高层建筑设计标准范文

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1、 国内外现状

随着社会经济的发展和繁荣,建筑单体的使用时间较长,许多高

层建筑已逐渐不满足业主的使用要求,需要进行改造才能投入使用。在对高层建筑的改造设计中, 需要对原有建筑的建筑功能、结构性能、 设备进行彻底改造。随着国家建筑规范的修改完善,在改造过程中诸如高层建筑消防、 结构加固、 设备更新都涉及满足新旧规范的要求问题,建筑改造设计一直以来都是一个难以解决的课题。

2、 改造设计中主要问题及解决措施

高层建筑改造设计中需要解决的主要问题有:建筑消防、 建筑节能、 结构加固、 设备改造等。

2.1建筑消防:

为了防止和减少高层民用建筑火灾的危害, 保护人身和财产的

安全,高层建筑的设计,一直遵循 “预防为主,防消结合” 的消防工作方针,针对高层建筑发生火灾的特点,立足自防自救,采取可靠的防火措施。随着国家对高层建筑设计规范的逐步完善,高层民用建筑设计防火规范目前已采用 2005 年版本,对应 05 年以前的高层建筑,进行改造设计必须符合现有规范要求,因此存在诸多问题需要解决:

2.1.1防火通道。 随着防火分区面积的变化,很多以前的建筑防火

通道数量不足, 必须通过增加防火通道宽度或数量来满足改造设计的要求。增加通道就无可避免涉及到结构等专业,因此在增加通道过程中,必须结合现有使用功能的变化,对原有建筑的建筑布局进行调整,尽量做到合理、 经济。

2.1.2火灾探测器。

根据监测的火灾特性不同,火灾探测器分为感

烟、 感温、 感光、 复合和可燃气体类型,每个类型又根据其工作原理的不同而分为若干种。不同种类火灾探测器,其响应原理,结构特点,适用场所均不同。在火灾自动报警系统的设计中,选择火灾探测器的种类要根据探测区域内可能发生的初期火灾的形成和发展特点, 房间高度,环境条件以及可能引起误报的原因等因素综合确定。探测器的布置即要考虑探测区域的面积,同时,要考虑房间的高度、 屋顶坡度和探测器自身灵敏度的影响,也要考虑到梁突出顶棚的高度,内部走道的宽度,至端墙的距离,至墙壁距离以及房间间隔情况的影响。

2.1.3防火材料。

目前,许多新型材料在建筑生产中得到应用。在高层建筑的改造设计中,防火板材、 防火门窗、 防火卷帘、 防火涂料等诸多防火材料得到普遍应用, 但设计中必须根据建筑单体的防火等级选用适合的防火材料。

2.2建筑节能:

目前,全世界都在倡导低碳生活,建筑设计首当其冲,在设计规范

中开始进行三步节能设计,建筑节能是指在建筑物的规划、 设计、 新建(改建、 扩建)、 改造和使用过程中,执行节能标准,采用节能型的技术、 工艺、 设备、 材料和产品,提高保温隔热性能和采暖供热、 空调制冷制热系统效率,加强建筑物用能系统的运行管理,利用可再生能源,在保证室内热环境质量的前提下,减少供热、 空调制冷制热、 照明、 热水供应的能耗。 开展建筑节能是国家实施节能战略的重要方面。 必须在住宅外墙保温、 门窗设计、 屋顶保温这三方面下大功夫,努力达到节能住宅的设计标准。原有高层建筑大多未进行建筑节能设计,因此,改造设计中必须增加外墙保温,使用中空玻璃门窗,进行屋顶保温改造。一般情况下,只要建筑物的体形系数或层数、 窗墙面积比、 各部分围护结构传热系数均满足建筑节能设计标准规定的限值, 即可判定该建筑物为符合相应节能设计标准的节能建筑。当建筑物窗墙面积比或围护结构传热系数大于建筑节能设计标准规定的限值时, 要将设计建筑各部分围护结构的传热系数和窗墙比(超过部分的)改为符合节能设计标准的限值,得出建筑物传热耗热量―参照建筑传热耗热量。保温隔热系统结构为基层处理 - 保温隔热层 - 抗裂保护层 -饰面层。基层根据不同建筑基体表面情况分别采用相应的处理方式,包括采用普通水泥砂浆找平、 聚合物水泥灰浆拉毛或者不处理。 以聚苯为主要原材料来生产保温隔热材料比较盛行, 产品形式主要有聚苯板、 聚苯复合材料、 聚苯乙烯颗粒等,其中聚苯板目前使用比较多。国家标准对围护结构保温和隔热性能指标计算方法和计算参数做出了规定;行业标准 《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》 对带有抗震柱、 圈梁等热桥部位的复合墙体的外墙平均传热系数 K 的计

