建筑设计的优化

建筑设计的优化（15篇）

1.建筑设计的优化 篇一

高层建筑的结构优化设计研究

林知泉

（北京中华建规划设计研究院有限公司福州公司)摘 要：

高层建筑项 目投资大，建设周期长，对其进行优化设计能够有效的减少投资金，但是，由于设计变量、约束条件、计 算量过于庞大的原因，高层建筑的结构优化设计并未有效的展开。分析了高层建筑结构和工程优化设计理论的发展趋势，研究了高层建筑结构优化设计中存在的问题，并探讨了利用满应力设计法进行高层建筑的结构优化设计的可行性。关键词 ：高层建筑；结构设计 ；优化设计

高层建筑是随着社会生产的发展和人们生活的 需要而发展起来的，是城市和工商业发展的结果，而 建筑技术的进步，轻质高强材料的出现以及机械化、电气化、计算机在建筑中的应用，又为高层建筑的发 展提供了物质和技术基础。

（一）高层建筑结构的发展趋势

第一，钢筋混凝土材料重新得到重视。20世纪 9O年代以来，美国、日本等原来从高层钢结构起步 的国家开始大力发展钢筋混凝土结构。与钢结构相 比，钢筋混凝土结构具有整体性好、刚度大、位移小、舒适度佳、耐腐蚀、耐高温、耐火、维护方便等优点。

此外，即使是在美、日等钢铁工业发达的国家，钢筋 混凝土造价还是低于钢结构。特别是 20～40层区 间的住宅，多采用钢筋混凝土框架或框架一剪力墙 结构。我国的高层建筑中，绝大部分为钢筋混凝土 现浇结构，只有少数采用了钢结构。轻混凝土、高强 混凝土、钢管混凝土、型钢混凝土等理论技术已经成 熟，而非金属配筋、新型预应力钢棒等混凝土增强材 料技术的不断发展，也为钢筋混凝土材料的重新崛 起提供了条件。

第二，组合结构的高层建筑发展迅速。采用组 合结构可建造比混凝土结构更高的建筑，不但具有 优异的静、动力工作性能，而且能大量节约钢材、降 低工程造价和加快施工进度。在不同的情况下，可 以取代钢筋混凝土结构和钢结构，科技含量也较高，对环境污染也较少，已广泛应用于冶金、造船、电力、交通等部门的建筑中，并以迅猛的势头进入了桥梁

工程和高层与超高层建筑中。在强震国家 日本，组 合结构高层建筑发展迅速，钢筋混凝土组合柱应用 广泛。由于钢管内混凝土处于三轴受压状态，能提高承载力，从而可节约钢材。而香港的中国银行采 用巨形组合柱的建筑设计方法，获得了十分可观的 经济效益。随着混凝土强度的提高以及构造和施工 技术上的改进，组合结构在高层建筑中的应用可望进一步扩大。

第三，新型结构形式的应用不断增加。框架体系、剪力墙体系和框架一剪力墙(支撑)体系是高层建筑的传统结构体系。筒体结构出现于 2O世纪 6O 年代，它的问世对高层建筑的发展有重要影响。根 据筒体的不同组成方式，分为框筒体系、筒中筒体系 和多束筒体系3种类型。筒体最主要的受力特点是 它的空间受力性能。无论哪一种筒体，在水平力作 用下都可以看成固定于基础上的箱形

悬臂构件，它比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力，并 具有很好的抗扭刚度。因此，该种体系广泛应用于 多功能、多用途、层数较多的高层建筑中。而 2O世纪 8O年代发展起来的巨形结构(巨形桁架、巨形框架)、应力蒙皮结构、隔震结构等也都已经开始了广 泛 的应用。

第四，智能建筑的发展异军突起。现代建筑技术和高新技术产业的结合促成了智能建筑的产生，在高层建筑中有更广阔的应用前景。智能建筑是建筑、装备、服务和经营四要素各 自优化、相互联系、全面综合并达到最佳组合，以获得高效率、高功能与高舒适的建筑物。智能建筑是通过对建筑物的4个基本要素，即结构、系统、服务和管理，以及它们之间的内在联系，以最优化的设计，提供一个投资合理又拥有高效率的幽雅舒适、便利快捷 高度安全的环境空间。智能建筑的构成至少必须具备三大系统：设备管理 自动化系统、通讯网络系统、办公 自动化系统，并以此应用现代 4C技术构成智能建筑结构与系统，结合现代化的服务与管理方式给人们提供一个安全、舒适的生活、学习与工作环境空间。

（二）工程优化设计理论的发展

第一，工程设计软科学的发展。实际上，人们在处理事物时都会遇到硬、软两种因素。硬因素就是有实体的物质系统中的一些因素；软因素就是精神意识系统中的一些因素。软科学和硬科学的区分是相对的，不应该也不可能给出截然划分的界限。目前的工程设计主要侧重于力学分析，具有硬科学的性质。力学分析只是荷载决定后计算结构力学反应的一种手段，是工程设计所使用的工具之一。在工程设计中，更重要的是必须进行很多运筹、决策和规划的工作，这些工作具有软科学的特点。所以，工程设计应该是硬科学和软科学的结合，这就需要建立全面的、崭新的工程设计理论。在土建工程设计的前期，有许多重大的问题需要进行科学的决策，包括工程项目的可行性论证、工程项 目的总体规划及功能优化、结构的造型、结构设防水平的决策等。所有这些前期的决策工作，其影响都远大于目前的以结构计算为主的优化设计工作。

第二，工程项目功能优化的发展。在经过可行性论证决定了工程项 目的任务、规模、建设地点、建设分期等重大问题之后，就需要考虑工程建设的总体布局及规划，这也是一个重大的决策，直接影响工程的社会和经济效益、运行的功能和对环境的美学效应。在优化整个工程项 目的功能时，可以利用价值工程的某些概念和手段来改善现有的方法。价值工程是一门软科学，依靠集体智慧有组织地研究系统的功能，揭示系统中的必要功能与总成本间的最佳匹配。价值工程的基本观点是对产品及其各个组成部分进行功能分析，在很多情况下，这样做都是很有好处的，因为人类制造任何产品，实际上是为了使用该产品的功能，例如，兴建电视塔、水塔等高耸构筑物是为了求得一个工作高度，兴建房屋是为了提供一个工作、生活和娱乐的空间，兴建桥梁是为了求得一个跨越的媒介，兴建雕塑是为了美学享受或某种纪念。在进行工程项目的总体规划时，从功能出发，可以开拓视野，减少习惯的束缚。

第三，工程结构系统全局优化的发展。各个结构独立优化和拼凑而成的工程系统并不一定优化，只有当工程系统中各个结构之间不存在任何横向约束时，各结构的独立优化才形成工程系统的优化。只有从大系统全局进行优化，才能真正收到优化的效果。近些年，在解决抗灾结构优化设计方法的实用化问题上，研究者以设防烈度，d作为优化参数，并且比较容易和切实地将结构造价 c(，d)和损

失期望(，d)表为结构设计方案(，d)的函数，原因在于

现行规范将抗灾结构的失效简化为单失效模式，并地震烈度度量结构抗力和地震的作用，这就使结 的优化得到了极大的简化。此外，现行规范得 以 理地提出了三级失效准则。结合这两个举措，就 成了国内外所共识的“小震不坏，中震可修，大震 倒”的设计原则。

第四，工程项 目全寿命优化的发展。以往的优 设计理论针对的都是具体的结构，而在工程实际中，一般都是整个工程大系统的优化设计问题，其由 多子系统或者结构组成，具有高维数、多目标、变量种类多、约束耦合复杂等难点，故其子系统的独立优化并不能带来整个大系统的优化方法。实际的工程系统优化模型往往预先不知道，需要通过子系统或者结构的具体优化模型来构造大系统的全局优化模型。工程的全系统全寿命优化就是考虑了工程系统中的动态可靠度与模糊因素，在各个阶段的优化中都应该以工程项 目的全局作为优化对象，而各个单元的优化必须在总体全局优化的指导下进行。这是一个从工程项目可行性开始，直至工程设施报废全过程的优化体系，优化 目标不仅包括近期的投资和效益，还包括长远的经济和社会效益，后者包括服役期间使用单位企事业运营的直接经济效益的期望值和遇到灾害时工程失效带来的损失的期望值。

（三）高层建筑结构优化设计中存在的问题

目前，结构优化的应用远远落后于理论进展，特别是高层建筑土木建筑结构的优化设计应用还不普遍。其主要原因有 ：

第一，只重视结构尺寸的优化，即在给定结构的几何形状、拓扑和材料的情况下，求出满足约束条件的最优构件截面，而忽视结构整体的优化。已有的研究结果表明，形状优化比尺寸优化更有意义。单纯的尺寸优化无法接近最优的结果，因此，也就不能完全令人信服。设计人员较普遍地认为，结构设计只要结构方案和布置合理，上部结构又有 比较成熟的计算机软件进行分析计算，构件截面只要通过计算结果满足规范即可，认为上部结构相对下部结构，即地基基础部分，特别是软土地基的意义不大，因此对上部结构截面的优化所能达到的经济效益未予以充分的重视。

第二，优化的目标还不能完全符合工程的需要。由于实际结构问题往往十分复杂，存在设计变量多、约束条件多、受建筑功能限制较大等难点，多种因素 甚至不确定性因素使得 目标函数在建立后只能得到 相对最优解。而且，目前尚没有实用的高层建筑优 化分析软件，而应用现有的各种计算机分析软件进 行截面优化并不是简单的几次尝试就能达到效果 的，因此，无论是机时，还是设计进度，都较难允许实 施这种优化方法。很多高层建筑设计项目，结构方案和布置还是比较合理的，其构件截面也是同类型结构中常用的尺寸，但是计算分析后还存在某些薄弱环节，为了改善这种受力状况，增大构件截面却未能得到明显改善，反而增加了材料耗量。第三，离散变量优化问题。建筑物尺寸以及钢筋、型钢规格型号等都不是连续变化的，因此，传统的优化方法，如各种梯度算法、对偶算法等解析算法

