时间：2022-03-22 20:06:26
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在建筑设计的过程中药遵循节能设计的相关理念。具体来说可以从下面几个方面进行考虑：一是，充分考虑高层建筑对于城市环境产生的影响作用，综合进行考虑对高层建筑的建设位置以及朝向进行规范，如果建筑的容积率太大，就很难满足内部空间的日照要求，同时还会增加相应的采暖等方面的费用，因此在进行高层建筑的设计过程中，要充分研究建筑位置朝向与节能减排的相关关系，使建筑的方位能够接受到适量的日照，可以增加相关的开窗面积，增加南向开窗，减少相应的北向以及东向开窗面积，这样能够使建筑获得更多的光照，同时能够有效减少建筑的热量损失，使内部能够保持一个较为舒适温暖的居住环境。第二方面可以对相应的围护结构进行优化，这样也能取得良好地节能效果。在寒冷地区，较为常见的围护结构的做法为：粘土空心砖与实心砖复合砌筑的墙体；采用粘土实心砖或空心砖岩棉进行夹心砌筑的复合墙体；采用页岩陶粒混凝土空心砌块进行砌筑的墙体等，良好地建筑材料能够起到良好地保温隔热效果。第三为一些影响建筑节能的相关因素。根据相关的数据显示，在高层建筑的耗能结构中，护墙体耗产生的能量消耗最大，能够占到总耗能比例为25％。这与结构的外露面积大事分不开的，而建筑的形体变化是增加围护结构面积的主要因素，对于高层建筑来说，体形系数越大，则会产生更多的耗能，因此在进行结构设计时，遵循的原则为，形体变化不宜过为复杂和多变，科学合理选择相应的建筑保温材料以及建筑结构形式。
2在进行高层建筑设计过程中需要的问题
2.1建筑防火的问题
高层建筑的总体布局要遵循畅通安全的相关原则，在进行楼道设计时，能够保证人员进行畅通流动，在紧急情况下，能够及时进行人员疏散，同时应在相应的采光设施以及照明系统位置设立显眼的疏散标志这样能够实现紧急情况下，人员快速进行安全撤离，有效避免踩踏事件的发生；对相应的防火分区进行合理设置，同时合理设置相应的消防器械以及疏散通道，这样在火灾发生时候，能够及时采取相应的灭火措施，同时有效进行人员的疏散。要保证在同一层楼体的任何一个位置，两个消防栓的水枪能够同时到达。在进行建筑室内室外消防系统设计时，要充分满足相应的消防用水的要求以及灭火水压，同时消防水池的容量也要满足相应的防火要求。
2.2建筑抗风的问题
要根据建筑物周围的气流状况以及受到外力作用下，建筑物的形体变化，结构不稳定或者产生疲劳性破坏，因而建筑围护结构成为高层建筑一个重要的安全隐患。风灾损坏的主要表现形式为，破坏建筑的结构，甚至导致倒塌现象，因此在进行建筑工程的抗风设计时，能够对工程安全产生重要的影响作用。
2.3建筑电气的设计
（1）消防电源与配电的设计。在进行高层建筑消防电源的设计过程中，需要满足：①相应的供电电源要来自于两个不同的发电厂，这样一旦出现问题或者发生突发事件，能够保证建筑的电源能够正常运行。②相应的供电电源要求来源于2个不同的区域的变电站。③搞成建筑其中一个电源要来自于相应的区域变电所，而另外的一个电源为自备的发电设备。
（2）建筑应急照明设计。当高层建筑发生火灾或者其他故障时，可能会对建筑的正常照明系统产生影响，进而启动相应的应急照明系统，这被称为事故照明，进行高层建筑应急照明的安装设计时要遵循人性化的相关原则，将应急照明设施设置在相应的疏散楼梯、消防控制室、消防电梯前室、消防水泵房、电源室、变配电室或者防排烟机房的墙面位置以及顶棚位置。
（3）电梯设计。在进行高层建筑的电梯在设计时要遵循的原则为，电梯位置设置合理，运行噪音较小，不影响居民的日常生活。同时还要根据居住结构的形式对电梯的最大载荷进行调整。这样能够充分保证居民方便进行出行。在遇到紧急情况时，电梯要能够提供安全便捷的疏散方式。为了能够充分确保电梯的安全正常运行。同时便于进行人员的施救以及火灾的抢救，要设计相应的排水设施。一般会在高层建筑设计过程中，将相应的消防泵房、变配电站以及柴油电机放置在地下室位置，这样如果地下室出现积水现象，就很难进行有效的灭火措施。因此应该在充分重视地下室排水的建设与设计，在进行电梯设计时通常要设计两套相应的供电系统，一套用于正常供电，另一套时供电系统则是用于紧急情况时候，进行自备发电，进而充分保证电梯安全运行。
（4）排烟设计。在众多的高层建筑火灾事故中，很多人由于烟气产生窒息以及中毒现象，在封闭性的楼梯间可以再楼梯入口的位置设置相应的置阳台或者凹廊。这样能够及时进行排烟，能有效减少相应的人员伤亡事故。同时在设计中，可以将消防电梯前室与楼梯前室进行合并使用，同时采用相应的常闭防火门。
（5）防雷击设计。在进行高层建筑防雷系统的设计过程中，要遵循“综合治理，整体防御，突出重点，多重保护”的相关设计原则，积极做好相应的防雷设施的设计。在建筑的顶端以及其他容易受到雷击作用的部位，可以社会自设置相应的避雷针，避雷带以及避雷网，利用建筑结构中的主钢筋作相应的防雷引下线，同时在建筑物周围设置相应的避雷带；同时还要将建筑物内的金属设施以及突出屋面的金属部件进行接地处理，有效防止静电火花的产生。
3结束语
［论文关键词］高层建筑；结构特点；结构体系
我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。
