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超高层建筑结构设计要点赏析八篇

时间:2023-08-03 16:44:55

超高层建筑结构设计要点

超高层建筑结构设计要点第1篇

关键词:复杂高层;超高层;结构设计;设计要点

在高层和超高层建筑的结构设计工作中,面临的问题十分复杂,与普通建筑相比,高层和超高层建筑的结构设计工作难度更高。为了解决高层及超高层建筑结构设计的难题,有必要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点进行探讨研究,这对我国城市发展以及建筑行业的发展都将起到重要的意义。

1、复杂高层和超高层建筑与普通建筑在结构设计上的区别

复杂高层和超高层建筑与普通建筑在结构设计上具有很大的不同,普通高层建筑的高度一般不超过200m,而复杂高层和超高层建筑的高度通常在200m以上,甚至可达到上千米。另一方面,普通高层建筑大多为钢筋混凝土结构,而复杂高层和超高层建筑通常采用混合结构或钢结构。此外,在复杂高层和超高层建筑的结构设计工作中,需要面对抗震要求、风荷载、舒适度、避难层、机电设备层、施工因素等一系列难题,可见复杂高层和超高层建筑的结构设计难度要远大于普通高层建筑。

2、进行复杂高层建筑与超高层建筑的结构设计时需考虑的问题

2.1设计方案方面的问题

在对建筑结构进行设计的时候第一步就要对建筑物的结构方案问题进行重要的思考。特别是对于那些复杂高层与超高层建筑来说,如果因为在选择结构设计方案的时候没有恰当的选择,那么就很容易引起整个结构设计方案大幅度的调整。正因如此,设计单位在对建筑物进行设计方案的制定时,不仅仅要把专业的东西结合进去,还要对去其他地区的实例进行考察,结合多方面的东西,来对方案进行有效的确立。

2.2建筑结构类型方面的问题

对复杂高层建筑与超高层建筑在展开选择结构类型的时候,结构设计工作者不仅仅要对建筑所在的地区的抗震度进行充分的考虑,还应该对建筑地区的外部环境的地质进行合理有效的分析。不仅如此,在一个方面还应该大量的减少建筑成本,对建筑工程造价问题进行充分合理的考虑,如果条件一样的话尽量选择成本比较低的借建筑结构。

3、复杂高层与超高层建筑结构设计要点

3.1严格选择合理的结构抗侧力体系

不同高度的高层建筑物,所采用的结构抗侧力体系也各不同,不同高度建筑物常用的结构抗侧力体系也不尽相同。在建筑结构设计上,要保证结构抗侧力构件能有效结合为一个整体,在复杂高层和超高层建筑结构体系设计过程中,如果采用多层抗侧力结构体系,那么应分析每种抗侧力结构体系的作用,要根据其作用的不同,对抗侧力构件进行科学的布置。在条件允许时,复杂高层和超高层建筑结构的抗侧力构件应该尽量做到相互连接,增强结构整体性,如可以通过伸臂桁架将核心筒和框架柱相互组合,例如广州东塔及其组合抗侧力体系,该建筑在结构设计中,就是通过伸臂桁架将核心筒和框架柱相互连接。另外也可以将通过环带桁架、巨型斜撑将框架柱组合成整体,进而形成巨型框架,此外还有深圳平安大厦及其组合抗侧力体系,该建筑在结构设计中,就是通过环带桁架、巨型斜撑将框架柱组合成整体。此外,也可以将纵横向墙体相互组合,形成组砼筒体或者组合墙,此抗侧力体系均可用于复杂高层和超高层建筑。

3.2概念设计的重要性

从以往的建筑工程中得出的经验,对于复杂高层和超高层建筑,应重视在其结构概念设计上的重要性,主要应重视以下几点:

(1)控制好建筑结构的均匀性和规则性,保证建筑结构的稳定性。

(2)保证建筑结构竖向和抗侧力有直接且有效的传力途径。

(3)保证建筑工程结构的整体性。

(4)在结构设计上,要保证绿色环保、节约能源。

建筑工程的结构设计要想满足以上几点,需要结构工程师和各专业设计之间的共同努力协作,只有协作好才能达到设计标准,保证工程质量。

3.3控制结构设计指标及计算结果的合理性

(1)合理选择分析软件

在建筑结构设计工作中已经普遍采用了信息化技术,目前计算机软件的种类十分繁多,各个软件的侧重点也不尽相同,因此,设计人员应该对各种软件有所了解,根据工程项目的实际情况,选择科学适用的计算机软件。

(2)充分考虑荷载作用

1)地震荷载

在复杂高层和超高层建筑进行结构设计时应考虑地震荷载的问题。对建筑施工场地进行地震安全性评价,结合安评内容并与规范规定采用的地震力合理对比,小震时应进行包络设计,同时根据规范要求合理选用地震波。

2)风荷载

在复杂高层和超高层建筑结构的设计过程中,风荷载对建筑物的影响很大,随着建筑物高度的增加,其风荷载也在不断的增加,对于建筑高度超过200m以上的建筑物,应进行风洞试验。

(3)合理控制关键设计指标

一定要合理控制各项关键设计指标,包括剪重比、自振周期、位移比、层间位移角、侧向刚度比与抗剪承载力比、核心筒和框架部分剪力与弯矩分配、单位面积下的重力荷载代表值、整体稳定性验算等等。

3.4结构性能优化分析

(1)在进行方案设计时,必须有结构专业的人员参与其中。

(2)复杂高层和超高层建筑在选择结构类型时,一定要充分考虑工程所建地的工程地质情况。

(3)要考虑工程的造价成本问题,在保证安全、质量的前提下,应尽可能选择造价较低的结构类型。

(4)要重视抗震设计,在复杂高层和超高层建筑的抗震方案设计过程中,要慎重的选择建筑结构的抗震材料,应有效控制地震发生时楼层间的位移限值,通过对发生改变的建筑构件和建筑层间的位移进行分析,得出构件的变形值,合理选择建筑结构的抗震方案。

3.5工程施工过程对设计的要求

在进行设计的过程中一定要充分考虑施工因素的影响,如在复杂高层和超高层建筑中,竖向构件的压缩变形会使建筑物的外形发生改变,而且影响建筑的内力分布。因此,为了避免建筑的外形发生改变,提高建筑结构设计的合理性,保证施工过程的安全,应对复杂高层和超高层建筑进行施工过程模拟和预变形演练。另外,在结构设计时,一定要注意复杂节点部位钢筋及钢材传力的可靠性,同时要考虑现场施工的可实施性。如在型钢混凝土梁柱节点中主筋与型钢相交时,通常采取以下4种处理措施:型钢表面焊接钢筋连接套筒;钢筋绕过型钢;钢筋与型钢表面加劲板相焊连;钢板上开洞穿钢筋等。在实际设计中,一定要合理选择处理措施,保证现场施工的可实施性。

4、结束语

综上所述,复杂高层和超高层建筑的结构设计特别关键,它直接关系到建筑物的质量和安全。所以我们在进行结构设计过程中,一定要综合考虑建筑物的抗侧力性,只有确保建筑结构体系的稳定才能保证建筑的安全。概念设计在复杂高层和超高层建筑结构设计中,占有很重要的比重,概念设计是否合理决定着高层建筑结构设计的好坏。在进行结构设计时,每个环节的设计都应高度重视,从而使建筑结构体系达到安全稳定,满足人们的使用功能要求。本文主要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点提出几点建议,希望对相关设计工作有所帮助。

参考文献:

[1]董兴明.复杂高层建筑结构设计要点分析[J].中原建筑,2014(9):70-72.

