模塊化建筑結構范文

導語：如何才能寫好一篇模塊化建筑結構，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：模塊化；建筑結構；分析

中圖分類號： TU8文獻標識碼： A

模塊化通常運用于計算機領域。模塊化建筑，就是將復雜的建筑結構進行分解，制作成各類構件。分解過后能有效降低結構的建設難度。在建筑行業對建筑結構進行模塊化，能顯著提升建筑工程的施工速度，只需要明確建筑工程的施工次序，然后依次將其拼裝完成。這種新型建筑模式能迅速推動我國建筑施工技術的發展。

一、模塊化建筑發展的必要性

社會經濟的不斷發展對生活的各方各面都產生了深遠的影響，也對建筑物的各方各面提出了更高的要求。建筑模式的多樣性對促進建筑行業的的發展能起到十分重要的作用，模塊化建筑是建筑的一種新模式，應用前景十分廣闊。由于傳統磚混結構對耕地可能造成的破壞，相關政策已經明確規定不能在建筑物中繼續使用粘土磚，這種情況下新型建筑模式由于其技術上的優越性能取得更進一步的發展。

目前我國建筑產業的發展速度較快，市場對建筑的需求量較大，但是由于傳統建筑施工技術建設周期長的特點，無法滿足當前我國居民的建筑物需求，并且由于我國制定的可持續發展戰略對見地建筑物施工過程中的環境資源消耗量提出了更高的要求，所以發展以及推廣模塊化建筑是十分必要的。

二、盒子式建筑

目前階段，模塊化建筑中應用范圍最廣的就是盒子式建筑，盒子式建筑的外形也最符合模塊化建筑的特點。盒子式建筑，其外形就像一個方盒子，線條簡潔明了，能很好的符合未來建筑外部輪廓直線化的發展趨勢。

（一）盒子式建筑概述

盒子式建筑的材質多變，能根據具體需要選擇鋼筋混凝土、鋁材、木材、玻璃鋼甚至塑料等進行構件制作。制作的構件通常是一個長方體，有頂板、底板以及四面墻體（可以根據需求少制作一面或者兩面墻）。這些構件在工程設計完成后，只需要運輸至施工現場進行組裝，其中的水電、暖氣等部分，甚至放置在房屋中的家具都能在整體構件中制作完成，所以需要的施工時間較傳統建筑施工來說非常短。此種建筑模式的特點就是能滿足批量生產的需求、現場施工用時少、工人勞動強度小、工作效率較高、工期不受或者少受外部環境的影響、建筑建設效率高，并且其安全性有保障，抗震系數較高，施工材料用量較少，建筑建成后可使用的空間較大，建筑整體質量較小。但是其生產及施工對構件生產設備以及交通運輸能力有較高的要求，在建筑組裝環節還需要用到較多的起重設備。

目前世界各國對盒子式建筑技術都有所應用。盒子式建筑構件的材質各有特點：①鋼筋混凝土材質的盒子剛度與強度相對較大，使用期限較長，批量生產效率較高。但是由于其重量較大，運輸難度較大，拼裝時需要利用噸位較大的起重設備。②輕質混凝土就是利用各種輕質混凝土制成，這種構件多用于低層或者獨棟建筑的搭建。③金屬骨架型盒子構件的制作多使用各類鋼材，例如普通鋼、輕型鋼或者鋁合金等。在搭建好的骨架上鋪設水泥板或者石棉、模板或者金屬板皆可。使用這種方式制成的盒子運輸較方便、組裝難度較小，使用的起重設備噸位較小。④木盒子應用時間較長，發展較為成熟，在美國地區應用的較多。森林資源豐富的地區可以選用此中材質制作盒子構件。⑤塑料盒子，由于塑料的強度較低，可用期限較短，目前多用于制作災區安置點。

通常情況下，盒子構建會被制作成四邊形，此中盒子由于與傳統建筑模式較為貼近，受到大部分人的喜愛。但是目前人們對建筑物的外形有了不同的需求，許多人會將盒子構件制作成五邊形或者六邊形。六邊形的盒子構件自身也存在一定的優點，例如由于其墻面增多，能擁有更多的窗口，對于通風能更好的滿足需求，并且由于此種形狀自身的特點，能很好的實現自身房屋的相對封閉性，隔音性能較好，能有效屏蔽鄰居傳來的噪音。

（二）盒子構件的組合方式

1、全盒子建筑。通常情況下，全盒子建筑中的承重盒子都是鋼筋混凝土材質的，將盒子構建組合起來時，其重量會沿著構件四周向下傳遞，完成承重。全盒子構件的組合方式有兩類，重疊組合以及交錯組合。重疊組合就是講盒子構件一個一個的堆疊起來，這種方式形成的盒子建筑剛度強、施工現場環節少，有效利用了工廠的批量化生產設備。但是在堆疊完成后樓層、各組件之間有兩層樓板，在對其進行后續處理時較復雜。交錯組合就是講各構件錯開排列，在墻面缺失的地方使用墻板補齊。

2、板材盒子建筑。板材盒子建筑由盒子構建、大型樓板以及墻板和設計承重的衛生間、廚房構件組成，用樓板隔開各個盒子，用墻板劃分各個房間。

3、筒體盒子建筑。在樓層中間部分設置一個承重的筒，然后使各構件的重量施加到此筒體上。筒體盒子建筑中，構件大都被固定在中央的筒上，可以使用的固定方式有將構件用工具焊接或者使用螺栓固定、利用筒體上設置的吊桿將構件吊起或者利用筒體上設置的懸臂裝置對構件進行固定。由于技術原因，此種建筑方式的總樓層不能超過12層。

三、模塊化建筑結構綜述

（一）模塊化建筑設計的特點及優點

嚴格意義上來說，模塊化建筑的建造不算是一種建筑施工技術，只能算是一種建筑組裝技術。其將事先制作完成的各類構件組裝在一起，形成房屋。其發展來源于目前建筑資源的緊缺，許多資金有限、對房屋靈活性要求較高的客戶對模塊化建筑需求度較高。模塊化建筑從接受訂單到完成建筑的制作只需要幾個月甚至更短的時間，并且由于其構件組裝以及拆卸的方便性，能很好的滿足客戶未來的擴充或者改裝要求。工業化的生產讓其構件的精度有了更好的保證，對所有材料能有效利用，成本低廉、品質有保證，未來發展的潛力巨大。目前由于顧客對此中建筑工藝的深入了解，對其也提出了更多樣化的要求，也進一步促進了其技術的進步。

相較于傳統建筑施工工藝，模塊化建筑施工周期短，并且對于住房急缺這類問題能迅速解決。由于其施工周期短，對企業的流動資金能很好的利用。并且高度的工業化使其對人力資源的需求較小，需要付出的人工成本更少。對于天氣的依賴程度較低，生產環節在室內進行，不受天氣影響，組裝環節耗時較短，受天氣影響較小。總而言之，模塊化建筑本身擁有常規建筑的絕大部分優點，在日常生活中的使用甚至更方便更靈活，是未來建筑模式的發展方向。

（二）模塊化建筑設計施工方面應遵守的原則

與傳統建筑設計原則一樣，模塊化建筑設計的一般原則同樣是適用、經濟、堅固以及美觀。因為建筑在日常生活中起到了非常重要的作用，使用過程中的體驗對此模式的未來發展有決定性作用。并且由于模塊化建筑的先進性，在滿足上述條件之后，還需要在傳統的基礎上進行發展創新。自古以來建筑在人們生活中都扮演了十分重要的角色。作為新型技術需要對建筑內部的舒適性有更高的追求，讓此種建筑模式在市場經濟中更具競爭力。由于模塊式建筑大都是可移動的，可能會給客戶造成不穩定、不安全的負面印象，所以需要在設計時對建筑的安全性、穩定性更加重視。

結束語

目前我國部分省市正在大力發展構件生產廠，這對推動我國模塊化建筑的發展十分有利。由于模塊化建筑的特殊性，以及我國目前階段的特殊國情，應用潛力巨大，目前能使用此技術的領域有住宅修建、旅游地區的旅館建設以及各類公共服務設施例如養老院以及學校的建設等。

參考文獻：

[1]郭艷艷.模塊化房屋建筑結構[J].城市建設理論研究（電子版）,2011(23)

[2]梁佳，高輝，張海濤等.模塊化建造體系新特點――以SDE2010競賽的小型住宅建筑為例[J].新建筑,2012(4)

[3]劉曉升，吳延宏，王開強等.模塊化低位頂升鋼平臺模架體系在超高層建筑施工中的應用管理[J].施工技術,2012(15)

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大型公共建筑需提供大面積開放空間以滿流、休憩等需求，同時還需保證室內環境的舒適性，對能源的需求量極大。設計時應因地制宜，充分利用周圍的自然環境，使建筑立面設計、護設計、自然采光、通風技術、智能照明系統、采暖和制冷系統等設計與環境、氣候協調，實現建筑低能耗、低污染的目標。

二、新型預制裝配整體式住宅綠色施工

我國人口眾多，住宅建筑需求量大，當前的混凝土結構住宅建筑施工主要是在現場完成，屬于粗放型作業，建材、能源損耗大，環境污染嚴重，迫切需要對這種粗放型施工技術進行創新改進，達到綠色施工，實現施工節能。通過對混凝土結構住宅工業化制造的研究，完善了混凝土構件工廠標準化生產、特定環境下養護、現場拼裝這一綠色裝配整體式住宅施工技術，在保證了結構安全的前提下，提高了建筑質量，節省了大量的模板，降低了混凝土等建材的損耗。該技術應用在萬科府前萬科府前花園EF組團住宅建造應用，與傳統生產方式相比，工業化制造方式在節能、減損，減排方面都有了巨大進步。