均无法胜任。而且，由于问题的规模较大，随之带来的计算量急剧增加的“组合爆炸”问题也会使计算量急剧增加。

（四）高层建筑结构优化设计的方法

对高层建筑结构方案进行优化采用何种方法，首先应分析这一问题的目标函数、目标函数中的各种变量，这些变量之间的各种数学解析关系以及与各种变量

有关的约束条件，在分析的基础上是采用间接优化还是直接优化方法来确定。高层建筑结构方案优化的目标就是材料耗量，材料耗量决定于构件的截面尺寸大小，截面尺寸必须满足通过力学分析得到各构件内力后的强度计算及位移变形等条件。因此，目标函数很难用明确的数学解析式来表达，不能用数学上求极小值的方法，也就是一般所说的间接优化方法来优化。高层建筑结构方案的优化只能采用直接优化法来解决，即给目标函数中变量以已知值，经过试算使其满足一定的约束条件，求得其目标值，并找出使 目标值逐步变小而趋向最佳值的路线或方向，以达到目标函数的最优值。因此，可以采用满应力法进行高层建筑结构优化设计。满应力设计法是在桁架等杆系结构的设计中发展起来的，是结构优化中最简单、最易为工程人员理解的一种准则法。所谓满应力是指结构构件在荷载作用下的最大应力达到所用材料的容许应力，此时材料的强度得到充分利用，构件截面面积将是最小，故可作为桁架最轻设计或体积最小设计的一个准则。满应力设计法是结构在规定材料和几何形状的条件下，按照满应力准则的要求，修改构件的截面尺寸，使每一构件至少在一种工况下达到或接近其容许应力限值的化算法。如果结构除了应力约束外还有界限约束，则要求每一构件应力约束和界限约束中至少有一个达到临界值。

利用满应力设计法进行高层建筑的结构优化设计要遵循以下步骤：首先，要根据常规做法和经验确定结构构件的初始截面尺寸，并按构件分类分别建立柱、墙、梁可供选择截面尺寸的数据库；其次，要对结构构件进行力学分析，算出各工况下结构的位移力，并对结构构件进行承载力计算；再次，要根据计算结果，对构件截面尺寸进行调整，在满足位移条件的前提下，尽量充分发挥构件材料的性能，即按规范计算使其接近满应力状态，但截面选择应在指定的数据库中进行，并统计截面需修改的个数；然后，根据修改截面的数量、性质，由人工干预决定或指定一个限值自动决定是否重新计算，即返回到第二步计算，如此循环反复，直到满足要求为止；最后，输出最后优化的构件截面尺寸及计算结果。按以上步骤，可编制完整的高层建筑结构优化分析软件，但在软件研制中，如何尽量减少内存、加快运算速度，需做大量工作，才能使之达到较为实用的程度。当前，在无成熟的优化分析软件的情况下，应用现有的 高层建筑结构分析软件，采用人工分析调整构件的截面尺寸，进行反复运算，也可达到优化效果，但费工费时，较难满足设计进度要求，而且对设计人员的素质要求较高，需要有较高的分析判别能力，当结构布置较复杂时，不仅工作量大，而且有时甚至无法将优化工作进行下去，因此，人工方法只是 目前一个暂时性 的过渡办法。

参 考 文 献：

[1] 沈蒲生．高层建筑结构设计[M]．北京：中国建筑工业出版社，2006．

[2]周坚．高层建筑结构力学 [M]．北京：机械工业出版社。2006．

[3]高立人，方鄂华，钱稼茹．高层建筑结构概念设计[M]．北京： 中国计划出版社。2005．

[4]吕西林．超限高层建筑工程抗震设计指南[M]．上海：同济大 学出版社，2005．

[5] 姜忻良．高层建筑结构与抗震[M]．北京：中央广播电视大学 出版社。2004．

[6] 彭 伟．高层建筑结构设计原理[M]．成都 ：西南交通大学出 版社，2004．

[7]王全凤．高层建筑结构优化、动力和稳定的实用计算[M]．

福 州：福建科学技术出版社。2002．

2.建筑设计的优化 篇二

建筑设计成果的质量评定不能用固定的标准去衡量, 即使达到建筑设计规范、标准和规程, 也不能称该建筑设计就是优良品或精品。建筑设计是科学与艺术双重创作的结合, 是创作构思加科学计算合成的结果。在运行过程中设计构思组合产生出全新的东西, 不可能有固定的模式可套用, 建筑设计具有一定的随机性变化。

质量是产品的生命, 没有好的质量, 产品就没有市场, 只有高质量的产品, 在市场上才有竞争力, 建筑设计也是同样如此。

只有在建筑设计质量的优化管理上做文章, 才能产出高质量的建筑设计成品。建筑设计, 在某种意义上讲可等同于建筑产品, 它是艺术创作与科学技术的结合体。它不能用工业化、工厂化、程序化的过程进行生产, 对于不同使用功能、性质的建筑从内容到外表形态是不同的。

建筑设计质量的优劣, 确切地说是一个目标范围的界定, 建筑规范、规程和标准是建筑设计合格的下限。建筑设计精品是设计运行过程中优化取舍, 完善完美。因此, 设计质量的优化管理是十分值得重视。

建筑设计质量的优化管理, 就在于强化、强调了设计的“全过程管理”, 这是动态管理。它也打破了过去静止的简单化的“结果管理”淘汰制。从而避免浪费时间和造成直接经济损失。建筑设计运行过程要自始至终, 由部分到整体、由管理点到强化点, 由方案到施工图, 这些工作都要进行细化、优化和筛选。它是积极主动、极具挑战性的动态管理。

2 健全建筑设计质量优化管理的基础———质量管理保证体系

2.1 健全可操作的规章制度。

主要包括以下方面:一是规章制度的制订要结合实际情况, 一定要具体化、细化、量化, 特别是要具有可操作性, 以保证其运用的经常性和可检查性, 以其达到预定目标。二是规章制度要量化, 做到可以制成表格分门别类填写打分。三是设计人员行为要规范, 原则性要强, 只有我们自己有效地规范了行为, 才能使我们的服务对象满意。四是跟踪服务、反馈信息及时更正与处理。五是事前计划要具体, 事中控制有措施, 事后总结有效果。

2.2 建立法人挂帅的组织机构。

成立监督机构, 即法人亲自挂帅, 专家起主导作用的全方位的有机结合体。设立质量检查小组, 每个项目均设质检员。以专家为主导是为了掌握专业技术的高标准高质量, 法人挂帅是保证质量管理体系顺利运行。主要目的是使这项工作经济化, 制度化, 责任化。

3 建筑设计质量优化管理的运作

建筑设计质量优化, 不仅是为了设计产品合格, 满足设计规范的要求, 而是为了高标准的追求。在设计优化管理运行的前后, 从计划到分工、从人员到产品, 从部分到整体等都是为了筛选出最优的方法和手段, 产出最佳产品。

3.1 设计项目的优化统筹安排。

设计项目的各个专业及专业内部的不同程序的交叉运行必须要进行周密地安排。只有这样才能使各个专业及专业内部密切联系, 避免出现差错, 大大地缩短设计时间, 提高工作效率。

3.2 制定优化的最佳目标, 打出最低的要

求线, 尽量把一些定性的要求变成定量的标准, 以具有明确的可操作性。

3.3 在定岗定位人员时即时挑选, 既要进

行优化思想教育, 又要注重量才使用, 使每一个设计人员都有进取精神, 思想中时刻存在着争夺市场的竞争意识。这就是人员的优化组合。

3.4 确定每一个项目的优化管理。

所谓管理点, 就是项目中起决定作用的关键点。比如:项目设计的方案图、施工图、预算, 这就是建筑设计项目宏观中既有影响又起决定性作用的关键点。

3.5 随时制订与研究项目的创新计划。

凡是设计项目运行过程出现新情况新问题, 都应该进行分析研究。只有不断地向较高的目标前进, 优良产品才会不断产出。

3.6 提倡精品化、集成化、信息化。

要创新要精品就必须掌握足够的信息, 如向国外发达国家学习, 他们的设计理念和先进经验, 做到这一点也就等于找到了捷径。

3.7 提高设计人员整体水平和素质, 给设

计对象创造更多的学习, 深造的机会, 使他们在设计运行中的各个环节都能独当一面。

3.8 建筑设计方案的优化管理。

建筑设计方案对于设计项目十分重要, 建筑设计方案的确定不仅仅是为了评选好的方案, 优化选取方案不是目的, 重要的是在建筑设计方案运行中进行优化管理。当建筑设计方案选取后, 按专业部分进行优化、细化、量化而后运行。建筑设计方案优化管理, 旨在于打破旧的、固定不变的教条, 采取积极地动态管理方法。

建筑设计质量的优化管理, 首先在于建筑设计质量的优化, 然后才是管理。建筑设计质量的优化关键在于建筑设计思想目标的确立, 建筑设计思想的优化。

4 建筑设计运行系统与过程的优化控制

在建筑设计运行过程中, 需要对建筑设计过程进行优化控制, 以便取得最优方案、选取最短路径集现代科学技术成果于一身、利用现代化工具去达到目的, 而没有必要非得丛零开始向上爬。这里技术、信息、情报是很重要的, 仅提出设计质量合格的要求, 只一句设计规范、条文的被动制约, 显然与现代化飞速发展的形势是极不相称。

设计运行系统指总体的各个部分运行一体化, 而过程是进行设计的全过程。要对其进行优化控制。首先, 要确定系统部分的控制点, 也就是运行的各个部分, 即管理点, 使每一个部分都进行优化处理。然后, 进行过程的优化控制。如果只提达到质量标准、满足规范、规则的要求, 那么建筑设计这个特殊的产品并非是精品。因为建筑设计的创作意识包括科学与艺术的排列与组合。提倡设计质量的优化管理, 就是始终有一个较高的目标去奋斗。这里目标指的是一个范围, 而不是具体的标准。方案有几个, 而最好的只有一个。复杂的建筑设计周期短的几周、长的几年, 施工的周期更长。

3.探究建筑电气节能的优化设计 篇三

【关键词】建筑；电气；节能；设计

随着建筑业的不断发展，当中的电气节能设计工作也越来越重要。因为在实际的电气设计当中，受到很多因素的限制，建筑电气节能设计存在诸多不足。很多建筑的电气能耗还是相当高，导致了大量的资源和资金浪费，还在很大程度上增加了经济负担。所以，必须结合建筑物的实际情况，进行适当的电气节能设计，以便有效降低电气能耗，争取资源的节约。

