关键技术论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇关键技术论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

关键词：直埋蒸汽管道、保温结构、内固定支架、微量变形

一、直埋蒸汽管道技术发展概况

目前，我国直埋蒸汽管道市场需求愈来愈大，而且有迅猛发展之势。这种局面的出现，订由以下原因促成：

A、我国推广"集中供热"、"热电联产"、"三联代"等节能、环保政策的需要；

B、现代文明城镇建设的加速和对节能、环保的高要求；

C、国家为了提高人民生活质量水平，供热范围由严寒的"三北"地区（即华北、东北、西北）向广阔的冬寒夏热的"过渡地区"扩展的需求。

1．1、研究、开发、应用等方面取得了长足进步

为适应直埋蒸汽管道迅速发展的市场需求，近几年来我国广大科技人员、生产厂家在直埋蒸汽管道技术的研究、开发、应用等方面，付出了大量心血，取得了长足进步。保温结构型式和选用材料之多样化，工程实践规模之大，世界上没有一个国家可以和我们相比。笔者曾多次和德国布鲁格、意大利索克萨姆以及美国等多家公司交流，他们一般最大管径Φ500mm，用量也不大，而目前我国山东济南、河北石家庄、陕西西安、辽宁大连、河南、江浙等地区所采用的直埋蒸汽管道已超过Φ500mm，有的已达900mm。保温结构形式有内滑动、外滑动，选取用的耐高温保温材料有微孔硅酸钙、玻璃棉管壳、热压珍珠岩、硅珠保温材料、复合硅酸盐等。保温结构型式、选用保温材料种类很多。因此在直埋蒸汽管道开发和应用领域，我国并不比发达国家落后。

1．2、一方面肯定研究、开发方面的宝贵经验，另一方面也应清醒地认识到目前我国蒸汽管道直埋敷设技术在研究、设计、生产、材料、检测等方面，尚存在着理论、技术、管理等方面诸多问题，距这项技术的完善还有很大距离。笔者通过对南、北方一些工程事故调研发现，由于基础理论研究滞后于开发，设计计算不准确，产品粗制滥造，施工马虎从事，运行违规操作等，造成部分蒸汽管道直埋不久便出现"跑、冒、漏、伤"，"带病运行"问题，遗患于后，危及安全生产。在此种情况下，应冷静、客观地对以往的实践进行实事求是的科学分析、研究、总结，继而加强科研力度，以促进蒸汽管道直埋技术的进一步提高和完善。

二、对直埋蒸汽管道几个关键技术的思考与探讨

蒸汽管道直埋技术是一项涉及热力学、材料力学、岩土力学、流体力学以及有机材料、无机材料、防腐、电化学等多学科的系统工程，而且投入生产是动态运行，所以蒸汽管道直埋敷设与热水管道直埋敷设相比较，技术复杂的多。据有关专家总结，蒸汽管道直埋敷设通常有三大系统，十三个结点处理，每一项处理不当，就会立即或即将造成工程事故，隐患性很大。篇幅所限，不能展开讨论，下面仅对几个关键技术提几点参考意见，以期"抛砖引玉"。

2．1关于保温结构计算

2．1．1蒸汽管道直埋敷设与架空、地沟敷设传热状态不同，架空敷设是向无限空间传热，地沟敷设是热介质通过保温材料、流动空气层、沟壁等以不同传热状态向周围土壤传热，而直埋敷设，简化讲热介质是向周围土壤按一维稳定传热，土壤可视为保温结构一部分。以目前国内常用的内滑动式复合结构蒸汽管道为例，计算过程中首先应划定三个界面温度（见图1）。

无机保温材料与有机保温材料接触处可视为第一界面，外保护层与土壤接触处视为第二界面，地表与空气接触面视为第三界面。计算时应先控制三个界面温度，第一界面温度控制在有机材料耐温能力以下；第二界面温度应控制保护层的防腐、防水及机械性能不遭受大幅度衰减或破坏；第三界面温度则控制不会因界面温度升高而使得管道周围土壤热阻值提高，从而造成第一、二界面温度升高破坏保温结构。所以在保温结构计算过程中，应校核当地极高、构低环境温度的影响，必要时应适当调整保温结构各层保温材料的厚度，以确保保温结构安全。同时，计算过程中不能简单地按架空管道保温结构或按<通则>中公式进行计算，而应结合节能50%，管网输送效率提高到大于90%的要求（"直埋蒸汽管道保温结构研究与计算"，《区域供热》2001年第1期）。

2．1．2保温计算中，对土壤、保温材料的导热系数选取不能草率，这两个系数的选取正确与否，往往影响保温效果和管道运行安全性。

土壤的导热系数在0.5～2.5w/m·k之间，跨度很大，其大小与土壤种类、含水量大小、化学成分、埋设条件等多种因素有关。在工程设计时应坚持实测当地土壤导热系数或求助当地地质部门提供资料，认真确定土壤导热系数值。如果只根据"无资料可查时取1.5w/m·k"确定土壤导热系数不是科学的，因为不能确切反映管道所处的土壤实际情况，造成计算结果误差很大。例如南方高水位地区和西部干燥地区的土壤导热系数数值相差成倍，那么保温结构计算结果也会差异很大，如果草率计算，会造成管道表面温度过高或过低，破坏管道保护层或不经济。所以，应使用当地实测土壤导热系数值来计算。石家庄供热指挥部等单位坚持实测导热系数的做法是科学态度。

对各种保温材料的导热系数，不能简单以厂家提供的单体数值为准，而应搞清楚该数值是在何种温度，何种条件，哪一级检测部门测定的，有否导热系数方程式。然后尽量参照行业标准确定的导热方程式来选取、确定导热系数。例如微孔硅酸钙，笔者见过几个厂家标出的导热系数都不同，这时应凭据标准GB/T10699-1998<硅酸钙绝热制品>相关条文选取，送样检测后确定导热系数。

2．2保温结构型式选择应因地制宜

由于蒸汽管道介质温度高，保温结构不可能做成像直埋热水管道那样"三位一体"，需要做成"脱开式"，即工作钢管与保温层或外护层脱开。

2．2．1国外基本是要用钢外护层

德国、美国采用外滑动式，即绑缚着保温材料的工作钢管在钢外护层内滑动。只有意大利萨克索姆公司是采用工作钢管在保温层内滑动，即内滑动式（但他们没有设内滑动层）。实事求是讲，国外对于蒸汽直埋技术基础理论研究及实验并不深入，只是由于他们国家的经济条件、技术条件等优越，制造工艺精细，外防腐技术指标高，施工要求严格，所以价格也很高。

2．2．2我国对于蒸汽管道直埋技术的研究与开发，是摸索前进的，在摸索保温结构形式过程中，大致分为三个阶段。

外护层：

第一阶段：采用"塑套钢"型式，即外护层采用高密度聚乙烯，工程实践发现，聚乙烯耐温能力太差，当局部热流外泄，很容易造成外护层蠕变、鼓胀破坏，聚乙燃做外护层不适用于蒸汽管道，目前已成为共识。

第二阶段：采用玻璃钢做为外护层，而温能力大大强于聚乙烯，加工工艺由于是采用缠挠式，与采用聚乙烯管做保护层需要空管比较，可以克服偏心，质量有保证。但由于对玻璃钢制造工艺机理了解不透，采用了简陋方式，同时，玻璃钢外护层标准发时还没有颁布，制造的玻璃钢外护层质量低下，运输、安装过程中再违规操作，出现局部开裂破坏，动摇了采用玻璃外护层的信心。

第三阶段：依照国外采用钢外护层，即钢地沟型式。由于国情所限，完全依照国外，使用单位经济难以承受，制造企业只能简易从事，但它的"优势"是前二年、三年不易发现问题，于制造商保一个运行循环有利，所以近期这种形式较为"走火"。不过建立开发、使用单位应冷静考虑遗患未来问题，如防腐、电化学、检修等问题。关于此问题还要详细探讨。

保温层：

第一阶段：主要采用岩棉、复合硅酸盐毡与聚氨酯泡沫复合。工程事故教训说明上述两种材料存在两大问题，一是遇潮板结变形，二是支撑力不够，特别较大管径保温管，很容易被子埋土压扁破坏，现在已基本不再用。

第二阶段：采用微孔硅酸钙瓦与聚氨酯泡沫复合。由于硅酸钙瓦之间有缝隙，当管道运行后容易裂缝，造成局部热流外泄，破坏有机保温层和保护层，虽然采取了一些措施，但仍未能保证热流不外泄问题。

第三阶段：多极化，"百花争艳"，硅酸钙、高密度玻璃棉管壳、硅珠复合材料等，现在正在通过实践检验。

2．2．3通过上面叙述，说明蒸汽管道结构型式在摸索过程中，广大供热科技人员和开发商，确实注入了大量心血，但是，究竟哪一种结构型式最为优呢？笔者认为，目前还不是肯定哪一种结构型工业最优的时候。应当根据我国具体国情，继续深入研究、实践、总结。现在标准所正组织部分科技人员编写。文件中蒸汽管道技术条件，只提出要求，并没肯定结构型式。这很好，给今后深入研究、开发留有空间，是实事求是的科学态度。

我国地域广阔，气候、水文、地质条件差异很大，不能简单地像国外一些国家采且种模式，笔者通过近二年对南方、沿海、西部等地区调研认为，我国发展蒸汽管道直埋敷设技术，在考虑我国经济条件情况下，就因地制宜。例如南方主要矛盾是防水问题，沿海地区不仅有防水问题，更关键是防止氯、硫氧化物腐蚀问题，而西部地区空出土壤热阻问题。

沿海地区采用钢套钢型式，外护层防腐解决困难，而采用按"标准"制造的玻璃钢外护层既能防水更能防腐，而城市主要街道地区敷设的管道和由电厂通过野外向城区输送蒸汽的管道又不宜同等对待。前者要求严格些，后者则可简易些。西部地区干旱，地下不位低，解决的主要矛盾是土壤阻值等问题，因些，保温层采用廉价的材料，例如硅珠复合材料（硅珠与粉煤灰复合）。而外护层也不一定采用价高的钢外护层，所以，不同地区当选用蒸汽保温结构时，一定要根据当地的气候、水文、地质、经济以及介质温度高低、管径大小等，全面、认真地进行经济、技术比较，论证后确定方案，不能盲目草率仿照其它地区。

