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隨著普通隨插鑄鐵排水管的淘汰,排水管道普遍使用塑料管道,特別是±0.00以上部分,但是普通UPVC管道的排水噪音要比鑄鐵管高約10dB,若排水立管靠近臥室加上現澆樓板的隔音效果較差,住戶明顯感覺到排水管道的噪音,降低了生活質量,所以在進行建筑給排水設計時,衛生間的排水立管要盡量考慮遠離臥室和客廳,管材考慮新型降噪產品。建議管道材料為芯層發泡UPVC和UPVC螺旋管。
2吸氣閥的應用
我們在施工中,經常會遇到排水透氣管無法直接穿越頂板伸出屋面的情況,或透氣管上部屋面為上人屋面,而不能透氣立管直接設置在屋面上,我們知道,若排水管道不設透氣管,則容易降低排水流量,并使排水管道內形成負壓,破壞水封,若在立管頂部設置吸氣閥即可解決,該閥負壓時開啟吸氣,正壓時關閉,臭氣無法逸進室內,該閥還有如下作用:替代室外通氣帽,建設屋面干凈美觀;替代環形通氣管及通氣立管,節約空間;作為排水檢查口,便于疏通管道。
3同層排水應用
在日常施工和維修中,經常會遇到由于管材質量或施工不當,造成排水支管漏水,或在進行排水支管施工時,破壞了衛生間的防水層,排水支管穿過衛生間樓板處,因為處理不當造成衛生間漏水等現象,這除了我們具體施工人員在施工過程中注意提高工程質量,改變排水支管的布置方式,也是解決衛生間漏水的重要方法。常規的衛生間排水支管都布置在衛生間樓板下,當該部分排水支管或衛生間樓板發生漏水現象時,通常會給下層住戶造成一定的影響,現在有一種叫同層排水的布管方式,可以從根本上解決上述問題。此布管方式的具體做法是:提高衛生間的地面高度(實際高度隨選用的排水管材料及實際的布管方式而定),例如:當使用HDPE管時即高密度聚乙烯管,所需高度為100-150mm,按施工圖的設計將管道設在樓板內,在隱蔽前,對該部分排水支管進行灌水試驗,并報監理驗收,然后,填充砂漿覆蓋管道即可。
注意:管道應設在防水層上,在施工時應盡量注意保護防水層。在土建填充砂漿時,必須有專人在現場看護,防止土建施工人員在搗實砂漿時,將排水支管移位或損壞。如某工程,在衛生間排水支管設計方面,全面采用了同層排水方案,并設計選用了強度高、嚴密性和耐腐蝕性較好、低噪音的HDPE管。在施工中,我們發現,要實現同層排水的設計理念,在選擇排水支管材質和衛生潔具型式方面有很強的強制性。在選擇過程中,發現能滿足同層排水布置方式的管材確實不多。例如,最理想的芯層發泡UPVC管,雖然管材本身的強度及耐腐蝕性能滿足埋于地里而不輕易損壞,但其管道粘接連接口卻不能讓人放心,除非將衛生間地面架空,其地面為活動地板,將UPVC管置于其內,這樣勢必增加建筑裝修成本,而且衛生間面積不大,維修空間狹小,其實用性不大,最后還是選了HDPE管。由于HDPE管的連接方式為熱溶,因此,該管道無需維修。或使用同層排水布管方式較經濟實用,但有如下問題,在設計及施工中需要注意:盡可能將坐便器排水口靠近排水立管井安裝,這樣就避免了衛生間地坪內埋設大口徑排水管的可能性,降低了衛生間地面厚度,而且一旦該部分管道發生堵塞現象,也便于疏通;其余排水支管應盡量靠墻角布置,這樣就避免了將整個衛生間地面抬高,而只在墻角部分將管道覆蓋即可;面盆排水存水彎盡量采用P型存水彎,從而使該部分排水支管有可能設于衛生間墻內,這樣不僅保證了排水支管的坡度,也減少了管道在衛生間的地面占用面積。
4W型元承口機制柔性排水鑄鐵管的施工方法和注意事項
4.1材料簡介
W型無承口機制柔性排水鑄鐵管是在STL型基礎上發展起來的新型管材,工藝上有很大創新。
W型無承口直管及管件摒棄傳統的立模或橫模澆筑而采用高速離心鑄造技術,其組織致密、管壁薄、外觀光滑、無沙眼和夾渣,抗拉與抗壓強度高。直管長度為3m,大大減少了中間接頭數量并可按照需要截取任意長度,節省管材,降低消耗及成本。W型無承口管箍采用帶肋不銹鋼卡箍,內襯橡膠圈柔性連接,抗震性能較好,允許在一定范圍內擺且不會滲漏。
4.2施工方法
4.2.1下料:用無鋸齒來切割管材,要保證管口平直。
4.2.2連接:松開不銹鋼卡箍,取出內襯橡膠圈,將橡膠圈和不銹鋼卡箍套入管口一側,待管口對齊后,將橡膠圈置于接口上,鎖緊不銹鋼卡箍緊固螺絲即完成管道連接。
4.2.3支架設置
在直管段上就管材強度而言,每3m設置個支架,也是可以的。但由于W型無承口機制柔性排水鑄鐵管接口屬柔性接口,當支架置于直管段中段時,理論上找到管道重心點也可將管道保持平衡,實際工作中,此點較難找,因此,常常無法使管道接口保證平滑,影響了管道坡度,在實際施工中,我們采取了每隔1.5m設置一個支架的方法來進行支架布置,結果證明,此間距較好解決了管道外觀和管道坡度問題,在其它管段上,我們仍然比照承插鑄鐵排水管的支架設置要求,每個接口處設置一個支架。
在進行承插鑄鐵排水管和UPVC排水管施工時,我們通常選擇圓鋼做吊架材料。這樣,不僅節約了鋼材,方便了施工,同時也降低了建筑物的承重,在進行W型無承口機制柔性鑄鐵管施工時,一開始在選擇支架型材時,我們也考慮了圓鋼做吊架,并且完成了不少管道的安裝,在直管段施工中,若支架吊點成直線,安裝好的管道其水平度尚可控制在允許范圍內,而在進行衛生間排水支管施工時,由于該部位零件較多,接口較多,若繼續用圓鋼做吊架,則管道外形很難看,水平度無法控制,發現問題后,及時采用了角鋼做吊架。實踐證明,若下料準確,用角鋼做W型無承口機制鑄鐵排水管支管的支架用料,能較好地保證管道成形整齊,使其達到施工驗收標準。
4.2.4灌水試驗和通水試驗
比照承插鑄鐵排水管和UPVC排水管,W型無承口機制鑄鐵排水管的灌水試驗,相對要容易做,選擇好灌水范圍,在其管道下方拆除一段管道,裝好用鋼管制的堵頭,即可進行范圍的灌水試驗,或用氣堵也可。
在進行通水試驗時,若發現管道有堵塞現象,確定堵塞部位后,拆除管道不銹鋼卡箍,即可進行管道清理工作。
4.3注意事項
在進行W型無承口機制鑄鐵排水管的施工時,有以下幾點需要注意:管道切口一定要整齊,否則無法保證管道接口的嚴密性;管道接口處兩端管材的外徑要保證一致,一旦發現不一致時更換或進行修整;設置支架時,其支架根部位置一定要用線拉來確定吊點位置,用支架的整齊來保證管道的外觀整齊,而不是反之。
針對排水管的布置,上面談了一點的新的排水管的布置方法和管材施工方法,以上經驗供同行參考。
標準主要技術內容包括:第一章總則,第二章術語,第三章建筑節能設計計算指標,第四章建筑和建筑熱工節能設計,第五章建筑節能設計的綜合評價,第六章空調采暖供暖通風節能設計,第七章給排水節能設計,第八章電氣節能設計,第九章可再生能源建筑應用,第十章建筑節能設計審查技術要求,以及10個附錄A~M。標準強制性條文設置如下:第四章“建筑和建筑熱工節能設計”15條,第六章“空調采暖供暖通風節能設計”3條,第七章“給排水節能設計”1條,第八章“電氣節能設計”1條,第九章“可再生能源建筑應用”1條;第4.1.8條關于凸窗的規定內容和和第4.2.4條關于夏熱冬冷地區建筑圍護結構性能的規定內容,雖未列為強制性條文,但仍按強制性條文要求執行。因此整個標準共設置了23條強制性條文。
2《設計標準》與《實施細則》、現行行業標準相比技術內容有哪些變化?
