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中国古典园林建筑同时具有美学功能和使用功能两个功能,具体的体现在美学功能、使用功能、生态功能和空间的组织功能四个方面。园林建筑本身的造型和设计发挥其美学功能,其居住、休息、宴会等作用是园林建筑使用功能的发挥。此外,中国古典园林建筑还可以起到对园林的空间进行分割、组合的作用,如墙在园林建筑中的作用,增加了中国园林的空间感。西方古典园林的园林建筑,除亭、桥等具有使用功能外,其他的园林建筑一般不具有使用功能,仅仅是作为人工景观对园林起到点缀作用,美学意义大于实用功能。在空间上,西方建筑不具有分割、组合空间的作用,在园林景观中独立的存在。
东西方园林建筑之间存在差异性的首要原因,就是东西方历史文化氛围的不同,即文化观念的不同直接导致的对园林艺术审美要求的不同。中国文化追求顺应自然、天人合一的状态。在园林设计中较多采用曲线设计来反应自然景观的不规则性变化,以曲线为美,园林建筑的设计包含了中国人对天人合一、顺应自然的最高追求。在西方,西方文化追求人改变自然的观念,在园林的设计中多采用直线的设计,以直线代表着人的意志,对自然景观进行征服,在园林建筑的设计中以对称、直线和几何图形为美。
前言
在人类生存的环境中有许多自然灾害,如地震、暴雨、冰雹、水灾、旱灾、火灾、雷击等等。对此,人们总是想方设法进行防御,或减轻它们所造成的损失。雷击就是严重的自然灾害之一。但就我国而言,过去防雷设计在整个建筑设计中所占的比重很小。电气设计人员不重视,其他专业的设计人员更不重视,但雷击所造成的损失却无法轻视。如1989年山东黄岛油库遭受雷击并引起大火,损失惨重。
就防雷历史而言,我国建国初期大多是按照日本的45°~60°保护角确定避雷针的保护范围,用三叉小针铜避雷针、铜引下线和1m×1m铜板作为接地装置。50年代初期,引进苏联技术,采用抛物线或折线计算法,用铁管或镀锌元钢做避雷针,用镀锌元钢做引下线,地下打入3~5m长的镀锌铁管或钢材作接地极,以致现在的避雷带和避雷网均采用镀锌钢筋或扁钢。
80年代以前,我国没有建筑物防雷规范,建筑电气设计人员只能凭自己的认识设计避雷针。自1957年北京市两大雷击事故发生以后,我国大量的古建筑物和群众集中的公共场所才开始安装避雷装置。1957年7月6日明十三陵长陵棱恩殿遭受雷击,劈掉西部吻兽,劈裂两根直径1.17m,高14.3m的大楠木柱子,死一人,伤三人;1957年7月8日中山公园内的一棵大树落雷,雷电流感应至附近的配电线路,然后传到中山公园音乐堂,烧毁了配电室、舞台和观众厅大顶棚。为此,北京市领导召开了紧急会议,决定对北京市重要古建筑物和人员众多的影剧院安装避雷针并指定由笔者负责设计。此后,从天安门开始,到劳动人民文化宫三大殿、景山万春亭、北海公园白塔,以至鼓楼、天坛祈年殿、颐和园排云殿、智慧海、十三陵长陵棱恩殿、明楼、戒台寺等30多处古建筑物和中山公园音乐堂等重要影剧院都相继安装了避雷装置。
1957年,笔者将过去积累的雷击事故调查和设计经验进行了总结,写出了“民用建筑物防雷保护”研究报告并且于1958年9月在建工部设计局于武汉召开的“全国电气设计人员交流大会”上,作了报告,发表了防雷观点和设计方法。报告中提出的雷击规律、防雷标准、保护方式、设计要点、屋顶板内钢筋作接闪装置的理论以及详细的设计实例和数十种做法大样得到了与会代表的一致赞同,以后被广泛采用。
1958年底,北京市建筑设计院研究室、中国科学院电工研究所和清华大学高压教研室共同成立了“北京建筑物防雷研究小组”。1962年5月出版的《民用建筑物防雷保护》和1980年9月出版的《建筑物防雷设计》就是在笔者1957年研究报告和小组研究成果的基础上写出来的。书中突出的观点是建筑物防雷设计的六项重要因素,即接闪功能、分流影响、屏蔽作用、均衡电位、接地效果和合理布线。现在看来,国内外的标准和规范都离不开这六要素,有的单位还把它们作为设计原则。笼式避雷网和等电位连接早在1958年就在人民大会堂的设计和工作实践中采用了,而国际上戈尔德(G.H.Golde)于1997年才在《雷电》一书(国际名著)中谈到等电位连接的做法,所以我国的防雷研究和实践并不落后。
笔者主审的我国第一部《建筑物防雷设计规范》(GBJ57-83)于1983年11月7日公布。第二部《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)(机械工业部设计研究院林维勇先生主笔)于1994年4月18日公布。该部规范吸收了许多国外先进的东西,将接闪器保护范围的计算方法改为滚球法并结合我国防雷设计的实际经验增加了许多新条款。这两部规范对指导我国建筑物防雷设计起了很大的作用。
70年代以前,人们听到的雷击事故多是击中建筑物或大树,严重的造成了建筑物烧毁或人员伤亡。那时被雷击的建筑物绝大多数是没有安装防雷装置(避雷针、避雷带或避雷网)。现在听到的雷击事故相对少了,其原因是,六层以上的多层建筑物和高层建筑物都安装了防雷装置。有时,接闪器接闪后,即使是微电子设备因雷电电磁脉冲感应受损,局外人也不知道,本单位做些局部修理也就完事了。其实,现在的雷击事故并不算少。雷击建筑物对某一栋楼而言可能是百年不遇的事,但防雷装置接闪则是较常见的,这也是正常的。
接闪装置接闪后,建筑物引下线附近的设备会受到雷电流的感应,这就是雷电电磁脉冲干扰。90年代以前,国际和国内的规范都没有关于雷电电磁脉冲的规定。1992年国际电工委员会建筑物防雷专委会(IEC-TC/81)才开始讨论这个问题。1995年2月,该机构了国际标准《雷电电磁脉冲的防护》(IEC1312-1.2.3)。目前我国尚没有类似的规定,这是近年来的问题。
随着电子技术的飞速发展,电子计算机早已步入社会的各行各业。建筑物内几乎无不设有复杂程度不同的微电子设备和计算机系统,民用建筑也不例外。雷电电磁脉冲干扰日益成为频发事故。面对这种挑战,设计人必须转变观念,把雷电电磁脉冲防护当作防雷设计的重点。这不只是电气一个专业的事,因为它涉及到电子设备的位置和管线的布置等问题。各个专业应充分协商,从整体上解决防雷设计上的问题。否则,建筑物设计得再好,也无法正常使用。
研究建筑物防雷应从雷击事故调查入手,找出雷击规律,然后,利用雷击模拟实验,对所总结的规律和所提出的解决方案予以验证。研究人员应根据科技的发展,不断吸收新东西对满足不断变化的社会需要,如计算机的发展导致的对雷电电磁脉冲防扩的需要。
下面将对防雷设计的基本原则、雷击规律、近年来国际上提出的新概念以及随着科技发展出现的新问题分别予以论述。
1.雷电电磁脉冲
雷电电磁脉冲(LightningElectromagneticPulse),简称LEMP,是天空打雷时产生的作为干扰源的强大闪电流及其电磁场。它的感应范围很大,对建筑物、人身和各种电气设备及管线都会有不同程度的危害。这种危害就是雷电电磁脉冲所产生的干扰。
建筑物内的雷电电磁脉冲干扰指以下三种情况:
(1)天空中雷电波的电磁辐射对建筑物内电力线路和电子设备的电磁干扰;
(2)建筑物的防雷装置接闪时,强大的瞬间雷电流对建筑物内电力线路和电子设备的干扰;
(3)由外部各种强、弱电架空线路或电缆线路传来的电磁波对建筑物内电子设备的干扰。
现代电子技术日益向高精度、高灵敏度、高频率和高可靠性方向发展。这些电子设备非常灵敏,但耐压很低,一般电子设备都承受不了正负5伏的电压波动。以各种微机为例,当雷电电磁脉冲的磁场强度超过0.07高斯时,就会引起微机的误动作,当磁场强度超过2.4高斯时,就会造成微机的永久性损坏。因此,我们必须对雷电电磁脉冲采取必要的防护措施,以便在先进的建筑物内实现良好的电磁兼容性(ElectromagneticCompatibility)。
防御雷电电磁脉冲干扰的理想防雷设计方案是笼式避雷网,它利用的是法拉第笼原理。建筑物的金属结构物遍及各处,不用很多钢材就可很容易连接起来形成法拉第笼,从而建筑物内的电子设备得到很好的屏蔽。屏蔽做得好,不仅能防御空间电磁波的辐射,而且还可使建筑物内部的分流和均压达到最佳效果。这里要说明,屏蔽的做法应根据建筑物内电子设备的要求决定。由于设备的性质不同,因此,有的要求仅对设备本身做屏蔽,有的要求在设备与设备之间做屏蔽,还有的要求在机房做屏蔽。正因为这个问题的重要,所以1995年国际电工委员会建筑物防雷分委会(IEC/TC-81)在《雷电电磁脉冲的防护》的标准中提出了防雷保护区(LPZ)的概念,国际上刚开始实行这种规定,而我们国家还没有提出。笔者认为,设计人员可以按照微电子设备的多少、繁简、重要程度、摆放位置及进出管线的具体情况自行划分防雷区以取得良好的屏蔽、等电位和接地效果。
因此,防御雷电电磁脉冲对室内布线的要求非常严格。由于用作引下线的钢筋混凝土柱内的钢筋和整个建筑物的屏蔽网都在外墙处,雷电流需经此处的钢筋分流到接地装置上,所以外墙处的电流密度大,电磁场强。因此,建筑物中的电源和通信等线路的主干线不应靠近外墙,最好设置在建筑物的中心部位,如电梯井在中心部位,可设置在电梯井的近旁。建筑物内的各种电气馈线都要穿金属管保护或采用双层屏蔽电缆(或同轴电缆)。在一些有特殊要求的线路电源侧,还应加装电涌保护器、隔离变压器、稳频、稳压以及滤波等装置。
防御雷电电磁脉冲对接地的要求也很严格。电子系统的低频信号工作接地应采用单点接地系统,在整个建筑物内应为树干式结线布置。各层或各段的低频信号工作接地均应直接接到单点接地板上,不得形成环路。单点接地系统不应与用作防雷引下线的柱子平行,以防强磁场干扰。由于是利用建筑物结构钢筋作屏蔽,因此必须采用综合共同接地方式,即将防雷接地、电源的工作接地、各种装置的外壳、铁管外皮和高频电子设备的信号接地都统一接到建筑物的基础上或室外接地装置上。为避免杂散电流,单点接地系统必须采用绝缘线,其主接地板必须置于建筑物的最底层且直接与基础或室外接地装置连接。各层单点接地系统的区域接地板或终端接地板如需要与综合共用接地系统的装置接地板连接,应在它们之间加装不大于直流300V的放电管或压敏电阻。综合共用接地的电阻一般应在1欧姆以下,对于特殊的电子设备,可在0.5欧姆以下。确定接地电阻时,应考虑各种设备对接地电阻值的要求,在所要求的各种阻值下,应取最低值。
在低压220/380V供电系统中,应采用三相五线(TN-S)系统,以便于装置接地(PE)线和中性(N)线分开,PE线应接到各层或各段装置接地的终端地板上。为了防御雷电电磁脉冲,建筑物的电源、电话、广播等线路最好采用埋地电缆引入,所用电缆应为铠装电缆或同轴电缆且外皮两端均要接地。
2外部防雷装置与内部防雷装置
国际电工委员会编制的标准(IEC1024-1)将建筑物的防雷装置分为两大部分:外部防雷装置和内部防雷装置。笔者认为,这样划分很有必要,建筑物的防雷设计必须将外部防雷装置和内部防雷装置作为整体统一考虑。
外部防雷装置(即传统的常规避雷装置)由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器(也叫接闪装置)有三种形式:避雷针、避雷带和避雷网,它位于建筑物的顶部,其作用是引雷或叫截获闪电,即把雷电流引下。引下线,上与接闪器连接,下与接地装置连接,它的作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置。接地装置位于地下一定深度之处,它的作用是使雷电流顺利流散到大地中去。
内部防雷装置的作用是减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应以及防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害。除外部防雷装置外,所有为达到此目的所采用的设施、手段和措施均为内部防雷装置,它包括等电位连接设施(物)、屏蔽设施、加装的避雷器以及合理布线和良好接地等措施。
随着电子设备的广泛使用,雷电电磁脉冲的危害也相对严重起来。1992年6月22日国家气象局中心大楼发生雷击事故,北京-东京的同步线路的调制解调器被击坏,致使线路中断46小时,另一主机的一块异步板被击坏,导致8条线路中断,影响了国际通讯。其他地点因雷电电磁脉冲干扰而导致电子设备损坏的例子还有不少。这类例子说明,只设计外部防雷装置而不配之内部防雷手段,接闪器再好,也无法获得好的防雷效果。
防雷工程是一种系统工程。笔者早在1960年作人民大会堂工程总结及写作《建筑物防雷设计》一书时就提出了建筑物防雷设计的六项重要因素,目的是提醒人们要整体地、全面地考虑建筑物防雷设计。这六项要素是:
(1)接闪功能:指实现接闪功能所应具备的条件,包括接闪器的形式(避雷针、避雷带和避雷网)、耐流耐压能力、连续接闪效果、造价以及接闪器与建筑物的美学统一性等。
(2)分流影响:指引下线对分流效果的影响。引下线的粗细和数量直接影响分流效果,引下线多,每根引下线通过的雷电流就小,其感应范围就小。引下线相互之间的距离不应小于规范中的规定。当建筑物很高,引下线很长时,应在建筑物的中间部位增加均压环,以减小引下线的电感电压降。这不仅可以分流,而且还可以降低反击电压。
