高层建筑分析

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高层建筑分析范文第1篇

关键词：高层建筑；结构设计；抗震

1 实际问题

经济发展带动各行各业的发展，建筑技术发展也成了社会发展的必然要求，随着城市的发展，土地的应用不断的加大，可用土地面积的缩小使得人们不得不提高建筑的层数以适应更高的建筑使用需求，高层以及超高层建筑成为了当代建筑发展的主要潮流，并且随着高度的增加，建筑的结构复杂性也不断加大，因此在建设的经济性以及安全性上的设计难度上也不断加大。结合实践经验以及结构设计的具体要求，高层以及超高层建筑的安全性工作还有着很大的不足，现代建筑工作者要对建筑的合理性以及准确性充分的予以保证。文章就该类问题结合目前我国高层以及超高层建筑的实际经验进行了简要的论述。

2 抗震目标设计

不断增加的高层以及超高层建筑在抗震性能上也有着新型的要求标准，首先基于高层以及超高层复杂建筑的性态抗震设计具有重要的意义。在传统的抗震目标中，主要遵循小型地震保证建筑不损坏，中型地震保证建筑可维修，大型地震则保证建筑不倒塌的三重原则，但是针对目前的高层以及超高层建筑而言，该类原则显然不适用，因此在抗震目标的设置上一定要有所突破才能适应新型建筑的需求，主要可以通过以下两个层面进行考虑：

2.1 使用水准

地震重现期为50a的地震，对建筑物的损伤能够忽略不计，但是针对其结构设计，应当要求建筑处于基本的弹性反应状态。

2.2 倒塌水准

当地震在重现期发生接近2500a水准的地震，要对地震的最大值进行预计，并对建筑物进行遇袭条件演示，用以防止倒塌。在倒塌水准中应当注意以下几点：

（1）这对高层建筑以及超高层建筑的延性结构构件，应当规定非弹性形变低于构件的弹性变形能力。

（2）针对高层以及超高层建筑构件中一些非延性部件，对其破坏模式应力需求，应当强于相关技术规定的要求。

（3）针对复杂建筑设计或者超高建筑设计，对于建筑物控制构件，应当保证其具有中等地震抗性作用，即便在该类环境下仍能够保持相当的弹性。

3 设计分析

3.1 概念设计的重要性

对建筑中的实践经验进行总结，复杂高层建筑或者是超高层建筑，应当保证其概念设计上具有合理性，从设计理念上进行重视，具体可以从下述内容考量：

（1）保证建筑结构的规则性，同时尽量从均匀性上提高建筑稳定性；

（2）保证建筑结构能够清晰有效的传递应力，尤其是竖向结构，对于侧力的传递途径要保证顺畅连续；

（3）针对具有复杂结构的高层建筑以及超高层建筑从结构上要保证具有整体高水平；

（4）充分考量节能问题，从结构上降低能耗，在保证结构稳定安全的基础上建立合理的节能机制；

（5）建筑结构的整体受力也是建筑设计要求的内容之一，因此应当充分从材料的使用以及技术的应用方面提高其受力结构的整体水平。而该过程必须协调好工程师以及技术操作人员之间的交流协作，只有保证沟通良好才能完美达成设计要求目标。

3.2 建筑结构中抗侧力体系选择

现代高层以及超高层建筑的安全性可靠性保证通常会受到结构的抗侧力体系影响，合理的抗侧力体系能够保证其安全性。因此在对建筑结构的抗侧力系统选择时应当注意：

（1）建筑的实高是结构体系选择的主要影响因素，通过结合实践可以总结如下规律：对于建筑高度同结构的抗侧力体系选择，当建筑物高度小于100米时，通常采用框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构作为抗侧力体系；当建筑物高于100米低于200米时，通常采用剪力墙结构、框架-核心筒结构作为抗侧力体系；而当建筑物高度在200-300米之间时，通常采用框架-核心筒结构、框架-核心筒-伸臂结构作为建筑物的抗侧力体系；建筑物高度在300米-400米之间时，框架-核心筒-伸臂结构以及筒中筒结构是常见的抗侧力体系；而建筑高度高于400米低于600米时常用的结构抗侧力系统为，筒中筒-伸臂结构，巨型框架/桁架/斜撑结构、组合体结构。

（2）在建筑的设计上，应尽可能地确保结构抗侧力构件相互联结、组合为一个整体。

（3）对于建筑中采用了多重抗侧力结构体系的具体实际情况时，应综合分析每种结构体系在建筑设计中的效用，对各自的贡献度有合理的估计和评判。

3.3 注重抗震设计

在满足建筑的功能性的基础上，抗震设计是高层和超高层建筑的设计重点，这是确保建筑安全性最为关键的一环，应重点从以下几点着手：

（1）在高层建筑的抗震方案设计中，建筑结构的材料选择也非常重要。

（2）促进地震发生时能量的输入能有效地减少。实践证实，应做好以下几个方面：一是，在对建筑构件的承载力进行验收的同时应对建筑结构在地震作用下的层间位移限值实施有效的控制。二是，具体的高层建筑工程项目设计时，我们应该采用积极的、基于位移的结构抗震方法，对设计方案进行定量的分析，确保结构的变形弹性可以满足地震的预期要求。三是，应综合分析建筑构件的变形和建筑结构的位移两者之间精确的关系，有效地确定构件的变形值。四是，结合建筑物的实际如建筑界面的应变分布及其大小来对建筑构件的构造需求进行有针对性的设计。五是，选择坚固的场地，实施建筑施工，亦是有效减少地震发生作用时能量的输入的另一个方面。

