浅谈高层建筑结构设计的节能与环保设计

　　摘要：在国家大力提倡节能环保的大背景下，节能与环保已经成为建筑设计未来发展的大趋势。近年来，随着国家经济的发展，人们生活水平提高，住房条件不断地改善，居民住宅纷纷进行装修改造，居民装修不仅要考虑美观舒适，还要在考虑到设计的个性的同时，兼顾以人为本环保与节能的室内设施的设计和运用。
　　关键词：高层建筑结构、节能与环保、安装
　　
　　一、我国高层建筑结构的现状
　　随着工业化、商业化、城市化的进程，城市人口剧增，造成城市生产和生活用房紧张，地价昂贵，迫使建筑物向高空发展，由多层发展为高层。而在发展中国家，绝大部分的高层建筑采用钢筋混凝土材料建造，且由于高性能混凝土的发展和施工技术的进步，钢筋混凝土结构仍是今后高层建筑的主要结构形式。特别是近年来，由于钢筋混凝土结构的优点，发达国家采用钢筋混凝土材料建造的高层建筑的数量也在日益增多。建筑文库wk.yl1001.com/jz/当然，钢筋混凝土结构的构件断面尺寸大，减少了建筑使用面积；自重大，致使基础造价增高，抗震性能差等。因此为充分发挥钢材和混凝土这两种材料的特点，更为合理的结构形式是同时采用钢和钢筋混凝土材料的混合结构或组合结构，已成为近年来研究的热点和发展的方向。
　　同时高层建筑的节能与环保不仅是建筑本身的节能,且由城市的综合环境、气候条件、总体布局；建筑物的形体变化、朝向；外围护结构保温、隔热的性能；门窗质量等许多综合性因素构成,因此,高层建筑的节能首先重视。
　　二、影响建筑节能与环保的因素
　　
　　（1）高层建筑外围护墙体耗能量较大,占整个建筑耗能的2 5%左右
　　建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一,体形系数越大耗能越多，相同的面积,圆的周长最短,这样使建筑外露面积较小。因此,基于能量损耗的考虑,高层建筑的形体变化不宜过多、复杂。
　　（2）高层建筑的“风环境”是影响建筑耗能因素之一
　　在冬季,风力造成的建筑热损失很大,增大冷空气的渗透量,使室内热损失加大。由于建筑某些部位处理不当,墙体内部易产生冷凝水。因此,建筑保温材料的选用,建筑构造的合理性应建立在科学、可靠的基础上。
　　
　　三、节能环保前提下的建筑结构设计原则
　　
　　随着节能环保意识的增强和能源短缺的压力，“节能环保建筑”“绿色建筑”、成为当前最热的话题，绿色节能建筑的标准应该统一的，节能建筑就应该是环保建筑，充分利用阳光、雨水等可再生能源，最大限度的节电节水，大力发展绿色节能建筑是中国建筑业未来发展的方向。
　　我们在节能环保的建筑设计上要遵从以下原则:
　　首先是资源利用效率要达到最高。建筑设计的资源利用效率要达到最高的原则，指的是对各种建筑用的资源，包括能源、土地、水、各种建筑材料等，都要高效率地利用，尽可能的节约能源。
　　其次是对环境影响最小。建筑文库wk.yl1001.com/jz/要达到对环境影响最小，要注意以下几个方面:一是防止建筑对土壤、空气和水的污染;二是尽量使用本地建材。三是重复利用建筑材料。四是要尽可能利用既有建筑，提高建筑物的寿命。
　　最后是对生态环境最好。对生态环境最好指的是对人以及其他生物的生存和健康最为有利，人也是自然生态中的一部分，“以人为本”的建筑设计原则，不单只是满足“人”的物质与精神需求，更应该使其与生态环境保持应有的平衡关系，需考虑到未来的的可持续发展。
　　
　　四、建筑结构的节能与环保的设计
　　
　　（1）加大对清洁能源的利用。
　　如太阳能、风能、潮汐能、地热等，既可减少对资源的消耗也会减少废气污染，尤其是太阳能在我国大部分地区都可以大力推广。高层建筑的屋顶完全可以安装太阳能电池板，产生的电力可以供给大楼自身的一部分使用。农村地区则可以利用沼气来发电、供热。
