至火源面的垂直高度,m;Hf为火焰高度,m。钢构件与火源的空间关系如图2所示。

由式(6)可知,钢构件受火焰辐射有效表面积上微元面对火焰面的辐射角系数φsf随火焰面距火源中心正上方钢构件表面微元距离C的增大而减小,再考察式(3)可知火焰与构件之间的净辐射传热量Qfr随距离C的增大而减小。

钢构件的总净吸热量Qj由式(7)计算:

Qj=Qgr+Qgc+Qfr (7)

由于在火灾中钢构件所能达到的最高温度与其总净吸热量Qj成正比,根据对式(7)中各项参数变量分析可知,在火灾中钢构件所能达到的最高温度与火源功率成正比,与建筑空间高度、建筑面积和火焰面距火源中心正上方钢构件表面距离成反比。

2 基于临界温度法的钢结构抗火设计

为保障火灾下钢结构的安全,传统钢结构抗火设计方法是基于标准构件的试验方法,对标准梁或柱施加设定的标准荷载,然后测定其在标准火灾升温条件下的耐火极限是否满足规范要求。由于标准构件的试验方法没有考虑构件在实际结构中的约束条件和整体结构的共同工作状态,按此方法对钢结构进行防火保护,在真实火灾场景中,结构可能是不安全的,也可能是偏于保守的。

考虑大空间建筑的火灾特性,对火灾下整体结构的抗火性能进行分析,可以确定荷载比R(火灾下结构的承载力与常温下相应的设计承载力的比值)下的结构在火灾中达到抗火承载力极限状态时构件截面上的温度最高值,该温度即为火灾下建筑结构的临界温度。

临界温度是基于结构的力学特性对整体结构进行抗火性能分析而得到的,因此,大空间建筑结构类型不同,影响其临界温度的关键参数也不同。对于门式钢刚架结构、平面桁架结构、四角锥体系网架结构、椭圆形平面、菱形平面以及抛物线形平面鞍形索网结构,其临界温度与影响临界温度的关键参数如表1～5所列,表中参数建议用于跨度不超过60 m且单体空间楼(地)面面积不超过6 000 m2的大空间建筑。

由表1可知,影响门式钢刚架结构临界温度的关键参数为结构荷载比和形状系数K,K=L/h2;L为门式钢刚架结构的跨度;h为门式钢刚架结构梁柱节点处柱截面高度与梁截面高度的平均值。

由表2可知,影响平面桁架结构临界温度的关键参数为结构荷载比和控制杆类型(火灾下构件的承载力与常温下相应的设计承载力的比值最大的杆件)。

由表3可知,影响四角锥体系网架结构临界温度的关键参数为结构荷载比和温度场非均匀系数η(定量描述大空间建筑火灾中温度场非均匀性的参数,η值越小,温度场非均匀性越强)。

由表4、表5可知,影响椭圆形平面、菱形平面和抛物线形平面鞍形索网结构的临界温度的关键参数为结构荷载比和钢索预应力比。

如果火灾下结构构件的最高温度不大于其临界温度,则结构在火灾下不需防火保护。

3 确定钢结构不需防火保护的火源功率限值

如前所述,在火灾中钢构件所能达到的最高温度与火源功率成正比,与建筑空间高度、建筑面积和火焰面距火源中心正上方钢构件表面距离成反比。忽略在火灾中钢构件升温滞后于火灾烟气升温,取烟气最高升温等于钢构件最高升温,并设定在建筑空间高度确定时,取大空间建筑平面几何尺寸下限,地面面积为500 m2的建筑空间在火灾中烟气所能达到的最高温度为钢构件温度的代表值。

研究表明,当火焰面距火源中心正上方钢构件表面的距离足够大时,火焰辐射对钢构件升温的影响可忽略不计。由式(6)可知,火焰高度与火源功率成正比,距离与火源功率成反比。所以,当火源功率足够小且火焰面距火源中心正上方钢构件表面距离足够大时,火焰辐射对钢构件升温的影响可忽略不计。火焰高度由式(8)计算:

Hf=0.23Qundefined-1.02D (8)

undefined

式中:D为火焰等效直径,m;Qs为火源功率设计值,kW;qe为单位面积火源功率,不大于500 kW/m2。

因此,对于确定空间高度的钢结构屋盖,可偏安全地通过限定火源功率使其结构构件在火灾中所能达到的最高温度不大于其相应的临界温度,从而得出大空间建筑的钢结构屋盖无需防火保护的结论。

根据以上分析,以建筑空间净高(钢结构最下边缘至火源面的垂直高度)和结构的临界温度为参数变量按以下步骤确定大空间建筑的钢结构屋盖火灾下无需防火保护的火源功率限值。

(1)当空间高度确定时,地面面积500 m2的建筑空间在火灾中烟气能够达到最高温度(即结构临界温度100～700 ℃)时的火源功率值,按文献[3]取值;

(2)按式(7)、式(8)确定火焰高度,按图2确定火焰面距火源中心正上方钢构件表面的距离,取qe=500 kW/m2;

(3)按式(6)确定钢构件受火焰辐射有效表面积上微元面对火焰面的辐射角系数φsf,取ξ=0.7,F/V=300 m-1;

(4)判断步骤(3)计算所得的辐射角系数φsf是否不大于文献[10]中不需考虑火焰辐射对钢构件升温影响的角系数φsf限值。如果不大于该限值,则步骤(1)所确定的火源功率即为该空间高度钢结构屋盖无需防火保护的火源功率限值;否则,进行步骤(5)的计算;

(5)按步骤(4)中得到的辐射角系数φsf限值,根据式(4)可得火焰面距火源中心正上方钢构件表面距离C,并由图2确定火焰高度,取大空间建筑火灾中火源面较大值a=3.5 m;

(6)按式(8)、式(9)可得步骤(5)所确定的火焰高度对应的火源功率,偏于安全地取qe=500 kW/m2,该火源功率即为该空间高度钢结构屋盖无需防火保护的火源功率限值。当建筑空间高度分别取6 m、9 m、12m、15 m和20 m时,按以上步骤可得大空间建筑钢结构不需进行防火保护的火源功率设计值限值Qs,如表6所列。在表6中,临界温度应根据结构类型分别按照表1～5确定;H为建筑空间净高。

表6所列大空间建筑钢结构不需进行防火保护的火源功率设计值限值是对参数偏于安全地取值的条件下得出的,对于超出表6火源功率设计值限值的火灾场景中的结构是否进行防火保护,可按步骤1～6计算确定。

