高层建筑概论.ppt

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1、 高层建筑的优点与问题、及其控制方法（一）高层建筑的优点主要表现在五个方面： 1高层建筑向空中、地下发展，可以少占土地，解决城市人口剧增、用地紧张的问题。并且，节约的土地可供布置绿化、美化环境；这些绿地在火灾、地震等紧急情况下可作安全隔离带和疏散用地。 2高层建筑可节约市政工程投资。这是相对集中使道路管线缩短所致。 3满足大企业对办公楼的规模、形象的需求。 现在正风行的智能大厦（intellegent bulding）需要将全体工作人员与现代化办公设备容纳在一个大楼内，以发挥集约、综合效率。 同时，宏大有个性的大楼造型是企业形象的最佳体现。 4高层建筑的地下室是城市的防空地下室。 5高层建筑是

2、大城市的重要景观。（二）高层建筑的问题 1垂直交通问题 这是高层建筑大量人流、货物能否快捷上下，并保证安全的关键所在，也是设计中建筑师的重要工作内容之一。 2结构问题 高层建筑的结构问题主要是抵抗侧向风力、地震力，尤其是风力。 3高层建筑的外观问题 处理不当，会造成严重的环境问题。从总体来说，既要处理好与周围环境的整体关系，又要寻求自身形体上的突破，创造有个性、丰富、符合建筑自身性格和时代审美特性的作品。4密集高层建筑的出现对城市的影响 由于经济的发展，城市内的寸土寸金成为必争的目标。因此，市中心区往往高层建筑非常密集。处理不好会对城市环境产生严重的影响。如：天窄、人小、车拥人密、气污、声噪、

3、风急、树稀、阴暗等等。 位于纽约 曼哈顿区5马路和6马路之间的洛克菲洛中心，由14幢高楼组成，是处理较成功的世界上最集中的高层建筑群之一，历经十年左右才建成。5高层建筑的环境心理问题 高层建筑与环境间的相互影响非常复杂。以下为几个主要方面： （1）阳光与阴影 根据不同地区的特定自然气候状况，对阳光需求有明显的差异。 高层建筑会留下一条长长的影子，但它具有流动性特点。 塔式高层建筑的终日阴影最小，板式则相对大的多。（见示图）因此，选址、布局时，应注意保持适当的间距，避免给高层之北侧建筑、环境造成日照问题；尤其地，应避免东西向街的南侧街道终日阴冷。 另外，现代高层建筑常使用大片玻璃幕墙，会给城市环

4、境造成眩光；并且，处于高反射玻璃的反射区内，气温会升高1015。对周围小气候环境影响较大。6.6. 噪声与减噪噪声与减噪 高层建筑内不可避免地有很多噪声（电梯、设备、管道等）。通过设备自身减噪处理、隔声材料的使用及设计上的合理安排等措施，已取得了明显的效果。 高层建筑设计中应注意风引起的噪声。窗户采用多层不共振玻璃，保持良好的气密性，建筑外型应尽量简洁。 另外，外部环境噪声对高层建筑同样有较大影响。可以裙房、低层商业建筑起声障作用。 （7）风对高层建筑的影响 这主要是指高层建筑的风振动会给人带来不舒适感。风荷载影响人体舒适度的因素有以下几方面： 振幅； 速度与加速度； 加速度变动率（16次/秒

5、，即引起人的不适）。 为抵抗风侧力影响，高层建筑设计时应加大进深和严格控制高宽比。 另外，除了风对高层建筑本身有种种影响外，对其周围环境也有一定的影响。因气流收缩而产生负压，随之出现涡流。其中向下的气流会影响周围的建筑，且给行人造成影响。高层办公楼标准层平面面积规模和设计要点 （一）规模 高层办公楼或写字楼平面空间应符合现代办公行为要求，一般采用大空间、可以灵活分隔的布置方式，标准层平面规模从1000至1500较合适。 我国一般将标准层规模分为四级：小型600800，中型8001200，大型12001500，超大型1500以上 平面规模过小，平面有效利用率低，不经济，也不利于办公室或写字间的布

6、置。（二）控制高宽比（H/B） 形体比例太细长时，刚度小，在风、地震侧应力作用下弯曲变形大。 几种结构类型相应适宜的高宽比值： 框架、框架剪力墙、单筒5，小于4为好； 剪力墙、筒中筒、束筒6，小于5为好。 （三） 高层建筑结构选型 1几种典型结构体系的适用范围 应采用合理的结构选型。这是高层建筑功能和艺术造型的依据。 目前，高层建筑中常见的结构体系有：框架体系、剪力墙体系、框架剪力墙体系、筒体体系等。它们有各自相应的适用高度范围。（见下表） 2几种常用结构体系简介 （1） 框架体系由横梁将柱与柱联系为整体，构成承重骨架。 15层以内一般采用钢筋混凝土材料。当跨度大、层数多、荷载大时，可采用钢框

