浅谈建筑工艺设计:夯土建造工艺在建筑设计的应用

摘要:在传统的建筑材料中，泥土是一种历史最为悠久的一种传统建筑材料，泥土具有取材方便、造价低廉、施工简易、以及加工能耗低无污染等优点，因此在各种建筑工程中都被广泛应用。一般传统的生土材料的耐久性能与力学性能方面都比较差，但如果从生态可持续发展的角度来看，泥土建筑材料具备的生态应用潜力非常大。夯土建筑工艺是目前一种比较成熟建筑技术，本次研究首先分析了夯土建造工艺的相关特点，并针对夯土建造工艺在建筑设计中的应用进行分析研究。

关键词:夯土；建造工艺；建筑设计

泥土作为我国一种历史悠久的建筑材料，自国就有传统的夯筑工艺，并且在我国的建筑历史上也取得过辉煌的成就，但这种建筑工艺由于长期没有得到有效的创新改善，随着现代先进技术的发展，这种传统的建筑技术逐渐被淘汰，甚至采用这种建筑工艺的地区成为了贫穷落后的一种标志［1］。但近年来在绿色建筑与建筑可持续发展的理念下，夯土建造工艺逐渐逐渐受到了人们的关注，在现代建筑设计中，如果能够良好的应用夯土建造工艺，不仅能够为建筑业的可持续发展提供助力，同时也能够为现代建筑的设计增添性的建筑作品。因此针对现代夯土的建造工艺进行分析，将现代夯土建造工艺应用于建筑设计中，对建筑行业的发展有很重要的意义。

1现代夯土建造工艺

1．1现代夯土建造工艺设备

在现代夯土建造过程中，模板时夯土建造中最重要的设备，模板必须要满足整体的稳定性与夯土墙体的光洁度，因此模板需要根据具体的需求采用钢、铝以及木板进行组合使用，现代夯土建造工艺中的模板包括了板材系统与侧压力的加强系统，目前现代夯土的模板根据需要主要分为现代横向连续模板、现代竖向独立模板以及现代整体独立模板。不同的建筑结构对夯土建造的模板结构也不同，随着需求的提升，在现代夯土建造中还有异形模板以及自主研发的模板［2］。针对不同的需求，模板系统需要与建筑设计紧密相连，同时模板系统的逐渐成熟为现代夯土建筑的设计提供了保障，而随着夯土建筑设计的不断发展，也促使夯土建造的模板系统跟着不断研发。除了各种不断被研发的夯土建造模板外，在现代夯土建造工艺中还有其它的建造设备，比如现代气动夯锤、冲击夯、碾压机等，这些现代夯土建造设备能够产生很好的压实效果，同时采用现代化先进的施工设备也能够提升现代夯土建造的夯筑效率。

1．2原料处理

原理处理是夯土建造过程中的及时步，但对整体的建造效果影响非常大。在对夯土建造中的原料进行处理的过程中，主要是控制好含水率以及土壤的粉碎度，因为材料中的含水率与粉碎度对建造的效果质量会产生直接的影响。一般在含水率的控制过程中，主要是先将材料中的水分去除，可以通过晾晒、风干等方式进行，材料中的水分去除后能够降低在材料混合过程中的水分控制难度［3］。另外如果土壤比较潮湿，在去除水分之后一般都会凝结成又大又硬的土块，这种状态并不适合与其它材料混合，因此需要采用破碎机进行粉碎，将处理后的土壤进行防潮隔离处理。原料处理后则需根据建造建筑设计的标准，将土、沙子以及石子等按照相应的比例进行配比，接着进行混合料的发酵，发酵过程中要控制好周边的环境，做好防潮处理，根据要求完成混合料的添加。

1．3墙体夯筑

墙体夯筑是夯土建造过程中的主要工艺，一般包括模板架设、夯筑施工、模板拆除等相关步骤。其中模板的架设对整体的施工质量与施工安全至关重要，在架设过程中需要插入木楔等措施来调整板面的竖直与基面的水平，保障夯筑墙体的均匀竖直，一般采用“T型”模板进行夯筑能够加强墙体的整体性与稳定性。在夯筑施工过程中，主要包括“倒”、“平”、“量”、“踏”、“夯”、“补”六个环节，在每一层夯筑的过程中需做好每一个环节［4］。在模板拆除的过程中，需要主要不要损伤的墙面，因为新夯筑完成的墙面还没有干燥，因此强度还没有达到相应的标准，一般需要根据模板的大小由几人合力配合一起拆卸。

2现代夯土建造工艺在建筑设计中的应用

2．1现代夯土建造工艺在建筑构造设计中的应用

针对现代夯土建筑设计而言，夯土墙体必须要要具备良好的力学性能，，夯土建造的墙体必须要稳定的墙体来克服墙体的沉降以及墙体底部的碱侵蚀，同时在设计过程中还需要削弱水分对夯土墙体的影响，增强其防潮能力。针对现代夯土建筑的性能要求，在现代夯土建造过程中，夯土墙体的基础非常重要，一般可以采用砖基础、混凝土基础以及石材基础等。在防潮处理过程中，主要是阻断地下传递上来的水分，需要阻断墙体下的毛细现象，一般可以采用砂浆防潮手法以及油毡防潮的方法进行处理，也可以直接抬高墙体底部的标高。墙体是建筑的主要组成部分，墙体的结构性能是建筑设计中的重要部分。在现代夯土建筑中，夯土建造为了满足建筑设计的要求，在夯筑墙体时一般是采用横向连接与竖向承载两种方式。其中横向连接是指墙体与墙体、柱子、门窗以及圈梁等之间的连接。在墙体与墙体之间的连接中一般是采用横向夯筑与竖向夯筑两种形式，这样不仅可以提升施工的效率，同时还可以保障墙体的干缩率最小化。墙体与柱子之间连接是，一般讲柱子分为构造柱与框架柱，通常构造柱与墙体的关系更紧密，通过设置构造柱能够加强墙体的延展性，在结合圈梁就能够进一步提升墙体的稳定性，具体需要根据设计的要求来设置构造柱。在墙体与门窗进行连接时需要设置预埋件，如果直接安装门窗套的话，不利于墙体的稳定性，通过设置预埋件与门窗套连接起来就不会对墙体产生影响。是墙体与圈梁之间的连接，一般这个时候的连接主要是采用竖向加固与横向连接，竖向连接能够加强墙体与圈梁的上下紧密性，而横向连接则能够加强墙体与墙体之间的整体性。