（3）通过大量的实践证明以及理论研究，针对现代的大型高层建筑，即便是其不具有很大的承载力，但是若是其具有较高的延性，那么即便是发生地震，也不会发生倒塌，因为地震中延性结构能够充分的吸收振动带来的能量，这样建筑物在地震环境中也能够保证形变程度在建筑结构承受范围之内。通过大量的实践活动证明，能够证明延性结构在抗性效果上作用明显，能够消除大量地震带来的不利影响，从而使得地震反应得以有效的减轻，促使地震给高层建筑带来的破坏被有效地减弱，避免重大损失的发生。

（4）设计的质量和方法决定着抗震效果的高低，因此，高层建筑抗震设计的结构体系必须得到足够的重视。从国内外高层建筑结构的设计体系上来看，主要有如下3种：“框筒结构”、“筒中筒结构”和“钢-混凝土混合结构”。

4 结束语

建筑的结构体系稳定是保证建筑安全的基础，因此在建筑体系设计中就应当充分考量建筑物的抗侧力性。概念设计在高层和超高层设计中举足轻重，概念设计的合理性是高层设计好坏的决定性因素。从结构体系选择以及材料应用上对结构体系的稳定性、安全性以及可靠性充分保障，以适应新时期高层以及超高层建筑的应用需求，不但满足人们的使用功能要求，同时在外观以及安全性上也满足现代社会不断发展的要求。

参考文献

[1]刘华新，孙志屏，孙荣书.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].辽宁工程技术大学学报，2007，2.

高层建筑分析范文第2篇

关键词：高层建筑；火灾事故；问题分析

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

一、高层建筑防火安全现状分析

近年来国内外高层建筑火灾频发，究其原因，主要是人为因素较多。由于建设、施工单位消防安全意识不够，随意降低消防技术标准，使建筑建成时便存在大量的不易整改的刚性火灾隐患。再加上后期缺乏管理，建筑消防设施维护保养不到位，业主消防素质不高，这些因素滋生了大量屡禁不止的弹性火灾隐患。

（1）消防工程质量难以保证。从目前情况看，由于绝大部分设计、施工人员相对缺乏消防工程专业技术知识，不同程度地存在对国家高层建筑法律、法规和技术规范了解不够、掌握不深、理解不透等现象,在设计、施工过程中,过于注重美观、功能和经济效益,擅自降低标准或未按规范要求设计、施工；二是部分单位和个人挂靠有资质的单位承揽工程，造成消防工程施工质量偏低；三是招标过程中，施工单位为节约成本，恶意压价竞争，以致出现降低施工质量，以次充好、以假乱真的问题；四是施工队伍不稳定，人员流动性大、技术工人跳槽频繁，施工质量无法保证。

（2）建筑消防设计先天不足。《高规》的出台，为高层建筑的消防安全提供了规范保证，但之前一批老式的高层建筑在消防设施设计上已经存在先天缺陷。受建筑性质和建筑结构的限制,业主在适应经营活动变化需要而进行改建、扩建或内部装修时,某些消防设计、设施始终达不到新规范的要求。目前“三边工程”（边设计、边施工、边审核）大量存在，建设单位为节省工程投资，尽快见效益，边设计边施工，审核未通过，工程已建了一半，建筑工程消防安全隐患突出，导致许多单位投入使用多年但至今尚未通过消防验收。

（3）高层建筑施工现场消防安全管理不严格。从高层建筑工地火灾事故来看，用火、用电管理不规范，消防用水不到位，施工材料堆放不符合防火要求，消防车通道不畅通等问题还普遍存在，特别是当前实施的建筑外墙保温工程普遍使用防火性能不达标的材料，在落实相关防火技术标准过程中又缺乏内部严格监督和质量控制，稍有不慎和疏忽，极易引起火灾事故。

（4）防设施缺乏有效管理。在高层建筑的使用过程中，由于管理人员消防安全责任制不落实，缺乏消防法规意识,忽视对消防系统的管理与维护，致使前期大力投资的消防设施出现老化、损坏等现象,形同虚设。尤其是多产权和多单位共同使用的高层建筑物，使用单位各自为政，消防管理无人牵头，产权和使用单位不能履行自己消防职责，等到发生火灾时,消防系统根本发挥不了火灾预警、预报、扑救初期火灾和人员及时疏散的作用。

（5）消防产品源头把关不严。一是各部门缺少联动监管机制，质监、工商、消防等部门缺乏密切配合,执法联动机制不完善,有时甚至存在各自为政的现象,对违反国家工程建设消防技术标准的行为缺乏足够的威慑力；二是流通领域审核把关不力，消防产品如其它商品一样已全面市场化，消防产品的销售和流通已全面开放，由于源头把关不严，致使大量不合格产品涌入市场，使用单位又对消防产品市场不了解，使假冒伪劣产品有了较大的市场和空间；三是市场上流通的消防电子产品, 特别是火灾自动报警设备,样式、规格、型号不断丰富,但不同厂家的产品互不兼容,给消防电子产品的维护、更换带来了很大困扰。

