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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(dāng)做消除異味或者清新空氣的好幫手,特別是在衛(wèi)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(fā)香氣來混淆人的嗅覺以“淡化”異味,而不是與空氣中導(dǎo)致異味的氣體發(fā)生反應(yīng)。
目前,市場上銷售的空氣清新劑種類繁多,但其大多是化學(xué)合成制劑,一般都是由乙醚、香精等成分組成,這些物質(zhì)在空氣中化學(xué)分解后,而產(chǎn)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(nèi)空氣的污染程度,長期使用對人體會產(chǎn)生不良刺激。另外,還有一些空氣清新劑由于產(chǎn)品質(zhì)量的低劣,本身就會成為空氣污染源。空氣清新劑中含有的芳香劑,不僅對人的神經(jīng)系統(tǒng)造成損傷,而且還會刺激呼吸道黏膜。如果劣質(zhì)的清新劑中含有雜質(zhì)成分,如甲醇等散發(fā)到空氣中將會對人體健康造成更大的危害。而且,這些物質(zhì)還會導(dǎo)致人的神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)中毒和產(chǎn)生頭暈、頭痛、眼睛刺痛、喉頭發(fā)癢等急性不良反應(yīng)。
專家建議 要想讓家里保持清新的空氣,最好的辦法就是經(jīng)常開窗通風(fēng)。需要提醒的是,避免使用一些衛(wèi)生香或熏香,因為其點燃后所產(chǎn)生的煙霧微粒會造成家里空氣的二次污染。
導(dǎo)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(xué)發(fā)現(xiàn):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(shù)也要低于睡夠8小時的人。研究人員解釋說,當(dāng)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(tài)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(xué)醫(yī)學(xué)院研究發(fā)現(xiàn),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(fā)腦溢血;腦栓塞、腦溢血、蛛網(wǎng)膜下腔出血的病人,在恢復(fù)階段也不可縱聲大笑,以防病情復(fù)發(fā);心肌梗死的病人,在急性期或恢復(fù)期,也不宜大笑,否則會加重心肌缺血,發(fā)生心力衰竭的危險;患疝氣的病人,經(jīng)常大笑可形成嵌頓,闌尾炎或腸扭轉(zhuǎn)。
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?!袄匣ㄑ邸钡钠鸩蕉葦?shù)通常是100度,之后每年增加。一般來說,出現(xiàn)“老花眼”癥狀后,應(yīng)立即到眼科進行視力檢查,根據(jù)精確驗光的結(jié)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(fù)查視力,并調(diào)整老花眼鏡的度數(shù)。影響老花度數(shù)的因素除了晶體退化程度、睫狀肌調(diào)節(jié)能力以外,還有白內(nèi)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(xù)用特大型高爐煉鐵時,國內(nèi)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(shù)個小高爐,可降低能耗和排放15%左右,是國際煉鐵行業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展的方向。
由于國內(nèi)當(dāng)時沒有任何特大型高爐的技術(shù)積累,只能忍受國外掌握了特大型高爐技術(shù)公司的高額要價。
鋼鐵是一個國家工業(yè)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(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)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(shù)成果。
在特大型高爐技術(shù)上從忍受高額要價到反向輸出技術(shù),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(chǎn)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(yǎng)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(nèi)煤氣是怎么被利用的?除了燃料比外,還有哪些指標(biāo)能夠控制能耗?