[2]辛晓宇.复杂高层、超高层建筑设计要点分析[J].科技创新与应用,2012(5):219-220

超高层建筑结构设计要点第2篇

1体系的分类以及选用原则

超高层建筑一般是按照建筑使用功能要求、建筑高度不同以及建筑抗震防水、防火和经济、可靠、合理、安全的设计原则,将超高层建筑结构体系分为框架结构体系、框架-剪力墙结构体系、剪力墙结构体系、框-筒结构体系、束筒结构体系以及筒中筒结构体系。在超高层建筑结构设计中主要采用钢筋混凝土结构、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和全钢结构。目前,钢筋混凝土结构是我国超高层建筑的主要应用材料。在进行超高层建筑结构体系的选用时,首要考虑其安全及经济性,其次要依据超高层建筑的高度和施工环境来选择,同时要求超高层建筑的结构应具有较强的承压能力。

2超高层建筑的结构材料分析

钢筋混凝土材料之所以成为我国目前超高层建筑建设中使用最为广泛的材料,是因为钢筋混凝土在适应超高层建筑结构设计的前提下,能够全面发挥其的性能,并且钢筋混凝土耐久性较强,结构刚度较大,在维护过程中成本费用较低,因此钢筋混凝土作为建筑材料被广泛应用于建筑领域。为了更好的发挥钢筋混凝土的性能,在选择的时候要注意其材质问题。

3超高层建筑结构体系的选择

(1)框架结构体系,框架结构是指利用梁柱组成纵横两个方向的框架结构体系,它可以同时承受水平荷载和垂直荷载。主要的优点是建筑平面布置较为灵活,有较大的建筑空间,并且建筑立面处理比较方便,被广泛的应用于超高层建筑中。但是这种结构也有一定的缺点,就是横向刚度较小,当楼层层数较高时就容易发生侧移,易造成非结构性构件破坏而影响使用。

(2)剪力墙结构体系,是指钢筋混凝土构成的承重体系,剪力墙又被称为抗风墙或抗震墙。剪刀墙结构的优点是整体结构性较好,刚度大,在水平方向的荷载作用下不宜变形,承载力也毋庸置疑,并且房间内无梁柱外露,较为美观。此结构在高层建筑中被大量运用,其缺点就是剪力墙不能被轻易的破坏或拆除,不利于形成大的空间。

(3)框架-剪力墙结构,毫无疑问这种结构就是将框架结合和剪力墙结构的长处集于一体,在此情况下超高层建筑的结构不仅满足了建筑布局的灵活性,而且增强了超高层建筑的抗震能力,可以满足不同建筑功能的需求,但是剪力墙过多则会影响建筑的经济性和使用性能,过少则会增大建筑物侧墙的压力而出现变形的现象。

二超高层建筑结构设计的问题及对策

1超高层建筑的超高问题

目前,超高承重的问题在很多超高层建筑中普遍存在,因此,我国对超高层建筑的抗震能力方面要求严格,并且严格规定了超高层建筑的高度。在超高层建筑结构的设计过程中,禁止出现由于结构类型的改变而导致超高层建筑的超高问题出现。在设计过程中要认真审核和设计超高层建筑的结构设计方案,解决设计中存在的超高问题。

2超高层建筑的扭转问题

刚度的中心、整体结构的重心和几何形心是超高层建筑结构设计的三个核心。超高层建筑结构的扭转问题关键在于进行设计的时候未将刚度的中心、结构重心和几何形心重合,造成建筑物在水平压力下出现扭转的现象。设计者在设计时要尽量注重平面布局图的合理性,在一定程度上避免或预防建筑物的扭转问题,从而保证了在超高层建筑中刚度中心、整体结构的中心和几何形心三个核心的重合。

3嵌固端设置问题

我国现有较多超高层建筑物在结构设计时都会配置地下室,超高层建筑的嵌固端自然而然地被设置在地下室顶板的位置。超高层建筑的结构嵌固端对高层建筑基础具有一定的要求,其基础需具有一定的埋置深度,目的是为了保证整体结构的稳定性,并对减弱地震反应也起着一定的作用。设计师在嵌固端设置的问题上面一定要表现出高效的工作状态,从而避免在施工过程中由于嵌固端的设置而修改设计方案,造成日后不必要的麻烦。

三超高层建筑的基础设计

超高层建筑中最重要的设计就是基础设计,建筑物所受的各种荷载都需通过基础传至地基,可谓“承上启下”。超高层建筑的特点是层数多,上部结构荷载大且较为集中,因此其基础必须埋置深度大。在进行基础设计的时候要保证其埋置深度必须满足基地稳定和变形的具体要求,以避免日后建筑物出现倾斜的状况发生。超高层建筑物的基础通常采用桩形、筏形或者复合基础,其选型设计应根据工程地质条件、施工条件、上部结构情况、抗震设防和周围环境条件等因素综合考虑。

四结束语

超高层建筑结构设计要点第3篇

关键词:高层建筑;超高层建筑;结构分析;设计

在国外高层建筑物要比我国的高层建筑早很多,已经有一百多年的历史,最早建成高层建筑物的国家是美国。随着经济的不断发展,人口的不断增加,二战以后,世界对高层以及超高层建筑物的结构体系研究已经逐渐发展,结构设计水平逐渐提高,这使得高层与超高层建筑迅猛发展起来,并成为一个国家或者是城市的经济发展标志,越来越多的超高层建筑出现在人们的生活中,并且层数也越来越高,在某种程度上来讲,建筑物的层数比拼已经成了国家与国家的经济发展水平比拼。起初在高层与超高层建筑中,使用的是钢筋混凝土结构,但是事实证明钢筋混凝土的自重较大,体积也比较大,使得高层与超高层的功能受到限制。但是随着对高层与超高层建筑的结构设计,使用钢结构进行建设避免了钢筋混凝土结构的缺点,提高了高层与超高层建筑的使用功能,这是高层与超高层建筑中的一次跨越。目前,在我国的发达城市中超高层建筑越来越多,很多超高层建筑已经列入世界超高层建筑中的前茅,这是我国经济与科技发展的体现。

一、高层与超高层建筑结构设计的特点

首先,重视建筑物结构的水平荷载,防止地震力以及风载对建筑物造成影响。高层建筑与超高层建筑的自重以及楼面的荷载所引起的弯矩及轴力仅仅与建筑物总高度的一次方成正比。而建筑物的水平荷载所产生的力矩与轴力相对较大,与建筑物高度的二次方成正比;另外,对于一定高度的建筑来讲竖直方向的荷载时一个固定值,而水平方向的荷载,由于受到地震以及风荷载的作用,会随着建筑物的结构特征的不同而发生较大的变化,可见水平方向的荷载作用力在结构设计中的重要性。

