垂直空间

垂直空间（精选七篇）

垂直空间 篇1

经历了《垂直》这一内容的教学实践, 对课堂中如何有效构建垂直的空间观念有所感悟, 下面就谈谈自己的所思所悟。

一、在教材有机整合的过程中, 强调构建垂直的空间观念

人教版教材把“垂直”和“平行”两个概念编排在第一课时内同时进行教学;第二课时编排学习画垂线, 认识“点到直线的距离”;第三课时编排学习画平行线, 理解“平行线之间的距离处处相等”。同一课时内编排“垂直”和“平行”两个概念, 以往的教学设计偏重于“平行”概念的教学, 特别是“同一平面”的内化往往成为这课时的难点, 而对“垂直”概念的理解和内化比较单薄。教学实践证明, 在同一课时内教学两个抽象的几何概念, 对于小学中年级的学生, 在概念的理解和内化上是有一定困难的, 同时垂直和平行的空间观念构建是不到位的, 因此需要对教材内容进行整合。

由于垂直现象在生活中十分普遍, 如校园里的单杠、云梯以及学生已经知道长方形和正方相邻的边形成的是直角, 可见学生的大脑中已经积累了许多垂直的表象。为了更有效地开展教学, 我对学生进行了教学前测, 通过前测我们发现学生对垂直的相关认知并非一片空白。其中, 对于垂直的判断和垂直的生活经验测试效果较好, 而对于两条直线的位置关系表达不清晰, 同时垂直概念的描述上也存在一定的困难。由此可见, 从理解同一平面内两条直线的位置关系, 即相交和不相交入手, 在理解相交的基础上, 抓住垂直概念的本质属性, 引导学生理解并内化垂直的概念, 进而构建垂直的空间观念是本课教学的核心。

根据以上分析, 我对教材的内容进行了有机整合, 把“垂直”概念的学习及相关垂直的知识点整合在一课时进行学习, 留有足够的课堂学习时间让学生经历摆小棒、折纸片、画垂线等操作活动, 进而发展学生垂直的空间观念。这种线性的教学设计, 把垂直概念的理解和内化、垂直空间观念的构建、垂线画法的探究、垂直价值的感悟进行有机的整合, 尊重了学生的学习起点, 又遵循了数学知识内在的逻辑结构。

二、在理解垂直概念的过程中, 逐步构建垂直的空间观念

小学几何概念教学要遵循学生的心理特征和认识规律, 让学生经历:感知具体对象、尝试建立表象、抽象本质属性、语言符号表征、概念内化五个阶段。教学中应帮助学生抓住概念的本质属性, 沟通概念之间的内在联系, 在内化概念的过程中, 逐步构建空间观念。为此, 在本课教学时, 引导学生借助具体的图形进行两次分类, 在分类和操作的过程中循序渐进, 逐层展开垂直概念的学习。

第一次层次, 在初步感知垂直概念的阶段, 让学生通过想一想、画一画、分一分等操作活动, 经历两条直线在同一平面内位置关系的探究过程。首先借助学生动手画出的两条直线的具体图形进行第一次分类, 也就是感知具体对象阶段。在分类过程中, 使学生理解“相交”和“不相交”的含义, 为进一步研究“垂直”做好知识的准备。如图1:

在学生理解“相交”的基础上, 从探究两条直线相交时的共同特征入手, 引导学生观察, 进行第二次分类, 尝试建立“垂直”的表象。通过直角的验证活动及讨论, 使学生对垂直概念的本质属性———“垂直相交”有了直观的感性认识和积累, 这个环节就是抽象本质属性阶段。在此基础上再进行互相垂直、垂线、垂足等概念的学习, 语言符号表征阶段便水到渠成。这样, 学生经历了对同一平面内两条直线位置关系的两次分类, 不但认识了“相交”和“不相交”, 理解了垂直的含义, 还初步建立了垂直的空间观念。

第二层次, 在学生通过二次分类理解“垂直”概念后, 及时安排画两条互相垂直直线的活动, 不但为后面的垂线画法教学做好铺垫, 更是借助垂线画法的讨论使得学生对互相垂直的本质———两条直线相交成直角有进一步的理解。画两条互相垂直的直线, 使得垂直的空间观念在学生头脑中逐步清晰, 同时垂线的画法与垂直的概念紧密结合。然后用字母a, b表示两条直线, 说说两条直线的位置关系, 则是对垂直、垂线和垂足知识的进一步理解和巩固。

第三层次, 动态展示同一平面内两条直线位置关系的整理过程 (如图3) 。借助多媒体的动态展示, 使得垂直知识的逻辑结构整体呈现, 沟通了垂直与相交之间的内在联系, 即垂直是一种特殊的相交。其中, 对于垂直的变式判断, 进一步加深了对垂直这一概念本质属性的理解, 有利于学生构建正确的垂直空间观念。

这样先借助具体表象感悟概念, 再通过动手操作理解概念的本质属性, 最后动态演示沟通概念之间的联系和区别, 这种层层推进的教学设计, 使得数学知识的内在逻辑结构和学生的认知规律有效结合, 在学生对垂直概念不断理解的过程中, 学生头脑中垂直的空间观念也就逐步建立了。

三、在摆、折、画等操作过程中, 有效发展垂直的空间观念

人们对几何图形的认识, 首先是根据生活实践的经验, 依靠直观观察、比较、分析、概括而形成的。心理学的研究还表明, 空间观念的建立一般是多种感觉器官共同活动的结果。《义务教育数学课程标准解读》明确指出:生活经验的回忆与再现、实物观察与描述、拼摆与画图、折纸与展开、分析与推理等, 都是发展学生空间观念的有效途径。因此, 在学生初步理解垂直的概念后, 安排了摆一摆、折一折、画一画这三个操作活动, 旨在让学生通过操作活动积累活动经验, 从而内化垂直概念, 发展垂直的空间观念。

摆一摆的活动, 具体环节如下:

1. 摆一摆

(1) 用两根小棒在桌面上摆出互相垂直的情况;学生独立完成, 同桌互相检验。

(2) 同桌合作, 在桌面上摆出互相垂直的情况。

(3) 同桌合作, 在空间中用两根小棒摆出互相垂直的情况, 想一想, 可以怎样来摆?