一、高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：
（一）水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
（二）侧移成为控指标
与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。
另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：
1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。
2.使居住人员感到不适或惊慌。
3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。
4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。
（三）抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。
地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。
（五）轴向变形不容忽视
采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
（六）概念设计与理论计算同样重要
抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。
二、高层建筑的结构体系
（一）高层建筑结构设计原则
1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。
2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
（二）高层建筑结构体系及适用范围
目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。
1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。
框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。
框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。
框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。
2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。
剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。
剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。
在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。
3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。
4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：
（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。
（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。
（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。
（4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。
除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。
［参考文献］
［1］GB50011－2001建筑抗震设计规范.
［2］GB50010－2002混凝土结构设计规范.
【关键词】:高层建筑;围护结构;节能;
复合墙体节能是我国的国策,建筑节能是节能中的重中之重,应该列为我国建设工作中的重要位置。建筑能论文耗在我国整个能耗中的地位也越来越重要。1996年中国建筑年消耗3·3亿吨标准煤,占能源消耗总量的24%,到2001年已达到3·76亿吨,占总量消耗的27·6%,年增长比例千分之五;随着建筑业的高速发展和人民生活质量的改善,建筑能耗占全社会总能耗的比例还会继续增长。据有关数据显示,我国当前的房屋建设规模堪称世界第一。目前全国房屋数量有400亿m2左右,房屋建筑规模看来已超过所有发达国家,仅去年一年房屋竣工面积是19·7亿m2,这几年差不多都是接近这个数字。而据预测,到2010年,我国房屋总建筑面积将达到519亿m2,其中城市171亿m2。然而,截至到去年,我国节能建筑的总面积还只有2·3亿m2,在每年近20亿m2的竣工面积当中,只有五六千万平方米是节能建筑,只占3%左右,也就是说有97%属于高耗能建筑。我国的高层建筑有近七十年的历史,然而城市中任何建筑都是城市设计、规划的一部分,城市设计是一项十分复杂的工作,我国在这方面的经验不多,而且管理机制尚不健全,往往受一些因素的影响,工作不甚周密和协调,甚至失去控制,有许多的问题等待我们去解决,有待于探索和改进,所以说,今天的高层建筑设计仍处在一个不太成熟的阶段。
