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空氣清新劑既清新又健康
文/
如今,空氣清新劑走進了千家萬戶,無論是小鐵盒的還是噴霧型的,無論是一兩元一個的還是十幾元一瓶的,很多人都把它當做消除異味或者清新空氣的好幫手,特別是在衛生間里,空氣清新劑更是成了“常住居民”,以為只要一用空氣清新劑,不但空氣清新了,而且沒有了難聞的氣味,在某種程度上也避免了對健康的傷害。其實,這是一種錯誤的認識。
實際上,空氣清新劑不具備分解和清除空氣中有害氣體的功能,它的作用只是通過散發香氣來混淆人的嗅覺以“淡化”異味,而不是與空氣中導致異味的氣體發生反應。
目前,市場上銷售的空氣清新劑種類繁多,但其大多是化學合成制劑,一般都是由乙醚、香精等成分組成,這些物質在空氣中化學分解后,而產生的氣體中就含有空氣污染物的成分,這其實是加劇了室內空氣的污染程度,長期使用對人體會產生不良刺激。另外,還有一些空氣清新劑由于產品質量的低劣,本身就會成為空氣污染源??諝馇逍聞┲泻械姆枷銊粌H對人的神經系統造成損傷,而且還會刺激呼吸道黏膜。如果劣質的清新劑中含有雜質成分,如甲醇等散發到空氣中將會對人體健康造成更大的危害。而且,這些物質還會導致人的神經系統和呼吸系統中毒和產生頭暈、頭痛、眼睛刺痛、喉頭發癢等急性不良反應。
專家建議 要想讓家里保持清新的空氣,最好的辦法就是經常開窗通風。需要提醒的是,避免使用一些衛生香或熏香,因為其點燃后所產生的煙霧微粒會造成家里空氣的二次污染。
導致人早死的三件事
文/武藝
每天睡夠8小時會加速死亡 美國加州大學發現:每天睡8小時會讓人死得更快。每天睡7小時的人死亡率最低,而即使是只睡5小時的人,這個系數也要低于睡夠8小時的人。研究人員解釋說,當你的身體醒來卻還賴在床上時,你縮短了接觸陽光的時間,體溫也會因為身體長期處于不活躍狀態而變得過低,從而分泌出大量的褪黑素,你接下來的一天會感到更累而且昏昏欲睡。而這種昏昏欲睡又會妨礙你在晚上進入深層睡眠。
男人過量吃雞蛋可加速死亡 哈佛大學醫學院研究發現,每周吃7個或更多雞蛋的男性的死亡率上升23%?;继悄虿〉哪行匀绻赃^量的雞蛋的話,死亡的可能性將增加1倍。
心臟病患者大笑會加速死亡 高血壓病人大笑會升高血壓,誘發腦溢血;腦栓塞、腦溢血、蛛網膜下腔出血的病人,在恢復階段也不可縱聲大笑,以防病情復發;心肌梗死的病人,在急性期或恢復期,也不宜大笑,否則會加重心肌缺血,發生心力衰竭的危險;患疝氣的病人,經常大笑可形成嵌頓,闌尾炎或腸扭轉。
老花鏡不能隨便買
文/魏春福
使用不合適的老花鏡,容易頭暈眼花。“老花眼”的起步度數通常是100度,之后每年增加。一般來說,出現“老花眼”癥狀后,應立即到眼科進行視力檢查,根據精確驗光的結果來決定目前是否需要配老花鏡,或者選配適合自己的眼鏡。以后每隔三至五年復查視力,并調整老花眼鏡的度數。影響老花度數的因素除了晶體退化程度、睫狀肌調節能力以外,還有白內障等。
放在20多年前,對中國鋼鐵人來說,這是一個尷尬的問題。
那時,歐洲、日本等鋼鐵強國陸續用特大型高爐煉鐵時,國內只有上海寶鋼有一座特大型高爐。
一個特大型高爐能夠代替數個小高爐,可降低能耗和排放15%左右,是國際煉鐵行業綠色、可持續發展的方向。
由于國內當時沒有任何特大型高爐的技術積累,只能忍受國外掌握了特大型高爐技術公司的高額要價。
鋼鐵是一個國家工業的脊梁,可中國鋼鐵人卻直不起腰來。
2017年年初,國家科技進步獎公布,中冶賽迪牽頭完成的“高效低耗特大型高爐關鍵技術及應用”獲得二等獎。
這個獎可謂實至名歸――近五年來,海外新建同類特大型高爐中,超過60%的高爐都采用了中冶賽迪的這項技術成果。
在特大型高爐技術上從忍受高額要價到反向輸出技術,中冶賽迪人用20多年如一日的行動告訴世人:中國鋼鐵綠色崛起的科技先鋒是這樣煉成的。
從無到有
1995年,上海寶鋼集團的鋼鐵生產基地。
只要1號高爐的爐腹剛冷卻下來,不等煤炭的焦灼味散去,中冶賽迪返聘的教授級高級工程師項鐘庸就會迫不及待地鉆進去。
一落腳,就會騰起一陣嗆人的煤灰。從爐膛出來后,項鐘庸就成了一個“黑人”。
旁人對此早已見怪不怪。
已過花甲的項鐘庸原已退休,本可頤養天年,如此不辭辛苦,其實只為爭一口氣:搞清楚特大型高爐高效低耗的工作原理。
特大型高爐和普通高爐并不僅僅是體積的差別,其間的工作原理也有天壤之別。
其爐內煤氣是怎么被利用的?除了燃料比外,還有哪些指標能夠控制能耗?