其次,重视建筑结构的轴向变形。在高层以及超高层建筑中,柱体会因为较大的竖向荷载而产生较大的轴向变形,此变形会严重影响到连续梁的弯矩大小,使得连续梁的中间支撑位置的负弯矩值变小,正弯矩值变大,两端的支撑位置处的负弯矩值也随之变大;建筑中预制的构件长度要根据轴向的变形值进行调整与制作,因此建筑结构发生较大的轴向变形时,下料的长度会受到严重的影响;另外,建筑结构发生轴向变形时还会对建筑构件的剪力以及侧移值的大小造成影响,使其产生影响到建筑物整体安全的结果。

第三,失稳是结构设计中的主要控制目标。与多层建筑相比,高层与超高层建筑对侧移的大小控制是尤为重要的,是建筑结构设计的关键之处。建筑物的高度越大,水平荷载作用下的结构侧移值会越来越大,对此进行控制是尤为重要的,要将侧移值控制在规定的安全范围内。

最后,重视对建筑结构的抗震性能化设计。使高层及超高层建筑和多层建筑的结构提高关键部位的抗震能力、变形能力,因此当发生地震或者是风荷载作用时发生变形的情况会更多、更严重。要想提高高层及超高层建筑的变形能力,使其在塑性变形后能力不减,避免在地震中发生房屋倒塌的现象,必须在对建筑的结构进行设计时,注意对结构延性的设计,采取相应的措施来提高结构的延性,最终达到提高建筑结构质量的目的。

二、高层及超高层建筑的结构体系

随着我国建筑业的不断发展,建筑技术趋于成熟,数量也越来越多,为了便于建筑规范的执行,将建筑物分为A级与B级的高层建筑。通常情况下,A级建筑物只要按照现行的规定进行设计即可,但是对B级建筑物在结构体系的设计时,要求要更严格,下面对常用的结构体系进行阐述。

首先,有框架结构,框架结构高度局限较大,在高烈度地区做到规范限值时,构件的截面过大,影响使用且不经济,也不满足国家规范多道设防的理念,所以出现框架——剪力墙体系。框架剪力墙体系实现了多道设防的理念,在建筑物的高度上比框架有所提高,大大的提高了建筑的承载力、刚度和延性,也能满足使用的需求,只需在建筑物的适当位置设置一定比例的剪力墙,从而达到使结构在竖向和水平的布置具有合理的承载力和刚度,更合理的满足规范的要求。使用灵活,一般用于对空间使用有要求的建筑,如办公、车库等公共建筑,在此结构中,两个体系所扮演的角色各不相同的但又不可分开,剪力墙起到承受水平方向剪力的作用,框架起到承受垂直方向的荷载作用。框架剪力墙体系所呈现的位移形式为弯剪型。在水平方向承受的作用力,剪力墙与框架通过刚度较强的楼板和连续梁组成到一起,形成相互合作的结构体系。剪力墙在建筑结构中的设计优点很多,是结构整体的侧向高度增大,水平方向的位移减小,框架所承受水平方向的剪力明显减小,且竖向方向的内力分布也变得均匀。因此,框架剪力墙体系的建筑物的框架体系低于建筑物的能建高度。

其次,剪力墙体系。高层及超高层建筑物的受力结构是由剪力墙结构替代的,且全部由此替代为剪力墙体系。在此体系中,单片的剪力墙在建筑结构中承受了所有水平方面的作用力以及垂直方向的荷载作用力。由于剪力墙体系的结构为刚性,因此位移时出现的曲线形式为弯曲型。剪力墙体系的优点很多,具有较高的强度与刚度,延性良好,力的传递均匀,具有一定的整体性,此体系的建筑物坍塌现象少,被广泛应用在高层及超高层建筑中,能建高度较大,大于框架剪力墙体系以及剪力墙体系。

第三,全剪力墙结构。此结构所承受的横向荷载与竖向荷载都是剪力墙,没有框架柱结构。此建筑结构适用于高层建筑中,并且选用此建筑结构建筑的楼层可以比框架剪力墙结构高。此结构的缺点在于成本造价高,内部的空间不可以进行任意的分割。在实际的工程建筑中,设计者首先要对框架剪力墙结构进行考虑,若此结构无法满足建筑的要求,则选择全剪力墙结构。

第四,避难层的设置。对于高层建筑以及超高层建筑来讲,避难层的设置是非常必要的,因为一旦高层建筑以及超高层建筑发生火灾时可以进行避难,因为避难层的空间大,通风好。通常情况下,当建筑物的高度达到一百米后,便要在建筑物内进行避难层的设置,以便于消防安全。避难层的设置位是有规定的,第一层与避难层的设置层数不能超过十五层;面积的设计要满足人员的避难要求;要在避难层处设置消防电梯口;避难层要配备全套的消防设备等。

最后,筒体结构。筒体结构采用的筒体为抗侧力构件,此建筑体系所包含的形式较多,如单筒体型式、筒中筒型式、筒体框架型式等。筒体体系包含了实、空腹体两种类型,属于空间式的受力构件。实腹筒属于三维竖向的结构单体,由曲面或者是平面墙围成。空腹筒则是由密排柱与开孔形式的钢筋混凝土外墙构成或者是由密排柱与窗裙梁构成。筒体体系的刚度与强度都比较大,各个结构构件受力均匀且合理,抗震能力与抗风能力比较强,此体系通常用在超高层建筑中或者是跨度大、强度高的建筑中。

三、制作与安装

首先,对测量工具以及钢尺的量具进行统一。对高层建筑以及超高层建筑进行施工时,所涉及到的环节较多,如土建、机械设备的安装、钢结构等,对这些环节进行施工时,所应用到的测量工具以及钢尺要进行统一,要按照国家的相关规定进行量具的选择,使得各类测量按照统一标准进行,提高建筑物的整体质量。

其次,对轴线、地脚螺栓以及标高进行定位。对钢柱的轴线进行定位时,要根据施工的场地面积进行选择,对建筑物的内、外部进行轴线的控制。对工程高度为一百米的建筑要设置两个控制桩,便于激光仪以及经纬仪的位置设置,位置的选择要坚持以可视与通视为原则。

对钢柱的长度以及大小进行设计时,要能够满足运输与搬运,通常每节的层数设计在二层或者是三层,对每一节钢柱进行安装时,要坚决避免使用下一节钢柱的地位轴线,必须使用由地面引入高空的轴线,这样可以确保安装的准确性,避免累计误差的产生。

第三,钢柱的制作与安装。高层建筑及超高层建筑物的竖向结构的主要构件为钢柱,对其进行加工时,要严格按照国家的规范标准进行,严格控制其制作与安装的质量。

最后,框架梁的安装与制作。高层建筑或者是超高层建筑的框架梁钢型式通常采用H型的,对钢结构与框架梁之间的连接使用刚性连接的形式,钢柱是贯通的,因此要在框架梁的两端进行加劲肋的横向设置。

