方案设计方法（精选12篇）
方案设计方法 篇1
0 引言
当前世界各国众多的沥青路面设计方法, 主要分为两类:一种是以力学分析为基础, 考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的理论;一种是以经验或试验为依据的经验方法。
我国的沥青路面设计以弹性层状体系为基础。但严格的说来, 沥青路面在力学性质上属于非线性的弹-粘-塑性体;以美国AASHTO为代表的经验法是人们通过大量的测试, 修筑试验路对实际车辆行驶效果进行系统的观察, 形成了以车辆荷载作用下确保路面结构承载能力为核心的设计法。
1 我国沥青路面设计方法
我国沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系。这种沥青路面设计方法的路面的破坏状态准则主要包括沉陷、弯沉、车辙、疲劳开裂、低温开裂、推移。
这种方法主要是以弯沉值表征路面结构的整体强度和刚度, 通过设计弯沉值和路面结构各层材料的抗压回弹模量推算出路面的厚度, 然后检验相应的层底拉应力或者剪应力是否满足要求。这种路面设计可以说是一种路面厚度设计。该方法的许多标准形成时间较早, 对高速重载条件作用下的适用性及改进方法仍值得深思。而且, 我国路面设计方法虽然采取了多个指标, 但是由于材料参数选取比较宽泛, 导致实际起作用的指标仅为一个, 对路面结构组合设计的指导性较差。由于条件的限制, 我国对路面材料参数的研究一直比较薄弱, 与路面结构的“相容性”较差, 主要体现在以下几个方面;
1) 材料的强度没有反应结构的强度, 以至于虽然材料强度能够满足规范的要求, 但路面的非正常损坏依然非常普遍;
2) 材料试验条件不能反映实际路面的复杂条件;
3) 许多材料参数指标与路面使用性能的对应关系不明确, 设计阶段采用的参数各施工阶段的检测指标不一致;
4) 检测条件不够严格, 导致试验检测结果的可比性较差。用于计算路面的设计弯沉值和路面结构的应力应变采用的累计轴载作用荷载次数不一致, 存在表面逻辑矛盾[1]。
目前, 我国在路面实践中遇到的主要问题是路面的实际使用寿命低于设计寿命, 造成很大的浪费, 大量出现“早期破坏”现象, 甚至是“初期破坏”。虽然我们的设计方法是基于力学的, 但是我们分析的范围和所考虑的主要受力方式相对于目前复杂的荷载状况而言可能过于简单, 很多东西缺少定量的研究。初步考虑了环境因素对路面力学参数的影响, 但是忽略了环境因素对路面性能的影响, 而这一点是更为重要的。
我国的目前沥青路面设计的路面结构中的基层几乎都采用半刚性材料, 虽然半刚性基层有很多优点, 但是也有不少缺点, 有些是无法克服的。如半刚性基层会收缩开裂并由此引起沥青路面的反射裂缝不同程度的存在各高速公路上, 这种裂缝的封闭很困难, 带来的危害也很多。而且半刚性基层非常致密, 倘若水到达基层后不能迅速地排走, 将会在形成很大的水损坏。许多这种形式的路面结构基层常常先于面层破坏, 不得不进行“开膛破肚”式的维修, 这是设计上的失败, 也是目前面临的一大难题。此外在我们的路面结构各层的功能中, 面层是仅起表面功能的, 基层才是承重层, 那么路面荷载越大、交通量越大就需加强基层的强度和厚度, 路面破坏旧意味着基层破坏。这一个概念和以弯沉值为主体的设计理念给路面维修带来了很大的麻烦。
2 AASHTO沥青路面方法
AASHTO设计方法产生于1958年~1962年间的AASHTO道路实验, 是一个产生了重大影响的设计方法。实验工作于1961年底完成, 1962年5月做出总结, 并发表7本报告, 提供了大量有关路面设计、施工的宝贵资料[2]。
AASHTO法提出了路面现时服务能力指数PSI的概念, 以反应路面的服务质量。通过对相同路段的主观评价和客观评价, 建立了PSI与路面状况的关系。主观评价指, 组成平分小组, 由评分成员对路面分别进行评分, 所得到的评分值即PSI值;客观评价指量测路面的坡度变化、平均车辙、裂缝面积等状况。这种设计方法的最初的基本设计方程是:
W18为累计标准单轴荷载 (ESAL) 作用次数;
△PSI为PSI从路面新建至使用年限末期的插值 (4.2-Pt) , 依道路等级区确定;
SN为路面结构数, 表征路面结构的等效厚度, ;
ai为第i层的结构系数, 由材料的弹性模量、CBR、三轴试验结果换算得到;
Di为第i层的厚度。
AASHTO法主要考虑路面服务能力、轮载次数当量、地区系数这几个方面的参数, 后来又加入了结构可靠度和路面排水条件因素。
AASHTO设计第一次提出了路面现时服务能力指数PSI的概念, 提出了轴载换算的概念和公式, 考虑了路面结构的可靠度。它以使用年末的路面服务能力指数Pt作为设计控制标准, 使路面结构设计和路面使用末期的性能联系起来。这些思想对后来世界各国的设计思想产生了很大的影响。但是该设计方法是依据短期的实验结果得出来, 试验时选用的路面材料十分有限, 路基土类型少, 环境因素单一[3]。研究结果由试验时两年的加速试验外延至10~20年, 为考虑环境和荷载的综合作用导致PSI损失。试验时选用的车队及轴型固定, 和实际情况中的交通情况不一致。由于仅以SN表示路面结构, 确定厚度时在考虑施工时的最小压实度和最小经济厚度的同时, 还需要大量的经验, 导致结构设计的结果不唯一, 各层次之间存在可替换关系, 难以真正保证路面的使用寿命。
2002年版的《AASHTO路面设计指南》对以前AASHTO路面设计方法的修改主要有:1) 相对于柔性路面、水泥混凝土路面、复合路面要求提供一个通用的设计方法, 反映交通、气候环境、路基、可靠度的共同设计参数要对各种路面都是适用的;2) 适用于新建和重建路面的结构设计, 在可能推荐的范围内提出建议, 设计项目包括计算路面结构各层的厚度、重建方法、地下排水设施、路基改善等等;3) 将总使用周期效益成本分析的方法作为一个子程序。
新的AASHTO路面设计方法引入力学后, 可以使以下的比较设计成为可能:1) 可以模拟荷载条件的变化对路面的影响, 可以计算荷载大小、轴载大小、轮轴数的增加等各条件对路面损坏的影响程度;2) 可以对现实中存在和使用的材料与将来的使用性能建立联系;3) 在预测路面使用性能时能够考虑材料的老化影响;4) 能够预计由于冰冻使强度衰减, 季节因素对使用性能的影响;5) 能够评价排水设施的效果[4]。
力学计算方法可以把将来的维修综合起来考虑, 能够适应随时代不断发展的材料、车辆、交通、轮胎组合等各种情况的变化, 不至于设计赶不上时代的发展, 因而具有很大的优势。
3 我国沥青路面设计方法与AASHTO路面设计方法的比较
AASHTO路面设计方法是AASHTO实验路的研究成果, 投资巨大, 其研究成果对后来的路面设计理念起了很重要的作用。中国的沥青路面设计方法是借鉴外国的设计方法、结合本国的实际环境的不断发展起来的, 中国现行的沥青路面设计方法大概是70~80年代才发展起来的, 它没有像AASHTO路面设计方法那样。
基于经验或试验为依据的经验方法可能会比较容易随着环境的变化而落后, 但是基于力学的方法也有不足之处。这些方法的基本框架存在着一些共同的不足:
1) 路面力学特性与使用性能之间缺乏明确的定量关系, 无法根据力学分析结果推知设计的组合结构和力学强度所能提供的路面使用性能, 使得采用力学参数控制路面存在着一定的盲目性;
2) 现有的设计方法不能指导路面结构组合的定量设计, 很难优化设计路面的结构组合;
3) 环境因素的考虑比较薄弱。大部分设计只考虑了温度的影响而忽略湿度或者水。因为温度的影响在试验室环境下比较容易控制, 而湿度较难, 但是路面实际使用状况却表明:有时候湿度对使用性能的影响要比温度大;
4) 未曾考虑材料性能对疲劳和长期抵抗变形能力的影响, 对不同沥青路面采用的疲劳或永久变形方程是相同的;
5) 未曾考虑经济因素。路面的设计在今天道路投资多元化的条件下, 考虑技术-经济问题越来越重要, 特别是随着交通量增加而增加的用户费用。
4 结论
近年来, 由于交通量的迅速增长和轴载的变化、公路建筑材料和施工方法的不断更新换代, 过去单独的基于经验的或基于力学的路面设计方法在某些方面已经不能适应形式的发展, 需要进一步的研究和改进。无论是中国的沥青路面设计还是新的AASHTO沥青路面设计方法, 虽然成功地解决了很多工程问题, 但是也有很多需要改进, 进而提出更完善的理论。
摘要：本文主要介绍我国基于力学分析为基础的沥青路面的设计方法和以经验为依据的AASHTO沥青路面设计方法的特点以及区别, 同时对两种设计的优缺点及其发展趋势进行了比较分析。
关键词：沥青路面,设计方法,AASHTO设计方法
参考文献
[1]孙立军等.沥青路面结构行为理论[M].同济大学出版社, 2003.
[2]沈金安主编.国外沥青路面设计方法总汇[M].人民交通出版社, 2004.
[3]邓学均.路基路面工程[M].人民交通出版社, 2001.
[4]华南理工大学交通学院路面设计原理讲义.
方案设计方法 篇2
那么，什么是建筑方案设计的应试技巧呢?下述四个方面提醒应试者要注意
第一节审题方法做任何一项建筑设计之前，设计者首先要看懂设计任务书这是不言而喻的，问题是“懂”到什么程度，各应试者就大相径庭了。有的应试者囫囵吞枣，一知半解就开始动手设计画图，其结果是非但欲速不达，还可能使设计方案跑题。那么怎样看“懂”设计任务书呢?
