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中國古典園林建筑同時具有美學(xué)功能和使用功能兩個功能,具體的體現(xiàn)在美學(xué)功能、使用功能、生態(tài)功能和空間的組織功能四個方面。園林建筑本身的造型和設(shè)計(jì)發(fā)揮其美學(xué)功能,其居住、休息、宴會等作用是園林建筑使用功能的發(fā)揮。此外,中國古典園林建筑還可以起到對園林的空間進(jìn)行分割、組合的作用,如墻在園林建筑中的作用,增加了中國園林的空間感。西方古典園林的園林建筑,除亭、橋等具有使用功能外,其他的園林建筑一般不具有使用功能,僅僅是作為人工景觀對園林起到點(diǎn)綴作用,美學(xué)意義大于實(shí)用功能。在空間上,西方建筑不具有分割、組合空間的作用,在園林景觀中獨(dú)立的存在。
東西方園林建筑之間存在差異性的首要原因,就是東西方歷史文化氛圍的不同,即文化觀念的不同直接導(dǎo)致的對園林藝術(shù)審美要求的不同。中國文化追求順應(yīng)自然、天人合一的狀態(tài)。在園林設(shè)計(jì)中較多采用曲線設(shè)計(jì)來反應(yīng)自然景觀的不規(guī)則性變化,以曲線為美,園林建筑的設(shè)計(jì)包含了中國人對天人合一、順應(yīng)自然的最高追求。在西方,西方文化追求人改變自然的觀念,在園林的設(shè)計(jì)中多采用直線的設(shè)計(jì),以直線代表著人的意志,對自然景觀進(jìn)行征服,在園林建筑的設(shè)計(jì)中以對稱、直線和幾何圖形為美。
前言
在人類生存的環(huán)境中有許多自然災(zāi)害,如地震、暴雨、冰雹、水災(zāi)、旱災(zāi)、火災(zāi)、雷擊等等。對此,人們總是想方設(shè)法進(jìn)行防御,或減輕它們所造成的損失。雷擊就是嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。但就我國而言,過去防雷設(shè)計(jì)在整個建筑設(shè)計(jì)中所占的比重很小。電氣設(shè)計(jì)人員不重視,其他專業(yè)的設(shè)計(jì)人員更不重視,但雷擊所造成的損失卻無法輕視。如1989年山東黃島油庫遭受雷擊并引起大火,損失慘重。
就防雷歷史而言,我國建國初期大多是按照日本的45°~60°保護(hù)角確定避雷針的保護(hù)范圍,用三叉小針銅避雷針、銅引下線和1m×1m銅板作為接地裝置。50年代初期,引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù),采用拋物線或折線計(jì)算法,用鐵管或鍍鋅元鋼做避雷針,用鍍鋅元鋼做引下線,地下打入3~5m長的鍍鋅鐵管或鋼材作接地極,以致現(xiàn)在的避雷帶和避雷網(wǎng)均采用鍍鋅鋼筋或扁鋼。
80年代以前,我國沒有建筑物防雷規(guī)范,建筑電氣設(shè)計(jì)人員只能憑自己的認(rèn)識設(shè)計(jì)避雷針。自1957年北京市兩大雷擊事故發(fā)生以后,我國大量的古建筑物和群眾集中的公共場所才開始安裝避雷裝置。1957年7月6日明十三陵長陵棱恩殿遭受雷擊,劈掉西部吻獸,劈裂兩根直徑1.17m,高14.3m的大楠木柱子,死一人,傷三人;1957年7月8日中山公園內(nèi)的一棵大樹落雷,雷電流感應(yīng)至附近的配電線路,然后傳到中山公園音樂堂,燒毀了配電室、舞臺和觀眾廳大頂棚。為此,北京市領(lǐng)導(dǎo)召開了緊急會議,決定對北京市重要古建筑物和人員眾多的影劇院安裝避雷針并指定由筆者負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。此后,從天安門開始,到勞動人民文化宮三大殿、景山萬春亭、北海公園白塔,以至鼓樓、天壇祈年殿、頤和園排云殿、智慧海、十三陵長陵棱恩殿、明樓、戒臺寺等30多處古建筑物和中山公園音樂堂等重要影劇院都相繼安裝了避雷裝置。
1957年,筆者將過去積累的雷擊事故調(diào)查和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié),寫出了“民用建筑物防雷保護(hù)”研究報(bào)告并且于1958年9月在建工部設(shè)計(jì)局于武漢召開的“全國電氣設(shè)計(jì)人員交流大會”上,作了報(bào)告,發(fā)表了防雷觀點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法。報(bào)告中提出的雷擊規(guī)律、防雷標(biāo)準(zhǔn)、保護(hù)方式、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、屋頂板內(nèi)鋼筋作接閃裝置的理論以及詳細(xì)的設(shè)計(jì)實(shí)例和數(shù)十種做法大樣得到了與會代表的一致贊同,以后被廣泛采用。
1958年底,北京市建筑設(shè)計(jì)院研究室、中國科學(xué)院電工研究所和清華大學(xué)高壓教研室共同成立了“北京建筑物防雷研究小組”。1962年5月出版的《民用建筑物防雷保護(hù)》和1980年9月出版的《建筑物防雷設(shè)計(jì)》就是在筆者1957年研究報(bào)告和小組研究成果的基礎(chǔ)上寫出來的。書中突出的觀點(diǎn)是建筑物防雷設(shè)計(jì)的六項(xiàng)重要因素,即接閃功能、分流影響、屏蔽作用、均衡電位、接地效果和合理布線?,F(xiàn)在看來,國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范都離不開這六要素,有的單位還把它們作為設(shè)計(jì)原則?;\式避雷網(wǎng)和等電位連接早在1958年就在人民大會堂的設(shè)計(jì)和工作實(shí)踐中采用了,而國際上戈?duì)柕拢℅.H.Golde)于1997年才在《雷電》一書(國際名著)中談到等電位連接的做法,所以我國的防雷研究和實(shí)踐并不落后。
筆者主審的我國第一部《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ57-83)于1983年11月7日公布。第二部《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50057-94)(機(jī)械工業(yè)部設(shè)計(jì)研究院林維勇先生主筆)于1994年4月18日公布。該部規(guī)范吸收了許多國外先進(jìn)的東西,將接閃器保護(hù)范圍的計(jì)算方法改為滾球法并結(jié)合我國防雷設(shè)計(jì)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)增加了許多新條款。這兩部規(guī)范對指導(dǎo)我國建筑物防雷設(shè)計(jì)起了很大的作用。
70年代以前,人們聽到的雷擊事故多是擊中建筑物或大樹,嚴(yán)重的造成了建筑物燒毀或人員傷亡。那時被雷擊的建筑物絕大多數(shù)是沒有安裝防雷裝置(避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng))?,F(xiàn)在聽到的雷擊事故相對少了,其原因是,六層以上的多層建筑物和高層建筑物都安裝了防雷裝置。有時,接閃器接閃后,即使是微電子設(shè)備因雷電電磁脈沖感應(yīng)受損,局外人也不知道,本單位做些局部修理也就完事了。其實(shí),現(xiàn)在的雷擊事故并不算少。雷擊建筑物對某一棟樓而言可能是百年不遇的事,但防雷裝置接閃則是較常見的,這也是正常的。
接閃裝置接閃后,建筑物引下線附近的設(shè)備會受到雷電流的感應(yīng),這就是雷電電磁脈沖干擾。90年代以前,國際和國內(nèi)的規(guī)范都沒有關(guān)于雷電電磁脈沖的規(guī)定。1992年國際電工委員會建筑物防雷專委會(IEC-TC/81)才開始討論這個問題。1995年2月,該機(jī)構(gòu)了國際標(biāo)準(zhǔn)《雷電電磁脈沖的防護(hù)》(IEC1312-1.2.3)。目前我國尚沒有類似的規(guī)定,這是近年來的問題。
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,電子計(jì)算機(jī)早已步入社會的各行各業(yè)。建筑物內(nèi)幾乎無不設(shè)有復(fù)雜程度不同的微電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng),民用建筑也不例外。雷電電磁脈沖干擾日益成為頻發(fā)事故。面對這種挑戰(zhàn),設(shè)計(jì)人必須轉(zhuǎn)變觀念,把雷電電磁脈沖防護(hù)當(dāng)作防雷設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。這不只是電氣一個專業(yè)的事,因?yàn)樗婕暗诫娮釉O(shè)備的位置和管線的布置等問題。各個專業(yè)應(yīng)充分協(xié)商,從整體上解決防雷設(shè)計(jì)上的問題。否則,建筑物設(shè)計(jì)得再好,也無法正常使用。
研究建筑物防雷應(yīng)從雷擊事故調(diào)查入手,找出雷擊規(guī)律,然后,利用雷擊模擬實(shí)驗(yàn),對所總結(jié)的規(guī)律和所提出的解決方案予以驗(yàn)證。研究人員應(yīng)根據(jù)科技的發(fā)展,不斷吸收新東西對滿足不斷變化的社會需要,如計(jì)算機(jī)的發(fā)展導(dǎo)致的對雷電電磁脈沖防擴(kuò)的需要。
下面將對防雷設(shè)計(jì)的基本原則、雷擊規(guī)律、近年來國際上提出的新概念以及隨著科技發(fā)展出現(xiàn)的新問題分別予以論述。
1.雷電電磁脈沖
雷電電磁脈沖(LightningElectromagneticPulse),簡稱LEMP,是天空打雷時產(chǎn)生的作為干擾源的強(qiáng)大閃電流及其電磁場。它的感應(yīng)范圍很大,對建筑物、人身和各種電氣設(shè)備及管線都會有不同程度的危害。這種危害就是雷電電磁脈沖所產(chǎn)生的干擾。
建筑物內(nèi)的雷電電磁脈沖干擾指以下三種情況:
(1)天空中雷電波的電磁輻射對建筑物內(nèi)電力線路和電子設(shè)備的電磁干擾;
(2)建筑物的防雷裝置接閃時,強(qiáng)大的瞬間雷電流對建筑物內(nèi)電力線路和電子設(shè)備的干擾;
(3)由外部各種強(qiáng)、弱電架空線路或電纜線路傳來的電磁波對建筑物內(nèi)電子設(shè)備的干擾。
現(xiàn)代電子技術(shù)日益向高精度、高靈敏度、高頻率和高可靠性方向發(fā)展。這些電子設(shè)備非常靈敏,但耐壓很低,一般電子設(shè)備都承受不了正負(fù)5伏的電壓波動。以各種微機(jī)為例,當(dāng)雷電電磁脈沖的磁場強(qiáng)度超過0.07高斯時,就會引起微機(jī)的誤動作,當(dāng)磁場強(qiáng)度超過2.4高斯時,就會造成微機(jī)的永久性損壞。因此,我們必須對雷電電磁脈沖采取必要的防護(hù)措施,以便在先進(jìn)的建筑物內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的電磁兼容性(ElectromagneticCompatibility)。
防御雷電電磁脈沖干擾的理想防雷設(shè)計(jì)方案是籠式避雷網(wǎng),它利用的是法拉第籠原理。建筑物的金屬結(jié)構(gòu)物遍及各處,不用很多鋼材就可很容易連接起來形成法拉第籠,從而建筑物內(nèi)的電子設(shè)備得到很好的屏蔽。屏蔽做得好,不僅能防御空間電磁波的輻射,而且還可使建筑物內(nèi)部的分流和均壓達(dá)到最佳效果。這里要說明,屏蔽的做法應(yīng)根據(jù)建筑物內(nèi)電子設(shè)備的要求決定。由于設(shè)備的性質(zhì)不同,因此,有的要求僅對設(shè)備本身做屏蔽,有的要求在設(shè)備與設(shè)備之間做屏蔽,還有的要求在機(jī)房做屏蔽。正因?yàn)檫@個問題的重要,所以1995年國際電工委員會建筑物防雷分委會(IEC/TC-81)在《雷電電磁脈沖的防護(hù)》的標(biāo)準(zhǔn)中提出了防雷保護(hù)區(qū)(LPZ)的概念,國際上剛開始實(shí)行這種規(guī)定,而我們國家還沒有提出。筆者認(rèn)為,設(shè)計(jì)人員可以按照微電子設(shè)備的多少、繁簡、重要程度、擺放位置及進(jìn)出管線的具體情況自行劃分防雷區(qū)以取得良好的屏蔽、等電位和接地效果。
因此,防御雷電電磁脈沖對室內(nèi)布線的要求非常嚴(yán)格。由于用作引下線的鋼筋混凝土柱內(nèi)的鋼筋和整個建筑物的屏蔽網(wǎng)都在外墻處,雷電流需經(jīng)此處的鋼筋分流到接地裝置上,所以外墻處的電流密度大,電磁場強(qiáng)。因此,建筑物中的電源和通信等線路的主干線不應(yīng)靠近外墻,最好設(shè)置在建筑物的中心部位,如電梯井在中心部位,可設(shè)置在電梯井的近旁。建筑物內(nèi)的各種電氣饋線都要穿金屬管保護(hù)或采用雙層屏蔽電纜(或同軸電纜)。在一些有特殊要求的線路電源側(cè),還應(yīng)加裝電涌保護(hù)器、隔離變壓器、穩(wěn)頻、穩(wěn)壓以及濾波等裝置。
防御雷電電磁脈沖對接地的要求也很嚴(yán)格。電子系統(tǒng)的低頻信號工作接地應(yīng)采用單點(diǎn)接地系統(tǒng),在整個建筑物內(nèi)應(yīng)為樹干式結(jié)線布置。各層或各段的低頻信號工作接地均應(yīng)直接接到單點(diǎn)接地板上,不得形成環(huán)路。單點(diǎn)接地系統(tǒng)不應(yīng)與用作防雷引下線的柱子平行,以防強(qiáng)磁場干擾。由于是利用建筑物結(jié)構(gòu)鋼筋作屏蔽,因此必須采用綜合共同接地方式,即將防雷接地、電源的工作接地、各種裝置的外殼、鐵管外皮和高頻電子設(shè)備的信號接地都統(tǒng)一接到建筑物的基礎(chǔ)上或室外接地裝置上。為避免雜散電流,單點(diǎn)接地系統(tǒng)必須采用絕緣線,其主接地板必須置于建筑物的最底層且直接與基礎(chǔ)或室外接地裝置連接。各層單點(diǎn)接地系統(tǒng)的區(qū)域接地板或終端接地板如需要與綜合共用接地系統(tǒng)的裝置接地板連接,應(yīng)在它們之間加裝不大于直流300V的放電管或壓敏電阻。綜合共用接地的電阻一般應(yīng)在1歐姆以下,對于特殊的電子設(shè)備,可在0.5歐姆以下。確定接地電阻時,應(yīng)考慮各種設(shè)備對接地電阻值的要求,在所要求的各種阻值下,應(yīng)取最低值。
在低壓220/380V供電系統(tǒng)中,應(yīng)采用三相五線(TN-S)系統(tǒng),以便于裝置接地(PE)線和中性(N)線分開,PE線應(yīng)接到各層或各段裝置接地的終端地板上。為了防御雷電電磁脈沖,建筑物的電源、電話、廣播等線路最好采用埋地電纜引入,所用電纜應(yīng)為鎧裝電纜或同軸電纜且外皮兩端均要接地。
2外部防雷裝置與內(nèi)部防雷裝置
國際電工委員會編制的標(biāo)準(zhǔn)(IEC1024-1)將建筑物的防雷裝置分為兩大部分:外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置。筆者認(rèn)為,這樣劃分很有必要,建筑物的防雷設(shè)計(jì)必須將外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置作為整體統(tǒng)一考慮。
外部防雷裝置(即傳統(tǒng)的常規(guī)避雷裝置)由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器(也叫接閃裝置)有三種形式:避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng),它位于建筑物的頂部,其作用是引雷或叫截獲閃電,即把雷電流引下。引下線,上與接閃器連接,下與接地裝置連接,它的作用是把接閃器截獲的雷電流引至接地裝置。接地裝置位于地下一定深度之處,它的作用是使雷電流順利流散到大地中去。
內(nèi)部防雷裝置的作用是減少建筑物內(nèi)的雷電流和所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。除外部防雷裝置外,所有為達(dá)到此目的所采用的設(shè)施、手段和措施均為內(nèi)部防雷裝置,它包括等電位連接設(shè)施(物)、屏蔽設(shè)施、加裝的避雷器以及合理布線和良好接地等措施。
隨著電子設(shè)備的廣泛使用,雷電電磁脈沖的危害也相對嚴(yán)重起來。1992年6月22日國家氣象局中心大樓發(fā)生雷擊事故,北京-東京的同步線路的調(diào)制解調(diào)器被擊壞,致使線路中斷46小時,另一主機(jī)的一塊異步板被擊壞,導(dǎo)致8條線路中斷,影響了國際通訊。其他地點(diǎn)因雷電電磁脈沖干擾而導(dǎo)致電子設(shè)備損壞的例子還有不少。這類例子說明,只設(shè)計(jì)外部防雷裝置而不配之內(nèi)部防雷手段,接閃器再好,也無法獲得好的防雷效果。
防雷工程是一種系統(tǒng)工程。筆者早在1960年作人民大會堂工程總結(jié)及寫作《建筑物防雷設(shè)計(jì)》一書時就提出了建筑物防雷設(shè)計(jì)的六項(xiàng)重要因素,目的是提醒人們要整體地、全面地考慮建筑物防雷設(shè)計(jì)。這六項(xiàng)要素是:
(1)接閃功能:指實(shí)現(xiàn)接閃功能所應(yīng)具備的條件,包括接閃器的形式(避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng))、耐流耐壓能力、連續(xù)接閃效果、造價以及接閃器與建筑物的美學(xué)統(tǒng)一性等。
(2)分流影響:指引下線對分流效果的影響。引下線的粗細(xì)和數(shù)量直接影響分流效果,引下線多,每根引下線通過的雷電流就小,其感應(yīng)范圍就小。引下線相互之間的距離不應(yīng)小于規(guī)范中的規(guī)定。當(dāng)建筑物很高,引下線很長時,應(yīng)在建筑物的中間部位增加均壓環(huán),以減小引下線的電感電壓降。這不僅可以分流,而且還可以降低反擊電壓。
(3)均衡電位:指使建筑物內(nèi)的各個部位都形成一個相等的電位,即等電位。若建筑物內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋與各種金屬設(shè)置及金屬管線都能連接成統(tǒng)一的導(dǎo)電體,建筑物內(nèi)當(dāng)然就不會產(chǎn)生不同的電位,這樣就可保證建筑物內(nèi)不會產(chǎn)生反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓,對防止雷電電磁脈沖干擾微電子設(shè)備也有很大的好處。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物最具備實(shí)現(xiàn)等電位的條件,因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋的大部分都是自然而然地焊接或綁扎在一起的。為滿足防雷裝置的要求,應(yīng)有目的地把接閃裝置與梁、板、柱和基礎(chǔ)可靠地焊接、綁扎或搭接在一起,同時再把各種金屬設(shè)備和金屬管線與之焊接或卡接在一起,這就使整個建筑物成為良好的等電位體。