(3)均衡电位:指使建筑物内的各个部位都形成一个相等的电位,即等电位。若建筑物内的结构钢筋与各种金属设置及金属管线都能连接成统一的导电体,建筑物内当然就不会产生不同的电位,这样就可保证建筑物内不会产生反击和危及人身安全的接触电压或跨步电压,对防止雷电电磁脉冲干扰微电子设备也有很大的好处。钢筋混凝土结构的建筑物最具备实现等电位的条件,因为其内部结构钢筋的大部分都是自然而然地焊接或绑扎在一起的。为满足防雷装置的要求,应有目的地把接闪装置与梁、板、柱和基础可靠地焊接、绑扎或搭接在一起,同时再把各种金属设备和金属管线与之焊接或卡接在一起,这就使整个建筑物成为良好的等电位体。
(4)屏蔽作用:屏蔽的主要目的是使建筑物内的通信设备、电子计算机、精密仪器以及自动控制系统免遭雷电电磁脉冲的危害。建筑物内的这些设施,不仅在防雷装置接闪时会受到电磁干扰,而且由于它们本身灵敏性高且耐压水平低,有时附近打雷或接闪时,也会受到雷电波的电磁辐射的影响,甚至在其他建筑物接闪时,还会受到从该处传来的电磁波的影响。因此,我们应尽量利用钢筋混凝土结构内的钢筋,即建筑物内地板、顶板、墙面、及梁、柱内的钢筋,使其构成一个六面体的网笼,即笼式避雷网,从而实现屏蔽。由于结构构造的不同,墙内和楼板内的钢筋有疏有密,钢筋密度不够时,设计人应按各种设备的不同需要增加网格的密度。良好的屏蔽不仅使等电位和分流这两个问题迎刃而解,而且对防御雷电电磁脉冲也是最有效的措施。此外,建筑物的整体屏蔽还能防球雷、侧击和绕击雷的袭击。
(5)接地效果:指接地效果的好坏。良好的接地效果也是防雷成功的重要保证之一。每个建筑物都要考虑哪种接地方式的效果最好和最经济。笔者认为,当钢筋混凝土结构的建筑物符合规范条件时,应利用基础内的钢筋作为接地装置。当达不到规范中规定的条件或基础包在防水卷材层内时,可做周圈式接地装置,但应将周圈式接地装置预先埋在基础槽的最外边(不必离开建筑物3m以外)。接地体靠近基础内的钢筋有利于均衡电位,同时还可节省为挖深沟所花费的人力和物力。在基础完工后再挖深沟则易影响基础的稳定性。
对木结构和砖混结构建筑物,必须做独立引下线并采用独立接地方式。当土壤电阻率大,使用接地极较多时,也可做周围式接地装置。因为周圈式接地装置的冲击阻抗小于独立接地装置的冲击阻抗,而且有利于改善建筑物内的地电位分布,减小跨步电压。采用独立式接地方式时,以钻孔深埋接地极(约4~12m)的效果为最好,深孔接地极容易达到地下水位,且能减少接地极的用钢量。
(6)合理布线:指如何布线才能获得最好的综合效果。现代化的建筑物都离不开照明、动力、电话、电视和计算机等设备的管线,在防雷设计中,必须考虑防雷系统与这些管线的关系。为了保证在防雷装置接闪时这些管线不受影响,首先,应该将这些电线穿于金属管内,以实现可靠的屏蔽;其次,应该把这些线路的主干线的垂直部分设置在高层建筑物的中心部位,且避免靠近用作引下线的柱筋,以尽量缩小被感应的范围。在管线较长或桥架等设施较长的路线上,还需要两端接地;第三,应该注意电源线、天线和屋顶高处的彩灯及航空障碍灯等线路的引入做法,防止雷电波侵入。除考虑布线的部位和屏蔽外,还应在需要的线路上加装避雷器、压敏电阻等浪涌保护器。因此,设计室内各种管线时,必须与防雷系统统一考虑。
3安全隔离距离与等电位连接
在建筑物内部,就总体来说,防雷措施可分为安全隔离距离和等电位连接两大类。安全隔离距离指在需要防雷的空间内,两导电物体之间不会发生危险的火花放电的最小距离,即不会发生反击的最小距离。等电位连接的目的是减小或消除内部防雷装置各个部位上所产生的电位差,包括靠近进户点的外来导体上的电位差。
笔者主张,若采用安全距离法就应严格按照《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)规定的各类防雷措施去计算;若采用等电位连接法,就应彻底实现等电位。木结构和砖混结构结构应采用安全距离措施,钢筋混凝土结构和钢结构应采用等电位连接措施。
1957年首次为天安门(木结构建筑物)补做防雷装置时,在其上部设置了明装避雷带和避雷网;在其内部采用了安全距离措施。由于是补装,难度相当大,对内部达不到安全距离的管线都做了改装或加强了绝缘并把进户处的各种架空电源线、电话线和广播线一律拆除,改为地下电缆。为确保木结构建筑物的安全,工程人员每年都在结构上稍有变形的部位加固,到1986年,在天安门大顶内加固总共用了60吨钢材。此时,再也不能给建筑物增加荷重了,因此中央决定将天安门城楼上的建筑物全部拆掉,彻底翻建。这给我们的防雷设计带来了有利条件。所以,1969年第二次设计天安门防雷装置时,就采用了等电位连接措施(外部防雷装置仍用原方案),在城台上的地面(包括屋内地面)下的“金砖”下面铺设了一层钢筋网(即等电位面)并将各种金属管线(包括屋顶彩灯管线)、斗拱上的防鸟铁丝网、检阅台前的铁栏杆和铁旗杆等物体统一连接到等电位面上,此外,又增加了引下线的根数,使之达到等电位的条件。
1958年,人民大会堂工程采用了彻底的等电位防雷设计,这是我国首次将等电位避雷网应用于工程。人民大会堂是钢筋混凝土框架结构和钢结构相结合的建筑物,又是现浇施工做法,对防雷装置的设计十分有利。其防雷方案是:在各建筑段的屋顶上分别采用明装避雷网、暗装避雷网和四周避雷带相结合的方式,接闪装置均与楼板内的钢筋连接成一体;柱子内的钢筋用作引下线;基础内的钢筋用作接地装置。从基础到梁、板、柱到屋顶的避雷带和避雷网的全部连接点(包括各种管线的连接点)都是焊接的,从而构成一个笼式避雷网,所以我们说它是最彻底的等电位连接工程。1963年,瑞士的波哥(K.Berger)提出,利用建筑物内的结构钢筋作防雷系统时,钢筋之间如有多点绑扎,则不必焊接就可以构成电气导通系统,他还做了试验。所以,我们以后就不全部焊接了,但作为引下线的柱内钢筋,仍必须焊接两根主筋。1974年审查《建筑物防雷设计规范》时,规定为:可以绑扎或焊接。人民大会堂工程是全国最重要的工程,当时是不敢不焊接的。
就防火而言,等电位连接和安全隔离距离至关重要。火灾多属不易预防的事故,对多数建筑物,能采取等电位连接措施的,应做彻底的等电位连接;不能采取等电位连接措施的,应尽量保证安全隔离距离,以防发生火灾。
4常规防雷装置与非常规防雷装置
常规防雷装置即传统上所使用的防雷装置,包括避雷针、避雷带、避雷线和避雷网。它是继1759富兰克林发明避雷针后各国防雷专家经200多年研究和实践的成果,有充分的理论根据、实验数据和长期的实际运行经验。
非常规防雷装置指某些厂商近年推出的所谓的新式防雷装置。本文所指的所谓新式防雷装置是半导体消雷器、导体消雷器、优化避雷针和流注提前发射接闪器等(本文这里不指激光引雷装置、火箭引雷装置和水柱引雷装置等)。各种消雷器的设计思想是企图中和雷云电荷,把雷电荷消灭掉或限制放电电流;各种提前发射接闪器的设计思想是企图把避雷针的接闪效果提高,即扩大保护范围。这几种防雷产品到目前为止都没有被国际防雷组织所承认。
其实,从1996年起到现在,北京的学术界和工程技术界围绕消雷器进行过多次讨论并发表了许多文章。许多专家都认为消雷器的“中和”理论和“限流”理论站不住脚。1997年9月18~23日中国电机工程学会高电压专委会过电压与绝缘配合分专委会在合肥举行了学术讨论会。论题之一就是半导体消雷器,与会者进行了热烈的讨论。特别值得一提的是一位高工为验证半导体消雷器的通流能力而做的一次实验。该实验充分表明,半导体消雷器的通流能力极低。会议《纪要》曰:“与会代表认为,迄今为止,理论和实践未能证明此类非常规防直击雷产品具有产品说明书所表述的性能,实践也未显示出此类产品具有比常规防防直击雷装置更优越的性能,还有许多问题尚待研究和解决,因此此类非常规防直击雷产品不再在工程中采用。还有少数代表对此尚有不同意见。”
实际上,消雷器厂商所卖的只不过是接闪器。其引下线、接地装置及内部防雷装置还得靠设计人按常规方法去设计,而这些都是建筑设计中的环节,卖接闪器的厂商也参与不了设计。另外,非常规防雷装置的价格极高,以半导体消雷器为例,其价格比常规避雷针高几十倍至几百倍(见表1)
由表1可以看出非常规防雷装置比常规防雷装置贵得多,而且非常规防雷装置还有很多问题有待解决。因此防雷设计人员和使用单位应认清这种情况,必须选择优质而经济的产品。
5球雷
在国际建筑物防雷标准(IEC/TC-81)和我国的《建筑物防雷设计规范》中,均没有对球雷的防护作出规定。在笔者的调查中,北京地区的球雷事故还是不少的,球状闪电约占闪电统计总数的13.7%。尽管国内外科技人员对球状闪电的形成机理尚无一致的观点,但对其性质、状态和危害还是比较清楚的。
球雷(即球状闪电)是一种橙色或红色的类似火焰的发光球体,偶尔也有黄色、蓝色或绿色的。大多数火球的直径在10~100cm左右。球雷多在强雷暴时空中普通闪电最频繁的时候出现。球雷通常沿水平方向以1~2m/s的速度上下滚动,有时距地面0.5~1m,有时升起2~3m。它在空中漂游的时间可由几秒到几分钟。球雷常由建筑物的孔洞、烟囱或开着的门窗进入室内,有时也通过不接地的门窗铁丝网进入室内。最常见的是沿大树滚下进入建筑物并伴有嘶嘶声。球雷有时自然爆炸,有时遇到金属管线而爆炸。球雷遇到易燃物质(如木材、纸张、衣物、被褥等)则造成燃烧,遇到可爆炸的气体或液体则造成更大的爆炸。有的球雷会不留痕迹地无声消失,但大多数均伴有爆炸声且响声震耳。爆炸后偶尔有硫磺、臭氧或二氧化碳气味。球雷火球可辐射出大量的热能,因此它的烧伤力比破坏力要大。
下面是一个典型的球雷实例:1982年8月16日,钓鱼台迎宾馆两处同时落球雷,均为沿大树滚下的球雷。一处在迎宾馆的东墙边,一名警卫战士当即被击倒,该战士站在2.5m高的警卫室前,距落雷的大树约3m,树高20多米。球雷落下的瞬间,他只感到一个火球距身体很近,随后眼前一黑就倒了。醒来后,除耳聋外并无其他损伤。但该警卫室的混凝土顶板外檐和砖墙墙面被击出几个小洞,室内电灯被打掉,电灯的拉线开关被打坏,电话线被打断,估计均为电磁感应的电动力所致。另一处在迎宾馆院内的东南区,距警卫室约100m,也是沿大树滚下。距树2m处有个木板房(仓库),该房在三棵14~16m高大槐树包围之中,球雷沿东侧的大树滚下后钻窗进屋,窗玻璃外有较密的铁丝网,但没有接地,铁丝网被击穿8个小洞,窗玻璃被击穿两个小洞。球雷烧焦了东侧木板墙和东南房角,烧毁了室内墙上挂的两条自行车内胎,烧坏了该室的胶盖闸,室内的电灯线也被烧断。落雷大树下放有十多盘钢筋、8辆铁推车和6个空汽油桶。这此金属物都是招引雷电的条件。
防护球雷并不困难,应该在规范或标准中规定相应的措施。就防护球雷措施而言,最好是笼式避雷网,如果达不到笼式避雷网条件,就在建筑物的门窗上安装金属纱网并接地;堵好建筑物墙面上不必要的孔洞;烟囱与出气管上口均要加装铁丝网并接地;储存或损伤易燃易爆物体的仓库和厂房的烟囱和放气管应加装阻火器并接地。对高大树木下的重要建筑物尤其要采取防护球雷的措施。
6雷击规律
认识雷击事故的规律非常重要,只有掌握了规律,防雷设计才能取得良好的效果。在雷雨天,天空的雷云与地面上的物体各带不同的电荷,当电荷积累到一定的程度,就会产生电场畸变而发生落地雷击。但如果地上某处没有足够强大的上行先导,则雷电是不会打到该处的。
北京紫禁城内的建筑物落较多,其原因在于:紫禁城周围是护城河,河内现在仍有水;通往护城河的古河道有4条:一条是玉河,它流入护城河的西北角;一条是潮白河的支流,它流入护河的东北角;一条是大通河,它流入护城河的正东部;另一条是潞河的支流,它流入护城河的东南角。故宫内各栋建筑物下的基础均潮湿,过去东南部的水位较高,地下不到2m就能见水,可见故宫院内地下的土壤电阻率相对较低;另外院内又有高大的古树。这些即为易发生雷击的内因,这些内因决定着该地区电场易产生电场畸变,瞬间发生的上行先导容易与雷云的下行阶段先导会合,从而形成落地雷。这就是紫禁城范围内的明显雷击规律。
笔者自1954年到1988年在北京地区调查过的建筑物雷击事故共有170多处,其中,因雷击引起火灾的占37.7%,导致人员死亡的占6.9%,致伤的占15.4%,球雷雷击事故占13.7%。现将分析总结得出的北京地区总的雷击规律归纳如下:
(1)河、湖、池、沼旁边的建筑物易受雷击。如1961年6月21日颐和园昆明湖东边的文昌阁被雷击掉西房角及坡顶瓦,内部电线被感应烧断;1988年8月6日通县永乐店草厂乡黄厂村北部湖力的茅草房落球雷,击死一人。
(2)古河道上的建筑物和河流桥上的构筑物易受雷击。如紫禁城内自1954年至1992年共落雷16次(据文献记载,明、清两代共发生过25次火灾,其中写明为雷击所致的5次,未说明原因的也可能是雷击所致);1988年8月30日卢沟桥中部北侧石狮子的头被击掉。
(3)在潮湿地区以及过去是苇塘或坑洼地带的区域上建造的建筑物易受雷击。如1957年7月31日陶然亭地区建工局一公司工棚(该处过去是苇塘)的收音机天线落雷,墙内铁丝被熔化;1965年7月22日北郊土冷库(即几十栋内装冰块以贮藏食物的平房)的老虎窗被雷电击中起火。
