時(shí)間：2022-03-22 20:06:26
序論：在您撰寫(xiě)高層建筑論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中藥遵循節(jié)能設(shè)計(jì)的相關(guān)理念。具體來(lái)說(shuō)可以從下面幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：一是，充分考慮高層建筑對(duì)于城市環(huán)境產(chǎn)生的影響作用，綜合進(jìn)行考慮對(duì)高層建筑的建設(shè)位置以及朝向進(jìn)行規(guī)范，如果建筑的容積率太大，就很難滿足內(nèi)部空間的日照要求，同時(shí)還會(huì)增加相應(yīng)的采暖等方面的費(fèi)用，因此在進(jìn)行高層建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分研究建筑位置朝向與節(jié)能減排的相關(guān)關(guān)系，使建筑的方位能夠接受到適量的日照，可以增加相關(guān)的開(kāi)窗面積，增加南向開(kāi)窗，減少相應(yīng)的北向以及東向開(kāi)窗面積，這樣能夠使建筑獲得更多的光照，同時(shí)能夠有效減少建筑的熱量損失，使內(nèi)部能夠保持一個(gè)較為舒適溫暖的居住環(huán)境。第二方面可以對(duì)相應(yīng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，這樣也能取得良好地節(jié)能效果。在寒冷地區(qū)，較為常見(jiàn)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的做法為：粘土空心磚與實(shí)心磚復(fù)合砌筑的墻體；采用粘土實(shí)心磚或空心磚巖棉進(jìn)行夾心砌筑的復(fù)合墻體；采用頁(yè)巖陶?；炷量招钠鰤K進(jìn)行砌筑的墻體等，良好地建筑材料能夠起到良好地保溫隔熱效果。第三為一些影響建筑節(jié)能的相關(guān)因素。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示，在高層建筑的耗能結(jié)構(gòu)中，護(hù)墻體耗產(chǎn)生的能量消耗最大，能夠占到總耗能比例為25％。這與結(jié)構(gòu)的外露面積大事分不開(kāi)的，而建筑的形體變化是增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積的主要因素，對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，體形系數(shù)越大，則會(huì)產(chǎn)生更多的耗能，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，遵循的原則為，形體變化不宜過(guò)為復(fù)雜和多變，科學(xué)合理選擇相應(yīng)的建筑保溫材料以及建筑結(jié)構(gòu)形式。
2在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中需要的問(wèn)題
2.1建筑防火的問(wèn)題
高層建筑的總體布局要遵循暢通安全的相關(guān)原則，在進(jìn)行樓道設(shè)計(jì)時(shí)，能夠保證人員進(jìn)行暢通流動(dòng)，在緊急情況下，能夠及時(shí)進(jìn)行人員疏散，同時(shí)應(yīng)在相應(yīng)的采光設(shè)施以及照明系統(tǒng)位置設(shè)立顯眼的疏散標(biāo)志這樣能夠?qū)崿F(xiàn)緊急情況下，人員快速進(jìn)行安全撤離，有效避免踩踏事件的發(fā)生；對(duì)相應(yīng)的防火分區(qū)進(jìn)行合理設(shè)置，同時(shí)合理設(shè)置相應(yīng)的消防器械以及疏散通道，這樣在火災(zāi)發(fā)生時(shí)候，能夠及時(shí)采取相應(yīng)的滅火措施，同時(shí)有效進(jìn)行人員的疏散。要保證在同一層樓體的任何一個(gè)位置，兩個(gè)消防栓的水槍能夠同時(shí)到達(dá)。在進(jìn)行建筑室內(nèi)室外消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分滿足相應(yīng)的消防用水的要求以及滅火水壓，同時(shí)消防水池的容量也要滿足相應(yīng)的防火要求。
2.2建筑抗風(fēng)的問(wèn)題
要根據(jù)建筑物周圍的氣流狀況以及受到外力作用下，建筑物的形體變化，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定或者產(chǎn)生疲勞性破壞，因而建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)成為高層建筑一個(gè)重要的安全隱患。風(fēng)災(zāi)損壞的主要表現(xiàn)形式為，破壞建筑的結(jié)構(gòu)，甚至導(dǎo)致倒塌現(xiàn)象，因此在進(jìn)行建筑工程的抗風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，能夠?qū)こ贪踩a(chǎn)生重要的影響作用。
2.3建筑電氣的設(shè)計(jì)
（1）消防電源與配電的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行高層建筑消防電源的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要滿足：①相應(yīng)的供電電源要來(lái)自于兩個(gè)不同的發(fā)電廠，這樣一旦出現(xiàn)問(wèn)題或者發(fā)生突發(fā)事件，能夠保證建筑的電源能夠正常運(yùn)行。②相應(yīng)的供電電源要求來(lái)源于2個(gè)不同的區(qū)域的變電站。③搞成建筑其中一個(gè)電源要來(lái)自于相應(yīng)的區(qū)域變電所，而另外的一個(gè)電源為自備的發(fā)電設(shè)備。
（2）建筑應(yīng)急照明設(shè)計(jì)。當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)或者其他故障時(shí)，可能會(huì)對(duì)建筑的正常照明系統(tǒng)產(chǎn)生影響，進(jìn)而啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急照明系統(tǒng)，這被稱為事故照明，進(jìn)行高層建筑應(yīng)急照明的安裝設(shè)計(jì)時(shí)要遵循人性化的相關(guān)原則，將應(yīng)急照明設(shè)施設(shè)置在相應(yīng)的疏散樓梯、消防控制室、消防電梯前室、消防水泵房、電源室、變配電室或者防排煙機(jī)房的墻面位置以及頂棚位置。
（3）電梯設(shè)計(jì)。在進(jìn)行高層建筑的電梯在設(shè)計(jì)時(shí)要遵循的原則為，電梯位置設(shè)置合理，運(yùn)行噪音較小，不影響居民的日常生活。同時(shí)還要根據(jù)居住結(jié)構(gòu)的形式對(duì)電梯的最大載荷進(jìn)行調(diào)整。這樣能夠充分保證居民方便進(jìn)行出行。在遇到緊急情況時(shí)，電梯要能夠提供安全便捷的疏散方式。為了能夠充分確保電梯的安全正常運(yùn)行。同時(shí)便于進(jìn)行人員的施救以及火災(zāi)的搶救，要設(shè)計(jì)相應(yīng)的排水設(shè)施。一般會(huì)在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，將相應(yīng)的消防泵房、變配電站以及柴油電機(jī)放置在地下室位置，這樣如果地下室出現(xiàn)積水現(xiàn)象，就很難進(jìn)行有效的滅火措施。因此應(yīng)該在充分重視地下室排水的建設(shè)與設(shè)計(jì)，在進(jìn)行電梯設(shè)計(jì)時(shí)通常要設(shè)計(jì)兩套相應(yīng)的供電系統(tǒng)，一套用于正常供電，另一套時(shí)供電系統(tǒng)則是用于緊急情況時(shí)候，進(jìn)行自備發(fā)電，進(jìn)而充分保證電梯安全運(yùn)行。
（4）排煙設(shè)計(jì)。在眾多的高層建筑火災(zāi)事故中，很多人由于煙氣產(chǎn)生窒息以及中毒現(xiàn)象，在封閉性的樓梯間可以再樓梯入口的位置設(shè)置相應(yīng)的置陽(yáng)臺(tái)或者凹廊。這樣能夠及時(shí)進(jìn)行排煙，能有效減少相應(yīng)的人員傷亡事故。同時(shí)在設(shè)計(jì)中，可以將消防電梯前室與樓梯前室進(jìn)行合并使用，同時(shí)采用相應(yīng)的常閉防火門(mén)。
（5）防雷擊設(shè)計(jì)。在進(jìn)行高層建筑防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要遵循“綜合治理，整體防御，突出重點(diǎn)，多重保護(hù)”的相關(guān)設(shè)計(jì)原則，積極做好相應(yīng)的防雷設(shè)施的設(shè)計(jì)。在建筑的頂端以及其他容易受到雷擊作用的部位，可以社會(huì)自設(shè)置相應(yīng)的避雷針，避雷帶以及避雷網(wǎng)，利用建筑結(jié)構(gòu)中的主鋼筋作相應(yīng)的防雷引下線，同時(shí)在建筑物周圍設(shè)置相應(yīng)的避雷帶；同時(shí)還要將建筑物內(nèi)的金屬設(shè)施以及突出屋面的金屬部件進(jìn)行接地處理，有效防止靜電火花的產(chǎn)生。
3結(jié)束語(yǔ)
［論文關(guān)鍵詞］高層建筑；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；結(jié)構(gòu)體系
我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，建筑業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，近十幾年我國(guó)已建成高層建筑萬(wàn)棟，建筑面積達(dá)到2億平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場(chǎng)80層，高322米；上海金茂大廈88層，高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓：地王國(guó)際商會(huì)中心即地王大廈共54層，高206.3米。隨著城市化進(jìn)程加速發(fā)展，全國(guó)各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為土建工作設(shè)計(jì)人員，必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)體系，只有這樣才能使設(shè)計(jì)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量的基本原則。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機(jī)電管道的設(shè)置、施工技術(shù)的要求、施工工期長(zhǎng)短和投資造價(jià)的高低等。其主要特點(diǎn)有：
（一）水平力是設(shè)計(jì)主要因素
在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因?yàn)榻ㄖ灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對(duì)一定高度建筑來(lái)說(shuō)，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動(dòng)力性的不同而有較大的變化。
（二）側(cè)移成為控指標(biāo)
與低層或多層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。
另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質(zhì)高強(qiáng)材料的應(yīng)用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大，在設(shè)計(jì)中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)，否則會(huì)產(chǎn)生以下情況：
1.因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，尤其是豎向構(gòu)件，當(dāng)側(cè)向位移增大時(shí)，偏心加劇，當(dāng)產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致房屋側(cè)塌。