为确保框架梁与钢柱安装的质量,使其节点处的延性良好,提高连接的可靠性,使得建筑物的高度精准,在对建筑进行施工时,应该对框架梁的所在位置进行悬臂梁的设置,对悬臂梁与钢柱进行连接时,焊接的剖口处要采用熔透焊缝,对腹板处采用的焊接形式为贴角焊缝。框架梁与钢柱进行连接时,采用的焊接方式为衬板式的全熔透焊缝,对腹板使用强度较高的螺栓进行连接。

对腹板进行连接时,螺栓孔的位置选择是非常重要的,要确保其精准度。进行制孔时,工艺分为模板制孔与多轴数控钻孔两种,模板制孔的精准性较低,后者的制孔精准度较高,因此在施工条件允许的情况下选择后者进行制孔。采用模板进行制孔时,要确保模板的精度,这样才可以使得螺栓的组装满足施工的安装孔精度要求。若钻孔的位置出现偏差,必须使用铰刀进行孔的扩孔,坚决避免使用气割进行扩孔处理,否则将会造成严重的工程质量事故。

四、楼盖的设计

对于高层建筑以及超高层建筑来讲,对楼盖的平面刚度要求是非常严格的,是确保钢柱与其它竖向构件保持协调变形的基础。通常对楼板以及楼盖进行选择时,采用现浇混凝土形式或者是压型钢板,厚度要在一百五十毫米以上。目前,在使用钢承混凝土形式进行楼板与楼盖的设置时,忽略了其形式与梁柱的作用,因为其计算原理不清晰,计算繁琐,从而按照平面形式进行设计,从而使得计算出的值无法满足建筑安全的需求,因此采取此形式时,必须对其进行细致的计算。

结束语

综上所述,高层以及超高层建筑的结构设计尤为重要,直接关系着建筑物的质量与使用功能,在进行结构设计时,要重视各个环节的设计,控制其质量,使得结构设计满足建筑的整体要求。

参考文献

[1]吴华君.论楼面裂缝产生原因及防治措施[J].建筑技术开发,2012(5).

[2]范小平.高层建筑结构概念设计中相关的几个问题应用分析[J].福建建材,2009(8).

超高层建筑结构设计要点第4篇

关键词:超高层建筑 绿色建筑 绿色策略

引 言

在当前的建筑工程中,要做到人、自然和建筑的和谐统一发展要求,促进经济效益、社会效益和环境的协调一致发展,同时还要确保国民经济,人类社会和生态环境的可持续发展。超高层建筑作为城市化发展的标志,也是城市综合实力的体现。在我国,由于城市化起步晚,超高层建筑设计可以说是一项崭新的设计内容,是城市空间中的一道独特风景。超过层建筑设计现阶段的工作中越来越注重对绿色策略的引用。

1、结构特点

新世纪,人类面临着资源危机和气候变化的双重挑战,而超高层建筑在这两种挑战下就显得尤为重要,在工程项目的施工设计中对节能、低碳、环保和可持续化的应用越来越受到人们的重视,建设绿色超高层建筑已成为社会发展的一种必然趋势。在超高层建筑设计中是将节省地面资源和室外环境相统一,做到能源与节能的统一利用,节水与水资源的合理利用,材料资源的利用与室内环境质量的保证要求。

2、超高层建筑设计绿色策略应用的必要性

在节能、低碳和环保等理念、相关政策及市场需求等多各因素推动下,建设绿色超高层已成为一种必然趋势。在建筑全寿命周期内,比常规超高层建筑能耗显著降低、室内环境质量显著提高、对周围环境影响显著下降、高效稳定运行的低碳和可持续发展的超高层建筑。 可以看出,绿色超高层建筑无论从设计、施工、还是运营角度都比普通超高层建筑效果改善。因此可以发展绿色超高层建筑真正能够达到绿色、生态、可持续发展。

3、设计要点

科技的不断进步使超高层建筑发展很快,截止今天,我国已建成多栋的200米以上的超高层建筑。在节能、低碳的趋势下,建设绿色超高层建筑已成为一种必然趋势。然而,超高层建筑绿色生态技术的设计与应用与普通绿色建筑有较多不同之处

3.1空间组织

在一个城市发展中,超高层建筑可以说是代表整个城市的发展水平,在城市化发展中具有着代表性和象征性。因此在超高层建筑设计中对于造型和空间组织的设计就显得尤为重要。塔楼作为超高层建筑的主体部分,其在表现形式上往往都是对造型的决定因素进行分析,要在设计中确保其造型能够满足人们的审美要求,构思的独特化和个性化要求。在目前超高层建筑设计中要本着绿色设计的理念,尽量少的采用大面积玻璃幕墙,从而减少光污染.减少形成高压风带和风口,并与周围现有建筑相协调,整体形成有韵律感的错落关系,共同构筑起丰富多彩的市界面。超高层建筑的裙房虽然对城市影响较小,但它对于街道的尺度和人情化空间的创造等方面却有着重要的意义。裙楼立面设计不同于上部.通过不同形式的玻璃幕墙、实墙和广告牌等元素的有机组合,使下部空间丰富多彩而生动。在主入口前设置下沉式广场,与地下超市相连。使得地上空间引入到地下,扩大了空间界面,非常富有情趣,给人留下深刻印象。独特的广场空间.以人和环境为设计重点,不仅为公众提供了一个舒适的休闲场所.而且使塔楼的形象特征更加突出。

3.2顶部设计要求

超高层建筑顶部是构成城市天际线的重要因素之一,造型独特的顶部设计对超高层建筑的整体形象起着画龙点睛的作用,并成为林立在建筑群中区别于其他建筑的一个重要标志。肘代广场的顶部在白天透射出天空的湛蓝,晚上则成为灯塔,为市及拱北口岸带来鲜明的标志。其顶部与主体立面形成退台,这就需要通过增加高度来进行视觉修正。运用”隐蔽”的手法:采用高高的女儿墙.精巧的屋顶,半透明的建筑材料将顶部的功能用房隐藏起来。顶部条纹在材料、色彩上和中段相呼应。主楼的平面呈切边三角形,为不等边六角形,顶部则收缩为三角形,就象一颗璀灿的钻石镶嵌于屋顶,装点着城市的天空。超高层建筑的顶部需要一定的功能用房。顶部不仅设置了设备用房,还特别设置了一个空中会所,集休闲、娱乐、餐饮于一体,即解决了隔热、遮阳、改善室内微气候以及节约资源等功能.又使人能感到前所未有的大气之感,一览众山小的气魄.望尽市全景及拱北风貌。

4、结构体系

超高层建筑高耸挺拔,但对结构设计无疑是个不小的挑战,地震作用是决定选择其结构体系的关键。显著提高工作和生活效率:超高层建筑将工作和生活设施适当集中,一般性工作和生活问题在建筑内部即可解决,极大地方便了人们工作和生活。根据超高层建筑结构的复杂程度和不规则性,确定结构抗震性能化设计的合理性能目标,采用弹性、弹塑性的方法进行分析,对结构不同部位采取不同的加强措施。人为控制结构在地震作用下的损伤顺序和程度,达到合理的结构抗震设计。虽然钢结构体系在超高层建筑结构设计中具有很多优点,但其缺点是导热系数大、耐火性差。因此,结构体系为全现浇钢筋砼结构体系,主楼平面呈切边三角形,利用楼、电梯间墙体形成内筒。