(4)在四周大片土壤电阻率高,中间局部土壤电阻率低的环境中或在高、低电阻率分界之处建造的建筑物易受雷击。如1981年8月2日八里庄善家坟公安局仓库西墙外大树落雷,雷电入室打碎5个电警棍盒,盒内33根电警棍被感应烧坏(该仓库的西南两面为稻田)。
(5)局部漏雨或局部房角新修缮且十分潮湿的建筑物易受雷击。如十三陵长陵棱恩殿落雷(当时该殿西部房角刚刚修缮且很潮湿)。
(6)突出高或孤立的建筑物易受雷击。如1957年7月29日原朝阳门北部的吻兽被雷击掉;据十三陵当地老农说,十三陵大多数的明楼或正殿均被雷击过(明楼和正殿都属高而孤立的建筑物)。
(7)曾经遭受过雷击的地区和建筑物容易再落雷。如1956年×月×日、1957年7月8日和1957年8月16日北京鼓楼东部吻兽曾三次被雷击。
(8)金属屋顶易受雷击。如1957年7月8日原民航局礼堂的铁皮屋顶被雷击裂3处,顶内明配线被感应烧成3段,1988年8月6日北京火车站东北角出租汽车站的铝合金房顶落雷。
(9)收音机天线、电视共用天线易受雷击。如1986年10月13日左家庄柳芳东里的居民楼电视共用天线遭受雷击,1992年8月3日和平里民旺胡同的居民楼电视共用天线也遭受雷击。
(10)地下管线多或管线交叉处易落雷。如1963年8月4日天安门广场大旗杆西侧(现人行过街地道的西南出口)一位卖冰棍的老太太被雷击倒(该处地下敷设的管线较多且是转角处)。
(11)铁路沿线和终端易受雷击。如1965年7月22日东郊百子湾棉花仓库室外堆场靠近铁道终端的一个棉花垛被雷击中燃烧;1984年8月6日东郊百子湾物资局储运公司水泥库铁路西侧站台上的水泥袋落雷,烧焦约20个水泥袋的纸边。
(12)山区泉眼、风口或地下有金属矿床的地方易受雷击。如1985年6月18日西山下马岭水电站室外变电构架进出线的主线落雷,烧焦母线2处,每处约长1~3m。
(13)高大的烟囱和工厂的排气管最易接闪。如1957年8月16日朝外门诊部的烟囱被雷击裂;1979年4月8日东郊宋家庄化工三厂南北两厂的室外化工设备构架上的两个排气管同时接闪并点燃。
(14)高大的树木和屋顶旗杆容易落雷。如1967年6月11日前门劝业场屋顶木旗杆被雷击坏;1993年8月19日日坛公园西北角一棵大树被雷劈掉树叉,树干也被劈裂。
北京地区总的落雷走向是:西山八里庄紫村城朝阳门宋家庄百子湾通县。这些地方多数是古河道或地下水线,其建筑物下的土壤电阻率小,潮湿或水位高。
笔者认为,以上这些雷击规律虽是北京地区的,但颇具普遍性,因而对防雷、防火很有价值(因篇幅有限,以上各种规律只各举2个例子)。
7.建筑物防雷设计的整体观念
所谓整体观念是指设计和安装防雷装置时,对建筑物的内外都要有整体观念。这里的建筑内外不单是指内部防雷装置和外部防雷装置。建筑物内的整体观念是指设计和安装时,要对内部防雷装置和外部防雷装置做整体的统一的考虑;建筑物外的整体观念是指对一个院落、一个小区以及附近的环境要做全面的防雷规划,同时还不能违反小区规划的要求例如:所安装的避雷针杆塔是否影响小区的美观,所用的避雷针、避雷带或避雷网是否与建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高大烟囱上的避雷装置所保护等等。对接地装置也要综合统一考虑,例如,相距较近的建筑物能否共用接地体,地下管网能否用接地体的一部分,以及能否在一个大院或小区内为将来综合共用接地创造等电位连接的条件等等。
值得指出,利用建筑物附近的大树作为避雷针杆塔是一个较好的做法。大树最易接闪且越长越高,有时比建筑物还高。因此,避雷针应安装在树顶,引下线应沿树干设置而且应与建筑物的防雷装置相结合。这样既节约又美观,同时还保护了名贵的树木。利用大树安装避雷针不仅能防直击雷,而且能防球雷、绕击雷和侧击雷。例如,北京北海公园团城内在大树上安装的避雷针已运行了20多年,效果很好,但必须采取保护树干生长的措施。
现在各个城市的绿化越搞越好,高大的树木也越来越多。有的建筑物虽然安装了避雷针,但大树距建筑物很近并且比建筑物还高,在这种情况下,建筑物上的避雷装置实际上等于虚设。因为大树接闪的机会多,易引来直击雷和球雷,对邻近的建筑物威胁更大。所以说建筑物的防雷设计和安装应将外部防雷装置、内部防雷装置、建筑物外的环境及至全小区的防雷装置进行整体统一的考虑。不仅电气专业的设计者要有整体观念,建筑专业的设计者对防雷也要有整体观念。这是现代防雷设计观念转变的重要问题之一。
参考文献
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3.林维勇.介绍IEC/TC81澳大利亚霍巴特92年会议和防闪电电磁脉冲标准的编制.1993年机械部设计研究院印
一
建构主义研究目前日趋庞杂,其特点表现在以下三方面。
1.建构主义研究来源于众多思想和方法的影响。就建构主义研究的兴起而言,它实际上是后现代主义社会理论、知识社会学和哲学思潮汇流的结果。后现代主义的产生体现了人类对启蒙运动以来的现代化工程(包括科学技术工程)的负面效应,如环境污染、文化侵略等的深刻反省和反思。基于这种反思,后现代主义社会理论的主要代表人物利奥塔、福柯、波德里拉、保曼、哈维等人认为西方主要工业化国家已进入后现代社会时期,在后现代社会,知识成为社会斗争的焦点,科学成为政治的工具,其客观性和权威性将会受到怀疑;在社会科学研究方面,他们提倡对社会进行微观研究、多元化理论视角、话语分析和本土方法考察。知识社会学有着悠久的历史,可以追溯到培根、康德、马克思、曼海姆等人那里。知识社会学关心的主题是揭示特定的知识和信念实体怎样受到社会和文化背景的影响。只不过,知识社会学长期以来将信念分成数学和自然科学与包括诸如、道德哲学体系等在内的所有社会科学,认为前者是质朴的,不为任何利益考虑所玷污,而社会科学等学问则是意识形态的、受主观思想和利益影响的,因而常常将数学和自然科学置于知识学的考察之外。既然在后现代主义那里科学的客观性已受到怀疑,而传统知识社会学又置科学技术知识于不顾,那么,建构主义来考察科学和技术的社会建构也就成为理所当然了。
当然,建构主义研究也从哲学中的反实证主义流派、新及现象学、人种学的研究方法获得了启示。具体说来这些观点是:(1)科学理论的证据非决定性,即在原则上总有几个可供选择利用的理论与有关的证据一致;(2)观察渗透着理论,即理论的附属成份包含着各种形式的测量理论,有关的观察结果是由用来检验的理论范式决定的,观察在某一理论中得出,在与之竞争的和继承的范式中其含义不同。更为具体地说,约定主义的哲学本体论和相对主义认识论肯定是直接促进了建构主义的研究。特别是库恩、汉森、奎因、迪昂以及更早一些的波兰细菌学家、科学史学家和科学哲学家弗雷克的研究和探索表明,科学事实、科学评价标准和科学理论范式都是相对的,不可通约的或非中性的,这样用单纯的理性逻辑就不足以说明科学认知的真实情况。于是,从库恩等人思想中获得灵感的建构主义学者们,大胆地对默顿科学社会学、传统知识社会学等进行了批判和挖掘。其涉及问题范围之广,观点、命题之深,声势之大,以致许多人认为科学社会学已进入“后库恩时代”。后来,出于对技术决定论(强调技术发展是自主的,它影响着社会变迁,但不受社会影响)的不满,技术社会学也被卷入到了建构主义研究中。
2.建构主义学者在地理分布上较为广泛。建构主义作为一个思想流派,由于其主要观点、方法来源不同,很难像科学学(代表人物是英国的贝尔纳)、传统科学社会学(代表人物是默顿)追塑到某个国或某个代表人物,其成员分散在欧美不同国家。在英国,主要是爱丁堡学派,其成员是埃奇、布鲁尔、巴恩斯、夏平、柯林斯等人,他们从批判传统知识社会学,特别是曼海姆思想出发,并从库恩思想得到启发,对科学知识的实质进行研究。在法国,拉图尔、卡隆等人接受加芬克尔、福柯的本土方法对科学实验室进行人类学的考察。在美国,谢廷娜(一位建构主义女学者)、陈诚、瑞斯蒂等也进行着与拉图尔类似的工作。另外,英国的马尔凯、伍尔加,美国的平齐、休斯,荷兰的比克,德国的魏因加特等大批学者都在从事不同的建构主义研究。当然,建构主义既然以一个思想学派出现,也存在诸多合作和交流,如拉图尔与伍尔加合作考察科学家之间的交流,共同发表《实验室生活》一书,谢廷娜和马尔凯一起主编《观察到的科学》一书等等。
3.建构主义研究方法多样化。尽管建构主义是建立在知识是社会地建构成的这一总观点之上的,但其方法却是经验的。这样,建构主义研究方法便呈现出多样化的特点。建构主义对科学的社会分析,主要采取的方法是:实验室研究,由拉图尔、伍尔加发起,像人类学家考察原始部落一样。保持一种不介入的客观观察立场,根据观察日记进行研究;争论研究,即柯林斯的相对主义经验纲领,从微观角度分析科学知识如何达成一致;话语分析(或称修辞学方法),由马尔凯等人发展而来,把科学活动参与者的“日常话语”作为主题,分析科学解释是如何随社会背景的变化而变化。在对技术的社会研究中,建构主义采取的方法主要是:社会建构方法,这是平齐和比克把相对主义经验纲领引入技术社会学的方法,研究技术人工制品如何在社会、文化方面得到解释;系统方法,休斯在技术史研究中使用的方法,把技术看作一个系统(如电力系统),进行经济、政治、社会的分析;操作子网络方法,它与拉图尔、卡隆、劳等人的研究工作相关,他们把技术、经济、社会、政治和文化看作整体的“异质操作子”网络,分析技术在其中的作用。另外,爱丁堡学派早期的科学知识社会学的强纲领以及随后的弱纲领也都是建构主义者曾采用的方法。
正是建构主义这种经验研究方法的多样化特点,导致了其研究成果缺乏统一的理论凝聚。目前建构主义的各种观点和学术成果,散见于有关学者的案例考察和各种论文集里。拉图尔和伍尔加的《实验室生活》是对索尔克研究所格列明实验室考察的结果,拉图尔的《行动中的科学》也不过是对这种考察的进一步概括,至于前面提到的《观察到的科学》以及平齐和比克主编的《技术系统和社会建构》等则均为集纳诸多建构主义学者及相关学者经验研究成果的论文集。因此,建构主义的学术观点具有相当的分散性。
二
建构主义研究就其建构对象而言也呈现出某种复杂性。在建构主义的视野中,似乎借助行为者的互动而形成的制度(包括知识、方法、学科、习俗和规则),科学家基于数据和观察构造的理论和叙述,实验室中由于物质参与而产生的人工制品,思想和表象的客体都是建构成的。但是,从这种复杂性中仍可窥见出建构主义存在着强与弱的分野。
1.弱建构主义。弱建构主义强调的是知识产生的社会背景或社会原因,主要着重于宏观社会学的把握,但并不否认其客观性或逻辑性的原因。
这类建构主义观点最早见于贝格尔和鲁克曼的知识社会学论述中。在1996年出版的《现实的社会建构》一书中,他们提出现实是社会地建构成的,知识社会学关心的主题是社会建构过程。这里的现实是指主观现实(即人们关于世界的信念),而不是客观现实。所谓现实的社会建构就是这种主观现实作为人工的产物虽然独立于我们的意志,但都是在社会情景中发展、传输和保持的。[1]就是说,要建构其中某种主观现实X仅需知道以下事情即可:(1)X的知识,这种知识即便在X不存在时,也能产生某种行为能力;(2)X的合理性常识;(3)传播X知识的手段。只要具备这些条件,X的知识便可在社会共同体“固定”或普遍存在下来。在贝格尔和鲁克曼的建构意义上,社会中有许多东西如习俗、规则、方法甚至情感、性角色、权力、科学等等都可看作是社会建构的。
当爱丁堡学派冲破传统知识社会学对自然科学与社会科学的明显区分后,巴恩斯、布鲁尔、柯林斯等采取了与贝格尔和鲁克曼相类似的方法来考察自然科学知识,即用社会背景来解释科学知识内容。巴恩斯在论及库恩对科学知识结果解释的批评时说:“他所描述的科学中基本理论的变迁,不再是对增长的关于实在知识的简单响应,而是用关于推理的评价的背景负荷才能表达的。”[2]也即是说,既然自然科学并非以纯结果的方式变化,那么考察自然科学知识的产生及其维持便一定要求助于社会背景。巴恩斯引进了“利益”概念,布鲁尔认为除了一些社会原则外,还包括精神的、人类学的、生物学的、认知的和感觉经验等因素。柯林斯更提出了一个“非科学”的标准清单:“基于从前合作对合作者实验能力和忠诚的信任、实验者的个性和智力、管理大实验室的声誉、科学家是否在工业界或学术界工作过、过去的失败经历、内部资料、科学成果的风格和表现、实验心理方法、民族性”等等。[3]
尽管爱丁堡学派的工作是建构主义的,但并没有使用“社会建构”这一比喻。首先使用“社会建构”一词进行建构主义科学知识社会学研究的是孟德尔逊和达勒。他们的论文被收集在1977年由孟德尔逊、魏因加特和怀特利主编的《科学社会学年鉴》第一卷,取名为“科学知识的社会生产”。孟德尔逊和达勒认为,现代科学的建制、认知和知识主张并不能通过科学史论得到适当的说明,它们作为人工的产物必有其社会因果关系,因而是社会建构成的。
