高層建筑論文全文(5篇)

第一篇

一、高層建筑抗震設(shè)計(jì)原則

1．1結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力等性能

高層建筑物想要具備抗震能力，則構(gòu)成該建筑的架構(gòu)構(gòu)件應(yīng)該具備必要的承載力，其剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等性能都應(yīng)該較強(qiáng)。為此，建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該要注意“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)底層柱”的設(shè)計(jì)原則。同時(shí)，對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)中抗震性能較弱的地方要注意采取抗震加強(qiáng)措施增強(qiáng)其抗震性能，而對(duì)于承載力過(guò)多的重點(diǎn)構(gòu)件要注意適當(dāng)增加一些支點(diǎn)以分擔(dān)其承載力。

1．2盡可能多的設(shè)置多道抗震防線

高層建筑的抗震系統(tǒng)應(yīng)該由若干個(gè)單元抗震系統(tǒng)組成。這些單元抗震系統(tǒng)之間相互協(xié)作共同起到抗震作用。一般強(qiáng)地震過(guò)后還會(huì)有一些余震，如果高層建筑只是設(shè)置了一道抗震防線，那么當(dāng)遇到余震時(shí)建筑物就沒(méi)有抵抗余震的能力，很可能出現(xiàn)倒塌的情況。因此，高層建筑物應(yīng)盡可能設(shè)置多道防線，如此就能夠增強(qiáng)建筑物的抗震性能。除此之外，對(duì)于構(gòu)件各部分之間的強(qiáng)弱關(guān)系應(yīng)當(dāng)引起注意，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候要注意當(dāng)強(qiáng)地震使主要的構(gòu)件遭受損壞的時(shí)候，其他的主要構(gòu)件應(yīng)該仍處于完好的狀態(tài)，能夠抵御地震作用，保持建筑的穩(wěn)定性。

1．3增強(qiáng)薄弱構(gòu)件的抗震能力

1超高層建筑的特點(diǎn)

對(duì)給排水設(shè)計(jì)而言，超高層建筑具有高度高，業(yè)態(tài)多樣復(fù)雜，人員密集，火災(zāi)危險(xiǎn)性大，疏散及火災(zāi)撲救困難，建設(shè)周期長(zhǎng)、難度大，生活及消防給水系統(tǒng)豎向分區(qū)多，設(shè)備運(yùn)行及管道系統(tǒng)承壓要求高以及各系統(tǒng)管理維護(hù)難度大等特點(diǎn)。超高層建筑的給排水系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑高度、用途、衛(wèi)生安全、使用要求、材料設(shè)備性能、維護(hù)管理、經(jīng)濟(jì)節(jié)能等因素確定。

2生活給水系統(tǒng)