2．3对"外滑动钢套钢"结构型式的探讨

目前，国内采用的"外滑动钢套钢"结构型式（钢地沟）基本上是仿照国外直埋蒸汽管道型式，供热行业为了实现"跨路式发展"，需要引进国外先进技术。但应该认真学习、吸收、消化后再"为我所用"，而不能简单地根据国外产品商业广告说明书，"看图识字"、"照猫画虎"。笔者通过与国外公司交流和国内采用外滑动式钢套钢直埋蒸汽管道工程调研发现，下列几个问题共同探讨。

2．3．1外套钢管的防腐问题：国外对外套钢管防腐极为重视，要求严格，他们对钢套管内外侧防腐都有措施。欧洲如德国，套钢管外侧是采用涂刷防腐材料后缠HDPE，耐电击空强度要求达到20000V以上（UBLUC公司21000V），内侧面则要用抽成真空（设真空泵房保持），衰减腐蚀条件；美国则是在套钢管外侧面喷涂20～30mm厚聚氨脂绝缘层后再喷涂2mm左右玻璃纤维树脂（玻璃钢），类似我国采有玻璃钢做外护层的热水预制保温管，内侧面是采用抽真空或喷涂刷陶瓷防腐材料，外侧防腐层电击空强度也要求达到20000V以上。国内目前钢套管外侧面只采用涂刷富锌、环氧煤沥青防腐涂料，据测试耐电击空能力只有5000V左右，钢套管内侧面防腐一般就不考虑了，而套钢管内侧面由于处于高湿热条件下，又有空气，会加速套钢管内侧面的腐蚀速度。国内目前有个别厂家已经注意到上述问题。对套钢管外侧面已开始采用类似美国的方法，但套钢管内侧面尚未加强套钢管防腐措施。因此，目前国内对套钢管的防腐，特别是在高水位地区，能否保证套钢管达到标准界定的蒸汽管道寿命大于20年，尚需我们拿出有利的科学依据。应提醒：埋入下的气蒸汽管道三年五载不出问题，并不等于20年没问题！因此，建议国内同行应进一步加强研究，拿出既适合国情，又保证外套钢管寿命的科研成果。

2．3．2钢套管椭圆化变形带来的麻烦和解决方法，根据材料力学理论，常规壁厚的钢管当直径超700mm，会因椭圆效应产生椭圆变形，使得力学计算复杂化。当介质温度超过300℃，一般DN>400mm的工作管，钢套管直径就有可能超过700mm，钢套管椭圆变形就会产生。埋地钢套管椭圆化变形主要与两个因素有关：A、钢套管上面作用的垂直荷载，包括随埋深增加而加大的土壤荷载和随埋深增大而减小的车辆等活荷载；B、钢管的截面参数，在相同的垂直荷载作用下，钢管半径越大，随圆化变形越大，管壁越厚，椭圆化变形越小。

钢套管椭圆化变形，如超过一定限值，会造成局部失稳破坏，即使没有达到失稳破坏程度，如果预留缝隙与计算变形不符，滑动支架变形、卡腿、断腿必定会发生，造成管道系统破坏。

为了控制因椭圆化变形造成管道破坏，在进行外滑动钢套结构型式设计、生产时，应按有关规范，认真计算，将随圆化变形率控制在3%以内，同时，滑动支架与钢管内壁间隙应与之适应。关于计算方法及公式，将另文介绍。

2．3．3国外对保温材料如何长期包缚在工作钢管上，是有着严格技术措施的，他们采用特殊的防腐蚀钢材带包缚保温材料，间距也有具体要求。如果简单地用细铅丝或塑料带包缚保温材料。在高湿热条件下，经过一段时间的铅丝锈断，塑料带老化，造成保温材料脱落，保温结构破坏。

2．3．4内工作钢管保温层外表面与钢套管内壁的间距尺寸并不随意，而是将这个空间作为辐射传热的保温层，空间不能产生流动气流。国外是抽真空达到防止产生气流，国内由于条件所限，采用抽真空措施，暂时还难以实现。但预留的空气层厚度不能随意，一般不大于20mm，以防止空气对流产生，提高隔热效果。

2．3．5某些节点处理也存在不安全性和检修难。如将波纹补偿器安装在外钢套管内，一旦破坏，如何确定位置、如何检修均尚没有明确、成熟的方法，其它像国内固定支架、疏水装置等同样存在上述问题。

还有其它诸多因素不一一列举。通过以上几点只是想说明在引进国外技术时，应该真正"吃透"后，再"为我所用"。同时，目前对"钢套钢"结构型式，尚不应简单肯定，需进一步深入研究、实验，拿出经济、技术符合我国国情，又不会造成遗患于后的钢套钢结构型式方案。

2．4关于内固定支架

由于蒸汽管道热伸长量大，为了保证管道有效地实现热胀冷缩，需要设置固定支架。（见图二）如果还是按外固定设置方法，由于蒸汽管道温度高，补偿段短，固定墩设置多，尺寸大，这样一是增大工程量，二是造成施工难度。为解决这项技术难点，通过对国内外充分调研、交流，我校于1995年立题研究，题目是：《蒸汽管道内固定支架试验方法研究》，并上了一名研究生专题研究了三年。在研究过程中普得到蔡启林教授、姚约翰总工、杨明学研究员等专家热诚指导，课题完成了，但为什么至今没有向社会发表，原因是有些问题尚需要深入探讨，鉴于目前已有单位使用，为了安全，现将两个技术问题予以简要说明，供参考。

1.外环2.高强隔热材料3.内环4.外套管5.工作钢管6.焊缝7.保温材料

2．4．1计算理论依据：根据弹性力学理论，内固定支架是采用薄壁小圆环理论进行计算，这种计算方法的边界条件要求内外钢环必须紧密结合，受力均匀，但施工过程中很难达到要求，如果采取沿管道周边分几片组成不连续圆环，更不可能达到边界条件要求。所以需要进一步研究、探讨可以满足计算边界要求的施工技术措施，否则运行后会产生不安全因素。

2．4．2为了防止冷桥作用，热流外泄，内固定支架的内外环采用石棉橡胶垫隔热。采用石棉橡胶垫，有两个问题需要考虑。

A石棉橡胶热老化问题，一般蒸汽管道寿命介定大于20年，石棉橡胶垫肯定达不到（由于橡胶原因），一旦石棉橡胶老化粉化，不仅隔热目的达不到，而且造成结构破坏，影响管道安全运行。

B根据石棉橡胶垫导热系数计算，每10mm只能隔热26℃左右，如果介质温度高，又要控制外套钢管的表面温度，则石棉橡胶垫需要很厚，难以实现。

为此，我校正研究采用新型隔热材料取代橡胶垫。

2．5固定墩微量变形与力衰减

即使采用了固定支架方法，一个管网总是有的地方还要采用外固定支架，例如操心弯处、出土墙等。由于蒸汽管道产生的热应力高，特别是大管径管道产生的推力数以百吨计，如果按固定墩没有微量位移进行结构计算。大管径固定墩的尺寸会非常大，甚至无法实施。土壤不是刚性体，埋在土内的固定墩，在推力作用下，事实上是会产生微量变形的，如果主观不承认这个客观事实，不是科学态度。建议采用允许固定墩微量位移的方法设计固定墩，以达到推力大幅度衰减的目的，这一观点已逐步被国内外接受。我校也已经对这一课题进行了专题研究。通过理论计算、工程实践研究表明：允许固定墩微量位移（一般控制在30mm内），可以将固定墩承受的推力衰减50～70%。我们不仅在实验室进行了模拟实验，而且在内蒙伊敏河煤电集团、河南永城煤电集团等大管径管道工程进行了实践，取得了预期成果，前不久某市大管径管道工程，计算固定墩承受的推力600多吨，按一般结构确定的固定墩尺寸之大，在城市根本无法实施，经过建议采用微量位称法，推力衰减到200多吨。（详细计算参阅《区域供热》2000年第6期拙文）。

三结束语

通过以上对直埋蒸汽管道设计、开发中几个主要关键技术的思考与探讨。说明直埋蒸汽管道技术比较复杂，有诸多问题尚水解决，需要深入研究和实践。因此，生产和科技、院校应协同全作，继续加强科研力度，共同促进直埋蒸汽管道进一步完善和发展。

参考文献

1穆树方："对开发蒸汽管道直埋技术的几点意见"，《全国供热情报网文》1997；

2穆树方："蒸汽管道直埋技术应加强科技力度：，《区域供热》1998（4）"

3白成生："内固定支架计算研究"《硕士研究生毕业论文》1999；

4娄馥红："固定墩微量位移与力衰减关系研究"《硕士研究生毕业论文》1994

5王松涛："直埋蒸汽管道保温结构型式及计算方法研究"《研究生论文课题》2000；

篇（2）

1.1供应链管理系统的实现技术供应链管理系统的实现技术主要包括两个方面的内容：一是管理系统的设计与开发技术。即根据供应链管理体系结构结合现代信息技术手段来设计相应的管理系统。在供应链管理诞生的初期通常使用ElectronicDataInterchange技术来实现，这种技术很好地满足了当时供应链管理的需求。但是随着科学技术的发展尤其是互联网技术的发展，供应链管理系统的设计与开发已经逐渐地开始以互联网技术为基础来进行构建，比较有名的管理系统如SAP公司的等都是通过互联网技术来实现信息的与传输，从而实现各个企业的信息共享，完成协作。目前，专家学者们将目光瞄向人工智能技术，希望通过人工智能技术来实现供应链管理系统的自主决策，但从实际情况来看，这种技术不够成熟，无法大范围的推广使用；二是供应链管理的体系结构研究。严格的来说，供应链管理的体系结构并不属于供应链管理的关键技术，只是一种理论上的研究，但是由于其是供应链管理系统设计与开发的重要前提，因此笔者才将其视为供应链管理的关键技术。

1.2供应链管理的决策优化技术在供应链管理的过程中会涉及到一系列的管理问题，如生产决策、产地决策、运输决策、合作伙伴的选择决策等，决策的好坏与否决定了供应链的效率高低，因此一直以来都备受各个企业的重视。而供应链管理决策优化技术是通过数学建模的方式来为企业管理者提供更好的数据服务的一种技术。例如产地决策主要包括生产位置、仓库和货源三个内容，其对供应链的效率、企业的效益有着最直接的影响。如果仅仅依靠管理者的主观经验来进行决策往往会出现重大的失误，对企业造成很大的影响，这种情况下可以通过线性规划、启发式算法或者仿真等方法来进行求解，从而保证决策的正确性。此外，合作伙伴的选择决策可以通过招标法、直观法、数学规划与统计概率法来解决，生产决策可以通过排队论模型、网络流模型或者流体近似法来求解等。