所有這些技術(shù)指標(biāo),幾乎都要從零開始摸索。
“雖然引進了設(shè)備,但里面的工作原理和設(shè)計方法,花多少錢對方都不會告訴你?!敝幸辟惖蠠掕F事業(yè)部部長趙瑞海說。
猶如行走在無人區(qū)內(nèi),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(chǎn)業(yè),跟生態(tài)環(huán)境之間的矛盾由來已久,節(jié)能降耗的特大型高爐的發(fā)展,代表著一個國家鋼鐵行業(yè)發(fā)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(shù),一干就是十幾年。
2003年,綜合控制高爐節(jié)能的指標(biāo)“爐腹煤氣量指數(shù)”終于被找到,并編入國家標(biāo)準(zhǔn)“高爐煉鐵工程設(shè)計規(guī)范”中。
令人振奮的是,基于自主研究的理論體系,國內(nèi)特大型高爐的高效低耗指標(biāo)實現(xiàn)了全球領(lǐng)先。
打破制約
以“爐腹煤氣指數(shù)”為核心的設(shè)計理念及體系在全行業(yè)公布后,中冶賽迪決定參與國際項目的競標(biāo)。
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(chǎn)基地,中冶賽迪的國際項目正在持續(xù)推進。
看見眼前正在搭建的特大型高爐,技術(shù)負責(zé)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(shù)的自主化卻未實現(xiàn),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(xiàn)核心裝備技術(shù)自主化。”趙瑞海說。
2006年,中冶賽迪開始著手無料鐘爐頂布料器的研發(fā)。
“若把特大型高爐比喻成鋼鐵巨人,爐腹煤氣量指數(shù)的工藝就是它的魂,核心裝備技術(shù)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(shù)長達30多年的壟斷,實現(xiàn)了特大型高爐核心裝備的國產(chǎn)化。
漸漸地,中冶賽迪的特大型高爐核心技術(shù)在海外市場“吃香”起來。
逆向創(chuàng)新
2007年,華北地區(qū)。一家鋼鐵廠的特大型高爐正在作業(yè)。
看著智能系統(tǒng),有著30多年豐富操作經(jīng)驗的的生產(chǎn)專家皺著眉頭,有些抱怨地說:“這套系統(tǒng)的效果不盡如人意?!?/p>
智能系統(tǒng)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(tǒng)進行降耗并不現(xiàn)實。
煉鐵需要的天然原料,每次的微量成分不一樣,爐化反應(yīng)就會不一樣,爐腹指數(shù)控制狀態(tài)也會不同。
“目前,幾乎沒有任何鋼鐵廠能夠?qū)崿F(xiàn)全智能化的煉鐵?!壁w瑞海說,“但智能技術(shù)的優(yōu)勢不能被‘拍死’,充分利用依舊能夠帶來技術(shù)上的革新?!?/p>
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(fā)特大型高爐的智能控制系統(tǒng)。
“我們開發(fā)的智能系統(tǒng),強調(diào)智能軟件的判斷,而非操作控制?!壁w瑞海說,“通過收集運行數(shù)據(jù)來幫助人工進行判斷,再進行降耗的調(diào)試。”
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(fù)雜性、動態(tài)性和多變性等難題。
2012年,這項智能系統(tǒng)研制宣告完成,大幅提高了對高爐的診斷、預(yù)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(nèi)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(biāo)高爐建設(shè)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(jīng)掌握主動權(quán)。
從煉鐵工藝創(chuàng)新到核心裝備研發(fā),再到智能系統(tǒng)開發(fā),經(jīng)過20余年的技術(shù)革新,在中冶賽迪的引領(lǐng)下,中國特大型高爐工業(yè)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(jié)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(chǎn)業(yè)累計節(jié)能約7.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
這樣的技術(shù)創(chuàng)新和行業(yè)領(lǐng)先,讓中冶賽迪叫響了鋼鐵工業(yè)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(shù)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(yè)“中國造”的故事,還在書寫。
物聯(lián)網(wǎng)有三個特點:首先,它可以使用RFID技術(shù),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(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)對象的準(zhǔn)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(shù)模式識別與智能化、數(shù)據(jù)和信息分析利用和處理。使用智能建筑網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的傳統(tǒng)保障系統(tǒng)具有以下優(yōu)點。智能建筑被配有智能化設(shè)備,廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信技術(shù)、控制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電視技術(shù)、光纖技術(shù),傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù),如高科技構(gòu)成類型的智能系統(tǒng),智能建筑行業(yè)在我們的范圍內(nèi)是較晚,然而,技術(shù)發(fā)展非常迅速,未來的建設(shè)階段的發(fā)展趨勢將推動發(fā)展的智能化。
1.1布線優(yōu)勢
傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)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(chǎn)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(tǒng)更多子系統(tǒng),每個子系統(tǒng)使用行,布線的復(fù)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(jiān)控的實現(xiàn)
傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)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(shè)備或由責(zé)任智能管理中心的工作人員來監(jiān)視這些信號和聯(lián)動處理。這種結(jié)構(gòu)限制在安全范圍內(nèi)建設(shè)或執(zhí)行,不能滿足遠程監(jiān)控應(yīng)用,如智能家居遠程監(jiān)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(jiān)控安全系統(tǒng)。隨著火災(zāi)報警系統(tǒng)是獨立的單個傳感器和就業(yè)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(chǎn)生報警信號時,僅具有這樣一來,可以對應(yīng)聯(lián)動系統(tǒng)之間產(chǎn)生的報警。
1.4網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)勢
在傳統(tǒng)的布線,如果一個總線發(fā)生故障,則該總線上的所有監(jiān)控設(shè)備將癱瘓。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點可以協(xié)調(diào)它們的行動以實現(xiàn)自動網(wǎng)絡(luò)的分布式算法。由于該中心節(jié)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(chǎn)生,而不適用于圖形的傳輸。使用轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點,形成一個多-路由躍點而是網(wǎng)絡(luò)比通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備通信中的每個節(jié)點。綠色信號傳輸性能的圖像不錯,但是安全系統(tǒng)有更多子系統(tǒng),每個子系統(tǒng)使用性,布線的復(fù)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(jié)點發(fā)生故障時,其他節(jié)點仍然可以依賴于彼此進行通信,這增加了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢與亟待解決的問題
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可以有效地解決這些問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的安全系統(tǒng)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(shè)計,施工,維修和改造提供了極大的方便,同時也節(jié)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(qū),這是一個明顯的優(yōu)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(yōu)勢。在RFID(無線射頻識別)設(shè)備,身份和位置傳感器設(shè)置傳感器。RFID技術(shù)與由讀取器發(fā)射的電子標(biāo)簽和閱讀器,無線電波的主要成分掃描范圍內(nèi)的RFID標(biāo)簽,它可在電子標(biāo)簽信息被封裝被讀出,并且該信息被發(fā)送到信息管理系統(tǒng),以驗證這些信息的所有者的身份對應(yīng)。作為一個單獨的安全網(wǎng)絡(luò),建立一個橋梁幾乎無處不在的互聯(lián)網(wǎng)終端,通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),安全管理人員或租客,可以在任何地方,電腦或手機主動監(jiān)控建筑空間,當(dāng)發(fā)生異常時,報警信號可發(fā)送及時向主管或住戶本人。在每個技術(shù)的終端是一個智能傳感器節(jié)點,信息收集,數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)智能處理和組織在一起形成一個系統(tǒng)的智能聯(lián)動;安全子系統(tǒng)。如果一個節(jié)點由一個確定的信號節(jié)點數(shù)據(jù)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(jiān)控攝像機現(xiàn)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(fā)生。由于中心節(jié)點,具有很強的魯棒性,可以消除生存能力。在使用轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點,以形成多條路由的網(wǎng)絡(luò),而不是通過在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信路由選擇設(shè)備的每個節(jié)點。即使個別路由器節(jié)點失敗,其他節(jié)點仍然可以保持依賴,從而提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性而互相溝通。
3基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能建筑的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
【關(guān)鍵詞】3d打印建造;3d打印材料;建筑發(fā)展一體化
1 引言
自上世紀50-60年代的現(xiàn)代建筑誕生至今,建筑界在設(shè)計及建造上,思路方法依然在當(dāng)時建筑理論設(shè)定的大框架內(nèi)延續(xù)發(fā)展。設(shè)計上,數(shù)字化技術(shù)可隨機生成蘊含變化規(guī)律的圖案、形體,豐富了空間造型,開拓了設(shè)計者的思維,推進了快速標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化制圖和建模推敲造型、空間的發(fā)展。建造上,可借助電腦實現(xiàn)建筑建造進程的模擬和控制,實現(xiàn)預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化操作。但是即使如此,領(lǐng)先的數(shù)字化生成技術(shù)與傳統(tǒng)建造技術(shù)之間所產(chǎn)生的脫節(jié)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(tǒng)的材料組構(gòu)和傳統(tǒng)的建造工藝來建造。此矛盾不僅使創(chuàng)意空間實現(xiàn)的可能性受限,而且即使實現(xiàn),往往工程操作繁瑣復(fù)雜,建造代價不菲。而在信息時代的當(dāng)下,個性化的空間設(shè)計追求成為追捧,這使得該矛盾尤為突顯,成為建筑進步發(fā)展的重要阻力和瓶頸之一。何種建造方式才能填補與數(shù)字化設(shè)計技術(shù)之間的不平衡發(fā)展,新的建筑時代何時才會來臨? 成為建筑界的關(guān)注焦點。
