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高层建筑概论

《高层建筑》论文

题目：

高层建筑概论

姓名：

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所在系别：

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专业班级：

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学号：

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日期：

2011年11月18日

目录

1高层建筑的发展-1-

1.1高层建筑的分类-1-

1.2高层建筑的特点及其对城市环境的影响-2-

1.3高层建筑的发展-3-

2高层建筑的建筑设计-3-

2.1高层建筑的楼身形体设计-3-

2.2高层建筑的立面设计-4-

2.3高层建筑的标准层设计-4-

2.4高层建筑的坡面设计-5-

2.5高层建筑核心体设计-5-

3高层建筑的结构设计-5-

3.1高层建筑的结构艺术-5-

3.2高层建筑的结构类型-6-

3.3高层建筑结构受力特点-6-

3.4高层建筑结构体系-6-

3.5结构布置原则-6-

3.6高层建筑的基础-6-

3.7高层建筑结构设计的影响因素-6-

4高层建筑的公用设备系统-7-

4.1公用设备系统与建筑设计的关系-7-

4.2高层建筑的垂直交通系统-7-

4.3高层建筑的空调系统-7-

4.4高层建筑的防火排烟系统与安全疏散-7-

5高层建筑施工新技术的应用-7-

5.1高层建筑的施工特点-7-

5.2高层建筑主要施工新技术-8-

高层建筑概论

*******系*****班***********

摘要：

随着时间的发展，人类的增多，人均的地表面积越来越小，甚至有些地方已经面临着地表资源的枯竭。

人们便想高处探索，使空间最大利用，由此便出现了高层建筑，和伴随而来的一系列问题。

关键词：

高层建筑设计结构系统

1高层建筑的发展

1.1高层建筑的分类

1972年，联合国教科文组织所属的世界高层建筑委员会建议，将高层建筑按层数和高度分为四类：

第一类：

9-16层（最高到50m）；

第二类：

17-25层（最高到75m）；

第三类：

26-40层（最高到100m）；

第四类：

40层以上（即超高层建筑）。

随着高层建筑的发展，我国划分高层建筑的标准也在做相应调整。

在1983年以前，《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定》适用于八层及八层以上的高层民用建筑。

1983年6月1日开始试行的国标《高层民用建筑设计防火规范》规定适用于十层及十层以上的住宅建筑和高度越过24m的其他民用建筑。

1987年10月1日开始试行的建设部标准《民用建筑设计通则》明确了民用建筑层数划分：

1住宅建筑按层数划分为：

1-3层为低层；4-6层为多层；7-9层为中高层；10层以上为高层。

2公共建筑及综合性建筑高度越过24m者为高层（不包括高度超过24m单层主体建筑）。

3建筑高度超过100m时，不论住宅或公共建筑均为超高层。

自1984年起，10层作高层建筑统计的起点。

1.2高层建筑的特点及其对城市环境的影响

高层建筑具有占地少，利于城市绿化，管线设施相对集中，节约市政工程投资，地下空间既是停车场又是城市防空避难所等优点，也有比一般多层建筑材料用量大，设备投资高，工程造价高，维护费用高等缺点。

1.增加城市的现代化色彩，提高了工作效率

在相同的平面面积上，高层建筑所容纳人数、机构数量是普通建筑的几倍甚至是几十倍，城市的功能集中，管理机构齐全，信息量大，工作效率高。

2.促进科学技术的发展

高层建筑在建设和运营中，需要坚实的理论基础，现代化的设备和施工方法，性能卓越的建筑材料，先进的管理系统等支持，所以高层建筑推动和促进相关的科技发展，特别是对建筑材料、施工方法等领域。