（6）玻璃幕墙使用值得商榷。作为一种新型的建筑构件，玻璃幕墙以其自重轻、光亮、装饰艺术效果好等优点，被大量应用在高层建筑之中，国内外建筑界对于高层建筑玻璃幕墙的使用一直以来是有争议的。单从玻璃幕墙本身来看,它是非燃烧体,但是,建筑一旦发生火灾,玻璃幕墙加热升温后,自身强度会大大降低,其耐火性能也会随之降低,随着火势不断加大,玻璃幕墙都会直接掉落下来,这样就严重威胁到了人们的安全。

二、建筑火灾事故引发的各种危害

当城市高层建筑防火问题无法正常解决，用户面临的将是各种危害。高层建筑物是城市现代化改造的主要对象，火灾事故是高层建筑面临的最大威胁。从过去已经发生的火灾事故分析，火灾事故对人员安全、建筑性能、经济损失等方面均造成了巨大的危害。

1、人员安全。高层建筑物手多方面因素影响，火灾事故的发生率也在逐渐上升，大大降低了建筑物应用阶段的安全系数。首先，施工期间出现火灾事故，对现场参与建筑作业人员的安全是极大的危害；其次，建筑使用阶段发生火灾，对居住人员、消费人员等均会带来生命安全的威胁。

2、建筑性能。节能型材料是建筑物的基本构成，新建筑概念倡导选择“轻质、高效、节能”的工程材料。高性能材料改善了建筑物的结构性能，但在抗高温方面的能力较为薄弱。火灾发生后，节能材料会随之加剧燃烧以毁坏建筑物结构，减短了整个建筑物体的使用寿命，内外部结构出现明显的损坏现象。

3、经济损失。各种火灾事故造成的破坏作用，对工程单位及业主个人造成的经济损失不可估量。特别是大型商业建筑，建筑物层数越多而产生的火灾危害更大，整栋建筑均有可能受到剧烈燃烧而发生受损问题。火灾事故造成的返工返修费用增加了工程的成本耗资，约束了竣工后期经营收益的持续增长。

三、改善高层建筑防火性能的综合措施

从行业发展趋势看，未来建筑工程必将以高层建筑为主，逐渐取代低层建筑物而发挥更大的使用价值。同时，鉴于高层建筑防火系统存在的种种问题，工程单位必须加强建筑防火相关的措施，提升高层建筑物的性能寿命、安全系数。笔者认为，解决建筑火灾问题必须添加多功能的防火设施。

1、平面方面。从总平面对高层建筑实施防火设计，方便后期安装施工取得预期的成效。平面防火要求在总平面设计中，应根据建筑物的使用性质、火灾危险性、地形、地势和风向等因素，进行合理布局，尽量避免建筑物相互之间构成火灾威胁和发生火灾爆炸后可能造成严重后果[2]。并且为消防车顺利扑救火灾提供条件。

2、等级方面。提高建筑物结构的耐火等级，增强了其在火灾过程中的抗受损能力，防止建筑物瞬间性损坏造成的危害。如：划分建筑耐火等级是现代高层建筑防火规范中最基本的措施。它要求建筑物在火灾高温的持续作用下，墙、柱、梁、楼板、屋盖、吊顶等基本建筑构件，能在一定的时间内不破坏、不传播火灾，从而起到延缓和阻止火灾蔓延的作用。

3、隔离方面。必要时可对建筑物内里结构进行隔离改造，通常分隔为不同的防火区域，火灾发生时可提前隔离火势。建筑物中采用耐火性较好的分隔构件将建筑物空间分隔成若干区域，一旦某一区域起火则会把火灾控制在这一局部区域之中。对于某些建筑物需用挡烟构件划分防烟分区将烟气控制在一定范围内，以便用排烟设施将其排出。

4、装修方面。装修不仅可以改善建筑物的空间利用率，也可以采取与建筑防火相关的措施防范灾情。在防火设计中应根据建筑物性质、规模,对建筑物的不同装修部位，采用燃烧性能符合要求的装修材料[3]。要求室内装修材料尽量做到不燃或难燃化，减少火灾的发生和降低蔓延速度。

四、自动火灾报警系统的应用

建筑物发生火灾时，为避免建筑物内人员由于火烧、烟熏中毒和房屋倒塌而遭到伤害，必须尽快撤离；室内的物资财富也要尽快抢救出去，以减少火灾损失。为此要求建筑物应有完善的安全疏散设施，为安全疏散创造良好的条件。推广自动火灾报警系统，可及时发现高层建筑物内的灾情，启动其它设施控制火灾。

1、触发器。安装触发器是用来感应火灾的，这种装置可以根据建筑物内的温度、烟度等指标，快速地识别是否有火灾发生。如：目前比较常用的是自动化感温、感烟等火灾探测器，具有较高准确性的探测效果。

2、报警器。确定有火灾发生之后，报警器可接收触发器送出的灾情信号，提醒消防人员尽快采取措施紧急处理[4]。报警器在自动报警系统里是最直接的告警装置，利用声、光等形式发出强烈的警报信号，减短了建筑救灾的时间。

3、监测器。借助计算机控制系统为操作平台，对高层建筑物内外部的动态实施监测，发生火灾事故后可综合性地指导人员救灾，尽快输送其它人员逃离现场。如：监测器将监视到的情况反馈到计算机显示屏，以图像信息为主显示灾情的变化。

五 结论

综上所言，高层建筑是未来城市改造的主流建筑物，并且广泛运用于商业广场、民用居住、工业生产等多个方面。为了保证高层建筑物起到应有的利用价值，降低建筑物火灾事故的发生率。应从多个方面改善高层建筑的防火性能，建立自动报警监测系统以及时发现灾情，指导消防人员实施有效的措施处理。

参考文献：

[1]李引擎.建筑防火工程[M].北京：化工出版社，2004.

