本科土木工程畢業(yè)論文.doc

北京城市學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1頁(yè)共35頁(yè)畢業(yè)論文引言21世紀(jì)，世界建筑科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，房屋建筑快速發(fā)展，各發(fā)達(dá)國(guó)家建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱和氣密性能大有提高，采暖、空調(diào)和照明的設(shè)備與技術(shù)日益進(jìn)步，人們?cè)絹碓侥軌蛟诟鼮閮?yōu)裕和舒適的室內(nèi)環(huán)境中生活與工作，人類建筑文明取得了前所未有的成就。與此同時(shí)，人們也不得不面對(duì)著資源枯竭、環(huán)境惡化、生態(tài)破壞、氣候變暖等一系列嚴(yán)峻問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)這個(gè)發(fā)展中國(guó)家，建筑能耗占社會(huì)總能耗的25%，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活質(zhì)量提高，這個(gè)比例還會(huì)不斷增長(zhǎng)。我國(guó)的公共建筑數(shù)量多，建筑規(guī)模大，耗能十分巨大，浪費(fèi)也很嚴(yán)重。因此推廣建筑節(jié)能是解決我國(guó)能源緊缺的有效途徑。據(jù)專家分析，大型公共建筑的節(jié)能潛力在30%以上。強(qiáng)調(diào)節(jié)能、低污染、低耗能的綠色建筑順應(yīng)時(shí)代的要求而生，我國(guó)也頒布了一系列法規(guī)和政策來對(duì)建筑節(jié)能和合理使用資源做出明確的規(guī)定。北京城市學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第2頁(yè)共35頁(yè)玻璃幕墻作為建筑物的外裝飾是現(xiàn)代化城市建筑的重要標(biāo)志之一，它打破了傳統(tǒng)的實(shí)體墻與門窗的界限，巧妙地將建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的使用功能與建筑物的裝飾功能有機(jī)地融為一體，使建筑物更具有時(shí)代感和藝術(shù)造型?，F(xiàn)代都市高層建筑日益增多，建筑防火、防震、施工安全等各方面要求日益提高，玻璃幕墻所具有的輕量化、不燃化、耐震、施工迅速等優(yōu)點(diǎn)，使其今后將成為高樓建筑的設(shè)計(jì)主流，這已成為不可阻擋的趨勢(shì)。玻璃幕墻可以減少傳統(tǒng)混凝土外墻大量的鋼筋、混凝土使用量，對(duì)于減少高耗能建材使用所達(dá)到的節(jié)約能源、資源有很大的幫助。而且玻璃幕墻較易于回收利用，有利于環(huán)保。對(duì)于新建的大型公共建筑而言，這類建筑多以高層建筑為主，其屋面所占比例很小，圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)主要著眼于墻體和門窗，而隨著玻璃幕墻的廣泛應(yīng)用，墻體與門窗也逐漸融為一體，成為建筑物熱交換、熱傳導(dǎo)最活躍、最敏感的部位，是傳統(tǒng)墻體失熱損失56倍，幕墻的能耗約占整個(gè)建筑能耗的40%左右，因此玻璃幕墻的熱工性能也就成為建筑節(jié)能極其重要的組成部分。北京城市學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第3頁(yè)共35頁(yè)第1章緒論1.1社會(huì)能源與環(huán)境現(xiàn)狀能源是人類社會(huì)得以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，但在經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的今天，能源危機(jī)的陰影一直籠罩著我們。同時(shí)，自從上世紀(jì)五、六十年代以來，臭氧層破壞、溫室效應(yīng)、酸雨等一系列全球性環(huán)境問題日益突出。人們已逐步認(rèn)識(shí)到保護(hù)我們賴以生存的地球環(huán)境是關(guān)系到人類生死存亡的迫切任務(wù)。節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境己成為當(dāng)前人類社會(huì)尋求可持續(xù)良性發(fā)展的主題之一。在發(fā)達(dá)國(guó)家，建筑物消耗了國(guó)家主要消費(fèi)能源的40%50%（如圖1-1），而其中的2/33/4卻是出于建筑師“自由創(chuàng)作”的“貢獻(xiàn)”。