2．2现代夯土建造工艺在建筑空间形体设计中的应用

现代夯土建筑的空间形体设计中，主要分为外部空间与内部空间，在外部空间中，主要包含线、面、体三种元素。其中线元素属于一个二维元素，线性元素在设计中主要以方向性为主。在现代夯土建造中受建造工艺的影响，能够产生水平向的均匀肌理，从而使得建筑具备了天然的线性元素，也就是方向导向性。现代夯土墙体在建筑设计中的面元素也有独特的魅力，夯土建造与其他材料的建筑不同，不像混凝土、砖筑体那样的冰冷与严肃，给人带来更多的是亲切与温暖，夯土墙面仅靠自身肌理与颜色便能够吸引人们的目光［5］。夯土建筑中的体元素主要依靠根植的场地，建筑如同从当地的土地中直接生长出来，与周边环境的融合度非常高，材料的色彩与肌理能够非常接近周边的环境，符合现代建筑设计中的地域设计特点。针对建筑设计中的内部空间设计，通过夯土建造工艺所塑造的内部空间更具纯粹性，新型的夯土墙体具有独特的魅力，同时与其他材料所构造的建筑内部空间相比，夯土建造的内部空间能够增添建筑设计中的亲切性，与冰冷的混凝土相比，夯土墙体符合了人们对土地的亲切感，增添了人们对建筑空间的归属感。

3总结

通过本次的研究分析可以了解到，新型的现代夯土建造工艺相比与传统的夯筑工艺，其耐久性与力学性能更强，能够达到现代建筑设计的相关标准要求，且夯土建筑能够给现代建筑带来新的设计元素，增加建筑的亲切感与归属感，并且对于现代建筑的可持续发展有很重要的意义。

作者：张杰 单位：天津市市政工程设计研究院

浅谈建筑工艺设计:工业化建筑机械工艺设计论文

一、工艺设计的原则

本项目在生产工艺选型过程中，要充分考虑以下几个方面的问题：

1.1先进性—提高产品在市场中的竞争能力；

1.2实用性—与项目产品方案相适应，达到发挥其资源优势、降低原材料和能耗、提高产品质量的目的；

1.3性—采用先进和成熟的技术，在保障产品质量和成本合理的前提下，对生产设备进行全球采购；

1.4经济性—各工艺技术方案要体现投资小、成本低、利润高的效果；

1.5适应性—根据市场要求，灵活生产多种产品，不断扩大产品规格，型号和种类；

1.6安全性—技术方案的选择，要为生产工人提供安全的工作环境及安全的防护措施；

1.7环保性—使用无污染或尽量减少污染的工艺。

二、工艺设计方案比较

目前PC预制构件生产工艺形式为固定模位及循环流水传送形式。两种工艺形式对设备、人员等方面的要求各有不同：

2.1固定模位工艺

(1)工艺特点、优点：1)工艺通用性强，适合多种不同的混凝土构件生产；2)不受作业时间限制，适合工序复杂、工序作业时间长的混凝土构件生产；3)工艺设备简单，投资小；(2)工艺特点、缺点：1)构件分散养护，保温设施简单，能耗高；2)台座分散布置占地面积大；3)机械化程度低，用人比较多，劳动效率低；4)由于作业分散，作业环境整洁不好保障。5)生产成本高。

2.2循环流水生产线工艺

(1)工艺特点、优点：1)可以实现集中养护，节约能源，降低能耗；2)机械化程度高，可实现程序控制；3)工序衔接紧凑，用人较少，可提高生产效率；4)可以实现专业化作业，提高劳动效率；5)产品生产成本低。(2)工艺特点缺点：1)受工序作业时间限制，需要在限定时间内完成工序作业内容；2)一次性投资大。

2.3两种工艺方案的对比分析

通过两种生产工艺的对比可知，循环流水线生产工艺可以集中蒸氧，节能降耗，工序设计紧凑，工艺布局科学合理安全性强，生产效率高、劳动生产率高，机械化程度高，可以根据市场对不同构件的需求比例，灵活安排生产；符合工艺选型原则。

2.4生产线选型的通用性

说明循环流水线可生产的产品种类由两个因素决定，一是钢底模的尺寸规格（9000mm×4000mm），二是蒸养窑的层高限制（层间空隙450mm），由以上两个因素可以确定产品的种类为长、宽、高不大于9000mm×4000mm×450mm的板类及梁、柱构件。根据主要产品的说明，此循环流水线适用于所有现有及待开发的板类构件。比如，未来市场潜力比较大的公用建筑装饰外挂板，一般宽度不超过6米，本生产线适用。

