高層建筑框架結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)工程布置分析

1、高層建筑結(jié)構(gòu)論文 論文題目： 高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì) 姓 名： 盧 州 學(xué) 號(hào)： 2014110104108 年級(jí)班級(jí)：2014級(jí) 建筑施工管理（1）班 指導(dǎo)教師： 楊 想 紅 貴州民族大學(xué)人文科技學(xué)院工學(xué)部二0一六年十二 緒論早在20世紀(jì)70年代，建筑節(jié)能的概念就被正式提出，提高建筑中的能源利用效率。因此，對(duì)于高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的研究，已經(jīng)成為人們普遍關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題。 高層結(jié)構(gòu)中能源是一個(gè)重要的問(wèn)題，建筑節(jié)能的核心是減少建筑能耗，現(xiàn)代建筑需要跟多的能源來(lái)維持建筑內(nèi)部的運(yùn)行，電力，水等，均是難以用其他能源代替的，是人們生活的必須資源，是建筑功能使用的必要前提，而隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng)，城市化進(jìn)程加

2、快，高層建筑的發(fā)展已進(jìn)入到住宅領(lǐng)域，并成為建筑行業(yè)的主流。只有在高層結(jié)構(gòu)的建筑中解決能源問(wèn)題，高層建筑在這個(gè)科技發(fā)展迅速的時(shí)代才能順應(yīng)潮流，解決能源問(wèn)題是當(dāng)前最為重要的問(wèn)題。高層建筑的建設(shè)水平定義了一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)水平，技術(shù)水平、電梯設(shè)備、消防能力等，為了探討本問(wèn)題的相關(guān)設(shè)計(jì)，在正文當(dāng)中會(huì)介紹著名建筑師的高層結(jié)構(gòu)房屋的節(jié)能設(shè)計(jì)作品及我的一些看法。摘要:本文主要對(duì)高層建筑、超高層建筑節(jié)能做一般的分析和討論，在討論過(guò)程中；對(duì)建筑節(jié)約做出大膽的構(gòu)思和設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)有的案例課題研究高層建筑，例如高層建筑外觀的節(jié)能設(shè)計(jì) ，電力設(shè)計(jì)，保溫材料、防水材料、風(fēng)力、及雨水儲(chǔ)存利用。關(guān)鍵詞： 超高層建筑 建筑節(jié)能 高

3、層風(fēng) 電力 雨水儲(chǔ)存想要探討高層建筑節(jié)能首先我們要了解什么是高層建筑，只有了解什么是高層建筑了以后，我們才可以更好的去研究高層建筑節(jié)能的問(wèn)題與及探討怎么設(shè)計(jì)才可以更好的利用高層建筑所擁有的特點(diǎn)和條件去創(chuàng)造節(jié)能的條件。高層建筑，顧名思義，高層建筑就是指建筑的高度或者層數(shù)達(dá)到一定要求的建筑物，國(guó)際上將9-16層，高度不超過(guò)50米的為第一類高層；17-25層，高度不超過(guò)75米的為第二類高層；26-40層，高度不超過(guò)100米的為第三類高層；40層以上，高度高于100米的為第四類高層。我國(guó)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 3-2010）規(guī)定10層及10層以上或者超過(guò)28米的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為高層建筑結(jié)構(gòu)

4、。高層建筑已經(jīng)成為現(xiàn)代化城市的象征，世界第一座高層建筑建成于美國(guó)芝加哥，10層，高42米，而我國(guó)高層建筑發(fā)展與20世紀(jì)50年代末。高層建筑高度上升，功能增多，必然要求著建筑材料的質(zhì)量，混凝土和鋼材的運(yùn)用促進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展，但是隨之而來(lái)的卻是高層建筑需求的能源的不確定化，很多能源在高層建筑之中并沒(méi)有得到充分的利用，就好比火電站用煤炭發(fā)電一樣，只用到了肉眼看得到的，卻忽略了更多更好的資源，現(xiàn)代技術(shù)均是飛一般的速度，從古代木制建筑到現(xiàn)代的混凝土建筑，混凝土材料代替了大量使用的木材，達(dá)到了減少樹(shù)木使用的概率又加強(qiáng)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換，必然導(dǎo)致建筑的高度的增加。