1.建筑电气现状

某三甲医院共有内科大楼、门诊楼、急诊楼、医技综合楼等建筑单体5个，因为医院建筑中，医疗电气设备多，每一天都需要耗费很多电量，而且因为原先的电气设计不够合理，造成了很大的电力浪费。所以，特此按国家对医疗建筑的改扩建要求，接业主方委托，逐步对其建筑进行改扩建设计，其中具有代表性的新建医技综合楼（地下3层，地上15层，总建筑面积2.1万），

主要功能为医技设备、门诊、住院部）在2009年设计完成，2011年投入使用。

2.电气节能的优化设计

2.1变配电房设置情况

在地下二层设置了10/0.4kV变配电房，靠近电气竖井，这样可以减少配电半径，既减少电力电缆的一次投资，又降低线路损耗。两路10kV高压进线由市政电网引入（10kV系统南供电局进行设计），设置了3台干式变压器，其中，1变压器：500kVA，专供一层医技设备用电（含l6排CT机50kW、肠胃机50kW、大型C臂X线机50kW等），均采用放射式供电；2、3变压器：630kVA，供其他动力、消防设备、照明用电，且互为联络。该大楼采暖、制冷采用屋面风冷热泵机组形式。

2.2具体节能优化设计

（1）供配电系统节能设计

供配电系统节能设计作为整个建筑电气节能的关键步骤，设计人员必须结合用电设备特点、负荷等级、用电负荷容量及分布等内容，来开展供配电系统的设计：首先，要保证系统简单可靠。供配电系统应该简单可靠，配电级数不能过多，同一用户内高压配电级数不能多于两级，低压配电级数不能多于三级，以降低电能损耗。如果是两路进线供电系统，最好采用两路电源同时运行的方式，从而降低线路损耗。其次，合理选择供电电压。通常情况下，电压越高，损耗越小。如果用电设备总容量超过250kW或变压器容量超过160kVA最好用10kV供电。通过合理选择电压等级，从而实现节能的目的。再次，减少线路损耗。变电所应该尽量接近负荷中心，缩短低压供电半径，降低线路损耗，提高供电质量。一般应该将低压供电半径控制在150m以内。最后，应该选择合适的电缆。在选择电缆时，应考虑准确的载流量、电压损失、短路电流热稳定等指标，根据电流密度和供电需求，选择合理的导线截面，以便降低电能损耗。

（2）变压器节能设计

要想变压器做到真正的节能，设计时要采取相应的措施，提高变压器运行效率，降低损耗。具体而言，就是要从变压器自身结构、材质等方面采取相应的措施。第一，合理选择变压器数量与容量，合理调配电压负荷，使变压器在能耗较低的状态下运行。第二，选择节能型变压器。这是实现变压器节能的重要措施，其运行效率高，损耗低，能够起到明显的节能效果。所以设计时，应该选用10型及其以上，非晶台金变压器。

（3）照明电路节能设计

首先，要充分利用自然光。其次，应选用高效节能光源及低能耗、性能优的附件。按国家节能设计及审查要求，除特殊场所外，均不得采用白炽灯：应根据建筑使用场所，合理选用T8、T5、LED灯具；灯具附件的节能也相当重要，公共建筑的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯具应选用电子镇流器。气体放电灯宜采用电子触发器。

公共场所、公共走道等采用照明分组集中控制方式。如对医院住院部楼层的公共走道，可在护士站集中分组设置开关，这样既便于管理，也节约运行费用；对门诊、急诊楼等的公共区域，可采用i—bus及类似系统进行分时、分组调节及程序控制。室外照明可采用程序控制或光电、声控开关；办公楼、住宅楼的走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关；对医疗建筑的楼梯间及走道，由于使用人员较多，不建议采用声控节能自熄开关。

（4）空调系统节能设计

本工程中一共使用三台水泵，春秋季节只用一台，备用两台，夏季高峰时常用两台，备用一台；一台变频器只拖动一台水泵运行，且可以以人工方式切换，其他可通过人工方式启动到工频运行。设计使用3台水泵电机选配l台变频器。工作时可选择任意一台水泵做主泵、由变频器直接拖动变频运行；其余两台水泵做辅泵、由人工依据制冷特点相应进行启停控制，使电机工频运行。

在中央空调系统设计时，冷冻水泵、冷却水泵的电机容量是根据建筑物的最大设计热负荷选定的，都留有一定的设计余量。

图1空调机组冷却水泵和冷冻水泵改造结构

在中央空调系统中接入变频节能系统，利用变频技术改变水泵转速来调节管道中的流量，以取代阀门调节及回流方式，一般节电率都在30%以上。

2.3设计数据与实测数據比较

该工程为综合楼，近3年的使用（每天工作时间为8：00～12：00，13：30～l7：30）情况为：门诊病人多且住院病房（共8层住院部）基本均满员，部分时候还有在走道上加床的情况，满负荷运行时间较长。笔者对夏季、冬季用电高峰期、低谷期配电房各变压器后进线柜工作电流数据进行采集，再对应设计时参照相关设计手册中的同期系数计算出的计算电流。发现存在较大差异。

设计时。变压器容量选取与电力负荷相适应，使其工作在高效低耗区内。综合初装费，变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的裕量，变压器最经济节能运行的负荷率一般在75%左右比较合理。而设计负荷率往往是设计师按设计容量、设计手册中的相关系数计算而得的，与实际的负荷率相差较远，具体见下表1。

表1变电所1#、2#、3#变压器工作电流和负荷率

变压器计算容量计算电流夏天上午九点高峰期电流夏天晚上九点低谷电流冬天早上九点高峰期电流冬天晚上低谷电流

1#360585A/72%463A/57.1%122A/15%478A/59%102A/12.5%

2#467.8711A/74.3%547A/57.2%392.2A/41%621.8A/43.3%414.2A/43.3%

3#473.2720A/75.1%536.9A/56%348.9A/36.4%651.6A/67.9%373.9A/39%

从这些实测数据可以看出.随着时代变迁，建筑物内的各种电器产品运用广泛，设备容量大幅上升，设计人员必须充分了解现代化建筑内设备的同期使用情况，再结合现有设计手册的相关数据进行计算，才能确保建筑的真正节能优化设计。

参考文献：

[1]周旗纲.谈建筑电气节能设计技术的合理利用[J].科技创新与应用.20l3（22）.

4.建筑给排水工程优化设计的论文 篇四

由上文可知，给排水工程是一个系统化的工程，在进行优化设计时，也需要将其视为一个系统。为保证系统具有健全的功能，就必须保证系统功能模块之间的平衡性。给排水系统构建方法较多，最常见的包括以下几种[4]:(1)论证法。该方法适用于系统发展较为成熟，但存在新系统或方法或多种方案可以采用的情况;(2)规范化方法。该方法适用于一些较为成熟的系统，以前人经验为基础构建模型，并加入实际数据信息，便可获取系整体结构，该方法适用性较好且较为便捷;(3)试探法。对于一些较为复杂或新型的系统，可采取试探法构建。这种方法顾名思义，设计人员只能通过自身经验及创造力摸索系统构建方法，对相关人员具有较高要求，属于典型的创新性方法。当获得设计方案后，需进行针对性的调研及论证，以保证方案的可行性。

3.2给水系统设计优化

给水系统的主要作用是为用户提供可靠、稳定的生活、生产或消防用水点。通过优化设计，可让给水系统具备更好的节水、节能性能，并为相关维护工作提供便捷。随着建筑给排水工程优化设计的不断深入，产生了一些新的系统优化模型，其中“市政水源→二次供水前置设备→全流量高效变频调速给水设备(带气压罐)→用户”模型具有较好适用性与经济性[5]。此模型中，变频调速给水设备的加入让系统具备了更好的节能性，并降低了系统复杂程度及二次污染，提升了系统运行效率。同时，利用二次供水前置设备科充分利用市政管网余压，保证供水的稳定性。当然，构建上述系统初期投入成本较高，但从长远角度来看，其节能性较为理想，所节约的电能远超过初期投资。

3.3排水系统设计优化

排水系统优化方法较多，但需要注意两处关键点。首先，要对通气管进行合理设置。根据实际要求，采取有效的通气技术促使排水气体散逸，避免排水系统出现水封的负压虹吸及正压喷溅现象，使管道内空气保持良性循环。其次，要合理筛选排水管材。目前，大多数排水管均采用塑料管(塑料管具有成本低、重量轻、安装方便、水流阻力低的特征)但水流噪声较大，且容易老化。因此，在对噪声要求较高的地方应选用柔性接口离心铸造的铸铁管进行排水，以满足实际要求。雨水排放系统也是排水系统的重要构成部分，在筛选雨水排放系统时，要优先选择安全、经济性的雨水系统，以保证地面不会出现冒水，屋面不会出现溢水，且管道能满足正负压要求，不会出现漏水。

4结语

建筑给排水工程优化设计是一项系统化的工作，需要从多个角度并结合实际需求进行全面性分析，通过分析建模、最优值求解等一系列措施，获取最佳方案，让给排水系统质量得以保证。

参考文献:

[1]丁陇云.关于建筑给排水工程施工组织优化的分析[J].江西建材，(01):68-69.

[2]寇昭.浅谈高层建筑给排水工程优化设计[J].经营管理者，(09):289.

[3]廖小敏.浅谈高层建筑给排水的优化设计[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2013(10):88.

[4]陈锐.浅议住宅建筑工程给排水设计与优化[J].中国新技术新产品，(13):211.