高层建筑体形庞大,如容积率过高,相邻建筑互相遮挡、不通透,形成大面积阴影区,城市人居环境质量下降,市中心人口膨胀、交通拥挤。除此之外,近些年在某些城市建高层建筑已成风气,设计者往往贪大求高,大部分精力放在追求立面形式和使用功能上,而往往忽略生态环境的保护、建筑设计节能意识淡薄,造成高能耗、低效益,影响常年使用,浪费巨大。
建筑节能包含两部分内容,一部分是加强围护结构的保温隔热能力,另一部分就是从供暖、供冷的热源、输送渠道及实现方式来节约能源。一般的房子里,30%的热量从窗户跑掉了。如果选用双层玻璃,中间再充上惰性气体,就可在一定程度上阻断热量散发。35%热量从墙体散发,如采用隔热材料,增加保温层,节能效果就很明显。智能化建筑首先要达到节能的标准和良好的居住舒适度,其次才是家具的智能化和安全保卫的智能化。实际上,智能化建筑不一定就是豪华的,但它必须是低能耗的。美国有些智能化建筑造价比普通建筑还低15%,因为它们追求合理的结构,讲究实用功能和外观的简洁,利用了可回收材料,而不追求豪华装饰。还可以充分利用地热泵技术,如冰岛等国家,建筑房子时先在地上打两个洞,通过电泵将地下水循环起来,为整座房子供热。惟一耗能的就是电泵。而在丹麦等国,由于地处海边,太阳能和风能的利用条件得天独厚,使用热泵技术时结合风能与太阳能,用风能与太阳能来带动电泵就可以做到“零能耗”。所以建筑节能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;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应为设计者重视。
1优化建筑位置及朝向设计高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照要求,阳光有着巨大辐射能量。据有关资料分析,地球每年接收的能量有60亿亿千瓦,这么大能量弃之可惜,从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器,阳光不仅对人的身体健康有着很大影响,对建筑的节能也有着十分重要意义。城市规划应注重应用日照原理,合理的确定建筑位置与朝向,使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能,因此,建筑的方位与节能有着直接关系。如,在北纬40°~45°度地区,冬天建筑的朝向所得到的辐射能量几乎比夏天多两倍,而在夏天东、西向所得到的能量比南向多2·5倍,不同朝向,不同季节,建筑物所得到的太阳辐射热能量不同,热损失也不同,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。在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。
2优化围护结构墙体设计(1)外墙是围护结构的主体部分,高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋,前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重,因此,围护结构属于填充材料,为了减轻荷载,达到保温、隔热要求,采用轻质高效保温材料,目前在寒冷地区常用的墙体做法有:页岩陶粒混凝土空心砌块;粘土空心砖与实心砖复合墙体;粘土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等。但存在问题较多,节能的效果仍达不到标准的要求。围护结构的材料布置分外侧和内侧,在寒冷地区的同一气候条件下,由于材料层次布置不同所取得的保温效果也不尽相同,为防止墙体内产生冷凝水,保温层设在外侧更为妥些。
(2)高层建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板(舒乐板、PG板),岩棉板等轻质保温材料。一幢建筑的寿命少则几十年,多则上百年,材料的应用与建筑整体的寿命应同步。对于轻质的外保温复合墙体,笔者认为存在以下不足之处:1)抗震能力差,易松散,与结构构件结合不好,整体性能差。2)不能承受外部装修贴、挂荷载,如:贴石材,安装装饰构件等。3)不能承受有振动的凿、刨的装修,如:剁斧石面层、予留洞、槽易出现冷桥。4)墙表面易出现裂纹。除此之外,复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌入,墙体内容易造成冷桥,是保温、隔热的薄弱环节。据测定,高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5%~13%,因此应引起设计者重视,采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥。(3)国外普遍推广采用混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温,欧、美各国取得不少先进经验。如:美国研制的TB型保温隔热复合砌块;波兰的咬合式保温砌块,两块组合成320厚墙体,在空心砌块内填入高效保温材料,墙体传热系数K=0·1209W/m2·k~1100W/m2·k;芬兰研制的一种空心砌块,空隙之间填入聚胺脂保温材料,300厚,传热系数K=0·25W/m2·k~0·28W/m2·k。某些欧美国家50%左右的建筑已应用多种形式的混凝土空心砌块。由于混凝土空心砌块保温效果好,又具有一定强度,避免了轻质复合材料墙体的一些弊端。
3影响建筑节能的其他因素(1)高层建筑护墙体耗能量较大,占整个建筑耗能的25%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,国外的一些高层建筑造成圆塔形,比如美国洛杉矶的好运饭店、法国戴高乐机场候机楼、纽约第三大街53号办公楼都是圆型或椭圆形,我们知道,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,风力对建筑的热损失很大,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。3·6恢复补偿功能将试件放入水中养护14天测其膨胀率,然后放空气中任其干燥28天。失水后的试件产生微量干缩,重新放入水中后试件恢复失去的膨胀和自应力值,经试验,第一天恢复20%~30%;第3天恢复40%~50%,14天基本全部恢复。3·7微小裂缝自愈合性能如果蓄水池或建筑物地下室墙板由于某种原因出现微小裂缝,膨胀纤维防水剂中部分成分的AI3+和SO42-在CaSO4、Ca(OH)2溶液中形成针柱状钙矾石晶体。当重新接触水后继续增长,经过一段时间会发生物理和化学的结合,晶体大量填充缝隙,使裂缝愈合。
摘要：从中国作为人口大国、城市土地资源紧缺的国情出发，探究垂直景观在高层建筑中的应用，为目前亟需扩展城市绿地提供一个可操作的方法。通过对垂直景观成熟经验的学习与分析，了解如何将垂直景观设计应用到中国的高层建筑中去。建筑期刊
关键词：高层建筑;垂直景观;营造
一、研究背景与意义
基于全球城市化进程的日益加剧，人口的膨胀、城市建筑密度的不断攀升，人们开始意识到环境与建筑能耗的污染以及生态系统的危机。为了遏制这种趋势，绿色建筑应运而生。绿色建筑的定义是在建筑的全寿周期内，最大限度地节约(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。而实现绿色建筑的重要途径之一就是———垂直景观，它在城市生态景观方面的补偿作用不可估量。我国作为人口大国，城市土地资源紧缺，同时还有大量人口不断涌入城市，导致北、上、广等大城市越来越拥挤。这些寸土寸金的大城市中心集商业、娱乐、文化于一体，高层建筑林立，公共绿地严重短缺。有人提出建设更多的绿地广场和公园来解决这一棘手的问题。这个初衷是好的，可是实际的国情却很难实施。据预测，2020年，中国将有300万农村人口转移到城市。大量的农村人口正在以惊人的速度涌入城市，城市土地可容纳量积聚饱和，我们正面临着建筑土地和绿化面积如何平衡的极其严峻的问题。而另一方面，物质文化水平的提高，使得都市人对于生活品质的追求也在不断提高。他们渴望亲近自然，享受绿色的需求正在与日俱增。据统计，上海在2010年的GDP已达到一万美元,随着经济消费能力的提升,高品质的生活标准、环境与质量标准成为城市居民越来越关注的话题。对公共绿地环境的投入，使得生活与工作环境更加舒适宜人成为人们的一种共识与追求。因此，在横向绿化的可扩展面积基本为零的情况下，寻求高层建筑纵向上的绿化可利用性定会成为一种趋势。高层建筑的表皮绿化不仅能短期实现绿植覆盖率，而且与建筑节能、减少能耗的绿色建筑目标相一致，是一举多得的方法。同时，垂直景观对于改善都市的生态效应也具有重要意义,高层建筑的垂直景观功能定位于生态学，具有吸附与阻滞空气中的尘埃、减少灰尘颗粒物，清洁净化空气、降低噪音辐射，调节室温、节约建筑能耗，美化环境、令人身心愉悦等不可估量的社会和经济效益。
二、国内外研究现状
城市垂直景观设计早在古代巴比伦时期的经典空中花园已经出现了萌芽，当然早期垂直立体绿化的呈现更多的是自然植物无意识的攀爬，品种较单一，更没有系统理论的形成。直到20世纪90年代，西方发达国家才开始了对垂直绿化的系统研究，它也逐步成为在景观设计领域中对未来城市生态景观发展的前沿课题。一些发达国家的垂直景观在改善新兴城市的生态环境方面，得到政府政策上的支持和推进，给城市居民带来生态、经济和健康上的利益，也在一定程度上消除了“城市热岛效应”，推进了生态园林建设的科学性。这其中，马来西亚建筑师杨经文可以说是真正实现“空中花园”的先驱，他的建筑设计以与有机的、富有生命力的植被化相结合而闻名。他倡导建筑与植物生态系统的有机共生。在他的生态建筑实践中，始终坚持生物气候学设计原则，创造了众多令人惊艳的垂直景观生态建筑。其著名作品之一是新加坡EDITT?TOWER，1998年获得了热带生态建筑设计大奖。整座建筑远远望去犹如一颗屹立于高楼大厦中的参天大树，大楼的四周都被绿色植物所包裹，植物与建筑的和谐共存既达到了美学的高度，又起到了隔热的作用。该建筑所设置的绿色空间与居住面积比例达到了1:2。
