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、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250m時(shí)，建筑設(shè)計(jì)采取的特殊防火措施，應(yīng)提交國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)不同的場所，我國的生活用水大致分為居民用水、行政事業(yè)用水、經(jīng)營服務(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）（以下簡稱“建規(guī)）第3.3.6條：“建筑高度超過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?！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”。⑷由于本工程無設(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)程不至于過大，管道及設(shè)備的耐壓等級(jí)也不會(huì)過高。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有限公司

作為一名結(jié)構(gòu)工程師，如何去把握，或者說有意識(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，美國芝加哥第一國家銀行大樓建設(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)無一根柱子，實(shí)現(xiàn)了業(yè)主夢寐以求的大空間。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。英國工程師A．L．L．Baker講過:工程師所掌握的最佳計(jì)算方法，應(yīng)該是運(yùn)用最簡單、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)踐的增長而越來越充實(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，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?，在施工的過程中要嚴(yán)格按照施工的規(guī)范和程序來做好鋼筋的連接。

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。框支梁鋼筋綁扎時(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，施工過程需要根據(jù)坡度，層次來進(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，由韓國三星公司負(fù)責(zé)建造，總建筑面積 52.7 萬 m2，塔樓建筑面積 34.4 萬 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)問題

從總體來看，目前超高層建筑模架工程中存在的主要技術(shù)問題如下：

2.1 超高層建筑模架工程結(jié)構(gòu)不夠簡化

通過考察歐美各國的超高層建筑，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。但相比于國外，目前國內(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