三、设备简介

生产线按照平台清理、画线、装边模、喷油、摆渡、布料、振捣、表面整平、养护、磨平、养护、脱模的生产工序，采用自动为主。手动为辅的控制方式进行操作。采用自动化、智能化、机械化、标准化等技术综合集成，来实现建筑工业化PC部品的自动化生产。以单线为例生产线的产能、占地面积及必要条件(见表2)。以双线为例生产线的产能、占地面积及必要条件(见表3)。配套设备：1、加热设备：蒸气锅炉。2、混凝士搅拌站。

四、设备工艺流程

1、平台清扫装置、脱模剂喷洒装置；2、数控画线装置；3、钢筋网焊接设备；4、钢筋摆放；5、混凝土布料机、振动台；6、翻转装置；7、养护库、平台存取机；8、打磨修光机；9、侧立脱模机；10、构件运输车；11、混凝土搅拌站、混凝土输送车。

作者：王亚宁 单位：河北雪龙机械制造有限公司

浅谈建筑工艺设计:建筑工程施工组织设计及施工工艺

摘要：为了使建筑工程按时完成，施工企业需要严格地按照施工组织设计来推进工作，现在的建筑行业逐渐对施工组织设计提出了更高要求，施工组织设计不单是需要达到基本施工规范，还需要有资源、环境、经济等方面的考虑。企业要适应当前建筑行业的快速发展状况，对现有施工工艺进行创新，将新技术、新工艺进行积极地运用。因此，对施工组织设计和施工工艺进行完善，能够有效保障建筑工程施工质量，提高施工企业竞争力。

关键词：建筑工程中；施工组织设计；施工工艺

施工组织设计是施工企业在进行工程建设的前期准备中必须具备的过程，有效的施工组织能够更好地指导建设活动，合理安排各分项工程的有序开展，也能更好地进行预算分析与管理。科学的施工组织设计对建设过程有很好的指导作用，以确保质量与安全计划得到充分的实现，提升风险管控，能够使建设单位、施工单位获得更好的社会效益和经济效益。另外，当前正值“十三五”规划初期，总体建设规模需求庞大，建筑业市场竞争激烈，人们对建筑工程节能、环保、智能化等要求逐步提高，所以施工企业需要开发更为先进的施工工艺，以此提升建设工程品质，满足社会对品质建筑空间的需求，提高施工企业的行业竞争力。

一、建筑工程施工组织设计的理解

对于建筑工程施工来说，施工组织设计是非常重要的，它是用来指导施工项目全过程各项活动的技术与组织管理的综合性文件，以确保建设过程有序、有效的进行。在设计的过程中，通过设计语言的方式表达出组织组成形式，设计中的组织是元素设计语言，这种组织的设计语言表现出来的就是建筑施工管理的组织体系。建筑工程施工组织设计的整体过程可以分解为3个部分，包括对建筑组织进行施工设计的阶段、对建筑组织进行计算的阶段和建筑组织设计的方案构成阶段三部分。

二、建筑工程施工设计及施工工艺存在的问题

（一）直接采用过去的设计或是不进行设计为了赶工期、降成本，一些施工企业不进行施工组织的设计，有的施工企业直接套用以前的设计方案和探查结果进行设计，没有将施工现场的情况考虑进来，就直接开始盲目的施工。也有一些施工企业在进行施工之前，不做具体设计，施工人员单纯地依靠经验进行施工，这样的施工过程中会遇到很多安全问题，不利于危险源和风险点的控制，对施工质量的影响是非常大的。

（二）没有切合施工环境进行组织设计一般情况下进行施工组织设计的人员为施工企业的管理人员，这些人都具有相符专业的理论知识，也很了解建筑行业的施工规范。但是这些管理人员没有足够的施工经验，面对具体的工程不能做出有针对性的设计，对现场施工不能提供高效的指导。有些设计人员虽然能够根据现场情况提出设计方案，但是方案的整体针对性不强、质量不高，一部分设计方案只有简单的进度表和平面图，并不能地将施工组织设计的作用充分发挥出来。

（三）设计观念落后当前社会经济发展的过程中，人们的日常生活水平逐渐提高，建筑规模逐渐扩大、结构更为复杂，人们不仅仅关注建筑的基本功能，越来越多的关注起节能环保方面，新材料、新技术将更为广泛的应用。而目前，很多编制人员参加具体项目的次数有限，对新技术、新材料方面没有太多了解，缺乏创新意识，也很难真正的应用到设计当中。

三、建筑工程施工设计及施工工艺的策略

现在的市场竞争非常激烈，施工企业想要站稳脚跟就需要努力提升自身的竞争实力，使用现代化的技术手段，采取一些有效的措施解决现在存在于建筑施工设计当中的不足。

（一）在思想观念上，施工企业对施工组织设计引起高度重视，更多地考虑是利润，施工组织设计也就形同虚设，华而不实。套用、引用现象较为普遍，现场管理也由习惯和所谓的经验替代。特别是安全风险管控，各施工阶段重大危险源筛查与，必须具备针对性和时效性，确保安全生产的可控、能控、在控。

（二）对建筑工程施工技术进行内容上的完善，当前的经济运行环境需要建筑工程施工组织在设计理念上进一步完善、进一步合理化，在设计内容上将技术、管理、经济等各方面融合起来，并将特殊施工工艺要求能反映出来。施工组织设计方案当中需要具备施工的人员、物资、设备、环境、工艺这些因素，每个因素都需要进行考虑，确保数据且客观。在完成基础施工的基础上，就可以转入建筑主体的施工流程。在建筑主体施工过程中应遵循以下施工流程（图1）。当主体结构施工完成后，如有必要即可开展框架内部和外部装饰及安装工程的施工。