让学生借助头脑中垂直的表象, 通过自己摆一摆, 同桌合作摆一摆等环节, 把抽象的垂直概念进行物化, 同时把在桌面上摆小棒延伸到空间摆小棒, 让学生初步体验同一平面的不同情况, 进一步拓展了学生的空间观念。

折一折的活动, 具体环节如下:

2. 折一折

师:把这张正方形的纸片折一折, 使两条折痕互相垂直, 可以怎么折?

学生尝试;汇报交流;探索不同的方法。

师:大家折的方法尽管不相同, 但在折的过程中有什么相同的地方吗?

折纸活动, 再次把学生头脑中的垂直表象进行物化, 借助折出互相垂直的折痕的活动让学生积累创造垂直的经验。对不同折纸方法的探索, 使得学生头脑中垂直的表象更为丰富, 垂直的空间观念不断发展。对不同折法共同特征的讨论, 让学生充分感悟到垂直的本质属性是相交出现了直角。这种半抽象的操作活动需要学生头脑中垂直表象的支撑, 在学生思考、想象的过程中巩固了学生垂直的空间观念。

画一画的活动, 具体环节如下:

3. 画一画

(1) 学生尝试画垂线。

师:刚才大家折出了两条互相垂直的折痕, 现在要来画两条互相垂直的直线。这里有三组练习, 请你自己选择一组, 先想象垂线在什么位置, 再按要求画一画。

画出已知直线的垂线;过直线上一点画出它的垂线;过直线外一点画出它的垂线。

(2) 同桌交流画垂线的方法。

(3) 全班汇报展示。

师:你是怎么画的?把你的画法给大家说一说。

(4) 教师小结。

师:我们先放一把直尺, 与已知直线相交, 再借助三角板的直角使得直尺与直线相交成直角, 最后沿着直尺的边沿把这条垂线画出来, 最后标上直角符号。

通过画一画的活动, 让学生经历借助直尺和三角板共同画垂线的过程。在学生画垂线时, 先要求学生想象垂线在哪里, 然后再动手画, 这样, 当学生头脑中能呈现垂线正确的位置时, 学生大脑皮层中垂直的表象已经建立, 垂直的空间观念得到了增强。同时, 三个题组的设计, 让不同的学生在练习中得到不同的发展, 更好地体现了新课标的理念。

由此可见, 上面三个环节中学生经历具体、半抽象、抽象三个层次的操作活动, 学生在动手、动脑, 多种感官参与动手操作的过程中, 加深了对垂直概念的理解, 垂直的空间观念不断得到发展, 同时也让学生积累了基本的数学活动经验。

通过“垂直”这课的教学实践, 我感悟到只要符合数学知识的逻辑结构, 尊重学生的学习起点和认知规律, 有机整合教学内容, 抓住几何概念教学的核心环节———内化概念, 通过分层有效的操作活动, 垂直的空间观念一定会不断发展, 几何直观能力就会逐步提高。

摘要：在图形与几何的教学中, 应帮助学生建立空间观念, 注重培养学生的几何直观与推理能力。垂直概念的学习要让学生经历多种感官参与的摆一摆、折一折、画一画等操作活动, 在活动中内化垂直的概念, 并有效构建垂直的空间观念, 培养学生的几何直观能力, 感受垂直在生活中的应用价值。

建筑垂直交通空间布置要点有哪些？ 篇2

位置与数量依功能需要和消防要求而定，应靠近交通枢纽，布置均匀并有主次，与使用人流数量相适应，

(1)楼梯

楼梯是公共建筑中常用的垂直交通联系手段。楼梯的位置和数量应根据功能要求和防火规定，安排在各层的过厅、门厅等交通枢纽或靠近交通枢纽的部位。

楼梯可分为如下几种：

1)直炮楼梯;

2)双跑楼梯;

3)三跑楼梯。

在公共建筑设计中，基于防火疏散的需要，至少需设置两部楼梯(出规范有特殊要求)。

(2)坡道

有的公共建筑常用坡道解决垂直交通问题，常应用在交通类建筑和医疗类建筑中，

坡道的坡度一般为8%～15%，人流比较集中的需要平缓一些，常为10%～12%。此外，坡道设计还要考虑防滑设计，因为坡道所占面积通常为楼梯4倍，一般室内较少采用。

(3)电梯

当公共建筑层数较多或某些建筑虽然层数不多但因有特殊需要(如医院)，除布置一般楼梯外，还应布置电梯以解决垂直交通问题，布局中要考虑以下几点：

1)在设置电梯的同时，必须按防火规定的要求，配置辅助性的楼梯，供电梯发生故障时使用;

2)每层电梯出入口前，应考虑有停留等候的地方，并需让出一定的交通面积，以免造成拥挤和堵塞。

3)在8层左右的多层建筑中，电梯与楼梯几乎起着同等重要的作用，电梯宜与楼梯靠近布置或安排在同一个楼梯间内，以相互协助。

4)在超过8层的高层公共建筑中，电梯成为主要的交通工具，可考虑成组的安排在电梯厅内，一般每组电梯不超过8部，并与电梯厅的空间处理相适宜。

众创空间在垂直领域大有可为 篇3

纵观国内市场上形态各异的创新型孵化器，大致可归为以下六种模式：企业平台型、“天使+孵化”型、开放空间型、媒体依托型、新型地产型、垂直产业型。

在竞争加剧的同时，众创空间未来也将越趋细化。众创空间市场巨大，在创业服务机构资源有限的情况下，必定强化自身服务特点，市场未来也将出现一批专注于某一个有发展空间的垂直领域的创业服务机构。