大楼还设有雨水回收、光伏发电、污水净化等多套绿色节能系统。杨经文的生态建筑，实现了绿色植物与建筑的和谐共生，也展现了通过精心配置的植物可能形成的丰富多姿的空间形态，将建筑与自然完美地结合。正如杨经文所说：“建筑物常常可以看作大量的无生命物质的堆积，植被化的目标就是将有机的、富有生命力的物质与无机的、无生命的物质融为一体。”除此以外，在日本、法国等都相继出现了垂直景观生态建筑。例如日本福冈的ACROS楼，整个建筑除去1/4的地下空间，地上建筑设计成台阶状，屋顶部分全部由绿色植被所覆盖。竣工数年，郁郁葱葱的植被已经与南侧公园的绿化融为一体，仿佛在城市中央形成了一座绿岛，在收获优美的视觉景观的同时，使整栋建筑的温度更加舒适，创造了良好的生态效应。目前，在北京、上海、深圳、重庆等大城市中，城市垂直绿化的研究和探讨已经形成一定的共识,一些城市建筑外立面也出现了绿化表皮的实践案例，但是这些实践在某种程度上只能称为垂直绿化，跟垂直景观还有一定的距离，可以说我国高层建筑垂直景观设计尚处于起步阶段，还有许多经验要学习。
三、垂直景观在高层建筑中的营造手法
需要明确的是垂直景观与垂直绿化是不同的两个概念，垂直景观是以充分利用建筑纵向空间、实现植物(包括乔木)与高层建筑共生的景观设计,而垂直绿化究其本质是建筑垂直面的攀缘绿化，是攀缘植物翻转90°的平面绿化。但两者也存在着一些共同的特点，诸如占地少、都是利用纵向立体进行的绿化设计等。垂直景观的设计，将植物作为建筑造景的主要手法，通过不同的植物造景组合，形成建筑高层的平面布局与纵向建筑结构设计独特的空间构建，形成如画的美丽景观，并且丰富高层建筑室内空间的功能要求。对于这些营造手法的探析需要更多的实践操作的可能性，而目前我们更多的是只具备理论整理的经验论。根据杨经文在高层建筑运用生物气候学来组织空间的经验，我们可以学习的设计方法如下：
(一)空间组织
分析其平面布局，杨经文的高层建筑轮廓多设置为不规则形，利用不同凹度的开敞空间进行绿化。纵向楼层的悬挑式空间错落有致，既可以使不同户型享受到更多的阳光，同时错位排序的植物也可以得到足够的光照和生长空间，尤其是乔木植物。大量绿色植物的嵌入种植不仅有效地减少了建筑本身的热岛效应,还能生成氧气，吸收二氧化碳与一氧化碳，并且丰富了建筑单一的表皮,也不影响阴影区开窗的可能性。再分析其竖向空间，高层建筑的垂直景观的结构本身是植物搭配建筑的自然美与人工美结合的产物，应当考虑好植物的预留生长空间，重视其弹性空间的设计安排。各类设施的设置力求便捷，满足时空发展的需求。因此，消防、疏散等设施设计应上升到美学层面去考量。可以充分利用超高层建筑防火规范所要求设置的建筑避难层，着重利用垂直景观绿化、营造生机盎然的建筑外立面，以提升整栋建筑的美感。
(二)植物配置
绿色植物作为垂直景观生态建筑的重要要素，它直观地展现着一座建筑的生态效应和视觉感受。出色的垂直景观生态建筑肯定是植物与建筑美学的高度融合，因此，植物的搭配尤为重要。垂直景观的营造也绝不是简单地给建筑物附着上一层攀缘绿植,它关注的是植物丰富种类的搭配、色彩季相的变化、姿态柔和的线条，营造出具有丰富的时空变化的生命力的建筑。在设计过程中，悬挑式的种植槽中作为独立的植物单元，要充分配置好植物群落，丰富品种，形成自然分层的绿色景观，例如可以在不同凹度的错层开敞空间中，采取地被植物铺底、乔木来遮阴、具有观赏价值的灌木草花镶嵌点缀的方式。同时，选用下垂式植物、藤蔓植物进行垂吊式美化，弥补建筑外壁的一些生硬的结构线条，营造出与建筑相映成趣、丛植错落、四季皆有景的自然植物群落景观。
(三)节能循环
正如杨经文认为许多后现代主义建筑，在建筑立面处理中过多地增添了许多无意义的造型，造成了许多建筑材料的浪费。这些不理性的设计怪像，忽视了能源的合理使用和能耗的约束。面对日益严峻的世界能源消耗问题，建筑师毫无疑问要加强节能意识，特别是高层建筑的节能问题。站在生物气候学的高度去探索建筑节能的可能性与方法论，最终提升人的精神享受以及减少建筑能耗。高层建筑的垂直景观应当统筹优化生态层面的规划设计，在设计伊始,就该重视整体人工生态系统的循环回收,使绿色环境的原料与废料尽可能多地循环利用，消化分解本身产生的能耗，降低损耗。设计要面临的挑战在于最大程度地去利用资源和能源，减少浮尘,吸附噪音，调节室温，以最小的投入，获得最大的收益，从而体现出垂直景观生态建筑的节能、节水、节材等环保低碳理念。
(四)人性关怀
根据英国和日本的研究调查发现，工作或生活于高层建筑中的人群，有四成以上渴望与自然亲近接触，比如打开窗户能看到绿色或走到户外去活动，而垂直景观正是把这种愿望付诸实践的较好途径。垂直景观除了美化外部建筑环境，同时也为室内空间引入了自然美景。不仅在高层建筑的室内休憩空间真正实现了景为人用，更在阳台空间中构造了一个个梦幻的空中绿植花园。在阳台空间茂密的树荫下，层次分明的植物景观，让人感受到以植物景观律动为框、蓝天为画的奇妙体验。高层建筑的垂直景观设计目标不是为了模拟自然，更多的是可以弥合生态学和建筑设计之间生硬的裂缝,形成持久稳固的联系，营造合宜的自然，创建合理的人工生态系统。因此，垂直景观在高层建筑设计中，必须关注人的舒适度，从微观层面上满足人体工学的要求,关注人的健康,在强调采光、通风、保温等基础条件上，还必须重视人的使用安全问题。