5.优化教学设计的难点 篇五

设计好每一节高效课是教师所希望的，也是努力的目标。我觉得备好一节课应有一条明确的思路，要研究教材、研究学情。注重研究教材编写的意图，有针对性地设计教学内容，才能更好地体现出教材的教育价值。下面我以二氧化碳为例介绍一下我的设计。

一、背景介绍

“二氧化碳”这节课的教学重点是运用化学实验辅助教学，组织学生探究二氧化碳的性质。我设计教学的主导思想是通过实验教学激发学生的学习兴趣，为学生今后学习同类型课程打下扎实的基础。教学中，我不断尝试，经历了做好演示实验，设计改进实验，变课堂演示实验为分组实验等探索的过程，使这节课的教学过程不断完善，取得了良好的教学效果。但在学习了“二氧化碳”这节课的知识后，学生却不能尽快熟练地用co、co2、h2co3、caco3几种物质的相互关系来解决有关问题。为了帮助学生突破这个难点，我通过让学生默写化学方程式来巩固所学的知识，虽然取得了一定的效果，但还需努力探索更有效的方法。

二、课堂情境

6.如何实现教学过程的优化设计 篇六

石林县鹿阜中学： 刘丽芬

课堂教学侧重教学目标、教学内容、教学过程、教学方法与教学手段、教学情感的五优化。

教学过程是一个系统，教师必须对参与这个系统的各个要素进行优化的组合，以求得最佳的教学效果。教学过程最优化有两个标准：一是效果最优，即在现有条件下，教学设计及 实施效果达到实际可能达到的最高水平；二是时间耗费最优，即在课程计划规定的时间内最 佳地完成教学任务，收到“少投入，多产出”的效益。

一、做好教学情感的最优控制，采取“赏识教育”，形成学生有效学习的策略目标。在实验过程中，我们依照教材以及学与教要达成的目标，逐步形成了系统的帮助学生有效学习的方法。如：创设情景与激励情意相结合；理解学生和培养学生相结合；统一要求和个别对待相 结合；教法研究与学法指导相结合。教学过程中，要求教师设计好教学内容，设法将教材内容转换成 生动活泼的语言交际情景，让学生兴致勃勃地参与语言实践。同时，我们还强调教师要重视教学过程中师生双方情感上的交流与沟通，设法激励学生 的情意因素，以营造和谐的学习氛围，激发学生内在的积极因素、学习热情和创造意识。

精心设计活动课，充分体现师生互动、生生互动原则。一节成功的活动课往往需要教师的周密思考，在课程设计中，教师要尽可能多地考虑师生的 共同参与性与互动性，操练过程中的趣味性和交际性，充分体现学生学习1 的自主性和参与性。

二、学生活动的形式力求丰富多彩，定内容、定时间、定专题、定场地、定专人进行。试图通 过开展英语朗诵 比赛、单词比赛、诗歌剧表演赛、课本剧表演赛、手抄报比赛、演讲比赛，在学校范围内创设一种英语学习的氛围，丰 富学生的语言生活，培养学生学习语言的兴趣，加强学习的自主性和目的性，从而实现学生学习方式的转变。

三、正确认识考试评价的功能，让学生学有长进，增添自信感和成功感。学习困难学生最害怕考试。为了帮助他们克服害怕考试的心理，提高其学习的积极性，教师根据不同的教学目标和学生的实际程度，制定出不同的层次要求。实验过程中，根据学生的个体差异，对学生的学习评价实行“同分不等值”，多角度、多方位、多层面、多形式进行分层评价，合作达标，促进每个学生在最适合自己的学习环 境中求得最佳发展。可以尝试以下几种方法：

1, 实行无人监考制度，让学生淡化“一考定终身”的观念，形成自主学习。

尝试无人监考时，仍需要拉开学生的座位间隔，讲明无人监考的作用与目的，让学生明确学习的目的。起初学生颇感新鲜和高兴，一部分学生认为是机会来了，另一部分学生则由平时 考试时的埋头苦干变得东张西望，不知所措。

2, 根据学生学习的个体差异，巧妙地处理部分学生的分数，让学 生在学习中有自信心和成功感。按照学生的学习程度与个体差异，考试制订 2 不同的层次要求。例如：月考根据整 体的测试情况，可以分别按A B C定出不同的分数等级为达标，这样，有助于层次教学的正 常进行，更重要的是能调动学生学习的积极性，减少两极分化，培养学习的自信心。3, 实行考试分层，合作达标，让各个层次的学生均能找到适合自己发展的空间。测试设置A、B两卷，要求、难度有所不同；或进行一试两卷：A卷为基础达标题，人人需做 ；卷为综合测试，能力达标，鼓励学生多做，中下生面较大的学校分数只做参考，不记入 总分；中等偏上学生要求一定要做，以便于挖潜能、培养尖子生、发展能力。

7.浅析建筑结构的优化设计 篇七

同一个建筑物往往有不同的选择方案, 不同的方案设计则会使工程的总体造价, 工程工期, 工程质量有很大区别。在很大程度上, 建筑物机构设计的成败甚至说一个项目的好坏由建筑物结构的优化所决定。换而言之, 结构优化设计是否合理至关重要。在建筑结构优化上设计人员应正确理解并运用好相关规范要求, 充分了解建筑物特点, 利用好地理优势和建筑资源, 详细比对建筑方案选择最优方案, 严格把控选择建筑材料, 把建筑结构优化落在实处细处, 打造精品建筑工程。

1 合理的结构方案

作为建筑工程, 其具有系统性和耗能性的特点。建筑结构优化中应合理借助有效的设计技术工艺手段, 采用新材料, 新工艺, 新技术, 尽可能少的减少能源消耗提高能源利用率的同时利用好建筑周围的资源能源, 建筑结构优化过程中考虑各种资源利用对建筑结构的影响, 达到建筑结构的最优。

首先在结构方案上的选择应要用整体的概念取代局部的概念。在充分考虑到建筑物结构的整体性的前提下, 在建筑内部空间中完成结构总体布局的方案构思设计。处理好构件与结构, 结构与空间, 空间与建筑属性之间的关系, 充分考虑结构的整体性和结构构件的最佳受力状态, 设计时使结构具备所应有的承载力, 并充分发挥结构与构件的物理刚度和其本身所在建筑结构内具有的延展性, 抗力性, 优化性。使建筑物的结构优化中做到受力与传力途径明确、过程简单, 从而达到整体结构安全可靠并与建筑的协调一致的效果。其次, 在充分考虑到结构的平面布置构件的抗侧力刚度中心与建筑物本身外力受力中心是否接近重合的前提下进行建筑结构设计。以此避免构件在受外力作用下结构的扭转效应, 当结构体产生扭转效应时建筑物综合结构扭转效应所需要增加设计的材料用量是相当巨大, 扭转效应也给建筑结构设计优化带来了不规则的设计影响及不确定外力因素。

2 结构的形态优化

建筑结构设计过程中往往会因为考虑建筑物的立平面布局造型和内部空间布置而影响建筑结构, 造成建筑结构的空虚不合理和空间结构的不搭配与浪费。在常见的结构形态中, 平面形态较规则、凹凸态较少的建筑结构用材用钢量就少。在层面面积相同或者相近但外墙长度不一的建筑物结构中, 其建筑外墙的长度越大, 则其用钢量越多。在建筑物结构中决定用钢量多少的是平面形态是否规则。平面的规则程度也是衡量建筑物结构抗震性能的重要依据。而在超长建筑结构中由于需要考虑混凝土的收缩性与温度应力所以需要充分考虑荷载应力对超长结构体的影响, 考虑设计的单位用钢量也较大。为了保证结构的整体稳定并控制结构的侧向位移, 在进行构建高层建筑结构中高宽比大的结构时, 应充分考虑, 设计较刚强的抗侧力构件来提高结构的侧向刚度。

3 结构体构件影响

在构件位置的选择中, 若抗侧力构件所在位置能产生较大的抗扭刚度, 使该构件所在建筑结构部位中的抗扭效应小, 从而使得构建结构的整体用材量减少。反之, 结构用材量增多。在柱段构造配筋用材中考虑柱段构件受力特点主筋配比则可按最小或略高的配筋率选择主筋配比规格。结构顶层边柱或大跨度边柱中由于其受力特点是大偏心受压, 其主筋配筋量由内力计算控制并且其受力都较大, 为了降低配筋率节省用料用材, 科采用改变为柱竖向形态的方法。

4 建筑结构布局

建筑的抗震墙布局结构设计中按照其加强部位和非加强部分为约束边缘构件和构造边缘构件配。约束边缘构件由于受约束力的影响所以其构件本身耗材高低构造边缘构件因此在结构设计中严格控制区分抗震墙布局中的约束边缘构件与构造边缘构件。以达到合理用材用料不浪费不损耗的构件优化目的。抗震墙布局如能合理地布置、准确的计算受力实际的取值, 就可以控制抗震墙主、箍筋和水平分布在墙段中的筋的配筋率等, 时期按照规定中的最小配筋率进行配置。建筑结构体中梁的布置在不影响使用或建筑空间观感时, 梁宽宜略为放大, 用材布置成单排主筋梁截面高度不太大时, 则可以节省用材。若悬臂梁呈较大的跨度, 则其不论承受的是均布荷载还是梁端集中荷载, 都会造成结构弯矩内力的大幅度下降, 建筑结构优化中需注意悬臂梁结构的弯矩内力变化, 在梁承受集中荷载处要配置附加横向钢筋。

5 资源的优化

在建筑结构优化中应综合考虑各种资源的影响, 已节能环保为目的降低建筑耗能。在建筑结构设计中合理开发土地, 合理布置设计地下地上建筑结构布局, 发挥土地的价值, 采用新材型料, 新技术减少建筑的耗能增加建筑构件的利用率, 达到对建筑结构的优化设计。水资源利用上减低废水雨水的收集和再次利用, 废水的净化, 设置循环水等利用方式。结构设计中合理采用先进的节水工艺利用排水沟、集水池等措施收集雨污水达到对水资源的再次利用。结构设计中对施工现场的绿化, 喷洒路面, 现场的搅拌用水, 养护用水, 车辆进出场冲洗等用水设施结构采用现场收集的雨水。

6 建筑用材的优化

建筑的各个结构构件在力学受力上都附有相应的承载目的, 所以合适的结构材料构件是建筑结构优化的基础。目前钢筋混凝土是主要的结构材料, 建筑用材时应合理的配置主要结构材料使其具有的高强度, 高刚度, 高韧性与高延展性的材料特征充分发挥。在主体的结构构件中、柱、墙承担的大多为竖向荷载受竖向力较对, 结构设计利用标号标号高的的混凝土构件可有效减少柱截面积达到节约用料, 减轻构件重量、增加建筑体的空间率。总体结构中梁板为受弯构件受剪应力作用, 构件设计时采用高强度钢筋降低剪力作用的同时减少的钢材用量。

7 结束语

在建筑结构优化设计时合理把握关键部位、主要结构建筑物构件中的结构设计优化, 充分了解建筑设计目的, 详细分析出建筑结构中的各种受力作用点, 建筑结构受力关系, 在对建筑结构设计特点详细分析计算的基础上进行建筑物的结构优化。

参考文献

[1]傅学怡.整浇钢筋混凝土建筑结构抗震设计理念探究[J].建筑结构, 2005 (05) .