(4)屏蔽作用:屏蔽的主要目的是使建筑物內(nèi)的通信設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)、精密儀器以及自動控制系統(tǒng)免遭雷電電磁脈沖的危害。建筑物內(nèi)的這些設(shè)施,不僅在防雷裝置接閃時會受到電磁干擾,而且由于它們本身靈敏性高且耐壓水平低,有時附近打雷或接閃時,也會受到雷電波的電磁輻射的影響,甚至在其他建筑物接閃時,還會受到從該處傳來的電磁波的影響。因此,我們應(yīng)盡量利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋,即建筑物內(nèi)地板、頂板、墻面、及梁、柱內(nèi)的鋼筋,使其構(gòu)成一個六面體的網(wǎng)籠,即籠式避雷網(wǎng),從而實(shí)現(xiàn)屏蔽。由于結(jié)構(gòu)構(gòu)造的不同,墻內(nèi)和樓板內(nèi)的鋼筋有疏有密,鋼筋密度不夠時,設(shè)計(jì)人應(yīng)按各種設(shè)備的不同需要增加網(wǎng)格的密度。良好的屏蔽不僅使等電位和分流這兩個問題迎刃而解,而且對防御雷電電磁脈沖也是最有效的措施。此外,建筑物的整體屏蔽還能防球雷、側(cè)擊和繞擊雷的襲擊。
(5)接地效果:指接地效果的好壞。良好的接地效果也是防雷成功的重要保證之一。每個建筑物都要考慮哪種接地方式的效果最好和最經(jīng)濟(jì)。筆者認(rèn)為,當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物符合規(guī)范條件時,應(yīng)利用基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為接地裝置。當(dāng)達(dá)不到規(guī)范中規(guī)定的條件或基礎(chǔ)包在防水卷材層內(nèi)時,可做周圈式接地裝置,但應(yīng)將周圈式接地裝置預(yù)先埋在基礎(chǔ)槽的最外邊(不必離開建筑物3m以外)。接地體靠近基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋有利于均衡電位,同時還可節(jié)省為挖深溝所花費(fèi)的人力和物力。在基礎(chǔ)完工后再挖深溝則易影響基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。
對木結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)建筑物,必須做獨(dú)立引下線并采用獨(dú)立接地方式。當(dāng)土壤電阻率大,使用接地極較多時,也可做周圍式接地裝置。因?yàn)橹苋κ浇拥匮b置的沖擊阻抗小于獨(dú)立接地裝置的沖擊阻抗,而且有利于改善建筑物內(nèi)的地電位分布,減小跨步電壓。采用獨(dú)立式接地方式時,以鉆孔深埋接地極(約4~12m)的效果為最好,深孔接地極容易達(dá)到地下水位,且能減少接地極的用鋼量。
(6)合理布線:指如何布線才能獲得最好的綜合效果。現(xiàn)代化的建筑物都離不開照明、動力、電話、電視和計(jì)算機(jī)等設(shè)備的管線,在防雷設(shè)計(jì)中,必須考慮防雷系統(tǒng)與這些管線的關(guān)系。為了保證在防雷裝置接閃時這些管線不受影響,首先,應(yīng)該將這些電線穿于金屬管內(nèi),以實(shí)現(xiàn)可靠的屏蔽;其次,應(yīng)該把這些線路的主干線的垂直部分設(shè)置在高層建筑物的中心部位,且避免靠近用作引下線的柱筋,以盡量縮小被感應(yīng)的范圍。在管線較長或橋架等設(shè)施較長的路線上,還需要兩端接地;第三,應(yīng)該注意電源線、天線和屋頂高處的彩燈及航空障礙燈等線路的引入做法,防止雷電波侵入。除考慮布線的部位和屏蔽外,還應(yīng)在需要的線路上加裝避雷器、壓敏電阻等浪涌保護(hù)器。因此,設(shè)計(jì)室內(nèi)各種管線時,必須與防雷系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。
3安全隔離距離與等電位連接
在建筑物內(nèi)部,就總體來說,防雷措施可分為安全隔離距離和等電位連接兩大類。安全隔離距離指在需要防雷的空間內(nèi),兩導(dǎo)電物體之間不會發(fā)生危險的火花放電的最小距離,即不會發(fā)生反擊的最小距離。等電位連接的目的是減小或消除內(nèi)部防雷裝置各個部位上所產(chǎn)生的電位差,包括靠近進(jìn)戶點(diǎn)的外來導(dǎo)體上的電位差。
筆者主張,若采用安全距離法就應(yīng)嚴(yán)格按照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50057-94)規(guī)定的各類防雷措施去計(jì)算;若采用等電位連接法,就應(yīng)徹底實(shí)現(xiàn)等電位。木結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)應(yīng)采用安全距離措施,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)采用等電位連接措施。
1957年首次為天安門(木結(jié)構(gòu)建筑物)補(bǔ)做防雷裝置時,在其上部設(shè)置了明裝避雷帶和避雷網(wǎng);在其內(nèi)部采用了安全距離措施。由于是補(bǔ)裝,難度相當(dāng)大,對內(nèi)部達(dá)不到安全距離的管線都做了改裝或加強(qiáng)了絕緣并把進(jìn)戶處的各種架空電源線、電話線和廣播線一律拆除,改為地下電纜。為確保木結(jié)構(gòu)建筑物的安全,工程人員每年都在結(jié)構(gòu)上稍有變形的部位加固,到1986年,在天安門大頂內(nèi)加固總共用了60噸鋼材。此時,再也不能給建筑物增加荷重了,因此中央決定將天安門城樓上的建筑物全部拆掉,徹底翻建。這給我們的防雷設(shè)計(jì)帶來了有利條件。所以,1969年第二次設(shè)計(jì)天安門防雷裝置時,就采用了等電位連接措施(外部防雷裝置仍用原方案),在城臺上的地面(包括屋內(nèi)地面)下的“金磚”下面鋪設(shè)了一層鋼筋網(wǎng)(即等電位面)并將各種金屬管線(包括屋頂彩燈管線)、斗拱上的防鳥鐵絲網(wǎng)、檢閱臺前的鐵欄桿和鐵旗桿等物體統(tǒng)一連接到等電位面上,此外,又增加了引下線的根數(shù),使之達(dá)到等電位的條件。
1958年,人民大會堂工程采用了徹底的等電位防雷設(shè)計(jì),這是我國首次將等電位避雷網(wǎng)應(yīng)用于工程。人民大會堂是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)相結(jié)合的建筑物,又是現(xiàn)澆施工做法,對防雷裝置的設(shè)計(jì)十分有利。其防雷方案是:在各建筑段的屋頂上分別采用明裝避雷網(wǎng)、暗裝避雷網(wǎng)和四周避雷帶相結(jié)合的方式,接閃裝置均與樓板內(nèi)的鋼筋連接成一體;柱子內(nèi)的鋼筋用作引下線;基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋用作接地裝置。從基礎(chǔ)到梁、板、柱到屋頂?shù)谋芾讕Ш捅芾拙W(wǎng)的全部連接點(diǎn)(包括各種管線的連接點(diǎn))都是焊接的,從而構(gòu)成一個籠式避雷網(wǎng),所以我們說它是最徹底的等電位連接工程。1963年,瑞士的波哥(K.Berger)提出,利用建筑物內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋作防雷系統(tǒng)時,鋼筋之間如有多點(diǎn)綁扎,則不必焊接就可以構(gòu)成電氣導(dǎo)通系統(tǒng),他還做了試驗(yàn)。所以,我們以后就不全部焊接了,但作為引下線的柱內(nèi)鋼筋,仍必須焊接兩根主筋。1974年審查《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》時,規(guī)定為:可以綁扎或焊接。人民大會堂工程是全國最重要的工程,當(dāng)時是不敢不焊接的。
就防火而言,等電位連接和安全隔離距離至關(guān)重要?;馂?zāi)多屬不易預(yù)防的事故,對多數(shù)建筑物,能采取等電位連接措施的,應(yīng)做徹底的等電位連接;不能采取等電位連接措施的,應(yīng)盡量保證安全隔離距離,以防發(fā)生火災(zāi)。
4常規(guī)防雷裝置與非常規(guī)防雷裝置
常規(guī)防雷裝置即傳統(tǒng)上所使用的防雷裝置,包括避雷針、避雷帶、避雷線和避雷網(wǎng)。它是繼1759富蘭克林發(fā)明避雷針后各國防雷專家經(jīng)200多年研究和實(shí)踐的成果,有充分的理論根據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和長期的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
非常規(guī)防雷裝置指某些廠商近年推出的所謂的新式防雷裝置。本文所指的所謂新式防雷裝置是半導(dǎo)體消雷器、導(dǎo)體消雷器、優(yōu)化避雷針和流注提前發(fā)射接閃器等(本文這里不指激光引雷裝置、火箭引雷裝置和水柱引雷裝置等)。各種消雷器的設(shè)計(jì)思想是企圖中和雷云電荷,把雷電荷消滅掉或限制放電電流;各種提前發(fā)射接閃器的設(shè)計(jì)思想是企圖把避雷針的接閃效果提高,即擴(kuò)大保護(hù)范圍。這幾種防雷產(chǎn)品到目前為止都沒有被國際防雷組織所承認(rèn)。
其實(shí),從1996年起到現(xiàn)在,北京的學(xué)術(shù)界和工程技術(shù)界圍繞消雷器進(jìn)行過多次討論并發(fā)表了許多文章。許多專家都認(rèn)為消雷器的“中和”理論和“限流”理論站不住腳。1997年9月18~23日中國電機(jī)工程學(xué)會高電壓專委會過電壓與絕緣配合分專委會在合肥舉行了學(xué)術(shù)討論會。論題之一就是半導(dǎo)體消雷器,與會者進(jìn)行了熱烈的討論。特別值得一提的是一位高工為驗(yàn)證半導(dǎo)體消雷器的通流能力而做的一次實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)充分表明,半導(dǎo)體消雷器的通流能力極低。會議《紀(jì)要》曰:“與會代表認(rèn)為,迄今為止,理論和實(shí)踐未能證明此類非常規(guī)防直擊雷產(chǎn)品具有產(chǎn)品說明書所表述的性能,實(shí)踐也未顯示出此類產(chǎn)品具有比常規(guī)防防直擊雷裝置更優(yōu)越的性能,還有許多問題尚待研究和解決,因此此類非常規(guī)防直擊雷產(chǎn)品不再在工程中采用。還有少數(shù)代表對此尚有不同意見?!?/p>
實(shí)際上,消雷器廠商所賣的只不過是接閃器。其引下線、接地裝置及內(nèi)部防雷裝置還得靠設(shè)計(jì)人按常規(guī)方法去設(shè)計(jì),而這些都是建筑設(shè)計(jì)中的環(huán)節(jié),賣接閃器的廠商也參與不了設(shè)計(jì)。另外,非常規(guī)防雷裝置的價格極高,以半導(dǎo)體消雷器為例,其價格比常規(guī)避雷針高幾十倍至幾百倍(見表1)
由表1可以看出非常規(guī)防雷裝置比常規(guī)防雷裝置貴得多,而且非常規(guī)防雷裝置還有很多問題有待解決。因此防雷設(shè)計(jì)人員和使用單位應(yīng)認(rèn)清這種情況,必須選擇優(yōu)質(zhì)而經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。
5球雷
在國際建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)(IEC/TC-81)和我國的《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中,均沒有對球雷的防護(hù)作出規(guī)定。在筆者的調(diào)查中,北京地區(qū)的球雷事故還是不少的,球狀閃電約占閃電統(tǒng)計(jì)總數(shù)的13.7%。盡管國內(nèi)外科技人員對球狀閃電的形成機(jī)理尚無一致的觀點(diǎn),但對其性質(zhì)、狀態(tài)和危害還是比較清楚的。
球雷(即球狀閃電)是一種橙色或紅色的類似火焰的發(fā)光球體,偶爾也有黃色、藍(lán)色或綠色的。大多數(shù)火球的直徑在10~100cm左右。球雷多在強(qiáng)雷暴時空中普通閃電最頻繁的時候出現(xiàn)。球雷通常沿水平方向以1~2m/s的速度上下滾動,有時距地面0.5~1m,有時升起2~3m。它在空中漂游的時間可由幾秒到幾分鐘。球雷常由建筑物的孔洞、煙囪或開著的門窗進(jìn)入室內(nèi),有時也通過不接地的門窗鐵絲網(wǎng)進(jìn)入室內(nèi)。最常見的是沿大樹滾下進(jìn)入建筑物并伴有嘶嘶聲。球雷有時自然爆炸,有時遇到金屬管線而爆炸。球雷遇到易燃物質(zhì)(如木材、紙張、衣物、被褥等)則造成燃燒,遇到可爆炸的氣體或液體則造成更大的爆炸。有的球雷會不留痕跡地?zé)o聲消失,但大多數(shù)均伴有爆炸聲且響聲震耳。爆炸后偶爾有硫磺、臭氧或二氧化碳?xì)馕?。球雷火球可輻射出大量的熱能,因此它的燒傷力比破壞力要大?/p>
下面是一個典型的球雷實(shí)例:1982年8月16日,釣魚臺迎賓館兩處同時落球雷,均為沿大樹滾下的球雷。一處在迎賓館的東墻邊,一名警衛(wèi)戰(zhàn)士當(dāng)即被擊倒,該戰(zhàn)士站在2.5m高的警衛(wèi)室前,距落雷的大樹約3m,樹高20多米。球雷落下的瞬間,他只感到一個火球距身體很近,隨后眼前一黑就倒了。醒來后,除耳聾外并無其他損傷。但該警衛(wèi)室的混凝土頂板外檐和磚墻墻面被擊出幾個小洞,室內(nèi)電燈被打掉,電燈的拉線開關(guān)被打壞,電話線被打斷,估計(jì)均為電磁感應(yīng)的電動力所致。另一處在迎賓館院內(nèi)的東南區(qū),距警衛(wèi)室約100m,也是沿大樹滾下。距樹2m處有個木板房(倉庫),該房在三棵14~16m高大槐樹包圍之中,球雷沿東側(cè)的大樹滾下后鉆窗進(jìn)屋,窗玻璃外有較密的鐵絲網(wǎng),但沒有接地,鐵絲網(wǎng)被擊穿8個小洞,窗玻璃被擊穿兩個小洞。球雷燒焦了東側(cè)木板墻和東南房角,燒毀了室內(nèi)墻上掛的兩條自行車內(nèi)胎,燒壞了該室的膠蓋閘,室內(nèi)的電燈線也被燒斷。落雷大樹下放有十多盤鋼筋、8輛鐵推車和6個空汽油桶。這此金屬物都是招引雷電的條件。
防護(hù)球雷并不困難,應(yīng)該在規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定相應(yīng)的措施。就防護(hù)球雷措施而言,最好是籠式避雷網(wǎng),如果達(dá)不到籠式避雷網(wǎng)條件,就在建筑物的門窗上安裝金屬紗網(wǎng)并接地;堵好建筑物墻面上不必要的孔洞;煙囪與出氣管上口均要加裝鐵絲網(wǎng)并接地;儲存或損傷易燃易爆物體的倉庫和廠房的煙囪和放氣管應(yīng)加裝阻火器并接地。對高大樹木下的重要建筑物尤其要采取防護(hù)球雷的措施。
6雷擊規(guī)律
認(rèn)識雷擊事故的規(guī)律非常重要,只有掌握了規(guī)律,防雷設(shè)計(jì)才能取得良好的效果。在雷雨天,天空的雷云與地面上的物體各帶不同的電荷,當(dāng)電荷積累到一定的程度,就會產(chǎn)生電場畸變而發(fā)生落地雷擊。但如果地上某處沒有足夠強(qiáng)大的上行先導(dǎo),則雷電是不會打到該處的。
北京紫禁城內(nèi)的建筑物落較多,其原因在于:紫禁城周圍是護(hù)城河,河內(nèi)現(xiàn)在仍有水;通往護(hù)城河的古河道有4條:一條是玉河,它流入護(hù)城河的西北角;一條是潮白河的支流,它流入護(hù)河的東北角;一條是大通河,它流入護(hù)城河的正東部;另一條是潞河的支流,它流入護(hù)城河的東南角。故宮內(nèi)各棟建筑物下的基礎(chǔ)均潮濕,過去東南部的水位較高,地下不到2m就能見水,可見故宮院內(nèi)地下的土壤電阻率相對較低;另外院內(nèi)又有高大的古樹。這些即為易發(fā)生雷擊的內(nèi)因,這些內(nèi)因決定著該地區(qū)電場易產(chǎn)生電場畸變,瞬間發(fā)生的上行先導(dǎo)容易與雷云的下行階段先導(dǎo)會合,從而形成落地雷。這就是紫禁城范圍內(nèi)的明顯雷擊規(guī)律。
筆者自1954年到1988年在北京地區(qū)調(diào)查過的建筑物雷擊事故共有170多處,其中,因雷擊引起火災(zāi)的占37.7%,導(dǎo)致人員死亡的占6.9%,致傷的占15.4%,球雷雷擊事故占13.7%?,F(xiàn)將分析總結(jié)得出的北京地區(qū)總的雷擊規(guī)律歸納如下:
(1)河、湖、池、沼旁邊的建筑物易受雷擊。如1961年6月21日頤和園昆明湖東邊的文昌閣被雷擊掉西房角及坡頂瓦,內(nèi)部電線被感應(yīng)燒斷;1988年8月6日通縣永樂店草廠鄉(xiāng)黃廠村北部湖力的茅草房落球雷,擊死一人。
(2)古河道上的建筑物和河流橋上的構(gòu)筑物易受雷擊。如紫禁城內(nèi)自1954年至1992年共落雷16次(據(jù)文獻(xiàn)記載,明、清兩代共發(fā)生過25次火災(zāi),其中寫明為雷擊所致的5次,未說明原因的也可能是雷擊所致);1988年8月30日盧溝橋中部北側(cè)石獅子的頭被擊掉。
(3)在潮濕地區(qū)以及過去是葦塘或坑洼地帶的區(qū)域上建造的建筑物易受雷擊。如1957年7月31日陶然亭地區(qū)建工局一公司工棚(該處過去是葦塘)的收音機(jī)天線落雷,墻內(nèi)鐵絲被熔化;1965年7月22日北郊土冷庫(即幾十棟內(nèi)裝冰塊以貯藏食物的平房)的老虎窗被雷電擊中起火。
(4)在四周大片土壤電阻率高,中間局部土壤電阻率低的環(huán)境中或在高、低電阻率分界之處建造的建筑物易受雷擊。如1981年8月2日八里莊善家墳公安局倉庫西墻外大樹落雷,雷電入室打碎5個電警棍盒,盒內(nèi)33根電警棍被感應(yīng)燒壞(該倉庫的西南兩面為稻田)。
(5)局部漏雨或局部房角新修繕且十分潮濕的建筑物易受雷擊。如十三陵長陵棱恩殿落雷(當(dāng)時該殿西部房角剛剛修繕且很潮濕)。
(6)突出高或孤立的建筑物易受雷擊。如1957年7月29日原朝陽門北部的吻獸被雷擊掉;據(jù)十三陵當(dāng)?shù)乩限r(nóng)說,十三陵大多數(shù)的明樓或正殿均被雷擊過(明樓和正殿都屬高而孤立的建筑物)。
(7)曾經(jīng)遭受過雷擊的地區(qū)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日北京鼓樓東部吻獸曾三次被雷擊。
(8)金屬屋頂易受雷擊。如1957年7月8日原民航局禮堂的鐵皮屋頂被雷擊裂3處,頂內(nèi)明配線被感應(yīng)燒成3段,1988年8月6日北京火車站東北角出租汽車站的鋁合金房頂落雷。
(9)收音機(jī)天線、電視共用天線易受雷擊。如1986年10月13日左家莊柳芳東里的居民樓電視共用天線遭受雷擊,1992年8月3日和平里民旺胡同的居民樓電視共用天線也遭受雷擊。
(10)地下管線多或管線交叉處易落雷。如1963年8月4日天安門廣場大旗桿西側(cè)(現(xiàn)人行過街地道的西南出口)一位賣冰棍的老太太被雷擊倒(該處地下敷設(shè)的管線較多且是轉(zhuǎn)角處)。
(11)鐵路沿線和終端易受雷擊。如1965年7月22日東郊百子灣棉花倉庫室外堆場靠近鐵道終端的一個棉花垛被雷擊中燃燒;1984年8月6日東郊百子灣物資局儲運(yùn)公司水泥庫鐵路西側(cè)站臺上的水泥袋落雷,燒焦約20個水泥袋的紙邊。
(12)山區(qū)泉眼、風(fēng)口或地下有金屬礦床的地方易受雷擊。如1985年6月18日西山下馬嶺水電站室外變電構(gòu)架進(jìn)出線的主線落雷,燒焦母線2處,每處約長1~3m。
(13)高大的煙囪和工廠的排氣管最易接閃。如1957年8月16日朝外門診部的煙囪被雷擊裂;1979年4月8日東郊宋家莊化工三廠南北兩廠的室外化工設(shè)備構(gòu)架上的兩個排氣管同時接閃并點(diǎn)燃。
(14)高大的樹木和屋頂旗桿容易落雷。如1967年6月11日前門勸業(yè)場屋頂木旗桿被雷擊壞;1993年8月19日日壇公園西北角一棵大樹被雷劈掉樹叉,樹干也被劈裂。
北京地區(qū)總的落雷走向是:西山八里莊紫村城朝陽門宋家莊百子灣通縣。這些地方多數(shù)是古河道或地下水線,其建筑物下的土壤電阻率小,潮濕或水位高。
