广州地处亚热带季风海洋性气候区，属于南部地区炎热的夏季冬季地区，夏季和日照时间长，且台风多，大雨、暴雨。建筑夏季空调时间长，特别是大型公共建筑，建筑能耗巨大，实施绿色建筑理念，有助于节约能源，营造优良的室内环境，引导正确的绿色节能意识。
广州塔作为具有旅游和文化休闲功能的大型城市基础设施，是广州市的地标性建筑，在建筑施工过程中积极贯彻可持续发展理念，在建筑领域，在绿色建筑、节能环保等方面进行了一系列创新和尝试，其工程经验值得类似建筑借鉴。
1、工程概述
广州塔位于珠江景观轴线与城市新中轴线交汇处，与河对岸举行第16届亚运会开闭幕式，海心沙岛被评为广州市"羊城新八景"之一，该项目于2005年11月开工建设，2010年10月竣工并投入运营。
广州塔高600m，其中主塔高450m，天线桅杆高150m，设有广电科技室、观光、休闲娱乐、会展及商业多功能综合体。广州塔结合了当代先进的工程设计和施工技术，在国内旅游大厦已投入使用，为中国最高的塔楼。
项目位于亚热带气候带，月平均气温最冷13.3°C，日平均气温最热28.4°C，夏季室外通风温度31°C，最冷月平均相对湿度70%，最热月平均相对湿度83%，夏季领风方向为东南风。2、绿色建筑概念 2.1设计特点组成广州塔，由两个大椭圆形组成，中心圆不对，逆时针旋转135度，自然形成塔体中间"纤细腰"的形状。
由于旋转，导致塔形曲率的变化，形成不同形状的壮观效果。塔顶较为开放的结构产生透明效果，便于远视，有利于观光，而建筑物腰部较密集的部分则提供相对私密的体验，使塔架结构的力度更加合理。
广州塔天线桅杆为钢结构，塔架结构以钢骨混凝土芯圆柱为轴线，外圆柱钢结构系统由24根钢柱、46根钢环和斜交叉组成，形成空心、开放式的独特结构形式，有效减小塔体尺寸和塔架结构承受风荷载， 建筑造型充分体现了结构之美，没有多余的装饰，充分体现了建筑与结构设计完美结合的设计思路，其结构体系对资源消耗和环境的影响。主要结构材料是大量可重复使用的高强度钢和高强度混凝土，可以有效节省材料，体现绿色环保的理念，如图1所示。
图1 广州塔结构体系示意图
2.2 绿色建筑设计基础
广州大厦在设计、施工、运营上始终坚持可持续发展的原则，注重建筑节能，采用新技术、新设备、新材料，注重环保，实现省土、节能、节水、省材的绿色建筑理念，满足二星级绿色建筑的要求。为了节约土地资源，广州塔充分重视地下空间的开发利用，通过设置照明井、照明屋顶和下沉庭院设计，营造良好的自然通风照明环境。
广州塔项目绿化空间率为54%，综合考虑到当地气候特点，多层配置木棉等岭南树种、植被，营造了"家中树、人之绿"的良好户外环境。广州塔每层立面均为低辐射镀膜半钢化中空SGP钳式玻璃幕墙，可见光透过率为59%。使用低反射Low-E玻璃，显著减少了幕墙对环境的光污染，降低了室内能耗。
在室内空气处理领域，除常规空气处理外，空气处理装置通过设置静电过滤装置和光敏酶空气净化装置，可以更有效地过滤空气并降解室内有机污染物。对于人员聚集的多功能厅，设置回风CO2浓度传感器，根据回风CO2浓度自动调节新风电动阀，实现对新风量的控制。
室内降噪控制通过安装吸音层，选用低噪音设备并安装减震平台、浮动减震地板、弹簧减震器、橡胶减震垫等减振、隔音、降噪措施，有效降低主要设备的运行噪音，有效提高室内舒适度。空调设备选用高效冷热源机组、离心式冷水机组COP>5.20。冷冻水、冷却水双面泵变频控制，大大降低了冷冻水的能耗，冷却水的输送。冷热源系统年能耗比传统系统低25%以上。
在人员密度相对较大、塔架变化较大的空对空系统中，采用新型风电需求控制，在春秋过渡季节可实现新型风电运行。
