高层建筑的意义

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高层建筑的意义范文第1篇

关键词：高层建筑；高层结构设计；抗震；常见问题；

一、高层建筑结构设计的意义及依据 1.1概念设计的意义 高层建筑能做到结构功能与外部条件一致，充分展现先进的设计，发挥结构的功能并取得与经济性的协调，更好地解决构造处理，用概念设计来判断计算设计的合理性。 1.2概念设计的依据 高层建筑结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质，设计和构造处理原则，计算程序的力学模型和功能，吸取或不断积累的实践经验。

二、高层建筑结构设计的几个问题及设计方面的原则 2.1高层建筑结构受力性能 对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，因此，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。 2.2高层建筑结构设计中的扭转问题 在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。

2.3 选用适当的计算简图：结构计算是在计算简图的基础上进行的，计算简图选用不当则会导致结构安全的事故经常发生，所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。

高层建筑的意义范文第2篇

关键词：高层建筑 施工监理安全监理

中图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：

1、高层建筑施工中监理工作的意义

高层建筑施工中监理工作可以确保高层建筑工程建设质量合格、按期完工和施工安全，这对于建筑企业和项目法人来说有重要的经济利益和现实意义。其次，高层建筑施工中监理工作有助于建筑企业提高自身的管理能力和技术水平，为建造合格的高层建筑工程服务。最后，高层建筑施工中监理工作可以充分调动各方面的积极性，实现三方全面发展，有利于充分发挥投资的经济效益和社会效益。

2、高层建筑主体工程监理

高层建筑主体工程主要包括混凝土工程、模板工程以及钢筋工程，以下将介绍在工程监理过程中发现的施工问题。

2.1 高层建筑钢筋工程监理

对于高层建筑工程建设施工来说，钢筋工程是其中一项重要组成部分，现场监理人员应当加强钢筋工程的监理力度。在高层建筑监理过程中，对于钢筋工程应当着重注意以下问题：1）高层建筑暗柱不按要求焊接；暗柱焊接过程中，由于两根钢筋搭接的长度不足，施工人员焊接水平有限，焊接处的焊渣未及时清理，导致暗柱焊接与要求不符。暗柱作为高层建筑物的重要受力部件，应对其焊接质量进行严格检查。2）高层建筑暗柱钢筋出现移位现象；这种情况的出现是由于野蛮施工以及钢筋未有效固定，如果钢筋的位移小于2 mm，此时只要将钢筋恢复原位即可。实际施工时，监理人员可要求施工人员将箍筋与受力筋点焊上，这样可以避免暗柱钢筋出现位移。3）楼板筋错位。高层建筑的楼板通常采用现浇混凝土楼板，楼板配置两层钢筋，施工过程中工人不可避免的要在钢筋上走动，导致两层钢筋经常贴在一起，若为修正现浇筑混凝土会严重降低楼板的承载能力，监理人员发现此问题时，可要求施工方在钢筋下方添加马镫，进而控制楼板钢筋的错位。4）梁柱交界处钢筋过于密集，高层建筑要求的承载能力较高，使得梁柱的配筋量较大，导致梁柱交界处的钢筋过于密集，使得混凝土填充得不密实。此时，施工现场的监理人员可以依据平法图集和工程实际情况，要求施工人员适当调节梁柱筋的位置，或者将节点处箍筋做成开口状，若仍不能有效地将问题解决，监理人员可与设计单位和甲方进行协商，选择高等级钢筋以便减小钢筋横截面积，进而解决钢筋过密问题。