2.使居住人員感到不適或驚慌。
3.使填充墻或建筑裝飾開(kāi)裂或損壞，使機(jī)電設(shè)備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運(yùn)行。
4.使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞。
（三）抗震設(shè)計(jì)要求更高
有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除要考慮正常使用時(shí)的豎向荷載、風(fēng)荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
（四）減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要
高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意昧著不增加基礎(chǔ)造價(jià)和處理措施，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟(jì)效益。
地震效應(yīng)與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對(duì)豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。
（五）軸向變形不容忽視
采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時(shí)，此種軸向變形的差異將會(huì)達(dá)到較大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁中間支座沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大。
（六）概念設(shè)計(jì)與理論計(jì)算同樣重要
抗震設(shè)計(jì)可以分為計(jì)算設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)兩部分。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)計(jì)算是在一定的假想條件下進(jìn)行的，盡管分析手段不斷提高，分析的原則不斷完善，但由于地震作用的復(fù)雜性和不確定性，地基土影響的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)體系本身的復(fù)雜性，可能導(dǎo)致理論分析計(jì)算和實(shí)際情況相差數(shù)倍之多，尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段之后，會(huì)出現(xiàn)構(gòu)件局部開(kāi)裂甚至破壞，這時(shí)結(jié)構(gòu)已很難用常規(guī)的計(jì)算原理去進(jìn)行分析。實(shí)踐表明，在設(shè)計(jì)中把握好高層建筑的概念設(shè)計(jì)也是很重要的。
二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
（一）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
1.鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑、設(shè)備和施工密切配合，做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，并積極采用新技術(shù)、新工藝和新材料。
2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)重視結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)造，擇優(yōu)選擇抗震及抗風(fēng)性能好而經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系與平、立面布置方案，并注意加強(qiáng)構(gòu)造連接。在抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)整體抗震性能，使整個(gè)結(jié)構(gòu)有足夠的承載力、剛度和延性。
（二）高層建筑結(jié)構(gòu)體系及適用范圍
目前國(guó)內(nèi)的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其結(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)等。
1.框架結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系是由樓板、梁、柱及基礎(chǔ)四種承重構(gòu)件組成。由梁、柱、基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架，它是主要承重結(jié)構(gòu)，各平面框架再由連系梁連系起來(lái)，即形成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系，它是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式之一。
框架結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點(diǎn)是：建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面也容易處理，結(jié)構(gòu)自重輕，計(jì)算理論也比較成熟，在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)較低。
框架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是：框架結(jié)構(gòu)本身柔性較大，抗側(cè)力能力較差，在風(fēng)荷載作用下會(huì)產(chǎn)生較大的水平位移，在地震荷載作用下，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞比較嚴(yán)重。
框架結(jié)構(gòu)的適用范圍：框架結(jié)構(gòu)的合理層數(shù)一般是6到15層，最經(jīng)濟(jì)的層數(shù)是10層左右。由于框架結(jié)構(gòu)能提供較大的建筑空間，平面布置靈活，可適合多種工藝與使用的要求，已廣泛應(yīng)用于辦公、住宅、商店、醫(yī)院、旅館、學(xué)校及多層工業(yè)廠房和倉(cāng)庫(kù)中。
2.剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑中為了提高房屋結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度，在其中設(shè)置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”，剪力墻的主要作用在于提高整個(gè)房屋的抗剪強(qiáng)度和剛度，墻體同時(shí)也作為維護(hù)及房間分格構(gòu)件。
剪力墻結(jié)構(gòu)中，由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載，剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置，它剛度大，空間整體性好，用鋼量省。歷史地震中，剪力墻結(jié)構(gòu)表現(xiàn)了良好的抗震性能，震害較少發(fā)生，而且程度也較輕微，在住宅和旅館客房中采用剪力墻結(jié)構(gòu)可以較好地適應(yīng)墻體較多、房間面積不太大的特點(diǎn)，而且可以使房間不露梁柱，整齊美觀。
剪力墻結(jié)構(gòu)墻體較多，不容易布置面積較大的房間，為了滿足旅館布置門(mén)廳、餐廳、會(huì)議室等大面積公共用房的要求，以及在住宅樓底層布置商店和公共設(shè)施的要求，可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架，形成框支剪力墻結(jié)構(gòu)。
在框支剪力墻中，底層柱的剛度小，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會(huì)產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形，因此，在地震區(qū)不允許采用這種框支剪力墻結(jié)構(gòu)。
3.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻，可以組成框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點(diǎn)，又有較大的剛度和較強(qiáng)的抗震能力，因而廣泛地應(yīng)用于高層建筑中的辦公樓和旅館。
4.筒體結(jié)構(gòu)體系。隨著建筑層數(shù)、高度的增長(zhǎng)和抗震設(shè)防要求的提高，以平面工作狀態(tài)的框架、剪力墻來(lái)組成高層建筑結(jié)構(gòu)體系，往往不能滿足要求。這時(shí)可以由剪力墻構(gòu)成空間薄壁筒體，成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，以增強(qiáng)梁的剛度，也可以形成空間整體受力的框筒，由一個(gè)或多個(gè)筒體為主抵抗水平力的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)。通常筒體結(jié)構(gòu)有：
（1）框架—筒體結(jié)構(gòu)。中央布置剪力墻薄壁筒，由它受大部分水平力，周邊布置大柱距的普通框架，這種結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)類似框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，目前南寧市的地王大廈也用這種結(jié)構(gòu)。
（2）筒中筒結(jié)構(gòu)。筒中筒結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外兩個(gè)筒體組合而成，內(nèi)筒為剪力墻薄壁筒，外筒為密柱（通常柱距不大于3米）組成的框筒。由于外柱很密，梁剛度很大，門(mén)密洞口面積小（一般不大于墻體面積50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空間整體作用，類似一個(gè)多孔的豎向箱形梁，有很好的抗風(fēng)和抗震性能。目前國(guó)內(nèi)最高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)如上海金茂大廈（88層、420.5米）、廣州中天廣場(chǎng)大廈（80層、320米）都是采用筒中筒結(jié)構(gòu)。
（3）成束筒結(jié)構(gòu)。在平面內(nèi)設(shè)置多個(gè)剪力墻薄壁筒體，每個(gè)筒體都比較小，這種結(jié)構(gòu)多用于平面形狀復(fù)雜的建筑中。
（4）巨型結(jié)構(gòu)體系。巨型結(jié)構(gòu)是由若干個(gè)巨柱（通常由電梯井或大面積實(shí)體柱組成）以及巨梁（每隔幾層或十幾個(gè)樓層設(shè)一道，梁截面一般占一至二層樓高度）組成一級(jí)巨型框架，承受主要水平力和豎向荷載，其余的樓面梁、柱組成二級(jí)結(jié)構(gòu)，它只是將樓面荷載傳遞到第一級(jí)框架結(jié)構(gòu)上去。這種結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)梁柱截面較小，使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。
除以上介紹的幾種結(jié)構(gòu)體系外，還有其他一些結(jié)構(gòu)形式，也可應(yīng)用，如薄殼、懸索、膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架等，不過(guò)目前應(yīng)用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結(jié)構(gòu)。
［參考文獻(xiàn)］
［1］GB50011－2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.