一、通读一遍全文并浏览地段条件图
应试者接到试卷后，从项目标题开始，逐项内容一直看下来，直至试卷最后可能有的附带说明，以便尽快对试题先获得一个整体的概况印象。此时，你首先要在脑中建立起一个设计目标的概念：试题要我设计什么?有多大面积规模?地段条件有哪些外在因素?此时在脑中同时搜索，我经历过这类型建筑的设计实践没有?或者体验过这类型建筑的生活没有?或者了解过这类型建筑的实例资料没有?上述这些问题都是脑中一闪念，而不是刻意去追忆。如果是肯定的回答，你会在心态上得到放松，因为心中有底。如果是否定的回答，可能你在心理上会紧张起来，因为对试题陌生，但千万不要慌张，稳住心态是相当重要的。以一个平常心就权当做一次课程设计练习也不仿，因为你才开始“读”任务书，还没有对它进行“审题”。
二、抓住任务书的关键词加深理解
任务书通篇文字不可能句句重要，应试者在通读全文的基础上回过头再仔细琢磨一下任务书的关键词，是使方案设计方向及其设计成果避免出现差错的重要环节，特别是对命题要充分理解其题意。例如，命题要求设计一座藏书量为80万册的某高校图书馆，对于这样一个命题，什么是关键词呢?显然，抓住“高校”这个图书馆特定服务对象的限定条件，就决定了这个图书馆平面功能布局的特点就会与市级图书馆、少儿图书馆、专业图书馆等有所不同。否则，连读者对象都搞混淆了，平面功能设计自然也会发生偏差。
又如，命题要求对某宾馆为了升星级而进行公共部分的扩建设计。此命题的关键词一定要抓住“扩建”二字。这就意味着你所设计的平面应是作为配角与宾馆的主体和谐共生，而不是喧宾夺主另搞一套。其二，这个扩建的功能内容不是孤立自成一体，必须与宾馆主体在功能上互通。那么，扩建的旅馆公共部分在方案设计中，如何与旅馆原有主体部分进行有机衔接就成为重要的考核点之一了。
三、在阅读过程中建立起基地环境的空间概念
建筑方案设计是一个建筑形象创作的过程(尽管考试不要求设计立面、剖面，不要求画透视图)，而建筑是处在某一特定的环境之中。因此，你所要设计的建筑是放在什么样的空间环境中，这是需要事先心中有数的。而你将要设计的建筑平面形式在阅卷人看来就是一个形象的立体建筑，他就要评价你设计的建筑与给定的环境条件是不是和谐。因此，在阅读任务书的过程中应很快建立起地段条件图的空间概念。它将决定总平面图设计是否合理。一旦你对基地环境的空间概念不清，就会导致总平面设计出现错误，而总平面设计前提错了，建筑设计步步就会跟着错下去。
另一个需要建立空间概念的内容是，任务书可能提供一个该类型建筑的平面功能分析图。这仅仅是若干房间功能相互关系的图示，还算不上是功能布局图，因为它们不会在一个层面上，必定要转换成在空间上的功能关系图示。当然这项工作暂不需要用图画出来，而是要在应试者脑中建立起这些房间在空间上的功能关系。这有助于当设计工作进展到功能分析阶段时应试者能很快把所有房间在竖向上进行合理分区。
四、明确设计要求
“设计要求”是任务书内容的重要组成部分，包括地段环境要求;面积控制要求;房间组成要求;各房间特殊功能的要求;答卷最后成果要求，甚至告诉应试者上述各项目中未包含而又特别重要的要求。如：是否允许加注文字说明，建筑面积可否按轴线计算，图纸和文字表达的工具与材料等等。作为应试者对上述这些设计要求都要仔细阅读，不可遗漏，否则，在不明设计要求的情况下怎么能做好一个设计呢?
五、在审题过程中，加强思考
解续设计的设计思考方法 篇3
关键词：解续设计 设计方法 概念设计
一 序言
现代传媒及心理学认为：概念是人对能代表某种事物或发展过程的特点及意义所形成的思维
结论。设计是人在理智上具有的，在心里所想象的，建立于理念之上的那个概念的视觉表现和分类。所以设计的工作首先是寻找问题的概念，这是一个设计思维的过程——寻找问题，找到解决问题的方法和结论（设计概念）；再将概念进行视觉表现和分类；最后进入生产制造应用。概念设计就是停留在设计思维上的设计形式，而不考虑生产工艺和技术上的限制。无论是实际应用的商品设计还是概念设计，其核心均是设计思维——形象思维与逻辑思维相结合的思维模式，既有感性的发散联想又有理性的分析归纳。
每个人都有自己的思考模式，然而商业社会要求的“思考”，是“与众不同的创意”。换言之，你的想法必须具有原创性和策略性。围绕众多概念设计而展开的“How To Think”创意思考原理分析，帮助总结归纳出“解续设计”思考方法，结合商业设计于实际教学中进行应用。
二 解续设计的理念
一件产品的外观，可以透露这个产品的过去或功能的线索，进而带动一连串回忆或是想象的历程，这些就是在知觉感知下的产品感受，连接产品形式与感受的就是产品的设计概念。设计概念的形成主要来自对设计问题的分析和功能发展的构思。概念设计即是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法，一般是由设计问题分析、功能发展出发，找出符合设计要求的各种可行解决方案。概念设计的迷人之处就是其独特的设计思路和思考视角。
概念设计的思路有多种，本文是通过对类似案例的研究总结，而提出“解续设计”思路，我们来看两个典型案例。
案例一“SPOONIN”速溶咖啡包装。“勺+袋”创意包装让冲泡速溶咖啡变得更加简单便捷。
该设计的外形上并无太大改变，而一旦你撕开包装袋之后，便会发现里面藏有一只一次性的搅拌棒，你无须在为搅拌咖啡而烦恼。我们总结，可以发现，其是解决速溶咖啡在冲泡的过程中的搅拌问题，解决问题的思路是对现有包装的结构进行再设计，而不是通过增加额外的零件进行解决，延长了包装袋的使用寿命，见图1。
案例二“纸杯”药袋包装。当你撕开包装准备吃药的时候，就可以用这个纸杯直接在饮水机上接水来服用药片了。药品说明被印刷在撕口处，而药品的包装本身则是一个折叠纸杯。我们总结，可以发现，其是解决在公共场合吃药的过程中的水杯问题，解决问题的思路是对现有包装的结构进行再设计，而不是通过增加额外的零件进行解决，延长了包装袋的使用寿命，见图2。
通过以上案例分析，我们可以发现，都是通过对现有产品的某个零配件或结构进行再设计，解决产品在使用过程中会出现的问题。我们把这样的思路称为“解续设计”，总结其特点如下：
A 思考在产品使用过程中会遇到的问题，或产品使用寿命结束后，延长寿命或回收过程中会遇到的问题。
B 对产品现有零部件的功能进行再设计，不增加新的零件，尽量整合产品结构。
三 解续设计的步骤
从解续设计的设计思路出发，结合造型联想四个阶段步骤：建立设计情境、设计特征明确化、技术特质的应用、设计张力的强化，梳理出解续设计的四个阶段步骤：问题情境、功能解构、技术应用、细节强化。
A 问题情境：设想产品在使用前、使用过程中以及使用后的情境，分析会遇到的问题，或产品使用寿命结束后，延长寿命或回收过程中会遇到的问题。
B 功能解构：根据上述问题分析，设定产品进行功能解构的部分，对产品现有零部件的功能进行再设计，尽量整合产品结构。
C 技术应用：以特别的技术或机构处理来辅助功能的解构，进行应用评估。
D 细节强化：强化相应的细节，让产品更加吸引人（呈现好看、好摸的质感），以产生更强烈的视觉冲击力。
四 解续设计的应用
解续设计的设计思路既适用独立设计师的概念设计发想，也适用于设计教学。以下就是应用于二组结合上海世博会中国馆，设计后世博时代专属上海的具有纪念意义的礼品或旅游纪念品的设计创作。上海世博会中国馆给世界人民留下了深刻美好的印象，作为永久建筑保存于上海，成为上海的一笔永久的文化财富。特以中国馆为切入点策划《东方之冠》——中国馆系列礼品设计项目，选择了茶道、砚台二个传统礼品产品作为解续设计的对象。
设计案例一：《东方之冠》——华鼎茗樽：
该设计是将茶道中相关的茶海、茶壶、茶杯、茶叶等不同部分整合成一个系统，外观上看是一个中国馆造型的茶海，但内部却整合了茶壶、茶杯、茶叶。文人墨客之中常常以茶代酒，以茶会友，樽虽为酒器，用在此也颇有一份巧合，见图3。
问题情境：对茶道的整个过程进行情境分析，发现茶海、茶壶、茶杯、茶叶是分开购买的，而且是分开存放的，不能满足部分需要整体购买用户的需求，同时节省包装费用。功能解构：选定茶海作为功能解构部分，对其进行结构拆分，将茶壶、茶杯、茶叶等部分整合其中，既起到包装的作用，同时也是整个产品的外观造型。
技术应用：对传统茶海结构进行更改，变成上下两层。上部分用中国馆造型，起到台面的作用，同时按照中国馆造型特点，进行结构拆分，顶部安置一天地盖，内放一把紫砂茶壶，顶部四边分别设置四个滑盖，内放茶杯，每边3个；中国馆的四根柱子内放四筒茶叶；下部分为底座，起到茶海的走水作用。
细节强化：底座茶海犹如一个托盘，稳稳托住中国馆这个皇冠，造型同上部中国馆造型配合整体，表面的四条引水槽暗喻上海海纳百川的精神。茶海上面中国馆的造型以中国红为主色，采用木头材料喷涂大红漆，略带金属光泽；茶海底座以黑色珠光为主色，采用木头材料喷涂珠光黑色油漆。
设计案例二：《东方之冠》——墨宝：
该设计是将传统的砚台、墨以及镇纸整合成一个整体，是对传统砚台的形式和陈列方式的全新改变。整体分为两大部分，砚台一部分，墨和镇纸一部分，见图4。
问题情境：对墨宝的整个使用过程进行情境分析，发现砚台、墨以及镇纸没有整体包装的，砚台的造型和使用方式都非常的守旧，不能满足部分新生代购买用户的需求。
功能解构：选定砚台作为功能解构部分，对其外包装进行结构拆分，将镇纸和墨等部分整合其中，既起到保护砚台的作用，同时也提供一种新的使用方式。
技术应用：砚台的外壳分为上下盖，上盖向前推动，然后旋转打开，露出内置的一块砚台；镇纸按照中国馆造型特点，按比例缩小，以铝合金材料冲压成形，一片一片叠装而成，其中国馆造型的下端四根柱子连接成整体，与砚台上壳采用孔对位配合；镇纸内置一根墨，墨通过一端的铝合金盖与中国馆造型的镇纸进行固定配合。
细节强化：镇纸的中国馆原形，表面氧化度中国红；砚台采用传统端砚，外壳采用塑料，表面喷涂汽车的金属灰色漆，造型饱满温润的贝壳形态，造型语义采用世博园中国馆与黄浦江的位置关系，用砚台外壳上表面内凹造型线条寓意分割浦东和浦西的黄浦江。
五 结语