三、超高層模塊化盒子結構模式的推廣與應用

超高層模塊化建筑技術為澳大利亞Hickory集團第六代模塊化建筑技術，該技術目前已應用到澳大利亞墨爾本的拉特羅布街大廈—43層高的商業住宅項目，該項目共294個模塊，目前已開始加工制造，計劃2015年10月完工，該建筑完工后，將是世界第一個商業化超高層模塊化建筑。技該術通過將建筑合理劃分為模塊化單元，模塊化單元在工廠進行流水化生產（包括模塊化單元的精裝修加工），預制比例可高達95%。模塊化單元加工完成后運輸至現場，通過提升設備將其吊放到位，并通過專業連接方式組裝成建筑整體。與傳統建筑相比，模塊化建筑采用工廠預制，現場組裝的施工方式，具有如下優點：低碳節能：模塊化建筑采用新型環保節能建筑材料、工廠標準化生產等，可以實現節能47%以上，減少二氧化碳排放51%以上，并且模塊化建筑的的材料可以100%回收利用。節省工期：模塊化建筑現場基礎施工與工程制造可同步進行，同時施工也不受天氣及季節變化等的影響，大幅度縮短建造周期，按照國外的統計發現模塊化建筑的建造周期比傳統的建造模式至少減少一半時間以上。質量優良：模塊化建筑材料由專業工廠標準化進行建造，在避免劣質材料和惡劣天氣影響施工質量的同時，可以通過標準化控制，現代化檢測以及工業化生產等手段保證建筑質量及其穩定性。經濟適用：模塊化建筑的建造成本可以通過加工前的優化設計、快速的建造過程、工廠可控環境下加工、降低項目建設過程中的不可預見因素實現有效控制；根據用戶的不同需求進行裝修，實現用戶的直接入住，而無需二次裝修。安全施工：模塊化建筑的大部分構件都在工廠事先完成，建筑結構、外層裝修和玻璃幕墻施工沒有高空作業，提高了現場施工的安全性；并且工廠環境下施工便于對施工安全進行有效控制。

四、高性能建筑保溫隔熱材料

建筑保溫隔熱材料是建筑節能的基礎，建筑護結構是建筑內部與外界環境能量傳遞的直接途徑，通過改進護結構的保溫隔熱性能，大幅度地降低其傳熱系數，是建材節能創新研究最有效的途徑。氣凝膠作為一種新型的輕質納米多孔性固態材料，具有超低的導熱性系數（導熱系數低于無對流空氣的導熱系數），但氣凝膠材料制備工藝復雜、成本高，且強度低、韌性差，制約了其在建筑隔熱保溫領域的應用。針對這些問題，通過四因素、三水平的正交實驗，得到SiO2氣凝膠的低成本與快速制備工藝的優化工藝條件，制備得到性能優異的SiO2氣凝膠；其次采用纖維增強整體成型技術，制備出具有良好力學性能、較低導熱系數、隔聲減震、耐火不燃等高性能氣凝膠隔熱保溫材料，最后根據不同的工程場合要求，研發出氣凝膠隔熱玻璃、氣凝膠隔熱保溫氈、氣凝膠隔熱保溫涂料、氣凝膠隔熱保溫膩子等高性能建筑隔熱保溫材料。其中氣凝膠隔熱玻璃與市場上其他三種玻璃相比，具有超強的保溫隔熱性能。

五、光伏發電技術的新應用

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關鍵詞：數據處理中心，IDC，機房工程 ，數據處理中心架構模型

1、數據處理中心的概念

目前數據處理中心業界還沒有一個權威的定義。數據處理中心的建設目標也隨著上層應用及服務方式變化而在不同時期呈現出不同的內容。

數據處理中心是伴隨著互聯網發展的需求而發展起來的，為企業、應用服務提供商、內容服務提供商、系統集成商、ISP等提供大規模、高質量、安全可靠的業務處理、服務器托管、租用以及增值服務的互聯網新型業務。數據處理中心不僅是一個服務概念，還是一個網絡概念，它構成了網絡基礎資源的一部分，提供了一種高端的數據傳輸服務和高速接入服務。它改變了以往互聯網的運作和經營模式，使得參加互聯網的每一方都能專注其特長。

因此，數據處理中心不僅要提供服務器硬件、快速安全的網絡，還要提供對服務器的監管服務、有關網絡的管理及服務品質保證，而且要有高度可靠的安全的機房網絡環境。

2、 數據處理中心建設的誤區

在技術應用方面，數據處理中心的建設涉及了建筑、裝飾、強電、弱電、網絡、主機、軟件等多個IT領域及非IT領域的關鍵性技術；在功能應用方面，數據處理中心則涵蓋了業務保障、主機托管、數據存儲、能源支撐、安全保障、運維管理等多種功能。因此，數據處理中心的建設是一個涉及面廣、技術難度高、集成性強的綜合性一體化系統工程。

業內的從業企業主要由過去從事傳統IT行業、機房工程專業、甚至是強電、裝修等單一專業的公司組成。談到數據處理中心的建設時，往往會造成以下誤區：

誤區一：數據處理中心建設=機房工程。這種誤區主要是由于對數據處理中心的片面性理解造成的，將數據處理中心與普通IT機房等同起來。

誤區二：關鍵投資的偏移。建設一個服務面廣、功能完整、數據關鍵性高的數據處理中心，從需求調研、功能定位到方案規劃、詳細設計再到工程實施、調試開通將是一筆巨大的投資。從機房平臺一體化建設在整個數據處理中心構架的位置及與其他支撐系統的關系來看，其主要作用是為上層的平臺與應用提供可靠、純凈的能源支撐和安全、豐富、方便的操作、管理環境。然而，往往有一種建設誤區將裝修工程等華而不實的系統做為建設與投資重點，而輕視了為上層平臺及應用提供關鍵性支撐的系統建設。

誤區三：短視和缺乏系統的需求分析。在數據處理中心的建設中往往存在“只看局部、不看整體”、“只看顯性、不看隱性”、“只看目前、不看未來”的建設誤區，造成了數據處理中心的擴展性不強，下層支撐系統無法跟上上層業務系統的發展節奏的問題。

3、 數據處理中心整體構架

數據處理中心構架模型（Data Center Structure Model）是對數據處理中心的建設內容進行層次化抽象與歸納，以便于更系統、全面的對各功能模塊進行規劃與設計。具體見下圖：

3.1建筑結構層

建筑結構層位于數據處理中心構架模型的最底層，主要是通過對建筑結構的合理性規劃及裝修工程來保證數據處理中心科學、合理的物理環境，建設內容主要包括：

a) 建筑結構及平面分割子系統

建筑結構包括建筑外立面、建筑屋面防水、建筑承重、電梯尺寸和承重、抗震和抗裂的等級、房間功能設置等要求。

平面分割子系統包括機房區域劃分和機房通道設計。其中機房區域劃分主要包括主機房區域、網絡機房區域、運維監控區域、操作中心區域、輔助設施區域、通訊機房區域、開發中心區域、數據存儲區域、設備倉庫區域、培訓中心區域；機房通道設計主要包括設備通道、參觀通道、人員通道、消防通道等。

b) 裝飾工程子系統

通常包括：裝飾選材、機房標高、機房承重、天花吊頂工程、隔斷及墻面工程、地面工程等。

3.2 機房平臺層

機房平臺層位于建筑結構層與業務支撐平臺層之間，主要作用是為上層的支撐平臺設備提供可靠、純凈的能源支撐，為管理人員提供安全、豐富、方便的操作、管理環境。

從功能上劃分，主要分為四個模塊，分別為能源支撐模塊、安全保障模塊、運維管理模塊、配套服務模塊。其中能源支撐模塊包括：低壓自動切換系統（ATS）、低壓配電系統、不間斷電源系統（UPS）、空調系統、后備發電系統（油機）；安全保障模塊包括：安全防范系統（SA）、消防報警系統（FA）、消防滅火系統、門禁管理系統、電氣保護系統；運維管理模塊包括：環境監控系統（PSMS）、網絡監測管理系統、平臺監測管理系統、生產監控系統、集中切換系統（KVM）、指揮調度系統；配套服務模塊包括：結構化綜合布線系統（PDS）、有線電視分配網系統（CATV）、緊急廣播系統（PA）、語音通訊系統（PBX）、專用衛星通訊系統（VSAT）、培訓中心系統。

3.3 業務支撐平臺

業務支撐平臺是為上層應用系統高效、穩定的運行提供支撐平臺，主要由網絡、主機、存儲、備份等軟硬件組成。

從主流行業的數據處理中心建設來看，主要應由以下功能區域組成：廣域接入區、核心生產區、測試區、開發區、互聯網服務托管區、辦公OA區、MIS區、數據存儲區、集中管理區、呼叫中心（Call Center）。

