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超高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)亟待重視

作者：鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-23 10:04:33 [收藏]


    超高層建筑在城市節(jié)地、提升城市形象、拉動(dòng)社會(huì)投資、擴(kuò)大旅游和商貿(mào)活動(dòng)等方面有其獨(dú)特作用，也遠(yuǎn)非普通建筑可以比擬，因此近年來我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚的地區(qū)竣工、在建和擬建的超高層建筑如雨后春筍，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展更是助長了建筑超高層化態(tài)勢，高度超過100米的建筑從1990年代中期的不足200棟一躍發(fā)展到目前的近900棟。據(jù)中國建筑科學(xué)研究院的不完全統(tǒng)計(jì)，在1996年底，全國超高層建筑物中高度在200米以上的只有8棟，而到1998年底，全國200米以上的建筑增加到了20棟，最高達(dá)420米，其中高度超過300米以上的有深圳地王大廈（325米，世界高樓第十一位）、廣州中信廣場（322米，世界高樓第十二位）和上海金茂大廈（420.5米，世界高樓第三位）。從目前在建的如廣州珠江新城西塔工程（塔身高度432米）、上海環(huán)球金融中心工程（建筑主體高度達(dá)492米）、廣州新電視塔工程（塔身高度454米，總高度610米）等一批工程項(xiàng)目來看，超高層建筑的高度增長還會(huì)伴隨著結(jié)構(gòu)工程技術(shù)的不斷進(jìn)步而不會(huì)休止。
    但目前國內(nèi)針對超高層建筑工程所探討的關(guān)鍵技術(shù)問題多是結(jié)構(gòu)的安全，而對于所面臨的建筑節(jié)能問題研究和技術(shù)投入不夠。在2005年《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》頒布之前，包括超高層建筑在內(nèi)的公共建筑，基本沒有開展工程建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)和審查，標(biāo)準(zhǔn)頒布之后，盡管一些地區(qū)對照建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)約束了工程設(shè)計(jì)，但還存在諸如建筑節(jié)能模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)障礙、現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)約束不及、工程設(shè)計(jì)依據(jù)的節(jié)能目標(biāo)短視等一些關(guān)鍵問題沒有得到很好解決。
    首先，超高層建筑的建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)看，建筑的高度變化導(dǎo)致相關(guān)參數(shù)的變異，進(jìn)而影響建筑能耗的變化是一個(gè)不爭的事實(shí)，高度超過100米以上除太陽輻射可以認(rèn)為基本不變以外，其它的氣象參數(shù)都會(huì)發(fā)生很大的變化。通常根據(jù)氣象觀測資料構(gòu)建的典型氣象年數(shù)據(jù)中，地面風(fēng)速是取自地面高度10米處，如地面風(fēng)速為2米／秒時(shí)，則在100米的高空風(fēng)速會(huì)依據(jù)指數(shù)規(guī)律提高到3米／秒，若高達(dá)400～500米時(shí)風(fēng)速可達(dá)到5米／秒以上，溫度隨高度的變化也會(huì)有明顯的降低，通常會(huì)有每百米高度的溫度下降0.6～1.0℃，僅這個(gè)變化足可以相當(dāng)于把建筑物移動(dòng)了一個(gè)2級(jí)氣候區(qū)。而依據(jù)國內(nèi)建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)能力來看，大多數(shù)設(shè)計(jì)單位所掌握的用以優(yōu)化建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的建筑能耗模擬軟件，都不能反映氣象參數(shù)沿高度的變化規(guī)律，也不能夠反映建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)沿高度變化的表面熱交換能力的差別，這就勢必?zé)o法準(zhǔn)確地計(jì)算建筑物的能量消耗，更無從談及科學(xué)合理地設(shè)計(jì)建筑物制冷、空調(diào)、配電等一系列設(shè)備系統(tǒng)。
    其次，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所能約束的節(jié)能技術(shù)還不能夠完全適用于超高層建筑，在現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中涉及到遮陽、通風(fēng)等技術(shù)的規(guī)定，對超高層建筑無法適用，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的建筑能耗的權(quán)衡判斷方法也是基于建筑物全樓整體建模的一種評價(jià)方法，而受目前能耗模擬工具的計(jì)算能力所限，超高層建筑中的計(jì)算對象（如房間數(shù)量）規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了軟件的計(jì)算能力。從根本上說，超高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)問題，實(shí)質(zhì)是一個(gè)在技術(shù)上超出了現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》所能控制的新技術(shù)問題，如果草率地執(zhí)行現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，則工程設(shè)計(jì)的技術(shù)依據(jù)顯然不足。
