超高层自然通风建筑结构设计实现范文

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摘要：超高层建筑由于高度达到了300m，因此对消防和通风等都有特殊的要求。在超高层的建筑结构设计中需要结合当地的实际情况进行设计。文章研究超高层实现自然通风的建筑结构设计的策略，以此提高超高层实现自然通风的建筑结构设计的水平，为超高层建筑的通风节能做出贡献。

关键词：超高层；自然通风；建筑；结构设计

在超高层的建筑结构设计中需要结合当地的实际情况，充分考量当地的气候、风荷以及风量，对建筑结构进行合理设计，以此提升自然通风的水平，达到节能的效果。

1超高层建筑工程项目建筑设计特点

超高层建筑因为离地面较远，为建筑内部创造舒适的内部环境的难度远远大于普通的中高层建筑，从某种程度上来说，超高层建筑的节能效果是衡量超高层设计的整体效果的重要影响因素。自然通风是实现超高层建筑节能降耗的重要手段，也能够提升室内生活和工作的舒适度，在超高层建筑工程项目中，自然通风设计和整体的建筑质量、消防安全等都是密切相关的，在设计中需要综合考量，以此达到建筑设计的最优效果[1]。

2超高层实现自然通风的建筑结构设计思路

在超高层的建筑结构设计中，通过对窗户、双层幕墙、烟囱、露台以及中庭等进行布局，把建筑和户外通过空气的流通进行连接，人在室内可以通过新风系统控制室内的风量，并根据气候的变化和个人的生活需要来调整风荷。在实现自然通风的超高层建筑结构中，核心筒占标准层的面积一般达到20%～30%，以广州西塔和香港的国际金融中心二期为例，电梯井占总面积的30%，设备机房和管道竖井占核心筒总面积的15%，卫生间、清洁间和茶水间等约占到10%，疏散楼梯和交通通道占5%～7%。超高层建筑在实现自然通风的布局中，大致应遵循以上功能比例进行分配，根据实际需要进行调整，尤其是核心筒根据设计要求为板式建筑或点式建筑选择不同的布置区域，达到最优的通风效果。以广州西塔为例，广州西塔核心筒中心为空调机房，整个核心筒呈现的是Y形的结构，空间较为完整，管井沿着核心筒进行设计，不影响整体的接触风力的面积，能够最大程度地利用好自然通风的效能，达到节能的效果，这样的建筑结构设计方案利用比较广泛。类似的还有香港国际金融中心二期的建筑设计方案，这样的设计能够实现自然通风的效果。实际上，超高层建筑的自然通风设计理念和普通的高层建筑的设计理念具有一致性，最大的区别在于超高层建筑因为受到风的影响和整体结构的影响较大，需要对这些参数进行模拟，以此保证超高层建筑的综合效果的实现。通过围护结构两端产生的压力差，实现超高层建筑的自然通风，自然通风的形式主要有单面通风、对流通风和烟囱通风等形式，具体需要结合超高层建筑的建筑结构进行选择。一般来讲，超高层建筑受限于地理位置以及气候等综合因素的影响，直接受益自然通风的情况并不容易出现，在一些比较炎热或是寒冷潮湿的地区，仅仅依靠自然通风是满足不了超高层建筑通风需求的，需要结合机械系统来进行辅助实现。事实上，在当前的超高层建筑的通风设计中，这种混合式的通风形式是最为常见的，具有较强的适用性[2]。

3超高层实现自然通风的建筑结构设计策略

（1）建筑需和当地的气候契合。目前，我国超高层建筑结构设计的相关规范和标准对于建筑通风设计的要求都是统一标准的，但不同区域的地理环境也会对建筑外的风向和风量有着不同的影响，这些都对建筑的通风设计有着较为明显的影响。然而，在建筑通风的设计过程中，却常常忽视区域在地理和地形地貌上的差异性，这就造成通风设计不够有针对性，导致一些地区建筑结构通风设计的浪费，而在另外一些地区却会出现通风设计不足的现象所以在建筑通风设计中充分的考虑当地的气候有着极为重要的意义。在通风设计中对气候进行分析主要是查找影响通风设计中的各种因素。根据建筑物要求的通风换气次数并且结合当地的气候可以制动更为详细的通风设计策略。对于影响到通风设计的气候要素要主要从风、温度、湿度和太阳辐射这四个方面来综合考虑。风主要是考虑当地的在当地气象资料记录中占主要比例的风向。根据当地的气象测量分析实际的风速和风压的大小。如果风速较小的话完全靠利用风压来实现建筑物的通风就较为困难。所以在建筑通风设计中要要综合考虑风向和风速的影响程度。温度决定着建筑物进行换气的次数。要根据一年中温度的变化情况合理的确定不同季节中换气的次数。建筑主要进风面应当保持和夏季风的主导风向呈现60°～90°角，最好不要小于45°的角，避免大面积外墙和玻璃窗受到西晒。（2）通过计算风荷和风量，调整超高层建筑结构设计。围护结构的负荷计算主要是根据围护结构受热造成的变化以及形状的变化所引起的负荷的改变，在超高层建筑的通风设计中，可以发现温差造成的负荷的变化为热负荷，这对于通风设计环节来讲是属于有利因素的，所造成的的影响可以忽略不计。在设计通风量的过程中，需要进行围护负荷的影响。一般来说，通风量越大反而温差负荷越小，对围护结构越有利。在设计的过程中，主要的房间朝向建筑的迎风口，穿过屋子，从背面的出风口穿出，这样的建筑设计方式能够最大程度保证自然通风量。（3）根据通风量的计算，设计建筑结构。通风量受不同地区和不同朝向的影响，因而不同的超高层建筑会有不同的影响程度，而有些时候同一地区的超高层建筑也会呈现出不同的通风量。一般来讲，如果该建筑的通风量较大，在引入机械设备通风中就不需要太大的载荷，预留的空间也将相应缩小，反之，如果该建筑的自然通风量较小，则需要给机械通风设备预留更多的空间，在整体的结构设计上要预留足够的位置。同时要注意的是，超高层的室内建筑较为复杂的化，降温除湿的通风量应该选取最大值，最终根据计算的结构设计出围护、幕墙以及中庭等的位置和空间，以此实现最佳的通风效果。

4结束语

超高层建筑和一般的高层建筑在自然通风的设计原理上是一致的，本文在研究超高层实现自然通风的建筑结构设计中指出超高层实现自然通风的建筑结构设计的策略。可以看出，超高层建筑实现自然通风是一种较为经济的通风方案，但由于受室外气候和天气的影响较大，具有一定的不稳定性，因此常常需要外力装置的辅助才能实现较好的通风。只有综合提高超高层实现自然通风的建筑结构设计的水平，才能为超高层建筑的通风节能做出贡献。

参考文献：

[1]曹艳霞.住宅建筑设计中自然通风的思考[J].住宅与房地产,2018(28):81.

[2]付祥钊.关于“民用建筑通风”的工程思维——民用建筑通风的热点转移[J].建筑科学,2018,34(4):105-109.

作者：羽键 单位：广东省房协《南方房地产》杂志社