建筑科技研究范文

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关键词：改扩建 建筑系馆改扩建 钢木张悬梁结构

西安建筑科技大学坐落在历史文化名城西安，是公认的中国最具影响力的土木建筑类院校之一。其建筑学院具有悠久的历史，建筑系馆（如图1）始建于1956年，为四层混合结构（三层以下为砖混结构，四层为钢结构），南北长40m，东西长18m，现有总建筑面积7650㎡。是一栋以建筑学院的教学、办公、科研和开放空间为主的综合复合的建筑系馆，系馆内除专业教室外，还包括建筑实验室、报告厅、图书馆、建筑博物馆、科研所、教师办公室、以及开放空间。（如图2）

近年来，由于院系发展，使用人数的增加，原建筑面积已不能满足需求，特别是“建筑教育全方位开放式教学体系改革的研究与实践”的实施对教育思路、模式和技术手段提出新的要求，更加强调建立和营造开放性教育空间、教育资源优化及激发创造力的学习氛围。从2010年开始，对建筑系馆的改造、扩建、以及新建提出了多种方案，最终确定最为实际和可行的南侧加建的方式。加建部分增加建筑模型制作及展示功能。

场所与环境

建筑系馆位于西安建筑科技大学校园东南角，与主楼、西楼共同构成建筑学院办公、教学、科研区域。三栋教学楼均建于建校之初，形成以校园南门——喷泉——教学主楼——图书馆（因位于地震带之上现已拆除为绿地）为中轴线，东西附楼对称的布局形态。

建设用地总面积为427平方米，其中南北宽8米，东西向长60米，非常狭长。此外用地内杂草丛生，需要保留原有建筑系馆排水及供暖设施。其东侧为校园停车场，面积2280平方米，主要供学校大巴车及教职工车辆的停放。西侧直接对外，面向校园道路。南侧紧挨西安城市遗产保护研究所。北侧为需要扩

建的建筑系馆。

功能与空间

当代随着多元化建筑文化与思潮的影响，建筑学的教学模式也有原小班单独教学模式向多元化、注重实践的教学模式转变。因此，当代建筑系馆的功能除了需满足教学、办公、科研之外，还需有展览评图空间、多年级交流空间、自由讨论空间、中型报告空间、模型制作空间。此次西安建筑科技大学建筑系馆扩建部分功能定位为建筑模型制作及展示空间。因此需要安置大型模型制作设备，如模型雕花机、木材切割机等。

建筑系馆南立面由外立面转变为扩建部分的内立面，系馆内部采光成为重大问题。扩建部分位于两栋建筑的中部，其北侧紧挨系馆，南侧与研究所仅1.2米之隔，扩建部分亦无法侧向采光。因此，扩建部分采用玻璃屋顶，顶部采光既可以满足扩建部分充足的阳光，又可以是建筑系馆间接采光。建筑空间顶部开阔的视野柔和了水平方向的局促感。但随之而来的是玻璃屋顶的夏季通风问题。为了最大节能效益，系馆扩建部分采用下开低窗，上开百叶的做法，通过自身高度产生的烟筒效应达到自然通风效果。

在与原有建筑空间联系方面（如图3-5），扩建部分作为建筑系馆的附属部分，主要通过系馆出入，将系馆内部与楼梯间相对的办公室打通，改造为通道与扩建部分相联系，方便学生进出。出于疏散的考虑，在基地内唯一对外的西侧设出入口，但为加强扩建部分与系馆的联系，需隐蔽设置。入口西花园在设计中考虑到内外环境的参透，将花园延伸至室内，形成：“自然花园（外环境）——入口平台（过渡空间）——室内”的空间序列。

屋顶考虑到排水，北侧与系馆连接处高8.1米，南侧新建部分高6.2米，顶部的设计，是此次改扩建的重点之一。其最大特点在于钢木张悬梁结构在屋顶上的应用，通过钢木结构自身的美感来塑造空间魅力，使逻辑性建构与空间艺术表现达到完美统一。

与传统的直线型钢木结构相比，张悬梁结构在受力方面，上部木梁受压力，下部钢索受拉力，受力更为均衡的同时，钢索与钢节点的加入缩小了直线型钢木结构的截面宽度，空间感受更为轻盈。这种形式还缩短了单个木材的长度，也更为经济。连接方式与传统钢木“外钢内木”不同，系馆扩建的钢木连接方式采用“外木内钢”　铰接点——铆接的连接形式，木材中心契合预制钢构件。这种连接方式的优点在于，单榀屋架视觉上以木材为主，具有整体感。同时屋架不断重复也形成了韵律。

材料与建构

主体结构施工分为三个阶段：整理场地设备管线、墙体砌筑、屋架组装安装。

整理场地与设备管线中，去除基地内杂草树木，保留原有暖管，排水管重新翻新，并留有四个1.5米×1.5米检修井，便于检修。

墙体砌筑中，新建墙体采用370砖墙，间隔3.6米配合顶部屋架位置设一道240×240的构造柱。

屋架组装安装中，结构暴露在空间中，形成多种材料由密集结点单元集聚而成的立体构成。钢木结构屋顶的构件由空间中自由灵活的点、线构成，其组合趋势是追求发挥多种材料特性的复合构件：轻巧瘦薄、节点纤细、质感光亮坚硬、色彩含蓄沉着。这也是系馆钢木张悬梁结构和构造从单纯的“追求结构支撑和构造强度”转变为“结构和构造的艺术化表现”，建筑的所有元素都被最大限度地视觉化。

参考文献：

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关键字：建筑设计可持续性

1、可持续发展理论的提出和意义

“可持续发展”作为一个准确的概念，是由美国世界观察研究所所长莱斯特・R・布朗在其1981年出版的《建设一个可持续发展社会》一书中提出来的。1983年，在联合国主持下，成立了以挪威首相布伦特兰夫人为主席的世界环境与发展委员会。该会成立后，就有关环境污染、环境保护与工业发展问题在世界范围内进行了广泛的调查，并于1987年向联合国提交了《我们共同的未来》的报告。该报告把可持续发展作为报告的关键概念使用，并明确地将其定义为“既满足当代人需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”。可持续发展是一个综合范畴，包括经济、生态、社会、人才、教育、资源等方面的可持续性，主要包括自然资源和生态环境、经济、社会三个方面的基本内容。其中，资源的可持续利用和生态环境保护是实现可持续发展的基础，经济的可持续快速健康增长是实现可持续发展的前提，人的现代素质的提高和社会的全面进步是实现可持续发展的条件和目标，三者应相互协同。可持续发展作为一种理论、一种运动，具有持续性、整体性、协调性、选择性等多方面的特征。

1．1 可持续发展理论在国内外的发展

可持续发展的思想在我国古代即有萌芽，我国传统哲学一直强调“天人合一”、“天人和谐”，力求实现人类社会与自然关系的和谐；一直强调要有长远眼光，为子孙后代着想，即含有可持续发展思想的萌芽。

西方自工业革命以来，以消耗大量不可再生资源为基础的发展，虽促进了经济的快速增长，维持了较高的消费水平，带来了财富和文明，但却消耗了大量不可再生资源，对环境造成了严重破坏，使人类处于能源匮乏、资源枯竭、环境污染和生态破坏的艰难境地。至20世纪70年代初，资源对发展的制约作用明显体现了出来，西方发达国家也出现了人口剧增、资源危机、环境污染三大问题，不仅阻碍了经济的发展，也威胁到人类的生存。这些问题迫使人们从更广泛的视角重新认识发展问题。

“技术悲观论”和“技术乐观论”两派关于资源与发展关系的激烈争论，使更多人在“发展不能以破坏资源环境质量为代价”、“为保护资源环境应当控制人口增长”等问题上达成了共识。70年代初的石油危机使人口与资源的矛盾急剧尖锐起来，不少学者深切地感受到，不论是从实现全球发展的战略目标出发还是从维护本国发展的长远利益考虑，都必须解决好人口、资源、环境与发展的关系问题。在这种现实背景下，1972年的世界环境大会提出了“连续的或持续的发展”的概念；1980年联合国制定的《世界资源保护大纲》提出了“持续不断发展”的概念。

1．2 实施可持续发展战略的意义

首先，实施可持续发展战略，有利于转变经济增长方式，走出一条新型的发展道路。在取得巨大成绩的同时，我们也必须清醒地看到，我国经济社会发展还存在许多不容忽视的问题，面临着日益突出的矛盾和巨大的压力。尤其是与一些发达国家相比，我国的综合国力还不强，科技水平明显落后，经济结构不尽合理，因而经济增长的质量和效益不高。实施可持续发展战略，牢固地树立可持续发展思想，从体制、制度、管理、科技进步等方面建立有利于可持续发展的经济运行机制和管理体制，大力开发资源利用、环境保护和生态建设方面的新科技、新能源、新技术，提高资源利用率、劳动生产率、土地生产率，减轻资源环境压力，实现经济增长方式由“高消耗、高污染、低效益”向“低消耗、低污染、高效益”转变。实施可持续发展战略，坚持把控制人口、节约资源、保护环境、提高人民生活质量放在重要的战略位置，就是要使经济的发展不能以浪费资源和破坏环境为代价，而是要努力实现经济持续发展、社会全面进步、环境不断改善和生态良性循环的协调统一。

其次，可持续发展战略的实施，为农业和农村经济结构的调整提出了更高的要求――进行战略性调整。这种调整已经不是那种“今年瓜好卖，明年多种瓜”式的临时的、分散的、局部的适应性调整，而是带有全局性、根本性、长远性、整体协调性的重大调整。