所有這些技術指標,幾乎都要從零開始摸索。
“雖然引進了設備,但里面的工作原理和設計方法,花多少錢對方都不會告訴你?!敝幸辟惖蠠掕F事業部部長趙瑞海說。
猶如行走在無人區內,成敗未知,這樣的投入是否值得?
可在中冶賽迪看來,這并不是值得不值得的問題,而是必須做、而且必須成功的問題。
鋼鐵是高耗能產業,跟生態環境之間的矛盾由來已久,節能降耗的特大型高爐的發展,代表著一個國家鋼鐵行業發展的未來。
從1991年開始,項鐘庸就帶著團隊跟蹤研究特大型高爐的技術,一干就是十幾年。
2003年,綜合控制高爐節能的指標“爐腹煤氣量指數”終于被找到,并編入國家標準“高爐煉鐵工程設計規范”中。
令人振奮的是,基于自主研究的理論體系,國內特大型高爐的高效低耗指標實現了全球領先。
打破制約
以“爐腹煤氣指數”為核心的設計理念及體系在全行業公布后,中冶賽迪決定參與國際項目的競標。
把“中國造”的特大型高爐輸向海外市場,并不是一件容易的事,常常會“受制于人”。
2005年,巴西蓋爾道集團的鋼鐵生產基地,中冶賽迪的國際項目正在持續推進。
看見眼前正在搭建的特大型高爐,技術負責人、教授級高級工程師鄒忠平卻眉頭緊鎖。
高爐的建造成本已被人為地增高,再這樣下去,以后撬動海外市場會更加吃虧。
雖掌握了特大型高爐的工作原理,但一些核心裝備技術的自主化卻未實現,還必須忍受國外公司的高額要價。
“某些裝備價格甚至被抬高近五倍?!壁w瑞海說。
引進價格被抬高,建造成本增加,中冶賽迪的特大型高爐競爭力自然下降。
“中國制造想要走出去,必須實現核心裝備技術自主化?!壁w瑞海說。
2006年,中冶賽迪開始著手無料鐘爐頂布料器的研發。
“若把特大型高爐比喻成鋼鐵巨人,爐腹煤氣量指數的工藝就是它的魂,核心裝備技術則是軀干和四肢,兩者缺一不可?!壁w瑞海說。
2012年,歷時6年,中冶賽迪成功打破了歐洲鋼鐵巨頭對高爐無料鐘爐頂技術長達30多年的壟斷,實現了特大型高爐核心裝備的國產化。
漸漸地,中冶賽迪的特大型高爐核心技術在海外市場“吃香”起來。
逆向創新
2007年,華北地區。一家鋼鐵廠的特大型高爐正在作業。
看著智能系統,有著30多年豐富操作經驗的的生產專家皺著眉頭,有些抱怨地說:“這套系統的效果不盡如人意。”
智能系統是鋼鐵廠從國際鋼鐵工程巨頭那里引進來的,希望通過它再次降低特大型高爐的能源消耗。殊不知,依靠智能系統進行降耗并不現實。
煉鐵需要的天然原料,每次的微量成分不一樣,爐化反應就會不一樣,爐腹指數控制狀態也會不同。
“目前,幾乎沒有任何鋼鐵廠能夠實現全智能化的煉鐵?!壁w瑞海說,“但智能技術的優勢不能被‘拍死’,充分利用依舊能夠帶來技術上的革新。”
2007年底,中冶賽迪決定,朝著國際鋼鐵工程巨頭研制的反方向,研發特大型高爐的智能控制系統。
“我們開發的智能系統,強調智能軟件的判斷,而非操作控制。”趙瑞海說,“通過收集運行數據來幫助人工進行判斷,再進行降耗的調試?!?/p>
人工+智能的方式,能夠克服特大型高t智能控制中存在的實時性、復雜性、動態性和多變性等難題。
2012年,這項智能系統研制宣告完成,大幅提高了對高爐的診斷、預判和控制,中冶賽迪的市場地位再次得到鞏固。
截至2016年底,全國21座特大型高爐,有14座由中冶賽迪建造,約占國內市場的70%。
叫響品牌
2017年1月初,國家科技進步獎揭曉后,采訪鄒忠平的邀約紛至沓來。
但鄒忠平都無法赴約――他必須馬不停蹄趕往越南,跟進臺塑集團特大型高爐的建造進度。
幾年前,臺塑集團決定在越南建造特大型高爐,面向全球公開招標高爐建設方案。
最終,中冶賽迪擊敗國際巨頭們,有驚無險地拿下這個項目。
再次與國際鋼鐵工程巨頭同臺競技,中冶賽迪已經掌握主動權。
從煉鐵工藝創新到核心裝備研發,再到智能系統開發,經過20余年的技術革新,在中冶賽迪的引領下,中國特大型高爐工業體系漸漸形成。
截至目前,中冶賽迪有力地推動了全國特大型高爐比例從不足5%提高至近30%,直接建成的特大型高爐已累計節約燃料約6450萬噸,減少二氧化碳排放1.9億噸,帶動全國煉鐵產業累計節能約7.4億噸標準煤。
這樣的技術創新和行業領先,讓中冶賽迪叫響了鋼鐵工業的“中國造”。