使用本方法，就设计者本身而言，要做出好的设计，需要良好的观察与设计深化能力。观察力关乎发现问题的能力，为了打破常规，找到全新洞察，我们需要向外关注边缘地带，而不能仅仅关注已确认的事情。设计深化能力关乎设计最终视觉化效果，需要设计师对设计的技术应用和细节不断的反省，尤其对材料和加工手段的熟悉，能帮助设计师更好的解决设计问题。解续设计是从概念设计的案例中获取的一种独特的设计思考视角，是一种开发性的设计思考步骤，不同的传统文化产品从中获得变化和调整的空间会有很大的不同。解续的想法是否可行，可从可行性（在可预见的未来，有可能实现功能）、延续性（有可能成为可持续商业模式中的一部分）、需求性（对人们来说是有意义的）三方面进行衡量。案例一《东方之冠——华鼎茗樽》荣获第六届全国高职高专艺术设计类院校年度优秀毕业设计银奖，在此要感谢尤羚浩大师的指导。
方案设计方法 篇4
机械制造业为整个国民经济提供技术装备, 其发展水平是一个工业化程度的主要标志之一, 是国家重要的支柱产业。而要想在现代化的机械制造业获得一席之地, 设计出高性能高水平的、符合生产技术要求的机械装备尤其重要。而机械装备的设计生产中, 机械零部件的优劣直接影响了装备性能的优劣。因此, 一部机器的质量基本上决定于设计质量。
2 传统设计方法和现代设计方法的比较
2.1 传统设计方法简介
传统设计方法是以直觉设计、经验设计、静态设计为基础的设计方法。在传统的机械设计方法进行设计时, 不能预测零部件在运行中破环的概率, 一是因为在设计中所采用的载荷、材料性能等数据, 是他们的平均值, 没有考虑到数据的分散性。而是为了保证机械的可靠性, 往往对计算载荷、选用强度等分别乘以各种系数, 如载荷系数、尺寸系数、齿宽系数等, 对于实际的应力或者其他数值与理论推导不同时, 还要有各种修正系数;最后, 还要考虑到安全系数。这种传统方法是人们对这些因素的随机变化所做的经验估计, 并不等于因素的实际情况。与此同时, 由于对这些随机变化的因素无法进行精确计算, 只好将尺寸、重量等作经验的又不精确的放大。
传统的机械零部件的设计方法有:
1) 理论设计
根据长期总结出来的设计理论或者实验数据所进行的设计, 称为理论设计。现以起重机吊钩的螺纹连接为例来讨论理论设计的概念。设计时拉伸强度条件为
或
式中:
F:工作拉力, N;
d:螺栓危险截面的直径, mm;
[σ]:螺栓材料的许用拉应力, MPa。
对于理论计算的运算过程, 可以有设计计算和校核计算两大类不同的处理方法:设计计算多用于能通过简单的力学模型进行设计的零件;校核计算则多用于结构复杂、应力分布较复杂, 但又能用现有的应力分析方法 (以强度为设计准则时) 或变形分析方法 (以刚度为设计准则时) 进行计算的场合。
根据对某类零件已有的设计或使用实践而归纳出经验关系式, 或根据设计者本人的工作经验用类比的方法所进行的设计叫做经验设计。这对那些使用要求变动不大结构形状已经典型化的零件, 是很有效的设计方法。但是这种方法是经验设计, 精确度和可靠性无法定量化的保证, 并且现在的机械系统越来越复杂, 技术含量越来越高, 经验设计的方法已经不能再满足市场需要。
3) 模型试验设计
对于一些尺寸巨大而结构又很复杂的重要零件, 尤其是一些重型整体机械零件, 为了提高设计质量, 可以采用模型实验设计的方法。即把初步设计的零、部件或者机器制成小模型或小尺寸样机, 经过实验的手段对其各方面的性能进行检验, 根据实验结果对设计进行逐步修改达到完善。但是这种方法费时、昂贵, 因此只用于特别重要的设计中。
2.2 现代设计方法简介
现代设计方法是新理论和与计算机应用相结合的产物, 它是以思维科学、设计理论系统工程为基础, 以方法论为手段, 以计算机为工具的各种技术和程序的总和。
现代的机械零部件的设计方法有:
1) 机械零部件的可靠性设计
在机械可靠性设计中, 将载荷、材料性能与强度及零部件的尺寸, 都视为属于某种概率分布的统计量, 应用概率论与数理统计理论及强度理论, 求出在给定的设计条件下零、部件不产生破环的概率公式, 应用这些公式, 就可以在给定可靠度下求出零、部件的尺寸, 或者给定其尺寸确定安全寿命。
机械可靠性设计的特点, 首先是它采用了可靠度或其他可靠性指标, 来表示结构的可靠性, 而传统的机械设计是用安全系数来保证结构的可靠性。因此, 机械可靠性设计方法对失效可能性的认识和估计都比较合理。其次, 机械可靠性设计除了引入可靠度和其他可靠性指标外, 还对结构的安全系数做了统计分析, 这样得出的安全系数比传统机械设计中的安全系数更符合实际。因为它已经是与可靠度相联系的安全系数了。从对结构安全性的评价来看, 传统机械设计只有安全系数这一个指标, 二机械可靠性设计则有可靠度和安全系数 (指在一定可靠度下) 两个指标。
2) 机械零部件的可靠性优化设计
机械可靠性设计虽然可以确保或预测所涉及的产品在规定使用条件下和规定使用时间内完成规定功能的概率, 但是并不能保证产品具有最佳的工作性能和参数匹配, 最小的结构尺寸和质量, 最低的成本和最大的效益。机械零件设计中包含了许多优化问题, 例如零件设计方案的优选问题、零件尺寸参数优化问题、零件设计性能优化问题等。因此, 要是产品还有最优的设计结果, 就必须将可靠性设计理论和最优化技术联系起来, 即可靠性优化设计。
可靠性优化设计的特点是, 只能定量的给出产品在使用中的可靠性, 又能得到产品在功能、参数匹配、结构尺寸与质量、成本等方面的参数的最优解。另外, 在产品的可靠性设计中, 也常采用最优化方法进行系统的可靠性优化研究。
3) 机械零部件的计算机辅助设计
计算机辅助设计, 是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。简称CAD。
在工程和产品设计中, 计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较, 以决定最优方案;各种设计信息, 不论是数字的、文字的或图形的, 都能存放在计算机的内存或外存里, 并能快速地检索;设计人员通常用草图开始设计, 将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成, 这样既大大减少了设计人员的劳动量, 又缩短了设计周期, 获取最大的效益。
3 综述
机械设计发展到今天, 传统的以直觉设计、经验设计、静态设计为基础的设计方法已经不能完全满足市场的需求, 因此现代的机械设计方法应运而生。现代设计方法以其更加科学性和和系统性弥补了传统设计的不足, 两者是相辅相成的。
参考文献
[1]濮良贵, 纪名刚.机械设计.8版.北京:高等教育出版社, 2006
方案设计方法 篇5
关键词：一次性机械；设计方法；对比
1一次性机械设计方法的主导思想
机械零件的失效方式主要有表面损伤失效、断裂失效、破坏正常工作条件失效和变形失效等。所以，机械零件的失效除了非正常的原因外，大多是由于工作时间较长引起的。常规机械零件的设计都会留有余量来延缓疲劳和磨损等失效形式的发生，但一次性机械的使用寿命较短，一些失效形式不会发生在一次性机械中。在一次性机械零件的设计中，不用预防疲劳，只要保证其在使用中不会受力破坏即可。一次性机械的设计一般只考虑静力破坏，即一次最大载荷作用下的破坏。另外，一次性机械的设计还应考虑将体积和重量最小化，去掉余量，保证静应力小于强度极限或者屈服极限即可。一次性机械是一类特殊机械，其设计方法的相关研究也是一个新的方向。就一次性机械设计的现代化方法而言，和优化设计、可靠性设计和有限寿命设计等方法有所不同，下文是具体的分析。
2一次性机械设计方法和可靠性设计方法与有限寿命设计方法的对比
产品设计中细节设计方法探讨 篇6
关键词：产品；设计；细节设计方法
在产品生产过程中，产品设计是最重要的环节之一，它决定了产品的性质、性能、特点与推广方向。本文就产品设计中的细节设计进行研究，探索一些产品设计中的应该注意的细节问题及细节设计的方法。
一、产品细节设计的概念及位置
（一）产品细节设计的概念
在产品设计中，进行深入设计时，需要进行产品的细节设计，产品细节设计存在于产品设计的方方面面。比如说计算机键盘按键的顺序排列、触摸手感、转折面的衔接这些都可以称作是产品的细节设计。由此来看，细节包括产品的颜色、形状、材质等其他组成元素。一方面，我们可以从产品外观和造型这些方面来看产品的细节设计；另一方面，我们也可以在产品很少注意到的方面来看产品的细节设计，如椅子的舒适度，电脑主机散热器的位置等等，这些细节的设计使产品的功能得到了更好的发挥，提高了用户使用的满意度。由此来看，我们可以将细节设计总结为，设计师对产品的外形、颜色、材质等外观因素进行深度挖掘，不断完善产品的外在性能，并且在产品上市后根据用户需求不断对产品的功能进行改进，改善产品细节之处存在的缺陷，使之更加满足用户的需求，这样一个过程叫做产品细节设计。产品细节设计对于产品的质量有着重要的影响，比如我们众所周知的乔布斯与苹果公司，苹果iPhone高度重视产品的细节设计，凭借高品质的外观和完美的触控体验，受到全球玩家的青睐。
（二）产品细节设计的位置
整个产品上市前的工作是复杂、巨大并井然有序的，产品设计只是其中的一个阶段任务。在产品设计的早期，首先需要制定一份详细的产品设计进度表，对产品设计环节做一个整体的规划。在进入产品设计之后，首先需要做的就是根据产品的定位，确定设计的概念、结构，这一切都是为了实现产品的功能而服务的。因此，在产品整体的概念、结构等至关重要的大方面没有确定之前，进行产品的细节设计是不必要的。因为产品的概念、功能、结构等因素不同，对细节的要求往往也是不同的。在确定了产品的概念形态后，也就是企业选定了产品的设计方案后，才可以开始深入研究讨论产品的细节设计。当然在进行的过程中，产品概念和细节设计虽然是产品设计的两个部分，但它们是相辅相成的，细节设计的一切都是为实现产品概念而服务的，而产品概念若没有细节设计的支持，就不能保证完美的呈现产品概念。
二、产品细节设计的方法
（一）细节设计——形态
产品设计除了需要依靠外形的辅助功能外，也要充分体现出外形的形态美。很多时候，产品市场已达到饱和状态，功能与价格方面无法体现优势，产品之间往往需要通过外形的美观来一决高下。对于用户来讲，产品的外形是他们了解产品的开始，因此外形传递的不只是视觉上的盛宴，更是产品功能、理念、内涵等本质组成因素的一种表象传递。当产品的整体形态确定之后，在局部的细节加以美化，可以使整体的造型更加完美，这些细节的设计正是体现产品与众不同之处的关键。
