發(fā)布時間：2018-10-21 08:10

【摘要】：進入到21世紀以后,全球氣候變暖、資源枯竭和環(huán)境污染嚴重,而目前國內(nèi)寒地區(qū)域正面臨著城鎮(zhèn)化的進程,住宅建設(shè)迅速增長,其產(chǎn)生的能耗不斷加大,二氧化碳排放量也急劇上升,同時,寒地現(xiàn)有的住宅結(jié)構(gòu)體系在其“生命周期”內(nèi)無法滿足居住者的對功能的使用的變化和健康舒適度等方面的需求。針對上述情況,結(jié)合寒地的氣候特點和居住者的生活習慣,本文提出鋼木結(jié)構(gòu)這一現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)體系框架下的低層住宅形式,并研究了這種結(jié)構(gòu)形式在國內(nèi)外的發(fā)展情況及現(xiàn)狀,同時歸納總結(jié)了其結(jié)構(gòu)上具有的自重輕、抗風、抗震性能強、空間靈活的優(yōu)勢和經(jīng)濟上其具有的施工方便、工期短、對熟練技術(shù)工人的依賴低、綜合造價低以及其滿足產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的需求等優(yōu)勢。針對鋼木結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢和特點以及寒地現(xiàn)行結(jié)構(gòu)體系下的低層住宅的現(xiàn)狀,繼而提出了以“長壽”“三節(jié)”和被動式為代表的低碳設(shè)計理念,并結(jié)合托馬斯·赫爾佐格的雙戶住宅和日本積水實驗性鋼木結(jié)構(gòu)住宅等實例加以說明。通過對寒地低層鋼木結(jié)構(gòu)住宅的平面、空間及外圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計研究,具體分析在這些方面的設(shè)計過程中對低碳理念的體現(xiàn)。通過寒地低層住宅的平面現(xiàn)狀研究,總結(jié)出目前寒地低層住宅存在的問題。在此基礎(chǔ)之上結(jié)合低碳設(shè)計理念,對寒地低層鋼木結(jié)構(gòu)住宅的溫度梯度場平面設(shè)計“全壽命”周期的平面設(shè)計進行研究,同時對其空間的熱環(huán)境設(shè)計、風環(huán)境設(shè)計及“炕”空間設(shè)計進行了研究。而在產(chǎn)生能耗最大的外圍護結(jié)構(gòu)方面,通過對鋼木結(jié)構(gòu)外墻構(gòu)造、龍骨的類型與間距及保溫材料的研究以及外窗與屋頂?shù)脑O(shè)計研究,進一步證明其設(shè)計上的節(jié)能低碳性。通過eQUEST軟件模擬,驗證了在“標準模型”下,寒地低層鋼木結(jié)構(gòu)住宅的年使用能耗要小于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等寒地現(xiàn)行結(jié)構(gòu)體系下的低層住宅的年使用能耗,而采用低碳措施的低層鋼木結(jié)構(gòu)住宅其使用能耗更低。同時,利用碳排放量的計算公式,結(jié)合模擬出的年使用能耗,計算出“標準模型”下的寒地低層鋼木結(jié)構(gòu)住宅“生命周期”內(nèi)的二氧化碳排放量,并與寒地現(xiàn)行結(jié)構(gòu)體系的低層住宅相比較,從不同階段進一步驗證了鋼木結(jié)構(gòu)體系的低碳性。通過對寒地低層鋼木結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計研究,并與寒地現(xiàn)行結(jié)構(gòu)體系相比較,從多個角度證明了寒地低層鋼木結(jié)構(gòu)住宅在低碳化設(shè)計方面具有很大的優(yōu)勢,可以成為未來寒地低層住宅的發(fā)展方向。
[Abstract]:After entering the 21st century, global warming, resource depletion and environmental pollution are serious. At present, the cold region in China is facing the process of urbanization, housing construction is growing rapidly, and its energy consumption is increasing. At the same time, the existing residential structure system in the cold region can not meet the needs of the occupants in their "life cycle" in terms of the changes in the use of their functions and their health and comfort. In view of the above situation, combined with the climatic characteristics of the cold region and the living habits of the residents, this paper puts forward the steel and wood structure, which is a low-rise residence form under the framework of the modern wooden structure system, and studies the development and present situation of this structure form at home and abroad. At the same time, it summarizes its advantages of light weight, wind resistance, strong seismic performance, flexible space, easy construction, short construction period and low dependence on skilled workers. The comprehensive cost is low and it satisfies the industrialization and the sustainable development demand and so on superiority. In view of the advantages and characteristics of steel and wood structures and the present situation of low-rise residential buildings under the current structure system in cold regions, the concept of low-carbon design, represented by "longevity" and "three sections" and passive design, is put forward. Examples of Thomas Herzog's double-family residence and Japanese experimental steel-wood structure house with stagnant water are also given. Through the research on the design of plane, space and outer enclosure structure of the low-rise steel-wood structure residence in the cold region, the paper analyzes the embodiment of low-carbon concept in the design process of these aspects. Through the study of the plane status of the low-rise residence in the cold region, the problems of the low-rise residence in the cold region are summarized. Based on the concept of low carbon design, the "whole life" period plane design of temperature gradient field plane design of low-rise steel-timber structure residence in cold region is studied, and the space thermal environment design is also studied. Wind environment design and "Kang" space design were studied. On the other hand, in the aspect of exterior envelope structure, the structure of exterior wall, the type and spacing of keel and insulation material, and the design of outer window and roof are studied, which further prove the energy saving and low carbon property of the design of steel and wood structure, and the research of the type and spacing of the keel as well as the design of the outer window and roof. Through the simulation of eQUEST software, it is verified that under the "standard model", the annual energy consumption of the low-story steel-timber structure residence in cold region is less than that of the low-story residence under the current structure system of reinforced concrete structure. The energy consumption of the low-rise steel-wood structure residence is lower than that of the low-carbon residence. At the same time, using the calculation formula of carbon emissions, combined with the simulated annual energy consumption, the carbon dioxide emissions in the "life cycle" of low-rise steel-timber residential buildings in the cold region under the "standard model" are calculated. Compared with the low-rise residence of the current structure system in the cold region, the low-carbon property of the structure system of steel and wood is further verified from different stages. Through the research on the design of low-rise steel-wood structure residence in cold area, and compared with the current structure system in cold area, it is proved from many angles that the low-story steel-timber structure residence in cold area has great advantages in low carbonization design. May become the future cold area low-rise residence's development direction.
【學位授予單位】：沈陽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU241.91;TU398.6

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本文編號：2284499