1、毕业论文文献综述建筑学高层办公楼设计与适宜性通风技术运用一、高层办公楼设计与适宜性通风技术材料来源情况目前，随着经济水平的不断进步，城市用地的日趋紧张，以及现代办公对效率和效益的要求不断提高，不仅在大中城市，即使是一些新兴的小城市，对高层现代办公楼的需求也日益增长。同时，在各地中心商务区CBD的建设发展过程中，高层办公楼的设计正朝着高层化、综合性、灵活性和智能化的方向发展。对办公空间舒适度提出了更高的要求，因此空调技术不断发展，人们越来越能主动的控制室内环境，创造前所未有的室内舒适气候，从而使人们逐渐淡化对“自然通风”这种气候适宜性技术的应用，然而，在今天全球能源紧张、节能压力增大、空气品质I
2、AO恶化以及建筑综合征SBS等发生的情况下，人们不得不重新审视自然通风这一传统的气候适宜性技术。自然通风这种古老而有效的技术在今天得到了前所未有的重视。建筑通风的目的是提供人们呼吸用的新鲜空气或在夏季降低室内温度。空调技术的产生与成熟，使人们可以在一个完全封闭的空间内创造出一个独立的小气候，使室内的温度和湿度始终控制在相对舒适的范围内。但空调在现代建筑中的广泛使用所带来的负面影响已经引起了人们的警惕，给建筑以适当的自然通风是减少使用空凋负面影响的有效方法，自然通风的建筑可以降低空调耗电量进而降低生产这些电能的不可再生资源的消耗量和二氧化碳向大气的排放量；对人体而言，自然通风可减少“空调病”和各
3、种通过空气传播的疾病的发病率。面对这些现象，我们进行了国内外资料的分析和研究，也发现了很多问题，同时在很多方面也受到了不少的启发。二、高层办公楼设计与适宜性通风技术研究历史、现状21历史进程中的高层办公楼设计余森、顾红男所著“节能条件下高层办公建筑设计理念新趋势”回顾了高层办公建筑的发展历史，并提出了未来高层办公建筑发展的新趋势。高层建筑设计理念主要有两种工业主义建筑设计理念和工业主义建筑人文化设计理念。工业主义建筑设计理念主要表现为以适应大工业生产为基本出发点，讲究建筑功能，在建筑设计中注重对材料和结构的率真表达。工业主义建筑人文化设计理念，是工业主义建筑设计理念的补充与完善，2建筑形体在强
4、调对材料和结构的率真表达的同时，也重视建筑的语义表达；不单单关注建筑本身的纯粹形式或理想的秩序，更强调建筑与周围环境和城市文脉的整合。从1853年到20世纪30年代，是高层建筑设计的曲折探索阶段，工业主义建筑设计理念虽处于支流地位，但对后来高层建筑设计的影响最大。20世纪30年代60年代，现代主义风格的高层建筑风靡全球，工业主义建筑设计理念得到了完美诠释。从1909年开始到20世纪30年代，工业主义建筑设计人文化设计理念处于萌芽阶段，60年代以后逐渐深入人心，它丰富了高层建筑创作手段和方法，极大地促进了高层建筑呈现多元化、个性化的趋势。工业主义建筑人文化设计理念主要体现在2O世纪6O年代以后的
5、高层建筑设计中。60年代后期，人们开始对工业主义建筑设计理念进行反思，并意识到工业主义建筑设计理念以适应大工业生产为目标，强化“以物为中心”，缺乏对人性的关怀，因此，许多设计也暴露出严重的缺陷。如密斯式的方盒子建筑在世界范围流行，地方特色受到严重冲击；世界贸易中心大而失度的形体，导致曼哈顿繁华区的空间尺度失去平衡等等。正是基于对这些问题的反思，人们开始认识到建筑设计的核心问题是为“人”服务。60年代以后，高层建筑设计理念发生了巨大转变，建筑形体在强调对材料和结构的率真表达的同时，也重视建筑的语义表达；同时注重强调建筑与周围环境的和谐和与城市文脉的整合，工业主义建筑人文化设计理念开始深入人心。高