　　（2）推广水资源的循环利用技术。
　　雨水的收集、沉淀、再利用系统在外国已经开始进入实际应用阶段，而在我国雨水的利用几乎是空白，我们只是考虑怎样将其从建筑及周围场地中排走雨水完全可以胜任如清洁地板、浇灌小区绿地之类的使用需要。
　　（3）就近取材，尽量减少运输能耗。
　　在当地的建筑面上就可以多采用一些本地石材做装饰；南方地区多产竹子，可以在施工中尽量多用竹脚板、竹模板；海南岛的工地完全可以使用当地高质量的海沙等。
　　（4）减少对不可再生资源的消耗，相应的加大再生材料、环保材料的使用比例
　　我国正在大力推进工业固体废渣在建筑材料中的综合利用，混凝土骨料、筑路材料、砖瓦砌块、陶瓷、耐火材料等建筑材料已经在大量使用工业固体废渣做为原材料。建筑文库wk.yl1001.com/jz/用粉煤灰为主要原材料生产的加气混凝土砌块比传统的粘土砖更轻，保温隔热效果更好，是很好的填充墙材料。
　　（5）加大对不合格、不达标建材生产企业的治理力度。
　　这样可以减少建材生产中对环境的污染，而且可以减少有毒物质对建筑使用者的健康伤害。
　　（6）尽量减少外立面上幕墙的面积。
　　幕墙的面积应适当减少，一是可以降低反光所造成的光污染，二是建造成本可以降低，三是保温效果可得到提高，四是将来的擦洗、维护、保养成本也可降低。
　　
　　（7）对于新建建筑要严格按照节能标准进行设计与施工。
　　屋顶、墙体以及外门窗的保温措施在冬季节约了采暖能耗，到夏季又可节约空调制冷能耗。节能灯具、变频空调可以节省相当数量的电能。另外建筑方位朝向、体型、间距等规划布局也能很大提升节能效果。
　　（8）对于已建成老建筑的节能改造。
　　我国现阶段仅4%的建筑采取了节约能源的措施，在总量中所占比例还很低，大量的高能耗的老建筑通过改造是可以在一定程度上达到节能要求的。
　　（9）建筑垃圾的合理处理。
　　一方面可以在设计安装中合理利用模数以减少材料的浪费和垃圾的产生；另一方面如果能分类堆放，就可以对其进行回收并再生利用，既有很高的环境价值也有经济价值。
　　
　　五、 建筑各部位的节能环保构造设计
　　
　　1、屋顶的节能设计。
　　屋顶是建筑物与室外大气接触的一个重要部分,主要节能措施为:①采用坡屋顶;②加强屋面保温措施;③根据需要,设置保温隔热屋面。
　　2、楼板层的节能设计。
　　主要是利用其结构中空空间,以及对楼板吊顶造型加以设计。如将循环水管布置在其中,夏季可以利用冷水循环降低室内温度,冬季利用热水循环取暖。
　　3、建筑外围护墙体的节能设计。
　　墙体的节能设计除了适应气候条件做好保温、防潮、隔热等措施以外,还应体现在能够改善微气候环境条件的特殊构造上,
　　4、建筑物围护结构细部的节能设计。
　　细部的节能设计应从以下各部位着手:①热桥部位应采取可靠的保温与“断桥”措施;②外墙出挑构件及附墙部件,应采取隔断热桥和保温措施;③窗口外侧四周墙面,应进行保温处理;④门、窗框与墙体之间的缝隙,应采用高效保温材料填堵;⑤门、窗框四周与抹灰层之间的缝隙,宜采用保温材料和嵌缝密封膏密封,避免不同材料界面开裂, 影响门、窗的热工性能;⑥采用全玻璃幕墙时,隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙, 应填充保温材料。
　　
　　高层建筑作为现代社会生态城市、节约型城市、循环经济城市建设的重要影响存在要件，影响城市生态系统安全与功能稳定的组织结构，参与城市生态服务能力的效率变化，对提高生态人居系统健康质量起着重要作用。城市生态系统的高效存在与服务功能的稳定性是发展绿色建筑的核心基础，也是绿色建筑设计与建造技术应用的前提条件。随着社会的进步和科技的发展，未来建筑将会更加多元化、智能化。