《設計標準》在現行兩本居住建筑節能設計行業標準基礎上,結合我省建筑節能技術和產業發展水平,對《實施細則》進行修編完成的。標準主要技術內容既符合現行行業標準對節能設計的基本要求,又根據我省實際,有所創新。主要歸納為以下幾個方面:
2.1對我省居住建筑范圍作了界定。《民用建筑設計通則》JGJ37-87(舊標準)條文說明對居住建筑范圍作了界定:居住建筑包括住宅建筑和宿舍建筑。《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》JGJ75-2012第1.0.2條的條文說明對居住建筑范圍作了說明:居住建筑主要包括住宅建筑(約占90%)和集體宿舍、招待所、旅館以及托幼建筑等。《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ134-2010第1.0.2條文說明中,居住建筑包括住宅建筑、集體宿舍、住宅式公寓、商住樓的住宅部分、托兒所、幼兒園等。本標準結合我省實際情況,為便于建筑節能工作的統一開展,參照《民用建筑設計通則》JGJ37-87規定,將居住建筑界定為住宅建筑和宿舍兩個部分,宿舍建筑包括集體宿舍、學生宿舍等,未包括招待所、旅館以及托幼建筑。
2.2我省重新劃定節能設計氣候分區,夏熱冬冷地區不再執行夏熱冬暖地區北區節能規定。福建省居住建筑節能設計氣候區劃分為夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區北區和夏熱冬暖地區南區;寧德、南平和三明屬夏熱冬冷地區,福州、平潭、莆田和龍巖屬夏熱冬暖地區北區,泉州、廈門和漳州屬夏熱冬暖地區南區;平潭原為福州市的縣級市,現為國家綜合試驗區,氣候分區仍沿用以往規定,劃入夏熱冬暖地區北區內。見圖1。我省2004年頒布《實施細則》時,考慮到我省夏熱冬冷地區建筑節能工作剛啟動,經驗不足,且該地區建筑規模不大,規定了夏熱冬冷地區節能設計按夏熱冬暖地區北區節能要求執行。現在我省建筑節能形勢發生了很大變化,經過10年的建筑節能實踐,我省夏熱冬冷地區已積累了豐富的建筑節能經驗,已形成一批成熟的節能設計隊伍,已具備條件執行夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準相關規定。本標準對我省夏熱冬冷地區的節能設計要求單獨列出,不再按夏熱冬暖地區北區節能設計要求執行。
2.3制定福州市市轄區和廈門市更高的節能水平標準《實施細則》和現行兩本行業標準是按節能50%水平規定了節能設計一系列措施和方法。《設計標準》對福州市市轄區和廈門市提出了節能水平更高的一系列技術措施,包括提高圍護結構性能、通風、遮陽、綠化等,經過較科學的測算,與現行行業標準《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》JGJ75相比,圍護結構節能水平提高接近5%,輔以其它節能措施,總體節能水平接近60%。福州市市轄區指福州市的鼓樓區、臺江區、倉山區、馬尾區和晉安區。今后如有區劃調整,則按調整后的市轄區范圍執行。福州市市轄區和廈門市居住建筑節能設計執行更高節能水平是基于以下考慮:國務院辦公廳以〔2013〕1號轉發的國家發展改革委、住房城鄉建設部制訂的《綠色建筑行動方案》提出:“鼓勵有條件的地區執行更高能效水平的建筑節能標準”;住建部頒布的《“十二五”建筑節能專項規劃》要求:“有條件的地方要執行更高水平的建筑節能標準和綠色建筑標準”;《福建省建筑節能“十二五”專項規劃》要求;“福州和廈門率先開展節能率65%的工程示范”。福州市是福建省省會,廈門市是計劃單列市,長期以來建筑節能工作均走在全省前列,形成了一支較強的建筑節能科技隊伍,經濟發展水平較高,節能產業實力較雄厚,有條件執行更高能效水平的設計標準,為全省做出示范。為與綠色建筑工作相銜接,福州市市轄區和廈門市居住建筑節能設計按以下原則掌握:(1)執行本標準;(2)若不執行本標準,則可轉按綠色建筑標準進行設計。即二選一設計,兩者等同。
2.4在現行行業標準基礎上調整了墻體熱工性能要求。現行行業標準《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》和《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》對所屬氣候區的外墻體性能有不同的要求,夏熱冬冷地區根據建筑體型系數,要求墻體傳熱系數K=1.0~1.5(體型系數≤0.4時)或K=0.8~1.0(體型系數>0.4時),夏熱冬暖地區北區要求K≤2.0,南區K≤2.5。《設計標準》考慮到南方地區建筑節能重點在于圍護結構的遮陽與隔熱,同時我省夏熱冬冷地區(寧德、南平、三明)與夏熱冬暖北區(福州、莆田、龍巖)接壤,其氣候條件相近,以及我省夏熱冬暖南區(泉州、廈門、漳州)與廣州地區的差異,適當調整我省建筑墻體保溫要求,統一規定我省各氣候區的建筑墻體性能K≤2.0,其中,夏熱冬冷地區當建筑體型系數>0.4時,則要求墻體K≤1.0。這樣要求更切合我省實際,有利于標準執行和進一步推廣自保溫節能墻體技術。
2.5提高對外窗的性能要求。我省圍護結構中墻體與外窗相比,外窗的隔熱與保溫性能應更重要,是節能重點。《設計標準》編制時,適當放寬墻體性能要求,提高對門窗性能的要求,表1給出了我省各氣候區(城市)外窗性能限值要求,與《實施細則》和現行行業標準相比,對外窗的傳熱系數和遮陽系數要求均有了較大的提高。
2.6明確規定外墻體傳熱系數為平均傳熱系數。《設計標準》規定建筑外墻的傳熱系數和熱惰性指標應考慮結構性熱橋的影響,取平均傳熱系數和平均熱惰性指標。《實施細則》對外墻體傳熱系數計算方法未明確,因此我省各地區對墻體傳熱系數取值不盡相同,有的取主墻體傳熱系數,有的取平均傳熱系數。《設計標準》附錄C給出了外墻的傳熱系數和熱惰性指標的計算方法。
2.7合理控制窗墻面積比。普通窗戶(包括陽臺門的透明部分)的保溫性能比外墻差很多,尤其是夏季白天通過窗戶進入室內的太陽輻射得熱也比外墻多得多。一般而言,窗墻面積比越大,則采暖和空調的能耗也越大。因此,從節約的角度出發,必須限制窗墻面積比。在一般情況下,應以滿足室內采光、通風等要求作為窗墻面積比的確定原則。我省人們無論是過渡季節還是冬、夏兩季普遍有開窗加強房間通風的習慣。一是自然通風改善了室內空氣品質;二是夏季在兩個連晴高溫期間的陰雨降溫過程或降雨后連晴高溫開始升溫過程的夜間,室外氣候涼爽宜人,加強房間通風能帶走室內余熱和積蓄冷量,可以減少空調運行時的能耗,因此本標準在南、北朝向有允許較大的開窗面積。而對東、西向窗墻面積比限制較嚴,因為夏季太陽輻射在東、西面最大。不同朝向墻面太陽輻射強度的峰值,以東、西向墻面為最大,西南(東南)向墻面次之,西北(東北)向又次之,南向墻更次之,北向墻為最小,因此,嚴格控制東、西向窗墻面積比限值是合理的。表2給出了各氣候區(城市)的窗墻面積比限值,總體上看比《實施細則》和現行行業標準更嚴格。設計建筑的窗墻面積比突破限值規定是允許的,但是為了滿足建筑節能設計的要求,需進行建筑圍護結構熱工性能的綜合評價。
