文档介绍：论述建筑节能指标对结构设计的影响
论述建筑节能指标对结构设计的影响
摘要:本文论述了建筑节能指标对结构设计的影响,包括建筑体形系数和建筑窗墙面积比两个方面的内容。
关键词:建筑节能指标;结构设计;建筑体形系数;建筑窗墙面积比。
中图分类号: 文献标识码: A 文章编号:
随着我国节能减排计划的推进,建筑行业的节能问题成了人们关注的焦点,节能是为了降低对能源的消耗,实现可持续发展,同时也必须满足建筑的质量和舒适性。如何合理科学的选取建筑节能指标关系着建筑节能的成败,并且对结构设计的影响也很大。
一、建筑体形
建筑节能是指在建筑中提高能源利用效率,用有限的资源和最小的能源消费代价取得最大的经济和社会效应。现有研究表明,建筑物的外部形体对能量消耗包括太阳能、风能等都有着较大的影响。因此,建筑形体作为结构设计重要组成部分,是建筑节能技术中不可忽略的因素。
体形系数(Building Shape Coefficient)定义为建筑物与室外大气接触的外表面积F0 和与其所包围的体积V0 之比。计算住宅建筑中的体形系数时,外表面积不包括地面面积和楼梯间墙及分户门的面积。根据体形系数的定义有:
Cp =F0/V0=L0/S0+ 1/nh(1)
式中,Cp 为体形系数;F0 为建筑外表面积;V0 为建筑所围体积;L0 为建筑物底面周长;S0 为建筑物底面面积;n 为建筑层数;h 为建筑层高。
由式(1)可知,体形系数越大,单位建筑空间的热散失面积越大,能耗就越高。因此,为了提高建筑节能效果,结构设计时应该合理减小建筑物的体形系数。
的因子分析
对于给定底面面积的建筑,体形系数Cp 与建筑物底面形状和建筑高度有关。为了研究不同的底面形状与建筑层数对体形系数Cp 的影响,假设层高取建筑规范的普遍值,即h=。作为算例,假设S0=100m2,分别考虑建筑物底面形状为圆形、正方形、长宽比为1:2 以及1:4 的长方形,计算结果如图1 所示。
由图1 可知,建筑物的体形系数随着建筑层数呈非线性变化。建筑层数越大,体形系数越小,但随着建筑层数的不断增加,体形系数的变化速率不断减小并趋向于零。从图1 还可以看出,对于同一高度的建筑物,建筑底面形状为圆形的体形系数最小,其次为正方形,长宽比1:4 的体形系数最大。由此表明,底面形状为长方形的建筑物,长宽比越大,其体形系数越大。
由图1 可以看出,在横截面形状确定的情况下,建筑物体形系数随建筑层数的增加而趋向于一个极限值。为了得到这个极限体形系数,对式(1)进行求解可得:
(2)
由式(2)可知,极限体形系数是建筑节能的综合指标,它反映了建筑物横截面形状对建筑节能效果的影响。在横截面形状确定的情况下,建筑物体形系数不可能小于其极限体形系数。因此,极限体形系数间接反映了建筑截面形状的节能效果,极限体形系数越小,截面形状的节能潜力越大。
二、建筑朝向
建筑朝向是影响建筑节能效果的重要因素。建筑室内热湿环境受太阳能辐射热量的影响较大,建筑朝向则直接影响建筑物受太阳辐射的程度。我国地处北半球,由于太阳高度角和方位角变化规律的影响,南朝向的建筑,夏季可减少太阳辐射得热,冬季可增加太