利用轮式热回收装置实现废热回收装置，在84.8米至460.8米的区域内设置分子筛式全换热轮采热装置，回收排气系统中的能量。使用上述设备设施，有效节约了空调系统的能耗。智能照明节能技术的应用，利用时间自动控制、智能传感控制和场景控制三种方式，高效控制和管理广州塔的照明。
夜间照明采用LED节能灯，照明方式可根据重大节日、节假日、日常等不同要求进行编程控制，充分展现了"地标"形象，还能节能降耗，降低运营成本。加强水资源循环利用，选用节水设备系统，绿化采用滴灌技术，在平台广场、人行道、室外停车场和斜坡绿化带等部位种植草坪、储物排水板等，每平方米可储存约5升水。建立雨水回收系统，收集二楼平台方形雨水处理，供广州塔绿化使用。
2.3 可再生能源的使用
2.3.1 幕墙光电发电系统
装机容量为17.5Kw的半透明非晶硅BIPV光伏组件安装在438.4 m至448.8 m的高度，包括346个3100×1800 mm的半透明BIPV模块，如图2所示。据统计，该项目光伏系统每年的发电量约为4900度。
图2 光伏幕墙的真实视图
2.3.2 风力发电系统在C区屋顶（高度168米）安装两台螺旋桨式风力涡轮机，每台发电机的装机容量为2.4Kw。据统计，每台发电机每年产生约1000度的电力。3、科研设计创新广州塔在项目中应用了大量创新技术，体现了低能耗、节能环保的绿色建筑理念。
3.1 减振控制系统
广州铁塔配有最高主被动调谐质量阻尼器（HMD）振动控制装置，主塔结构振动控制系统安装高度为438.4米，桅杆结构控制系统安装高度为565.2米。
主塔减振控制系统采用近1200吨消防池作为TMD品质，在池顶安装主动控制AMD控制系统，技术先进，性价比高，体现节能、高效、环保的特点：
一是节约了1200吨钢材的调优质量;
二是节约2500平方米建筑空间资源，节约建设造价约5000万元，同时也节约相应的建材资源;
三、振动控制系统与消防水箱兼容，实现了广州塔防风灾、火灾和地震灾害的发生，而且由于消防水箱位于塔顶，消防水箱可以保证600立方米的正常高压消防水用于灭火。
与传统的被动控制系统相比，它不仅提高了广州塔风振动和桅杆结构的疲劳使用寿命，改善了人员和设备的工作环境，而且解决了超高层建筑的火灾用水问题，增加了结构安全性和消防安全性的可靠性，为超高层塔楼提供了更好的参考价值。
3.2 结构健康监测系统
广州塔是世界上第一座高耸的结构式健康监测系统，是世界上第一个将结构施工监测与长期运行的健康监测相结合的结构性健康监测系统，这一技术成果获得了第37届日内瓦国际发明创新技术与产品展览会金奖和大会特别奖。
广州塔选用5个关键路段，安装了700多个各种传感器和设备，可以实时监测广州铁塔的环境参数、荷载作用和结构反应参数，实时监测结构的安全，为广州铁塔的安全建设、运行、维护等决策提供第一手数据和信息。结构健康监测系统的技术创新在于为主塔安装"24小时动态心电扫描仪"，实时监测广州塔的结构安全。
广州塔投入运行后，特别是风灾、地震灾害后，无需动用大量的人力物力重新安装结构监测检测设备，可以实时诊断广州铁塔是否有结构损坏，评估结构的安全性， 确保使用安全，避免重复投入大量的人力、物力和财力，节约资源。
3.3 高速双轿厢电梯
广州塔采用新型"高速双层轿厢电梯"，可垂直相互连接，满足不同楼层的要求。采用独特的伸缩式仪表作为连接，调节上下车机构的垂直距离，满足广州塔楼2米高差转换要求。
广州塔高速双轿厢电梯技术创新：
一、节约建筑空间资源，并采用液压驱动上下行驶的汽车运动方式，外车尺寸更小，大大节省了井道面积，使车的净尺寸尽可能大，在同一井道面积下增加1.8倍左右的容量， 给乘客更大的车空间感，共约3168m2，节省建设造价6300万元，也节省了相应的建材资源;