2.8對建筑設置凸窗提出限制要求。《設計標準》參考了《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》JGJ134-2010中的強制性條文第4.0.5條和一般條文第4.0.10條內容,結合我省實際做了調整,對各氣候區凸窗板傳熱系數系數限值作了規定,見表3。《設計標準》對《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》規定的凸窗板的傳熱系數作調整,提出新的限值要求,主要基于以下幾個考慮:一是我省居住建筑使用凸窗較多,凸窗熱工性能薄弱,對建筑節能不利;二是我省建筑節能主要以隔熱為主兼顧保溫,同時建筑墻體節能以自保溫為主,熱橋局部采用無機保溫砂漿的做法,經多年工程實踐,證明該做法是切實可行的。三是凸窗側板一般以鋼筋混凝土形式出現,若按行標要求,則要使凸窗板傳熱系數不低于外墻傳熱系數限值[K≤1.0W/(㎡•K)],保溫砂漿厚度勢必超過30mm,不利保溫砂漿施工且易引發工程質量問題,故本標準調整了凸窗板的傳熱系數要求,同時采用“凸窗面積按照展開面積計算”等措施進行補償。四是凸窗下底板,在其下底面進行保溫砂漿施工難度較大,且該部位不受太陽輻射影響,其隔熱性能能夠滿足要求,故不對下底板提出要求。五是在本標準在編制過程中、綜合考慮各方意見,凸窗板保溫太厚,比較難執行,建議設定凸窗板超過400mm的情況下做保溫處理,旨在限制凸窗的過渡做法。經研究討論本標準采納該意見。本條在具體實施時,上頂板可以采用在挑出構件上方用保溫砂漿抹灰,在側板可以采用保溫砂漿進行外保溫處理。
姓班學成
名:級:號:績:
2011.4
常用建筑裝飾鋁合金材料種類及其特征性
——鋁合金材料種類及其特征
學(
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常州工學院
摘要:鋁是一種比較年輕的金屬, 其整個發展歷史也不過200年, 而
有工業生產規模僅僅是20世紀初才開始的。但是由于一系列優良特性,以及高的回收再生性,因此,在工程領域內, 鋁一直被認為是“機會金屬”或“希望金屬”, 鋁工業一直被認為是“朝陽工業”。發展速度非常快, 鋁材已廣泛用于交通運輸、包裝容器、建筑裝飾、航空航天、機械電器、電子通訊、石油化工、能源動力、文體衛生等行業, 成為發展國民經濟與提高人民物質和文化生活的重要基礎材料。在國防軍工現代化、交通工具輕量化和國民經濟高速持續發展中
占有極為重要的地位, 是許多國家和地區的重要支持產業之一。特別是當今世界人類的生存和發展正面臨著資源、能源、環保、安全等問題的嚴峻挑戰, 加速發展鋁工業及鋁合金材料加工技術更有著重大的
戰略意義。
關鍵詞:鋁合金概念用途分類特性應用
一、鋁合金概要
以鋁為基的合金總稱。主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳,次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。鋁合金密度低,但強度比較高,接近或超過優質鋼,塑性好,可加工成各種型材,具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性,工業上廣泛使用,使用量僅次于鋼。
鋁合金的用途也非常廣泛。鋁合金是純鋁加入一些合金元素制成的,如鋁—錳合金、金、鋁—鋅—鎂比純鋁具有性能:易加性高、用范裝飾效
色豐富。鋁合金分硬鋁、超硬鋁等種類,各種使用范圍,并有各自的代號,以供使
鋁—銅合金、鋁—銅—鎂系硬鋁合
—銅系超硬鋁合金。鋁合金
更好的物理力學
工、耐久
適圍廣、果好、花為防銹鋁、類均有各自的用者選用。
而且鋁合金仍然保持了質輕的特點,機械性能明顯提高。鋁合金材料的應用有以下三個方面:一是作為受力構件;二是作為門、窗、管、蓋、殼等材料;三是作為裝飾和絕熱材料。利用鋁合金陽極氧化
處理后可以進行著色的特點,制成各種裝飾品。鋁合金板材、型材表面可以進行防腐、軋花、涂裝、印刷等二次加工,制成各種裝飾板材、型材,作為裝飾材料。
鋁合金是應用最廣的一種防銹鋁,它的強度不高,不能熱處理強化,在退火狀態下有高的塑性,而蝕性好,焊接性好,切削加工性不良。用於制造要求高可塑性和良好焊接性、在液體或氣體介質中工作的低載荷零件如油箱、油管、液體容器等;線材可制作鉚釘。
二、鋁合金分類及應用
鋁合金種類很多,用于建筑裝飾的鋁合金是變形鋁合金中的鍛鋁合金(簡稱鍛鋁,代號LD)。鍛鋁合金
是鋁鎂硅合金(AI——Mg——St合
金),其中度,沖擊韌可以高速擠壁、中空的各結構復雜的性能和耐蝕性十分光潔,并且
AI—Mg—St系合金中應用最為廣泛的合金品種。
鋁合金按照成分可以分為以下幾種:一般鋁合金、鍛鋁合金、鈹鋁合金、銀鋁合金、硬鋁合金、鎳鋁合金、稀土鋁合金、銀錳鋁合
的LD31具有中等強性高,熱塑性極好,壓成結構復雜、薄種型材或鍛造成鍛件。LD31的焊接優良,加工后表面容易著色,是
金、金鈀鉻鋁合金、金鈀鉬鋁合金、金鈀鐵鋁合金等。例:典型牌號有LD2-2(6070)、LD10(2014)、LD30(6061)、LD31(6063)。其中LD2-2具有良好的塑性,冷、熱態都易成形。廣泛用于制造中等強度常溫下工作的鍛件、擠壓型材和管材。LD10又稱高強度硬鋁,與LY12合金的強度相當,鍛造性能較LY12好,有良好的塑性,有較好的耐熱性和可焊性,但材料的縱向和橫向性能差距較大。可加工成管、棒、型、線及鍛主要用作高負荷的件。LD30和LD31中等強度,有良好的和優良的可焊性、抗性,無應力腐蝕裂傾
件,結構具有塑性蝕向,
可陽極氧化。適合作建筑裝飾型材及各種需要良好耐蝕性要求的結構件、工業材。
鋁合金按照工藝可以分為:防銹鋁合金、低溫鋁合金、超硬鋁合金、變形鋁合金、耐熱鋁合金、特殊鋁合金、鑄造鋁合金。例:防銹鋁是熱處理不可強化合金,只能通過冷加工來強化。常用的有LF2(5052)、LF4(5083)和LF21(3003),具有中等強度良好的塑性和抗蝕性。超硬鋁典型牌號有LC4,亦稱超高強度硬鋁,擠壓件室溫下的抗拉強度不小于539MPa 。主要用于航空工業,飛機結構中主要受力元件。
鋁合金按加工方法可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。
鋁合金的廣泛應用:鋁合金門窗、鋁合金百頁窗簾、鋁合金裝飾板、鋁箔、鎂鋁飾板、鎂鋁曲板、鋁合金吊頂材料、鋁合金欄桿、扶手、屏幕、格柵等。
例如:鋁箔是指用純鋁或褳合金加工成的薄片制品。鋁箔有很好的防潮性能和絕熱性能,所以鋁箔以全新的多功能保溫隔熱材料和防潮材料廣泛用于建筑業;如卷材鋁箔可用作保溫隔熱窗簾,板材鋁箔(如鋁箔波形板、鋁箔泡沫塑料板等)常用在室內,通過選擇適當色調圖案,可同時起很好裝飾作用。
三、鋁合金特征性
從總體來說:鋁是一種輕金屬,密度小(2.79/Cm3),具有良好的強度和塑性,鋁的導電性能和導熱性能都很好,化學性質也很活潑,暴露于空氣中,表面易于生成一層氧化鋁薄膜,保護下面金屬不再受到腐蝕,所以鋁在大氣中耐蝕性較強,但因薄膜極薄,因而其耐蝕性有一定限度。純鋁具有很好的塑性,可制成管、棒、板等。
但鋁的強度和硬度較低。鋁的拋光表面對白光的反射率達80%以上,對紫外線、紅外線也有較強的反射能力。鋁還可以進行表面著色,從而獲得具有良好的裝飾效果。鋁合金具有較好的強度,超硬鋁合金的
強度可達600Mpa,普通硬鋁合金的抗拉強度也達200-450Mpa,它的比鋼度遠高于鋼,因此在機械制造中得到廣泛的運用。
鋁的導電性僅次于銀和銅,居第三位,用于制造各種導線。鋁具有良好的導熱性,可用作各種散熱材料。鋁還具有良好的抗腐蝕性能和較好的塑性,適合于各種壓力加工。鋁合金按加工方法可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金分為不可熱處理強化型鋁合金和可熱處理強化型鋁合金。不可熱處理強化型不能通過熱處理來
