智能化建筑工艺研究

陈晋华

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙 410000）

1 设计理念

科威特大学城女子学院建筑设计处处体现着流动活力式的设计理念，从底部到顶部的倾斜式变化以及建筑物本身的四边角的不同角度，均可以透视在建筑设计上的活力理念。建筑物的顶部平台可以为人们提供休闲娱乐的场所，人们可以看到建筑物简洁大方的立面形式以及优美的室外景观。女子学院的建筑入口位于建筑物的南向，入口一直通向建筑的中心。在中庭的中心位置有一个自下而上连通的圆形走廊，玻璃天窗为建筑物提供充足的自然采光。圆形的中央旋转楼梯可以增加人与人之间的互动，丰富内部空间。建筑中能够看到一个中心大厅，阶梯式的大厅内为学校的会议以及学生聚会提供空间。

科威特大学城商学院的设计简洁，顶层设计呈倾斜式，美观大方，在建筑物中央有一透光平台，可以看到商学院内部的各个构造。在建筑立面上覆盖着遮阳板，遮阳板图样的设计取材于科威特传统编织物的图样，设计上充分体现了对当地传统文化的尊重。遮阳板不仅提供了丰富的建筑立面，还可以遮盖夏季炎热的阳光。在建筑物的中间地带采用几何景观的设计手法，景观绿带联系了建筑物与周围建筑物之间的关系，也为人们提供荫凉以及室外休憩场所。女子学院和商学院建筑将建筑、通信、计算机网络和监控等各方面的先进技术结合起来，形成一个科学全面的整体，拥有自动化程度高、信息管理水平高、服务一流、操作简单等多重优点，拥有一系列现代化教学设备，智能化分流程度高，成为科威特高校的标杆工程。

2 成果综述

2.1 大面积模板（支撑）系统

（1）面积模板支撑系统。

后拆模板使用木立柱，主要在立柱两边配置一对方木耳朵，耳朵上安装一个木楔子，将龙骨固定在木楔子上，在龙骨上配置一个面积较大的模板，木立柱顶端与后拆模板相连，拆除时先将木楔子去掉，放下龙骨，再将面积较大的模板取下来，木立柱和后拆模板留下支撑新浇筑的砼模板。

使用一个具有调解功能的刚立柱作为支撑系统，因为当前的可调托架只有一个可以调节的手柄，使用不方便，需要增设一个可供调节的手柄开关和承重环板，再支模板。

使用支模方法架构模板，使得立柱作为后拆模板的重要支撑，混凝土完全凝固后，去掉面积较大的模板，保存立柱和龙骨作为备用。后拆模板以及对应立柱支撑和混凝土一起承担载荷压力以及混凝土自身重量。

（2）力学原理。

参考弹性力学的原理，借助差分法计算楼板小挠度弯曲问题，核算出混凝土楼板的弯矩以及挠度。后拆模板的支撑系统在浇筑的混凝土前支顶于后拆模板，在核算过程中将其数值看作0，即楼板中增加的简支点。

①合理分配挠度分格网，网边为长宽相等的矩形；

②列出差分方程，即与挠度有关的多元一次方程，随着挠度分格网地减小，计算精度逐渐提高，可以借助计算机进行核算；

③核算出挠度，参考挠度和弯矩剪力之间的关系，核算弯矩和剪力；

④对后拆膜和无后拆膜的计算结果进行对比分析，拆模的施工工期一般为4 d。

国内外各种关于早拆模板以及大面积模板的实例有较好的参考价值，为大面积模板作业在COBW上的运用提供了实践依据。

2.2 轻质混凝土

（1）材料。

筛选轻集料的最大粒径，轻集料的运动速度会随着粒径平方的增加而增加，所以轻集料的粒径对混凝土性能具有不可忽视的影响。随着轻集料粒径的增加，轻集料上浮的难度会大幅度减小；随着颗粒直径的增加，同等环境下拓展度也会增加，集料分层效果更明显，但混凝土的强度降低。随着轻集料粒径的减小，颗粒的均匀性不断提高，导致轻集料的表面积增加，水泥的消耗量大幅度提升，ρc-ρ差值明显增加，最终无法有效抑制混凝土的离析。基于实践角度分析，泵送轻集料混凝土，其粒径保持在5～20 mm之间最好。

（2）掺和料。

在掺和矿物掺和料方面，随着密度差（ρc-ρ）的增加，轻集料上浮效率随之提升，混凝土分层离析的难度也会大幅度减小。随着混凝土黏度的提升，轻集料的上浮效率随之降低。与水泥相比，煤灰、矿渣的密度更小，可以使用煤灰代替水泥，可以有效降低水泥石的密度，还能够降低水泥石和轻集料之间的密度差。在混凝土中加入矿渣和硅灰后，混凝土的黏度也会提升，轻集料的上浮效率随之降低。添加20%的煤灰，混凝土的坍落度大幅度提升；添加20%的矿渣，混凝土坍落度为18 cm，混凝土的离析现象微弱；加入硅灰之后，混凝土坍落度有所减小。只加入煤灰或者同时加入煤灰和矿渣，混凝土的流动性明显提升，且不易出现离析现象。