3.4 生產業務層

生產業務層主要由各類專業業務應用系統組成，用于完成交易，以及交易數據的統計與管理。

4、數據處理中心的建設重點和目標

由于IT業務快速發展的模式特點，如何針對行業數據處理中心設計出安全、可靠、穩定運行、可持續增長的機房環境將是數據處理中心建設中的重中之重建設重點和目標包括：

4.1高增長性

在規劃設計中，應著重考慮以下幾點以適應數據處理中心高增長性的特點：

采用標準化、模塊化的設計。 隨著數據處理中心環境的變化，電力基礎設施和物理基礎設施都必需適應并滿足這些要求。

將數據處理中心總進線開關和進線電纜容量適當留有冗余，未來擴展時成本很低即可實現線路擴容，擴容僅需要加內部相應設備即可，不再需要整改機房內電氣線路及橋架等；

在對行業業務充分了解的前提下，運用科學的分析方法，預測今后5到10年內的容量密度。系統設計中須結合用戶實際情況提出合理的功率估算方法以及供配電擴容方法。

4.2高可用性

高可用性已成為了數據處理中心穩定運行的核心因素，作為支撐關鍵業務的數據處理中心，需要滿足24×7×365的運行要求，達到99.99999%的運行效率。在設計時，應主要考慮以下幾點：

增加平均無故障時間（MTBF）平均無故障時間，是指電源保護系統經過多少時間出現故障的平均小時數。可以通過增加系統中每個部件的可靠性和增加系統的冗余性兩種途徑來實現。

減少平均修復時間（MTTR）其主旨是為了降低電源保護系統和市電電源同時現出故障的風險。

系統的冗余設計系統的冗余設計應該從多方面考慮，將系統的單點故障降到最低，主要包括：能源的冗余、設備的冗余、網絡接入的冗余。

減少人為故障據統計，系統54%的宕機是人為故障造成的。在系統設計中，應盡量考慮到減小系統復雜性；在項目實施中需做好竣工資料及技術培訓工作。

減小UPS和關鍵負載之間的故障點大多數導致關鍵負載宕機的故障一般發生在UPS和關鍵負載之間。在 UPS 和關鍵負載之間存在多個斷路器（單路徑故障點）。

4.3高整合性

建筑結構的整合隨著數據處理中心負載的增加，基礎空間可能會被機械和電力基礎設施占用（包括發電機組、UPS系統、電池系統、靜態開關等），因此系統設計中須提出優化的機房空間分割方法。主機房、各類業務機房、各類輔助用房的設計時應考慮裝飾風格、操作臺設計、設備布局的統一與協調。

管道橋架的整合數據處理中心內涉及到管道橋架的系統較多，線路較復雜。因此，在嚴格遵守強、弱電線路管道橋架分開的前提下，應盡量考慮管道橋架的統一規劃，方便施工與排障。

能源系統的整合在低壓配電子系統、UPS子系統、空調子系統等能源系統的設計時，應盡量考慮各子系統及設備之間的兼容性和整合性，建議采用一體化解決方案，提高系統的整體運行效率。

業務支撐平臺的整合建設一套高可靠、高可用性的支撐平臺系統，采用邏輯隔離將各種應用區分開來。以生產業務系統應用為核心，同時滿足安全保障、運維管理、配套服務相關系統對網絡的應用。

4.4高安全性

建筑結構的安全保障在建筑結構設計前，應對數據處理中心的外立面、承重、屋面防水、抗震/抗裂等級提出要求。同時，對易發生危險的系統（如UPS系統）應進行特殊考慮，如將UPS主機室與電池室進行分隔，并對UPS電池室采用實墻隔斷，從建筑結構層面保證數據處理中心的運行安全；

能源系統的安全保障數據處理中心內所有的能源支撐設備均需嚴格考慮接地與防雷系統，并在低壓配電雙輸出系統中考慮采用負載同步控制器（LBS）防止關鍵負載設備的損壞；

技術上的安全保障建設安防（閉路電視監控、防盜報警、電子巡更）、門禁（3層門禁管理體系）、消防（消防報警、消防滅火）、電氣保護等子系統從多方面綜合保證數據處理中心的安全；

運維管理的安全保障利用數據處理中心的環境監控系統（PSMS）對機房內的溫濕度、漏水、配電、UPS、空調、消防、安防等設備及子系統進行綜合監控，實現實時的對機房環境運行參數進行監控。當環境運行參數發生重大異常時，通過指揮調度中心進行快速排障與維修。

4.5可遷移性

隨著業務的不斷拓展，可能需要對舊數據處理中心進行擴容，并進行新中心的建設。這時，就需要進行數據處理中心的搬遷工作。數據處理中心的共有特點是：業務集中、數據集中、海量數據容量（至少TB量級）、大業務量、業務連續性要求極高、關鍵業務數據可用性高。由于業務24×7的連續性需求和客戶數據的重要性，保證業務連續性是數據處理中心遷移的核心要求。

因此在設計規劃時，應盡量考慮到搬遷時最小的風險、最短的停機時間。主要從以下方面考慮：模塊化設計方便搬遷時設備的拆卸和搬遷統籌規劃；設計的靈活性靈活的設計使搬遷變得更加可行，也方便在新中心的靈活部署；提供寬大通暢的設備運輸通道保證搬遷時的物理條件，提高搬遷方案的可實施性。

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[關鍵詞]網架結構 設計 構件受力

中圖分類號：TP417 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）22-0276-01

網架結構是若干桿件組成的網架基本單元（包括三角錐、正方體、截頭四角錐等）通過鉸接形成的空間多次超靜定結構。連接網架基本單元的結構叫做網架節點，根據其方式不同，通常分為焊接球節點、螺栓球節點以及鋼板節點等。我國自1964年建成第一個平板網架建筑―上海師范大學球類房以來，網架結構已經廣泛應用于各類建筑[2]。

一、網架結構的特點

（一）網架結構的功能性特點

本文所謂的功能性特點，指的是網架結構在使用功能、經濟性能、美觀功能和社會效益等方面區別于其他建筑結構形式的明顯特征。這些特征主要包括經濟合理、節能環保、大方美觀、結構靈活等。

網架結構由于其都是模塊化組裝，施工周期較短、耗材相對較少，在人工、材料等方面相比框架結構、框架剪力墻結構等傳統的建筑結構形式具有明顯的經濟合理性；另一方面，網架結構建筑由于易拆易建，適應于臨時性場館、展館建筑，加之其減少了混凝土、砌塊、砂石等材料的使用，使用材料和施工方式對環境污染較少，更有利于節能減排；再者網架結構由于是模塊化組裝，結構靈活、外形大方美觀，在最近幾年的高鐵站建設上就有著明顯的體現。

（二）網架結構的力學特點

如前文所述，網架結構屬于高次超靜定結構，其受力特點自然符合高次超靜定結構的力學規律。網架結構的力學特點主要包括如下幾個方面：

1.整體剛度大，不易變形，抗震性能好

由于高次超靜定結構對于形變的約束往往由兩個以上的作用力，因此增大了其整體剛度，從而增加了抗震性能[3]。

2.結構對單個桿件的依賴力較弱

如果是靜定結構，一個桿件的破壞可能導致整個結構發生形變和破壞，而超靜定結構則不然，一個桿的破壞只會改變受力傳導方式，而由別的桿件受力從而保持結構的穩定。網架結構的這個力學特征是保證其穩定性的重要因素。

3.受力方式復雜

一是網架結構的受力體系復雜，一個桿件有可能在不同的時間段或者不同的荷載作用下承擔不同方向的受力，即起到受壓和受拉的雙重作用。二是網架結構可變荷載的存在，導致了其受力的復雜性，如網架結構建筑，在風荷載、雪荷載等可變荷載的作用下，內部桿件的受力方式會發生改變，這種改變往往是動態的、偶然的，不易預測的。

二、網架結構優化設計思路與措施

傳統的網架結構設計方法一般是根據網架的布置形式、桿件接點的材料與規格、荷載分布情況等進行建立力學模型驗算其承載力，得出可行或不可行的結論。基于網架結構的上述特點，在網架結構設計過程中，用嚴謹、科學、創新的設計理念，對網架結構進行設計優化。

（一）多維度極限設計思想進行構件選型

多維度極限設計，指的是在設計過程中，假設多種不利因素均達到極限狀態[4]，如：風荷載、雪荷載、構件的疲勞老化等。然后在這種極限狀態的作用下，倒推計算網架結構構件的承載力，并依此作為構件選擇的依據。在這種思想下，構件的承載力是極限狀態下各種作用力的函數；同時構建的構件（如桿件）的規格、材質等又是構件極限狀態承載力的函數；通過兩次數學計算，即完成了對構件的選型。

Y=f（x1，x2，x3……） （1）

X=f（Y，z1，z2，z3……） （2）

上式中：

代表極限狀態下的構件承載力；xi代表各種極限狀態下的作用力；X和zi代表桿件的相關參數；在公式（2）中，Y就成了常量，公式（2）就是通過構件的既定參數確定未知參數的過程。

上述優化過程是多層次的，要根據受力傳導體系進行分層、分單元計算，通過計算機建模、軟件開發等手段實現精準測算；雪荷載、風荷載、地震荷載的確定要查閱當地歷史資料，根據標準規范和實際需求采用合理的歷史最大值數據（如50年一遇、100年一遇等）。

