织物建筑的绿色技术研究

国内图书分类号：TU241国际图书分类号：硕士学位论文织物建筑的绿色技术研究硕士研究生：朱雅莉导师姓名：徐飞鹏教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：建筑设计及其理论所在单位：建筑学院答辩日期：2010年6月学位授予单位：青岛理工大学ClassifiedIndex：TU241U.D.C：DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYANDPRACTICEONDESIGNOFTHEADAPTABILITYINHOUSINGCandidate:ZhuYa-LISupervisor:Prof.XuFeipengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ArchitectureDesignandTheoryDateofOralExamination:April2010University:QingdaoTechnologicalUniversity硕士学位论文织物建筑的绿色技术研究学位论文答辩日期：指导教师签字：答辩委员会成员签字：青岛理工大学工学硕士学位论文I目录摘要……………………………………………………………………………………ⅠAbstract……………………………………………………………………………………………Ⅱ第一章绪论：1.1.背景：织物建筑现今发展，可持续理论的提出1.2.目的、意义：发展织物建筑为绿色建筑的意义1.3.定义：织物建筑绿色建筑1.4.研究方法第二章、国内外绿色建筑研究现状2.1.国内现状2.2.国外现状第三章、织物建筑功能技术分析3.1.织物建筑的发展历程3.2.织物建筑的结构体系3.2.1结构功能：织物建筑的结构体系类型及特点3.2.2.材料特性：3.2.2.1钢结构材料类型及特点3.2.2.2膜材材料类别及特点和选型3.3.3.施工流程：施工工艺及施工流程3.3织物建筑的优缺点3.4使用功能：3.4.1标识性。空间使用3.4.2大的无柱空间3.4.3抗震性3.4.4防火性3.4.5重复使用性3.4.6灵活性第四章、织物建筑的绿色节能技术青岛理工大学工学硕士学位论文II4.1.构建生产结构环保处理表面覆盖物加工环保材料可回收利用4.2.施工过程运输基础处理现场施工4.3.可持续使用地上可以动的基础标准构件,提高加工精度节点处理（铰接）轻质材料(方便二次安装)4.4..耗能光能热能4.5功能使用声效在建筑结构上考虑水电配备通风处理自动涡轮通风器遮阳处理选用防紫外线的遮阳帘,光学感应器自动控制6.低碳第五章、国内外优秀案例分析5.1迪拜酒店5.2鸟巢或水立方5.3英国伊甸园第六章、织物建筑的未来展望织物建筑现今应用青岛理工大学工学硕士学位论文1摘要织物建筑是一个古老的形式演变过来的一种建筑形式，随着新的材料的应用、结构的完善，膜结构已经成为大家公认的建筑结构形式之一，织物建筑也作为永久建筑登上了建筑舞台。织物建筑因其造型独特，能提供大的无柱空间，抗震、防火、防风性能优越，在各个行业都得到了广泛的应用。绿色建筑始于可持续理论的提出，面对世界范围内人口剧增、土地严重沙漠化、自然灾害频发、温室效应、淡水资源的日渐枯竭等人类生存危机,可持续发展理论被提出，而对建筑的要求已经不再是以前的遮风挡雨基本要求了，他对建筑提出更多的要求，节能环保低耗低碳……。全球都倡导建筑进行技术革命，通过改革在建筑全生命周期（物料生产、建筑规划设计、施工、运营管理及拆除过程）中，以最节约能源、最有效利用资源的方式，尽量降低环境负荷，同时为人们提供安全、健康、舒适的工作与生活空间。织物建筑能否满足这些可持续发展的要求，直接影响到织物建筑在未来的发展。本文通过介绍织物建筑结构材料发展等多方面内容，分析织物建筑的优缺点，再结合绿色建筑的要求，在织物建筑构件生产、施工运输、功能使用上，通过合理的技术手段完善织物建筑，使其成为环保、节能、低碳、可持续使用的绿色建筑形式。通过本文的研究，期望对织物建筑设计有参考和借鉴作用。