5、建筑节能多元化

超高层建筑的能耗为一般建筑的数倍,这是个综合性的课题。包括:新能源的开发和应用,选择低能耗的设备,智能化的管理,有效利用自然资源和管理资源,使建筑和设备方面的寿命成本最小,减少污染并达到可持续发展。从建筑设计角度讲,群体布局、单体设计、构造处理都是节能的关键。

生活热水系统为全日供应热水,供应对象为主楼8~20层酒店客房.附楼的酒店式公寓,裙楼内的餐厅、厨房。热源采用各自独立热泵机组及热回收空调机组供热。裙楼屋顶的泳池,员工的淋浴问采用太阳能热水器供应热水。中央空调系统的设置:地下1层超市,裙楼,主楼8~20层酒店客房,21层设备办公层,52层空中会所,附楼8~28层酒店式公寓。主楼酒店客房及附楼的酒店式公寓均采用风机盘管加新风的方式。为了尽量减少中央空调的使用.主楼22~50层高级公寓均采用分体空调,方便自行控制,面积约35000平米,节能效果显著。分体空调的室外机隐藏在”凹槽”处,立面用格栅遮挡,即美观又实用。

6、结语

一项具有持久性意义的超高层建筑必定建立在整体性基础上:它促进环境优化,而不是降低其质量;它注重效益和效率,而不是徒具其表;它关心能源利用及可持续发展,并启发进步的美学;它体现逻辑与形式统一,并推动技术的进步,在有限的世界里创造出无限的空间。

参考文献

超高层建筑结构设计要点第5篇

关键词:超限高层建筑;工程抗震设计;问题

Abstract: overrun highrise engineering has increased, also will bring a series of seismic design of the problem, this paper attempts to strengthen overrun highrise engineering anti-earthquake design the necessity of research, the basic characteristics of the overrun highrise, seismic design idea and the current seismic design of buildings and the processing of seismic off-gauge measures the contents of several aspects are discussed briefly.

Keywords: overrun highrise; Engineering anti-earthquake design; question

中图分类号:TU973+.31 文献标识码:A文章编号:

近些年来,随着我国社会经济的快速发展以及房地产业的蓬勃发展,高层建筑在我国各地区快速的发展起来。时至今日,高层建筑已经成为一个城市发展优越与否的重要标志。建筑高度的不断超越,其结构形式也随之越来越复杂,特别是一些超限高层建筑更是设计到了复杂的抗震设计内容。可以说做好超限高层建筑工程抗震设计不仅关系到建筑的使用安全,关系到人民群众的切身利益,从长远角度来说更关系到我国社会主义经济建设事业的最终成败。因此,做好超限高层建筑工程的抗震设计是至关重要的,从国家综合实力的提升上来说更是具有高度的战略意义。

一、加强对于超限高层建筑工程抗震设计研究的必要性

进入21世纪以来,我国的社会经济在不断的探索和转型中,已经乘上了高速飞驰的列车,奔向了广阔的国际市场,在全球范围内的多个国家已经与我国实现了全面的交流和商务往来。因此在全球经济一体化的大背景下,我国的社会经济也出现了空前的繁荣景象。多个行业的大量的资金源源不断地投入到基础设施的建设之中,更多大型的高层复杂结构的建筑层出不穷,这些建筑不仅形式多样,而且其中超限高层建筑也不乏其中,这些建筑的出现更多是由于人们对于空间充分利用的愿望,满足城市生活中对于空间的渴求以及对于时代感和现代感的追捧。但是这些造型各异的超限高层建筑工程在结构方面有很多大大地超出了我国当前对于建筑工程的相关规范和规定,这对于建筑工程结构抗震来说是非常不利的。我国现行的规范以及超限高层建筑设防审查制度,对当前我国的高层建筑的抗震设计做出了重要的安全保障的制度支持。然而伴随着我国城市化和工业化速度的不断加快,我国的城市数量迅速的递增,人口和社会资金也越来越向经济发达地区迅速集中。特别是近些年我国的地震灾害频发,其中汶川地震、玉树地震都造成了大规模的人员和经济损失,对于建筑的破坏程度更是让人十分扼腕,地震对建筑物和人民群众生命安全所带来的巨大伤害给我们带来了切肤之痛,更给予我们以深刻的教训。因此,我们必须要审视当前我们在发展中存在的问题,认真检讨我们对于超限高层建筑工程抗震设计的不足之处,深刻认识抗震设计对于超限高层建筑工程设计施工的重要性,进一步加深对于完善超限高层建筑结构抗震设计的方法研究,从而满足社会发展的实际需要。

二、超限高层建筑的基本特点

超限高层建筑工程指的是超出国家现行规程、规范所规定的适用高度和适用结构类型的高层建筑工程、建筑造型特殊不规则的高层建筑,以及与政府管理机构文件中所规定应该进行抗震专项审查相关的高层建筑工程。城市化发展的速度越来越快,因此超限高层建筑工程也越来越多,许多高层结构的体型十分复杂、不规则,当前我国各地区已经投入使用的标志性高层建筑有: 深圳地王大厦( 81 层,325m)、上海金茂大厦(91层,420m)、广州中信大厦(80层,320m)、厦门远华国际中心(88层,392m)、上海环球金融中心(96层,480m)以及广州双塔(131层,432m)等。超限高层建筑结构研究的主要方向是平面或竖向不规则、抗风以及高位转换等相关问题。

三、抗震设计的基本构思和研究概况

从目前形式来看,全世界各国的抗震规范中,均普遍采用的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防水准,这一内容也被认为是当前为止处理地震作用高度不确定性的最佳途径,事实上这种设计思想在实际应用的过程中也确实收获了一定程度的回报和广泛的社会认可。在西方的发达国家和地区,即在那些人口高度密集的现代化大都市周边区域,因为绝大部分建筑物按现行的抗震规范设计或加固,已经使重大地震灾害所造成的人员伤亡明显地呈现下降趋势,但是这种设计思想的主要设防目的是对于生命安全的基本保障,尽管在大地震到来时,能够让主体结构不倒,从而更好地保障生命安全,然而它可能会导致中小震下结构正常使用功能的丧失,继而造成不可估量的巨大经济损失。特别是随着社会经济的发展以及人们对于人居环境的更高要求,建筑结构物内部的装修、非结构构件以及信息技术装备等,一度远远地超过了结构物的费用,这种损失也会更加的严重。

四、对于超限高层建筑的处理措施

(一)采用以下构造加强措施:

1、加大底部加强部位的剪力墙厚度;2、底部加强部位采用型钢混凝土柱,同时加大其配箍特征值;3、连梁配筋形式采用交叉暗撑式;4、对于框支柱的轴压比要严格控制;5、通过构造措施加强锚固与节点。

