節(jié)能設(shè)計對高層建筑設(shè)計的影響

1、CONSTRUCTION城市建設(shè)1、引言在大規(guī)模的城市建設(shè)當(dāng)中，高層建筑可節(jié)約大量的土地，在有限的地面空間之中爭取到更多的使用面積，并且有利于節(jié)約市政設(shè)施，提高辦公效率，同時超高層建筑造型挺拔，經(jīng)妥善處理后還可豐富城市景觀和城市天際輪廓線，成為標(biāo)志性建筑。然而統(tǒng)計表明，高層建筑的能耗有可能高達(dá)普通建筑的6～8倍?，F(xiàn)代化的設(shè)計一般采用玻璃幕墻和中央空調(diào)設(shè)備，這就使高層建筑的能源開支更加昂貴。我國高層建筑有長達(dá)70年的歷史，她是城市設(shè)計、規(guī)

2、劃的重要組成部分，而高層建筑節(jié)能設(shè)計更是一項十分復(fù)雜的工作，建筑節(jié)能不僅是建筑本身的節(jié)能，而是由城市的綜合環(huán)境氣候條件，總體布局，建筑物的體型變化、朝向、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱的性能、門窗玻璃的選擇等許多綜合性因素組成，因此，高層建筑的節(jié)能首先應(yīng)為設(shè)計者所重視。2、從規(guī)劃層面看高層建筑位置、朝向與環(huán)境的節(jié)能設(shè)計。在規(guī)劃設(shè)計階段高層建筑設(shè)計就要引起重視，充分考慮建筑朝向，日照間距，空間形態(tài)，以及建筑與周邊環(huán)境的關(guān)系。高層建筑的定位首先應(yīng)考慮

3、對城市環(huán)境的影響，容積率過高很難滿足日照的要求，陽光有著巨大的輻射能量。據(jù)有關(guān)治療分析，地球每年接受的能量有60億億千瓦，陽光不僅對人的身體健康有著很大的影響，對建筑的節(jié)能也有著十分重要的意義。首先建筑的朝向應(yīng)迎合當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向，有利于自然通風(fēng)。在夏季，南北朝向的建筑受到太陽的輻射比東西向的少很多，可節(jié)省空調(diào)能量的消耗；在冬季時，情況與夏季相反，從而節(jié)約了建筑保溫所需的能耗，如在北緯40度～50度地區(qū)，冬天建筑的朝向所得到能量幾乎比

4、夏季多兩倍。而在夏天，東西向所得到的能量比南向的多2.5倍。第二，高層建筑節(jié)能設(shè)計在節(jié)約土地與合理建筑間距之中尋找最佳平衡點(diǎn)，優(yōu)化節(jié)能設(shè)計，適當(dāng)加大建筑的間距有利于空氣流動，增大風(fēng)量，提高風(fēng)速，從而增加建筑物與空氣的熱交換，有效的降低建筑物的溫度和能耗。第三，高層建筑及其組合群體應(yīng)結(jié)合周邊環(huán)境，將現(xiàn)有建筑和擬建建筑作為一個整體考慮，實(shí)現(xiàn)群體內(nèi)自然通風(fēng)，優(yōu)化節(jié)能設(shè)計。高層建筑群的入風(fēng)口和出風(fēng)口應(yīng)結(jié)合主導(dǎo)風(fēng)向合理設(shè)置，使空氣流通；把夏季的主

5、導(dǎo)風(fēng)向作為建筑的主要朝向，按照南小北大的原則排列建筑，使其在夏季能迎合南風(fēng)，引導(dǎo)空氣穿越，冬季又能阻擋寒冷北風(fēng)侵襲，適應(yīng)氣候的變化，從而減少了建筑的能源消耗。3、從建筑單體看高層建筑形體及圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的設(shè)計。建筑的形體變化是建筑外露面積大小的主要控制因素，體系系數(shù)越大耗能越多。許多建筑造成圓形，相同的面積，圓的周長最短，這樣使得高層的外露面積較小，并且其形體變化不宜過多，復(fù)雜。建筑的圍護(hù)主要包括屋頂、外墻和外窗三個部分：1）屋面：屋面的