[2]公安部消防局，高层建筑灭火对策研究指南[M].上海：上海科学普及出版社，2009:271-273.

高层建筑分析范文第3篇

关键词：高层建筑；建筑设计；规划设计

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

探究高层建筑风格的发展变化的深层原因，可以看到高层建筑设计理念的更新是推动建筑风格变化的重要因素。因此，重视对高层建筑设计理念的探讨，进一步完善高层建筑设计理念是推动高层建筑设计健康发展的有效途径。高层建筑的设计风格及趋势也是专家、学者们所探讨的核心部分，因此探讨设计风格变化与设计理念有怎样的相互关系，也必将更加促进当代社会高层建筑的发展。

1 高层建筑的建筑设计

高层建筑影响一座城市环境的平衡，集中注意高层建筑对环境质量的责任，对城市及周围的影响，高层建筑设计必须用协调其形声的方法以尝试保持最少的环境干扰性。优秀的高层建筑要考虑使用者的需要，以城市的公众利益为追求的目标。

第一，当今社会在不断发展，这也带动了高层建筑的不断发展，当前高层建筑呈现出以下发展趋势：一是新结构形式的应用，竖向体形与平面形态布置的搭配更加繁复。现代高层建筑中曲线面、不规则、不对称的平面，且进入21 世纪之后，出现频率很高，这主要是因为当代社会计算机手段及结构分析技术的快速发展为它创造了条件。二是耗能减震技术的发展及应用。三是高性能新材料的开发应用，加气混凝土、STP外保温板，高性能混凝土等材料均在被广泛应用，对高层建筑的发展也产生重大影响。四是当代高层建筑层数及高度在不断增加，在我国，楼层在80-100 层的高层建筑，在世界上排名前列。

第二，绿色建筑与生态规划的设计，绿色建筑也称生态建筑，即环保、可循环、无污染、能源节省，作为当代社会节约型城市、生态城市、循环经济城市建设的重要存在条件，影响着城市生态稳定及功能稳定，对提高当地居民系统健康质量起着至关重要的作用。因此，绿色建筑应贯彻以下两方面：一是因地制宜，我国南方和北方气候条件、地理条件、文化系统、人文条件各不相同，高层建筑差异性也会很大，所以决不能照搬盲从。二是以人为本，或许有些高层建筑实施了某一项技术，但这并不能叫绿色建筑，绿色建筑的前期策划投入会很高，但同样的。在后期的使用过程中，绿色建筑也会给居民带来更多的优惠。所以，从可持续发展的角度上讲，绿色建筑应是值得全民推行的。

第三，尺度设计，高层建筑的尺度设计较难把握，究其原因，一是高层建筑不同于人和物体，它体积庞大，二是高层建筑内部结构较为复杂，其单一结构的尺度并不是自身所决定的，而是要与各部分结构协调统一，彼此共同决定。要想把握好尺度设计，主要要处理好以下五种尺度关系：一是城市尺度，高层建筑体积大、高度高，是一座城市的重要组成部分，也是城市中的人们第一印象所能感觉到的，直接影响了城市景观。所以，建筑的尺度不能脱离于城市，要与城市尺度协调统一，自成一派，影响城市的建设。二是整体尺度，即高层建筑的本身尺度，建筑设计师也是十分注重这一点的，整体尺度的核心就是均衡。如能做到均衡，人对建筑的感知便是容易理解的，如若做不到这一点，人对建筑的感知便会毫无缘由的紧张及不安。因此，整体尺度的均衡是很重要的，若想均衡，那么应注意以下两方面：高层建筑是由裙房、主体和顶部组成的，这三部分的尺度比例协调统一了，整个高层建筑造型便会更加生动；整体尺度协调了，各细部尺度要具有等级性及层次性且划分要更细。三是近人尺度，近人尺度更容易被行人仔细观察，因这部分通常是指建筑的出入口，这部分被行人使用次数最多，因此其尺度设计应符合人机工程学，参照行人以的尺度，尺度适中。四是街道尺度，即是指行人对高层建筑临街部分产生的视觉感知，这也是行人对建筑的近距离感知，直观且印象深刻。因此，街道尺度的设计在整个高层建筑设计中较为重要，通过考虑街道行人感官的舒适度来确定其尺度，故高层建筑的临街面应与其它建筑相一致，呼应周围其它临街建筑，行人感觉上也会很舒适，没任何异样。五是细部尺度，即高层建筑中各微小细节的尺度，这部分是指人在高层建筑内部通过肉眼所产生感官影像。因此，设计师要充分结合人的尺度，满足人的需求去设计细部尺度，必能取得人眼睛的亲近感，产生优美的感觉。