2供应链管理的应用趋势

随着科学技术的发展，现代社会已经逐步的开始进入知识经济与电子经济并存的时代，电子商务已经逐步成为了主流商务模式。所谓的电子商务指的是通过网络来进行生产、营销、销售等经济活动，其并不仅仅指依靠互联网技术来进行的商务活动，还包括利用其他电子信息技术来解决问题、降低成本、增加效益的商务活动。从供应链管理的发展趋势来看，笔者认为，供应链管理在未来将更多地应用于电子商务领域，如通过网络来实现对原材料的查询和采购，对产品信息的展示等。

2.1企业内部供应链管理在企业内部，供应链管理将逐步通过互联网技术来实现自动处理商务操作和工作流，同时增加对重要系统的数据的存取，以便于企业内部之间能够共享信息，共同解决客户问题。同时企业内部的供应链管理还能够更好地提高企业开展商务活动的灵活性，对市场的变化做出最及时的反应，为客户提供更好的服务。

篇（3）

一、概述

膜结构是一种由高强薄膜材料及加强构件(钢结构或拉索)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，可作为覆盖结构并能承受一定的外荷载的空间结构形式。膜结构以良好的自洁性、隔热性以及高强耐久、造型新颖、自重轻等优点广泛应用于各类休闲小品、轻型大跨度无柱空间或轻型屋盖建筑结构。由于膜结构是张力结构的一种，只有在一定的张力作用下，膜结构才有一定的形状和刚度，因而膜结构建筑表现了力的平衡美，是一种受力最为合理的结构形式。采用轻质膜材，同时辅以柔性拉索、轻型钢桁架的结构形式，可以很好地达到大跨度、覆盖大空间的目的。

本文主要对空间膜结构的加工制作、安装、张拉等过程中的注意事项和关键技术进行了介绍，总结了施工中需要注意的一些问题，供广大技术人员讨论参考。

二、施工前的准备工作

工程的施工过程是由业主、设计、监理、质检等多个单位多个部门共同合作完成的，如何协调组织各方的工作和管理，是能否保证工期与施工质量的关键之一。因此，为了保证这些目标的实现，应注意以下几点，确保将各方面的工作协调好：

第一，制定设计图纸交底、安装与设计的配合等会审制度。施工单位的项目部应组织有关技术人员配合设计，充分考虑设计与施工整体安装方案的匹配，参加业主组织的图纸交底会审等协调工作。

第二，建立例会制度。应定时召开业主、设计、施工、监理等多方参加的例会，商讨工程施工和配合情况。

第三，制定专题讨论会。对施工中的重大技术问题，各方的有关人员应集中在一起，共同商量解决。

第四，由于膜工程的施工技术质量要求高，故需选择技术熟练、责任心强，有经验的施工员、班组长组织各项工作，并签定施工组承包范围、质量技术要求、工期进度、安全指标等责任书。根据工程需要，劳动力要合理调配，杜绝窝工现象。

三、建筑材料的加工制作过程

（一）钢结构的加工制作

膜结构工程中，主要的建筑材料就是钢材和膜材。对于钢结构，其主要加工流程包括：进料开料检验拼装焊接除锈编号包装出厂。其中注意事项有：

1．材料必须有材质合格证书。

2．根据设计人员所计算的每种杆件的下料长度、杆件规格进行分类堆放，以便于下一步施工。

3．根据钢管的相贯尺寸，考虑壁厚和坡口的影响，利用自动切割机自动切割相贯线。

4．在焊接过程中，为了尽量减少节点处应力集中的不良影响，支管与主管的连接焊缝应全周连续焊接并平滑过渡，若主管出现对接焊缝时，营口应刨坡口以确保焊缝焊透。

5．由质检专业人员对焊缝进行超声波探伤检验，若发现有不合格的焊缝，应作记号，并及时通知焊工进行返工。

6．主桁架与次桁架要进行预拼，组成一个单元组，并且编号。

7．对构件表面进行干喷砂除锈处理，等级，刷二遍油性防锈底漆，再涂表面面漆。

（二）膜结构的加工制作

膜材的主要加工流程包括：进料检验膜材膜片下料、编号膜片编排放样膜片初粘驳接包装。由于膜材的裁剪、包装过程都较为复杂，各种角度变化较多，且加工精度要求非常高，所以在制作过程中要加强质量管理，保证制作精度。加工时的注意事项有：

1．膜材经检验后要运进已除尘的清洁车间。在下料区、编排放样区、驳接区及三个区的连接处铺上柔质的板胶，避免膜片直接接触地面，防止磨损或者弄脏膜材。进入车间的人员必须穿洁净的衣服，换上车间专用的柔软拖鞋或只穿袜子。

2．抽样取20组膜片和背贴条样品，采用60mm宽的驳接刀，确定4组不同的驳接温度、电流、压刀时间，驳接好后进行双向拉断试验，获取最佳受力和外观的驳接数据，填好确定的数据贴在驳接机上，膜片驳接按此表数据进行驳接。其中热熔合方案应根据排水方向和膜片连接节点确定。在正式热合加工前，要进行焊接试验，确保焊接处强度不低于母材强度。

3．膜片下料按顺序要经三道程序：读取裁剪设计的坐标，取点；复核坐标，划下料线；复检坐标，落刀下料。然后贴上编号标签，抬到放样区。

由于索膜结构通常均为空间曲面，裁剪就是用平面膜材表示空间曲面。这种用平面膜材拟合空间曲面的方法必然存在误差，所以裁剪人员在膜材裁剪加工过程中加入一些补救措施是相当必要的。对已裁剪的膜片要分别进行尺寸复测和编号，并详细纪录实测偏差值。裁剪作业过程中应尽量避免膜体折叠和弯曲，以免膜体产生弯曲和折叠损伤而使膜面褶皱，影响建筑美观。

4．在放样区，对已完成下料的膜单元的所有膜片进行放样，核对无误后划骑缝线。擦拭驳接缝的膜和背贴条时要用柔软的棉质布。

5．上驳接机时，背贴条设在膜的下底面，膜片与驳接刀对中后，压平压稳膜片，使膜片在高频驳接过程中不产生移动。

6．超重的膜单元，驳接时再细分，最后驳接缝用小型起重车搬移膜块，折叠包装。在包装前，应根据膜体特性、施工方案等确定完善的包装方案。如聚四氟乙烯为涂层的是玻璃纤维为基层的膜材料可以以卷的方式包装，其中卷芯直径不得小于100mm；对于无法卷成筒的膜体可以在膜体内衬填软质填充物，然后折叠包装。包装完成后，在膜体外包装上标记包装内容、使用部位及膜体折叠与展开方向。

四、现场施工的关键技术

（一）钢结构的拼装与吊装

对于钢结构，可根据构件的长度、重量选用合适的车辆运输。注意在车辆上的支点要合理，捆扎要牢固，保证在运输过程中钢构件不产生变形，不损伤涂层。

钢结构运抵现场后，施工安装顺序一般为：分段拼装吊装安装其它构件拆临时支撑钢塔架。对于一些大型的钢桁架，吊装时可利用几台汽车式吊车，分别在场内、外把主桁架及主预应力索吊到作业面上，有支承段的放在砼柱旁，并在业面上设置若干个支座。然后根据厂内预拼装情况进行焊接，焊缝质量经检验合格后涂油漆，再进行吊装；斜柱拼装后，用临时备用索固定安装斜拉桁架索，通过顶升斜柱来拉紧斜拉索，并在索上安装可调法蓝调节斜拉索的松紧。由于钢结构安装误差的大小直接影响到结构内的预应力分布，严重者甚至还影响结构的安全性，所以在安装支承钢结构前，应按规范和设计要求对钢结构基础的顶面标高、轴线尺寸做严格的复测，并作复测纪录。

（二）膜结构的安装与张拉

在膜材运输过程中要尽量避免重压、弯折和损坏。同时在运输时也要充分考虑安装次序，尽量将膜体一次运送到位，避免膜体在场内的二次运输，减少膜体受损的机会。

膜体安装包括膜体展开、连接固定、吊装到位和张拉成形四个部分。

1．打开膜体前，在平台上铺设临时布料，以保护膜材不被损伤及膜材清洁，严格按确定的顺序展开膜体。打开包装前应核对包装上的标记，确认安装部位，并按标记方向展开，尽量避免展开后的膜体在场内移动。在展开的膜面上行走时要穿软底鞋，不得佩带硬物，以防止刺穿膜材。

2．打开膜体后，用夹板将膜材与索连接固定。夹板的规格及夹板间的间距均应该严格按设计要求安装。对一次性吊装到位的膜体，也必须一次将夹板螺栓、螺母拧紧到位。

3．目前索膜结构吊装较多应用多点整体提升法，是将已经成熟的整体“提升”技术加以改造用于索膜结构这种柔性结构的施工过程中，该工艺要求整个过程必须同步。起吊过程中控制各吊点的上升速度和距离，确保膜面的传力均匀。亦可采用分块吊装的方法，将膜体按平面位置分为若干作业块，每块膜体同样采用多点整体吊装技术，整体吊装到位。

4．未张紧的膜材在风载下容易鼓起造成破坏，所以在整个安装过程中要特别注意防止膜体在风荷载作用下产生过大的晃动，施工时应尽量在无风情况下进行。该阶段的任务是使膜布张紧不再松弛以承受载荷，操作上特别要注意避免由于张拉不均造成膜面皱褶。预应力的大小由设计人员根据材料、形状和结构的使用荷载而定，要求其最低值不能使膜面在基本的荷载工况组合（风吸力或者雪荷载）下出现局部松弛，一般常见的膜结构预应力水平在1～4kN／m，施工中通过张拉定位索或顶升支撑杆实现。对伞形膜单元，一般先在底部周边张拉到位，然后升起支撑杆在膜面内形成预应力；马鞍形单元则要对角方向同步或依次调整，逐步加至设定值；而对于由一列平行桁架支撑的膜结构，惯常作法是当膜布在各拱架两侧初步固定的情况下，首先沿膜的纬线方向将膜布张拉到设计位置。在施工过程中应注意无论张拉是否能顺利到位，均不应轻易改变预先设定的张拉位置。若确定怀疑是设计问题，则应经结构工程师研究同意后方可作出修正。

