節(jié)能設計對高層建筑設計的影響

1、CONSTRUCTION城市建設1、引言在大規(guī)模的城市建設當中，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，成為標志性建筑。然而統(tǒng)計表明，高層建筑的能耗有可能高達普通建筑的6～8倍。現(xiàn)代化的設計一般采用玻璃幕墻和中央空調設備，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70年的歷史，她是城市設計、規(guī)

2、劃的重要組成部分，而高層建筑節(jié)能設計更是一項十分復雜的工作，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、外圍護結構的保溫隔熱的性能、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)能首先應為設計者所重視。2、從規(guī)劃層面看高層建筑位置、朝向與環(huán)境的節(jié)能設計。在規(guī)劃設計階段高層建筑設計就要引起重視，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)境的關系。高層建筑的定位首先應考慮

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。首先建筑的朝向應迎合當?shù)叵募镜闹鲗эL向，有利于自然通風。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)能設計在節(jié)約土地與合理建筑間距之中尋找最佳平衡點，優(yōu)化節(jié)能設計，適當加大建筑的間距有利于空氣流動，增大風量，提高風速，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結合周邊環(huán)境，將現(xiàn)有建筑和擬建建筑作為一個整體考慮，實現(xiàn)群體內自然通風，優(yōu)化節(jié)能設計。高層建筑群的入風口和出風口應結合主導風向合理設置，使空氣流通；把夏季的主

5、導風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，引導空氣穿越，冬季又能阻擋寒冷北風侵襲，適應氣候的變化，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結構節(jié)能的設計。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，復雜。建筑的圍護主要包括屋頂、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)，熱惰性指標應滿足標準規(guī)定，有條件的可以種植屋頂綠化，不僅降低夏季太陽輻射，還能調節(jié)小氣候的環(huán)境。2）外墻：高層建筑的圍護結構不同與磚石結構房屋，其結構多為鋼筋混凝土框架或剪力墻結構承重，圍護結構屬于填充材料，為了減輕荷載，達到保溫隔熱要求，采用輕質高效保溫材料，常用的有：粘土空心磚與實心磚復合墻體、粘土實心磚與空心磚巖棉夾

7、心復合墻體等。圍護墻體的外保溫材料應選用與建筑整體壽命同步的材料。然而對于輕質外保溫復合墻體，筆者認為存在以下不足之處：抗震能力差，易松散，與結構構件結合不好，整體性差；不能承受外部裝修荷載，如：貼石材，安裝裝飾構件等；不能承受有震動的鑿刨的裝修，如：剁斧石面層，預留洞，槽易出現(xiàn)冷橋，墻體表面易出現(xiàn)裂紋。除此之外，復合墻體由于框架梁拉、剪力墻的嵌入，墻體內容易造成冷橋。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%，因此應引起

8、設計者重視。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)點備受設計師的青睞，使玻璃幕墻在高層建筑中得到廣泛的應用，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結構，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)實的意義。然而，在建筑的三大維護結構中門窗及玻璃幕墻的熱工性能最差，是影響室內熱環(huán)境質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，是提高建筑外圍護節(jié)能指標的有效途徑。一方面，在保證居室采光通風條件的前提下，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)還應采用適應的外遮陽措施，結合外立面的造型，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置太陽能熱水器，以補充用量大的建筑。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該從設計之初就把向陽立面的設計融入節(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，屬于貧水國家之列。因此我國在高層建筑設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計理念的新趨勢近30年來從能源危機向環(huán)境危機的漸進轉化過程中人類對建筑節(jié)能概念的認識大體上經(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)能設計對高層建筑設計的影響謝軼莎單承黎河北工業(yè)大學天津市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。本文分別從規(guī)劃設計層面、建筑單體設計層面以及新能源利用等方面闡述了節(jié)能設計對高層建筑設計的影響，并探討了節(jié)能條件下高層建筑設計理念的新趨勢，提出存在的問題及今后發(fā)展方向。關鍵詞：高層建筑節(jié)能；節(jié)能設計；太陽輻射；圍護結構建筑設計223萬方數(shù)據(jù)CONSTRUCTION城市建設損失。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。紐約地標性建筑帝國大廈擬斥資5億美元進行翻新其中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)安裝的新式空調和取暖系統(tǒng)可根據(jù)需求調節(jié)室溫。3)在

14、散熱器與外墻之間鋪設隔振墊以防止冷暖氣流失。4)改用節(jié)能照明設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{系統(tǒng)運行最優(yōu)化并提供詳細的分攤計量數(shù)據(jù)。6)能源消費實行網(wǎng)絡化管理租戶可通過網(wǎng)絡跟蹤能源使用情況及時采取措施提高能效等。6、結語建筑節(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、當務之急。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：[1]李輝楊敬友.居住建筑節(jié)能設計[J].建筑工程.[2]陳慧劉苗苗徐曉晨.高層建筑的建筑節(jié)能設計[J].工程建設.2009.[3]薛志峰超低能耗建筑技術及應用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.[4]郝林.解構未來—英國可持續(xù)建筑專輯[J].世界建筑，2004，171(8)：910.施工技術1概述組合懸掛結構采用順向施工程序施工時由于施工過

16、程中結構的受力狀態(tài)與設計結構成型后的結構受力狀態(tài)有較大的差異，因而在進行順向施工的過程中必須根據(jù)結構的特點進行變形的調整與控制，確保安全可靠地實現(xiàn)結構由施工過程中的結構受力狀態(tài)向設計成型的結構受力狀態(tài)轉換。近年來高層商住樓和辦公樓的雙塔樓間設置空中連廊或連層結構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構通常的做法有三種：（1）由下部的大跨度預應力混凝土轉換梁或桁架支承上部連體結構；（2）由預應力混凝土轉換板支

17、承上部連體結構；（3）由箱式混凝土轉換層支承上部連體結構。這三種做法從結構受力來看均采用了下承力的轉換結構，這種結構的優(yōu)點是傳力途徑明確，但體積較大的下部轉換結構占用了部分建筑底部的空間。這種下承力的轉換結構順向施工時，先施工完成下部的轉換結構再向上逐層施工，這樣施工過程中作為豎向結構向下轉力的主要構件－柱，其內力狀態(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構則采用了國內

18、不多見的上承式組合懸掛結構形式，這種組合懸掛結構由于采用在結構頂部設置轉換結構，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，其缺點是結構的重心較下承力結構偏高，地震作用下的傾覆力矩增大，但通過對薄弱層的加強，及按“強柱弱梁，強剪弱彎；強節(jié)點，弱連接構件”的原則對結構的相關構造進行設計后可以滿足結構抗震要求。2結構施工方法分析結構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，對于組合懸掛結構，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)。頂部的上承力轉換結構(巨型桁架)施工完成后，拆除連層結構底部的支承架，豎向荷載的作用向上轉遞，轉為由頂部的巨型桁架結構受力，吊柱則由受壓狀態(tài)轉為受拉狀態(tài)，完成結構的受力轉換。由于組合懸掛結構在施工階段與使用階段中，柱的內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致結構不能按設計的要求實現(xiàn)豎向荷載向上的分配與傳遞，導致各層的豎向荷載全部或大部分向兩側支座分配，而使兩側支座處

20、于較高的應力狀態(tài)，危害結構的使用安全。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構施工完成，再依靠頂部的巨型桁架結構向下吊掛逐層施工。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現(xiàn)，但頂部結構施工完成后，下高空組合懸掛結構順向施工變形調控新工藝研究馮業(yè)科東莞市建安集團有限公司廣東東莞523125摘要：本文結合某工程高空連體結構的順向施工，對上承力連體結構順向施工中變形調控的