（二）將單位自重承載力系數作為網架結構優化指標

本文所指的單位自重承載能力，指的是一個重量單位自重的網架結構所承載的最大的作用力。引入這個系數，并將此作為衡量網架結構優化設計效果的重要參數。

網架結構在承擔外部荷載作用的同時，自重也增加著構件的負載量。如何運用最小的自重承載最大的荷載，這需要設計者在結構優化、材料選型等方面進行分析探討。

（三）推薦使用新技術、新材料、新工藝

新技術、新材料、新工藝的使用往往會在優化設計中起到立桿見影的作用，運用自重輕、剛度和強度使用要求的新型材料可以有效降低自重荷載，運用新的構建連接技術工藝，增加節點的力學性能，從而改變傳統的網架結構布置格局。

新材料的選型要注重兩個方面，一是要確保其力學性能優于傳統材料，二要確保新材料的耐老化、耐腐蝕、耐疲勞等指標不得低于傳統材料，既要注重其現實性能也要注重潛在性能；否則，就會顧此失彼，影響了網架結構的使用壽命和安全。

（四）運用合理的外形和措施降低或轉移偶然自然荷載

偶然自然荷載，指的是雪荷載、風荷載、地震等，可以通過網架結構外形設計達到轉移和減少這些荷載作用的效果。如可以根據當地的風力風向，設計有利于避風、疏風的外形結構。通過陡峭、錯落的頂面設計，降低積雪積壓，可以運用太陽能等新能源裝置設計融雪清雪系統，及時轉移和消除需荷載。在地震多發地帶，設計整體性剛度大、但與地基柔性接觸的網架結構建筑，通過柔性接觸面釋放地震荷載，保持主體建筑的穩定性和整體性，起到“以柔克剛”的效果。

（五）靈活模塊化設計思想

設計者應該進一步發掘和創新網架結構建筑模塊化和靈活性的特征，在易老化、易腐蝕、易損壞的部位，運用結構體積不大、多維度約束力共存、易于替換的模塊，便于局部維修和更換。

三、結論

網架結構是超靜定空間受力結構，在各種展館、體育館、機場、車站等建筑中有廣泛的應用，與傳統建筑結構形式相比，具備經濟合理、節能環保、拆建靈活、大方美觀等優點，同時具備整體性強、剛度大、抗震性能好、空間受力形式復雜、多單個桿件的依賴性弱等特點。基于其性能優點和力學特點，設計者要不斷創新優化設計措施，運用創新、先進、合理的設計理念，對網架結構力學體系進行深入分析研究，從細節上入手，不斷完善網架結構受力形式。通過多維度極限設計思想，充分保障構件選型的可靠性和安全性，引入網架結構單位承載力系數等指標，對設計優化進行評價評估，推薦使用新技術、新工藝、新材料，實現網架結構建筑的創新和性能完善，運用一定的設計思想和技術措施轉移或減少偶然自然荷載對結構的影響和破壞，進一步探索其靈活性的開發潛力，以設計建造安全可靠、經濟合理、時尚先進、美觀大方的網架結構建筑。

參考文獻

[1] 鞏玉發，殷志祥，張世昆.網架結構優化設計極限分析[J]阜新礦業學院學報（自然科學版），2011（4）：110-112.

[2] 張玉萍，溫欣.我國空間網架結構應用發展分析[J]山西建筑，2010（19）：70-71.

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方案構思：人文、現代

*以人為本，注重生態

醫院的設計方案中，不僅關注為患者提供優良的醫療環境，還考慮為醫務人員創造良好的工作氛圍。

方案結合當地地域特點，在適當密集布置建筑群的同時，充分考慮利用自然通風與采光，門急診、醫技、住院樓組合圍成多個內庭院。住院部具有良好規劃與朝向，大部分病房朝南布置，護理單元各層留有開放式的室內活動場所，使患者有舒適的交流空間。門急診、醫技樓各單元通透的庭院景觀體現了現代綠色生態建筑概念，為逐步建設成花園式醫院創造了條件。

*科學合理，技術先進

在新建筑物內設計醫院主街，使醫院內門急診部、醫技科室、住院部、后勤保障部門分區明確。各有關部門布局合理，聯系方便。

多通道式的影像放射科、生物潔污層流手術室、智能化綜合布線、樓宇自動化、供應中心專用電梯系統等新概念、新技術的應用全面體現了現代醫院的設計理念。

*安全衛生，經濟高效

在分析人流物流的基礎上。從整體到局部都做到潔污嚴格分區與分流，互不交叉混離，有效降低與控制院內交叉感染。

現代醫療設施運營成本較高，設計方案力求使醫院內部交通短捷，工程布線合理，為日后降低日常運營成本創造條件。

*造型新穎，形態別致

方案外觀努力體現端莊大方及現代化醫療親切的個性。同時融入地域特色及蒙醫文化，在簡約現代的建筑風格中，在細部處理上增加蒙古族吉祥健康的圖形文化。新建醫院將成為和林格爾縣富有現代建筑個性和優美庭院環境的嶄新城市形態。

風格造型：民族、個性

*運用抽象化的民族符號

現代建筑風格，簡潔明快，經濟適用，莊重大方。以抽象化的民族符號，引發人們對蒙古族文化及蒙醫科學的聯想。

特別是門診醫技樓，水平舒展，通透流暢，似枝干，似哈達，隱喻蒙中醫學文化在歷史長河中源遠流長。

*突出親切自然的個性

造型力求輕盈端莊，不追求豪華裝飾，方案設計在體現功能內涵基礎上，利用功能布局體型，刻畫出醫院親切自然的個性。尤其是住院樓，以核心筒為中心，兩翼舒展，有分有合，高低錯落。整個建筑大氣莊重，又不乏親切自然。

功能布局：明確、延展

規劃布局遵循城市總體規劃布局，合理利用基地與周邊道路的高差，建筑順應城市道路排列。

*分區明確，潔污分流

住院、急診、醫技、門診、蒙醫治療等區域相對獨立又聯系緊密。各區之間以庭院連接，既解決采光又創造綠色宜人的室內外景觀環境。

門診部、急診部出入口設于基地西側；住院部出入口設于基地南側；醫護人員出入口設于規劃的東北側道路；污物出入口設于基地東南側；另外在基地東南部設置傳染門診入口。

院區由北至南依次布置： 蒙中醫、兒童門診――普通門診――醫技急診部――住院部。

*門廳高大舒適，醫療主街順暢通達

門診部、急診部、醫技部以醫療主街組織和聯系，沿主街設電梯廳，形成豎向交通樞紐。主街上設計室內綠化及休息座椅，營造輕松活躍的休閑空間。

*門診科室模塊式布局，盡端式延展

各門診科室分區明確，以主街連接，模塊化布局，方便患者快速進入所在病區。

各科室盡端式布局，明確醫護及患者通道，也為后續發展留有余地。

*放射科采用多通道式布局

患者使用的通道區域與醫務人員的工作區域分開。在保證改善患者候診環境條件下，改進了醫務工作人員的工作環境，有利于提高效率。

結構設計：科學、合理

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關鍵詞：高層建筑；工程施工；技術

Abstract: with the rapid development of national economy, accelerating urbanization, the city land resources in short supply, high building by more and more city and the favour of people, opposite the building of construction technology of demand is also improved, and the engineers is also in constant research and development of new high-rise building construction technology, and constantly introduce and innovation of the domestic and international advanced construction technology and practical experience with your own theory, and making out the comparison of the construction unit with complete of the high-rise building project construction technology system, for our country in high-rise building project construction technology provide the further development of the power. This paper mainly summarizes high-rise building project construction technology of the relevant circumstances, and further discusses the high-rise building engineering construction technology, looking for the development of their own in high-rise building engineering construction new technology for the modernization construction of our country to make due contributions.

Keywords: high building; Engineering construction; technology

中圖分類號： TU74 文獻標識碼：A 文章編號：

隨著我國城市化進程的不斷深入，房屋建筑質量不僅會影響到社會經濟的發展，更關系到人民的生命健康。因此，在高層房屋建筑施工的過程中要嚴把每道施工的工序，保證施工的質量。特別是區域型經濟的不斷拓展和深化，建筑行業不斷追求體型復雜化、功能多樣化，促使我國高層建筑不斷向高度、外形多樣、技術先進的方向發展，不斷給建筑施工單位更高的標準要求，特別注重高技術、精專業、嚴管理，鑄造城市地標性的高層建筑，并積極完善高層建筑施工技術，不斷強化建筑結構、施工工藝和技術的提升，進一步完善我國高層建筑工程施工技術的系統性、理論性。

1高層建筑工程施工技術概要

1.1我國高層建筑工程施工現狀

在我國，高層建筑發展迅猛，特別是建筑正向外形復雜化、功能多樣化、結構類型復雜化的目標不斷發展，但由于高層建筑具有樓層多、建筑高、結構復雜多樣，對施工工藝和技術的要求非常高，施工工期較長，對施工完整性、結構荷載科學、施工工序等要求較高。所以，為確保高層建筑施工的順利進行，國家開始重視高層建筑的發展，特別是城市化進程的不斷發展對建筑安全的要求也越來越嚴格，在建筑工程施工中，不斷引入工程項目招投標制度、施工合同制、工程監理制，強化和規范建筑工程施工，特別針對高層、超高層建筑，加強對工程施工技術的監督、對施工安全的監控，并對高層建筑工程施工技術進行科學地、全方面地考核，保證施工質量和安全。

1.2高層建筑工程施工技術

依據高層建筑特有的工程施工特點，國家和建筑施工單位不斷加強施工技術的研發和施工理論的革新。目前，高層建筑主要以鋼筋混凝土建筑為主，并不斷發展為鋼結構或鋼混結構，有效減輕建筑自重。針對施工材料，不斷優化和篩選性能優良、便于施工和運輸的施工材料，并考慮配合混凝土進行澆注或模塊化處理。