四、结语
[论文摘要]高层建筑外部造型设计多以追求建筑形象的新、奇、特为目标，每栋高层都想表现自己，突出自我，而这样做的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬，建筑个体外部体量失衡，缺乏亲近感，拒人于千里之外，因此，对高层建筑的外部尺度的研究是很有必要的。
所谓的尺度就是在不同空间范围内，建筑的整体及各构成要素使人产生的感觉，是建筑物的整体或局部给人的大小印象与其真实大小之间的关系问题。它包括建筑形体的长度、宽度、整体与城市、整体与整体、整体与部分、部分与部分之间的比例关系，及对行为主体人产生的心理影响。讲到尺度时应注意它与尺寸之间的区别，尺度一般不是指建筑物或要素的真实尺寸，而是表达一种关系及其给人的感觉，尺寸是用度量单位，如：公里、米、尺、厘米等对建筑物或要素的度量，是在量上反映建筑及各构成要素的大小。它直接影响人的心理感受，由此可见，尺度在高层建筑设计中处于一个至关重要的位置。高层建筑设计时，不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造，而应以人的尺度为参考系数，充分考虑人观察视点、视距、视角，和高层建筑使用亲近度，从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感，把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度：城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。
一、高层建筑设计中的外部尺度
（一）城市尺度
高层建筑是一座城市有机组成部分，因其体量巨大，高度很大，是城市的重要景点，对城市产生重大的影响。高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响，高层建筑的位置、高度的确定，也应充分地考虑该城市尺度、传统文化，不当的尺度会对城市产生不良的影响，改变了城市传统的历史文化，也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系，如：上海市，黄浦江可谓是城市一条重要水系，原先具有宽大、雄壮的气势。但由于东方明珠塔的建成，又过于靠近黄浦江，其他高层建筑也跟着靠近黄浦江建设，使黄浦江的尺度感变小了，失去了原有的雄壮，而改变了老上海的历史与文化，从这一角度讲，东方明珠塔的建成又是一件憾事。
（二）整体尺度
整体尺度是指高层建筑各构成部分，如：裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的，关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种，但都强调整体尺度均衡的重要性。因此，建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的，在设计时要注意下面的两点：高层建筑一般由三个部分组成的裙房、主体和顶部，也有些建筑在设计中加入了活跃元，以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系，而这三个部分尺度的确定，应有一个统一的尺度参考系（如把建筑的一层或几层的高度作为参考系），不能每一部分的尺度参考系都不同，这样易使整个建筑含糊、难以把握；高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的，各个主要部分应有更细的划分，尺度具有等级性，才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分（裙房、主体和顶部），最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸，使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1～2个尺度等级，也不易过多，太多易使建筑造型复杂而难以把握。
（三）街道尺度
街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知，也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定，主要考虑到街道行人的舒适度，高层建筑主体因为尺度过大，易向后退，使底层的裙房置于沿街部分，减少了高层建筑对街道的压迫感。例如：上海南京路两边的高层建筑置于后面，裙房置于前使两侧的建筑高度与街道的宽度的比例为1∶12，形成良好的购物环境。