2 技術(shù)變革下的建筑發(fā)展應(yīng)對回顧
縱觀西方建筑發(fā)展史,各時期建筑均在材料工藝和建造技術(shù)的發(fā)展支持下,建造出滿足當(dāng)時社會需求的空間,形成有別于前時代的建筑風(fēng)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(chuàng)造了有別于古希臘梁柱結(jié)構(gòu)的拱券結(jié)構(gòu),滿足了當(dāng)時對大空間的需求,形成新的建筑藝術(shù)形式。拜占庭建筑,磚的運用及磚砌技術(shù)的發(fā)展,孕育了帆拱技術(shù),使建筑有了向高處發(fā)展的可能性。哥特建筑能有高聳入云的建筑造型,得益于當(dāng)時的結(jié)構(gòu)體系發(fā)展。文藝復(fù)興重視“人”和現(xiàn)實世界觀念的藝術(shù)思潮,催生了世俗建筑類型的發(fā)展,帶來建筑體系的根本革命。
現(xiàn)代建筑因社會需求、新材料、新技術(shù)和藝術(shù)理論等各因素集聚引發(fā)建筑變革,最終擺脫了傳統(tǒng)建筑形式的束縛,創(chuàng)造出有別于之前的全新的建筑結(jié)構(gòu)、形式、施工工藝和新的建筑理論,并延續(xù)發(fā)展至今。此后,建筑形體、風(fēng)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(chuàng)新。那么,在當(dāng)下的信息時代,追求個性體現(xiàn)的社會新需求,隨著3D技術(shù)的興起和發(fā)展,將帶來何種建筑應(yīng)對變革。
3 社會新需求和新技術(shù)
3.1 新的生活方式衍生新的建筑需求
在網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的支持下,信息時代在傳統(tǒng)的信息傳遞物質(zhì)載體外,創(chuàng)建了可實現(xiàn)信息交互的電子網(wǎng)絡(luò)渠道。它從根本上改變了人們的生產(chǎn)、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(fù)雜建筑空間?!盁o紙化”辦公、電子商務(wù)等生產(chǎn)、生活方式上的調(diào)整,帶來足不出戶就能與外界保持緊密聯(lián)系的時空分離式工作和生活方式。但強化體現(xiàn)個人愛好的空間追求時,個體依然需要和社會保持密切聯(lián)系的心理需求,催生了私人、公共空間之間的互融需求,表現(xiàn)在對多重功能組合的復(fù)雜建筑空間的追求。如已經(jīng)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(wǎng)絡(luò)媒體技術(shù),可將其它地方的空間感知轉(zhuǎn)化為媒體的感知,制造出實體環(huán)境不存在的虛擬現(xiàn)實,由此產(chǎn)生互動、可變的空間體驗價值取向[1]。在建筑上,除表現(xiàn)為電子空間介入形成虛化的空間表現(xiàn),更多地表現(xiàn)為對能體現(xiàn)個體特征的多元可變空間的喜好。
3.2 3D打印技術(shù)(3D printing) 的興起
3D打印技術(shù)(3D printing)通過燒結(jié)或粘接“構(gòu)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(yè)革命”開始的主要標(biāo)志。它打破了遏制傳統(tǒng)制造業(yè)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(yè)化生產(chǎn)至今,已經(jīng)相對成熟地運用于眾多領(lǐng)域,在建筑行業(yè),亦已經(jīng)逐漸以樹脂、生物材料為主要材料,推廣應(yīng)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(xiàn),相應(yīng)推動了3D打印建筑的社會應(yīng)用進程。
傳統(tǒng)的建筑構(gòu)筑方式和3D打印建造技術(shù),在原理上基本都屬于增材制造(窯洞類傳統(tǒng)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(gòu)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(fù)雜形體,這是目前傳統(tǒng)建造方式上存在的短板,則是3D打印建造的亮點,形體越復(fù)雜,它的優(yōu)勢越大。
(1) 3D打印的建造工藝[2]
建筑領(lǐng)域中的3D打印,目前典型的應(yīng)用工藝有兩種:①輪廓構(gòu)筑(CC=Contour Crafter ) :這是針對建筑物墻體建造設(shè)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(jié)構(gòu)強度,可以進行異性或異質(zhì)部件的插入,如在成型輪廓內(nèi)部,放置鋼筋再打印填充常規(guī)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(yīng)用于建筑。原理是砂粉層是打印“紙”, 粘結(jié)劑是打印“墨水”。按照設(shè)計模型數(shù)據(jù),在每層砂石粉上的設(shè)計區(qū)域打印膠水,反應(yīng)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(fù)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(yōu)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(shù)關(guān)鍵,相對比較適合于小型房屋的建造。如美國南加州大學(xué)的Behrokh Khoshnevis教授設(shè)計的巨型3D打印機,采用輪廓構(gòu)筑工藝,可以在24個小時內(nèi)“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(yù)先將電腦建筑模型分拆成幾部分,在工廠打印好,然后在現(xiàn)場一起組裝。這種方法相對解決了房子尺寸的限制,但是現(xiàn)場的組裝工作增加了現(xiàn)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(dāng)于由諾干個路徑可控的打印機,按電腦模型要求,協(xié)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(guān),可以非常??;同時機器人的智能要求也相對大大降低,增加了實際應(yīng)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(shù)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(shù)和傳統(tǒng)建造方式結(jié)合,發(fā)揮3D打印易于打造復(fù)雜形體的優(yōu)點,實現(xiàn)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(jié)構(gòu)所需的性能要求;或者帶有一定異形體的建筑,規(guī)整部分采用傳統(tǒng)建造方式,異形體部分采用3D打印建造技術(shù)。
