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 姓 名： 盧 州 學(xué) 號： 2014110104108 年級班級：2014級 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，對于高層建筑節(jié)能設(shè)計的研究，已經(jīng)成為人們普遍關(guān)心的熱點問題。 高層結(jié)構(gòu)中能源是一個重要的問題，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維持建筑內(nèi)部的運行，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，而隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速增長，城市化進程加

2、快，高層建筑的發(fā)展已進入到住宅領(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題，高層建筑在這個科技發(fā)展迅速的時代才能順應(yīng)潮流，解決能源問題是當(dāng)前最為重要的問題。高層建筑的建設(shè)水平定義了一個國家的經(jīng)濟水平，技術(shù)水平、電梯設(shè)備、消防能力等，為了探討本問題的相關(guān)設(shè)計，在正文當(dāng)中會介紹著名建筑師的高層結(jié)構(gòu)房屋的節(jié)能設(shè)計作品及我的一些看法。摘要:本文主要對高層建筑、超高層建筑節(jié)能做一般的分析和討論，在討論過程中；對建筑節(jié)約做出大膽的構(gòu)思和設(shè)計，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 ，電力設(shè)計，保溫材料、防水材料、風(fēng)力、及雨水儲存利用。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)能的問題與及探討怎么設(shè)計才可以更好的利用高層建筑所擁有的特點和條件去創(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)達到一定要求的建筑物，國際上將9-16層，高度不超過50米的為第一類高層；17-25層，高度不超過75米的為第二類高層；26-40層，高度不超過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芝加哥，10層，高42米，而我國高層建筑發(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，混凝土和鋼材的運用促進高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展，但是隨之而來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，達到了減少樹木使用的概率又加強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、我國能源能源匱乏 ，而對能源、能量的消耗和浪費近些年來又非常驚人，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 比率達到千分之五，到現(xiàn)在總體比率達到35%， 建筑能源損耗調(diào)查根據(jù)發(fā)達國家能耗經(jīng)驗 研究能耗在我國會越來越高，在國際 而言我國是建筑規(guī)模大國，每一年使用在建筑上的能源越來越多，能耗亦是越多，面對如此大量的能耗和資源的損失我們應(yīng)該提出解決的問題方法，在此應(yīng)該重視資源問題，將能耗問題提到議程上來作為當(dāng)前重要的民生問題之一。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)保就是要求人們在構(gòu)建和使用建筑物的全過程中，最大限度地節(jié)約資源、保護環(huán)境、呵護生態(tài)和減少污染，將因人類對建筑物的構(gòu)建和使用活動所造成的對地球資源與環(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在構(gòu)建和使用建筑物的全過程中，親近、關(guān)愛與呵護人與建筑物所處的自然生態(tài)環(huán)境，將認(rèn)識世界、適應(yīng)世界、關(guān)愛世界和改造世界自然和諧與相安無事地統(tǒng)一起來，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)濟效益、社會效益和環(huán)境效益；才能實現(xiàn)國民經(jīng)濟、人類社會和生態(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，同時對環(huán)境也有重大影響。據(jù)統(tǒng)計，全球有50%的能源用于建筑，同時人類從自然界所獲得的50%以上的物質(zhì)原料也是用來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，公寓等對資源的利用時周而復(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，人類活動產(chǎn)生的垃圾，其中40%為建筑垃圾。對于發(fā)展中國家而言，由于大量人口涌入城市，對住宅，道路，地下工程，公共設(shè)施的需求越來越高，所耗費的能源也雨來越多，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、運動，越來越多的建筑功能被開發(fā)使用，隨著功能的開發(fā)，能源供應(yīng)中能源的損失便成為了一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}，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，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，此時便需要設(shè)計外墻的保溫，減低損熱值，這

9、對于使用什么材料，使用什么工藝均是一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}。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)計可采用外墻外保溫技術(shù)的建筑節(jié)能改造模式，改造時可多考慮節(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)合墻體的做法在國內(nèi)不斷推廣，通過墻體采用巖棉、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，因其支撐結(jié)構(gòu)相對獨立，各種技術(shù)運

