四川大学锦城学院文献综述

节能建筑的基础理论与设计原理

专 业 土 木 工 程 姓 名 张 桐 学 号 090350112 指导教师

二Ο一二年 三 月 十九 日

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一． 引言

1.“节能建筑”是什么？

节能建筑（energy-saving building）的定义为设计和建造采用节能型结构、材料、器具和产品的建筑物；在此类建筑物中部分或全部利用可再生能源。节能建筑是指遵循气候设计和节能的基本方法，对建筑规划分区、群体和单体、建筑朝向、间距、太阳辐射、风向以及外部空间环境进行研究后，设计出的低能耗建筑，其主要指标有：建筑规划和平面布局要有利于自然通风，绿化率不低于35％；建筑间距应保证每户至少有一个居住空间在大寒日能获得满窗日照2小时等。

节能建筑的有少消耗资源，高性能品质，减少环境污染，长生命用期，多回收利用的五大特征。

2.研究的重要性——21世纪建设科技的主旋律

中国的建筑节能，起步于上世纪80年代。改革开放后，建筑业在墙体改革及新型墙体材料方面有了发展。与此同时，一批高能耗的高档旅馆、公寓和商场出现了。如何在发展中降低建筑能耗，使之与当时能源供应较紧缺的现状相协调，成为相关部门关注的重点。为此，建筑节能工作首先从减少采暖能耗开始，19xx年建设部颁布了《民用建筑节能设计标准》，要求新建居住建筑，在19xx年当地通用设计能耗水平基础上节能30%%，《民用建筑节能设计标准》是我国第一部建筑节能设计标准，它的颁布，开启了我国建筑节能新阶段。以它提出的指标为目标，建筑节能的 - 2 -

设计、节能技术纷纷发展起来，一系列的标准和法规先后制定。

20世纪90年代，建筑节能的地位进一步提高，节能工作有效开展。19xx年，建设部提出“节能、节水、节材、节地”的战略目标。19xx年在《中国21世纪议程》中，建筑节能作为项目之一被郑重提出；从19xx年起，国家对北方节能建筑实施免征固定资产投资方向调节税，一批节能小区相继建成。19xx年《民用建筑节能设计标准》修订并于次年执行，修订后的《民用建筑节能设计标准》将第二阶段建筑节能指标提高到50%%。同年，建设部发布《建筑节能“九五”计划和20xx年规划》，这个专门的规划以及19xx年9月建设部发布的《建筑节能技术政策》和《市政公用事业节能技术政策》，为其后建筑节能的发展明确了方向，同时也表明建筑节能地位的空前提高。建筑节能的地位最终由19xx年1月1日实施的《中华人民共和国节约能源法》确定下来，建筑节能成为这部法律中明确规定的内容。

21世纪的到来，在科学发展观的指引下，建设领域明确了必须走资源节约型、环境友好型的新型工业化道路，建设科技工作将“四节一环保”作为科技攻关的主要方向，取得了明显效果。目前我国已初步建立起了以节能50%%为目标的建筑节能设计标准体系，部分地区执行更高的65%节能标准。20xx年《民用建筑能效测评标识管理暂行办法》、《民用建筑节能条例》等施行，《民用建筑节能条例》的颁布，标志着我国民用建筑节能标准体系已基本形成，基本实现对民用建筑领域的全面覆盖。

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在国务院办公厅《20xx年节能减排工作安排》中规定，20xx年底施工阶段执行节能强制性标准比例提高到90%以上。除新建建筑外，既有建筑的节能改造也有效开展起来，并取得了一批成果和经验。而兼顾土地资源节约、室内环境优化、居住人的健康、节能节水节材等方面的目标绿色建筑，成为新世纪建筑节能发展的亮点。