在我看来，具备生态型、垂直型的孵化器能够更加高维度的汇聚资源、创造价值。垂直领域的市场容量够大、场景专用性、能力和资源专用性、供应链专用性、有足够的时间窗口。

垂直领域纵深发展就是要去综合化，要在细分领域发力。比如在电子信息、生物技术、现代农业、高端装备制造、新能源、新材料、节能环保、医药卫生、文化创意和现代服务业等重点产业领域大力发展众创空间，针对产业需求和行业共性技术难点，提供研究开发、技术转移、检验检测认证、企业孵化、知识产权、法律咨询、科技咨询、科技金融等专业化服务。

众创空间垂直领域纵深发展的要点是构建行业服务生态圈，通过整合专业领域的技术、设备、信息、资本、外包服务、人力资源等，为创新创业者提供高端、具有专业特色和定制化的增值服务。

以天使空间为例，基于一个新的生态系统的形成去有意识的选择和培养项目。意图将传统产业的行业优势和创业公司融合在一起，从而保持对垂直产业链的关键点控局。搭建开放式创新平台，企业打破围墙，抹掉边界，将研发、市场、客户、制造等资源放出来，将外部的资源、技术、专业、创业团队和资金对接进来，在企业的边缘地带，打造一个完全开放的创新创业平台。

以车联网行业说起。我国在成为全球第一大汽车产销市场的同时，我国汽车售后用车养车需求也在急速增长，垂直电商平台对于这一经济链条的长远价值显得愈发清晰。风险的提高与挑战的增强促使车联网行业更快速地成长，此前，BAT已经纷纷在车联网领域取得突破；阿里巴巴首款“互联网+”4G全屏智能后视镜引爆车联网时代。

前阵我参与了联投金港、广东汽车用品商会的相关活动，并与相关负责人沟通，大家对双创的热情很高，也对创建车联网行业的众创空间充满期待。经过多次研讨、深入磋商，由天使空间与广东汽车用品商会、中国汽车报等机构联合北京五方天雅汽车服务市场创建的车联网众创空间正在加紧落地中。

目前已经有一批相似创业服务机构出现，专注于其更擅长的垂直细分领域。如果能把垂直领域做到极致，那么核心竞争力是很强大的。以天使空间为例，就在不断寻求自己的垂直领域。我们选的是一些重点行业，从中高端切入，然后在行业里面去细做扎根，我们不会毫无重点铺开做全部的行业，而是按照行业去区隔。

众创空间竞争白热化，向专业细分发展才是出路。众创空间向垂直领域发力，大有可为！

平行垂直问题的空间向量证明方法 篇4

一、平行类问题

1. 直线平行于直线

可证两条直线的方向向量平行.

例1在正方体ABCD—A1B1C1D1中, E、F分别是BC、CC1的中点, M、N分别是AB、C1D1的中点, 求证MN∥EF.

证明:如图1, 分别以DA、DC、DD1为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系D—xyz, 设正方体棱长为则0) , F (0, 2, 1) .由此有

2. 直线平行于平面

对于平面外的一条直线,

(1) 可证直线的方向向量平行于平面内的一个向量.

(2) 可证直线的方向向量可用平面内的两个不共线的向量线性表示.

(3) 可证直线的方向向量与平面的一个法向量垂直.

例2如图2, 三个正方形ABCD、ADEF、CDEG, P在DF上, Q在AC上, 且DP=DF, CQ=CA, 求证PQ∥面CDEG.

证明:以DA、DC、DE为x轴、y轴、z轴, 建立空间直角坐标系D—xyz, 设各正方形边长为1, 则P

方法1:显然= (1, 0, 0) 是平面CDEG的一个法向量.而在平面CDEG外, 所以PQ∥面CDEF.

方法2:在平面CDEF内取两个不共线的向量DC= (0, 1, 0) , = (0, 0, 1) .

因此, PQ∥面CDEF.

方法3:取DE中点M (0, 0, ) , 知

则在平面CDEG内, 在平面CDEG外, 所以PQ∥面CDEG.

点评:本例用到了证明直线与平面平行的三种方法.其中方法2用的是待定系数法;方法3中取DE中点M是关键, 这需要一定的观察探索能力.

3. 平面平行于平面

(1) 可证一个平面内有两个不共面的向量都平行于另一个平面.

(2) 可证两个平面的法向量共线.

例3正方体ABCD—A1B1C1D1中, M、N、P、Q是相应各棱的中点, 求证面ACNM∥面BPQ.

证明:建立如图3的空间直角坐标系.

设正方体棱长为2, 则A (2, 0, 0) , C (0, 2, 0) , M (1, 0, 2) , B (2, 2, 0) , P (2, 1, 2) , Q (1, 2, 2) .则有

方法2:设平面ACNM的法向量是n= (x, y, z) , 则由n⊥

取z=1, 则n= (2, 2, 1) .

同样可求得平面BPQ的一个法向量是m= (1, 1, ) .

由n=2m, 知n∥m,

所以面ACNM∥面BPQ.

二、垂直类问题

1. 线与线垂直

可证两条直线的方向向量互相垂直.

例4已知正三棱锥P—ABC, 求证AB⊥PC.

由正三棱锥知PA=PC=PB,

所以AB⊥PC.