算方法做出了规定: 行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》对夏热冬冷地区节能50%目标时的外墙传热系数和蓄热系数也做了规定。计算外墙隔热保温时必须按照规范规定进行。

2.3结构加固:

原有建筑改造大多改变或部分改变使用其原有功能, 因此建筑布局及使用荷载发生较大变化。加上国家规范的调整,目前规范设计荷载较原有规范有了较大提高,必须谨慎应对。

2.3.1荷载变化。

大多高层建筑兼顾办公及餐饮功能,改造后会有

装修及使用上的变化,因此势必带来荷载变化。结构专业一般的措施是不增加荷载:把原有装修层去掉,改造设计时和建筑专业协商,尽量新的装修荷载不大于原有装修层荷载,保证整体结构荷载不再增加。

2.3.2结构加固。

改造设计中肯定涉及结构开洞、 补漏以及局部变化的问题,这就要求对原有建筑进行局部加固。 一般加固的方法有:粘贴钢板钢、 粘贴纤维、 植筋、 锚栓等方法。 但所有加固设计都要遵循一个原则:保证加固部位符合现有结构规范要求。

2.3.3整体结构。

考虑经济的因素,改造设计一般不对原有整体结

构进行加固。因此改造设计的前提是原有建筑整体结构安全,在改造前应由业主聘请专业部门对整体结构进行安全鉴定并出具合格报告。

2.4建筑设备

建筑设备设计以满足建筑使用功能为前提, 高层建筑中设备专

业主要为:建筑给排水、 暖通、 电气。原有建筑中未按现规范设计的通风、 排烟、 喷淋、 警报等系统都要进行专业设计,由此带来设备管井增设,结构开洞的增加以及实际使用层高的降低,都必须在建筑使用功能承受的范围之内。在建筑、 结构专业进行协调设计的同时,设备专业设备选型时必须考虑经济、 节能和使用安全。 管道铺设设计时必须考虑现有建筑已有设备管道,尽量避免重新开洞,破坏现有结构安全。材料选用以环保、 经济为原则,力争进行绿色节能设计。

3、 结束语

在对高层建筑的改造设计中,通过对原有建筑的建筑功能、 结构

性能、 设备进行彻底分析改造。 总结出以上有关建筑消防、 建筑节能、结构加固、 设备改造等技术难题。当然,各个建筑单体条件不同,改造实施的难度和技术问题也有差异, 建筑改造设计一直以来都是一个难以解决的课题,在满足经济、 安全和使用的条件下对建筑单体进行最有效的设计是广大科技工作者持续探讨的课题, 也是建筑设计者的责任和义务。

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1、国内外现状

随着社会经济的发展和繁荣，建筑单体的使用时间较长，许多高层建筑已逐渐不满足业主的使用要求，需要进行改造才能投入使用。在对高层建筑的改造设计中，需要对原有建筑的建筑功能、结构性能、设备进行彻底改造。随着国家建筑规范的修改完善，在改造过程中诸如高层建筑消防、结构加固、设备更新都涉及满足新旧规范的要求问题，建筑改造设计一直以来都是一个难以解决的课题。

2、改造设计中主要问题及解决措施

通过对某些高层项目改造设计的具体分析，解决一些高层建筑改造设计中需要解决的主要问题有：建筑消防、建筑节能、结构加固、设备改造等。

2.1建筑消防：

为了防止和减少高层民用建筑火灾的危害，保护人身和财产的安全，高层建筑的设计，一直遵循“预防为主，防消结合”的消防工作方针，针对高层建筑发生火灾的特点，立足自防自救，采取可靠的防火措施。随着国家对高层建筑设计规范的逐步完善，高层民用建筑设计防火规范目前已采用2005年版本，对应05年以前的高层建筑，进行改造设计必须符合现有规范要求，因此存在诸多问题需要解决：