    再次，超高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)僅僅局限于當(dāng)前建筑節(jié)能50％的目標(biāo)，不符合國家長遠(yuǎn)發(fā)展要求。應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)經(jīng)濟(jì)能力，結(jié)合國家建筑節(jié)能中長期發(fā)展規(guī)劃確定出工程的實(shí)際節(jié)能能目標(biāo)（即節(jié)能率），只有以此為前提做出的節(jié)能設(shè)計(jì)才能體現(xiàn)行業(yè)進(jìn)步，否則，如此重大工程，在投入使用后的不遠(yuǎn)將來，必然會(huì)面臨國家節(jié)能規(guī)劃目標(biāo)的提高而鋃鐺淪為不節(jié)能建筑。
    目前我國超高層建筑的節(jié)能問題，已引起了國內(nèi)外建筑節(jié)能界的密切關(guān)注，就上述問題而言，僅憑國內(nèi)建筑設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)能力也不可能完全解決好，國內(nèi)的研究力量和設(shè)計(jì)力量聯(lián)合攻堅(jiān)的局面尚未形成，還缺乏政府的政策引導(dǎo)，于是就有大量的外國咨詢公司介入國內(nèi)的重大項(xiàng)目的節(jié)能咨詢，由于對中國建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)把握不夠，且不了解地區(qū)性的氣候資源、技術(shù)能力、經(jīng)濟(jì)水平等，屢屢導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型上出現(xiàn)了不切實(shí)際的不合國情的錯(cuò)誤設(shè)計(jì)，如在我國南方地區(qū)超高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)片面推介歐、美等高緯度寒冷地區(qū)所流行的雙層通風(fēng)玻璃幕墻系統(tǒng)、外墻外保溫系統(tǒng)、智能化內(nèi)遮陽系統(tǒng)等，如果對此不進(jìn)行建筑節(jié)能的專項(xiàng)技術(shù)論證，照搬國外技術(shù)必然要存在大量建成后的隱患，那么工程完工之時(shí)也就是它們面臨節(jié)能改造之日，這將在國內(nèi)乃至國際上對國家的建設(shè)形象造成極壞的長期性影響。
    目前，國內(nèi)的超高層建筑工程的節(jié)能設(shè)計(jì)問題，已經(jīng)受到了中國建筑業(yè)協(xié)會(huì)建筑節(jié)能專業(yè)委員會(huì)、中國建筑學(xué)會(huì)建筑物理分會(huì)建筑熱工與建筑節(jié)能專業(yè)委員會(huì)等組織和國內(nèi)外節(jié)能專家的廣泛關(guān)注，在2004年10月召開的第九屆全國建筑物理學(xué)術(shù)會(huì)議上，國內(nèi)建筑物理的專家對目前國內(nèi)建筑界片面追求地標(biāo)性，忽視節(jié)能環(huán)保的傾向表示了擔(dān)憂。人們不想看到在技術(shù)上超規(guī)范的特大型超高層建設(shè)項(xiàng)目在我國建成后產(chǎn)生不堪設(shè)想的后果。在國家尚未頒布相關(guān)法規(guī)之前應(yīng)當(dāng)及時(shí)地針對工程個(gè)案采取切實(shí)可行的措施把好超高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)關(guān)和審查關(guān)。為此建議：1、由當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)主管部門牽頭組織相關(guān)力量對超大體量和超高層建設(shè)項(xiàng)目，進(jìn)行初步設(shè)計(jì)前的節(jié)能專項(xiàng)論證，糾正錯(cuò)誤，明確和落實(shí)施工圖節(jié)能設(shè)計(jì)的節(jié)能目標(biāo)和正確的設(shè)計(jì)方向。在建筑初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段進(jìn)行專項(xiàng)節(jié)能審查，并進(jìn)行重、特大項(xiàng)目的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)審查特別備案；2、對超大體量和超高層建設(shè)項(xiàng)目所涉及到的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，如超高層建筑（在超過100米高空的氣象條件下）基于能耗動(dòng)態(tài)模擬的圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能優(yōu)化選型等一些針對性強(qiáng)的關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)由建設(shè)主管部門設(shè)立專項(xiàng)課題招標(biāo)研究。
    建筑節(jié)能是國家發(fā)展的基本國策之一，超高層建筑又是標(biāo)志性極強(qiáng)的建筑，抓好超高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，將會(huì)帶動(dòng)國家和地方的建筑節(jié)能事業(yè)，促進(jìn)全社會(huì)建筑節(jié)能的技術(shù)進(jìn)步。
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