提高機械性能,只能通過冷加工變形來實現強化,它主要包括高純鋁、工業高純鋁、工業純鋁以及防銹鋁等。
可熱處理強化型鋁合金可以通過淬火和時效等熱處理手段來提高機械性能,它可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等。鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機械性能,物理性能和抗腐蝕性能。鑄造鋁合金按化學成分可分為鋁硅合金,鋁銅合金,鋁鎂合金和鋁鋅合金。
然而總體特性有以下一些:
1:質輕:鋁的比重為鋼鐵的三分之一,在運輸工具及自動化設備上扮演極其重要的角色。
2:強度:利用各種合金這添加和軋延,鍛壓及不同等級這熱處理制程,可生成之強度達HB25°-HB167°之各種鋁合金產品。3:耐蝕性:鋁在自然環境中,表面會自然形成薄層之氧化膜,可阻絕空氣中氧避免進一步氧化,具有優良之耐腐蝕性.鋁表面如再經各種不同層次之處理,其耐腐蝕性更佳,可適用于較為惡劣之環境。
4:成型性:利用完全退火或局部退火可生成較為
軟質之鋁合金,適用于各種成型加工及折彎,沖壓,深沖等加工.。
5:導電性:鋁的導電性為銅之60%,但重量僅為銅的三分之一,相同重量之鋁其導電度為銅之二倍,故以導電度計算,鋁的成本遠低于銅。
6:導熱性:鋁的熱傳導性極佳,故在電器,電子散熱系統及家庭五金,熱交換器上被廣泛使用。
7:加工性:鋁的加工特性佳可被加工成棒,線.擠型,片,板,塑型材,供各種用途使用.尤其2XXX/6XXX/7XXX等系列鋁合金,可做精密
車,銑.被廣泛用于航太,電子,機械零組件,自動化生產及高科技設備
等。
8:耐熱:一般鋁合金均不耐高溫,且在高溫狀態下會生成變形,但在研究人員的努力下,已研發出可耐高溫達427℃不變形的新鋁合金材料。
9:無毒性:鋁不具毒性,在食品容器及食品包裝材料如鋁罐,鋁箔包(利樂包)等,應用極多。
10:環保性:鋁之價格較一般鐵.鋼材高,但易于回收重熔使用.為當前最環保之金屬材料。
11:表面處理:鋁具有優良之表面處理性,包括陽極處理,涂覆,電鍍等等,尤其陽極處理可利用不同之化學染劑生成各種色彩及高硬度之皮膜。
12:無低溫特性:鋁在超低落溫之狀態下,無一般碳鋼的脆化問題。
四、鋁合金應用
鋁與鋁合金由于自身的優良特性,所以用途非常廣。比如:航空航天用鋁材用于制作飛機蒙皮、機身框架、大梁、旋翼、螺旋槳、油箱、壁板和
起落架支柱,以及火箭鍛環、宇宙飛船壁板等。交通運輸用鋁材用于汽車、地鐵車輛、鐵路客車、高速客車的車體結構件材料,車門窗、
貨架、汽車發動機零件、空調器、散熱器、車身板、輪轂及艦艇用材。建筑裝飾用鋁材鋁合金因其良好的抗蝕性、足夠的強度、優良的工藝性能和焊接性能,主要廣泛用于建筑物構架、門窗、吊頂、裝飾面等。
下面就根據鋁合金的特性介紹下廣泛的用途。
1:應用最廣的一種防銹鋁(代號LF21),它的強度不高,不能熱處理強化,在退火狀態下有高的塑性,而蝕性好,焊接性好,切削
加工性不良。用于制造要求高可塑性和良好焊接性、在液體或氣體介質中工作的低載荷零件如油箱、油管、液體容器等;線材可制作鉚釘。而且耐蝕性高、焊接性能好。導
熱性、導電性比純鋁低得多。可用冷變形加工進行強化而不能熱處理強化。適用于作焊接結構件。
2:硬鋁,有較高的強度,熱變形時塑性高,可熱處理強化,在淬火及人工時效狀態下使用,在退火和剛淬火狀態下塑性中等,點焊性能好,氣焊和氬弧時有裂紋傾向,抗蝕性不高,切削加工性在淬火和冷作硬化后尚好,退火后低。切削加工性良好,耐蝕性比LD7、LD8耐熱鍛鋁較好,在擠壓半成品中,有形成粗晶環的傾向,用于制造在較高溫度下工作的承力結構件。
3:高強度鋁合金,在退火和剛淬火狀態下的可塑性中等,可熱
處理強化,通常在淬火、人工時效狀態下使用,此時得到的強度比一般硬鋁高得多,但塑性較低,有應力集中傾向,點焊性能良好,氣焊不良,熱處理后的切削加工性良好,退火狀態稍差,LC9板材的靜疲勞、缺口敏感、抗應力腐蝕性能稍優于LC4。用于制造承力構件和高載荷零件等
4:高強度鍛鋁,熱
態下有高的可塑性,易
于鍛造、沖壓,可熱處
理強化,工藝性能較
好,抗蝕性也較好,但
有晶間腐蝕傾向,切削
加工性和點焊、滾焊、
接觸焊性能良好,電焊、氣焊性能不好。用于制造形狀復雜和中等強度的鍛件和沖壓件等。
還有中等強度鋁,在熱態和退火狀態下可塑性高,易于鍛造、沖壓,在淬火和自然狀態下具有LF21一樣好的耐蝕性,易于點焊和氫原子焊,氣焊尚可。切削加工性在淬火時效后尚可。用于制造塑性和高耐蝕性、中等載荷的零件以及形狀復雜的鍛件。
五、結束語
在當今科技高度發展的世界,生活中運用的建筑材料越來越多,
并且質量越來越好,優點越來越多,更加滿足了人們的生活需求。我相信在以后的日子里,人們會更加努力的去探索、去發現研究這一類更能滿足人們生活需求的建筑裝飾材料。
參考文獻:
《電解法生產鋁合金》;
《鋁合金、鋁合金制品擠壓成形與表面處理》;
《鋁及鋁合金工藝與設備》;
1.1住宅建筑建設理念和原則
小區建筑設計要以綠色住宅理念依據,即堅持綠色即自然、環保、節能與建筑即現代化的生產想結合,有效的降低現代建筑建設時的消耗和污染,提高環保、節能的概念。因此,小區在進行建設設計工作時一定要考慮考綠色與自然,要結合建筑周邊的自然環境,監理一個整體性的概念,讓人們居住在一個舒適、綠色而健康的環境中。另外,在進行設計時,可以考慮利用建筑周邊的特點,利用其地熱、風能、水能等等自然的力量,減少自然能源的消耗和廢棄物的排放,已達到可持續發展的目標,讓人們居住舒適、親近自然、感受自然。
1.2住宅建筑的外觀造型
住宅建筑的外觀造型就相當于一份名片,而一份質量好的名片無疑可以增加人們的好感,而住宅建筑的外觀造型就是這樣一個識別性標志。外觀造型協調、和諧的住宅建筑更能夠得到居民的青睞。一般的小區住宅建筑都具有統一的建筑風格,而且小區內部以簡潔、和諧、幽雅為主,而且在處理細節上以簡單明了為主,但是這不意味著整體的乏味單一,進行局部設計時需要適當的變化,讓小區造型外觀上顯現出變化與與統一的和和諧。另外,在進行住宅建筑的安排時要將建筑高低錯開,合理安排,這樣利于光線照射和空間協調。小區的建設一定要具有代表性,能體現自己的個性。
1.3住宅建筑的色調
從節能減排方面考慮,建筑物的顏色可以起到蓄熱和反射作用,如深色利于吸收太陽輻射,儲存熱量,而淺色則不利于吸收熱輻射,儲存熱量,但是能夠更好的反射熱量。從顏色對人們心情影響來看,不同的色調能夠對人們的心情和視覺產生不一樣的影響。因此,建筑物在進行色調選擇時,一定要根據當地環境和居民要求來進行設計。
2、住宅建筑外部空間環境
2.1人工環境與自然環境的統一
建筑設計時要考慮周邊自然環境,將自然環境與人工建筑相結合起來,要將社區環境設計的更加貼近自然,可以增添一些噴泉、水池、以及綠化等。而且還可以仿造公園和園林建筑,在路邊設立一些長椅,并添種一些綠色植物。另外,要有適合居民大規模活動的地方,建筑設計時要考慮這方面因素,要設計一片較為開闊平曠的空地,供居民日常的室外活動。
2.2實用的室外空間環境設計
小區室外環境的實際就是人為改變原有環境,創造一些具有特定使用功能的室外建筑,而這些建筑的設計必須以居民需求和自然環境為根本依據。在進行各種建筑小品、綠化、噴泉、水池、花草坪等建筑設計時,都必須與自然環境相結合,并且合理分布這些建筑小品,使其在空間分布上更具有過渡性和整體性。