2.1.1防火通道。随着防火分区面积的变化，很多以前的建筑防火通道数量不足，必须通过增加防火通道宽度或数量来满足改造设计的要求。增加通道就无可避免涉及到结构等专业，因此在增加通道过程中，必须结合现有使用功能的变化，对原有建筑的建筑布局进行调整，尽量做到合理、经济。

2.1.2火灾探测器。根据监测的火灾特性不同，火灾探测器分为感烟、感温、感光、复合和可燃气体类型，每个类型又根据其工作原理的不同而分为若干种。不同种类火灾探测器，其响应原理，结构特点，适用场所均不同。

2.1.3防火材料。目前，许多新型材料在建筑生产中得到应用。在高层建筑的改造设计中，防火板材、防火门窗、防火卷帘、防火涂料等诸多防火材料得到普遍应用，但设计中必须根据建筑单体的防火等级选用适合的防火材料。

2.2建筑节能：

目前，全世界都在倡导低碳生活，建筑设计首当其冲，在设计规范中开始进行三步节能设计，建筑节能是指在建筑物的规划、设计、新建（改建、扩建）、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。开展建筑节能是国家实施节能战略的重要方面。必须在住宅外墙保温、门窗设计、屋顶保温这三方面下大功夫，努力达到节能住宅的设计标准。

原有高层建筑大多未进行建筑节能设计，因此，改造设计中必须增加外墙保温，使用中空玻璃门窗，进行屋顶保温改造。一般情况下，只要建筑物的体形系数或层数、窗墙面积比、各部分围护结构传热系数均满足建筑节能设计标准规定的限值，即可判定该建筑物为符合相应节能设计标准的节能建筑。当建筑物窗墙面积比或围护结构传热系数大于建筑节能设计标准规定的限值时，要将设计建筑各部分围护结构的传热系数和窗墙比（超过部分的）改为符合节能设计标准的限值，得出建筑物传热耗热量―参照建筑传热耗热量。

保温隔热系统结构为基层处理-保温隔热层-抗裂保护层-饰面层。基层根据不同建筑基体表面情况分别采用相应的处理方式，包括采用普通水泥砂浆找平、聚合物水泥灰浆拉毛或者不处理。以聚苯为主要原材料来生产保温隔热材料比较盛行，产品形式主要有聚苯板、聚苯复合材料、聚苯乙烯颗粒等，其中聚苯板目前使用比较多。国家标准对围护结构保温和隔热性能指标计算方法和计算参数做出了规定；行业标准《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》对带有抗震柱、圈梁等热桥部位的复合墙体的外墙平均传热系数K的计算方法做出了规定：行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》对夏热冬冷地区节能50%目标时的外墙传热系数和蓄热系数也做了规定。计算外墙隔热保温时必须按照规范规定进行。

2.3结构加固：

原有建筑改造大多改变或部分改变使用其原有功能，因此建筑布局及使用荷载发生较大变化。加上国家规范的调整，目前规范设计荷载较原有规范有了较大提高，必须谨慎应对。

2.3.1荷载变化。大多高层建筑兼顾办公及餐饮功能，改造后会有装修及使用上的变化，因此势必带来荷载变化。结构专业一般的措施是不增加荷载：把原有装修层去掉，改造设计时和建筑专业协商，尽量新的装修荷载不大于原有装修层荷载，保证整体结构荷载不再增加。

2.3.2结构加固。改造设计中肯定涉及结构开洞、补漏以及局部变化的问题，这就要求对原有建筑进行局部加固。一般加固的方法有：粘贴钢板钢、粘贴纤维、植筋、锚栓等方法。但所有加固设计都要遵循一个原则：保证加固部位符合现有结构规范要求。

2.3.3整体结构。考虑经济的因素，改造设计一般不对原有整体结构进行加固。因此改造设计的前提是原有建筑整体结构安全，在改造前应由业主聘请专业部门对整体结构进行安全鉴定并出具合格报告。