2.2 高层建筑模板工程监理

在高层建筑监理过程中，对于模板工程应当着重注意以下问题：1）两块模板之间的对接不合要求，浇筑混凝土时会导致漏浆情况发生，模板拆除后混凝土表面出现蜂窝、麻面，不仅对结构的质量产生影响，而且影响结构的美观；此时，监理人员发现模板对接不合格的，应要求重新对接或者使用木条将模板间缝隙进行封堵，采用后者办法有时模板间仍出现漏浆情况，因此，需要现场监理人员根据现场实际选择适当措施予以控制。2）垂直度不符合要求。高层建筑对于垂直度有较高的要求，特别是楼内的电梯井，因此，现场监理人员应当注重对高层建筑垂直度的检查，必要时可请专业测量人员对楼的垂直度进行校核检查。3）当高层建筑的模板出现变形或者支护得不牢固时，有可能导致现浇模板的标高出现严重的误差；如果没有对模板进行有效的支护，在混凝土浇筑过程中模板变形过大，模板拆除以后楼板的挠度大于规范要求，这样会严重影响楼板的正常使用；因此，现场监理人员应对重点检查模板的支护是否牢固，以便能够降低模板的变形，进而将模板的标高控制在规范允许的范围之内。

2.3 高层建筑混凝工程监理

在高层建筑监理过程中，对于混凝土工程应当着重注意以下问题：1）浇筑的混凝土表面泛白；这种情况出现的原因就是没能及时对混凝土进行养护，现场监理人员应当要求施工单位加强混凝土的养护，白天每隔2 h要对混凝土进行一次洒水养护，并在其表面覆盖必要的遮盖物；2）剪力墙出现孔洞；这种情况出现的原因是由于铺设的钢筋过于密集，混凝土振捣时无法将振捣棒伸入或者未对其进行振捣，出现这种问题时，监理人员应要求施工单位对其采取适当的补救措施，小洞可以予以补强处理，洞口较大时必需拆除重新进行钢筋的绑扎和混凝土的浇筑；3）混凝土所用砂石料未进行有效清洗。若混凝土所用砂石料未进行有效的清洗，会使得砂石中有害物质与水泥发生作用，进而使混凝土强度降低。因此，现场监理人员应要求混凝土搅拌前对砂石进行有效清洗。

3、高层建筑施工中安全监理控制的相关措施

3.1 脚手架问题。在脚手架搭建过程中要严格按照相关标准来进行操作，脚手架的搭建方案与具体办法要进行严格的审批，搭建脚手架所用材料更要进行严格的把关，严禁以次充好现象的发生。此外对于脚手板必须要做到满铺，既不能有漏洞，也不能有探头。脚手架搭建好后，要履行严格的交底检查，发现问题的要责令重建。最为重要的是，对搭建好的脚手架要进行定期的维护与保养，对有问题的要及时报修，从而保证脚手架的安全性能。

3.2 提升管理人员的素质，增强施工人员的责任心。管理人员在整个施工过程中发挥着重要的作用，直接影响着整个施工现场的进程。因此管理人员的素质就显得格外重要。我们要定期对高层管理人员进行相应的教育培训，使他们了解国家有关高层建筑安全管理方面的法规，同时更要使他们严格贯彻落实相关的法律政策。通过安全责任到人，问责制度到点，增强本岗位人员的责任心，比如制定严格的奖惩措施，对于表现突出者给予奖励，而对于责任心不强者，则要给予适当的处罚，做到奖罚分明，只有这样，施工人员的责任心才会被慢慢调动起来。

3.3 加强施工现场的安全监管。对于施工现场要定期组织专门的安全技术人员进行监督检查，同时明确具体人员的责任范围，谁负责的项目出现安全问题，就要承担相应的处罚，对于在检查过程中发现的施工现场的安全问题，不仅要处罚相关的责任人，更为重要的是要责令他们限期进行整改。要确保施工现场场地平坦开阔，垃圾有序堆放，道路整洁畅通。

3.4 起重实施的安全防护措施。我们知道，对于高层建筑的建设来说，在施工过程中，高空作业是相当频繁的，而对于高空作业，经常用到的除了脚手架就是塔吊等起重设备，因此，对于起重装置的安全维护问题，我们也要给予高度重视。首先，我们要在上岗之前对工人进行安全技术交底，对于这部分工种还要进行严格的身体检查，一定要杜绝如高血压、恐高人群等身体不适合高空作业的人员从事此类工作。其次，对于经初步审查合格的人员要进行专门的培训，使他们可以很好的掌握相关的操作技巧，同时，可以灵活处理遇到的突发事件。再次，对于起重设备无论是购买还是使用前期，都要进行严格的审查，确保其安全性能合格后，再将其投入施工建设之中。