（3）砂率。

随着水泥石和轻集料密度差值增加，混凝土离析的可能性随之减小，单个颗粒的表面积增加，特定环境下的混凝土的黏度明显提高，砂率与性能之间存在一个均衡点。基于实践角度分析，砂率提升到39%，混凝土的坍落度能够增加到22 cm，如果砂率继续增大，混凝土的黏性随之提高，坍落度则出现下降趋势；随着砂率的减少，混凝土搅拌物的离析难度越来越低，混凝土拥有一个砂率平衡点，此时混凝土出现离析的可能性最小，各项性能最优。

（4）掺入纤维。

纤维能够促使混凝土产生网格结构，对轻集料的运动产生造成阻碍。有机纤维的直径较小，表面积较大，周围会吸收较多水泥浆，提升混凝土的黏度。纤维添加量相同的情况下，数量随着纤维长度的降低而增加，纤维吸收的水泥浆、混凝土的黏度随之提升，离析的可能性明显降低。

纤维添加量对混凝土的性能表现具有不可忽视的影响，如果添加聚丙烯纤维和碳纤维，混凝土的坍落度会小幅度下降，拓展度明显下降，能够抑制轻集料分层离析现象。其原因是纤维在混凝土中发挥了承托作用，能够抑制混凝土表层出现析水现象和轻集料上浮问题，轻集料混凝土的黏聚性显著提升，添加6 mm纤维的混凝土，L30A06拓展度明显低于添加19 mm纤维的黏聚性。在混凝土中添加钢纤维，钢纤维周围会吸附砂浆，坍落度减小，轻集料混凝土的表观密度提升，自身重量明显增加，添加有机纤维后，轻集料混凝土的表现密度不会产生较大变化。

2.3 屋顶太阳能系统

（1）屋顶太阳能热水系统的系统组成。

太阳能集热器是系统中的集热设备，其作用与电热水器的电加热管相同。太阳能集热器使用太阳热能，因此只有白天才能有效工作，还需要配备锅炉、电加热等辅助设备。

（2）保温水箱。

保温水箱是用于储存热水的设备。太阳能热水器夜间不工作，但人们夜间使用热水频率较高，因此需要采用保温水箱有效储存热水。本系统采用力诺瑞特搪瓷内胆承压保温水箱，具有保温性能好、耐腐蚀性能耗、水质干净，经久耐用等多种优点。

（3）连接管路。

连接管路主要是将热水传输到保温水箱，再将冷水传输到集热器中，最终形成完整的循环系统。设计科学的循环管路能够使太阳能系统的性能得到充分发挥。热水管道还需要实施必要的保温处理，管道质量必须达到使用要求，有效寿命应在20年以上。

（4）控制中心。

控制中心是太阳能热水系统和常规太阳能热水器的差异所在，能够有效监控、调整太阳能热水系统的正常运行。

太阳能热水系统控制中心主要分为三个模块，分别为微电脑控制模块、变电箱、循环泵。从屋顶太阳能热水系统的结构特征角度分析，自然循环屋顶太阳能热水系统借助集热器和储水箱中的温差，组成一个完整的热虹吸压头，使得内部水能够不断循环，并将集热器中的热能收集起来，在热水器中不断循环。在正常运作状态下，集热器的水在太阳的照射下，温度逐渐提升，密度减小，集热器中的水不断上升，从上部循环管流入储水箱的内部，下层冷水会通过下循环管传输到集热器地层。储水箱中的水逐渐出现温度分层现象，上层水会快速达到最适合人们使用的温度，最终水箱中所有水都达到最适合人们使用的温度。使用热水时，取水方法有两种，一种是有补水箱，通过补水箱向储水箱下层输送温度较低的水，利用压力将上层热水排出来使用，水位高低可通过浮球阀调节，也称为顶水法；另一种是无补水箱，热水在自身重力的作用下从储水箱底部流出来供人们使用，这种方法称为落水法。

3 结语

科威特大学城商学院及女子学院项目凝聚着先进的建筑工艺技术，也与国外先进的管理经验、工程设备和工艺技术紧密结合。各种先进配套的大型工程设备以及新技术、新方法、新工艺、新材料的运用，为本公司的房建工程建筑能力的发展注入了活力。智能化大楼建筑过程中涉及的要素广，新材料、新工艺、新方法、新技术的应用要求明显高于普通建筑。