如今，生態(tài)建筑的興起正掀起了一輪北京城市學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第4頁(yè)共35頁(yè)基于生態(tài)理念的建筑節(jié)能研究。中國(guó)的氣候較世界其它同緯度地區(qū)差，夏季比同緯度其它地區(qū)更熱，冬季比同緯度其它地區(qū)更冷，而中國(guó)夏熱冬冷地區(qū)的氣候更是極端（表1-1，圖1-2）。由于經(jīng)濟(jì)條件和國(guó)家能源政策的限制，長(zhǎng)期以來，我國(guó)大部分地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)無法適應(yīng)地域氣候特點(diǎn)，身陷“兩難”的局面（夏季無法充分防熱，冬季無法充分御冷）。當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)向可持續(xù)性發(fā)展的一個(gè)明顯趨勢(shì)是從以前的密集型技術(shù)裝置到高效圍護(hù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。適應(yīng)氣候變化的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)于有限能源的高效利用和促進(jìn)可持續(xù)性發(fā)展具有更加重要的意義。表1-1，北緯30度若干城市氣溫比較城市一月四月七月十月年均武漢（東經(jīng)11408）3.716.428.818.316.8阿巴西亞（Abbasia，東經(jīng)3154）12.420.828.222.821.0加爾維斯敦（USGalveston西經(jīng)9554）12.020.328.322.320.8全球平均14.720.127.321.520.4而建筑幕墻，特別是玻璃幕墻作為一種新型外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，以其優(yōu)越的功能和現(xiàn)代時(shí)尚的外觀在我國(guó)城市建設(shè)中得以廣泛的應(yīng)用，因而改善玻璃幕墻的熱工性能，提高玻璃幕墻的保溫隔熱效率，就成為促進(jìn)建筑節(jié)能，順應(yīng)國(guó)家可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略和綠色奧運(yùn)理念不可或缺的重要環(huán)節(jié)。1.2玻璃的傳熱機(jī)理1.2.1自然界熱量形式對(duì)于建筑物來說，自然界中有兩種熱量形式，其一是太陽(yáng)輻射，北京城市學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第5頁(yè)共35頁(yè)能量主要集中在0.32.5m波段之間，其中可見光占46%，近紅外線占44%，其他為紫外線和遠(yuǎn)紅外線，各占7%和3%。其二是環(huán)境熱量，其熱能形式為遠(yuǎn)紅外線，能量主要集中在550m波段之間，在室內(nèi)，這部分能量主要是被陽(yáng)光照射后的物體吸收太陽(yáng)能量后以遠(yuǎn)紅外線形式發(fā)出的能量及家用電器、采暖系統(tǒng)和人體等以遠(yuǎn)紅外形式發(fā)出的能量。1.2.2玻璃傳熱機(jī)理普通浮法玻璃是透明材料，其透明的光譜范圍是0.34m，即可見光和近紅外線，剛好覆蓋太陽(yáng)光譜，因此普通浮法玻璃可透過太陽(yáng)光能量的80%左右。對(duì)于環(huán)境熱量，即550m波段的遠(yuǎn)紅外線，普通浮法玻璃是不透明的，其透過率為0，其反射率也非常低，但其吸收率非常高，可達(dá)83.7%。玻璃吸收遠(yuǎn)紅外線后再以遠(yuǎn)紅外線的形式向室外二次輻射，由于玻璃的室外表面換熱系數(shù)是室內(nèi)的表面換熱系數(shù)的3倍左右，玻璃吸收的環(huán)境熱量75%左右傳到室外，25%左右傳到室內(nèi)。在冬季，室內(nèi)環(huán)境熱量就是通過玻璃先吸收后輻射的形式，將室內(nèi)的熱量傳到室外。針對(duì)上述兩種熱量的傳遞機(jī)理，玻璃的熱工性能用兩個(gè)參數(shù)來表征，其一是傳熱系數(shù)K值，它是用來表征當(dāng)室內(nèi)溫度與室外溫度不相等時(shí)，通過單位面積、單位溫差條件下，單位時(shí)間內(nèi)，玻璃傳遞的熱量定義為傳熱系數(shù)；其二是遮陽(yáng)系數(shù)，它是玻璃的太陽(yáng)能總透過率與3mm厚無色透明玻璃太陽(yáng)能總透過率的比值，即玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)。傳熱系數(shù)是圍護(hù)材料通用的參數(shù)，玻璃的傳熱系數(shù)越低，越有利于建筑物節(jié)能。