高层建筑与节能设计
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摘要：怎样根据城市的综合环境、气候条件，在设计中处理好高层建筑与节能设计的有机结合，是我们在下文中将要探讨的话题。关键词：高层建筑；建筑布局；围护结构；采暖系统；其他因素；监督检查
Abstract: according to the comprehensive cityenvironment, climate condition, in the design how to deal with the energy saving design and high-rise buildingorganic union, is our topic.
Keywords: high building; The architectural layout; Palisade structure; Heating system; Other factors; Supervision and inspection
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
自18世纪末开始，欧洲和美国的工业革命极大地促进了生产力的发展与经济的繁荣。这一阶段，城市化进程发展迅速，城市人口持续高速增长。为了在相对较小的城市用地范围内建造更多的使用面积，建筑物不得不增加层数、向空中发展。另一方面，钢结构的应用和电梯的出现则推动了多、高层建筑物的大量建造。由于城市土地价格昂贵，建筑物向空中发展比购买更多的土地更为经济合理。在建筑技术方面，由于采用钢框架结构，结构自重大大减轻、稳定性提高，建筑物可以建得更加高大。同时，电梯的发明和广泛使用，使5层以上的建筑更为方便、实用。正是由于以上各种因素的结合，加速了高层建筑的诞生并促其不断发展。
1880年后，在芝加哥浴火重建的十余年过程中，一批有才华的建筑工程师在高层建筑发展历程中取得辉煌成就。如：詹尼 (设计第一栋高层建筑---家庭生命保险公司大楼)；布思海姆（设计信托大楼---第一个采用大面积玻璃外墙）；鲁特 (设计蒙纳诺克大楼---世界最高砖结构建筑)；沙里文（高层建筑之父）。这一批建筑巨匠通过不断的努力探索，形成了影响深远、名扬世界建筑史的“芝加哥学派”。这一阶段的建筑有一个革命性的建筑技术，即：“放弃传统的石头承重墙，采用一种轻型的金属框架结构和石头或陶砖外墙，承重框架与围护外墙分离”。
随着现代建筑科学技术的飞速发展，高层建筑越来越多地进入城市建设领域，已逐渐成为现代化都市的显著标志。怎样根据城市所处区域的综合环境、气候条件，在设计中处理好高层建筑与节能设计的有机结合，显得尤为重要。高层建筑在中国有近七十年的历史，但是真正意义上的现代化高层建筑的诞生仅仅有区区的二十几年。城市中的任何建筑物都是城市总体规划设计的组成部分，现代化城市规划设计是一项集宏观调控和微观创造于一体的十分繁杂、细致的工作。国内在高层建筑设计方面的经验不多，很多都是借鉴发达国家的成功范例，有许多的问题等待我们去解决、探索和改进，所以说今天的高层建筑设计仍处在一个不太成熟、不断完善的初级阶段。
高层建筑因其体形庞大带来诸多不利因素，如：容积率过高，相邻建筑互相遮挡、不通透、影响采光且给人以空间压迫感；形成的建筑阴影区面积较大，而且高层建筑集群布置极易产生阵风湍流、局部区域人口密度过大、活动空间拥挤、交通不畅等弊病，从而导致居住环境综合质量下降。除此之外，近些年在城市都市化规划建设的浪潮中，决策者往往贪大求高，设计师大部分精力放在追求立面追潮和使用功能出新上，往往忽略了生态环境的保护，加之建筑节能意识淡薄，造成高能耗、低效益，建设投入和后期改造浪费巨大。建筑节能不仅是建筑物本身的节能，而是由城市的综合环境、气候条件；区域规划总体布局、交通流线；建筑物的朝向、形体变化；围护结构的热工性能；建筑物的遮阳和隔热设计；采暖、空气调节与通风的节能设计；建筑电气节能设计等综合性条件构成。高层建筑属大体量建筑物，因此高层建筑的节能应引起设计者的足够重视。
建筑能耗在我国总能耗中所占的比例很大，约为25%～40%，与世界发达国家相比还有相当大的差距。例如，在建筑节能工作开展之前，我国绝大多数采暖地区围护结构的热功能性都比气候相近的发达国家要差许多，外墙传热系数为他们的3.5～4.5倍，外窗为2～3倍，屋面为3～6倍；而且单位建筑面积的能耗还很高，能源利用率还很低，仅为28%，欧美平均近50%，日本为57%。但是我国的可利用能源是极为有限的，这已经引起了我们国家的高度重视。
在经历了数次能源危机，对矿物能源资源的不可恢复性和温室效应对生存环境产生负面影响的认识越来越清析之后，世界各国相继提出了控制矿物能源用量的增长，提高用能效率，开发新能源和可再生能源，保护环境的目标。作为耗能大户的建筑业的节能受到极大的关注。建筑节能是近年来世界建筑发展的一个基本趋势，也是当代建筑科学技术的一个新生长点。
目前我国，建筑能耗浪费相当严重，原因也是多方面的。如技术落后，供暖设计不科学，管理不当，采暖收费不合理，缺乏节能意识等。尤其突出的表现在过分强调降低建筑物的一次性投资和对某些建材制品的要求不严，结果节省了一次性投资，却造成了长久的能源浪费，得不偿失。如不抓紧采取坚决有效的措施有效控制建筑能耗的浪费，那么用不了多久，我们必定会遭受到大自然的惩罚，因而建筑节能势在必行。
所谓建筑节能，就是在保证室内热舒适环境条件下，通过技术进步、合理利用、科学管理和经济结构合理化等途径，采用新型保温材料，把居住、公共建筑在长期使用中的采暖能耗降下来。
建筑节能是一项系统工程。在策划、实施及取得实效的长时间过程中涉及规划、设计、施工、调试、运行、维修等诸多环节。作为设计行业的人员，在对建筑进行节能设计的同时我们应根据当地资源条件。因地制宜，就地取材，合理利用。并且应建立寿命周期成本观念，按建筑寿命50年内发生的各项费用，取其总和较低者作为选取决策的依据，不应考虑一次消费最低者。同时，更应重视综合设计过程这个新观念，在方案之初即组织相关专业工种介入，统筹考虑相互影响，寻求合理的解决方案。
可以预见，随着建筑节能工作的开展，以及人们对改善建筑热环境的迫切要求，建筑节能技术必将得到迅速发展。
建筑节能设计的途径主要有以下几个方面：
1. 优化建筑总体布局
高层建筑的布局首先应合理的确定建筑位置与朝向，其次是考虑在满足城市规划条件、防火安全与卫生安全的前提下，使容积率控制在适宜的数值范围内。过高容积率很难获得良好的日照，阳光对人的身体健康有着很大影响，尤其在寒冷地区，阳光给人们带来的温暖更为难能可贵。严寒和寒冷地区城市规划设计应注重利用日照能量，通过日照动态分析，使每幢建筑物能接收更多的太阳光和辐射热能。因此，建筑的位置与朝向和建筑节能有着直接关系。如：在北纬35度～45度的中、高纬度地区，冬天建筑的南向所得到的辐射能量几乎比夏天多1.5～2倍，尤其是在冬至前后，由于太阳高度角低，房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多；而在夏天东、西向所得到的辐射能量比南向多1.5～2.5倍。不同的朝向，不同的季节，建筑物所得到的太阳辐射热能量不同，冷热损失也不尽相同。在确定建筑物的方位时首先应关注相邻建筑布置情况，按太阳高度角和太阳方位角做出日照分析图，以确定日照的时间、日照的面积和变化范围，从而使冬季每天获得最多日照时间的同时避免夏季过量的日照辐射，减少冷热损失，保持建筑物内舒适的温度环境。