7、架。平面形式可有多种变化，视具体情况而定。 钢框架是早期高层建筑的主要结构形式。优点显而易见，缺点是刚度弱、怕火烧。 （2） 剪力墙体系 a. 剪力墙体系是利用外墙、内墙作为承重骨架的一种结构体系。 b. 以传统的墙代替梁、柱承载，同时兼有空间分隔、维护作用。 c. 剪力墙既承受垂直荷载，又承受侧向剪力，故得名。抗侧剪力性能好，最高可达50层。 d. 剪力墙形状无任何限制，矩形、弧形、三角形、角铁形等均可。（图） e. 剪力墙布置应与使用功能巧妙结合，并注意合理间距、分布均匀。（高层中的核体，功能与结构合而为一。剪力墙间距太密则不便空间灵活；分布不均匀则使大楼各部分刚度不均匀，整体性差）（图：

8、剪力墙平面布置示例） f. 剪力墙结构最适合于旅馆、住宅。（结构与使用空间能有机结合） g. 剪力墙体系之低层段（通常指裙房）可通过一定的结构措施转换为框支方式，使低层空间流通、开敞。 （3） 框架剪力墙体系 将框架与剪力墙相结合为一体的结构体系。竖向力共同承担，侧向力之80%90%由剪力墙承受，10%20%由框架承担。 适宜层数为1530层，适合于高层综合体，平面布局和造型均有很大灵活性。（4） 筒体体系 这是60年代以后常用于超高层建筑（100m）的结构体系。 实际上，筒体是由框架和剪力墙结构发展而成。它是由若干片纵横交错的框架墙或剪力墙所围成的筒状封闭骨架。 不仅能承受竖向荷载，而且能承

9、受很大的水平荷载。（图：筒体示意） 根据筒体的数量、布置和组成不同，又可分为：框筒、筒中筒、组合筒等三种体系。 框筒体系 a. 它分内筒外框和外筒内框两种。 b. 外筒内框使用较少。 c. 内筒外框更多使用。竖向荷载共同承担，主要侧载由筒体承担；内筒能与功能巧妙结合，外框可提供开敞的幕窗。 筒中筒 内外设置两层或更多层筒，能承受很大的水平力。大多用于40层或100m以上的超高层。由于结构传力原因，采用正方形或接近正方形的平面为绝大多数。（圆形也可） 组合筒（也称束筒） 组合筒体系结构刚度比筒中筒更强大。组合方式是将若干个筒体组合在一起。（图） （4） 其它结构体系 除以上介绍的几种常用高层建筑

10、结构体系外，还有一些非常规的结构体系。 如：深梁体系、高层悬挂体系、钢管混凝土结构、巨型结构、结构外墙体系、空间井体体系、立面大开洞、设加强层。八、相关楼层问题 相关楼层主要指设备层、避难层、结构转换层、结构加强层、地下车库等。 避难层（间）适用于超高层，加强层为纯结构问题，这里仅介绍设备层、结构转换层和地下车库。 （一） 设备层 指有效面积主要用于布置设备的楼层。 一般高层建筑（100m以内）的主要设备层分设于地下层和楼顶即可；裙房与主塔交接处，常根据需要结合结构转换层设小型设备及布设管线。超高层建筑则尚需设中间设备层。 设备层（间）的主要内容为：空调、给排水、电气和电梯等机房设备。要求承载

11、能力大于标准层，层高也相对要求较高（4.06.5m不等）。（设备层断面示意图）（二）结构转换层 建筑物某层的上部与下部因平面使用功能不同，该楼层上部与下部采用不同结构类型，并通过该楼层进行结构转换，则该楼层称为结构转换层。 现代高层建筑向多功能和综合用途发展，在同一竖直线上，顶部楼层布置住宅、旅馆，中部楼层作办公用房，下部楼层作商店、餐馆和文化娱乐设施。不同用途的楼层，需要大小不同的开间，采用不同的结构形式。 1转换层的功能 （1） 提供低层部大空间 剪力墙间距小时，底部可通过设结构转换层变成框支体系，以提供商业、会议、餐厅等大空间。 （2） 为建筑提供大的入口 超高层建筑常采用密排柱式外框筒