除了臺塑集團的項目外,沿著“一帶一路”,中冶賽迪的特大型高爐技術還運用在韓國、馬來西亞、土耳其等國。
但夢想從未止步。鋼鐵工業“中國造”的故事,還在書寫。
物聯網有三個特點:首先,它可以使用RFID技術,傳感器和隨時隨地獲取信息的對象,如QR碼;第二,可靠的交付,集成,實時信息通過各種通信網絡和互聯網對象的準確表達;三是智能化處理,對大量的行政控制、智能對象的云計算,模糊計算技術模式識別與智能化、數據和信息分析利用和處理。使用智能建筑網絡技術的傳統保障系統具有以下優點。智能建筑被配有智能化設備,廣泛應用于數字通信技術、控制技術、計算機網絡技術、電視技術、光纖技術,傳感器技術和數據庫技術,如高科技構成類型的智能系統,智能建筑行業在我們的范圍內是較晚,然而,技術發展非常迅速,未來的建設階段的發展趨勢將推動發展的智能化。
1.1布線優勢
傳統的安全系統建筑布線可以使用電話線路,公交線路,總線能力,集成度高。為家庭可以共享總線,而不是使用相同的總線的系列。沒有額外的布線的電話線,電話線,但是帶寬很窄,擁塞信號容易產生,而不適用于圖形的傳輸。信號,綠色信號傳輸性能的圖像不錯,但是安全系統更多子系統,每個子系統使用行,布線的復雜性,包括增加建造和修理的難度。另外,舊樓,上述變換存在于多種接線工作量等問題。
1.2遠程監控的實現
傳統的安全系統將專注于各種安全檢測器信號到管理中心,如安全管理中心的建筑物或地方行政中心。設備或由責任智能管理中心的工作人員來監視這些信號和聯動處理。這種結構限制在安全范圍內建設或執行,不能滿足遠程監控應用,如智能家居遠程監控。為智能家庭,家庭可以共享總線,而不是使用相同的總線的系列。
1.3傳感器的智能化
目前,智能建筑,如訪問控制,視頻監控安全系統。隨著火災報警系統是獨立的單個傳感器和就業功能的,沒有智慧,例如,非法入侵檢測紅外探測器,紅外信號,只要顯示器,是否真的非法入侵,將產生報警信號時,僅具有這樣一來,可以對應聯動系統之間產生的報警。
1.4網絡可靠性優勢
在傳統的布線,如果一個總線發生故障,則該總線上的所有監控設備將癱瘓。無線傳感器網絡中的每個節點可以協調它們的行動以實現自動網絡的分布式算法。由于該中心節點,具有很強的魯棒性和可生存性的消除。沒有額外的布線的電話線,電話線,但是帶寬很窄,擁塞信號容易產生,而不適用于圖形的傳輸。使用轉發節點,形成一個多-路由躍點而是網絡比通過無線傳感器網絡路由設備通信中的每個節點。綠色信號傳輸性能的圖像不錯,但是安全系統有更多子系統,每個子系統使用性,布線的復雜性,包括增加建造和修理的難度。如路由器。因此,即使一個節點發生故障時,其他節點仍然可以依賴于彼此進行通信,這增加了網絡的可靠性。
2物聯網技術的優勢與亟待解決的問題
無線傳感器網絡技術,可以有效地解決這些問題。無線傳感器網絡為基礎的安全系統布線建筑物本身沒有任何限制,需要使用各種無線傳感器設計,施工,維修和改造提供了極大的方便,同時也節省了大量的布線材料,布局在人們無法達到的或危險的地區,這是一個明顯的優勢。為智能家庭,家庭可以共享總線,而不是使用相同的總線的系列,它是一個獨特的優勢。在RFID(無線射頻識別)設備,身份和位置傳感器設置傳感器。RFID技術與由讀取器發射的電子標簽和閱讀器,無線電波的主要成分掃描范圍內的RFID標簽,它可在電子標簽信息被封裝被讀出,并且該信息被發送到信息管理系統,以驗證這些信息的所有者的身份對應。作為一個單獨的安全網絡,建立一個橋梁幾乎無處不在的互聯網終端,通過物聯網技術,安全管理人員或租客,可以在任何地方,電腦或手機主動監控建筑空間,當發生異常時,報警信號可發送及時向主管或住戶本人。在每個技術的終端是一個智能傳感器節點,信息收集,數據處理和通信能力的三個方面。它不僅具有傳感器本身的功能,可以使各種數據智能處理和組織在一起形成一個系統的智能聯動;安全子系統。如果一個節點由一個確定的信號節點數據處理模塊本身檢測的紅外線檢測器的警報信號,以確定它是否滿足特征的紅外信號的非法侵入,通過視頻監控攝像機現場報警圖像采樣模塊,進一步證實了非法入侵的圖像特征的依從性,最終決定是否報警。這可以有效地減少或防止誤報的發生。由于中心節點,具有很強的魯棒性,可以消除生存能力。在使用轉發節點,以形成多條路由的網絡,而不是通過在無線傳感器網絡中的通信路由選擇設備的每個節點。即使個別路由器節點失敗,其他節點仍然可以保持依賴,從而提高網絡的可靠性而互相溝通。