筆者認(rèn)為,以上這些雷擊規(guī)律雖是北京地區(qū)的,但頗具普遍性,因而對防雷、防火很有價值(因篇幅有限,以上各種規(guī)律只各舉2個例子)。
7.建筑物防雷設(shè)計(jì)的整體觀念
所謂整體觀念是指設(shè)計(jì)和安裝防雷裝置時,對建筑物的內(nèi)外都要有整體觀念。這里的建筑內(nèi)外不單是指內(nèi)部防雷裝置和外部防雷裝置。建筑物內(nèi)的整體觀念是指設(shè)計(jì)和安裝時,要對內(nèi)部防雷裝置和外部防雷裝置做整體的統(tǒng)一的考慮;建筑物外的整體觀念是指對一個院落、一個小區(qū)以及附近的環(huán)境要做全面的防雷規(guī)劃,同時還不能違反小區(qū)規(guī)劃的要求例如:所安裝的避雷針桿塔是否影響小區(qū)的美觀,所用的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)是否與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煙囪上的避雷裝置所保護(hù)等等。對接地裝置也要綜合統(tǒng)一考慮,例如,相距較近的建筑物能否共用接地體,地下管網(wǎng)能否用接地體的一部分,以及能否在一個大院或小區(qū)內(nèi)為將來綜合共用接地創(chuàng)造等電位連接的條件等等。
值得指出,利用建筑物附近的大樹作為避雷針桿塔是一個較好的做法。大樹最易接閃且越長越高,有時比建筑物還高。因此,避雷針應(yīng)安裝在樹頂,引下線應(yīng)沿樹干設(shè)置而且應(yīng)與建筑物的防雷裝置相結(jié)合。這樣既節(jié)約又美觀,同時還保護(hù)了名貴的樹木。利用大樹安裝避雷針不僅能防直擊雷,而且能防球雷、繞擊雷和側(cè)擊雷。例如,北京北海公園團(tuán)城內(nèi)在大樹上安裝的避雷針已運(yùn)行了20多年,效果很好,但必須采取保護(hù)樹干生長的措施。
現(xiàn)在各個城市的綠化越搞越好,高大的樹木也越來越多。有的建筑物雖然安裝了避雷針,但大樹距建筑物很近并且比建筑物還高,在這種情況下,建筑物上的避雷裝置實(shí)際上等于虛設(shè)。因?yàn)榇髽浣娱W的機(jī)會多,易引來直擊雷和球雷,對鄰近的建筑物威脅更大。所以說建筑物的防雷設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)將外部防雷裝置、內(nèi)部防雷裝置、建筑物外的環(huán)境及至全小區(qū)的防雷裝置進(jìn)行整體統(tǒng)一的考慮。不僅電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)者要有整體觀念,建筑專業(yè)的設(shè)計(jì)者對防雷也要有整體觀念。這是現(xiàn)代防雷設(shè)計(jì)觀念轉(zhuǎn)變的重要問題之一。
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一
建構(gòu)主義研究目前日趨龐雜,其特點(diǎn)表現(xiàn)在以下三方面。
1.建構(gòu)主義研究來源于眾多思想和方法的影響。就建構(gòu)主義研究的興起而言,它實(shí)際上是后現(xiàn)代主義社會理論、知識社會學(xué)和哲學(xué)思潮匯流的結(jié)果。后現(xiàn)代主義的產(chǎn)生體現(xiàn)了人類對啟蒙運(yùn)動以來的現(xiàn)代化工程(包括科學(xué)技術(shù)工程)的負(fù)面效應(yīng),如環(huán)境污染、文化侵略等的深刻反省和反思。基于這種反思,后現(xiàn)代主義社會理論的主要代表人物利奧塔、???、波德里拉、保曼、哈維等人認(rèn)為西方主要工業(yè)化國家已進(jìn)入后現(xiàn)代社會時期,在后現(xiàn)代社會,知識成為社會斗爭的焦點(diǎn),科學(xué)成為政治的工具,其客觀性和權(quán)威性將會受到懷疑;在社會科學(xué)研究方面,他們提倡對社會進(jìn)行微觀研究、多元化理論視角、話語分析和本土方法考察。知識社會學(xué)有著悠久的歷史,可以追溯到培根、康德、馬克思、曼海姆等人那里。知識社會學(xué)關(guān)心的主題是揭示特定的知識和信念實(shí)體怎樣受到社會和文化背景的影響。只不過,知識社會學(xué)長期以來將信念分成數(shù)學(xué)和自然科學(xué)與包括諸如、道德哲學(xué)體系等在內(nèi)的所有社會科學(xué),認(rèn)為前者是質(zhì)樸的,不為任何利益考慮所玷污,而社會科學(xué)等學(xué)問則是意識形態(tài)的、受主觀思想和利益影響的,因而常常將數(shù)學(xué)和自然科學(xué)置于知識學(xué)的考察之外。既然在后現(xiàn)代主義那里科學(xué)的客觀性已受到懷疑,而傳統(tǒng)知識社會學(xué)又置科學(xué)技術(shù)知識于不顧,那么,建構(gòu)主義來考察科學(xué)和技術(shù)的社會建構(gòu)也就成為理所當(dāng)然了。
當(dāng)然,建構(gòu)主義研究也從哲學(xué)中的反實(shí)證主義流派、新及現(xiàn)象學(xué)、人種學(xué)的研究方法獲得了啟示。具體說來這些觀點(diǎn)是:(1)科學(xué)理論的證據(jù)非決定性,即在原則上總有幾個可供選擇利用的理論與有關(guān)的證據(jù)一致;(2)觀察滲透著理論,即理論的附屬成份包含著各種形式的測量理論,有關(guān)的觀察結(jié)果是由用來檢驗(yàn)的理論范式?jīng)Q定的,觀察在某一理論中得出,在與之競爭的和繼承的范式中其含義不同。更為具體地說,約定主義的哲學(xué)本體論和相對主義認(rèn)識論肯定是直接促進(jìn)了建構(gòu)主義的研究。特別是庫恩、漢森、奎因、迪昂以及更早一些的波蘭細(xì)菌學(xué)家、科學(xué)史學(xué)家和科學(xué)哲學(xué)家弗雷克的研究和探索表明,科學(xué)事實(shí)、科學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)和科學(xué)理論范式都是相對的,不可通約的或非中性的,這樣用單純的理性邏輯就不足以說明科學(xué)認(rèn)知的真實(shí)情況。于是,從庫恩等人思想中獲得靈感的建構(gòu)主義學(xué)者們,大膽地對默頓科學(xué)社會學(xué)、傳統(tǒng)知識社會學(xué)等進(jìn)行了批判和挖掘。其涉及問題范圍之廣,觀點(diǎn)、命題之深,聲勢之大,以致許多人認(rèn)為科學(xué)社會學(xué)已進(jìn)入“后庫恩時代”。后來,出于對技術(shù)決定論(強(qiáng)調(diào)技術(shù)發(fā)展是自主的,它影響著社會變遷,但不受社會影響)的不滿,技術(shù)社會學(xué)也被卷入到了建構(gòu)主義研究中。
2.建構(gòu)主義學(xué)者在地理分布上較為廣泛。建構(gòu)主義作為一個思想流派,由于其主要觀點(diǎn)、方法來源不同,很難像科學(xué)學(xué)(代表人物是英國的貝爾納)、傳統(tǒng)科學(xué)社會學(xué)(代表人物是默頓)追塑到某個國或某個代表人物,其成員分散在歐美不同國家。在英國,主要是愛丁堡學(xué)派,其成員是埃奇、布魯爾、巴恩斯、夏平、柯林斯等人,他們從批判傳統(tǒng)知識社會學(xué),特別是曼海姆思想出發(fā),并從庫恩思想得到啟發(fā),對科學(xué)知識的實(shí)質(zhì)進(jìn)行研究。在法國,拉圖爾、卡隆等人接受加芬克爾、福柯的本土方法對科學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行人類學(xué)的考察。在美國,謝廷娜(一位建構(gòu)主義女學(xué)者)、陳誠、瑞斯蒂等也進(jìn)行著與拉圖爾類似的工作。另外,英國的馬爾凱、伍爾加,美國的平齊、休斯,荷蘭的比克,德國的魏因加特等大批學(xué)者都在從事不同的建構(gòu)主義研究。當(dāng)然,建構(gòu)主義既然以一個思想學(xué)派出現(xiàn),也存在諸多合作和交流,如拉圖爾與伍爾加合作考察科學(xué)家之間的交流,共同發(fā)表《實(shí)驗(yàn)室生活》一書,謝廷娜和馬爾凱一起主編《觀察到的科學(xué)》一書等等。
3.建構(gòu)主義研究方法多樣化。盡管建構(gòu)主義是建立在知識是社會地建構(gòu)成的這一總觀點(diǎn)之上的,但其方法卻是經(jīng)驗(yàn)的。這樣,建構(gòu)主義研究方法便呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。建構(gòu)主義對科學(xué)的社會分析,主要采取的方法是:實(shí)驗(yàn)室研究,由拉圖爾、伍爾加發(fā)起,像人類學(xué)家考察原始部落一樣。保持一種不介入的客觀觀察立場,根據(jù)觀察日記進(jìn)行研究;爭論研究,即柯林斯的相對主義經(jīng)驗(yàn)綱領(lǐng),從微觀角度分析科學(xué)知識如何達(dá)成一致;話語分析(或稱修辭學(xué)方法),由馬爾凱等人發(fā)展而來,把科學(xué)活動參與者的“日常話語”作為主題,分析科學(xué)解釋是如何隨社會背景的變化而變化。在對技術(shù)的社會研究中,建構(gòu)主義采取的方法主要是:社會建構(gòu)方法,這是平齊和比克把相對主義經(jīng)驗(yàn)綱領(lǐng)引入技術(shù)社會學(xué)的方法,研究技術(shù)人工制品如何在社會、文化方面得到解釋;系統(tǒng)方法,休斯在技術(shù)史研究中使用的方法,把技術(shù)看作一個系統(tǒng)(如電力系統(tǒng)),進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、政治、社會的分析;操作子網(wǎng)絡(luò)方法,它與拉圖爾、卡隆、勞等人的研究工作相關(guān),他們把技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會、政治和文化看作整體的“異質(zhì)操作子”網(wǎng)絡(luò),分析技術(shù)在其中的作用。另外,愛丁堡學(xué)派早期的科學(xué)知識社會學(xué)的強(qiáng)綱領(lǐng)以及隨后的弱綱領(lǐng)也都是建構(gòu)主義者曾采用的方法。
正是建構(gòu)主義這種經(jīng)驗(yàn)研究方法的多樣化特點(diǎn),導(dǎo)致了其研究成果缺乏統(tǒng)一的理論凝聚。目前建構(gòu)主義的各種觀點(diǎn)和學(xué)術(shù)成果,散見于有關(guān)學(xué)者的案例考察和各種論文集里。拉圖爾和伍爾加的《實(shí)驗(yàn)室生活》是對索爾克研究所格列明實(shí)驗(yàn)室考察的結(jié)果,拉圖爾的《行動中的科學(xué)》也不過是對這種考察的進(jìn)一步概括,至于前面提到的《觀察到的科學(xué)》以及平齊和比克主編的《技術(shù)系統(tǒng)和社會建構(gòu)》等則均為集納諸多建構(gòu)主義學(xué)者及相關(guān)學(xué)者經(jīng)驗(yàn)研究成果的論文集。因此,建構(gòu)主義的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)具有相當(dāng)?shù)姆稚⑿浴?/p>
二
建構(gòu)主義研究就其建構(gòu)對象而言也呈現(xiàn)出某種復(fù)雜性。在建構(gòu)主義的視野中,似乎借助行為者的互動而形成的制度(包括知識、方法、學(xué)科、習(xí)俗和規(guī)則),科學(xué)家基于數(shù)據(jù)和觀察構(gòu)造的理論和敘述,實(shí)驗(yàn)室中由于物質(zhì)參與而產(chǎn)生的人工制品,思想和表象的客體都是建構(gòu)成的。但是,從這種復(fù)雜性中仍可窺見出建構(gòu)主義存在著強(qiáng)與弱的分野。
1.弱建構(gòu)主義。弱建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)的是知識產(chǎn)生的社會背景或社會原因,主要著重于宏觀社會學(xué)的把握,但并不否認(rèn)其客觀性或邏輯性的原因。
這類建構(gòu)主義觀點(diǎn)最早見于貝格爾和魯克曼的知識社會學(xué)論述中。在1996年出版的《現(xiàn)實(shí)的社會建構(gòu)》一書中,他們提出現(xiàn)實(shí)是社會地建構(gòu)成的,知識社會學(xué)關(guān)心的主題是社會建構(gòu)過程。這里的現(xiàn)實(shí)是指主觀現(xiàn)實(shí)(即人們關(guān)于世界的信念),而不是客觀現(xiàn)實(shí)。所謂現(xiàn)實(shí)的社會建構(gòu)就是這種主觀現(xiàn)實(shí)作為人工的產(chǎn)物雖然獨(dú)立于我們的意志,但都是在社會情景中發(fā)展、傳輸和保持的。[1]就是說,要建構(gòu)其中某種主觀現(xiàn)實(shí)X僅需知道以下事情即可:(1)X的知識,這種知識即便在X不存在時,也能產(chǎn)生某種行為能力;(2)X的合理性常識;(3)傳播X知識的手段。只要具備這些條件,X的知識便可在社會共同體“固定”或普遍存在下來。在貝格爾和魯克曼的建構(gòu)意義上,社會中有許多東西如習(xí)俗、規(guī)則、方法甚至情感、性角色、權(quán)力、科學(xué)等等都可看作是社會建構(gòu)的。
當(dāng)愛丁堡學(xué)派沖破傳統(tǒng)知識社會學(xué)對自然科學(xué)與社會科學(xué)的明顯區(qū)分后,巴恩斯、布魯爾、柯林斯等采取了與貝格爾和魯克曼相類似的方法來考察自然科學(xué)知識,即用社會背景來解釋科學(xué)知識內(nèi)容。巴恩斯在論及庫恩對科學(xué)知識結(jié)果解釋的批評時說:“他所描述的科學(xué)中基本理論的變遷,不再是對增長的關(guān)于實(shí)在知識的簡單響應(yīng),而是用關(guān)于推理的評價的背景負(fù)荷才能表達(dá)的?!盵2]也即是說,既然自然科學(xué)并非以純結(jié)果的方式變化,那么考察自然科學(xué)知識的產(chǎn)生及其維持便一定要求助于社會背景。巴恩斯引進(jìn)了“利益”概念,布魯爾認(rèn)為除了一些社會原則外,還包括精神的、人類學(xué)的、生物學(xué)的、認(rèn)知的和感覺經(jīng)驗(yàn)等因素??铝炙垢岢隽艘粋€“非科學(xué)”的標(biāo)準(zhǔn)清單:“基于從前合作對合作者實(shí)驗(yàn)?zāi)芰椭艺\的信任、實(shí)驗(yàn)者的個性和智力、管理大實(shí)驗(yàn)室的聲譽(yù)、科學(xué)家是否在工業(yè)界或?qū)W術(shù)界工作過、過去的失敗經(jīng)歷、內(nèi)部資料、科學(xué)成果的風(fēng)格和表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)心理方法、民族性”等等。[3]
盡管愛丁堡學(xué)派的工作是建構(gòu)主義的,但并沒有使用“社會建構(gòu)”這一比喻。首先使用“社會建構(gòu)”一詞進(jìn)行建構(gòu)主義科學(xué)知識社會學(xué)研究的是孟德爾遜和達(dá)勒。他們的論文被收集在1977年由孟德爾遜、魏因加特和懷特利主編的《科學(xué)社會學(xué)年鑒》第一卷,取名為“科學(xué)知識的社會生產(chǎn)”。孟德爾遜和達(dá)勒認(rèn)為,現(xiàn)代科學(xué)的建制、認(rèn)知和知識主張并不能通過科學(xué)史論得到適當(dāng)?shù)恼f明,它們作為人工的產(chǎn)物必有其社會因果關(guān)系,因而是社會建構(gòu)成的。
孟德爾遜等用“社會建構(gòu)”批評科學(xué)史論的不適當(dāng)性在今天看來雖然已無必要,但卻激起了對科學(xué)話語、文本的建構(gòu)主義研究。以往的科學(xué)史論者的研究,通常都以科學(xué)家的論著或談話錄、回憶錄為依據(jù)的。而馬爾凱則認(rèn)為科學(xué)家的話語實(shí)際上變化很大,其內(nèi)容和真實(shí)性在很大程度上取決于談?wù)撜呙鎸γ娴幕樱蚨ㄟ^分析、比較科學(xué)家就某項(xiàng)研究正式發(fā)表的論文與直接訪問科學(xué)家關(guān)于該研究的談話記錄,可以真實(shí)地說明科學(xué)家工作的實(shí)際情形,了解科學(xué)建構(gòu)的社會特性。馬爾凱和吉爾伯特通過對一個生物化學(xué)小組的34名有建樹的研究者的訪問,把科學(xué)家話語分成經(jīng)驗(yàn)性的和偶然性的兩種情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn),科學(xué)家在解釋正確信念時,通常依據(jù)的是經(jīng)驗(yàn)性話語,而在說明錯誤信念時,通常依據(jù)的是偶然性話語,即把科學(xué)家犯錯誤的原因歸于各種個人的和社會的偶然因素。[4]
邁耶斯在《寫作生物學(xué):科學(xué)知識社會建構(gòu)的文本》一書中試圖表明,社會的考慮(主要是考慮讀者的鑒賞和興趣)怎樣“構(gòu)成”科學(xué)主張、討論和論文或?qū)V膶懽?。他說:“在很大程度上,我的研究基點(diǎn)是假定科學(xué)是在論文或見解修改和爭論反語重釋的聲言和協(xié)商的社會過程中建構(gòu)的。對于這一基點(diǎn),讀者將會感到驚異?!盵5]這里,邁耶斯似乎指明,科學(xué)文本的社會建構(gòu)是說它在公開發(fā)表之前就經(jīng)過討論、協(xié)商、改變和削弱等,科學(xué)文本不僅源于客體素材,而且也經(jīng)歷了科學(xué)家和評論者的審視。
可以看到,弱建構(gòu)主義在探討科學(xué)知識的社會原因時,往往給科學(xué)的客觀性、理性和邏輯因素留有適當(dāng)?shù)挠嗟?。布魯爾的?qiáng)綱領(lǐng)中的公平性、對稱性原則實(shí)際上要求對科學(xué)的真理和謬誤、真實(shí)信念和錯誤信念、理性和非理性、成功和失敗都做出說明,馬爾凱在歸納經(jīng)驗(yàn)性話語時則說明了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在邏輯和時間優(yōu)先情況下給出的。另外,愛丁堡學(xué)派并沒有回答在什么時機(jī),讓社會背景因素怎樣進(jìn)入知識客體中。這就是有些強(qiáng)建構(gòu)主義學(xué)者為什么并不把弱建構(gòu)主義納入建構(gòu)主義研究的原因。
.強(qiáng)建構(gòu)主義。強(qiáng)建構(gòu)主義是在微觀層次上對科學(xué)知識所做的經(jīng)驗(yàn)研究,認(rèn)為科學(xué)知識或技術(shù)人工制品能夠顯示出其建構(gòu)完全是社會性的。這類學(xué)者主要是謝廷娜、拉圖爾、伍爾加、平齊、比克等人。
謝廷娜將其工作貼上“建構(gòu)主義”的標(biāo)簽,而非“社會建構(gòu)主義”。其原因是她想避免將其研究同“社會背景”之類的東西聯(lián)系在一起,以示同愛丁堡學(xué)派的工作相區(qū)別。謝廷娜認(rèn)為微觀科學(xué)知識社會學(xué)研究有兩個方面,其一是科學(xué)爭論研究,說明知識的一致性是如何達(dá)成的;其二是選擇科學(xué)工作的真實(shí)地點(diǎn)如實(shí)驗(yàn)室作為研究對象,說明科學(xué)知識是怎樣建構(gòu)的。她研究的是后一方面,稱其研究成果為建構(gòu)主義綱領(lǐng)。她歸納了科學(xué)建構(gòu)的社會特征,即科學(xué)研究工作并不指向“現(xiàn)實(shí)”,而是指向陳述的操作,這種操作不僅使科學(xué)家進(jìn)入大量面對面的協(xié)商和互動,還包括更廣泛的、超越處所的關(guān)系,與經(jīng)紀(jì)人、工業(yè)界代表、出版商、地方管理者等發(fā)生聯(lián)系。[6]