2.3層次分明的室外空間及完整的空間序列設計
傳統式的小區住宅建筑設計都是采用行列式的空間布局方式,這種布局方式具有利于采光和通風的優勢,而且具有對稱美感。但是,這種布局方式大大降低了小區建筑的空間豐富感。而建筑群的布局方式直接影響著小區建筑室外環境空間層次的劃分,所以,有必要打破傳統的布局方式,將多種布局方式相結合,從而增強空間層次感和居民的歸屬感。
3、住宅建筑單體
完整和諧的整體格局與精心設計的建筑細節在充分體現居住建筑走向理性的同時,又注重了對人性的全面關懷設計中始終以“人居”為基準點,追求居住的舒適度與品味,同時又賦于社區以獨特風格,從而營造出具備豐富內涵的“都市化生活標準,人文化現代居住”的新型社區。例如:高層戶型設計為兩梯三戶和兩梯四戶,根據業主要求套型面積設計在70m2至160m2之間,共七種戶型。高層層高設計為2.9m,底層架空,沿街商業網點一層為4.2m,二層為3.6m。戶型特點:設計強調自然采光通風,降低能耗;細化功能分區;公共服務空間核心化;按照“動靜分區,功能合理,空間緊湊,潔污分離”的原則。客廳主臥面寬根據戶型面積和空間舒適度確定,但最小戶型不小于3.6m,最大戶型不大于4.5m。其他次臥與書房最小面寬不小于3.0m。每套戶型均考慮設置設備陽臺。每套戶型南北通透,最大化的享受陽光,通過大陽臺的合理布局,提升了室內外空間的滲透交融。設計時窗采用轉角中空玻璃窗,結合沿河風景線和小區內景觀廣設計場將風景引入室內,住宅樓各單元底層入口門廳寬敞明亮,設置信報箱。電梯過道布局緊湊,明亮通風,管道井布置合理、外形美觀。建筑立面設計采用現代風格,通過點式與板式的有機組合,建筑形體上的變化,使得每個面,每個角度都有不一樣的效果。材料采用溫馨雋永的淺米色調,通過表面的凹凸營造豐富的光影效果。基座材料采用深咖啡色拋光花崗巖石面材,凸現整體大氣的立面效果,顯得尊貴典雅。在立面造型風格上采用簡潔、明快、精細的新古典主義風格,在明朗中不失親切,水平垂直的線條,局部大面積明凈的玻璃窗以及疏密有致的節律。
4、商業配套設計
現代的住宅小區不僅是滿足居民居住生活的要求,更要有一系列的商業配套設計,例如對應配套的文化休閑區、商業購買區等等,將都市生活的日常縮影集結到小區住宅建筑中,將小區住宅建筑提升到現代化和都市化的水平。現代人們的生活節奏越發快速,生活內容也越發豐富,一個單一的住宅小區建筑明顯無法滿足人們的需求,因此需要在小區內進行相對應的商業配套設計,將具名的生活方式引領到更現代和健康的軌道上去。
5、結語
隨后,在1945年,密斯在小城市博物館方案中的這種對空間的理解,應用到了一個私人小住宅中,也就是范斯沃斯住宅。這一次,他完全放棄了墻,空間中只留下柱子、樓板和屋頂。就里索住宅而言,在空間的處理上,是將扶助空間或私密空間布置在角落,也就是兩端封閉,中間開敞。后來,密斯為了獲得更純粹的外觀的玻璃體量,將外墻退向了后面,就像范斯沃斯住宅一樣,以服務核心代替了墻在空間中的流動形式。在結構上,密斯選擇了使用單跨框架,以便室內沒有柱子的干擾。這一次,密斯將工字鋼柱從建筑外表皮又向外推出了一點,從外側與屋頂和地板而過,從室內看向室外,再也不會出現柱與屋頂或地面轉角的體積感,從而削弱了柱子的體量感,這個手法在新國家美術館中也曾使用。總而言之,在使用了偏心的核心取代墻體以后,密斯將注意力全部放在了使室內空間的柱子的消失上。
二、柱子的消失
密斯在20世紀50年代探索的大跨度無柱空間,也就是人們日后所說的“無柱空間”。雖然使用了中軸線,但克朗樓的軸線和空間感受與古典情節有很大的差別,在這個軸線上,密斯沒有設置任何能成為視覺中心的物體,所有的墻體都是半高的,人們的視線可以越過這些墻看到后面的玻璃表皮,在大廳的任何位置,人們的視線都會不自覺的被吸引到空曠的屋頂。在芝加哥會堂方案中,密斯使用了更佳驚人的結構處理方式,既桁架和網架。在如此巨大的空間中需要容納看臺、樓座、舞臺等固定的功能,于是空間的通用性讓位于它的統一性,其外觀也不再是玻璃表皮,而是巨大的結構構件。這是密斯對空間持久的追求的產物,卻常常被后人理解為對結構的浮夸處理。
三、密斯和他的空間
1.實現建筑與自然的和諧發展。生態建筑觀念產生的主要理論依據就是人與自然和諧發展理念,所以在生態建筑物設計的過程中,設計師就要考慮到生態建筑存在的目的,就是要體現出人與自然、與生態環境之間的和諧共處,所以在生態建筑的設計過程中設計師只有秉承生態化的建筑設計理念,意識到建筑物是生態環境的一部分,而不是相互對立的,在建筑的過程中要時刻留意和保護自然環境的狀況。
2.實現可再生資源的高效利用。生態建筑的理念是針對社會經濟發展中的資源緊缺、城市用地緊張等尖銳的發展問題,提出的一種可持續發展的建筑理念,在這一理念的指導下,建筑物的發展方向發生了改變,當前建筑領域技術的快速發展和各種建筑工藝的不斷完善,給生態建筑的建設實施提供了必要的條件,借助這些條件在生態建筑的建設活動中,盡可能的使用可再生資源進行建設活動,減少建筑活動對不可再生資源的浪費,這種建立在可持續發展戰略上的建筑理念,能夠極大的促進建筑行業的生態化發展,同時在建筑活動中通過對可再生資源的合理利用,能夠有效的減少建筑施工的成本。
3.生態建設需要體現地方特色。任何一個地方的建筑特色都是因為當地的自然環境影響才會形成的,而這種特色建筑形式又反過來推動了建筑的前進與發展,在生態建筑物的建設過程中,要對建筑物所在的地理環境、自然環境和生態環境進行科學細致的分析,保證建筑物的建設形式能夠滿足當地環境的要求,同時又能體現出足夠的地方特色,只有這樣才能夠保證在生態建筑中體現出生態環境的多樣性,才能從本質上將建筑物與自然生態環境融合到一起,生態建筑物的地方特色就是對自然生態環境多樣性的體現,是生態建筑物的一個本質特點。
4.建筑設計生態化趨勢。面對當前的社會經濟發展形式,在建筑領域已經就生態建筑達成了某種共識,目前生態建筑有兩個發展方向。(1)研究原生的生態建筑,探索現代生態建筑的發展之路。從建筑物出現的原因出發對建筑物進行分析,建筑物是人類活動的內在機制與自然環境相互聯系、相互作用的邏輯產物,包含了內在的生態精神。簡而言之人之所以會定居,就是因為人類體驗到在建筑中生活與自然環境的和諧穩定,這種建筑精神可以稱之為原生的生態建筑。(2)探索和運用新的生態技術,加快建筑的生態化。在人類的發展歷史中,建筑物的發展伴隨著人類從古至今,在建筑領域建筑的設計形態和具體建筑技術工藝都在不斷的發展,在未來的建筑領域這一特性也會延續,并以建筑的生態化為目標,所以在建筑活動中不斷探索、應用新的技術,將會是未來建筑的一個主要的發展方向。
二、結論
嘉應觀山門構件數據分析
山門是嘉應觀建筑群體的開端,也是建筑序列的開始。山門明間面闊3.70m,東西次間面闊為3.585m,通面闊為10.870m,通進深5.540m,梁架為五架梁抬梁式的單檐歇山頂建筑。前后檐檐柱柱高為4.750m,斗拱高:0.7m;五踩重昂斗拱的斗口為60mm,屋頂部覆蓋藍色琉璃瓦,檐下為五踩重昂斗拱,用材甚小,玲瓏別致。外檐木質上均有彩繪,筆調明朗,色彩鮮艷。門前門牌上書有“敕建嘉應觀”五個大字,為雍正皇帝手書圣旨。