3.自然采光和换气效果差

密集的高层建筑空间小，需要人工照明和人工换气。

4.横向振幅较大，居住性差

建筑受到风荷载的作用，高度增加，横向振幅增大。

例如100层建筑横向振幅达1m左右。

5.对周围街区风向、风力的影响

建筑物高大，风必须绕过建筑物，形成较强的气流。

称之为“高层建筑风”。

6.城市防灾成为新的课题

图1-1高层建筑风形成示意图

高层建筑容纳人数多，而交通容量有限，在发生灾害时容易造成大量伤亡。

7.通信电波的障碍

建筑高大会影响电波的传播，建筑物背后的一定区域电波不能到达。

8.促进建材的制品化

高层建筑的材料很重，尤其在高层部分，交通不便，施工难度大、危险性高。

为了减小难度人们将原材料加工建筑构件，在现场组装。

9.促进施工技术的创新

半模板式楼板就是为了在浇筑楼板时取代哦模板而开发的一种预应力钢筋混凝土楼板。

事先了整体性，是建筑物的安全性提高，同时又不需要搭设模板。

10.促进外墙结构形式和材料的开发

幕墙是高层建筑主要采用的墙体结构和材料。

具有优良的密闭性、变形适应性、隔声性和耐火性。

1.3高层建筑的发展

高层建筑是现代文明的象征。

自古以来，人类在建筑上有向高空发展的愿望和需要。

公元前四世纪巴比伦王建造的巴贝尔塔高91.5m。

我国古代建造的著名高层台塔，是简体结构，刚度很大，结构体系合理。

美国芝加哥被誉为“高层建筑的故乡”。

2高层建筑的建筑设计

2.1高层建筑的楼身形体设计

高层建筑的设计应在经济合理的前提下，做到丰富多彩，常用的形体有几何体形、台阶体形、倾斜面体形、雕塑体形等。

1.几何体形

几何体形是高层建筑乃至大量低、多层建筑中大量出现并运用最广的体形。

用简单几何形平面构成主体；或者应用切割、叠加等手法将简单几何形进行变化，构成新的平面，再延伸成为柱体是塑造高层建筑的楼身体形的常用方法之一。

1切割法：

对简单几何形平面进行切割，再延伸成为柱体

2叠加法：

相同或不相同的几何形相互错位相叠，构成新的平面形式，再延伸成为柱体。

2.台阶体形

沿高层建筑柱体由下至上作台阶状收缩。

在旅游建筑中较为广泛应用。

优点：

①下大上小，能减小风荷载；②可满足城市规划临街面与道路中心线间的限高规定（一般为2倍）；③适应功能变化要求；④台阶体形的屋顶平台有利于观景；⑤是创造高层建筑独特性相的有效手段。

3.倾斜面体形

利用倾斜面造型也是高层建筑体形塑造的常用手段。

具有动感韵律，是建筑物外观舒展、流畅而富有个性。

有单面倾斜、双面倾斜、四面倾斜、下部倾斜等构成方式。

有利于抗风，但是实际和施工较为复杂。

4.雕塑体形

较为新颖奇特。

可大致分为：

①利用曲面或斜面对体形进行切割；②由多个集合体纵横交错地叠合构成一个整体；③通过体量的对比或高低错落来组合形体；④利用外立面对完整的体形左右序列的雕琢；⑤一对某以对象隐喻的方式塑造体形。

2.2高层建筑的立面设计

高层建筑立面设计实际就是建筑艺术风格的创造。

1．结构艺术风格的立面设计

结构艺术包括效能、经济、雅致三个方面的基本概念。

效能是指从分发挥结构、材料的优势；经济使之相对较少的造价；雅致是指精美的结构外形。

对新型结构方案的挖掘往往可以赋予建筑立面造型突出的个性特征。

对各种巨型结构造型潜力的挖掘和利用也是构成高层里面结构艺术风格的常用手段。

结构艺术风格带给建筑的个性化色彩使得这一立面设计手法在高层建筑中日益占据重要的地位。

2.高技术派立面设计

高技术派立面设计，着重强调精密建筑技术的艺术表现力，并对期价已人性化的艺术塑造。

高技术派立面风格的特点是：

①暴露系统结构和设备线管，以鲜明的平涂色块加以区分，成为重要的装饰手段；②通过透明玻璃清楚的展示内部交通系统；③大面积使用透明玻璃、铝合金、不锈钢为外装饰材料；④建筑构配件加工制作的高度精细。