2、可持续发展理论在建筑设计方面的应用

2．1在进行建筑设计时，充分考虑建筑的自然采光、通风，注重建筑节能

目前，在建筑业中，空调的滥用是造成环境和能源问题的重要原因。我们一方面可利用一定的技术手段，将太阳能进行转化，为建筑提供取暖、制冷和生活热水；另一方面必须强调自然通风，因为自然通风可以不消耗不可再生的能源，且有利于人体的健康。因此，建筑设计时，应将建筑尽可能地与周围气候条件和周围地形，地质状况有机地结合起来，实现自然采光与通风， 减少人工照明与机械通风， 从而减少物质与能量的消耗。

2．2 采用新材料，发展钢结构

建筑设计师要以生态学的理论为基础，首先考虑生态环境的承受力，树立建筑材料循环使用的意识，避免使用破坏环境的建筑材料，以维护有限的、不可再生的资源环境。

2．3减少建筑的能耗，注重对自然能源的充分利用

除了传统的墙体内保温做法外，还可以对外墙采用外保温的方法，以减弱热桥的影响，提高外墙的保温性能。墙体外侧用玻璃覆盖， 两者之间有空隙，透过玻璃进入的太阳能被储存在墙体中，冷空气流经墙体时，被加热后引入室内。这种方法在热带和寒带都有保温隔热作用。

3、生态建筑的发展

为了建筑、城市、景观环境的“可持续”性，建筑学、城市规划学、景观建筑学学科开始了人类聚居环境可持续性建设的研究。在城市发展和建设过程中，必须优先考虑生态问题，并将其置于与经济和社会发展同等重要的地位上；同时，还要进一步高瞻远瞩，通盘考虑有限资源的合理利用问题，即我们今天的发展应该是“满足当前的需要又不削弱子孙后代满足其需要能力的发展”。建筑及其建筑环境在人类对自然环境的影响方面扮演着重要角色，因此，符合可持续发展原理的设计需要对资源和能源的使用效率、对健康的影响、对材料的选择等方面进行综合思考，从而使其满足可持续发展原则的要求。

生态建筑所包含的生态观，有机结合观，地域与本土观，回归自然观等等，都是可持续发展建筑的理论建构部分，也是环境价值观的重要组成部分，因此生态建筑其实也是绿色建筑，生态技术手段也属于绿色技术的范畴。

4、结语

建筑的发展不能以生态环境的破坏为代价，而应将生态环境优先考虑。建筑设计时，建筑师不仅要考虑建筑的形体美，还必须注重先进科学技术的应用，从生态学的角度探索建筑的美，在努力创造人造环境与自然环境和谐的同时，创造一个可持续发展的建筑环境。

参考文献：

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关键词：主辅双线；引导；兴趣；主动

中图分类号：TU201

文献标识码：A

文章编号：1008-0422（2014）01-0086-02

1、引言

中国高等教育目前普遍存在着“严进宽出”的现象，学生经过干军万马挤独木桥的高考后，进入大学短时间内很难有较大的学习积极性和热情，尤其是在占多数的实力薄弱的建筑院校。

中国建筑学会建筑教育评估分会理事长朱文一指出“截止201 1年底，全国开设建筑学、城市规划、风景园林专业的院校324所，在校生111832人；截止2012年5月，通过建筑学教育评估的院校共有48所，只占全部开设建筑学专业院校的19%。未通过评估的建筑院校则普遍存在着师资队伍数量不足、结构不合理以及师生比低的问题，形成了建筑教育的瓶颈”。

专业教师的数量与建筑院校日益增长的学生相比显得捉襟见肘。师资力量的匮乏使得教师难以对所有学生进行有效地密切考核。图1为大一学生自发题在黑板上的对联――上联：说你过你就过，不过也过；下联：说你不过就不过，过也不过；横批：别想过。反映出教学体系的陈旧与学生的疲惫心态。

2、传统与现代的建筑教育

2.1 中国传统建筑教育中师徒间的双重关系

中国的传统建筑教育源于中国匠人的手口相传，世代承袭，“匠师被编为匠户，子孙世袭其业”。师徒间的关系是“共同生活”与“技艺传授”这两种关系的密切融合，两种关系看似相互独立却又紧密相连，师傅对徒弟的“技艺传授”融合在日常的“共同生活”中，这种言传身教的教育方式虽然看似简单却行之有效，双重关系合二为一保证了技艺的无缝对接（图2）。

2.2 现代的建筑教育理念

20世纪90年代被誉为当代教育心理学革命的“建构主义学习理论”认为：“学习是个体建构知识的过程，学习者不是被动的刺激接受者，而是对外部信息做主动的选择和加工……自己建构起现实意义的过程”。由此可以看出，学习是教师积极引导，学生主动建构的一个过程。引导学生完成学习目标，培养学生兴趣，提高学生积极性，是我们教师应该考虑的主要问题。

3、主辅双线的教学模式研究

基于以上研究，针对实力薄弱的建筑院校的问题与现状，为充分提高了学生学习兴趣，挖掘学生设计思维，利用学生的课余时间进行专业的思考。我们在内蒙古科技大学的建筑设计基础课程教学中提出了主辅双线教学的模式，将传统的单一系列教学模式转变为大作业加小作业的主辅双线教学模式。

主辅双线教学模式的具体实施方法为：100%综合成绩=70%大作业（课内主线）+15%小作业（课外辅线）+10%其他（汇报、竞赛、课堂临时作业、节假日小作业等）+5%考勤。

3.1 主线分离

建筑设计基础教学是建筑设计的启蒙教育，需要学生掌握的知识点较多，往往在一年的时间内难以使学生通过设计作业的形式全部得到训练，以往教师常常根据情况布置一些钢笔画等训练，所以我们在主辅双线的教学模式改革中将这一部分单独提取出来作为辅线作业，使得主线的设计训练更加主次清晰、重点突出和目标明确。

主线为常规专业作业，如渲染、外环境设计、内部空间设计等大作业，强调深入的专业训练，成绩占70%，主线作业依据各个学校的教学安排进行灵活设置。

3.2 强化辅线

辅线采取课内布置课下完成，根据课程进度布置可以激发学生创造思维与兴趣的钢笔画、仿宋字、旧物改造、标识设计、讲座、汇报、竞赛等小作业，成绩占15%，丰富学生的课堂与课外生活。教师根据专业和各种学生的学习情况进行区别安排。图3为学生的“旧物改造再利用与分析图”小作业，通过对身边废旧材料的改造与再利用，培养了学生的设计思维与学习兴趣，潜移默化中锻炼了学生通过模型推敲设计的能力，自由的分析图表达培养了学生的草图设计思维。图4为“画说我的建院生活”小作业，学生在通过漫画形式表达学习状态的同时增强了对于专业的了解和热爱。

3.3 相生相长

主辅双线教学的模式将建筑设计基础课程中的主干设计课程与辅线的专项训练变得相互独立又可并行发展，解决了以往建筑设计基础课程知识点较多难以取舍的问题，使学生得到系统全面的指导。分离出的主线强化专业的主干核心教学，辅线以灵活多样的小作业激发学生自主学习的积极性，使学生在升入高年级后依旧能保持自主学习的状态，改变学生基础薄弱、自主学习能力较差的现状。主线和辅线之间的作业可以根据情况和需要进行相互转化。主辅线既可相互独立、又可相互配合，是一种灵活多样可以自我生长、不断完善的全新教学体系尝试。

3.4 主辅合一

主辅双线的教学模式改革实施后，将在学期末形成了主线大作业和辅线小作业两种作业体系，结合大一建筑设计基础课程的最后一个实体搭建作业，我们在年末举办了展览、建造、音乐、文化节（图5），将主辅双线合二为一，把一年来的学生作业进行展览，使学生从主辅双线的教学模式中清晰看出自己一年来的学习成果和成长经历，进一步增加学生积极性。

结合“展览、建造、音乐、文化节”，搭建一台学生自主组织的颁奖晚会，激发学生的学习积极性与主观能动性，锻炼学生的组织能力。晚会节目由以反映专业生活特色的话剧小品为主，有歌唱、舞蹈、摇滚等多种形式。晚会现场进行作业视频的播放，同时评比出优秀作业进行颁奖。

晚会现场举办一年级结业典礼，使学生增加时间上的紧迫感，更加珍惜来之不易的大学生活。

建筑设计基础课程的主辅双线教学模式改革是一次全新的尝试，提出了一个适合实力薄弱的建筑院校的可操作的教学模式，可以改善这些学校教学条件落后、学生入学素质较差的劣势，将为全国的兄弟院校改革提供一定的思路，对于大量实力较弱的建筑院校的人才培养具有重要的参考和借鉴意义。

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关键词：可持续建筑；能源管理；低碳节能；建筑一体化

可持续发展的思想主要体现在既能满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的原则。所谓可持续建筑，目前为止还没有统一的地定义，其设计理念的实现途径主要是从生态方面着手。即“建筑设计需从根本上考虑与自然环境的关系，及对自然环境的影响”，二即“需减少建筑运行过程对石油燃料的依赖性”。此种理念并不只是局限于技术方面，同时强调了高效能源管理和行为转变在建筑节能领域中的作用，因此，为了实现节能和减排的双重目的，一种综合性的可持续建筑建筑设计手法应运而生。