（三）提升设计人员的个人素质。建筑工程施工组织设计的科学性主要受设计人员的素质影响。因此，施工企业对设计人员定期开展培训教育，让设计人员能够多参与具体施工，对先进的施工工艺与技术进行了解。设计人员也要积极学习，对于设计当中遇到的一些情况和问题寻找恰当的解决方法。处理好施工工艺中存在的很多细节问题，寻找到其中存在的缺陷，提升自身创新能力，从而提升施工管理效率和建筑工程质量。对建筑工程施工工艺进行创新，并非一朝一夕就能完成，而是需要进行长远的计划。我们需要对建筑施工工艺进行深入了解，结合当前的实际情况，从而制定出恰当的方法与模式。从大的宏观角度来说，国内当前的建筑行业施工工艺已经满足了施工要求，但是从微观角度来说，国内在很多细节上还没有做好，存在较多缺陷，主要还是受制于创新能力的不足。现在需要从一线工人开始，提升工人的创新能力，这样逐渐将工作效率和工作质量提升上来。

结语

当前的市场竞争越来越激烈，人们对现代化建筑也提出了更高的要求。施工企业需要对当前的施工组织设计工作进行分析，找出工作中的不足和不合理的地方，对施工过程中的工艺缺陷做出改进，把施工过程各个环节协调好，采取更加有效地措施，对施工组织设计进行更加合理的编制。施工过程中将先进的施工工艺与技术积极应用进来，统一经济效益和社会效益，使建筑行业获得更好的发展。

作者：沈川 单位：国网四川雅安电力（集团）股份有限公司

浅谈建筑工艺设计:民用建筑的保温设计和施工工艺

摘要:在我国建筑行业的不断发展中，对建筑工程的质量要求也越来越高。而保温工程作为建筑工程里重要的组成部分，这一工程的设计是否科学合理对整个建筑工程也具有严重的影响。优越的设计可以提高建筑工程的使用时间和安全性能。本文针对建筑工程的保温环节的设计进行了详细的分析，并根据工程的实际情况采取适当的处理办法。

关键词:民用建筑；保温设计；施工工艺

新世纪发展以来，我国民用建筑关于节能的发展已经较为普遍，而建筑工程中的保温工程已经成为施工中的重要内容。现阶段我国有很多的民用建筑和既有建筑需要进行节能环保的改造工程，而建筑工程中的保温工作是基恩呢个环保工程的重要措施与办法。而且建筑节能的发展速度越来越快，目前我国民用建筑的层数越来越高，这就使建筑行业面对很大的安全问题。所以就要加强对民用建筑的保温工程的设计与施工。

1现代建筑保温的特点

现代建筑的保温节能工程是一个较为具体的系统工程，需要对多方面的因素进行详细的分析。对整个工程的事实需要根据一定的流程进行施工，其中包括项目的建立、工程的设计、保温材料的选、施工方案的设计、施工过程的管理、工程的验收等多个环节。都需要专业的技术和管理才能顺利完成。在我国保温材料的使用时间并不长，一般使用的材料和技术都属于新型材料和新技术，在没有经过专业技术人员和专业的技术部门论证之后是不能随意的使用的，更不能保温材料与配套在不同的厂家购买，这样往往会给使用带来很大的麻烦，导致工程的不合格，严重的还会出现质量问题需要进行返工处理。在设计单位对保温工程进行设计的时候既需要更加的谨慎与细心，针对不同地区的建筑、不同类型的建筑、不同结构的建筑都要选择合适的保温节能技术。在保温节能工程中往往会涉及很多的分部工程，所以验收的工作就比较繁琐。整个建筑的工程中除了墙体的保温系统还包括具有节能作用的机械设备等。传统的工程仅需要对其进行验收，而在实际的工程验收中，这些工作都是交叉的，所以实施起来较为繁琐。

2现代建筑保温的现状

现代我国各类建筑行业的保温节能工程相关的法律法规正在逐步的完善与健全，从而加强对建筑节能工程的管理力度。国家关于节能的相关法律规定:要将建筑工程中保温节能作为独立的分部工程来进行单独的验收，表现出我国对建筑节能的重视程度。随着新技术、新材料的不断出现。对于使用了保温节能的建筑工程来说，都实现了良好的经济效益与使用的效益。所以我国大力推荐使用节能的保温材料。

3民用建筑保温节能的几种技术

3．1外墙保温技术

对于建筑的外墙厚度达到一定的要求时提高保温性能的具体办法有两种:及时，改变砌体的保温性能，将承重功能和保温功能于一身的建筑材料的使用。比如工程中常用的空心砖、加气混凝土砌块等。第二，对墙体实施外保温和内保温的具体措施。这些材料的使用并没有起到承重的作用，比如:各种板状、纤维状的保温材料都可以利用。这种材料的特点就是有很大的耐冲刷性能、防火和不会受到大气的污染。对于建筑工程的外保温已经成为重要的施工办法，这一技术方法的使用可以解决大部分热桥部位的保温问题，还可以增加屋内的使用面积，还对二次装修没有任何的影响。在对建筑的外墙进行保温的时候还要在外表面进行防水层和饰面层的覆盖。保障建筑的使用性能。

3．2门窗保温节能技术

对于外门窗的渗透来说它是整个工程耗热量的一半以上，所以在建筑工程中外门窗的采暖使整个保温工程中最需要注意的环节，也是节能工作的重点。假期那个对建筑工程外门窗的保温工作需要注意以下几方面:要对窗墙的比例、窗口的面积和房间的面积比例进行良好的控制，这一数值的大小直接影响室内的温度和热能的消耗。在不影响建筑室内采光和通风的基础上，不同朝向的窗户需要采取不同的比例。门窗作为建筑工程降耗的重要部位。