2.4建筑设备

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一、高层建筑能耗特点分析

1、能耗组成及特点分析

高层建筑容纳人数众多，信息处理量大。为保持正常的运作，高层建筑在电梯、空调、供水、供暖、管理等方面要消耗大量的能源。主要的能源消耗形式包括电、煤、天然气以及集中供热的蒸汽和热水等。其中供暖空调系统、照明系统、动力系统和办公设备系统是建筑能耗的4个主要系统。供暖空调系统耗电量占到整个建筑能耗的50%以上；照明系统次之，大约为20%；动力系统约为10%　；办公设备系统约为10%。

2、采光和通风的要求

高层建筑基本空间由主要使用房间、交通联系空间（水平交通和垂直交通）、辅助使用房间（餐饮和卫生间）以及设备系统等几部分构成，平面布局与空间组织相对固定，各部分功能空间对自然采光与通风的需求都不容忽视。因此，高层建筑能耗对气候的依赖性较弱，若通过调节建筑与环境的关系来达到节约能耗的目的，效果甚微。高层建筑的节能问题应从建筑自身出发（如平面形式、进深大小、围护构件、设备系统等），进行节能措施的探讨。

二、高层建筑设计常见问题

高层建筑设计中常出现围护结构保温隔热能力差的问题，建筑的外围护结构包括屋面、外墙、外窗以及地面等部位。对于高层建筑而言，由于其竖向表面面积远大于横向屋面面积，因此，建筑屋顶、建筑外墙及建筑外窗的保温隔热能力成为了衡量其围护结构保温隔热能力的决定性因素。影响建筑外墙节能的主要因素是墙体材料，以及影响墙体材料节能效果的墙体外饰面，东、西外墙遮阳，墙体构造形式等。

在研究中发现，高层建筑外墙应设置保温层，采用双层玻璃。由于西安高新区清扬国际大厦，外墙采用加气混凝土砌块，未设置保温层，使得该办公建筑供暖空调能耗占总能耗的比例高达60.27%。另外，当建筑外墙采用玻璃幕墙配合外挂铝塑板的构造做法时，虽然设置了聚苯板外保温但其供暖空调能耗普遍较高，如旺座现代城B座和D座，供暖空调能耗高达54.62%～56.08%。在窗户类型的选择上，分析可知，供暖空调能耗较高的都采用了单层单玻窗，能耗高达56.8%～60.27%。除此之外，还发现几乎没有高层建筑采取遮阳手段来降低供暖空调能耗，尤其是西向遮阳的问题，值得引起专业人员的重视。

三、设计对策

1、通风设计

关于自然通风的引入，一方面可以对建筑的空间形式进行组织，尽可能形成穿堂风，这一点在条形高层建筑中比较容易实现。对于点式高层，应尽可能组织两垂直墙面窗户之间的通风。自然通风的组织需要更大的窗墙面积比并形成风的通路。另外，还可以结合双层玻璃来实现降温。在国外，建筑利用通风已经成为了一种趋势，很多建筑在设计阶段均考虑了通风的构造体系，例如津巴布韦的Eastgate大楼、英国中部北安普敦近郊的巴克莱卡公司总部大楼等都采用了这种通风构造形式（见图1）。

2、外围护结构设计

（1）外围护结构材料。针对目前高层建筑外围护结构材料以实体围护结构和透明围护结构为主的现状，且基于高层建筑外围护结构并非承重结构，材料选取较为灵活的特点，对于实体围护结构，应尽量选用导热系数小的多孔/空心砌块或加气混凝土砌块等，配合外墙外保温和合理的窗墙面积比，控制由外围护结构保温隔热带来的能耗损失。对于处于寒冷地区与夏热冬冷地区交界的城市，应尽量减少玻璃幕墙的使用。

当实体围护结构达到保温隔热要求后，透明围护结构应遵循以下措施：尽量减少使用玻璃幕墙；控制合理的窗墙面积比，控制可开启面积以组织通风；选用节能的玻璃和窗框材料，注意控制密封性能。