二． 研究现状

通过网上的寻找，我发现了一些有关“节能建筑”的资料。以下为搜集的资料中节选的二十篇的一些资料。

1. “节能建筑”的主要原理

所谓“节能建筑”，是较普通建筑而言更加节约材料节省能源的一类建筑。文献[1]指出“建筑节能是缓解我国能源紧缺矛盾、改善人民生活工作条件、减轻环境污染、促进经济可持续发展的一项最直接最廉价的措施，也是深化经济体制改革的一个重要组成部分。因此，自19xx年以来，国家就在陆续推广建筑节能，至今已发展到三个阶段。”文献[2]指出“采用可再生能源技术是建造低能耗建筑的重要途径”文献[3]指出“低碳节能建筑设计应遵循现代开放、端庄朴实、简洁流畅、动态亲民的建筑形象，从选址到格局，从朝向到风向，从平面到外向，从间距到界面，从单体到群体，都要采集天然能源，以利节能；注重空间的阳光感、流动感与体量感；充分体现材质的轻重、粗细、虚实对比对比以及建筑设计中各类节能、环保低碳建筑技术的应用。”文献[4]指出：“建筑各部位的节能构造设计，主要是在满足 - 4 -

其作为建筑的基本组成部分功能的用时，通过对各部分（屋顶、楼板、墙体、门窗等）的造型、结构、材料等方面加以进一步的设计，充分利用建筑外部气候环境条件，达到节能和改善室内微气候环境的效果。无论是对公建还是住宅，都分别对屋面、外墙、接触室外空气楼板、外窗等提出严格要求。”文献[5]指出“建筑节能关键技术的推广需要各方利益相关者的参与,通过合理配置找到政府、开发商与消费者在成本-收益方面的均衡点,分析价格、税收体系对实施节能技术的影响,并提出相应的对策,引导相关利益主体自觉应用节能技术。”同时，一些实例也能够说明节能建筑的优越性。文献[6]指出“能源危机和环境危机是世界各国都面临的困境。通过介绍位于沈阳建筑大学的芬兰节能环保木结构示范项目,探讨分析来自北欧的绿色建筑节能理念及技术措施。分别从建筑设计、建筑构造及建筑设备等方面展现了芬兰木结构房屋的技术特色,并提出适合我国的节能技术措施,这些先进的技术有利于提高我国建筑节能研究的水平,对我国严寒地区建筑节能具有很好的参考价值。”文献[7]指出“ELT台达台达集团今

(15)日宣布其上海运营中心暨研发大楼开幕启用,整合台达集团销售与服务网络,以快速反应市场所需,加强整体研发能力,象征台达集团营运拓展新的里程碑。同时,上海运营中心为一座节能建筑,整栋建筑以现代节能的工法建造,屋顶架设台达集团的太阳能发电系统,内部使用LED照明,并设雨水回收设施,节能省电,具体实践"环保节能爱地球"的经营理念。”节能建筑同时也能带来一定的经济利益。文献[8]指出“由于节能建筑的围护结构保温性能好,门窗气密性高,因此在冬 - 5 -

季可以防止室内热量的散失;在夏季可以起到隔热作用。从而保证室内冬暖夏凉,明显改善室内热环境。与不节能的传统建筑相比,建筑节能投资约增加7%-10%,但在建成使用后可以节约能源支出和运行管理费用。通常节能投资在3-7年左右收回,并在建筑寿命期间受益。”文献[9]指出“建筑业随着我国的城市化而迅速发展。建筑节能在推广中举步维艰的主要原因是对其经济问题的认识和研究不够。文章运用现金流量来分析节能建筑的全寿命费用,建立起建筑经济效益分析模型,并通过实际工程例证优化建筑能耗措施所带来的寿命周期收益。文中的数据和结论为我国住宅产业化改革方案提供了量化的决策依据。”

2.浅谈节能建筑的设计方法

节能建筑的设计一定要严格以节能建筑的定义及影响为基础，文献[10]指出“针对传统设计模式很难适应生态节能建筑设计要求的现状,借鉴国外经验,引入了"整合设计"(IDP)理念,在深入研究国际先进技术基础上,总结出了适合中国国情的八大方面十八大住宅生态舒适节能高新技术系统,以促进国内建筑可持续发展。”文献[11]指出“针对现今节能意识的逐渐普及以及日益重视的"经济可持续发展"理念,在一定程度上引起高度重视的设计建筑节能型。在建筑施工过程中,该如何尽可能好的使用建筑资源,增强建筑施工能源的利用率,是在当前建筑施工市场竞争中取胜的法宝。对此,在当前建筑设计的施工过程,进行全方位的分析重点使用的能源,有针对性的构建合理的能源降耗措施,赢取最少投入最多收益,从而在激烈的市场竞争掌 - 6 -

