高層建筑論文范文
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第1篇
［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。框架結(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.
第2篇
【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)模看來(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)巖陶粒混凝土空心砌塊;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。
第3篇
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，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，利用不同凹度的開敞空間進(jìn)行綠化。縱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。可以充分利用超高層建筑防火規(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)