遮陽(yáng)系數(shù)是玻璃作為圍護(hù)材料的特殊參量，遮陽(yáng)系數(shù)北京城市學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第6頁(yè)共35頁(yè)越低，透過玻璃傳遞的太陽(yáng)光能量越少。遮陽(yáng)系數(shù)并不是越低越有利于建筑物節(jié)能，因?yàn)閷?duì)于嚴(yán)寒地區(qū)，冬季漫長(zhǎng)寒冷，人們希望通過玻璃大量獲得太陽(yáng)光能量來降低建筑物采暖能耗，對(duì)于所有地區(qū)，都存在通過玻璃達(dá)到建筑物白天自然采光的目的，因此對(duì)于嚴(yán)寒地區(qū)，玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)越高，透過玻璃傳遞的太陽(yáng)光能量越多，越有利于建筑物冬季采暖節(jié)能。而對(duì)于夏熱冬冷地區(qū)，夏熱冬暖地區(qū)，夏季日照強(qiáng)烈，建筑物制冷能耗非常高，玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)越低，透過玻璃傳遞的太陽(yáng)光能量越少，越有利于建筑物制冷節(jié)能。但玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)也不能太低，否則無法達(dá)到建筑物白天自然采光的目的。因此對(duì)于嚴(yán)寒地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)，玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)存在一個(gè)合理限值，過大和過小都不利于建筑物綜合節(jié)能和創(chuàng)建舒適的室內(nèi)光環(huán)境。1.3室內(nèi)熱環(huán)境影響的因素一定的地區(qū)性氣候影響下的局部氣候作用于建筑群體，形成建筑外部的微氣候。而微氣候是影響建筑室內(nèi)環(huán)境的直接外部因素，并通過建筑單體最終影響室內(nèi)熱環(huán)境。我國(guó)大部分地區(qū)建筑室內(nèi)熱環(huán)境受到微氣候熱環(huán)境、濕環(huán)境、風(fēng)環(huán)境和大氣環(huán)境等多個(gè)影響因素的共同作用，這些影響對(duì)建筑室內(nèi)熱環(huán)境產(chǎn)生直接或間接的作用。影響建筑室內(nèi)人的熱舒適感的最終環(huán)境因素是室內(nèi)熱環(huán)境。熱舒適指標(biāo)作為建筑室內(nèi)熱環(huán)境的評(píng)價(jià)因子，取決于空氣溫度、輻射、濕度及氣流等環(huán)境因素和人體活動(dòng)強(qiáng)度及衣著等人為因素的綜合作用。同時(shí)，建筑熱環(huán)境不是一個(gè)孤立的系統(tǒng)，還要受到其它建筑物理環(huán)境需求和建筑功能、美觀需求的影響和制約。因此，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用系統(tǒng)、整合的觀念進(jìn)行分析研究，從定性定量?jī)蓚€(gè)方面處理問題和解決問題。北京城市學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第7頁(yè)共35頁(yè)第2章雙層通風(fēng)玻璃幕墻的特點(diǎn)與工作原理2.1環(huán)保節(jié)能的雙層通風(fēng)玻璃幕墻玻璃幕墻作為建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其熱工性能直接影響建筑能耗?，F(xiàn)在廣泛使用的單層玻璃幕墻，雖然逐漸采用熱反射鍍膜玻璃、中空玻璃、斷熱型材等其他節(jié)能材料，在熱工性能方面比過去的門窗有所改善，但仍然存在能耗較大的問題。最近幾年發(fā)展的雙層通風(fēng)玻璃幕墻以其科學(xué)的結(jié)構(gòu)、完善的功能、先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，充分利用太陽(yáng)能、自然通風(fēng)換氣，降低空調(diào)能耗，減少風(fēng)及惡劣氣候的影響，營(yíng)造舒適溫馨的生活和工作環(huán)境，越來越受到建筑師和投資者的青睞。2.2雙層通風(fēng)玻璃幕墻特點(diǎn)雙層通風(fēng)玻璃幕墻是一種新型的節(jié)能幕墻，是幕墻技術(shù)的新發(fā)展。它不同于傳統(tǒng)的單層幕墻，它的基本特征是雙層幕墻和空氣流動(dòng)、交換，這種雙層通風(fēng)玻璃幕墻對(duì)提高幕墻的保溫、隔熱、隔聲功能起到很大的作用。雙層通風(fēng)玻璃幕墻由內(nèi)、外兩道幕墻組成，內(nèi)幕墻一般采用明框幕墻或活動(dòng)窗，或開有檢修門，便于維護(hù)、清潔；外幕墻可采用有框幕墻或點(diǎn)支承玻璃幕墻。內(nèi)外幕墻之