［2］GB50010－2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.
【關(guān)鍵詞】:高層建筑;圍護(hù)結(jié)構(gòu);節(jié)能;
復(fù)合墻體節(jié)能是我國(guó)的國(guó)策,建筑節(jié)能是節(jié)能中的重中之重,應(yīng)該列為我國(guó)建設(shè)工作中的重要位置。建筑能論文耗在我國(guó)整個(gè)能耗中的地位也越來(lái)越重要。1996年中國(guó)建筑年消耗3·3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,占能源消耗總量的24%,到2001年已達(dá)到3·76億噸,占總量消耗的27·6%,年增長(zhǎng)比例千分之五;隨著建筑業(yè)的高速發(fā)展和人民生活質(zhì)量的改善,建筑能耗占全社會(huì)總能耗的比例還會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)當(dāng)前的房屋建設(shè)規(guī)?？胺Q世界第一。目前全國(guó)房屋數(shù)量有400億m2左右,房屋建筑規(guī)?？磥?lái)已超過(guò)所有發(fā)達(dá)國(guó)家,僅去年一年房屋竣工面積是19·7億m2,這幾年差不多都是接近這個(gè)數(shù)字。而據(jù)預(yù)測(cè),到2010年,我國(guó)房屋總建筑面積將達(dá)到519億m2,其中城市171億m2。然而,截至到去年,我國(guó)節(jié)能建筑的總面積還只有2·3億m2,在每年近20億m2的竣工面積當(dāng)中,只有五六千萬(wàn)平方米是節(jié)能建筑,只占3%左右,也就是說(shuō)有97%屬于高耗能建筑。我國(guó)的高層建筑有近七十年的歷史,然而城市中任何建筑都是城市設(shè)計(jì)、規(guī)劃的一部分,城市設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作,我國(guó)在這方面的經(jīng)驗(yàn)不多,而且管理機(jī)制尚不健全,往往受一些因素的影響,工作不甚周密和協(xié)調(diào),甚至失去控制,有許多的問(wèn)題等待我們?nèi)ソ鉀Q,有待于探索和改進(jìn),所以說(shuō),今天的高層建筑設(shè)計(jì)仍處在一個(gè)不太成熟的階段。
高層建筑體形龐大,如容積率過(guò)高,相鄰建筑互相遮擋、不通透,形成大面積陰影區(qū),城市人居環(huán)境質(zhì)量下降,市中心人口膨脹、交通擁擠。除此之外,近些年在某些城市建高層建筑已成風(fēng)氣,設(shè)計(jì)者往往貪大求高,大部分精力放在追求立面形式和使用功能上,而往往忽略生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、建筑設(shè)計(jì)節(jié)能意識(shí)淡薄,造成高能耗、低效益,影響常年使用,浪費(fèi)巨大。
建筑節(jié)能包含兩部分內(nèi)容,一部分是加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱能力,另一部分就是從供暖、供冷的熱源、輸送渠道及實(shí)現(xiàn)方式來(lái)節(jié)約能源。一般的房子里,30%的熱量從窗戶跑掉了。如果選用雙層玻璃,中間再充上惰性氣體,就可在一定程度上阻斷熱量散發(fā)。35%熱量從墻體散發(fā),如采用隔熱材料,增加保溫層,節(jié)能效果就很明顯。智能化建筑首先要達(dá)到節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)和良好的居住舒適度,其次才是家具的智能化和安全保衛(wèi)的智能化。實(shí)際上,智能化建筑不一定就是豪華的,但它必須是低能耗的。美國(guó)有些智能化建筑造價(jià)比普通建筑還低15%,因?yàn)樗鼈冏非蠛侠淼慕Y(jié)構(gòu),講究實(shí)用功能和外觀的簡(jiǎn)潔,利用了可回收材料,而不追求豪華裝飾。還可以充分利用地?zé)岜眉夹g(shù),如冰島等國(guó)家,建筑房子時(shí)先在地上打兩個(gè)洞,通過(guò)電泵將地下水循環(huán)起來(lái),為整座房子供熱。惟一耗能的就是電泵。而在丹麥等國(guó),由于地處海邊,太陽(yáng)能和風(fēng)能的利用條件得天獨(dú)厚,使用熱泵技術(shù)時(shí)結(jié)合風(fēng)能與太陽(yáng)能,用風(fēng)能與太陽(yáng)能來(lái)帶動(dòng)電泵就可以做到“零能耗”。所以建筑節(jié)能不僅是建筑本身的節(jié)能,且由城市的綜合環(huán)境、氣候條件、總體布局;建筑物的形體變化、朝向;護(hù)結(jié)構(gòu)保溫、隔熱的性能;門(mén)窗質(zhì)量等許多綜合性因素構(gòu)成,因此,高層建筑的節(jié)能首先應(yīng)為設(shè)計(jì)者重視。
1優(yōu)化建筑位置及朝向設(shè)計(jì)高層建筑的定位首先應(yīng)考慮對(duì)城市環(huán)境的影響容積率過(guò)高很難滿足日照要求,陽(yáng)光有著巨大輻射能量。據(jù)有關(guān)資料分析,地球每年接收的能量有60億億千瓦,這么大能量棄之可惜,從某種意義上講地球本身就是巨大的太陽(yáng)能接收器,陽(yáng)光不僅對(duì)人的身體健康有著很大影響,對(duì)建筑的節(jié)能也有著十分重要意義。城市規(guī)劃應(yīng)注重應(yīng)用日照原理,合理的確定建筑位置與朝向,使每幢建筑能接收更多的太陽(yáng)輻射熱能,因此,建筑的方位與節(jié)能有著直接關(guān)系。如,在北緯40°~45°度地區(qū),冬天建筑的朝向所得到的輻射能量幾乎比夏天多兩倍,而在夏天東、西向所得到的能量比南向多2·5倍,不同朝向,不同季節(jié),建筑物所得到的太陽(yáng)輻射熱能量不同,熱損失也不同,尤其是在冬至前后,由于太陽(yáng)高度角低,房間所接收的太陽(yáng)光線的面積比夏天多得多。在確定建筑的方位時(shí)首先應(yīng)考慮環(huán)境情況,按其太陽(yáng)高度角做出日影響圖,以確定冬季每天的日照時(shí)間,建筑南向開(kāi)窗面積盡可能大些,在滿足采光條件下,北向、東向窗盡可能小些,從而獲得更多的太陽(yáng)光線,減少熱損失,保持室內(nèi)舒適的溫度環(huán)境。
2優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計(jì)(1)外墻是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體部分,高層建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同于磚石結(jié)構(gòu)房屋,前者是鋼筋混凝土框架或剪力墻結(jié)構(gòu)承重,因此,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,目前在寒冷地區(qū)常用的墻體做法有:頁(yè)巖陶?；炷量招钠鰤K;粘土空心磚與實(shí)心磚復(fù)合墻體;粘土實(shí)心磚或空心磚巖棉夾心復(fù)合墻體等。但存在問(wèn)題較多,節(jié)能的效果仍達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料布置分外側(cè)和內(nèi)側(cè),在寒冷地區(qū)的同一氣候條件下,由于材料層次布置不同所取得的保溫效果也不盡相同,為防止墻體內(nèi)產(chǎn)生冷凝水,保溫層設(shè)在外側(cè)更為妥些。