6、技派、后现代主义、晚期现代主义、生态建筑、可持续性建筑等各种建筑流派和思潮，都是工业主义建筑人文化设计理念某些观念的具体体现。诺曼福斯特事务所设计的法兰克福商业银行总部大厦在强调象征意义和功能的同时，又引入生态的概念，是世界上第一座“生态型”超高层建筑。其建筑平面呈三角形，宛如三叶花瓣夹着一支花茎花瓣部分是办公空间，花茎部分为中空大厅。中空大厅起自然通风作用，同时还为建筑内部创造了丰富的景观。总体来说，高层建筑设计是经历了一个从工业化生产理念到注重节能生态和可持续的发展道路。在逐渐兴起的生态高层办公建筑当中，自然通风、太阳能的利用、绿色环保材料的研发已逐渐登上历史舞台，将为高层办公建筑带来新的
7、生机活力。22当今高层办公楼设计一般思路及技术规范高层办公楼是城市化进程和社会发展的产物，城市化带来地价高涨和商业交往需求日益增加等问题，集中地以高层建筑为主的中央商务区（CBD）的开发日益受青睐。高层办公楼在国外发展史中，在建设数量上趋于饱和，而国内大中城市，高层建筑如雨后春笋般耸立起来，设计质量良莠不齐，这是值得我们建筑师思考的问题。1、设计问题项秉仁“高层办公楼的设计研究”一文中，将建筑设计的问题归纳以下几点33（1）首先，高层办公楼的设计应遵循满足城市规划城市设计所提的各项规定，营造城市整体的和谐形象。在尚未有确且的城市设计要求的地域，建筑师应自觉地将单体建筑设计融入到城市整体规划中去
8、。单体建筑的形象和品质提高，不仅是对自身价值的注重更是提升所在地整个城市的地位。（2）要认识到高层办公楼的建造是为人们提供高质量的办公环境，解决商务办集约化的需求，或者说高层办公楼本身就是一种房产类型，要接受市场的考验。（3）最后，现代高层办公楼的设计的发展正向着可持续发展的目标前进，并目此在生态建筑构成等方面产生令人耳目一新的气象。2、技术问题1核心筒的设计核心筒作为高层办公楼的“核心”，往往成为该建筑设计好坏的重要标准。高层办公楼核心筒内有些什么内容很多设计者并不清楚这个完整统一的概念，常常在完成方案设计时在简体内随意分隔，造成与实际需要相差甚远，给工程建设带来一些不必要的麻烦。朱龙先、李
9、丽琴在高层办公楼核心筒设计体会一文中提到，电梯与平面的交接形式一般有两种基本形式插入式和直接式。对于层数多，标准层面积和人员流量均大的建筑而言，由于电梯需要量多，采用插入式较节省交通面积。另外这种方式由于可以用防火门或防火卷帘将电梯厅与公共走廊或办公空间进行防火分隔，再配合设计排烟竖井，这样可使候梯厅兼作消防前室。同时办公建筑设计规范也规定建筑高度超过75M的办公建筑电梯应分区或分层使用。根据多年的设计经验，为了有效使用电梯，一组电梯的提升高度不宜超过50M。同时每组电梯有1个通到地下室就满足地下停车者的需要了。此外核心筒还牵连到消防疏散楼梯间、卫生间、服务间及各类管道井的设计。（2）消防问题
10、由于高层建筑层高大，难于攀登扑救，内部有通高楼梯间、竖向管井多，构成了迅速燃烧、蔓延扩大的重要途径而高层办公楼内人员比较集中，少则几百人多则上千人。因而容易造成了火势迅猛、人员疏散困难，扑救困难，损失大等一系列严重的后果。孙来友、张建国在高层办公楼消防安全探讨中总结了高层消防设计应注意的几个问题1）完善的消防监控疏散灭火系统是高层办公楼消防安全的硬件基础按照“高层民用建筑设计防火规范”的要求，高层民用建筑为了自身的消防安全，在大楼的整体设计中要确定专门的消防工程专篇，因为消防工程是使高层建筑本身具有抵御火灾能力的专门工程，主要包括有建筑防火设施，火灾自动报警系统，防烟排烟系统，自动喷水灭火系统