孟德尔逊等用“社会建构”批评科学史论的不适当性在今天看来虽然已无必要,但却激起了对科学话语、文本的建构主义研究。以往的科学史论者的研究,通常都以科学家的论著或谈话录、回忆录为依据的。而马尔凯则认为科学家的话语实际上变化很大,其内容和真实性在很大程度上取决于谈论者面对面的互动,因而通过分析、比较科学家就某项研究正式发表的论文与直接访问科学家关于该研究的谈话记录,可以真实地说明科学家工作的实际情形,了解科学建构的社会特性。马尔凯和吉尔伯特通过对一个生物化学小组的34名有建树的研究者的访问,把科学家话语分成经验性的和偶然性的两种情况。结果发现,科学家在解释正确信念时,通常依据的是经验性话语,而在说明错误信念时,通常依据的是偶然性话语,即把科学家犯错误的原因归于各种个人的和社会的偶然因素。[4]
迈耶斯在《写作生物学:科学知识社会建构的文本》一书中试图表明,社会的考虑(主要是考虑读者的鉴赏和兴趣)怎样“构成”科学主张、讨论和论文或专著的写作。他说:“在很大程度上,我的研究基点是假定科学是在论文或见解修改和争论反语重释的声言和协商的社会过程中建构的。对于这一基点,读者将会感到惊异。”[5]这里,迈耶斯似乎指明,科学文本的社会建构是说它在公开发表之前就经过讨论、协商、改变和削弱等,科学文本不仅源于客体素材,而且也经历了科学家和评论者的审视。
可以看到,弱建构主义在探讨科学知识的社会原因时,往往给科学的客观性、理性和逻辑因素留有适当的余地。布鲁尔的强纲领中的公平性、对称性原则实际上要求对科学的真理和谬误、真实信念和错误信念、理性和非理性、成功和失败都做出说明,马尔凯在归纳经验性话语时则说明了实验数据是在逻辑和时间优先情况下给出的。另外,爱丁堡学派并没有回答在什么时机,让社会背景因素怎样进入知识客体中。这就是有些强建构主义学者为什么并不把弱建构主义纳入建构主义研究的原因。
.强建构主义。强建构主义是在微观层次上对科学知识所做的经验研究,认为科学知识或技术人工制品能够显示出其建构完全是社会性的。这类学者主要是谢廷娜、拉图尔、伍尔加、平齐、比克等人。
谢廷娜将其工作贴上“建构主义”的标签,而非“社会建构主义”。其原因是她想避免将其研究同“社会背景”之类的东西联系在一起,以示同爱丁堡学派的工作相区别。谢廷娜认为微观科学知识社会学研究有两个方面,其一是科学争论研究,说明知识的一致性是如何达成的;其二是选择科学工作的真实地点如实验室作为研究对象,说明科学知识是怎样建构的。她研究的是后一方面,称其研究成果为建构主义纲领。她归纳了科学建构的社会特征,即科学研究工作并不指向“现实”,而是指向陈述的操作,这种操作不仅使科学家进入大量面对面的协商和互动,还包括更广泛的、超越处所的关系,与经纪人、工业界代表、出版商、地方管理者等发生联系。[6]
与谢廷娜一样,拉图尔也想避免将其建构主义研究同“社会背景”相提并论。他和伍尔加的《实验室生活》(1979年首版)的副标题是“科学事实的社会建构”,当1986年再版时把其中的“社会”一词删去了。但不管怎样,该书的主题仍然指明:科学事实是一种建构的产物,是各种利益集团间协商的产物。通过对索尔克研究所格列明实验室的人类学考察,拉图尔及其合作者伍尔加用整整一章专门论述了TRF(促甲状腺释放因子)的建构过程。[7]
在对《实验室生活》一书的合作之后,拉图尔与伍尔加的研究纲领开始分道扬镳了。拉图尔转向了操作子网络,把其中的科学家当作“资源积累者”进行了“马基雅维利”式的描述。[8]由于这一纲领不再具有明显的建构主义风格,这里不加论及,与此不同,伍尔加却对表象进行了建构主义的研究。
概括地说,客体(自然世界)与表现(科学知识)之间的关系包含两种图式:
(1)表象客体或者科学知识自然世界
(2)表象客体或者科学知识自然世界
第一种图式认为客体独立于表象,自然知识似乎与自然世界没有多少关系;第二种图式表明表象是客体的组成部分和要素,在自然知识与自然世界之间没有谁是第一性的、谁是本质的区别。伍尔加认为,前者是过去的科学社会学(包括爱丁堡学派)坚持的“认识论上的相对主义和本体论上的实在主义”图式,后者才是科学知识社会学研究应遵循的模式。[9]对此,他提出两条证据。首先,没有表象,客体就是无用的,我们无法独立于客体。其次是对同一客体的解释存在着某种“柔性”,即科学陈述的多样性,这导致人们去怀疑任何“假定”的客观事物的存在。在这里,伍尔加是想说明表象构成或建构了客体,即世界是被建构着的。
到80年代中期,科学知识社会学已经成功地披上建构主义的桂冠,大量的研究成果和著作的标题或导言纷纷以“……的社会建构”而呈现于世。就是对技术进行社会研究的人们也未能逃脱这股潮流。因而,比克、休斯和平齐在《技术系统的社会建构》一书中希望提倡一种新的建构主义研究纲领。
诚如前面所言,《技术系统的社会建构》并不代表一种一贯的研究纲领。这里将集中考察平齐和比克的论文《事实与人工制品的社会建构:或者科学社会学与技术社会学怎样得到互惠》。在该文中,他们提出了与布鲁尔几乎相近的“建构主义强纲领”:“在这一纲领里,所有知识和所有知识假设都将被看作是社会建构的产物,就是说,关于知识假设的起源、接受和拒绝的全部解释都可以从社会世界领域寻找得到,而无需借助自然世界。”[10]不过,他们却又借用了柯林斯的经验相对主义的一些概念,并称之为“技术的社会建构方法”:“这一方法的关键概念是‘解释柔性’、‘终止机制’的‘相关社会群体’。其核心信条之一是技术人工制品对社会学分析是公开的,这不仅表现在技术的使用上,而且特别关及其设计和工艺‘内容’”。[11]平齐和比克用这种方法说明了自行车的历史,表明了自行车是试错的产物,新的尝试所以失败是因为它们没有解决这个或那个社会群体提出的问题。因而每种技术产品都是“决定渗透”的结果,而非单向模式发展的逻辑程序。
总之,强建构主义虽然都标谤自己是完全的建构主义,但最终都是以对微观社会学问题的关注来解释宏观社会学的构架。这一点从谢廷娜、伍尔加、平齐和比克的观点可以明显看出。特别是谢廷娜以实验室活动为基础来展示科学知识和建构与社会存在着的广泛联系,试图消除科学知识发展的内部因素和外部因素之分,把科学知识发展的认识和社会因素结合起来。这可能既是目前大多数科学社会学家和“理想”,又说明强建构主义与弱建构主义不无两致的“模糊性”。
三
简单地说,建构主义尖锐地批判了个人主义的、观念论的、实证论的和朴素实在论的科学或技术说明。他们对科学技术事业的因果解释的社会资源的展示和说明,扩大了社会学研究的视野。但是,建构主义作为一种研究倾向或理论框架,又存在很多缺陷。
1.夸大社会偶然性因素。建构主义研究实际上是把科学技术的本体论相对化,以及把社会因素理性化。弱建构主义者,特别是爱丁堡学派的强纲领一方面想使它成为社会学乃至全部社会科学研究的典范,成为理性和科学的体现,同时在另一方面却又否认科学知识与一般知识的区别,使科学等同于其他文化科学。强建构主义者则是在强调科学或技术的社会建构的同时,把客观的自然因素放置一边。谢廷娜、拉图尔等人提倡用参与式观察对科学家的广泛访问来理解科学,但对自然界在科学活动中的地位的认识,却仅仅停留在关于自然界的人工或语言建构之上。而平齐、比克的研究则表明,技术社会学应着重于社会因素怎样建构人工制品,而对技术的工艺内容可以置之不顾。建构主义这种对科学技术产生所做的过份的“社会学简化”不可避免地否定或抹杀了科学技术的本体论方面的因素,忽视了科学技术的物质基础,从而把科学技术看成完全由各种社会偶然性因素组成的东西。
应该说,在当代有关现代性和后现代性的文化争论中,建构主义有着强烈的后现代主义倾向。后现代主义者以对真理、客观性、因果性、合理和进步等的怀疑和批判为特征。鉴于强建构主义坚决地解构了科学合理性观念本身,那么强建构主义实际上就成了通往后现代主义一边的桥梁。但对于弱建构主义,有的学者认为它致力于对科学的宏观因果解释,因而应被划分到现代主义一边。可是,如果考虑到并不是所有后现代主义都强调对现代科学的解构,特别是进入90年代后还出现了继承现代主义但又超越现代主义的“建构性后现代哲学”,[12]则恐怕弱建构主义也逃脱不了与后现代主义的干系。更何况弱建构主义也有着割裂科学与理性之嫌。
2.对于科学技术的解释范围较为狭窄。强建构主义研究过份强调实验室、人工制品在理论上的重要性。如拉图尔对实验室的人类学考察,虽然有助于我们理解科学家的行为,但这种微观研究与科学的组织、结构、共同体等宏观研究并未得到应有的重视。平齐、比克在进行技术社会学研究时对相关社会的社会群体的关键作用给予了充分关注,但对技术发展有着强烈影响的经济制度、政府政策等宏观条件均未被列入技术的社会建构研究的议事日程。至于弱建构主义对科学的社会研究虽然貌似新鲜,其实在默顿的大部分科学社会学研究中都已论述过。早在1945年,默顿就描述了知识社会学的研究程序,说明了可以作为社会学分析的精神产品应包括信仰、意识形态、宗教道德及实证科学,还分析了精神产品的存在基础,如群体结构、权力结构、竞争、冲突和利益等。
3.忽视科学技术后果及其评价。建构主义的理论和方法适合于解释科学知识的起源和技术创新的动力,以致对于科技产品对人的自我意识、社区组织、日常生活、权力分布有何特别意义的问题很少给予关注。在许多建构主义者那里,关于科技成果的研究进入“死结”的观念已经根深蒂固,以致把科学技术选择的社会后果几乎完全置之脑后。
与此相关,建构主义还贬低对科学技术的道德评价。爱丁堡学派的强纲领和柯林斯的经验相对主义纲领在对待科学发现、科学理论是否真理等方面采取了中立的态度,即认为科学本身无所谓恶,是价值中立的。平齐、比克将柯林斯的纲领外推用于技术的社会研究时,对技术成果的最终善恶又采取了不可知论的态度,因而不去探讨有关技术的地位、技术选择的正误这样的问题。不管怎么说,建构主义开创的对科学技术研究的新方向,对于人们从内部理解科学技术及其在人类社会中的地位有着莫大的启示。
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教师提供无批判的课堂氛围,让学生就自己学习的英美文学内容或主题进行交流,老师营造尊重、包容的课堂环境,学生可以就阅读的著作提出自己的看法和见解,与同学老师分享自己的感受。同学之间相互欣赏、鼓励,共同进步。我们采用多种渠道增加学生的阅读著作和资料,一是指导学生利用图书馆的经典英美文学名著;二是由学生根据自己的兴趣购买一部分英美文学作品,同学之间可以交换阅读;三是充分利用教材中的选读材料;四是结合教材、教学需要及学生情况,由任课老师指定印发诗歌、短中篇小说或节选作品。另外,根据指定的阅读著作和自由选读著作,引导学生有效利用图书馆和网络资源查找所阅读著作的相关文献资料和研究资料。这样就在有限的条件下满足了学生自主阅读英美文学名著的需要。
自主学习中心的构建
开学之初,任课老师对学生进行广泛的英美文学教育,包括英美文学知识、英美文学学习方法、英美文学经典名著简介等。通过一个月左右的准备,我们要求每位学生自己确定一个英美文学自主学习主题进行专门的研究性学习,一方面提高英美文学学习效果,另一方面也为毕业论文设计奠定基础;同时,在教学过程中,结合教材和教学需要,指定学生阅读部分经典英美文学名著,印发诗歌、短中篇小说或节选作品供学生阅读。根据学生的兴趣和倾向性进行分组,一般3-4个学生为一组,每组推荐一名负责人,负责组织自主学习时间,联系老师,安排自主学习效果汇报等。自主学习中心是灵活的,根据学生自己的时间和兴趣安排,真正实现了学生自主学习,老师不定期地对自主学习中心进行监督和指导。
自主学习模式的构建过程
英美文学自主学习模式的构建过程分为两个阶段。第一个阶段为一个学期,本阶段为调查研究和小范围实验阶段。调查研究阶段编制了英美文学教育中的自主学习调查问卷,对我院外语系09级英语本科班学生和任课老师进行调查。此阶段的学生已经过一个学期的英国文学的学习,调查的目的是要比较自主学习模式构建前后的英美文学学习及自主学习情况。问卷调查了教师对自主学习的认识和对自主学习的指导情况,以及学生的自主学习意识、能力、方法和策略。调查结果显示,学生们的自主学习意识和策略、教师对自主学习的指导、自主学习资源以及自主学习中心的现状都不容乐观。根据问卷调查结果,拟定小范围实验计划,在09级的一个教学班中展开,包括课堂教学实验和自主学习中心实验。课堂教学实验按照上面提到的教师的自主学习教育意识和能力的构建计划实施,即对英美文学任课教师进行培训,要求他们利用课堂,采用多种教学手段激发学生对学习英美文学的兴趣,强调英美文学自主学习的重要性,传授和提供自主学习方法与策略。自主学习中心实验按照上面提到的自主学习中心的构建计划实施,即根据学生的兴趣和倾向性进行分组,每位学生按照老师的指导制定阅读计划,在任课老师的监督和引导下进行自主学习,结合课堂教学和期末考查对学生的自主学习效果进行考查。学期结束,再次对任课老师和学生进行问卷调查,考查学生的英美文学学习效果和自主学习状况。