《民用建筑設(shè)計(jì)通則》（GB50352-2005）第3.1.2條對(duì)超高層建筑的定義做了明確規(guī)定：“建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑?！睂?duì)生活給水系統(tǒng)而言，100m的建筑高度并非劃分系統(tǒng)的一個(gè)界限。高度接近100m的高層建筑與高度150m以內(nèi)的超高層建筑在給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)上是類似的。而100m左右的超高層與200m或以上的超高層在給排水設(shè)計(jì)上則可能有很大不同?！陡邔用裼媒ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-952005年版）第1.0.5條規(guī)定：“當(dāng)高層建筑的建筑高度超過(guò)250m時(shí)，建筑設(shè)計(jì)采取的特殊防火措施，應(yīng)提交國(guó)家消防主管部門組織專題研究論證。超高層建筑可能是功能單一的住宅樓、辦公樓，也可能是含有多種功能的帶裙房的綜合建筑群。根據(jù)不同的場(chǎng)所，我國(guó)的生活用水大致分為居民用水、行政事業(yè)用水、經(jīng)營(yíng)服務(wù)用水、特種行業(yè)用水等。設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓┧块T按不同的用水分類制定的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置不同的給水系統(tǒng)，同時(shí)確定各個(gè)給水系統(tǒng)的供水方式?！督ㄖo水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2003（2009年版）（以下簡(jiǎn)稱“建規(guī)）第3.3.6條：“建筑高度超過(guò)100m的建筑，宜采用垂直串聯(lián)供水方式”。對(duì)不同功能或多功能組合的超高層建筑，應(yīng)視具體情況具體分析，選擇最合理的供水方式。建筑生活給水系統(tǒng)應(yīng)按不同性質(zhì)的用水區(qū)域分別設(shè)置。例一：某公寓樓共61層，8層及以下為汽車庫(kù)及商業(yè)用途的裙房，建筑高度209m。生活給水分區(qū)如下：1區(qū)為－3～2層，由市政給水管網(wǎng)供水；2區(qū)為3～13層，由地下二層生活水箱+2區(qū)變頻泵供水；3區(qū)為9～14層，由地下二層生活水箱+3區(qū)變頻泵供水；4區(qū)為15～22層，由設(shè)在29層的中間水箱供水；5區(qū)為23～38層，由設(shè)在29層的中間水箱+5區(qū)變頻泵供水；6區(qū)為39～51層，由設(shè)在29層的中間水箱+6區(qū)變頻泵供水；7區(qū)為52～61層，由設(shè)在29層的中間水箱+7區(qū)變頻泵供水?！敖ㄒ?guī)”第3.3.4條規(guī)定：“衛(wèi)生器具給水配件所承受的最大工作壓力不得大于0.6MPa”；“建規(guī)”第3.3.5A條規(guī)定：“居住建筑入戶管給水壓力不應(yīng)大于0.35MPa”。據(jù)此，給水壓力大于0.45MPa的裙樓衛(wèi)生間給水管，給水壓力大于0.35MPa的塔樓入戶管均設(shè)減壓閥減壓供水。本案所選供水方式主要考慮以下幾點(diǎn)：⑴3～7區(qū)系統(tǒng)均為垂直串聯(lián)供水方式；設(shè)在29層的中間水箱既作為4區(qū)的供水調(diào)節(jié)水箱，又作為5～7區(qū)水泵的取水水箱，擔(dān)負(fù)了調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)輸雙重功能。⑵向3～7區(qū)供水的中間水箱和變頻泵則集中設(shè)置在28、29層，這樣，既便于集中管理，又節(jié)省供水設(shè)備占用的空間。⑶各給水分區(qū)的管道及設(shè)備運(yùn)行工作壓力均小于1.6MPa，生活給水系統(tǒng)所選用的管材及設(shè)備的耐壓等級(jí)與100m以下的高層建筑沒(méi)有區(qū)別，供水可靠性高。例二：某住宅小區(qū)工程一期含4棟45層超高層純住宅樓，層高為3.4m（1#、2#樓）及3.5m（3#、4#樓），建筑高度157m（1#、2#樓）及163m（3#、4#樓）。豎向設(shè)四個(gè)給水分區(qū)：1區(qū)負(fù)責(zé)地下二層及地上一層，2區(qū)負(fù)責(zé)二～十八層，3區(qū)負(fù)責(zé)十九～三十三層，4區(qū)負(fù)責(zé)三十四～四十五層。1區(qū)由市政管網(wǎng)經(jīng)基地環(huán)狀管供水；2～4區(qū)由生活水箱+變頻供水設(shè)備聯(lián)合供水。2～4每個(gè)給水分區(qū)設(shè)一組變頻供水設(shè)備。各給水分區(qū)配水點(diǎn)水壓如超出0.35MPa，則設(shè)減壓閥減壓供水。選擇此種供水方式是考慮了以下因素：⑴變頻供水較屋頂水箱的供水方式衛(wèi)生條件好。⑵變頻供水設(shè)備設(shè)在地下二層，對(duì)住戶影響小。⑶供水泵組所負(fù)擔(dān)的住宅層數(shù)受給水器具的承壓能力的限制。“建規(guī)”第3.3.4條規(guī)定：“衛(wèi)生器具給水配件所承受的最大工作壓力不得大于0.6MPa”。⑷由于本工程無(wú)設(shè)備層，因此不具備串聯(lián)給水方式實(shí)施條件。事實(shí)上超高層住宅項(xiàng)目，考慮設(shè)備層需占用一定建筑空間以及設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的噪音及震動(dòng)對(duì)住戶的影響，一般都不設(shè)。如何在沒(méi)有設(shè)備層的超高層建筑中采用串聯(lián)給水方式是一個(gè)尚待研究的課題。

3消防給水系統(tǒng)

