高層建筑論文全文(5篇)

第一篇

一、高層建筑抗震設計原則

1．1結構構件應具有必要的承載力等性能

高層建筑物想要具備抗震能力，則構成該建筑的架構構件應該具備必要的承載力，其剛度、強度、穩定性等性能都應該較強。為此，建筑物的結構構件在設計的時候應該要注意“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件、強底層柱”的設計原則。同時，對于整個結構中抗震性能較弱的地方要注意采取抗震加強措施增強其抗震性能，而對于承載力過多的重點構件要注意適當增加一些支點以分擔其承載力。

1．2盡可能多的設置多道抗震防線

高層建筑的抗震系統應該由若干個單元抗震系統組成。這些單元抗震系統之間相互協作共同起到抗震作用。一般強地震過后還會有一些余震，如果高層建筑只是設置了一道抗震防線，那么當遇到余震時建筑物就沒有抵抗余震的能力，很可能出現倒塌的情況。因此，高層建筑物應盡可能設置多道防線，如此就能夠增強建筑物的抗震性能。除此之外，對于構件各部分之間的強弱關系應當引起注意，在進行設計的時候要注意當強地震使主要的構件遭受損壞的時候，其他的主要構件應該仍處于完好的狀態，能夠抵御地震作用，保持建筑的穩定性。

1．3增強薄弱構件的抗震能力

1超高層建筑的特點

對給排水設計而言，超高層建筑具有高度高，業態多樣復雜，人員密集，火災危險性大，疏散及火災撲救困難，建設周期長、難度大，生活及消防給水系統豎向分區多，設備運行及管道系統承壓要求高以及各系統管理維護難度大等特點。超高層建筑的給排水系統應根據建筑高度、用途、衛生安全、使用要求、材料設備性能、維護管理、經濟節能等因素確定。

2生活給水系統

《民用建筑設計通則》（GB50352-2005）第3.1.2條對超高層建筑的定義做了明確規定：“建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑。”對生活給水系統而言，100m的建筑高度并非劃分系統的一個界限。高度接近100m的高層建筑與高度150m以內的超高層建筑在給排水系統設計上是類似的。而100m左右的超高層與200m或以上的超高層在給排水設計上則可能有很大不同。《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045-952005年版）第1.0.5條規定：“當高層建筑的建筑高度超過250m時，建筑設計采取的特殊防火措施，應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。根據不同的場所，我國的生活用水大致分為居民用水、行政事業用水、經營服務用水、特種行業用水等。設計應根據當地供水部門按不同的用水分類制定的收費標準，設置不同的給水系統，同時確定各個給水系統的供水方式。《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003（2009年版）（以下簡稱“建規）第3.3.6條：“建筑高度超過100m的建筑，宜采用垂直串聯供水方式”。對不同功能或多功能組合的超高層建筑，應視具體情況具體分析，選擇最合理的供水方式。建筑生活給水系統應按不同性質的用水區域分別設置。例一：某公寓樓共61層，8層及以下為汽車庫及商業用途的裙房，建筑高度209m。生活給水分區如下：1區為－3～2層，由市政給水管網供水；2區為3～13層，由地下二層生活水箱+2區變頻泵供水；3區為9～14層，由地下二層生活水箱+3區變頻泵供水；4區為15～22層，由設在29層的中間水箱供水；5區為23～38層，由設在29層的中間水箱+5區變頻泵供水；6區為39～51層，由設在29層的中間水箱+6區變頻泵供水；7區為52～61層，由設在29層的中間水箱+7區變頻泵供水。“建規”第3.3.4條規定：“衛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”第3.3.5A條規定：“居住建筑入戶管給水壓力不應大于0.35MPa”。據此，給水壓力大于0.45MPa的裙樓衛生間給水管，給水壓力大于0.35MPa的塔樓入戶管均設減壓閥減壓供水。本案所選供水方式主要考慮以下幾點：⑴3～7區系統均為垂直串聯供水方式；設在29層的中間水箱既作為4區的供水調節水箱，又作為5～7區水泵的取水水箱，擔負了調節和轉輸雙重功能。⑵向3～7區供水的中間水箱和變頻泵則集中設置在28、29層，這樣，既便于集中管理，又節省供水設備占用的空間。⑶各給水分區的管道及設備運行工作壓力均小于1.6MPa，生活給水系統所選用的管材及設備的耐壓等級與100m以下的高層建筑沒有區別，供水可靠性高。例二：某住宅小區工程一期含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）。豎向設四個給水分區：1區負責地下二層及地上一層，2區負責二～十八層，3區負責十九～三十三層，4區負責三十四～四十五層。1區由市政管網經基地環狀管供水；2～4區由生活水箱+變頻供水設備聯合供水。2～4每個給水分區設一組變頻供水設備。各給水分區配水點水壓如超出0.35MPa，則設減壓閥減壓供水。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生條件好。⑵變頻供水設備設在地下二層，對住戶影響小。⑶供水泵組所負擔的住宅層數受給水器具的承壓能力的限制。“建規”第3.3.4條規定：“衛生器具給水配件所承受的最大工作壓力不得大于0.6MPa”。⑷由于本工程無設備層，因此不具備串聯給水方式實施條件。事實上超高層住宅項目，考慮設備層需占用一定建筑空間以及設備運行產生的噪音及震動對住戶的影響，一般都不設。如何在沒有設備層的超高層建筑中采用串聯給水方式是一個尚待研究的課題。