与前期的调查对比,结果显示学生们对英美文学具有浓厚的兴趣,他们的文学鉴赏力和审美敏感性得到了普遍提高;阅读文学作品的过程是大量的语言输入的过程,这一过程促进了学生语言基本功和语言能力的迅速提升;更为重要的是,经过一个学期的培养和训练,学生的自主学习意识和能力普遍提高,这一能力的形成对于他们今后的学习具有重要意义。第二阶段为推广实验阶段,即把这种英美文学的自主学习模式运用到今后的英美文学教学中。这一阶段首先是在10级的学生中实施,10级开设英美文学课程的班级为8个班。推广实验阶段还包括对英美文学自主学习模式进行修订,在推广这一学习模式过程中,需要任课老师和学生总结小范围实验阶段的经验和不足,制定更加可行的阅读计划,设计更为合理的课堂环节和形式,改进和增加检测自主学习效果的形式和方法。推广实验阶段是一个动态的过程,有必要不断的总结经验,修订不足,再次实验,不断完善这一自主学习模式。
英美文学自主学习模式的实施效果
1提高了学生的学习积极性和英美文学素养
对模式构建前后的情况进行对比,主动在课外学习英美文学的学生(前测30.5%,后测71%),对英美文学感兴趣的学生(前测44.1%,后测68%),对英美文学史比较了解(前测30.5%,后测85.1%),对学过的英美文学作品比较了解(前测23.7%,后测90.3%),能够比较全面地评价自己学过的作品(前测18.5%,后测65.9%)。这表明自主学习模式确实提高了学生学习英美文学的积极性,学生的英美文学素养,文学鉴赏力和审美能力得到了提升,能够对自己学习过的作品进行较全面的评价。
2提高了学生的自主学习意识和能力
对比模式构建前后,了解自主学习概念的学生(前测16.9%,后测100%),掌握自主学习方法和策略的学生(前测15%,后测80.6%),这表明通过自主学习模式的构建和实施,学生们提高了自主学习意识,并能运用自主学习方法和策略进行英美文学的学习。
3提高了教师指导自主学习的意识和能力
1.2智能建筑的火灾特点智能建筑一般来说,其结构跨度相对更大,且建筑内部外部的特性都更加复杂;一旦发生火灾,火灾所引起的建筑物温度变化导致的建筑内气压变化比普通建筑大得多,且智能建筑中的孔洞和上下穿通的井道无疑给烟气和火提供了绝佳的路径,这就直接导致智能建筑内部的火势和烟气的迅速蔓延,快速发展的火势在极短时间内就能将整个巨大的建筑单体所吞没,如同2001年911事件中的世贸大厦和2009年的央视大楼北配楼一样,顷刻间就全部付之一炬。智能建筑的内部材料多用有机高分子材料,燃烧时会产生大量对人体有害的CO、CO2气体,所以其的环境要求和建筑材料要求就会比一般建筑更高。智能建筑中有更多电器设备和监控设备,设备使用的引起的电火花和设备的短路都可能成为引起建筑火灾的因素。且建筑中人员密集,上下交通又多用电梯,一旦发生事故,人员慌乱,逃生难度大,容易酿成重大事故,造成严重损失。总结起来智能建筑的火灾特点为:火势蔓延快、烟气扩散快;疏散困难;火灾扑救困难;火险隐患多、损失严重。
2智能防火系统
智能防火系统是建筑设备管理自动化系统BAS中的一个重要子系统,包括火灾自动报警系统和消防联动控制系统两大部分。此系统根据防火要求和火灾的特点设计,将火灾作为其监控对象,当火灾发生时,该系统能够及时发现和通报火情,并在短时间内做出反应,采取有效措施控制住火灾局势或是扑灭火灾。
2.1火灾自动报警1852年,世界上第一部火灾报警系统在美国波士顿诞生,至此开启了建筑防火的新纪元;英国于1874年安装了世界上第一部水喷淋装置;又研制出感温式火灾探测器;而瑞士人则发明了感烟火灾探测器一直沿用至今。火灾自动报警系统用于探测火灾隐患,对将火灾控制在发生初期,减小火灾带来的危害有重要作用,是建筑智能防火系统中非常重要的一环,肩负着保护建筑物中居民和财产的重要任务。整个火灾自动报警系统主要由火灾探测器和火灾报警控制装置两部分组成,其设计配合所在建筑的智能化系统且要遵守国家标准和规范。①火灾探测器:火灾探测器按结构形式分为两类:点形火灾探测器和线型火灾探测器;按探测方式分为五类:感烟火灾探测器,感温火灾探测器,感光火灾探测器,气体火灾探测器和复合式探测器。火灾探测器监视着整个建筑物的实时情况,判断有无火灾隐患的产生。②火灾报警控制装置:火灾报警器同样有多种分类方式,常按其用途和设计方式分类为:区域控制式、集中控制式和通用控制式。火灾报警控制装置可谓是整个火灾自动报警系统的核心部分,肩负了监视收集各种实时信号,同时将信号向更高一级的管理中心传递,是连接从感应火灾发生到对火灾进行处理的整个过程的重要桥梁。
2.2消防联动控制系统消防联动控制系统主要由七个部分组成:消火栓系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统、防排烟系统、防火卷帘门系统、消防通讯系统、指挥疏散系统。当接收到火灾警报的时候,消防联动控制系统能在自动或者手动的方式下启动相关灭火设备和各类应急设备,同时监控整个设备系统的运行情况。消防联动系统的布置方式可归纳为三种基本形式:总线———多线联动方式、全总线联动方式和混合总线方式。
2.3消防系统运作方式智能防火系统在智能建筑中既能配合整个智能综合网络系统使用也能独立出来单独运作。当火灾发生时,首先火灾探测器被自动或者手动触发;火灾信号经由火灾报警器接收并判断和处理,或者是通过火灾报警器传递到上一级的管理系统主机中集中进行处理分析,前者称为分布式智能系统,后者称为主机智能系统,是智能火灾监控系统的两种类别;随后,信息由消防控制中心主机接收,继续处理分析、记录,随后再由火灾报警装置将指令向消防联动控制系统传递,快速采取,例如:打开火灾事故照明装置,播放火灾事故广播,打开固定灭火系统控制装置,开启有关出入通道等一系列火灾处理措施。同时通过主机屏幕显示整个控制区域内各处的实时状态,例如:火灾发生的区域,消防设备工作情况,防火门开启状况,消防水箱水位,各通道的风向风速,消防电梯位置和情况等等。并记录下各消防联动控制设施的动态,并进行特别控制;最终达到在短时间内对火情进行判断和处理,力图在最快时间将火灾扑灭,给人员创造逃生机会,增加逃生时间,最大限度保证人员、财产的安全。另,由于分布式智能火灾监控系统是由火灾探测器接收到火灾信号后直接进行处理,这样就为防控主机分担了大量第一级现场信号,使得主机能够运行更通畅,更快对其他运作设备进行管理和控制;效率更高,系统更稳定,所以更为常用。
另一方面,我国作为发展中国家,人口稠密,建筑物抗震能力低。因此,我国的地震灾害可谓全球之最。上个世纪,全球因地震而死亡的人数为110万人,其中我国就占55万人之多,为全球的一半。因此,粗略地说,我国的国土面积占全球的1/14,人口占1/4,地震占1/3,地震灾害占1/2。因此,建筑物的抗震设防问题是我国减轻自然灾害、保障国民经济建设和社会持续发展,特别是保障人民群众生命安全的一个重要问题。
一、震害多发点
地震作用具有较强的随机性和复杂性,要求在强烈地震作用下结构仍保持在弹性状态,不发生破坏是很不实际的;既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重,但不倒塌。因此,依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点,提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力,防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。
(一)结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层
钢筋混凝土框架结构在整体设计上存在较大的不均匀性,使得这些结构存在着层间屈服强度特别薄弱的楼层。在强烈地震作用下,结构的薄弱层率先屈服,弹塑性变形急剧发展,并形成弹塑性变形集中的现象。如1976年唐山大地震中,13层蒸吸塔框架,由于该结构楼层屈服强度分布不均匀,造成第6层和第11层的弹塑性变形集中,导致该结构6层以上全部倒塌。
(二)柱端与节点的破坏较为突出
框架结构的构件震害一般是梁轻柱重,柱顶重于柱底,尤其是角杜和边柱易发生破坏。除剪跨比小的短柱易发生柱中剪切破坏外,一般柱是柱端的弯曲破坏,轻者发生水平或斜向断裂;重者混凝土压酥,主筋外露、压屈和箍筋崩脱。当节点核芯区无箍筋约束时,节点与柱端破坏合并加重。当柱侧有强度高的砌体填充墙紧密嵌砌时,柱顶剪切破坏严重,破坏部位还可能转移至窗洞上下处,甚至出现短柱的剪切破坏。
(三)砌体填充墙的破坏较为普遍
砌体填充墙刚度大而变形能力差,首先承受地震作用而遭受破坏,在8度和8度以上地震作用下,填充墙的裂缝明显加重,甚至部分倒塌,震害规律一般是上轻下重,空心砌体墙重于实心砌体墙,砌块墙重于砖墙。
二、抗震结构设计
较合理的框架地震破坏机制,应该是节点基本不破坏,梁比柱屈服可能早发生、多发生,同一层中各柱两端的屈服历程越长越好,底层柱底的塑性铰宜最晚形成。即:框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能分散,充分发挥整个结构的抗震能力。
(一)抗震计算中的延性保证
从用楼层水平地震剪力与层间位移关系来描述楼层破坏的全过程可反映出,在抗震设防的第二、三水准时,框架结构构件已进入弹塑性阶段,构件在保持一定承载力条件下主要以弹塑性变形来耗散地震能量,所以框架结构需有足够的变形能力才不致抗震失效。试验研究表明,“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的框架结构有较大的内力重分布和能量消耗能力,极限层间位移大,抗震性能较好。规范通过构件承载力调整办法在一定程度上可以体现上述的强弱要求,且考虑了设计者的使用方便,采用地震组合内力的抗震承载力验算表达式,只是要对地震组合内力的设计值按有关公式进行相应的调整。
综合大量实验研究成果,影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素有:相对作用剪力、相对配筋率、贯穿节点的梁柱纵筋的粘结情况。
(二)构造措施上的延性保证
四川大地震实践证明,当建筑结构在大地震中要求保持足够的承载能力来吸收进入塑性阶段而产生的巨大能量,因为此时的结构在震中进入到一个塑性阶段,容易产生变形。所以,根据这种特点和抗震的要求,多发地震的国家钢筋混凝土结构抗震设计均要求按延性框架结构进行设计,所以建筑结构的设计必须保证结构局部薄弱区的承载力与刚度,保证了建筑构造的整体性,延性的增加也就提高了变形能力,这样可以减少地震的破坏性,提高了建筑的抗震能力。
在结构布置上,按扩大了的柱端抗弯承载力进行设计,理论上可将柱屈服的可能性减少,保证“强柱弱梁”的设计原则。但因各种原因,如梁的实际抗弯承载力可能增大,高振型使柱中反弯点的转移等综合因素影响,要使柱中完全避免塑性铰是困难的,同时为实现“强剪弱弯”的要求,保证塑性铰区域的局部延性,也必须通过一定的构造措施来保证结构的延性,具体做法如下:
1.限制轴压比与纵筋最大配筋率合理的受力过程可明显提高构件延性,为实现受拉钢筋的屈服先与受压区混凝土压碎的破坏形态,以提高塑性铰区域的转动能力,规范限制轴压比与纵筋最大配筋率,同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。
2.限制约束配筋和配筋形式。加密塑性铰区内的箍筋间距是很重要的一点,为保证“强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的设计原则及塑性铰区域的局部延性,有必要加密塑性铰区内的箍筋间距,这不但可提高柱端抗剪能力,还可约束核心区内混凝土,对纵向钢筋提供侧向支承,防止大变形下纵筋压曲,从而改善塑性铰区域的局部延性。规范对约束区纵筋的最小直径、最大间距、塑性铰区域的最小长度等做出了详细的规定,并对箍筋肢距及箍筋形式提出了相应要求。随着工程应用中箍筋强度和混凝土强度不断提高,对塑性铰区域内箍筋布置的要求是抗震构造措施的一个重要方面,这一情况将导致高强度混凝土中约束箍筋配筋率的减少而降低结构的设计可靠度,建议以配筋特征值代替原体积配筋率,同时鉴于约束配筋对柱端塑性铰区的良好约束作用,建议适当增大配筋量。
3.限制材料。拒绝豆腐渣工程的第一关就是把握好材料质量,材料延性对确保构件(结构)延性极为重要,为此规范对材料也提出了相应的限制,如保证钢筋强屈比、延伸率及混凝土强度等级等,同时对施工过程中可能出现的钢筋代换也提出了相应的限制。
三、结语
钢筋混凝土框架结构是我国大量存在的建筑结构形式之一,历年震害资料表明:钢筋混凝土框架结构的柱端与节点的破坏较为严重,其抗震设计中必须满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”、“强底层柱底”等延性设计原则和有关规定。在多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计的实践中,由于设计人员对规范的理解和掌握尺度上,以及因地因人在结构选型、布置以及计算方法上相互差异较多而对设计产生较多的争议,抗震设计方法值得深入研究。
参考文献:
[1]李鸿晶,宗德玲.关于工程结构抗震设防标准的几个问题的讨论[J].防灾减灾工程学报,2003,(2).