评注:本例是利用基向量法进行运算.本例也可以用坐标向量法进行运算, 但建系、设坐标都较麻烦.因此, 应会根据题目的情况, 选择恰当的向量方法进行求解.

2. 线与面垂直

(1) 可证直线的方向向量与平面内两个不共线的向量垂直.

(2) 可证直线的方向向量与平面的法向量平行.

例5在正三棱柱ABC—A1B1C1中, 底边长是, 高是1, M是AB中点, 求证AB1⊥面MCA1.

证明:如图4, 取AB中点M, 建立空间直角坐标系M—xyz, 知

所以B1A⊥面MCA1.

3. 面与面垂直

(1) 可证某平面内的一个向量是另一个平面的法向量.

(2) 可证两个平面的法向量互相垂直.

例6正方体ABCD—A1B1C1D1中, M是CC1的中点, 求证面A1BD⊥面MBD.

证明:如图5, 建立坐标系D—xyz.

设平面A1BD的法向量为n= (x, y, z) , 则

取x=1, 得n= (1, -1, -1) .

又设平面MBD的法向量为m= (p, q, r) , 则

取q=1, 得m= (-1, 1, -2) .

知n⊥m, 所以面A1BD⊥面MBD.

评注:本例也可以取BD中点O, 证明是平面MBD的法向量.

用向量方法证明空间中的平行与垂直 篇5

1.已知直线a的方向向量为a，平面α的法向量为n，下列结论成立的是(C)

A．若a∥n，则a∥αB．若a·n＝0，则a⊥α

C．若a∥n，则a⊥αD．若a·n＝0，则a∥α

解析：由方向向量和平面法向量的定义可知应选C.对于选项D，直线a⊂平面α也满足a·n＝0.2.已知α，β是两个不重合的平面，其法向量分别为n1，n2，给出下列结论：

①若n1∥n2，则α∥β；②若n1∥n2，则α⊥β；

③若n1·n2＝0，则α⊥β；④若n1·n2＝0，则α∥β.其中正确的是(A)

A．①③B．①④

C．②③D．②④

→平行的一个向量的坐 3.(原创)已知A(3，－2,1)，B(4，－5,3)，则与向量AB

标是(C)

1A．(3，1,1)B．(－1，－3,2)

13C．(－2，2，－1)D．(2，－3，－ 2)

→＝(1，－3,2)＝－2(－131)，解析：AB22

13→所以与向量AB平行的一个向量的坐标是(－2，2，－1)，故选C.4.设l1的方向向量为a＝(1,2，－2)，l2的方向向量为b＝(－2,3，m)，若l1⊥l2，则m等于 2.5.设平面α的法向量为(1,2，－2)，平面β的法向量为(－2，－4，k)，若α∥β，则k＝ 4.解析：因为α∥β，所以(－2，－4，k)＝λ(1,2，－ 2)，所以－2＝λ，k＝－2λ，所以k＝4.→＝(1,5，－2)，BC→＝(3,1，z)．若AB→⊥BC→，BP→＝(x－1，y，－3)，6.已知AB

4015且BP⊥平面ABC，则实数x＝ 7，y＝ －7，z＝ 4.→·→＝x－1＋5y＋6＝0解析：由已知BPAB

→·→＝3x－1＋y－3z＝0BPBC

4015解得x＝7，y＝－7z＝4.→·→＝3＋5－2z＝0ABBC，7.(原创)若a＝(2,1，－3)，b＝(－1,5，3)，则以a，b为邻边的平行四边形的面积为 58.解析：因为a·b＝(2,1，－3)·(－1,5，3)＝0，所以a⊥b，又|a|＝22，|b|29，所以以a，b为邻边的平行四边形的面积为

|a|·|b|＝22×29＝258.8.如图，平面PAC⊥平面ABC，△ABC是以AC为斜边的等腰直角三角形，E，F，O分别为PA，PB，AC的中点，AC＝16，PA＝PC＝10.设G是OC的中点，证明：FG∥平面BOE

.证明：如图，连接OP，因为PA＝PC，AB＝BC，所以PO⊥AC，BO⊥AC，又平面PAC⊥平面ABC，所以可以以点O为坐标原点，分别以OB，OC，OP所在直线为x轴，y轴，z轴建立空间直角坐标系O-xyz

.则O(0,0,0)，A(0，－8,0)，B(8,0,0)，C(0,8,0)，P(0,0,6)，E(0，－4,3)，F(4, 0,3)．由题意，得G(0,4,0)．

→＝(8,0,0)，OE→＝(0，－4,3)，因为OB

设平面BOE的一个法向量为n＝(x，y，z)，→n·OB＝0x＝0则，即，→＝0－4y＋3z＝0OEn·

取y＝3，则z＝4，所以n＝(0,3,4)．

→＝(－4,4，－3)，得n·→＝0.由FGFG

又直线FG不在平面BOE内，所以FG∥平面BOE

.9.如图，四棱锥P-ABCD的底面为正方形，侧棱PA⊥底面ABCD，且PA

＝AD＝2，E，F，H分别是线段PA，PD，AB的中点．

(1)求证：PB∥平面EFH；

(2)求证：PD⊥平面AHF

.证明：建立如图所示的空间直角坐标系A-xyz，所以A(0,0,0)，B(2,0,0)，C(2,2,0)，D(0,2,0)，P(0,0,2)，E(0,0,1)，F(0,1,1)，H(1，0,0)．