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。在保溫技術(shù)中，我國北方經(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法自排水的，只有使用組織排水才可以將屋頂?shù)挠晁鸥桑晁鳛橐环N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，針對這種資源的利用可以大量的研究來解決各種問題來達到高效利用的效果 。對于屋頂節(jié)能，其面積較大，受熱較多，日光照射面積大，屋面上不僅可以對其進行能

11、源節(jié)約，還可以開發(fā)太陽能，及風(fēng)能，儲存雨水作為建筑供水使用，同時屋頂對于室內(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、施工、管理全過程。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，通常建筑工程師會將防水與保溫同時施工，此時對于使用什么材料可以保溫更久，甚至費用最少的材料可以用最長的時間等，而我國通常的屋面保溫節(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、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)點是由于保溫材料的保護作用，使防水材料免受室外空氣溫度的變化及施工人員來回走動所造成的損壞，大大延長了防水材料的使用年限，有一定節(jié)能功效，但造價較高，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，在這個問題當(dāng)中保溫層是絕對怕水的，使用當(dāng)防水層破裂時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間才能更好的節(jié)約資源和利用資源。 目前，我國采用的淺色

13、坡屋面節(jié)能設(shè)計技術(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。對于超高層建筑，自來水壓力不足，不能供應(yīng)至所需樓層，對于超高層建筑，電力供應(yīng)也是一項嚴(yán)峻的問題，很多超高層建筑面臨供電不足的現(xiàn)象，主要原因是用電過多，單項的電力供應(yīng)不能解決系統(tǒng)和正常生活用電，高度超過100 m以上除太陽輻射可以認(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，100m高度的風(fēng)速根據(jù)指數(shù)規(guī)律達到3m/s，而400500米時風(fēng)速可達到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)致建筑物移動一個2級氣候區(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。其特點為：風(fēng)速大，風(fēng)向不規(guī)則、變幻莫測。對于此類建筑，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（應(yīng)該進行獨立的荷載計算），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)計上，變革傳統(tǒng)的設(shè)計模式。超前設(shè)計，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)過小范圍、局部的維修、改建、擴建和配件更換，不落后于時代發(fā)展要求。利用自然能源來

15、提供建筑物部分的供暖及制冷（風(fēng)向與氣流的運用），合理利用太陽能，盡量采用自然光照明，太陽能熱水；在高層建筑上，可安裝風(fēng)力發(fā)電機，也為高層建筑資源節(jié)約提供好的示例。對于室外墻體，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則會是一個重大的能源點，第一大樓周圍高樓一般很少；第二 太陽照曬面積很大，對于一般高層而言，外部節(jié)能的概念或許沒有那么的強烈，對于超高層建筑而言則是能源寶地，外部采用大面積的太陽能發(fā)電，不禁可以提高建筑利用率還會增加太陽能的資源利用率。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)對部分樓層進行供應(yīng)即浪費資源又浪費時間，對此我們應(yīng)該針對高層建筑當(dāng)中的水資源進行一定

16、的節(jié)能，例如劃分樓層區(qū)設(shè)置生活用水過濾系統(tǒng)，將用過的水回收凈化再利用，對于室外采用儲水設(shè)施將雨水儲存起來作為建筑內(nèi)部功能用水，利用建筑屋頂制作一個儲水容器，預(yù)測天氣變化，開啟不同的模式應(yīng)對降雨量 的不同，采用儲水智能化，使用計算機自動控制儲水系統(tǒng)，達到人工智能化 ，結(jié)合排水系統(tǒng)防止儲水過而多引發(fā)溢水事故。對于本文之中所涉及到的能源節(jié)約設(shè)施及其問題，我們可以看到當(dāng)前資源的浪費和消耗是極度嚴(yán)重的，如果有一天我國的資源使用待盡，人們即將產(chǎn)生嚴(yán)重的危機問題，在這一刻來臨之前我們需要做好預(yù)防準(zhǔn)備，把資源的浪費、能量的損失控制到最低點，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的不只是經(jīng)濟上的泡沫，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，我國建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)達國家之間存在差距。發(fā)達國家每隔幾年就修訂一次標(biāo)準(zhǔn)，比如：法國曾在1974年、1982年、1989年、2001年4次修訂建筑標(biāo)準(zhǔn)；德國從1977年第一部建筑節(jié)能法規(guī)“WSVO”開始實施，至今也進行了4次修訂，而且每次修訂