一
建构主义研究目前日趋庞杂,其特点表现在以下三方面。
1.建构主义研究来源于众多思想和方法的影响。就建构主义研究的兴起而言,它实际上是后现代主义社会理论、知识社会学和哲学思潮汇流的结果。后现代主义的产生体现了人类对启蒙运动以来的现代化工程(包括科学技术工程)的负面效应,如环境污染、文化侵略等的深刻反省和反思。基于这种反思,后现代主义社会理论的主要代表人物利奥塔、福柯、波德里拉、保曼、哈维等人认为西方主要工业化国家已进入后现代社会时期,在后现代社会,知识成为社会斗争的焦点,科学成为政治的工具,其客观性和权威性将会受到怀疑;在社会科学研究方面,他们提倡对社会进行微观研究、多元化理论视角、话语分析和本土方法考察。知识社会学有着悠久的历史,可以追溯到培根、康德、马克思、曼海姆等人那里。知识社会学关心的主题是揭示特定的知识和信念实体怎样受到社会和文化背景的影响。只不过,知识社会学长期以来将信念分成数学和自然科学与包括诸如、道德哲学体系等在内的所有社会科学,认为前者是质朴的,不为任何利益考虑所玷污,而社会科学等学问则是意识形态的、受主观思想和利益影响的,因而常常将数学和自然科学置于知识学的考察之外。既然在后现代主义那里科学的客观性已受到怀疑,而传统知识社会学又置科学技术知识于不顾,那么,建构主义来考察科学和技术的社会建构也就成为理所当然了。
当然,建构主义研究也从哲学中的反实证主义流派、新及现象学、人种学的研究方法获得了启示。具体说来这些观点是:(1)科学理论的证据非决定性,即在原则上总有几个可供选择利用的理论与有关的证据一致;(2)观察渗透着理论,即理论的附属成份包含着各种形式的测量理论,有关的观察结果是由用来检验的理论范式决定的,观察在某一理论中得出,在与之竞争的和继承的范式中其含义不同。更为具体地说,约定主义的哲学本体论和相对主义认识论肯定是直接促进了建构主义的研究。特别是库恩、汉森、奎因、迪昂以及更早一些的波兰细菌学家、科学史学家和科学哲学家弗雷克的研究和探索表明,科学事实、科学评价标准和科学理论范式都是相对的,不可通约的或非中性的,这样用单纯的理性逻辑就不足以说明科学认知的真实情况。于是,从库恩等人思想中获得灵感的建构主义学者们,大胆地对默顿科学社会学、传统知识社会学等进行了批判和挖掘。其涉及问题范围之广,观点、命题之深,声势之大,以致许多人认为科学社会学已进入“后库恩时代”。后来,出于对技术决定论(强调技术发展是自主的,它影响着社会变迁,但不受社会影响)的不满,技术社会学也被卷入到了建构主义研究中。
2.建构主义学者在地理分布上较为广泛。建构主义作为一个思想流派,由于其主要观点、方法来源不同,很难像科学学(代表人物是英国的贝尔纳)、传统科学社会学(代表人物是默顿)追塑到某个国或某个代表人物,其成员分散在欧美不同国家。在英国,主要是爱丁堡学派,其成员是埃奇、布鲁尔、巴恩斯、夏平、柯林斯等人,他们从批判传统知识社会学,特别是曼海姆思想出发,并从库恩思想得到启发,对科学知识的实质进行研究。在法国,拉图尔、卡隆等人接受加芬克尔、福柯的本土方法对科学实验室进行人类学的考察。在美国,谢廷娜(一位建构主义女学者)、陈诚、瑞斯蒂等也进行着与拉图尔类似的工作。另外,英国的马尔凯、伍尔加,美国的平齐、休斯,荷兰的比克,德国的魏因加特等大批学者都在从事不同的建构主义研究。当然,建构主义既然以一个思想学派出现,也存在诸多合作和交流,如拉图尔与伍尔加合作考察科学家之间的交流,共同发表《实验室生活》一书,谢廷娜和马尔凯一起主编《观察到的科学》一书等等。
3.建构主义研究方法多样化。尽管建构主义是建立在知识是社会地建构成的这一总观点之上的,但其方法却是经验的。这样,建构主义研究方法便呈现出多样化的特点。建构主义对科学的社会分析,主要采取的方法是:实验室研究,由拉图尔、伍尔加发起,像人类学家考察原始部落一样。保持一种不介入的客观观察立场,根据观察日记进行研究;争论研究,即柯林斯的相对主义经验纲领,从微观角度分析科学知识如何达成一致;话语分析(或称修辞学方法),由马尔凯等人发展而来,把科学活动参与者的“日常话语”作为主题,分析科学解释是如何随社会背景的变化而变化。在对技术的社会研究中,建构主义采取的方法主要是:社会建构方法,这是平齐和比克把相对主义经验纲领引入技术社会学的方法,研究技术人工制品如何在社会、文化方面得到解释;系统方法,休斯在技术史研究中使用的方法,把技术看作一个系统(如电力系统),进行经济、政治、社会的分析;操作子网络方法,它与拉图尔、卡隆、劳等人的研究工作相关,他们把技术、经济、社会、政治和文化看作整体的“异质操作子”网络,分析技术在其中的作用。另外,爱丁堡学派早期的科学知识社会学的强纲领以及随后的弱纲领也都是建构主义者曾采用的方法。
正是建构主义这种经验研究方法的多样化特点,导致了其研究成果缺乏统一的理论凝聚。目前建构主义的各种观点和学术成果,散见于有关学者的案例考察和各种论文集里。拉图尔和伍尔加的《实验室生活》是对索尔克研究所格列明实验室考察的结果,拉图尔的《行动中的科学》也不过是对这种考察的进一步概括,至于前面提到的《观察到的科学》以及平齐和比克主编的《技术系统和社会建构》等则均为集纳诸多建构主义学者及相关学者经验研究成果的论文集。因此,建构主义的学术观点具有相当的分散性。
二
建构主义研究就其建构对象而言也呈现出某种复杂性。在建构主义的视野中,似乎借助行为者的互动而形成的制度(包括知识、方法、学科、习俗和规则),科学家基于数据和观察构造的理论和叙述,实验室中由于物质参与而产生的人工制品,思想和表象的客体都是建构成的。但是,从这种复杂性中仍可窥见出建构主义存在着强与弱的分野。
1.弱建构主义。弱建构主义强调的是知识产生的社会背景或社会原因,主要着重于宏观社会学的把握,但并不否认其客观性或逻辑性的原因。
这类建构主义观点最早见于贝格尔和鲁克曼的知识社会学论述中。在1996年出版的《现实的社会建构》一书中,他们提出现实是社会地建构成的,知识社会学关心的主题是社会建构过程。这里的现实是指主观现实(即人们关于世界的信念),而不是客观现实。所谓现实的社会建构就是这种主观现实作为人工的产物虽然独立于我们的意志,但都是在社会情景中发展、传输和保持的。[1]就是说,要建构其中某种主观现实X仅需知道以下事情即可:(1)X的知识,这种知识即便在X不存在时,也能产生某种行为能力;(2)X的合理性常识;(3)传播X知识的手段。只要具备这些条件,X的知识便可在社会共同体“固定”或普遍存在下来。在贝格尔和鲁克曼的建构意义上,社会中有许多东西如习俗、规则、方法甚至情感、性角色、权力、科学等等都可看作是社会建构的。
当爱丁堡学派冲破传统知识社会学对自然科学与社会科学的明显区分后,巴恩斯、布鲁尔、柯林斯等采取了与贝格尔和鲁克曼相类似的方法来考察自然科学知识,即用社会背景来解释科学知识内容。巴恩斯在论及库恩对科学知识结果解释的批评时说:“他所描述的科学中基本理论的变迁,不再是对增长的关于实在知识的简单响应,而是用关于推理的评价的背景负荷才能表达的。”[2]也即是说,既然自然科学并非以纯结果的方式变化,那么考察自然科学知识的产生及其维持便一定要求助于社会背景。巴恩斯引进了“利益”概念,布鲁尔认为除了一些社会原则外,还包括精神的、人类学的、生物学的、认知的和感觉经验等因素。柯林斯更提出了一个“非科学”的标准清单:“基于从前合作对合作者实验能力和忠诚的信任、实验者的个性和智力、管理大实验室的声誉、科学家是否在工业界或学术界工作过、过去的失败经历、内部资料、科学成果的风格和表现、实验心理方法、民族性”等等。[3]
尽管爱丁堡学派的工作是建构主义的,但并没有使用“社会建构”这一比喻。首先使用“社会建构”一词进行建构主义科学知识社会学研究的是孟德尔逊和达勒。他们的论文被收集在1977年由孟德尔逊、魏因加特和怀特利主编的《科学社会学年鉴》第一卷,取名为“科学知识的社会生产”。孟德尔逊和达勒认为,现代科学的建制、认知和知识主张并不能通过科学史论得到适当的说明,它们作为人工的产物必有其社会因果关系,因而是社会建构成的。
孟德尔逊等用“社会建构”批评科学史论的不适当性在今天看来虽然已无必要,但却激起了对科学话语、文本的建构主义研究。以往的科学史论者的研究,通常都以科学家的论著或谈话录、回忆录为依据的。而马尔凯则认为科学家的话语实际上变化很大,其内容和真实性在很大程度上取决于谈论者面对面的互动,因而通过分析、比较科学家就某项研究正式发表的论文与直接访问科学家关于该研究的谈话记录,可以真实地说明科学家工作的实际情形,了解科学建构的社会特性。马尔凯和吉尔伯特通过对一个生物化学小组的34名有建树的研究者的访问,把科学家话语分成经验性的和偶然性的两种情况。结果发现,科学家在解释正确信念时,通常依据的是经验性话语,而在说明错误信念时,通常依据的是偶然性话语,即把科学家犯错误的原因归于各种个人的和社会的偶然因素。[4]
迈耶斯在《写作生物学:科学知识社会建构的文本》一书中试图表明,社会的考虑(主要是考虑读者的鉴赏和兴趣)怎样“构成”科学主张、讨论和论文或专著的写作。他说:“在很大程度上,我的研究基点是假定科学是在论文或见解修改和争论反语重释的声言和协商的社会过程中建构的。对于这一基点,读者将会感到惊异。”[5]这里,迈耶斯似乎指明,科学文本的社会建构是说它在公开发表之前就经过讨论、协商、改变和削弱等,科学文本不仅源于客体素材,而且也经历了科学家和评论者的审视。
可以看到,弱建构主义在探讨科学知识的社会原因时,往往给科学的客观性、理性和逻辑因素留有适当的余地。布鲁尔的强纲领中的公平性、对称性原则实际上要求对科学的真理和谬误、真实信念和错误信念、理性和非理性、成功和失败都做出说明,马尔凯在归纳经验性话语时则说明了实验数据是在逻辑和时间优先情况下给出的。另外,爱丁堡学派并没有回答在什么时机,让社会背景因素怎样进入知识客体中。这就是有些强建构主义学者为什么并不把弱建构主义纳入建构主义研究的原因。
2.强建构主义。强建构主义是在微观层次上对科学知识所做的经验研究,认为科学知识或技术人工制品能够显示出其建构完全是社会性的。这类学者主要是谢廷娜、拉图尔、伍尔加、平齐、比克等人。
谢廷娜将其工作贴上“建构主义”的标签,而非“社会建构主义”。其原因是她想避免将其研究同“社会背景”之类的东西联系在一起,以示同爱丁堡学派的工作相区别。谢廷娜认为微观科学知识社会学研究有两个方面,其一是科学争论研究,说明知识的一致性是如何达成的;其二是选择科学工作的真实地点如实验室作为研究对象,说明科学知识是怎样建构的。她研究的是后一方面,称其研究成果为建构主义纲领。她归纳了科学建构的社会特征,即科学研究工作并不指向“现实”,而是指向陈述的操作,这种操作不仅使科学家进入大量面对面的协商和互动,还包括更广泛的、超越处所的关系,与经纪人、工业界代表、出版商、地方管理者等发生联系。[6]
与谢廷娜一样,拉图尔也想避免将其建构主义研究同“社会背景”相提并论。他和伍尔加的《实验室生活》(1979年首版)的副标题是“科学事实的社会建构”,当1986年再版时把其中的“社会”一词删去了。但不管怎样,该书的主题仍然指明:科学事实是一种建构的产物,是各种利益集团间协商的产物。通过对索尔克研究所格列明实验室的人类学考察,拉图尔及其合作者伍尔加用整整一章专门论述了TRF(促甲状腺释放因子)的建构过程。[7]
在对《实验室生活》一书的合作之后,拉图尔与伍尔加的研究纲领开始分道扬镳了。拉图尔转向了操作子网络,把其中的科学家当作“资源积累者”进行了“马基雅维利”式的描述。[8]由于这一纲领不再具有明显的建构主义风格,这里不加论及,与此不同,伍尔加却对表象进行了建构主义的研究。
概括地说,客体(自然世界)与表现(科学知识)之间的关系包含两种图式:
(1)表象客体或者科学知识自然世界
(2)表象客体或者科学知识自然世界
第一种图式认为客体独立于表象,自然知识似乎与自然世界没有多少关系;第二种图式表明表象是客体的组成部分和要素,在自然知识与自然世界之间没有谁是第一性的、谁是本质的区别。伍尔加认为,前者是过去的科学社会学(包括爱丁堡学派)坚持的“认识论上的相对主义和本体论上的实在主义”图式,后者才是科学知识社会学研究应遵循的模式。[9]对此,他提出两条证据。首先,没有表象,客体就是无用的,我们无法独立于客体。其次是对同一客体的解释存在着某种“柔性”,即科学陈述的多样性,这导致人们去怀疑任何“假定”的客观事物的存在。在这里,伍尔加是想说明表象构成或建构了客体,即世界是被建构着的。
到80年代中期,科学知识社会学已经成功地披上建构主义的桂冠,大量的研究成果和著作的标题或导言纷纷以“……的社会建构”而呈现于世。就是对技术进行社会研究的人们也未能逃脱这股潮流。因而,比克、休斯和平齐在《技术系统的社会建构》一书中希望提倡一种新的建构主义研究纲领。