4 算 例

某平面桁架结构立面见图3,单榀钢桁架几何尺寸为18 m(跨度)×2.1 m(高度),建筑空间尺寸为18 m(长)×42 m(宽)×10 m(高),杆件截面规格和内力值见图3所示。设计火灾场景:中速增长型火源,火源功率设计值Qs=5 MW,耐火极限2.0 h,按以下步骤对该平面桁架结构进行抗火验算。

4.1 确定结构荷载比R

与常温下设计荷载的布置方式相同,在火灾时的外荷载(按文献[6]中6.4.1条确定)作用下构件内力与构件极限承载力的比值为构件荷载比R(见表7),对于钢桁架结构当构件达到承载力极限状态即认为结构破坏,根据表7在此取结构荷载比R=0.79,该桁架结构的控制杆件类型为上弦压杆。

4.2 确定临界温度

根据R=0.79,控制杆件类型为上弦压杆,按表2可得该平面桁架结构的临界温度为520 ℃。

4.3 验算平面桁架结构是否进行防火保护

根据R=0.79,建筑空间高度为10.0 m,按表6可确定平面桁架结构不需进行防火保护的火源功率限值为8.05 MW。火源功率设计值为5 MW,小于火源功率限值,因此该平面桁架结构在火灾中烟气升温条件下不需进行防火保护。

5 结 论

(1) 在火灾中钢构件所能达到的最高温度与火源功率成正比,与建筑空间高度、建筑面积、火焰面距火源中心正上方钢构件表面距离成反比;

(2) 根据不同结构类型按表1～5确定其临界温度,然后根据建筑净高按表6确定大空间建筑火灾下的钢结构屋盖无需防火保护的火源功率限值,如果该结构所处火灾场景的火源功率不大于该火源功率限值,则该钢结构屋盖无需防火保护。此方法符合结构设计的安全性与经济性原则,并可使工程技术人员较方便地得出不需对钢结构进行防火保护的结论。

参考文献

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空间条件 篇7

1 数值方案模式及参数设置

采用由北京市气候中心和南京大学联合开发的一个三维非静力区域数值和大气扩散预报的城市尺度边界层大气数值模式 (RBLM) [16]。模式采用Reynolds平均的大气运动控制方程组, 包括动量方程、热力学方程、标量方程和完全弹性连续方程[17]。同时考虑下垫面特征对边界层结构的影响, 采用1.5阶湍流闭合方案。模式适用于对城市区域、山区和海陆等复杂下垫面情形下的边界层风场和空气污染物预报、评估研究。数值模式方案以北京市2030年城市规划发展六个方案为研究对象, 以北京2009年20个常规气象站的气象观测资料为模式的输入, 市域模拟水平范围为178 km×181 km, 模拟网格距为1 km×1 km, 区域中心116°26'37″E, 40°13'8″N, 垂直方向采用拉伸网格, 分为33层。气象条件分别选取2009北京冬、夏两个季节的典型天气条件下典型天气为模拟案例, 不同稳定度条件的四个时次进行模拟计算, 其中14:00为对流层结, 10:00及22:00为中性层结, 02:00为稳定层结, 冬季主导风向为北风, 夏季为南风。对模拟案例进行24 h积分。模式输出要素为:地表温度, 垂直33层的位温、水平风速、垂直风速、比湿、气压等几十项要素。

2 各个规划方案简介

由北京城市规划设计研究院提供六个北京市域2010~2030年空间布局规划方案, 这些方案是以北京2009年市域空间布局现状为基础, 从不同角度揭示北京未来可能空间发展方向。六个空间布局规划方案如表1 (图略) , 六个方案的共同之处是向周边顺义、通州等区域发展, 不同之处是发展区域的空间布局和面积不同。根据实际需要, 通过数值模拟来探讨其可能产生的气象环境效应, 并利用评估指标对方案进行综合评估, 为规划方案的评估和决策提供科学依据。

3 评估体系介绍

3.1 评估指标

在向有关专家进行调查咨询的基础上, 针对北京城市规划布局对气象环境的影响的特点, 根据北京城市规划目的及城市功能的不同, 综合考虑人们最为关注的气象环境条件, 确定出指标有人体舒适度、热岛面积、混合层高度、逆温强度、小风区面积五个评估指标。这些指标通过数值模式输出或观测可以得到, 易于操作, 符合客观性、科学性、有效性等普遍原则。

3.1.1 人体舒适度

选取北京较为通用的舒适度计算公式[18]:

式 (1) 中Comf_I为舒适度指数, t为气温, RH为相对湿度, V为风速。人体舒适度指标由30≤Comf_I≤90的区域所占的面积百分比来衡量。

3.1.2 热岛面积

城市热岛强度为同一时间城市与其附近郊区气温的对比[18]。即:

式 (2) 中Tc为城区气温, Ts为郊区气温。根据差值Ht的大小 (Ht≤0.5, 0.5<Ht≤1.5, 1.5<Ht≤2.5, 2.5<Ht≤3.5, Ht>3.5) 将热岛强度分为无、弱、中等、强、极强五个等级。用热岛强度小于或等于1.5℃的区域所占面积的百分比来衡量。

3.1.3 混合层高度

根据环境影响评价技术导则推荐的方法计算大气混合层高度[18]:大气稳定度为A、B、C、D类时:

大气稳定度为E和F类时:

式中H为大气混合层高度, 为10 m高度风速, 大于6 m/s时, 取为6 m/s;as和bs为大气混合层系数。Ω为地转角速度, 取为7.29×10—5rad·s—1;φ为地理纬度。一般以混合层最大高度大于900 m为无污染发生, 小于900 m可能出现不同的污染类型。

3.1.4 逆温强度

逆温层强度以评估区域夜间02时的逆温强度来衡量, 根据贴地逆温层厚度和逆温层顶部与底部的温差来确定逆温强度评估因子[18], 即

式 (6) 中C为逆温层强度指数, T1代表逆温层顶部温度, T2代表逆温层底部温度, H为逆温层厚度。逆温层强度越大, 说明大气越稳定, 逆温持续时间越长, 逆温层中污染物积聚时间长, 污染越重。

3.1.5 小风区面积

决定污染物在大气中积聚和扩散的因子很多, 其中风向决定了污染区的方位, 风速的大小决定污染物稀释扩散的能力。鉴于此用1.5 m高度上、背景风为2 m/s时, 评估区域内风速小于等于1 m/s区域所占的面积比例来衡量。小风区面积所占比例越高, 说明该城市污染物扩散能力越差, 污染越严重。

3.2 评估方法

多个城市规划方案优劣的定量评价中, 确立权重系数是关键。经查阅相关资料, 常用权重系数计算方法缺乏通用性或各项指标所取权重具有一定任意性的缺点, 本论文选取标准综合指数法与数值模式输出结果紧密结合。具体的步骤如下。