握主动权。”文献[12]指出“在大力提倡可持续发展的今天,建筑设计应尽量采用各项节能技术以达到节能环保的目的。节能建筑形态设计应与平面设计、立面设计、形体塑造等各项节能技术相结合考虑。各项节能技术都对节能建筑形态设计产生了深远影响。”文献[13]指出“随着全球能源问题的日益严峻和"可持续发展"理念在国内的推广,建筑节能设计越来越引起我国广大建筑工作者的重视。如何在住宅建筑设计中,更好地利用自然能源,提高住宅建筑中能源利用效率,则是建筑师需要探讨的课题。我国北方地区冬季寒冷,集中供热面积大,采暖能耗是建筑能耗的最大组成部分,建筑物的防寒保温问题是关系能源消耗的关键问题,注意节约能源消耗已成为北方建筑设计时的一个重要问题。”文献[14]指出“节能不仅是我国经济和社会发展的一项长远战略方针,也是当前一项极为紧迫的任务,被动式节能建筑设计的思想对于降低建筑能耗,改善建筑环境有着重要的意义,本文对被动式节能建筑设计方法进行了深入的研究。”文献[15]指出“从宏观的角度出发,分析了和谐发展与可持续发展的关系及我国建筑业的发展,指出建筑节能是和谐发展和可持续发展的一个重要方面,同时探讨了目前建筑节能方面存在的问题以及一些改进措施,从而实现建筑设计的和谐及可持续发展。”文献[16]指出“从建筑节能设计角度分析,认为我国在建筑节能设计时,不应该简单复制节能建筑,应当变革现有的设计模式,从建筑的寿命周期着眼,系统运用高新技术,使建筑技术和建筑艺术相融合,并得到政府的支持”文献[17]指出“节约能源和保护环境是德国政府开发利用能源的一贯政策。德国特别重视 - 7 -

建筑的节能,并收到了很好的效果,很多经验值得我们借鉴。从建筑节能设计角度分析,认为我国在建筑节能设计时,不应该简单复制节能建筑,应当变革现有的设计模式,从建筑的寿命周期着眼,系统运用高新技术,使建筑技术和建筑艺术相融合,并得到政府的支持。”文献[18]指出“随着世界工业的高度发展,全球人口的迅速增加,世界各国建筑业的蓬勃发展随之而来的建筑材料的耗费,土地的占用,能源的消耗,环境污染的等问题,给建筑设计提出了新的课题。许多工业发达的国家,在能源危机的冲击下掀起了节能的浪潮,建筑设计也相应提出了节能建筑和环境设计,为现代化建筑开辟了新的领域。在我国,第一是人口众多,耕地较少,自然资源按人口比例来说,还是相当缺乏;第二是随着人们生活质量的提高。建筑节能工作在当前尤显重要。广东省地处于北伟25度以南,是我国南方地区,夏季漫长,冬季短暂。一年当中的气候的差异和每一天当中的温差较少,太阳辐射强烈,盛行季风。下面根据建筑设计节能方面,在如何利用辅助设计的技术,达到有效节能的效果,共同探讨建筑节能设计问题,加速我省建筑节能的步伐。1屋顶隔热我省属夏热冬暖地区,通风隔热是设计节能的重点。由于外围护结构外表面受到的太阳辐射强度和日照时数,以水平面最大,其次是东、西向,南向较少,所以,屋顶隔热极为重要,其次是西墙和东墙。”文献[19]指出“面向全寿命周期的节能建筑设计方法是具有规范化的设计步骤、定量化地优选方案的一种节能建筑系统设计手段与工作程序。”文献[20]指出“为了居住的舒适,冬夏两季室内维持的温度与室外的温度要有较大的差别,这个温差导致能量以热的形式流出 - 8 -