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2、具有灵活的通信方式及兼容性。4G通信技术在实现人与人之间快速交流沟通，以及实现相关信息传输下载的情况下，更是实现了将信用卡功能囊括在自身的设置，人们可以通过手机实现真正的购物以及现金取现等。除此之外，4G技术的兼容性很大，除了开放接口以及全球漫游的功能之外，也有兼容各个分散网络的连接功能。

3、实现高质量的多媒体通信。多媒体服务的高速数据性和分辨率的要求通过4G通信技术得到了满足，它的主要服务内容如下：影像以及文档、文本数据等，信息的传输借助宽带得以实现。4G通信技术中还会逐渐应用3D技术，也就是人们可以通过手机观看3D立体视频。

4、具有更宽的网络频谱。为了更好的实现4G通信技术的应用，通信运行商就需要在3G通信网络基础上大大提高通信网络的带宽，这样做的原因很简单，4G通信技术需要的带宽大概是3G技术的20倍左右。

5、提供各种增值服务。4G技术基于的核心技术已经不是CDMA技术了，它所依靠的是OFDM技术，这是两者之间最明显的区别。这也意味着4G手机多了很多增值服务，相比于3G手机，它更有推广性，在人们实际生活中更具有实用性。

二、4G移动通信关键技术

1、正交频分复用（OFDM）技术。0FDM传输技术的抗衰落力很强，原因在于它的信号传输使用的是多子载波，正交频分复用技术的成功使用在降低通信信道快衰落可能性的基础上，大大提高了脉冲噪声阻力。该技术主要使用于进行高速数据传输，加上改变调制模式、渠道以及加载算法时采用自适调制机，进一步提高了信息传递的速度。

2、智能天线技术（SA）。智能天线技术主要是指波束间没有切换多波束以及自适应阵列天线。智能天线技术本身就很有优势，首先它有很好的信号抗干扰能力，其次又有着对数字波束的自动跟踪以及调节的能力，这两点都预示着智能天线技术有着很好的应用前景。4G通信技术中采用了这种技术，表示着其通信能力将大大得到提升。

3、IPv6技术。IPV6技术本身的网络地址空间就很广阔，广阔的网络地址空间保证了它可以针对全部通信网络设备提供全球特有的网址；该技术可以实现自动配置，进而促使形成全球唯一的路由地址；和传统的IPV4相比，前者含有更高的技术质量，可以形成更容易的服务水平系统。

三、4G移动通信展望思路及展望

1、4G通信技术与Ipv6技术。当前，现有的大多数网络都是在Ipv4协议基础上建立的，但由于Ipv4采用32位的地址长度，导致其容纳通信地址数量限制于43亿内，这与日益扩大的应用空间相矛盾，从而限制了网络的发展空间。Ipv6采用128位的地址长度，可有效地增大通信地址数量，解决网络的发展空间的限制问题。因此将4G通信技术与Ipv6技术有机结合起来，不仅有效地促进各种网络设备的应用，同时也扩大信息数据的传播范围。

2、4G通信技术与关键通信技术。由于4G通信技术存在着标准统一化差、容量限制、设备更新难度大、市场使用率低以及部分关键核心技术研发未实现等问题，限制了4G通信技术的进一步发展。根据4G通信技术的特点和功能，应推进OFDM技术与CDMA双核技术的融合。不断的对3G软件进行更新升级，提高其运行精度、速度以及稳定性，以此推动通信技术由第三代向第四代过渡。

3、4G通信技术与软件无线电技术。软件无线电技术（SDR）是应用数字信号处理方法，在无线电氛围中，基于相对规范化和模板化的硬件平台中，运用各种软件程序，使得无线通信系统各项功能得以实现。随着技术水平不断进步，4G通信技术将改变原有的基于硬件和面向用途思路，将逐渐利用软件的灵活性，功能的多样性。4G通信技术与软件无线电技术的结合运用，可见不同软件和硬件相互交换使用，并实现不同的功能。这项技术的结合，将有效地降低硬件的成本，实现了集约化发展思路。

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    随着电子通信技术的发展,它同时在很大程度上改变着人们的生活和方式。人们也能很好地运用电子通信技术突破时间和空间的局限来学习和工作。电子通信技术不仅改变着人们,它还在改变着社会和国家,使得国家不断发展,特别表现在卫星通信技术上。当然我国的电子通信技术还存在一些关键技术的问题,有待人们改善和加强。

    一、电子通信系统概述

    电子通信技术属于现代通信技术中的一大部分。电子通信技术还是信息社会的主要支柱,是现代高新技术的重要组成部分,甚至是国家国民经济的神经系统和命脉。在现代化信息社会,电子通信技术无处不在,它涉及的范围也很广,包括移动电信、广播电视、雷达、声纳、导航、遥控与遥测以及遥感等领域,还有军事和国民经济各部门的各种信息系统都要运用到电子通信技术。

    电子通信系统中最具代表性也最常见的就是移动通信和卫星通信。其中移动通信就包括了卫星通信,此外还有蜂窝系统、集群系统、分组无线网、无绳电话系统、无线电传呼系统等多个领域。

    二、电子通信系统关键技术问题

    近几年来,电子通信技术应用十分广泛,就其最具代表性的移动通信和卫星通信来看,就存在很多关键性的技术问题,有待加强和改善。移动通信技术在电子通信技术中发展范围最大最迅速,传统的蜂窝通信因为可用无线频谱资源的增加和无线信号的衰弱而变得越来越受局限。不断缩小的小区半径代表着基站的密度也在不断增加。除此之外,频繁的越区切换导致空中资源的浪费和频谱效率降低,这也使得网络建设的成本也是越来越高。从以上各种因素可以看出,要想获得更高的频谱效率和更大更充足的系统容量,就应该突破传统蜂窝体制,应用新的移动通信技术。

    1、移动通信系统关键技术问题

    在移动通信系统中采用分布式天线是很有效也很成功的一种方式,每个小区内都有很多个无线信号处理单元,这些单元距离都比载波波长要远得多,并且它们都能进行功放变频和信号预处理。要在核心处理单元实现信号处理的功能,首先就要完成信号的收发功能和一些简单的信号预处理,然后就要与核心处理单元连接,通过光纤和同轴电缆或微波无线信道来实现。有两种方式可以实现分布式移动通信,第一种就是在所有的无线信号处理单元上所有相同的下行链路信号同时发射,然后小区内的无线信号处理单元接收到上行链路信号之后直接传送到中心处理单元。这种方案优点是简单,缺点则是会不断干扰系统,阻碍了系统容量的扩大。第二种方式则是在整个业务区域内完成无线覆盖的分布式天线结构,通过用大量的无线信号处理单元来实现,从而突破传统蜂窝小区的理念。这种方式也可称之为“受控天线子系统”,即“仅与移动台相近的信号处理单元负责与移动台进行通信”的方式。第二种较之第一种更理想,但同时它也更复杂。

    分布式移动通信较传统的移动通信技术有几点优势,第一是小区间干扰低、SIR高且系统容量大,第二是它内部的分集能力不仅能用来抵抗阴影效应,还能够保证不衰落和扩大系统的容量。第三是它能全面提高其自身切换性能和接受信号的功率,还能降低其切换次数。第四是它对其他通信系统的干扰小并且在相同发射功率下覆盖的区域更大,反之其发射功率更低。第五是它不仅能更方便快捷地实现任意形状的无线业务服务区,还能核心处理单元集中处理信号。更能有效利用无线资源。

    子通信系统分为5层:应用层、驱动层、传输层、数据链路层和物理层。这5层之间功能划分应明确,接口应简单,从而为硬软件的设计实现奠定良好的基础:应用层是通信系统的最高层次,它实现通信系统管理功能(如初始化、维护、重构等)和解释功能(如描述数据交换的含义、有效性、范围、格式等)。驱动层是应用层与底层的软件接口。为实现应用层的管理功能,驱动层应能控制子系统内多路传输总线接口(简称MBI)的初始化、启动、停止、连接、断开、启动其自测试,监控其工作状态,控制其和子系统主机的数据交换。传输层控制多路传输总线上的数据传输,传输层的任务包括信息处理、通道切换、同步管理等。数据链路层按照MIL—STD一1553B规定。控制总线上各条消息的传输序列。物理层按照MIL—STD一1553B规定,处理1553B总线物理介质上的位流传输。应用层、驱动层在各个子系统主机上实现,传输层、数据链路层、物理层在MBI上实现。

    2、卫星通信系统关键技术问题

    卫星通信在电子通信技术中最为先进,它也有很大的优势,包括通信距离远并且容量大,通信线路质量稳定可靠以及机动性能优越和灵活地组网等这些都是别的技术没有的特点。但随着不断快速发展的全球信息化产业,人们对信息的需求也越来越复杂多样,电子通信技术已进入高速、多媒体、业务多样化和可移动的个性化时代。

    目前的卫星通信的一些关键技术也存在一些问题,它包括高速数据的业务需求。以及卫星通信应用宽带IP的难点。现代卫星通信技术采用一些关键技术来解决问题,一个就是数据压缩技术,它能让静态和动态的数据压缩都能有效提高通信系统在时间、频带、能量上的工作效率;第二个就是智能卫星天线系统;第三个就是宽带IP卫星通信技术的研究;第四个就是新型高效的数字调制及信道编码技术;第五个就是多址连接技术的改进和发展;第六个就是卫星激光通信技术。

    未来的卫星通信数据率会通过激光通信来实现,激光的优势会在互联卫星网中得到充分发挥,因为在那里经常会应用到激光通信技术,它在外层空间进行,所以不会受到大气层的影响。还可以利用“星际激光链路”技术来缩短全球卫星通信中的“双跳”法的信号时长。有专家提出“在卫星激光通信在比微波通信数据速率高一个数量级的理想情况下,天线孔径尺寸会比微波通信卫星减小一个数量级”的观点。那么如果在空间无线电通信中以激光作为载体来进行工作和运行未来的卫星之间进行激光通信是很有前途的。