1.2.1高層建筑工程地基施工技術

在高層建筑中，地基基礎是整個建筑的重要組成部分，是建筑的結構基礎和支撐點，依據《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規范》的相關規定，高層建筑的地基深度應為建筑高度的1/15左右，因此，深地基施工工程儼然成為高層建筑工程施工的前提條件。地基樁基施工技術。樁基施工技術是目前應用最廣泛、也是較成熟的一種地基處理形式。其中，發展和應用最廣泛的是灌注樁施工技術，它不僅適應各種復雜地質，還能根據荷載選擇施工級別。現澆灌注樁的發展也越來越迅速，其整體承載力可達1萬KN以上，而傳統樁型中泥漿護壁孔樁，因其適用性強，已成為高層建筑的主要樁型之一，國家積極推廣建筑基礎樁底、樁側后注漿技術，并配合超聲檢測技術，逐步形成具有特色的灌柱樁施工集成技術，并不斷研發動態、靜態測量技術，并開發相應的計算機模塊，適時掌控樁基承載力的狀況。地基基坑支護施工技術。我國高層建筑得到快速發展，但其施工地基基坑深，開挖難度大，已成為制約高層建筑施工的關鍵技術。由于高層建筑深基坑支護工程是集擋土、支護、防水、監測等的系統工程。目前，我國建筑行業研發的基坑支護系統分兩種，分別是逆作拱墻和土釘墻，兩種支護的造價都明顯低于傳統支護價格。

1.2.2高層建筑工程基礎施工相關技術

混凝土施工技術。高層建筑工程施工需要大量的土石材料，特別是在澆筑方面需要大批混凝土，而混凝土重要的指標是抗壓強度，影響其抗壓性能的因素主要是水泥的強度和水灰比，強化混凝土出廠的檢驗和混凝土制備中的檢測，確保使用混凝土的性能。強化施工混凝土的泵送技術，確保工程進度和質量。施工單位應積極開發研制混凝土澆筑新工藝，在確保混凝土性能的前提下，不斷革新現有的支模技術，加強支模材料的優選，動力提升設備的研發，并向大模塊方向發展，集約化發展拆模施工技術，確保高層建筑施工的進度。鋼結構工程施工技術。在高層建筑工程領域，鋼結構因其特有的超強度、抗壓抗彎、自重小等優勢，并且施工進度快、節能環保、抗震性能好，在我國得到不斷地推廣和發展，特別是在鋼結構的吊裝、連接和鋼結構表面防護等方面發展迅速。

2高層建筑工程施工技術的發展

隨著我國高層建筑的不斷發展，建筑工程施工技術得到極大的發展，在引入國外先進的施工技術和理論的基礎上，不斷發展我國自身高層建筑工程施工技術和理論體系，形成一批具有自主知識產權的工程施工技術，充實我國現有建筑工程施工技術。

2.1高層建筑外墻施工技術的發展

在我國建筑墻體實行全面澆筑結構的基礎上，建筑墻體大模塊時代已經到來，建筑施工質量不斷得到改善，圖1和圖2分別為建筑墻體施工舊、新施工技術，通過對高層建筑墻體技術不斷研究和創新，在確保工程質量的情況下，提升工程的整體性能和功用價值。

圖1 建筑墻體舊施工方法 圖2 建筑墻體新施工方法

2.2高層建筑厚板轉換層施工技術的發展

建筑結構中的轉換層可以根據功能的不同選擇不同的設計、施工工藝。目前，我國現有結構轉換層的形式主要有梁式、桁架式和板式。其中，梁式結構轉換層因其設計簡單、施工方便等優勢在工民建筑中得到發展和應用。但是，隨著我國高層建筑的發展，厚板式轉換層設計理念得到快速發展，特別是相關結構預應力技術理論研究的深入，促使我國高層建筑、特別是跨度大、高撓度、強剪切力等建筑結構問題都有較完善的設計和施工技術。

2.3高層建筑工程中新材料的施工技術

隨著建筑行業的快速、穩定發展，相關建筑材料行業也得到發展和提升，特別是在新材料的研發和制造方面取得了驕人的成就。建筑材料關系到高層建筑結構本身的性能、建筑荷載的能力及其防火、采暖保溫等功能。因此，對新材料的施工必須嚴格按照國家相關標準或規范執行，加強建筑裝飾材料的研發管理力度，特別是加強對新材料施工技術的研發，如玻璃幕墻的設計施工，明框暗框的設計、施工材料的安全性能等方面，確保建筑工程施工的質量和安全。

2.4高層建筑工程中施工技術的提升

高層建筑工程施工的實現必須依賴專業、高科技的電子產品和相關工程概預算、工程圖繪制和效果圖設計等軟件，強化工程施工的信息化技能，科學有效地編制高層建筑施工程序，科學管理施工材料、施工進度和施工成本控制，加強施工材料、混凝土制備過程的適時溫控、水控管理，還包括建筑的工程測量與地基勘察。可以通過計算機進行核算和設計，并不斷發展計算機輔助施工（CAC）技術和高層建筑工程施工管理信息系統的MIS技術，優化和完善我國高層建筑工程施工的技術體系和管理制度，確保高層建筑保質、保量、高效、低成本投入的完成。

3結論

我國高層建筑行業快速發展和壯大，施工技術的不斷升級。但是，由于我國現有高層建筑施工理論和技術還不成熟，國家必須加大力度引進和吸收國外先進的施工技術和理論，并組織相關技術人員進行研討和分析，結合我國現有的實踐經驗，制訂符合我國國情的高層建筑工程施工技術標準，并呼吁政府出臺相關的法律規范，對高層建筑工程進行科學地、規范地管理，使我國高層建筑行業逐步邁入嶄新的階段。

參考文獻：

[1]劉偉.高層住宅轉換層的施工技術及其質量控制[J].大眾科技，2006，(03).

[2]鄧瓊秋，李劍.高層建筑厚板轉換層混凝土施工技術研究[J].大眾科技，2006，(05).

[3]干兆和.高層建筑不規則厚板結構轉換層設計與施工技術[J].建筑施工，2006，(04).

[4]賈榮強.建筑施工技術的現況與發展趨勢[J].中外建筑，2003，(02).

篇7

關鍵詞：建筑學;建筑結構;課程;再認識

1引言

“建筑結構”是建筑學專業指導委員會指定必修的一門專業基礎課。在以往的教學中，發現學生們聽完課后還有很多疑惑沒有解決，盡管學習了課本內容，但在建筑設計課程中并不能很好理解和自覺運用結構知識，即缺少基本的結構意識。作為任課老師，這種現象引起筆者對于建筑結構課程的教學目的、內涵和教學方式的思考。面對如何提高課堂教學效率，達到良好教學效果的要求，筆者認為應從所授課程和授課對象兩方面入手，研究“輸入”和“接受”的認知規律，做到知己知彼，目的是在學生頭腦中建立結構意識，而不是固守課本，照本宣科，沿用滿堂灌或填鴨式的教學方法。

2相關概念

2.1建筑結構。在漢語中“建筑”一詞有多重含義。狹義上，最通俗的理解便是日常所指的房屋；另外，還有作動詞用時指建設筑造之意。廣義上，“建筑”一詞有在哲學中“上層建筑”的使用，指得是相對于經濟基礎的社會關系，有政治和思想兩個方面。[1]“結構”一詞用法也相當豐富。從微觀的物質組成分子結構、原子結構，到宏觀的天體、宇宙結構；到社會生活中經濟、家庭結構；以及撰寫文章的結構關系、漢字書法的間架結構等等。“結構”一般是指組成一個整體的各個部分的組織方式和相互的關系。如果把“建筑”和“結構”這兩個詞放在一起，那么它的含義便有了特指。建筑結構——建筑物承擔外力的部分，以及它們的構造。我國《建筑結構設計術語和符號標準》給出了“建筑結構”的定義：“組成工業與民用房屋建筑包括基礎在內的承重骨架體系”。[2]可見“建筑結構”是研究建筑物的承重骨架部分的組成方式和相互關系的一門學科。2.2建筑學專業與建筑結構課程。對于建筑學專業，對建筑結構的學習是十分必要的。一般建筑學本科的學制可以達到五年，所學課程眾多。主要包含了工程技術和人文藝術兩個大類，而建筑結構就屬于工程技術類的專業基礎課。如果說建筑學課程體系是一條河流，那么建筑結構是眾多源泉中的一支。由于中文的一詞多義，對于“建筑”這個詞可以借助Archi-tecture,Building,Construction這三個英文單詞來理解。Architec-ture的翻譯是建筑學，其含義是人們對即將創建的環境進行設計和規劃以滿足物質和精神需求，包含功能的布局、空間的組織、以及形式的美觀等方面，可將其作為“上層建筑”，歸為指導思想的層面來理解。Building的翻譯是建筑物，其含義是一棟樓房，實實在在的物體，可以將“建筑”的這一層次，理解為建筑的“本體物質存在”。Construction的翻譯是建造施工、建設、結構，其含義是將建筑材料進行組合達到所需的要求，在這一層次“建筑”可以理解為“物質基礎”。可以看出“建筑”的整個過程，是在“上層建筑”的設計和規劃下，利用物質材料進行建造，形成實實在在的物質實體。“建筑”一詞的含義清晰的分為了三個層次。建筑學專業的工作側重固然是“A”，但好的設計必須擁有對設計對象本體的充分認識，才能夠是有源之水，否則只能是憑空想象；建筑師只有對建造的過程深刻了理解，才能設計出可以建造實現的建筑物；有了物質實現，這在建筑的藝術表達層面，也使美觀和思想具有了實際載體，利用結構作為造型的手段也是當今建筑創作的潮流。所以建筑學學生學習建筑結構課程是必須的。