二是电梯电机的数量和能耗。双厢电梯节省了轿厢距离调节驱动电机的能耗，并配有动力反馈装置，大大提高了垂直电梯运行的经济效益。
3.4 塔和桅杆
采用创新的事业型连接设计桅杆钢柱直接与芯筒钢柱连接，天线重力直接传递到芯筒，弯矩从内缸逐渐传递到外管，实现弱结构转换，有利于结构抗震;对施工功能、垂直运输、设备管道等的影响小，施工难度小，可节省钢材约200吨。
它为高耸结构的设计提供了一种新的形式。此外，针对广州塔结构复杂、设计情况超出标准设计基础，开展了基本气压、抗震防御工事标准、结构风洞试验、地震模拟振动台试验、外柱节点试验与稳定性试验、消防安全性能评价、岩层侧阻力试验等一系列科研攻与技术创新， 确定超越设计规范的关键设计依据，对设计进行优化和完善，从而保证了新技术的科学可靠。
例如，新型外管刚性节点和空间通用铰接节点的设计解决了外管混凝土斜柱的结构结构问题，钢斜支护和环杆脱节结构以及内管和外管在载荷和温度下的相对变形，并合理释放了与外管连接的地板主梁的内力， 不仅保证了广州塔独特的美观造型，也保证了广州塔结构的整体安全性和性能，可作为类似工程的参考。
4、施工技术创新
广州塔主塔塔塔结构由椭圆形混凝土芯桶和大口径钢管斜钢结构框架桶组成，形状有扭曲、局部、空心等，美观大方，但结构施工难度大，施工精度要求高，对于高质量、安全、高效地完成施工目标，以工程为载体进行技术研究， 突破了大量技术难题，取得了一大批创新技术成果。
4.1 大型塔挂技术
广州塔架桶钢结构柱等构件分段式单件起重约20~40t，芯筒为长轴17m，短轴14m窄椭圆横截面，内部为密密的电梯井，为了满足总用量5万t钢结构安装，至少两台大型塔式起重机满足工程需要。
根据结构特点和实际工程，国内首台使用M900D悬挂式塔式起重机如图3所示，实现了重型塔挂外"零"突破，有效提高了施工效率，缩短了施工周期。
图3 吊挂塔式起重机
4.2 天线桅杆整体升力技术
广州塔150m高天线桅杆，重约1300t，分为格网和实心腹段，设置在海拔454~600m处，施工难度高。本项目开发了计算机控制、液压整体提升工艺，完成安装超高空桅杆代替的技术方案，即90m长，重型630t上桅杆先组装在腹部下部格栅段，再用在顶部的格网段（-5）29m）设置在计算机多参数自动控制液压升降设备（4台20个心形穿戴式液压千斤顶）来实现升降截面天线桅杆超高空连续升降，快速安装到位，有效缩短施工周期，节省大量人力物力。
4.3 异型整体升降钢平台技术
根据超高芯、椭圆形、窄型等特点，设计了定制整体升降钢平台模板体，并对提升系统、平台系统、模板系统、吊手系统等进行了优化和改进，体现了能效的特点：
（1）充分利用核心力量柱作为支撑系统，经济性更好。
（2）实现芯缸水平和垂直结构同时施工，大大提高芯材在施工过程中的刚度，保证芯体施工时的安全性。
（3）整体升降钢平台具有封闭的作业环境，避免了高空坠落的危险，保证了施工的安全。
（4）钢制模具系统整体良好，刚度大，保证混凝土施工质量。
（5）钢制平台系统可装填和改进，提高施工效率。此外，项目施工还采用了三维空间测量技术、焊接变形控制技术、综合安全防护隔离技术、倾斜钢管混凝土结构施工检测技术、特种钢结构预变形技术、温度场监测控制技术等创新施工技术，结构采用Q415NH耐候钢、C80高性能 混凝土等新材料、建设部十项新技术综合应用达到全国领先，近20项发明专利和实用新型许可，取得了明显的经济效益和良好的社会效益，通过上述科技创新，安全顺利地高质量完成了广州塔的建设，科技成果已成功应用于上海 中心、广州西塔等重大项目正在建设中。
