高层建筑框架结构及基础工程布置分析剖析Word下载.docx

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2014110104108

年级班级：

2014级建筑施工管理

（1）班

指导教师：

杨想红

贵州民族大学人文科技学院工学部

二0一六年十二

绪论

早在20世纪70年代，建筑节能的概念就被正式提出，提高建筑中的能源利用效率。

因此，对于高层建筑节能设计的研究，已经成为人们普遍关心的热点问题。

高层结构中能源是一个重要的问题，建筑节能的核心是减少建筑能耗，现代建筑需要跟多的能源来维持建筑内部的运行，电力，水等，均是难以用其他能源代替的，是人们生活的必须资源，是建筑功能使用的必要前提，而随着我国经济的持续快速增长，城市化进程加快，高层建筑的发展已进入到住宅领域，并成为建筑行业的主流。

只有在高层结构的建筑中解决能源问题，高层建筑在这个科技发展迅速的时代才能顺应潮流，解决能源问题是当前最为重要的问题。

高层建筑的建设水平定义了一个国家的经济水平，技术水平、电梯设备、消防能力等，为了探讨本问题的相关设计，在正文当中会介绍著名建筑师的高层结构房屋的节能设计作品及我的一些看法。

摘要:

本文主要对高层建筑、超高层建筑节能做一般的分析和讨论，在讨论过程中；

对建筑节约做出大胆的构思和设计，结合现有的案例课题研究高层建筑，例如高层建筑外观的节能设计，电力设计，保温材料、防水材料、风力、及雨水储存利用。

关键词：

超高层建筑建筑节能高层风电力雨水储存

想要探讨高层建筑节能首先我们要了解什么是高层建筑，只有了解什么是高层建筑了以后，我们才可以更好的去研究高层建筑节能的问题与及探讨怎么设计才可以更好的利用高层建筑所拥有的特点和条件去创造节能的条件。

高层建筑，顾名思义，高层建筑就是指建筑的高度或者层数达到一定要求的建筑物，国际上将9-16层，高度不超过50米的为第一类高层；

17-25层，高度不超过75米的为第二类高层；

26-40层，高度不超过100米的为第三类高层；

40层以上，高度高于100米的为第四类高层。

我国《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）规定10层及10层以上或者超过28米的钢筋混凝土结构为高层建筑结构。

高层建筑已经成为现代化城市的象征，世界第一座高层建筑建成于美国芝加哥，10层，高42米，而我国高层建筑发展与20世纪50年代末。

高层建筑高度上升，功能增多，必然要求着建筑材料的质量，混凝土和钢材的运用促进高层建筑结构的发展，但是随之而来的却是高层建筑需求的能源的不确定化，很多能源在高层建筑之中并没有得到充分的利用，就好比火电站用煤炭发电一样，只用到了肉眼看得到的，却忽略了更多更好的资源，现代技术均是飞一般的速度，从古代木制建筑到现代的混凝土建筑，混凝土材料代替了大量使用的木材，达到了减少树木使用的概率又加强了建筑的安全可靠性，一次又一次的革新，一次又一次的材料替换，必然导致建筑的高度的增加。

我国能源能源匮乏，而对能源、能量的消耗和浪费近些年来又非常惊人，更多表现在高层建筑上，很少一部分则表现在住宅建筑上，能耗量又是欧洲建筑的三倍，自1990年到2000年末从11.5%上升到27.6%年增长比率达到千分之五，到现在总体比率达到35%，根据发达国家能耗经验研究能耗在我国会越来越高，在国际而言我国是建筑规模大国，每一年使用在建筑上的能源越来越多，能耗亦是越多，面对如此大量的能耗和资源的损失我们应该提出解决的问题方法，在此应该重视资源问题，将能耗问题提到议程上来作为当前重要的民生问题之一。

既然提到能源和节能，又怎么少的了绿色环保呢！

绿色建筑也是节能的一方面，其内涵是自然和谐、节约环保、健康舒适。

而节约环保就是要求人们在构建和使用建筑物的全过程中，最大限度地节约资源、保护环境、呵护生态和减少污染，将因人类对建筑物的构建和使用活动所造成的对地球资源与环境的负荷和影响降到最低限度和生态的再造能力范围之内。

自然和谐就是要求人们在构建和使用建筑物的全过程中，亲近、关爱与呵护人与建筑物所处的自然生态环境，将认识世界、适应世界、关爱世界和改造世界自然和谐与相安无事地统一起来，做到人、建筑与自然和谐共生。