（2）墙体外饰面。建筑外墙饰面是围护结构抵御外界气候影响的第一道防线，其材料的热工性能将直接影响围护结构的热工性能。建筑墙体外饰面对建筑节能设计的影响主要通过围护结构外表面对太阳辐射热的吸收系数表现出来：一是在房间制冷状态下，对房间能耗的影响；二是对墙体传热系数的直接影响；三是房间在自然通风状态下对墙体内表面最高温度的影响。《居住建筑节能设计标准》规定：建筑外墙采用“浅色外饰面（太阳辐射吸收系数＜0.6）”节能措施时，计算外墙的总热阻时可附加“隔热措施的当量附加热阻0.2”，当外墙的传热系数由于其构成而不能达到《建筑节能设计标准》要求时，采用“浅色外饰面”的节能措施则可使每种材料包括200mm厚钢筋混凝土的传热系数值均可满足“民用建筑节能设计标准”对传热性能的规定要求。建筑的外墙饰面目前有瓷砖、涂料、石材以及金属幕墙材料等等，最典型的2类外墙饰面是瓷砖及涂料。节能设计中采用浅色外饰面或部分采用浅色外饰面显然是有利的。

（3）墙体外遮阳。除外围护结构材料的选择外，还可增加建筑遮阳，以减少供暖空调能耗。建筑遮阳包括水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳等方式，可结合立面设计意图进行设计，尤其应注意西向遮阳对节约建筑能耗的作用。《居住建筑节能设计标准》规定：建筑的“东、西外墙采用花格构件或爬藤植物遮阳（透射比＜0.5）”的节能措施时，计算外墙的总热阻时可附加“隔热措施的当量附加热阻0.3”，节能设计中应考虑“东、西外墙遮阳”，在夏天东、西晒非常严重的地区，东、西外墙遮阳措施有待加强。这方面可以借鉴热带地区城市，如马来西亚和香港等的设计经验。在这些城市，高层建筑遮阳措施的使用在带来较好遮阳效果的同时，也丰富了建筑立面，增加了城市景观。

3、可再生能源的利用

在系统的能源使用方面，应尽量开发可再生能源的利用，如太阳能、地热能、风能、水能、生物质能等。利用风力发电、太阳能光伏发电、垃圾发电、太阳能热利用、地热利用和沼气发电等，来减少对煤和天然气等不可再生能源和电、蒸汽、热水等二次能源的依赖。例如，使用分体空调的建筑建议增设地源热泵，这样可大大降低空调系统能耗；使用螺杆式水冷机组的建筑建议增加蓄冷装置，冷却塔的废热应予以回收利用；热泵作为一种新型节能技术，也应该在办公建筑中考虑采用；关于太阳能的利用，可以在冬季利用太阳能供暖、夏季采用太阳能制冷系统，全年中都可以使用太阳能光电系统和热水系统。

四、结论及建议

由于经济发展的需要，建筑由从前的多层为主改为以中高层为主，建筑的结构形式也发生了较大变化，由过去单纯的框架结构改变为以框剪结构为主，墙体结构形式的改变对墙体节能也提出了新的要求，框架结构中主要以填充墙为主，所以砌块是否节能就显得尤其重要。但在一般性的框剪结构体系中，填充墙往往只占墙体面积的一半，甚至更少，在这种形式下单纯靠改善砌块的热工性能来达到节能的目的可能性大大降低。因此，应加大发展适合于钢筋混凝土结构形式的复合外墙外保温体系的力度。对有利于提高节能效率的措施，如浅色外墙饰面、窗口建筑外遮阳及东西外墙遮阳等，在节能设计时未作考虑；目前68%的建筑节能设计可直接满足《居住建筑节能设计标准》规定的性能指标要求，且各相关参数都优于《节能设计标准》的限值要求。因此，单纯从建筑围护结构上说，完全有条件在现行规范要求的基础上适当提高节能率，提前实现建筑节能的目标。

在信息化、智能化高速发展的时代，高层建筑因节约城市用地、信息处理量大、容纳人数众多而应运而生，但能源消耗巨大。在可持续发展理念大力推行的今天，高层建筑生态化发展的重点是节能问题，可在设计阶段注意组织利于自然采光的平面形式，亦可采取节能灯具节约电能；通过改变空间形式、建筑角度等组织自然通风或改变围护结构构造等蓄存冷量；提高外围护结构保温隔热能力以减少供暖空调能耗；利用太阳能、风能、地热能、水能、生物质能等可再生能源供给设备系统等。以上改进措施，如：组织自然通风、改善围护结构、可再生能源利用等应在节能设计中综合运用，以有利于高层建筑生态化发展。

参考文献

[1]　余泳泽：我国节能减排潜力、治理效率与实施路径研究[J].中国工业经济，2011（5）.