(二)在梁式转换层结构设计方面采取以下措施: 1、增大落地剪力墙的厚度;2、强化型钢结构模型混凝土转换梁的配筋及相应节点;3、加强结构布置调整,使转换层上、下部结构的侧向刚度比更加符合规范要求;4、加强转换层临近上、下层楼板的配筋,采用双层双向配筋;5、框支柱的轴压比要严格控制,采用型钢混凝土柱,同时加大柱的配箍特征值;6、合理提高剪力墙的配筋,底部加强部位取0.5%;7、柱由转换层向上延伸2层。

(三)在结构平面和竖向布置上,要尽量降低扭转的直接影响,同时使侧向刚度尽量逐渐均匀变化。要反复地对结构构件布置进行充分地计算与调整,促使其在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大层间位移和水平位移不大于该楼层平均值的1.4倍;转换层侧向刚度要保障不小于相邻上部楼层刚度的70%,受剪承载力要大于上层受剪承载力的80%。

结论:综上所述,加强对于超限高层建筑工程的抗震设计的研究是至关重要的,因此,为了更好地加强超限高层建筑工程的相关抗震设防管理,不断地提高超限高层建筑工程抗震设计的安全性与可靠性,切实地确保超限高层建筑工程抗震设防的最终质量,我们必须要群策群力,积极学习和钻研国际上先进的理论与技术。始终结合我国的基本国情,立足当下,因地制宜地拿出适合我国自然条件以及经济发展实际的最佳方案,不断提高超限高层建筑工程抗震设计的能力与水平,并最终为人民群众的生产和生活做好安全保障,并最终促进我国社会经济的健康可持续发展。

超高层建筑结构设计要点第6篇

关键词:超高;建筑施工;总体规划

1、引言

超高层建筑因造型突出、结构复杂、投资大、建设工期长等特点,造成施工工艺复杂,难度大,传统的建筑施工方式显然无法满足超高层建筑的施工技术特点要求,因此,必须在超高层建筑施工前,根据项目设计和周围水文地质、气候特点,做好施工的总体规划,提高资源的配置效率,为工程顺利安全快速施工提供有力保证。

2、超高层建筑施工技术特点与关键技术

2.1超高层建筑的认定标准

超高层建筑又称为摩天大楼(Skyscraper),通常是指层数较多,高度较高的建筑,但具体达到多少层,高度达到多少米才能认定为超高层建筑,在国际上还没有统一通用的标准。联合国经济事务部在1974年国际高层建筑会议上将40层以上,建筑总高100米以上的建筑认定为超高层建筑,日本建筑大辞典将5~6层至14~15层的建筑定为高层建筑,15层以上超高层建筑。我国《民用建筑设计通则》(JG37-87)规定公共建筑及综合性建筑总高度超过24米为高层,但是高度超过24米的单层建筑不算高层建筑。超过100米的民用建筑为超高层。

2.2超高层建筑施工技术特点

由于超高层建筑结构超高、规模庞大、功能繁多、系统复杂、建设标准高,因此其施工技术特点明显:首先是超高层层建筑施工规模庞大、工期成本高、基础埋置普遍较深,施工难度大,结构超高、施工技术含量高;其次是高层建筑由于是纵向作业,施工空间狭小,施工组织难度高,高空作业条件差,施工进度要求高建设标准高,材料设备来源广,材料设备垂直运输量大;最后由于高层建筑功能繁多,系统复杂,所以施工组织要求高,投资大、工期长、成本高。

2.3 超高层建筑施工关键技术和管理难点分析

深基坑是高层建筑施工需要解决的首要关键技术和施工难点,深基坑工程主要包括基坑支护体系设计与施工和土方开挖,是一项综合性很强的系统工程,为保证高层建筑的安全稳定性,必须提高基坑的施工安全等级和设计标准,建立质量管理控制体系,同时委托专业机构做好围护结构、地面沉降和水平位移的监测,并根据危险源情况制定相应的处理预案和应急救援措施。

空间结构的定位是保证工程施工质量和安全的关键工作。随着超高层建筑高度的不断上升,施工测量精度除受自然条件、仪器条件等外界因素影响外,还受到建筑本身产生的摆动影响,因此,为提高超高层建筑的测量精度,除提高测量人员技术水平,提高仪器自身测量精度外,还需要针对性的设计合理可行的测量方案,运用GPS技术分阶段复核引测,降低因建筑物摆动造成测量作业障碍和误差累积。

超高层建筑钢结构的安装以及变形控制是工程施工的另一个难点。钢结构在高层位置安装时,由于作业环境小,安全系数低,钢柱体形大,在空间倾斜转向,空间位形复杂,定位与校正难;因此,需要在 GPS 和全站仪等仪器监控下进行区域性整体校正,确保钢柱的空间位形,同时采用采用 CO2气体保护半自动焊接技术等新的焊接工艺,题设高空钢结构的焊接稳定性和安全性;为改变混凝土结构和钢结构之间的变形差异,施工前,采用计算机结构仿真技术,模拟实际施工工况进行验算,并依据计算结果,采取预调措施。

高强混凝土配制和泵送是影响超高层建筑施工质量和施工工期的关键。目前,对于超高层建筑,一般选用轻质高强度混凝土,强度等级不低于C60,采用强度不低于42.5 级的水泥和优质骨料掺配,并以较低的水灰比,通过充分振动密实作用制取而成。同时,为配合超高层混凝土泵送工艺,需要对泵送设备的位置预留,提高混凝土的粘性,选用合理管径的输送管,尽可能的缩短布管的长度,采取各种措施,保障泵送的顺利进行,加快混凝土施工的效率。

3、超高层建筑施工总体规划研究

3.1 超高层建筑施工组织设计

超高层建筑施工是一系统性的综合工程,施工工艺复杂,周期长,组织难度大,因此,必须加强施工总体规划,进行施工组织设计,才能保证工程的顺利实施。超高层建筑施工组织设计的基本任务是从超高层建筑施工环境、工艺特点以及空间约束条件等特点出发,从人力、资金、材料、机械设备和施工方法五个方面,对工程施工组织进行统筹规划,以提高工程施工的有序性,确保整个工程施工质量、安全、工期和成本目标顺利实现,同时总承包单位可以显著提高超高层建筑施工的组织和管理水平。

施工组织设计内容包括对超高层建筑性质、内容、建设位置、建设面积、施工条件、地质气象条件、资源条件、总承包单位等工程概况的分析,以及对整个建设项目全局作出的统筹规划和全面安排,对各项施工活动在时间上的安排,对施工方案和进度在空间上的全面安排,根据施工总体部署确立的技术路线,制定主要分部分项工程施工技术方案,根据超高层建筑工程特点,明确总承包管理目标、原则、组织和岗位职责等。

3.2 超高层建筑施工流程设计

超高层建筑施工流程设计就是将超高层建筑施工资源转化为建筑工程的相互关联或相互作用的施工活动集合中的过程。施工流程设计首先需要围绕超高层建筑的主体建筑功能区进行施工流水段划分,然后选择平行施工,依次施工和流水施工中的一种或多种施工流水方式提升施工效果,一般在地下工程至±0.00位置阶段的施工采用依次施工,平行施工是超高层建筑主体施工最常用的流水施工方式。