梁思成先生的《清式營造則例》總結的清《工程工部做法》的做法和數據,其用材的比例規定:柱高(到挑檐檁下皮)與柱徑的比例為:3∶35,山門檐柱高與柱徑的比例為:2∶35;則例中五架梁的高厚比:7∶5.6,山門五架梁高厚比為:21∶17;則例中三架梁的高厚比:2∶3,山門三架梁高厚比為:1∶1;則例中大額枋高厚比:5∶4,山門大額枋的高厚比為:17∶10;則例中平板枋寬高比:3.5∶2,山門平板枋高厚比為:31∶24;則例中脊檁直徑為:4斗口~4.5斗口,山門脊檁直徑為:4.5斗口;則例中隨脊檁墊板寬厚比為:4∶1,山門隨脊檁墊板的寬厚比:5∶2(見表1)。則例中隨脊檁枋高厚比為1.2∶1,山門隨脊檁枋的高厚比為:21∶13;則例中上金檁直徑:4斗口~4.5斗口,山門金檁直徑為:4.5斗口;則例中隨上金墊板寬厚比:4∶1,山門隨上金檁墊板寬厚比為:21∶13;則例中隨下金檁枋寬厚比:1.2∶1,山門隨金檁枋的寬厚比約:1.4∶1;則例中下金檁直徑:4斗口~4.5斗口,則例中挑檐檁為3斗口,山門挑檐檁約為3斗口。表1中數據表明:山門的檐柱徑偏小,金柱無法測量到,在此就不做比較,和清則例中的尺寸相比偏大的構件有:五架梁金檁枋、大額枋、金檁墊板,較清則例中尺寸較小的有:檐柱、三架梁、脊檁枋、平板枋、脊檁墊板。完全符合清則例中尺寸的規定的有:脊檁、金檁、正心檁、挑檐檁。由此可以看出嘉應觀山門的用材的不規則性。
屋面檐步架的舉折為0.567,脊步架的舉折為0.673,清代“官式”建筑常用舉架有五舉、六五舉、七五舉、九舉等,清式建筑的檐步(廊步)一般定為“五舉拿頭”,山門的檐步架介于五五舉和六舉之間,脊步架介于六五舉和七舉之間,遠遠小于九舉,屋面曲線緩而優美(見表2)。
嘉應觀中大殿構件分析
中大殿位于嘉應觀的第二進院落,也是整個寺觀建筑的部分,中大殿面闊七間,明間面闊:4.20m;次間面闊:3.88m,稍間面闊:3.24m。通進深:10.42m。斗拱通高:0.845m;檐柱高(到挑檐檁下皮):5.665m,梁架為七架抬梁式梁重檐歇山(見圖1~圖3)。
根據梁思成先生的《清式營造則例》總結的清《工程工部做法》的做法和數據,其用材的比例規定:柱高(到挑檐檁下皮)與柱徑的比例為:3∶35,中大殿檐柱高與柱徑的比例約為2∶29;則例中七架梁高厚比為:8.4∶7,中大殿七架梁高厚比為:28∶23;則例中五架梁的高厚比7∶5.6,中大殿五架梁高厚比為:23∶18;則例中三架梁的高厚比:2∶3,中大殿三架梁高厚比為:7∶8;則例中大額枋高厚比:5∶4,中大殿大額枋高厚比為:43∶32;則例中平板枋寬高比:3.5∶2,中大殿平板枋高厚比為:5∶3;則例中脊檁直徑為:4斗口~4.5斗口,中大殿脊檁直徑4.5斗口;則例中隨脊檁墊板寬厚比為:4∶1,中大殿隨脊檁墊板的寬厚比為:8∶3;則例中隨脊檁枋高厚比為1.2∶1,中大殿隨脊檁枋的高厚比:5∶4;則例中上金檁直徑:4斗口~4.5斗口,中大殿上金檁直徑為:4.0斗口;則例中隨上金墊板寬厚比:4∶1,中大殿隨上金檁墊板寬厚比約:3∶1;則例中隨上金檁枋寬厚比:1.2∶1;則例中下金檁直徑:4斗口~4.5斗口,中大殿下金檁直徑約為:3.8斗口;則例中隨下金檁墊板寬厚比:4∶1,中大殿隨下金檁墊板寬厚比:11∶3;則例中隨下金檁枋寬厚比:1.2∶1,中大殿隨下金檁枋的寬厚比為:17∶13;則例中挑檐檁為3斗口,中大殿挑檐檁約為3斗口。表3中數據表明中大殿構件與清“官式”相比較小的構件除了脊檁、上金檁、正心檁、挑檐檁幾個檁構件符合清“官式”做法外,其余構件都要小于清“官式”的做法的。
屋面的舉折檐步為:0.555,金步為:0.678,脊步為:0.858,清代“官式”建筑常用舉架有五舉、六五舉、七五舉、九舉等,清式建筑的檐步(廊步)一般為“五舉拿頭”。中大殿的屋面舉折很接近“官式”,屋面曲線緩而優美(見表4)。
結語
根據以上數據的對比分析:武陟嘉應觀山門和中大殿兩座建筑構件的尺寸等于清《工部工程做法》的規定有:山門脊檁、金檁的直徑和中大殿的脊檁、上金檁直徑是嚴格遵循《工部工程做法》的。與《工部工程做法》的尺寸相差相對較大的有:隨脊檁墊板寬厚比為:4∶1;山門隨脊檁墊板的寬厚比:5∶4;隨脊檁枋高厚比為1.2∶1;山門隨脊檁枋的高厚比為:21∶13,其余的結構構件尺寸或略大于或略小于《工部工程做法》的尺寸。
1.1藏族民居(1)青海藏族概況:藏族占全省人口的24%(2010年),是由古代吐蕃族群發展而來,進入青海的吐蕃人同青海地區土著的羌人、鮮卑吐谷渾人及漢人等交錯雜居,長期融合形成今天的青海藏族。藏族素以牧業為主,兼營少量農業和手工業,游牧文化是藏族文化的主要內容。青海藏族中絕大多數人信仰藏傳佛教,少數人仍信奉古老的苯教。按藏族語言劃分,青海除玉樹地區以康巴語系為主,其他地區均以安多方言為主,這主要是受巴顏喀拉山的影響。巴顏喀拉山主峰海拔5266m,不僅劃分出黃河和長江源頭水系流域,而且也一定程度上阻隔了交通和信息地交流,逐漸形成康巴和安多的藏族語系區。(2)聚落特征:①類型多樣:青海地域廣闊、地理自然環境多樣,加之藏族分布范圍較廣,因此藏族相對其他民族聚落類型多樣,基本包含青海東部農耕聚落、南部山地聚落、中部游牧聚落三種類型(表1)。青海東部河湟農耕地區藏族多生活在腦山及高山地區,這里海拔多在海拔3000m左右,多從事半農半牧的生產方式。由于位處腦山及高山之間,地形多變河谷縱橫,建筑依山就勢,聚落整體形態靈活且松散。僅在一些河谷臺地地勢較為平坦的地區,聚落相對緊湊,但是依然受到山地地形的限制,民居建筑之間參差錯落。青海南部藏族聚落多分布在大山山谷地帶,受青海南部整體海拔高度的影響,即使聚落是在河谷谷底,但是海拔也多在3600m左右,與山頂海拔多為5000m相比,落差將近2000m,高落差與小的水平間距,使得山體的坡度較大,約50%的坡度,因此聚落形態受地形地貌的限制極為明顯,屬于典型的陡坡山地聚落。受到大山的阻隔這里多交通不便,加之高海拔冬季嚴寒,常有大雪封山等自然條件的限制,致使聚落之間較為分散,只有沿同一河谷居住的村民相對聯系較為緊密。青南山區藏族聚落整體上呈現規模小、形態松散的特征。嚴格來說牧區的聚落概念一定程度上是牧民的放牧點,牧民帳篷流動性極大,同時牧民固定式住屋變動性也較大,不同季節住居存在使用和閑置兩種狀態。從牧區放牧點較為集中的部分游牧點來看,聚落形態極為松散和自由,可以說是聚落形式完全與游牧的生產生活方式相一致,除小面積的居住空間以外,聚落中大面積的空間均為牲畜圈,各家院墻的形式也從農業區高大院墻變為低矮的牲畜院墻。聚落以外即是廣袤的草場,聚落中看不到類似農業區的密集巷道和樹木,唯有遠山、牛羊和草場。②上寺下村:不論是東部農業區聚落和南部山區聚落還是牧區藏民游牧點,在聚落附近不遠處往往分布著大大小小的佛教寺院,形成藏族聚落典型的特征即“上寺下村”。有的村落緊鄰寺廟,寺廟居于高處,居民區位于地勢相對較低的位置,兩者之間相隔一段距離,這與回族、撒拉族圍寺而居的聚落形態有很大不同。③宗教設施鮮明:藏族聚落中“佛塔”、“經幡”、“瑪尼石堆”等宗教設施十分普遍。雖然有些村落距離寺廟較遠,但村中的佛塔必不可少,這是藏族聚落的重要標志。經幡在牧區表現為,用色彩豐富的“風馬旗”組成的宗教圖案,往往會把大量經幡布置在村落附近的山腰處,經幡規模龐大甚是壯觀。瑪尼石堆在石材充足的地區如青南山區分布較多,有的瑪尼石是在道路兩側山體石壁上雕刻,有的是在村頭入口處堆放。(3)住居形態:①形態多樣。與多樣的聚落特征一樣,藏族民居類型相對其他民族最為多樣,東部農區以莊廓民居為主,中部牧區以帳篷和土木房為主,南部山區以碉房民居為主(圖2)。莊廓是東部農業區藏族民眾普遍的一種居住建筑類型。