第四，高层建筑体型较为庞大，建筑之间彼此遮蔽，部分建筑间甚至形成了较大面积的阴影区，我国发达城市的生态环境更是严重下降。除此之外，在大多数一二级城市建高层建筑已成习俗，设计师往往贪大求高，忽略了对环境的保护，建筑节能意识更是十分淡薄，放在次要考虑的精力上，因此造成了高投入、高能耗、低效益、低回报，浪费巨大。因此，高层建筑的节能应该取代立面形式和使用功能，成为设计时首要考虑因素，为设计师所重视，从以下三部分内容进行考虑：一是优化朝向设计及建筑位置，阳光蕴藏了庞大的能量，我国居住在北方地区的人民相比于居住于南方地区的人民，也更珍惜阳光所带来的温暖，因此为保证高层建筑室内有舒适的温度并尽可能多的采集到光线，高层建筑北向、东向的开窗面积应尽可能小些，南向的开窗面积则要大些。二是增加保温隔热能力及维护结构，一般的房子里，35%的热量从窗户消耗掉了，如若选用双层玻璃，便可以在一定程度上减少热量的散发；30%的热量从墙体消耗掉了，如若墙体表面采用隔热材料：如页岩陶粒混凝土空心砌块、粘土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等，增加了保护层，节能效果就会很明显；其次才是智能化的建筑，其实只要建筑追求合理化的结构、实用性的功能、简洁化的外观并利用可回收的材料，便会有很好的节能效果，因此智能化的建筑未必是最奢侈豪华的，而应该是最低能耗的。三是从供热、供暖的渠道及实现方式来取得节能效果，丹麦等北欧国家有得天独厚的风能条件，他们便是使用热泵技术结合风能，用风能带动了电泵。因此建筑节能不仅是建筑本身的节能，也是和城市的综合条件，整体布局息息相关的。

2 高层建筑的规划设计

高层建筑已走过百年的发展历程，其风格是不断变化的，任何风格的建立和兴起，都有它存在的道理和意义。

第一，控制超高层建筑数量，由于超高层建筑的相对体积和高度，其对城市周围环境的影响很大，超高层建筑剥夺了部分城市居民的光线，其可能投下的阴影也可能改变区域的性质，另外，就目前的数据来看，大部分已建成的超高层建筑得收益也并不乐观。

高层建筑分析范文第4篇

【关键词】高层建筑；建筑电气；电气应用；措施

0.引言

随着城市化进程的不断深化与发展，高层建筑产业也呈现出迅猛发展的趋势。与一般低层建筑相比，高层建筑在房屋高度、安全程度、技术难度、人口密集度、用电量度等方面都有更高的要求。这些要求都为高层建筑的电气工程施工增加了一定的难度，因此需要我们更加深入地了解高层建筑的特点，并把握好其中的电气应用技术，以保证高层建筑电气的质量安全。

1.高层建筑的特点分析

1.1建筑面积大、结构复杂

高层建筑往往以数幢楼组成一个建筑群体，占地面积大；并且主体建筑周围带有裙房。整栋建筑形式多样化，有四方形、塔形、人形、凹字形、阶梯形等形式；结构体系多元化，有框架、剪力墙、筒体等结构。同时建筑内竖井、管道以及用电设备数量繁多且分布复杂。

1.2人员密集、火灾载荷量大

由于高层建筑功能多样化，支持人们日常的工作与生活活动，因此高层建筑内往往聚集着高密度的人群。同时可燃物随人流量的增多而增加，火灾的载荷密度大。

1.3楼板较薄、施工难度大

高层建筑由于层数高而重量大，为减轻自身建筑物的负荷重量，就需要减少楼板的厚度。因此，高层建筑外墙的构成材料往往是预制板，这给电气工程的安装增加了一定的难度。

2.高层建筑电气设备的特点分析

2.1电力能的消耗较多，需要集中管理

升降电梯在高层建筑中是必不可少并且全天候运营的电气设备，用电量较大；同时，对于空调及用于排水的动力系统这种大消耗的电气设备需要进行集中管理。

2.2对不同的电气设备采取相应的保护措施

电气管线采取防水措施；配电柜的防雷管线做好耐震措施。

3.高层建筑中电气应用技术的选用方案

3.1电气设备中供电电源的选用

根据高层建筑的特点分析可知，因其建筑面积大、结构复杂、用电量大等原因，高层建筑中对供电要求非常高。因此，在高层建筑内必须设有至少两个独立的电气设备供电电源，并确保这两路电源能同时供电，相互备用，其中一个电源断电后将不会影响到另外一个电源的正常供电，以防意外断电而影响高层建筑的正常运作。因此，两个独立的电源必须满足两点要求：一是要求将两个相互独立的电源设备中10kV电压引出来进户供电线路，进入变电所；二是要求两个独立电源中的那个备用电源采用正常的低压进户，以保证高层建筑中的持续供电。

3.2电气设备中变电所位置的选用

3.2.1使高压靠近整个电气设备区的负荷中心

由于高层建筑内所消耗的用电量巨大，这也就意味着其中所消耗的电气设备安装费及使用电费也斥资巨大。为节约用电量，减少用电资费，需要缩小配电距离以将电力损失和供电电压降到最低。因此，变电所应安排在能使高压深入负荷中心的位置上。

3.2.2避开各种不利场所

变电所严禁设置在靠近水源的潮湿处或靠近火源的干燥处；严禁设置在水雾多、灰尘多、振动剧烈、腐蚀气体溢出的场所；严禁设置在温度高的低洼处或湿度大的积水处、严禁设置在地下室的最底层。

