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现代化建筑与智能化技术

  由于经济的不断发展和科技的突飞猛进,人们对中国建筑工程要求在数量上大发展的同时,对建筑工程在美观、品质、安全、环境和功能方面提出了更大、更高的要求。面对这样繁重而复杂的任务,建筑设计与营造必须要具有现代化理念,开发采用现代化技术和运用现代化管理。其中智能化融入于建筑之中,乃是当念现代化建筑发展的一项重要内容和发展趋向。 一、 现代建筑是社会进步的象征   现代建筑是人类政治、经济、历史、文化和科学技术发展的结晶,有着时代的特征和民族风格的烙印,是一个国家民族政治、经济、文化和社会发展的物化记录。中国建筑历史源远流长,在每个历史时期中,都留下了精美绝伦的乐章,具有十分鲜明的时代特征和地方建筑风格,其结构、功能、艺术上实现了高度的和谐统一。以纪念新中国成立十周年而建设的北京十大建筑为例,这些建筑都较好地继承了中国古代建筑艺术的精华,并融汇了当时建筑的新观念、新技术,成为既有鲜明的民族特色,又有强烈时代特征的建筑丰碑。 众所周知,人类社会经历了农业社会、工业社会及正在经历之中的现代信息社会,由于人类认识、改造自然及科技发展水平的不断提高,推动着人类的生产、生活方式的进步和提高。以早期农场工作为主,过渡到工厂工作为主,又行将过渡到在智能大厦或智能住宅中工作为主。这是时代赋予现代化建筑新的内涵和使命,是人类社会走向进步的重要标志。 国际上公认1984年在美国康涅狄格州哈特福德市建成的世界第一幢智能大厦----城市广场以来,仅仅十多年里,智能建筑在世界各国的发展势头十分迅猛,在美国、日本以及在欧洲都已建造了数千计、数以万计的智能建筑。据不完全统计:到1999年底为止,中国已新建智能建筑总量达到1,500幢以上,其中上海、北京、广东、江苏位居全国前四位。中国智能建筑地区分布比重见上图示。 国内已建成的180m以上的建筑,都具有比较完善的智能化功能,大部分运行性能良好。   中国实行改革开放政策20以来,经济的高速增长,有力地促进了中住宅建设的大发展。目前城镇住宅建造量,一年要超过3亿平方米,其投资占全社会固定资产投资比重的12%,约占国内生产总值的7.2%。1995年制订的《中国城乡住宅建设技术政策》提出:"到本世纪末,我国人民的生活达到小康水平,城乡人民居住状况的相应改善是主要内容之一。根据我国国情,到2000年,争取基本上实现每户有一套经济实惠的住宅,全国居民人均居住面积达到8平方米"。这是中国到小康水平的定量指标。由此住宅水准将从数量型转为质量型,开始向世界"舒适标准"方向迈进。其中重大变革之一是住宅小区的智能化,它将使其功能近一步得到改善和拓展。所以,中国智能住宅和智能住宅小区的市场和潜在市场是十分巨大的。总之,目前中国开发和应用智能建筑技术方兴未艾,在国际上,大有后来居上之趋势。 二、 现代建筑是建筑艺术与技术的结晶   建筑是艺术与技术的结合,两者相互促进,共生共荣,推动着建筑最终产品的发展。社会经济的发展,科技的进步为建筑设计者在创作过程中追求尽善尽美的创新提供了基本条件,其创作水平基本上都可以反映出每个历史时期的建筑形体和内在的功能特点。但是,在一定历史时期的科技发展水平影响着建筑设计欲望的充分发挥,由于受到技术条件的局限,很难造就超出时代技术水平的建筑作品。只有在当今社会里,随着科学技术的飞速发展,各种建筑技术、新材料的涌现,为建筑设计者提供了广阔的空间,使之尽情地表现建筑形体美和展现出丰富的建筑功能。现代建筑除在建筑风格表现上具有现代气息外,更重用的是以其丰富的科技含量,反映出功能齐全、质量优良、满足使用需要整体水平上。随着当今信息社会的发展,人们生产、生活节奏的加快,社会资源的优化配置,对建筑的功能需求将不断提高和增加,现代建筑的发展必然离不开智能建筑技术,这是现代建筑功能发展的必然趋势。 20世纪的建筑科技进步,为人类生产,生活提供了更为丰富的物质基础,创造了新一代的物质文明,随着科学技术的进一步开发应用,未来的21世纪建筑业生产方式的改变,将逐步实现两方面的转变,一是由手工业生产方式向建筑工业化的生产方式转变;二是通过高新技术的开发应用,各领域的高新技术的渗透和移植,建筑工业化将涵盖自动化 、信息化、生态化等内容。现代建筑与智能技术的结合是建筑科技水平创新发展和综合效益优化提高的最好表现,也是当代信息社会发展的必然趋势,是人类21世纪创造物质财富和提高生活质量的重要内容。 