3.生态型立面设计

生态型的建筑设计既注重利用天然条件，也应用人工手段创造良好的富有生气的环境，同时还要控制减少人工环境对自然资源的消耗。

4.历史文脉地方主义立面设计

主要从城市历史文脉与环境特点角度考虑的。

2.3高层建筑的标准层设计

高层建筑塔楼空间有重叠的水平空间与垂直空间两部分构成。

街区这种水平面和垂直体交汇处的任一单元段，即标准层。

高层建筑的平面形式是以下三种类型或其变形。

1.塔型平面

在高层办公建筑中应用最为广泛。

按其平面形状分为：

⑴正方形或矩型平面；⑵三角形平面；⑶圆形平面。

2.板型平面

相对塔型平面而言，是指标准层平面的纵轴向尺度比横轴向进神尺度大得多。

高层办公板式建筑常见的形式有：

①平板形平面；②错接板型平面；③弧板形平面。

3.交叉形平面

有这几种类型：

①Y字形平面；②十字形平面。

2.4高层建筑的坡面设计

高层建筑坡面设计的主要内容是确定建筑层高。

层高尺寸是由功能所需净高和必要的吊顶内部空间高度所决定的。

1.净高确定需考虑的因素：

①平面尺寸与室内空间感；②自然采光及窗口大小要求；③空调方式；④排烟方式；⑤照明方式；⑥消防喷洒方式。

2.确定吊顶内部空间高度需要考虑的因素：

①结构梁板高度；②设备管线高度。

2.5高层建筑核心体设计

1.核心体的组成部分

核心体是高层建筑向高空发展的最基本结构构件。

有⑴垂立交通与疏散系统；⑵设备空间；⑶服务空间。

2．核心体的位置

有以下四种：

⑴中心核心体；⑵单侧核心体；⑶双侧核心体；⑷体外核心体。

3高层建筑的结构设计

3.1高层建筑的结构艺术

三要素：

效能、经济和雅致。

3.2高层建筑的结构类型

高层家住可采用的结构类型有钢筋混凝土结构、钢结构、钢和钢筋混凝土相结合的组合结构、混合结构等。

其中钢筋混凝土结构占主导地位。

3.3高层建筑结构受力特点

高层建筑结构受力特点与多层建筑结构有很大区别，侧向力是影响结构内力、结构变形级建筑物土建造假的主要因素。

弯矩值和侧向位移之常常成为决定结构方案、结构布置、构件截面尺寸的控制性因素。

3.4高层建筑结构体系

高层建筑中常用的结构体系有：

⑴框架结构体系；⑵剪力墙结构体系；⑶框架-剪力墙结构体系；⑷简体结构体系；⑸其他结构体系。

3.5结构布置原则

1.结构平面布置；2.结构竖向布置；3.变形缝的设置。

3.6高层建筑的基础

常用有三种基础：

1.桩基础；2.箱形基础；3.筏式基础。

3.7高层建筑结构设计的影响因素

1.水平作用是设计的主要因素

在高层建筑结构设计中，抗侧力的设计是关键，水平荷载是决定因素。

2.侧移成为控制目标

侧移是高层建筑的要害问题，之所以要控制结构侧移，其主要原因有：

1侧移过大，使建筑物内的人在心理上产生不适应，控制结构侧移是保证建筑物正常使用的需要；

2侧移过大，使建筑物内的填充墙、建筑装饰和电梯轨道等服务设施产生裂缝、变形，甚至损坏；

3侧移过大，将导致结构开裂或损坏，进而危及结构正常使用和耐久性，实际上控制结构构件裂缝就是限制结构侧移；

4地震对建筑物的破坏程度，主要取决于结构侧移大小，如果结构变形能力不足以抵御地震输入能量对结构变形的要求，结构则会发生倒塌。

3.抗震设计要求更高

4.轴向变形不容忽视

5.概念设计与理论计算同等重要

将注重概念设计作为高层建筑结构的最高原则提出，其主要内容为：

1应特别重视建筑结构的规则性（包括平面规则性和竖向规则性）。

2合理选择结构体系。

3采取必要的抗震措施提高结构构件的延性。

6.减轻高层建筑自重比多层建筑更重要

7.结构整体稳定和倾覆问题

4高层建筑的公用设备系统

4.1公用设备系统与建筑设计的关系

4.2高层建筑的垂直交通系统

承担正常时期交通疏导及紧急状态下应急疏散功能。

4.3高层建筑的空调系统

需考虑：

1.空调系统分区的问题；2.空调设备对建筑立面的影响；3.外墙上风口的位置；4.设备管道与建筑空间；5.自然风对空调系统的影响；6.空调系统大型设备（冷热源）的位置。

4.4高层建筑的防火排烟系统与安全疏散

防火设计的连个重要问题：

一是对水平疏散流线的组织；二是对水平与垂直运动交点即核心体内的电梯、楼梯位置、数量、布置方式的重点处理。

5高层建筑施工新技术的应用

5.1高层建筑的施工特点

1工程量大，造价高。

高层建筑平均造价较多层建筑增加60%左右；

2工期长、季节性施工（雨期、冬期）不可避免。

应合理部署全年时间；

3高空作业突出、危险性较大。

注意安全问题，避免事故；

4高层建筑多以钢筋混凝土和钢结构为主。

5防水、装饰、设备要求较高。

6标准层施工占整个工程施工的主要部分。

7工程项目多、涉及单位多，管理复杂。

5.2高层建筑主要施工新技术

1.测量施工新仪器级注意事项。

一定要十分精确。

2.深基坑支护、降水、土方开挖施工技术。

3.高层建筑模板技术：

①中、小模板；②大模板；③滑模；④爬模。

4.高层建筑混凝土施工新技术。

1高强度、高性能混凝土的运用。

2大体积混凝土裂缝防治。

5.高层建筑钢筋连接新技术。

主要有螺栓连接、铆钉连接、高强度螺栓连接、销钉连接、自攻钉连接、焊接及栓焊连接等。

6.高层建筑施工脚手架新技术。

参考文献

【1】王新泉《建筑概论》机械工业出版，2008年

【2】筑龙网《高层建筑施工技术案例精选》中国电力出版社，2008年

【3】何淅淅黄林青《高层建筑结构设计》武汉理工大学出版社，2007年