3建筑結構課程的內涵層次及培養目標

3.1建筑結構課程的內涵層次。早在古羅馬時期，建筑師維特魯威就提出了建筑設計的三大要素：“安全”、“適用”、“美觀”。從目前眾多教材可以看出，建筑結構課程的教學往往簡單地把土木工程專業的多門專業課，如鋼筋混凝土結構、鋼結構、砌體結構、木結構等進行刪減壓縮，合并成一本教材。其主要的邏輯，是在“安全”的范疇內結合材料知識，進行結構強度、剛度、穩定性等計算驗證，屬于相對微觀層面的內容。而在宏觀層面結構的“適用”問題，教材中卻很少討論，導致建筑學專業的學生還沒有建立基本的概念，就進入到了無盡的公式海洋和計算中，繼而喪失學習興趣，導致教學效果不佳。而在“美觀”這一原則中的內容，即結構所帶來的造型能力，更是幾乎沒有提及。建筑學專業學生對于建筑結構課程的學習，筆者認為可以將其分為三個層次：首先，從宏觀的角度對結構進行認知，知道什么是結構以及常見結構類型；然后，從中觀解決方案設計時的適用、甚至造型問題，學會在設計中對結構進行選擇，根據不同的建筑功能以及造型選擇不同的結構形式；最后，在微觀層次能夠進行簡單的驗算，掌握一定的計算能力，解決常見的工程問題。人類對事物的認知規律，一般來說應當是從宏觀向微觀，從感性認識到理性認識，所以對于建筑結構課程教學來講，如果遵循如此的規律，想必會有更好的效果。3.2培養目標。建筑學專業的結構課程與土木工程專業的培養目標有所不同，其主要的目標應該是認知，然后在設計中具有結構意識，最后能夠進行簡單的計算。在如今應用型教學指導思想下，對于建筑學專業的建筑結構教學，重心應放在課程層次前兩個方面——宏觀認知和中觀應用，學習的重心是為了更好的設計，而并非微觀層次計算能力的過度訓練。

4建筑結構課程教學的再認識

對建筑學專業的結構課程進行了分析之后，很明確其是有層次的，那么教學工作便不能夠只強化例如計算能力的一面，而應該根據課程的層次，多方面立體化的來進行。4.1教學原則。4.1.1奠定理論基礎。對于建筑學專業的學生來說奠定建筑結構的理論基礎，是建立結構意識和應用結構知識的前提。有了一定理論基礎才能夠更好的應用結構知識進行設計工作，甚至完成結構的計算工作。4.1.2注重實際應用。學以致用，建筑結構課程的學習對于建筑學專業的學生來說，現實的意義就是在設計中具有結構意識，注重結構問題，在將來的實踐中能夠良好的與專業工程師溝通。在教學中需要注重培養學生實際應用的意識和能力，幫助他們將書本上的理論知識在實踐中去應用。4.1.3引入技術進步。新的技術是教學的有利工具，專業課程的教學要能與時俱進。在如今信息化新技術的時代背景下，課程的教學也要嘗試將新的技術引入，教師要及時進行知識更新，掌握新技能并將其應用到教學中來。例如BIM技術，可以利用軟件讓同學們在計算機中進行模擬的建造結構，加深對結構生成的過程的理解。4.2教學內容。根據建筑結構課程層次分解，本課程的教學內容也可以分為三個層次，分別是對基本結構的認知、結構的應用選型、結構的計算。基本結構的認知包含了結構的基本概念、當代常見建筑結構的類型；結構的應用選型結合設計了解和掌握何種類型的結構適合何種建筑，滿足其功能和造型的需求；結構計算，是在力學和材料知識的基礎上，訓練常見結構類型的計算能力。4.3教學方式。4.3.1講授、考試。對于專業基礎理論課程，講授法是最直接也最有效的教學方法，能夠在最短的時間內，將最大的信息量在一定的時間內系統的傳授給學生。在結構課程中，有很多基礎概念需要學生掌握，所以這部分內容必須存在。進行考試又是檢驗和評價學生對基本知識和技能掌握程度的有效手段，它能夠給學生記憶和理解基本概念、掌握基本計算技能帶來外界動力，提高學習的積極性。這種傳統的教學方式，對于學生在建筑“安全性”原則中的基本概念和計算驗證的能力的培養和訓練很有意義。4.3.2發言、討論。打牢基礎知識的同時，如果教師能夠布置任務，將學生分成若干小組，讓其課后自主研究，從結構的角度去認知和點評一棟建筑，并在課堂上向所有同學進行介紹，發表自己的看法。這樣的結構課程，能夠將課堂氛圍變枯燥為有趣，能夠提高同學們學習的自主性，將過去的被動聽課狀態轉換為主動的研究和探索。并且課堂的發言還能夠鍛煉同學們的表達能力，這點也是建筑學專業學生需要培養的一種重要能力。這種方式針對建筑結構在建筑“適用性”的原則的學習比較有效，可以使學生達到自主認知和理解的目的，什么類型的結構形式適合什么類型的建筑類型，有什么特點，設計時要注意什么問題等都可以得到很好的訓練。4.3.3實踐、應用。建筑學專業現在常見的授課模式是設計課和理論課分離。通常一門理論課授課完畢，學期末進行考試，整個課程就結束了。但理論課最終對于設計的作用卻無從檢驗。建筑學專業的專業核心課是設計，將基礎知識運用到設計中，這是基礎課的最佳效果。在設計課中如果能夠穿插結構知識的具體專題，進行知識強化訓練，有助于同學們有意識將結構知識運用于設計中，而不是學習完了，就將書本放到一邊，理論脫離實踐。例如高年級的高層建筑和大跨度建筑的設計課程，就可以進行剪力墻結構、桁架結構等專題的強化，將其模塊化嵌入到設計課中去。這種教學模式能夠鍛煉學生將理論知識運用到實際問題的能力，把大塊的知識進行分割，讓學生在專題的設計中消化吸收相對比較小的知識點并付諸實踐。

5小結

綜上所述，通過分析建筑和結構的內涵，肯定了建筑學專業學習建筑結構課程的必要性；進一步分析建筑結構課程，發現其內在宏觀、中觀、微觀的層次內涵，指出學生學習的過程應當遵循認知的一般規律從宏觀到微觀，教師的教學也應該分層次進行，對于建筑學專業更應該注重被忽略的認知和應用層次的訓練；最后，思考對于建筑學專業結構課程的教學方法，提出應當多元化的訓練學生不同的能力，使學生真正將知識能夠應用起來，達到學以致用的目的。對課程的再度認識帶來的只是理論的想法，更多的工作還需要在教學的實踐中進行嘗試和檢驗。

作者:文博 單位:三江學院

參考文獻：

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【關鍵詞】高層建筑；工程施工；技術

隨著我國城市化進程的不斷深入，特別是區域型經濟的不斷拓展和深化，建筑行業不斷追求體型復雜化、功能多樣化，促使我國高層建筑不斷向高度、外形多樣、技術先進的方向發展，不斷給建筑施工單位更高的標準要求，特別注重高技術、精專業、嚴管理，鑄造城市地標性的高層建筑，并積極完善高層建筑施工技術，不斷強化建筑結構、施工工藝和技術的提升，進一步完善我國高層建筑工程施工技術的系統性、理論性。

1、高層建筑工程施工技術概要

1.1　我國高層建筑工程施工現狀

在我國，高層建筑發展迅猛，特別是建筑正向外形復雜化、功能多樣化、結構類型復雜化的目標不斷發展，但由于高層建筑具有樓層多、建筑高、結構復雜多樣，對施工工藝和技術的要求非常高，施工工期較長，對施工完整性、結構荷載科學、施工工序等要求較高。所以，為確保高層建筑施工的順利進行，國家開始重視高層建筑的發展，特別是城市化進程的不斷發展對建筑安全的要求也越來越嚴格，在建筑工程施工中，不斷引入工程項目招投標制度、施工合同制、工程監理制，強化和規范建筑工程施工，特別針對高層、超高層建筑，加強對工程施工技術的監督、對施工安全的監控，并對高層建筑工程施工技術進行科學地、全方面地考核，保證施工質量和安全。

1.2　高層建筑工程施工技術

依據高層建筑特有的工程施工特點，國家和建筑施工單位不斷加強施工技術的研發和施工理論的革新。目前，高層建筑主要以鋼筋混凝土建筑為主，并不斷發展為鋼結構或鋼混結構，有效減輕建筑自重。針對施工材料，不斷優化和篩選性能優良、便于施工和運輸的施工材料，并考慮配合混凝土進行澆注或模塊化處理。

1.2.1　高層建筑工程地基施工技術

在高層建筑中，地基基礎是整個建筑的重要組成部分，是建筑的結構基礎和支撐點，依據《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規范》的相關規定，高層建筑的地基深度應為建筑高度的1/15左右，因此，深地基施工工程儼然成為高層建筑工程施工的前提條件。

