廣州地處亞熱帶季風海洋性氣候區，屬于南部地區炎熱的夏季冬季地區，夏季和日照時間長，且台風多，大雨、暴雨。建築夏季空調時間長，特别是大型公共建築，建築能耗巨大，實施綠色建築理念，有助于節約能源，營造優良的室内環境，引導正确的綠色節能意識。
廣州塔作為具有旅遊和文化休閑功能的大型城市基礎設施，是廣州市的地标性建築，在建築施工過程中積極貫徹可持續發展理念，在建築領域，在綠色建築、節能環保等方面進行了一系列創新和嘗試，其工程經驗值得類似建築借鑒。
1、工程概述
廣州塔位于珠江景觀軸線與城市新中軸線交彙處，與河對岸舉行第16屆亞運會開閉幕式，海心沙島被評為廣州市"羊城新八景"之一，該項目于2005年11月開工建設，2010年10月竣工并投入營運。
廣州塔高600m，其中主塔高450m，天線桅杆高150m，設有廣電科技室、觀光、休閑娛樂、會展及商業多功能綜合體。廣州塔結合了當代先進的工程設計和施工技術，在國内旅遊大廈已投入使用，為中國最高的大廈。
項目位于亞熱帶氣候帶，月平均氣溫最冷13.3°C，日平均氣溫最熱28.4°C，夏季室外通風溫度31°C，最冷月平均相對濕度70%，最熱月平均相對濕度83%，夏季領風方向為東南風。2、綠色建築概念 2.1設計特點組成廣州塔，由兩個大橢圓形組成，中心圓不對，逆時針旋轉135度，自然形成塔體中間"纖細腰"的形狀。
由于旋轉，導緻塔形曲率的變化，形成不同形狀的壯觀效果。塔頂較為開放的結構産生透明效果，便于遠視，有利于觀光，而建築物腰部較密集的部分則提供相對私密的體驗，使塔架結構的力度更加合理。
廣州塔天線桅杆為鋼結構，塔架結構以鋼骨混凝土芯圓柱為軸線，外圓柱鋼結構系統由24根鋼柱、46根鋼環和斜交叉組成，形成空心、開放式的獨特結構形式，有效減小塔體尺寸和塔架結構承受風荷載， 建築造型充分展現了結構之美，沒有多餘的裝飾，充分展現了建築與結構設計完美結合的設計思路，其結構體系對資源消耗和環境的影響。主要結構材料是大量可重複使用的高強度鋼和高強度混凝土，可以有效節省材料，展現綠色環保的理念，如圖1所示。
圖1 廣州塔結構體系示意圖
2.2 綠色建築設計基礎
廣州大廈在設計、施工、營運上始終堅持可持續發展的原則，注重建築節能，采用新技術、新裝置、新材料，注重環保，實作省土、節能、節水、省材的綠色建築理念，滿足二星級綠色建築的要求。為了節約土地資源，廣州塔充分重視地下空間的開發利用，通過設定照明井、照明屋頂和下沉庭院設計，營造良好的自然通風照明環境。
廣州塔項目綠化空間率為54%，綜合考慮到當地氣候特點，多層配置木棉等嶺南樹種、植被，營造了"家中樹、人之綠"的良好戶外環境。廣州塔每層立面均為低輻射鍍膜半鋼化中空SGP鉗式玻璃幕牆，可見光透過率為59%。使用低反射Low-E玻璃，顯著減少了幕牆對環境的光污染，降低了室内能耗。
在室内空氣處理領域，除正常空氣處理外，空氣處理裝置通過設定靜電過濾裝置和光敏酶空氣淨化裝置，可以更有效地過濾空氣并降解室内有機污染物。對于人員聚集的多功能廳，設定回風CO2濃度傳感器，根據回風CO2濃度自動調節新風電動閥，實作對新風量的控制。
室内降噪控制通過安裝吸音層，選用低噪音裝置并安裝減震平台、浮動減震地闆、彈簧減震器、橡膠減震墊等減振、隔音、降噪措施，有效降低主要裝置的運作噪音，有效提高室内舒适度。空調裝置選用高效冷熱源機組、離心式冷水機組COP>5.20。冷凍水、冷卻水雙面泵變頻控制，大大降低了冷凍水的能耗，冷卻水的輸送。冷熱源系統年能耗比傳統系統低25%以上。
在人員密度相對較大、塔架變化較大的空對空系統中，采用新型風電需求控制，在春秋過渡季節可實作新型風電運作。