1 高效能源管理系统的设计

高效能源管理系统在低碳建筑设计中占着最重要的位置，包括技术和非技术两方面。技术方面主要包括能源管理网络、能源运行数据的收集和分析等；非技术层面需要解决能源管理与建筑用户之间的关系。运用能源管理系统有效地对能耗数据进行分析并监督管理建筑实施过程，对节能设备的安装和建筑用户意识的提高有着积极的作用，直接促进了可再生能源的利用。

（1）能源管理网络

建筑能源管理系统包括从相对简单呆板的闭环控制，到特定为建筑单体或建筑群体设计的复杂数据检测、储存和交换系统等。经过把能源测量装置、温度和照明传感器与建筑能源管理系统相连接，按时监测能量消耗信息，并利用自动纠错软件修正误操作。

（2）能源运行数据的分析和采集

紧紧地只国家统一安装的电表来读数还有一定的局限性，原因是普通电表只局限于估计读数没有记录测量日期和测量时间点的功能。这就要求我们需求一个多功能更加完善的能源计量系统来进行能耗的按时记录。在记录时的同时所有能耗数据需设定同一个标准的读数时间，根据收集到的资料具体的进行数据分析。假设建筑内具备良好的控制系统，建筑的供热和制冷系统能耗应与外部环境温度成比例。例如，在供热的时候，能耗随着外部温度升高而下降。如果数据比较分散则表明控制差；如果能耗偏离趋势基线比较多，则表明了供热设备出现了问题。假如供暖和制冷控制合理到位，那么数据在能耗趋势线周围。

2 低碳节能技术手段

低碳节能技术方面主要体现在建筑供暖、通风、制冷、空调系统(即HVAC系统)和照明系统，在维持建筑的热平衡等一些列情况下，运用现代高科技手段和新型产品，降低建筑物的能量消耗，主要体现在以下几方面：

（1）维持建筑热平衡

在建筑设计前期，要把本地气候因素、阳光照射角度、采光因素等考虑入设计中。从建筑物的屋顶、外墙到窗户尽可能采用智能玻璃立面、高新技术隔热产品等，从而以达到降低整个建筑物的墙体的传热系数，以降低用户取暖和消暑的电能消耗。

（2）照明设备与控制系统

照明设计要严格按照建筑照明标准的来执行，使用高效节能用电设备和灯具，并从使用者的角度出发，合理安排环境照明和任务照明的设置。采用声控或光控等智能控制设备进行调光，智能调光系统在确保舒适宜人的光环境的同时，尽最大的限度减少电能浪费，充分体现在照明运行过程中，挖掘节能减排的最大潜力。

3 可再生能源技术与建筑一体化设计

本设计意图主要体现在将建筑的使用功能与可再生能源的利用两方面，只有将两方面有机地结合形成多功能的建筑构件，使建筑物各部分的功能相协调而实现节能目的。但是，就现在的情况可发现这些技术比较适合新建建筑中，而对已有建筑物的改造方面，技术还需进一步提高。

（1）光热建筑一体化

太阳能集热器是太阳能转化为热能系统重要构件，光热建筑一体化设计则主要是将太阳能集热器作为建筑的一部分，并考虑到周围环境的因素与建筑和谐统一的结合在一起。在确保集热效果的同时，有多种方式可对太阳能集热器进行设计和运用，包括在建筑屋面和阳台拦板等。可以说，最基础是太阳能集热器在平面屋顶上的安装，既简单又安全，在安装的过程中集热器接触面较大，并且方向也可以适当调配，以东西方向最佳。相反如果太阳能集热器是安装在建筑外立面上就陷得较为困难但是这样做的有点表现在其外观上，给人一种视觉的美感，也间接解决屋面上集热器面积及安装角度受限的问题。

（2）光伏建筑一体化

新建建筑在操作时运用的是光伏建筑合二为一，这样不仅有利于节能而且还可以减少碳排放量。运用太阳能电池板使太阳能转变为直流电能，最终通过逆变器完成直流电能与交流电能的转变，从而获取日常生活中所使用的电能。总而言之，相当数量的电气设备，例如电灯，可以采用直流电来代替交流电完成工作。综上所述，直流分配网络的大量使用(DCdistributionnetworks)，不仅可以缩小能量配置，还可以加强可再生技术。试换种思维模式，当今采用的太阳能电池板发电与传统的煤炭发电相比较其价格还是相对较高的。试想如果可以使电能价格调低，就会使光伏产品在建筑发电方面的有点发挥的淋漓尽致。因为太阳能电池板生产量和生产技术的提高也就影响了光电转换率最终导致太阳能电池板价格降低。当下的最主要的研发对象是传统晶硅电池片的替代品研究，运用不同基质材料(比如薄膜聚化物)进行光电转换，导致CIGS等各类低成本电池片的使用率逐渐加强。同一时间，建筑集成所使用的特殊方法――光伏组件双面玻璃的封装盛行起来，为建筑商将光伏组件直接组成玻璃幕墙，扩大电池片覆盖建筑的面积，因而为提高电量输出做出了新的构想和展望。

（3）风能建筑一体化

风能建筑一体化发电的特点是低成本高效率。小程机器，在价格定位上仍有歧义，而中程机器(5～50kW)，如果能够科学合理的配置，那么其贡献不可忽视。其中最为突出的事例是2007年6月竣工的巴林世贸中心(WTC)，3个巨大的风力涡轮螺旋桨按照独特的空气动力学安装到建筑中，每个直径长达29m，每次工作，这3个巨大的螺旋桨大约能给大楼提供11%～15%的电力，足够给300个家庭用户提供1年的照明用电。

4 碳抵偿措施

碳抵偿，也就是所谓的日常生活中CO2的排放量，并对其产生的经济成本相互协调，最后支付给专业部门，运用植树、环保专案、可再生能源工程等方法，减少空气中CO2的排放量。日常建筑施工中因为使用了高效能源管理及节能技术等方法，能够有效的分析和检测建筑全寿命期间的碳排放量，运用适当的碳抵偿措施，使碳减排能够更好的进展。需要考虑的是，对碳抵偿策略意见不一，自愿减排项目没有明确的实施标准，从而使认证、监测等的实施在间接上受到阻碍，而不能从根本上实现可持续建筑的低碳设计。综上所述，我们必须使上述措施都得到完善后再对碳抵偿措施进行进一步的分析和研究。

5 结语

基于对节能和减排目标的实现，可持续建筑的低碳设计一方面要做到高效能源管理另一方面还要做到暖通空调管理和照明管理等，最重要的是要处理好可再生能源技术和建筑一体化之间的关系，总之，在做到以上方案的同时还要加强社会成员的个人意识及个人行为，政府和企业应该采取奖惩分明的方式进行监督管理，更好的为可持续建筑的低碳设计做出贡献。

参考文献

[1]武德俊。将低碳理念融入建筑创意――全国大学生绿色建筑创意设计大赛落幕[J]。节能与环保，2011，(12)

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【关键词】高层建筑；消防给水；超压；可靠性

随着社会经济的快速发展和城市用地的日趋紧张，高层建筑的兴建已成为城市居民建筑发展的趋向所在。高层民用建筑由于火势蔓延迅速、扑救难度大、火灾隐患多、事故后果严重，且受到消防车水泵压力和水带的耐压强度等限制，一般不能直接利用消防车从室外消防水源抽水送到高层部分进行扑救，而主要依靠自身的消防给水系统来扑救火灾。因此，高层建筑的消防给水系统就显得尤为重要。

1.高层建筑的消防给水系统

1.1消防给水方式。

1.1.1消防水泵、高位水箱、消防水池合用的供水形式。这种供水方式是高层建筑消防给水系统中应用最广泛的一种方式，它是采用将高位消防水箱置于高层建筑的屋顶上，将消防水池和水泵房设置在建筑物的底层或室外的一种消防给水模式。当发生火灾时，由高位水箱提供前10min的消防用水量，消防水泵启动，将消防水池中的水提升并输送至给水管网，完成灭火任务。该给水方式是从高层建筑物的高度和分区角度出发，分成一次性加压供水、分区串联加压供水和分区并联加压供水三种。其中一次性加压供水方式多应用于无需分区直接给水的高层建筑物，对建筑物的高度要求在50m以下，当建筑物高度超出50m或者有分区减压供水需求的，则需要采用分区串联加压供水和分区并联加压供水方式。分区并联加压供水，各分区为独立的给水系统，供水安全可靠，分区水箱容积较小，水泵集中布置，方便了管理与维护，但对于消防管材方面要求较高；分区串联加压供水，各分区供水相互联系，下区供水出现故障时，上面的分区也将受到影响，供水安全性较差，水泵也是分散布置，维修管理不方便，但整个系统管道压力较小，管道维修较少。

1.1.2区域集中的高压（或临时高压）消防供水方式，即两幢或两幢以上高层建筑共用一个泵房的的消防给水系统。对于一栋单独的高层住宅楼而言，消防给水系统组件消防水泵和高位水箱是不可缺少的。但对于由多栋高层建筑组成的小区，如果在每栋建筑上都设置高位水箱和消防水泵，这不仅大大提高了工程造价，同时还给小区物业管理部门增加了多余的工作量。为了解决这个难题，提出了在小区内设置集中消防供水系统。因为同一个小区内的多栋高层建筑同时发生火灾的可能性较小，可以认为同一时间内发生火灾的次数为一次，从设计合理、经济节省的角度出发，从消防水泵引出多条出水管，分别与小区内各栋楼的供水管网相连接，相当于每栋楼都设有消防水泵，只不过在供水距离上存在了差别，但并不影响对建筑的消防供水能力。只是这种方式要求消防管网设计成环状，以达到供水的安全可靠。