只有这样，才能兼顾与协调经济效益、社会效益和环境效益；

才能实现国民经济、人类社会和生态环境又好又快地可持续发展。

绿色建筑的意义节约能源和资源，减CO2少污染建筑本身就是能源消耗大户，同时对环境也有重大影响。

据统计，全球有50%的能源用于建筑，同时人类从自然界所获得的50%以上的物质原料也是用来建造各类建筑及其附属设施。

尽管诸如道路，桥梁，隧道等不能以绿色建筑去衡量，但是居住区，办公大厦，公寓等对资源的利用时周而复始的。

另外，有措施及规范既有居住建筑节能改造-技术资讯-设计群网，建筑引起的空气污染，光污染，电磁污染占据了环境总污染的1/3还多，人类活动产生的垃圾，其中40%为建筑垃圾。

对于发展中国家而言，由于大量人口涌入城市，对住宅，道路，地下工程，公共设施的需求越来越高，所耗费的能源也雨来越多，这与日益匮乏的石油资源，煤资源产生了不可调和的矛盾。

在建筑功能当中，办公、居住、娱乐、运动，越来越多的建筑功能被开发使用，随着功能的开发，能源供应中能源的损失便成为了一个严谨的问题，这些功能当中有要求墙体使用材料，装饰装修材料、照明、消防、管道系统等材料的使用材质要求。

然而高层建筑节能是一项复杂的系统工程，从高层建筑本体技术到高层建筑用材料产品、高层建筑热环境用设备等都存在着节能潜力。

因此，高层建筑节能设计应是在保证其使用功能、建筑质量和室内环境的前提下，采取各种有效的节能技术与管理措施。

例如外墙的保温设计，在北方天气寒冷，室外温度普遍偏低，室内温度与室外温度的差值较大，墙体损热值较大，此时便需要设计外墙的保温，减低损热值，这对于使用什么材料，使用什么工艺均是一个严谨的问题。

在建筑体当中，建筑外墙面积占较大的一部分，所用材料的工程量大，质量要求严格，在建筑的基本形式不能改变的情况下，高层建筑节能设计可采用外墙外保温技术的建筑节能改造模式，改造时可多考虑节能保温涂料与轻型保温板材等技术的复合运用。

目前，高效建筑绝热材料的使用和复合墙体的做法在国内不断推广，通过墙体采用岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚乙烯塑料等新型高效保温绝热材料，减低外墙传热系数。

在对高层建筑其他功能的改造要求方面考虑较少的情况下，节能设计可采用外墙外保温技术和外墙内保温技术相结合的节能改造模式。

改造时，因其支撑结构相对独立，各种技术运用的空间较大，可考虑以原有墙体作保温加固处理后再进行外包，宜采用各类型节能保温板材辅以保温辅料，并配合节能保温门窗等共同使用。

在保温技术中，我国北方经常使用，至于南方温度较高，一年四季较为温和一般很少使用保温，使用更多的反而是坡屋顶，坡屋顶使用自排水，节约了排水所用的能源消耗，但是在平屋顶当中，尤其是超高层建筑是无法自排水的，只有使用组织排水才可以将屋顶的雨水排干，雨水作为一种自然资源应该是我们利用的资源，而不是我们舍弃的资源，针对这种资源的利用可以大量的研究来解决各种问题来达到高效利用的效果。

对于屋顶节能，其面积较大，受热较多，日光照射面积大，屋面上不仅可以对其进行能源节约，还可以开发太阳能，及风能，储存雨水作为建筑供水使用，同时屋顶对于室内功能的要求也是比较严格的，工程师们把绿色建筑、智能建筑的思想贯穿于建筑设计、施工、管理全过程。

尽量采用新型节能墙体和屋面保温、隔热技术与材料，使用高效的保暖层及双层、三层玻璃或低辐射玻璃。

例如防水工程，保温工程，通常建筑工程师会将防水与保温同时施工，此时对于使用什么材料可以保温更久，甚至费用最少的材料可以用最长的时间等，而我国通常的屋面保温节能的做法是将容重低、导热系数小、吸水率低、有一定强度的轻质高效保温材料设置在防水层和屋面板之间，这种做法为正铺法。

还有许多高层建筑采用了轻质高强、吸水率极低的挤塑聚苯板作为保温材料，采用倒铺法，取得了较好的效果。

倒铺法是将防水层设置于保温层下，其优点是由于保温材料的保护作用，使防水材料免受室外空气温度的变化及施工人员来回走动所造成的损坏，大大延长了防水材料的使用年限，有一定节能功效，但造价较高，其中必要的因素就是保温层一定要好，质量选择很重要且不能怕谁水，传统的做法是将保温层做在防水层的下层，其效果取决于防水层的质量，在这个问题当中保温层是绝对怕水的，使用当防水层破裂时保温层的作用就不能更好的体现，通常设置绿屋顶或者高反射率屋顶，减低保暖及空调设备的能源用量。