3.5 高空坠落与物品打击的安全防护问题。首先，在相关人员进行高空作业时，要做好必要的防护措施，如系好安全带、夜间作业时要有充足的照明设备等，而对于雷雨天气或者大风天气，则要禁止高空作业。其次，在施工过程中，所使用到的小型工具，一定不要乱摆乱放，要确保将其放置在安全的问题，这样不仅可以使使用更为方便，更为重要的是可以避免很多不安全现象的发生。同时，我们要合理安排施工工序，尽量避免交叉作业，因为交叉作业中，物品坠落的可能性比较大，这样很容易造成对下面施工人员的伤害。在楼板拆除过程中，要注意临时的安全防护措施，可以通过树立警示牌或者拉警戒带等方式，告知行人要远离施工现场，避免不必要的伤亡事故。外脚手架上不要堆放太多的杂物，要对其进行及时的清理。

4、结语

高层建筑监理质量控制是施工阶段监理工作的主要内容，是高层建筑施工过程中各种资源投入和施工各环节作业活动过程及控制的关键，是高层建筑工程质量是否满足使用及安全的社会性问题。健全完善制度，强化监理深度和力度，提高监理水平，赢得业主信任，并能针对监理队伍人员构成现状，加强培训，不断提高整体素质，有效履行监理职责，从而有效实现工程项目施工的全面质量控制。

高层建筑的意义范文第3篇

关键词：高层住宅小区；建筑设计；设计理念；分析研究

一、高层住宅小区设计理念

考虑到近几年城市发展和设计理念的转变，研究资源、经济和政策的综合性，从环境、空间、文化和效益四个方面对高层住宅建筑进行设计。

1、环境设计要与时俱进，符合时代的发展，寻求人与自然和谐共生，并与社会资源协同有效地共享，环境因新的建筑及相关设施的出现而得到改善。

2、空间设计构成建筑的核心，把单纯的平面设计转化为空间的序列组合，一个社会公共机构的空间必须不仅容纳人群的活动，而且还应该更好地促进公众的活动，因此应该促使这些空间转变为我们所能接受的有意义的、值得改变的空间。

3、文化设计在建筑中体现的是工程科技与造型艺术的结合，文化设计应紧随时代性、民族性，且与地区历史文化技术传统相连。一个优秀的建筑外观往往会成为一个地区乃至城市的象征。

4、效益设计是住宅建筑设计的最终归属。效益设计首先从实用效益出发，兼顾社会效益和经济效益。

二、高层住宅小区外部及周边环境的设计

高层住宅小区的设计是不仅要考虑空间的设计，还要与周边的环境取得良好的和谐关系。

1、可调节的植被绿化体系

高层住宅小区在设计时可以同时规划规划出较大的绿化面积，为绿地规划提供较大的发展空间。例如在高层住宅建筑的南侧种植大量的落叶乔木，这样夏季茂盛的枝叶可以遮阴降温，到了冬季叶落枝疏，又不遮挡阳光；而在住宅楼的北侧，种植长青乔木，冬季可以挡风或引导风流。需要注意的是大片集中地的绿地面积不宜设置在建筑物的背阴面，而应设在南面，充足的阳光有利于阳光型植被和开花类植物的生长。这样使得植物群落结构配置合理、物种关系和谐、层次丰富、景观自然协调，可以有效地调节小区内的氧气含量，净化空气，吸收噪音，是营造和改善小区小气候的最有效的措施。

2、车位设计

随着城市汽车保有量的增加，车辆占用空间以及污染环境的日益加剧。高层住宅小区的居住密度本就较大，停车难、停车乱已经成为了很多高层小区治理的难题，也严重影响了小区整体环境。这就要求高层住宅小区的建设者们在规划设计之初就要将车位的问题考虑进去，尽量减少和改善车辆对环境的影响。