1.1.3加压给水方式。目前常用的加压给水方式有气压罐给水和二次加压两种。气压罐给水方式是在考虑到高位水箱的高位摆放以及影响建筑美观与结构承重问题上提出的，这种密封可靠的消防给水方式很受用户的青睐。它的运行机理是：运用气压罐将水加压后，输送到消防给水管道内，以满足各个消防设备用水需求，当达到一定的压力时，多余的水会进入气压罐，此时，水泵以及自动控制系统进入准备状态，当消防管道内水压小于规定的水压值时，气压罐将自动启动，并向消防给水管网及时给水。但是气压罐的应用，需要与之配套的水泵和自动控制系统的参与，使得消防给水的成本大幅度增加。二次加压方式，是为了应对多层建筑的集群布置管理的形式，当单独的某个气压罐无法满足水压要求时，需要对气压罐内的水进行二次加压，以达到集中加压与稳压的目的，该给水方式的缺点是：投资成本比较大，且需要专门的技术人员做维护。

1.2高层建筑消防给水硬件设施的布置。

1.2.1水泵接合器水泵接合器的主要用途是当建筑物内部的消防给水管道水压低、供水不足或无法供水时，消防车可通过水泵结合器向室内管网供水，达到灭火的目的。《高层民用建筑设计防火规范》指出：消防水泵接合器的数量应按室内消防用水量经计算确定，每个水泵接合器的流量应按10～15L/s计算。在实际工作中，水泵接合器的数量既要按照室内消防用水量来进行计算，还要结合实际室外供水能力的状况，两者要兼顾，不可顾此失彼。对于一些灭火系统水泵接合器的数量可以分别设3～5个，这样既达到了节省资金，又保证了消防安全。

1.2.2消防水池消防水池是用来储存消防用水的构筑物，是天然水源或市政给水管网的一种重要补充手段。《高层民用建筑设计防火规范》规定：市政给水管道和进水管或天然水源不能满足消防用水量，市政给水管道为枝状或只有一条进水管（二类居住建筑除外），只要具备上述一种情况，就应该设置消防水池。《高规》第7.3.3条对消防水池的容积做了详细规定：当室外给水管网能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容积应满足在火灾延续时间内室内消防用水量的要求；当室外给水管网不能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容量应满足火灾延续时间内室内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。消防水池的构建还要考虑工程造价及管理方面的要求，在保证城市环状供水稳定可靠的前提下，可以采取适当放大进水管尺寸的方式，保证在室外消防用水量充足的前提下，进水管可以补充消防水池需求的消防用水量，这样就可以适当缩小消防水池的容积，减少工程造价。

1.2.3消防水箱消防水箱是为了保证扑救高层建筑初期火灾时，满足火灾前10min的消防用水量的需要而设置的消防设备。自动喷水灭火系统设计规范》第10.3.1条规定：采用临时高压给水系统的自动喷水灭火系统，应设高位消防水箱，其储水量应符合现行有关国家标准的规定。消防水箱的供水，应满足系统最不利点处喷头的最低工作压力和喷水强度。在消防水箱的施工设计过程中应注意：消防用水与生活用水合用的水箱，在设计时应采取确保消防用水不作他用的技术措施，可采用将生活用水管的出水口设在消防用水管出水口的上部并使两个管口之间水箱的容积达到消防水箱容积的要求；安装消防水箱时，在消防管网的出水管上应安装止回阀，阻止消防水泵启动后消防用水进入消防水箱。

1.2.4消防水泵用来输送和提升消防用水的机器称为消防水泵。消防水泵应保证在火警后5分钟内开始工作，并在火场断电时仍能正常运转。消防水泵宜采用自灌式引水（当泵轴标高低于水源（或吸水井）的水位时，称为自灌式引水），在吸水管上应设阀门，以便于检修。一组消防水泵的吸水管不应少于两条，当其中一条损坏时，其余的吸水管仍能通过全部用水量。对于高压或临时高压消防给水系统，其每台消防泵（工作水泵和备用泵）应有独立的吸水管。为了不使吸水管内积聚空气，吸水管应有向水泵渐渐上升的坡度，一般大于或等于千分之五。消防水泵出水管与环状管网连接时，其出水管不应少于两条。当其中一条出水管检修时，其余的出水管应仍能供应全部用水量。消防水泵的出水管上应设置单向阀。同时为使水泵机件，启动迅速，则在水泵的出水管上应设检查和试验用的放水阀门，试验用过的水，可放回消防水池。

2.高层建筑消防给水系统的加压、超压问题

2.1高层建筑给水系统加压常用方法：一次性加压、分区并联加压、分区串联加压。

（1）一次性加压：一般是在高层建筑的地下室的泵房内，对生活用水和消防用水进行集中加压，加压后的水沿着给水管道输送到相应的位置。但对于高层建筑楼层较低部位，需要加装减压阀设备。

（2）分区串联加压：当高层建筑物达到一定的高度时，一台水泵无法满足高层的水压的需求，如果采用增加水泵的方法加压，那么给水管道又无法承受如此高的压力，为此提出了水泵串联加压的方法，它的设计理念是：高层建筑的各分区分别设置调速泵或水泵与吸水箱或吸水池，然后按合理的顺序启动。但是水泵串联应用的设备比较多，且比较分散，致使工程给水工程的开支大大增加。

（3）分区并联加压：它的应用理念也是对给水系统进行分区管理，因为每个区域都有备用的水泵，使得该方法可靠性大大增加，同时水泵功耗利用率高，能量不会发生浪费，但是水泵并联加压存在着：设备的投资较大，且主干管道铺设增加，给水系统复杂的难题。

2.2消防给水系统超压超压是指消防给水系统管道内的水压超过其正常工作压力的限值，从而对管道、附件、器材和设备等造成损害，影响了给水系统的正常运行，不利于消防灭火。

2.2.1防超压措施。

2.2.1.1设置回流泄压装置。在消防水泵的出水管上设置一条去消防水池的支管，支管上设置泄压阀，当管网压力超过设定工作压力一定范围时，泄压阀自动打开回流泄压，以防管网超压。

2.2.1.2选用流量——扬程曲线平缓的消防水泵。在火灾发生后，消防用水量由小到大，变化幅度较大，如果选用流量——扬程曲线比较平缓的水泵，那么水泵的扬程变化也就比较小，管网的实际压力比较接近设计压力，可达到防超压的目的。

2.2.1.3采用可调式减压阀减压。可调式减压阀可以起到稳压的作用，只要给它设定一个阀后压力，那么不管阀前压力如何变化，都不影响阀后的工作压力。因此，可调式减压阀后面的消防管网就不会出现超压现象。

2.2.1.4采用全自动变频调速供水设备。它的主要特点是可以恒压变流量，即在恒定工作压力下，流量根据实际消防用水量发生动态变化，达到需求流量，不出现超压现象。

2.2.1.5增强给水系统管道的性能，提高其承压能力。使系统在运行过程中即使出现超压现象，也属于系统所能承受的压力允许范围之内，不会出现超压现象。

3.消防给水系统的可靠性研究

消防给水系统的可靠性是对消防安全系数的综合性评价，也是各个消防设备以及给水管道的功能正常发挥的评定标准。首先，它源自于对消防安全的全面认识，包括消防安全器材的使用，以及如何最快的应用现有的消防资源去减少火灾对建筑以及居民的伤害。其次，要明白消防给水系统的功能以及失效问题的解决方法，并通过建立合理的消防给水仿真模型，来探究消防给水系统的各个关联组件对系统的可靠度的影响情况。最后，要做好消防给水设施的安全检测与验收，如检验消防设施的设置是否合理，施工是否符合要求，最不利点的水压是否达到要求，室内消火栓的布置是否合理，必要时对消火栓的材料加以检验（如是否有防锈处理等）；检测消火栓箱内是否设置了直接启泵按钮；检测在消火栓按钮发出确认信息后，是否达到启动和报警的效果等。

4.小结

综上所述，高层建筑消防给水系统设计，应根据高层建筑的消防水压要求以及市政管网供水压力、管路布置等情况，合理选择消防给水系统形式。在高层建筑消防给水的超压和泄压问题上，要对给水系统进行科学布置，在管材及设备上进行合理选取，在达到要求的前提下减少额外投资。对于消防给水系统的可靠性研究，要知道不同的消防设备发挥功能状况可靠度是不同的，因此对待可靠性研究要在对消防给水系统全面认识的基础上，通过大量试验，去发现可靠度与各个消防组件之间的函数关系，以便达到高层建筑消防给水系统预期的消防安全能力以及安全效果。

参考文献

[1]杨琦；住宅生活消防共用给水系统中的问题[J].给水排水，2001，07.

[2]蔡勇，黄晓家；浅谈自动喷水灭火系统喷头的选择和应用[J].2003，29（10）：103～104.

[3]王彤等.室内消火栓给水管网的数学模型分析[J]；西北建筑工程学院学报（自然科学版）；2003，02.

[4]姜令军.建筑内部消火栓环状给水系统设计优化的研究[D]；西安建筑科技大学，2004.