3基于物聯網技術的智能建筑的系統結構
【關鍵詞】3d打印建造;3d打印材料;建筑發展一體化
1 引言
自上世紀50-60年代的現代建筑誕生至今,建筑界在設計及建造上,思路方法依然在當時建筑理論設定的大框架內延續發展。設計上,數字化技術可隨機生成蘊含變化規律的圖案、形體,豐富了空間造型,開拓了設計者的思維,推進了快速標準化、規范化制圖和建模推敲造型、空間的發展。建造上,可借助電腦實現建筑建造進程的模擬和控制,實現預制標準的工業化操作。但是即使如此,領先的數字化生成技術與傳統建造技術之間所產生的脫節矛盾,使得由計算機輔助生成的建筑空間形體,依然需要由傳統的材料組構和傳統的建造工藝來建造。此矛盾不僅使創意空間實現的可能性受限,而且即使實現,往往工程操作繁瑣復雜,建造代價不菲。而在信息時代的當下,個性化的空間設計追求成為追捧,這使得該矛盾尤為突顯,成為建筑進步發展的重要阻力和瓶頸之一。何種建造方式才能填補與數字化設計技術之間的不平衡發展,新的建筑時代何時才會來臨? 成為建筑界的關注焦點。
2 技術變革下的建筑發展應對回顧
縱觀西方建筑發展史,各時期建筑均在材料工藝和建造技術的發展支持下,建造出滿足當時社會需求的空間,形成有別于前時代的建筑風格。古羅馬建筑運用以天然火山灰為活性材料的天然混凝土,創造了有別于古希臘梁柱結構的拱券結構,滿足了當時對大空間的需求,形成新的建筑藝術形式。拜占庭建筑,磚的運用及磚砌技術的發展,孕育了帆拱技術,使建筑有了向高處發展的可能性。哥特建筑能有高聳入云的建筑造型,得益于當時的結構體系發展。文藝復興重視“人”和現實世界觀念的藝術思潮,催生了世俗建筑類型的發展,帶來建筑體系的根本革命。
現代建筑因社會需求、新材料、新技術和藝術理論等各因素集聚引發建筑變革,最終擺脫了傳統建筑形式的束縛,創造出有別于之前的全新的建筑結構、形式、施工工藝和新的建筑理論,并延續發展至今。此后,建筑形體、風格等因建筑材料、施工工藝中的一項或多項因素的改進,形成在某方面的特色創新。那么,在當下的信息時代,追求個性體現的社會新需求,隨著3D技術的興起和發展,將帶來何種建筑應對變革。
3 社會新需求和新技術
3.1 新的生活方式衍生新的建筑需求
在網絡和多媒體技術的支持下,信息時代在傳統的信息傳遞物質載體外,創建了可實現信息交互的電子網絡渠道。它從根本上改變了人們的生產、生活方式和文化審美趨向,催生出新的建筑空間需求。
(1) 追求多功能的復雜建筑空間。“無紙化”辦公、電子商務等生產、生活方式上的調整,帶來足不出戶就能與外界保持緊密聯系的時空分離式工作和生活方式。但強化體現個人愛好的空間追求時,個體依然需要和社會保持密切聯系的心理需求,催生了私人、公共空間之間的互融需求,表現在對多重功能組合的復雜建筑空間的追求。如已經流行的包含辦公、居住、購物、娛樂等集中式多功能綜合體,使個體在盡情享受私密空間時,能近距離地接觸社會。
(2) 偏愛個性、可變的建筑空間。先進的網絡媒體技術,可將其它地方的空間感知轉化為媒體的感知,制造出實體環境不存在的虛擬現實,由此產生互動、可變的空間體驗價值取向[1]。在建筑上,除表現為電子空間介入形成虛化的空間表現,更多地表現為對能體現個體特征的多元可變空間的喜好。
3.2 3D打印技術(3D printing) 的興起
3D打印技術(3D printing)通過燒結或粘接“構造的微小單元(粉末或顆粒),一層一層地累積“增加”成整塊原材料[2]”,被譽為“第三次工業革命”開始的主要標志。它打破了遏制傳統制造業的核心問題――建模,無需建模即可精確打印出計算機上生成的形體。自投入工業化生產至今,已經相對成熟地運用于眾多領域,在建筑行業,亦已經逐漸以樹脂、生物材料為主要材料,推廣應用于打印建筑模型,而且隨著合適的建筑打印材料(如無機膠凝材料 )出現,相應推動了3D打印建筑的社會應用進程。