(3) 應(yīng)用趨向及發(fā)展瓶頸
3D打印技術(shù)能低成本、快速、自由地打印復(fù)雜形體,以及無建筑垃圾產(chǎn)生的優(yōu)點,吻合當(dāng)下對個性化和環(huán)保節(jié)能的追求。基于目前3D打印建筑的技術(shù)水平,它可能將首先大量應(yīng)用于與傳統(tǒng)建造技術(shù)結(jié)合的局部復(fù)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(huán)的“景觀房”(Landscape House),由荷蘭建筑師Janjaap Ruijssenaars與Enrico Dini(D-Shape 3D打印機發(fā)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(shù)在建筑界推廣應(yīng)用的技術(shù)瓶頸:①打印尺寸。盡管3D打印機正不斷向大尺寸打印發(fā)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(yōu)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(shù)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(yīng)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(yōu)勢。如耗時一年半的建造上例的“景觀房”,并沒有體現(xiàn)出3D打印快速建造的優(yōu)點。③軟件開發(fā)/集成技術(shù):在軟件開發(fā)上,除提高打印精度等性能外,亦關(guān)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(lǐng)域的軟件集成操作,是3D打印技術(shù)實現(xiàn)設(shè)計-建造一體化的關(guān)鍵點。④打印材料:3D打印具有在打印過程中可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以生成新材料和新結(jié)構(gòu)的特點,并需要使其能在足夠短的時間內(nèi),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(yè)大力發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵。
4 建筑未來發(fā)展趨勢構(gòu)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(shù)的發(fā)展,除主要應(yīng)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(fù)合材料等新型建筑打印材料也得到相應(yīng)研發(fā)和關(guān)注。
(1) 建筑垃圾:拆遷建筑的基礎(chǔ)、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(shù)――菌絲體。
屬于綠色新能源材料的菌絲體,能以農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品和農(nóng)業(yè)廢料為生長介質(zhì),采取生物生長技術(shù)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(xù)生長,脫水定型后的菌絲體不僅重量輕、結(jié)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(huán)保型建筑材料 。
因與3D打印技術(shù)一樣具有不需要生產(chǎn)再加工環(huán)節(jié)的相同特點,可以讓菌絲在3D打印的框架路徑內(nèi)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(jié)約建造成本;而且廢棄后能直接降解,形成循環(huán)用材,達到環(huán)保建造的真正目的。
(3) 其它復(fù)合新材料。
智能材料、納米材料、及復(fù)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(fā)現(xiàn)的樣式,利用3D打印過程發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng),成功復(fù)制出骨骼復(fù)雜的分層結(jié)構(gòu),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(fā)生電化學(xué)等反應(yīng),重新生成為一種新結(jié)構(gòu),來實現(xiàn)支撐整體重量的過程。因此材料的特性及合成反應(yīng)過程將決定打印生成物結(jié)構(gòu)上構(gòu)造特點以及所呈現(xiàn)的物理和力學(xué)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(jié)構(gòu),保障建造的質(zhì)量優(yōu)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(shè)計-建造一體化
3D打印快速成型技術(shù)如果能集成CAD/CAM、激光技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料工程等多項技術(shù), “建筑設(shè)計-建造一體化”的理想概念將完美實現(xiàn)[3],它將作為信息時代新興的數(shù)字化建造方式,與當(dāng)下已經(jīng)普及的數(shù)字化設(shè)計銜接成整體,徹底解決目前與傳統(tǒng)建造方式之間技術(shù)脫節(jié)的矛盾。
整個 “設(shè)計-建造一體化”操作建造過程中,建筑設(shè)計師在規(guī)劃要求內(nèi),按業(yè)主的需求運用數(shù)字化建模生成模擬空間。在結(jié)構(gòu)師和材料師的配合下,選擇受力結(jié)構(gòu)類型,確定各部分用材,因3D打印過程中將生成新的材料結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)受力上需利用軟件進行整體測算分析,梁、板、柱的結(jié)構(gòu)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。可以說在3D時代,建筑的建造,無疑與工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)相類似,施工場地將如同生產(chǎn)工廠,打印建造過程中,需設(shè)計師、結(jié)構(gòu)師、材料師和建造師“多位一體”協(xié)調(diào)配合建造。