利用輪式熱回收裝置實作廢熱回收裝置，在84.8米至460.8米的區域内設定分子篩式全換熱輪采熱裝置，回收排氣系統中的能量。使用上述裝置設施，有效節約了空調系統的能耗。智能照明節能技術的應用，利用時間自動控制、智能傳感控制和場景控制三種方式，高效控制和管理廣州塔的照明。
夜間照明采用LED節能燈，照明方式可根據重大節日、節假日、日常等不同要求進行程式設計控制，充分展現了"地标"形象，還能節能降耗，降低營運成本。加強水資源循環利用，選用節水裝置系統，綠化采用滴灌技術，在平台廣場、人行道、室外停車場和斜坡綠化帶等部位種植草坪、儲物排水闆等，每平方米可儲存約5升水。建立雨水回收系統，收集二樓平台方形雨水處理，供廣州塔綠化使用。
2.3 可再生能源的使用
2.3.1 幕牆光電發電系統
裝機容量為17.5Kw的半透明非晶矽BIPV光伏元件安裝在438.4 m至448.8 m的高度，包括346個3100×1800 mm的半透明BIPV子產品，如圖2所示。據統計，該項目光伏系統每年的發電量約為4900度。
圖2 光伏幕牆的真實視圖
2.3.2 風力發電系統在C區屋頂（高度168米）安裝兩台螺旋槳式風力渦輪機，每台發電機的裝機容量為2.4Kw。據統計，每台發電機每年産生約1000度的電力。3、科研設計創新廣州塔在項目中應用了大量創新技術，展現了低能耗、節能環保的綠色建築理念。
3.1 減振控制系統
廣州鐵塔配有最高主被動調諧品質阻尼器（HMD）振動控制裝置，主塔結構振動控制系統安裝高度為438.4米，桅杆結構控制系統安裝高度為565.2米。
主塔減振控制系統采用近1200噸消防池作為TMD品質，在池頂安裝主動控制AMD控制系統，技術先進，成本效益高，展現節能、高效、環保的特點：
一是節約了1200噸鋼材的調優品質;
二是節約2500平方米建築空間資源，節約建設造價約5000萬元，同時也節約相應的建材資源;
三、振動控制系統與消防水箱相容，實作了廣州塔防風災、火災和地震災害的發生，而且由于消防水箱位于塔頂，消防水箱可以保證600立方米的正常高壓消防水用于滅火。
與傳統的被動控制系統相比，它不僅提高了廣州塔風振動和桅杆結構的疲勞使用壽命，改善了人員和裝置的工作環境，而且解決了超高層建築的火災用水問題，增加了結構安全性和消防安全性的可靠性，為超高層大廈提供了更好的參考價值。
3.2 結構健康監測系統
廣州塔是世界上第一座高聳的結構式健康監測系統，是世界上第一個将結構施工監測與長期運作的健康監測相結合的結構性健康監測系統，這一技術成果獲得了第37屆日内瓦國際發明創新技術與産品展覽會金獎和大會特别獎。
廣州塔選用5個關鍵路段，安裝了700多個各種傳感器和裝置，可以實時監測廣州鐵塔的環境參數、荷載作用和結構反應參數，實時監測結構的安全，為廣州鐵塔的安全建設、運作、維護等決策提供第一手資料和資訊。結構健康監測系統的技術創新在于為主塔安裝"24小時動态心電掃描器"，實時監測廣州塔的結構安全。
廣州塔投入運作後，特别是風災、地震災害後，無需動用大量的人力物力重新安裝結構監測檢測裝置，可以實時診斷廣州鐵塔是否有結構損壞，評估結構的安全性， 確定使用安全，避免重複投入大量的人力、物力和财力，節約資源。
3.3 高速雙轎廂電梯
廣州塔采用新型"高速雙層轎廂電梯"，可垂直互相連接配接，滿足不同樓層的要求。采用獨特的伸縮式儀表作為連接配接，調節上下車機構的垂直距離，滿足廣州大廈2米高差轉換要求。
廣州塔高速雙轎廂電梯技術創新：
一、節約建築空間資源，并采用液壓驅動上下行駛的汽車運動方式，外車尺寸更小，大大節省了井道面積，使車的淨尺寸盡可能大，在同一井道面積下增加1.8倍左右的容量， 給乘客更大的車空間感，共約3168m2，節省建設造價6300萬元，也節省了相應的建材資源;