关键词：织物建筑；膜结构；绿色建筑；可持续发展；节能；低碳青岛理工大学工学硕士学位论文2ABSTRACTKeyWords:青岛理工大学工学硕士学位论文3第1章绪论1.1背景：1.1.1织物建筑的背景织物建筑定义织物建筑又称膜结构建筑(Membranebuilding),膜结构建筑是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon)及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状,作为覆盖结构,并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式.膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类.充气膜结构是靠室内不断充气,使室内外产生一定压力差(一般在10㎜～30㎜水柱之间),室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力,从而实现较大的跨度.张拉摸结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型,其造型非常优美灵活索膜结构作为一种新型的空间建筑结构形式，诞生于20世纪60年代末期，最早的标志性作品是1967年德国建筑师FreiOtto为加拿大蒙特利尔国际展览会设计的德国展馆GermanPavilion.经过近40年的发展,索膜结构已独立成体系,并日趋成熟,在空间建筑结构体系中的作用和优势已被广泛认同.因其独特的结构体系形式,主体技术的高科技含量,材料的环保性能,以及充分体现现代空间建筑的功能要求和无与伦比的时尚气息等特点,被一致认定为继轻钢结构LightSteelStructures之后的第五代建筑结构体系。膜结构作为一种现代化的工程结构,显示了当今建筑技术与科学的发展水平,因而具有广阔的发展空间,它不仅满足家庭建筑的居住、休闲、工作、学习要求，还提供广阔商业空间用途。织物建筑在欧洲、美国、以及日本正蓬勃发展。在织物建筑方面,欧洲占有领先地位。几年前欧洲工业界建立了“纺织集团”,该集团与欧洲各国的规划局相接触,加强了建筑织物的研究、工业生产与使用者之间的联系,在年轻一代中导入纺织结构建筑的思想,并奖励那些将纺织品以新的方式应用于建筑领域各方面的创新举措。美国与日本从70年代开始将建筑织物陆续用于体育设施、音乐台、食品杂货店、销售中心、旅馆和室内活动场所、展览馆等。中国近几年也在各个领域广泛应用膜结构。织物建筑应用青岛理工大学工学硕士学位论文4景观小品现代城市建设越来越注重对环境设计的要求，建筑环境的提高与当代社会生产力的发展和科学技术水平密切相关。膜结构是随着现代科学技术发展起来的全新建筑技术表现形式，是材料科学，建筑科学，结构力学以及环境科学高速发展的综合产物。形式美观,设计合理的索膜结构景观小品,在当今建筑环境设计中起着重要作用。设计师在现代建筑环境设计中希望不断地引入新的设计元素,索膜结构本身具有的多功能、多样性、标识性以及时尚的特征,很好的符合了这种需求。现在索膜结构小品在环境中的景观衬托往往成了环境美化的主要角色.交通设施索膜结构的形态美体现在建筑始终处于内应力的平衡状态中,力是美实现的根本;而传统建筑是通过建筑本身固定的结构空间来表现美,这种表现美往往受到很多限制;索膜结构采用预张力空间结构体系,它以最轻,最强的结构围合出最大的空间,从而打破了传统建筑空间因结构形成原理所带来的限制。可以说,索膜结构是以最科学的结构创造出最美的建筑形态,以技术美创造艺术美,在这里结构与建筑,技术与艺术得到了完美的结合和高度的统一。今天,索膜结构已广泛使用在停车场,高速公路收费口及标志,隧道,车站,码头,机场等各种交通设施的建设中.工业设施索膜结构作为一种现代化的工程结构,显示了当今建筑技术与科学的发展水平,因而具有广阔的发展空间,这在工业设施的建设中有突出的表现,现代工业设施的建设需要多样化的外观造型,更大的跨度和高度空间,更轻质的屋顶以及围护结构,良好的通风及采光条件,甚至有时需要整体或局部拆装,屋顶或围护结构可以开和,以及临时覆盖或维护等等。