[2]方鄂华.高层建筑钢筋混凝土结构概念设计.2004.

[3]GB 5001022002, 混凝土结构设计规范.2002.

8.砖混建筑的抗震能力优化设计研究 篇八

摘要:砖混结构由于选材方便、施工简单、工期短、造价低等特点,多年来一直是我国建筑中使用最广范的一种建筑形式。本文根据对大量砖混结构建筑的震害情况分析,从概念设计方面着手,归纳总结了若干防范措施。

关键词:砖混结构 抗震能力 优化

中图分类号:TU311文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)03-0058-01

地震是一种自然现象,它具有多年不遇、无法预报、破坏严重的特点。我国是一个多地震的国家,因此在工程中尽可能的减小震害就显得十分重要。

1科学布局建筑平面和立面

建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础、重要的内容。抗震设计中,建筑平面、立面宜尽可能简洁、规则,结构质量中心与刚度中心相一致。不应采用严重不规则的设计方案,即使不可避免时,也应尽量在适当部位设置防震缝,将体型复杂,平面特别不规则的建筑布局分割成几个相对规则的独立单元。在实际工程设计中,应避免头重脚轻,房屋重心尽可能降低,避免采用错落的立面,突出屋面建筑部分的高度不应过高,以免地震时发生鞭梢效应,同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。

2砌体房屋的总层数及总高度不应该超限值

在设计中房屋总高度及总层数应同时满足上标的限值,因为楼盖重量占房屋总重的一半左右,房屋总高度相同,多一层楼盖就意味着增加半层楼的侧向地震作用,同时加大对底部的倾覆力矩。

3增强砌体房屋的刚度及整体性

房屋是纵、横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系,其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。刚性楼盖是各抗侧力构件按各自侧移刚度分配地震作用的保证。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点,是较理想的抗震构件,不但可消除滑移、散落问题,增加房屋的整体性,增大楼板的刚度,而且对平面上墙体对齐的要求也可予以适当放宽。较强的楼板及屋盖水平刚度使荷载传递具有良好的条件,平面上,当上下墙体不对齐时,现浇楼板及屋盖能起到一定的传递水平力的作用,同时楼、屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。因此,采现浇楼、屋盖是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法。

4合理布置纵墙和横墙

砖混房屋的主要承重构件是纵、横墙体,在地震中主要由于承重纵、横墙在地震力作用下产生裂缝,严重者会出现倾斜、错动、倒塌等现象,进而使房屋造到破坏;所以合理布置纵、横墙对提高房屋抗震性能起到很大的作用。砖混房屋应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系,纵、横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续,同时一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。房屋的空间整体刚度和整体稳定性决定着房屋抗震能力的高低。

5适当增加墙体面积与合理提高砂浆强度

历次震害表明,砖混房屋的抗震能力与墙体面积大小及砂浆强度等级高低成正比,提高墙体面积、砂浆强度等级能有效地提高房屋的抗震能力,是减轻震害的有效途径之一。

当施工质量控制等级为B级时,龄期为28天的以毛截面计算的普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值应按表1采用;砌体的轴心抗拉强度设计值,弯曲抗拉强度设计值和拉剪强度设计值应按表2采用。

比照以上两表,可见对于相同类别的砌体,烧结普通砖或烧结多孔砖用不同强度等级的砂浆砌筑,其抗压强度设计值、轴心抗拉强度设计值、弯曲抗拉强度设计值和抗剪强度设计值是不同的,随着砂浆强度等级的提高,同类别砌体的以上各设计强度也相应提高,所以可见提高砂浆强度等级,能有效提高砌体的强度,增加砌体的承载力,从而达到提高砖混房屋抗震性能的目的。

6有效设置房屋圈梁和构造柱

多次震害调查表明,圈梁是砖房的一种经济有效的措施,可提高房屋的抗震能力,减轻震害。在砖混房屋中设置沿楼板标高的水平圈梁,可加强内外墙的连接,增强房屋的整体性。由于圈梁的约束作用使楼盖与纵、横墙构成整体的箱形结构,能有效地约束预制板的散落,使砖墙出平面倒塌的可能性大大降低,以充分发挥各片墙体的抗震能力。

7在合理位置的墙段内设置水平钢筋

在抗震验算中,砖混房屋底层往往不容易满足抗震要求,即使有时在适当部位加设构造柱也不能完全满足抗震承力验算。为了提高墙体的抗震能力,可在抗震力不够的承重墙段内配置水平钢筋,使地震力由砌体及水平钢筋共同承担。一些试验表明,配筋多孔砖墙体可以有效地提高墙段的抗震性能,减少脆性,增加延性,增强砖混房屋的抗震性能。

8结语

地震给人类带来灾难。给社会造成不同程度的伤亡事故和经济损失,所以土建工程技术人员为防止,减少地震给建筑造成的危害,就需要分析研究建筑抗震问题,不断总结工程经验,妥善处理这一工程问题。

参考文献:

[1] 吴波,熊焱.一种直接基于位移的结构抗震设计方法[J].地震工程与工程振动,2005,(2).

[2] 王飞.城市地震危害性模糊评价及地震损失预测评估[D].浙江大学,2005.

[3] 夏书丹.城市建设用地地震危害性综合评价方法的研究[D].北京工业大学,2005.

[4] 宋天齐.地震数据质疑[J].工程抗震与加固改造,2006.

9.变焦系统凸轮曲线的优化设计 篇九

变焦系统凸轮曲线的优化设计

由于变焦系统凸轮曲线的的质量直接影响像质,因此从实际应用出发,以变焦方程和动态光学原理为依据,结合实际工作中需要设计的变焦镜头,通过对变焦系统高斯计算的过程进行分析,指出影响凸轮曲线的`主要因素为变倍组和补偿组的焦距以及二者的间隔.针对3个参量之间的对应关系进行讨论,提出了优化凸轮曲线的方法.

作 者：陈鑫 付跃刚 CHEN Xin FU Yue-gang 作者单位：长春理工大学,光电工程学院,吉林,长春,130022刊 名：应用光学 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF APPLIED OPTICS年，卷(期)：29(1)分类号：O439 TN942.2关键词：变焦距系统 凸轮曲线 光学设计 优化设计

10.浅谈初中科学作业的优化设计 篇十

摘要：优化设计作业是当前教育工作者教育工作的一项重要内容，它不仅关系到学生学习知识效果的好坏，也影响着教师的工作效率和课堂教学效果。本文从现阶段初中科学作业存在的不足出发，从目标达成、高效性、趣味性、以及预习等几个方面阐述了初中科学作业的优化设计方法。

主题词：科学 作业布置

有效性

优化设计

浅谈初中科学作业的优化设计

在新课程改革不断深化的今天，培养学生自主学习和合作探究的能力已经成为科学课程学习的主题目标。作业作为教与学的交叉点，是学生知识学习、思维发展和能力培养的重要实践活动，是学生巩固知识、深化知识、形成技能的重要环节，也是教师用来检查、了解教学效果的重要手段和方式。

然而，当前的作业多以单一的应试作业居多，机械重复高耗低效的作业训练模式，成为教与学最突出的问题。现阶段初中科学作业不足主要体现在以下几个方面：①作业量偏多，偏难。②针对性差，不能体现目标达成。③作业形式单调机械，缺乏创新，不能体现科学课程特点。④轻反馈反思，很多学生以完成作业为目的，缺少对自己学习有效性的反思。⑤作业反馈不及时以及低效率。

只有科学设计作业，才能调动学生学习积极性、激发他们的学习兴趣。它不仅关系到学生学习知识效果的好坏，也影响着教师的工作效率和课堂教学效果。还关系学生是否能有一个快乐而充实的课余生活。因此，如何优化设计科学作业、提高科学作业的有效性值得我们去深思。接下来本人从作业布置和反馈两个方面来谈谈自己的反思。

一、体现目标达成的作业

没有练习反馈的课堂是不完整的课堂。只有通过学生的练习反馈，才能检测出堂课的教学效率，才能发现不足，及时提高。课堂练习的设计应该要体现出教学目标的落实，对所学的知识点应该有及时且相对应的练习，做到一讲一练，目标达成教学，而不是全部知识传授之后的有关随堂练习一份。

二、适量而高效的作业

“多多益善”、“做总比不做好”、“或许能考到”等许许多多的观点总是会成为教师布置大量课外作业的挡箭牌。这在一定程度上，其实是教师缺乏工作责任心的表现。没有做到对作业的精心选择，对学情的合理分析。布置过量的作业以满足应试的需要、分教的需要和考核的需要。

其实，作业多了，学生一定得花大量精力应对，教师也要花很多时间评讲，在课时有限的前提下，很难合理平衡，这就易造成师生负担重，整体教学效益低的局面。作业太多，学生疲于应付，没可能深入思考，有的还会抄袭，达不到老师的教学目的。作业太多，成为机械性的操练，使思维呆板，不利于学生领悟习题中蕴含的科学思想、规律，使思维上升到理性层面。因而很难灵活应变，举一反三，这就不可能让学生学会思维，学会学习。

要提高作业的有效性，教师一定要认真选题，题目量一定要控制好，尽量减少重复，选题、编题应把握重要知识点，围绕主干知识、核心知识编制习题。题型设计有一定梯度，做到分层布置。

布置作业时要有梯度和区分度，可以把班内学生分为几组，如“1组”“2组”“3组”等等。级别高的组还可以帮助级别低的组，解决大部分题目，一小部分不会的再通过老师来解决，以此大大教学效率。教师可根据不同层次的学生，布置不同的作业。具体做法如下：

A 类作业： 针对基础较差、学习有困难的学生。作业的份量较少，难度较低，方法以模仿性、基础性为主，作业内容属于与本节课知识有关的基本的知识和技能训练，一个题目尽可能安排一个知识点的练习。通过练习，使学习有困难的学生吃得了，真正减轻学困生的心理压力，体验学习成功的喜悦。