（二）细节设计——色彩
产品的外观，离不开颜色的和谐与独特性，不同的色彩能给用户带来不同的视觉体验，色彩的不同组合更是带来不同的心理感受。在色彩设计中，应注意以下几个细节：①色调冷暖的和谐统一；②色彩的比例、对比；③色彩搭配符合大众审美观；④根据不同地区的风俗、喜好或者禁忌注意色彩的使用。
（三）细节设计——材质
产品在设计时使用不同的材质，会给用户带来不同的触感知觉，如果材质属于较硬，如金属类的材质，这会给人带来生硬、冰冷的感觉，但相对也会给人带来更高级的感觉；如果材质属于较柔软的，如木材类的材质，则会给人带来温暖、舒适和自然的感觉，但同时也会给人带来不好打理、容易变形的常识观念；还有陶瓷的细致光洁、玉材质的晶莹剔透等等，这都是不同材质带来的不同感觉。在产品细节设计的过程中，应注意运用不同材质的不同特性，根据产品概念、功能等进行合理搭配使用，使产品更贴合用户对产品材质的心理预期，这样能激起用户的购买欲望。
（四）细节设计——结构
产品细节中的结构细节设计，并不是产品的主要内部结构，而是除了主要结构之外的细节方面，包括三个方面：①分模线的设计处理。分模线通常是指将封闭的模具型腔例打开并从中取出产品的一系列线。分模线不仅决定着产品的结构，还决定了产品不同功能区域的划分，因此设计师在設计产品的时候，应考虑分模线是否利于分模，以及对不同功能起到很好的划分作用；②细节结构是否辅助功能。产品细节设计时，不仅要注意到局部设计的质感、色彩，还应注意到局部结构的设计，如手机按键、椅子靠背的角度等，要协调这些局部结构对于功能的支持；③转折面的设计处理。转折面是指产品面与面相接的部分，这一部分设计能够体现产品的层次感，让人感到产品丰富的细节处理。常用的处理方法有圆滑处理、倒角处理等，设计时应注意此细节的处理。
（五）细节设计——功能
产品的功能是产品的核心竞争力，其根本目的就是为了满足用户的使用要求。随着经济的不断发展，人们对于物质的需求要求越来越高，并且不断追求精神层面的满足感，因此，设计师在产品设计中更加应该体现更多的功能细节设计，除了主要功能的不断提高，辅助功能也应不断完善，逐渐更加适应用户的多方位需求，设计出更加人性化的产品。
三、结语
产品细节设计是产品设计过程中十分复杂也十分重要的环节，只有设计师从产品用户的角度考虑，为了满足用户的不同需求而精心设计产品的细节，才能设计出细节完美的产品，提高产品设计的水平。
【参考文献】
[1]林德跃.论产品设计中的细节设计[J].艺术.生活，2011（05）
[2]陈亮.浅析产品细节设计中的思路与方法[J].艺术与设计（理论）. 2010（09）
[3]熊兴福， 周琳.产品细节设计研究[J].包装工程，2011（05）
植物固坡方案设计与施工方法 篇7
某边坡位于一住宅区后山,长约200 m,宽约41 m。根据对现场开挖的地质情况所做的勘测结果来看,土质结构良好,边坡1 m以下为坚韧的黏土,1 m以上为中等及强风化岩石及次坚石,坡体已经稳定。边坡靠近民居,最接近的地方只有10 m。按照设计要求,完工后要在边坡底与民居地之间建一条6 m宽的公路,因此边坡开挖高度较高(约40 m),坡度设计为1∶1。考虑到边坡坡度大,在边坡上设置了三级台阶,第一级和第二级台阶高均为12 m,第三级台阶高13.5 m。每级台阶之间做出2 m碎落平台,在每级台面上设排水沟,并且在坡顶较高处离顶5 m～6 m设置截水沟,在坡角设排水边沟。由于边坡处于人口较密集的居民区,需建立观赏型的植物群落,且在坡面上设置踏步,以便人们休憩观赏。
2 可行性分析
2.1 中等及强风化花岗岩植物防护需要解决的关键问题
1)以强风化花岗岩为母质形成的赤红壤,呈酸性,不利于大多数常用绿化草种的生长。赤红壤所含的有机质、氮、磷也较低,而且随着深层的增加,有机质含量越低,无法给植物提供生长所需的养分。另外第四纪红土上的赤红壤,土壤质地粘重,不利于植物的生长[1]。因此,风化花岗岩形成的土壤必须进行合理的土质改良。土质改良主要从pH值、养分和土壤结构三方面进行。
2)强风化花岗岩边坡岩土体的土质是非常贫瘠的,需要提供植物在初期生长的养分。在基材中施加的肥料可以采用速效肥、长效缓释肥及有机肥多种类型的组合。在形成稳定的植物群落以后,除了施加的肥料,植物还可以通过以下方式获得养分:a.植物枯枝、落叶残体的分解、矿化;b.豆科植物根系的固氮;c.岩石的生物风化;d.降水的带入。
2.2 喷播植物的选择
运用层次分析法对固坡植物进行选择。喷播绿化中使用的植物种子主要是草种,很少用乔、灌木种子,生长的植被主要也是草被。虽然草皮生态系统的恢复启动快,但是草本植物群落单一,容易衰退,生态系统很难持续恢复下去。根据植物种类的多样性和生态位原理,参考日本多年的绿化喷播经验[2],混播植物中通常豆科植物的种子为25%～30%,禾本科及其他科的植物种子为70%～75%。为使喷播产生的植被增强固坡效果,在草被覆盖后需在碎落平台上采用坑穴栽种乡土乔木和灌木,如:我国台湾相思、灌木夹竹桃和桃金娘等。
3 方案设计与工程应用
3.1 植物根系生长前边坡稳定性分析
对于采用土工网和植被防护的岩土边坡,若在地质勘察中发现岩质边坡本身稳定,则只需进行边坡浅层稳定性分析。进行边坡绿化时往往在坡面均匀地喷播一层基材,这层基材的抗滑稳定性可按平面滑动计算,但考虑到岩质边坡坡面比较粗糙,在计算时应把基材的粘聚力考虑进去[3]。可采用改进的圆弧滑动法进行稳定性计算,没有考虑边坡土体中水的作用,假设土工网施加在土条上的作用力平行于锚杆的轴向,滑动面呈圆弧状,典型单元块的受力分析示意图如图1所示。
取i条块进行受力分析,该条块的自重力为:
其中,γ为土体的比重;vi为i条块的体积;zi-1,zi分别为i条块左、右侧边的长度;b为两锚杆之间的间距;β为边坡坡角。
垂直于Ni方向的作用力包括土条的自重下滑分力和土工网的作用力,根据如图1所示的几何关系,下滑力Fxi可用下式计算:
Fxi=wisinαi-Tsin(θ-αi) (2)
其中,αi为i条块底边与水平面的夹角;T,θ分别为土工网的作用力及其与重力方向的夹角。
抗滑力Fri可用下式计算:
Fri=c′bcosβ/cosαi+[wicosαi+Tcos(θ-αi)]tanϕ′ (3)
其中,c′,ϕ′分别为滑面处基材的有效粘聚力和有效内摩擦角。
考虑所有滑动土条的综合作用,则边坡表面抗滑安全系数Fs为:
Fs=∑Fri/∑Fxi (4)
取最陡的一段进行稳定性分析,根据现场试验,喷播基材的饱和容重为2.12 g/cm3,粘聚力为3.25 kPa,内摩擦角为27.8°,基层厚度按7 cm设计,U形钉长度为45 cm时的最小锚固力为1 000 N,根据上述计算公式,可计算出土层的抗滑安全系数为2.87,满足稳定性要求。
3.2 喷播基材的材料
喷播绿化的喷浆混合物中包括:种子、有机复合肥、土壤改良剂(腐殖质)、纤维(或纸浆)、着色剂、保水剂、粘合剂和水。其用量配比根据草种、坡度和土质条件等而定[4]。基材的具体做法[5]:首先把黏性土做成泥浆,然后一边加入团粒剂,与空气一起进行混合反应,一边使具有粘着性的植物纤维交织在一起,依靠土壤粒子和团粒剂的离子结合,形成具有耐侵蚀性的团粒结构。
4 施工技术
4.1 施工准备及施工计划
1)锚杆与网的设计。
根据坡面岩土体的不同类型,锚杆与网的使用期限和要求也不一样。边坡可用ϕ12的钢筋,长45 cm～50 cm,可以直接钉入或钻孔,采用玻璃纤维格栅挂网,玻璃格栅网要求有较好的耐腐蚀性,耐温性能在-50 ℃～150 ℃之间,各向抗拉强度大于50 kN/m,各向伸长率小于4%,网孔的大小为50 mm×50 mm。
2)施工准备计划。
在充分调查工程现场的情况后,可以根据施工的顺序编制好设计说明书和设计图。对现场情况进行详细地研究,制定好具体的施工组织计划。具体的施工准备工作包括:a.客土的供给;b.施工用电、水、材料、机械;c.防雨的准备。
4.2 施工组织及工序
施工组织应该精心组织、合理安排,避免长时间造成居民生活不方便,确保施工过程的连续性,提高工作效率。施工工序设计如下:1)清理、平整坡面;2)安装锚杆;3)铺设、固定网;4)拌和基材混合物;5)喷射基材混合物。
5 养护管理
5.1 前期养护管理
1)编制前期养护组织措施,落实人员、水源及器具。2)用高压喷雾器使养护水呈雾状均匀地湿润坡面基材混合物。3)前期养护时间约为45 d,每天养护两次,早晚各一次,避免在强烈的阳光下作业。4)以单层无纺布覆盖在喷播完成的坡面上,使其免遭强暴风雨的冲刷而破坏。
5.2 后期养护管理
后期养护管理是植物固坡工程技术的重要环节。一般地,后期养护管理包括浇水、追肥、病害和虫害防治、杂草防治等。
5.3 建议验收标准
检验指标见表1。
6 结语
本工程实例中,各草种子均能正常出苗,从混播中各草的生长状况看:前1个月多年生黑麦草生长较快,9个月后覆盖率已经接近100%,地上生物量为345.8 g/m2,地下生物量为753.6 g/m2,而且固坡能力最强的不大于1 mm的细根占到58.6%。6个月后对边坡防护效果进行测试:径流量比未喷播前减少了42.5%,泥砂冲刷量减少了83.2%。植物生长后对固坡、护坡和水土保持起到了积极的作用。
本文根据具体的工程实例,将理论紧密结合实践进行了全面分析,提出了用于实际工程中植物固坡的工程设计、施工方法和验收方法的建议。这对相关的实际工程具有重要的指导意义,同时对《公路养护技术规范》的修订也有一定的参考价值。
参考文献
[1]周德培,张俊云.植被护坡工程技术[M].北京:人民交通出版社,2003.
[2]程胜高.高速公路环境评价与发展[M].北京:中国环境科学出版社,2002.
[3]张在明.对于发展环境岩土工程的初步探讨[J].土木工程学报,2001,34(2):658-663.
[4]蔡志洲.论公路建设的生态影响[J].公路交通科技,1995,12(1):253-255.
[5]龚晓南.21世纪岩土工程发展展望[J].岩土工程学报,2000,22(2):578-583.