4.3 功能空間量身定制的社會制造
“設(shè)計即建造”的大融合,業(yè)主等可按個人需求進行虛擬空間體驗,參與建筑設(shè)計-建造的全制造過程,實現(xiàn)全民參與的社會制造 ,達到真正的人性化設(shè)計和建造。因“設(shè)計-建造一體化”緊密、高效的運作過程,復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建造成本不再是主要問題,因此能以業(yè)主人體的3D模型為基準(zhǔn),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(shè)計、建造。
5 結(jié)語
當(dāng)下,隨著材料、技術(shù)的進一步完善發(fā)展,又呈現(xiàn)出建造技術(shù)領(lǐng)先的局面。如果社會需求和藝術(shù)理論的呼吁能起到助推作用,3D打印建筑技術(shù)在設(shè)計、建造的相關(guān)規(guī)范、技術(shù)要求的配合下,不僅能真正實現(xiàn)建筑計算機數(shù)字化生成和現(xiàn)實制造同步的空間生產(chǎn),而且將會隨之催生新的建造方式和空間形體,為建筑界發(fā)展注入活力,引發(fā)新一輪建筑發(fā)展思潮,朝個性,低成本、快速和環(huán)保的空間形體建造時代邁進。
參考文獻
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關(guān)鍵詞: 預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng);應(yīng)用;優(yōu)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(biāo)識碼:A
引言
通過對預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)的簡要介紹,對在實際工程施工中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)的優(yōu)勢進行了一定的描述,最后對預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)在我國工程建設(shè)的發(fā)展中的前景進行了分析和展望,希望可以對預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)提起相當(dāng)?shù)闹匾暋?/p>
一、對預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)的概述
預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)是利用電腦、電路控制開關(guān)來控制整個預(yù)應(yīng)力施工全過程的簡稱。其主要由力作用系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、運算系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。
預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)通過油壓傳感系統(tǒng)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(xué)精準(zhǔn)的調(diào)控,傳統(tǒng)的人工張拉作業(yè)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(yīng)用了預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng),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(shè)期間出現(xiàn)的工程質(zhì)量問題,也就是在一定程度上可以提高在建工程的質(zhì)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(xiàn)在工程建設(shè)中對預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)的應(yīng)用,就可以在一定程度上減少在預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)過程中對工程實體的損害,精確有效地預(yù)應(yīng)力作用也就符合該結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念。預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量也可以通過預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)實現(xiàn)精準(zhǔn)的控制。預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)可以自動記錄工程的過程數(shù)據(jù),這在根本上避免了人為后期捏造假數(shù)據(jù),工程的質(zhì)量資料變得真實無誤。而預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)對于實現(xiàn)實時管理監(jiān)控方面更是有著巨大的優(yōu)勢,對提高工程建設(shè)管理有著明顯的作用。
二、應(yīng)用預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)的優(yōu)勢
預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)可以通過計算機系統(tǒng)監(jiān)控預(yù)應(yīng)力張拉的整個過程,具有準(zhǔn)確、自動、同步等特點,同時還具有能夠管理監(jiān)控的功能,它可以規(guī)范整個施工過程程,確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤。預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)還具有以下的幾種特點:
(一)自動化同步精確控制
預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)可以對幾組千斤頂進行張拉作業(yè)控制,能夠?qū)崿F(xiàn)了多個千斤頂同時作業(yè),在一定程度上提高了工程的作業(yè)效率,是對傳統(tǒng)人工張拉的超越。