或流入室内,采暖空调设备消耗的能量主要就是用来补充这个能量损失的。在维持相同的室内外温差条件下,建筑的节能设计考虑得越周到,直接流出或流入室内的热量就越少,采暖空调设备消耗的能量也就越少。反之,如果建筑设计没有充分考虑节能,则流出或流入室内的热量就多,采暖空调消耗的能量也就多。”

三． 结论

在中国“城市建筑大革命”的今天,建筑师提高自己的节能建筑设计的专业知识是十分急迫的课题,因为这涉及到未来至少50年全面的建筑能耗。城市建筑忽视科学的高速建设将给我们后代带来缺少耕地和能源,气候恶化,海平面上涨,贫困和疾病生活,甚至为争夺能源引发战争。今天,我们有了建筑节能政策和对基本建材隔热率的制约,有发达国家成熟的经验可以借鉴,因此,建筑全新的造型、构造和建材的革命对节能建筑设计有更重大的责任,应该说节能建筑设计知识是作为一个建筑师的基础知识。

参考文献

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[6]张九红；谢欢欢.来自北欧的节能建筑——芬兰节能建筑木结构[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2012（01）

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[16]黄蓝.浅谈我国节能建筑设计[J].广东科技，2008（18）

[17]吴必龙；李颖.借鉴德国，思考我国节能建筑设计[J].工业建筑，2006（09）

[18]黄巧敏.从南方建筑节能发展谈节能建筑设计[J].广东建材，2005（08）

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[20]邵义安.冬冷夏热地区节能建筑的设计要点[J].中华建设，2005（06）

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第二篇：土木工程文献综述最新报告

本科生毕业设计

文献综述

20xx年 5月 6日

框架结构研究进展

随着经济的发展、人们生活水平的提高、建筑要求的提升,混凝土组合结构在建筑行业得到了迅速发展。随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化,无论是工业建筑还是民用建筑,在结构设计中遇到的各种难题也日益增多,建筑结构设计是建设工程设计的重要环整体性，以承受任意方向的侧向力。框架结构具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合理的结构设计，可以具有较好的延性性能[4]。其缺点就是整体侧向刚度较小,在强烈地震作用下侧向变形较大,容易使填充墙产生裂缝，并引起建筑装修、玻璃幕墙等非结构构件的破坏。不仅地震中危及人身安全和财产损失,而且震后的修复工作和费用也很大[5]。框架结构的承载力较低，它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，楼层越高，水平位移越慢，高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力，这时，现浇楼面也作为梁共同工作的构件，装配整体式楼面的作用则不考虑，框架结构的墙体是填充墙，起围护和分隔作用。纵横向框架混合承重方案 纵横向框架混合承重方案是沿纵横两个方向上均布置有框架梁,作为楼盖的主梁,楼面荷载由纵,横向框架梁共同承担.它具有较好的整体工作性能[6]。不同等级混凝土邻接面的留设在钢筋混凝土结构中,高层建筑框架结构的梁柱节点比较复杂,由于荷载组合及内力计算的结果,要求同一层的竖向结构(柱、墙)混凝土强度等级高于水平结构(梁、板)的混凝土强度等级。钢筋混凝土框架结构,水平施工缝通常留于柱脚,柱顶若要留水平施工缝则应留于梁底。若同层的竖向构件和水平构件的混凝土同时浇捣,则柱顶不留施工缝[7]。钢筋混凝土异形柱框架结构

是近年来推广使用的一种新型结构体系，其抗震性能一直被人们所关注。研究异形柱框架结构的抗震性能及设计方法，有重要的理论意义和实用价值。 目前国内外研究者对异形柱构件抗震性能的试验研究较为深入，对异形柱框架结构的试验研究则相对较少；对异形柱框架结构基于力的设计方法的研究较多，对基于位移的抗震设计方法的研究则尚属空白，而后者代表了未来结构抗震设计的发展方向[8]。