3.2.1 各项评估因子的指数计算

根据各项评估因子的模式计算值, 按照各项评估因子分级标准, 采用线性内插方式计算各项评估因子的指数

式 (7) 中Ii为第i项评估因子;Ii, (j-1) 为第i项评估因子所达到等级的低一级级别数;Ci为第i项评估因子的模式计算值;Ci, j为第i项评估因子所达到等级的分级上限值;Ci, (j-1) 为第i项评估因子所达到等级的分级下限值;i为第i项评估因子;j为第j级等级。

3.2.2 各项评估因子权重的计算

在权重计算中首先假设每一个单项都有一个基本权重1, 然后以各项目实测值与相应的第三级标准限值的比值作为对环境质量实际影响的修正, 此比值加基本权重1即为各项目的权重。

对于数值越小表示环境质量越好的因子

对于数值越大表示环境质量越好的因子

式 (9) 中Wi为第i项权重;C1为第1项一级标准值限值;Ci为第i项实测值;Ci, 3为第i项三级标准值限值。

3.2.3 综合评分

在上述单项指数和权重计算的基础上。用下式计算各方案综合评分

式 (10) 中I为表征大气环境的综合评分;m为参加评价的评估因子数目。

4 北京规划方案空间布局气象条件模拟分析

根据规划方案的数值模拟试验结果, 定量分析温度、风速、湿度以及扩散能力等气象环境基本状况, 从而得出一些量化的试验结论。根据上述评估指标计算分析城市规划方案变化的气象环境效应, 主要从三个方面进行分析, 分别是城市规划方案对城市气象要素的影响, 城市规划方案对夏季热环境的影响, 以及城市规划方案对大气扩散能力的影响。

4.1 市域空间布局方案对城市气象要素的影响

由于城市空间布局不同, 导致局地环流不同, 局地热量及水汽的相互交换不同。因此, 不同方案城市区域平均温度、风速、湿度也有所不同。数值模拟各个方案冬、夏两个季节后, 城市区域平均温度、湿度、风速的平均值结果如表2所示。综合分析可知, 不同的城市规划布局方案使城市气象环境发生明显的变化。六个方案中, 无论冬夏季, 方案一城市区域平均湿度最大, 夏季平均温度最低, 冬季平均温度也相对较低;方案一有利于夏季高温、低湿等城市效应的缓解。平均风速各方案之间差别较小, 城市规划布局对平均风速产生的影响差别不明显。

4.2 市域空间布局方案对夏季城市热环境的影响

较好的城市布局有利于高温效应的缓解, 这种缓解效应在夏季中午尤为明显, 研究夏季14:00不同方案的近地面气温影响以分析城市区域存在的影响。以图1中的方案一和和方案二为例对比, 由于城市区域的存在, 使城市周围郊区温度升高。不同规划方案, 城市区域受郊区影响的区域面积不同, 离郊区越近的城市区域, 温度降低越明显。各方案之间近地层气温变化有差异, 局部有明显变化, 总体差异不大。图1中白色长方形框中区域是两个规划方案对比中近地层气温有明显变化的区域。图1中黑线 (30℃) 部分以外可视为受到郊区影响温度降低的区域, 各方案该区域的面积不同, 方案一受到郊区影响温度降低的区域面积最大, 方案五的面积最小。

随着城市发展, 由于人工建筑导致的高温效应是目前人居环境中较为关注的问题。分析不同方案对热岛效应的影响, 由评估指标 (2) 得到北京城市总体规划各方案下热岛面积值。城市布局方案通过影响城市温度、湿度、风速, 进而影响城市舒适度环境。对各方案影响夏季正午时刻人体舒适度的情况进行分析, 由评估指标 (1) 得到各规划方案下的人体舒适积值。表3中方案三的综合热岛面积范围最小, 有利于缓解城市的热岛效应。方案一的人体舒适面积最大, 方案五的人体舒适度面积最小。

注:强热岛范围为城郊温差≥2.0℃的区域所占城市区域的百分比。高值范围为人体舒适度值≥90的区域占城市总面积的百分比。

4.3 市域空间布局方案对大气扩散能力的影响

城市下垫面对于近地面气流的拖曳作用, 使得城市区域内风速小于郊区。近地面的10 m气流场受地物影响紊乱, 所以选98 m高度的气流场, 98 m高度的流场依然可以反映城市冠层内的气流情况。对六个北京城市规划方案模拟区域内的冬夏季气流场进行分析。研究表明:首先各方案在冬夏季气流辐合区的位置大致相同, 其次气流辐合区内普遍风速很弱, 在1~2 m/s, 这样的区域容易出现污染物的沉积, 不宜于扩散, 在规划用地上需要谨慎, 不宜规划工业用地。

为了更好地说明不同城市规划方案对城市扩散能力的影响, 利用模式输出的基本要素和评估指标 (3) 、 (5) 计算出通风指数、小风区面积两个指标, 分析城市布局对城市大气扩散能力的影响。通风指数是衡量城市通风水平的指标, 定义为城市大气混合层高度与风速的乘积 (为了方便研究, 本文取观测点10 m高度处的风速) 。得到北京城市总体规划各方案下的小风区影响范围和通风指数, 如表4。表中方案三的小风区面积最小, 城市大气扩散能力相对强。不同城市布局的城市通风指数平均值可以看出, 无论冬夏季, 方案一城市通风性能最好, 方案五的通风性能最差, 空气混合扩散能力相对弱。

注:小风区范围为风速≤1.0 m/s的区域占城市区域的百分比。

4.4 各空间布局规划方案评估分析

根据所确定的各项评估因子, 应用模式输出的要素结果和上述评估指标, 分别计算了冬、夏季规划方案下各项环境评估的数值。根据以上不同方案下各项环境评估因子的计算值, 对冬夏季综合考虑, 计算出各气象环境影响因子的权重值, 由于权重值将各项评估指标的计算数值与各项指标的给定分级标准结合起来, 不同的指标权重值不同。最终形成对北京六个规划方案的评估结果, 如表5所示。

最终的综合指数平均结果表明, 方案三的热岛面积指标、小风区面积指标、混合层高度值评估结果最好, 能够有效地降低城市区域的热岛效应, 扩散能力优于其他五组方案并且具有良好的垂直混合能力。其市域空间布局较为分散, 分散的城市用地面积小且不密集, 对气象条件不利的影响相对小;从舒适度指标来看, 方案三的指数值仅次于方案一。方案三的规划方案中下垫面热力条件的改变对城市的逆温产生一定影响, 其逆温强度指标得分最高, 逆温强度最弱。综合考虑冬、夏季气象环境条件的影响, 方案三规划布局比较合理。