3消防給水系統

3.1室內消火栓系統

對于不設設備層或避難層的超高層建筑而言，基于《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95（2005年)（以下簡稱“高規”）第7.4.6.5條“消火栓栓口的靜水壓力不應大于1.00MPa，當大于1.00MPa時，應采取分區給水系統”的規定，其消火栓系統大多采用臨時高壓給水系統的供水方式。超高層建筑消火栓系統，一般采用水泵、減壓水箱及減壓閥進行分區。用水泵分區是指每個分區分別設置消防泵，即并聯系統。出于經濟及減壓閥產品功能質量不斷提高的因素考慮，減壓閥用于消火栓系統分區越來越廣泛。民用專用消防泵的揚程一般都不大于2.0MPa。以61層的公寓樓為例，消火栓系統分區：-2～8層為1區，9～31層為2區，32～45層為3區，46～61層為4區。1區和2區分別由設在18層和38層的消防減壓水箱供水；3區由屋頂消防水箱供水；4區由屋頂的消防水箱+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區均屬常高壓給水系統，4區屬臨時高壓給水系統。這樣分區的優點在于：火災發生時，1、2、3區由屋頂消防水箱直接或通過減壓水箱供水，不需啟動水泵，對控制系統要求不高；此外，消火栓泵揚程不至于過大，管道及設備的耐壓等級也不會過高。它的不利因素是，需設中間設備層，設備分散，管理不便，設備運行產生的震動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，消火栓系統分區：地下層及1～19層為低區，由低區消火栓泵供水；20～45層為高區，由高區消火栓泵供水。其中高區的20～35層經減壓閥減壓供水。這樣分區的優點在于管路和控制系統簡單，所占管井較少，不需要占用設備層，但對減壓閥的質量要求較高，減壓閥需備用；此外，由于高區系統的幾何高差接近170m（自地下二層底板面計），下部管道及設備的工作壓力超過2.00MPa，對管材及設備的承壓要求高，影響系統的可靠性。本案的消火栓系統均為臨時高壓給水系統供水方式。

本文作者：孫建文 單位：晉城市晉方圓建筑檢測有限公司

作為一名結構工程師，如何去把握，或者說有意識地去進行高層建筑結構的概念設計。一句話，對應于高層建筑結構概念設計的三個階段，分別進行概念設計。

首先，在建筑方案設計階段，要正確把握高層建筑結構的概念設計，必須堅持結構設計沒有惟一解的設計理念，充分發揮結構工程師的創造力和創新能力，協助建筑師以達到令業主滿意的建筑。例如，美國芝加哥第一國家銀行大樓建設之初，銀行業主追求和向往能在他們銀行大樓的整個底部有一個4層～5層樓高的無柱大空間，以充分滿足他們銀行業務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計中，結構工程師和建筑師合作開拓了一種新的結構形式，即將電梯井筒與設備井筒分別設置在建筑物的縱向兩側，作為巨型柱，并將第一道設備層設置在第6層，往上每隔18層再各自設置一道，作為承載力和剛度很大的巨型水平構件，并與周邊的巨型柱有機地剛性連接在一起，從而構成了一種巨型框架體系的結構功能與受力特征，不但能有效地抵抗重力荷載和水平荷載，還在整個大樓底部5110m2的面積內無一根柱子，實現了業主夢寐以求的大空間。同時，在建筑方案設計階段，結構工程師所構思的結構總體系應有一個多道防線、剛柔結合的理想剛度目標。即具有一定大的剛度和承載力抵御風荷載和規范設防烈度水準的地震作用，以及在第一道防線的有意識屈服后，在結構變柔的同時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，在初步設計階段，要正確把握高層建筑結構的概念設計，必須掌握各種結構體系的近似計算方法。英國工程師A．L．L．Baker講過:工程師所掌握的最佳計算方法，應該是運用最簡單、最直接的計算方法。而近似的計算方法就是對一個結構工程師進行高層建筑結構設計能力的最基本的要求。例如，對于框架結構體系，必須掌握的近似計算方法為: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算法。同時，結構工程師還必須了解抗側力構件的變形近似計算，通過獲取不同抗側力結構(或構件)之間的相對剛度比較概念，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構總體方案。