钢筋混凝土框架结构属于具有多个多余约束的超静定结构,其荷载效应不仅与外荷载大小有关, 还与结构构件的材料特征、几何构造特征有关。钢筋混凝土框架结构的分部优化设计,即是在结构整体内力分析完成后,根据梁柱各构件的控制内力进行截面优化设计,确定满足荷载效应水平要求的各结构构件的几何特征和配筋量的优化结果,由此导致原结构的几何特征和荷载特征发生变化, 优化结构在现荷载作用下内力分布特征发生变化,各构件控制截面上的控制内力也发生相应变化,据此再进行新一轮的优化设计。因此框架结构的分部优化设计实际上是一个迭代、渐进的寻优过程, 计算结果虽不总能等价于整体优化设计结果,但通常能给出工程实用的满意结果。钢筋混凝土框架结构的分部优化设计方法的具体步骤为:

（1）初始选型:根据结构平面、立面布置及建筑物设计使用功能,分析结构所受的竖向荷载和水平荷载及其传力路线,并考虑施工因素,归并框架梁、柱的类型,初选梁柱的几何尺寸;

（2）结构分析:按照结构的实际几何构造特征,计算结构所受竖向荷载及水平荷载,对钢筋混凝土结构进行空间内力分析。根据结构分析结果,将截面尺寸相同的构件的控制截面内力,根据其大小进行分类,并确定每一类构件的设计控制内力;

（3）截面优化设计:针对每一种梁柱构件的控制内力进行优化设计, 得出优化约束条件下的结构几何构造特征和配筋特征的优化设计结果,从而构成新的优化意义上的设计结构;

（4）收敛性判断:在工程精度意义上选取一个较小的数值,作为检验结构收敛性的条件,进行收敛性判断。若优化结构与原结构基本一致,则认为优化结构是收敛的,可以转入下一步的可行性判断,否则转回第②步重新进行结构分析、优化设计;

（5）可行性判断:对优化设计结果进行一次内力分析,检验其可用性。若整体分析能够满足工程设计要求,则可按此方案进行配筋和构造处理,作为最终的优化设计结果。否则需根据工程经验和结构内力分析结果进行局部调整,直到方案可用为止[9]。

目前，国内外对钢管混凝土结构的研究多集中于基本构件的力学行为，较好开展钢管混凝土框架结构工作性能的研究。本文对钢管混凝土框架结构的抗震性能进行试验与理论研究，具有重要的工程实践和理论指导意义。钢管混凝土框架结构抗震性能的试验研究。基于现有规范相关规定，设计的钢管混凝土框架在低周反复荷载下能形成梁铰破坏机制。其变形能力、承载能力、延性、耗能能力等受力性能均满足抗震要求。框架模型的有效延性系数达到7.54，远大于一般延性框架延性系数的要求。基于钢管混凝土柱抗弯刚度研究成果，应用“D”值法的基本原理，计算钢管混凝土框架结构的水平侧移，与试验测试值符合较好[10]。

在土木工程的发展过程中，工程实践经验常先行于理论，工程事故常显示出未能预见的新因素，触发新理论的研究和发展[11]。至今不少工程问题的处理，在很大程度上仍然依

靠实践经验[12]。

[1] 李文庆; 浅析钢筋混凝土框架结构设计[J]. 沿海企业与科技 20xx年06期

[2]高峰; 框架结构设计的探讨[J]. 今日科苑 20xx年20期

[3] 徐俊民; 钢筋混凝土框架结构设计应注意的问题[J]. 建设科技 20xx年13期

[4]同济大学等，《混凝土结构与砌体结构设计》，北京：中国建筑工业出版社,, 2008

[5]王可峰. 高层结构体系的选择, 山西建筑, 2009(15): 53-54

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[8] 黄雅捷; 钢筋混凝土异形柱框架结构抗震性能及性能设计方法研究[D]. 西安建筑科技大学 2003

[9]李健豪. 浅谈某高层建筑结构优化设计,建材与装饰, 2007(11): 5-6

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