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【关键词】可拓理论；建筑施工；安全管理；系统；物元分析

随着社会经济迅速发展，建筑工程数量与规模不断增大，建筑施工管理日益呈现动态复杂性与系统性，因建筑施工特点，施工过程当中，存在诸多不安全因素，易出现各类工程事故，为确保人们的生命与财产安全，提供工程的质量与进度，基于可拓理论，对施工安全管理进行定量分析，加强施工安全管理结果的合理评价，对可能出现问题及时进行预警，可有效保证建筑施工的安全。

一、基于可拓论的模型分析

1.可拓理论

可拓学原称为物元分析，是由我国蔡文等学者所创的新学科，用形式模型，对事物的拓展可能性进行研究，并找出开拓创新的方法与规律，以处理问题矛盾，其可拓方法为可拓理论在实际中的应用方法，如分合链、发散树与优度评价等均是可拓方法，这些方法已经在检测控制、计算机、智能与管理等方面获得了应用，在施工安全管理上应用可拓理论，可对施工管理中的危险因素进行预警，以起到预防控制的作用。可拓理论当中，需要对经典域、待评的物元矩阵与节域给予确定，以找出建筑施工中的安全因素，保证建筑施工质量及其安全。

2.经典域与节域确定

在现实生活当中，每个事物均有多个不同特征存在，每个特征所对应量值是不同的，因此，在事物评价等级N中，就会存在n个不同特征，即C1、C2…Cn等，其特征所对应量值可表示为ν1、ν2…νn等，有序组公式为：R=（N，C，ν），其中，N表示事物名称，C表示特征，ν表示量值，R表示事物基本元，也称为物元，而N、C、ν为基本元R的要素。物元模型需要确定节域、经典域与待评物元矩阵等，其中，经典域确定的表达式为：

在表达式中，Nj表示j个划分的效果等级，而Ci表示Nj效果等级特征，经典域为Xji表示效果等级有关特征量值的范围。其节域确定的表达式为：

在节域表达式中，P表示全体效果等级，Ci表示效果等级特征，而Xpi表示全体效果等级P有关Ci的量值范围，也就是节域。待评物元矩阵的表达式为：

在待评标的物中，所检测的数据以及分析结果，应该用物元进行表示。表达式中的P0表示标的物，Ci表示效果等级特征，Xi表示标的物有关效果等级特征的量值。在建筑施工当中，安全管理要以国家所规定的相关施工安全标准为参考依据，由安全管理员对每个工地的各项安全管理项目进行随时检查并打分，一旦发现问题，要及时整改，其评分表只是量化指标，基于可拓理论，从各指标间的安全等级与关系制定方面，让施工安全管理相关标准更为明确清晰，运用可拓理论对建筑项目进行评价，再通过结果对施工安全作出预防分析，给建筑施工单位的安全管理提供标准的参考依据。建筑施工中的效果等级特征主要有文明施工、安全管理、施工用电、塔吊、脚手架、起重吊装、基坑支护和模板工程等，在建筑施工的某阶段中，这些特征并非同时存在，一旦基本特征出现变化，节域、经典域与待评物元等均随着发生变化。根据国家相关施工安全的检查标准与经验，应该对施工安全管理的等级进行划分，并应用可拓理论进行评价分析。

3.关联度与待评定等级的确立

当经典域与节域确立之后，具体安全施工评价方法需要确定，以判断物元等级，在物元评价时，基于可拓理论，适当引入必须满足的条件，并在此条件下进行评价，不然不给予评价。在应用过程当中，需要先对初步安全进行评价，对于安全评分表里的所有内容，每项分数应达到总分的七成以上，不然该项目自动认为不安全，并停止后续评价，在这里，该条件成为待评物元所必须给予满足的条件。依据可拓理论，不同等级的关联函数可表示为：

而待评标的物等级关联度可表示为：

其中，Kj表示为评价标的物等级，其数值大小与相关性，能对评价单元等级进行定量反映，以供应用者做出合理的安全决策。

二、物元分析法在建筑施工安全管理中的应用

1.施工安全管理的预警模型构建

在建筑施工中，安全管理是施工管理中的重要工作，为确保建筑工程的施工安全，保证建筑工程顺利完成，加强建筑安全管理的预警模型构建是必要的，与评价模型构建与分析方式大体相同，仅是在经典域、待评物元、等级与节域等规定有所不同，事故安全等级可分为无、轻微、中级与重度等四个等级，在建筑工程中，常出现的事故有物体打击、高空坠落与坍塌等三类，影响这三类事故的因素较多，按事故原因来看，对每种事故节域、经典域与待评物元等进行确定，以物体打击为例，等级效果特征包含设备器具、安全防护、挡脚板、安全教育与杂物清理，经过经典域与节域对物体打击情况进行表示，预警模型中的节域与经典域相比，预警模型与安全管理中的评价模型原因相似，依据建筑施工的安全管理经验与打分状况，对建筑施工中存在安全问题及时发现，并确定事故安全发生类别。在建筑施工中，基于可拓理论，其安全管理预警与评价模型思路可归纳为下列方面，首先，要对安全评价的等级进行确定，然后，确定其影响因素、节域、经典域与待评物元，并对安全性进行初步判定，如果评价不合格，要求立即整改，若评价合格，应继续给予评价，对各特征的权重、关联函数与综合关联度等进行确定，以评价其安全等级，若安全评价不合格，应立即整改，安全评价合格的话，应对其他易发的安全事故进行预警，有效杜绝安全隐患，提高施工安全管理水平。

2.物元分析法的实际应用

在某建筑工程项目中，依据国家有关施工安全检查规范，制定相关施工安全的检查评分表与汇总表，对工程施工中的某阶段进行检查，基于可拓理论，对该工程项目的安全进行评价，通过项目检查可知，物元基本特征主要有文明施工15.6、安全技术交底8.6、安全管理8.1、脚手架8.5、机具用电8.4、塔吊8.5与三宝四口防护8.3，在评分表中，每项指标发生问题，均会给项目安全带来巨大危害，在实际应用中，各物元特征权重是一致的，根据各指标量值信息以及节域、经典域信息的提供，对物元相关联函数与综合关联度的计算可知，此项目安全管理的等级评价是较为安全，也就是还存在安全隐患，需要进一步对常见事故给予安全评价，并加强预防。下一步是易发生事故的安全预警，在建筑施工当中，物体打击、高空坠落与机械伤害是常见事故，其发生概率较高，安全预警模型构建中，对这三种事故均给予安全评价，并对预警类型进行确定，通过待评物元、节域与经典域等分析，这三种常见事故均为轻微预警，在建筑施工中，容易出现这三种事故，需要对项目当中，容易造成这三类事故的项目给予检查与整改，以确保建筑施工的安全性。

三、结束语：

在建筑施工中，安全管理是建筑管理中的重要组成部分，对建筑工程安全予以保障，才能高效高质量完成施工目的，为加强建筑施工的安全管理控制，基于可拓理论，对施工安全管理进行系统研究，对施工领域的各安全因素进行检查，并运用物元分析法给予评价与预警，编制可靠的量化安全管理程序，提高建筑施工的安全管理水平和过程控制，坚持安全管理“以人为本，预防为主”将施工安全隐患消灭于萌芽状态，以保证建筑施工的安全从而保护人员、财产安全。

参考文献：

[1]王增民，吴冲.可拓学在工程项目管理绩效评价中的应用[J].科技管理研究，2009（10）

[2]赵冉，顾伟红，李建民.基于可拓理论的铁路隧道施工风险因素分析[J].科协论坛（下半月），2011（06）

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【关键词】《建筑设计》 空间操作 材料 建造 教学方法

建筑设计的目标是创造适宜的、可供使用的空间。建筑空间具有物质性特征，是真实材料的建造过程与结果的总和。而在现代主义抽象空间理论指导下，建筑设计常被简化成单纯的几何关系，以草图和毫无材料特征的体形模块来研究空间与形式的关系，忽视了建筑空间的物质特性及其内涵的建造逻辑，但因明显优于“图画建筑”的二维图形设计，目前广泛应用于我国建筑学专业课程的教学中。

《建筑设计》课程概况

我国正规化建筑学教育起始于上世纪20年代，主要借鉴西方模式，经过几十年的实践和改革，形成了目前相对成熟稳定的教育体系，即以建筑类型组织设计课教学：一年级建筑设计基础教学完成后，进入了二到五年级的专业主干课《建筑设计》系列课程，以不同建筑类型进行单项训练，包含由简至繁的十几个设计题目，逐步掌握建筑设计的过程和方法。

这种模式化的教学体系，课程的选题基本固定，按功能、流线、空间、体形等因素的复杂程度循序渐进，对于培养学生掌握设计的基本方法与理论是行之有效的。学生严格按照给定的任务书做一草、二草、三草及阶段草模，逐步建立抽象的空间与形体概念。评分则依据图面的空间布局、功能组织、表达技巧等评定成绩，对构成建筑空间的材料、构造特征及建造过程的研究与表达较少要求，设计成果主要依靠图纸表现。

教学存在的问题分析

传统设计教学重点关注的是建筑功能与形式及二者的关系，趋向于考虑建筑的最终形态和图面的表现效果，而对于建筑空间形态的构成、建筑材料和技术的逻辑关系缺少必要的关注，存在下述问题：