5 结论与展望

对六个北京市域空间布局规划方案进行冬、夏季综合考虑评估, 结果表明方案三最趋于合理。虽然综合评估各方案之间得分差异很小, 不同方案各指标的指数差异也不大, 但是在实际面积上是显著的。从各单项因子来比较, 某些评估指标会优于其他方案, 规划方案各有所长。因此城市规划中, 对不同的规划方案通过环境的客观评估了解其各自的利弊, 进而调整城市布局方案, 才能最终达到最优城市规划的目的。城市规划气象环境效应定量分析及评估研究一种新技术方法, 许多科学问题和应用层面的问题需要进行深入的研究和实践。这里仅仅用北京六个城市总体规划方案做为城市规划气象环境效应评估指标的应用实例, 但是城市规模达到怎样一个量值才是最佳面积, 才能实现城市发展和生态环境之间协调发展, 今后应进一步定量分析城市布局和规模如何配置才能达到最优, 并在跨学科多专业研究的基础上, 开拓更广阔的应用领域, 实现城市协调发展的目标。

摘要：气象环境对于城市密集地区的人居环境有着重要的影响, 已经成为城市规划工作中应该考虑的一个重要问题;因此, 在城市规划建设中需加强对城市及局地气象环境问题的综合研究。结合城市尺度边界层大气数值模式对北京市域空间布局规划方案进行数值模拟。选取人体舒适度、热岛强度、混合层高度、逆温强度和小风区面积五个评估指标, 利用标准综合指数法对六个北京市域空间布局规划方案进行评估。应用评估方法, 对冬、夏季综合考虑后, 结果表明, 六个规划方案中方案三空间布局最趋于合理。

空间条件 篇8

关键词：DBSCAN算法,约束条件,Baidu MapAPI编程,空间分析,地理信息挖掘,地理知识发现

1 地理空间聚类分析和DBSCAN算法

空间分析(Spacial Analysis)是关于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术。严格上说空间分析指的并不是一种技术,而是一系列使用不同的分析手段并应用于各个领域的一系列技术,许多方面尚在探索阶段。目前,空间分析主要的应用是在地理信息系统(GIS)中用来分析地理数据,其目的在于提取和传输空间信息。空间分析是GIS中最为重要的内容之一,体现了GIS的本质。GIS通过空间分析功能,获取隐藏在地理数据之中的信息和关系。空间分析最早是在地图制图学和测量学中发展起来的,但是在很多相关领域都对空间分析的发展产生了影响。例如生物学中要研究某种植物的分布,生态学要研究某物种种群的空间分布,流行病学有时要用到地图来研究传染病的传播情况,著名的案例就是1854年通过在地图上对霍乱患者住址进行空间分析找到了引发霍乱的病源,有力的支持了霍乱是通过水源而非空气传播的理论,其地理信息空间分析如图1所示。

在1854年8月到9月的英国伦敦,一些地区爆发霍乱,医生约翰·斯诺(John Snow)博士参与调查病源,此人有着深厚的地理信息知识。他在绘有霍乱流行地区所有道路、房屋、饮用水机井等内容的基础地图上,标出了每个霍乱病死者的居住位置(图1中黑点所示),得到了霍乱病死者居住分布图。通过对这张图的分析(位置均值分析),找到引发霍乱的那口水井。这是首次以地理信息为基础的空间分析。由此可见,空间分析是一项非常有用的适用技术,可以有效地解决某些与地理空间相关的问题。

空间分析的第一步往往是空间聚类分析的基础,有时其他空间分析方法要以此方法为开始,例如在进行叠加分析前往往需要知道地理实体分布情况,这一般可以通过聚类分析得到相关数据。

空间聚类分析(Spatial Clustering Analysis)是空间数据挖掘与知识发现的主要手段之一,已广泛应用于地理学、地质学、气象学、地图学、天文学及公共卫生等诸多领域。空间聚类是要在一个较大的多维数据集中,根据距离的度量找出簇或稠密区域。通过空间聚类分析既可以发现隐含在海量空间数据中的聚类规则,又可以与其他数据挖掘方法结合使用,发掘更深层次的知识,提高数据挖掘的效率和质量,如图2是各类空间聚类分析的样例。

DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)是一个比较有代表性的基于密度的聚类算法。该算法利用类的密度连通性可以快速发现任意形状的聚集类,其基本思想是:对于一个类中的每个对象,在其给定半径的领域中包含的对象不能少于某一给定的最小数目。

DBSCAN算法基于这样一个认定事实:一个聚类可以由其中的任何核心对象唯一确定。等价可以表述为:任一满足核心对象条件的数据对象p,数据库D中所有从p密度可达的数据对象o所组成的集合构成了一个完整的聚类C,且p属于C。

DBSCAN中的几个定义:

E领域:给定对象p半径为E内的区域称为该对象的E领域。

核心对象:p的E领域内样本数大于Min Pts(领域中包含的最小值),则该对象p为核心对象。

直接密度可达:对于样本集合D,如果样本点q在p的E领域内,且p为核心对象,则p直接密度可达q。

密度可达:对于样本集合D,存在一串样本点p1,p2,p3,...pn,其中连续两个点直接密度可达,则p=p1,q=qn,则p密度可达q。

密度相连:对于样本集合D中任意一点o,存在p到o密度可达,并且q到o密度可达,那么q从p密度相连,如图3所示。

但是,传统的算法与实际的空间聚类应用之间还有一段距离,因为在实际应用中会遇到一些空间环境中特有的问题。如,某商业集团准备在武汉区域内进行经营扩张,需要新建若干超市,为了对新建的超市进行合理选址,决策部门希望把商店设在客户集中的中心位置,这就需要对客户的居住点进行聚类分析。具体武汉而言,该区域存在有地理环境上的约束,如长江或汉水的阻隔,而这些障碍物是不能忽略的,如图4a所示。如果忽略了这些约束条件,空间分析就会造成图4b的聚类结果,这显然是错误的,因为该聚类结果包括了在河流另一边,这忽略了需要绕过河流走很长一段距离才能到达对面,这个分析结果是不合理的。被河流分开了的实际的聚类分析结果应该是如图4c所示。因此,在实际运用中,DBSCAN算法必须应该可以在碍物约束条件下进行聚类分析。

文中要实现的功能是从互联网上获取POI(兴趣点,Poin of Interest)数据,在C#中自定义的DBSCAN类,读取KML格式的约束条件文件,在约束条件下根据用户输入参数进行地理空间POI聚类分析,最后将分析结果在电子地图中显示,程序设计思路如图5所示。

2 待分析POI数据的点模型

POI数据的点模型由定义的Point类表示,是整个程序运行基础,该类主要有3个属性id-编号、name-名称、(x,y)-点坐标,具体定义如下:

3 程序中用得到的空间几何算法

在DBSCAN算法中进行核心点测试时,需要知道地理实体之间的点距离,这需要程序具有在地球曲面上进行距离计算的功能;而进行点距离计算时需要测试地理实体两点之间是否被障碍约束,这需要程序具有判断线段是否相交的功能。

3.1 空间点距离

假设地球是完美球休,度量这个三维空间中两个点的距离,实现上是计算球面上两点间弧段的长度。给定球面两点经纬度坐标A(ψ1,λ1)和B(ψ2,λ2),如图6所示,圆弧长为S。

根据球体三角公式推导得到Cos(θ)=Sinψ1*Sinψ2+Cosψ1*Cosψ2*Cos(λ2-λ1),求球截面夹角θ的反函数有:θ=Arc Cos(Sinψ1*Sinψ2+Cosψ1*Cosψ2*Cos(λ2-λ1))则两点之间的球面距离为:S=R*θ,R为假设地球为完美球体时的半径6378137米。

具体代码实现为:

3.2 两线段相交的判断

在判断聚类分析是否被约束时,即是判断两POI点连线是否与约束线段相交。设有向量在,p1p2为POI连线,p3p4为约束线段,如图7所示。

判断两线相交,应当同时满足:(1)的两侧(即一个顺时针方向上,一个在逆时针方向上)(2)的两侧,满足以上两个条件时可肯定相交。具体程序代码现实为:

4 显示地图并获取POI数据

本程序利用Java Scrit调用Baidu的地图服务得到特定区域内待分析POI数据集。地图服务是指那些提供地图数据的接口,比如本地搜索、周边、路线规划等。百度地图API提供对象BMap.Local Search提供POI数据的本地搜索服务,在使用本地搜索时需要为其设置一个检索区域,检索区域可以是BMap Map对象、BMap.Point对象或者是省市名称(比如:"北京市")的字符串。

显示电子地图并加载JS获取数据的HTML网页需要一个div元素作为地图容器,并且通过另一个不显示的div元素(display:none)作为与C#桌面应用程序交换数据。客户端应用程序需要利用Web Browser控件与网页进行交互。Web Browser控件使用Document属性,从客户端应用程序代码调用网页脚本代码中实现的方法。HTML网页中脚本代码可以将指定的对象作为window.external对象访问。若要从脚本代码访问客户端应用程序代码,必须设置Object For Scripting属性,并且设置窗体中的Com Visible Attribute和Permission Set两个属性。代码具体实现如下:

C#中Web Browser控件代码:

5 数据转换并加载约束条件

应用程序将地图服务传递过来的POI查询结果转换为DBSCANSpatial Analysis类所需格式的数据,并读入KML格式的障碍约束线段(表示河流阻碍)传递到DBSCANSpatial Ana lysis对象进行聚类分析:

约束条件文件格式为KML,KML全称为Keyhole Markup Language,是基于XML语法标准的一种标记语言,采用标记结构,含有嵌套的元素和属性。KML在2008年4月被OGC(开放式地理空间协会)宣布为开放地理资讯编码标准,其具体文件结构为:

6 进行空间聚类分析

程序在约束条件下将最大经纬度距离内密度足够高的区域划分为最大集合。程序首先通过迭代地查找所有直接密度可达的POI对象,在查找的同时对找到的POI测试是否被约束对象阻隔,然后找到各个所有密度可达的合理的聚集POI对象,具体算法描述如下:

(1)输入DBSCAN需要3个参数:扫描半径(eps)、最小包含点数(minp)和约束条件对象(constrains),算法可任选一个未被访问(unvisited)的点开始,如从第一个开始。

(2)对C中所有尚未被处理的对象q,检查其距离在eps领域内的所有附近点,测试每个落入该领域的POI对象点是否被约束条件阻隔,若该领域中至少包含minp个不被constrains约束到的对象,则将中间未归入任何一个集合的对象和核心对象q加入CRi中。

(3)重复步骤(2)继续检查C中未处理的对象,直至没有新的对象加入当前集合C。

(4)合并密度可达的聚类,使密度间接可达的POI点也归为一个集合。

(5)最后输出聚合的类集和一些孤立点。

具体现实代码如下:

7 分析结果文本化与空间可视化

程序在进行聚类分析时一边计算一边收集聚类信息,如得到聚类中POI点集的名称、聚类空间范围等,用以直接将分析结果表现出来。程序将聚类集的POI名称归类,以文本显示;同时,将聚类集在Web环境中的电子地图中标识出来。

分析结果空间可视化具体代码如下:

设置搜索城市为“武汉”,分析关键字“小学”,最大距离为2000米,最小聚集个数为3,测试结果如图8、图9、图10所示。

从图10的分析结果可以看出,由于汉水的障碍约束,b点被合理地划分到了点C所属的6聚类中,而不是归到a点所属的0聚类。虽然相对c点,显然b点距离a点更近。

8 结语

主要介绍了C#环境中利用DBSCAN算法实现了在地理约束条件下的空间聚类分析。通过程序的运行情况可以看出,空间分析源于地理信息数据而高于地理信息数据,能够揭示潜在的地理数据间的关系。故此,在实际应用中,诸如聚类分析等等的空间分析功能,能够十分有效地挖掘地理空间信息并发现地理空间知识。例如,结合人口密度等信息对学校的空间分布进行聚类分析后,对教育资源的合理布局有着辅助指导意义(新建学校选址可适当考虑聚集度低、学校少而人口密度高的区域)。目前,这个程序只是初浅地实现了分析功能,以后可以进一步深入到有关地理信息语义网方面,提高分析的智能化。

参考文献

[1]董志.jQuery集成多源地图服务进行线缓冲区分析[J].电脑编程技巧与维护,2012,(19):58-66.

[2]Sheikholeslami G,Chatterjee S,Zhang A.Wave-Cluster:Amulti-resolution clustering approach for very large spatialldatabases.In:Proceedings of the 24th International Conferenceon Very Large Databases.New York,1998:428-439.