5、我國(guó)能源能源匱乏 ，而對(duì)能源、能量的消耗和浪費(fèi)近些年來(lái)又非常驚人，更多表現(xiàn)在高層建筑上，很少一部分則表現(xiàn)在住宅建筑上，能耗量又是歐洲建筑的三倍，自1990年到2000年末從11.5%上升到27.6%年增長(zhǎng) 比率達(dá)到千分之五，到現(xiàn)在總體比率達(dá)到35%， 建筑能源損耗調(diào)查根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家能耗經(jīng)驗(yàn) 研究能耗在我國(guó)會(huì)越來(lái)越高，在國(guó)際 而言我國(guó)是建筑規(guī)模大國(guó)，每一年使用在建筑上的能源越來(lái)越多，能耗亦是越多，面對(duì)如此大量的能耗和資源的損失我們應(yīng)該提出解決的問(wèn)題方法，在此應(yīng)該重視資源問(wèn)題，將能耗問(wèn)題提到議程上來(lái)作為當(dāng)前重要的民生問(wèn)題之一。既然提到能源和節(jié)能，又怎么少的了綠色環(huán)保呢！綠色建筑也是節(jié)能的一方面，其內(nèi)

6、涵是自然和諧、節(jié)約環(huán)保、健康舒適。而節(jié)約環(huán)保就是要求人們?cè)跇?gòu)建和使用建筑物的全過(guò)程中，最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、呵護(hù)生態(tài)和減少污染，將因人類對(duì)建筑物的構(gòu)建和使用活動(dòng)所造成的對(duì)地球資源與環(huán)境的負(fù)荷和影響降到最低限度和生態(tài)的再造能力范圍之內(nèi)。自然和諧就是要求人們?cè)跇?gòu)建和使用建筑物的全過(guò)程中，親近、關(guān)愛(ài)與呵護(hù)人與建筑物所處的自然生態(tài)環(huán)境，將認(rèn)識(shí)世界、適應(yīng)世界、關(guān)愛(ài)世界和改造世界自然和諧與相安無(wú)事地統(tǒng)一起來(lái)，做到人、建筑與自然和諧共生。只有這樣，才能兼顧與協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益；才能實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、人類社會(huì)和生態(tài)環(huán)境又好又快地可持續(xù)發(fā)展。綠色建筑的意義節(jié)約能源和資源，減CO2少污染建筑本身

7、就是能源消耗大戶，同時(shí)對(duì)環(huán)境也有重大影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球有50%的能源用于建筑，同時(shí)人類從自然界所獲得的50%以上的物質(zhì)原料也是用來(lái)建造各類建筑及其附屬設(shè)施。盡管諸如道路，橋梁，隧道等不能以綠色建筑去衡量，但是居住區(qū)，辦公大廈，公寓等對(duì)資源的利用時(shí)周而復(fù)始的。另外，有措施及規(guī)范既有居住建筑節(jié)能改造-技術(shù)資訊-設(shè)計(jì)群網(wǎng)，建筑引起的空氣污染，光污染，電磁污染占據(jù)了環(huán)境總污染的1/3還多，人類活動(dòng)產(chǎn)生的垃圾，其中40%為建筑垃圾。對(duì)于發(fā)展中國(guó)家而言，由于大量人口涌入城市，對(duì)住宅，道路，地下工程，公共設(shè)施的需求越來(lái)越高，所耗費(fèi)的能源也雨來(lái)越多，這與日益匱乏的石油資源，煤資源產(chǎn)生了不可調(diào)和的矛盾。綠色建筑