3．3屋面(屋顶)保温节能技术

目前我国东北地区的屋顶主要采用的是平、坡相结合使用形式。选择使用的隔热保温材料主要有憎水性膨胀珍珠岩、聚苯复合材料、玻璃棉等。在对屋面进行施工的时候将质发泡聚氨脂防水保温材料直接喷涂在结构的找平层上，这样可以使保温层形成一个没有缝隙的整体，可以使屋面具有良好的防水性、耐水性和柔韧性。这样可以保障隔热的保温性能效果更佳，并且将隔热层与防水层很好的结合使用，不需要在使用防水层，这样可以方便施工，而且使用的效果也是非常好。再在屋顶粘贴好保温板，并将保温板掺入粘结胶的聚合物砂浆粘贴在屋顶结构找平层上，然后进行嵌缝、节点处理、屋面防水等。

3．4岩棉板保温系统

岩棉作为外墙保温的主要材料，它与混凝土的浇筑采用一次成型的技术。这一技术的耐火等级比较高。而岩棉的略势就是在遇到水遇潮之后保温的作用就会大大的降低，这一材料的使用需要根据我国不用地区气候天气的不同进行选择性的使用。这就对系统的材料的透气性要求更加的严格。这一材料还具有防火的性能，根据我国对建筑防火的要求与标准的不断提升，这一技术的使用空间越来越大。

4重视室内其他过渡空间的保温

4．1楼梯间的保温

对于楼梯间来说它占采暖住宅热能耗量的百分之十左右，所以，要加强对楼梯间的保温工作。主要是通过对门窗的选择，一般需要选择密封性较好的门窗材料，尽量不使用开敞式的楼梯间。在北向的单元出入口设立门斗，尽量减少冬季西北风的渗透，并且对屋顶上的人孔进行密封的措施处理，这样可以避免通风道的形成，减少热能在楼梯间的损耗。

4．2坡屋顶下部空间的保温

对于建筑的屋顶有坡度的建筑不仅可以防止雨水的渗透，还能起到对建筑的保温和外观的美化等作用。屋顶尽量不要设立通风窗，如果建筑有通风窗的设立就需要在冬季的时候将其关闭，并进行密闭的保护措施。这样可以保障屋顶以下的建筑是一个密不透风的保温空间，从而起到更好的。

4．3阳台的保温

对北向的阳台进行封闭，并对栏板实行有效的保温措施，这样可以有效的减少冬季西北方向的风渗透到屋内来。适当的控制南阳台的伸出长度，可以减少对下层用户采光的干扰。保障光照的充足。

4．4地下室的保温

在住宅楼的建筑中一般都会设有地下室，这已经成为一种发展的新模式，这对建筑中底层住户的居住环境起到很高的改善作用，也提供了一定的储藏空间。对于地下室的建设通常没有暖气，所以，在进行地板的装饰时不仅要保障采暖保温措施的使用，还要提升地下室内门窗的保温和密封性的建设，还需要在楼梯口设立保温的措施，减少地下室的冷空气进入楼梯间中来。

5结语

目前，我国已经推行绿色建筑理念，不断地创新技术的开发和施工管理的有效结合，建筑保温设计在其中也发挥了重要的作用。绿色建筑主要指在施工中应用节能环保材料，减少对于环境的污染现象，不断地向生态平衡的基础上靠拢，确保建筑的施工不会影响到人体的健康。绿色建筑的推行，能够让人们对于自然环境的保护提高认识，了解使用环保材料、节约能源对人体带来的舒适环境与生态环境的建设。在现代化建筑工程中，逐渐的采用节能型建筑材料，通过对门窗、暖通、墙体、给排水、保温设计等多方面的绿色节能施工，更好的促进生态环境建设，降低建筑能源消耗，促进建筑工程产业的健康发展。

作者：刘锋 单位：沐川县规划设计中心

复合平面建筑工艺设计的创新

本设计为大型炼钢、铸钢，锻造、热处理及其循环冷却水联合泵站等3项工程，总建筑面积72km2，年产大型铸钢件25kt、锻件50kt，于2012年12月建成投产。现已成功生产出440t超大型品质铸钢件、215t双真空处理大型品质钢锭及其汽轮机转子锻件。本项目的突出特点是主厂房用地为原平炉炼钢辅助厂区，可用面积仅约为94km2，建筑系数高达77%，厂区面积之奇缺史无前例，犹如在螺丝壳里做道场。为此创造性地提出了双类Г型复合平面建筑总图布置形式，使本项设计得以圆满完成。本项设计的创新可归纳为“集约、用余、纳新”3个创新面及其相应的8个创新点，茲分别加以简要阐述。

1集约

所谓“集约”系指采用了“热加工双类Г型复合平面建筑总图形式”、“大型炼钢辅助设施四合一特构”、“大型循环冷却水联合泵站”、“重钢结构厂房山墙悬挑结构”等4项集约化的设计创新点，以使本项目与国内外同行业相比主厂房用地减少70%，辅助设施用地减少50%以上，在用地奇缺的条件下得以建成；总图布置与铁路运输的传统设计模式得以打破；流量为17675m3/h的大型循热加工环冷却水集中泵站得以实现；锻热厂房对厂区道路的影响得以迎刃而解。