(2)高層建筑的圍護(hù)墻體不宜采用外側(cè)保溫的聚苯乙烯泡沫板(舒樂(lè)板、PG板),巖棉板等輕質(zhì)保溫材料。一幢建筑的壽命少則幾十年,多則上百年,材料的應(yīng)用與建筑整體的壽命應(yīng)同步。對(duì)于輕質(zhì)的外保溫復(fù)合墻體,筆者認(rèn)為存在以下不足之處:1)抗震能力差,易松散,與結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)合不好,整體性能差。2)不能承受外部裝修貼、掛荷載,如:貼石材,安裝裝飾構(gòu)件等。3)不能承受有振動(dòng)的鑿、刨的裝修,如:剁斧石面層、予留洞、槽易出現(xiàn)冷橋。4)墻表面易出現(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,是保溫、隔熱的薄弱環(huán)節(jié)。據(jù)測(cè)定,高層建筑所出現(xiàn)的冷橋約占整個(gè)熱損失的5%~13%,因此應(yīng)引起設(shè)計(jì)者重視,采取有效構(gòu)造措施盡可能避免產(chǎn)生冷橋。(3)國(guó)外普遍推廣采用混凝土空心砌塊用于高層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫,歐、美各國(guó)取得不少先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。如:美國(guó)研制的TB型保溫隔熱復(fù)合砌塊;波蘭的咬合式保溫砌塊,兩塊組合成320厚墻體,在空心砌塊內(nèi)填入高效保溫材料,墻體傳熱系數(shù)K=0·1209W/m2·k~1100W/m2·k;芬蘭研制的一種空心砌塊,空隙之間填入聚胺脂保溫材料,300厚,傳熱系數(shù)K=0·25W/m2·k~0·28W/m2·k。某些歐美國(guó)家50%左右的建筑已應(yīng)用多種形式的混凝土空心砌塊。由于混凝土空心砌塊保溫效果好,又具有一定強(qiáng)度,避免了輕質(zhì)復(fù)合材料墻體的一些弊端。
3影響建筑節(jié)能的其他因素(1)高層建筑護(hù)墻體耗能量較大,占整個(gè)建筑耗能的25%左右。建筑的形體變化是建筑外露面積的主要因素之一,體形系數(shù)越大耗能越多,國(guó)外的一些高層建筑造成圓塔形,比如美國(guó)洛杉磯的好運(yùn)飯店、法國(guó)戴高樂(lè)機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、紐約第三大街53號(hào)辦公樓都是圓型或橢圓形,我們知道,相同的面積,圓的周長(zhǎng)最短,這樣使建筑外露面積較小。因此,基于能量損耗的考慮,高層建筑的形體變化不宜過(guò)多、復(fù)雜。(2)高層建筑的“風(fēng)環(huán)境”是影響建筑耗能因素之一。在冬季,風(fēng)力對(duì)建筑的熱損失很大,增大冷空氣的滲透量,使室內(nèi)熱損失加大。由于建筑某些部位處理不當(dāng),墻體內(nèi)部易產(chǎn)生冷凝水。因此,建筑保溫材料的選用,建筑構(gòu)造的合理性應(yīng)建立在科學(xué)、可靠的基礎(chǔ)上。3·6恢復(fù)補(bǔ)償功能將試件放入水中養(yǎng)護(hù)14天測(cè)其膨脹率,然后放空氣中任其干燥28天。失水后的試件產(chǎn)生微量干縮,重新放入水中后試件恢復(fù)失去的膨脹和自應(yīng)力值,經(jīng)試驗(yàn),第一天恢復(fù)20%~30%;第3天恢復(fù)40%~50%,14天基本全部恢復(fù)。3·7微小裂縫自愈合性能如果蓄水池或建筑物地下室墻板由于某種原因出現(xiàn)微小裂縫,膨脹纖維防水劑中部分成分的AI3+和SO42-在CaSO4、Ca(OH)2溶液中形成針柱狀鈣礬石晶體。當(dāng)重新接觸水后繼續(xù)增長(zhǎng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間會(huì)發(fā)生物理和化學(xué)的結(jié)合,晶體大量填充縫隙,使裂縫愈合。
摘要：從中國(guó)作為人口大國(guó)、城市土地資源緊缺的國(guó)情出發(fā)，探究垂直景觀在高層建筑中的應(yīng)用，為目前亟需擴(kuò)展城市綠地提供一個(gè)可操作的方法。通過(guò)對(duì)垂直景觀成熟經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與分析，了解如何將垂直景觀設(shè)計(jì)應(yīng)用到中國(guó)的高層建筑中去。建筑期刊
關(guān)鍵詞：高層建筑;垂直景觀;營(yíng)造
一、研究背景與意義
基于全球城市化進(jìn)程的日益加劇，人口的膨脹、城市建筑密度的不斷攀升，人們開(kāi)始意識(shí)到環(huán)境與建筑能耗的污染以及生態(tài)系統(tǒng)的危機(jī)。為了遏制這種趨勢(shì)，綠色建筑應(yīng)運(yùn)而生。綠色建筑的定義是在建筑的全壽周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。而實(shí)現(xiàn)綠色建筑的重要途徑之一就是———垂直景觀，它在城市生態(tài)景觀方面的補(bǔ)償作用不可估量。我國(guó)作為人口大國(guó)，城市土地資源緊缺，同時(shí)還有大量人口不斷涌入城市，導(dǎo)致北、上、廣等大城市越來(lái)越擁擠。這些寸土寸金的大城市中心集商業(yè)、娛樂(lè)、文化于一體，高層建筑林立，公共綠地嚴(yán)重短缺。有人提出建設(shè)更多的綠地廣場(chǎng)和公園來(lái)解決這一棘手的問(wèn)題。這個(gè)初衷是好的，可是實(shí)際的國(guó)情卻很難實(shí)施。據(jù)預(yù)測(cè)，2020年，中國(guó)將有300萬(wàn)農(nóng)村人口轉(zhuǎn)移到城市。大量的農(nóng)村人口正在以驚人的速度涌入城市，城市土地可容納量積聚飽和，我們正面臨著建筑土地和綠化面積如何平衡的極其嚴(yán)峻的問(wèn)題。而另一方面，物質(zhì)文化水平的提高，使得都市人對(duì)于生活品質(zhì)的追求也在不斷提高。他們渴望親近自然，享受綠色的需求正在與日俱增。據(jù)統(tǒng)計(jì)，上海在2010年的GDP已達(dá)到一萬(wàn)美元,隨著經(jīng)濟(jì)消費(fèi)能力的提升,高品質(zhì)的生活標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)成為城市居民越來(lái)越關(guān)注的話題。對(duì)公共綠地環(huán)境的投入，使得生活與工作環(huán)境更加舒適宜人成為人們的一種共識(shí)與追求。因此，在橫向綠化的可擴(kuò)展面積基本為零的情況下，尋求高層建筑縱向上的綠化可利用性定會(huì)成為一種趨勢(shì)。高層建筑的表皮綠化不僅能短期實(shí)現(xiàn)綠植覆蓋率，而且與建筑節(jié)能、減少能耗的綠色建筑目標(biāo)相一致，是一舉多得的方法。同時(shí)，垂直景觀對(duì)于改善都市的生態(tài)效應(yīng)也具有重要意義,高層建筑的垂直景觀功能定位于生態(tài)學(xué)，具有吸附與阻滯空氣中的塵埃、減少灰塵顆粒物，清潔凈化空氣、降低噪音輻射，調(diào)節(jié)室溫、節(jié)約建筑能耗，美化環(huán)境、令人身心愉悅等不可估量的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