從跨地域建筑視角看,莊廓是我國青藏高原藏族碉房建筑與黃土高原生土合院式建筑的一種結合,它集藏族碉房的厚重規整與漢族合院民居的院落空間雙重特質于一體,呈現出西部游牧文化與東部農耕文化的融合,是青海特有的一種民居類型。藏族莊廓內院空間規整沒有過多的空間轉折,且內院植被種植較少,這與漢族、回族、撒拉族內院花園式莊廓不同,這主要是受到草原牧業文化的影響。作為游牧民族帳篷是藏族廣泛使用的一種流動性居住建筑類型。黑色牦牛毛編制的帳篷作為一個家庭中核心的生活空間,可滿足必要的住宿、飲食、儲物等生活要求。與固定式民居不同的是,帳篷民居“地為床、天為被”逐水草而居,是一種流動的家。帳篷其構造形式相對簡單,主要由牦牛氈布、繩索、支撐木柱三大部分組成,根據家庭人口數量和具體功用帳篷的大小分為不同的規格,大部分牧民家庭用帳篷尺寸約為長7m、寬6m的長方形的平面形式。除大型的牦牛氈帳篷以外還有一種是行旅帳篷,空間較小一般長寬僅2m左右,可滿足1~2人使用。從帳篷結構上看,其結構形式簡單、拆裝靈活、運輸方便,很好地滿足了游牧生活的要求。土木房多為牧區藏族冬季牧場的一種建筑類型,它具有冬季使用和夏季閑置的特點。冬季游牧民從海拔高的夏季牧場,轉場到冬季牧場,在冬季里帳篷的使用率降低,海拔較低相對固定的土木房即成為冬季游牧民主要的住居建筑。該類房屋空間較小,往往緊鄰草原溪流,周圍配有大大小小的牲畜圈。牧區中土木房的分布也極為普遍,是游牧民除帳篷以外的另一種重要住居類型。碉房為多層民居,一層常做為牲畜間及雜物房使用,二層由主人房、起居室、廚房組成,在房屋北側墻面外側設置旱廁,三層多為老人房或者佛堂使用。從傳統結構形式來看,為獲得安全的建筑受力,一層很少開窗且空間封閉、低矮,二層開窗不是很大且多集中在南向,三層窗口較大可獲得日照采光也最多,三層加之有露天陽臺,空間使用率較高。②佛堂:雖然藏族居住建筑類型多樣,但其中居住空間多會設置佛堂等宗教空間。佛堂緊鄰臥室,內部供奉佛像等宗教信物,佛堂也常作為起居室。碉房佛堂多設在頂層,莊廓的佛堂多設置在正房一側,而帳篷空間有限,佛像等宗教信物多放置在帳篷的中軸線上,與帳篷入口相對。③宗教設施:藏族不論碉房還是還是莊廓,宗教設施必不可少。住居院落中常見的宗教設施有煨桑爐、經幡旗桿、中宮等。煨桑爐、經幡旗桿多與中宮組合,放置在內院中間。中宮多是長寬3m高0.7m的方形池臺,地下埋設宗教信物,中宮體現出藏傳佛教中天圓地方的宇宙觀,中宮這種宗教設施多出現在東部莊廓民居中。④獨立旱廁:藏族廁所與其他民族有著很大的不同。從事游牧的藏族是不建廁所的,從事定居生活的藏民也是多屬牧業地區或半農半牧地區,人的糞便被認為不潔之物,人們在建造房屋時一般會將廁所布置在室外。受到藏族“潔凈觀”文化習俗的影響,廁所一般相對獨立與建筑以外且與地面保持一定的距離。
1.2回族民居(1)青海回族概況:據統計回族人口占青海全省總人口的14%(2010年),主要居住在青海省東部農業地區。青海回族的來源有多種解說,主要認為元代從阿拉伯等地遷入,也有明朝時期從中原南京一代移民而來,元代是青海回族定居及初期活動的時期,明代是民族形成時期。回族信奉伊斯蘭教,宗教始終成為一種凝聚力量,規范著這里人們的生活方式和社會組織形式。回族有獨特的生活習俗,以清真寺為中心的社區組織,與其他民族有著明顯區別,形成鮮明的民族特色。(2)聚落特征:①圍寺而居。青海回族多從事農耕,分布在海拔較低的川水和淺山地區,川水地地形相對平緩,但在淺山地區地形變化相對較大。聚落形態以清真寺為中心做放射狀發展,形成典型的“圍寺而居”的聚落形態。②高聳的禮拜塔。從聚落天際輪廓線來看,聚落最高的建筑即是清真寺的禮拜塔和大殿屋頂。③“尚綠”的建筑色彩。色彩在穆斯林建筑裝飾以及生活服飾上特色鮮明,不論中式歇山頂還是阿拉伯式穹頂的清真寺,屋頂顏色多采用綠色。(3)住居形態:①院內空間較為寬松。回族多在北墻單面建房,院落空間圍合程度不高,因此院內空間較為寬大。②正房多“一”字形為主。居住房屋在院內空間布局多以“一”字形為主,根據具體需要在正房東西兩側建有廂房。③屋頂形式“平坡兼有”。在門源至平安地區多以緩坡屋頂為主,在華隆至同仁等地多以平頂房屋為主。④凈房。受伊斯蘭教義的影響,凈身是每個穆斯林必須遵守的宗教習俗。
1.3土族民居(1)青海土族概況:土族是青海特有民族之一,人口約20萬人,占全省人口3.6%。青海土族主要分布在青海互助土族自治縣、民和回族土族自治縣和大通回族土族自治縣,另外在樂都、門源、同仁縣等地也有土族聚居區。土族的起源眾說不一,代表性的看法是,土族是蒙元時期入居青海河湟地區的蒙古族為主體,吸收了漢、藏諸民族成份及其文化因素而形成一個新的民族共同體。土族先民信奉多神教、苯教和道教,元明以后普遍信奉藏傳佛教。土族有自己的民族語言,屬阿爾泰語系蒙古語種,但其歷史上沒有形成統一的文字,其文字多使用漢文和藏文。(2)聚落特征:①半農半牧。土族先民多從事游牧,后與漢族及其他民族融合交流,學會種植后從高山游牧遷居到腦山地帶,轉變為半農半牧的農業生產方式[2]。②依山傍水。土族的聚落依山傍水,“依山”多是指腦山地帶,“傍水”多是指山間河溪。③宗教景觀。土族多信奉藏傳佛教,聚落中宗教設施也是構成土族聚落特征的重要元素。(3)住居形態:①封閉緊湊。土族莊廓平面形式多采用合院形式,居住空間占據較大比例而庭院空間相對較小。②緩坡懸山屋頂。平中帶緩、雙面放坡以及懸山屋頂的構造形式是土族民居的主要特征。③角樓和坡頂門樓。角樓的設置主要是考慮糧食的儲藏,門樓受到漢族坡頂建筑的影響多為坡頂,有直接鑲嵌在莊廓墻上的單坡門樓,也有高于院墻的雙坡頂門樓(圖3)。
1.4撒拉族民居(1)青海撒拉族概況:撒拉族是青海特有的少數民族之一。他們主要分在循化撒拉族自治縣,也有分散在華隆縣甘都鎮及其周邊州區,在循化以東甘肅積石山一帶也有少量分布。青海省撒拉族人口有10.7萬人,占全省1.90%。撒拉族起源學術界普遍認為,元朝初年中亞撒馬爾罕一帶突厥烏古斯部落分支,遷徙經新疆、河西走廊定居于青海循化縣境內。經過長期發展與漢、藏、回、等融合逐漸形成新的民族共同體。[3]撒拉族主要從事農業種植兼營園藝業,多數人家都有大小不等的果園,所產的冬果梨、核桃、葡萄等馳名甘青。撒拉族信奉伊斯蘭教,在生活、禮儀、習俗上均帶有鮮明的伊斯蘭文化。(2)聚落特征:受到伊斯蘭宗教和文化的影響,撒拉族聚落特征同樣具備“圍寺而居”、“高聳的清真寺”、“尚綠的建筑文化”等伊斯蘭民族聚落特征的基本要素,但從撒拉族居住的地理環境來看,依然具有本民族的建筑特色,主要表現在以下幾個方面。①河谷綠洲。撒拉族聚居的河谷谷地的川水地區,猶如一片綠洲,聚落形態沿河谷呈帶狀發展。②形態緊湊。撒拉族在伊斯蘭“圍寺而居”的聚落形態的基礎上,更強調聚落的緊湊和對空間的充分利用。③聚落類型較為單一。與藏族人口多分布廣聚落類型多樣的對比來看,撒拉族聚落類型較為單一,基本為緊湊型川水聚落形態。(3)住居形態:與類型單一的聚落相比,撒拉族住居空間形態卻十分豐富,其主要表現在以下幾點。①籬笆樓。撒拉族傳統住居建筑二層是使用當地柳條編制成籬笆,然后敷抹上草泥做圍護墻面,當地人稱之為“籬笆樓”。②內院園林化。撒拉族并不像信奉藏傳佛教的民族在莊廓內院設置中宮,而是在院內種植花木、果樹用于觀賞,莊廓入口也常設磚雕照壁,并由月洞門鏈接入口和內院。③空間形態豐富。撒拉族住居院落形態相對青海其他民族民居變化較大,其莊廓平面形態并不十分規整,趨向自由組合的方向發展。④“凹”字型住居平面。撒拉族民居正房平面為凹字形,但凹處上面是帶屋頂的,撒拉族將這種帶屋頂的凹字形住居形態稱之為“虎抱頭”。[4]⑤正房空間開敞。與其他民族正房空間感不同,撒拉族正房空間是聯通的,中間常不設隔墻(圖4)。