商业设施:近年来,国内采用索膜结构的形式建造各种公共建筑成为一种趋势。无论是大型会场商场,酒店,海滨浴场,还是各种城市中心广场,商业街,游乐中心等,都有索膜形式结构的参与。与传统建筑及环境的自然融合,在满足建筑功能的前提下,极富张力的造型与突破想象的使用空间,又赋予建筑更为深广的意义,甚至成为一个地区的标志性建筑。索膜结构真正意义上与传统建筑一样,在人类社会建筑发展史上留下永恒经典的篇章.不错，近年来膜结构展览建筑方兴未艾。随着人类交流的不断扩大，这几年世界上几乎每一个大城市都在兴建融会议与展览于一体的会青岛理工大学工学硕士学位论文5议展览中心，其面积往往达上万平方米，其中的展览场地就要求一个大跨度的空间，中间不设柱子；即使有柱子，柱网也要在25m以上。此外，对展览来说，最好有自然采光以提供足够的光线。这样，膜结构就是适宜的选型。对于展览建筑，首先要提的当然是伦敦泰晤士河畔的千年穹顶，这是英国政府为迎接21世纪而兴建的总造价达7亿多英磅的大型综合性展览馆，包括一系列展示与演出的场地，以及购物商场、餐厅，酒吧等。其穹顶直径320m，周圈大于1000m，有12根穿出屋面高达100m的桅杆，屋盖采用圆球形的张力膜结构。膜面支承在72根幅射状的钢索上，膜材用涂聚四氟乙烯的玻璃纤维织物。为了防止结露，又增加了能隔音、隔热的内层。另外值得一提的建筑是90年代美国西海岸的圣选戈会议中心。该中心总面积达16万m2，包括地下停车场，露天剧院和展览馆，其展览大厅屋顶上采用象帆一样的膜结构，91.5m×91.5m的敞开式展览馆由5个帐篷式膜结构组成，其上覆盖以聚四氟乙烯涂层玻璃纤维膜材。为了自然通风，膜结构顶部开孔以便排出热空气，孔上另设置防雨的膜材板。文化设施:索膜结构的造型上的多样变化,结构轻质,材料通透;以及低维护,优耐久的性能;加之施工方便,工期短;防风,抗震,防霉,抗酸碱盐,不漏雨及防火等性能令它的使用优势.比其他结构形式更加明显.特别是表现展览中心,博物馆,室内外剧场舞台等文化设施中,加上造型上很强的冲击力,更能展现出文化气息体育场馆:传统的体育设施设计多选用土建结构，不仅造型笨重，施工期长，造价及维护费用较高，而且，空间和跨度都受到制约。采用索膜结构形式，可以有效避免这些问题。柔性膜材与刚性结构结合所展现的优势是其他结构形式所无法比拟的。索结构的大量运用，大大降低了结构重量，增加了结构的跨度，而且增强了整个结构体系的稳定性和张力感；整体灵动飘逸的造型与运动的主题和谐统一，将建筑师创意空间发挥到极致；快捷的施工与经济的造价，维护方便并且费用较低，天然的采光性能，是能源节省的有力保证；环保材料的大量使用符合现代建筑的功能要求；建筑空间的扩大与建筑结构的安全有效结合。索膜结构已成为现代体育设施结构形式的首选，并与人类的体育文化的发展息息相关。体育建筑历来是膜结构应用的热门领域，并且在技术上也进一步有所创新。青岛理工大学工学硕士学位论文6在体育建筑中，敞开式的体育场看台挑篷采用膜结构是最合适的了。近代体育场屋顶的悬挑跨度越来越大，覆盖的范围也发展到了全部看台。作为采用膜结构的看台挑逢来说，以受拉内环、索桁架与受压结合的结构体系是一种适宜的选型。像1990年世界杯足球赛意大利罗马奥运会体育场（平面尺寸308m×237m）、1993年世界田径锦标赛德国斯图加特体育场（280m×255.6m，最大悬挑跨度66.5m）都采用了这种形式。前二者还是在原有体育场上进行改建，重量很轻的膜结构为此提供了有利的长件。然而体育场的发展并未到此为止，中间比赛场地部分的顶盖能做成晴天开敞、雨天遮蔽的开闭结构。象加拿大蒙特利尔体育场，从高168m的斜塔上悬挂着一个伞形膜结，覆盖了200m×100m的比赛场。此外，像前面提到的索穹顶也多次被运用在体育场馆上。需要特别指出的是，世界杯足球赛对膜结构的发展起了很大的促进作用，因为每次比赛都要在承办国若干个城市新建或改建足球场，膜结构所占的比例也不断增加。例如1990年世界杯赛在意大利举行，罗马奥运会体育场的改建和巴里足球