    总而言之,电子通信系统在这个信息化时代无处不在。在电子通信系统中范围最广最常见的就是移动通信技术和卫星通信技术,移动通信技术体现在日常的电视广播网络等各种电子传输工具上,而卫星通信系统则运用在比较大型的工程上。电子通信系统的发达和完善与否直接决定了一个国家和社会的强弱,所以对其关键技术问题的分析和研究是很有必要的,掌握了其关键技术就能很好地运用和完善它。

    参考文献

    [1]刘旭东,卫星通信技术[M].北京:国防工业出版社,2000

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21世纪传统图书馆和自动化图书馆虽然暂时不会消失，但随着电子出版物的增多，数字图书馆将成为未来图书馆业发展的主要方向。所以，数字图书馆建设是本世纪图书馆业迎接网络时代挑战的重要战略选择，这项工作不仅关系到图书馆的生存与发展，而且将直接关系到我国图书馆在未来信息时代的地位和作用，我们应该充分利用信息时代带给我们的大好机会，认真研究数字图书馆建设及目前存在的问题。

数字图书馆（Digital Library DL）是进入90年代以后伴随着互联网发展而产生的一个正在成长中的新生事物，是为了从根本上改变目前互联网上信息分散、无序、不便使用的现状而提出来的下一代互联网上信息资源的管理模式。它通过集成和利用最新的计算机技术、通信技术以及数字化的多媒体信息内容，建设超大规模、可扩展、可互操作的分布式海量知识库群，并提供在互联网上高速、跨库检索的电子存取服务。

当前世界范围内正在掀起数字图书馆建设，数字图书馆已成为国际高科技竞争中新的制高点，成为评价一个国家信息基础设施水平的重要标志。它具有以下特征：

（1）数字图书馆是一个分布式的图书馆群体。

（2）数字图书馆是面向对象的数字化多媒体信息库。

（3）数字图书馆是与平台无关的数字化资源集合。

（4）数字图书馆具有强大的信息传播与功能。

数字图书馆是一个开放式的硬件和软件的集成平台。它由各种载体的数字化、数据的存储和管理、组织有效的访问和查询、?数字化资料的传递、权限管理和版权保护等五大模块组成。建立数字图书馆意义非常重大：

（1）它占用的物理空间相对很小。（2）数字图书馆收藏数字形式的信息，可以满足读者的多种需求。（3）最重要的是建立以中文信息为主的各种信息资源。（4）利用数字化图书馆的用户可以不与图书馆的工作人员直接见面，非常方便快捷地办理相关业务。（5）数字图书馆扩大了读者的范围，允许人们在任何地方、以任何身份进入图书馆自由查询。

1996年在北京召开的第62届国际图联(IFLA)大会上，正式提出了数字图书馆概念。1997年7月“中国试验型数字式图书馆项目”立项。该项目的实施是我国数字图书馆建设开始的标志。1998年数字图书馆开始升温。重点项目——“中国数字图书馆示范工程”于1999年启动，首都图书馆成为“中国数字图书馆工程首家示范单位”。1998年10月，文化部与国家图书馆启动了中国国家数字图书馆工程。该工程由“中国数字图书馆有限责任公司”负责，标志着中国数字图书馆工程进入实质性操作阶段。1999年初，国家图书馆完成“数字图书馆试验演示系统”的开发。2000年底，文化部在海南召开“中国数字年图书馆工程资源建设”工作会议。2001年初，国家计委批准立项“全国党校系统数字图书馆建设计划”。2001年5月23日，国家重点科技项目“中国试验型数字式图书馆”通过专家技术鉴定。

我国当前几个主要的数字图书馆是中国数字图书馆、中国期刊网、超星数字图书馆。我国华东师大、上海图书馆等单位建立的数字图书馆也在不断的完善与发展之中。与国外相比，虽然我国的数字图书馆起步较晚，但由于跟踪及研发都比较及时，加上立项与操作也跟进较快，大大缩短了建设进程，但要想获得顺利的发展，还必须解决好以下几个问题：

（1）普及互联网，提供技术保障

数字图书馆是采用现代高新技术所支持的系统工程，信息技术的集成在数字图书馆的建设中扮演了非常重要的角色。我们必须针对数字图书馆的应用背景，综合运用有关原理和方法，普及互联网，重点突破关键技术，才能为数字图书馆的建设提供坚实的技术保障。

（2）统一标准、统一规范

在进行数字图书馆研究和建设数字资源库的过程中，应借鉴发达国家数字图书馆建设的经验教训，尽早制定统一的适合中国数字图书馆建设的资源描述﹑标识﹑查询﹑交换和使用的标准规范及法规。

（3）开发和利用各类数字化资源

数字图书馆建设必须以建立丰富的数字资源库为基础。各类型图书馆应针对本馆实际情况，将本馆馆藏资源数据化，建立具有本馆特色的数据资源库。

（4）培养人才，提高素质

数字图书馆的建设和发展离不开高素质人才。数字图书馆工作需要掌握多方面知识结构的人才，如计算机﹑网络信息加工与管理﹑知识产权与保护﹑数字图书馆运营与管理等方面人才。

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施工是事故发生率较高的行业，通过近几年频发的建筑安全事故，我们不难发现：人的安全意识薄弱是引发这些安全事故发生的最主要原因。安全意识的薄弱性体现在这几方面：

1）领导的重视不足，片面的追求经济效益；

2）人力资源配置不合理，缺乏有效的安全监督管理体系；

3）建筑安全生产责任制落实不到位，措施薄弱；

4）基础管理工作薄弱，安全管理制度不健全。

1.2建筑安全技术方面，安全科学技术相对落后

传统的手工操作，人为制约的因素很多，如操作人员的懈怠、疏忽等都会影响工程的质量，不仅要投入更多的劳动力资源，同时也增加了施工的成本，施工的效率和进度都会有所降低。而近年来，施工难度大、施工危险性大、科技技术含量高的工程增多，而我国建筑业安全科技相对落后，这些都对施工安全的管理提出了新的挑战。

1.3建筑安全生产法律法规不够完善，安全管理制度不健全

2004施行的《建筑工程安全生产管理条例》对加强我国建筑工程的安全生产，规范国内建筑市场具有积极的作用。然而，随着社会的进步和经济的发展，相关的建筑法律法规暴露了不少的问题和缺陷，相对于建筑业发达国家，我国的建筑法律法规可操作性差，法律法规体系不够健全，部分的法律法规存在着交叉和重复的问题。此外，建筑企业在执行相关的规章制度中，在具体落实过程中，往往安全生产责任制落实不到位，出现“真空”段，措施薄弱，安全管理制度不健全，基础的管理工作也相当不规范。

1.4安全监督部门监管不力建筑安全监督管理部门依法监管工作的开展并未完全到位。主要体现在：

1）主体责任尚未落实，对建筑工程安全生产监管职责不清，安全管理体系不健全；

2）缺乏日产的监督管理制度及措施，对建筑业安全生产监督管理停留在突击性的大检查上；

3）监管体系不够完善、监管力度不足，资金不落实，手段落后，未能有效适应市场经济发展的要求。

2建筑安全技术管理的改进措施

2.1强化安全意识首先，将安全教育培训全面覆盖所有的管理人员和施工人员，严格执行三级安全教育制度；其次，利用多媒体、报告演讲、案例分析及新兴的企业微信等多种形式，提升安全教育培训的效果；最后，是要营造安全的环境氛围，个体的安全行为离不开现场的环境氛围，如果现场施工条件差、脚手架私搭乱设、材料设备随意堆放等，这些都会很容易降低施工人员的安全意识，因此，整齐摆放现场材料，清晰明确的安全标识，会潜移默化地使得施工人员提高安全意识，降低安全隐患和违规操作的行为。

2.2积极引进先进设备和技术，充分利用先进科研成果，做好安全技术交底工作在建筑施工中，先进的机械设备和施工技术是建筑工程优良品质的重要保证。积极引进先进的机械设备，推广使用自动化技术，合理运用先进的施工技术，不仅能极大降低人为因素所带来的安全隐患，同时也提升了工程的效率和质量。此外施工企业要做好安全技术措施的交底工作，包括工程项目施工作业的特点、危险点、危险源及其具体预防措施，相应地安全操作规程和标准，应注意的安全事故，以及发生事故后应采取的避难和紧急救援措施等交底内容。

2.3建立和完善建筑安全技术管理体系除了国家部门积极完善相应的法律法规外，作为建筑企业，更多的是需要建立自身的安全管理体系。包括：

1）制定安全控制目标，包括伤亡事故控制目标、安全达标目标、文明施工实现目标；

2）制定安全生产管理制度，包括安全交底制度、安全技术交底制度，专业性强、危险性大的专项施工方案审批制度，设备安装、拆除验收制度等；

3）明确安全生产责任制，明确各岗位安全生产职责，明确各部门的职责分工，并定期进行安全生产责任制的执行情况考核等。

2.4严格执行安全监督机制，保证监管到位，建立安全监督管理信息系统可从这几方面展开：

1）建立合理的建筑安全监管模式，建立合理的施工监管模式，如引进建筑安全生产评价中介组织机构，构建企业、社会中介组织、政府三级管理体制；

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我国建筑给排水自1949年建国以来,经历了三个发展阶段:

一、房屋卫生技术设备阶段即初创阶段,自1949年至1964《室内给水排水和热水供应设计规范》开始试行时为止。其主要标志是我国开始设置给水排水专业,房屋卫生技术设备被确定为一门独立的专业课程。第一代通过专业培养的建筑给排水专业技术人员走上工作岗位,开始形成自己的专业队伍。

二、室内给排水阶段即反思阶段,自1964年至1986年《建筑给水排水设计规范》被审批通过时为止。其主要标志是通过工程实践,对以往机械搬用国外经验并造成失误进行了认真总结和反思,进而形成和确立有我国特色的建筑给排水技术体系。

三、建筑给排水阶段即发展阶段,自1986年至今。1986年以来,随着建筑业的发展,建筑给排水专业迅速发展,已成为给水排水中不可缺少而又独具特色的组成部分。在发展阶段,专业队伍上已具备积累了一定经验并经过专业培训的设计、施工、安装管理人员;技术上积累了以前的实践经验、借鉴了国外的新技术,专业技术有了明显的突破和发展,其中消防给水系统在建筑给排水中的发展尤为突出;组织上成立了全国建筑给排水工程标准技术委员会和中国土木学会给排水学会建筑给水排水委员会。近年来,学术活动踊跃,并加强了国际间的技术交流。