诚如前面所言,《技术系统的社会建构》并不代表一种一贯的研究纲领。这里将集中考察平齐和比克的论文《事实与人工制品的社会建构:或者科学社会学与技术社会学怎样得到互惠》。在该文中,他们提出了与布鲁尔几乎相近的“建构主义强纲领”:“在这一纲领里,所有知识和所有知识假设都将被看作是社会建构的产物,就是说,关于知识假设的起源、接受和拒绝的全部解释都可以从社会世界领域寻找得到,而无需借助自然世界。”[10]不过,他们却又借用了柯林斯的经验相对主义的一些概念,并称之为“技术的社会建构方法”:“这一方法的关键概念是‘解释柔性’、‘终止机制’的‘相关社会群体’。其核心信条之一是技术人工制品对社会学分析是公开的,这不仅表现在技术的使用上,而且特别关及其设计和工艺‘内容’”。[11]平齐和比克用这种方法说明了自行车的历史,表明了自行车是试错的产物,新的尝试所以失败是因为它们没有解决这个或那个社会群体提出的问题。因而每种技术产品都是“决定渗透”的结果,而非单向模式发展的逻辑程序。
总之,强建构主义虽然都标谤自己是完全的建构主义,但最终都是以对微观社会学问题的关注来解释宏观社会学的构架。这一点从谢廷娜、伍尔加、平齐和比克的观点可以明显看出。特别是谢廷娜以实验室活动为基础来展示科学知识和建构与社会存在着的广泛联系,试图消除科学知识发展的内部因素和外部因素之分,把科学知识发展的认识和社会因素结合起来。这可能既是目前大多数科学社会学家和“理想”,又说明强建构主义与弱建构主义不无两致的“模糊性”。
三
简单地说,建构主义尖锐地批判了个人主义的、观念论的、实证论的和朴素实在论的科学或技术说明。他们对科学技术事业的因果解释的社会资源的展示和说明,扩大了社会学研究的视野。但是,建构主义作为一种研究倾向或理论框架,又存在很多缺陷。
1.夸大社会偶然性因素。建构主义研究实际上是把科学技术的本体论相对化,以及把社会因素理性化。弱建构主义者,特别是爱丁堡学派的强纲领一方面想使它成为社会学乃至全部社会科学研究的典范,成为理性和科学的体现,同时在另一方面却又否认科学知识与一般知识的区别,使科学等同于其他文化科学。强建构主义者则是在强调科学或技术的社会建构的同时,把客观的自然因素放置一边。谢廷娜、拉图尔等人提倡用参与式观察对科学家的广泛访问来理解科学,但对自然界在科学活动中的地位的认识,却仅仅停留在关于自然界的人工或语言建构之上。而平齐、比克的研究则表明,技术社会学应着重于社会因素怎样建构人工制品,而对技术的工艺内容可以置之不顾。建构主义这种对科学技术产生所做的过份的“社会学简化”不可避免地否定或抹杀了科学技术的本体论方面的因素,忽视了科学技术的物质基础,从而把科学技术看成完全由各种社会偶然性因素组成的东西。
应该说,在当代有关现代性和后现代性的文化争论中,建构主义有着强烈的后现代主义倾向。后现代主义者以对真理、客观性、因果性、合理和进步等的怀疑和批判为特征。鉴于强建构主义坚决地解构了科学合理性观念本身,那么强建构主义实际上就成了通往后现代主义一边的桥梁。但对于弱建构主义,有的学者认为它致力于对科学的宏观因果解释,因而应被划分到现代主义一边。可是,如果考虑到并不是所有后现代主义都强调对现代科学的解构,特别是进入90年代后还出现了继承现代主义但又超越现代主义的“建构性后现代哲学”,[12]则恐怕弱建构主义也逃脱不了与后现代主义的干系。更何况弱建构主义也有着割裂科学与理性之嫌。
2.对于科学技术的解释范围较为狭窄。强建构主义研究过份强调实验室、人工制品在理论上的重要性。如拉图尔对实验室的人类学考察,虽然有助于我们理解科学家的行为,但这种微观研究与科学的组织、结构、共同体等宏观研究并未得到应有的重视。平齐、比克在进行技术社会学研究时对相关社会的社会群体的关键作用给予了充分关注,但对技术发展有着强烈影响的经济制度、政府政策等宏观条件均未被列入技术的社会建构研究的议事日程。至于弱建构主义对科学的社会研究虽然貌似新鲜,其实在默顿的大部分科学社会学研究中都已论述过。早在1945年,默顿就描述了知识社会学的研究程序,说明了可以作为社会学分析的精神产品应包括信仰、意识形态、宗教道德及实证科学,还分析了精神产品的存在基础,如群体结构、权力结构、竞争、冲突和利益等。
3.忽视科学技术后果及其评价。建构主义的理论和方法适合于解释科学知识的起源和技术创新的动力,以致对于科技产品对人的自我意识、社区组织、日常生活、权力分布有何特别意义的问题很少给予关注。在许多建构主义者那里,关于科技成果的研究进入“死结”的观念已经根深蒂固,以致把科学技术选择的社会后果几乎完全置之脑后。
与此相关,建构主义还贬低对科学技术的道德评价。爱丁堡学派的强纲领和柯林斯的经验相对主义纲领在对待科学发现、科学理论是否真理等方面采取了中立的态度,即认为科学本身无所谓恶,是价值中立的。平齐、比克将柯林斯的纲领外推用于技术的社会研究时,对技术成果的最终善恶又采取了不可知论的态度,因而不去探讨有关技术的地位、技术选择的正误这样的问题。不管怎么说,建构主义开创的对科学技术研究的新方向,对于人们从内部理解科学技术及其在人类社会中的地位有着莫大的启示。
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二、水泵接合器数量的确定
众所周知,水泵接合器的主要用途是当室内消防水泵发生故障或遇大火室内消防用水不足时,供消防车从室外消火栓取水,通过水泵接合器将水送到室内消防给水管网,供灭火使用。
《高规》7.4.5-1规定:“消防水泵接合器的数量应按室内消防用水量经计算确定,每个水泵接合器的流量应按10-15l/s计算:“这里指明水泵接合器的数量是按室内消防用水量经计算确定。笔者认为这一点不好照搬,我们从水泵接合器用途不难知道,水泵接合器是消防车从室外消火栓取水来增补室内消防用水不足的接口。如果室外消防用水量远远小于室内消防用水量时,那水泵接合器设那么多是没有意义的,笔者最近做一个工程--厦门国际会展中心,按一类高层建筑设计,室外消防用水量为30l/s。但其室内大水滴喷淋系统设计用水量为133l/s,室内水幕喷淋系统设计用水量为167l/s,室内消火栓系统设计用水量为30l/s,这些用水量按火灾延续时间计算均储存在地下水池中。按规范7.4.5-1规定,水泵接合器的数量应分别设10个,12个和2个。12个水泵接合器要12辆消防车从12个室外消火栓中取水供给,而室外的供水条件上远远达不到这个要求的,即使考虑到由消防车距离运水,那也不可保证大水滴淋系统和水幕喷淋系统的正常工作。因这两个系统要正常工作时的用水量很大,不可能在短时间内有那么多消防车远距离运水来达到同时供水,如时间过长,那这两个系统也失去作用,最后时间一长就靠消火栓来灭火,因此笔者认为应对一些灭火系统可以适当减少水泵接合器的数量,可以分别设3-5个就足够了;而对消火栓系统应重点保证,故水泵接合器的数量按室内消防用水量计算的同时应考虑室外供水能力综合确定,达到既节省投资的目的,同时又保证消防的安全可靠性。
三、消防水池容积的确定
消防水池是储存消防灭火用水的构筑物,容积的确定关系着灭火的安全性。《高规》7.3.2规定:“市政给水管道和进水管或天然水源不能满足消防用水量;市政给水管道为枝状或只有一条进水(二类居住建筑除外),只要符合上述条件之一时均应设置消防水池。“《高规》7.3.3对水池的容积作了规定:“当室外给水管网能保证室外消防用水量时,消防水池的有效容积应满足在火灾延续时间内室内消防用水量的要求;当室外给水管网不能保证室外消防用水时时,消防水池的有效容量应满足火灾延续时间以内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。“一些地方针对这两条规定,却有不同的设计方法。
在福州地区,室内及室外消防用水量均储存了消防水池中,原因是市自来水公司无法保证市政供水的安全性,这显然会增大消防水池的容积。如每一幢高层建筑均要把室内及室外消防用水量储存在消防水池,那将会造成很大的浪费,笔者认为是不可取的。
厦门地区是当室外给水管网能保证室外消防用水时,消防水池只满足室内消防用水量。一般做法为:从市政引两根进水管构成室外环状供水,以保证室外供水的安全性,消防水池设在地下室,只考虑室内消防用水量,但不允许考虑火灾时水池的补水量(规范没有作明确规定)。故笔者认为这种做法不妥,这样导致一幢高层公共建筑地下室一般都储存了四、五百吨的消防用水,一般占地均有二百多平方米。像厦门国际会展中心,地下室储存了2600吨的消防用水,水池占地890平方米,笔者认为这种做法很不经济,仅工程造价就增上百万元;同时又增大管理的难度,如要清洗,定期换水等,又造成水资源的浪费;如果消防用水和生活用水合建水池,那必然会造成生活二次供水的水质污染。所以笔者认为既要保证消防安全,又要降低工程造价及管理方便,首先要加强自来水公司的责任度,保证城市环状供水的安全可靠性,然后适当加大高层建筑的进水管,使得进水管在保证高层建筑的室外消防用水量的同时能够在火灾时补充消防水池的水量。这样经计算可以适当减少消防水池的容积,达到经济合理。同时笔者建议邻近高层建筑共用消防水池,对这一点希望有关市政部门能够牵头,对共用水池进行合理地管理,这也需要有关部门进行合理公正的规划控制。
香港在这一点上值得我们学习,香港的建的消防水池就很小,相当于一个水泵吸水井,容量一般不超过50吨,他们只保证初期火灾的用水量,中、后期火灾的用水量直接靠市政管道的供给,大厦本身只提供提升设备及市政管道的接口,在高层建筑林立的香港就可节约了很多的建筑面积供各种用途使用,我们应向这一方面学习与借鉴。
四、消防给水系统的形式
对高层建筑消火栓给水系统形式的选择,首先我们应保证系统的安全可靠性,其次我们应尽量选用经济合理的供水形式。
按服务范围分:独立的消防给水系统和区域集中的消防给水系统笔者建议尽量采用区域集中的消防给水系统就如上述所讲:邻近高层建筑共用消防水池,但这往往得不到推广。主要原因是各开发商不能协调好,这就要求有关部门能够牵头,共同解决管理及费用的问题,使几方面都能够接受。
按高度来分:分区水和不分共给水
当消火栓栓口的静水压力不大于0.80MPa时,采用不分区给水形式,当消火栓栓口的静水压力大于0.80MPa时,采用分区给水形式。分区供水方式又包括:并联分区供水方式;串联分区供水方式;减压阀分区供水方式。
关联分区供水方式:各个分区互不干扰,自成体系,对系统更加安全可靠,但造价高,维护管理较困难。
1.高层防排烟系统可能出现的问题
1.1自然排烟设施不能达到排烟要求
按照《高层民用建筑设计防火规范》中的要求,对于建筑高度不超过50m的一类公共建筑和建筑高度不超过l00m的民宅,最好设置自然排烟系统。自然排烟是一种建造经济、设置简单、容易操作、维护也十分方便的排烟系统。但是,一些使用自然排烟系统的工程在设计、施工过程中不能按规范进行,导致了工程完工之后,所设置的自然排烟设施并不能达到要求或根本不具备排烟作用,具体来说,问题主要表现在如下几个方面:
1.1.1自然排烟窗的位置设置不当
从排烟的效果方面考虑,排烟窗应该设置在尽量靠近屋墙上部的位置。但是,现在相当数量的工程中,可能是出于外墙美观,甚至仅仅为了工程建设的方便,自然排烟窗并不是设置在墙上部的,而设置在了中部甚至下部,距顶板的距离较大,非常不利于自然排烟。
1.1.2自然排烟窗的开窗面积不符合规范
《高层民用建筑设计防火规范》对采用自然排烟部位的开窗面积均有明确的规定,但由于部分设计人员未按规范要求进行认真计算,或将固定窗的面积计算在排烟窗面积之内,导致部分工程排烟窗面积达不到规范要求,直接影响排烟效果。
1.2机械防烟设施的设置问题
在机械防烟设施方面,设计和建造时容易出现送风道截面尺寸过小,送风口尺寸、正压送风系统余压值达不到规范要求的现象,这些现象会直接导致送风口实际送风量严重不足,开启门洞处风速近似于零的情况,造成这个问题的原因相对复杂,下面进行具体分析:
1.2.1风机选型不当
按规范要求,防烟楼梯间及前室、消防电梯前室及合用前室的机械加压送风量应由计算确定,当计算值和规范规定的值不一致时,应取两者中较大值。有少数设计者因忽略这一点而直接按规范给定的值确定送风量,就有可能会导致所选用的风机风量偏小,不能满足要求。
1.2.2送风道设计阻力大导致风压损失
在实际工程验收时,有时会发现送风口尺寸以及所选用的风机风量和风压均能满足设计规定,但送风口实测风速却很小,或是离风机较近的风速很大,但稍远一些的风口却没有风现象,这种情况显然是难以满足设计要求的。究其原因,一般都是由于送风竖井的施工达不到标准,漏风严重所导致的。出现这些问题的工程,有相当多的一部分送风道的尺寸偏小,砖、混凝土风道内壁粗糙未用水泥砂浆抹平整,管道连接不严实,常闭风口关闭不严密,漏风十分严重,导致送风口的风速、风量达不到规范要求。
1.2.3重复设置自然排烟系统与正压送风系统