5、社会效益和经济效益
5.1 绿色建筑和能源效率
通过绿色建筑技术的应用和实施，广州塔项目在节能、节约用地、节约材料、节水和室内外环境改善等方面取得了良好的效果。
（1）建筑面积与地下空间建筑面积之比为69%，有效节约了土地资源。
（2）风力发电机组的年发电量约为1000度。BIPV光伏幕墙年发电量约4900度。夜间照明每年可节约200万度电。热泵每年可节约60万度电力，实现节能运行。
（3）充分利用可回收材料，通过结构优化节省1400吨钢材，所用可回收材料的重量占所用建筑材料总重量的46.6%。
（4）采用振动控制系统和消防水箱兼容的设计形式，节约钢材1200吨，节省建筑面积2500平方米，节约建设造价5000万元，同时也节约相应的建材资源。
（5）采用高速双轿厢电梯，节省建筑面积3168平方米，节约建设造价6300万元，同时也节约相应的建材资源。
5.2 社会福利
自开放以来，广州塔已接待了超过500万中外游客，并在第16届亚运会上引起了轰动。它应用多项创新技术，展示绿色建筑设计理念和技术，推广绿色建筑知识，吸引约50万中小学生参观学习，开展绿色、低碳、环保等方面的科普教育，取得了良好的社会效益。广州塔作为首座达到600米的塔楼，先后设立了超高空气象环境监测站（PM2.5）、雷电预警、交通监测、人防、公安消防指挥等公共服务设施，为广州城市管理提供了一个综合高效的平台。
广州塔项目已形成大量研究成果，已获得17项授权专利、1项软件著作权，提供5项标准、1本书、2项市政工程法作为重要的参考依据，对研究成果的推广应用起到了积极的作用。先后荣获国家优秀工程勘察设计行业建筑工程一等奖、第六届中国建筑学会建筑创作奖、中国建筑工程鲁班奖、中国土木工程詹天佑奖等20多项国际、国家和省级奖项，形成了系统自主知识产权，为建筑复杂的超高层建筑提供了先进的成套技术， 技术成果，具有便携性好、经济效益和社会效益。
6、结论
（1）采用高性能玻璃幕墙、自然采光、高效空调制冷系统、变频泵、热回收、过渡季节新风利用、智能照明和LED夜间照明系统、建筑智能控制和物品测量等一系列节能措施，可有效降低建筑运行能耗。
（2）在施工的各个阶段，应将商业价值的收益和后期使用和维护作为指导项目的重要指标，从而实现施工与运营管理的"无缝融合"，有利于绿色建筑理念的实施。
（3）针对工程结构体系的复杂性，本项目应用的创新设计技术为类似建筑提供了示范作用。
一、采用振动控制系统与消防水箱兼容的设计形式，为国内外超高层建筑防风、火灾、地震灾害设计提供了示范案例;
二是采用结构健康监测系统，为如何利用更经济、科学、有效的手段监测超高层建筑的结构安全，提供示范案例;
三、高速双轿厢电梯的使用，为超高层建筑如何充分利用有限的电梯井道资源，提升容量，减少电梯驱动设备数量和能耗，提供了示范案例。
（4）本项目涉及施工控制技术、钢结构起重技术、天线桅杆起重技术、土建结构施工等关键技术，是系统结构特点复杂的系统特点，由于该系统集控制技术、信息技术、材料链接技术、机械技术于一体，因此在开发关键设备设施时， 确保超高层建筑安全可靠、经济。
通过广州塔的成功示范，可以为其他类似建筑提供参考和参考，并可扩展到与其他复杂超高层结构和大型钢结构工程一起建设绿色建筑。
（5）风力发电、光伏幕墙、雨水循环利用等绿色节能技术的应用和经验，可以使人们实现节能、节约资源、回归自然的理念，引导建筑设计朝着良性、环保、可持续的方向发展，促进绿色建筑的发展，促进建材的发展， 高性能设备等相关产业，同时提高铁塔建筑的绿色环保效益，提高公众的环保意识。因此，该项目具有显著的社会、环境和经济效益，具有重要的推广价值。