6、保溫隔熱與防水是其主要功能，常規(guī)的屋面保溫材料與防水材料存在性能單一問題。屋頂最好采用高效保溫隔熱屋面，其傳熱系數(shù)，熱惰性指標(biāo)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，有條件的可以種植屋頂綠化，不僅降低夏季太陽輻射，還能調(diào)節(jié)小氣候的環(huán)境。2）外墻：高層建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同與磚石結(jié)構(gòu)房屋，其結(jié)構(gòu)多為鋼筋混凝土框架或剪力墻結(jié)構(gòu)承重，圍護(hù)結(jié)構(gòu)屬于填充材料，為了減輕荷載，達(dá)到保溫隔熱要求，采用輕質(zhì)高效保溫材料，常用的有：粘土空心磚與實(shí)心磚復(fù)合墻體、粘土實(shí)心磚與空心磚巖棉夾

7、心復(fù)合墻體等。圍護(hù)墻體的外保溫材料應(yīng)選用與建筑整體壽命同步的材料。然而對于輕質(zhì)外保溫復(fù)合墻體，筆者認(rèn)為存在以下不足之處：抗震能力差，易松散，與結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)合不好，整體性差；不能承受外部裝修荷載，如：貼石材，安裝裝飾構(gòu)件等；不能承受有震動的鑿刨的裝修，如：剁斧石面層，預(yù)留洞，槽易出現(xiàn)冷橋，墻體表面易出現(xiàn)裂紋。除此之外，復(fù)合墻體由于框架梁拉、剪力墻的嵌入，墻體內(nèi)容易造成冷橋。據(jù)測定，高層建筑所出現(xiàn)的冷橋約占整個熱損失的5%～13%，因此應(yīng)引起

8、設(shè)計者重視。3）外窗：玻璃幕墻以其輕巧美觀，外觀簡潔，通透明亮，富裕時代感等優(yōu)點(diǎn)備受設(shè)計師的青睞，使玻璃幕墻在高層建筑中得到廣泛的應(yīng)用，幾乎成了世界各個城市高層建筑外立面的普遍選擇。用玻璃幕墻做建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，大大減少了高能耗的鋼筋，混凝土及磚砌體的使用量，這對于節(jié)能環(huán)保具有現(xiàn)實(shí)的意義。然而，在建筑的三大維護(hù)結(jié)構(gòu)中門窗及玻璃幕墻的熱工性能最差，是影響室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和建筑能耗的最主要因素之一，窗和玻璃幕墻的能耗約為墻體的3倍，屋面的4倍，約

9、占建筑圍護(hù)總能耗的40%～50%，因此，控制窗墻比，提高窗戶的保溫隔熱性能，是提高建筑外圍護(hù)節(jié)能指標(biāo)的有效途徑。一方面，在保證居室采光通風(fēng)條件的前提下，控制窗墻比，減少外墻傳遞的熱量；另一方面，推廣應(yīng)用新型節(jié)能門窗，滿足節(jié)能和使用要求。南方地區(qū)還應(yīng)采用適應(yīng)的外遮陽措施，結(jié)合外立面的造型，形成整體有效的外遮陽系統(tǒng)。4、影響高層建筑節(jié)能設(shè)計的其他方面1）太陽能的利用：在太陽能比較豐富的地區(qū)，所有的建筑都應(yīng)該用太陽能，如果此建筑用熱水的量比較

10、大，就在其屋頂設(shè)置足夠其使用的太陽能熱水器，也在相鄰用熱水量不大的建筑屋頂設(shè)置太陽能熱水器，以補(bǔ)充用量大的建筑。對于高層建筑，立面通常面積要比屋頂面積大許多，在這種情況下我們應(yīng)該從設(shè)計之初就把向陽立面的設(shè)計融入節(jié)能的理念，做出有特色的節(jié)能墻體。2）水能的利用：我國淡水資源不算太少，居世界第六位。而人均水量僅及世界人均水平的14強(qiáng)，屬于貧水國家之列。因此我國在高層建筑設(shè)計中必須考慮如何充分利用好水，這樣可以節(jié)約大量的淡水資源。比如對雨水的