为了保持街道空间及视觉的连续性，高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致，宜有所呼应。如：在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧，为了不致造成新区高层和老区低层截然分开，沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房，高层稍后退，形态效果良好的对话关系。
（四）近人尺度
近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触，也易被人们仔细观察，也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系，不宜过大或过小，过大易使建筑缺少亲近性，过小则减小了建筑的尺度感，使建筑犹如玩具。在近人尺度处理中，应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分，檐口、门、窗及装饰的处理，使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定，创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间，使人的心理有一个逐渐变化的过程。如：上海图书馆门前采用柱廊的形式，使出入馆的人有一个过渡区，这样使建筑更具有近人及亲人性。二、高层建筑外部尺度设计的原则
（一）建筑与城市环境在尺度上的统一
注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响，因为在城市轮廓线的组织中，起最大作用的是建筑物，特别是高层建筑，因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置：（1）高层建筑聚集在一起布置，可以形成城市的“冠”，但为避免其相互干扰，可以采用一系列不同的高度，或虽采用相仿高度，但彼此间距适当，组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处，以丰富行人的视觉观赏；（2）若高层建筑彼此间毫无关系，随处随地而起不到向心的凝聚感，则不会产生令人满意的和谐整体；（3）高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同，因为这会极大影响轮廓线的优美感。
（二）同一高层建筑形象中，尺度要有序
高层建筑设计时，应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列，在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性，不能把几种尺度混淆使用，才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。
（三）高层建筑形象在尺度上须有可识别性
高层建筑物上要有一些局部形象尺度，能使人把握其整体大小，除此之外，也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。
三、结语
高层建筑的外部尺度影响因素很多，设计师在设计高层建筑中充分地把握各种尺度，结合人的尺度，满足人的使用、观赏的要求，必定能创造出优美的高层建筑外部造型。
参考文献：
高层建筑消防供电的最大特点是，平时不用、失火即用。所以对其供电系统各环节要求具有较高的灵活性、可靠性。消防用电设备多处于供电系统的末端，与其它用电负荷基本上同属一个供配电系统，但负荷等级差异较大，供电灵活性、可靠性的要求也不相同。动力照明主电源和联动控制自动装置、信号电源、电压等级不一，同期使用也不一致，电源类别较多。火灾现场断电，这也是消防供电的一个特殊性。当发生火灾时，火灾现场扑救首先要切断非消防用电负荷电源，但这时消防用电负荷电源正是需要保证不间断连续供电的关键时刻。
2高层建筑的消防供电及设施
根据《建筑设计防火规范》等标准规范的规定，高层建筑的消防供电按供电负荷等级分类时，消防用电的负荷等级与建筑物中供电负荷的最高等级相同。一类建筑的消防用电的供电负荷为一级，二类建筑消防用电的供电负荷为二级，其它的建筑供电负荷均为三级。在外部电源不能保证时，火灾应急照明及疏散照明可采用蓄电池作为备用电源，连续供电时间不应少于20分钟。火灾自动报警系统的电源应采用消防电源，备用电源宜采用蓄电池供电，CTR显示器和通信设备应由UPS装置供电。高层建筑的消防供电设施主要包括：消火栓及其消防泵、自喷消防泵、防火卷帘门及电动防火门、正压送风机、排烟风机、消防电梯、火灾自动报警系统、气体消防系统、消防广播和声光报警器、火灾应急照明等设施。该系统用于发生停电事故时(包括火灾事故)，帮助人员逃生与疏散。
3消防供电的可靠性
供电电源、供电系统是否合理，配电设备、用电设备、电气线路及接地系统故障等均影响消防供电的可靠性。电气故障是无法限制在某个范围内的，保证一个供电系统安全可靠的长期稳定运行，需要贯穿设备制造、工程设计、施工安装、日常维护检查等各个环节，工程设计是非常重要的一环。保障消防供电的可靠线首先要选择合适的消防供配电方式，然后是配电线路的型号规格的选择，其次是正确的电气设备选型和安装，最后一定要做好接地接零保护，采用重复接地、等电位连接等方法来改善接地系统的保护功能。