下面就建筑给排水在建筑给水、建筑排水、热水供应、建筑灭火技术等几个具体方面的发展现状阐述如下:

1关于建筑给水

1.1增压设施

在我国城市供水中,某些城市的供水能力不足,城市水厂发展速度滞后于住宅和公共建筑发展速度,加之管道的老化、承压能力下降,不少城市不但高层建筑需升压供水,一般多层建筑也不能满足上层水压的要求,使我国两次加压设备广泛使用,增压设施成为建筑给水中比重最大,发展最快的一种装置。我国常用的增压设施是水泵、气压给水设备和变频调速给水设备,后二者技术的运用已日趋成熟。

1.2储水装置

设于屋顶的调节贮水水箱是常用的储水装置,但由于其存在二次污染严重等缺点,现在水箱从材料和加工上已有很大改进,向多元化发展。新颖水箱从材质上说有镀锌、搪瓷、复合钢板、涂塑、玻璃钢和不锈钢的水箱,其和水接触的内表面不易锈蚀,对水质无污染,出减轻结构重量,解决施工不便等问题。材质改变了,水箱的成型方式和形状也随之改变,组合式水箱、装配式水箱可以提高水箱质量,有利于工厂化生产并缩短现场施工安装时间,也减少了水箱内底的死水区范围;球形水箱和槽形水箱是外形变化,用呼吸阀替代浮球阀,解决了因浮球阀关闭不严造成的漏水问题,同时也使水箱从重力供水变为压力—重力供水的新工况。钢筋混凝土贮水池也是常用的储水装置,其底部及内壁应铺设白瓷砖

1.3分质供水

在营造现代化生活的住宅环境和高质量的生活社区中,人们对饮用水水质提出了更高的要求。为了改善饮用水水质,我国最初是以小型家用净水器的方式来处理饮用水,其主要方式是用活性炭吸附过滤,但是它在使用时滤料更换不易控制。近年来,出现了“优质饮用水”这一概念。它是指能达到直接生饮水水质标准的水,其中有超纯水、纯水、蒸馏水、矿泉水和深度处理水等。优质饮用水的水源是来自城市自来水或地下矿泉水,其处理工艺有离子交换、超滤、膜滤、蒸馏、消毒杀菌等。供水方式有桶装供应和管道分支供应。桶装供应是设置集中的优质水供应站,用桶装送至居民家中或自取,这种方式目前占大多数;管道分质供应系统在上海住宅小区已有建成,工艺采用臭氧氧化、活性炭吸附、预涂膜精滤、微电解和紫外线杀菌等技术,可以去除对人体有害的有机物质,特别是致癌、致畸、致突变物,同时又保留了水中对人体有益的矿物质和微量元素。优质饮用水经净化处理后送至每户厨房,采用变频恒压供水系统,管道末端循环,以保证水质要求。

1.4节水技术

我国水资源缺乏,再加上水污染,使得水资源已成为制约我国经济发展的主要因素之一。在建筑给排水中,节水重点在于推广节水配件和建筑中水道。节水配件有液压式冲洗水箱配件、二挡冲洗大便器配件、屋顶水箱的配重逆开止回阀、水力控制的多功能阀以及给水的卫生器具配件,可具有限流、温度自动调节、高温限制等功能。改进配件还着重于节省用水量和防止漏水。建筑中水道应用已是建筑给排水的发展趋势。沐浴排水、盥洗排水等均可作为冲厕用水的水源,中水还可用于消防、洗车、清扫、绿化用水,这样即可节约用水,又可缓解水资源不足。中水水源可取自生活废水和冷却水,一般可按下列顺序取舍:冷却水沐浴排水盥洗排水洗衣排水厨房排水厕所排水。医院污水不易用作中水水源。在建筑中水设计中,将污废水分流,废水经生化处理后回用。我国北京市目前已建成首都机场、中国国际贸易中心、清华浴池等几十项中水工程。大连、天津、青岛、太原、深圳等城市也先后建成一系列中水工程。这些城市中有些已明确要求废水回用,以节约用心,保护环境

2关于建筑排水

2.1卫生洁具

生活水平的提高对卫生洁具提出了新的要求,卫生器具更注重舒适、可靠、安静、节能。近年来,具有代表性的卫生洁具有:水力按摩浴盆,用喷嘴产生大量回旋式气泡和冲击水流,可达到康健和休闲的效果;连体式低位冲洗水箱漩涡式大便器,冲洗时噪声低,冲洗效果好,可节省冲洗水量;高标准的全自动坐式大便器可实现正常使用、冲洗污物、清洗人体和吹干等全部过程自动化;休闲卫生器具,包括桑纳浴设备、蒸汽浴设备、热能震荡按摩设备和身体机能调理运动器等。国外很多知名厂家也进入了我国生产各类新产品。

2.2排水通气技术

主要目的是提供排水中气体的散逸,达到透气的作用;防止排水系统中出现水封的负压虹吸及正压喷溅现象,确保空气的循环;保持排水迅速通畅、安静。在我国已建立了可适应不同建筑标准、不同要求的五级标准,即伸顶通气管、不伸顶通气管、专业通气立管、环行通气管和器具通气管等。在通气系统基础上开发的是通气阀和特制配件单立管排水系统。通气阀是一种减少伸顶通气,替代专用通气管系具有通气功能的阀件,采用优质塑料和橡胶制作。单路进气阀可安装在室内立管顶部或横支管上,即可补气又可防止管道内部气体进入室内;双路通气阀可安装在室外立管顶部代替通气帽,使用时以单路进气阀为主。特制配件单立管排水系统已出台了设计规程,其立管的通水能力增大1/3,减少了立管的数量。但该产品现局限于铸铁制品。

3.关于热水供应

热水供应技术是建筑给水排水技术的薄弱环节,但是近年来由于建筑标准的提高,热水供应工程的普及,热水供应技术也有极其明显的发展。

3.1热水的加热方式和设备热

水的加热方式有直接加热和间接换热。在采用热水锅炉加热设备中,主要有燃气热水锅炉、燃油热水锅炉从总体上讲一次换热的效率要高于二次换热的效率。现国内研究的全自动,高效热水锅炉,基本解决了热水锅炉设于楼上的安全问题,以适用于我国南方无热力管网的地区。在直接加热中,利用太阳能也取得了很大进展。近几年,国内还多次开展了热水供应、加热方式和设备方面的研讨。在间接加热方式上,采用的热媒主要为蒸汽和热水。其换热设备的理论得到一定的发展,对容积式水加热的设计提出了“紊流加热”的概念,即提高热媒和被加热水的流速,以提高热媒对管壁的放热系数和管壁对被加热水的放热系数,用以改善传热效果。在二次加热设备中,出现了导流型容积式热交换器、半容积式热交换器、半即热式热交换器。在设计中已意识到综合考虑设备的安全、先进性以及设备一次性投资与占地面积

的因素,合理经济地选择加热设备。

3.2节能

热水供应系统节能是建筑给排水节能的重点,其节能措施主要有:提高给水温度;降低使用温度;减少热水耗量,在满足使用要求前提下减少流率;减少热损失,采用高效能保温材料;改进加热方式和热水系统;提高水加热器的传热效率;利用新热源;采用节能产品等

3.3热水的水质处理

主要是防止热水结垢,损坏设备管道,降低传热效率。当用水量大、水质差时,集中热水供应系统应在加热前进行水质软化处理,在处理技术上除运用加药处理外还有运用静电处理技术、电子处理技术和磁化处理技术,以保证热水在循环中的水质稳定。此外,热水中的军团菌问题,也引起了关注。我国在热水器或贮缶的容积以及构造上进行了改进,采取了一定的抑制细菌和军团菌滋生的条件。

4.关于建筑灭火技术

4.1消火栓给水系统

建筑灭火设计已成为建筑给水排水的重要部分。在消火栓给水系统中更注重扑救初期火灾,系统中常采用稳压泵保持系统的常高压。增设小口径自救式水枪,提供给非消防专业人员使用,以便自救。在分区中可采用减压阀、多出口水泵、稳压阀,以保证消火栓的水压和出水量。为保证灭火设置能及时投入运行,加强了工作泵和备用泵的自动切换装置。

4.2自动喷水灭火技术

近年来我国确立了以消火栓给水系统为主逐步向自动喷水灭火系统为主过渡的原则。高层、超高层以及大规模工业建筑发展,加强了自动喷水灭火技术的应用。自动喷水喷头除了设置在容易起火部位、疏散通道和人员密集场所外,还扩大设置在火灾蔓延通道,不易发现火灾、不易扑救火灾部位和需淋水降温保护等场所,使火灾扑救更及时、更迅速。这也是我国消防给水系统设置标准和发达国家逐步接轨的重大举措。在高层建筑中对玻璃幕墙,中庭回廊,自动扶梯开口部位和普通防火卷帘处,采取了喷头加密的方式来替代水幕。在高架仓库内引进了国外的大水滴喷头、ESFR喷头,把喷水灭火从“控火”引入以“灭火”为目的。并且在建筑高度超100m的高层建筑,其消防也有了相应的措施,如设置避难层、避难区和屋顶设直升飞机停机坪等,与此相配套的也有相应的消防给水设施。

4.3气体灭火

气体消防中的卤代烷灭火剂是破坏大气臭氧层的主要原因。我国在卤代烷灭火剂替代物方面做了大量工作,并获得一定进展,以FM200型为代表的卤代烷替代物已开始应用,为最终取消卤代烷灭火剂取得一定经验。目前,气体灭火剂和灭火系统日趋多样化,有FM200、CEA、INERGEN、Trioxide等等,此外还有将水喷雾运用到电气灭火,将泡沫喷水运用到汽车库灭火,扩大了自动喷水灭火系统的应用范围。

最后还应当重视智能化建筑中的给排水设计重视楼宇自动化系统和运用计算机技术对给排水设备进行测量、监视及自动控制。给排水专业主要对卫生设备及灭火设备方面提出监控要求。在给水系统中提出对流量、压力(压差)、温度、液位的监视、控制、测量、记录;排水系统中,提出能对流量的测量、记录、阻塞的显示等;消防灭火系统中,提出监控方式、监测位置,并能及时反映运行状态。自动化系统起步较晚,但现已有了智能建筑设计标准。在住宅区内给水计量开始推广应用远传水表,徐州市已经开始应用,新落成的科教小区采用了这一新技术,并在几年内市区全面实行“抄表出户”。

在新世纪,建筑给排水将担负新的历史重任,面临新的挑战。建筑给排水将更突出以人为本的原则,并将重点调整到民用建筑与工业建筑并重,公共建筑与居住建筑并重,冷水供应与热水供应并重,供水的水量、水压与水质并重等方向上来,走上全面、均衡、务实、安全的发展之路。

参考文献

(1)中国期刊网、维普网、水网

篇（9）

Studyontheintegrationofbuildingenergysavingtechnology

---Introductionoflow-energyconsumptionprojectinTsinghuaUniversity

DepartmentofBuildingScienceArchitectureSchoolTsinghuaUniversityBeijing100084

Abstract:LowenergyconsumptionprojectwasonedemobuildingconstructedbythebuildingsciencedepartmentofTsinghuaUniversity.Theenergysavingtechnologyintegrationusedinthisprojectincludedintelligentfa?ade,naturalventilation,personalventilationair-conditioningterminal,humiddependentairsupplymode,BCHPsystemandintelligentcontrolsystem.Thisarticleintroducedthebuildingandtechnologyschemeusedinthisproject.