12、，柱距常在3米以内，无法提供较大的入口，必须通过转换层改变柱距，以形成入口。2转换层按结构功能分类分三类：（1）上下层结构类型转换；（2）上下层柱网、轴线改变；（3）同时转换结构类型和结构轴线布置。3转换层的结构形式结构形式可以采用：巨梁式、桁架式、空腹桁架式、箱型和厚板式转换层。巨梁式最简单、广泛。（三）地下车库概述 高层建筑常利用地下层空间做车库。以坡道与地面相通。 每股车道的设计通过能力为每小时300辆小车。但考虑消防和战备，停50辆车以上的车库，至少须在两个方向上设两条坡道。注意以下几点： （一） 坡道要求 1道宽要求 单车直坡道宽：3.03.5m； 双车直坡道宽：5.5m； 单车曲坡

13、道宽：4.24.5m； 双车曲坡道宽：7.8m。 （二） 车位要求 1与周边关系 小车与小车间距：0.5m 小车与墙间距：0.5m 小车与柱间距：0.3m 2.小车库标准尺寸（单间停放） 我国：6.102.80,车库净高一般取2.3m。 （三） 车库柱距（以三车位为例）柱面宽500时可取：7.57.5m;柱面宽800时可取：7.87.8m;柱面宽大于800取: 8.18.1m, 8.4 8.4m 高层建筑设计中，应注意协调好上部与下部的结构柱网，保持一致性，取得经济效率。确定柱网尺寸时，地下车库停车要求是必须考虑的重要因素之一。高层建筑防火概述 高层建筑防火设计是高层建筑设计最重要的内容之一。

14、必须严格执行我国高层民用建筑设计防火规范的所有规定和要求。 高层建筑防火设计关乎生命安全和财产安危，责任重大。 （一）高层建筑的火灾特点及危害、防火原则 1火灾特点及危害 总体而言，其特点有三： （1） 火灾隐患多建筑规模大，内容复杂，电器设备、火源和可燃物多，稍有不慎，即可能酿成火灾。而实际运作中总是有百密必有一疏的可能！ （2） 火势蔓延快一旦发生火灾时，由于高温对流作用、垂直管井的烟囱效应、高空中风大等原因，火势蔓延非常快。 （3） 疏散困难建筑层数多，垂直疏散距离长，由上层疏散至地面需要时间长；加之，人流相互拥挤，烟火蔓延快，易窜入楼梯间（高层疏散主要靠楼梯间）。所以疏散很困难。 较有

15、影响的火灾案例：1974年，巴西圣保罗的25层“焦玛”大楼火灾，烧死227人，伤300人；1980年，美国27层的米高梅饭店火灾，死84人，伤679人；1985年，我国哈尔滨的天鹅饭店火灾烧死10人。 值得注意得是，死亡人数中半数以上是被烟薰死的。 2高层防火原则 高层防火设计中，应将人员的生命安全放在首位，立足以防为主，防火与灭火相结合，充分发挥大楼内部自救设施的作用，力求措施严密、设备完善、技术先进、使用方便、安全可靠、经济合理。（二）高层建筑分类、防火等级及构件燃烧性能和耐火极限 1. 分类. 设计应根据高层建筑使用性质、火灾危险性、疏散与扑救难度等因素，确定防火等级（应为一、二级）。

16、（表） 2等级 高层之防火等级为一、二两级，其建筑构件（墙、柱、梁、楼板、疏散楼梯、屋顶承重构件、吊顶等）应符合规范中相应的燃烧性能和耐火极限（小时）。 3分类与等级之关系一类高层建筑的耐火等级应为一级，二类高层之耐火等级不应低于二级。裙房的耐火等级不应低于二级；高层建筑地下室的耐火等级应为一级。 根据防火级别确定其各部分构件的燃烧性能、耐火极限。（包括：墙、柱、梁、屋顶支撑构件、楼板、楼梯间、吊顶等） 并满足规范对一些特殊空间、构件的防火规定。（如：玻璃幕墙，中庭玻璃顶，公用房间、疏散走道、楼梯间等的装修材料，自动报警与灭火系统的设备间、控制间，各种管井等）具体细则查阅规范。 （三）高层建筑高度和层数计算 1高度室外（入口）地面至塔楼女儿墙顶或坡屋顶檐顶之高度。 2层数地下室、出地面高度1.5m的半地下室、层高2.2m设备转换层、屋顶之局部突出体不计入层数。 高度、层数与建筑级别、结构选型密切相关。 （四）防火分区 为避免火灾的无限蔓延，更为人员安全创造条件，规范规定各类建筑的各部分空间应设防火分区。 防火分区即该区与其它区之间以防火墙、门、帘等耐火构件完全隔开，在一定时限内相互无火