傳統的建筑構筑方式和3D打印建造技術,在原理上基本都屬于增材制造(窯洞類傳統建筑其中有減材和增材兩種建造方式),都是將各建筑元素組合構成整體。它們之間最大的差別在于:①3D打印建筑能在計算機控制下,由機械裝置自動完成,提高了建造的自動化程度,減少了人力、物力成本;②無需模具,就能精確打印出計算機上生成的復雜形體,這是目前傳統建造方式上存在的短板,則是3D打印建造的亮點,形體越復雜,它的優勢越大。
(1) 3D打印的建造工藝[2]
建筑領域中的3D打印,目前典型的應用工藝有兩種:①輪廓構筑(CC=Contour Crafter ) :這是針對建筑物墻體建造設計而改良的3D打印方式,使用一體式的“紙和墨”。打印過程中,用通常使用的混漿泵將混凝土或干混砂漿等打印材料送至打印頭的噴嘴,打印頭在龍門架的支撐下進行三維空間的運作。此外,為增加墻體結構強度,可以進行異性或異質部件的插入,如在成型輪廓內部,放置鋼筋再打印填充常規混凝土。②粘接沉淀成型(SDM =Sticky deposition modeling) :這種工藝是將3D打印的基本工作原理直接應用于建筑。原理是砂粉層是打印“紙”, 粘結劑是打印“墨水”。按照設計模型數據,在每層砂石粉上的設計區域打印膠水,反應硬化后清除散砂石粉,得到打印的物體。因每一層打印都需要滿鋪粉床,就需要有非常龐大的打印機和巨大的砂石粉床,它相對適合打印小型的復雜形體。此外,在以上兩種方式上進行的改良工藝,將粉料,骨料或液體的原材料,通過一種多通道的混漿噴嘴,在需要時計量混合擠出,優點是不需要料床,如MIP工藝 (Mixing In Position)。
(2) 3D打印建造方式
因3D打印機和普通打印機一樣,打印尺寸和精度、分辨率成反比,考慮建筑體量的差異性,選擇合適的打印方式非常重要,目前共計有四種方式:
1) 整體式打印。即整棟房屋用打印機一次性打印建造完成。這種方式需要有適合房屋大小的的大型龍門架或砂石粉床,其中,材料、控制和精度等問題是需要解決的技術關鍵,相對比較適合于小型房屋的建造。如美國南加州大學的Behrokh Khoshnevis教授設計的巨型3D打印機,采用輪廓構筑工藝,可以在24個小時內“打印”出一幢面積為2500英尺的完整房子,如圖1。
分段組裝式打印。即建筑模塊化建造,預先將電腦建筑模型分拆成幾部分,在工廠打印好,然后在現場一起組裝。這種方法相對解決了房子尺寸的限制,但是現場的組裝工作增加了現場操作成本,并且對部件的大小和重量有所影響。
2) 群組機器人集合打印裝配。原理相當于由諾干個路徑可控的打印機,按電腦模型要求,協同建造整棟建筑。這樣,建筑裝置(機器人)的尺寸跟房屋尺寸無關,可以非常小;同時機器人的智能要求也相對大大降低,增加了實際應用的可能性。如歐洲空間局公布擬采用群組機器人3D打印技術在月球上的宇航員基地,如圖2。
3) 局部打印建造。即3D打印技術和傳統建造方式結合,發揮3D打印易于打造復雜形體的優點,實現互補。方法有二:用3D打印機打造形體框架,在其中植入其他材料以達到結構所需的性能要求;或者帶有一定異形體的建筑,規整部分采用傳統建造方式,異形體部分采用3D打印建造技術。
(3) 應用趨向及發展瓶頸
3D打印技術能低成本、快速、自由地打印復雜形體,以及無建筑垃圾產生的優點,吻合當下對個性化和環保節能的追求?;谀壳?D打印建筑的技術水平,它可能將首先大量應用于與傳統建造技術結合的局部復雜造型的打印制造、個性化需求的小型建筑、裝置等建造。如造型模擬莫比烏斯環的“景觀房”(Landscape House),由荷蘭建筑師Janjaap Ruijssenaars與Enrico Dini(D-Shape 3D打印機發明人)合作采用D-Shape 3D打印機建造。方法是由打印成6x9m的部件拼接成建筑的主體外觀框架,然后用纖維強化混凝土進行填充,并在建筑中置入鋼筋和混凝土,使其更加牢固,計劃歷時一年半,于2014年完工,如圖3。