1.1热加工双类Г型复合平面建筑总图形式的创新所谓Г型建筑是由一个纵向厂房和一个横向厂房所组成的直角形大型联合厂房，双类Г型复合平面建筑，系其纵向和横向分别有2个相平行的厂房，且在平面上脱开布置的超大型复合厂房，是大型热加工厂区总图布置的一种新形式，用于土地资源奇缺老厂的升级改造，当然也可用于同类新建项目以节约日益稀缺的土地资源，参见图1。从图1看，本项创新是将炼钢、铸钢车间分别布置于双类Г型复合平面建筑纵向左右2个厂房，热处理、锻造车间分别布置于其横向上下2个厂房；在两相平行厂房中间设1露天跨以存放工模具、毛配件和改善通风条件；在炼钢与铸钢、锻造与热处理车间内各设2条蓄电池电动平车运输线以解决内部的运输，其延长线可与邻近车间相连以解决与外部的运输；将设在纵向厂房内的1条平车线延伸到老炼钢厂区，以调运钢液用于大件大锭的生产；将设在横向锻造与热处理车间左边的蓄电池电动平车线延伸到纵向左边炼钢厂房铸锭跨内，以供炽热锻造钢锭的运输；在露天跨端头增设电动平车，增加毛坯件与加工车间的运输途径。这样炼钢、铸钢、锻造、热处理4个大型新车间与老厂区在总图上，既自成一体互不干扰，又融为一有机整体相得益彰。本双类Г型复合平面建筑替代了传统总图按铁路拐弯半错落有致的布置，在厂区用地面积仅约为88km2，力保炼铸锻热车间主厂房轴线面积约61.5km2得以满足，其建筑系数高达70%，与某重机厂相比减少用地约70%，开创了国内外同行业总图布置的先河。本双类Г型复合平面建筑通过4条蓄电池电动平车过跨运输线，替代了铁路长距离的迂回运输，使传统的物流模式得以突破。其物流之快捷通畅是国内外大型铸锻企业所无法比喻的，如某重机厂铸钢到清理、锻造到热处理铁路迂回线均长达1km及其以上。

1.2大型炼钢辅助设施四合一特构的创新本项创新是将2台500kg/h大型真空泵房、80t炼钢炉高大余热锅炉房、2台15t/h燃气锅炉房、1430km3/h大型炼钢除尘器室等4项辅助设施，组合成为1个多层砼框架特构，使之占地仅1404m2，约为可用地76%，在没有新的土地资源的情况下，确保了项目的成立。其不仅减少用地50%以上，还使相关管线的敷设和介质用点的布置得以充分优化、管道的长度得以大幅度缩短。

1.3大型循环冷却水联合泵站的创新本联合泵站担负新老5个车间26台套设备和装置所需冷却水的循环冷却，较大流量17675m3/h，当分别独立建设时需设循环泵系统22套，用地12km2以上，而实际可用地仅约为6km2，为此将循环泵系统按水质要求集约成13套集中进行建设，并按调频电机+总管末端压力及其冗、简、散、集的方式进行控制，使26台套设备和装置冷却水以不同的组合方式进行循环冷却。其水质分为自来水、中水、净水3种，并进行充分优化以使水资源得以合理利用。本设计自来水流量最少约占8.77%，中水最多约占57.43%，净水约占33.80%。对净水还采用软化制水与自来水进行勾兑，以把软化制水用量降低到低程度约为30%。其调频电机以控制泵的流量。此外由于电机转速的降低还可减少泵的电耗量，因其电耗为实际速率的2次方倍。其控制的“冗”即对主控室PLC系统的电源、CPU采取冗余配置，并辅以输入输出组件在线插拨、信号光电隔离、自动寻检、故障报警等措施，以确保系统安全地运行“;简”即在多种运行参数中，择其总管末端压力作为控制参数，以使繁杂的过程控制得以简化“;散”即在5个车间分别设置协议转换单元（即分控制器），并将各自采集的信息数据，通过服务器上传到一体化的数据库，以使主控制器数据不断得到更新和优化处理，再将优化的指令通过服务器回传到分控制器以执行之，并可免除大量控制线的敷设“；集”即将上述协议转换单元信息数据，集中在主控室进行监视与管理，并预留上传接口以供全厂总控制室对数据的采集和监控。

1.4重型钢构厂房山墙悬挑结构的创新锻热车间柱距按常规标准设计，南山墙将超出厂区道路边界线，在总图布置无法再进行调整的情况下，而在国内外同行业首创重钢结构厂房山墙排架柱中心向北移2.0m，山墙起重机梁底以上部分结构从排架柱中心向外悬挑3.5m，以使山墙下部结构避开对厂区道路的影响。本项创新是一种特例，但对结构设计是一大挑战。

2用余

所谓“用余”系指采取了“间歇炼钢电炉余热锅炉+燃气锅炉联产蒸汽工艺”、“循环冷却水热泵制热采暖工艺”等2项余热利用的创新工艺，以使本项目与国内外同行业相比，间歇炼钢电炉余热利用能得以实现，且吨钢可产蒸汽约100kg用于真空脱气；循环水余热再利用采暖30km2能得以应用。