Keywords:energysaving,technologyintegration,demobuilding

清华大学超低能耗示范楼是北京市科委科研项目，作为2008年奥运会办公建筑的“前期示范工程”，旨在通过其体现奥运建筑的“高科技”、“绿色”、“人性化”。同时，超低能耗示范楼是国家“十五”科技攻关项目“绿色建筑关键技术研究”的技术集成平台，用于展示和实验各种低能耗、生态化、人性化的建筑形式及先进的技术产品。在此基础上陆续开展建筑技术科学领域的基础与应用性研究，研究和示范系列的节能、生态、智能技术在办公建筑上的应用。包括建筑物理环境控制与设施研究（声、光、热、空气质量等），建筑材料与构造（窗、遮阳、屋顶、建筑节点、钢结构等），建筑环境控制系统的研究（高效能源系统、新的采暖、通风、空调方式及设备开发等），建筑智能化系统研究。超低能耗楼还将成为展示与宣传各种最新技术的舞台，为技术交流、产研挂钩、知识普及搭建桥梁；成为清华大学与企业界合作开发、展示新产品的平台，以及向社会、大众宣传、展示建筑节能和可持续发展建筑概念、技术和产品的展台。

超低能耗示范楼座落于清华大学校园东区，建筑设计如图1所示，总建筑面积3000m2，地下一层，地上四层。由办公室、开放式实验室或实验台及相关辅助用房组成。从建筑全生命周期的观点出发，采用了钢框架结构。建筑物内部为灵活隔断，空调和强弱电系统为模块化结构，从而可根据不同使用要求极其方便地改变空间布局。

图1清华大学超低能耗示范楼效果图

1．围护结构方案

超低能耗示范楼护结构体系主要示针对对可调控的“智能型”护结构进行研究，使其能够自动适应气候条件的变化和室内环境控制要求的变化。从采光、保温、隔热、通风、太阳能利用等进行综合分析，给出不同环境条件下的推荐形式。图2标明了示范楼外各个外立面采用的围护结构方式。通过围护结构的节能设计，使得冬季建筑物的平均热负荷仅为0.7W/m2，最冷月的平均热负荷也只有2.3W/m2,围护结构的负荷指标远小于常规建筑，如果考虑室内人员灯光和设备等的发热量，基本可实现冬季零采暖能耗。夏季最热月整个围护结构的平均得热也只有5.2W/m2。

图2清华大学超低能耗示范楼围护结构设计方案

1.1玻璃幕墙和保温墙体

东立面和南立面采用双层皮幕墙及玻璃幕墙加水平或垂直遮阳两种方式，综合得热系数1W/m2K，太阳能得热系数0.5。双层皮幕墙按照室内室外的温度差别，调节室外空气进出风口的开合，夏季室外空气经过热的玻璃表面加热后升温，在幕墙夹层形成热压通风，带走向室内传递的热量，冬季进风口出风口关闭后，可减少向室内的冷风渗透。水平遮阳和垂直遮阳叶片宽度600mm，每个叶片均设置单独得自控系统，分别根据采光、视野、能量收集、太阳能集热的不同区域功能要求进行控制调节，实现冬季最大限度利用太阳能、夏季遮挡太阳辐射，同时满足室内自然采光的最佳设计。

西北向采用300mm厚的轻质保温外墙，铝幕墙外饰面，传热系数0.35W/m2K。外窗采用双层中空玻璃，外设保温卷帘。

1.2相变蓄热活动地板【1】

示范楼的围护结构由玻璃幕墙、轻质保温外墙组成，热容较小，低热惯性容易导致室内温度波动大，尤其是在冬季，昼夜温差会超过10℃。为增加建筑热惯性，以使室内热环境更加稳定，示范楼采用了相变蓄热地板的设计方案。如图3所示，具体做法是将相变温度为20～22℃的定形相变材料放置于常规的活动地板内作为部分填充物，由此形成的蓄热体在冬季的白天可蓄存由玻璃幕墙和窗户进入室内的太阳辐射热，晚上材料相变向室内放出蓄存的热量，这样室内温度波动将不超过6℃。

活动地板架空层高度1.2米，空调风道、各类水管、电缆、综合布线等均隐藏在架空层内。保证室内干净整洁，而且不需要吊顶，房间净空高度大，有效利用空间多。

图3清华大学超低能耗示范楼相变蓄热地板设计方案

1.3植被屋面和光导采光系统

为提高屋顶的隔热保温性能，同时改善生态与环境质量，采用种植屋面技术，结合防水及承重要求，选用喜光、耐干燥、根系潜的低矮灌木和草皮，适合于北京地区气候特征。

屋顶同时设置光导管采光系统，利用太阳光为地下室提供采光，减少白天照明电耗。

2．室内环境控制系统方案

2.1自然通风利用【2】

室内环境控制系统有限考虑被动方式，用自然手段维持室内热舒适环境。根据北京地区的气候特点，春秋两季可通过大换气量的自然通风来带走余热，保证室内较为舒适的热环境，缩短空调系统运行时间。

利用热压通风和风压通风的结合，根据建筑结构形式及周围环境的特点，在楼梯间和走廊设置通风竖井，负责不同楼层的热压通风。在建筑顶端设计玻璃烟囱，利用太阳能强化通风。此外在建筑外立面合适部位设置开启扇，使得室外空气在风压通风的作用下可顺畅地贯穿流过建筑。

2.2湿度独立控制的新风处理方式【3】

超低能耗示范楼共设置4台4000m3/h新风机组，通过溶液除湿设备的处理，可提供干燥的新风，用来消除室内的湿负荷，同时满足室内人员的新风要求。

目前空调工程中采用的除湿方法基本上是冷冻除湿，这种方法首先将空气温度降低到露点以下，除去空气中的水分后再通过加热将空气温度回升，由此带来冷热抵消的高能耗。此外为了达到除湿要求的低露点，要求制冷设备产生较低的温度使得设备的制冷效率低，因而也导致高能耗。

溶液除湿方式能够将除湿过程从降温过程中独立出来，利用较低品位能源进行除湿，同时减少显热冷负荷，不仅能够保证室内环境质量，而且还能降低空调能耗。

此外为保证室内空气质量要求有足够的新风，随之而来的新风负荷是空调系统高能耗的原因。示范楼的新风机组同时可实现全热回收效率超过80％的高效热回收，可充分利用排风中的全热同时又保证新风不被排风污染。

2.3模块化的末端调节设备【4】

通过溶液除湿后的新风可带走室内的湿负荷，房间内的末端装置仅负责显热部分（冷冻水温度可采用18℃），按照干工况运行，不存在结露现象，彻底避免了潮湿表面滋长霉菌，恶化空气质量。

示范楼内提供模块化的空调末端配置，根据房间实际使用功能灵活组合。

办公室室内人员密度低，人员工作时间及活动区域相对固定，个人的舒适要求不尽相同，采用冷辐射吊顶或者辐射墙来消除室内的基本显热负荷，溶液除湿后的新风通过置换通风来消除室内的基本湿负荷。工位送风则提供每个办公人员个人活动区域的送风，通过调节风口角度、出风速度来满足自身的要求。

示范楼内另一类房间为报告厅和会议室，室内人员密度高，散热散湿集中，单位面积冷负荷大，且使用时间不稳定。因此除冷辐射吊顶和置换通风外，采用仿自然风的动态风FCU来消除室内尖峰负荷。

3．能源系统方案

3.1BCHP系统

超低能耗楼采用固体燃料电池及内燃机热电联供系统，清洁燃料天然气作为能源供应，BCHP系统总的热能利用效率可达到85％，其中发电效率43％。基本供电由内燃机或者氢燃料电池供应，尖峰电负荷由电网补充。发电后的余热冬季用于供热，夏季则当作低温热源驱动液体除湿新风机组，用于溶液的再生。

3.2高温冷水机组或直接利用地下水

配合独立湿度控制的新风机组，夏季冷冻水温度18℃即可满足供冷的要求。采用电制冷，冷冻机COP可达到9以上，高效节能。另一种方式更为简单，就是直接利用地下水，超低能耗楼所在清华大学校园东区地表浅层水温基本稳定在15℃，单口井出水量可达70m3/h，完全能够满足示范楼的供冷要求。地下水通过板换换热后全部回灌，仅利用土壤中蓄存的的冷量，不会造成地下水资源的流失。

3.3太阳能利用

超低能耗楼南侧立面装有30平米的光伏玻璃，发电用于驱动玻璃幕墙开启扇和遮阳百叶。屋顶设有太阳能集热器，所获得的热量用于除湿系统的溶液再生。此外屋面还装有太阳能高温热发电装置，该系统为抛物面碟式双轴跟踪聚焦，峰值发电功率3kW。

4．测量和控制系统方案

4.1智能化的控制系统

控制系统自动采集室外的日照情况，根据不同的朝向方位，调节遮阳百叶的状态，同时根据室外气象参数，决定外窗、热压通风风道、双层皮幕墙进出风口的开闭。控制系统采集工作区各点的照度数据，调节百叶的角度和人工照明的灯具。室内的新风量根据房间内的CO2浓度和湿度来调节。其余能源设备、水泵、太阳能装置等均根据负荷情况自动调节。