3D打印技術在建筑界推廣應用的技術瓶頸:①打印尺寸。盡管3D打印機正不斷向大尺寸打印發展,但是建筑體量和一般物件的尺度差異太大,機器越大,其精度、速度越低,成本越大,其優勢就越小。如“景觀房”的打印建造就因為建筑體量超出打印范圍,只能采用打印部件后拼裝裝配的方式。這可通過技術升級或者選擇合適的打印方式來解決,如集群機器人打印等。②打印建造時間。為讓3D打印適用于建筑界,建造適合建筑尺寸的特大型打印機是其中的應用嘗試之一。但是機器尺寸的大小與打印精度、速度成反比,大大削弱了3D打印快速、精確的優勢。如耗時一年半的建造上例的“景觀房”,并沒有體現出3D打印快速建造的優點。③軟件開發/集成技術:在軟件開發上,除提高打印精度等性能外,亦關注探索如何以小尺寸打印機打印出大尺寸的建筑可能性 。而跨領域的軟件集成操作,是3D打印技術實現設計-建造一體化的關鍵點。④打印材料:3D打印具有在打印過程中可發生化學反應以生成新材料和新結構的特點,并需要使其能在足夠短的時間內,初凝固化到能夠承載自重和打印動荷載[2]。因此合適的建筑打印材料是促成其能在建筑行業大力發展的技術關鍵。
4 建筑未來發展趨勢構想
4.1 材料重要性突顯,由材料師新工種配合
目前,隨著3D打印建筑技術的發展,除主要應用混凝土和干混砂漿等無機膠凝材基的材料外,建筑垃圾、生物纖維材料和復合材料等新型建筑打印材料也得到相應研發和關注。
(1) 建筑垃圾:拆遷建筑的基礎、梁柱、墻體和樓板等廢料,其主要成分還是石灰、水泥和砂等建筑用材,可以在加工處理后成為很好的骨料、填料。
(2) 生物纖維材料技術――菌絲體。
屬于綠色新能源材料的菌絲體,能以農業副產品和農業廢料為生長介質,采取生物生長技術進行快速生長。成型后的菌絲體僅需加熱脫水既能停止菌絲體繼續生長,脫水定型后的菌絲體不僅重量輕、結實耐用,而且具有很強的生物降解作用??纱蛟斐杀然炷吝€堅硬的防水、防腐、放火的環保型建筑材料 。
因與3D打印技術一樣具有不需要生產再加工環節的相同特點,可以讓菌絲在3D打印的框架路徑內生長填充,長成后進行加熱脫水定型。這將免去或減少鋼筋、水泥和石沙等消耗型建材的使用,減少施工場地面積,節約建造成本;而且廢棄后能直接降解,形成循環用材,達到環保建造的真正目的。
(3) 其它復合新材料。
智能材料、納米材料、及復合材料等均有可能成為3D打印建造材料。如新近研究人員基于在自然材料中發現的樣式,利用3D打印過程發生的電化學反應,成功復制出骨骼復雜的分層結構,這種3D打印骨骼材料比任何組成部分的抗斷裂性要強許多倍 。
由于3D打印過程是諾干種原材料發生電化學等反應,重新生成為一種新結構,來實現支撐整體重量的過程。因此材料的特性及合成反應過程將決定打印生成物結構上構造特點以及所呈現的物理和力學特性。在未來的打印建筑過程中,為確保打印生成所需的材料結構,保障建造的質量優化,將由材料師這一工種予以配合,來選擇不同的打印工藝方法和確定打印的速度、效率和精度。
4.2 建筑設計-建造一體化
3D打印快速成型技術如果能集成CAD/CAM、激光技術、數控技術、材料工程等多項技術, “建筑設計-建造一體化”的理想概念將完美實現[3],它將作為信息時代新興的數字化建造方式,與當下已經普及的數字化設計銜接成整體,徹底解決目前與傳統建造方式之間技術脫節的矛盾。
整個 “設計-建造一體化”操作建造過程中,建筑設計師在規劃要求內,按業主的需求運用數字化建模生成模擬空間。在結構師和材料師的配合下,選擇受力結構類型,確定各部分用材,因3D打印過程中將生成新的材料結構,在結構受力上需利用軟件進行整體測算分析,梁、板、柱的結構劃分可能需要重新定義。最后,在建造師的配合下依建筑體量的大小,選擇建造打印工藝和方式??梢哉f在3D時代,建筑的建造,無疑與工業產品的生產相類似,施工場地將如同生產工廠,打印建造過程中,需設計師、結構師、材料師和建造師“多位一體”協調配合建造。
4.3 功能空間量身定制的社會制造
“設計即建造”的大融合,業主等可按個人需求進行虛擬空間體驗,參與建筑設計-建造的全制造過程,實現全民參與的社會制造 ,達到真正的人性化設計和建造。因“設計-建造一體化”緊密、高效的運作過程,復雜結構的建造成本不再是主要問題,因此能以業主人體的3D模型為基準,選擇適宜的空間高度和大小,按需求推敲各不同功能空間的組合,如同私人定制般進行功能和空間的設計、建造。
5 結語