城市垂直景觀設(shè)計(jì)早在古代巴比倫時(shí)期的經(jīng)典空中花園已經(jīng)出現(xiàn)了萌芽，當(dāng)然早期垂直立體綠化的呈現(xiàn)更多的是自然植物無(wú)意識(shí)的攀爬，品種較單一，更沒(méi)有系統(tǒng)理論的形成。直到20世紀(jì)90年代，西方發(fā)達(dá)國(guó)家才開(kāi)始了對(duì)垂直綠化的系統(tǒng)研究，它也逐步成為在景觀設(shè)計(jì)領(lǐng)域中對(duì)未來(lái)城市生態(tài)景觀發(fā)展的前沿課題。一些發(fā)達(dá)國(guó)家的垂直景觀在改善新興城市的生態(tài)環(huán)境方面，得到政府政策上的支持和推進(jìn)，給城市居民帶來(lái)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和健康上的利益，也在一定程度上消除了“城市熱島效應(yīng)”，推進(jìn)了生態(tài)園林建設(shè)的科學(xué)性。這其中，馬來(lái)西亞建筑師楊經(jīng)文可以說(shuō)是真正實(shí)現(xiàn)“空中花園”的先驅(qū)，他的建筑設(shè)計(jì)以與有機(jī)的、富有生命力的植被化相結(jié)合而聞名。他倡導(dǎo)建筑與植物生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)共生。在他的生態(tài)建筑實(shí)踐中，始終堅(jiān)持生物氣候?qū)W設(shè)計(jì)原則，創(chuàng)造了眾多令人驚艷的垂直景觀生態(tài)建筑。其著名作品之一是新加坡EDITT?TOWER，1998年獲得了熱帶生態(tài)建筑設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)。整座建筑遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去猶如一顆屹立于高樓大廈中的參天大樹(shù)，大樓的四周都被綠色植物所包裹，植物與建筑的和諧共存既達(dá)到了美學(xué)的高度，又起到了隔熱的作用。該建筑所設(shè)置的綠色空間與居住面積比例達(dá)到了1:2。
大樓還設(shè)有雨水回收、光伏發(fā)電、污水凈化等多套綠色節(jié)能系統(tǒng)。楊經(jīng)文的生態(tài)建筑，實(shí)現(xiàn)了綠色植物與建筑的和諧共生，也展現(xiàn)了通過(guò)精心配置的植物可能形成的豐富多姿的空間形態(tài)，將建筑與自然完美地結(jié)合。正如楊經(jīng)文所說(shuō)：“建筑物常?？梢钥醋鞔罅康臒o(wú)生命物質(zhì)的堆積，植被化的目標(biāo)就是將有機(jī)的、富有生命力的物質(zhì)與無(wú)機(jī)的、無(wú)生命的物質(zhì)融為一體。”除此以外，在日本、法國(guó)等都相繼出現(xiàn)了垂直景觀生態(tài)建筑。例如日本福岡的ACROS樓，整個(gè)建筑除去1/4的地下空間，地上建筑設(shè)計(jì)成臺(tái)階狀，屋頂部分全部由綠色植被所覆蓋?？⒐?shù)年，郁郁蔥蔥的植被已經(jīng)與南側(cè)公園的綠化融為一體，仿佛在城市中央形成了一座綠島，在收獲優(yōu)美的視覺(jué)景觀的同時(shí)，使整棟建筑的溫度更加舒適，創(chuàng)造了良好的生態(tài)效應(yīng)。目前，在北京、上海、深圳、重慶等大城市中，城市垂直綠化的研究和探討已經(jīng)形成一定的共識(shí),一些城市建筑外立面也出現(xiàn)了綠化表皮的實(shí)踐案例，但是這些實(shí)踐在某種程度上只能稱為垂直綠化，跟垂直景觀還有一定的距離，可以說(shuō)我國(guó)高層建筑垂直景觀設(shè)計(jì)尚處于起步階段，還有許多經(jīng)驗(yàn)要學(xué)習(xí)。
三、垂直景觀在高層建筑中的營(yíng)造手法
需要明確的是垂直景觀與垂直綠化是不同的兩個(gè)概念，垂直景觀是以充分利用建筑縱向空間、實(shí)現(xiàn)植物(包括喬木)與高層建筑共生的景觀設(shè)計(jì),而垂直綠化究其本質(zhì)是建筑垂直面的攀緣綠化，是攀緣植物翻轉(zhuǎn)90°的平面綠化。但兩者也存在著一些共同的特點(diǎn)，諸如占地少、都是利用縱向立體進(jìn)行的綠化設(shè)計(jì)等。垂直景觀的設(shè)計(jì)，將植物作為建筑造景的主要手法，通過(guò)不同的植物造景組合，形成建筑高層的平面布局與縱向建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特的空間構(gòu)建，形成如畫(huà)的美麗景觀，并且豐富高層建筑室內(nèi)空間的功能要求。對(duì)于這些營(yíng)造手法的探析需要更多的實(shí)踐操作的可能性，而目前我們更多的是只具備理論整理的經(jīng)驗(yàn)論。根據(jù)楊經(jīng)文在高層建筑運(yùn)用生物氣候?qū)W來(lái)組織空間的經(jīng)驗(yàn)，我們可以學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)方法如下：
(一)空間組織
分析其平面布局，楊經(jīng)文的高層建筑輪廓多設(shè)置為不規(guī)則形，利用不同凹度的開(kāi)敞空間進(jìn)行綠化?？v向樓層的懸挑式空間錯(cuò)落有致，既可以使不同戶型享受到更多的陽(yáng)光，同時(shí)錯(cuò)位排序的植物也可以得到足夠的光照和生長(zhǎng)空間，尤其是喬木植物。大量綠色植物的嵌入種植不僅有效地減少了建筑本身的熱島效應(yīng),還能生成氧氣，吸收二氧化碳與一氧化碳，并且豐富了建筑單一的表皮,也不影響陰影區(qū)開(kāi)窗的可能性。再分析其豎向空間，高層建筑的垂直景觀的結(jié)構(gòu)本身是植物搭配建筑的自然美與人工美結(jié)合的產(chǎn)物，應(yīng)當(dāng)考慮好植物的預(yù)留生長(zhǎng)空間，重視其彈性空間的設(shè)計(jì)安排。各類設(shè)施的設(shè)置力求便捷，滿足時(shí)空發(fā)展的需求。因此，消防、疏散等設(shè)施設(shè)計(jì)應(yīng)上升到美學(xué)層面去考量?？梢猿浞掷贸邔咏ㄖ阑鹨?guī)范所要求設(shè)置的建筑避難層，著重利用垂直景觀綠化、營(yíng)造生機(jī)盎然的建筑外立面，以提升整棟建筑的美感。
(二)植物配置
綠色植物作為垂直景觀生態(tài)建筑的重要要素，它直觀地展現(xiàn)著一座建筑的生態(tài)效應(yīng)和視覺(jué)感受。出色的垂直景觀生態(tài)建筑肯定是植物與建筑美學(xué)的高度融合，因此，植物的搭配尤為重要。垂直景觀的營(yíng)造也絕不是簡(jiǎn)單地給建筑物附著上一層攀緣綠植,它關(guān)注的是植物豐富種類的搭配、色彩季相的變化、姿態(tài)柔和的線條，營(yíng)造出具有豐富的時(shí)空變化的生命力的建筑。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，懸挑式的種植槽中作為獨(dú)立的植物單元，要充分配置好植物群落，豐富品種，形成自然分層的綠色景觀，例如可以在不同凹度的錯(cuò)層開(kāi)敞空間中，采取地被植物鋪底、喬木來(lái)遮陰、具有觀賞價(jià)值的灌木草花鑲嵌點(diǎn)綴的方式。同時(shí)，選用下垂式植物、藤蔓植物進(jìn)行垂吊式美化，彌補(bǔ)建筑外壁的一些生硬的結(jié)構(gòu)線條，營(yíng)造出與建筑相映成趣、叢植錯(cuò)落、四季皆有景的自然植物群落景觀。
(三)節(jié)能循環(huán)