三、高层住宅小区内部空间布局的设计

1、整体尺度的把握

高层住宅小区占地虽不算大但其占用的空间感较强，特别是沿街的高层住宅小区要做好尺度的设计，以减少高层建筑对于街道的压迫感。而高层住宅小区内部更是要遵循严格、美观的尺度设计要求，各组成部分之间的对比关系要适宜。高层小区建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的，而其各个组成部分应有更细的划分，尺度具有等级性，这样才能使各个部分布局设计显得丰富。

2、要优化户型的设计

优化住宅小区高层建筑的户型设计，就是要努力创造布局合理、功能明确、使用舒适的室内空间。购房者置业首先考虑的就是宜居，因此住宅户型的设计是否合理直接决定着小区楼盘未来的市场前景。户型设计不仅仅是设计建筑本身，从更深层次来说是设计了一种生活的方式，因此这就需要设计者们在相对有限的空间中力求做到使用功能的最合理化，为居住着居住者提供既经济适用又灵活丰富的户型空间。

3、楼梯及电梯设计

楼梯是每个建筑必不可少的组成部分，其担负着日常使用和紧急疏散的双重作用，楼梯的数量、位置、宽度和楼梯间的形式应满足使用方便和安全疏散的要求。根据建筑工程的实际操作中经验，住宅层高多采用 2800mm、2900 mm、3000mm三种尺寸。而根据消防疏散、结构墙厚、搬运物品及家具，以及设备管线占用的空间大小不同，高层住宅的楼梯间的开间一般应设计在2500mm到2700 mm（轴线尺寸）之间，而进深则设计为 4800 mm 以上。

对于高层住宅小区而言电梯是必不可少的工具，小区楼层越高，使用电梯的人就越多，因此在高层住宅设计时应当考虑选用安全、方便且经济实用的电梯。高层小区的电梯设计应当根据建筑的使用功能等因素进行合理的配置。经济型的电梯服务数量一般设计在90～100户/台，常用型的服务数量维持在60～90户/台，舒适型的服务数量保持在30～60户/台，而相对豪华型的电梯服务数量在30户/台或者以下。高层住宅电梯的载重量、速度的选择，应充分考虑服务的户数、建筑的层数以及建筑的高度等因素。常见的高层住宅小区电梯的载重量应设计在 630～1000kg， 消防电梯的载重量不得小于 800kg。

高层住宅电梯宜每层设站，这是为了使用方便，但为了节约投资，设站间层不超过两层。减少电梯设站有利于节约电梯造价，简化电梯管理和减少损坏率。为了提高电梯的使用效率，可以采用电梯隔层停站或隔三层停站的方式，此方式多用于板式高层住宅中。近年来，在高层住宅中出现隔层错层跃廊式。隔层错层跃廊式就是电梯停靠站与楼层错半层，从电梯的交通廊上半层或下半层到达住户楼层套型单元的入口处，这上下半层的楼梯是垂直不贯通的，很好地避免了交通廊对住户居室的干扰。

四、建筑设施配置

1、给水排水设施的设计配置

住宅建筑必须科学的配置室内给水排水系统，应采取竖向分区或减压措施，保障生活用水的供应排出。保障卫生器具与给排水管道、阀门等配件的材质质量，住宅应预留安装热水供应设施位置。高层住宅的生活污水排水横管宜设于本层套内。卫生洗浴间要设置防止溢流和干涸的专用地漏。

2、通风电暖设计

住宅建筑室内布置在设计时要科学的布置自然通风和排气设施，卫生间要设置防回流构造的排气通风道，并预留安装排气机械的位置。严寒地区和寒冷地区的高层住宅，必须设计集中采暖系统，实施分室温度调节与均匀分布，并宜为实施分户热量计量预留条件。保障散热器与室内设施及家具协调布置。

3、电气燃气设计

住宅建筑的电气与燃气设施布置，要具备科学性。室内电气线路应采用符合安全和防火要求的敷设方式配线，住宅空调、照明与卫生间供电系统的设计，电源插座宜设置独立回路，设置漏电保护装置，每套住宅应设计电源总断路器、预留门铃管路，高层住宅要设置楼宇对讲系统。

结语：高层住宅是我国的主要发展趋势。建筑师们应当在形成作品前充分考虑住宅环境、经济、空间等各方面的因素，依据建筑设计原理及方法，对作品进行系统分析，使建筑不仅能够满足现阶段人们的使用要求，更考虑到了远期的可持续发展。

参考文献：

[1] 林朝前.谈现代住宅建筑的规划设计[J].企业科技与发展， 2010， （16） .