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中图分类号： TU398+.2文献标识码：A

随着经济的飞速提升，人们的活动范围也在逐渐扩张，城市用地越来越紧缺，高层建筑及超高层建筑的发展也相应增快。对于一般高层建筑物来讲，其最常选用的建筑结构就是剪力墙结构。因此，怎样在确保高层建筑整体结构及性能安全的基础上，更好的对投入资金进行控制，节约建筑成本，合理规划设计项目等就成为了现代设计工作者们深思的事情。

一、高层建筑设计概念

在我国《高层建筑物钢筋混凝土结构设计规范》中有明确要求：高层建筑物的结构不应整体利用短肢剪力墙的结构。如果建筑物中所需短肢剪力墙结构设计较广时，应适当布置一般剪力墙或筒体，进而使短肢剪力墙同一般剪力墙或筒体共同承担水平剪力。在进行建筑物抗震性能的设计时，一般剪力墙及筒体所承担的结构总底部地震倾覆力应大于第一振型底部的地震倾覆力的50%以上。建筑设计师们一般将短肢剪力墙承担的倾覆力占整体建筑结构倾覆矩40%—50%的情况称为整体建筑归属短肢剪力墙的结构，其墙肢的厚度要求详见表1。

表1：墙肢的厚度参考

一旦建筑物结构归属于短肢剪力墙结构，其抗震性能一般较低，且经济性能也不是很好。因此，在现实工程建筑设计中，特别是对于地震灾害频发的地区，应尽量减少建造短肢剪力墙结构的高层建筑。建筑设计师们在进行设计规划工作时，应使建筑物整体结构的横向及纵向都分布均匀的荷载，且刚度及强度符合设计要求，最好在设计剪力墙的截面高度时，保证其高度与厚度之比超于8，符合对一般剪力墙的要求。剪力墙的设计不需要根据开间布置的要求，可以将两间合并在一起形成大开间的剪力墙，这样不但可以保证建筑物的整体荷载，同时节约了建筑成本。对剪力墙的形状设计可以分为“T”形与“L”形，更好的保证其稳定性能，并且在剪力墙的侧面位置也可以形成良好的刚度。在保证设计标准中各项要求的基础上，剪力墙可以更好的降低建筑自身重量，缩小构件结构，降低工程资金投入。依据以往的设计经验，在建筑“L”形或“T”形剪力墙时，如果某一方向的墙肢达到一般墙体的标准，那么，相对方向的墙肢不应过短，应控制在1m左右，保证墙端柱的配筋同构造配筋相接近，否则将会出现配筋过大的情况。

二、高层建筑计算剪力墙结构的假设

高层建筑剪力墙结构指的是一个全部用剪力墙承受纵向荷载，抵抗横向荷载的建筑结构。剪力墙具有整体性能强、刚度高、形变小、经济投入低等优点。在进行剪力墙结构的计算时，其基本假设包含以下几点内容：其一，在剪力墙结构内，每一个墙体都可以抵抗自身内部形成的水平荷载，因为墙体外部的刚度一般较低，可以忽略不计，但也不应完全不思考，可以将其当做剪力墙的受力位置翼缘进行计算；其二，高层建筑中楼板本身所在的平面内部其刚度可假定为无限大，而在外部的水平刚度则无限小，可以忽略不计。也就是说，每个剪力墙都设定为利用楼板进行作用，相互协调，从而保证剪力墙形变一致；其三，对剪力墙的轴向形变及扭动影响可以忽略不计。