→＝(2,0，－2)，EH→＝(1,0，－1)，(1)因为PB

→＝2EH→，所以PB

因为PB⊄平面EFH，且EH⊂平面EFH，所以PB∥平面EFH.→＝(0,2，－2)，AH→＝(1,0,0)，AF→＝(0,1,1)，(2)因为PD

→·→＝0×0＋2×1＋(－2)×1＝0，所以PDAF

→·→＝0×1＋2×0＋(－2)×0＝0，PDAH

垂直空间 篇6

关键词：狭缝空间,数值模拟,火蔓延速率,聚氨酯泡沫材料

0引言

建筑火灾是致人死亡最多的火灾种类。随着我国城市化进程的推进和各种新型建筑材料、构件的使用, 对特殊空间和材料属性下火蔓延特点的研究需求也日益增多。例如, 我国高层建筑数量急剧增加, 其外墙保温材料的防火问题成为目前消防的难点和重点。2009年2月9日, 央视的北配楼大火, 2009年4月19日, 南京中环国际广场大火以及2010年10月15日上海静安区高层住宅大火均是由于泡沫保温材料快速燃烧蔓延所导致的严重火灾事故。现在的保温材料一般是固定在不燃的材料中间, 比如幕墙、简易房板, 但是由于质量和安装问题, 一般都会形成缝隙。而在缝隙中保温材料着火, 不容易探测和预防, 容易造成严重后果。

目前国内外对保温材料在狭缝空间内的火蔓延特性的研究还很少, 主要针对的是开放空间中材料的燃烧研究。Yuji Hasemi等学者通过理想实验分析推导了壁面火焰的反馈热流量的分布和火焰高度、火源功率间的关系[1], Quintiere、 Hasemi等人研究了火焰高度与火源功率、反馈辐射热流量间的关系, 并提出几个关键变量间的具体函数关系[2,3,4], Wang、Brehob等人用数值模拟方法研究了壁面火的火焰结构[5,6]。国内黄新杰等人实验研究了不同压力和含氧环境下不同厚度保温材料EPS的火蔓延特性[7,8]。在狭缝内燃烧方面, 国外有学者研究了狭缝底部喷射火的实验分析[9], 但是不涉及壁面材料的燃烧。Wasan等人通过实验和数值模拟的手段对碳化材料在两个间距为10cm或者30cm平板间的火蔓延进行了研究, 发现10cm宽度下火蔓延速度高于30cm, 但是温度却低于30cm。这是由于在宽度小于10cm时, 通风开始受限, 不充分燃烧增多[10,11]。

目前针对狭缝宽度小于10cm下的保温材料的燃烧特性研究还很少, 由于实验研究难度较大, 本文采用CFD技术模拟研究了在狭缝宽度较小的情况下, 泡沫保温材料的火蔓延过程。重点研究分析了狭缝中泡沫材料燃烧时火焰形态的变化、火蔓延速度以及热释放速率和火焰高度的关系。

1数值模拟

1.1计算模型

Fire Dynamic Simulator (FDS) 是一款基于大涡模拟技术, 用于分析烟气输运和火蔓延的场模拟软件。FDS软件可以模拟固体可燃物的热解、燃烧和复杂的传热过程, 其模型参数的确定均有实验验证, 可以有效分析诸多复杂的火蔓延问题。近年来该软件已经成为火灾研究人员进行分析的重要工具[12,13,14,15]。

计算模型如图1所示。在分析火焰形态时, 计算区域相对较小, 泡沫层和外隔板的高度均为1.8m, 宽度为0.5m。分析火蔓延速度时计算区域较大, 泡沫层和外隔板的高度为3.5m, 宽度也为3.5m。两种情况下外隔板均为铁质材料, 假设内墙面绝热。泡沫层厚度均为2cm。火源面积均为5cm×30cm, 火源热释放速率为1MW/m2。分别计算了狭缝宽度为4cm、5cm、6cm和8cm时的情况。

1.2并行计算和网格设置

狭缝空间长宽方向尺度差异很大, 这种尺度上的巨大差距导致网格密度要求很高。采用FDS计算时, 普通PC机一般只能实现100万网格以下的计算, 而多尺度场景的网格量一般在200万以上。所以需要进行多机的并行计算, 本文依托本课题组内部的linux并行计算集群进行计算。该集群由一台服务器和6台高性能计算机节点组成, 可提供48个计算核心, 实现千万级网格的FDS计算。

计算网格量最大时为320万, 并且根据狭缝宽度不同, 有针对性的进行了局部网格加密, 比如在狭缝宽度为4cm时, 火源附近网格尺寸为0.5cm×0.5cm×0.5cm, 以保证计算结果的准确性。

2计算结果和讨论

2.1火焰形态

图2给出了狭缝宽度为5cm、6cm、8cm时壁面温度在40s左右5s内的平均温度图。从温度截面图可以看出, 狭缝宽度不同导致其火焰形态也产生明显的区别。在狭缝宽度大于8cm左右时, 两侧及缝隙正面对贴壁火的新鲜空气的补充还比较充分, 火焰主要在竖直方向发展, 其高温区在中心竖直方向连续蔓延。而随着宽度的减小, 缝隙正面空气补充开始受限, 侧向通风加强, 在5cm、6cm时中心火焰出现分叉。这种火焰形态变化主要是由于在狭缝宽度变小的情况下, 侧向风成为主要补风方式, 并且在狭缝内部形成了明显的涡旋。

图3是狭缝宽度为6cm时靠近泡沫层壁面处的涡旋场。从中可以看出明显的大尺度涡旋结构和火焰中心附近的反向小涡旋。外部的大尺度涡旋拉扯火焰向两侧扩展, 这造成了6 cm时火焰中心温度低, 而两侧出现高温区的现象。

