上海世博会建筑技术及建筑材料应用

1前言中国每年消耗的能源有1/3用于建筑。

所以，建筑节能是非常重要的一个方面。

2010年上海世博会以绿色建筑为标准的建筑节能方面有许多先进的技术和产品。

以下分为场馆建筑技术和建筑材料两大部分进行详细介绍。

场馆的建筑技术分为建筑技术、施工技术和辅助软件进行了总结。

建筑材料分为无机材料、有机材料和复合材料进行了总结。

2场馆建筑技术2.1建筑技术2.1.1循环式呼吸井（见图1A ）摘要：文章针对2010年上海世博会期间各种新型建筑技术和建筑材料进行了部分总结。

其中建筑技术包括循环式呼吸井、光伏水幕墙、生态气候树、外墙垂直绿化、双曲面铝板幕墙设计施工技术、单层网壳的半刚性结点设计、IES VE 环境能源整合分析软件和XSTEEL 钢结构辅助设计软件；建筑材料包括RIMEXGranex 饰面、新型耐候钢板、透明混凝土、定向结构麦秸板、聚碳酸酯板、ETFE 膜、鳞状花纹纸塑复合板建筑材料、织物立面材料和特种隔音门等。

关键词：建筑技术新型建筑材料世博会Application of Construction Techniques and Building Materialsin Shanghai Expo 2010Wu yue dong,Yu yi xuan,Hai fengAbstract:the article focuses on all kinds of new type construction techniques and building materials in shanghai expo 2010and finishes a partial summary.Construction techniques include circular breathing well,solar water wall,eco -climatic trees,vertical green wall,hyperbolic aluminum curtain wall design and construction techniques,single layer of semi-rigid shell node design,IES VE integration of environment and energy analysis software and steel structure aided design software.Building materials include RIMEX Granex decoration,new type atmospheric corrosion resisting steel plate,transparent concrete,oriented structure straw board,polycarbonate sheet,ETFE membrane,squamous pattern paper composite board materials,fabric fa?ade materials and special type soundproof door.Keywords:construction techniques,new type building materials,expo上海世博会建筑技术及建筑材料应用上海世博集团发展有限公司吴跃东上海久能能源科技发展有限公司余毅宣海峰1）来源：日本馆2）释义：循环呼吸柱是用铁管制成的圆筒状柱子，表层贴有ETFE薄膜，内带有反光剂，采光的地方为半透明或透明的膜。

3）技术点：（1）循环式呼吸井可作为承重柱。

由于日本馆的设计像一个“巨蛋”，其设计使用的六个循环式呼吸井可以作为建筑的承重柱，极大的节约了钢架的使用。

（2）自然通风。

在炎热的夏季底部和顶部温差形成上升气流把地下的冷空气送到建筑物内，给室内空气降温。

并由室内CO2传感器进行判断，当自然通风无法有效运作时，通过循环式呼吸孔道強制性地导入新风或使用空调。

（3）导光管的作用。

可将室外光线引入室内，减少室内照明用电.（4）收集雨水。

在建筑物地下有一个集水井，一方面可用于室内降温，另一方面可供屋顶喷雾降温之用水.4）应用：大跨度建筑物2.1.2光伏水幕墙（见图1B）1）来源：法国阿尔萨斯案例馆2）释义：光伏水幕系统从外到内有三个层面，外层为太阳能密闭舱，中间层为密闭舱的空气腔，最后太阳能电板和第一层玻璃形成一层为水幕和承载水幕的玻璃墙。

3）技术点：（1）可开启式太阳能密闭舱。

由电脑自动控制，根据情况将密闭舱打开或合上。

（2）在太阳能组件和玻璃幕墙之间形成气流和水流，通过调节角度，不但能有效满足采光需求，而且在炎热的夏日通过流水调节墙面温度，极大地降低了对空调的依赖。

（3）采用低压并网模式，在太阳能发电量不足的时候采用市电补充。

4）应用：建筑的幕墙2.1.3生态气候树（见图1C）1）来源：马德里案例馆2）释义：一座十边形的钢结构建筑，“树”上装有自动开户的百叶窗和直径7m的引风机，通风功能强大，“树”顶装有太阳能电池板，可实现内部能源自给。

3）技术点：（1）装有太阳能电池板，实现能源自给。

（2）利用百叶窗和引风机调节内部环境。

4）应用：公共广场2.1.4外墙垂直绿化（见图1D）1）来源：法国阿尔萨斯案例馆2）释义：对建筑物外墙面进行垂直绿化，对建筑物起到装饰及调节作用。

3）技术点：（1）采用专用种植箱和土袋盛装轻质种植土，自动控制微灌并施肥。

全部模块化、标准化，安装拆卸方便，维护简单。

图1建筑技术ABDC②减少二氧化碳，调节空气温度湿度。

（4）应用：任何建筑的外墙面2.2施工技术2.2.1双曲面铝板幕墙设计施工技术（见图2A）1）来源：上汽-通用汽车馆2）释义：由均为异形且尺寸不同的6000多块铝板组成的一万多平方米的，渐开线螺旋上升形式的幕墙，且所有铝板面板与面板之间的缝隙为5mm。