11、利用。在建筑設(shè)計中我們還要考慮中水系統(tǒng)，可以用中水沖廁所、清洗。這樣可以減緩我國淡水資源極其缺乏的到來的時間。5、節(jié)能條件下高層建筑設(shè)計理念的新趨勢近30年來從能源危機(jī)向環(huán)境危機(jī)的漸進(jìn)轉(zhuǎn)化過程中人類對建筑節(jié)能概念的認(rèn)識大體上經(jīng)歷了三個階段:1)“建筑節(jié)能”(energysavinginbuilding)—節(jié)省能耗減少能量的輸入。2)“在建筑中保持能源”(energyconservationinbuilding)—保持建筑中的能量減少建筑

12、的熱工節(jié)能設(shè)計對高層建筑設(shè)計的影響謝軼莎單承黎河北工業(yè)大學(xué)天津市300130摘要：高層建筑的與日俱增意味著高能耗建筑比例的越來越大，加劇能源危機(jī)。本文分別從規(guī)劃設(shè)計層面、建筑單體設(shè)計層面以及新能源利用等方面闡述了節(jié)能設(shè)計對高層建筑設(shè)計的影響，并探討了節(jié)能條件下高層建筑設(shè)計理念的新趨勢，提出存在的問題及今后發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：高層建筑節(jié)能；節(jié)能設(shè)計；太陽輻射；圍護(hù)結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計223萬方數(shù)據(jù)CONSTRUCTION城市建設(shè)損失。3)“提高建筑

13、中的能源利用效率”(energyefficiencyinbuilding)—不再是消極被動的節(jié)省能源而是積極的提高能源效率高效的滿足舒適要求。這三個階段可以在現(xiàn)在正在建造的建筑和已建的建筑節(jié)能改造上反映。紐約地標(biāo)性建筑帝國大廈擬斥資5億美元進(jìn)行翻新其中1億美元用于綠色改造。據(jù)了解此次帝國大廈實(shí)施的綠色環(huán)保工程自始至終突出可持續(xù)特色。1)將改裝6500扇窗戶安裝三層隔熱玻璃以提高能效。2)安裝的新式空調(diào)和取暖系統(tǒng)可根據(jù)需求調(diào)節(jié)室溫。3)在

14、散熱器與外墻之間鋪設(shè)隔振墊以防止冷暖氣流失。4)改用節(jié)能照明設(shè)備并配備移動傳感器走廊和公共區(qū)域無人時燈光會自動關(guān)閉。5)更新現(xiàn)有大樓控制系統(tǒng)監(jiān)測所有系統(tǒng)的能源使用和需求狀況確?？照{(diào)系統(tǒng)運(yùn)行最優(yōu)化并提供詳細(xì)的分?jǐn)傆嬃繑?shù)據(jù)。6)能源消費(fèi)實(shí)行網(wǎng)絡(luò)化管理租戶可通過網(wǎng)絡(luò)跟蹤能源使用情況及時采取措施提高能效等。6、結(jié)語建筑節(jié)能對國家來說是緩解能源緊缺的大事，是一項系統(tǒng)的龐大工程，涉及范圍比較廣泛。近年來高層建筑的大量興建，如何加大高層建筑節(jié)能已成為

15、當(dāng)務(wù)之急。我們只有齊心協(xié)力，才能將大力推廣節(jié)能建筑這項造福子孫后代的事業(yè)做好。參考文獻(xiàn)：[1]李輝楊敬友.居住建筑節(jié)能設(shè)計[J].建筑工程.[2]陳慧劉苗苗徐曉晨.高層建筑的建筑節(jié)能設(shè)計[J].工程建設(shè).2009.[3]薛志峰超低能耗建筑技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.[4]郝林.解構(gòu)未來—英國可持續(xù)建筑專輯[J].世界建筑，2004，171(8)：910.施工技術(shù)1概述組合懸掛結(jié)構(gòu)采用順向施工程序施工時由于施工過