與謝廷娜一樣,拉圖爾也想避免將其建構(gòu)主義研究同“社會背景”相提并論。他和伍爾加的《實(shí)驗(yàn)室生活》(1979年首版)的副標(biāo)題是“科學(xué)事實(shí)的社會建構(gòu)”,當(dāng)1986年再版時把其中的“社會”一詞刪去了。但不管怎樣,該書的主題仍然指明:科學(xué)事實(shí)是一種建構(gòu)的產(chǎn)物,是各種利益集團(tuán)間協(xié)商的產(chǎn)物。通過對索爾克研究所格列明實(shí)驗(yàn)室的人類學(xué)考察,拉圖爾及其合作者伍爾加用整整一章專門論述了TRF(促甲狀腺釋放因子)的建構(gòu)過程。[7]
在對《實(shí)驗(yàn)室生活》一書的合作之后,拉圖爾與伍爾加的研究綱領(lǐng)開始分道揚(yáng)鑣了。拉圖爾轉(zhuǎn)向了操作子網(wǎng)絡(luò),把其中的科學(xué)家當(dāng)作“資源積累者”進(jìn)行了“馬基雅維利”式的描述。[8]由于這一綱領(lǐng)不再具有明顯的建構(gòu)主義風(fēng)格,這里不加論及,與此不同,伍爾加卻對表象進(jìn)行了建構(gòu)主義的研究。
概括地說,客體(自然世界)與表現(xiàn)(科學(xué)知識)之間的關(guān)系包含兩種圖式:
(1)表象客體或者科學(xué)知識自然世界
(2)表象客體或者科學(xué)知識自然世界
第一種圖式認(rèn)為客體獨(dú)立于表象,自然知識似乎與自然世界沒有多少關(guān)系;第二種圖式表明表象是客體的組成部分和要素,在自然知識與自然世界之間沒有誰是第一性的、誰是本質(zhì)的區(qū)別。伍爾加認(rèn)為,前者是過去的科學(xué)社會學(xué)(包括愛丁堡學(xué)派)堅(jiān)持的“認(rèn)識論上的相對主義和本體論上的實(shí)在主義”圖式,后者才是科學(xué)知識社會學(xué)研究應(yīng)遵循的模式。[9]對此,他提出兩條證據(jù)。首先,沒有表象,客體就是無用的,我們無法獨(dú)立于客體。其次是對同一客體的解釋存在著某種“柔性”,即科學(xué)陳述的多樣性,這導(dǎo)致人們?nèi)岩扇魏巍凹俣ā钡目陀^事物的存在。在這里,伍爾加是想說明表象構(gòu)成或建構(gòu)了客體,即世界是被建構(gòu)著的。
到80年代中期,科學(xué)知識社會學(xué)已經(jīng)成功地披上建構(gòu)主義的桂冠,大量的研究成果和著作的標(biāo)題或?qū)а约娂娨浴啊纳鐣?gòu)”而呈現(xiàn)于世。就是對技術(shù)進(jìn)行社會研究的人們也未能逃脫這股潮流。因而,比克、休斯和平齊在《技術(shù)系統(tǒng)的社會建構(gòu)》一書中希望提倡一種新的建構(gòu)主義研究綱領(lǐng)。
誠如前面所言,《技術(shù)系統(tǒng)的社會建構(gòu)》并不代表一種一貫的研究綱領(lǐng)。這里將集中考察平齊和比克的論文《事實(shí)與人工制品的社會建構(gòu):或者科學(xué)社會學(xué)與技術(shù)社會學(xué)怎樣得到互惠》。在該文中,他們提出了與布魯爾幾乎相近的“建構(gòu)主義強(qiáng)綱領(lǐng)”:“在這一綱領(lǐng)里,所有知識和所有知識假設(shè)都將被看作是社會建構(gòu)的產(chǎn)物,就是說,關(guān)于知識假設(shè)的起源、接受和拒絕的全部解釋都可以從社會世界領(lǐng)域?qū)ふ业玫?,而無需借助自然世界。”[10]不過,他們卻又借用了柯林斯的經(jīng)驗(yàn)相對主義的一些概念,并稱之為“技術(shù)的社會建構(gòu)方法”:“這一方法的關(guān)鍵概念是‘解釋柔性’、‘終止機(jī)制’的‘相關(guān)社會群體’。其核心信條之一是技術(shù)人工制品對社會學(xué)分析是公開的,這不僅表現(xiàn)在技術(shù)的使用上,而且特別關(guān)及其設(shè)計(jì)和工藝‘內(nèi)容’”。[11]平齊和比克用這種方法說明了自行車的歷史,表明了自行車是試錯的產(chǎn)物,新的嘗試所以失敗是因?yàn)樗鼈儧]有解決這個或那個社會群體提出的問題。因而每種技術(shù)產(chǎn)品都是“決定滲透”的結(jié)果,而非單向模式發(fā)展的邏輯程序。
總之,強(qiáng)建構(gòu)主義雖然都標(biāo)謗自己是完全的建構(gòu)主義,但最終都是以對微觀社會學(xué)問題的關(guān)注來解釋宏觀社會學(xué)的構(gòu)架。這一點(diǎn)從謝廷娜、伍爾加、平齊和比克的觀點(diǎn)可以明顯看出。特別是謝廷娜以實(shí)驗(yàn)室活動為基礎(chǔ)來展示科學(xué)知識和建構(gòu)與社會存在著的廣泛聯(lián)系,試圖消除科學(xué)知識發(fā)展的內(nèi)部因素和外部因素之分,把科學(xué)知識發(fā)展的認(rèn)識和社會因素結(jié)合起來。這可能既是目前大多數(shù)科學(xué)社會學(xué)家和“理想”,又說明強(qiáng)建構(gòu)主義與弱建構(gòu)主義不無兩致的“模糊性”。
三
簡單地說,建構(gòu)主義尖銳地批判了個人主義的、觀念論的、實(shí)證論的和樸素實(shí)在論的科學(xué)或技術(shù)說明。他們對科學(xué)技術(shù)事業(yè)的因果解釋的社會資源的展示和說明,擴(kuò)大了社會學(xué)研究的視野。但是,建構(gòu)主義作為一種研究傾向或理論框架,又存在很多缺陷。
1.夸大社會偶然性因素。建構(gòu)主義研究實(shí)際上是把科學(xué)技術(shù)的本體論相對化,以及把社會因素理性化。弱建構(gòu)主義者,特別是愛丁堡學(xué)派的強(qiáng)綱領(lǐng)一方面想使它成為社會學(xué)乃至全部社會科學(xué)研究的典范,成為理性和科學(xué)的體現(xiàn),同時在另一方面卻又否認(rèn)科學(xué)知識與一般知識的區(qū)別,使科學(xué)等同于其他文化科學(xué)。強(qiáng)建構(gòu)主義者則是在強(qiáng)調(diào)科學(xué)或技術(shù)的社會建構(gòu)的同時,把客觀的自然因素放置一邊。謝廷娜、拉圖爾等人提倡用參與式觀察對科學(xué)家的廣泛訪問來理解科學(xué),但對自然界在科學(xué)活動中的地位的認(rèn)識,卻僅僅停留在關(guān)于自然界的人工或語言建構(gòu)之上。而平齊、比克的研究則表明,技術(shù)社會學(xué)應(yīng)著重于社會因素怎樣建構(gòu)人工制品,而對技術(shù)的工藝內(nèi)容可以置之不顧。建構(gòu)主義這種對科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生所做的過份的“社會學(xué)簡化”不可避免地否定或抹殺了科學(xué)技術(shù)的本體論方面的因素,忽視了科學(xué)技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ),從而把科學(xué)技術(shù)看成完全由各種社會偶然性因素組成的東西。
應(yīng)該說,在當(dāng)代有關(guān)現(xiàn)代性和后現(xiàn)代性的文化爭論中,建構(gòu)主義有著強(qiáng)烈的后現(xiàn)代主義傾向。后現(xiàn)代主義者以對真理、客觀性、因果性、合理和進(jìn)步等的懷疑和批判為特征。鑒于強(qiáng)建構(gòu)主義堅(jiān)決地解構(gòu)了科學(xué)合理性觀念本身,那么強(qiáng)建構(gòu)主義實(shí)際上就成了通往后現(xiàn)代主義一邊的橋梁。但對于弱建構(gòu)主義,有的學(xué)者認(rèn)為它致力于對科學(xué)的宏觀因果解釋,因而應(yīng)被劃分到現(xiàn)代主義一邊。可是,如果考慮到并不是所有后現(xiàn)代主義都強(qiáng)調(diào)對現(xiàn)代科學(xué)的解構(gòu),特別是進(jìn)入90年代后還出現(xiàn)了繼承現(xiàn)代主義但又超越現(xiàn)代主義的“建構(gòu)性后現(xiàn)代哲學(xué)”,[12]則恐怕弱建構(gòu)主義也逃脫不了與后現(xiàn)代主義的干系。更何況弱建構(gòu)主義也有著割裂科學(xué)與理性之嫌。
2.對于科學(xué)技術(shù)的解釋范圍較為狹窄。強(qiáng)建構(gòu)主義研究過份強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)室、人工制品在理論上的重要性。如拉圖爾對實(shí)驗(yàn)室的人類學(xué)考察,雖然有助于我們理解科學(xué)家的行為,但這種微觀研究與科學(xué)的組織、結(jié)構(gòu)、共同體等宏觀研究并未得到應(yīng)有的重視。平齊、比克在進(jìn)行技術(shù)社會學(xué)研究時對相關(guān)社會的社會群體的關(guān)鍵作用給予了充分關(guān)注,但對技術(shù)發(fā)展有著強(qiáng)烈影響的經(jīng)濟(jì)制度、政府政策等宏觀條件均未被列入技術(shù)的社會建構(gòu)研究的議事日程。至于弱建構(gòu)主義對科學(xué)的社會研究雖然貌似新鮮,其實(shí)在默頓的大部分科學(xué)社會學(xué)研究中都已論述過。早在1945年,默頓就描述了知識社會學(xué)的研究程序,說明了可以作為社會學(xué)分析的精神產(chǎn)品應(yīng)包括信仰、意識形態(tài)、宗教道德及實(shí)證科學(xué),還分析了精神產(chǎn)品的存在基礎(chǔ),如群體結(jié)構(gòu)、權(quán)力結(jié)構(gòu)、競爭、沖突和利益等。
3.忽視科學(xué)技術(shù)后果及其評價。建構(gòu)主義的理論和方法適合于解釋科學(xué)知識的起源和技術(shù)創(chuàng)新的動力,以致對于科技產(chǎn)品對人的自我意識、社區(qū)組織、日常生活、權(quán)力分布有何特別意義的問題很少給予關(guān)注。在許多建構(gòu)主義者那里,關(guān)于科技成果的研究進(jìn)入“死結(jié)”的觀念已經(jīng)根深蒂固,以致把科學(xué)技術(shù)選擇的社會后果幾乎完全置之腦后。
與此相關(guān),建構(gòu)主義還貶低對科學(xué)技術(shù)的道德評價。愛丁堡學(xué)派的強(qiáng)綱領(lǐng)和柯林斯的經(jīng)驗(yàn)相對主義綱領(lǐng)在對待科學(xué)發(fā)現(xiàn)、科學(xué)理論是否真理等方面采取了中立的態(tài)度,即認(rèn)為科學(xué)本身無所謂惡,是價值中立的。平齊、比克將柯林斯的綱領(lǐng)外推用于技術(shù)的社會研究時,對技術(shù)成果的最終善惡又采取了不可知論的態(tài)度,因而不去探討有關(guān)技術(shù)的地位、技術(shù)選擇的正誤這樣的問題。不管怎么說,建構(gòu)主義開創(chuàng)的對科學(xué)技術(shù)研究的新方向,對于人們從內(nèi)部理解科學(xué)技術(shù)及其在人類社會中的地位有著莫大的啟示。
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教師提供無批判的課堂氛圍,讓學(xué)生就自己學(xué)習(xí)的英美文學(xué)內(nèi)容或主題進(jìn)行交流,老師營造尊重、包容的課堂環(huán)境,學(xué)生可以就閱讀的著作提出自己的看法和見解,與同學(xué)老師分享自己的感受。同學(xué)之間相互欣賞、鼓勵,共同進(jìn)步。我們采用多種渠道增加學(xué)生的閱讀著作和資料,一是指導(dǎo)學(xué)生利用圖書館的經(jīng)典英美文學(xué)名著;二是由學(xué)生根據(jù)自己的興趣購買一部分英美文學(xué)作品,同學(xué)之間可以交換閱讀;三是充分利用教材中的選讀材料;四是結(jié)合教材、教學(xué)需要及學(xué)生情況,由任課老師指定印發(fā)詩歌、短中篇小說或節(jié)選作品。另外,根據(jù)指定的閱讀著作和自由選讀著作,引導(dǎo)學(xué)生有效利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)資源查找所閱讀著作的相關(guān)文獻(xiàn)資料和研究資料。這樣就在有限的條件下滿足了學(xué)生自主閱讀英美文學(xué)名著的需要。
自主學(xué)習(xí)中心的構(gòu)建
開學(xué)之初,任課老師對學(xué)生進(jìn)行廣泛的英美文學(xué)教育,包括英美文學(xué)知識、英美文學(xué)學(xué)習(xí)方法、英美文學(xué)經(jīng)典名著簡介等。通過一個月左右的準(zhǔn)備,我們要求每位學(xué)生自己確定一個英美文學(xué)自主學(xué)習(xí)主題進(jìn)行專門的研究性學(xué)習(xí),一方面提高英美文學(xué)學(xué)習(xí)效果,另一方面也為畢業(yè)論文設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ);同時,在教學(xué)過程中,結(jié)合教材和教學(xué)需要,指定學(xué)生閱讀部分經(jīng)典英美文學(xué)名著,印發(fā)詩歌、短中篇小說或節(jié)選作品供學(xué)生閱讀。根據(jù)學(xué)生的興趣和傾向性進(jìn)行分組,一般3-4個學(xué)生為一組,每組推薦一名負(fù)責(zé)人,負(fù)責(zé)組織自主學(xué)習(xí)時間,聯(lián)系老師,安排自主學(xué)習(xí)效果匯報(bào)等。自主學(xué)習(xí)中心是靈活的,根據(jù)學(xué)生自己的時間和興趣安排,真正實(shí)現(xiàn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí),老師不定期地對自主學(xué)習(xí)中心進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)。
自主學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建過程
英美文學(xué)自主學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建過程分為兩個階段。第一個階段為一個學(xué)期,本階段為調(diào)查研究和小范圍實(shí)驗(yàn)階段。調(diào)查研究階段編制了英美文學(xué)教育中的自主學(xué)習(xí)調(diào)查問卷,對我院外語系09級英語本科班學(xué)生和任課老師進(jìn)行調(diào)查。此階段的學(xué)生已經(jīng)過一個學(xué)期的英國文學(xué)的學(xué)習(xí),調(diào)查的目的是要比較自主學(xué)習(xí)模式構(gòu)建前后的英美文學(xué)學(xué)習(xí)及自主學(xué)習(xí)情況。問卷調(diào)查了教師對自主學(xué)習(xí)的認(rèn)識和對自主學(xué)習(xí)的指導(dǎo)情況,以及學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識、能力、方法和策略。調(diào)查結(jié)果顯示,學(xué)生們的自主學(xué)習(xí)意識和策略、教師對自主學(xué)習(xí)的指導(dǎo)、自主學(xué)習(xí)資源以及自主學(xué)習(xí)中心的現(xiàn)狀都不容樂觀。根據(jù)問卷調(diào)查結(jié)果,擬定小范圍實(shí)驗(yàn)計(jì)劃,在09級的一個教學(xué)班中展開,包括課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)和自主學(xué)習(xí)中心實(shí)驗(yàn)。課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)按照上面提到的教師的自主學(xué)習(xí)教育意識和能力的構(gòu)建計(jì)劃實(shí)施,即對英美文學(xué)任課教師進(jìn)行培訓(xùn),要求他們利用課堂,采用多種教學(xué)手段激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)英美文學(xué)的興趣,強(qiáng)調(diào)英美文學(xué)自主學(xué)習(xí)的重要性,傳授和提供自主學(xué)習(xí)方法與策略。自主學(xué)習(xí)中心實(shí)驗(yàn)按照上面提到的自主學(xué)習(xí)中心的構(gòu)建計(jì)劃實(shí)施,即根據(jù)學(xué)生的興趣和傾向性進(jìn)行分組,每位學(xué)生按照老師的指導(dǎo)制定閱讀計(jì)劃,在任課老師的監(jiān)督和引導(dǎo)下進(jìn)行自主學(xué)習(xí),結(jié)合課堂教學(xué)和期末考查對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考查。學(xué)期結(jié)束,再次對任課老師和學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查,考查學(xué)生的英美文學(xué)學(xué)習(xí)效果和自主學(xué)習(xí)狀況。
與前期的調(diào)查對比,結(jié)果顯示學(xué)生們對英美文學(xué)具有濃厚的興趣,他們的文學(xué)鑒賞力和審美敏感性得到了普遍提高;閱讀文學(xué)作品的過程是大量的語言輸入的過程,這一過程促進(jìn)了學(xué)生語言基本功和語言能力的迅速提升;更為重要的是,經(jīng)過一個學(xué)期的培養(yǎng)和訓(xùn)練,學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識和能力普遍提高,這一能力的形成對于他們今后的學(xué)習(xí)具有重要意義。第二階段為推廣實(shí)驗(yàn)階段,即把這種英美文學(xué)的自主學(xué)習(xí)模式運(yùn)用到今后的英美文學(xué)教學(xué)中。這一階段首先是在10級的學(xué)生中實(shí)施,10級開設(shè)英美文學(xué)課程的班級為8個班。推廣實(shí)驗(yàn)階段還包括對英美文學(xué)自主學(xué)習(xí)模式進(jìn)行修訂,在推廣這一學(xué)習(xí)模式過程中,需要任課老師和學(xué)生總結(jié)小范圍實(shí)驗(yàn)階段的經(jīng)驗(yàn)和不足,制定更加可行的閱讀計(jì)劃,設(shè)計(jì)更為合理的課堂環(huán)節(jié)和形式,改進(jìn)和增加檢測自主學(xué)習(xí)效果的形式和方法。推廣實(shí)驗(yàn)階段是一個動態(tài)的過程,有必要不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn),修訂不足,再次實(shí)驗(yàn),不斷完善這一自主學(xué)習(xí)模式。
英美文學(xué)自主學(xué)習(xí)模式的實(shí)施效果
1提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和英美文學(xué)素養(yǎng)
對模式構(gòu)建前后的情況進(jìn)行對比,主動在課外學(xué)習(xí)英美文學(xué)的學(xué)生(前測30.5%,后測71%),對英美文學(xué)感興趣的學(xué)生(前測44.1%,后測68%),對英美文學(xué)史比較了解(前測30.5%,后測85.1%),對學(xué)過的英美文學(xué)作品比較了解(前測23.7%,后測90.3%),能夠比較全面地評價自己學(xué)過的作品(前測18.5%,后測65.9%)。這表明自主學(xué)習(xí)模式確實(shí)提高了學(xué)生學(xué)習(xí)英美文學(xué)的積極性,學(xué)生的英美文學(xué)素養(yǎng),文學(xué)鑒賞力和審美能力得到了提升,能夠?qū)ψ约簩W(xué)習(xí)過的作品進(jìn)行較全面的評價。