[2] 袁志丰.高层住宅小区的建设设计[J].中华建设.2013（2）.

高层建筑的意义范文第4篇

关键词：高层建筑；建筑；规划设计

Abstract: the social progress and economic development of the spurs the building, with the rise of the high-rise building, of a high-rise building the requirements of architectural design in more and more is also high. This paper in the overall design of a high-rise building were reviewed in this paper, the design of a high-rise building classification analysis, as well as from building fire, electrical and lightning prevention three aspects such as the content, showing in high-rise building security protection design.

Keywords: high building; Architecture; Planning and design

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

一、前言

高层建筑在全国各地的迅速发展,结构理论和建筑技术也不断得到提高,高层建筑结构形式也开始趋于多样化发展,其表现形式也是多种多样,但是也随之出现了很多在高层建筑设计方面的问题。在作为城市风景线的同时,高层建筑还面临着如何搞好高层建筑设计的问题。

二、高层建筑的设计要求 （一）、高层建筑的合理性和科学性

高层建筑呈现出以下发展趋势：一是层数增多，高度增加。我国设计有80层以上的高层建筑，有的处于领先地位。二是新材料的开发应用，新结构形式的应用。高性能混凝土材料在不断发展，对高层建筑的发展产生重大影响。三是平面布置与竖向体形更加复杂。现代高层出现了不规则、不对称和曲线形的平面，主要是结构分析技术和计算手段的提高为它创造了条件，需要结构设计更加提高。四是耗能减震技术的应用与发展。 （二）、高层建筑的尺度的设计

主要包括：一是整体尺度。整体尺度的均衡非常重要，设计时要注意以下几点，一个造型美的高层建筑是建立要很好地处理裙房、主体和顶部的尺度关系；高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的，各个主要部分应有更细的划分，尺度具有等级性，才能使各个部分造型构成丰富。二是城市和街道尺度。高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响，是城市的重要景点，不当的尺度会对城市产生不良的影响；街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。高层建筑主体因为尺度过大，易向后退，使底层的裙房置于沿街部分，减少了高层建筑对街道的压迫感。三是细部尺度。设计师在设计高层建筑中充分地把握各种尺度，结合人的尺度，满足人的使用、观赏的要求，必定能创造出优美的高层建筑外部造型。 （三）、高层建筑的生态设计

高层建筑的生态设计要求应该受到迫切的关注，因为这些地方资源消耗和环境污染相对严重，对全球自然资源和生态系统产生威胁。其主要内容为：高层建筑营运系统的生态性设计。建筑平面与体型系数影响建筑采暖能量的需求，它不仅仅是一个热工性能参数，这意味着减少体型系数可以降低舒适空间的平均成本，在常见的平面形式中，圆形平面可以拥有最小的面积，其次是方形。每个建筑基址都有其特殊性，因此，高层建筑的设计毫不例外也与基址相关，通过建筑形式、植被和遮避带最大限度地开发基址剩余区域的潜能。我们可以利用规划建筑的平面形态和外墙以达到自然通风和更有效的制冷，以减少对空调系统的依赖。因此，高层建筑的“生态性”具有实现的意义，我们应该从城市的宏观层面、建筑本身的营运系统的中观层面、建筑室内环境的微观层面进行综合考虑，实现建筑与现代城市未来的可持续发展。 （四）、高层建筑的生态设计