空间条件 篇9

关键词：有限元,MATLAB,空间桁架结构

0引言

有限元法是20世纪60年代出现的一种数值计算方法。它的优点是解题能力强,可以比较精确地模拟各种复杂的曲线或曲面边界,网格的划分比较随意,可以统一处理多种边界条件,离散方程的形式规范,便于编制通用的计算机程序。在现实生活中会遇到各种各样的复杂空间桁架结构,为了计算它的节点力、节点位移、单元应力及应变,对于每种结构都需要编程计算,浪费了很多的时间。本文主要介绍一款用MATLAB语言编写的针对复杂桁架结构在不同约束条件下的通用程序,并且使用GUI界面进行操作,进而获得了更好的通用性。它可以很好地计算各种桁架结构,得出节点外力、节点位移、单元的应力及应变,并且可以画出外力图、位移图、应变图和应力图,便于了解整个桁架结构的外力、位移、应变、应力的分布情况。

1有限元的解题步骤和GUI界面的使用方法

1.1 有限元的解题步骤

有限元方法是用于结构工程和其它领域的一种数值计算方法。本文主要用于计算空间桁架结构,解题步骤主要包括6步:

(1)离散化域:这个步骤包括将域分解成单元和节点。对于空间桁架结构已经离散化了,每个桁架杆为一个单元,桁架杆的端点为离散的单元的节点。

(2)写出单元刚度矩阵:写出域内每个单元的单元刚度矩阵。

(3)集成整体刚度矩阵:这一步用直接刚度法实现。

(4)引入边界条件:诸如支座、外加荷载和位移等。

(5)解方程:这一步骤分解整体刚度矩阵并用高斯消去法求解方程组。

(6)后处理:得到额外的信息,如支反力、单元节点力、单元应力和绘制图形等。

1.2 GUI界面的使用方法

为了使操作者解题思路清晰,本GUI界面主要包括总体参数设定、结构刚度生成、边界条件设定、计算过程和后处理5个部分。具体的使用方法为:

(1)离散化域:这个步骤需要手动完成,通过离散可以得到单元编号和节点编号。

(2)写出单元刚度矩阵:使用者需输入单元号和单元的弹性模量等,然后按“确定”键,程序会自动计算出单元的刚度。

(3)集成整体刚度矩阵:使用者需手动输入单元的编号后按“确定”键,程序会自动把输入编号单元的刚度矩阵集成到总体刚度矩阵当中,直到把结构所有的单元节点编号都输入完毕后,软件会自动地返回结构的整体刚度矩阵。

(4)引入边界条件:本步骤需要使用者分别输入位移边界条件和力边界条件,只需要输入有位移或力边界条件的节点编号和相应的数值即可,程序会自动返回位移边界条件和位移边界条件矩阵。

(5)解方程:这一步骤分解整体刚度矩阵并用高斯消去法求解方程组,使用者只需按“计算”键,程序就会自动返回计算的节点位移和节点力。

(6)后处理:本步骤主要完成图形的绘制和计算结果的查询,使用者只需要按“绘制图像”键就可以得到外力图、位移图、应力图和应变图。输入节点号,然后按“确定”键,可以得到输入节点号的力和位移;输入单元号、节点号和刚度,然后按“确定”键,可以得到单元的应变和应力。

2应用举例

图1为四杆两方向受力空间桁架结构,节点1、节点2、节点3、节点4的支座是球铰,可以旋转但是不能平移。假定所有杆件弹性模量E=200GPa,截面积A=0.003m2,节点5的x方向外力P1=15kN,z方向外力为P2=20kN。求:①节点5的位移;②节点1、节点2、节点3、节点4的支反力;③每个单元的应力。

计算结果见表1和表2。

空间桁架结构有限元分析界面见图2,后处理的第一行的两个图像分别为节点力图和节点位移图,其中■代表x方向、▲代表y方向、●代表z方向;第二行的两个图像分别为单元应力图和单元应变图。

3结论

本文主要介绍一款用MATLAB语言编写的针对复杂空间桁架结构在不同约束条件下的通用程序,并且使用GUI界面进行操作。它可以很好地计算各种桁架结构,得出节点外力、节点位移、单元的应力和应变,并且还可以画出外力图、位移图、应力图和应变图,便于我们了解整个桁架结构的外力、位移、应变和应力的分布情况。对于各种复杂的桁架结构本程序都非常有效,计算精度也很高,省去了重复编程所浪费的时间,大大地提高了工作效率。

参考文献

[1]李海涛,邓樱.MATLAB程序设计教程[M].北京:高等教育出版社,2002.

[2]王勖成,邵敏.有限单元法基本原理和数值方法[M].北京:清华大学出版社,1997.

[3]徐次达,陈学潮,郑瑞芬.新计算力学加权残值法—原理、方法及应用[M].上海:同济大学出版社,1997.

[4]李庆杨,王能超,易大义.数值分析[M].武汉:华中科技大学出版社,2001.

[5]徐芝纶.弹性力学简明教程[M].北京:高等教育出版社,1980.

[6]张朝晖.ANSYS8.0结构分析及实例解析[M].北京:机械工业出版社,2005.

[7]Duane Hanselman,Bruce Littlefield.精通MATLAB综合辅导与指南[M].李人厚,张平安,译.西安:西安交通大学出版社,1998.

[8]I M Smith,D V Griffiths.有限元方法编程[M].王崧,周坚鑫,王来,等,译.北京:电子工业出版社,2003.

空间条件 篇10

1. 地域背景

中国西部地区幅员辽阔，包括陕西、内蒙、新疆、宁夏、青海、西藏、甘肃、四川、重庆、云南、广西、贵州12个省、市、自治区。国土面积约685万km2，占全国的71.4%;2002年末人口3.67亿占全国的28.8%。在20世纪90年代之前，我国基本实行的是计划经济，学校布局按照地域空间的分布，从人才到财物等各种资源按照国家统一的计划分配、调拨，教育资源相对均衡，差距有限。随着改革开放的深入和市场化经济的逐步推行，加上历史、社会与自然等原因，我国东、西部地域经济发展差距明显显现，并且这一差距还在逐渐加大。建筑教育也面临着同样的问题。首先从学校数量上看(图1)，目前西部地区开设建筑学专业的各类院校共28所，仅占全国总数的21.1%(图2);通过国家建设部专业教育评估委员会评估的院校共4所，仅占全国通过评估院校总数的13.3%(图3)，明显滞后于东部地区。其次，从教学条件、教学经费等方面也远远落后于东部地区的院校;第三，从教师待遇、师资质量方面来看也与东部院校有着巨大的差距，并且很多学校还面临着师资流失的窘境;第四，在对外交流、学术研究等方面西部院校于东部院校也存在着相当的差距。

西部地区幅员辽阔、民族众多、历史文化积淀深厚、自然环境严苛与东部地区有着明显的不同。这就要求西部的建筑院校必须立足于西部，发展具有西部地域文化特色的建筑及建筑教育。随着我国西部大开发战略的实施，就更使得我们这些站在西部建筑教育前沿的院校必须肩负起西部地区的培养建设人才的历史使命。