11、，卤代烷灭火系统。高层办公楼内必须设置火灾自动报警系统、应急广播和消防控制室。2）高素质的办公人员是高层办公楼消防安全的软件保证4每个办公人员都应树立牢固的消防安全意识。此外，良好的物业管理是高层办公楼消防安全的必备条件23高层办公楼空调能耗问题在我国，据2001年同济大学对上海部分居民调查显示空调普及率达972，家庭空调耗电量约1127KWH年，且我国的能源利用率较低，1995年我国的能源利用率只相当于经济合作与发展组织成员7O年代后期的水平。为了降低能耗，许多建筑采取了减少通风量，尤其是减少新风量并增加房间密闭性等措施，再加上运行管理不善及室内建筑装饰材料散发的挥发性有机混合物的增加，导致
12、室内空气质量恶化。东华大学梁珍利用DOE一2软件，通过建立哈尔滨高层办公建筑空调全年运行能耗的分析模型，得出包括建筑面积、层数、窗墙比、墙体结构、屋面结构、窗体结构、人员密度、设备功率等17项办公建筑空调能耗因子。指出了能耗所在的各个因素。那么从古至今，人们都是通过什么方式来有效解决这些能耗因子的耗能的呢基于此，建筑及建筑设备专业人士开始重新考虑自然通风技术在建筑中的应用问题。24通风原理简介（1）自然通风的原理柳孝图编写的建筑物理课本中，对自然通风做了详细的介绍自然通风按工作原理可分热压作用下的自然通风又称烟囱效应）、风压作用下的自然通风、热压风压共同作用下的自然通风。按通风方式可分纯自然通
13、风和机械辅助自然通风。自然通风是一种比较经济的通风方式，它不消耗动力，也可获得较大的通风换气量，简单易行，节约能源，有利于环境保护，被广泛应用于工业和民用建筑中。国内外对自然通风的概念或描述不尽相同，但总体来说，所谓自然通风，其共同的特点是依靠室外风力造成的风压和室内外空气温度差造成的热压使空气流动，以达到提供给室内新鲜空气和稀释室内气味和污染物，除去余热和余湿的目的。在建筑物中，应用自然通风技术，充分体现了1节能；2排除室内废气污染物，消除余热余湿；3引入新风，维持室内良好的空气品质；4更好的满足人体热舒适等优点。（2）影响自然通风的因素影响自然通风的因素很多，主要有建筑物所处的地理环境、气
14、候条件、建筑物的空间结构布局与组合形式以及其周围环境等。此外，评价自然通风还有两个限制性条件即环境噪声和室外空气所含的主要污染物NO2、SO2、CO、O3、VOC等此外，建筑高度对自然通风也有很大的影响。在一些住宅小区里，不仅高层建筑对室内通风有55利，高低建筑物交错地排列也有利于自然通风。（3）自然通风技术的分析方法孙培杰所著建筑中的自然通风技术指出，目前计算自然通风主要的方法有网络法、CFD计算流体力学COMPUTATIONALFLUIDDYNAMICS方法、网络法与CFD相结合、实验方法。25适宜性通风技术在建筑中的运用（1）国外自然通风系统的运用现状加拿大曼尼托巴省房管局大楼就通过节能
15、改造，达到了改善室内空气品质和提高能源利用效率的双重目的。改造时，在该建筑的南向山墙的上15层安装了太阳墙，对送入大楼的新风进行预热；同时，对控制系统进行了改进，通风系统实行两级控制。通过这些改造，大楼每年节省能源开支近2万美元，减少二氧化碳排放近236吨。日本冲绳县系满市的新市政厅。在大厦的中心部设有两个采光中庭，在保证大厦自然采光的同时，大大强化了自然通风效果。另外加上太阳能光伏电池板和遮阳技术的运用，据核算，使得整个大厦的一次能源消耗减少19。英国诺丁汉大学朱比丽分校就是一个成功的生态建筑案例。英国学者的研究还发现普通的烟囱在多层建筑中还有二次通风的作用。建筑中高层的热负荷很大而低层的热
16、负荷很小或者没有时，烟囱可以诱使低层的空气流动。照搬国外通过设计专门排风烟囱以加强自然通风的做法并不可取，而保证生态建筑自然通风流向上足够的有效通风面积对强化自然通风更加有利。（2）国内自然通风系统的运用现状1）国内自然通风的方法建筑物中的自然通风在实现原理上由“风压”和“热压”引起的空气流动。在实践中，往往由于条件所限制，单纯利用风压或热压不能满足通风需要，因此必须采用一些特殊的方法增强风压或热压，甚至采用机械辅助自然通风以达到强化自然通风的目的。万鑫所著“现代建筑中自然通风技术的应用”一文，概括了国内建筑中应用自然通风的几种形式。“穿堂风”的组织“穿堂风”是自然通风中效果最好的方式。所谓“