3.1室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

對(duì)于不設(shè)設(shè)備層或避難層的超高層建筑而言，基于《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95（2005年)（以下簡(jiǎn)稱“高規(guī)”）第7.4.6.5條“消火栓栓口的靜水壓力不應(yīng)大于1.00MPa，當(dāng)大于1.00MPa時(shí)，應(yīng)采取分區(qū)給水系統(tǒng)”的規(guī)定，其消火栓系統(tǒng)大多采用臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)的供水方式。超高層建筑消火栓系統(tǒng)，一般采用水泵、減壓水箱及減壓閥進(jìn)行分區(qū)。用水泵分區(qū)是指每個(gè)分區(qū)分別設(shè)置消防泵，即并聯(lián)系統(tǒng)。出于經(jīng)濟(jì)及減壓閥產(chǎn)品功能質(zhì)量不斷提高的因素考慮，減壓閥用于消火栓系統(tǒng)分區(qū)越來(lái)越廣泛。民用專用消防泵的揚(yáng)程一般都不大于2.0MPa。以61層的公寓樓為例，消火栓系統(tǒng)分區(qū)：-2～8層為1區(qū)，9～31層為2區(qū)，32～45層為3區(qū)，46～61層為4區(qū)。1區(qū)和2區(qū)分別由設(shè)在18層和38層的消防減壓水箱供水；3區(qū)由屋頂消防水箱供水；4區(qū)由屋頂?shù)南浪?固定消防水泵供水。屋頂2座342m3消防水箱由29層的中間水箱+7區(qū)變頻泵供水；18層和38層的消防減壓水箱由屋頂消防水箱供水。1、2、3區(qū)均屬常高壓給水系統(tǒng)，4區(qū)屬臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)。這樣分區(qū)的優(yōu)點(diǎn)在于：火災(zāi)發(fā)生時(shí)，1、2、3區(qū)由屋頂消防水箱直接或通過(guò)減壓水箱供水，不需啟動(dòng)水泵，對(duì)控制系統(tǒng)要求不高；此外，消火栓泵揚(yáng)程不至于過(guò)大，管道及設(shè)備的耐壓等級(jí)也不會(huì)過(guò)高。它的不利因素是，需設(shè)中間設(shè)備層，設(shè)備分散，管理不便，設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的震動(dòng)及噪音可能讓生活和工作在建筑里的人感覺(jué)不適。以45層住宅樓為例，消火栓系統(tǒng)分區(qū)：地下層及1～19層為低區(qū)，由低區(qū)消火栓泵供水；20～45層為高區(qū)，由高區(qū)消火栓泵供水。其中高區(qū)的20～35層經(jīng)減壓閥減壓供水。這樣分區(qū)的優(yōu)點(diǎn)在于管路和控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，所占管井較少，不需要占用設(shè)備層，但對(duì)減壓閥的質(zhì)量要求較高，減壓閥需備用；此外，由于高區(qū)系統(tǒng)的幾何高差接近170m（自地下二層底板面計(jì)），下部管道及設(shè)備的工作壓力超過(guò)2.00MPa，對(duì)管材及設(shè)備的承壓要求高，影響系統(tǒng)的可靠性。本案的消火栓系統(tǒng)均為臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)供水方式。

本文作者：孫建文 單位：晉城市晉方圓建筑檢測(cè)有限公司

作為一名結(jié)構(gòu)工程師，如何去把握，或者說(shuō)有意識(shí)地去進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)。一句話，對(duì)應(yīng)于高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的三個(gè)階段，分別進(jìn)行概念設(shè)計(jì)。