2. 全球化背景

在当今建筑思潮多元化的情况下，世界范围内建筑教育的理念与方法也产生了很大的变化，从新建筑运动开始，建筑教育的理念与方法已经产生了巨大的变化，建筑教育从单一的古典教育体系——鲍扎体系发展到包豪斯体系，建筑教育从单纯强调技法的美术教育体系中脱离出来，突出了建筑的技术性与空间的创造性。在上世纪50～60年代建筑教育思想开始分化，形成了众多各具特色的建筑教育模式，如：苏黎世工业大学教育模式、AA联盟模式、普兹茅斯模式、库珀联盟、德州骑警(Texas Rangers)等。在这些教育模式中更加注重建筑建筑设计理论与方法的传授和对建筑问题的思索与解答，并形成了各自的特色。进入21世纪，建筑学科的发展也对建筑教育提出了新的要求，国际建筑师协会(UIA)《北京宪章》中提出：“建筑教育要重视创造性地扩大的视野，建立开放的知识体系(既有科学的训练，又有人文的素养);要培养学生的自学能力、研究能力、表达能力与组织管理能力，随时能吸取新思想，运用新的科学成就，发展、整合专业思想，创造新事物。”这也是这一时代对建筑教育的共识，针对新时代的教育理念，全世界都在积极地进行着探索。我国的建筑教育从传统的师徒相传和早期的巴黎美术学院建筑教育体系至今也经历了巨大的变化。我国的众多高校始终不断地探索着自己的建筑教育模式和方法。当前国家提出了创建创新型社会的发展思路，这也为当前的建筑教育提出了更高的要求，在信息、知识迅速膨胀，注重创新和素质教育，强调文化与个性培养的今天，我国的建筑教育如何发展已经成为了师生们共同关注的问题。

二、开放空间——建筑广场——建筑教育“场”

面对国际、国内这两大背景环境，建筑学教育的出路在何方?如何能够在当前的形势下发展和继续西部建筑教育事业，如何在当前全球化的背景下发展具有地域文化特色的建筑教育成为了我们最为关注的问题。针对这些问题我们在办学过程中提出了“集约资源、师生互动、促进交流、开放办学、百家争鸣”的构想。

1. 开放空间——建筑广场

自20世纪90年代后期开始，全国各高校开始大规模扩大招生，这使得我校建筑学院原本就十分有限的教学资源更加捉襟见肘。在这样的情况下，如何通过资源的整合与优化，将有限的教学资源充分利用，并发挥最大的效益成为了我们要解决的最大问题。2005年在建筑学院东楼的改造过程中，我们将教学空间等重新整合，形成了多种形式的开放空间，提高空间的使用效率。教学空间整合之后，在东楼二楼，将原先一些教研室的空间开放，形成能提供教师交流、研讨、评图、授课等活动的自由空间。特别在建筑学院四楼利用加建形成的大空间将原先的展厅、报告厅、资料室等重新布局，融入自习空间、建筑博物馆、咖啡厅等内容，并设置投影屏幕、展板等设施，形成了集教学、自习、展览展示、阅览、交流等功能于一体，多元开放的教学空间——建筑广场。建筑广场、自由空间等不仅极大地提高了教学空间的使用效率，更为师生们提供了一个轻松、自由交流的平台，为促成建筑教学的师生互动、多学科交叉、多元思想的碰撞提供了硬件基础(图4)。

2. 建筑广场——建筑教育“场”

各种教育资源和教学设施固然是教育中的一个重要因素，但是并不是决定性的因素。例如抗日战争时期的西南联大虽然条件极为艰苦，但培养出了杨振宁、李政道等大量优秀的人才;德国的包豪斯学院在成立之初，教学条件也极为有限，但是却奠定了现代建筑教育的基石，在包豪斯的师生中走出了格罗皮乌斯、密斯、布劳耶等现代建筑大师。不可否认，在这些学校中大师是保证高水平、高质量教学的最重要的因素，但在这些学校中师生们在艰苦的条件下对教育的投入、广泛深入的交流、开放的思想以及平等和谐的学术环境为教学提供了良好的氛围，也是其成功的一个不可或缺的因素。

在目前办学经费、办学条件和教师资源均十分紧张的形势下，如何能充分发挥现有的资源并使其最大限度地转化为教学的动力应当是我们首先考虑的问题。其次，如何在当前社会快节奏、多变化、娱乐性时代里让学生们能够被学科所吸引，自觉、主动地去学习、去思考则是我们思索的另一个问题。通过多年的教学实践与思考，我们意识到解决这些问题的前提是创造出一个良好的教学氛围。通过浓郁学习气氛的创造，形成教学氛围与学生学习间的良性循环，最终形成教与学的互动、教学与科研的相长，进而推动学科的发展。

围绕以上的问题，我们提出了建筑教育“场”的概念。良好的学习氛围和广泛的交流环境就如同一个影响着教学与学科发展的“场”，在这个开放的“场”中，学生与教师、学生与学生、教师与教师之间相互交流、碰撞，激发出巨大的能量，形成强烈的“场效应”。“场效应”的加强不仅仅使学生获得更为良好的学习氛围，也为教师提供了一个交流的平台。更重要的是强化的“场效应”对于教师、学生及外界的吸引，为稳定教师队伍、引进人才、提高学生素质起到巨大的作用，也为加强对外交流合作、互访，扩大学科影响起到积极的推进作用，这些都将极大地促进学科的发展并推动其步入良性循环(图5、6)。

三、建筑教育“场”建设的理念与原则

建筑教育“场”不仅仅是知识的更新与教学经验的总结，同时也是我们对多年来我院建筑教育理念、方法及对未来发展的总结和理论提升。当今的建筑思潮异彩纷呈，教育的探索与发展也呈多元化的发展趋势，面向21世纪，国际建筑师协会(UIA)《北京宪章》对建筑的发展提出了“一致百虑、殊途同归”的基本结论，并且指明了建筑教育的基本理念。建筑教育“场效应”模式也正是本着这一基本理念进行的探索与研究。在研究过程中我们研究了国外诸多的建筑教育模式，如包豪斯教育体系、AA联盟教育、德州骑警、库珀联盟、苏黎世工业大学等教育模式;调研了国内著名学府如同济大学、东南大学、清华大学等;同时不断地与同仁之间相互探讨、交流，对自身建筑教育的总结与理论提升，形成了建筑教育“场效应”模式的理念与原则。

1.“场”内涵的多元化

人员的构成：一方面，建筑教育的“场”不能只包含建筑学专业方面的教师与学生，还应当广泛地吸收建筑师、规划师、各方面的学者、专家等;另一方面，构成建筑教育“场”的人员也不应当是一个单位或团体的成员，这样才能保证知识与思维的多元化。