17、穿堂风”是指在风压作用下，室外空气从建筑物一侧进入，贯穿内部，从另一侧流出的自然通风。利用窗户和门的开口引导气流，合理的家具布局与隔断，还能让风的流速、风量更加宜人。穿堂风的具体设计要求有气流路线应流经人的活动范围；必须有必要的风速，最好达到06MS以上。对有大量余热和有害物质的生产车间，组织自然通风除保证必要通风量外，还应保证气流的稳定性和气流线路的短捷性。大中型建筑中烟“囱效应”的利用中庭是利用竖直通道所产生的“烟囱效应”以及层高所引起的热压来有效组织自然通风。中庭6一般具备两种功能A让太阳射入中庭，加热中庭内的空气使得上下空气形成温差；B这种中庭一般是可开启的，在需要通风时可使空气流出。
18、比如在冬天，阳光透过玻璃屋顶直射进来，中庭屋顶的侧窗关闭，使中庭成为一个巨大的“暖房”，到了夜晚，白天中庭储存的热量又可以向两侧的房间辐射；而夏天，中庭屋顶的侧窗开启，将从门厅引进的自然风带着热量一并排出，使建筑在夜间能冷却下来。可作为“竖井”空间的，太阳能烟囱促使自然通风在太阳能烟囱的上部一般安装有太阳能集热器。集热太阳能烟囱是自然通风和太阳能相结合的产物。集热器吸收的太阳能，可加热烟囱内的空气，产生抽吸作用，使冷空气从建筑物的下部进入，热空气从上部排出，这样在建筑物内形成空气流动，达到室内通风降温作用。利用屋顶增强自然通风通风屋顶内部一般有一个空气间层，利用热压通风的原理使气流在空气间层中
19、流动，以提高或降低屋顶内表面的温度，进而影响到室内空气的温度通风隔热屋面通常有以下两种方式A在结构层上部设置架空隔热层。这种做法把通风层设置在屋面结构层上，利用中间的空气问层带走热量，达到屋面降温的目的；B利用坡屋顶自身结构，在结构层中间设置通风隔热层，也可得到较好的隔热效果。C在屋顶安装屋顶自然通风器也可以起到自然通风的作用，其工作原理也是利用热压和风压来实现换气。利用双层玻璃幕墙进行自然通风自然通风型双层玻璃幕墙又叫“呼吸式幕墙”或“热通道幕墙”，它由内外两层玻璃幕墙组成，两层幕墙中间要形成一个通道，并在外层玻璃幕墙设置进风口和出风口。自然通风型双层玻璃幕墙与传统的玻璃幕墙相比，最大的特点
20、就在于内外两层幕墙间形成了一个通风换气层，即气流通道。在气流通道中，可根据需要设置百叶等遮阳设施。冬季时，关闭通风层两端的进风口与出风口，换气层中的空气在阳光的照射下温度升高，形成一个温室，能有效提高内层玻璃的温度，减少建筑的采暖费用；夏季时，打开换气层的进、出风口，在阳光的照射下换气层的空气温度升高而自然上浮，形成自下而上的空气流，“烟囱效应”带走换气通道内的热量，降低内层玻璃表面的温度，减少空调的制冷费用。还有一些其他的外墙通风模式，谭涛的“利用自然通风技术降低建筑能耗研究”提到利用外墙通风可以使外墙传热负荷降低明显。此外，还有各种促进自然通风方法的结合运用。上述促进建筑自然通风的方法如果
21、可以有效地结合在一起，在建筑中得到综合运用，那么无疑会使自然通风的效果很大的提高，更有效的节约能源。三、个人的观点和主张,展望高层办公楼发展趋势77日本建筑师林昌二将21世纪称为“办公楼的世纪”。随着中国经济的起飞，区域内的建筑工程也加快进行。每年全球一半以上的新建筑在亚洲兴建，而中国是全球最大的工程市场。中国境内现有的建筑面积共400亿，加上每年增加2亿的楼面，大约占了全球总楼面面积的12。现代高层办公建筑汇总了建筑、结构、机械设备、建筑材料和施工技术等所有科技最高成果，表现出现代都市的文化程度和现代化步伐。办公建筑是现代城市建筑的重要内容，恢弘新颖的高层办公建筑更是城市的名片，展示着现代化