1.模式化的课程体系和“草图+草模”的设计方法，着重于抽象空间形体的训练，忽略了建筑的材料性、建造性和社会性，导致建筑往往被设计成一个不与具体材料和技术发生关系的抽象形体。单纯从图纸设计到模型操作的转变无法传递真实的空间体验，实现尺度感、模型材料、构思形式向建造形式的转换，容易造成建筑设计与建成效果脱节和形式主义，导致生动有效的缺乏，无法形成感人的建筑空间。

2.设计与技术课程的设置各自为政。设计课将二维的形式及其虚设功能作为首要目标，将技术性手段视为后期的辅助手段和实现的方式，与设计形成被动的后续关系。这种割裂的教学状况，往往导致学生不能正确理解建造技术的重要性，忽略对建筑设计本质的思考。在建筑设计与形式表达过程中，不能以空间和建造作为设计思考的目标，设计流于形式甚至丧失了建造的可行性。

国内外建筑设计教学的经验借鉴

考虑到材料和建造之于建筑空间的重要意义，许多建筑院校正探索把空间建构作为一种教学方式应用于设计教学中去，通过强化建筑本体要素，即材料、构造、结构方式和建造过程来培养学生理解建筑空间、学习建筑设计。笔者通过近年来对十余所国内外优秀建筑院校空间教学的深入研究，发现在其各具特色的教学体系中蕴含着以下共同之处：

1.分项训练的题目设置。苏黎世联邦理工学院和我国东南大学均采用分解递进式空间训练方法，将空间建构能力训练分解至若干题目：1.空间类型和空间限定要素的认知训练；2.空间形态与场地环境的关系认知训练；3.空间功能与行为模式的认知训练；4.空间单元、空间序列的设计训练；5.材料、技术与空间的建造训练；6.理念构思与空间设计的综合训练。通过系列训练，使学生逐步学习并掌握具有建构意识的设计方法。

2.模拟建造的操作手段。传统设计课教学虽要求制作工作模型帮助推敲空间形体，但很少要求制作大比例模型或1：1搭建，忽略了对材料特性、构造方式、结构选型和建造方法的研究，也缺乏对实体构筑物的感受和认知。可借鉴德尔夫特理工大学和墨尔本大学实体建筑的建造体验等模拟建造的教学经验，从“模拟建造”“准建造”“实际建造”多个层面上，使学生对材料、构造、结构进行模拟转换研究，获得逼真的建筑空间和建造过程的体验。

3.设计与技术类课程的协同教学。国内技术类课程在数量和权重上并不逊色，但各板块相对独立，一般在高年级才开设，且以理论讲授为主，缺乏模型和建造支撑，技术成为停留在纸面的口号。英国诺丁汉大学和伦敦AA建筑学院的技术研究类课程则贯穿整个教学过程，各年级教学单元都有研究结构、材料、建构技术的内容。技术类课程与设计课程紧密配合，随着年级升高逐渐增加的协同教学已成为一种重要的教学模式。

实验性教学方案

从传统学院派“图画建筑”的教学模式，发展到“草图+草模”的设计方法，将空间问题的研究从二维升至三维，但限于模型材料自身的性能及组合形式的变化，从本质上讲仍属美术引导型设计教育。开展空间操作训练，实现由“图纸设计”“模型辅助”到“空间操作”的转变，将空间形式研究与建造建立相应的联系，使学生在参与建造过程中对空间概念、空间设计要素（功能、材料、构造、结构、文化、环境）、空间类型和组合方式及人在空间中的行为、感知等有相当认知，从而掌握空间整体设计基本技能，实现向以技术为主导的理工型教育体系转变。

长安大学建筑学院通过吸收国内外优秀建筑院校的教学改革经验，首先在建筑学专业一、二年级（建筑设计入门阶段）采用了以“空间操作”为核心的教学模式，以对空间的认知体验和对材料的真实建构启动建筑设计教学。

1.一年级教学体系及操作模式

建筑设计基础将建筑空间设计分解为4个阶段：概念、抽象、材料和建造，对应“空间认知”“空间构成”“空间建造”和“设计综合”4个单元，每单元关注一个空间问题，通过分项训练使学生掌握每一单元的目标和方法并理解本单元与前、后单元的联系，实现建筑空间的可教化（图1）。

第一单元，空间认知。空间认知目标是为学生建立空间、尺度的概念。通过建筑测绘获取对建筑和空间感性、直观的认识，了解基本的建筑构造部件尺寸及人的活动尺度；运用尺度和空间知识进行基本空间设计，认知内容在设计中得到延续。

第二单元，空间构成。该单元以空间认知和形态构成训练为基础，关注空间与形式、秩序。通过加法和减法两个阶段的空间设计，凸显空间的限定和生成过程，用限定要素的排列组合获取空间形式的秩序和层次。

第三单元，空间建造。该单元重点是空间建造与空间生成的关系。通过对材料的操作、节点和连接体的选择、实体加工与制作引导出对不同建筑材料特性的挖掘及其加工方式、过程的思考，建立对空间形式与材料、构造和建造关系的认知，进一步研究空间和建构的多种表达。

第四单元，设计综合。该单元是对所学内容的综合性训练。题目选择具备简单功能的小型公共建筑，要求从建构角度研究设计的意图和实现之间的关系，从构思形式向建构形式的转换；学习将各空间训练单元的知识和方法运用于建筑设计中，建立空间秩序和层次；理解空间与场地、环境、功能、造型的关系；完成从模型材料到建筑材料的转换及建构想法的实现。设计最终成果以班级或小组为单位，进行真实材料的足尺建造。

2.二年级教学体系及操作模式

二年级设计课延续以“空间操作”为核心的教学理念（图2）。教学目标在于运用适宜的材料和技术，在特定场所中创造出符合功能要求的空间与形式。教学主线，即第一条线是环境概念，设置了4个场地限定条件；第二条线是空间概念，将通常的功能空间简化为4种原型，作为设计的载体，具体题目可灵活替换；第三条线是建构的概念，材料和结构是建筑形式产生的重要依据，强调材料的质感、形象、表现力及如何运用合理的技术方法处理材料与形式的问题。

以空间搭建启动建筑设计，从由环境、功能分析等引发设计概念转变成直接性对物质材料的操作引发概念，学生可获得可读性的、直接性的空间体验，不需借助设计思维的转换；积累了初步的建造经验后，设计课教学由“搭建”偏向“营建”，调整设计和建造的互动方式，采用分解递进式教学，重视设计与技术、环境的结合，帮助学生逐步掌握理性的设计工作方法，对于设计经验缺乏的低年级学生起到良好的效果。

结 语

在设计入门阶段采用“空间操作”教学法，通过局部的、小规模的建造实践，将其建造周期、造价、可实现程度控制在可操作范围内，已成为当前建筑学教育的一种重要趋势，并在近年的实际教学中获得了良好的效果，其教学体系和具体操作方法的完善还有待于后期更加深入的研究与探索。

参考文献：

[1]《建筑设计基础课程1：1营建教学》，《建筑学报》2013年第2期，第110-114期。

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关键词：科学学视角；建筑科学；发展研究

中图分类号：B503.92文献标识码：A 文章编号：

一、建筑科学的历史发展进程

在中国文字中的“建筑”，不仅能够表示营造、建造建筑物的人类活动，还可表示某种活动的建筑产物，或是某风格、某时期及其技术与艺术的总称，比如现代主义建筑、巴洛克建筑、古罗马建筑、秦汉建筑等。

我国的建筑历史可追溯到3000多年前的殷商时期，并在当时就具备了独特的建筑风格，并以此在以后得到了一系列发展。据历史考证，在春秋末年，由齐国工匠官所著的《考工记》中，就已经详细记载了当时称工匠的主要职责，并记载了房屋建筑规则、王宫建筑规制以及都城规划等。可以说，我国是能够较早绘制建筑模型与建筑图的国家之一，但是与其相对应的建筑理论体系却并没有能够得到发展。

而现代建筑学的主体部分则源于西方国家，从历史上来划分，其建筑学的发展进程大致可分为三个阶段：

第一阶段为古代，即建筑学刚刚兴起时。公元前3世纪至2世纪时期，古希腊出现了专业的建筑著作，其中涵盖了施工机械、建造方法、构图法则等内容。其后古罗马在古希腊建筑的基础上，使建筑的数量、规模、类型都有了更大的发展。公元前1世纪，来自古罗马的建筑师所著的《建筑十书》10卷本中，不仅将内容扩展到了住宅、公共建筑、施工设备、工具、供水工程技术以及建筑物与风向、阳光的联系等，而且首次提出了美观、方便、坚固的三原则。

第二阶段为近代，即文艺复兴时期。借助着文艺复兴浪潮，西方建筑学也得到了新的发展。在这个时期，不仅有大量的艺术因素注入到建筑活动中，而且由于几何学家也开始参与到建筑活动中，使建筑设计学、建筑制图学都得到了极大发展。其中，1485年的《论建筑》一书更是首次兼顾到了建筑艺术与建筑技术，为建筑学的雏形树立了较为完整的概念，可以说是建筑学产生质变的关键因素。

第三阶段即现代，建筑学得到了稳步的发展。自从20世纪以来，已有的建筑学科不断随着对象的细化而有多门分支学科分化出来，其在综合与分化的辩证统一中不断增加分支学科。另外，建筑学图书、刊物的数量也是逐渐庞大，不仅表现出建筑学正在逐步走向繁荣，而且还是其能够持续发展的重要保证。

从建筑学的历史发展进程中不难看出，建筑学已经演变为结构复杂的学科，所有将研究对象定为建筑活动与建筑物的学科都已经超越了单一建筑学的范畴，因此应称这些学科为建筑科学才更为恰当。