生态建筑设计原理与设计方法 篇8
关键词：生态建筑,设计原理,人文特点,自然环境
1 生态建筑的含义和特点
1.1 生态建筑的含义
生态建筑是指运用生态学知识, 结合建筑和环境, 将人、自然、建筑有机地结合起来, 科学地利用自然环境, 寻找最适合人类生存、发展的生态建筑环境, 使对人类有益的能源在建筑和环境中高效地循环运转, 并将人、建筑、环境作为一个整体系统来看待, 从而创造一个最佳的建筑环境。
1.2 生态建筑的特点
1.2.1 生态建筑的设计特点
生态建筑作为一种新兴的建筑方式, 与传统的建筑方式相比, 有很多不同之处: (1) 生态建筑的整体意识和系统观念都非常强, 强调整体带来的实际意义; (2) 生态建筑能够有效利用能源, 并且不会造成污染, 与传统的建筑相比, 更符合可持续发展的理念; (3) 生态建筑具有循环再生性, 并非一次性的资源利用; (4) 生态建筑对环境的适应性非常强, 适宜大面积发展、使用。
1.2.2 生态建筑的自然特点
生态建筑, 顾名思义, 从生态而来, 终究还要回归生态, 降低了人类社会对自然环境的伤害, 保持着生态的稳定性。任何建筑在建造和使用的过程中都会消耗自然能量, 并且产生建筑垃圾, 从而对自然环境造成了一定程度的破坏。因此, 生态建筑的设计就是通过与自然的关联和运作, 最大限度地利用自然资源, 将对自然环境的破坏控制在最低限度, 以达到最佳的利用效果。
1.2.3 生态建筑的社会特点
生态建筑是一种新兴的建筑模式, 它与人们的意识形态有着极大的关联——人们的价值观念决定着生态建筑是否能够发展并完善, 管理制度决定着生态建筑的建设方向, 政府法规从根本上保证了生态建筑的建设。人们正确的意识形态促使生态建筑向着良好的方向发展。
1.2.4 生态建筑的人文特点
建筑的根本目的就是为人们的生产生活提供服务, 而生态建筑不仅为人们的生产生活提供了更好的服务, 而且关注更多的是人们的精神、心理和生理健康, 创造让人们身心都感到舒适的环境, 这就是生态建筑的人文特点。生态建筑不仅仅是简单的建筑, 同时还涉及到自然、社会、经济、政治、人文等多方面的系统工程。
2 生态建筑设计的原理和原则
2.1 生态建筑设计的原理
2.1.1 与自然环境的相融性
在建造生态建筑时可利用的自然资源有很多, 为了保护建筑周边的自然环境和生态平衡, 要充分利用自然资源, 并发挥其最大效用。在建筑设计时, 要重点考虑周边环境, 比如光、风能、水源等;绿化布置尽量与周边的绿化体系形成系统的网络化关系。此外, 还可利用自然光线采光, 利用水池等亲水设备降低周围环境的温度, 调节周边的小气候。
2.1.2 能源的节约
在建造生态建筑时, 要注意减少能源以及物质资源的使用及浪费, 尽量不作多余的设计, 不特意追求建筑外表及装修上的华丽、独特。在必要的内部设计中, 应尽量节约资源;在非必要性的设计中, 应根据其实用性作适当的调整, 尽可能地运用建筑本身具有的自然环境优势。总之, 生态建筑设计和建设都要遵循“节约能源”的原则。
2.1.3 资源的循环利用
在设计生态建筑时, 要充分考虑如何延长建筑的使用寿命。当建筑不能继续使用时, 需将其用料尽可能地回收再利用。好的建筑设计也可在建筑的内部创造水、生物养分、能源资源的循环利用, 比如地下水、中水、下水、净化水的循环再利用, 太阳能、电能、热能、生物能的转换利用, 从而维持生态建筑使用上的长远效益。
2.2 生态建筑的设计原则
2.2.1 整体原则
生态建筑的设计不仅要保证建筑本身的特性能够满足人们的基本需求, 并在此基础上还要将建筑与周围的自然环境、社会环境、经济环境等和谐地统一起来, 尊重当地文化特色, 将建筑与人文相结合, 达到和谐、统一的状态。
2.2.2 舒适原则
在生态建筑中, 舒适度总与能源资源的消耗成反比关系, 并且这个矛盾一直未能彻底解决。生态建筑在满足舒适度要求的同时, 还要尽量符合可持续发展的理念。只有有效运用科学技术手段, 积累建筑经验, 总结符合可持续发展理念的建筑建设技术, 才能坚持生态建筑的舒适原则。
2.2.3 高效、环保原则
生态建筑要实现高效、环保的目标, 就需要降低建筑物对能源资源的过度消耗和使用, 提高能源的利用效率;要运用高新科技, 比如新的建筑材料等, 以降低建筑当中的能源消耗;同时还要避免使用带有污染性或者危害人体健康的建筑材料, 创造健康、舒适的自然环境。建筑作为人们生产生活中的重要依托, 其建造、使用、维护和拆除均应符合人与自然和谐相处的要求。
2.2.4 经济原则
生态建筑的建造、使用和维护是一个多元性的建筑系统问题, 更是一个社会组织体系的问题。高投入和高技术的生态建筑虽然可以满足人们高水平的生产生活需求, 可以反映最新的科学技术水平, 但是, 并不是只有高投入的建设才能够实现生态建筑的全部功能, 适当的技术、因地制宜的材料选取以及符合地域特色的建造风格同样可以引导生态建筑的发展。
3 生态建筑的设计方法
3.1 整体的设计方法
在生态建筑的设计方面, 设计师必须从整体上来看待生态建筑中的每一个问题。生态建筑的整体设计主要遵循两个原则, 即建筑与自然环境的和谐和建筑与社会环境的和谐。
在设计应用型的生态建筑时, 首先要选择合适的建筑地段, 使建筑处于生态环境良好的地区。建筑的建设要尽量减少对自然环境的破坏, 还要通过即将建造的建筑来弥补已经造成的社会环境的不平衡。除此之外, 在生态建筑设计时还要注意尊重地形地势、保护现有绿化植被、结合当地水文特征、保护土壤等方面的问题。
在生态建筑整体设计时, 应采用能够使建筑与社会环境和谐、融洽的设计方法。妥善保存原有的建筑, 继承和发展传统的建筑景观;保护好具有地域特色的建筑, 并积极创造新的建筑景观;适度、合理地使用城市的交通和土地, 尽量不改变居民原有的生活方式, 保持城市恒久的活力和精神文化魅力。
3.2 单体的设计方法
3.2.1 自然通风
在生态建筑的通风设计中, 要充分利用小气候自然通风, 或者利用智能控制系统提升建筑物的通风效果。
3.2.2 采取降温隔热措施
在进行生态建筑设计时, 要充分分析、研究建筑所在地的区域环境和气候特点数据, 引导生态建筑的设计和建设。利用窗帘、百叶窗、挑檐板等合理控制光线, 以降低阳光对室内温度、湿度或小气候的影响。
3.2.3 自然采光
在生态建筑设计中, 要使建筑能够充分利用阳光采光, 在设计中可通过加设玻璃墙、通窗、天窗等使室内光线充足, 以满足建筑采光要求。同时, 在生态建筑中通过安装日光反射器、反射板等设备, 并结合智能操作控制系统, 从而可更加充分地利用自然资源。
4 结束语
随着社会经济的快速发展和科学技术的飞速进步, 我国的建筑业正处在由数量向质量过渡的重要发展阶段, 而建设生态建筑则是建筑品质和质量提升的重要标杆。随着生态建筑成为建筑业发展的“主流”, 我们要在现有的基础上借助高新科技手段, 努力向可持续发展的目标迈进。
参考文献
[1]刘强.生态建筑设计原理以及设计方法[J].现代园艺, 2012 (10) .
生态建筑设计原理及设计方法 篇9
关键词：生态建筑,设计原理,设计方法
近年来建筑类行业发展速度有所加快, 虽然受去年经济形势影响, 房地产开发产业有所降温, 但是随着国家政策的不断扶持, 人们对建筑设计理念的要求也不断提高。生态建筑设计的理念也被越来越多的人所关注。进行生态建筑设计, 需要了解其设计原理并加以科学的设计方案, 才能完成一系列有意义的生态建筑设计。当前, 国外的生态建筑发展程度比国内要好, 我国目前却处于刚刚开始发展的起步阶段。在现代建筑设计中, 需要真正地融入生态建筑的设计原理, 以此促进我国生态建筑的全面发展, 促进我国可持续发展战略目标的实现。
1 生态建筑的概念及特点
生态建筑即将生态环境与建筑设计相融合后所采用的一种新型建筑形式。通过对建筑本身及其周边的生态环境因素进行系统性分析, 并加以适当的组织设计, 使得生态能源能够在建筑环境中得以高效运用。同样, 这也可节约生态资源、降低环境污染, 从而达到人与建筑及周边环境和谐相处的目的。
在设计过程中, 生态建筑主要以建筑学、结构工程、建筑生态学及相关设计学科为其基础, 通过现代科技手法, 对建筑的内外在因素、周边生态环境进行高效融合。其中建筑是主体, 生态灵魂。生态建筑主要具有以下几个特点: (1) 生态建筑具有较强的系统性及整体性; (2) 生态建筑可以通过对资源的有效利用达到减少环境污染, 提高能源的合理利用性; (3) 生态建筑涉及了人们的生活中所积累的意识形态和价值观, 更体现出了生态建筑的社会性。
2 生态建筑设计原理
2.1 坚持人文属性
我们当前所采用的建筑设计, 其最终目都是服务人民。但是, 生态建筑更要关注人的身体健康和生理健康, 并且创造出对人类交往有利的生活环境, 设计生态建筑的目的就是为了满足人们适应自然环境, 满足生活的更高要求, 这是生态建筑在人文属性方面的重要体现。因此, 生态建筑在设计的过程中应保持其最大化的人文属性, 最大限度的实现人门各类生活需求, 营造出健康舒适的生活空间。生态建筑不仅仅是一个简单的建筑单位, 而是一个社会, 经济, 自然和人文等多个方面的系统工程, 也是可持续发展思想在建筑上的全面体现。
2.1 保持生态平衡
生态建筑将人、自然及建筑的和谐发展作为重要目标, 应用生态学的方法和原理, 对自然进行有节制的改造和利用, 从而找到最适合人类生存和发展的建筑环境。生态建筑所体现的根本理念就是和谐相处, 尽可能利用可再生资源。每一栋建筑在其建造过程中, 都或多或少的对自然环境有很大影响。生态建筑就是要减少对自然界的索取和破坏, 使自然界在其能承受的范围内惊醒循环, 保持生态平衡。通过生态建筑的设计寻求最大限度地利用资源, 从而减少对资源的浪费。
2.3 注重因地制宜
随着现代化城市的不断发展和都市人口的迅速聚集, 土地资源已经是愈发紧张。设计方案应该追求建筑与环境的最佳融合方案, 对其周边环境做好优化分析, 应体现出其对周边自然环境及社会环境的尊重和关系, 关注地域性特点, 注重因地制宜。在适当的地理位置及适当的条件下合理利用生态建筑理念开展设计工作, 充分发挥出环境的生态效益。
3 生态建筑的设计方法
3.1 充分利用光能风能等自然资源
从目前普遍存在的普通建筑设计来看, 大部分建筑都采用的是传统发电照明。随着生态建筑设计的不断进步与发展, 节能理念势在必行。其对生态建筑的设计方法和要求也开始变得越来越高。太阳能是充足的绿色能源之一, 其重要性不言而喻。我们在进行生态建筑设计时, 可以通过对自然阳光的利用减少水煤电的使用, 即可减少环境污染又提升能源重复利用。例如在照明采光环境中, 我们可以利用幕墙来充分利用太阳能的光照资源, 减少对电力照明设备的使用, 从而促进生态建筑的发展。此外, 北方除了将太阳能用于热水器之外, 其冬季供暖系统的设计可以充分利用太阳能这一绿色能源。
建筑物的通风也是生态建筑设计过程中需要重点考虑的一点, 为了保证通风设计符合标准, 在设计的过程中应该将当地的气候条件考虑到设计方案中, 通过合理的生态设计, 实现室内气流和室外气流进行实时交换, 从而保证室内空气质量的。
3.2 选择可循环利用的生态建材
生态建材是指人类所需要的一些新型可重复再循环利用建筑材料, 主要指在前期加工生产、中期使用及后期废弃再回收过程中能最大限度提高回收使用率、降低环境负面影响的新型建材。环境问题已成为当前人类发展过程中必须面对的严峻挑战之一。随着人类社会的不断前行, 自然资源变得越来越少。人类及地球上其他的物种的生存面临了越来越多的挑战。我们只有改变观念, 选择可循环利用的生态建材, 才能更好的与大自然和谐共处。生态建材则既能满足当代社会发展的需求又不会影响未来社会发展的进步, 能够做到自然环境、建筑及人类的融合统一。生态建材产业的健康发展及绿色化进程, 都关系到了生态建筑设计的发展方向, 是生态建筑设计不可或缺的根基。
3.3 增加新材料新技术的应用
为了保护生态环境, 更好的体现生态建筑的环保理念, 生态建筑在设计及施工中应该采用新技术进行施工。比如在建筑外墙施工过程中, 可以采用新型保温材料, 通过新型施工技术手法, 快速安装操作, 减小墙体传热性并增加墙体的保温效果, 降低室内温度的散失。通过此类新技术的应用, 也可减少燃煤发电等旧产业对大气及环境的污染, 这便与生态建筑的设计理念不谋而合。此外, 如上所述, 利用太阳能的手法可以不断创新, 如增加路灯照明设施、光能备用储存系统等。
3.4 结合地域性特征
在进行建筑设计时, 还需充分考虑不同地域的人文及地理特征。生态建筑设计就是需要将建筑周围的环境作为依托, 充分利用环境中的水、风、阳光和植被等自然资源进行设计。将这些因素充分考虑到设计中去, 在保持建筑周边环境健康的基础上, 使得我们对建筑物的设计也能够遵循自然与人文共有的地域特性。此外, 充分使用当地建材和当地乡土植物, 也是进行生态建筑设计的重要方法之一。
4 结论
生态建筑对建筑界及整个社会都有着积极的作用, 它给我们的社会带来了绿色效应, 让更多的人关注绿色技术, 让人们在探索人与自然和谐共存的问题上找到了突破口。在生态建筑设计中做到以人为本, 并结合我国的实际情况, 找到适合我国生态建筑设计发展的道路, 为人们提供舒适健康的生活工作环境, 从而促进我国可持续发展战略目标的实施。也希望在生态建筑设计理念的指导下推动整个建筑行业能够不断创新, 不断前行。
参考文献
[1]史洪.生态建筑入门[M].南京:东南大学出版社, 2010.09.