3.3超高层建筑施工平面布置设计

合理的施工平面布置对于顺利执行施工进度计划是非常重要的,对现场的文明施工、工程成本、工程质量和安全生产都会产生直接的影响。超高层建筑施工总平面布置以方便施工为最基本原则,随着施工进度,分阶段动态管理,同时施工项目部和施工办公用房设施需要一次性搭设到位,设置成独立的生活区,布置在施工场地外,以少移动为原则。施工总平面布置需要对超高层建筑设计的地上、地下一切房屋、构筑物及其它设施的位置和尺寸进行统一布置,对于超高层建筑,特别是施工机械位置,材料和构配件的堆场、现场加工场地以及现场临时运输道路、消防入口、消防道路和消火栓的位置、临时供水供电线路和其它临时设施进行合理布置,以保证整个施工现场的文明、有序,降低施工成本,提高工程施工的效率。

3.4超高层建筑外装饰施工布置设计

对于外装饰施工,首先要清理施工场地,为施工操作创好条件,然后根据施工图纸的坐标,做好定位放线,同时熟悉施工图纸及变更通知,充分领会设计意图,认真做好图纸会审和技术交底工作,结合图纸会审结果提出主要材料、施工机具、半成品等用量计划和劳动力安排计划,同时编制外装饰工程总体预算,第三是根据施工平面布置图,搭设临时设施,架设临时供电线路,铺设临时供水管道,建立施工排污系统,最后编制外装饰施工总体计划,指导工程施工。

4、结论

超高层建筑结构复杂、体量高大、荷载强度高、地基处理及建筑成本高等特点,对超高层建筑的安全性和稳定性提出了更高的要求,因此,需要提高超高层建筑的施工工艺,对施工进行总体设计和规划,在提升建筑施工效率,缩短高程建筑施工工期,提高建筑工程质量,节约建设成本的同时,提高超高层建筑的安全性和运行的稳定性。

参考文献

[1]胡玉银.超高层建筑的施工组织 [J].建筑施工,2007 ,5.

[2]赵小阳,刘业光.超高层建筑平面控制网竖向传递实践与研究,测绘信息与工程[J].2010,35(4):

超高层建筑结构设计要点第7篇

关键字: 结构概念 高层建筑 运用

中图分类号:TU97 文献标识码:A 文章编号:

伴随我国经济日益繁荣,国民对建筑由过去的居家逐渐向舒适,美观方向转化,对建筑结构,建筑样式日益提出更高要求。从整个建筑行业发展来看,由于人均用地减少,对建筑需求提升等多方面因素考虑,高层建筑成为我国建筑的主力军。

一:结构概念设计内容和原则

在探究结构概念设计在超高层建筑中的运用之前,应充分了解结构设计内容和原则

结构概念设计内容

高层建筑结构概念设计即在特定地理环境,空间形式,功能,用特定结构语言展现建筑及其表达的内容,用整体架构思想设计各部结构有机结合;注重构件与分布体系之间的协调和承载力关系,选择有效结构体系协同高层建筑的使用性。

结构概念设计包括建筑设计,结构设计,基础设计,通过运用人思维和结构判断能力,在宏观架构体系上决定结构设计问题。首先需要对空间特质进行相关分析,例如:空间大小,空间形态,再从基础,结构层面对其综合协调,使结构概念设计在高层建筑设计中充分利用。

结构概念设计原则

在实际高层建筑中运用结构概念设计应秉承如下几点原则:

优化结构原则

结构概念设计原则上是优化结构体系,运用独特结构概念与结构思想进行实际建设。包括:优化结构配置和优化结构体系。首先,由于超高层建筑自身的风力承载和自重承载对建筑结构影响很大,因此,在结构配置上遵循整体性,平立面结合原则,自上而下逐渐减小,避免自身重心不均衡导致的结构冲突。其次,在优化结构体系上,要充分考虑高层建筑基本特征,根据环境,风力,自重,地心荷载等多方面综合设计主要结构体系。

(二)功能协调原则

在结构概念设计上,根据建筑自身需求,做到建筑,设备,结构等功能协调,做到建筑体型与减着呢体系结构协调,使用功能与结构布置相协调。

在满足日常功能和建筑设计方案的前提下优化地基系统,水平系统,柱墙竖直支撑系统,对各部功能协调起到协同建筑结构刚度要求。

二:结构概念设计在实际建筑中的运用分析

结构概念设计支撑超高层建筑的施工和使用,概念设计主要有:建筑方案设计,初步设计,建筑是概念股概念图设计阶段,三阶段对最终超高层建筑实现至关重要。

结构优化上

从结构实质上来看,超高层建筑为悬臂竖向结构,通常水平结构让建筑物产生弯矩,而超高层建筑中的垂直荷载结构设计让建筑结构产生轴向力与建筑物本身高度基本上形成线性结构。

高层建筑结构上选择上,经常用到:钢结构,钢筋砼结构。在高层建筑中经常用到钢混结构,但在超高层建设上,由于钢混结构自重太大,不在设计考虑范围内。目前流行的这两种结构,第一种结构自重轻,抗震性能好,施工时间短,但造价太大,在市场经济体制为主导方向的当下用之较少。第二种造价适中,原材料市场广泛,可根据具体需求形成不同结构体系,灵活性强,但缺点是自重较大并且抗压力欠缺。结构概念设计中的结构设计在超高层建筑中具有优化建筑结构,延长建筑使用寿命功能。

承载力设计上

超高层建筑另一重要设计理念是自身承载力负荷的核审。承载力设计体现在地震抗震力,风载承载力等方面。由于建筑商每隔五层风力对建筑物影响会上一个标准,因此在进行结构概念设计时降低了风力作用面积,圆形受力面风力阻力最小,亦可在立面上开洞泄风,更能有效降低风阻力,国际环球金融大厦就是很好例子。

在抗震设计上,采用规则结构,对称性设计能有效合理减少震感传递,例如采用正多边形,圆形平面设计能使整体结构出现多向性,能均和震感,减少地震带来的损失。

结构概念设计在理论上遵循小震不坏,中震可修,大震不倒基本设计方针,在建筑物承载力设计上具备塑变性,目前运用最多的是钢筋砼设计结构,为确保钢筋砼结构承载性和延伸性,在实际运用中做到:强剪弱弯,强柱弱梁,强方若圆。结构概念设计在以框架剪力墙结构为主的超高层建筑中多数运用于承载力设计需求。

结束语

通过高层建筑功能协调,结构受力,结构概念设计,抗震性等方面的综合运用重要性分析,作为建筑设计工作者在满足基本设计需求和设计理念的同时要兼顾地形,材料,施工德国方面的条件,综合整理好技术,艺术,经济等各方面协调与矛盾,努力在党中央相关文件精神领导下,为当地政府,人民打造更加舒适,美观的超高层建筑,为城市形象建设贡献自己一份力量!

参考文献:

[1 ][ 美] 本格尼#S#塔拉纳特. 高层建筑钢混凝土组合结构设计[M] . 罗福午, 译. 北京: 中国建筑工业出版社, 1999.

[2 ] 高立人. 高层建筑结构概念设计[M]. 北京: 中国计划出版社,2005.