知识构成：在以建筑学的知识领域为主体的同时广泛吸取各方面的知识与思想，丰富知识构成。

思想观念的多元化：建筑教育的“场”不应只一言堂，应以宽容的态度包容各种不同的思想观念，在平等、和谐的基础上兼容并蓄，形成百家争鸣的格局。

2.“场”外延的开放性

建筑教育应当是一种开放的教育体系，UIA《北京宪章》中明确地提出了“建筑教育要重视创造性地扩大的视野，建立开放的知识体系(既有科学的训练，又有人文的素养)……随时能吸取新思想。”因此在建筑教育“场效应”模式中，建筑教育的“场”应当是一个开放的体系，在这一体系不能只仅仅局限于建筑教育的范畴，必须不断吸纳各种知识体系及新的思想和观念，拓展学生与教师的眼界，使其综合素质得到全面的提升。

3. 硬件与软件的同步建设

建筑教育“场”的建立不仅仅是提供一个开放的可供交流的空间场所，也不是单是通过教学方法的调整合改革就可以建立的。硬件平台——教学空间和软件的环境——教学观念与模式的建设必须同步进行，硬件的调整以软件的需求为基础，硬件环境的变化又对软件的教学环境做出新的启示，形成互动发展，螺旋上升的态势。

4. 充分发掘和利用现有的教育资源

教育资源的紧缺是当今大多数学校共同面对的一个问题，教育建设也不是不计代价的投入，在这样的环境中要求我们必须充分发挥一切可以利用的资源去建立和推动建筑教育的“场效应”，并且通过“场效应”将有限的资源发挥出最大的优势。调动师生的积极性，“积沙成塔，集腋成裘”，让所有教师和学生尽可能地发挥出其潜能，让每一个教师和学生的工作及成绩都成为推动建筑教育“场效应”建设和强化的持续动力。

5. 建筑教育“场”中的平等性

学术交流中交流各方的地位也应当是平等的，学术的思想也不应因人地位高低区别对待。在建筑教育“场效应”的建设中，无论是教师、学生、学者还是其他参与者在这一环境中都应是平等的，这样才能吸引各方面的人员更多地参与和投入，形成平等互动的教学、研究气氛(图7)。

四、建筑教育“场”建设与实践

在这一教育观念的指导下，我们通过对“硬件”——教学空间(建于1956年的建筑学院东楼)的改造与更新;并对“软件”——教学理念、课程体系、教学模式和方法进行改革，并付诸实践，初步形成了建筑教育“场效应”的教学模式。

1. 硬件建设——建筑学院教学空间的改造

我校建筑学院的教学楼建于20世纪50年代，随着我们建筑教育理念的转变，其空间已经难以适合当前的教学模式。针对这一现状，我们对建筑学院教学楼——东楼进行了空间的改造，分别在二、三、四层形成小、中、大不同等级的多元化开放空间。并且充分利用建筑学院周边的环境形成了丰富的室外教学空间，为建筑教学提供了多元的场所。

2. 教学方法的改革

(1)在设计课程的改革中打破了传统教学中单一的口手相授的教学方法，强调了交流与实践的环节，通过课堂指导、分班讲评、合班点评、公开展评等方式对学生设计的各个阶段进行指导，促成师生之间、学生之间多元的交流，让学生接触到更多的观念与见解，在不同思想观念的碰撞中让师生获得最大的收益。设计课程的题目尽量与实际结合，鼓励学生进行社会调研和实践，从而加强了学生综合素质、创新能力与职业技能的培养。

(2)在建筑设计理论课程中，尝试进行了挂牌教学，同一门课程由不同的教师同时授课，让学生接触到更多的思想和理念;在教学过程中打破单一的课堂理论讲授的方式，通过调研、分析将理论知识与设计和实践相结合;增加研究报告答辩和交流的环节，让师生在教学过程中形成平等互动的学术思想，增强学生对专业的兴趣与投入。

(3)在一门课程中强调不同专业教师的介入与合作，让学生在学习过程中更加关注相关学科的渗透和知识的交叉，让学生从不同的角度去看待和解决问题，同时也使得教师的知识结构更加全面和完善(图8)。

3. 课程合作与交流

我校地处西北内陆，与国内外的交流远远少于东部地区。西北地区独特的地域特点及西安深厚的历史文化积淀也为我校与其它院校的交流提供了众多共同关注的问题，这也为对外交流提供了新的机遇。充分利用这一有利条件，我们拓展和深化每一次的对外交流机会，为师生与国内外其它院校和学者之间的交流提供了更广阔的空间。近年来，我校与挪威科技大学、丹麦建筑大学、日本九州大学、美国弗罗里达大学、以色列海法大学等学校进行了联合教学与研究，并取得了良好的效果(图9)。其中与丹麦文化部、清华大学、同济大学、重庆大学联合完成的研究项目获得了“威尼斯建筑双年展”金狮奖;本科“注重文脉的建筑设计”课程与挪威科技大学进行联和授课也持续了多年。所有这些深入的交流也使交流的双方更加融入建筑教育的“场”，并将“场效应”不断强化。

在对内的交流方面，我们更是本着开放和包容的原则迎接每一位“场效应”的参与者。在建筑广场建成后，参与其中的不仅仅是建筑学院的师生，艺术学院、土木学院、管理学院、人文学院等其它院系的师生也时常出入于建筑广场、自由空间，甚至其它学校的学生和教师也时常参与其中。不同的专业、不同的学科、不同的背景式的每一位来到这里的人都给建筑教育“场”效应带来一份新的内容，使“场”的外延不断扩展，建筑教育的“场效应”的吸引力和凝聚力持续增长(图10)。

4. 激发多元的学生活动

大多数学生对自己的专业和学科充满了美好的憧憬与热情，这种激情无疑是专业学习最好的动力。在教育实践中，我们鼓励学生多种自发的活动，让学生始终保持对专业的热情。例如，每年一届的实体空间搭建竞赛今年已开始举办第四期，参加者已不单是本校的学生，扩展到了西安地区各高校的建筑学专业。在这些自发的活动中，学生的综合能力得到了显著的提高，而建筑教育的“场”也随着多元的学生活动而不断加强(图11、12)。

五、结语

建筑教育“场”是一个多元的、开放的体系，“场”的强化也是一个持续不断的过程。在之前的实践中我们也深深身体会到建筑教育“场”的强化过程如逆水行舟，不进则退，这也督促者我们在今后的教学和科研工作中还要认真总结经验，始终保持建筑教育“场”的能量与活力，海纳百川，在平等、多元、争鸣、和谐中将建筑教育“场”的效应不断强化。

图片来源

图1～3引自：陈静，李岳岩.探索具有地域特色的建筑教育之路——从中国西部建筑教育谈起.建筑与文化，2007,6:P57-P58.图4,7,10李岳岩摄

图8,9,11,12西安建筑科技大学建筑学院教学办公室

参考文献

[1]世界建筑师协会(UIA)《北京宪章》

[2]Jeannine Fiedler and Peter Feierabend,BAUHAUS Konemann Verlagsgesellschaft mbH,2000.