[2]谢秋凤.生态建筑的设计原理及设计方法研究[J].门窗, 2014 (01) :171.
[3]周宵.生态建筑的设计原理及设计方法研究[J].低碳世界, 2014 (19) :22-23.
[4]张强.生态建筑设计原则及相关对策[J].现代营销, 2012 (1) .
结构绿色设计方法 篇10
关键词：结构绿色设计,选材,节材,延长结构的服役期
1 概述
近几年, 我国绿色建筑发展迅速, 无论是国家发展规划还是政府导向方面, 都提倡和鼓励绿色建筑的发展。在“十二五”期间, 《国家中长期科学和技术发展规划纲 要 (2006-2020年) 》把建筑节能与绿色建筑作为城镇化与城市发展领域的优先主题和发展重点。同时, 财政部与住房和城乡建设部制定发布《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》, 明确将通过多种手段, 力争到2015年, 新增绿色建筑面积10亿平方米以上, 到2020年, 绿色建筑占新建建筑比重超过30%。此外, 行业法规也逐步出台, 如国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006、《民用建筑绿色设计规范》JGJ/T2292010等, 各地方也陆续颁布了相应的评价标准及设计标准。由此可见, 绿色建筑已成为建筑发展的必然趋势, 建筑绿色设计也逐渐成为设计行业的重要考虑方面。
建筑绿色设计对设计行业中的五大专业 (建筑、结构、给排水、暖通、电气) 均有相关内容, 然而结构专业通常却感觉无从下手, 或者找不到思路。本文从选材、节材和延长结构的服役期三个方面, 给出进行绿色结构设计的方法和手段, 便于结构设计人员更好的掌握绿色结构设计的思路及途径, 更有效的实现绿色建筑。
2 结构绿色设计理念
2.1 结构绿色设计观念转变
长期以来, 无论在高校中进行的理论学习, 还是在设计中所依准的标准规范, 结构设计理念都是围绕“安全、经济、适用”的原则进行的。在设计院从事结构设计的工程师, 对这一原则的遵守已根深蒂固。而绿色建筑则是从保护环境和节约资源的角度出发, 力求为人们提供健康、适用和高效的使用空间、与自然和谐共生的建筑。因此, 结构工程师在进行绿色建筑设计时, 应增加绿色理念, 即围绕“安全、经济、适用、绿色”的原则开展设计工作。结构工程师不但要遵守常规结构标准, 还需要依据绿色建筑的相关标准、技术手段, 进行综合的结构设计, 以实现绿色建筑。
2.2 结构设计的三个阶段
第一阶段, 在二十世纪九十年代之前, 结构设计工作的重点是以“安全”为主, 即在满足建筑方案的基础上, 尽量选用安全的方案。第二阶段, 在二十世纪九十年代后至二十一世纪初, 随着计算机的广泛应用, 结构设计难度大为降低, 设计重点便放转到“安全、经济”上, 即用最少的材料, 在满足安全的前提下实现建筑方案。第三阶段, 从二十一世纪初到现在, 逐步建立了“安全、经济、适用、绿色”的原则, 即在常规结构设计的基础上, 增加了一个绿色设计着眼点, 从而使建筑与自然融为一体, 节约资源, 保护环境。
2.3 全寿命周期节材
绿色建筑的结构设计核心是指在建筑全寿命周期内, 节省资源。而传统结构设计中的“经济”原则, 也要求在设计中节省材料, 但只是强调在结构设计中的结构主体材料节省。故两者有着本质区别。
绿色建筑中的全寿命周期是指从项目的立项到项目的设计施工, 再到使用、拆除等, 即建筑材料从自然中来, 再到建筑中去的全过程。而传统建筑仅关注设计、施工这两个阶段。
3 结构绿色设计方法
结构绿色设计可遵循材料选用 (以下简称选材) 、节省材料 (以下简称节材) 和延长结构服役期的思路, 从材料生产到最后的材料降解, 进行全面的考虑。
3.1 选材
选材是结构绿色设计的首要方面, 是建筑全寿命有效节材的重要手段, 是实现绿色建筑的前提和基础。合理的结构选材, 不但能避免采用能耗高、污染大的结构材料, 还能充分利用旧结构材料, 做到结构材料的循环应用, 从而最大限度的节省材料。结构绿色选材的手段有以下几方面:
(1) 选用当地或附件地区生产的结构材料
选用当地或附件地区生产的结构材料, 可以降低材料在运输过程中的能耗, 减少对环境的污染。在建筑工程中, 常用的结构材料主要有混凝土、钢筋、钢材、砌块和木材等, 这些材料的生产厂家已经遍布全国各地, 甚至个别地区还出现了产能过剩。因此, 就近选用结构材料是可行的, 一般建议在500km以内进行采购。对于因预拌混凝土运输难度大或无法运输的景区 (如黄山和华山等) 和山区地带 (如四川省内的山区) 以及就近无预拌混凝土供应 (一般距离在100公里内无搅拌站) 的建筑项目, 其混凝土可采用现场设搅拌泵的方法进行搅拌。如四川卧龙熊猫基地项目, 其建设地点位于四川省汶川县卧龙国家级自然保护区内的耿达乡神树坪—幸福沟—黄草坪—天台山区域, 进入现场的几十公里道路均为临时道路, 不具备混凝土搅拌车通行条件, 因此该工程混凝土采用现场设搅拌站的方法。
此外, 还需注意主要结构材料的组成材料应就近选用问题。如混凝土主要由粗骨料砂石和细骨料水泥组成, 部分地区因本地区砂子的处理难度大, 便到外省市进行远距离运输砂子, 导致大量的运输能耗。同时, 石料和水泥的选用也应做到就近采用, 才能更有效的降低能耗。
(2) 选用预拌结构材料
预拌的结构材料主要有预拌混凝土和预拌砂浆。预拌混凝土是指水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例, 在搅拌站经计量、拌制后出售, 并采用运输车在规定的时间内运至使用地点的混凝土拌合物。也就是俗称的商品混凝土。预拌砂浆是指由专业厂家生产的, 用于一般工业与民用建筑工程的砂浆, 包括干拌砂浆和湿拌砂浆。
绿色建筑提倡采用预拌材料, 主要考虑到现场搅拌材料相比, 预拌材料不但减少材料用量, 还可以大大减少施工现场污染, 从而降低环境污染。相比于预拌混凝土, 现场搅拌混凝土要多损耗水泥约10% ~ 15%, 多消耗砂石约5% ~ 7%。据测算, 对于多层砌筑结构, 使用商品砂浆比使用现场搅拌砂浆可节约30%的砂浆量;对于高层建筑, 使用商品砂浆比使用现场搅拌砂浆可节约抹灰砂浆用量50%。随着政府部门的强制要求, 预拌混凝土的采用已基本普及 (除山区建筑因道路条件制约不便运输外) 。预拌砂浆则仅在少数城市进行强制要求, 如北京、上海、深圳、大连。国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2006中第4.4.4条和5.4.4条均要求“现浇混凝土采用预拌混凝土”。结构设计中要求在结构设计总说明中注明混凝土全部采用预拌混凝土, 砂浆全部采用预拌砂浆。
(3) 选用可再循环结构材料和可再利用结构材料
可循环材料是指通过改变物质形态可实现循环利用的回收材料, 可再利用材料是指不改变物质形态可直接再利用的, 或经过组合、修复后可直接再利用的回收材料。选用可再循环结构材料和可再利用结构材料, 可以大大减少生产结构材料的原材料开采, 从而减少原材料运输和生产的能耗, 有效节约资源和保护环境。结构中常用的可再循环结构材料有回收钢筋和回收钢材, 可再利用结构材料主要有回收砌块和木材。当前, 我国用于生产混凝土的河砂和石子储量逐年减少, 形成反差的是在旧建筑拆除中会产生大量含有河砂和石子的混凝土垃圾, 因此旧混凝土的循环利用迫在眉睫。国家先后颁布了《混凝土用再生粗骨料》和《混凝土和砂浆用再生细骨料》标准, 北京市也出台了地方标准《再生混凝土结构设计规范》, 这为混凝土材料的可循环利用奠定了坚实的基础, 也为现行混凝土材料的可循环化开辟了道路。因此, 在条件允许的情况下, 结构设计中的混凝土材料可采用再生混凝土材料。
(4) 使用以废弃物为原料生产的结构材料
使用废弃物代替原料生产结构材料, 不但可以节省稀缺的结构原料, 还可以变废为宝, 从而有效的节约资源。结构常用的废弃物主要为工业废弃物, 如粉煤灰、矿渣、煤矸石等, 还有沿海地区的海泥等。这些材料可用于混凝土、水泥及砌块内, 以替代部分骨料。如掺入粉煤灰的混凝土, 不但节省水泥的用量, 还改善了混凝土的热收缩性;矿渣砌块、煤矸石砌块和海泥砌块均可减少水泥和砂子的用量。
3.2 节材