3.2.3提前做好紧急情况预防措施

变电所所在位置应足够宽敞以便在突发紧急情况时能及时让维修车辆顺畅通过；同时还必须做好严格的防水防潮工作，将预留孔洞堵塞严密，消除安全隐患。

3.3电气设备中主要设备的选用

3.3.1变压器的选用

严格依照高层建筑中的用电负荷量来确定变压器的数量，同时还要将单台变压器容量控制在1600KVA以下。当两台机器同时运转时，若其中一台故障断电，必须保证另外一台能在维持自身正常工作的基础上还能为整栋建筑继续供电。

3.3.2开关柜的选用

必须全面了解开关柜的绝缘程度、电流流量、额定电压大小、断开和关合能力。

4.高层建筑中电气应用的施工方案

4.1架设电气设备

将弱电与强电进行分开设置，若在有合用需要时也要将其分别架设在电气间的两边以进行隔离。在合用电气间内架设电缆必须做好封闭式处理，且保证电缆的屏蔽性良好以防止强电对弱电的干扰。

4.2设置应急照明设备

为了避免用于住宅的高层建筑中出现长明灯，导致既不节能环保又损坏灯具，在突遇紧急事件时又无法正常照明而严重影响住户人员疏散的情况，高层建筑的楼梯间内采用的是专用的延时自熄开关，与普通的延时自熄开关不同，它具备应急照明功能：首先，要选用三线制的专用延时自熄开关，既能确保人走灯灭，又有专线使它和消防控制室相连接。同时，这种专用开关采用双线路供电，能在突发紧急事件时提供不间断的电源；其次，要选用组合式应急灯，在同一个灯具中安装两个不同的独立光源，一个与消防控制室相连，只有在突发紧急之间时才会自动控制其亮起；另一个则与普通供电线路相连，由正常照明光源供电，并由普通延时自熄开关控制。

4.3装置防火设施

高层建筑楼层高、建筑结构复杂且人口密集，当突发火灾时，如果没有实现设计好防火排烟装置，将直接影响到人们的生命财产安全。鉴于防火排烟装置较为分散的安装布局，因此装置中电气线路的防火设计不仅要充分考虑到供电主回路线路，还要全面完善联动控制线路的相关防火要求。然而，当下一些防火排烟装置的供应厂商所提供的电机、电动阀设备等的接线柱明显外露，同时也造成供电导线和控制导线在接线柱的位置处出现不符合耐火配线要求的现象。另一方面，当阻燃导线遇到明火时，它的电气绝缘性能会迅速降低而导致自燃，将严重阻碍防火排烟装置的有效运转。因此，为保证防火排烟装置在火灾突发状况下能正常工作，就要求电气设备的安装技术人员严格按照施工规范，正确安装防火设施；在购进及安装设备时，必须把好质量关再签定，严禁导线。

4.4设计电视系统

高层建筑中人口密集，因此高层建筑中的住宅用途在整体用途结构上占有很大程度上的比重。然而有线电视是每一户住宅的生活必需品，因此，电视系统的设计在高层建筑的电气应用设计中也占有重要地位。在对电视系统的供电与控制系统进行设计和施工时，必须保证住宅设置电视终端插座的最少个数不能低于《规范》中的标准，也就是说至少在客厅和主卧这两处位置都要安装电视终端插座，而其他位置上则要考虑电视柜的放置和插座的安装。同时，在电视前端箱和分线箱内设置有住宅公共部分的放大器、分配器、分支器等设备，其间的安装线路必须采取暗管配线的安装方式。

4.5设计电力节能系统

由于高层建筑的电气设备数量繁多且用电量巨大，导致整栋楼房的正常运营成本也随之提高；除了在资金方面耗费巨大之外，在节能环保方面也产生了一些负面影响。因此，在高层建筑中安装电气设备时要秉承着以人为本的、可持续发展的科学发展理念，以使用安全、节能环保为施工原则，选择节能型的供电系统和变压器，尽可能地精简配电网络以缩短电缆长度。

5.结语

综上所述，电气设计的合理性与否直接关系到高层建筑的质量安全，只有严格做好电气设备的安装工作，才能为高层建筑产业的发展提供更为坚定的技术支持。同时也可以看出高层建筑中的电气应用具有多样化和复杂性等特点，需要我们全面掌握理论知识，并在实践操作中遵守电气设备的安装规范，以保证高层建筑的正常工作和持续运营。 [科]

【参考文献】

[1]魏丹利.建筑电气在高层建筑中的应用分析[J].陕西建工，2014.2.