B 类作业： 针对基础一般、学业中等的学生。面对的是班级的大部分学生。资料可来源于课后作业和相对应的学习指导训练题。作业内容属于与本节课知识有关的基础知识和基本技能的训练及其变式、判断比较和一般综合题等。通过训练，使学生掌握本节课的知识点和相关的基本技能，完成学习目标，并通过一定量的思维训练，提高学生的学习能力。

C 类作业：这类作业面对的是班级中学有余力的学生。作业内容属于与本课知识有关的智力训练题、提高题及一些灵活性较大的作业。以综合性、拓展性为主，一个题目尽可能安排多个知识点综合练习。它综合面广、操作灵活、创意性强。让学优生吃得饱，达到拓宽学生思路和知识面，培养学生勇于创新的能力。

三、多样而有趣的作业

如果每天的作业都是几道书面的题目完成，往往会让学生觉得单调而失去兴趣。所以经常变换一下作业的形式，提高学生完成作业的兴趣。让生动有趣的作业内容取代机械重复的、枯燥乏味的、烦琐计算、无思维价值的机械练习。使学生觉得完成作业不是一件苦事或沉重负担，从而表现出喜悦和求知欲望，激起克服困难的意志，在轻松的气氛中大大增强创新能力。

1、整理性作业

如在复习时，有大量的知识点需要去整理、概括。此时，对于简单的内容性知识，就可以让学生以小组合作的形式去整理出复习提纲，在设计复习提纲时还可以发挥一下他们的想象力，把复习提纲设计成各种形状各异的知识结构流程图。

2、实践性作业

学生从自然生活和社会生活中取材，在实践过程中，把所学的本学科知识联系生活，这类作业旨在培养学生综合实践能力。通过让学生自主地设计实验和小制作等，通过理论联系实际、动手实验，既提高了学生的实践能力、创新能力，也增加了科学与生活的联系，从而提高学生学习的兴趣。

科学是一门自然学科，培养学生尊重客观事实的科学态度，是提高学生科学素养的重要方面。而且许多知识也需要通过实验去加深理解。课堂上的有限时间往往不能满足。所以把作业布置成实验和观察，不仅是为了增加趣味性，也是十分必要和重要的。例如在学习了植物种子萌发时，可以让学生在课外设计实验探究种子萌发的条件。如在学习花的结构、分类时，要让学生走出纸张的限制，去观察花开、花落的过程，并体验自然界中科学的奥秘。

此外，学生的家庭厨房就是一个很好的实验室。在厨房里，把盐、植物油和胡椒粉等分别放入水中，通过观察他们是否能溶解在水中，静置一段时间后是否分层等现象，学生就能很清楚的记住了溶液和悬浊液、乳浊液的区别，从而克服了课堂时间与教学进度的制约，做到人人动手，从眼、手等多方面深层次、全方位地使学生深刻体会“生活即科学”。

3、想象型作业

一个能想象的人，才是一个力量无边的人，设计这样的作业有助于开拓学生的视野，训练学生的求异思维，培养学生丰富的想象能力。例如：在学习摩擦的利弊时，就“假如我们生活在一个没有摩擦的世界”为话题，开展一次讨论，或者写一篇小论文。让学生发挥其无穷尽的想象力，体验科学知识所带来的乐趣。

4．阅读型作业

结合教学内容，提供较多的“生物化石”和“生物进化”等阅读材料，教师可充分利用这些教学资源，让学生认真阅读，仔细分析，获取信息，相互交流、汲取知识。这样有利于开阔学生的知识面和培养学生的自学能力和语言表达能力。

四、预习作业

预习是一种良好的学习习惯。它能培养学生自学习惯和自学能力，有效提高学生独立思考问题的能力。课前预习也是一种行之有效的学习方法，它能明显地提高学生学习的效率，激发学生自觉学习的主观能动性，获得课堂学习的主动权。从而达到优化课堂整体结构以至优化课堂细节的作用。

预习光有布置不行，教师必须加强检查。有检查才有落实，有测评才会有促进。教师不能只布置不检查，不然学生的预习积极性会相对削弱。教师检查学生预习情况的时间一般应

安排在学习新课文之前的几分钟，可以通过提问或抽查的方式进行。教师最好用一个本子记录学生的整体预习情况，哪些地方值得继续发扬，哪些地方需要改进，都一一记录清楚。此外，教师还要明确赏罚制度，对预习态度好的学生多加表扬，对不自觉预习的学生也要有适当的惩罚。还可以定期对学生的预习情况加以检查评定，阅读成果加以展示，让他们享受到成功的喜悦，从而才能进一步激发他们的预习兴趣。

当然，在科学作业设计优化的同时，作业的检查、反馈、评价要及时跟进。批改作业是教师发现问题，调整教学策略，提高教学质量的重要手段。作业讲解是教师指导学生完善、改进学习而采取的重要措施。科学学科的作业布置及批改的尝试还有待我们继续探讨。

总之，优化设计科学作业，让科学作业由单一机械的练习向多层次、多形式、的方向转变。让学生在作业过程中消除困惑、解决和生成问题、满足需要、创新知识，展示才能、升华自我，让教和学在快乐的进行。

［参考文献］

1、《中小学教材教学》，人民教育出版社 课程教材研究所，2、在合作学习中释放学生的思维 罗邦国

3、初中物理科学方法教学的一点探索--《科学教育》1995年04期

11.课堂提问的优化设计 篇十一

关键词：问题；优化；创新；思维

中图分类号：G630 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2011）12-267-02

创新是一个民族进步的灵魂。没有创新就没有社会的发展，就没有人类文明的进步。我们所面对的教育对象是祖国的未来，是21世纪建设祖国的栋梁。国家与民族的前途命运，决定于今天的课堂，这已成为世界的共识。祖国的未来、时代的发展呼唤千千万万具有创造能力的人才。

那么，在素质教育的主渠道——课堂教学中，应该怎样培养学生的创新思维呢？

笔者在这一方面与同仁进行了较为深入的研究，并承担了一项市级课题《通过问题设计培养学生创新思维的研究与实验》。我们认为，在课堂教学中增强问题意识，优化问题设计，提出高质量的问题引领学生深入探究解决，是培养学生创新思维的必由之路。

我们在两年多的教学研究和实践中，总结出了问题设计的多种策略，现择要介绍几种课堂提问的方式策略。

一、因材施教难易适度的提问

教学要面向全体学生，调动全部学生参与教学活动的积极性，因此，课堂提问涉及学生面要广，使他们都能开动脑筋，认真思考，锻炼思维。但学生又是千差万别的，其水平参差不齐，提问就要因材施教。对基础知识的提问，以中后生为主；对知识能力难度较高的问题要选择优中生，带动困难生拓宽思维，调动各层次学生的积极性，让全体学生吃得饱又吃得好。

同时，课堂提问必须符合中学生的接受能力，难易要适度。就像摘桃子，让学生跳一跳才能摘到，既不能让学生坐在地上就能摘到因而丧失锻炼价值，也不能让学生搭梯子也摘不到最终一无所获。

例如在教学鲁科版初中生物学三年级上册第六单元第一章第三节“空中飞行的动物”一节启入新课时，提出下列问题：同学们，我们都知道鸟是能够在空中飞行的动物，那么，鸟为什么会飞呢？如果把人工做的翅膀绑在你的双臂上，你会飞吗？你为什么不会飞？在学生思考回答的基础上教师归纳并进一步提问：这是因为鸟除了具有翅膀外，还在形态结构上、生理上具有一系列适应飞行生活的特点，而人不具有这些特点，所以人不会飞，那么鸟在形态结构和生理上有哪些适应飞行生活的特点呢？

这样难易适度的提问，使各种层次的学生都能进行深入思考，在各自的能力范围内取得收获。

二、化整为零逐层推进的提问

教师必须要有大局观，立足于教学内容的整体要求，根据教学的重点及难点设计好一节课的中心问题。但是，抽象复杂的中心问题过大，会让学生因无从入手而失去兴趣，因此，就要化整为零，把大问题化成一组相关联的具体的小问题，层层深入，一环扣一环的提问，逐步引导学生向思维的纵深发展，最终解决中心问题。这样的问题设计，符合学生认识事物的思维规律，可从多方面培养学生的思维，唤起他们创造的激情，达到思维的深度、广度。

例如在教学鲁教版七年级语文下册《送元二使安西》这首古诗时，可以设计这样几个问题：（1）初读这首诗，说出诗人写到的几种事物。（渭城客舍、朝雨、柳树、朋友二人、酒、阳关城）（2）该诗最具典型性的处所是什么？（客舍、阳关城）（3）饮酒在日常生活中常说明什么问题？（仪式、场合）（4）诗中最具意象的事物是什么？（柳，古有折柳送别的习俗）（5）你能根据前面的四个问题说出这首诗属于属于哪种类型？（送别诗）（6）该诗表现了朋友之间怎样的感情？（依依惜别）。这样层层发问，引导学生深入地理解了这首诗的思想内容。

三、天女散花纵横发散的提问

教师要善于从不同的角度启发学生，使学生掌握解决同一问题的多种方法，既拓宽学生的思维空间，又能培养学生的发散思维能力。对同一材料的理解也可以是多角度的，让学生的思维发散出去，学生就会明白条条大路通罗马，解决问题的方法途径非止一条，他们自然会举一反三，灵活变通。

例如在学习鲁科版九年级物理下册第十五章《电功率》知识后，对于灯泡为什么变暗，老师可从多个角度去启发学生思考：从外部（可能是外层附着了一些灰尘）和内部（也可能是灯丝升华现象后在灯泡壁有发生了凝华现象，还可能是功率变小了）两个角度，而内部原因也可能是多个（是灯丝升华后变细电阻变大是功率变小或自身电压变小）。这样使学生的思维能从多个角度去发散。这样，教师引导学生不但解决了本课的问题，而且有效地进行了纵横联系，既有利于学生系统地掌握知识，又培养了学生发散思维能力，收到了很好的效果。

四、打破常规逆向提问

逆向思维是人们重要的一种思维方式。它是对司空见惯的似乎已成定论的事物或观点反过来思考的一种思维方式。敢于“反其道而思之”，让思维向对立面的方向发展，从问题的相反面深入地进行探索，树立新思想，创立新形象。其实，对于某些问题，尤其是一些特殊问题，从结论往回推，倒过来思考，从求解回到已知条件，反过去想或许会使问题简单化，使解决它变得轻而易举，甚至因此而有所发现