1.5蒙古族民居(1)青海蒙古族概況:據統計2010年底青海蒙古族人口9.98萬人,占全省人口的1.75%。青海蒙族族主要分布在海西蒙古族藏族自治州、黃南藏族自治州的河南蒙古族自治縣,海北藏族自治州的祁連縣默勒鄉、海晏縣的哈勒景鄉和托勒鄉、門源縣的皇城鄉等地區。蒙古族進入青海的歷史,可追溯到元朝。1225年成吉思汗西征中亞東返,滅西夏占領河湟地區蒙族族由此開始進入青海。青海蒙古族主要從事畜牧業生產,海西州的都蘭、烏蘭農業區的部分蒙古族從事農業兼營畜牧業。青海蒙古族信奉藏傳佛教格魯派(俗稱黃教),受宗教文化的影響,蒙古、藏族都有祭俄博(敖包)、轉山、轉湖等傳統習俗。(2)聚落特征:①聚落松散。青海蒙古族相對其他民族人口數量并不多,以至于沒有出現類似漢族、藏族等人口較多的大型鄉村聚落,蒙古族牧民多分布在牧區,以鄉鎮為單位分散居住。蒙古族農業方式主要以畜牧業為主,受生產方式的影響青海蒙古族聚落形態極為松散,在牧區即使在較為集中的鄉鎮,民居之間也多由牲畜圈、草料間阻隔,聚落空間寬松及形態自由發展。②放牧點。每戶牧民有屬于自己的一片草場,在草場的端頭是牧民的定居點,定居點沿道路兩側分布,每戶之間相隔大約300m左右,每戶的草場并排相聯平面布局形態呈現魚骨狀發展。(3)住居形態:青海蒙古族多以蒙古包和土木房為主要住居類型,在東部河湟地區散居的蒙古族也多采用莊廓作為居住建筑,從民族特有民居類型來看,“蒙古包”仍是其典型代表。蒙古包是蒙古族特有的住宅類型,它是歷史上“逐水草而居”的蒙古牧民游牧生活的一種物質載體。青海牧區往往在同一片草場同時存在藏族的帳篷和蒙古族的蒙古包,說明兩種民居形態均能很好的適應高原草原的自然氣候環境,但外觀上兩者又存在較大差異。藏族使用牦牛毛編制帳篷形狀多為長方形,蒙古族多為羊毛氈為材料的圓形氈包,兩者居住習慣、建造工藝各不相同,體現出民族文化在住居形態的重要影響力。
2民居建筑文化多元共生的成因分析
基于以上多元民族建筑文化的分析,青海鄉土民居建筑文化具有典型的多樣性特征,多樣性背后的因素主要表現在自然氣候地理環境、生產生活方式和民族宗教文化三個方面。
2.1自然氣候地理環境多樣如前所述自然氣候地理環境是民居類型生成的主導因素,青海地域廣袤、土地類型多樣,這勢必形成風格多樣的民居類型。青海民居建筑類型主要有莊廓、碉房、土坯房、帳篷等,它們都是基于本地區氣候條件和資源環境所做出的適宜建筑模式,[5]這也是高原特色鄉土景觀的重要組成部分。
2.2生產生活方式多樣應該說自然地理環境決定了人們所從事的農業生產方式以及生活模式,青海高原多樣的地質地貌類型必然形成多樣的生產方式,生產方式又導致生活方式的多樣化。根據青海土地類型,分為草地、耕地、林地、水面等,受海拔高度的影響不同海拔氣候地貌條件有較大差別,由此形成了畜牧業、農耕種植業、以及半農半牧的農業生產方式。在歷史的長期演變發展中,各民族逐漸適應了不同海拔高度的自然環境,形成各自相對成熟的生產方式,各民族各居其位、各得其所,構成高原地區多元民族聚居團結互助的社會環境。正是因為每個民族從事著對方民族不同的生產方式,利用著其他民族不善使用的種植技術,各民族之間形成了和睦相處、互通有無的社會關系。
2.3民族宗教文化多樣青海世居著漢、藏、回、土、撒拉、蒙古等民族,他們信奉著不同的宗教文化,這在他們日常生產生活中占據著重要位置。漢族兼信儒、道、佛三教,藏族、土族和蒙古族多信奉藏傳佛教,而回族和撒拉族信奉伊斯蘭教,除漢族以外其他少數民族多為全民信教,按照教義的要求,他們的生活模式、社會關系都與宗教有著密切的聯系,他們以宗教為紐帶形成不同的民族共同體。各個民族均擁有本民族的宗教文化設施,用以強化民族身份實現民族內在的凝聚力。縱觀青海各民族宗教及民俗文化,他們擁有本民族的集體記憶、審美情趣以及生活方式,這些都基于民族文化認同感的建立。
3結語
1.1節點模型建立文獻[1]試驗柱架尺寸:柱徑210mm,梁截面120mm×180mm,燕尾榫榫頭端部寬60mm,榫頭根部寬50mm。由于模型對稱,為節約計算資源,可取半結構建立精細化有限元模型。柱底和梁端分別通過與相應參考點耦合建立鉸支座約束,以梁端榫頭為從面,以柱端卯口為主面建立接觸對,接觸屬性設為法向硬接觸、切向庫倫摩擦,摩擦系數取0.2。計算單元采用計算精度較高的三維八節點六面體線性非協調單元C3D8I,運用結構化網格劃分技術,通過切分模型,在接觸區域附近細化網格。模型網格劃分如圖1所示。
1.2材料本構關系木材通常被認作正交各項異性材料,試驗采用的東北紅松[1]的材性試驗結果見表1,其中下標1、2、3分別代表木材的徑向、弦向和縱向。通過在Abaqus中賦予單元材料方向可以定義材料的正交各項異性。在彈性階段,木材的本構關系可以由表1中E1~G239個工程常數來決定。木材的塑性特性采用Hill準則模擬,參考屈服強度取木材順紋受壓強度34.76MPa,塑性發展考慮為理想彈塑性模型,根據木材各強度大小比值關系,計算出Hill準則的6個屈服應力比R11~R23,見表1。
1.3加載制度為考慮P-Δ效應的影響,采用柱端加載方案。通過建立在柱頂并與柱頂截面耦合的參考點施加水平和豎向荷載。豎向設計荷載為10kN,先于水平荷載施加在柱端,使榫卯接觸關系平穩建立起來。水平加載采用變幅值位移加載,初始值10mm,每級位移增量10mm,循環加載至最大位移幅值200mm,加載過程如圖2所示。計算過程中通過設置軟件中的Nlgeom開關為On來考慮幾何非線性。
2有限元計算結果分析
2.1破壞模式分析在豎向荷載和水平低周反復荷載作用下,榫頭逐漸從卯口中拔出,榫頭端部和卯口邊緣應力增大,相繼進入塑性發展。圖3為加載至最大位移幅值時卯口和榫頭的塑性發展分布,此時榫頭從卯口中拔出約20mm,節點承載力下降,可認定連接已經失效。
2.2剛度和延性分析通過梁端支座反力計算節點彎矩,通過分別柱端轉角和梁端轉角計算節點相對轉角,得到燕尾榫節點的彎矩-轉角(M-θ)滯回曲線如圖4所示。可見燕尾榫節點滯回曲線呈反Z形,表現出大量的滑移特征,滯回環面積逐漸擴大,反映出燕尾榫較強的耗能能力。連接燕尾榫節點M-θ滯回曲線每次加載循環的峰值點,得到其骨架曲線如圖5所示。從骨架曲線可以看出,燕尾榫節點經歷彈性階段、強化階段和屈服階段,彈性階段的初始剛度約為40kNgn/rad,可見燕尾榫節點相對鉸接節點而言,具有一定的抗彎剛度。
將骨架曲線上從彈性階段進入強化階段的臨界點作為屈服點,從強化階段到曲線進入下降段的臨界點作為極限點,得到節點主要特征參數的有限元計算結果和實驗結果對比如表2所示。由表2可見,由于在有限元計算中將木材簡化為理想彈塑性材料,且試驗時榫卯之間的間隙沒有在有限元模型中考慮,導致有限元結果較試驗值偏大,但二者在節點轉角的結果上吻合較好,說明利用有限元進行榫卯節點模擬試驗具有一定的可靠性和可行性,而為獲取更精確的數值分析結果則需考慮榫卯間的間隙并準確模擬木材的塑性發展和破壞準則。燕尾榫節點的極限轉角和延性系數分別達0.1rad和1.69,說明其具有較大的轉動能力,同時具有一定的延性。節點的極限彎矩為1.86kNgn,而榫頭的抵抗彎矩fmW=67.27×27000=18.16kNgn。可見燕尾榫節點是一種“弱節點”,其節點的抗彎承載力只有約構件截面抵抗彎矩的1/10。
3結論