地基樁基施工技術。樁基施工技術是目前應用最廣泛、也是較成熟的一種地基處理形式。其中，發展和應用最廣泛的是灌注樁施工技術，它不僅適應各種復雜地質，還能根據荷載選擇施工級別。現澆灌注樁的發展也越來越迅速，其整體承載力可達1萬KN以上，而傳統樁型中泥漿護壁孔樁，因其適用性強，已成為高層建筑的主要樁型之一，國家積極推廣建筑基礎樁底、樁側后注漿技術，并配合超聲檢測技術，逐步形成具有特色的灌柱樁施工集成技術，并不斷研發動態、靜態測量技術，并開發相應的計算機模塊，適時掌控樁基承載力的狀況。

地基基坑支護施工技術。我國高層建筑得到快速發展，但其施工地基基坑深，開挖難度大，已成為制約高層建筑施工的關鍵技術。由于高層建筑深基坑支護工程是集擋土、支護、防水、監測等的系統工程。目前，我國建筑行業研發的基坑支護系統分兩種，分別是逆作拱墻和土釘墻，兩種支護的造價都明顯低于傳統支護價格。

1.2.2　高層建筑工程基礎施工相關技術

混凝土施工技術。高層建筑工程施工需要大量的土石材料，特別是在澆筑方面需要大批混凝土，而混凝土重要的指標是抗壓強度，影響其抗壓性能的因素主要是水泥的強度和水灰比，強化混凝土出廠的檢驗和混凝土制備中的檢測，確保使用混凝土的性能。強化施工混凝土的泵送技術，確保工程進度和質量。施工單位應積極開發研制混凝土澆筑新工藝，在確保混凝土性能的前提下，不斷革新現有的支模技術，加強支模材料的優選，動力提升設備的研發，并向大模塊方向發展，集約化發展拆模施工技術，確保高層建筑施工的進度。

鋼結構工程施工技術。在高層建筑工程領域，鋼結構因其特有的超強度、抗壓抗彎、自重小等優勢，并且施工進度快、節能環保、抗震性能好，在我國得到不斷地推廣和發展，特別是在鋼結構的吊裝、連接和鋼結構表面防護等方面發展迅速。

2、高層建筑工程施工技術的發展

隨著我國高層建筑的不斷發展，建筑工程施工技術得到極大的發展，在引入國外先進的施工技術和理論的基礎上，不斷發展我國自身高層建筑工程施工技術和理論體系，形成一批具有自主知識產權的工程施工技術，充實我國現有建筑工程施工技術。

2.1　高層建筑厚板轉換層施工技術的發展

建筑結構中的轉換層可以根據功能的不同選擇不同的設計、施工工藝。目前，我國現有結構轉換層的形式主要有梁式、桁架式和板式。其中，梁式結構轉換層因其設計簡單、施工方便等優勢在工民建筑中得到發展和應用。但是，隨著我國高層建筑的發展，厚板式轉換層設計理念得到快速發展，特別是相關結構預應力技術理論研究的深入，促使我國高層建筑、特別是跨度大、高撓度、強剪切力等建筑結構問題都有較完善的設計和施工技術。

2.2　高層建筑工程中新材料的施工技術

隨著建筑行業的快速、穩定發展，相關建筑材料行業也得到發展和提升，特別是在新材料的研發和制造方面取得了驕人的成就。建筑材料關系到高層建筑結構本身的性能、建筑荷載的能力及其防火、采暖保溫等功能。因此，對新材料的施工必須嚴格按照國家相關標準或規范執行，加強建筑裝飾材料的研發管理力度，特別是加強對新材料施工技術的研發，如玻璃幕墻的設計施工，明框暗框的設計、施工材料的安全性能等方面，確保建筑工程施工的質量和安全。

3、結論

我國高層建筑行業快速發展和壯大，施工技術的不斷升級。但是，由于我國現有高層建筑施工理論和技術還不成熟，國家必須加大力度引進和吸收國外先進的施工技術和理論，并組織相關技術人員進行研討和分析，結合我國現有的實踐經驗，制訂符合我國國情的高層建筑工程施工技術標準，并呼吁政府出臺相關的法律規范，對高層建筑工程進行科學地、規范地管理，使我國高層建筑行業逐步邁入嶄新的階段。

參考文獻：

篇9

Cao Jingchao

（Guangdong Province Erguang Expressway Co.，Ltd.，Huaiji 510006，China）

摘要：吊籃在施工過程中運用廣泛，但對于吊籃的理論研究，特別是對于特殊情況下大跨度吊籃理論研究較為缺乏。本文對某橋梁大跨施工吊籃桁架結構采用Midas/Civil進行有限元分析和設計，通過理論計算，結果得出該吊籃結構強度與剛度符合要求。為了檢驗有限元分析的理論計算，采取理論計算方法與之對比，結論顯示，兩者基本相符合。結論可為吊籃施工與設計計算提供參考。

Abstract: Basket was widely used in the construction process. However, the theoretical research on basket is relatively deficiency, especially long-span basket theory under the special condition. This paper used Midas/Civil to conduct Finite Element Analysis and Design on long-span basket truss structure. Through calculating, the results indicated that the basket structure strength and stiffness meets the requirement. In order to check the finite element analysis of theoretical calculation, we adopted the theoretical calculation method to compare with it, and the result shows that the two of them is basically in accordance with each other. The conclusion could provide the reference for basket construction and design calculation.

關鍵詞：吊籃 桁架結構 有限元分析

Key words: basket；truss structure；Finite Element Analysis

中圖分類號：TU3文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）21-0088-02

0引言

吊籃是建筑工程高空作業的一種建筑結構，作為幕墻安裝，外墻清晰，表面粉刷等之用。目前，吊籃在我國得到了廣泛的應用，使我國不僅成為世界上最大的生產大國，而且成為世界最大的吊籃使用國家之一。雖然吊籃在我國已有近25年的發展歷史，但其基本結構、作業范圍和外觀形狀并沒有顯著變化，而就我國吊籃的品種和規格而言，與發達國家相比還有較大的差距。發達國家吊籃產品的技術發展主要表現在：①驅動和摩擦傳動方式的改進以達到節能或提高功效為目的，使產品向多樣化發展；②籃體結構的異型化和模塊化組合以及提升能力的不斷增加，擴大了吊籃的應用范圍；③懸吊支承結構的改進，使吊籃的支承體系多樣化和輕便化，適用不同建筑結構的要求。這三個方面的改變，是吊籃產品中技術發展的具體體現，從而使吊籃的應用范圍更加廣闊。本文以一工程為背景，針對籃體結構的異型化和模塊化組合以及提升能力的不斷增加，擴大了吊籃的應用范圍這一方面的技術欠缺有一定的補充，通過有限元計算和理論驗證，證明了大跨度吊籃桁架結構設計的合理性。

1工程概況

吊籃通常多采用鋼桁架結構，下面為某鋼筋混凝土箱型橋梁的施工吊籃，該吊籃桁架的跨度為48.0m，桁架高1.7m，其結構形式如立面圖1所示。

2Midas/Civil進行建模與有限元分析

2.1模型建立對吊籃鋼桁架模型立采用立體建模，共374個節點，872個單元，材料選用Q235鋼，截面分別有弦桿截面、斜桿截面和豎桿截面，約束為一個在16號節點處的鉸接和三個豎直向上的鏈接，分別為14號、360號、362號節點，如圖2吊籃模型圖所示。

2.2 有限元分析結果與分析邊界條件分為兩組，一個是支撐邊界組，另一個是鉸接組，支撐邊界組是指約束整體吊籃桁架，鉸接組是吊籃節段單元之間的連接。經過計算每個吊籃階段單元的自重為7.91kN，平均到下弦桿單元也就是1.32kN/m；考慮到附加荷載，因此額外增加0.2倍自重荷載，由此自重為1.584kN/m。采用均布荷載施加，每根下弦桿單元承受均布荷載為0.792kN/m。移動荷載主要為人群荷載，采用8個80kg的小車在建立在下弦桿梁單元上的車道之上來回跑動。

荷載組合主要考慮1.2自重+1.4移動荷載的最不利組合，查看在該組合下的支反力，應力，彎矩和撓度。

通過Midas/Civil軟件對吊籃桁架的模擬運算，得出最大支反力為32.24kN，最大剪力為16.96kN，最大彎矩為3.21kN?m，組合應力最大值為98.6MPa,最大撓度為121.5mm,在下弦桿上最大撓度值為113.0mm。

3理論計算

桁架的撓度計算：桁架鋼結構的撓度一般由兩部分組成，一是由單銷間隙產生的非彈性撓度，另一部分是有荷載引起的彈性撓度，兩者疊加為橋梁的撓度。

①非彈性撓度的計算。先定義α，α為相鄰兩跨拼裝單位之間由銷孔間隙產生的響度轉角（弧度制），?琢＝■=■=1.17×10-5，

式中：?駐l――單銷與銷孔之間的間隙，?駐l=1mm；h――桁架拼裝單位的高度，桁架高h=1700mm。

由此，可以計算出吊籃的非彈性撓度值:

fo=d■sin■?琢=6000×8×sin?琢=56.16mm，

式中fo:――簡支梁跨的非彈性撓度（mm）；d――桁架拼裝單位的長度（mm）；n――每一跨的桁架拼裝單位數；

②采用B.C.卡秋林公式計算由荷載引起的桁架彈性撓度如下：

f=■1+（tan?準1+cot?準1）×■×（1.61-0.335■）Kdf

式中：f――桁架由活載引起的彈性撓度（m）；l――桁架的計算跨度（m）；ho――桁架在支座處的計算高度（m）；h――桁架的計算高度（m）；?準1――跨中斜桿與垂直線之間的夾角（°）；E――桁架所用材料的彈性模量（kgf/cm2）；Kdf――活載的橫向分配系數，Kdf=0.1767；I――桁架截面的慣性矩，I=7.36×105cm4；Keq――活靜載的等撓度等代荷載（kgf/cm）。