首先，在建筑方案設(shè)計(jì)階段，要正確把握高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒(méi)有惟一解的設(shè)計(jì)理念，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力，協(xié)助建筑師以達(dá)到令業(yè)主滿意的建筑。例如，美國(guó)芝加哥第一國(guó)家銀行大樓建設(shè)之初，銀行業(yè)主追求和向往能在他們銀行大樓的整個(gè)底部有一個(gè)4層～5層樓高的無(wú)柱大空間，以充分滿足他們銀行業(yè)務(wù)在使用功能和形象功能上的需要。在芝加哥第一國(guó)家銀行大樓方案設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師和建筑師合作開(kāi)拓了一種新的結(jié)構(gòu)形式，即將電梯井筒與設(shè)備井筒分別設(shè)置在建筑物的縱向兩側(cè)，作為巨型柱，并將第一道設(shè)備層設(shè)置在第6層，往上每隔18層再各自設(shè)置一道，作為承載力和剛度很大的巨型水平構(gòu)件，并與周邊的巨型柱有機(jī)地剛性連接在一起，從而構(gòu)成了一種巨型框架體系的結(jié)構(gòu)功能與受力特征，不但能有效地抵抗重力荷載和水平荷載，還在整個(gè)大樓底部5110m2的面積內(nèi)無(wú)一根柱子，實(shí)現(xiàn)了業(yè)主夢(mèng)寐以求的大空間。同時(shí)，在建筑方案設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)工程師所構(gòu)思的結(jié)構(gòu)總體系應(yīng)有一個(gè)多道防線、剛?cè)峤Y(jié)合的理想剛度目標(biāo)。即具有一定大的剛度和承載力抵御風(fēng)荷載和規(guī)范設(shè)防烈度水準(zhǔn)的地震作用，以及在第一道防線的有意識(shí)屈服后，在結(jié)構(gòu)變?nèi)岬耐瑫r(shí)仍具有足夠大的彈塑性變形能力和延性耗能能力來(lái)抵御可能遇到的罕遇大地震。

其次，在初步設(shè)計(jì)階段，要正確把握高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，必須掌握各種結(jié)構(gòu)體系的近似計(jì)算方法。英國(guó)工程師A．L．L．Baker講過(guò):工程師所掌握的最佳計(jì)算方法，應(yīng)該是運(yùn)用最簡(jiǎn)單、最直接的計(jì)算方法。而近似的計(jì)算方法就是對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力的最基本的要求。例如，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)體系，必須掌握的近似計(jì)算方法為:豎向荷載作用下的直接彎矩分配法，水平荷載作用下的近似計(jì)算法。同時(shí)，結(jié)構(gòu)工程師還必須了解抗側(cè)力構(gòu)件的變形近似計(jì)算，通過(guò)獲取不同抗側(cè)力結(jié)構(gòu)(或構(gòu)件)之間的相對(duì)剛度比較概念，來(lái)大致估算建筑物的變形，以便于提出或比較各種可行的結(jié)構(gòu)總體方案。

最后，在施工圖設(shè)計(jì)階段，仍然要注意把握和運(yùn)用高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)。例如，鋼筋混凝土框架柱的軸壓比超過(guò)了規(guī)范的限值，我們要結(jié)合具體設(shè)計(jì)綜合判斷。眾所周知，規(guī)范控制軸壓比限值的目的:要求鋼筋混凝土框架柱截面達(dá)到具有較好延性功能的大偏心受壓破壞狀態(tài)，以防止小偏心受壓狀態(tài)的脆性破壞。同時(shí)我們知道，影響鋼筋混凝土框架柱截面延性功能的因素除軸壓比外，還有框架柱的配箍特征、核心區(qū)混凝土的抗壓強(qiáng)度等級(jí)、縱向鋼筋承擔(dān)截面軸壓的能力、框架柱的截面形狀等因素，軸壓比限值的大小必須根據(jù)具體工程設(shè)計(jì)綜合所有因素進(jìn)行一定程度的合理調(diào)整。

綜上所述，作為一名結(jié)構(gòu)工程師，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)始終堅(jiān)持概念設(shè)計(jì)的理念，既不盲目照搬規(guī)范，也不盲從于一體化計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序，任其隨意擺布;只有始終堅(jiān)持概念設(shè)計(jì)的理念，才可能不斷地追求盡善盡美的設(shè)計(jì)思想，而其結(jié)構(gòu)的概念、經(jīng)驗(yàn)、判斷力和創(chuàng)造力才會(huì)隨年齡與實(shí)踐的增長(zhǎng)而越來(lái)越充實(shí)，其設(shè)計(jì)成果才能不斷創(chuàng)新。

1.鋼筋連接施工技術(shù)的質(zhì)量控制

1.1鋼筋的連接

鋼筋的連接工程比較常見(jiàn)，主要采取的連接方式是搭接。根據(jù)工程的需要可以對(duì)鋼筋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生焊接的形式，這種方式可以保證鋼筋連接的穩(wěn)定性。直螺紋機(jī)械是對(duì)梁筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接的主要工具?？偠灾?，在施工的過(guò)程中要嚴(yán)格按照施工的規(guī)范和程序來(lái)做好鋼筋的連接。