对于建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过l00m的居住建筑,按《高规》要求,应设置机械加压送风系统,有的工程在上述部位同时又采用了自然排烟,导致火灾情况下,机械加压送风系统与自然排烟窗同时开启时,防烟楼梯间难以形成正压,达不到防烟效果。
2.防排烟风机的配电不符合规范要求
2.1风机的供配电达不到高层民用建筑负荷级别要求
防排烟风机属于消防设备,其供电应为一、二级用电负荷。但实际工程中有的供电线路不是接自消防电源,而是引自普通配电箱,有的设计采用单回路配电线路,有的设计未设末端电源自动切换装置,上述供配电均达不到一、二级用电负荷要求的专用双电源回路且设末端自动切换装置的规定。
2.2配电线路的敷设安装不符合要求
按规定,排烟风机、正压送风机的配电线路应采用耐火或阻燃电缆、导线在封闭式防火电缆桥架及封闭式防火金属线槽内或穿焊接钢管敷设,暗敷时应敷设在混凝土内且保护层厚度不小于30mm,明敷时金属线槽、金属管均应涂防火涂料保护。但检查中发现有的施工班组因交底不到位,随意地将防排烟风机配电线路穿PVC塑料管,或在吊顶内敷设时虽然穿金属管但未涂刷防火涂料,并存在用普通电缆线取代耐火、阻燃电缆线现象,难以满足线路的防火性能和应急用电的需求。
2.3防排烟系统失效
一般说来,防排烟系统仅是火灾时使用,平时除了例行的定期检查外,系统基本上是不运行的。参照达尔文“用进废退”理论,合格的系统如果长期闲置,也有可能由于人为因素:如产品制造局限,防排烟阀门易熔片脱落;维护管理不当,传动机构锈蚀,控制系统失灵无法响应动作等等。平时未被发现的隐患,在火灾发生的关健时刻往往引起运行故障,使得系统不仅不能起到控制烟气、帮助扑救和人员疏散的作用,反而使系统的风道成为烟火蔓延的“走廊”。
3.解决上述问题的对策
3.1从职能部门监督管理方面抓落实
首先,消防监督部门加强防排烟系统工程的设计审核与竣工验收监督工作。其次,明确建筑工程项目中的防排烟系统,必须由具有消防工程施工资质的工程公司来安装施工。
3.2从功能划分上,强调防排烟设施的重要性
所谓“消防防排烟系统”,就是一个包括排烟风机、送风风机、风管或风井、各种排烟防火阀门、风口以及联动系统等设施,直接受消控中心控制的、具有独特功能的、与生活通风和空调系统完全分开的系统。只有把它作为一个独立的消防系统,与“自动报警系统”、“水灭火系统”、“气体灭火系统”等平行分列在一起,才能促进人们在消防工程实践中重视它、完善它,而不至于把它忽略。
3.3从施工环节加强工程中监督检查
施工过程是将工程设计转化为成品的关键过程,因此,施工单位不仅要在建筑时严格按照规范施工,还要建立施工质量管理体系。而对于防排烟系统来说,在建设前,其主要材料、构配件和设备在安装之前要先进行现场验收,以确定如防火阀和排烟阀这一类的设施符合相关的消防产品标准,而涉及隐蔽工程的,要在工程隐蔽前,经监理人员验收及认可签证后方得执行隐蔽。另一方面,防排烟系统建成之后,要进行联合试运行,发现问题及时调试,直至其符合设计与消防的规定,在条件允许的情况下,最好能够进行模拟状态下安全区正压变化测定及烟雾扩散试验等,直观地对系统的整体质量加以检验和验证。
4.结语
只有端正了对防排烟系统的态度,认识到其单独的系统属性和重要性,才能在施工过程中不断的完善防排烟系统的设计,保证其设计以及安装施工都符合国家建筑要求,保证每个建筑项目的防排烟系统设施配置齐全,功能完善,真正发挥其防火减灾的作用。
一、工程造价和计价方法
建筑工程造价是指进行一个工程项目的建造所需要花费的全部建筑工程投资费用。即从工程项目确定建设意向直至建成、竣工验收为止的整个建设期间所支出的总的建筑工程投资费用,这是保证工程项目建造正常进行的必要资金,是建设项目投资中的最主要部分。我国现行的建筑工程造价包括:直接工程费、间接费、计划利润、税金四个部分,而每一部分又包括几个相应不同内容。
我国目前工程建设项目在实施阶段,建设单位与施工单位之间工程造价的确定,一般都采用以下几种计价方法进行确定:(1)施工图预算法:其特点是政府是制定工程造价的主体,它是以施工图纸及预算定额为依据,按定额工程量计算规则计算出各分部分项工程的工程量,由分部分项工程量套用相应的定额及地区单位估价表,其工程量乘以各项工程综合单价,计算出工程直接费,再按工程类别及施工企业资质等级计算其它直接费、间接费和计划利润等费用,最后确定预(结)算造价的方法。其中单位估价表,是由各地区工程造价管理部门,根据省统一预算定额编制的综合单价,也叫预算定额基价,是单位估价表的主要构成部分。通过这种方法确定的工程造价,是计算建筑工程造价的基础,并作为确定工程承包合同价款,办理工程项目拨款与结算,编制招标工程标底及投标报价的重要依据。(2)新定额直接费单价方式:采用国际上通用的工程量清单计价,地方定额采用实物法编制,实现量价分离,定额的消耗量指标由指令性变为指导性,利润的计取由原来的规定性利润变为浮动性利润。计价时不需要进行价差调整。这种方法在目前使用的较多。(3)地方定额综合单价法特点是:利用地方定额、工程量清单报价,在单价中包含直接费、间接费、利润等,利用综合单价报价可以简化计算工作量。这种方法目前使用较少。(4)企业定额直接费单价法:在确定生产过程中的资源消耗量是不是以社会平均水平,而是根据企业的实际水平来确定的。这种方法能充分反映工程报价时不同承包商的个体差异,只有管理水平高、生产中资源消耗量少的企业在报价时才具有价格优势。(5)国际惯例方式的特点是:计价依据是工程量清单、企业定额、综合单价、在综合单价中包含间接费、竞争利润、税金,并且间接费、利润完全由承包商根据企业的经营决策,市场竞争状况自主确定。采用此种方法计价,反映了建筑生产中实际的资源消耗。使工程价格既反映其价值,又反映市场供需。
上述(1)和(2)两种计价方法是目前主要的计价方法。从表中我们可以看出这两种方法在计价时都需要利用地方定额并且都需要计算工程量来最终确定工程造价。由于这种特点这样就限定了不同级别的施工企业在记取造价时必须执行同一标准的“定额直接费”或“定额消耗量指标”业主也只能处于从属地位,自主定价的权利较小,只能按照政府的“取费标准”进行计算,其所产生的缺陷为:(1)首先现行的建筑工程造价组成的内容很多,计算量较大,定额内容过多过细,消耗在工程量计算上的时间也较长。(2)与各个施工企业的技术水平不相适应,不利于建筑市场价格的竞争。(3)不能体现建筑产品优质优价的原则。(4)全国各省市颁发使用的定额工程量计算规则由于程度不同,不利于跨地区工程建设承包市场的竞争。(5)现行工程造价计算方法不能真正体现建筑工程的实际价值。建筑材料价格的变化,对于工程的土建造价(直接费)影响也是最大的。(6)不利于招投标工作的开展。
二、工程造价估算
建筑工程造价的估算,从实际上来说,就是利用某种方法对工程造价所做的一个预先估计或称预测。就建筑工程而言,由于建筑工程本身具有单体性、复杂性、多样性以及对建筑地点的依赖性等特点,不存在两个完全一样的工程,所以对建筑工程来说不能成批量的生产和按整个产品确定价格。这样在进行建筑工程造价估算时就应当对其进行系统化、具体化、综合化全面考虑。所谓系统化,是指为加强工程造价的有效估测,应建立完备的、连贯的、准确的估测系统,使建筑工程造价估算中的估算数据采取、估算过程、估算精度三部分都处于严格、客观的分析计量及控制系统中。
具体化是指对某一建筑工程的造价估算应把建筑工程整体进行分解,划分为基本单元子项(分部分项工程),计算出每一单元子项的费用再综合形成整个建筑工程的费用。
综合化是指在建筑工程造价估算中,要对建筑工程进行分析,要注重其结构形式、建造时间、建造地点等不同因素对造价的影响并且使它们之间能够达到总体的平衡。
三、快速估价的思路和原则
Abstract: all kinds of new technology in recent years because of new material and new science and technology constantly produced and high efficiency of the construction methods, the emergence of the future of the high-rise building structure will toward a more reasonable structure design system and consider environmental protection, energy saving, comfortable, function design of the sustainable development idea direction development, this paper discusses the present relatively common of the high-rise building structure and the advantages and disadvantages of the system, applicability, economy, and other aspects of the comparison, and discusses how to select the reasonable structure system plan, is of high reference value.
Keywords: high building; Structure system; Economic rationality
中图分类号:TU97文献标识码:A 文章编号:
引言:随着经济社会的不断发展,城市规划设计中的高层建筑越来越广泛。为了更好的使设计建筑结构设计工作在现实生活中得到合理的运用,这就需要设计师从概念设计为基础进行设计。而本文主要是探讨高层建筑的结构体系以及如何进行结构体系的选择。
1高层建筑结构的设计特点
高层建筑结构不同于低层多层建筑结构的设计。在低层建筑结构中,水平荷载产生的内力和位移都很小,通常可以忽略。所以低层建筑结构承受的外部作用主要是以自重为代表的竖向荷载。而高层建筑结构要同时承受竖向荷载和水平荷载。设计中必须重点考虑高层建筑遇到巨大风力和偶然的地震力时所产生的水平侧力。因为随着建筑物高度的增加,高宽比的增大,尽管竖向荷载对结构设计仍产生重要影响,但水平荷载对结构产生的内力和位移不断增大,将成为结构设计时的控制因素。由于高层建筑高度较大,地震作用对它的影响也较大。因此,高层建筑结构设计的关键是抗侧力结构设计和良好的抗地震性。除此之外还得严格控制高层建筑体型的比例,以保证其稳定性。使建筑平面、体型、立面的质量和刚度尽量保持对称和匀称,使整体结构不出现薄弱环节。
2常见的高层建筑结构体系
2.1框架结构体系
框架结构由梁、柱构件组成,是早期多采用的结构体系。框架结构构件类型少,可以在构建工厂标准化生产,也可以在施工现场采用定型模板进行现浇制作,整体性好和抗震性能较好。并且框架结构平面布置灵活,空间大,能适应较多功能的需要。
在框架结构建筑中,外墙可使用非承载构件,使立面设计灵活多变;内墙采用轻质隔墙,可以按需要选择拆除以适应更多样的空间需求。并且这些轻质隔墙和外墙的采用,大大降低了建筑物自重,节省了材料。因此成为高层建筑的主要结构形式。但是,框架结构的抗侧移刚度较小,在一般节点连接情况下,当承受侧向的风力或地震作用时,将会有较大的剪切变形。因此,限制了框架结构的使用高度。总之,在修建高度不大的高层建筑物时,框架结构体系性能表现良好。
2.2剪力墙结构体系
剪力墙结构体系是利用现浇配筋墙体作为承受竖向荷载和水平荷载的结构。剪力墙结构具有较高的抗侧刚度,对抵抗水平风力十分有利,并且现浇的墙体也可以作为房屋的分隔构件,因此,它适用于小开间的高层建筑,比如宾馆、住宅楼等。而且建造的高度远远高于框架结构。剪力墙结构的主体都是现浇的钢筋混凝土,整体性很好,纵观世界各地的历次地震危害情况可知,剪力墙的地震破坏相对比较轻,所以适合在地震区推广建造。
值得注意的是,剪力墙结构的高层住宅楼中,部分中间隔墙是剪力墙。这个不同于框架结构中的非承载轻质隔墙,是绝对不能拆除的,因为它也属于承重结构体系的一部分。因此,剪力墙结构体系的空间使用限制很大,不能符合公共建筑的使用要求,而且整体的现浇钢筋混凝土墙体也造成整个建筑物自重的增大,使建材用量增加,地震力增大,上部结构和基础设计将变得困难。
2、高层建筑的结构体系
目前国内的高层建筑目前最广泛基本结构体系有:框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构、钢结构等五种体系。