2.1间歇炼钢电炉余热锅炉+燃气锅炉联产蒸汽工艺的创新大型电炉炼钢生产中，由于炉内除尘工艺的需要，其炉顶第4孔所排出的高温高浓度CO烟气饱含着大量的物理热和化学热，已在连续炼钢电炉得以利用，其工艺流程如图2所示。图2中的余热锅炉蒸发器为重力热管式，属于国家专利。余热锅炉中压蒸发器蒸汽的产量约为100kg/t钢，用于钢液的真空脱气，可形成平衡生产。低压蒸发器所产蒸汽用于补充水的除氧，因此余热锅炉无需额外蒸汽的补给。图2所示工艺在连续炼钢钢厂的利用虽日臻完善，但在国内外机械厂间歇炼钢电炉上，由于余热供给的不平衡尚未获得应用。为此本设计在此基础上并联增设了燃气锅炉，并使之1台处于热备状态，以对用汽系统随时进行蒸汽的补给，这样间歇炼钢电炉余热锅炉+燃气锅炉联产蒸汽的创新工艺得以形成，参见图3。从图3可见，通过对余热锅炉蓄热器压力的监测，对余热锅炉和燃气锅炉供汽系统流量进行联合自动渐变控制，当余热锅炉蓄热器的压力达到一定供汽条件时，在保持蒸汽流量不变的前提下，先由蓄热器从满负荷到渐变减少至零，再由燃气锅炉同步从零渐变增大到满负荷的方式进行运行，即可实现对间歇炼钢电炉余热所产蒸汽的利用；燃气锅炉还可为蓄热器进行预充汽，当炼钢炉从冷启熔开始所产蒸汽的压力只要达到设定值之后即可加以利用，以提高余热的利用率；余热锅炉与燃气锅炉的分汽缸合二为一，可使2台乃至3台蒸汽喷射泵能同时处于工作状态，以满足大型双真空锻造钢锭的生产要求；在分汽缸的出口设有调压装置，以满足远距离真空泵的正常使用；另外在分汽缸上预留了旁路出口，以备生活或其他生产之用。总之该系统的创新做到了尽可能的完善。

2.2循环冷却水热泵制热采暖工艺的创新本项创新不在于水源热泵制热技术本身，而在于水源为炼钢循环冷却水，属于余热的再利用；热泵的水源系统为炼钢炉自流回水系统的二次开放式循环系统的旁路，不需另设水源供水泵；热泵水源旁路系统与二次开放循环冷却系统处于并联状态，互为备用安全别无它虑；旁路系统中还串接了管道增加泵，以满足热泵对水源压力的要求；采暖面积大，为30km2。根据我国目前水源热泵的制热水平及其性，本设计选用一级电驱式能效比为3.68的中温机组，热水温度为65~57℃，总制热量为4100kW，水源流量为576m³/h，一个采暖期可节标煤约1700t。本创新设计说明，循环冷却水系统蕴藏着巨大的热力资源，本设计所用水源的流量仅为资源量的3.26%，如何进一步开发利用应引起重视；当高温热泵机组运行性和能效比进一步得到提高后，其对余热的利用会比中温机组更好。

3纳新

所谓“纳新”系指采取了“地沟轴流式通风方式”、“工业炉排烟方式及其余热利用”等2项纳新以吐故的创新技术，以使本项目与国内外同行业相比，高温区通风条件能得以根本性改善；地下庞大烟道和地上高大烟囱能得以消除；加热炉能耗能降低约40%～50%，烧损率、氮氧化物（NOn）排放率能得以大幅减少。

3.1地沟轴流式通风方式的创新本项创新不在于地沟轴流式通风方式技术本身，而在于在国内外同行业首次采用了流体力学模型计算（CFD）技术。面对炼铸钢多连跨厂房恶劣的通风条件，采用传统的通风方式已难于满足要求，为此就车间的温度场进行了流体力学模型计算，以寻求新的解决方案。但限于计算机的能力和软件的水平，只作了较高温度场的模拟计算，从而得到了其相应温度场的分布趋势。据此针对较高温度区设置了2条地下通风地沟，以人为地进行新空气的补给。采用轴流式通风机，总风量为1350km3/h，亦取得了十分满意的效果。其中1条通风地沟设在连续混砂机轨道基础之下，以免占据宝贵的生产面积。

3.2工业炉排烟方式及其余热利用的创新本项创新在于对全部工业炉采用上排烟方式和余热的利用，这样地上的高大烟囱、地下的庞大烟道得以消除，使企业形象和厂区面貌焕然一新；所有加热炉都采用了亚高速蓄热式烧嘴及其U型布置形式、时序脉冲式控制燃烧、套筒单座式换向阀、纤维气动压紧软密封等新技术，使节能达到40%～50%、烧损由4%～5%降低到1.3%及其以下、氮氧化物（NOn）排放由约200×10－6降到125×10－6及其以下[3]；所有热处理炉都采用了炉顶烟气余热装置及其相应新技术，使其能耗、烧损、降排大幅减少。

4与国内外同类企业对比

本项目与国内外同类企业相比，除上述设计创新外，还在设备选型上有所改进，茲将其与上述主要创新点汇总于表1。由于表1中表述较为清晰不另进行赘述。

作者：朱吉禄 郝立文 单位：中国中元国际工程有限公司

水工建筑物消能防冲设计工艺特点论文

摘要：冲刷与地基地质条件密切相关，因此查明冲刷地段的地质条件，既是进行工程地质评价的前提，也是为水工模型试验和结构专业进行消能防冲设计提供地质资料。

关键词：泄水输水建筑物；冲刷；影响因素；工程地质评价

一、泄水输水建筑物的工作特点和冲刷地段

水利水电枢纽中常见的泄水建筑物如溢流重力坝、溢洪道、泄洪隧洞、泄水闸等；输水建筑物如渠道等，各建筑物具有不同的工作特点，不同建筑物的各组成部分与水流接触的地基或边坡一般要经受水流冲刷。冲刷破坏程度主要与水流和地质两方面因素有关，根据破坏程度的差异，可分为一般冲刷地段和严重冲刷地段。但仅就水流方面而言，溢流重力坝下游河床及两岸、溢洪道泄水槽和消能段、泄洪隧洞出口段、水闸下游连接段、渠道落差建筑物陡坡、消力池段水流急，甚至为高速水流，单宽水流所含能量大，多会产生比较严重的冲刷破坏，属于严重冲刷地段。而建筑物的其余组成部分起到引水、导流作用，或将水源区水流平缓地引入主控段，或将消能后水流平稳地泄入原河道，水流流速均不大，属于一般冲刷地段。