8、及綠色建筑發(fā)展現(xiàn)狀在建筑功能當(dāng)中，辦公、居住、娛樂(lè)、運(yùn)動(dòng)，越來(lái)越多的建筑功能被開(kāi)發(fā)使用，隨著功能的開(kāi)發(fā)，能源供應(yīng)中能源的損失便成為了一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯?wèn)題，這些功能當(dāng)中有要求墻體使用材料，裝飾裝修材料、照明、消防、管道系統(tǒng)等材料的使用材質(zhì)要求。然而高層建筑節(jié)能是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，從高層建筑本體技術(shù)到高層建筑用材料產(chǎn)品、高層建筑熱環(huán)境用設(shè)備等都存在著節(jié)能潛力。因此，高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)是在保證其使用功能、建筑質(zhì)量和室內(nèi)環(huán)境的前提下，采取各種有效的節(jié)能技術(shù)與管理措施。例如外墻的保溫設(shè)計(jì)，在北方天氣寒冷，室外溫度普遍偏低，室內(nèi)溫度與室外溫度的差值較大，墻體損熱值較大，此時(shí)便需要設(shè)計(jì)外墻的保溫，減低損熱值，這

9、對(duì)于使用什么材料，使用什么工藝均是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯?wèn)題。在建筑體當(dāng)中，建筑外墻面積占較大的一部分，所用材料的工程量大，質(zhì)量要求嚴(yán)格，在建筑的基本形式不能改變的情況下，高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)可采用外墻外保溫技術(shù)的建筑節(jié)能改造模式，改造時(shí)可多考慮節(jié)能保溫涂料與輕型保溫板材等技術(shù)的復(fù)合運(yùn)用。目前，高效建筑絕熱材料的使用和復(fù)合墻體的做法在國(guó)內(nèi)不斷推廣，通過(guò)墻體采用巖棉、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溫絕熱材料，減低外墻傳熱系數(shù)。在對(duì)高層建筑其他功能的改造要求方面考慮較少的情況下，節(jié)能設(shè)計(jì)可采用外墻外保溫技術(shù)和外墻內(nèi)保溫技術(shù)相結(jié)合的節(jié)能改造模式。改造時(shí)，因其支撐結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立，各種技術(shù)運(yùn)

10、用的空間較大，可考慮以原有墻體作保溫加固處理后再進(jìn)行外包，宜采用各類型節(jié)能保溫板材輔以保溫輔料，并配合節(jié)能保溫門窗等共同使用高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。在保溫技術(shù)中，我國(guó)北方經(jīng)常使用，至于南方 溫度較高，一年四季較為溫和 一般很少使用保溫，使用更多的反而是坡屋頂，坡屋頂使用 自排水，節(jié)約了排水所用的能源消耗，但是在平屋頂當(dāng)中，尤其是超高層建筑是無(wú)法自排水的，只有使用組織排水才可以將屋頂?shù)挠晁鸥?，雨水作為一種自然資源應(yīng)該是我們利用的資源，而不是我們舍棄的資源，針對(duì)這種資源的利用可以大量的研究來(lái)解決各種問(wèn)題來(lái)達(dá)到高效利用的效果 。對(duì)于屋頂節(jié)能，其面積較大，受熱較多，日光照射面積大，屋面上不僅可以對(duì)其進(jìn)行能