高层建筑体形庞大，设计者往往贪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略生态环境的保护、建筑设计节能意识淡薄，造成高能耗、低效益，影响常年使用，浪费巨大，高层建筑的节能首先应为设计者重视，从以下三个方面进行考虑：一是优化建筑位置及朝向设计。高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照要求，阳光有着巨大辐射能量，寒冷地区的人们十分珍惜阳光带来的温暖，因此，建筑的方位与节能有着直接关系，建筑南向开窗面积尽可能大些，在满足采光条件下，北向、东向窗尽可能小些，从而获得更多的太阳光线，减少热损失，保持室内舒适的温度环境。二是优化围护结构墙体设计。目前，在寒冷地区常用的墙体做法有：页岩陶粒混凝土空心砌块；粘土空心砖与实心砖复合墙体；粘土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等，合适的建筑材料能够提高建筑维护结构的保温隔热性能。三是影响建筑节能的其他因素。高层建筑护墙体耗能量较大，占整个建筑耗能的25%左右。建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一，体形系数越大耗能越多，高层建筑的形体变化不宜过多、复杂，建筑保温材料的选用，建筑构造的合理性应建立在科学、可靠的基础上。

（五）、高层建筑的绿色设计

确立绿色建筑发展观念，绿色建筑即环保化、无污染、可循环、能源节省，应贯彻的理念包括以下方面：一是强调因地制宜，不能照搬盲从，气候、地理条件、文化传统不同，所作出的设计也应该不同。二是强调以人为本，建筑设计的整体化，单独某一项技术不能称之为实施了绿色设计，绿色建筑的策划在投入期会提高5-10倍的造价，但会给今后的使用者带来高达30％的节能实惠。因此，“绿色建筑”的确立是全民的、全社会的。 三、高层建筑设计要注意的问题(一)、防火问题的设计总体布局要保证畅通安全。在楼道的设计上要保证人员的流动畅通,便于紧急情况时人员的疏散。有采光设施或者照明系统,使居住人员在疏散中能保证安全快速的撤离,从而避免发生踩踏等其他伤害。合理进行防火分区。在高层建筑的楼道内消防器械、疏散通道必须合理的分区,做到在火灾发生时,可以及时的采用灭火措施和进行人员疏散。消火栓的位置应保证同层的任何部分都可以实现两个消防栓的水枪同时到达。

(二)、电气的问题的设计1、消防电源与配电。高层建筑要求供电主要采用了以下三种方案:第一种是供电电源必须是来自于两个不同的发电厂,保证一个要是遇到问题或者突发事件无法正常工作时另一个也可以正常工作,从而确保建筑的正常运行;第二种是供电电源来自于两个不同的区域变电站;第三种是一个电源来自于区域变电所而另一个是自备的发电设备。目前在一般大多数设计中都是采用了第三种方案,经济合理。2、应急照明。应急照明就是指当高层发生火灾及其它灾害、故障时,导致正常照明系统中断而启用的照明,也称事故照明。应急照明的安装要体现出人性化的特点,应急照明主要安装在疏散楼梯、消防电梯前室、消防控制室、自备电源室、变配电室、消防水泵房、防排烟机房的墙面上或者顶棚上。当电源断电时,应该能清晰地看到。3、电梯。电梯在设计中要保证位置合理,让电梯在运行中的噪音不会打扰用户的正常生活。电梯的最大载荷也要根据居住结构作相应的调整,保证居住者平时出行上的方便和快捷。电梯在遇到紧急情况时要有方便快捷的方法使人迅速撤离。为了保证电梯正常而安全的运行,便于在发生事故的时候进行救人和灭火。(三)、防雷击问题的设计 高层建筑防雷系统应该按照“综合治理,整体防御,突出重点,多重保护”的原则,充分利用高层建筑物的结构,做好防雷措施,进行防雷击问题上的治理。在高层建筑物的顶端以及其他容易受雷击的部位装设避雷针或者避雷带、避雷网。利用结构中的主钢筋作引下线,利用整个钢筋混凝土基础作接地装置。在建筑物周围用扁钢做避雷带。为了防止静电感应产生火花,建筑物内的金属物体和突出屋面的金属物均要接地。