三、高层建筑计算剪力墙结构的原则

在进行高层建筑剪力墙结构的规划中，可以依据对应的要求考虑其结构是否正确。以下简要分析了高层建筑中剪力墙结构的几种技术指标原则，供相关设计人员参考。

（一）高层建筑剪力墙结构最小系数的调整

在保证短肢剪力墙所承担的第一振型部地震倾覆力占整体建筑结构总底部地震倾覆力小于40%的基础上，进行最少剪力墙的布置。将增大剪力墙开间距离确定为设计方向，保证整体结构的侧向刚度符合标准，进而将高程的剪力系数缩小，接近规范数值。只有这样，才可以降低楼体自身重量，增强建筑物抗震性能，同时对工程造价的投入也产生积极的作用。

（二）高层建筑剪力墙结构位移与层高比值的调整

在高层建筑剪力墙结构的设计标准中要求，地震多发区域的剪力墙结构设计，其标准值形成的建筑最大弹性位移在进行设计时，去除以弯矩形变为主的建筑外，都可不扣除结构整体弯矩形变数值，计算建筑物整体扭转形变。从中可以看出，在进行一般高层建筑剪力墙结构计算时，侧重于对楼层之间的扭转形变与剪切形变的计算。剪切形变的数值是由纵向结构部件的数量来确定的，如果纵向结构部件的数量过多而布局不合理，就会产生扭转形变数值，也无法符合位移的标准。所以，对于高层建筑物设计来讲，在保证扭转形变数值最小的基础上，对纵向结构部件的数量及刚度进行考虑、选取。

（三）扭转第一振动周期T与平动第一震动周期T1比值的调整

在《高层建筑物钢筋混凝土结构设计规范》中明确规定，以结构扭转的第一振动周期T同平动第一振动周期T1的比值，在高层设计中应小于0.09。周期比值的限定可以更好的保证建筑构件平面布置的位置，使其更合理、更有效，结构不会形成过高的扭转情况。

在现实工程施工中，应把结构纵向构件尽可能多的分布在建筑的周围，降低结构内部构件承受的刚度，这样不但可以进一步提升建筑整体侧向的刚度，并且在一定程度上大幅度增强建筑的整体强度。

（四）高层建筑剪力墙结构连梁限值的调整

高层建筑剪力墙结构中连梁的跨度与高度的比值应大于2.5，如果比值小于2.5，就可能造成弯矩及剪力超出规定限值的情况。

在《高层建筑物钢筋混凝土结构设计规范》中明确规定，建筑物跨度与高度的比值大于5的连梁应根据框架结构进行施工，也就是说，跨度与高度比值大于五的连梁，其刚度不应出现折减。当跨度与高度比值在5—6之间时，如果连梁的刚度不折减，就很容易造成剪力或弯矩大于规定限值。建筑设计师们在设计工程中，应充分理解这项规定，加以利用，就可以在保证建筑物安全性能的同时，降低工程造价。

四、高层建筑剪力墙结构的配筋

剪力墙的配筋一般纵向钢筋位于墙体的内侧，横向钢筋位于墙体的外侧。配筋符合最小配筋率就可以。但是，一些高层建筑的地下墙体配筋就应根据计算来确定。这是由于地下墙体的配筋多遭受水的压力、土的压力等，如果依据传统方法计算，就可能造成墙体不稳，安全性能降低等情况。地下墙体在钢筋布置时，可以将纵向钢筋放置在墙体的外部，横向钢筋放置在墙体的内部，增加墙体的有效高度。在《地下工程设计标准》中还规定，迎水面墙体的保护层设定不应小于5cm，这样在保证配筋厚度的同时，节约建筑成本投入。

五、结论

总而言之，高层建筑剪力墙结构在进行设计与施工时，应反复进行推敲与优化，在保证建筑结构安全的基础上，协调各项参考数据，使结构保持最优，经济投入保持最低。也只有这样，才可以保证建筑设计安全、经济，适应未来社会建筑行业的发展。因此，对高层剪力墙结构的优化设计进行讨论是值得相关工作人员深入思考的事情。

参考文献：

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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，需要先对太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。

作者:李佳锴 单位:华润置地（赣州）有限公司

参考文献