2提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識和能力
對比模式構(gòu)建前后,了解自主學(xué)習(xí)概念的學(xué)生(前測16.9%,后測100%),掌握自主學(xué)習(xí)方法和策略的學(xué)生(前測15%,后測80.6%),這表明通過自主學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建和實(shí)施,學(xué)生們提高了自主學(xué)習(xí)意識,并能運(yùn)用自主學(xué)習(xí)方法和策略進(jìn)行英美文學(xué)的學(xué)習(xí)。
3提高了教師指導(dǎo)自主學(xué)習(xí)的意識和能力
1.2智能建筑的火災(zāi)特點(diǎn)智能建筑一般來說,其結(jié)構(gòu)跨度相對更大,且建筑內(nèi)部外部的特性都更加復(fù)雜;一旦發(fā)生火災(zāi),火災(zāi)所引起的建筑物溫度變化導(dǎo)致的建筑內(nèi)氣壓變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無疑給煙氣和火提供了絕佳的路徑,這就直接導(dǎo)致智能建筑內(nèi)部的火勢和煙氣的迅速蔓延,快速發(fā)展的火勢在極短時間內(nèi)就能將整個巨大的建筑單體所吞沒,如同2001年911事件中的世貿(mào)大廈和2009年的央視大樓北配樓一樣,頃刻間就全部付之一炬。智能建筑的內(nèi)部材料多用有機(jī)高分子材料,燃燒時會產(chǎn)生大量對人體有害的CO、CO2氣體,所以其的環(huán)境要求和建筑材料要求就會比一般建筑更高。智能建筑中有更多電器設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備,設(shè)備使用的引起的電火花和設(shè)備的短路都可能成為引起建筑火災(zāi)的因素。且建筑中人員密集,上下交通又多用電梯,一旦發(fā)生事故,人員慌亂,逃生難度大,容易釀成重大事故,造成嚴(yán)重?fù)p失。總結(jié)起來智能建筑的火災(zāi)特點(diǎn)為:火勢蔓延快、煙氣擴(kuò)散快;疏散困難;火災(zāi)撲救困難;火險隱患多、損失嚴(yán)重。
2智能防火系統(tǒng)
智能防火系統(tǒng)是建筑設(shè)備管理自動化系統(tǒng)BAS中的一個重要子系統(tǒng),包括火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)和消防聯(lián)動控制系統(tǒng)兩大部分。此系統(tǒng)根據(jù)防火要求和火災(zāi)的特點(diǎn)設(shè)計(jì),將火災(zāi)作為其監(jiān)控對象,當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時,該系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)和通報(bào)火情,并在短時間內(nèi)做出反應(yīng),采取有效措施控制住火災(zāi)局勢或是撲滅火災(zāi)。
2.1火災(zāi)自動報(bào)警1852年,世界上第一部火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在美國波士頓誕生,至此開啟了建筑防火的新紀(jì)元;英國于1874年安裝了世界上第一部水噴淋裝置;又研制出感溫式火災(zāi)探測器;而瑞士人則發(fā)明了感煙火災(zāi)探測器一直沿用至今?;馂?zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)用于探測火災(zāi)隱患,對將火災(zāi)控制在發(fā)生初期,減小火災(zāi)帶來的危害有重要作用,是建筑智能防火系統(tǒng)中非常重要的一環(huán),肩負(fù)著保護(hù)建筑物中居民和財(cái)產(chǎn)的重要任務(wù)。整個火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)主要由火災(zāi)探測器和火災(zāi)報(bào)警控制裝置兩部分組成,其設(shè)計(jì)配合所在建筑的智能化系統(tǒng)且要遵守國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。①火災(zāi)探測器:火災(zāi)探測器按結(jié)構(gòu)形式分為兩類:點(diǎn)形火災(zāi)探測器和線型火災(zāi)探測器;按探測方式分為五類:感煙火災(zāi)探測器,感溫火災(zāi)探測器,感光火災(zāi)探測器,氣體火災(zāi)探測器和復(fù)合式探測器。火災(zāi)探測器監(jiān)視著整個建筑物的實(shí)時情況,判斷有無火災(zāi)隱患的產(chǎn)生。②火災(zāi)報(bào)警控制裝置:火災(zāi)報(bào)警器同樣有多種分類方式,常按其用途和設(shè)計(jì)方式分類為:區(qū)域控制式、集中控制式和通用控制式?;馂?zāi)報(bào)警控制裝置可謂是整個火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)的核心部分,肩負(fù)了監(jiān)視收集各種實(shí)時信號,同時將信號向更高一級的管理中心傳遞,是連接從感應(yīng)火災(zāi)發(fā)生到對火災(zāi)進(jìn)行處理的整個過程的重要橋梁。
2.2消防聯(lián)動控制系統(tǒng)消防聯(lián)動控制系統(tǒng)主要由七個部分組成:消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、防火卷簾門系統(tǒng)、消防通訊系統(tǒng)、指揮疏散系統(tǒng)。當(dāng)接收到火災(zāi)警報(bào)的時候,消防聯(lián)動控制系統(tǒng)能在自動或者手動的方式下啟動相關(guān)滅火設(shè)備和各類應(yīng)急設(shè)備,同時監(jiān)控整個設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行情況。消防聯(lián)動系統(tǒng)的布置方式可歸納為三種基本形式:總線———多線聯(lián)動方式、全總線聯(lián)動方式和混合總線方式。
2.3消防系統(tǒng)運(yùn)作方式智能防火系統(tǒng)在智能建筑中既能配合整個智能綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使用也能獨(dú)立出來單獨(dú)運(yùn)作。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時,首先火災(zāi)探測器被自動或者手動觸發(fā);火災(zāi)信號經(jīng)由火災(zāi)報(bào)警器接收并判斷和處理,或者是通過火災(zāi)報(bào)警器傳遞到上一級的管理系統(tǒng)主機(jī)中集中進(jìn)行處理分析,前者稱為分布式智能系統(tǒng),后者稱為主機(jī)智能系統(tǒng),是智能火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的兩種類別;隨后,信息由消防控制中心主機(jī)接收,繼續(xù)處理分析、記錄,隨后再由火災(zāi)報(bào)警裝置將指令向消防聯(lián)動控制系統(tǒng)傳遞,快速采取,例如:打開火災(zāi)事故照明裝置,播放火災(zāi)事故廣播,打開固定滅火系統(tǒng)控制裝置,開啟有關(guān)出入通道等一系列火災(zāi)處理措施。同時通過主機(jī)屏幕顯示整個控制區(qū)域內(nèi)各處的實(shí)時狀態(tài),例如:火災(zāi)發(fā)生的區(qū)域,消防設(shè)備工作情況,防火門開啟狀況,消防水箱水位,各通道的風(fēng)向風(fēng)速,消防電梯位置和情況等等。并記錄下各消防聯(lián)動控制設(shè)施的動態(tài),并進(jìn)行特別控制;最終達(dá)到在短時間內(nèi)對火情進(jìn)行判斷和處理,力圖在最快時間將火災(zāi)撲滅,給人員創(chuàng)造逃生機(jī)會,增加逃生時間,最大限度保證人員、財(cái)產(chǎn)的安全。另,由于分布式智能火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是由火災(zāi)探測器接收到火災(zāi)信號后直接進(jìn)行處理,這樣就為防控主機(jī)分擔(dān)了大量第一級現(xiàn)場信號,使得主機(jī)能夠運(yùn)行更通暢,更快對其他運(yùn)作設(shè)備進(jìn)行管理和控制;效率更高,系統(tǒng)更穩(wěn)定,所以更為常用。
另一方面,我國作為發(fā)展中國家,人口稠密,建筑物抗震能力低。因此,我國的地震災(zāi)害可謂全球之最。上個世紀(jì),全球因地震而死亡的人數(shù)為110萬人,其中我國就占55萬人之多,為全球的一半。因此,粗略地說,我國的國土面積占全球的1/14,人口占1/4,地震占1/3,地震災(zāi)害占1/2。因此,建筑物的抗震設(shè)防問題是我國減輕自然災(zāi)害、保障國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會持續(xù)發(fā)展,特別是保障人民群眾生命安全的一個重要問題。
一、震害多發(fā)點(diǎn)
地震作用具有較強(qiáng)的隨機(jī)性和復(fù)雜性,要求在強(qiáng)烈地震作用下結(jié)構(gòu)仍保持在彈性狀態(tài),不發(fā)生破壞是很不實(shí)際的;既經(jīng)濟(jì)又安全的抗震設(shè)計(jì)是允許在強(qiáng)烈地震作用下破壞嚴(yán)重,但不倒塌。因此,依靠彈塑性變形消耗地震的能量是抗震設(shè)計(jì)的特點(diǎn),提高結(jié)構(gòu)的變形、耗能能力和整體抗震能力,防止高于設(shè)防烈度的“大震”不倒是抗震設(shè)計(jì)要達(dá)到的目標(biāo)。
(一)結(jié)構(gòu)層間屈服強(qiáng)度有明顯的薄弱樓層
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在整體設(shè)計(jì)上存在較大的不均勻性,使得這些結(jié)構(gòu)存在著層間屈服強(qiáng)度特別薄弱的樓層。在強(qiáng)烈地震作用下,結(jié)構(gòu)的薄弱層率先屈服,彈塑性變形急劇發(fā)展,并形成彈塑性變形集中的現(xiàn)象。如1976年唐山大地震中,13層蒸吸塔框架,由于該結(jié)構(gòu)樓層屈服強(qiáng)度分布不均勻,造成第6層和第11層的彈塑性變形集中,導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)6層以上全部倒塌。
(二)柱端與節(jié)點(diǎn)的破壞較為突出
框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件震害一般是梁輕柱重,柱頂重于柱底,尤其是角杜和邊柱易發(fā)生破壞。除剪跨比小的短柱易發(fā)生柱中剪切破壞外,一般柱是柱端的彎曲破壞,輕者發(fā)生水平或斜向斷裂;重者混凝土壓酥,主筋外露、壓屈和箍筋崩脫。當(dāng)節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)無箍筋約束時,節(jié)點(diǎn)與柱端破壞合并加重。當(dāng)柱側(cè)有強(qiáng)度高的砌體填充墻緊密嵌砌時,柱頂剪切破壞嚴(yán)重,破壞部位還可能轉(zhuǎn)移至窗洞上下處,甚至出現(xiàn)短柱的剪切破壞。
(三)砌體填充墻的破壞較為普遍
砌體填充墻剛度大而變形能力差,首先承受地震作用而遭受破壞,在8度和8度以上地震作用下,填充墻的裂縫明顯加重,甚至部分倒塌,震害規(guī)律一般是上輕下重,空心砌體墻重于實(shí)心砌體墻,砌塊墻重于磚墻。
二、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
較合理的框架地震破壞機(jī)制,應(yīng)該是節(jié)點(diǎn)基本不破壞,梁比柱屈服可能早發(fā)生、多發(fā)生,同一層中各柱兩端的屈服歷程越長越好,底層柱底的塑性鉸宜最晚形成。即:框架的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)使梁、柱端的塑性鉸出現(xiàn)盡可能分散,充分發(fā)揮整個結(jié)構(gòu)的抗震能力。
(一)抗震計(jì)算中的延性保證
從用樓層水平地震剪力與層間位移關(guān)系來描述樓層破壞的全過程可反映出,在抗震設(shè)防的第二、三水準(zhǔn)時,框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件已進(jìn)入彈塑性階段,構(gòu)件在保持一定承載力條件下主要以彈塑性變形來耗散地震能量,所以框架結(jié)構(gòu)需有足夠的變形能力才不致抗震失效。試驗(yàn)研究表明,“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”、“強(qiáng)柱弱梁’、“強(qiáng)底層柱底”和“強(qiáng)剪弱彎”的框架結(jié)構(gòu)有較大的內(nèi)力重分布和能量消耗能力,極限層間位移大,抗震性能較好。規(guī)范通過構(gòu)件承載力調(diào)整辦法在一定程度上可以體現(xiàn)上述的強(qiáng)弱要求,且考慮了設(shè)計(jì)者的使用方便,采用地震組合內(nèi)力的抗震承載力驗(yàn)算表達(dá)式,只是要對地震組合內(nèi)力的設(shè)計(jì)值按有關(guān)公式進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
綜合大量實(shí)驗(yàn)研究成果,影響不同受力特征節(jié)點(diǎn)延性性質(zhì)的主要綜合因素有:相對作用剪力、相對配筋率、貫穿節(jié)點(diǎn)的梁柱縱筋的粘結(jié)情況。
(二)構(gòu)造措施上的延性保證
四川大地震實(shí)踐證明,當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)在大地震中要求保持足夠的承載能力來吸收進(jìn)入塑性階段而產(chǎn)生的巨大能量,因?yàn)榇藭r的結(jié)構(gòu)在震中進(jìn)入到一個塑性階段,容易產(chǎn)生變形。所以,根據(jù)這種特點(diǎn)和抗震的要求,多發(fā)地震的國家鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)均要求按延性框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),所以建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須保證結(jié)構(gòu)局部薄弱區(qū)的承載力與剛度,保證了建筑構(gòu)造的整體性,延性的增加也就提高了變形能力,這樣可以減少地震的破壞性,提高了建筑的抗震能力。
在結(jié)構(gòu)布置上,按擴(kuò)大了的柱端抗彎承載力進(jìn)行設(shè)計(jì),理論上可將柱屈服的可能性減少,保證“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)原則。但因各種原因,如梁的實(shí)際抗彎承載力可能增大,高振型使柱中反彎點(diǎn)的轉(zhuǎn)移等綜合因素影響,要使柱中完全避免塑性鉸是困難的,同時為實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)剪弱彎”的要求,保證塑性鉸區(qū)域的局部延性,也必須通過一定的構(gòu)造措施來保證結(jié)構(gòu)的延性,具體做法如下:
1.限制軸壓比與縱筋最大配筋率合理的受力過程可明顯提高構(gòu)件延性,為實(shí)現(xiàn)受拉鋼筋的屈服先與受壓區(qū)混凝土壓碎的破壞形態(tài),以提高塑性鉸區(qū)域的轉(zhuǎn)動能力,規(guī)范限制軸壓比與縱筋最大配筋率,同時對混凝土受壓區(qū)高度也提出相應(yīng)要求。
2.限制約束配筋和配筋形式。加密塑性鉸區(qū)內(nèi)的箍筋間距是很重要的一點(diǎn),為保證“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”、“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)底層柱底”和“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)原則及塑性鉸區(qū)域的局部延性,有必要加密塑性鉸區(qū)內(nèi)的箍筋間距,這不但可提高柱端抗剪能力,還可約束核心區(qū)內(nèi)混凝土,對縱向鋼筋提供側(cè)向支承,防止大變形下縱筋壓曲,從而改善塑性鉸區(qū)域的局部延性。規(guī)范對約束區(qū)縱筋的最小直徑、最大間距、塑性鉸區(qū)域的最小長度等做出了詳細(xì)的規(guī)定,并對箍筋肢距及箍筋形式提出了相應(yīng)要求。隨著工程應(yīng)用中箍筋強(qiáng)度和混凝土強(qiáng)度不斷提高,對塑性鉸區(qū)域內(nèi)箍筋布置的要求是抗震構(gòu)造措施的一個重要方面,這一情況將導(dǎo)致高強(qiáng)度混凝土中約束箍筋配筋率的減少而降低結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可靠度,建議以配筋特征值代替原體積配筋率,同時鑒于約束配筋對柱端塑性鉸區(qū)的良好約束作用,建議適當(dāng)增大配筋量。
3.限制材料。拒絕豆腐渣工程的第一關(guān)就是把握好材料質(zhì)量,材料延性對確保構(gòu)件(結(jié)構(gòu))延性極為重要,為此規(guī)范對材料也提出了相應(yīng)的限制,如保證鋼筋強(qiáng)屈比、延伸率及混凝土強(qiáng)度等級等,同時對施工過程中可能出現(xiàn)的鋼筋代換也提出了相應(yīng)的限制。
三、結(jié)語
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是我國大量存在的建筑結(jié)構(gòu)形式之一,歷年震害資料表明:鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的柱端與節(jié)點(diǎn)的破壞較為嚴(yán)重,其抗震設(shè)計(jì)中必須滿足“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”、“強(qiáng)底層柱底”等延性設(shè)計(jì)原則和有關(guān)規(guī)定。在多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(jì)的實(shí)踐中,由于設(shè)計(jì)人員對規(guī)范的理解和掌握尺度上,以及因地因人在結(jié)構(gòu)選型、布置以及計(jì)算方法上相互差異較多而對設(shè)計(jì)產(chǎn)生較多的爭議,抗震設(shè)計(jì)方法值得深入研究。
參考文獻(xiàn):
[1]李鴻晶,宗德玲.關(guān)于工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的幾個問題的討論[J].防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào),2003,(2).