該吊籃跨度48m，桁架在支座的計算高度h=1.7m，跨中斜桿與垂直線的夾角正余弦值為tan?準1=■=0.588，cot?準1=1.7鋼材的彈性模量為E=2.1×106Kgf/cm2，活靜載等撓度的等代荷載Keq=0.8+0.66=9.37Kgf/cm，則可求出桁架由活載引起的彈性撓度f=6.21cm。因此理論計算的吊籃桁架撓度值為56.16+62.1=118.3mn。

根據鋼結構規范，“樓（屋）蓋梁、工作平臺梁和平臺板的主梁或桁架（包括設有懸掛起重設備的梁和桁架）的允許撓度值L/400=120mm，可知該撓度計算滿足要求。

4分析與結論

通過對吊籃桿件的受力和撓度的理論計算，得出吊籃鋼桁架結構中構件的承載能力，以及桁架結構在荷載作用下的豎向變形值。再通過Midas/Civil軟件的建模和計算，得出，吊籃桁架的模型實體，并在動靜荷載作用下得出的剪力、彎矩、應力和撓度。綜上所述可以出以下結論：①下弦桿在第一節段與第二階段相接處剪力與彎矩最大，而該處最大剪力、最大彎矩都相當小，顯然滿足要求。②計算得出組合應力最大值?滓＝98.6Mpa＜[?滓]=235Mpa，滿足要求。③最大撓度值位于跨中兩邊加強圓鋼桿件上，為121.5mm，跨中受力構件，即下弦桿最大撓度值為118.3mm＜L/400＝120mm，滿足要求。

通過以上計算從理論上證實了6m×8=48m大跨度的桁架吊籃安全可行。

參考文獻：

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[2]王棟,李晶.空間桁架結構動力學形狀優化設計工程力學[J].2007,24(4).

篇10

【關鍵詞】水倉煤泥清挖；壓濾脫水；模塊化設計

1.前言

水倉是煤礦井下必要的設施之一。為確保礦井生產和安全度汛，根據《煤礦安全規程》的要求，在每年雨季來臨之前，必須對水倉進行清挖，以保證度汛期間井下的生產安全。因此水倉至少每年清理一次，短者每月都要清挖。通常一個煤礦在幾個主要水平面上會設置局部水倉或主水倉，水倉一般由兩個獨立的巷道系統組成，總容積為4-8小時的涌水量。

水倉沉淀通常分為自然沉降和加絮凝劑沉降，水倉沉淀物為煤炭顆粒、巖石顆粒、煤泥、鉆探泥漿、巖塵和噴漿料等，當水倉沉淀物以煤炭顆粒和煤塵為主時，煤泥的回收利用價值很大。一般情況下，水倉口沉降顆粒較大，越往倉尾沉降顆粒越小，因此水倉口的煤泥比較容易清挖，越往里越不容易清撈。

通過上述分析可見煤礦水倉的清理是中國煤礦多年來的一個老大難問題。水倉的清理分為人工清挖和機械清挖，目前國內大小煤礦仍以人工清挖方法為主。人工清挖的主要缺點是使用人員多、清挖周期長、工作環境惡劣、工人勞動強度大、礦車占用量大、污染運輸巷道、清挖不及時會影響礦井安全生產。國內現有的機械清挖方法如煤泥自動裝車機、泥漿泵抽排裝車，雖然降低了工人的勞動強度，但仍然存在礦車占用量大、污染運輸巷道等問題。

2.現有水倉清挖工藝

某深井煤礦井底運輸水平-990m，三個井筒均超千米，是目前國內煤礦系統中最深的礦井之一。主水倉由6個入倉口沉淀池和內外環水倉組成，內水倉長220.6m，外水倉長266.6m，水倉斷面凈寬4m，斷面高2.8m，斷面面積7.8m2，水倉建筑結構為錨噴，水倉總容積4800m3。

另有井下水處理系統沉淀池長6m，寬4m，高3.3m，容積79.2m3，建筑結構為混凝土結構。因考慮礦井井下用水需要，在煤泥水入水倉時加入絮凝劑聚氯乙烯酰銨和氯化鋁，加速煤泥水中煤泥的沉淀。原設計采用的水倉清挖作業方式為人工清挖。一般2個月清理一次，每次清挖需要12人，清挖時間70天以上。

以往的清挖工藝是：工人用大锨將煤泥直接裝礦車，用絞車提升至大巷，由電機車外運升井，設備投入大，使用車皮多，運輸環節復雜，占用人員多，勞動效率低。同時該清挖工藝耗時長，工人勞動強度大，致使井上、下沿途淤泥積水，影響職工行走安全及環境面貌，同時礦井長時間單水倉運行，排水系統受到威脅，影響到礦井的安全生產。因此，如何改進水倉清挖工藝就成了一個擺在技術人員面前函待解決的技術難題。

3.新型自動清挖系統研發

3.1 系統組成及工作原理

為解決水倉清挖難題，技術人員經過努力開發了一種新型的水倉煤泥清挖處理系統，它由攪拌抽排系統、緩沖系統、加壓系統、壓濾脫水系統組成。該系統采用模塊化設計，各個子系統之間相對獨立，又有機聯系，整套系統可分解拆卸，滿足井下安裝的需要。整套系統設備還可根據水倉的大小和長短進行不同的匹配組合，以適應不同的需要。

系統工作原理：該水倉清挖處理設備由攪拌抽排系統設備從煤礦井下水倉中攪拌煤泥，形成一定濃度的煤泥水，并通過排水管路排入緩沖系統裝置，煤泥水在過濾、緩沖裝置作用下，過濾掉大顆粒物料，形成穩定的細物料從緩沖裝置底口由加壓泵抽排出，進入壓濾脫水系統設備，煤泥水混合物在煤水分離設備作用下，使水、煤混合物分離，水經溢流管排出后回流到另一水倉，再由井口主排水泵排出，煤水分離設備中的煤泥餅進入礦車裝車。

工藝流程如圖1所示。

3.2 系統主要工藝參數及與其他方法比較

（1）回收粒度 0.01～5mm

（2）工效 3～5t/h

（3）最大裝車高度 1450mm

（4）最佳入料濃度 25%～45%

（5）回收煤泥水分 〈25%

（6）電壓 380V/660V

（7）裝機總功率 45Kw

表1所示為本自動清挖處理方法與其他常用清挖方法對比。

4.系統試運行情況

該清挖設備自3月10日開始裝車下井，由維修人員進行安裝，3月19日安裝、調試完畢，正式投入使用。首先在井下水處理系統沉淀池清挖，水處理系統沉淀池共有6個，清挖一個沉淀池用工2人，時間為2天，脫水后的煤泥共計30車，每礦車裝料約1.7m3，而過去用人工清挖，每清挖一個沉淀池用工5人，時間為5天，需用礦車90車左右。由于設備到貨時內倉人工已經清挖完畢，人工清挖內倉每天用12人，共計35天。而用設備清挖外倉，煤泥堆積高度為1.4m左右，煤泥容積約1500m3，清挖期間每天用工4人，每天經清挖脫水后的煤泥30車，實際使用清挖時間為20天。

通過使用情況可知，每次清倉用工4～5人，清挖周期（連同清挖沉淀池在內）50天左右，需用礦車1500車次左右。而人工清挖每次用工12人，清挖周期（不含清挖沉淀池在內）70天左右，需用礦車4100車次。該系統優勢相當明顯，礦車占用量也大幅減少，無形中又增大了副井的提升能力，極大的緩解了車皮調度的困難。雖然該煤礦井下水倉清挖處理設備是新開發研制的第一套系統，但在整個運行期間，該水倉自動清挖處理設備運轉正常，性能穩定，操作方便、可靠，機械傳動無故障，清挖效果明顯，使用情況良好，一些小的故障在技術人員的指導下也很快排除。

5.結束語

該系統的研制成功極大促進了國內水倉自動清挖安全高效技術的發展，大大提高井下水倉煤泥處理的機械化程度，并且該系統采用模塊化設計，通過對子系統的不同選型設計，能夠適應不同特性的煤泥清挖，具有很強的適應能力。

通過現場使用情況分析，可知該煤礦井下水倉清挖處理系統有如下特點：

（1）實現井下水倉清挖抽排的自動化，減少崗位人員，減輕了工人的勞動強度。

（2）清挖水倉效果良好，煤泥回收效率高，提高了清挖質量。

（3）設備投入少、安全可靠，具有良好環境效益。

（4）礦車用量少，與人工清挖相比節約運輸環節礦車周轉量2/3。

（5）可有效利用礦車的容量，又避免了在運輸過程中對巷道的二次污染。

（6）可充分利用峰谷電費，降低能耗。

（7）經濟效益顯著，經測算每年可增收節支187萬元。

參考文獻

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