二、建筑科学继续发展的措施

时至今日，建筑科学学科可谓发展潜力巨大，而为使建筑科学的发展更为有序、可持续发展，基本应遵循一个基点，两条主线，三位一体的发展措施。

（一）一个基点

就是准确、清晰地把握好过去、现在、未来的建筑科学，并将此作为基点，完善总体规划，将力量进行合理部署，进一步将发展重点突出。而建筑科学学、建筑科学史就是为使建筑科学的发展而创立的新学科。

从本质上来看，建筑科学史就是将建筑科学及分支学科的演化进程进行梳理与回顾作为其任务，而建筑科学学则是基于对建筑科学发展历史经验的总结，进一步对建筑科学的定位、体系结构、持续发展的前景、态势、条件、背景进行探讨。它们既是建筑科学、建筑学的自我认识与自我反思，更是建筑科学迈向成熟的重要标志。以前，这两门学科的内容一般都包含于建筑学基础、建筑学原理以及建筑学概论之中，而现在，这两门学科的独立已是必然，它们的创建对于整合性发展建筑科学有着至关重要的引导、支持作用。

（二）两条主线

就是指在完善、充实建筑科学学科结构的同时，应全面考虑内外两条线，其中内线应对已有学科的分化进行强化，而外线则应使学科间的融合得到促进。

首先要为已有学科营造出渐次分化的环境，通常情况下，研究对象分化直接影响了学科的分化。建筑物与建筑活动是建筑科学研究的对象，因此只要能够分化建筑物与建筑活动，那么建筑科学的已有学科也能相应获得细分化的可能。

其次是与相关学科的合作、交流与沟通要加强。建筑科学人员、建筑工作者应将其知识面充分的扩展，从而在建筑科学人员身上形成多学科知识的融合，同时还应积极地建立起与相关学科人员的横向联系，在合作课题中营造出萌生边缘分支学科的条件与机遇。

（三）三位一体

就是建筑工程、建筑艺术、建筑科学三者得到协同发展，并在建筑工程与建筑艺术的基础之上，将建筑科学建设重点突出。

建筑工程、建筑艺术与建筑科学之间应当是极为密切的关系，从图1中可以清晰地看出这点。

图1建筑科学与建筑工程、建筑艺术的关系示意图

建筑物、建筑活动另外的表述方式就是建筑工程与建筑艺术，它们既作为建筑科学研究的对象存在，同时也是建筑科学生存与发展的重要基础。建筑科学只有源源不断地“接收”到来自建筑工程、建筑艺术的实践经验与问题，并将这些内容提升为理论知识，才能真正得到建筑科学的相关回馈，进而发展成有理论导向、更具创造性的建筑工程实践与建筑艺术实践。

结语：综上所述，对于基于科学学视角的建筑学科来说，随着科学技术的快速发展，其继续分化、细化且衍生出更多的边缘学科并得到更大发展的机会是客观存在的。为此，我们必须从建筑科学的发展进程开始研究，摸清建筑科学发展的历史脉络，并根据时展的需要，使建筑科学更为完善。

参考文献：

[1] 王续琨.科学学视角中的建筑科学.[J].科学学研究.2003,21(1).

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摘要：分析建筑施工技术课程教学目标，阐述建筑施工技术课程虚实一体化教学整体设计的理 念、原则，进行虚实一体化教学内容设计、教学模式设计、培养模式设计以及虚拟教学平台的开发，以提高教学质量和教学效果，提升学生的职业技能。

关键词：虚实一体；建筑施工技术

《建筑施工技术》课程是建筑工程技术专业群的一门实践性和综合性非常强的核心课程，也是从事施工员、质检员、监理员等岗位的必要专业技能。在《建筑施工技术》课程教学改革的推进过程中，如何实现学生在做中学、学中做的做学一体化教学目标，任务的可动手操作性成了关键因素。由于建筑施工本身体量大、施工环境复杂，安全隐患大等特点使得学生在典型任务的动手完成上遇到了困难，故目前的教学形式，不能很好地激发学生的自主学习兴趣，不能很好地培养学生的动手操作能力，学习效果不够理想。BIM技术的出现，将引发建筑业的一次革新，同样也为《建筑施工技术》课程教学改革提供了新的思路。就建筑工程技术类专业的核心职业技能课程建筑施工技术教学而言，应进行课程整体设计和改革，在整合职业标准要求、课程体系、技能考核内容和考核方式的基础上，实施虚实结合的一体化教学。这样能够将培养和提高学生的职业技能和素质作为核心组成部分，以岗位能力为基 础，大大提高学生的实践能力、创造能力、就业能力和创业能力。本文试分析建筑工程技术课程教学目标，阐述建筑施工技术课程虚实一体化教学整体设计的理念、原则以及虚实一体化教学的培养模式，并提出教学内容及课程考核内容。

理实一体化课程对课程教学模式提出新的要求，传统的老师讲、学生听课程教学模式已不能适应新的课程教学要求，改革课程教学模式、探索并尝试多种教学方法、应用现代教育技术对理实一体化课程教学目标的实现具有重要意义。[1]

一、课程教学目标

1、能力目标

（1）核心目标

①能够编写技术交底文件，并实施技术交底。

②能够确定施工质量控制点、施工安全防范重点，实施质量、安全和环境交底。

③能负责施工作业的质量、环境与职业健康安全过程控制。

（2）一般目标

①能够参与编制专项施工方案。

②能够识别、分析、处理施工质量缺陷和危险源。

2、知识目标

（1）核心目标

①掌握技术交底文件、专项施工方案的内容和编制方法。

②熟悉工程施工工艺和方法。

（2）一般目标

①熟悉建筑构造、建筑结构和建筑设备的基本知识。

②熟悉建筑信息施工软件的应用知识。

3、素质目标

（1）核心目标

①培养学生自觉遵守职业道德和行业规范的意识。

②培养学生严谨的工作作风、爱岗敬业的工作态度、自觉学习的良好习惯。

（2）一般目标

①培养学生的团队意识和分析解决问题的能力。

②培养学生树立质量和安全意识，以满足专业岗位的要求。

二、建筑施工技术课程虚实一体化教学整体设计

《建筑施工技术》是建筑工程技术专业的一门专业核心课程。课程通过虚实一体化以建筑施工技术方案的编写、交底、实施为核心，以实际工程为载体通过5个模块来组织教学内容，是一门培养学生建筑施工技术应用能力的项目化课程。每个教学以工程项目中所将遇见的常见施工内容为主线，从图纸开始，逐步分析讲解致完成图纸要求的内容，在这个过程中，着重于施工工艺，强调质量和成本控制能力，兼顾成本和工期控制。通过这种设计，学生可以在立足施工员的基础上，较好的拓展到质检员、安全员、材料员、监理员等相关岗位。

1、虚实一体“五融合”创新理念

“五融合”内涵：虚拟与真实生产性实训一体化融合；虚拟与真实的施工一体化融合；虚拟与真实职业、实训环境一体化融合；虚拟与真实实训工位一体化融合；虚拟与真实仿真教学系统和教学工厂一体化融合。

2、以岗位“六对接”为原则

虚实一体岗位仿真教学模式是虚实一体实训基地（或“校中厂”）的实训教学模式。以“虚拟仿真教学平台”为核心的虚实一体实训基地，其教学模式应该而且必须是岗位式的仿真教学模式。[2]

所谓的虚实岗位的“六对接”即：虚拟与实际岗位角色规范对接；虚拟与实际岗位工作过程对接；虚拟与实际岗位工作内容对接；虚拟与实际岗位技术规程对接；虚拟与实际岗位工作质量标准对接；教学中的师生关系与实际岗位中工作关系对接。

3、以某典型工程为载体展开项目化教学

在教学环节的设计中应以施工员的技能能力为核心，兼顾其它岗位的技能能力。教学中以某典型工程为载体设计项目，为此，每个教学环节为设计为：施工图纸提出施工任务，分析图纸完成所需材料、设备、人员安排等内业工作，学习施工工艺流程并明确施工工艺要点、施工质量控制、施工安全控制等外业工作，兼顾施工成本控制、施工工期控制等能力的培养，在此基础上，编制施工方案并进行交底。

三、教学内容设计

建筑施工技术课程教学以模块化教学展开，具体见表

四、教学培养模式设计

在高职生职业技能及素质培养模式中引入虚实一体化理念，就是充分利用现代信息技术，通过学生与校内实训设备、校外企业设备和管理等教学资源间的虚实结合以及教学环境、教学方法、教学过程的虚实结合，再实施以真实工作任务、社会产品或就业环境为载体的教学方法的同时，有效地融合并使用虚拟实现技术手段，积极开拓虚拟实验实训、虚拟创业与职业生涯规划等体验性学习和活动，从而有力提高职业技能素质，促进职业能力的发展，为就业和创业提供保障。其具有以下方面的特征：（1）职业特征。实现了实践教学和就业目标要求的高度一致。（2）应用特征。注重技能，在学中做、做中学。（3）职业拓展特征。学生可获得多种职业通用的知识和经验，在提高专业能力的同时，进一步提高社会适应能力，为顺利转岗转行打下基础。（4）学生角色转换特征。学生是实践教学的中心，可以在虚实结合的实践活动中扮演几种职业角色，以个别化方式接受实践教学指导。