一
建構(gòu)主義研究目前日趨龐雜,其特點(diǎn)表現(xiàn)在以下三方面。
1.建構(gòu)主義研究來源于眾多思想和方法的影響。就建構(gòu)主義研究的興起而言,它實(shí)際上是后現(xiàn)代主義社會理論、知識社會學(xué)和哲學(xué)思潮匯流的結(jié)果。后現(xiàn)代主義的產(chǎn)生體現(xiàn)了人類對啟蒙運(yùn)動以來的現(xiàn)代化工程(包括科學(xué)技術(shù)工程)的負(fù)面效應(yīng),如環(huán)境污染、文化侵略等的深刻反省和反思?;谶@種反思,后現(xiàn)代主義社會理論的主要代表人物利奧塔、???、波德里拉、保曼、哈維等人認(rèn)為西方主要工業(yè)化國家已進(jìn)入后現(xiàn)代社會時期,在后現(xiàn)代社會,知識成為社會斗爭的焦點(diǎn),科學(xué)成為政治的工具,其客觀性和權(quán)威性將會受到懷疑;在社會科學(xué)研究方面,他們提倡對社會進(jìn)行微觀研究、多元化理論視角、話語分析和本土方法考察。知識社會學(xué)有著悠久的歷史,可以追溯到培根、康德、馬克思、曼海姆等人那里。知識社會學(xué)關(guān)心的主題是揭示特定的知識和信念實(shí)體怎樣受到社會和文化背景的影響。只不過,知識社會學(xué)長期以來將信念分成數(shù)學(xué)和自然科學(xué)與包括諸如、道德哲學(xué)體系等在內(nèi)的所有社會科學(xué),認(rèn)為前者是質(zhì)樸的,不為任何利益考慮所玷污,而社會科學(xué)等學(xué)問則是意識形態(tài)的、受主觀思想和利益影響的,因而常常將數(shù)學(xué)和自然科學(xué)置于知識學(xué)的考察之外。既然在后現(xiàn)代主義那里科學(xué)的客觀性已受到懷疑,而傳統(tǒng)知識社會學(xué)又置科學(xué)技術(shù)知識于不顧,那么,建構(gòu)主義來考察科學(xué)和技術(shù)的社會建構(gòu)也就成為理所當(dāng)然了。
當(dāng)然,建構(gòu)主義研究也從哲學(xué)中的反實(shí)證主義流派、新及現(xiàn)象學(xué)、人種學(xué)的研究方法獲得了啟示。具體說來這些觀點(diǎn)是:(1)科學(xué)理論的證據(jù)非決定性,即在原則上總有幾個可供選擇利用的理論與有關(guān)的證據(jù)一致;(2)觀察滲透著理論,即理論的附屬成份包含著各種形式的測量理論,有關(guān)的觀察結(jié)果是由用來檢驗(yàn)的理論范式?jīng)Q定的,觀察在某一理論中得出,在與之競爭的和繼承的范式中其含義不同。更為具體地說,約定主義的哲學(xué)本體論和相對主義認(rèn)識論肯定是直接促進(jìn)了建構(gòu)主義的研究。特別是庫恩、漢森、奎因、迪昂以及更早一些的波蘭細(xì)菌學(xué)家、科學(xué)史學(xué)家和科學(xué)哲學(xué)家弗雷克的研究和探索表明,科學(xué)事實(shí)、科學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)和科學(xué)理論范式都是相對的,不可通約的或非中性的,這樣用單純的理性邏輯就不足以說明科學(xué)認(rèn)知的真實(shí)情況。于是,從庫恩等人思想中獲得靈感的建構(gòu)主義學(xué)者們,大膽地對默頓科學(xué)社會學(xué)、傳統(tǒng)知識社會學(xué)等進(jìn)行了批判和挖掘。其涉及問題范圍之廣,觀點(diǎn)、命題之深,聲勢之大,以致許多人認(rèn)為科學(xué)社會學(xué)已進(jìn)入“后庫恩時代”。后來,出于對技術(shù)決定論(強(qiáng)調(diào)技術(shù)發(fā)展是自主的,它影響著社會變遷,但不受社會影響)的不滿,技術(shù)社會學(xué)也被卷入到了建構(gòu)主義研究中。
2.建構(gòu)主義學(xué)者在地理分布上較為廣泛。建構(gòu)主義作為一個思想流派,由于其主要觀點(diǎn)、方法來源不同,很難像科學(xué)學(xué)(代表人物是英國的貝爾納)、傳統(tǒng)科學(xué)社會學(xué)(代表人物是默頓)追塑到某個國或某個代表人物,其成員分散在歐美不同國家。在英國,主要是愛丁堡學(xué)派,其成員是埃奇、布魯爾、巴恩斯、夏平、柯林斯等人,他們從批判傳統(tǒng)知識社會學(xué),特別是曼海姆思想出發(fā),并從庫恩思想得到啟發(fā),對科學(xué)知識的實(shí)質(zhì)進(jìn)行研究。在法國,拉圖爾、卡隆等人接受加芬克爾、福柯的本土方法對科學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行人類學(xué)的考察。在美國,謝廷娜(一位建構(gòu)主義女學(xué)者)、陳誠、瑞斯蒂等也進(jìn)行著與拉圖爾類似的工作。另外,英國的馬爾凱、伍爾加,美國的平齊、休斯,荷蘭的比克,德國的魏因加特等大批學(xué)者都在從事不同的建構(gòu)主義研究。當(dāng)然,建構(gòu)主義既然以一個思想學(xué)派出現(xiàn),也存在諸多合作和交流,如拉圖爾與伍爾加合作考察科學(xué)家之間的交流,共同發(fā)表《實(shí)驗(yàn)室生活》一書,謝廷娜和馬爾凱一起主編《觀察到的科學(xué)》一書等等。
3.建構(gòu)主義研究方法多樣化。盡管建構(gòu)主義是建立在知識是社會地建構(gòu)成的這一總觀點(diǎn)之上的,但其方法卻是經(jīng)驗(yàn)的。這樣,建構(gòu)主義研究方法便呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。建構(gòu)主義對科學(xué)的社會分析,主要采取的方法是:實(shí)驗(yàn)室研究,由拉圖爾、伍爾加發(fā)起,像人類學(xué)家考察原始部落一樣。保持一種不介入的客觀觀察立場,根據(jù)觀察日記進(jìn)行研究;爭論研究,即柯林斯的相對主義經(jīng)驗(yàn)綱領(lǐng),從微觀角度分析科學(xué)知識如何達(dá)成一致;話語分析(或稱修辭學(xué)方法),由馬爾凱等人發(fā)展而來,把科學(xué)活動參與者的“日常話語”作為主題,分析科學(xué)解釋是如何隨社會背景的變化而變化。在對技術(shù)的社會研究中,建構(gòu)主義采取的方法主要是:社會建構(gòu)方法,這是平齊和比克把相對主義經(jīng)驗(yàn)綱領(lǐng)引入技術(shù)社會學(xué)的方法,研究技術(shù)人工制品如何在社會、文化方面得到解釋;系統(tǒng)方法,休斯在技術(shù)史研究中使用的方法,把技術(shù)看作一個系統(tǒng)(如電力系統(tǒng)),進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、政治、社會的分析;操作子網(wǎng)絡(luò)方法,它與拉圖爾、卡隆、勞等人的研究工作相關(guān),他們把技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會、政治和文化看作整體的“異質(zhì)操作子”網(wǎng)絡(luò),分析技術(shù)在其中的作用。另外,愛丁堡學(xué)派早期的科學(xué)知識社會學(xué)的強(qiáng)綱領(lǐng)以及隨后的弱綱領(lǐng)也都是建構(gòu)主義者曾采用的方法。
正是建構(gòu)主義這種經(jīng)驗(yàn)研究方法的多樣化特點(diǎn),導(dǎo)致了其研究成果缺乏統(tǒng)一的理論凝聚。目前建構(gòu)主義的各種觀點(diǎn)和學(xué)術(shù)成果,散見于有關(guān)學(xué)者的案例考察和各種論文集里。拉圖爾和伍爾加的《實(shí)驗(yàn)室生活》是對索爾克研究所格列明實(shí)驗(yàn)室考察的結(jié)果,拉圖爾的《行動中的科學(xué)》也不過是對這種考察的進(jìn)一步概括,至于前面提到的《觀察到的科學(xué)》以及平齊和比克主編的《技術(shù)系統(tǒng)和社會建構(gòu)》等則均為集納諸多建構(gòu)主義學(xué)者及相關(guān)學(xué)者經(jīng)驗(yàn)研究成果的論文集。因此,建構(gòu)主義的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)具有相當(dāng)?shù)姆稚⑿浴?/p>
二
建構(gòu)主義研究就其建構(gòu)對象而言也呈現(xiàn)出某種復(fù)雜性。在建構(gòu)主義的視野中,似乎借助行為者的互動而形成的制度(包括知識、方法、學(xué)科、習(xí)俗和規(guī)則),科學(xué)家基于數(shù)據(jù)和觀察構(gòu)造的理論和敘述,實(shí)驗(yàn)室中由于物質(zhì)參與而產(chǎn)生的人工制品,思想和表象的客體都是建構(gòu)成的。但是,從這種復(fù)雜性中仍可窺見出建構(gòu)主義存在著強(qiáng)與弱的分野。
1.弱建構(gòu)主義。弱建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)的是知識產(chǎn)生的社會背景或社會原因,主要著重于宏觀社會學(xué)的把握,但并不否認(rèn)其客觀性或邏輯性的原因。
這類建構(gòu)主義觀點(diǎn)最早見于貝格爾和魯克曼的知識社會學(xué)論述中。在1996年出版的《現(xiàn)實(shí)的社會建構(gòu)》一書中,他們提出現(xiàn)實(shí)是社會地建構(gòu)成的,知識社會學(xué)關(guān)心的主題是社會建構(gòu)過程。這里的現(xiàn)實(shí)是指主觀現(xiàn)實(shí)(即人們關(guān)于世界的信念),而不是客觀現(xiàn)實(shí)。所謂現(xiàn)實(shí)的社會建構(gòu)就是這種主觀現(xiàn)實(shí)作為人工的產(chǎn)物雖然獨(dú)立于我們的意志,但都是在社會情景中發(fā)展、傳輸和保持的。[1]就是說,要建構(gòu)其中某種主觀現(xiàn)實(shí)X僅需知道以下事情即可:(1)X的知識,這種知識即便在X不存在時,也能產(chǎn)生某種行為能力;(2)X的合理性常識;(3)傳播X知識的手段。只要具備這些條件,X的知識便可在社會共同體“固定”或普遍存在下來。在貝格爾和魯克曼的建構(gòu)意義上,社會中有許多東西如習(xí)俗、規(guī)則、方法甚至情感、性角色、權(quán)力、科學(xué)等等都可看作是社會建構(gòu)的。
當(dāng)愛丁堡學(xué)派沖破傳統(tǒng)知識社會學(xué)對自然科學(xué)與社會科學(xué)的明顯區(qū)分后,巴恩斯、布魯爾、柯林斯等采取了與貝格爾和魯克曼相類似的方法來考察自然科學(xué)知識,即用社會背景來解釋科學(xué)知識內(nèi)容。巴恩斯在論及庫恩對科學(xué)知識結(jié)果解釋的批評時說:“他所描述的科學(xué)中基本理論的變遷,不再是對增長的關(guān)于實(shí)在知識的簡單響應(yīng),而是用關(guān)于推理的評價的背景負(fù)荷才能表達(dá)的?!盵2]也即是說,既然自然科學(xué)并非以純結(jié)果的方式變化,那么考察自然科學(xué)知識的產(chǎn)生及其維持便一定要求助于社會背景。巴恩斯引進(jìn)了“利益”概念,布魯爾認(rèn)為除了一些社會原則外,還包括精神的、人類學(xué)的、生物學(xué)的、認(rèn)知的和感覺經(jīng)驗(yàn)等因素??铝炙垢岢隽艘粋€“非科學(xué)”的標(biāo)準(zhǔn)清單:“基于從前合作對合作者實(shí)驗(yàn)?zāi)芰椭艺\的信任、實(shí)驗(yàn)者的個性和智力、管理大實(shí)驗(yàn)室的聲譽(yù)、科學(xué)家是否在工業(yè)界或?qū)W術(shù)界工作過、過去的失敗經(jīng)歷、內(nèi)部資料、科學(xué)成果的風(fēng)格和表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)心理方法、民族性”等等。[3]
盡管愛丁堡學(xué)派的工作是建構(gòu)主義的,但并沒有使用“社會建構(gòu)”這一比喻。首先使用“社會建構(gòu)”一詞進(jìn)行建構(gòu)主義科學(xué)知識社會學(xué)研究的是孟德爾遜和達(dá)勒。他們的論文被收集在1977年由孟德爾遜、魏因加特和懷特利主編的《科學(xué)社會學(xué)年鑒》第一卷,取名為“科學(xué)知識的社會生產(chǎn)”。孟德爾遜和達(dá)勒認(rèn)為,現(xiàn)代科學(xué)的建制、認(rèn)知和知識主張并不能通過科學(xué)史論得到適當(dāng)?shù)恼f明,它們作為人工的產(chǎn)物必有其社會因果關(guān)系,因而是社會建構(gòu)成的。
孟德爾遜等用“社會建構(gòu)”批評科學(xué)史論的不適當(dāng)性在今天看來雖然已無必要,但卻激起了對科學(xué)話語、文本的建構(gòu)主義研究。以往的科學(xué)史論者的研究,通常都以科學(xué)家的論著或談話錄、回憶錄為依據(jù)的。而馬爾凱則認(rèn)為科學(xué)家的話語實(shí)際上變化很大,其內(nèi)容和真實(shí)性在很大程度上取決于談?wù)撜呙鎸γ娴幕樱蚨ㄟ^分析、比較科學(xué)家就某項(xiàng)研究正式發(fā)表的論文與直接訪問科學(xué)家關(guān)于該研究的談話記錄,可以真實(shí)地說明科學(xué)家工作的實(shí)際情形,了解科學(xué)建構(gòu)的社會特性。馬爾凱和吉爾伯特通過對一個生物化學(xué)小組的34名有建樹的研究者的訪問,把科學(xué)家話語分成經(jīng)驗(yàn)性的和偶然性的兩種情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn),科學(xué)家在解釋正確信念時,通常依據(jù)的是經(jīng)驗(yàn)性話語,而在說明錯誤信念時,通常依據(jù)的是偶然性話語,即把科學(xué)家犯錯誤的原因歸于各種個人的和社會的偶然因素。[4]
邁耶斯在《寫作生物學(xué):科學(xué)知識社會建構(gòu)的文本》一書中試圖表明,社會的考慮(主要是考慮讀者的鑒賞和興趣)怎樣“構(gòu)成”科學(xué)主張、討論和論文或?qū)V膶懽?。他說:“在很大程度上,我的研究基點(diǎn)是假定科學(xué)是在論文或見解修改和爭論反語重釋的聲言和協(xié)商的社會過程中建構(gòu)的。對于這一基點(diǎn),讀者將會感到驚異?!盵5]這里,邁耶斯似乎指明,科學(xué)文本的社會建構(gòu)是說它在公開發(fā)表之前就經(jīng)過討論、協(xié)商、改變和削弱等,科學(xué)文本不僅源于客體素材,而且也經(jīng)歷了科學(xué)家和評論者的審視。
可以看到,弱建構(gòu)主義在探討科學(xué)知識的社會原因時,往往給科學(xué)的客觀性、理性和邏輯因素留有適當(dāng)?shù)挠嗟?。布魯爾的?qiáng)綱領(lǐng)中的公平性、對稱性原則實(shí)際上要求對科學(xué)的真理和謬誤、真實(shí)信念和錯誤信念、理性和非理性、成功和失敗都做出說明,馬爾凱在歸納經(jīng)驗(yàn)性話語時則說明了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在邏輯和時間優(yōu)先情況下給出的。另外,愛丁堡學(xué)派并沒有回答在什么時機(jī),讓社會背景因素怎樣進(jìn)入知識客體中。這就是有些強(qiáng)建構(gòu)主義學(xué)者為什么并不把弱建構(gòu)主義納入建構(gòu)主義研究的原因。
2.強(qiáng)建構(gòu)主義。強(qiáng)建構(gòu)主義是在微觀層次上對科學(xué)知識所做的經(jīng)驗(yàn)研究,認(rèn)為科學(xué)知識或技術(shù)人工制品能夠顯示出其建構(gòu)完全是社會性的。這類學(xué)者主要是謝廷娜、拉圖爾、伍爾加、平齊、比克等人。
謝廷娜將其工作貼上“建構(gòu)主義”的標(biāo)簽,而非“社會建構(gòu)主義”。其原因是她想避免將其研究同“社會背景”之類的東西聯(lián)系在一起,以示同愛丁堡學(xué)派的工作相區(qū)別。謝廷娜認(rèn)為微觀科學(xué)知識社會學(xué)研究有兩個方面,其一是科學(xué)爭論研究,說明知識的一致性是如何達(dá)成的;其二是選擇科學(xué)工作的真實(shí)地點(diǎn)如實(shí)驗(yàn)室作為研究對象,說明科學(xué)知識是怎樣建構(gòu)的。她研究的是后一方面,稱其研究成果為建構(gòu)主義綱領(lǐng)。她歸納了科學(xué)建構(gòu)的社會特征,即科學(xué)研究工作并不指向“現(xiàn)實(shí)”,而是指向陳述的操作,這種操作不僅使科學(xué)家進(jìn)入大量面對面的協(xié)商和互動,還包括更廣泛的、超越處所的關(guān)系,與經(jīng)紀(jì)人、工業(yè)界代表、出版商、地方管理者等發(fā)生聯(lián)系。[6]
與謝廷娜一樣,拉圖爾也想避免將其建構(gòu)主義研究同“社會背景”相提并論。他和伍爾加的《實(shí)驗(yàn)室生活》(1979年首版)的副標(biāo)題是“科學(xué)事實(shí)的社會建構(gòu)”,當(dāng)1986年再版時把其中的“社會”一詞刪去了。但不管怎樣,該書的主題仍然指明:科學(xué)事實(shí)是一種建構(gòu)的產(chǎn)物,是各種利益集團(tuán)間協(xié)商的產(chǎn)物。通過對索爾克研究所格列明實(shí)驗(yàn)室的人類學(xué)考察,拉圖爾及其合作者伍爾加用整整一章專門論述了TRF(促甲狀腺釋放因子)的建構(gòu)過程。[7]
在對《實(shí)驗(yàn)室生活》一書的合作之后,拉圖爾與伍爾加的研究綱領(lǐng)開始分道揚(yáng)鑣了。拉圖爾轉(zhuǎn)向了操作子網(wǎng)絡(luò),把其中的科學(xué)家當(dāng)作“資源積累者”進(jìn)行了“馬基雅維利”式的描述。[8]由于這一綱領(lǐng)不再具有明顯的建構(gòu)主義風(fēng)格,這里不加論及,與此不同,伍爾加卻對表象進(jìn)行了建構(gòu)主義的研究。
概括地說,客體(自然世界)與表現(xiàn)(科學(xué)知識)之間的關(guān)系包含兩種圖式:
(1)表象客體或者科學(xué)知識自然世界
(2)表象客體或者科學(xué)知識自然世界
第一種圖式認(rèn)為客體獨(dú)立于表象,自然知識似乎與自然世界沒有多少關(guān)系;第二種圖式表明表象是客體的組成部分和要素,在自然知識與自然世界之間沒有誰是第一性的、誰是本質(zhì)的區(qū)別。伍爾加認(rèn)為,前者是過去的科學(xué)社會學(xué)(包括愛丁堡學(xué)派)堅(jiān)持的“認(rèn)識論上的相對主義和本體論上的實(shí)在主義”圖式,后者才是科學(xué)知識社會學(xué)研究應(yīng)遵循的模式。[9]對此,他提出兩條證據(jù)。首先,沒有表象,客體就是無用的,我們無法獨(dú)立于客體。其次是對同一客體的解釋存在著某種“柔性”,即科學(xué)陳述的多樣性,這導(dǎo)致人們?nèi)岩扇魏巍凹俣ā钡目陀^事物的存在。在這里,伍爾加是想說明表象構(gòu)成或建構(gòu)了客體,即世界是被建構(gòu)著的。
到80年代中期,科學(xué)知識社會學(xué)已經(jīng)成功地披上建構(gòu)主義的桂冠,大量的研究成果和著作的標(biāo)題或?qū)а约娂娨浴啊纳鐣?gòu)”而呈現(xiàn)于世。就是對技術(shù)進(jìn)行社會研究的人們也未能逃脫這股潮流。因而,比克、休斯和平齊在《技術(shù)系統(tǒng)的社會建構(gòu)》一書中希望提倡一種新的建構(gòu)主義研究綱領(lǐng)。