16、程中結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)與設(shè)計結(jié)構(gòu)成型后的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)有較大的差異，因而在進(jìn)行順向施工的過程中必須根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行變形的調(diào)整與控制，確保安全可靠地實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)由施工過程中的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)向設(shè)計成型的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)轉(zhuǎn)換。近年來高層商住樓和辦公樓的雙塔樓間設(shè)置空中連廊或連層結(jié)構(gòu)形成巨型拱門效果的建筑形式越來越多，對于這類建筑的高空廊道層混凝土結(jié)構(gòu)通常的做法有三種：（1）由下部的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換梁或桁架支承上部連體結(jié)構(gòu)；（2）由預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換板支

17、承上部連體結(jié)構(gòu)；（3）由箱式混凝土轉(zhuǎn)換層支承上部連體結(jié)構(gòu)。這三種做法從結(jié)構(gòu)受力來看均采用了下承力的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是傳力途徑明確，但體積較大的下部轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)占用了部分建筑底部的空間。這種下承力的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)順向施工時，先施工完成下部的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)再向上逐層施工，這樣施工過程中作為豎向結(jié)構(gòu)向下轉(zhuǎn)力的主要構(gòu)件－柱，其內(nèi)力狀態(tài)無論在施工過程中還是在使用狀態(tài)下均為受壓，因而傳力的方式可以得到行之有效保證。某工程的兩塔樓間的高空連層結(jié)構(gòu)則采用了國內(nèi)

18、不多見的上承式組合懸掛結(jié)構(gòu)形式，這種組合懸掛結(jié)構(gòu)由于采用在結(jié)構(gòu)頂部設(shè)置轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，因而下部的建筑空間得到了充分的保證，建筑的通透感增強(qiáng)，其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)的重心較下承力結(jié)構(gòu)偏高，地震作用下的傾覆力矩增大，但通過對薄弱層的加強(qiáng)，及按“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎；強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱連接構(gòu)件”的原則對結(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計后可以滿足結(jié)構(gòu)抗震要求。2結(jié)構(gòu)施工方法分析結(jié)構(gòu)的施工程序可分為順向施工或逆向施工。順向施工即由下向上的逐層施工，對于組合懸掛結(jié)構(gòu)，采用順向施工程序

19、施工時，施工過程中柱始終處于受壓的受力狀態(tài)。頂部的上承力轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)(巨型桁架)施工完成后，拆除連層結(jié)構(gòu)底部的支承架，豎向荷載的作用向上轉(zhuǎn)遞，轉(zhuǎn)為由頂部的巨型桁架結(jié)構(gòu)受力，吊柱則由受壓狀態(tài)轉(zhuǎn)為受拉狀態(tài)，完成結(jié)構(gòu)的受力轉(zhuǎn)換。由于組合懸掛結(jié)構(gòu)在施工階段與使用階段中，柱的內(nèi)力和變形呈較大的反差狀況(壓→拉)，因而若不加以主動控制將可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不能按設(shè)計的要求實(shí)現(xiàn)豎向荷載向上的分配與傳遞，導(dǎo)致各層的豎向荷載全部或大部分向兩側(cè)支座分配，而使兩側(cè)支座處

20、于較高的應(yīng)力狀態(tài)，危害結(jié)構(gòu)的使用安全。逆向施工則是由上向下逐層施工，即先將雙塔及頂部的巨型桁架結(jié)構(gòu)施工完成，再依靠頂部的巨型桁架結(jié)構(gòu)向下吊掛逐層施工。這種工藝在施工過程中吊柱的受力狀態(tài)與設(shè)計受力狀態(tài)相一致，可以確保各層豎向荷載向上傳力模式的實(shí)現(xiàn)，但頂部結(jié)構(gòu)施工完成后，下高空組合懸掛結(jié)構(gòu)順向施工變形調(diào)控新工藝研究馮業(yè)科東莞市建安集團(tuán)有限公司廣東東莞523125摘要：本文結(jié)合某工程高空連體結(jié)構(gòu)的順向施工，對上承力連體結(jié)構(gòu)順向施工中變形調(diào)控的