施工工艺当中只有改善工艺、改善材料保证可以使用足够的时间才能更好的节约资源和利用资源。

目前，我国采用的浅色坡屋面节能设计技术。

它既能有效排水，防止屋面渗漏，又能有效隔热保温，节约能源。

深暗色的屋顶仅反射不到30%的日照，而非金属浅颜色的屋顶至少反射65%的日照，反射率高的屋顶大约节省20~30%的能源消耗。

对于超高层建筑，自来水压力不足，不能供应至所需楼层，对于超高层建筑，电力供应也是一项严峻的问题，很多超高层建筑面临供电不足的现象，主要原因是用电过多，单项的电力供应不能解决系统和正常生活用电，高度超过100m以上除太阳辐射可以认为基本不变以外，气温和风速等气象参数均发生很大变化。

当地面风速为2m/s时，100m高度的风速根据指数规律达到3m/s，而400～500米时风速可达到5m/s以上，温度随高度的变化也明显降低，通常每100米高度的温度下降0.6～1.0℃，仅此变化即可导致建筑物移动一个2级气候区。

随之而产生的称其为高楼风，主要分布于高层建筑周围，具有特殊的分布性。

其特点为：

风速大，风向不规则、变幻莫测。

对于此类建筑，在保证其结构安全的前提下增加电力发电装置，可以在适当的部位安装适量的风力发电机（应该进行独立的荷载计算），电力资源即减轻了建筑内部电力供应的压力，在建筑物设计上，变革传统的设计模式。

超前设计，建筑物除满足基本使用需求外，预留一定的功能拓展空间。

在使用一定年限后，经过小范围、局部的维修、改建、扩建和配件更换，不落后于时代发展要求。

利用自然能源来提供建筑物部分的供暖及制冷（风向与气流的运用），合理利用太阳能，尽量采用自然光照明，太阳能热水；

在高层建筑上，可安装风力发电机，也为高层建筑资源节约提供好的示例。

对于室外墙体，例如超高层的办公大楼外部幕墙，如果把外部幕墙利用起来则会是一个重大的能源点，第一大楼周围高楼一般很少；

第二太阳照晒面积很大，对于一般高层而言，外部节能的概念或许没有那么的强烈，对于超高层建筑而言则是能源宝地，外部采用大面积的太阳能发电，不禁可以提高建筑利用率还会增加太阳能的资源利用率。

水供应压力不足，只能采用水泵抽水，把水集中到高层区对部分楼层进行供应即浪费资源又浪费时间，对此我们应该针对高层建筑当中的水资源进行一定的节能，例如划分楼层区设置生活用水过滤系统，将用过的水回收净化再利用，对于室外采用储水设施将雨水储存起来作为建筑内部功能用水，利用建筑屋顶制作一个储水容器，预测天气变化，开启不同的模式应对降雨量的不同，采用储水智能化，使用计算机自动控制储水系统，达到人工智能化，结合排水系统防止储水过而多引发溢水事故。

对于本文之中所涉及到的能源节约设施及其问题，我们可以看到当前资源的浪费和消耗是极度严重的，如果有一天我国的资源使用待尽，人们即将产生严重的危机问题，在这一刻来临之前我们需要做好预防准备，把资源的浪费、能量的损失控制到最低点，为后人的发展营造良好的环境。

能源、资源的大量消耗带来的不只是经济上的泡沫，还是环境污染的主要原因例如pm2.5、酸雨、土地盐渍等问题，只有节约能源，发展可再生资源才可能改变当前的现状，大量的植树造林，少使用不可再生资源，控制废气的排放，严格要求排放要求，一方面，我国建筑节能标准与发达国家之间存在差距。

发达国家每隔几年就修订一次标准，比如：

法国曾在1974年、1982年、1989年、2001年4 

次修订建筑标准；

德国从1977年第一部建筑节能法规“WSVO”开始实施，至今也进行了4次修订，而且每次修订后的标准均比上次的标准节能25％以上。

而我国的围护结构传热系数与国外标准中围护结构传热系数限值进行对比可以看出，我国即使全面执行现行的建筑节能标准，与发达国家相比仍存在相当大的差距，制定严密的管理制度才是未来可行的执行方案，只有严格的制度才能够使国家能源、资源的到保障，后人的生活才可以得到保障，环环相扣，因果相连

建筑节能的意义重大：

可以缓解能源的紧张局面，是社会经济发展的需要；

减轻大气污染的需要；

保护生态环境和提高建筑热环境的质量；

建筑节能亦是发张绿色建筑的需要，在空调和照明的节能方面有实际意义。