誠如前面所言,《技術(shù)系統(tǒng)的社會建構(gòu)》并不代表一種一貫的研究綱領(lǐng)。這里將集中考察平齊和比克的論文《事實(shí)與人工制品的社會建構(gòu):或者科學(xué)社會學(xué)與技術(shù)社會學(xué)怎樣得到互惠》。在該文中,他們提出了與布魯爾幾乎相近的“建構(gòu)主義強(qiáng)綱領(lǐng)”:“在這一綱領(lǐng)里,所有知識和所有知識假設(shè)都將被看作是社會建構(gòu)的產(chǎn)物,就是說,關(guān)于知識假設(shè)的起源、接受和拒絕的全部解釋都可以從社會世界領(lǐng)域?qū)ふ业玫?,而無需借助自然世界?!盵10]不過,他們卻又借用了柯林斯的經(jīng)驗(yàn)相對主義的一些概念,并稱之為“技術(shù)的社會建構(gòu)方法”:“這一方法的關(guān)鍵概念是‘解釋柔性’、‘終止機(jī)制’的‘相關(guān)社會群體’。其核心信條之一是技術(shù)人工制品對社會學(xué)分析是公開的,這不僅表現(xiàn)在技術(shù)的使用上,而且特別關(guān)及其設(shè)計(jì)和工藝‘內(nèi)容’”。[11]平齊和比克用這種方法說明了自行車的歷史,表明了自行車是試錯的產(chǎn)物,新的嘗試所以失敗是因?yàn)樗鼈儧]有解決這個或那個社會群體提出的問題。因而每種技術(shù)產(chǎn)品都是“決定滲透”的結(jié)果,而非單向模式發(fā)展的邏輯程序。
總之,強(qiáng)建構(gòu)主義雖然都標(biāo)謗自己是完全的建構(gòu)主義,但最終都是以對微觀社會學(xué)問題的關(guān)注來解釋宏觀社會學(xué)的構(gòu)架。這一點(diǎn)從謝廷娜、伍爾加、平齊和比克的觀點(diǎn)可以明顯看出。特別是謝廷娜以實(shí)驗(yàn)室活動為基礎(chǔ)來展示科學(xué)知識和建構(gòu)與社會存在著的廣泛聯(lián)系,試圖消除科學(xué)知識發(fā)展的內(nèi)部因素和外部因素之分,把科學(xué)知識發(fā)展的認(rèn)識和社會因素結(jié)合起來。這可能既是目前大多數(shù)科學(xué)社會學(xué)家和“理想”,又說明強(qiáng)建構(gòu)主義與弱建構(gòu)主義不無兩致的“模糊性”。
三
簡單地說,建構(gòu)主義尖銳地批判了個人主義的、觀念論的、實(shí)證論的和樸素實(shí)在論的科學(xué)或技術(shù)說明。他們對科學(xué)技術(shù)事業(yè)的因果解釋的社會資源的展示和說明,擴(kuò)大了社會學(xué)研究的視野。但是,建構(gòu)主義作為一種研究傾向或理論框架,又存在很多缺陷。
1.夸大社會偶然性因素。建構(gòu)主義研究實(shí)際上是把科學(xué)技術(shù)的本體論相對化,以及把社會因素理性化。弱建構(gòu)主義者,特別是愛丁堡學(xué)派的強(qiáng)綱領(lǐng)一方面想使它成為社會學(xué)乃至全部社會科學(xué)研究的典范,成為理性和科學(xué)的體現(xiàn),同時在另一方面卻又否認(rèn)科學(xué)知識與一般知識的區(qū)別,使科學(xué)等同于其他文化科學(xué)。強(qiáng)建構(gòu)主義者則是在強(qiáng)調(diào)科學(xué)或技術(shù)的社會建構(gòu)的同時,把客觀的自然因素放置一邊。謝廷娜、拉圖爾等人提倡用參與式觀察對科學(xué)家的廣泛訪問來理解科學(xué),但對自然界在科學(xué)活動中的地位的認(rèn)識,卻僅僅停留在關(guān)于自然界的人工或語言建構(gòu)之上。而平齊、比克的研究則表明,技術(shù)社會學(xué)應(yīng)著重于社會因素怎樣建構(gòu)人工制品,而對技術(shù)的工藝內(nèi)容可以置之不顧。建構(gòu)主義這種對科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生所做的過份的“社會學(xué)簡化”不可避免地否定或抹殺了科學(xué)技術(shù)的本體論方面的因素,忽視了科學(xué)技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ),從而把科學(xué)技術(shù)看成完全由各種社會偶然性因素組成的東西。
應(yīng)該說,在當(dāng)代有關(guān)現(xiàn)代性和后現(xiàn)代性的文化爭論中,建構(gòu)主義有著強(qiáng)烈的后現(xiàn)代主義傾向。后現(xiàn)代主義者以對真理、客觀性、因果性、合理和進(jìn)步等的懷疑和批判為特征。鑒于強(qiáng)建構(gòu)主義堅(jiān)決地解構(gòu)了科學(xué)合理性觀念本身,那么強(qiáng)建構(gòu)主義實(shí)際上就成了通往后現(xiàn)代主義一邊的橋梁。但對于弱建構(gòu)主義,有的學(xué)者認(rèn)為它致力于對科學(xué)的宏觀因果解釋,因而應(yīng)被劃分到現(xiàn)代主義一邊??墒?,如果考慮到并不是所有后現(xiàn)代主義都強(qiáng)調(diào)對現(xiàn)代科學(xué)的解構(gòu),特別是進(jìn)入90年代后還出現(xiàn)了繼承現(xiàn)代主義但又超越現(xiàn)代主義的“建構(gòu)性后現(xiàn)代哲學(xué)”,[12]則恐怕弱建構(gòu)主義也逃脫不了與后現(xiàn)代主義的干系。更何況弱建構(gòu)主義也有著割裂科學(xué)與理性之嫌。
2.對于科學(xué)技術(shù)的解釋范圍較為狹窄。強(qiáng)建構(gòu)主義研究過份強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)室、人工制品在理論上的重要性。如拉圖爾對實(shí)驗(yàn)室的人類學(xué)考察,雖然有助于我們理解科學(xué)家的行為,但這種微觀研究與科學(xué)的組織、結(jié)構(gòu)、共同體等宏觀研究并未得到應(yīng)有的重視。平齊、比克在進(jìn)行技術(shù)社會學(xué)研究時對相關(guān)社會的社會群體的關(guān)鍵作用給予了充分關(guān)注,但對技術(shù)發(fā)展有著強(qiáng)烈影響的經(jīng)濟(jì)制度、政府政策等宏觀條件均未被列入技術(shù)的社會建構(gòu)研究的議事日程。至于弱建構(gòu)主義對科學(xué)的社會研究雖然貌似新鮮,其實(shí)在默頓的大部分科學(xué)社會學(xué)研究中都已論述過。早在1945年,默頓就描述了知識社會學(xué)的研究程序,說明了可以作為社會學(xué)分析的精神產(chǎn)品應(yīng)包括信仰、意識形態(tài)、宗教道德及實(shí)證科學(xué),還分析了精神產(chǎn)品的存在基礎(chǔ),如群體結(jié)構(gòu)、權(quán)力結(jié)構(gòu)、競爭、沖突和利益等。
3.忽視科學(xué)技術(shù)后果及其評價。建構(gòu)主義的理論和方法適合于解釋科學(xué)知識的起源和技術(shù)創(chuàng)新的動力,以致對于科技產(chǎn)品對人的自我意識、社區(qū)組織、日常生活、權(quán)力分布有何特別意義的問題很少給予關(guān)注。在許多建構(gòu)主義者那里,關(guān)于科技成果的研究進(jìn)入“死結(jié)”的觀念已經(jīng)根深蒂固,以致把科學(xué)技術(shù)選擇的社會后果幾乎完全置之腦后。
與此相關(guān),建構(gòu)主義還貶低對科學(xué)技術(shù)的道德評價。愛丁堡學(xué)派的強(qiáng)綱領(lǐng)和柯林斯的經(jīng)驗(yàn)相對主義綱領(lǐng)在對待科學(xué)發(fā)現(xiàn)、科學(xué)理論是否真理等方面采取了中立的態(tài)度,即認(rèn)為科學(xué)本身無所謂惡,是價值中立的。平齊、比克將柯林斯的綱領(lǐng)外推用于技術(shù)的社會研究時,對技術(shù)成果的最終善惡又采取了不可知論的態(tài)度,因而不去探討有關(guān)技術(shù)的地位、技術(shù)選擇的正誤這樣的問題。不管怎么說,建構(gòu)主義開創(chuàng)的對科學(xué)技術(shù)研究的新方向,對于人們從內(nèi)部理解科學(xué)技術(shù)及其在人類社會中的地位有著莫大的啟示。
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二、水泵接合器數(shù)量的確定
眾所周知,水泵接合器的主要用途是當(dāng)室內(nèi)消防水泵發(fā)生故障或遇大火室內(nèi)消防用水不足時,供消防車從室外消火栓取水,通過水泵接合器將水送到室內(nèi)消防給水管網(wǎng),供滅火使用。
《高規(guī)》7.4.5-1規(guī)定:“消防水泵接合器的數(shù)量應(yīng)按室內(nèi)消防用水量經(jīng)計(jì)算確定,每個水泵接合器的流量應(yīng)按10-15l/s計(jì)算:“這里指明水泵接合器的數(shù)量是按室內(nèi)消防用水量經(jīng)計(jì)算確定。筆者認(rèn)為這一點(diǎn)不好照搬,我們從水泵接合器用途不難知道,水泵接合器是消防車從室外消火栓取水來增補(bǔ)室內(nèi)消防用水不足的接口。如果室外消防用水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于室內(nèi)消防用水量時,那水泵接合器設(shè)那么多是沒有意義的,筆者最近做一個工程--廈門國際會展中心,按一類高層建筑設(shè)計(jì),室外消防用水量為30l/s。但其室內(nèi)大水滴噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)用水量為133l/s,室內(nèi)水幕噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)用水量為167l/s,室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)用水量為30l/s,這些用水量按火災(zāi)延續(xù)時間計(jì)算均儲存在地下水池中。按規(guī)范7.4.5-1規(guī)定,水泵接合器的數(shù)量應(yīng)分別設(shè)10個,12個和2個。12個水泵接合器要12輛消防車從12個室外消火栓中取水供給,而室外的供水條件上遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個要求的,即使考慮到由消防車距離運(yùn)水,那也不可保證大水滴淋系統(tǒng)和水幕噴淋系統(tǒng)的正常工作。因這兩個系統(tǒng)要正常工作時的用水量很大,不可能在短時間內(nèi)有那么多消防車遠(yuǎn)距離運(yùn)水來達(dá)到同時供水,如時間過長,那這兩個系統(tǒng)也失去作用,最后時間一長就靠消火栓來滅火,因此筆者認(rèn)為應(yīng)對一些滅火系統(tǒng)可以適當(dāng)減少水泵接合器的數(shù)量,可以分別設(shè)3-5個就足夠了;而對消火栓系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)保證,故水泵接合器的數(shù)量按室內(nèi)消防用水量計(jì)算的同時應(yīng)考慮室外供水能力綜合確定,達(dá)到既節(jié)省投資的目的,同時又保證消防的安全可靠性。
三、消防水池容積的確定
消防水池是儲存消防滅火用水的構(gòu)筑物,容積的確定關(guān)系著滅火的安全性。《高規(guī)》7.3.2規(guī)定:“市政給水管道和進(jìn)水管或天然水源不能滿足消防用水量;市政給水管道為枝狀或只有一條進(jìn)水(二類居住建筑除外),只要符合上述條件之一時均應(yīng)設(shè)置消防水池。“《高規(guī)》7.3.3對水池的容積作了規(guī)定:“當(dāng)室外給水管網(wǎng)能保證室外消防用水量時,消防水池的有效容積應(yīng)滿足在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)室內(nèi)消防用水量的要求;當(dāng)室外給水管網(wǎng)不能保證室外消防用水時時,消防水池的有效容量應(yīng)滿足火災(zāi)延續(xù)時間以內(nèi)消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。“一些地方針對這兩條規(guī)定,卻有不同的設(shè)計(jì)方法。
在福州地區(qū),室內(nèi)及室外消防用水量均儲存了消防水池中,原因是市自來水公司無法保證市政供水的安全性,這顯然會增大消防水池的容積。如每一幢高層建筑均要把室內(nèi)及室外消防用水量儲存在消防水池,那將會造成很大的浪費(fèi),筆者認(rèn)為是不可取的。
廈門地區(qū)是當(dāng)室外給水管網(wǎng)能保證室外消防用水時,消防水池只滿足室內(nèi)消防用水量。一般做法為:從市政引兩根進(jìn)水管構(gòu)成室外環(huán)狀供水,以保證室外供水的安全性,消防水池設(shè)在地下室,只考慮室內(nèi)消防用水量,但不允許考慮火災(zāi)時水池的補(bǔ)水量(規(guī)范沒有作明確規(guī)定)。故筆者認(rèn)為這種做法不妥,這樣導(dǎo)致一幢高層公共建筑地下室一般都儲存了四、五百噸的消防用水,一般占地均有二百多平方米。像廈門國際會展中心,地下室儲存了2600噸的消防用水,水池占地890平方米,筆者認(rèn)為這種做法很不經(jīng)濟(jì),僅工程造價就增上百萬元;同時又增大管理的難度,如要清洗,定期換水等,又造成水資源的浪費(fèi);如果消防用水和生活用水合建水池,那必然會造成生活二次供水的水質(zhì)污染。所以筆者認(rèn)為既要保證消防安全,又要降低工程造價及管理方便,首先要加強(qiáng)自來水公司的責(zé)任度,保證城市環(huán)狀供水的安全可靠性,然后適當(dāng)加大高層建筑的進(jìn)水管,使得進(jìn)水管在保證高層建筑的室外消防用水量的同時能夠在火災(zāi)時補(bǔ)充消防水池的水量。這樣經(jīng)計(jì)算可以適當(dāng)減少消防水池的容積,達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理。同時筆者建議鄰近高層建筑共用消防水池,對這一點(diǎn)希望有關(guān)市政部門能夠牽頭,對共用水池進(jìn)行合理地管理,這也需要有關(guān)部門進(jìn)行合理公正的規(guī)劃控制。
香港在這一點(diǎn)上值得我們學(xué)習(xí),香港的建的消防水池就很小,相當(dāng)于一個水泵吸水井,容量一般不超過50噸,他們只保證初期火災(zāi)的用水量,中、后期火災(zāi)的用水量直接靠市政管道的供給,大廈本身只提供提升設(shè)備及市政管道的接口,在高層建筑林立的香港就可節(jié)約了很多的建筑面積供各種用途使用,我們應(yīng)向這一方面學(xué)習(xí)與借鑒。
四、消防給水系統(tǒng)的形式
對高層建筑消火栓給水系統(tǒng)形式的選擇,首先我們應(yīng)保證系統(tǒng)的安全可靠性,其次我們應(yīng)盡量選用經(jīng)濟(jì)合理的供水形式。
按服務(wù)范圍分:獨(dú)立的消防給水系統(tǒng)和區(qū)域集中的消防給水系統(tǒng)筆者建議盡量采用區(qū)域集中的消防給水系統(tǒng)就如上述所講:鄰近高層建筑共用消防水池,但這往往得不到推廣。主要原因是各開發(fā)商不能協(xié)調(diào)好,這就要求有關(guān)部門能夠牽頭,共同解決管理及費(fèi)用的問題,使幾方面都能夠接受。
按高度來分:分區(qū)水和不分共給水
當(dāng)消火栓栓口的靜水壓力不大于0.80MPa時,采用不分區(qū)給水形式,當(dāng)消火栓栓口的靜水壓力大于0.80MPa時,采用分區(qū)給水形式。分區(qū)供水方式又包括:并聯(lián)分區(qū)供水方式;串聯(lián)分區(qū)供水方式;減壓閥分區(qū)供水方式。
關(guān)聯(lián)分區(qū)供水方式:各個分區(qū)互不干擾,自成體系,對系統(tǒng)更加安全可靠,但造價高,維護(hù)管理較困難。
1引言
智能建筑三A系統(tǒng)(設(shè)備自動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng))中大量自動化設(shè)備需要高質(zhì)量的電源,但同時其中相當(dāng)數(shù)量的設(shè)備由于具有非線性負(fù)載特性,又是引發(fā)諧波畸變的擾動源。因此分析引發(fā)諧波畸變的各類擾動源,并針對諧波畸變的危害,提出相應(yīng)的防范措施,對智能建筑中三A系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。
2諧波分析依據(jù)
國際電工委員會(IEC)在文獻(xiàn)[1]中制定了單次諧波電壓的兼容水平,即最大容許值。當(dāng)各次諧波電壓低于文獻(xiàn)[1]規(guī)定的限值時,總的諧波電壓畸變不超過8%。該規(guī)定兼顧了供電系統(tǒng)與制造商的共同利益。
在GB/T14549-93標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:380V電網(wǎng)中各奇次諧波電壓含有率限值為4%,各偶次諧波電壓含有率限值為2%。總的諧波電壓畸變率允許值為5%。以上均指相電壓。
GB50174-93(電子計(jì)算機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范)在電源質(zhì)量分級中對諧波電壓畸變率提出明確限值。計(jì)算機(jī)房電源質(zhì)量劃分為A、B、C三級,允許諧波電壓畸變率限值A(chǔ)級為3%~5%,B級為5%~8%,C級為8%~10%。筆者認(rèn)為智能建筑中其他自動化設(shè)備對電源質(zhì)量的要求均可參考此規(guī)定限值。
總諧波畸變率THD是以基波為準(zhǔn)的一個比值,用百分?jǐn)?shù)表示,分為總電壓諧波畸變率和總電流諧波畸變率??傠娏髦C波畸變率計(jì)算公式如下:
諧波電流畸變能對電壓畸變產(chǎn)生很大影響,因此采取降低各類電氣及電子設(shè)備的諧波電流至允許值,來滿足低壓配電網(wǎng)的兼容水平是行之有效的手段。在分析諧波電流時,應(yīng)注意多臺設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流具有一定規(guī)則的疊加性,也應(yīng)考慮并非所有產(chǎn)生諧波的設(shè)備同時處于工作狀態(tài)。
依據(jù)上述有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對智能建筑低壓配電網(wǎng)總諧波電壓畸變率限值尚無明確規(guī)定時,筆者認(rèn)為可考慮將電源系統(tǒng)的總諧波電壓畸變率限制在5%以下。若超過5%應(yīng)適當(dāng)采取防范措施,以保證智能建筑三A系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
3智能建筑內(nèi)主要請波擾動源
智能建筑中具有一定非線性負(fù)載特性的設(shè)備是產(chǎn)生諧波畸變的主要擾動源,可歸納為以下幾類:①照明系統(tǒng)中的照明鎮(zhèn)流器、調(diào)光設(shè)備(相位角控制器)。②計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等辦公自動化設(shè)備。③UPS不間斷電源及開關(guān)電源。④電梯、空調(diào)等動力設(shè)備中普遍應(yīng)用的變頻傳動裝置(VFD)。⑤其他具有一定非線性負(fù)載特性的電子控制設(shè)備。