4消防设备供电系统的设计要求
建筑物底面对建筑物空间形态的水平方向和垂直方向的稳定性都是十分重要的，由于建筑物是钢筋水泥等重物的砌筑而成，因此结构荷载必须能将其重量向下作用于地面，而建筑设计的一个基本要求就是要检测地基是否能承载所选择的结构体系中向下的作用力(如图1)。因此，在建筑设计最初阶段就需要对主要的承重墙和承重柱的分布和位置作出总体考量。竖向和水平向结构体系设计在低层、多层和高层建筑中设计基本原理都是一致的。竖向结构体系成为设计的控制因素有两个:①较大的垂直荷载要求有较大的墙、柱或井筒;②侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。侧向荷载与竖向的荷载相比，其对建筑物的效应不是线性增加的，而随建筑物的增高迅速增大。例如，在所有条件相同时，在风荷载作用下，建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比，而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比。在高层建筑中，不仅是抗剪，而更重要的是抵抗变形和整体抗弯，可见，高层建筑在结构受力性能方面比低层建筑更加复杂。图1高层建筑结构受侧向荷载和竖向荷载示意(a)受风荷载示意(+压力，－吸力)(b)在风荷载和重力荷载组合作用下结构受力示意
2高层建筑设计中存在的问题
高层建筑在进行设计时为了更好地满足对大客流量和开阔的视野空间的要求，通常在楼梯设计时是以宽大的敞开楼梯来作为主要的客流通道，同时，为了更好的满足建筑防火方面的要求，高层建筑在进行设计的时候要采用封闭的楼梯间或者是防烟楼梯间，如图2。因此，在进行高层建筑设计的时候，设计人员通常采用防火卷帘来作为封闭方式，这样能够更好的达到防火方面的要求。在进行设计的时候为了更好的满足相关规范要求，同时确保楼梯的数量和形式满足使用方面的要求，但是，这种设计方案是一种不可取的方式，在出现火灾的时候，人员在疏散方面存在着一定的安全隐患。在进行高层建筑设计的时候还是存在着一个非常明显问题，就是地上层和地下层共用楼梯的问题，在防火方面，为了避免在出现火灾的情况下建筑内的人员由地上层进入到地下层，不应该出现共用楼梯的情况。但是在实际设计时，由于在结构设计方面要考虑的问题非常多，因此，在楼梯设计时经常会出现地上和地下贯通的情况，这样能够在结构上面更加便利，但是也是会导致出现一定的安全隐患。在很多的高层建筑设计中，设计人员对楼梯的设计方案并没有得到很多施工人员的注意，同时，在进行设计的时候对疏散通道的宽度也存在着一定问题，疏散通道的宽度在进行设计的时候通常是会受到疏散门的影响，因此，在进行设计的时候，要对防火审核非常重视。
3高层建筑中建筑设计的措施
3．1高层建筑整体设计探析
(1)主体设计。当代高层建筑设计中的一个全新的要求就是实现建筑本身的生态节能，这就要求对建筑本身主体的裙房部分加强设计，裙房的设计对高层建筑周围街道的人性化空间的创造等有很大影响。对裙房的设计不仅要注重人性化，更要注重形式的多样性。(2)处理手法上的巧妙运用。高层建筑的实际建筑设计阶段，高层建筑的塔楼设计并不能有很大的变化空间，但是可以从底层部分入手运用一些巧妙地处理进行空间上的拓展，通常都是采用入口缩进和底层架空等手段进行设计。
3．2高层建筑中的分类建筑设计探析
(1)底层入口设计。底层入口相对来说很重要，在北方地区，高层建筑的底层入口在设计上首先应该避开地域内的冬季迎面风，保证冬季的底层温度。而在我国的南方地区，一定要保证底层入口设计的通风散热，因为南方的夏季较为炎热，可采用局部或全部架空的方式避免对通风的阻碍。
(2)建筑围护设计。一般来说大部分人在高处都会有一定的恐惧心理，尤其在高层建筑上。在高层建筑的设计中一定要注重防护栏的设计，良好而合理的设计可以在使用性上给人以安全感。
(3)服务设施设计。高层建筑在设计初期要充分考虑到建筑的服务设施，这对高层建筑的整体感觉非常重要。首先在底层入口处要设置值班室，方便对出入人员的管理，其中要配置先进的夜间电梯紧急呼叫装置以及公用电话等，还要有特定的停车处和分户信箱。
3．3高层建筑设计中的安全问题探析
(1)高层建筑的防火问题。防火问题对于大多数建筑尤其是高层建筑来说异常重要，建筑设计师要对防火问题的设计进行加强。
(2)电气的问题。高层建筑的电气问题主要分为三个方面，一是消防电源与配电问题，要求供电电源来自不同发电厂或不同的区域变电站，以保证突发事件时供电及时解决。二是应急照明问题，高层建筑发生火灾或者其他突发状况时事故照明要正常。三是高层建筑的电梯安装问题，电梯的位置设置要合理，电梯运行过程中噪音不应太大，且最大荷载量应符合高层建筑的需要，方便快捷。
(3)防雷击问题。防雷击问题也是高层建筑设计的重点，应本着“整体防御、综合治理、多重保护、突出重点”的原则，从结构设计上做好防雷工作。高层建筑的顶端是防雷设计的重点，可以安装避雷针、避雷网或者避雷带等。同时要利用建筑中的钢筋作接地装置，建筑周围也要做避雷带，内部金属物体也要接地。
4结束语