當下,隨著材料、技術的進一步完善發展,又呈現出建造技術領先的局面。如果社會需求和藝術理論的呼吁能起到助推作用,3D打印建筑技術在設計、建造的相關規范、技術要求的配合下,不僅能真正實現建筑計算機數字化生成和現實制造同步的空間生產,而且將會隨之催生新的建造方式和空間形體,為建筑界發展注入活力,引發新一輪建筑發展思潮,朝個性,低成本、快速和環保的空間形體建造時代邁進。
參考文獻
[1]王立全.信息社會對建筑空間發展的影響[J].西北建筑工程學院學報(自然科學版) ,2002(04): 24-28.
[2]蔡兵.3D打印建筑技術和干混砂漿行業的未來發展[J].中國建材報2014, 11.
關鍵詞: 預應力智能張拉控制系統;應用;優勢;前景
Abstract: prestressed intelligent tension system plays a great role in the construction process, it can be completed on the tensioning construction to standardize the behavior of scientific and efficient, and the drawing process quality guarantee of construction project, so that the quality of a pull in the engineering construction process management can be truly real-time monitoring and management, to engineering errors that timely correct, timely and accurate for the construction project of prestressed engineering quality to provide the required information. This paper introduced certain on prestressed intelligent tensioning system, and the prestressed intelligent tension control advantages and prospect in engineering construction system in the application of the corresponding analysis.
Keywords: prestressed intelligent tension control system; application; advantages; Prospect
中圖分類號:TU378文獻標識碼:A
引言
通過對預應力智能張拉控制系統的簡要介紹,對在實際工程施工中應用預應力智能張拉控制系統的優勢進行了一定的描述,最后對預應力智能張拉控制系統在我國工程建設的發展中的前景進行了分析和展望,希望可以對預應力智能張拉控制系統提起相當的重視。
一、對預應力智能張拉控制系統的概述
預應力智能張拉控制系統是利用電腦、電路控制開關來控制整個預應力施工全過程的簡稱。其主要由力作用系統、傳感系統、運算系統和控制系統組成。
預應力智能張拉控制系統通過油壓傳感系統回饋的信息,由電腦控制閥門可以對施工過程中施加的作用力進行科學精準的調控,傳統的人工張拉作業通過人的視覺觀察指針式壓力表再由手動控制閥門的操作方式偏差范圍大概會達到±15%左右,但如果應用了預應力智能張拉控制系統,這種誤差將會被壓縮到大概±1%左右,這種偏差的大量縮小,可以有效地減輕由于所施加作用力大小的偏差所引起的工程建設期間出現的工程質量問題,也就是在一定程度上可以提高在建工程的質量,提高了工程使用年限,同時降低了后期對該項工程的維護費用。
實現在工程建設中對預應力智能張拉控制系統的應用,就可以在一定程度上減少在預應力張拉作業過程中對工程實體的損害,精確有效地預應力作用也就符合該結構的設計理念。預應力施工質量也可以通過預應力智能張拉控制系統實現精準的控制。預應力智能張拉控制系統可以自動記錄工程的過程數據,這在根本上避免了人為后期捏造假數據,工程的質量資料變得真實無誤。而預應力智能張拉控制系統對于實現實時管理監控方面更是有著巨大的優勢,對提高工程建設管理有著明顯的作用。