正如楊經(jīng)文認(rèn)為許多后現(xiàn)代主義建筑，在建筑立面處理中過(guò)多地增添了許多無(wú)意義的造型，造成了許多建筑材料的浪費(fèi)。這些不理性的設(shè)計(jì)怪像，忽視了能源的合理使用和能耗的約束。面對(duì)日益嚴(yán)峻的世界能源消耗問(wèn)題，建筑師毫無(wú)疑問(wèn)要加強(qiáng)節(jié)能意識(shí)，特別是高層建筑的節(jié)能問(wèn)題。站在生物氣候?qū)W的高度去探索建筑節(jié)能的可能性與方法論，最終提升人的精神享受以及減少建筑能耗。高層建筑的垂直景觀應(yīng)當(dāng)統(tǒng)籌優(yōu)化生態(tài)層面的規(guī)劃設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)伊始,就該重視整體人工生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)回收,使綠色環(huán)境的原料與廢料盡可能多地循環(huán)利用，消化分解本身產(chǎn)生的能耗，降低損耗。設(shè)計(jì)要面臨的挑戰(zhàn)在于最大程度地去利用資源和能源，減少浮塵,吸附噪音，調(diào)節(jié)室溫，以最小的投入，獲得最大的收益，從而體現(xiàn)出垂直景觀生態(tài)建筑的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材等環(huán)保低碳理念。
(四)人性關(guān)懷
根據(jù)英國(guó)和日本的研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，工作或生活于高層建筑中的人群，有四成以上渴望與自然親近接觸，比如打開(kāi)窗戶能看到綠色或走到戶外去活動(dòng)，而垂直景觀正是把這種愿望付諸實(shí)踐的較好途徑。垂直景觀除了美化外部建筑環(huán)境，同時(shí)也為室內(nèi)空間引入了自然美景。不僅在高層建筑的室內(nèi)休憩空間真正實(shí)現(xiàn)了景為人用，更在陽(yáng)臺(tái)空間中構(gòu)造了一個(gè)個(gè)夢(mèng)幻的空中綠植花園。在陽(yáng)臺(tái)空間茂密的樹(shù)蔭下，層次分明的植物景觀，讓人感受到以植物景觀律動(dòng)為框、藍(lán)天為畫(huà)的奇妙體驗(yàn)。高層建筑的垂直景觀設(shè)計(jì)目標(biāo)不是為了模擬自然，更多的是可以彌合生態(tài)學(xué)和建筑設(shè)計(jì)之間生硬的裂縫,形成持久穩(wěn)固的聯(lián)系，營(yíng)造合宜的自然，創(chuàng)建合理的人工生態(tài)系統(tǒng)。因此，垂直景觀在高層建筑設(shè)計(jì)中，必須關(guān)注人的舒適度，從微觀層面上滿足人體工學(xué)的要求,關(guān)注人的健康,在強(qiáng)調(diào)采光、通風(fēng)、保溫等基礎(chǔ)條件上，還必須重視人的使用安全問(wèn)題。
四、結(jié)語(yǔ)
[論文摘要]高層建筑外部造型設(shè)計(jì)多以追求建筑形象的新、奇、特為目標(biāo)，每棟高層都想表現(xiàn)自己，突出自我，而這樣做的結(jié)果只能使整個(gè)城市顯得紛繁無(wú)序、生硬，建筑個(gè)體外部體量失衡，缺乏親近感，拒人于千里之外，因此，對(duì)高層建筑的外部尺度的研究是很有必要的。
所謂的尺度就是在不同空間范圍內(nèi)，建筑的整體及各構(gòu)成要素使人產(chǎn)生的感覺(jué)，是建筑物的整體或局部給人的大小印象與其真實(shí)大小之間的關(guān)系問(wèn)題。它包括建筑形體的長(zhǎng)度、寬度、整體與城市、整體與整體、整體與部分、部分與部分之間的比例關(guān)系，及對(duì)行為主體人產(chǎn)生的心理影響。講到尺度時(shí)應(yīng)注意它與尺寸之間的區(qū)別，尺度一般不是指建筑物或要素的真實(shí)尺寸，而是表達(dá)一種關(guān)系及其給人的感覺(jué)，尺寸是用度量單位，如：公里、米、尺、厘米等對(duì)建筑物或要素的度量，是在量上反映建筑及各構(gòu)成要素的大小。它直接影響人的心理感受，由此可見(jiàn)，尺度在高層建筑設(shè)計(jì)中處于一個(gè)至關(guān)重要的位置。高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，不能只單單重視建筑本身的立面造型的創(chuàng)造，而應(yīng)以人的尺度為參考系數(shù)，充分考慮人觀察視點(diǎn)、視距、視角，和高層建筑使用親近度，從宏觀的城市環(huán)境到微觀的材料質(zhì)感的設(shè)計(jì)都要?jiǎng)?chuàng)造良好的尺度感，把高層建筑的外部尺度分為五種主要尺度：城市尺度、整體尺度、街道尺度、近人尺度、細(xì)部尺度。
一、高層建筑設(shè)計(jì)中的外部尺度
（一）城市尺度
高層建筑是一座城市有機(jī)組成部分，因其體量巨大，高度很大，是城市的重要景點(diǎn)，對(duì)城市產(chǎn)生重大的影響。高層建筑對(duì)城市各構(gòu)成要素也產(chǎn)生重大的影響，高層建筑的位置、高度的確定，也應(yīng)充分地考慮該城市尺度、傳統(tǒng)文化，不當(dāng)?shù)某叨葧?huì)對(duì)城市產(chǎn)生不良的影響，改變了城市傳統(tǒng)的歷史文化，也改變了原來(lái)城市各構(gòu)成要素之間有機(jī)協(xié)調(diào)的比例關(guān)系，如：上海市，黃浦江可謂是城市一條重要水系，原先具有寬大、雄壯的氣勢(shì)。但由于東方明珠塔的建成，又過(guò)于靠近黃浦江，其他高層建筑也跟著靠近黃浦江建設(shè)，使黃浦江的尺度感變小了，失去了原有的雄壯，而改變了老上海的歷史與文化，從這一角度講，東方明珠塔的建成又是一件憾事。
（二）整體尺度
整體尺度是指高層建筑各構(gòu)成部分，如：裙房、主體和頂部等主要體塊之間的相互關(guān)系及給人的感覺(jué)。整體尺度是設(shè)計(jì)師十分注重的，關(guān)于建筑的整體尺度的均衡理論有許多種，但都強(qiáng)調(diào)整體尺度均衡的重要性。因此，建筑物的整體尺度的掌握是十分重要的，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意下面的兩點(diǎn)：高層建筑一般由三個(gè)部分組成的裙房、主體和頂部，也有些建筑在設(shè)計(jì)中加入了活躍元，以使整棟建筑造型生動(dòng)活躍起來(lái)。一個(gè)造型美的高層建筑是建立在很好地處理了這幾個(gè)部分之間的尺度關(guān)系，而這三個(gè)部分尺度的確定，應(yīng)有一個(gè)統(tǒng)一的尺度參考系（如把建筑的一層或幾層的高度作為參考系），不能每一部分的尺度參考系都不同，這樣易使整個(gè)建筑含糊、難以把握；高層建筑各部分細(xì)部尺度的劃分是建立在整體尺度的基礎(chǔ)上的，各個(gè)主要部分應(yīng)有更細(xì)的劃分，尺度具有等級(jí)性，才能使各個(gè)部分造型構(gòu)成豐富。尺度等級(jí)最高部分為高層建筑的某一整個(gè)部分（裙房、主體和頂部），最低部分通常采用層高、開(kāi)間的尺寸、窗戶、陽(yáng)臺(tái)等這些為人們所熟知的尺寸，使人們觀察該建筑時(shí)很容易把握該部分的尺度大小。一般在最高和最低等級(jí)之間還有1～2個(gè)尺度等級(jí)，也不易過(guò)多，太多易使建筑造型復(fù)雜而難以把握。
（三）街道尺度
街道尺度是指高層建筑臨街面的尺度對(duì)街道行人的視覺(jué)影響。這是人對(duì)高層建筑近距離的感知，也是高層建筑設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)。臨近街道的高層建筑部分的尺度確定，主要考慮到街道行人的舒適度，高層建筑主體因?yàn)槌叨冗^(guò)大，易向后退，使底層的裙房置于沿街部分，減少了高層建筑對(duì)街道的壓迫感。例如：上海南京路兩邊的高層建筑置于后面，裙房置于前使兩側(cè)的建筑高度與街道的寬度的比例為1∶12，形成良好的購(gòu)物環(huán)境。
為了保持街道空間及視覺(jué)的連續(xù)性，高層建筑臨街面應(yīng)與沿街的其他建筑相一致，宜有所呼應(yīng)。如：在新加坡老區(qū)和改建后的一條干道的兩側(cè)，為了不致造成新區(qū)高層和老區(qū)低層截然分開(kāi)，沿新區(qū)一側(cè)作了和老區(qū)房屋高度相同中相似的裙房，高層稍后退，形態(tài)效果良好的對(duì)話關(guān)系。