[3 ]肖文韬, 等. 高层建筑结构计算模型的选取[ C] . 第五届全国高层建筑抗震技术交流会论文集.

超高层建筑结构设计要点第8篇

关键词:超高层建筑;设计;节能设计;现状;结构节能;材料节能

前言

以前对于超高层建筑在设计时对其节能设计落实设计理念。自《公共建筑节能设计标准》颁布实施以来,对于建设提出了节能设计的要求。在具体实施过程中,部分地区虽然也按照节能标准来进行设计,但由于受制于节能设计技术水平及现行节能设计标准缺乏约束力,这就导致在建筑设计中节能设计理念并没有得到较好的落实。特别是在超高层建筑节能设计工作中还存在许多问题,当前迫切需要解决超高层节能设计上存在的一些阻碍,有效的提高超高层建筑节能设计的水平,为建筑行业的健康有序发展奠定良好的基础。

1 超高层建筑的特点及优势

1.1 超高层建筑的特点

在建筑设计防火规范中定义,通常将超过100米的建筑称为超高层建筑,超高层建筑由于所占地面面积不大,但其容积率却达到较高的水平。尽管超高层建筑地价不高,但其房价却居高不下。这主要是由于超高层建筑面设计和施工工艺会与普遍建筑存在较大的差异,结构和相关设施更为复杂,而且要保证结构自身的抗震性能和荷载。也就是说在超高层建筑设计时,需要考虑的因素较多,其造价成本相对也较高。

1.2 超高层建筑的优势

(1)提升城市和国家形象。城市中超高层建筑的兴起,其作为现代建筑技术的结晶,标志着城市建筑的发展成就。而且超高层建筑造型较为突出,往往带给人们强烈的视觉效果,这也使超高层建筑会成为一个城市和一个国家的名片,成为当地的地标性建筑,因此超高层建筑的兴起,有效的提高了国家和城市的形象,代表着城市和国家的发展水平。

(2)超高层建筑具有较好的景观效果,而且处于较高的位置,不仅湿度较小,而且远离汽车尾气和尘埃,空气的质量较好,受干扰程度较小,居住环境较为理想。而且在超高层建筑中,往往工作与生活设施实现了集约化,在建筑内部就可以有效的解决一般性工作和生活问题,给人们带来了更多的便利,有利于生活效率的提高,对缓解城市交通压力也具有积极的作用。

(3)超高层建设有效实现了用地的节约。通过建造超高层建筑有效的提高了土地利用率,而且具有较大的容积率,实现了土地资源的充分利用,而且在土地紧缺的情况下还能够有充足的区域用于绿化,有效的改善了人们的生活环境,超高层建筑对于土地集约化利用水平的提升具有积极的促进作用。

(4)超高层建筑的发展涉及到诸多的学科,如土木工程学、材料科学、机械工程、能源与动力、电子、通讯、自动化、计算机等诸多学科,这些学科的共同进步为超高层建筑提供了动力支撑,可以说超高层建筑的发展有效的促进了科学技术的进步。

2 我国超高层建筑的节能现状

2.1 耗能大

当前我国建筑耗能为总体能耗量的一半以上,而高层建筑和超高层建筑能耗又为普遍建筑能耗的几倍,这就造成当前大部分高层建筑和超高层建筑都处于低效率、高能源的状态,存在着耗能大的问题。

2.2 标准的局限性

当前对于超高层公共建筑的节能问题还没有统一的标准,很大一部分地区也没有出台针对超高层建筑的节能标准,这就导致在超高层建筑设计过程中没有可参照的数据,因此给节能设计带来较大的难度。现在建筑节能标准中的许多规定对超高层建筑并不适用。另外,当前能耗模拟软件设计还不完善,对利用建模来对能耗进行评价带来了一定的制约,这就导致当前超高层建筑节能工作在技术层面还无法达到节能的标准。

3 超高层建筑的节能设计分析

3.1 利用自然条件的节能设计

(1)自然通风。第一,建筑布局设计。当前超高层建筑多以单体建筑为主,这就需要在具体设计时要确保单体建筑的通风设计的合理性和科学性。在具体设计时,如果单朝向、具有较大进深,无法达到穿堂风的效果;如果风速过大还会对窗户的开启和冬季保温带来影响,因此在具体设计时需要进行有效调整,确保布局的合理性,从而实现对自然风的有效利用,使建筑内部实现自然通风。第二,形成竖井空间。在实际设计时,要避免出现中庭空间过高的情况,这种情况下容易有强烈的絮流产生,从而形成过大热压,会对居民的正常生活带来较大的影响。第三,玻璃幕墙围护。在高层建筑设计时,过高的热压和风压问题是客观存在的,因此在设计时,可以采用双层玻璃来缓解这一难题。利用双层玻璃在白天能够起到蓄热效果,同时开启内层后能够实现层间的自然通风,具有较好的节能效果。

(2)天然采光。在高层建筑节能设计中,需要充分的利用自然光照,在白天可以有效的满足人们日常生活工作需求,而减少室内热环境调节过程中能源消耗。在具体设计时,尽可能的将超高层建筑的阳台进行拓宽,或是加宽落地窗面积,使阳光能够充分的进入到室内。

3.2 建筑结构的节能设计

(1)朝向设计。通过合理设计超高层建筑的朝向,能够有效的利用太阳能,实现人工能耗的节约。特别是对于我国北方地区,合理规划超高层的朝向,能够有效的节约取暖能耗。在具体设计时,需要先μ阳的高度角进行确定,然后设计出合理的日照影像图,以此为依据来对冬季建筑日照有效时间进行确定。在满足采光需求的基础上,还要将建筑南向的开窗面积尽量拓宽,减少东北向开窗面积,这样可以使室内获得更多的日光照射,而且室内热量流失率也能够得到有效的控制。

(2)高度设计。建筑高度变化会直接导致相关的参数发生变化,使能耗发生一定的改变。特别当建筑高度超过百米时,所有气象参数都会发生改变。因此一旦建筑高度过高,必然会导致能源消耗量增加。因此在实际设计过程中,需要以具体、详细的参数作为依据来合理规划建筑的高度,确保找到一个最优值,从而实现超高层建筑的节能。

3.3 建筑材料的节能设计

(1)高性能钢的利用。高性能钢主要有高张力钢、低屈服点钢、TMCP钢与SN钢。超高层建筑对钢材的性能具有较高的要求。如钢材的强度、硬度以及窄屈服幅度的耐久性、钢材的可焊性及在精度深加工时的性能。高性能钢的出现有效保障了超高层建筑的安全稳固性,节约建造材料与能源。

(2)新RC结构。新RC结构指的是钢筋混凝土的改良。混凝土的强度能够达到78.4mpa,远远超出传统混凝土强度。这提高建筑耐久性和稳固性具有非常好的效果。

4 结束语

超高层建筑是未来建筑发展的主要趋势,在当前能源严重紧缺的新形势下,需要重视超高层建筑的节能设计,有效的提高超高层建筑的节能设计水平,为建筑业的健康发展奠定良好的基础。

参考文献

[1]孙秀荣,金建勇.浅谈高层与超高层建筑的节能设计[J].中国城市经济,2010(12).