高层建筑分析范文第5篇

关键词:超限高层;性能抗震设计;弹塑性时程分析;塑性铰

1工程概况

该工程位于成都市龙泉驿区世纪广场的东北方向，占地面积约1．33hm2，地块呈较规则的矩形;地上36层，地下2层，建筑总高度169m，总建筑面积约为88018m2。大楼使用功能设定为甲级写字楼，其中地下一层、二层为汽车库及设备用房、厨房;地上一层为大楼门厅、管理用房等;二～三层为餐厅;四～六层为茶房、健身、会议;七～三十三层均为办公(十四、二十六为避难层，二十五层为会议层);三十四层为避难层和设备层;三十五层为会所层;三十六层为会所夹层。地下室底板顶面埋深－10.800m。房屋层高:地下室为5.4m，七层及以下为5.4m、4.5m，上部塔楼主要为4.0m，个别楼层为4.5m、5.4m。

2结构设计

丙类建筑，安全等级为二级，设计使用年限为50年。设防烈度7度(0.10g)，设计地震分组为第三组，场地类别为Ⅱ类，场地特征周期取0.45s，多遇地震影响系数最大值取αmax=0.094(根据安评报告);地面粗糙类别为B类，基本风压取为0.35kN/m2(按100年重现期的风压值)。

2.1塔楼

该工程建筑总高度为169m，为B级高度的高层建筑。塔楼采用框架－核心筒结构，地面以上框架柱大多数为凸字形，框架柱截面从1300mm×1300mm逐渐变到1300mm×600mm，核心筒剪力墙厚度由800mm变到400mm。核心筒内部剪力墙厚度为200mm～300mm。框架柱及剪力墙混凝土强度等级为C60－C30。上部塔楼结构布置采用单向梁体系，梁间距2250mm，梁两端分别支承于核心筒和框架梁、柱上，角部为双向梁。办公区的建筑空间净空要求梁高不大于800mm，框架梁截面为400mm×750mm，内部框架梁截面为300mm×750mm。塔楼内楼板厚度100mm，会所及夹层楼板厚120mm，根据建筑功能要求，一层局部抽柱，采用型钢混凝土梁柱转换。

2.2地下室

该工程塔楼与地下室连成整体，地下室采用框架结构现浇梁板体系。柱混凝土强度等级为C60，梁板混凝土强度等级为C30。地下一层板厚120mm;一层作为塔楼的嵌固层，板厚180mm。

2.3结构抗震等级

该工程塔楼及塔楼地下室框架的抗震等级为一级、剪力墙为一级;塔楼外地下框架抗震等级为三级。

2.4地基基础

该工程塔楼采用桩筏基础，筏板厚3.0m，桩为人工挖孔桩，桩长20m，桩身直径1.5m，桩底扩大头4m，以中风化～微风化泥岩为桩端持力层，单桩承载力23950kN，间距5.5m梅花型满堂布置。纯地下室采用柱下独立基础加防水板，置于粘土层上，地基承载力特值fak不小于220kPa。

3超限情况

［1］(1)该工程属于B级高度的框架核心筒结构。(2)不满足规范“相邻层刚度变化不大于70%或连续三层变化不大于80%”的要求，但很接近。(3)竖向构件不连续，在二层抽了两根柱，采用型钢桁架，型钢柱转换。

4抗震性能目标

该工程的超限情况主要为高度超限，沿建筑设较密的框架柱，虽不满足筒中筒的条件，但近似筒中筒的工作机理。抗震性能较好，故将抗震性能目标预定为D级［3］。(1)小震:主体结构震后不受损坏，允许个别延性构件出现轻微裂缝，不需修理即可继续使用。(2)中震:主体结构震后产生一定的损坏，重要构件轻微损坏，连梁及框架梁等耗能构件出现中等程度损坏，有明显的裂缝;经过一般性修理后仍可继续使用。(3)大震:主体结构震后发生明显损坏，大部分构件进入屈服，有明显的裂缝;连梁及框架梁等耗能构件严重损坏;结构不发生倒塌，人员生命安全可以得到保证。

5结构计算分析

5.1整体计算结果

采用SATWE和PMSAP两种软件进行结构弹性阶段的计算分析，并将两者计算结果进行对比分析，采用合理值进行设计如表1所示

5.2弹性计算分析

(1)扭转周期比为0.69，说明结构扭转效应不大，结构抗侧力构件布置较合理。(2)最大扭转位移比为1.19，说明结构扭转刚度较好，结构平面布置较好。(3)结构前两个周期均为平动周期，振型分布合理，衰减较快，达到了较理想的效果。(4)层间位移角曲线平滑，无突变，结构竖向刚度均匀，无明显薄弱层。(5)柱的最大轴压比为0.73，剪力墙的最大轴压比为0.50，如图2所示。轴压比控制较好，可以保证在大震下结构的延性。(6)从SATWE和PMSAP两种不同力学计算模型的弹性计算结果可以看出，其主要计算指标比较吻合，无明显差异，构件的配筋基本一致。计算结果与概念设计的预期基本一致，证明计算结果的正确性。

5.3时程分析

(1)采用SATWE的弹性动力时程分析程序进行多遇地震下弹性时程分析，按建筑场地类别和设计地震分组选用了SATWE地震波库中的两组实际地震记录(TH1TG045和TH2TG045)和《场地地震安评报告》提供的拟建场地的两组场地人工模拟加速度时程曲线(P5063－1和P5063－2)。由于实际地震记录偏小，对两组实际地震记录的地震力取放大系数2。多遇地震弹性时程分析结果表明:每条时程曲线计算所得结构底部剪力不小于振型分解反应谱法的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不小于振型分解反应谱法的80%，计算结果满足“高规”4.3.5条的要求。(2)采用EPDA软件进行了整体结构的中震动力时程分析，选取一条人工波(P5010－1)和一条天然波(TH1TG045)，时间步长0.02s，阻尼比为0.05。分析结果表明，框架柱完好无损，核心筒剪力墙顶部出现裂缝，但不严重;部分构架及框架梁端有明显的裂缝，进入屈服阶段，如图4所示，可以实现中震可修的目标.(3)采用EPDA软件进行了整体结构的大震动力时程分析，选取一条人工波(P502－1)和一条天然波(TH4TG045)，时间步长0.02s，阻尼比为0.05，如图3所示。分析结果表明，大震下结构塑性层间位移角满足规范要求，核心筒剪力墙出现一定数量的裂缝，但不严重，塑性铰主要出现在剪力墙连梁或框架梁端上，如图3所示，为理想的“梁铰”机构，具有良好的耗能能力，达到性能设计的目标。