二是電梯電機的數量和能耗。雙廂電梯節省了轎廂距離調節驅動電機的能耗，并配有動力回報裝置，大大提高了垂直電梯運作的經濟效益。
3.4 塔和桅杆
采用創新的事業型連接配接設計桅杆鋼柱直接與芯筒鋼柱連接配接，天線重力直接傳遞到芯筒，彎矩從内缸逐漸傳遞到外管，實作弱結構轉換，有利于結構抗震;對施工功能、垂直運輸、裝置管道等的影響小，施工難度小，可節省鋼材約200噸。
它為高聳結構的設計提供了一種新的形式。此外，針對廣州塔結構複雜、設計情況超出标準設計基礎，開展了基本氣壓、抗震防禦工事标準、結構風洞試驗、地震模拟振動台試驗、外柱節點試驗與穩定性試驗、消防安全性能評價、岩層側阻力試驗等一系列科研攻與技術創新， 确定超越設計規範的關鍵設計依據，對設計進行優化和完善，進而保證了新技術的科學可靠。
例如，新型外管剛性節點和空間通用鉸接節點的設計解決了外管混凝土斜柱的結構結構問題，鋼斜支護和環杆脫節結構以及内管和外管在載荷和溫度下的相對變形，并合理釋放了與外管連接配接的地闆主梁的内力， 不僅保證了廣州塔獨特的美觀造型，也保證了廣州塔結構的整體安全性和性能，可作為類似工程的參考。
4、施工技術創新
廣州塔主塔塔塔結構由橢圓形混凝土芯桶和大口徑鋼管斜鋼結構架構桶組成，形狀有扭曲、局部、空心等，美觀大方，但結構施工難度大，施工精度要求高，對于高品質、安全、高效地完成施工目标，以工程為載體進行技術研究， 突破了大量技術難題，取得了一大批創新技術成果。
4.1 大型塔挂技術
廣州塔架桶鋼結構柱等構件分段式單件起重約20~40t，芯筒為長軸17m，短軸14m窄橢圓橫截面，内部為密密的電梯井，為了滿足總用量5萬t鋼結構安裝，至少兩台大型塔式起重機滿足工程需要。
根據結構特點和實際工程，國内首台使用M900D懸挂式塔式起重機如圖3所示，實作了重型塔挂外"零"突破，有效提高了施工效率，縮短了施工周期。
圖3 吊挂塔式起重機
4.2 天線桅杆整體升力技術
廣州塔150m高天線桅杆，重約1300t，分為格網和實心腹段，設定在海拔454~600m處，施工難度高。本項目開發了計算機控制、液壓整體提升工藝，完成安裝超高空桅杆代替的技術方案，即90m長，重型630t上桅杆先組裝在腹部下部格栅段，再用在頂部的格網段（-5）29m）設定在計算機多參數自動控制液壓升降裝置（4台20個心形穿戴式液壓千斤頂）來實作升降截面天線桅杆超高空連續升降，快速安裝到位，有效縮短施工周期，節省大量人力物力。
4.3 異型整體升降鋼平台技術
根據超高芯、橢圓形、窄型等特點，設計了定制整體升降鋼平台模闆體，并對提升系統、平台系統、模闆系統、吊手系統等進行了優化和改進，展現了能效的特點：
（1）充分利用核心力量柱作為支撐系統，經濟性更好。
（2）實作芯缸水準和垂直結構同時施工，大大提高芯材在施工過程中的剛度，保證芯體施工時的安全性。
（3）整體升降鋼平台具有封閉的作業環境，避免了高空墜落的危險，保證了施工的安全。
（4）鋼制模具系統整體良好，剛度大，保證混凝土施工品質。
（5）鋼制平台系統可裝填和改進，提高施工效率。此外，項目施工還采用了三維空間測量技術、焊接變形控制技術、綜合安全防護隔離技術、傾斜鋼管混凝土結構施工檢測技術、特種鋼結構預變形技術、溫度場監測控制技術等創新施工技術，結構采用Q415NH耐候鋼、C80高性能 混凝土等新材料、建設部十項新技術綜合應用達到全國領先，近20項發明專利和實用新型許可，取得了明顯的經濟效益和良好的社會效益，通過上述科技創新，安全順利地高品質完成了廣州塔的建設，科技成果已成功應用于上海 中心、廣州西塔等重大項目正在建設中。