二、冲刷引起主要工程地质问题及其影响因素

高速水流具有较大能量，长期冲刷将会引发多方面的工程地质问题：①水流冲刷两岸岸坡，造成大量塌方、滑坡。②射流跌入水垫后形成回流，剧烈冲刷坝脚，导致地基及建筑物失稳。③冲刷坑形成后，上游坡溯流发展，危及坝基稳定。④冲刷坑的不断加深，切断坝基下的软弱夹层、缓倾角断层，形成临空面，可能引起深层滑动。⑤泄水输水建筑物本身受高速水流冲刷而破坏。

影响冲刷的因素很复杂，外因主要为水流特征、下游水深、水舌入射角、冲刷时间等，另外还包括水库调度时间、闸门运行方式等运行管理方面；内因为冲刷地段的地质条件，是影响地基抗冲刷稳定性的基本因素，主要包括：岩土体的物理力学性质、软硬状态、风化程度、断层、破碎带、软弱夹层、裂隙等构造发育程度、产状、性质及相互组合形式等。

三、冲刷地段的工程地质勘察

冲刷地段工程地质勘察工作目的和任务是查明影响冲刷的地质因素，进行正确的工程地质评价和决策，为水工专业和水工模型试验提供相应的工程地质模型，为结构专业进行消能防冲设计提供的地质资料。

3.1勘察内容这里所述的勘察内容仅是为查明影响冲刷的地质因素，对某些冲刷地段而言，还存在渗漏、渗透变形和稳定问题。

土质地基：①查明地形地貌特征、微地貌类型；②查明第四系成因类型和分布，特别注意软土层、粉细砂层、膨胀土层、湿陷性黄土层、冻土层、易崩解土层、盐渍土层等；③查明各类土层的物理力学性质。

岩质地基：①查明地形地貌、地层岩性、地质构造；②查明软岩、易溶盐、膨胀性岩或夹层的分布及其性质；③查明岩体的风化程度；④查明主要断层、破碎带、缓倾角断层、裂隙密集带的性质、产状、规模、延伸情况、充填和胶结情况，进行节理裂隙统计，分析各类结构面相互组合形式，进行岩体结构分类，评价冲刷对地基及两岸边坡的影响程度。

3.2勘察方法①工程地质测绘比例尺与各泄水输水建筑物一致，若各建筑物距坝很近时，应与坝址工程地质测绘范围连接。②一般冲刷地段，勘探剖面线应结合查明其它地质问题沿建筑物轴线布置，钻孔深度以查明其它地质问题所需要的深度为准。③严重冲刷地段，如溢流重力坝、溢洪道下游河床，可结合横向围堰、导水墙等导流工程，也可专门布置勘探工作，宜采用钻探和物探进行综合勘察，钻孔深度须进人较大冲刷坑底以下适当深度；当存在软弱夹层、缓倾角断层，冲刷坑的形成可能切割夹层、断层影响坝基、建筑物地基或两岸岸坡稳定时，应结合地形布置竖井或大口径钻孔。④对冲刷地段岩土体，应分层取样，进行岩土物理力学性质试验。⑤加强冲刷地段的施工地质工作，根据施工揭露情况及时核对、调整有关参数和计算成果。

四、冲刷地段的工程地质评价

若冲刷坑边坡切割缓倾角断层、软弱夹层等结构面，还需专门对坝体或相关建筑物进行地基或边坡稳定评价。拱坝溢流一般有向心集中作用，应重点考虑冲刷坑形成后对坝肩稳定的影响。另外，还可用岩土的抗冲刷流速作为评价标准，若岩土抗冲刷流速小于水流流速，则会产生冲刷破坏。

地基冲刷的影响因素十分复杂，地质上需综合分析岩体结构、泄流特征、模型试验、简易估算并结合工程经验作出判断。但在高应力地区，泄流冲击力与高地应力解除的叠加组合作用，如何判断其对岩体的冲刷破坏尚无良策。而高落差高速水流的水锤效应，它象震动传到岩体上并渗入裂隙内，并象爆炸一样急剧地降低岩体的有效应力，以破坏其稳定性，问题相当难解决。因此，冲刷评价应注意留有余地，同时在工程运行期间，对严重冲刷地段必须加强安全监测。若地基存在冲刷地质问题，地质方面仅需提出消能防冲建议，具体采用何种措施由结构专业根据地质资料、水工模型试验成果经技术经济比较后确定。公务员之家

五、结语

泄水输水建筑物是水利水电枢纽工程十分重要的水工建筑物，水流冲刷作用会产生诸多地质问题。冲刷的影响因素主要有地质和水流两个方面，其中前者是根本。目前冲刷坑计算采用的是建立在室内模型试验和原型观测成果基础上提出的经验公式，最终冲刷结果还需通过水工模型试验予以验证。地基冲刷的影响因素十分复杂，地质上应综合分析和评价，注意要留有余地。同时在工程运行期间，对严重冲刷地段必须加强安全监测，为枢纽的正常运行提供安全保障。