四、结语

高层建筑的意义范文第5篇

关键词: 高层建筑；混凝土结构；优化设计

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：

引言

混凝土作为当前建筑工程建设中的基础材料，既存在着较高的结构强度、刚度以及较长的安全性与耐久性等方面的优势，同时，也容易在外部环境因素与自身因素的影响下发生变形、裂缝、断裂等问题，建筑单位要想切实地使混凝土的应用充分发挥各种优势，就必须努力地做好对于其结构设计的优化。就高层建筑来讲，由于其层数较多、空间结构的变化性较大，对于安全性、耐久性以及抗震性能具有特殊的要求，混凝土的结构设计状况在更高的程度上，为建筑质量施加直接的影响。因此，高层建筑的建设单位极其注重其中混凝土结构的设计工作。

1、高层建筑的混凝土结构的设计原则

1.1 设计原则

当前时期，设计人员对高层建筑中的混凝土实施结构设计，必须遵循适用性、安全性、耐久性以及可靠性几个方面的原则，以保证此项结构的设计工作，为该高层建筑的建设带来质优价廉的效果，使其结构的各项功能均达到预计要求。下面就具体地对这几个设计原则加以分析:

1) 适用性。高层建筑中结构设计的适用性原则，是以该建筑设计时所设定的具体使用年限为参照，保证建筑的结构设计能够在此年限中，使自身的裂缝、变形、振动等各项性能变动，始终控制在允许的限度内，使建筑在各项结构性能的支撑下，得以为建筑用户正常顺利地提供各方面的使用功能。

2) 安全性。高层建筑中结构设计的安全性原则，亦是以设计使用年限为依据，使该建筑的结构设计在预定年限范围内，始终可以达到对内部与外部各项荷载力的有效承受，即使遭遇某些偶然的破坏性事故，也要能够使自身结构控制在整体稳定的状态中，避免出现大范围的结构性损害。

3) 耐久性。高层建筑的耐久性设计原则，是指建筑的结构设计必须在规定的使用年限内，维持足够的结构耐久性，比如，混凝土结构出现的裂缝宽度不得超出允许的范围，且钢筋保护层的厚度不能够变得过于单薄，以免钢筋在遭受外部潮湿空气的状况下出现锈蚀问题。

4) 可靠性。可靠性的设计原则，是指高层建筑的结构设计，必须在设计的基准期与建筑的使用年限范围内，充分达到耐久性、安全性、稳定性、刚度、动力性能等各方面的性能要求，即使超出年限的基准期范围，也能够在各项性能出现不同程度降低的基础上，维持正常的使用。

2、工程实例

2.1工程概况

某商住楼,剪力墙结构,6 度设防,修正后的基本风压为0.4kN/ ;地下1 层,地上32 层,嵌固端可取地下室顶板处;地下室层高为3.9m ,首层层高为7.1m ,2 层层高为3.6m ,其余各层层高均为219m ,优化前的住宅标准层平面布置图(如图3.1 所示)。

图3. 1 标准层平面图(优化前)

2.2 问题的提出和优化方法

分析图3.1 ,l/ Bmax = 7100/18900 = 0.376 > 0.35 ,规则性判断为平面不规则类型中的凹凸不规则,同时经初步计算,在尽可能加长墙肢的情况下,即使首层墙厚取400mm ,亦无法满足侧向刚度比的要求,竖向不规则类型判断为侧向刚度不规则。显然,本工程已有两项超出规则性的要求, 需按《建筑抗震设计规范》GB50011 - 2010 中第3.4.3 条的要求进行水平地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。根据笔者以往的经验,若不优化平面形状,盲目采取加强措施,必然要付出沉重的经济代价,甚至会对“控制成本,降低造价”造成致命的打击。由于在建筑平面的中部增加部分楼板对建筑功能的使用和立面的影响较小,经多方协商,发展商同意修改,修改后的平面布置(如图3.2 所示) 。但对首层商业区降低层高的建议因牵连过多,最后决定维持不变。

图3. 2 标准层平面图(优化后)