5、社會效益和經濟效益
5.1 綠色建築和能源效率
通過綠色建築技術的應用和實施，廣州塔項目在節能、節約用地、節約材料、節水和室内外環境改善等方面取得了良好的效果。
（1）建築面積與地下空間建築面積之比為69%，有效節約了土地資源。
（2）風力發電機組的年發電量約為1000度。BIPV光伏幕牆年發電量約4900度。夜間照明每年可節約200萬度電。熱泵每年可節約60萬度電力，實作節能運作。
（3）充分利用可回收材料，通過結構優化節省1400噸鋼材，所用可回收材料的重量占所用建築材料總重量的46.6%。
（4）采用振動控制系統和消防水箱相容的設計形式，節約鋼材1200噸，節省建築面積2500平方米，節約建設造價5000萬元，同時也節約相應的建材資源。
（5）采用高速雙轎廂電梯，節省建築面積3168平方米，節約建設造價6300萬元，同時也節約相應的建材資源。
5.2 社會福利
自開放以來，廣州塔已接待了超過500萬中外遊客，并在第16屆亞運會上引起了轟動。它應用多項創新技術，展示綠色建築設計理念和技術，推廣綠色建築知識，吸引約50萬中國小生參觀學習，開展綠色、低碳、環保等方面的科普教育，取得了良好的社會效益。廣州塔作為首座達到600米的大廈，先後設立了超高空氣象環境監測站（PM2.5）、雷電預警、交通監測、人防、公安消防指揮等公共服務設施，為廣州城市管理提供了一個綜合高效的平台。
廣州塔項目已形成大量研究成果，已獲得17項授權專利、1項軟體著作權，提供5項标準、1本書、2項市政工程法作為重要的參考依據，對研究成果的推廣應用起到了積極的作用。先後榮獲國家優秀工程勘察設計行業建築工程一等獎、第六屆中國建築學會建築創作獎、中國建築工程魯班獎、中國土木工程詹天佑獎等20多項國際、國家和省級獎項，形成了系統自主知識産權，為建築複雜的超高層建築提供了先進的成套技術， 技術成果，具有便攜性好、經濟效益和社會效益。
6、結論
（1）采用高性能玻璃幕牆、自然采光、高效空調制冷系統、變頻泵、熱回收、過渡季節新風利用、智能照明和LED夜間照明系統、建築智能控制和物品測量等一系列節能措施，可有效降低建築運作能耗。
（2）在施工的各個階段，應将商業價值的收益和後期使用和維護作為指導項目的重要名額，進而實作施工與營運管理的"無縫融合"，有利于綠色建築理念的實施。
（3）針對工程結構體系的複雜性，本項目應用的創新設計技術為類似建築提供了示範作用。
一、采用振動控制系統與消防水箱相容的設計形式，為國内外超高層建築防風、火災、地震災害設計提供了示範案例;
二是采用結構健康監測系統，為如何利用更經濟、科學、有效的手段監測超高層建築的結構安全，提供示範案例;
三、高速雙轎廂電梯的使用，為超高層建築如何充分利用有限的電梯井道資源，提升容量，減少電梯驅動裝置數量和能耗，提供了示範案例。
（4）本項目涉及施工控制技術、鋼結構起重技術、天線桅杆起重技術、土建結構施工等關鍵技術，是系統結構特點複雜的系統特點，由于該系統集控制技術、資訊技術、材料連結技術、機械技術于一體，是以在開發關鍵裝置設施時， 確定超高層建築安全可靠、經濟。
通過廣州塔的成功示範，可以為其他類似建築提供參考和參考，并可擴充到與其他複雜超高層結構和大型鋼結構工程一起建設綠色建築。
（5）風力發電、光伏幕牆、雨水循環利用等綠色節能技術的應用和經驗，可以使人們實作節能、節約資源、回歸自然的理念，引導建築設計朝着良性、環保、可持續的方向發展，促進綠色建築的發展，促進建材的發展， 高性能裝置等相關産業，同時提高鐵塔建築的綠色環保效益，提高公衆的環保意識。是以，該項目具有顯著的社會、環境和經濟效益，具有重要的推廣價值。