“司马光砸缸”是尽人皆知的故事。有人落水，常规的思维模式是“救人离水”，而司马光面对紧急险情，运用了逆向思维，果断地用石头把缸砸破，“让水离人”，救了小伙伴性命。我们教师常采用此种方式发问，促进学生逆向思考，会让学生发现解决问题另有蹊径，情趣盎然。

五、突出比较求异提问

针对两个或多个事物之间的联系设计问题，旨在判定他们的同与异、优与劣。“没有比较就没有鉴别，”教师在教学中如善于运用对比、类比等方法提出问题，可激化学生思维，使学生在比较中提高认识和鉴别的能力，养成分析的习惯。

例如在教学鲁科版九年级物理上册第十二章《电流和电压》时，就可以用这种提问方式。“电流”和“电压”这两个概念比较抽象，学生难以理解。在教学过程中老师让学生回忆“水流”和“水压”两个概念，这两个概念学生非常容易理解，然后再用“水流”“水压”和“电流”“电压”进行类比，这样也就很容易的理解了电流是自由电荷在电源形成的压力下按一定方向流动。再如学习九年级物理上册第十七章《电磁感应》，学生对“切割”意思不清楚，老师就告诉学生，就像“割小麦”一样。刀刃必须和小麦相碰，不管是正碰还是斜碰，都能割下小麦。而刀刃竖起来则割不到小麦，从而形象的引导学生理解了“切割”的意思。

设计这类问题必须注意事物之间的可比性，“风马牛不相及”的事物不宜在课上引导同学去比较。

六、展开想象引导提问

丰富的想象是艺术激情的源泉，是科学创造的雏形。爱因斯坦说：“想象力比知识更重要。”英国诗人雪莱说：“想象是创造力”。想象力是智力结构中一个富有创造性的因素，没有想象就没有创新，创新思维离不开想象力。教师教学时应抓住教材中那些含义深刻、表达精练的关键词句，设计出富有想象力的问题。这既可以加深对文章思想内容的体会，又可以使学生的创造性思维得到锻炼。

12.探讨工业建筑结构的设计优化 篇十二

在煤仓间零米层通常都会摆放一定量的磨煤机, 这是发电厂必备的辅助设备, 倘若所使用的隔振设施不足就会有很大的振动, 容易触发事故, 影响到电站其他设备, 甚至有可能中断电站运行。由于传统的设计没有考虑到动力因素, 因此所使用的磨煤机的自身重量往往会是其基础块重量的1/5～1/2, 这样会增加隔振难度。因此, 可以采用弹性支承隔振的方法来增加隔振效果, 弹性支承隔振系统中要求使用的基础块要小很多, 而且在减少基础块质量的同时, 还能确定系统的正常稳定。可以使用加装圆柱螺旋压缩弹簧隔振器的方法来实现, 其中粘滞阻尼器与设备运行速度成正比时会产生很强的阻尼, 因此隔振效率高达九成。

以湖南某电厂为例, 介绍弹簧隔振技术对磨煤机基础的优化处理。该磨煤机基础弹簧隔振系统主要由基础台座、阻尼器以及弹簧隔振器三部分构成。通过业主提供的磨煤机设备的相关数据确定基础台座的厚度以及隔振原件的布局。磨煤机弹簧隔振基础则需要根据磨煤机制造商提供的有关资料进行动力计算, 以使磨煤机弹簧隔振基础安全运行得到保证。磨煤机的基础块借助弹簧隔振方法与传统的隔振方法相比, 具有很多的优点:磨煤机使用弹簧隔振方法的基础台座重量只有传统隔振法中基础块的一半, 可以节约大量的空间, 使得工艺布局更加合理。磨煤机使用弹簧隔振方法的基础振动具备可调控性, 因此荷载在传递过程中会大幅度减小, 处理地基基础的费用也会大大降低。磨煤机振动减弱, 对周围厂房和设备的影响也会大大降低, 这样由振动引起的锅炉及锅炉内衬的损坏以及由于振动而造成的运行事故也会得以减少或得到避免。

磨煤机使用弹簧隔振方法后, 其自身动荷载变小, 因此可以大大降低磨煤机基础的磨损率, 提高磨煤机的运行稳定性, 同时还能够有效地提高磨煤机的使用效率, 使磨煤机的大修周期得以延长。

2 借助SAP2000系统优化处理吊车荷载

通常工业厂房会配置吊车荷载, 主要包括水平荷载和纵向荷载两种, 以满足车间生产需要, 吊车的水平荷载是根据SAP2000系统对结构进行分析后, 利用规范的等效静荷载将其拖加到排架柱的相应位置上;另一种竖向荷载则是采用SAP2000系统对桥梁模块分析后, 采用静荷载移动的方式进行施加。其吊车梁平面布置如下图1所示:

2.1 借助SAP2000系统优化处理吊车水平荷载

首先, 定义吊车的水平荷载以及纵向荷载的标准值, 可以按照吊车单边轨道上所有刹车轮的最大轮压值总和的十分之一定义为吊车纵向水平的标准荷载值。由于刹车轮接触轨道的点就是纵向荷载的作用点, 因此两个作用点的方向相同, 也就是H纵=0.1n Pmax, 注:Pmax为吊车的最大轮压值, 通常厂家会有说明, n表示吊车单边的刹车轮数量。然后定义吊车水平荷载的标准值, 可以取值水平小车重量和吊车的额定起重量之和的百分比。也就是H横= (Q+G1) ×g×a%, 注:Q为吊车的额定起质量, G1为水平小车的质量, a%为不同吊车类型的规范取值, g为重力加速度。最后, 施加吊车水平荷载。主要按照规范等效静荷载的方式将其施加到排架柱的相应位置上。

2.2 SAP2000系统优化处理吊车竖向荷载

首先, 确定Pmax、Pmin值。Pmax根据生产厂家提供的相关资料确定, 而Pmin则根据以下公式进行确定:Pmin= (G+Q) ×g/n-Pmax, 其中G指吊车总质量;Q指吊车额定起质量;n指吊车每边的轮数, 对于有8个轮的吊车, 则n=4;g指重力加速度。其次, 施加吊车竖向荷载。主要通过SAP2000系统的桥梁模块, 以移动静荷载的方式将吊车竖向荷载施加到主厂房中。最后, 输入吊车荷载。根据吊车有关资料知Pmax=380kN, G=95t, Q=80t, G1=28t, n=4, 可得:

吊车的纵向刹车力度:

吊车的横下刹车力度:

吊车水平荷载可按照SAP2000系统规范等效静荷载的方式, 将其施加到排架柱的相应位置上, 竖向荷载可根据SAP2000系统的桥梁模块, 采用静荷载移动方式予以施加, 吊车梁在CL (A) 工况与CL (B) 工况的计算剪力结果与实际情况基本相符合。由此可见, 借助SAP2000系统对吊车荷载进行优化处理, 既可方便地将吊车竖向移动荷载输入进去, 又可将吊车荷载合理地纳入结构总体计算中, 使辅助手算工作量大大得到有效地减少, 进而达到优化工业建筑结构设计的目的。

参考文献

[1]SAP2000中文版使用指南 (第二版) [M].北京:人民交通出版社, 2011.

13.浅谈小学音乐作业的优化设计 篇十三

【摘 要】随着新课标课程改革的不断推进，教学越来越注重素质教育，培养学生各方面的能力素质。小学音乐是小学素质教育的重要组成部分，对学生综合素质的提高具有重要意义。因此，小学音乐教师要创新教学模式，优化小学音乐作业设计，提升课堂教学效率。

【关键词】优化作业设计；小学音乐；课堂效率

复习对于巩固知识，获得新知具有重要意义。作业是复习的一种重要方式。做作业帮助学生了解所学到的知识并掌握学情，让教师对学生的学习情况有具体的了解。小学音乐的作业设计对于提高学生的音乐感悟能力和创作能力具有重要作用。因此，小学音乐教师要优化小学音乐作业设计，提升课堂教学效率。

一、注重层次性

音乐作为一门才艺性的学科，测评学生学习的成果是根据学生的才艺表现来决定的。才艺水平的高低需要教师对学生进行不同层次的教导，并让学生进行不同层次的训练。因此，小学音乐教师在进行音乐作业设计时，要注重作业设计的层次性。作业设计的层次性分为三个方面：基础练习、经典音乐鉴赏、音乐创作。教师在进行基础练习的音乐作业设计时只需根据音乐大纲教学要求，给学生设计一些相应的音乐练习，让学生通过基础练习巩固课堂内容，提高学习效率。例如：一年级的学生在学完《两只老虎》《新年快乐》等儿歌后，教师可以让学生回家给父母反复演唱，让家长监督学生完成基础训练，并帮孩子录音，这样可以提高作业的趣味性，缓解学生的学习压力，让学生在轻松活跃的环境下巩固课堂知识。这个过程可以拉近家长与孩子的距离，让家长了解学生的音乐掌握情况，并发现孩子兴趣。

基础练习仅是对音乐基础知识的巩固，若要提高学生的音乐素养，还需让学生学会对经典音乐作品鉴赏。经典音乐作品对学生学习音乐以及开发学生的音乐潜能具有重要意义，在经典音乐作品潜移默化的熏陶下，学生的音乐创作灵感得到激发，对学习音乐的兴趣更加浓厚。教师给学生设计有关经典音乐作品鉴赏的家庭作业强化了学生的情感体验，学生从小接触高雅艺术也有利于培养学生的气质。音乐作业设计也要培养学生的音乐创作能力，因此教师在进行音乐作业设计时，要布置一些创作音乐的作业。随着经济的迅速发展，教育越来越受到人们的重视。很多家长为孩子报了音乐第二课堂，让学生学习自己感兴趣的乐器，因此教师布置创作型音乐作业，学生可以利用自己在第二课堂学习的乐器进行音乐创作，真正实现学以致用的教学理念。