4.2实时测量系统

示范楼屋顶布置气象参数测点，测量数据包括室外温度、湿度、风速、太阳辐射强度。围护结构的测试包括各玻璃、窗框、遮阳百叶、保温墙体的表面温度、热流。环境控制系统和能源系统的测试包括各设备的运行参数，如冷辐射吊顶表面温度、送回风温度湿度、盘管出水温度、溶液除湿系统的溶液浓度等。

5．小结

清华大学超低能耗示范楼是建筑节能各项技术和新产品的集成应用，在实施过程中得到了北京市政府、北京市科委、国家科技部的大力支持，同时要感谢在示范楼建设过程中提供技术和产品支持的国内外企业。2004年6月示范楼将全面建成，服务于今后我国绿色建筑的深入研究。

参考文献

•定形相变材料的热性能张寅平清华大学学报（自然科学版）2003.6

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THEDEVELOPMENTOFCONSTRUCTINGTECHNOLOGY

OFSUPER-TALLBUILDINGS

自1968年日本外交部大厦（地上36层，高度147m）建成以来，日本的超高层建筑的发展已有30年的历史了。随着强震记录的收集技术和计算机技术不断发展，动力设计方法的不断完善以及建筑用钢材的发展，日本正迎接钢结构超高层建筑时代的到来。

1超高层建筑的现状

高度超过60m的建筑物，需受到日本建筑高层评委的评审，并通过建设大臣的认定后，方可允许建造。从日本《建筑通讯》上刊载的这些建筑物的有关数据资料，可以看出，除塔状构筑物及烟囱等以外，高度超过60m的建筑物，日本现在(1998年1月）有1000栋以上，其结构类型：纯钢结构（S结构）为60.6％；下部为钢－钢筋混凝土结构（SRC结构）、上部为S结构（S＋SRC结构）为3.8％；SRC结构为21.3％（如图1），以RC（钢筋混凝土结构)高层住宅为主的建筑数量不断增加，且比率达13.9％。高度超过150m以上的建筑物，已有65栋，其中S结构占84.6％；下部为SRC结构、上部为S结构占6.2％；SRC结构占7.7％，从而可以看出超高层建筑以S结构为主的变化状况（如图2）。

图1受高层评委评审的全部建筑物

（1072栋）的结构类型

图2高度为150m以上的建筑

（65栋）的结构类型

把日本的超高层建筑按高度顺序由大到小进行20位的排列（排列表略），第20位的建筑最高高度为200m。如果看一下这些建筑物的结构特性，其主要的结构材料，全部是S结构。并在S结构中，配置了支撑系统及钢板抗震墙、带缝墙等，以减小强震或强风时的侧移变形。此外还增设了抗震装置。

2新材料的利用

在抗震设计中，一直以保证骨架结构的强度为重点。通过分析强震记录，发现强震时，仅是强度抵抗，并没有给予建筑物以充分的塑性变形能力。而塑性变形却可以吸收能量，减轻震害，这在抗震设计中，显得十分重要。因此，对钢材性能的要求也发生了变化，研制和开发出了适用于超高层建筑的高性能钢材，同时，还开发出了新的高层结构体系。

2.1高性能钢

80年代后期，超高层建筑，大跨结构迅速发展，对钢材性能的要求也越多。主要包括有高强度，低屈强比，窄屈服幅等的耐震性能；可焊性，形状尺寸加工精度的施工方面的性能以及耐久性等。

2.1.1高张力钢

建筑用钢材的应力－应变曲线如图3所示。其屈服点在100～780N／mm2的范围，其中屈服点为400N／mm2的钢材，占一半以上。

图3钢材应力－应变曲线

1－780N钢；2－建筑结构用780N钢；

3－建筑结构用高性能590N钢；4－SN490；

5－SS400；6－极低屈服点钢

钢材屈服点的提高，在设计方面就需要保证结构的刚度要求，防止局部屈曲；在施工方面就要保证结构的可焊性。另一方面，在多震国，地震时确保结构建筑物的安全性是一个最大的课题。因此，高张力钢不仅要有很高的屈服点及抗拉强度，还要具备充分的塑性变形能力。从这些观点出发，1988～1992年间，日本开发研制了屈服点为590N／mm2的高张力钢，广泛用于超高层建筑中。近些年来，又开发研制了屈服点为780N／mm2的高张力钢，已开始部分应用于超高层建筑中。

2.1.2低屈服点钢

另一方面，还开发研制了利用钢材的低屈服点和屈服特性的技术，耐震设计中的隔震和抗震构造技术得到了迅速发展，地震对建筑物输入的能量，通过建筑物特殊的部位吸收，从而确保整个结构的安全，防止结构构件（梁，柱）的破坏和损伤，低屈服点钢主要用于这些特殊部位，作为吸收地震能的材料。低屈服点钢，其化学成分主要是纯铁。如屈服点为100N／mm2的钢材（为普通钢材屈服点的一半左右），具有很大的塑性变形能力。

2.1.3TMCP钢

建筑物的高层化、大跨化等，要求使用的钢材高强度化，大断面化，极厚化。以往的冶炼方法，若保证钢材的高强度，就需加入相应的碳元素，钢材含碳量的增加会导致可焊性的降低。为了解决这个问题，开发研制了490N／mm2级的建筑结构用TMCP钢。建筑结构用TMCP钢，是通过TMCP（热处理）处理后得到的。已广泛用于超高层建筑中，如东京都新（厅）舍大厦（地上48层，檐口高241.9m）中的柱子全部采用此种钢。TMCP钢的特点是：①改善了可焊性，②保证了极厚部位的强度，③降低了屈强比。

2.1.4SN钢

根据超高层建筑的抗震要求，钢材应具有足够的弹塑性性能和较好的机械性能，可焊性能，具有吸收地震能的能力，日本JIS制定了“建筑结构用钢材”（SN钢）标准。广泛用于超高层建筑。SN钢要求：①保证可焊性，②保证塑性变形能力，③保证板厚方向的性能，④保证经济性和加工方便，⑤保证与国际规格接轨。SN钢的规格有A、B、C三种，其板厚都是在6～100mm，分400N／mm2和490N／mm2两个等级。

2.2新RC结构（钢筋混凝土）

在钢结构钢材的强度不断提高的同时，钢筋混凝土结构中的钢筋和混凝土强度也在迅速地提高。1988年以来，进行了强度为58.8～117.6MPa的混凝土及强度为686～1176.7MPa的钢筋的开发，并已用于超高层住宅中，如礼新城北高层住宅（地上45层，高度160m），所用混凝土强度为58.8MPa，主筋强度为686MPa，断面加强筋强度为784MPa，是以前高层RC结构所用材料强度的两倍。现在超高层建筑已开始使用78.4MPa，98MPa的混凝土。

2.3CFT结构（钢管混凝土）

由于高强度钢的使用，可以使构件截面做得小而薄，然而这必带来局部屈曲和刚度降低的问题，解决这个问题的途径之一就是采用CFT柱。

继S结构、SRC结构、RC结构之后，它形成了第四种结构体系。CFT结构体系，就是用圆形或多边形钢管内填充混凝土的柱子和S结构，钢－混凝土结构的梁连接起来而形成的结构体系，具有刚度大，耐久力大，变形能力强，防火性好等方面的优良结构性能。因此，超高层建筑，大跨结构等开始广泛采用此种结构体系。

CFT柱的优点是，混凝土填充在钢管中，在受压和受弯共同作用下（如图4所示），混凝土向横向扩散，然而却受到钢管的横向约束（称为钢箍效应）。所以，混凝土的强度和变形能力提高。另一方面，由于混凝土的填充，钢管的局部屈曲受到了有效的抑制，如图5。这样，CFT柱可以最充分利用高张力钢的强度。随着高强混凝土及其组合的研究不断发展，将来高度为1000m级的超高层建筑的构想实现，期待着CFT柱将起主要作用。

3隔震，抗震结构构造

1995年1月的阪神大地震以来，隔震结构急剧增加。从地震加速度反应谱曲线上可知，为了减小建筑物上的地震力，需要延长建筑物的固有周期，使其获得大的衰减。隔震结构是指，在建筑物基础上，安装夹层橡胶等水平方向柔软的减震支承，使水平变形集中在减震层上，把整体结构的固有周期延长2～3S的同时，再利用某种衰减装置（阻尼器），使作用在建筑物上部的反应加速度、位移得到大幅度衰减的结构体系。有许多种实用的减震支承和衰减装置，现将有代表性的列于表1中。

表1减震装置的性能和种类

装置

分类

性能种类

支承*支承荷载

*延长固有周期

*降低反应加速度

*降低上下水平振动夹层橡胶

高衰减夹层橡胶

铅芯夹层橡胶

滚动支承

水平

衰减

装置*限制水平地震反应位移

*降低水平地震加速度

*限制共振反应弹塑性阻尼器，高粘

性阻尼器，油性阻尼

器，摩擦阻尼器，高

衰减夹层橡胶，铅

芯夹层橡胶，滑动支

承

这种隔震结构的上部结构常是较刚性的。超高层建筑的固有周期都比较长，所以它自身已包含了减震效应。但是如果把衰减装置安装其上，则对于抗震更是一个有效的方法。

图6蜂窝式阻尼器的循环过程

用于超高层建筑（高层建筑）上的衰减装置，有对应于建筑物上下层的水平位移差（层间位移）而运动的钢制弹塑性阻尼器；高衰减的油性阻尼器；粘性抗震墙；粘弹性阻尼器等。其中，钢制弹塑性阻尼器，是利用钢材塑性荷载－变形关系曲线描述大的循环过程，并把振动能用循环面积消耗掉的一种装置。蜂窝式阻尼器就是一例。它是利用200N／mm2级的低屈服钢，利用它有限的塑性变形特性，提高吸收地震能的能力的装置。图6表示蜂窝式阻尼器的循环过程。

把这些衰减装置设置在超高层建筑上，多数情况下，可使设计地震力减小约30％左右。

4结论

超高层建筑不仅在日本、美国等发达国家较为普遍，就是在发展中的中国，它仍然是今后我国建筑事业发展的方向。为此，随着我国国力的不断增强，不断借鉴外国先进的建筑技术，并结合我国的具体实际，必将能走出一条具有中国特色的超高层建筑之路。