五、虚拟实训平台开发

虚拟实践主要适用于一些真实实训操作较为困难或更有利于提高学生职业技能素质的场合。如：危险性较大的操作（基坑开挖作业、架子工作业等）；投入费用太高的项目（塔吊安装、设备拆装等）；重复实施困难的情境（混凝土浇筑等）；弥补因教师少、学生多而导致的不能一对一实施个性化实训过程指导的不足；解决现有实训场地和内容开放性欠缺的问题；实现对实训全过程的智能化跟踪与远程监控等。对校内实训基地建设中由于资金、场地、技术等原因不能建设的生产工艺、设备、材料等，通过建立虚拟的场景和图像予以补充；另一方面，要通过虚实结合提高实训效果，充分发挥虚拟技术直观、形象的功能，提高生产工艺与设备的透明度，使复杂的工艺与设备问题简单化，从而促使学生在有限的空间和时间内掌握更多的实践知识，使知识传授的速度和强度大大提高。

高职院校需要通过校企深度融合，不断完善校内实训基地的虚实一体化建设，实现多样化功能。目前开发虚拟仿真实训平台的公司有不少，如浙江太学科技有限公司，目前对教学工程项目的建模已经完成，在条件成熟的基础上通过校企合作开发虚实结合生产性实践教学模式、仿真工作任务和职业环境完全具备可能。

六 结束语：

总之，以“校企合作，工学结合”人才培养模式为基础，实施工学交替，推进虚实一体化的课程教学改革，是培养高职生职业能力的有效途径。由于专业设置对接企业岗位需求，因而建筑施工技术课程虚实一w化教学可以推进校企合作，解决专业面向与服务相匹配、专业人才培养与企业需求相一致的问题，大大提高学生的职业技能和职业素养，实现“学生”到“职业人”的培养目标，体现高职教育的人才培养特色。同时，课程标准对接企业职业标准，促进教师自主自愿下企业锻炼学习，可以着力提高教师的实践教学能力、产学研水平，使“双师型”队伍人数逐年扩大。随着虚拟现实技术与实践教学相结合的改革不断深入和完善，虚实一体化教学的模式将在职业教育教学中发挥更大的作用。

参考文献：

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【关键字】超高层建筑；混凝土泵送；防回流施工技术；可行性研究

随着我国土地紧缺状况的不断严重，我国在经济高速发展以及建筑技术高速发展的大前提下，我国对超高层建筑的需求量也在不断增加， 同时超高层建筑也是日后的建筑发展的趋势。可以说超高层建筑在现代城市建设过程中是可以随着时间的推移成为主导的。但是在建设超高层建筑的过程中，所使用的混凝土运输方法为混凝土输送泵加泵管的输送方法。但是这种方法会造成混凝土回流的情况，而且混凝土回流的情况会随着建筑层数的增加而增加。因此在超高层建筑建设的方面也就会造成混凝土严重回流的情况，对超高层建筑建设的过程造成极为严重的损害。为了减少这种情况，就需要使用混凝土泵送防回流技术，通过这种技术就可以有效地解决超高层建筑混凝土回流的情况，而且超高层建筑所需要使用的混凝土标号较高，因此泵送难度就会更大，在输送过程中就更容易出现问题。由此对混凝土泵送防回流技术的可行性进行研究就显得十分重要。

1. 超高层建筑混凝土泵送工作的基本流程

在超高层建筑进行混凝土泵送的工作中，首先需要将混凝土泵管进行相应的布置，然后安装液压截止阀。当液压截止阀安装完毕后，就可以调试混凝土泵送的设备。当混凝土泵送设备调试完成后，就可以进行混凝土的浇筑工作，混凝土浇筑工作完成后可以使用超高压直接水洗泵管，并且冲洗水循环，以循环利用混凝土泵管，最后再将设备进行维修和保养。

2. 超高层建筑进行混凝土泵送使用防回流技术的特点和难点

在使用泵送混凝土工艺来将混凝土进行输送的过程中，泵管中会存有大量的混凝土，因此在浇筑完成后以及在对地泵进行维修的过程中， 会损失大量的混凝土，同时这些滞留在泵管中的混凝土，也会对混凝土泵造成一定的损害。在这样的情况下，可以在地泵出口安装液压截止阀。通过液压截止阀就能够阻止垂直管道混凝土的回流情况，同时液压截止阀的原理为液压油缸将插板进行驱动，从而能够控制阀的各项操作，并且也需要将插板安装在混凝土的通道上，以帮助插下插板后可以将管道封堵住，进一步阻止混凝土的回流。但是在实际的使用过程中，我们发现泵管和插板之间往往会存在漏水和漏浆的情况，正是由于这种情况， 在使用过程中很有可能会让泵管堵塞。而且随着楼层的增高，泵管连接处也会出现漏水和漏浆的情况，严重时会导致洗管过程中泄压以及堵管的情况。

3. 超高层建筑混凝土送防回流施工技术的流程

3.1 布置混凝土泵管的过程

由于目前的混凝土泵管主要是使用耐高压管道，因此为了保证管道在使用过程中能够具有较好的抗爆能力，在管道之间必须使用使用强度级别较高的螺杆。这主要是为了能够让螺杆能够承受较大的拉力。而泵管的接头也需要使用带股价的超高压砼密封圈，这主要是防止在压力过大的情况下砼被挤出的情况，进一步地让混凝土泵管的密封性达到要求， 让密封更加长久和有效。在进行布管的过程中，则需要注意应该根据砼的浇注方案来进行设置，同时使用的管道应该尽量避免使用软管或是弯管，以缩短管线的长度。在一些实际的混凝土泵送防回流施工过程中可以沿着楼的地面或是墙面进行铺设，而为了减少管道内混凝土过多在对管道造成的压力，也可以在泵的出口处设置约30 米长的水平管道，在竖向上，每间隔100 米时就可以设置一段约10 米长的水平管道。通过这样的设置方法，能够很好地避免出现泵管内反向压力的情况。

3.2 安装液压截止阀的过程

在对液压截止阀的安装过程中，主要是在输送泵的出口处进行液压截止阀的安装。在安装时需要将泵管固定在支架上，保证泵管不会出现移动的情况，同时液压截止阀需要使用泵管来进行支撑。如果在此过程中， 甭管的起地高度没有达到要求，那么截止阀就需要水平安装。在截止阀水平安装的过程中，一米之内不允许出现障碍物的情况，以防止出现影响设备拆装的情况出现。同时截止阀和泵管在安装过程中应该注意随时保证垂直，不允许出现倾斜的情况，在接口处也应该注意密封，以免出现漏浆的现象，影响混凝土泵送防回流工作无法正常进行。

3.3 设备调试的过程

设备调试的过程，主要是在安装了油泵系统，并且将油泵系统和油缸连接在一起后进行的。在进行设备调试的过程中，首先需要将操作阀门开启，然后利用油缸的自身性能将插板进行相应的驱动，并且封堵和开启管道的过程需要循环几次，如果这个过程一直是正常的，那么就表示设备运转正常，可以正常使用。同时操作人员也需要随时观察插板与泵管的连接情况，如果出现了间隙那么就需要重新进行安装。油泵系统也需要做一个平台，以防止在工作过程中受到雨水的影响。

3.4 混凝土浇筑的过程

在进行混凝土浇筑的过程中，液压截止阀是一直处于一种开启的状态。由于液压截止阀一直开启，因此在使用的过程中设备的开启一定要到位，以免出现截流的现象。同时在使用过程中油泵系统必须断电，而且非操作人员应该远离，以免出现误操作导致截止阀关闭的情况。而如果截止阀关闭，则会出现爆管的严重事故。同时当输送泵出现了故障需要进行维修时，首先需要关闭截止阀，然后再进行故障排除的工作。

3.5 超高压直接水洗泵管的过程

水洗泵管主要分为两种情况。一种情况为200m 以下的水洗过程，一种为200m 以上的水洗。如果是200m 以下的水洗，那么需要关闭截止阀， 然后在地泵的出口放入海绵球，同时往泵料斗中加入水，再将截止阀开启。当开启截止阀后，由于料斗中的水是不断加入的，因此就可以起到输送剩余混凝土的目的。当高于200m 时，由于海绵球无法承受如此巨大的压力，因此在水洗过程中，主要是采用在浇筑完成后关闭截止阀， 并且在地泵的料斗中加入约1 立方米的砂浆，再将截止阀开启。在此过程中，地泵会将砂浆不断的输送进泵管，并且可以不断的将料斗中加入冲洗水，通过砂浆作为媒介，就可以较好的将泵管中所剩余的混凝土输送到作业面。但是使用这一方法的过程中需要注意一旦出现了水就需要立即停止地泵的工作，泵管中的谁就会因为重力的作用流入到集水坑中。

4. 结语

超高层建筑混凝土泵送防回流工作极为重要，文章提出了几种办法， 表明超高层建筑混凝土泵送防回流工作是可行的。

参考文献：

[1] 海焱. 超高层建筑混凝土泵送防回流施工技术[J]. 城市建设理论研究（电子版），2013，（6）.

[2] 刘志茂， 吴延宏， 王开强等. 基于模块化低位顶升钢平台模架体系的混凝土超高泵送技术[J]. 施工技术，2012，41（15）：22-24.

[3] 杨继章. 高层建筑混凝土泵送工程施工设备配置优化系统的研究[D]. 西安建筑科技大学，2009.D

[4] 郑桂春. 高层建筑施工混凝土泵送质量控制的几种方法[J]. 赤子，2012，（6）：302.