(2) 分析图3.1的剪力墙布置,核心筒位置的墙体布置似乎偏多,刚度偏大。经建模初算:由计算可知,结构平面布置中的核心筒处,其剪力墙数量有消减的余地。适当消弱结构中部的刚度,除了对控制结构扭转效应有利外,更直接的效果就是降低造价。假设所有墙厚均为200mm ,仅削去核心筒处的部分墙体(如图3.2 所示) ,就可减少混凝土用量:0. 96 ×(3. 9 + 7. 1 + 3. 6 + 30 ×2. 9) ≈124. 2以及扣除原有墙体内的大量钢筋,其经济性是十分可观的。另外,本工程为高层建筑,核心筒以外的其它墙肢,其长度可每隔5～7 层缩短一次,但应检查控制值(如位移比、轴压比等) 是否满足规范要求和确保墙肢长度大于墙厚的8倍,避免墙体演变为短肢剪力墙。

(3) 板中受力钢筋不同强度等级的使用比较。本工程大部分板块的板跨都不大,计算后发现基本为构造配筋,即由最小配筋率控制,而最小配筋率与钢筋强度等级直接相关。本工程标准层的梁板砼强度等级采用C25 ,对比如下:

一级钢:ρmin = max{0.2% ,0.45ft/fy} = 0.27%

三级钢:ρmin = max{0.2% ,0.45ft/fy} = 0.20%

目前,市面上三级钢与一级钢的价位相差不多,三级钢与一级钢的强度比/ = 1.714 ,当结构采用大板且为受力控制时,三级钢的优越性更明显;再者,用三级钢还有个好处,就是支座筋相对不易被踩下去,而底筋不需要弯钩,可减少施工工序。

(4) 本工程1～11 层,其剪力墙混凝土强度等级采用C45 ,往上约每隔5 层变化一次,直到为C30 时不再变化。分析表3.2.2 ,本工程若把墙最高砼强度等级再适当提高(如采用C60) ,降低轴压比后,有部分墙肢其长度可进一步缩减。发展商出于对整个楼盘统一技术措施的考虑,且经初步估算后,工程造价已在可接受范围,故仍控制墙砼的最高强度等级为C45.

3、总结优化方法和途径

3.1 形状优化比尺寸优化更有意义

规范指出:在高层建筑的一个独立结构单元内,宜使结构平面形状简单、规则,刚度和承载力分布均匀,平面长度不宜过长,突出部分长度l不宜过大(图4.1) ;高层建筑的竖向体型宜规则、均匀,避免有过大的外挑和内收,结构的侧向刚度宜下大上小,逐渐均匀变化,不应采用竖向布置严重不规则的结构。相信大部分的结构工程师都曾遇过类似情况:当一幢高层建筑的结构平面布置和竖向布置简单、规则、均匀,那么其各项指标的校核验算会很容易满足规范的要求,反之,则需花一番苦功才能令各项指标勉强满足规范要求。结果可能是墙柱截面尺寸大得惊人,单位面积重量严重超标,不仅造价上去了,而且还影响部分建筑功能的使用。笔者认为,结构设计人员一定要注重概念设计,在建筑方案阶段就应积极介入,运用自己的专业知识提出建议,在满足美观、适用的前提下,尽可能使建筑结构的平面布置和竖向布置简单、规则和均匀。

图4. 1 建筑平面

3.2 剪力墙的平面布置

主要应注意以下几点:

(1) 在结构平面布置中,在满足建筑功能的基础上,剪力墙宜沿周边均匀、相对集中布置。在建筑物的楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位宜布置剪力墙,其间距不宜过大。(2) 剪力墙结构中,剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置,抗震设计的剪力墙结构,应避免仅单向有墙的结构布置形式。(3) 剪力墙墙肢截面宜简单、规则,剪力墙结构的侧向刚度不宜过大。(4) 设计中应注意尽量减少短肢剪力墙的数量,不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。

4、结语

以上是笔者根据自己多年的设计经验并结合工程实例对高层建筑混凝土结构的优化设计提出的见解。优化设计,关键是要有整体和局部的概念,要从整体入手,落实到局部,整体和局部“两手抓”。

参考文献