二、发挥表现性

小学生年龄小，对于枯燥无味的课堂会有厌倦心理，他们喜欢丰富多彩的音乐活动，喜欢在舞台上表现自己，希望自己得到别人的信任和认可。因此，教师在进行作业设计时，要给学生搭建一个展示自我的平台，给学生创造更多的表演机会，让学生在舞台上尽情地展示自己的音乐才华。例如：教师可将课上前十分钟设定为“音乐纵情演绎”时间。在每节课结束后教师先给学生确立下节课课前十分钟的音乐演绎主题，并让学生自己结组，教师要强调结组时每个小组要注意人员的搭配，优势互补以求团队合作实现效率最大化的原则。学生全部准备工作完成后，就可以在课下排练，每个小组可以成立一个小乐队，利用自己在课上学习的尤克里里、吉他、钢琴、葫芦丝等乐器进行音乐伴奏，然后乐队里再挑选一个主唱。经过课下努力训练，学生便可以正式登台演奏，向全班同学展示自己的个性和音乐才华。乐队式的作业设计可以调动学生的音乐学习积极性，使学生在音乐的具体应用中发现自己的问题，并通过不断学习得到改善。另外，教师也可以通过定期开展“个人音乐演奏”比赛，检验学生的学习成果，教师在进行作业设计时可以放宽条件，让学生自由发挥，自己选择要演奏的曲目，给学生充分的自由，策划自己的演出。例如：在学习完民族歌曲演奏时，教师可以设定以“民族歌曲”为主题的个人演唱会，通过学生的个人演奏，教师可以验收学生学习的成果，并发现学生的问题及时改善。

三、突出思维性

教育的目的在于培养学生的学习能力和思维方式。音乐虽然是一门技能型学科，但同样需要培养学生鉴赏音乐的思维方式和创作音乐的才能，要实现这两方面就要让学生学会研究各种音乐作品，从中体验作曲人的创作初衷和演唱者如何抒发音乐曲目中的情感。戏剧在我国有着悠久的历史，中国历史上也有灿烂的戏剧作品。教师在进行戏剧教学时，可以让学生从研究戏剧的角度出发，更深层次地发现戏剧中传达出的源远流长、博大精深的文化。另外，研究戏剧也可以采用中外对比的方式。随着信息技术的发展，网络逐渐普及，网络以其丰富的信息量、快捷的速度给我们的生活带来极大的便利。教师可以让学生在课下通过上网查阅有关戏剧的资料，如：通过查阅戏剧发展史、戏剧演唱的方法技巧等，为学生更好地学习戏剧文化、演唱戏剧奠定深厚的基础；让学生本着研究的视角探索戏剧这种别样的音乐形式，可以让学生更好地掌握戏剧演唱，同时对于其他的音乐形式的学习也起到了好的启发作用。

14.基于粒子群算法的翼型优化设计 篇十四

采用粒子群算法(PSO)对层流翼型进行了以提高升阻比为目标的优化设计.翼型的设计达到了设计要求,优化设计后的翼型气动特性也有显著地改善,这表明了粒子群算法应用于翼型气动优化设计的可行性.在优化设计的`过程中,粒子采用递减惯性权重,以加强粒子初期的全局搜索能力与后期的局部搜索能力.翼型由解析函数线性叠加法表示,目标函数和粒子的适应度由基于二维欧拉方程的流场数值解来提供.

作 者：许平姜长生 XU Ping JIANG Chang-sheng 作者单位：许平,XU Ping(南京航空航天大学,自动化学院,江苏,南京,210016;中国人民解放军94669部队,安徽,芜湖,241007)

姜长生,JIANG Chang-sheng(南京航空航天大学,自动化学院,江苏,南京,210016)

15.浅析住宅建筑与节能设计的优化 篇十五

建筑是用能大户, 建筑节能是发展建筑业的需要。在发达国家, 适宜的室温已经成为一种基本的需要。随着市场经济的发展和住宅商品化政策的实施, 我国正在经历从未有过的住宅大规模开发建设时期, 公共建筑的需求量似乎并不是主导了, 住宅也逐渐成为人民消费和投资的最大商品。同时能源供应和环境质量不断恶化, 在能源问题上应优化能源结构, 强化节能、提高效率, 实施“开源”与“节流”并举措施, 加强可再生能源利用, 保持社会的可持续发展。

1 改善建筑热环境, 必须使用能源

只有合理使用和节约使用能源, 尽可能提高能源利用效率, 使改善建筑热环境与建筑节能相结合, 才能既使改善建筑热环境有能源的支持而成为可能, 又不致造成更加严重的浪费, 做到人类和生态的可持续发展。

2 住宅功能、空间设计优化

在早期的城市住宅设计中, 多以卧室为中心, 卧室是住宅中的主要居住空间。当时的住宅, 卧室是住宅中唯一的主要空间。在住宅的空间设计中, 显然要将所有的卧室置于日照通风条件最佳的位置, 置于南向, 为住户提供最好的享用自然能源的环境。近年来, 随着国家经济的发展, 人们生活水平提高, 住房条件不断地改善。设计人员经过多年的推敲、探讨, 住宅内部的休息区, 起居活动区及厨卫服务区三大功能, 分区更趋向明确合理。住宅中的卧室不再是多功能的, 已被更合理地理解为休息区, 主要功能是供睡眠、休息兼存放衣物, 要求轻松宁静, 有一定的私密性的空间。白天人们工作、学习、外出, 即使在家各种起居活动也不在卧室中。因此以夜间睡眠用为主, 白天多是空关着的卧室, 向南还是向北, 有无直接日照, 对于建筑节能而言差别不大。在满足通风采光, 保证窗户的气密性和隔热性的要求下, 卧室不向南不影响建筑节能。因此, 一套住宅中, 卧室已经不是争取占据南向的唯一主要空间。“厅”在现代住宅中, 已成为居住者各种起居活动的主要空间。白天的日照、阳光对于起居活动中心的“厅”来讲, 更有直接的节能意义。

3 住宅节能设计的优化和可再生能源利用

在住宅建筑节能设计中, 科研创新是基础, 规范制定是标准, 能设计是关键, 节能材料及施工质量是保障。建筑节能是一个系统工程, 只有将系统中的各个子系统优化集成定量分析, 才能将系统节能最优化。目前建筑节能的方式方法很多, 不同气候、不同经济发展水平地区建筑节能方法不一样, 所以我国住宅建筑节能应走一条适合我国国情的可持续发展节能的道路。住宅节能要建立在数据量化基础上, 节能设计的优化最重要在于系统节能数据的优化。住宅节能应充分考虑建筑节能的易操作性, 使用的简捷性, 维护的简便性, 使用的长期性, 保障投入产出比的最大化。住宅节能应从规划、单体设计、建筑构造等方面出发, 将建筑与建筑节能设计一体化统筹考虑, 制定出切实可行量化标准, 综合选出优秀节能方案。

3.1 优化住宅建筑单体设计, 加大可再生能源利用

良好的建筑单体设计是建筑节能的一个重要方面, 应将建筑节能设计贯穿建筑单体设计全过程, 提升建筑节能设计在建筑单体设计中的地位, 明确建筑节能指标, 量化节能措施, 利用计算机模拟技术, 优选最佳方案。

优化建筑单体平面设计。合理确定建筑套型, 减少户型面宽, 加大建筑进深, 降低建筑体形系数, 充分利用空间, 确定经济舒适够用的建筑面积, 根据使用功能及房间使用频率优化平面布局, 确保室内通风线路顺畅, 住宅平面中客厅、主卧室等主要活动空间尽量布置在南向, 增加冬季被太阳辐射得热, 减少夏季太阳西晒。增加南向悬挑封闭被动式太阳晒台面积, 夏季可作为空气间层隔热, 冬季增加太阳辐射得热。可将绿化、养殖水池、太阳能转化等设备设置于屋顶, 优化屋顶平面使用功能。

优化建筑单体立面设计。建筑外立面设计要与节能设计统筹兼顾。窗是建筑设计的一个重要元素, 窗墙面积比是建筑节能设计的一个重要参数, 窗的开启形式和大小既要满足建筑美观要求, 更要满足采光、通风、太阳辐射得热与隔热要求。建筑外墙在保障建筑外墙美观前提下, 还可充分利用能源转换构件如太阳墙、太阳能平板外墙集热器等将太阳能、风能等可再生能源转化为向住宅提供能源。

3.2 优化建筑构造设计, 加大可再生能源利用

3.2.1 墙体节能

墙体是建筑外围护结构的主体, 其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国以实心粘土砖为墙体材料, 保温性能不能满足设计标准。因而在节能的前提下, 应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。

3.2.2 门窗节能

外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位, 其能耗占住宅总能耗的比例较大, 其中传热损失为1/3, 冷风渗透为1/3, 所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下, 尽量减小住宅外门窗洞口的面积, 提高外门窗的气密性, 减少冷风渗透, 提高外门窗本身的保温性能, 减少外门窗本身的传热量。其节能措施有:

a、控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值, JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准 (采暖居住部分) 》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定, 指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。

b、提高住宅外窗的气密性, 减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条, 使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料 (如毛毡) 、弹性密闭型材料 (如聚乙烯泡沫材料) 、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。

c、改善住宅门窗的保温性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求, 在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板, 以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗, 这样可避免金属窗产生的冷桥, 可设置双玻璃或三玻璃, 并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃, 有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度, 采用大窗扇, 减少小窗扇, 扩大单块玻璃的面积, 减少窗芯, 合理地减少可开启的窗扇面积, 适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。

3.2.3 屋面节能

在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后, 还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。屋面节能措施的要点, 其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料, 以免屋面重量、厚度过大;其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果, 如选用吸水率较高的保温材料, 屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。

4 结语

地球只有一个, 能源是有限的, 我们每个人都应该树立新型的生活观, 爱护我们的生存空间, 把我们的社会建设成一个节能的社会, 让节能渗透到人们的生活习惯中去, 成为一种生活方式。让我们的开发商和消费者都树立新的节能理念, 通过采用节能型的建筑结构、材料、机械和产品, 提高建筑的保温隔热性能, 减少采暖、通风、制冷、照明等能耗, 让人们都能够住上冬暖夏凉的、高舒适度、低能耗的住宅。

摘要：近几年住宅节能的重要意义已逐步受到建筑设计人员的重视, 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, 则是建筑设计人员需要探讨的课题。

关键词：住宅,建筑节能,设计

参考文献

[1]1998年1月1日起实施的《中华人民共和国节约能源法》,

[2]《民用建筑节能设计标准》 (JGJ126-95)