结构绿色设计中的节材是指在满足结构相关规范的前提下, 通过优化结构设计及提高材料利用效率等手段, 合理的降低材料用量。恰当的节材手段, 不仅能减少材料的需求, 还能减少材料在生产、施工和维护方面的能耗, 是非常有效的节能环保措施。结构绿色节材的手段有以下几方面:
(1) 采用建筑形体规则性好的结构方案
根据《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2010) , 建筑形体的规则性分为:规则、不规则、特
别不规则、严重不规则, 严重不规则的建筑不应采用。建筑方案一般由建筑师确定, 结构工程师在满足建筑方案的要求下进行相应的结构设计。当建筑形体为特别不规则时, 结构工程师便根据抗震设防情况, 进行抗震性能化设计, 若为高层建筑, 还将进行超限高层建筑结构抗震审查。为实现相同的抗震设防目标, 形体不规则的建筑, 要比形体规则的建筑耗费更多的结构材料。不规则程度越高, 对结构材料的消耗量越多, 性能要求越高, 不利于节材。因此, 绿色建筑应优先选优规则的结构方案, 其次为不规则的结构方案, 以便更好的节省结构材料。
(2) 采用工业化生产的结构构件
预制结构构件主要有预制梁、预制柱、预制墙板、预制阳台板、预制楼梯等。在保证安全的前提下, 使用工厂化方式生产的预制构件, 首先可以有效降低混凝土、钢材、木材、砌块等建筑材料的损耗, 同时也可以节省用水量。例如:工业化生产时, 制作混凝土构件所用的钢模具、钢模板的循环使用次数远高于现场制作模具的木模板;混凝土构件的养护用水也可循环使用, 从而减少用水量。其次, 装配施工相较传统的施工方式, 大幅减少了建筑噪音的干扰, 建筑垃圾的产生, 建筑污水、有害气体和粉尘的排放等。再次, 装配式建筑以预制构件为基本单元, 在拆除或更换时只需按构件进行, 减弱了相连构件间的影响, 因此更加灵活;拆除替换后的构件损伤相对较小, 仍可再次利用, 即使在构件受损较大而不能使用时, 也可通过集中处理 (如钢材回炉, 混凝土加工为再生骨料等) 得以循环利用。
(3) 合理采用高强度结构材料
结构设计中的主体材料以钢筋、混凝土和钢材为主。采用高强度结构材料, 是结构节材常用的手段, 也是广泛接受且行之有效的手段。合理采用高强度结构材料, 可减小构件的截面尺寸及材料用量, 同时也可减轻结构自重, 减小地震作用及地基基础的材料消耗。 相比于HRB335钢筋, 以HRB400为代表的 高强钢筋具有强度高、韧性好和焊接性能优良等特点, 应用于建筑结构中具有明显的技术经济性能优势。据测算, 用HRB400钢筋代替HRB335钢筋, 可节省10% ~14% 的钢材。对于混凝土结构的竖向构件, 其强度等级越高, 相应的截面尺寸就会越小, 也就减少了混凝土的用量, 节约了材料。钢结构的构件, 当由强度决定时, 其材料强度越高, 钢材用量越少;当由刚度决定时, 则合理选择强度等级。
绿色建筑中, 结构的材料强度建议钢筋尽量采用HRB400级或HRB500级钢筋, 混凝土的竖向构件尽量采用C50及以上的强度等级, 钢结构尽量采用Q345或Q345GJ钢材。
(4) 优先选用资源消耗少和环境影响小的结构体系
建筑结构中, 常采用的结构体系有砖混结构、现浇混凝土结构、砌体结构、钢结构, 部分预制混凝土结构和木结构。砖混结构、钢筋混凝土结构体系所用材料在生产过程中大量使用黏土、石灰石等不可再生资源, 对资源的消耗很大, 同时会排放大量CO2等污染物。钢铁、铝材的循环利用性好, 而且回收处理后仍可再利用。含工业废弃物制作的建筑砌块自重轻, 不可再生资源消耗小, 同时可形成工业废弃物的资源化循环利用体系。木材是一种可持续的建材, 但是需要以森林的良性循环为支撑。因此, 因地制宜地采用钢结构体系、木结构体系、预制混凝土结构体系和原材料中含有废弃物的砌体结构体系等任一种体系, 都可以达到资源消耗少和环境影响小。
(5) 对地基基础、结构体系及构件选型方案做到合理优化设计
结构的绿色设计应对采用的结构方案进行充分的节材优化, 包括地基基础方案、结构体系方法和构件选型方案。地基基础节材优化, 应充分考虑项目结构主体特点, 场地情况, 因地制宜, 对项目可选用的各种地基基础方案进行比选 (从天然地基、复合地基到桩基础等) 及定性 (必要时进行定量) 论证, 最终选用材料用量少、施工对环境影响小的地基基础方案。结构主体节材优化, 应考虑建筑层数和高度、平立面情况、柱网大小、荷载大小等因素, 对项目可选用的各种结构体系进行定性 (必要时进行定量) 比选论证, 并最终选用材料用量少, 施工对环境影响小的结构体系;对于有条件的结构主体, 也可采用隔震或耗能减震设计以及性能化设计, 从而更有效的节材。结构构件节材优化, 应充分考虑建筑功能, 柱网跨度、荷载大小等因素, 分别对墙、柱 (如混凝土柱或钢骨混凝土柱等) 、楼盖体系 (梁板式楼盖或无梁楼盖) 、梁 (如混凝土梁或预应力梁等) 、板 (如普通楼板或空心楼盖) 的形式进行节材定性 (必要时进行定量) 比选, 并最终选用材料用量少, 施工对环境影响小的结构构件形式。
3.3 延长结构的服役期
延长结构的服役期, 能很好的减少新建建筑和拆改原有建筑带来的资源消耗和能源消耗, 是实现绿色建筑的重要途径。延长结构的服役期, 可大大提高建筑的寿命, 使得建筑在全寿命周期内, 能耗更低, 更有效地节能环保。其具体的设计方法如下:
(1) 适当提高结构的耐久性
提高结构的耐久性是延长结构服役期的前提, 是提高建筑寿命的重要保障。其途径主要有两种:提高耐久性设计年限和采用高耐久性材料。提高耐久性设计年限是指在规范要求的基本设计年限的基础上, 对耐久性使用年限有所提高。如一般建筑的耐久性设计使用年限为50年, 绿色建筑可根据情况进行合理提高, 如提高到75年或100年。采用高耐久性材料是指采用的材料本身具有高耐久性, 如混凝土材料采用满足《混凝土耐久性检验评定标准》JGJ/T193中抗硫酸盐侵蚀等级KS90, 抗氯离子渗透性能、抗碳化性能及早期抗裂性能III级的混凝土, 钢材采用耐候结构钢, 并符合现行国家标准《耐候结构钢》GB/T4171的要求。
提高结构的耐久性, 在初期投资及材料用量上都会高于普通结构, 但从整个建筑寿命的角度考虑, 则具有明显节材效果。
(2) 适当提高结构的设计荷载
提高结构的设计荷载是延长结构服役期的重要方面, 其途径主要有两种:提高结构的设计荷载取值和对局部房间提高荷载取值。提高结构的设计荷载是指在基本设计使用年限的基础上对结构荷载有所提高, 如一般建筑的设计使用年限为50年, 其荷载取值的基准期也为50年。为了提高其服役期, 可适当提高荷载的基准期到70年或100年, 使结构荷载适应超50年后的荷载变化, 从而增加结构的服役期。对局部房间提高荷载取值是指在正常使用年限内, 为适应局部房间功能变化或设备更新产生的对荷载需求的变化, 而对局部房间提高荷载取值, 以避免结构改造, 提高其适应度。这样的房间一般发生在设备机房和商业区域, 可将机房的荷载由7k N/m2提高到10k N/m2, 商业的荷载由3.5k N/m2提高到5k N/m2。对于有需求的业主或有经验的设计人员也可根据自身情况, 有针对性的选择需要提高荷载的房间。
(3) 合理设计结构布置, 以提高其适应度
为了有效提高结构的服役期, 避免结构改造, 合理设计结构布置至关重要。一般情况下, 建筑在其使用年限内均会发生房间功能的改变, 公共建筑尤其频繁。为更好的适应建筑功能的改变, 在设计结构布置时, 应做到尽量形成简洁、开敞和灵活的布局空间, 提供其适应度。如商业建筑, 尽量采用框架结构体系, 如需要布置墙体, 则尽量在竖向交通核的位置布置;办公建筑, 尽量采用框架-核心筒结构等等。
4 结论
本文从选材、节材和提高结构的服役期三方面入手, 给出了进行结构绿色设计的主要方法, 其中, 选材和节材的手段在设计中已有应用, 而且效果较好;提高结构的服役期, 因其短期投资和材料用量较高, 后期建筑预期也不明朗, 故采用的项目非常少。结构工程师在充分了解业主需求和项目特点以及未来变化的情况下, 采用提高结构的服役期这种绿色手段, 也是很好的绿色节材措施, 在建筑全寿命周期内能够有效达到减少资源利用和保护环境的效果。
本文重点给出了现阶段在选材、节材和提高结构的服役期这三个方面的结构绿色设计常用方法, 结构设计人员可根据项目特点, 因地制宜, 选取其它措施, 更好的实现绿色建筑。
参考文献
[1]赵彦革.绿色建筑设计中的结构法规研究.《建筑结构》, 2011, 第四十一卷:130~134.