傳統(tǒng)的人工張拉工藝中,偏差值范圍大概會在±15%左右搖擺,但預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)通過傳感系統(tǒng)回饋對油泵進行實時監(jiān)控,可以使張拉力偏差范圍控制在1%左右,預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)對張拉力偏差值的精準(zhǔn)調(diào)控,可以大大提高在建工程的質(zhì)量問題,減輕因偏差值過高所產(chǎn)生的工程建設(shè)中的各種問題。
(二)實現(xiàn)初張應(yīng)力自動捕捉和延伸量精確控制
預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)可以將傳統(tǒng)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(yīng)的測量與監(jiān)控,當(dāng)延伸量沒有達到設(shè)計要求時,預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)就會自動發(fā)出提示,與此同時,預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)也能自動精確的獲取初張應(yīng)力點,確保整個預(yù)應(yīng)力施工數(shù)據(jù)的精確性。
預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)能夠自動掌控整個預(yù)應(yīng)力施工過程,確保在工程建設(shè)中的加載速率均勻,精準(zhǔn)規(guī)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(shè)中持荷時的應(yīng)力發(fā)生下降,預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)會自動補充,從而確保了整個工程中應(yīng)力能夠保持勻速,穩(wěn)定的進行,是整個工程的應(yīng)力達到工程前期的設(shè)計要求,也使整個工程建設(shè)中張拉過程保持一種穩(wěn)定、可控的狀態(tài)。
預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)可以使工程張拉過程的數(shù)據(jù)實時記錄,真實可信,張拉過程可回查,規(guī)避了避免了人為后期捏造假數(shù)據(jù)。預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)使整個張拉過程的各項記錄可追朔,便于數(shù)據(jù)日后的查詢、追蹤。
(三)其他方面的優(yōu)勢
預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)還具有加強對工程質(zhì)量監(jiān)管的優(yōu)勢,對在工程中實施遠程實時監(jiān)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(yōu)勢。
三、對預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)的前景分析
預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)為科學(xué)規(guī)范預(yù)應(yīng)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(shè)的實際需求,在工程建設(shè)監(jiān)控中具有較大的應(yīng)用。
在工程建設(shè)過程中實現(xiàn)對預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)的正確應(yīng)用可以使工程建設(shè)過程中不斷進行科學(xué)系統(tǒng)的調(diào)控,使之的建設(shè)過程中的自動準(zhǔn)確化得到保證,預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)讓預(yù)應(yīng)力施工工程建設(shè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)符合工程前期的設(shè)計要求,保證工程建設(shè)的質(zhì)量,降低后期對工程維護的成本問題若能將預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)不斷推廣,對工程建設(shè)的成本的節(jié)約和社會經(jīng)濟效益的維護有很大優(yōu)勢。
可見,推廣預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)在很大程度上能夠保證工程的質(zhì)量安全,對工程質(zhì)量建設(shè)、維護工程前期資金投入有很大的助益。它的應(yīng)用對于維護我國目前環(huán)境保護現(xiàn)狀,減輕對資源的浪費、對環(huán)境的污染,以及在推動我國建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的社會方面都有著重要的意義。
預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)已經(jīng)在世界多個國家多個項目中發(fā)揮它巨大的優(yōu)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(shè)中的大勢所趨,而預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)的推廣和使用,也必將為我國的工程建設(shè)帶來巨大的助益,從而推動我國建設(shè)行業(yè)的發(fā)展。
結(jié)論:本文通過對預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)的簡單介紹,展示了預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)在工程建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮的巨大作用,也對預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)在我國的未來發(fā)展進行了相當(dāng)?shù)恼雇?,如果能夠正確運用預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng),將對我國的工程建設(shè)行業(yè)產(chǎn)生巨大的推動作用,也會推動我國工程建設(shè)的智能化發(fā)展。
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智能制造論文 智能醫(yī)學(xué)技術(shù) 智能建筑論文 智能技術(shù)創(chuàng)新 智能農(nóng)業(yè)論文 智能企業(yè)管理 智能時代教育 智能家居方案 智能醫(yī)學(xué)教育 智能化技術(shù) 紀律教育問題 新時代教育價值觀