（四）近人尺度
近人尺度是指高層建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸給人的感覺(jué)。這部分經(jīng)常為使用者所接觸，也易被人們仔細(xì)觀察，也是人們對(duì)建筑直接感觸的重要部分。其尺度設(shè)計(jì)應(yīng)以人的尺度為參考系，不宜過(guò)大或過(guò)小，過(guò)大易使建筑缺少親近性，過(guò)小則減小了建筑的尺度感，使建筑猶如玩具。在近人尺度處理中，應(yīng)特別注意建筑底層及入口的柱子、墻面的尺度劃分，檐口、門(mén)、窗及裝飾的處理，使其尺度感比以上幾個(gè)部分更細(xì)。對(duì)入口部分及建筑周邊空間加以限定，創(chuàng)造一個(gè)由街道到建筑的過(guò)渡緩沖的空間，使人的心理有一個(gè)逐漸變化的過(guò)程。如：上海圖書(shū)館門(mén)前采用柱廊的形式，使出入館的人有一個(gè)過(guò)渡區(qū)，這樣使建筑更具有近人及親人性。二、高層建筑外部尺度設(shè)計(jì)的原則
（一）建筑與城市環(huán)境在尺度上的統(tǒng)一
注意高層建筑布置對(duì)城市輪廓線的影響，因?yàn)樵诔鞘休喞€的組織中，起最大作用的是建筑物，特別是高層建筑，因而它的布置應(yīng)遵行有機(jī)統(tǒng)一的原則進(jìn)行布置：（1）高層建筑聚集在一起布置，可以形成城市的“冠”，但為避免其相互干擾，可以采用一系列不同的高度，或雖采用相仿高度，但彼此間距適當(dāng)，組成有關(guān)的構(gòu)圖。也可以單棟高層建筑布置在道路轉(zhuǎn)彎處，以豐富行人的視覺(jué)觀賞；（2）若高層建筑彼此間毫無(wú)關(guān)系，隨處隨地而起不到向心的凝聚感，則不會(huì)產(chǎn)生令人滿意的和諧整體；（3）高層建筑的頂部不應(yīng)雷同或減少雷同，因?yàn)檫@會(huì)極大影響輪廓線的優(yōu)美感。
（二）同一高層建筑形象中，尺度要有序
高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮建筑的城市尺度、整體尺度、街道尺度、近人尺度、細(xì)部尺度這一尺度的序列，在某一尺度設(shè)計(jì)中要遵守尺度的統(tǒng)一性，不能把幾種尺度混淆使用，才能保證高層建筑物與城市之間、整體與局部之間、局部與局部之間及與人之間保持良好的有機(jī)統(tǒng)一。
（三）高層建筑形象在尺度上須有可識(shí)別性
高層建筑物上要有一些局部形象尺度，能使人把握其整體大小，除此之外，也可用一些屋檐、臺(tái)階、柱子、樓梯等來(lái)表示建筑物的體量。
三、結(jié)語(yǔ)
高層建筑的外部尺度影響因素很多，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)高層建筑中充分地把握各種尺度，結(jié)合人的尺度，滿足人的使用、觀賞的要求，必定能創(chuàng)造出優(yōu)美的高層建筑外部造型。
參考文獻(xiàn)：
高層建筑消防供電的最大特點(diǎn)是，平時(shí)不用、失火即用。所以對(duì)其供電系統(tǒng)各環(huán)節(jié)要求具有較高的靈活性、可靠性。消防用電設(shè)備多處于供電系統(tǒng)的末端，與其它用電負(fù)荷基本上同屬一個(gè)供配電系統(tǒng)，但負(fù)荷等級(jí)差異較大，供電靈活性、可靠性的要求也不相同。動(dòng)力照明主電源和聯(lián)動(dòng)控制自動(dòng)裝置、信號(hào)電源、電壓等級(jí)不一，同期使用也不一致，電源類別較多?；馂?zāi)現(xiàn)場(chǎng)斷電，這也是消防供電的一個(gè)特殊性。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)撲救首先要切斷非消防用電負(fù)荷電源，但這時(shí)消防用電負(fù)荷電源正是需要保證不間斷連續(xù)供電的關(guān)鍵時(shí)刻。
2高層建筑的消防供電及設(shè)施
根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定，高層建筑的消防供電按供電負(fù)荷等級(jí)分類時(shí)，消防用電的負(fù)荷等級(jí)與建筑物中供電負(fù)荷的最高等級(jí)相同。一類建筑的消防用電的供電負(fù)荷為一級(jí)，二類建筑消防用電的供電負(fù)荷為二級(jí)，其它的建筑供電負(fù)荷均為三級(jí)。在外部電源不能保證時(shí)，火災(zāi)應(yīng)急照明及疏散照明可采用蓄電池作為備用電源，連續(xù)供電時(shí)間不應(yīng)少于20分鐘?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的電源應(yīng)采用消防電源，備用電源宜采用蓄電池供電，CTR顯示器和通信設(shè)備應(yīng)由UPS裝置供電。高層建筑的消防供電設(shè)施主要包括：消火栓及其消防泵、自噴消防泵、防火卷簾門(mén)及電動(dòng)防火門(mén)、正壓送風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、消防電梯、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、氣體消防系統(tǒng)、消防廣播和聲光報(bào)警器、火災(zāi)應(yīng)急照明等設(shè)施。該系統(tǒng)用于發(fā)生停電事故時(shí)(包括火災(zāi)事故)，幫助人員逃生與疏散。
3消防供電的可靠性
供電電源、供電系統(tǒng)是否合理，配電設(shè)備、用電設(shè)備、電氣線路及接地系統(tǒng)故障等均影響消防供電的可靠性。電氣故障是無(wú)法限制在某個(gè)范圍內(nèi)的，保證一個(gè)供電系統(tǒng)安全可靠的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，需要貫穿設(shè)備制造、工程設(shè)計(jì)、施工安裝、日常維護(hù)檢查等各個(gè)環(huán)節(jié)，工程設(shè)計(jì)是非常重要的一環(huán)。保障消防供電的可靠線首先要選擇合適的消防供配電方式，然后是配電線路的型號(hào)規(guī)格的選擇，其次是正確的電氣設(shè)備選型和安裝，最后一定要做好接地接零保護(hù)，采用重復(fù)接地、等電位連接等方法來(lái)改善接地系統(tǒng)的保護(hù)功能。
4消防設(shè)備供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求
建筑物底面對(duì)建筑物空間形態(tài)的水平方向和垂直方向的穩(wěn)定性都是十分重要的，由于建筑物是鋼筋水泥等重物的砌筑而成，因此結(jié)構(gòu)荷載必須能將其重量向下作用于地面，而建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)基本要求就是要檢測(cè)地基是否能承載所選擇的結(jié)構(gòu)體系中向下的作用力(如圖1)。因此，在建筑設(shè)計(jì)最初階段就需要對(duì)主要的承重墻和承重柱的分布和位置作出總體考量。豎向和水平向結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)在低層、多層和高層建筑中設(shè)計(jì)基本原理都是一致的。豎向結(jié)構(gòu)體系成為設(shè)計(jì)的控制因素有兩個(gè):①較大的垂直荷載要求有較大的墻、柱或井筒;②側(cè)向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。側(cè)向荷載與豎向的荷載相比，其對(duì)建筑物的效應(yīng)不是線性增加的，而隨建筑物的增高迅速增大。例如，在所有條件相同時(shí)，在風(fēng)荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側(cè)向位移與高度的四次方成正比。在高層建筑中，不僅是抗剪，而更重要的是抵抗變形和整體抗彎，可見(jiàn)，高層建筑在結(jié)構(gòu)受力性能方面比低層建筑更加復(fù)雜。圖1高層建筑結(jié)構(gòu)受側(cè)向荷載和豎向荷載示意(a)受風(fēng)荷載示意(+壓力，－吸力)(b)在風(fēng)荷載和重力荷載組合作用下結(jié)構(gòu)受力示意