最后，在施工圖設計階段，仍然要注意把握和運用高層建筑結構的概念設計。例如，鋼筋混凝土框架柱的軸壓比超過了規范的限值，我們要結合具體設計綜合判斷。眾所周知，規范控制軸壓比限值的目的:要求鋼筋混凝土框架柱截面達到具有較好延性功能的大偏心受壓破壞狀態，以防止小偏心受壓狀態的脆性破壞。同時我們知道，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、核心區混凝土的抗壓強度等級、縱向鋼筋承擔截面軸壓的能力、框架柱的截面形狀等因素，軸壓比限值的大小必須根據具體工程設計綜合所有因素進行一定程度的合理調整。

綜上所述，作為一名結構工程師，在高層建筑結構設計中，應始終堅持概念設計的理念，既不盲目照搬規范，也不盲從于一體化計算機結構設計程序，任其隨意擺布;只有始終堅持概念設計的理念，才可能不斷地追求盡善盡美的設計思想，而其結構的概念、經驗、判斷力和創造力才會隨年齡與實踐的增長而越來越充實，其設計成果才能不斷創新。

1.鋼筋連接施工技術的質量控制

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。根據工程的需要可以對鋼筋結構產生焊接的形式，這種方式可以保證鋼筋連接的穩定性。直螺紋機械是對梁筋結構進行連接的主要工具。總而言之，在施工的過程中要嚴格按照施工的規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1.2～1.5m，所以柱內混凝土必須待框支梁的鋼筋綁扎完畢方可進行澆筑，澆筑時應避免鋼筋移位和混凝土污染鋼筋。框支梁鋼筋綁扎時應先搭設臨時鋼管支撐，待柱混凝土澆筑完畢并拆除柱模后，重新搭設正式的框支梁支模架。梁寬≥850mm時框支梁除按設計要求配筋外，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Φ22≤200ram的橫向支承鋼筋支撐上部鋼筋骨架，并沿梁骨架兩側加設Φ22@100mm的斜撐垂直支撐筋。預埋剪力墻鋼筋安裝定位后，應沿其兩側在梁、板面筋上加焊一根≥10通長的定位鋼筋，使預埋插筋在混凝土振搗時不會移位，同時在剪力墻(或暗柱)筋預留段應綁扎至少3道箍筋或分布筋，以保證預留位置的正確。

2.混凝土澆筑及裂縫控制技術

（1）混凝土澆筑方式。在進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，施工過程需要根據坡度，層次來進行。同時做到循序漸進，將插入式振搗方式應用到實際的混凝土澆筑當中。每一個混凝土泵選擇設置5臺左右的振搗棒。布置程序分成三道。其中包括出料點，坡腳處和斜面中部。這三道程序的設置主要是為了對混凝土材料的振搗時間，距離以及插入深度等進行控制，進而提升混凝土振搗的質量，有效的降低混凝土結構出現的裂縫現象。

1 超高層建筑模架工程實例分析

阿聯酋迪拜哈利法塔又稱迪拜塔，由韓國三星公司負責建造，總建筑面積 52.7 萬 m2，塔樓建筑面積 34.4 萬 m2，該建筑 601m 以上為鋼框架結構（768～828m 為鋼桅桿），601m 以下鋼筋混凝土結構為筒中筒剪力墻+端部柱+板式結構體系。迪拜哈利法塔模架工程技術主要由奧地利Doka 模板公司提供：①豎向模板技術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水平模板技術主要采用可以早拆的移動臺模，模板為木工字梁大模板。③單個液壓自爬升建筑保護屏與塔式起重機可以早拆的移動臺模配合。

2 超高層建筑模架工程技術問題

從總體來看，目前超高層建筑模架工程中存在的主要技術問題如下：

2.1 超高層建筑模架工程結構不夠簡化

通過考察歐美各國的超高層建筑，我們可以發現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構，其各層間結構變化差異性不明顯，整體結構與模架工程施工都較為簡潔，很少出現一些繁雜的結構。同時，在進行施工時，施工方一般采用大型模板進行施工，保證了施工效率和質量。但相比于國外，目前國內的超高層建筑模架工程結構優化仍處于一個不斷發展的過程中，一般結構繁雜，同時其建筑結構邊梁較小，這就增加了施工負擔，從而影響了整個工程進度。

2.2 超高層建筑施工模架工程方案制定不合理