2.2火蔓延速率

壁面材料的垂直火蔓延机理是通过辐射和对流预热未燃区域, 然后热解点燃, 因此火蔓延速度一般取决于火焰高度和热解区长度的差值。Saito, Quintiere, Consalvi等人都曾给出不同的火焰高度定义[16,17], 但是在进行数据处理时一般还是以特定温度的等温线为火焰前端的标准。本文中以500℃的等温线定义为火焰前端。图4给出了在4cm、6cm和8cm缝隙下, 火焰前端随时间变化的数据和其线性拟合线。表1为其拟合公式和各项系数的值。

从计算结果可以看出系数a的值在6cm和8cm下近似, 而4cm下明显高于6cm和8cm的状况。这是因为在4cm情况下火焰更加细长, 所以其初始火焰高度更大。拟合线的斜率即为火蔓延速度, 可以看出其在6cm时相对较大, 这主要是因为在6cm情况下, 由于较强的涡旋存在, 使得竖直火蔓延速度更快。

2.3火焰高度与单位宽度热释放速率

Quintiere等人的研究发现贴壁情况下泡沫等材料的竖直火焰高度与单位宽度的热释放速率存在一定正比关系。Delichatsios[18]的研究中提出具体表达式为:

Hf = k · Q′n (1)

式中, Q′n为单位宽度的热释放速率, k为常数约等于4.6, n也是常数约为0.77。本文研究的情况为狭缝空间材料的火蔓延, 与开放空间下有一定区别。其火焰高度和热释放速率的关系更为复杂, 和狭缝宽度甚至火源宽度都有关系。

图5给出了4cm、6cm和8cm下热释放速率和火焰高度的计算数据和拟合曲线。

表2列出了拟合公式的形式和相关系数值。其表达公式如下:

Hf=a× (Q′-b) c (2)

从公式 (2) 的形式看, 狭缝空间中泡沫层燃烧的火焰高度和单位宽度的热释放速率的关系和Delichatsios等人提出的公式类似, 均为幂次的函数关系, 但是由于狭缝的作用和点火源的形式不同而存在一个单位宽度火源功率校正的系数b。

和Delichatsios的公式比较可以看出a值约为k值的0.3倍, c值约为n值的0.24倍, 即在狭缝内较宽的泡沫材料的火蔓延明显比开放空间下条状泡沫材料速度慢。这主要是受通风限制的影响造成的。

并且从公式 (2) 中可以得出一个重要结论, 当Q′≤b时, Hf将小于0, 即在一定的狭缝宽度下泡沫材料的持续燃烧存在一个最小线热释放速率强度的限制。虽然本文的计算中一直存在外加火源, 其外加火源的线热释放速率强度为50kW/m。但是去除掉外加火源的影响, b值也在20-40kW/m之间。即当材料燃烧的线热释放速率强度小于这个值时, 燃烧将无法持续, 火焰会熄灭。这也反映出在狭缝空间中由于通风的限制, 火蔓延的自我维持只有在一定火势强度下才能发生。

3结论与展望

本文通过对不同狭缝宽度下泡沫材料竖直火蔓延的数值模拟研究发现:

(1) 狭缝宽度在5-6cm左右时, 燃烧时两侧补风成为主要供氧方式, 并形成明显的涡旋场。外部大尺度涡旋将火焰向两侧拉扯, 导致火焰在中心线两侧形成高温火焰区。由于较强的涡旋作用, 其竖直火蔓延速度在6cm时大于4cm和8cm的情况。

(2) 通过数据分析发现, 在狭缝空间中单位宽度热释放速率和火焰高度的关系式可以表示为Hf=a× (Q′-b) c, 这一关系式和Delichatsios等人的研究结果相类似, 但是由于狭缝的作用和点火源的形式不同而存在一个单位宽度火源功率校正的系数b, 并且由于通风限制, 其增长系数a和c明显减小。

垂直空间 篇7

随着经济的发展与社会的进步,人们对生活的需求已不仅仅局限于物质需求,同时也注重于对精神文化的需求。现如今,商业空间不再是狭义上进行商品买卖的场所,商业活动由传统的不定期流动的空间赶集发展为定期特定空间的集贸,是人类活动空间中最复杂最多元的空间类别之一[1],现已成为为人们提供娱乐的休闲场所。成都作为四川省会城市,在创建国家级园林城市的过程中,由于人地关系紧张,增加绿量实现环境容量平衡只能对垂直立面进行绿化,因此商业室内空间建造墙体景观的需求十分迫切。

2商业空间中垂直绿化的功能

2.1改善室内环境

植物对室内空气有着净化作用,可以滞尘杀菌,有效清除室内有毒物质,比如可能引发白血病的甲醛、苯等,减少空气中的灰尘和微生物,是对抗室内装修污染最环保、最有效的方式。植物也是大自然的增湿器,起到良好的降温、保温作用。同时,部分植物释放出的挥发性物质具有安神养生的功效,可以产生具有保健功效的阴离子,缓解眼部疲劳,安神醒脑,能够提高工作效率,改善室内环境。

2.2改善立面景观面貌

植物的应用可以打破呆板单调的建筑立面,柔化建筑的硬线条,增添建筑的生机与活力,丰富室内装潢,提升建筑的视觉吸引力。随着植物的生长和季节的变换,可创造不同的建筑立面景观,赋予建筑动态之美,并且通过选择本土植物或一些具有文化寓意的植物品种可以增强建筑以及内环境的地域性、赋予建筑及其内环境文化内涵。