5.4性能抗震设计分析

(1)通过大震下的塑性铰分布图，并结合图4和图5可以看出，随着时程分析的进行，顶部混凝土构架梁端首先出现塑性铰，接着顶部剪力墙出现受拉裂缝，而后框架梁端和核心筒连梁大量出铰，最后底部剪力墙部分出现受压裂缝。(2)梁的塑性铰主要出现在框架梁和核心筒连梁处，出现大量破坏。墙体有受压(结构底部)，受拉破坏(结构顶部)，但未出现大量破坏。框架柱完好，未出现破坏。(3)以上分析可见，框架梁和核心筒连梁作为结构的第一道抗震防线，出现大量破坏，吸收和消耗掉大部分地震能量，为合理的“梁铰”耗能机构和破坏机制。剪力墙作为结构的第二道抗震防线，墙体顶部和底部出现裂缝，但未出现大量破坏，可判定为结构的“薄弱部位”，设计时对该部分采取有效的加强措施。框架柱完好，分析原因为严格控制了柱的轴压比，安全储备较多。

5.5性能抗震设计目标实现情况

(1)小震:弹性时程分析的结果与振型分解法的结果基本一致，结构完好损伤，不需修理即可继续使用，能够实现小震的设计性能目标。(2)中震:核心筒剪力墙顶部出现了轻微的损坏，连梁及框架梁等耗能构件发生中等损坏，进入屈服阶段，整体结构基本完好，经修理后可继续使用。设计时，按中震不屈服和小震弹性计算结果的较大值进行剪力墙薄弱部位的设计，进一步提高整体结构的抗震性能，以满足中震的性能设计目标。(3)大震:核心筒剪力墙底部和顶部出现部分裂缝，但不严重。连梁及框架梁大量出现塑性铰，形成了良好的耗能机构。对剪力墙薄弱部位采取加强措施后的墙体塑性区域明显较少，且通过从严执行《高规》第7.2.16条关于B级高度结构剪力墙的相关规定［2］，使得整体结构的延性得到一定的提高，具有更好的抗震能力，保证了大震下“坏而不倒”的性能目标D的要求，且结构的实际抗震性能目标接近C级。

6超限的处理措施及对策

6.1针对房屋高度的超限及薄弱部位，采取以下措施

(1)结合建筑造型，沿建筑设较密的框架柱，从计算结果看，设密柱后结构侧向刚度较大，最大位移值和层间位移角均较小，有效提高了建筑的安全度和舒适性。(2)加强核心筒底部加强区及顶部三层墙体的竖向构件设计。①该部位墙体最小配筋率提高到0.3%，约束边缘构件纵向钢筋最小构造配筋率提高到1.3%，配箍特征值放大1.1倍。②塔楼底部加强区的框架柱全高采用井字复合箍，且不小于，以提高框架柱的延性。柱全部纵向钢筋最小构造配筋百分率提高到1.2%;最小配箍特征值比规范规定值提高0.01。严格控制加强区框架柱的轴压比不超过0.7［2］。(3)其余位置的剪力墙从严执行《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.16条关于B级高度结构剪力墙的相关规定。

6.2针对“相邻层刚度变化不大于70%或连续三层变化不大于80%”的超限

(1)按规范要求薄弱层地震剪力放大为1.15倍。(2)相关楼层的墙体最小配筋率提高到0.3%，约束边缘构件纵向钢筋最小构造配筋率提高到1.3%，配箍特征值放大1.1倍。(3)相关楼层的框架柱全高采用井字复合箍，且不小于，以提高框架柱的延性。柱全部纵向钢筋最小构造配筋百分率提高到1.2%;最小配箍特征值比规范规定值提高0.01。6.3竖向构件不连续，在二层抽了两根柱(1)采用型钢桁架，型钢柱转换，增加构件的延性。型钢梁柱刚接，型钢柱一直延伸至基础，自成稳定体系。(2)加大与转换桁架相接的框架梁配筋。(3)加厚转换桁架上下弦杆处楼板为150mm，且提高楼板的配筋率到0.5%，以加强对桁架的平面外约束。7结语本文详细论述了该项目的超限情况、结构设计、弹性计算分析、弹塑性时程分析、基于性能的抗震设计分析，以及针对薄弱部位和超限情况所采取相对应的抗震措施等内容。结构分析结果表明，该结构各项指标均符合国家规范要求，具有良好的抗震性能。本文基于性能抗震设计的分析应用是合理有效的，可为同类超限工程提供一定的参考意义。

参考文献

［1］建质［2015］67号．超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点［S］．2015．

［2］JGJ3－2010高层建筑混凝土结构技术规程［S］．北京:中国建筑工业出版社，2010．