11、源節(jié)約，還可以開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能，及風(fēng)能，儲(chǔ)存雨水作為建筑供水使用，同時(shí)屋頂對(duì)于室內(nèi)功能的要求也是比較嚴(yán)格的，工程師們把綠色建筑、智能建筑的思想貫穿于建筑設(shè)計(jì)、施工、管理全過(guò)程。盡量采用新型節(jié)能墻體和屋面保溫、隔熱技術(shù)與材料，使用高效的保暖層及雙層、三層玻璃或低輻射玻璃。例如防水工程，保溫工程，通常建筑工程師會(huì)將防水與保溫同時(shí)施工，此時(shí)對(duì)于使用什么材料可以保溫更久，甚至費(fèi)用最少的材料可以用最長(zhǎng)的時(shí)間等，而我國(guó)通常的屋面保溫節(jié)能的做法是將容重低、導(dǎo)熱系數(shù)小、吸水率低、有一定強(qiáng)度的輕質(zhì)高效保溫材料設(shè)置在防水層和屋面板之間，這種做法為正鋪法。還有許多高層建筑采用了輕質(zhì)高強(qiáng)、吸水率極低的擠塑聚苯板作為保溫材料

12、，采用倒鋪法，取得了較好的效果。倒鋪法是將防水層設(shè)置于保溫層下，其優(yōu)點(diǎn)是由于保溫材料的保護(hù)作用，使防水材料免受室外空氣溫度的變化及施工人員來(lái)回走動(dòng)所造成的損壞，大大延長(zhǎng)了防水材料的使用年限，有一定節(jié)能功效，但造價(jià)較高，其中必要的因素就是保溫層一定要好，質(zhì)量選擇很重要且不能怕誰(shuí)水，傳統(tǒng)的做法是將保溫層做在防水層的下層，其效果取決于防水層的 質(zhì)量，在這個(gè)問(wèn)題當(dāng)中保溫層是絕對(duì)怕水的，使用當(dāng)防水層破裂時(shí)保溫層的作用就不能更好的體現(xiàn)，通常設(shè)置綠屋頂或者高反射率屋頂，減低保暖及空調(diào)設(shè)備的能源用量。施工工藝當(dāng)中只有改善 工藝、改善材料保證可以使用足夠的時(shí)間才能更好的節(jié)約資源和利用資源。 目前，我國(guó)采用的淺色

13、坡屋面節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)。它既能有效排水，防止屋面滲漏，又能有效隔熱保溫，節(jié)約能源。深暗色的屋頂僅反射不到30%的日照，而非金屬淺顏色的屋頂至少反射65%的日照，反射率高的屋頂大約節(jié)省2030%的能源消耗。對(duì)于超高層建筑，自來(lái)水壓力不足，不能供應(yīng)至所需樓層，對(duì)于超高層建筑，電力供應(yīng)也是一項(xiàng)嚴(yán)峻的問(wèn)題，很多超高層建筑面臨供電不足的現(xiàn)象，主要原因是用電過(guò)多，單項(xiàng)的電力供應(yīng)不能解決系統(tǒng)和正常生活用電，高度超過(guò)100 m以上除太陽(yáng)輻射可以認(rèn)為基本不變以外，氣溫和風(fēng)速等氣象參數(shù)均發(fā)生很大變化。當(dāng)?shù)孛骘L(fēng)速為2 m/s時(shí)，100m高度的風(fēng)速根據(jù)指數(shù)規(guī)律達(dá)到3m/s，而400500米時(shí)風(fēng)速可達(dá)到5m/s以上，溫度隨

14、高度的變化也明顯降低，通常每100米高度的溫度下降0.61.0，僅此變化即可導(dǎo)致建筑物移動(dòng)一個(gè)2級(jí)氣候區(qū)建筑工程：超高層建筑節(jié)能難題。隨之而產(chǎn)生的稱其為高樓風(fēng)，主要分布于高層建筑周圍，具有特殊的分布性。其特點(diǎn)為：風(fēng)速大，風(fēng)向不規(guī)則、變幻莫測(cè)。對(duì)于此類建筑，在保證其結(jié)構(gòu)安全的前提下增加電力發(fā)電裝置，可以在適當(dāng)?shù)牟课话惭b適量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)（應(yīng)該進(jìn)行獨(dú)立的荷載計(jì)算），電力資源即減輕了建筑內(nèi)部電力供應(yīng)的壓力，在建筑物設(shè)計(jì)上，變革傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式。超前設(shè)計(jì)，建筑物除滿足基本使用需求外，預(yù)留一定的功能拓展空間。在使用一定年限后，經(jīng)過(guò)小范圍、局部的維修、改建、擴(kuò)建和配件更換，不落后于時(shí)代發(fā)展要求。利用自然能源來(lái)