2.3保护建筑结构

建筑立面上覆盖的绿色植物可缓解气温冷热变化对建筑结构的损伤,植物对减弱风力、降低门窗等洞口部位的风压有明显作用,较大面积的表皮绿化,如遇火灾还可以防止火势蔓延。

2.4满足人的需求

人与生俱来有向往大自然的绿色环境的情怀,将垂直绿化应用到商业建筑中,不仅提高了建筑的生态性,同时植物丰富的色彩也体现了造景的艺术性,大大提升了建筑的品质。具有生命力的室内观赏植物,使人们感到大自然的气息,这样不仅丰富了建筑形态,还赋予了建筑生机;不同植物品种的体态、色彩、质感等各不相同,极大丰富了建筑立面的艺术造型;植物能够提供视觉、嗅觉、听觉等多重体验,给建筑使用者带来多重感受和体验;利用植物可以凸显建筑个性,通过绿色植物精心的选择、形式的特别设计,营造别致的景观,来提升建筑或企业的知名度。使人们能够在室内得到心理上的调节,精神上的放松。

3成都市商业公共空间的垂直绿化现状及特点

此次一共调查了市内的14个商圈,分别是春熙路商圈、盐市口商圈、天府新城商圈、人南商圈、新南天地商圈、天府广场商圈、城北现代商圈、东南商圈、科华商圈、北站商圈、太升路商圈、紫荆商圈、万达商圈、城南商圈。41个商业中心,分别是成都国际金融中心(IFS)、群光广场、中璜广场、环球中心、来福士广场、凯德天府、远东百货、万象城、银石广场、金牛万达、华润万象城、锦华万达、SM广场、阳光新业中心、万科钻石广场、王府井购物中心、蓝色加勒比广场、九方购物中心、环球购物中心、THE ONE购物中心、时代广场、米瑞购物中心、复城国际广场、紫荆美熙广场、仁恒置地广场、华润熙悦广场、世豪广场、罗马假日广场、汇龙湾生活广场、龙湖北城天街、春熙village购物广场、远洋太古里、百盛、蓝光香槟广场、大鼎世纪广场、苏宁城市奥特莱斯、凯丹广场。采用垂直绿化的商业中心有群光广场、九方购物中心、凯德天府、成都国际金融中心(IFS)、中璜新世纪百货、来福士广场、远洋太古里,占此次调查总数的17%。

调查表明,成都市商业空间垂直绿化发展处于初期阶段,具有规模小、形式少、分布相对分散等特点。首先,在所发现有垂直绿化形式存在的大部分商业室内空间都是由个别品牌的商家为打造其独立的品牌文化以小规模植物幕墙的形式自主设置的,因此其规模较小。其次,因为运用室内垂直绿化的商业中心较少,所以有室内垂直绿化的商业中心垂直绿化的运用形式都大同小异,风格也就显得十分单一。最后,垂直绿化形式多是各商业中心内的极个别连锁品牌所有,如悦诗风吟专柜的植物幕墙形式在各大商业中心各分店都存在,很多商业综合体并没有在总体规划方面有室内垂直绿化的构思,因此分布相对分散。

4成都市商业公共空间垂直绿化植物的应用

4.1垂直绿化的应用形式

4.1.1景墙

景墙作为城市文化建设,改善城市面貌的重要方式其形式不拘一格,功能因需而设,材料丰富多样。在园林中常做障景、漏景以及背景。在此次调查中,以植物景墙的形式存在的商业中心有凯德天府、九方购物中心、中璜新世纪广场、群光广场,占所调查的有商业室内垂直绿化总数的57%。如位于凯德天府六楼的空中花园餐厅(图1),该处景墙的垂直绿化面积较大,由宽度不同、高度一致的三块植物幕墙相组合,趣味十足。三块幕墙统一运用不同的植物种类以不同形式呈现,整体中富于变化,与空中花园餐厅的主题相切合。

4.1.2围墙

围墙在建筑学上是指一种垂直向的空间隔断结构,用来围合分割或保护某一区域。以围墙的形式作为室内围合分割的商业中心有来福士广场,占所调查的有商业室内垂直绿化总数14%。

4.1.3墙体与其他元素的结合

在商业室内空间中,墙体与其他元素的结合常见方式有文化墙、墙体绿化。另外墙体还能与水景、灯光、广告牌和多媒体科技等结合。在此次调查中,墙体与其他元素结合的商业中心有与灯光结合的来福士广场,与灯光跟室外空间相结合的远洋太古里、与广告牌结合的悦诗风吟,占所调查的有商业室内垂直绿化总数的43%。

4.2垂直绿化的配置模式

4.2.1规则式

以单一植物为主要元素规则式构图,给人整齐严谨庄重的感受,主要体现植物的整体美和图案美,视觉冲击力较强,但有时显得压抑呆板。规则式配置的植物的株行距明显均齐或密植,整齐、端直、美观。规则式植物配置在总体布局上与规则式建筑的线条外形乃至体量协调统一。规则式植物配置表现出人为控制下的几何图案美,空间划分时多采用几何形体形体的变化,富于人工装饰美,强调开放性与外向性,与城市景观相互协调并融为一体,便于公众游览,使形式适合于现代人的生活、行为和心理,体现鲜明的时代感。季节变化不大,富有整体感,讲究大效果,注重大块空间,大块色彩的对比,从而达到简洁明快以及其他的目的。如来福士广场ecoleco和各商场内的悦诗风吟专柜。中璜广场新世纪百货中的悦诗风吟专柜运用鹅掌柴规则式植物景墙与少量粉掌结合,对称分布,相互协调,呈现整体美。

4.2.2自然式

以各类植物自由组合构图,呈现出自然原始的形态,各种植物自由栽植自由变化。植物的大小不一,种植形状和排列方式形态各异。如:群光广场星巴克旁的植物景墙(图2)。

该景墙以大小不一、形态不一、色彩不一、质感不一的各类植物自然排列组成不连续的三面风格迥异的植物幕墙。与建筑立面材料颜色形成符合视觉平衡的不同色相的对比,产生强烈的美感。用材料轮廓形象和明暗对比居中的中粗形植物作为质感粗糙和质感细腻的值物件的巧妙过渡,按照适当的比例均衡地将不同质感的植物搭配在一起相互补充,相呼应村[2]。