以上①、②類設(shè)備具有數(shù)量大、多臺型號規(guī)格相同、負(fù)載特性相同的特點(diǎn),其中同種設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流大致線性疊加,如個人計(jì)算機(jī)電流偕波畸變率可達(dá)75%,此類設(shè)備對總諧波畸變率的影響不容忽視;③類擾動源UPS不間斷電源及開關(guān)電源屬于非線性負(fù)荷,在它們的交流輸入倒有大量諧波電流反饋至低壓配電網(wǎng),使電網(wǎng)遭受污染;④類擾動源變頻傳動裝置(VFD)產(chǎn)生的諧波可使輸入電流波形嚴(yán)重畸變,如圖1所示。此類設(shè)備(未采取防范措施時產(chǎn)生的諧波畸變對總諧波畸變率影響較大。
電網(wǎng)輸入上述設(shè)備的波形是正弦波,但由于該類設(shè)備自身是諧波發(fā)生源,從而導(dǎo)致設(shè)備輸入波形畸變。
4諧波畸變產(chǎn)生的主要危害
(1)導(dǎo)致電力變壓器發(fā)熱諧波導(dǎo)致電力變壓器發(fā)熱源于兩方面原因,其一是諧波電流能增加變壓器的銅損和漏磁損耗;其二是諧波電壓能增加鐵損。變壓器的發(fā)熱程度直接影響了變壓器使用容量的降低程度。
(2)導(dǎo)致電力電纜發(fā)熱在三相對稱回路中,三次諧波在三相導(dǎo)線中相位相同,在中性線上疊加后產(chǎn)生了3倍于相線的諧波電流和諧波電壓,導(dǎo)致中性線溫度升高。智能建筑中大量的OA設(shè)備及電子式熒光燈均使三次諧波在系統(tǒng)中的占有率增大,因此諧波引起中性線發(fā)熱問題值得關(guān)注。當(dāng)高頻電流通過導(dǎo)線時,電流具有集膚效應(yīng),顯然高次諧波電流的存在使線路集膚效應(yīng)加重,線路外表面電流密度加大,從而導(dǎo)致線路(相線及中性線)發(fā)熱。
(3)導(dǎo)致對電子設(shè)備的干擾智能建筑中自動化及電子信息設(shè)備均要求有較高的電源質(zhì)量,且都工作于低電壓水平,極易受到諧波的干擾而使控制失常。控制失??赡芤l(fā)三A系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。
(4)導(dǎo)致低壓配電設(shè)備工作異常諧波畸變可使配電用低壓電器設(shè)備(斷路器、漏電保護(hù)器、接觸器、熱繼電器等)發(fā)生故障。諧波電流使低壓電器設(shè)備鐵損、銅損增加,集膚效應(yīng)加劇,從而產(chǎn)生異常發(fā)熱,誤動作等故障。
5諧波畸變的防范措施
鑒于智能建筑對三A系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性要求,應(yīng)適當(dāng)采取消除或抑制諧波危害的防范措施如下:
(1)在根據(jù)負(fù)載確定電力變壓器額定容量時,應(yīng)考慮諧波畸變而留有格量。在民用建筑設(shè)計(jì)中一般應(yīng)保證變壓器負(fù)荷率為70%~80%左右,該負(fù)荷率的工程裕量即可防范諧波引起的變壓器發(fā)熱危害。
(2)在電纜截面選擇中應(yīng)考慮諧波引起線纜發(fā)熱的危害。對于聯(lián)接諧波主要擾動源設(shè)備的配線,確定線纜載流量時應(yīng)日有足夠裕量,可適當(dāng)放大一級選擇線纜截面。在三相四線制系統(tǒng)中,應(yīng)考慮三次諧波電流和高次諧波電流引起的集膚郊應(yīng)對中性線的發(fā)熱危害,即在中性線截面的選擇中國有足夠裕量。
(3)在設(shè)計(jì)和施工階段,建議采取以下措施抑制諧波對電子設(shè)備的干擾。①為該類設(shè)備設(shè)計(jì)專用回路供電,盡可能避免干擾沿供電線路竄入。②為易受干擾設(shè)備加裝線路濾波器,消除或抑制諧波分量,達(dá)到凈化電源目的。③使該類設(shè)備配線盡可能遠(yuǎn)離諧波電流畸變嚴(yán)重的線路,以避免空間電磁干擾。
(4)智能建筑中的變頻傳動裝置(VFD)是主要的諧波擾動源,建議采取以下措施抑制其引發(fā)的諧波畸變:①在變頻傳動裝置上加裝一直流申接扼流圈,其可等效為在直流母線電容器前濾波電路中的一個電感,它可降低流入電容器的線路電流變化率(di/dt),從而降低電流峰值,改善輸入電流波形如圖2所示。②在變頻傳動裝置上申接輸入電抗器。該電抗器可過濾高頻干擾,提高防電涌水平和減少諧波。其輸入電流波形如圖3所示。其作用原理也是減緩流人傳動裝置電容器電流的di/dt,從而降低了電流的畸變水平。電抗器按通過全電流時的電壓降標(biāo)定,其常用值為3%~5%,一個3%的輸入電抗器可降低40%~60%的電流畸變。在廠家提供的產(chǎn)品樣本中,常列出輸入電抗器供設(shè)計(jì)選用。③某些VFD產(chǎn)品利用兩臺并聯(lián)的6脈沖整流器(12脈沖整流器)通過相位變換有效地消除諧波。一般是用特別設(shè)計(jì)的12脈沖變壓器來實(shí)現(xiàn)電源的相位變換,其輸入電流波形如圖略所示,該措施能降低90%的電流畸變水平。
2多媒體仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)制
多媒體仿真系統(tǒng)的建立,符合建筑工程領(lǐng)域的特征,緊密結(jié)合建筑工程建模、結(jié)構(gòu)分析等技術(shù)。在高聳結(jié)構(gòu)隨機(jī)荷載作用下經(jīng)過分析其運(yùn)用規(guī)律,可利用不同的媒體表現(xiàn)方式反映建筑工程多媒體仿真的原型系統(tǒng)等。多媒體仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路包括:建模、分析、表現(xiàn)等,進(jìn)行合理分布整體結(jié)構(gòu),優(yōu)化設(shè)置仿真對象建模、仿真執(zhí)行求解、仿真表現(xiàn)等模塊。多媒體仿真系統(tǒng)的功能模塊涉及了不同的專業(yè)以及不同的學(xué)科,綜合應(yīng)用到不同類型的多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)等。多媒體仿真系統(tǒng)的每個功能模塊可實(shí)現(xiàn)行為模型、形態(tài)模型等,在實(shí)際的操作過程中全面建立多媒體模型,其仿真對象為多媒體仿真系統(tǒng),以高效仿真執(zhí)行及演示不同的多媒體表現(xiàn),并且其多媒體仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)具有明顯獨(dú)特性,SIMUWHIS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),如圖3所示。
3SIMUWHIS系統(tǒng)的主要功能模塊應(yīng)用
3.1仿真建模器的應(yīng)用
SIMUWHIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊為仿真建模器,具有重要的模擬作用,仿真建模器具有兩個系統(tǒng)仿真對象。在抽象化的數(shù)理邏輯空間以及形象的媒體表現(xiàn)空間上,具有塔架和風(fēng)荷載等建模,可建立數(shù)理邏輯空間以及媒體表現(xiàn)空間之間的映射關(guān)系。確保對象仿真模型,才能從根本上保證仿真過程的準(zhǔn)確性。因此,仿真建模器在系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。
3.2風(fēng)振響應(yīng)解析器的應(yīng)用
風(fēng)振響應(yīng)解析器作為SIMUWHIS系統(tǒng)內(nèi)部的核心部分,主要是在于建立仿真執(zhí)行的數(shù)理規(guī)律,確保計(jì)算仿真執(zhí)行數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。SIMUWHIS系統(tǒng)靜動力分析器通過應(yīng)用仿真建模器構(gòu)建的模型數(shù)據(jù),將仿真結(jié)果數(shù)據(jù)輸出來,為仿真演示器提供充分的數(shù)據(jù)。因此,風(fēng)振響應(yīng)解析器可連接仿真建模器,SIMUWHIS系統(tǒng)靜動力分析器的主要功能包括:在等效的靜力風(fēng)荷作用下,進(jìn)行求解與塔架體系桿件相關(guān)的靜力響應(yīng),獲取數(shù)據(jù)后,不但可為塔架桿件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇提供充分的依據(jù),還可為此系統(tǒng)初階校正工具提供最初原始數(shù)據(jù),同時,還可按照之前的塔架設(shè)計(jì)資料,可讓客戶對本系統(tǒng)實(shí)施測試,測出其中的可靠性;在結(jié)構(gòu)輸入中采取脈動風(fēng)荷載方式,解析解塔架在隨機(jī)荷載作用力狀態(tài)下的速度、位移、加速度等,從而求出相應(yīng)的塔架結(jié)構(gòu)運(yùn)動軌跡。
3.3系統(tǒng)仿真演示器的應(yīng)用
SIMUWHIS系統(tǒng)的仿真演示器作為多媒體仿真系統(tǒng)的外在表現(xiàn)環(huán)境,并且經(jīng)過處理系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)與解析器演算的系統(tǒng)行為數(shù)據(jù),獲取形象空間的媒體數(shù)據(jù),將仿真延伸到非數(shù)字的模型所描述的領(lǐng)域,使其仿真的結(jié)果更準(zhǔn)確。系統(tǒng)仿真演示器的主要功能主要包括:真實(shí)地表達(dá)塔架以及其場景,展示塔架風(fēng)振響應(yīng)的表現(xiàn),動態(tài)演示塔架里程行為等;采取三維空間坐標(biāo),合理判斷SIMUWHIS系統(tǒng)仿真對象的相互作用,科學(xué)選擇仿真對象的表現(xiàn)媒體,控制仿真對象與多種媒體表現(xiàn)達(dá)到一致等。
4多媒體仿真技術(shù)在建筑工程的應(yīng)用
4.1在工程結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用
針對結(jié)構(gòu)形式比較特殊,荷載以及材料較為復(fù)雜的情況下,我們大多采取模型試驗(yàn)進(jìn)行測定其受力性能,但是由于場地與設(shè)備的限制,會對模型試驗(yàn)形成直接的影響。在工程結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)用仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),均可完成足寸尺的試驗(yàn),使參數(shù)的修改更加方便快捷。同時,部分結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,難以直接進(jìn)行試驗(yàn),采取計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)更具有優(yōu)勢。有限元法作為結(jié)構(gòu)分析的傳統(tǒng)方法,通常是以內(nèi)里圖等力線形式描繪結(jié)構(gòu)應(yīng)力,但是采取仿真的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),可通過顏色的變化,明確三維物的各個點(diǎn)大小。同時,從不同的角度與點(diǎn)位置進(jìn)行觀察,更能理解工程師的思維,掌握相關(guān)概念。
4.2在工程項(xiàng)目招標(biāo)投標(biāo)中的應(yīng)用
在短時間內(nèi),業(yè)主以及評標(biāo)專家需要深入了解招投標(biāo)文件的編制,相關(guān)工程是否有中標(biāo)的機(jī)會。特別是比較大型工程的招標(biāo)投標(biāo)環(huán)節(jié),部分企業(yè)在企劃階段便開始做好充分的準(zhǔn)備。在工程項(xiàng)目招標(biāo)投標(biāo)中應(yīng)用虛擬仿真系統(tǒng),可表現(xiàn)不能預(yù)演的施工過程,有利于減少了工作量與建筑投資,節(jié)省施工時間,提高各項(xiàng)資源利用率,并且不需要項(xiàng)目經(jīng)理到現(xiàn)場答辯,便可經(jīng)過對比,選擇具有優(yōu)越性、經(jīng)濟(jì)性的方案,在最大程度上提高了承辦商中標(biāo)的幾率。
4.3在模擬過程中的應(yīng)用
建筑施工作為一項(xiàng)動態(tài)系統(tǒng),具有綜合性、復(fù)雜性,復(fù)雜多樣的工序復(fù)雜主要包括:立模、假設(shè)鋼筋、澆注、振搗、拆模以及養(yǎng)護(hù)等。各個工序相輔相成,具有相互影響的關(guān)系,對混凝土澆筑進(jìn)程造成直接的影響。但是,目前采取的模型只能對進(jìn)度計(jì)劃起到作用,無法真正控制整體工程的進(jìn)展。在施工過程中建立完善的模型,可利用仿真手段及時解決施工中存在的各種問題。同時,在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),還可以進(jìn)行管理建設(shè)系統(tǒng)以及建筑信息,監(jiān)測建筑環(huán)境的空氣流通問題等。
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
中圖分類號:TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
引言:隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展,城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的高層建筑越來越廣泛。為了更好的使設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作在現(xiàn)實(shí)生活中得到合理的運(yùn)用,這就需要設(shè)計(jì)師從概念設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。而本文主要是探討高層建筑的結(jié)構(gòu)體系以及如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系的選擇。
1高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
高層建筑結(jié)構(gòu)不同于低層多層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在低層建筑結(jié)構(gòu)中,水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移都很小,通常可以忽略。所以低層建筑結(jié)構(gòu)承受的外部作用主要是以自重為代表的豎向荷載。而高層建筑結(jié)構(gòu)要同時承受豎向荷載和水平荷載。設(shè)計(jì)中必須重點(diǎn)考慮高層建筑遇到巨大風(fēng)力和偶然的地震力時所產(chǎn)生的水平側(cè)力。因?yàn)殡S著建筑物高度的增加,高寬比的增大,盡管豎向荷載對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍產(chǎn)生重要影響,但水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力和位移不斷增大,將成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時的控制因素。由于高層建筑高度較大,地震作用對它的影響也較大。因此,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和良好的抗地震性。除此之外還得嚴(yán)格控制高層建筑體型的比例,以保證其穩(wěn)定性。使建筑平面、體型、立面的質(zhì)量和剛度盡量保持對稱和勻稱,使整體結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。
2常見的高層建筑結(jié)構(gòu)體系
2.1框架結(jié)構(gòu)體系
框架結(jié)構(gòu)由梁、柱構(gòu)件組成,是早期多采用的結(jié)構(gòu)體系??蚣芙Y(jié)構(gòu)構(gòu)件類型少,可以在構(gòu)建工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),也可以在施工現(xiàn)場采用定型模板進(jìn)行現(xiàn)澆制作,整體性好和抗震性能較好。并且框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活,空間大,能適應(yīng)較多功能的需要。
在框架結(jié)構(gòu)建筑中,外墻可使用非承載構(gòu)件,使立面設(shè)計(jì)靈活多變;內(nèi)墻采用輕質(zhì)隔墻,可以按需要選擇拆除以適應(yīng)更多樣的空間需求。并且這些輕質(zhì)隔墻和外墻的采用,大大降低了建筑物自重,節(jié)省了材料。因此成為高層建筑的主要結(jié)構(gòu)形式。但是,框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度較小,在一般節(jié)點(diǎn)連接情況下,當(dāng)承受側(cè)向的風(fēng)力或地震作用時,將會有較大的剪切變形。因此,限制了框架結(jié)構(gòu)的使用高度。總之,在修建高度不大的高層建筑物時,框架結(jié)構(gòu)體系性能表現(xiàn)良好。
2.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系
剪力墻結(jié)構(gòu)體系是利用現(xiàn)澆配筋墻體作為承受豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)具有較高的抗側(cè)剛度,對抵抗水平風(fēng)力十分有利,并且現(xiàn)澆的墻體也可以作為房屋的分隔構(gòu)件,因此,它適用于小開間的高層建筑,比如賓館、住宅樓等。而且建造的高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于框架結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)的主體都是現(xiàn)澆的鋼筋混凝土,整體性很好,縱觀世界各地的歷次地震危害情況可知,剪力墻的地震破壞相對比較輕,所以適合在地震區(qū)推廣建造。
值得注意的是,剪力墻結(jié)構(gòu)的高層住宅樓中,部分中間隔墻是剪力墻。這個不同于框架結(jié)構(gòu)中的非承載輕質(zhì)隔墻,是絕對不能拆除的,因?yàn)樗矊儆诔兄亟Y(jié)構(gòu)體系的一部分。因此,剪力墻結(jié)構(gòu)體系的空間使用限制很大,不能符合公共建筑的使用要求,而且整體的現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體也造成整個建筑物自重的增大,使建材用量增加,地震力增大,上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)將變得困難。
2、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
目前國內(nèi)的高層建筑目前最廣泛基本結(jié)構(gòu)體系有:框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等五種體系。