2高層建筑設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題
高層建筑在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)為了更好地滿足對(duì)大客流量和開(kāi)闊的視野空間的要求，通常在樓梯設(shè)計(jì)時(shí)是以寬大的敞開(kāi)樓梯來(lái)作為主要的客流通道，同時(shí)，為了更好的滿足建筑防火方面的要求，高層建筑在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候要采用封閉的樓梯間或者是防煙樓梯間，如圖2。因此，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員通常采用防火卷簾來(lái)作為封閉方式，這樣能夠更好的達(dá)到防火方面的要求。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候?yàn)榱烁玫臐M足相關(guān)規(guī)范要求，同時(shí)確保樓梯的數(shù)量和形式滿足使用方面的要求，但是，這種設(shè)計(jì)方案是一種不可取的方式，在出現(xiàn)火災(zāi)的時(shí)候，人員在疏散方面存在著一定的安全隱患。在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候還是存在著一個(gè)非常明顯問(wèn)題，就是地上層和地下層共用樓梯的問(wèn)題，在防火方面，為了避免在出現(xiàn)火災(zāi)的情況下建筑內(nèi)的人員由地上層進(jìn)入到地下層，不應(yīng)該出現(xiàn)共用樓梯的情況。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面要考慮的問(wèn)題非常多，因此，在樓梯設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地上和地下貫通的情況，這樣能夠在結(jié)構(gòu)上面更加便利，但是也是會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)一定的安全隱患。在很多的高層建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員對(duì)樓梯的設(shè)計(jì)方案并沒(méi)有得到很多施工人員的注意，同時(shí)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)κ枭⑼ǖ赖膶挾纫泊嬖谥欢▎?wèn)題，疏散通道的寬度在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候通常是會(huì)受到疏散門(mén)的影響，因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要對(duì)防火審核非常重視。
3高層建筑中建筑設(shè)計(jì)的措施
3．1高層建筑整體設(shè)計(jì)探析
(1)主體設(shè)計(jì)。當(dāng)代高層建筑設(shè)計(jì)中的一個(gè)全新的要求就是實(shí)現(xiàn)建筑本身的生態(tài)節(jié)能，這就要求對(duì)建筑本身主體的裙房部分加強(qiáng)設(shè)計(jì)，裙房的設(shè)計(jì)對(duì)高層建筑周圍街道的人性化空間的創(chuàng)造等有很大影響。對(duì)裙房的設(shè)計(jì)不僅要注重人性化，更要注重形式的多樣性。(2)處理手法上的巧妙運(yùn)用。高層建筑的實(shí)際建筑設(shè)計(jì)階段，高層建筑的塔樓設(shè)計(jì)并不能有很大的變化空間，但是可以從底層部分入手運(yùn)用一些巧妙地處理進(jìn)行空間上的拓展，通常都是采用入口縮進(jìn)和底層架空等手段進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3．2高層建筑中的分類建筑設(shè)計(jì)探析
(1)底層入口設(shè)計(jì)。底層入口相對(duì)來(lái)說(shuō)很重要，在北方地區(qū)，高層建筑的底層入口在設(shè)計(jì)上首先應(yīng)該避開(kāi)地域內(nèi)的冬季迎面風(fēng)，保證冬季的底層溫度。而在我國(guó)的南方地區(qū)，一定要保證底層入口設(shè)計(jì)的通風(fēng)散熱，因?yàn)槟戏降南募据^為炎熱，可采用局部或全部架空的方式避免對(duì)通風(fēng)的阻礙。
(2)建筑圍護(hù)設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)大部分人在高處都會(huì)有一定的恐懼心理，尤其在高層建筑上。在高層建筑的設(shè)計(jì)中一定要注重防護(hù)欄的設(shè)計(jì)，良好而合理的設(shè)計(jì)可以在使用性上給人以安全感。
(3)服務(wù)設(shè)施設(shè)計(jì)。高層建筑在設(shè)計(jì)初期要充分考慮到建筑的服務(wù)設(shè)施，這對(duì)高層建筑的整體感覺(jué)非常重要。首先在底層入口處要設(shè)置值班室，方便對(duì)出入人員的管理，其中要配置先進(jìn)的夜間電梯緊急呼叫裝置以及公用電話等，還要有特定的停車處和分戶信箱。
3．3高層建筑設(shè)計(jì)中的安全問(wèn)題探析
(1)高層建筑的防火問(wèn)題。防火問(wèn)題對(duì)于大多數(shù)建筑尤其是高層建筑來(lái)說(shuō)異常重要，建筑設(shè)計(jì)師要對(duì)防火問(wèn)題的設(shè)計(jì)進(jìn)行加強(qiáng)。
(2)電氣的問(wèn)題。高層建筑的電氣問(wèn)題主要分為三個(gè)方面，一是消防電源與配電問(wèn)題，要求供電電源來(lái)自不同發(fā)電廠或不同的區(qū)域變電站，以保證突發(fā)事件時(shí)供電及時(shí)解決。二是應(yīng)急照明問(wèn)題，高層建筑發(fā)生火災(zāi)或者其他突發(fā)狀況時(shí)事故照明要正常。三是高層建筑的電梯安裝問(wèn)題，電梯的位置設(shè)置要合理，電梯運(yùn)行過(guò)程中噪音不應(yīng)太大，且最大荷載量應(yīng)符合高層建筑的需要，方便快捷。
(3)防雷擊問(wèn)題。防雷擊問(wèn)題也是高層建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，應(yīng)本著“整體防御、綜合治理、多重保護(hù)、突出重點(diǎn)”的原則，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上做好防雷工作。高層建筑的頂端是防雷設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，可以安裝避雷針、避雷網(wǎng)或者避雷帶等。同時(shí)要利用建筑中的鋼筋作接地裝置，建筑周圍也要做避雷帶，內(nèi)部金屬物體也要接地。
4結(jié)束語(yǔ)