15、提供建筑物部分的供暖及制冷（風(fēng)向與氣流的運(yùn)用），合理利用太陽(yáng)能，盡量采用自然光照明，太陽(yáng)能熱水；在高層建筑上，可安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)，也為高層建筑資源節(jié)約提供好的示例。對(duì)于室外墻體，例如超高層的辦公大樓外部幕墻 ，如果把外部幕墻利用起來(lái)則會(huì)是一個(gè)重大的能源點(diǎn)，第一大樓周圍高樓一般很少；第二 太陽(yáng)照曬面積很大，對(duì)于一般高層而言，外部節(jié)能的概念或許沒(méi)有那么的強(qiáng)烈，對(duì)于超高層建筑而言則是能源寶地，外部采用大面積的太陽(yáng)能發(fā)電，不禁可以提高建筑利用率還會(huì)增加太陽(yáng)能的資源利用率。水供應(yīng)壓力不足，只能采用水泵抽水，把水集中到高層區(qū)對(duì)部分樓層進(jìn)行供應(yīng)即浪費(fèi)資源又浪費(fèi)時(shí)間，對(duì)此我們應(yīng)該針對(duì)高層建筑當(dāng)中的水資源進(jìn)行一定

16、的節(jié)能，例如劃分樓層區(qū)設(shè)置生活用水過(guò)濾系統(tǒng)，將用過(guò)的水回收凈化再利用，對(duì)于室外采用儲(chǔ)水設(shè)施將雨水儲(chǔ)存起來(lái)作為建筑內(nèi)部功能用水，利用建筑屋頂制作一個(gè)儲(chǔ)水容器，預(yù)測(cè)天氣變化，開(kāi)啟不同的模式應(yīng)對(duì)降雨量 的不同，采用儲(chǔ)水智能化，使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制儲(chǔ)水系統(tǒng)，達(dá)到人工智能化 ，結(jié)合排水系統(tǒng)防止儲(chǔ)水過(guò)而多引發(fā)溢水事故。對(duì)于本文之中所涉及到的能源節(jié)約設(shè)施及其問(wèn)題，我們可以看到當(dāng)前資源的浪費(fèi)和消耗是極度嚴(yán)重的，如果有一天我國(guó)的資源使用待盡，人們即將產(chǎn)生嚴(yán)重的危機(jī)問(wèn)題，在這一刻來(lái)臨之前我們需要做好預(yù)防準(zhǔn)備，把資源的浪費(fèi)、能量的損失控制到最低點(diǎn)，為后人的發(fā)展?fàn)I造良好的環(huán)境。能源、資源的大量消耗帶來(lái)的不只是經(jīng)濟(jì)上的泡沫，還是環(huán)境污染的主要原因例如pm2.5、酸雨、土地鹽漬等問(wèn)題，只有節(jié)約能源，發(fā)展可再生資源才可能改變當(dāng)前的現(xiàn)狀，大量的植樹(shù)造林，少使用不可再生資源，控制廢氣的排放，嚴(yán)格要求排放要求，一方面，我國(guó)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)達(dá)國(guó)家之間存在差距。發(fā)達(dá)國(guó)家每隔幾年就修訂一次標(biāo)準(zhǔn)，比如：法國(guó)曾在1974年、1982年、1989年、2001年4次修訂建筑標(biāo)準(zhǔn)；德國(guó)從1977年第一部建筑節(jié)能法規(guī)“WSVO”開(kāi)始實(shí)施，至今也進(jìn)行了4次修訂，而且每次修訂