二、應用預應力智能張拉控制系統的優勢
預應力智能張拉控制系統可以通過計算機系統監控預應力張拉的整個過程,具有準確、自動、同步等特點,同時還具有能夠管理監控的功能,它可以規范整個施工過程程,確保數據的準確無誤。預應力智能張拉控制系統還具有以下的幾種特點:
(一)自動化同步精確控制
預應力智能張拉控制系統可以對幾組千斤頂進行張拉作業控制,能夠實現了多個千斤頂同時作業,在一定程度上提高了工程的作業效率,是對傳統人工張拉的超越。
傳統的人工張拉工藝中,偏差值范圍大概會在±15%左右搖擺,但預應力智能張拉控制系統通過傳感系統回饋對油泵進行實時監控,可以使張拉力偏差范圍控制在1%左右,預應力智能張拉控制系統對張拉力偏差值的精準調控,可以大大提高在建工程的質量問題,減輕因偏差值過高所產生的工程建設中的各種問題。
(二)實現初張應力自動捕捉和延伸量精確控制
預應力智能張拉控制系統可以將傳統人工鋼尺的測量精確度提近100倍,達到0.01mm,鋼絞線延伸量也可以通過位移傳感器進行相應的測量與監控,當延伸量沒有達到設計要求時,預應力智能張拉控制系統就會自動發出提示,與此同時,預應力智能張拉控制系統也能自動精確的獲取初張應力點,確保整個預應力施工數據的精確性。
預應力智能張拉控制系統能夠自動掌控整個預應力施工過程,確保在工程建設中的加載速率均勻,精準規范停頓點,延長持荷時間等各種控制因素得到有效保證。與此同時,如果工程建設中持荷時的應力發生下降,預應力智能張拉控制系統會自動補充,從而確保了整個工程中應力能夠保持勻速,穩定的進行,是整個工程的應力達到工程前期的設計要求,也使整個工程建設中張拉過程保持一種穩定、可控的狀態。
預應力智能張拉控制系統可以使工程張拉過程的數據實時記錄,真實可信,張拉過程可回查,規避了避免了人為后期捏造假數據。預應力智能張拉控制系統使整個張拉過程的各項記錄可追朔,便于數據日后的查詢、追蹤。
(三)其他方面的優勢
預應力智能張拉控制系統還具有加強對工程質量監管的優勢,對在工程中實施遠程實時監控,減少勞動力,提高張拉效率,保證工程建造過程中安全性等方面具有強大的優勢。
三、對預應力智能張拉控制系統的前景分析
預應力智能張拉控制系統為科學規范預應力施工方面提供了巨大的便利,它是一種有效的提高工程建造效率、保證工程安全的新型工程控制手段,它可以有效的滿足工程建設的實際需求,在工程建設監控中具有較大的應用。
在工程建設過程中實現對預應力智能張拉控制系統的正確應用可以使工程建設過程中不斷進行科學系統的調控,使之的建設過程中的自動準確化得到保證,預應力智能張拉控制系統讓預應力施工工程建設的質量標準符合工程前期的設計要求,保證工程建設的質量,降低后期對工程維護的成本問題若能將預應力智能張拉控制系統不斷推廣,對工程建設的成本的節約和社會經濟效益的維護有很大優勢。
可見,推廣預應力智能張拉控制系統在很大程度上能夠保證工程的質量安全,對工程質量建設、維護工程前期資金投入有很大的助益。它的應用對于維護我國目前環境保護現狀,減輕對資源的浪費、對環境的污染,以及在推動我國建設資源節約型、環境友好型的社會方面都有著重要的意義。
預應力智能張拉控制系統已經在世界多個國家多個項目中發揮它巨大的優勢,工程師們對它所具有的意義也越來越重視,并且從目前來看,智能化是工程建設中的大勢所趨,而預應力智能張拉控制系統的推廣和使用,也必將為我國的工程建設帶來巨大的助益,從而推動我國建設行業的發展。
結論:本文通過對預應力智能張拉控制系統的簡單介紹,展示了預應力智能張拉控制系統在工程建設領域發揮的巨大作用,也對預應力智能張拉控制系統在我國的未來發展進行了相當的展望,如果能夠正確運用預應力智能張拉控制系統,將對我國的工程建設行業產生巨大的推動作用,也會推動我國工程建設的智能化發展。
參考文獻:
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