1.2鋼筋施工

由于框支梁的鋼筋需插入柱內(nèi)1.2～1.5m，所以柱內(nèi)混凝土必須待框支梁的鋼筋綁扎完畢方可進(jìn)行澆筑，澆筑時(shí)應(yīng)避免鋼筋移位和混凝土污染鋼筋?？蛑Я轰摻罱壴鷷r(shí)應(yīng)先搭設(shè)臨時(shí)鋼管支撐，待柱混凝土澆筑完畢并拆除柱模后，重新搭設(shè)正式的框支梁支模架。梁寬≥850mm時(shí)框支梁除按設(shè)計(jì)要求配筋外，為保證鋼筋骨架在就位后的施工中不變形，須在梁上部下排筋下面加設(shè)Φ22≤200ram的橫向支承鋼筋支撐上部鋼筋骨架，并沿梁骨架兩側(cè)加設(shè)Φ22@100mm的斜撐垂直支撐筋。預(yù)埋剪力墻鋼筋安裝定位后，應(yīng)沿其兩側(cè)在梁、板面筋上加焊一根≥10通長(zhǎng)的定位鋼筋，使預(yù)埋插筋在混凝土振搗時(shí)不會(huì)移位，同時(shí)在剪力墻(或暗柱)筋預(yù)留段應(yīng)綁扎至少3道箍筋或分布筋，以保證預(yù)留位置的正確。

2.混凝土澆筑及裂縫控制技術(shù)

（1）混凝土澆筑方式。在進(jìn)行混凝土澆筑工程中，主要采用的是斜面分層布料的施工方式，可見(jiàn)，施工過(guò)程需要根據(jù)坡度，層次來(lái)進(jìn)行。同時(shí)做到循序漸進(jìn)，將插入式振搗方式應(yīng)用到實(shí)際的混凝土澆筑當(dāng)中。每一個(gè)混凝土泵選擇設(shè)置5臺(tái)左右的振搗棒。布置程序分成三道。其中包括出料點(diǎn)，坡腳處和斜面中部。這三道程序的設(shè)置主要是為了對(duì)混凝土材料的振搗時(shí)間，距離以及插入深度等進(jìn)行控制，進(jìn)而提升混凝土振搗的質(zhì)量，有效的降低混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫現(xiàn)象。

1 超高層建筑模架工程實(shí)例分析

阿聯(lián)酋迪拜哈利法塔又稱迪拜塔，由韓國(guó)三星公司負(fù)責(zé)建造，總建筑面積 52.7 萬(wàn) m2，塔樓建筑面積 34.4 萬(wàn) m2，該建筑 601m 以上為鋼框架結(jié)構(gòu)（768～828m 為鋼桅桿），601m 以下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為筒中筒剪力墻+端部柱+板式結(jié)構(gòu)體系。迪拜哈利法塔模架工程技術(shù)主要由奧地利Doka 模板公司提供：①豎向模板技術(shù)主要采用木工字梁大模板和液壓自爬升木工字梁大模板體系。②水平模板技術(shù)主要采用可以早拆的移動(dòng)臺(tái)模，模板為木工字梁大模板。③單個(gè)液壓自爬升建筑保護(hù)屏與塔式起重機(jī)可以早拆的移動(dòng)臺(tái)模配合。

2 超高層建筑模架工程技術(shù)問(wèn)題

從總體來(lái)看，目前超高層建筑模架工程中存在的主要技術(shù)問(wèn)題如下：

2.1 超高層建筑模架工程結(jié)構(gòu)不夠簡(jiǎn)化

通過(guò)考察歐美各國(guó)的超高層建筑，我們可以發(fā)現(xiàn)它們與迪拜塔具有很多相似之處，如都采用剪力墻核心筒板式結(jié)構(gòu)，其各層間結(jié)構(gòu)變化差異性不明顯，整體結(jié)構(gòu)與模架工程施工都較為簡(jiǎn)潔，很少出現(xiàn)一些繁雜的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在進(jìn)行施工時(shí)，施工方一般采用大型模板進(jìn)行施工，保證了施工效率和質(zhì)量。但相比于國(guó)外，目前國(guó)內(nèi)的超高層建筑模架工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化仍處于一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程中，一般結(jié)構(gòu)繁雜，同時(shí)其建筑結(jié)構(gòu)邊梁較小，這就增加了施工負(fù)擔(dān)，從而影響了整個(gè)工程進(jìn)度。

2.2 超高層建筑施工模架工程方案制定不合理