4.3垂直绿化植物的选择与养护

4.3.1植物选择

垂直绿化是在立体空间利用棚架、墙体、栏杆等栽植藤本植物、攀缘植物或采用盆钵栽植垂吊植物,达到立体绿化和美化等效果的一种绿化方法[3]。垂直绿化不仅能够弥补平地绿化之不足,丰富绿化层次,而且可以增加城市及园林建筑的艺术效果。由于墙体绿化的立地条件都比较差,所以选择的植物材料一般以具有浅根性、贫瘠性、耐旱性、耐湿性、对光照强度有高的适应性等特点的藤本、攀援、垂吊植物、草本植物或以观叶为主的浅性小灌木。如:鹅掌柴、肾蕨、绿萝、袖珍椰子、虎耳草、金边虎皮兰、吊兰、红掌、粉掌、万年青、常春藤、爬山虎、扶芳藤、铜钱草、天门冬、紫竹梅、吊竹梅、冷水花、春羽、变叶木、八角金盘、麦冬、扁竹根、沿阶草、白鹤芋、二月兰、细叶芒、宽叶韭、鸟巢蕨、洒金桃叶珊瑚、滴水观音、络石、猫眼草等。

4.3.2植物养护

墙体绿化的养护主要分为施肥、水分和修剪管理。墙体绿化的施肥时间、施肥量、施肥次数要根据植物自身的特点进行相应的施肥。灌水方式分为灌溉、喷灌、滴灌和地下灌溉。植物墙的灌溉一般是选用滴灌或微喷,自动灌溉系统一般都是选用干电池式的直流控制器,安装简单,维护方便。对垂直绿化的植物养护主要以“预防为主,综合治理”的防治方针为主,采取无毒害、无污染或低污染的防治措施,严禁使用剧毒化学药剂和有机氯、有机汞化学农药,对恶性入侵的有害植物宜采用手工拔除的方式清除。垂直绿化很难一次成型,即使成型后也要通过多次修剪、绑扎或重新固定等日常养护来达到其绿化效果,只有通过人为干预和艺术加工才能保持绿化的效益。

5建议和策略

5.1培育适应室内环境下的各类品种

由于成都市的室内绿化植物种类较少,大多数为观叶植物,一定程度上阻碍了室内垂直绿化的发展。可以鼓励苗圃基地选育各种能在室内垂直绿化上的应用的植株,如缠绕类、攀援类、攀附类、苔藓类、观花类、观果类等。缠绕类、攀援类、攀附类都是垂直绿化常用的植物类型,可以选育部分适合室内生长的品种。苔藓类植物小巧可爱,生长迅速,具有适应性、抗性强、重量轻、隔热防噪、吸附重金属,改善环境等特点[4],非常适合应用在室内垂直绿化中。缠绕类观花类花色艳丽、花香四溢。因此在选育中不要局限于某一类,只要是色泽亮丽、形状各异的能适应室内栽培的植物都应利用起来。观果类植物植株形状各异、色彩艳丽、是富足美满的象征,能给人一种收获的喜悦[5]。

5.2提高技术水平、丰富绿化形式

垂直绿化的发展依赖于技术水平的更新。传统技术由植物和平面种植基盘构成,新型的植物墙技术则是一个完整的绿化体系。目前室内垂直绿化的形式还可以采用摆盆式、模块式、布毡式、布袋式、铺贴式[6]。

5.3根据自身特点打造企业形象

在如今商业竞争激烈的大环境下,大型商场、写字楼将是人们常去的地点,因此商业空间内的专柜、店铺应积极推进室内垂直绿化的发展,丰富商业空间的文化内涵,根据自身的企业文化特点,打造独特唯一的企业形象与品质,吸引更多的消费者,使其商业价值提升。

5.4政府应大力支持推进商业室内垂直绿化的发展

在创建国家级园林城市的路上,成都市政府应该大力呼吁支持推进商业室内垂直绿化景观化的塑造,推进成都建成赋予其地域文化内涵的特色园林城市。

6结语

通过对成都市商业室内空间垂直绿化应用状况的调查,发现成都市商业空间的垂直绿化存在发展较为缓慢、公众认知度较低、垂直绿化的应用形式单一、植物种类少等问题。总结了成都商业室内空间垂直绿化的应用形式,并提出了促进商业室内垂直绿化可持续发展的对策措施及建议,以期对今后城市商业空间的垂直绿化设计提供可参考借鉴的模式。

摘要：以商业建筑的室内空间为研究对象,对成都市商业综合体进行了调查,总结出了可运用的室内绿化形式,并集中对室内绿化的形式、植物配置的模式、植物的选择以及植物的养护等方面进行了详细研究。通过该研究,引发人们对商业室内空间环境的重视,并提出了相应的商业室内空间垂直绿化的建议和策略。

关键词：垂直绿化,商业空间,应用,成都市

参考文献

[1]江丽萍.商业空间中墙体景观化研究[J].上海商业,2011(21).

[2]胡志鹏,王鸣宇,王旭峰.藏绿于墙——室内植物综述[J].中国建材科技,2014(5).

[3]李斌,代色平,骆丽雯.新加坡“空中绿化”的实践与成效[J].广东园林,2011(4).

[4]李劲廷.苔藓植物在庭院景观中的应用分析[J].绿色料技,2015(10).

[5]刘志高,邵伟丽,张秀芬.上海市商业室内植物景观分析[J].湖北农业科学,2012(8).