三、 现代建筑智能化的关键在于依靠科技进步   21世纪的信息社会,人类经济的发展和社会的进步将产生质的飞跃。我国同世界各国一样都将面临资源短缺、环境恶化和人口增长的压力,要缓解这种压力和促进社会进步,只有努力改变落后的生产力、生活方式,发展高新技术产业,即加速产业技术创新的进程,有效地保护环境,合理利用和节约资源,改善人们的生存空间和生活质量,使人与自然的发展相协调。建筑业的最终产品是人类生存最基本的物质基础,也是支持21世纪信息社会发展重要的基础设施,其发展水平乃是综合国力一方面的重要体现。未来的若干年,我国仍是建设的高峰时期,必然要投入相当的人力、物力。因此,建筑业发展还必需与相关的高新技术相结合,提高建筑最终产品的科技含量,一些新技术、新成果、新材料、新工艺的涌现将逐步改造传统建筑业,创造出具有创新特色的安全、舒适、便捷、快速、节能、增值、充分满足工作、学习、生活需要的各种类型的现代化建筑。 四、 未来建筑的智能化发展   今后建筑科技的发展,将进一步围绕建筑业的发展如何为保护环境,节省资源,降低能耗,改善人类社会生产、生活条件而开展,而建筑智能技术的发展要为节能、生态、太阳能等在各种类型现代建筑中应用 提供技术支持,为发挥现代建筑的综合功能和提高经济效益和社会效益的实现,以满足社会各层次消费者的需求。   未来建筑智能化的内容将更加丰富,并且融入于各类建筑之中,如:1.在提高建筑结构安全度方面,可采用自修复混凝土(智能混凝土),在混凝土中掺入装有树脂的空心纤维,当结构构件出现超过允许度裂缝时,混凝土的微细管破裂,溢流出来的树脂将自动封闭和贴接裂缝;光纤混凝土,在结构物的重要构件中埋设光导纤维,从而能够经常监视构件在荷载作用下的受力状况,显示结构的安全程度;有机结构构件,建筑梁、柱由聚合物缓冲材料连成一体,在一般荷载下为刚性连接,而在振动的作用下为柔性连接,起到吸收和缓冲地震或风力带来的外力作用。2.在生态建筑中采用智能化系统监控环境的空气、水、土的温湿度,自动通风,加湿、喷灌;监控管理三废(废水、废气、废渣)的处理。3.在节能建筑中除墙体、屋面、门窗设计合理,材料具备环保节能外,还可利用智能化系统监控暖通、光照。设备等系统的运行。4.在太阳能建筑中可利用智能化系统监控供电、供暖、供热水系统的运行,如自动调节太阳能面板的角度;自动清洗太阳能面板上的灰尘;自动加水、加温等。 现代建筑要提高科技含量,培育新的经济增长点,迫切需要科技进步,加快传统的、陈旧技术的改造,并要与许多新的业相结合,比如新型结构、新型墙体、新型防水保温材料,就需与材料工业的发展相结合;建筑的安全防范设施、智能化设施、通讯及数据传输设施,就需与电子信息产业的发展相结合;居住区新能源的开发、利用,就需与能源工业相结合。由此看出,建筑的现代化,直接关系到许多产业的现代化水平,直接关系到经济整体水平的提高。因此,在新世纪即将来到之际,在知识经济已经到来的新时期里,如不尽快提高建筑现代化水平,我们这个产业就会落伍,拉动国民经济作用就会大大削弱,这一点我们必须要有强烈的责任感紧迫感。 近几年,全国建成的几千座公共建筑中都程度不同地提出了建筑智能化的需求,并逐步形成了建筑设施配套必不可少的内容,而且,这种需求也逐步向住宅小区移植和延伸,构成了广阔的智能建筑市场,有形成又一个新的产业的趋势。   面对这种形势,为了促进智能建筑的发展,近几年来,中国有关部门和学术团体相继建立了学术研究小组和开发研究中心。1996年建设部科学技术委员会成立了智能建筑技术开发推广中心,中国自动化学会也成立了智能建筑与楼宇自动化专业委员会,中国勘察设计协会出版的工程设计CAD也扩充涵盖了智能化内容,还有,智能建筑专家网(IB NET)更是一个相当松散、自由的不定期论坛或沙龙,现归属于中国建筑业协会,其目的均是通过专家群体的活动,推动智能建筑技术在中国的推广应用,并承担政府主管部门的咨询委托。1998年6月8日建设部成立了"建设部建筑智能化系统工程设计专家工作委员会",其宗旨是协助政府主管部门在宏观决策、制定标准和法规、促进产业化以达到提高中国智能建筑总体水平等方面起到顾问、参谋和助手的作用。现在中国全国性智能建筑法规--《智能建筑设计标准》GB/T50314-2000已于2000年10月1日起颁布施行,相信中国智能建筑今后将会得到更为顺利的发展。

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