3）技术点：（1）为了保证面板与面板之间的间隙为5mm，铝板幕墙采用反安装系统方式，突破常规铝板幕墙在外侧安装的系统形式。

（2）由于每一块铝板均为异形且为双曲面，常规做法则需制作相应的模具和焊接方式来保证加工双曲面，会大大的增加工程造价。

为了降低成本并保证效果，采用了弧面板不折边的方式，折边采用焊接种钉连接拉弯型材的形式固定，铝板弧面采用定型铝板来控制。

4）应用：型形幕墙2.2.2单层网壳的半刚性结点设计（见图2B）1）来源：阿联酋馆2）释义：该半刚性节点为美国诺蓝公司（Novum Structure）所持专利，杆件间的连接均可拆卸。

3）技术点：（1）网壳节点处，钢管的端部设置拧螺栓的施工孔，并焊有材性为ZG20SiMn的铸钢件，铸钢件上设置螺栓孔。

（2）对应铸钢件的上下部分分别设置一金属圆盘，材性为45号钢。

（3）铸钢件与金属圆盘通过10.9级的高强螺栓连接，螺栓规格主要为2M24，部分为2M27，并按照钢结构设计规范要求施加预紧力。

4）应用：连接件2.3辅助软件2.3.1IES VE环境能源整合分析软件1）来源：新加坡馆2）释义：IES VE是由英国IES公司所开发的一款非常成功的集成化模拟分析软件，集成了风环境、光环境和全年能耗模拟等等的功能。

3）技术点：（1）该软件在做建筑性能模拟分析时体现出其巨大的优越性和灵活性，尤其在和一些绿色建筑标准体系，如LEED、BREAAM相结合时，就能够提供更多的评价内容。

目前IES VE可以评价LEED体系中大约10多分的内容，未来有望发展成为一个LEED认证的平台，通过这个平台，可以对很多内容打分，并自动形成LEED评价报告。

（2）IES VE还提供了很多独创性的分析内容，如人员疏散模拟分析、投资运行费用分析、优化比选分析等，丰富了IES VE的软件架构，为未来进一步发展奠定了基础。

（3）IES VE在选择自己的核心算法时具有比较好的前瞻性，其核心模块———热模块和照明模块———的计算引擎都保证了足够的先进性，如热模块中空调系统模拟分析、自然通风模拟分析是很多软件所不具备的内容；再比如照明模块以Radiance为内核，确保了计算的权威性4）应用：能源分析2.3.2XSTEEL钢结构辅助设计软件1）来源：上汽-通用汽车馆2）释义：芬兰Tekla公司开发的钢结构详图设计软件，它通过创建三维模型以后自动生成钢结构图2施工技术A B详图和各种报表。

保证了钢结构详图深化设计中构件之间的正确性。

同时Xsteel自动生成的各种报表和接口文件，可以服务于整个工程。

3）技术点：（1）Xsteel是一个三维智能钢结构模拟、详图的软包。

模型可以包括零部件的几何尺寸、材料规格、横截面、节点类型、材质、用户批注语等所有信息。

（2）能随时校核选中的几个部件是否发生了碰撞。

模型能自动生成所需要的图形。

（3）模型中所有元素包括梁、柱、板、节点螺栓等都是智能目标，当构件的属性改变时相邻的节点也自动改变。

可以使人为所引起的错误降低到最低限度。

（4）可以自动生成构件详图和零件详图。

构件详图还需要在AutoCAD中进行深化设计；零件图可以直接或经转化后，得到数控切割机所需的文件，全部零件完全由数据设备加工，给生产带来革命性的改变。

（5）可以自动生成报表，如螺栓报表、构件表面积报表、构件报表、材料报表。

4）应用：建筑结构设计，特别是奇异形构件设施2.4小结建筑的设计和制造技术对建筑节能有着重要的影响。

以上提到了三个大方面共八项技术就是针对建筑的不同环节的新型技术，值得推广应用。

3新型建筑材料3.1无机材料3.1.1RIMEX Granex饰面（见图3A）1）来源：阿联酋馆2）释义：RIMEX通过将钢材浸在热的铬和硫酸中，增加氧化膜的厚度来取得动态色彩，Granex饰面可通过控制气泡的产在以在不锈钢及金属表面制造出粗糙度不同的饰面。

3）技术点：（1）不锈钢具有自然的透明氧化膜，可以防腐蚀。

（2）光线在金属层和是氧化膜两个面层上进行反射、折射，氧化膜厚度不同造成不同的颜色。

（3）色彩不会受到紫外线破坏，不褪色；较厚的氧化膜提高了材料的防腐蚀性能。

4）应用：对建筑寿命及建筑外观有较高要求的场所。

3.1.2新型耐候钢板（见图3B）1）来源：澳大利亚馆、卢森堡馆2）释义：通过在钢板中添加的合金来隔绝氧化层，从而提高耐候性，锈蚀过程将停滞在钢板表面部分。

耐腐蚀性为一般钢材的4-6倍。

比普通碳素钢的耐久性高4倍。

3）技术点：（1）在钢材中加入磷、铜、铬、镍等微量元素后，使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜，阻碍图3无机材料A B C锈蚀往里扩散和发展。

（2）表层有自然的锈红色，可以给建筑外立面带来不同凡响的效果。

而且抗腐蚀的性质可以使建筑外立面无需保护漆。