22、城市的风貌高层办公建筑存在以下的优点1可以少占土地。2可节约市政工程的投资。3可以满足大企业办公的使用需要。4高层办公建筑的地下室是城市中的防空避难所。5高层办公建筑是大都市标志式的景观。但是高层办公建筑在设计和应用方面存在着这样或者那样的各种弊端31高层办公楼设计中应当注意的几个问题综上文献所述，高层办公建筑设计中，要做到首先，在有限的办公区域里做出灵活的空间分割。要做到空间最大限度的灵活性，必须注意平面空间的实用效率。核心筒的位置和大小，柱的位置，以及核心筒和外墙的距离，都决定着写字楼的内部空间实用率。建筑设计中还应考虑管线的布局等。其次，注重公共休息空间的设置。公共休息空间是办公建筑的重
23、要组成部分，但常常被忽视，认为是浪费空间。其实不然。公共休息空间为员工提供休息，交流的场所，舒缓紧张的精神，能够有效地提高工作效率。同时也可以为商务交流提供轻松的环境。人们自然地互相碰面，其不经意中想出来的思路常常超出一本正经的会议。公共休息空间主要有以下几种形式裙楼屋顶，架空层或屋顶绿化平台花园，几层通高的中庭式花园，楼层的花园平台这些公共休息空间的设置，同时也丰富了建筑内容和建筑造型，增加了建筑空间趣味。最后，高层办公设计理应考虑到生态节能方面，这也是对一般建筑的要求。建筑中应当在自然通风、太阳能、节能环保材料、绿化的引入等方面做出努力。32自然通风在高层办公楼运用中应当注意的几个问题现在
24、自然通风在建筑中的应用还存在待于进一步解决的主要问题1自然通风是人们易于接受的通风方式，但是其受室外气候条件和建筑物维护结构影响较大，所以如何根据室内和室外的不同热湿状况，结合楼宇自控系统，设计合理的自然通风自动控8制系统成为目前急需解决的问题。在这方面，国外做了一定的尝试，我们可以借鉴。2SARS的流行和传播，对建筑中的通风空调系统提出了新的挑战。围绕防止疫情传播和交叉感染，合理设计自然通风的气流组织形式，确保及时置换室内污浊空气，保证室内空气的新鲜程度，特别对于医院传染性病房和手术室，如何引入室外自然风才能有效降低医护人员的感染率。上述问题都是自然通风技术应用中需要加以解决的问题。3太阳能
25、利用和自然通风系统密不可分，但是太阳能利用的初投资和成本较高，限制了它在自然通风系统的使用，有必要进行进一步研究和相关设备的研发。4自然通风的优点十分明显，但是其在时间和强度方面往往不能恰到好处的满足人们的需求。自然通风是一项久远的技术，我国传统建筑平面布局坐北朝南，讲究穿堂风，都是自然通风原理的朴素运用，只不过当现代人们再次意识到它时，才感到更加珍贵，通过与现代技术相结合，使自然通风从理论到实践都提高到一个新的高度。【参考文献】1民用建筑设计通则、办公楼建筑设计规范、高层民用建筑设计防火规范2付大鹏谈建筑中自然通风技术的作用原理科学论坛，20083钟山传统地方建筑通风技术浅析科技创新导报，20084诺曼福斯特的作品与思想北京中国电力出版社5孙锐浅谈通风技术对当代建筑设计的影响科技信息6朱龙先高层办公楼核心筒设计体会山西建筑，2005（20）7谭涛利用自然通风技术降低建筑能耗研究建筑节能，2007（5）8潘卫明自然通风技术在建筑节能方面的实现方法黑龙江省七建建筑工程有限责任公司9FRANCISCOASENSIOCERVERTHEWORLDOFCONTEMPORARYARCHITECTUREKONEMANN,200010RAINERHASCHEROFFICEBUILDINGSADESIGNMANUALBIRKHUSERARCHITECTURE,1998