生态建筑设计原理与设计方法分析 篇11
关键词：生态建筑设计;原理;设计方法
前 言：建筑行业对环境的污染和破坏是最大的，所以，在资源缺乏的情况下，一定要改变建筑对能源的使用方式。所以，建筑设计要从节能环保的理念来进行设计和施工，这样既能体现环保节能，又能够满足人们对居住环境的需求。
1 生态建筑概述
1.1 生态学对建筑领域的影响
生态学概念的首位使用者恩斯特.海克尔曾经说过“研究生物体同外部环境之间关系的全部科学的称谓。”生态学自身具有井然有序原则、循环再利用原则、相生相克原则和自我调适原则，而这些内容直接影响了生态建筑学的内容。生态学对建筑领域的影响主要表现为：首先，生态学中人与自然和谐相处的内容与生态建筑学的目标是一致的;其次，生态建筑作为整个生态环境的一部分，与其所在的外界环境融为一体，相辅相成，帮助人类有效解除当前日常生活面临的各种生态和环境危害。
1.2 生态建筑的含义和特征
生态建筑学从生态学的视角来研究和观察建筑活动与环境的联系，在建筑实践活动中兼顾其所在的生态环境保护，是能源能够得到循环，重复的利用，在提高资源利用率的同时也减少了对生态环境的污染和破坏。近年来，随着我国可持续发展战略的实施和影响，生态建筑学受到越来越广泛的重视，特别是受到建筑工作者和环境保护主义者的亲睐。生态建筑学相对于传统的建筑学而言，具有整体性和系统系强、资源利用率高、生态环境破坏和污染少、资源可循环利用等特点，具有很高的研究价值和实际利用价值。
2 生态建筑设计的重要内涵
现代建筑设计的思想源于“以人为本”。因此，从偏颇角度而言，人类对社会造成的破坏，自然生态功能逐渐失衡，此时将这种结果仍然归结为“以人为本”，难免有些自私。同样，有人将生态建设设计理念单纯的归结到以“自然为本”。实则不然，真正的生态建设设计理念应能顾及到人、建筑、自然三要素的和谐相处。其中，“以人为本”固然是需要放在首位。生态设计理念会改善生态效益，就必须考虑人和自然的和谐关系，在过去人征服自然的同时，也要学会改造自然。因此，在生态建筑设计上，要尽可能不以破坏自然环境为基础，打造出经济适用的生态建筑。
3生态建筑设计的原理
3.1 和谐性
建筑施工对其周边的生态环境，都具有一定的破坏性。在建筑工程结束之后，如果还对其周围的自然环境进行破坏和污染，就会导致人们的生活环境越来越恶化。所以，在进行建筑设计的时候，要有效的利用对建筑周边自然环境，这样不仅能够降低建筑能源的消耗，还能够对建筑周边环境起到保护作用。例如：有效的利用太阳光，对建筑内部进行补光和照射作用，利用水池和喷水系统对建筑内部进行降温，进而减少空调风扇等电器设备的使用。
3.2 提高能源利用率
生态建筑设计的宗旨就是节能环保。因此，在进行生态建筑设计的时候，在建筑功能，能够正常使用的情况下，尽最大的可能，减少能源的消耗和浪费，进而有效的提高资源的使用效率。与此同时，在进行建筑设计的时候，要充分的利用建筑周围的能源，例如：太阳能、光能、风能等。以此来减少建筑对矿物质材料的使用，进而有效的降低其对环境的污染。
3.3 提供良好的居住环境
生态建筑的建筑理念，就是为人们提供舒适、安逸、环保的居住环境，从根本上体现出对人们的关爱，有效的增加人们与自然环境的交流和沟通。生态建筑在保证建筑的功能使用功能完整和完善的前提下，能够满足人们的日常生活和工作需求，除此之外，还要做好建筑的通风、光线、建筑内部的温度与湿度等进行有效的控制。从根本上为住户提供舒适、安逸、环保的居住环境和工作环境。
3.4 开发新技术和新能源
随着建筑行业的蓬勃发展，能源的日益短缺，人们对建筑的节能和环保等工作越来越重视。因此，在绿色建筑理念的推动下，与环保、节能、绿化等相关的技术和材料正在慢慢的出现。这些材料的出现，为绿色生态建筑设计提供了有力的条件。所以，在进行生态建筑设计的时候，设计师一定要重视新技术和新能源的开发利用，从根本上降低建筑材料的消耗与浪费，同时有效的降低对环境的污染。
3.5 高效性
建筑一般是人们居住和办公的地方，因此，在对建筑进行建造、使用、维护、拆除上，都要满足人们与自然的和谐发展，这是生态绿色建筑的前提。因此，在设计的过程中，可以适当的融入系统采集集成技术，进而来提高建筑的功能使用效率，优化对建筑的管理，进而实现生态建筑高效性的原则。
4生态建筑设计的方法
4.1 建筑内部环境的设计
建筑在进行内部环境设计的时候，其使用的材料，一定要是绿色环保的。使用绿色环保的材料不仅能够节约能源，还能够对人体起到保护作用，不受污染。建筑内部装修最大的污染就是油漆，油漆所散发出的各种分子气味，不仅对空气的污染较大，对人体的危害也比较大。所以，设计师在进行建筑内部环境设计的时候，一定要选择环保型的油漆。在建筑装修完毕之后，剩下的建筑废料要进行合理的处理，千万不要随地丢弃，以免破坏生态环境。在建筑能源的使用方面，一定要选择既环保又节能的材料，因此，设计师要从这样的角度来进行建筑内部环境设计。其次，室内空气的温度能够根据室外空气的温度来进行自我调节，从而使得建筑内部环境温度适宜，除此之外，对人们生活中排放的废水和污水，一定要进行处理，才能够排放，将其对环境的污染降到最低。例如：位于南昌市，南京路口处的金色水岸，该建筑楼道中的灯光照射，都是选用节能灯，并且采用声控感应来控制楼道灯光的照射。
4.2 建筑外部环境的设计
建筑外部环境良好，能够给人们带来舒适愉悦的心情。因此，设计师在设计的时候，可以适当的对建筑周边的环境进行合理的规划，进而对建筑周围的绿化面积，进行大幅度的提高，在现有的绿地基础上，再增加一些绿色植物的种植和建设，可以充分的利用树木的遮荫避凉的效果。尽量减少水泥路面的铺设，采用带孔的砖块来铺设地面，可以在砖块的孔中，种植一些草，让建筑周围的环境显得勃勃生机。这样设计，不仅能够保护建筑周边的环境，还能够净化人们日常生活的中废气，有利于人们的健康。除此之外，还在可以在建筑周边设计一些人工湖，给人们的生活增加一些水文色素。例如：位于南昌体育广场的金域名都，该建筑的外面就是体育广场，体育广场内有很多绿色植物，以及健身器材。金域名都适合居住、办公、经商等一些列活动。其外部的设计不仅能够有效的保护好绿色植被，还能够降低二氧化碳等气体对环境的污染。
4.3 建筑自然采光
在进行建筑设计的时候，可是利用自然光为建筑进行照明，这样就能够节约电能的使用。建筑设计中，可以利用窗户、玻璃幕墙来补充建筑光线不足的问题，从而改善建筑的采光质量，将自然光引进建筑内部。建筑采用自然光照明，不仅能够有效的降低能源的消耗，还能够起到绿色环保的作用。
结束语
生态建设没有规定的标准，不能够通过制定相关的准则来对其进行规范。不同的国家，不同的时期，就会出现不同的条件，因此，要根据每个时期的本质来制定相关的设计方法。在经济飞速发展的今天，生态建筑设计理念，已经成为我国建筑行业发展的必然趋势。在进行生态建筑设计的时候，一定要正确的掌握设计的方法和原理，这样才能够从根本上提高生态建筑设计的质量。
参考文献：
[1]刘强.生态建筑设计原理及设计方法研究[J].现代园艺，2012（10）.
设计思维与方法 篇12
我刚开始接触空间设计时, 我的一位导师曾经让我无拘无束设计各种方案, 鼓励我大胆设想, 先不考虑任何可行性、任何时间地点空间材料的限制, 先根据自己所知所感的, 大胆设想。有了好的想法、好的设计概念之后, 再深入地去学习和寻找实现的方法, 从而有效地开拓了我的设计思维。所以那段时期长进最快, 学到很多东西, 也提出很多自己都觉得惊奇的设计概念。“只有想不到没有做不到”, 这句话说来夸张, 其实也很有它积极的一面, 这也是一种思维方法。
那何为思维呢?简单来说就是思考问题的方法。面对同样的一个问题, 不同的人有不同的想法, 从而延伸出不同的结果。积极的思维方法能更好地触发灵感, 获得创造性的思想, 从而大大提高一个人的创造力。思维方式有很多种, 如创造性思维、收敛思维、加减思维、逆向思维、平面思维、纵向思维、测向思维、系统思维、联想思维、灵感思维等, 但是想要设计一个好的作品, 不是仅仅死搬硬套这些方法就能够完成的, 更不可能是死记硬背设计理论就可以的, 这需要具备大格局, 需要融会贯通、灵活运用各种思维方式, 最终摸索出适合自己的思想方法, 并且形成良好的思维习惯。
这里有一个本与设计无关的小案例, 我却觉得它所展现的思维方式与设计的思维是相通的。
年前, 朋友所在的公司组织年会, 每位员工可带一位家人或者朋友前去。让我去, 刚开始很不屑:一个刚起步的小公司, 还搞什么年会啊, 会有什么看头?
其实不然。
一进入国际酒店大堂, 一块印有公司LOGO的精致的导示牌指示宴会厅在二楼。一走出电梯, 一副巨大的笑脸墙映入眼帘, 上有年会的主题:心有多大, 舞台就有多大。往前走近宴会厅门口, 接待小姐已经迎上来, 报了朋友的名字, 签了字, 带上红色的中国结, 被引领入座。那天晚上来客很多, 朋友公司的领导和员工既是演员又是主人, 但是每个人都有条不紊地忙着:准备服装, 排练节目, 迎接客户, 引领入座。
我开始觉得疑惑:这是朋友口中所说的小公司吗?二十人左右的小型私企?然而, 疑惑随着节目的开始愈加重了——将近三个小时的节目表演, 涵盖相声、小品、舞蹈、歌曲、舞台剧等等, 包括服装、道具、音响、灯光、全都像模像样, 掌声和笑声不绝于耳。最重要的是, 所有的节目全是员工来完成的, 包括主持人。他们是如何做到的?在二十天的时间里, 在不占用工作时间的情况下, 自编剧本, 自己租赁装道具, 排练节目?但是在见到他们领导的时候, 我明白了。那是一个神采飞扬的女人, 三十多岁, 思维敏捷, 说话干脆有条理。她说:“心有多大, 舞台就有多大。虽然公司才刚起步, 虽然公司加上领导不到三十人, 但是我不觉得它小, 早晚有一天它会强大起来的……因为它是一个管理严格、制度明晰的团体, 因为我们有年轻的、创造性的思维方法, 我相信, 好思维赢得好结果……”我用心听着、感受这样一个小型却盛大的晚会, 感叹极了。作为一个设计专业的研究生, 不是更应该具备这些品质吗?
是的, 作为一个设计人更需要这些品质, 需要灵活的、多变的思维方式。其方式也同样有很多种。这里略举一二。
1.发散思维
这是刚开始接触设计专业时就学到的一个基本设计思维方式。从一个点出发, 发挥天才的想象力, 延伸出无穷个点, 再经过重组, 从而产生新的形象。比如从“笔”这个元素, 我们想到:笔——作家——小说——读——近视眼——眼镜——科学家——科技——卫星——宇宙……这样一直发散着想象下去, 会有无穷尽的形象出现, 这时候我们再回过头来看这支“笔”, 它就不再是单纯的一支“笔”了, 我们赋予了它新的、更多的含义。
2.收敛思维
有发散就有收敛。设计, 可以天马行空的发散和想象, 但也得收得住, 最终还是要以事实为根据, 归纳总结整理, 从而作出好的设计作品。
3.想象思维
想象是设计的翅膀, 一件没有想象的设计作品就没有灵魂。设计需要创造和创新, 而创造和创新离不开想象。当然, 想象不是凭空产生的, 像灵感和顿悟一样,
它也是建立在已有的记忆表象之上的, 需要经过前期的大量的资料收集为前提的。
4.移植思维
与移植思维相吻合的一个理论就是著名的“鲶鱼效应”理论。即在设计过程中将别的领域的思想方法用到自己的设计领域, 或者将自己的思想方法拓展到其它领域, 要学会用联系的方式看问题和解决问题。其实就是当下很热的交互设计。设计与科技交互、设计学与生物学交互、设计学与数学甚至医学交互等等, 从而获得意想不到的成果。
5.换位思维
设计的本质是创造, 而绝大多数创造性思想都是缘于思维角度的改变。对于一件设计方案。我们应该尝试从不同角度和位置等各个方面去看一看、想一想, 往往会有一些意想不到的发现。很多时候我们觉得设计进入死胡同了, 我们为此烦躁和绝望, 这个时候我们就该换个角度、换个思维来试试, 说不定就能很巧妙的解决了这个设计问题, 往往视角的特别决定了创造力的高低, 我们因此也就创作了一件好的设计作品。
除了以上介绍的五种思维方式以外, 适合用于设计活动的思维方式还有很多种, 如联想思维、抽象思维、形象思维、灵感思维等, 这里就不一一列举。总之, 设计是一项创造性很强的工作, 需要设计师具有创新创造精神、举一反三的能力, 灵活运用并扩展各种思维方式, 从而创造出优秀的设计作品来。
摘要：从古至今, 特别是物质极大丰富的当下, 设计充斥在我们生活的每一个角落, 涵盖人们的衣食住行等各个领域。设计是一项创造性很强的工作, 需要设计师具有创新和创造的精神, 具有举一反三的能力, 灵活运用并扩展各种设计思维与方法, 从而创造出优秀的设计作品来。
关键词：设计思维,创新,积极,设计师,设计方法
参考文献
[1].《试析发散思维是创新思维的核心》杨文圣等.出处:《衡水师专学报》2003年4期.
[2].《探析艺术设计的创造性思维》王冰迪等.出处:《美苑》2009年4期.