高层建筑论文全文(5篇)

第一篇

一、高层建筑抗震设计原则

1．1结构构件应具有必要的承载力等性能

高层建筑物想要具备抗震能力，则构成该建筑的架构构件应该具备必要的承载力，其刚度、强度、稳定性等性能都应该较强。为此，建筑物的结构构件在设计的时候应该要注意“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱”的设计原则。同时，对于整个结构中抗震性能较弱的地方要注意采取抗震加强措施增强其抗震性能，而对于承载力过多的重点构件要注意适当增加一些支点以分担其承载力。

1．2尽可能多的设置多道抗震防线

高层建筑的抗震系统应该由若干个单元抗震系统组成。这些单元抗震系统之间相互协作共同起到抗震作用。一般强地震过后还会有一些余震，如果高层建筑只是设置了一道抗震防线，那么当遇到余震时建筑物就没有抵抗余震的能力，很可能出现倒塌的情况。因此，高层建筑物应尽可能设置多道防线，如此就能够增强建筑物的抗震性能。除此之外，对于构件各部分之间的强弱关系应当引起注意，在进行设计的时候要注意当强地震使主要的构件遭受损坏的时候，其他的主要构件应该仍处于完好的状态，能够抵御地震作用，保持建筑的稳定性。

1．3增强薄弱构件的抗震能力

1超高层建筑的特点

对给排水设计而言，超高层建筑具有高度高，业态多样复杂，人员密集，火灾危险性大，疏散及火灾扑救困难，建设周期长、难度大，生活及消防给水系统竖向分区多，设备运行及管道系统承压要求高以及各系统管理维护难度大等特点。超高层建筑的给排水系统应根据建筑高度、用途、卫生安全、使用要求、材料设备性能、维护管理、经济节能等因素确定。

2生活给水系统

《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）第3.1.2条对超高层建筑的定义做了明确规定：“建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。”对生活给水系统而言，100m的建筑高度并非划分系统的一个界限。高度接近100m的高层建筑与高度150m以内的超高层建筑在给排水系统设计上是类似的。而100m左右的超高层与200m或以上的超高层在给排水设计上则可能有很大不同。《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-952005年版）第1.0.5条规定：“当高层建筑的建筑高度超过250m时，建筑设计采取的特殊防火措施，应提交国家消防主管部门组织专题研究论证。超高层建筑可能是功能单一的住宅楼、办公楼，也可能是含有多种功能的带裙房的综合建筑群。根据不同的场所，我国的生活用水大致分为居民用水、行政事业用水、经营服务用水、特种行业用水等。设计应根据当地供水部门按不同的用水分类制定的收费标准，设置不同的给水系统，同时确定各个给水系统的供水方式。《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）（以下简称“建规）第3.3.6条：“建筑高度超过100m的建筑，宜采用垂直串联供水方式”。对不同功能或多功能组合的超高层建筑，应视具体情况具体分析，选择最合理的供水方式。建筑生活给水系统应按不同性质的用水区域分别设置。例一：某公寓楼共61层，8层及以下为汽车库及商业用途的裙房，建筑高度209m。生活给水分区如下：1区为－3～2层，由市政给水管网供水；2区为3～13层，由地下二层生活水箱+2区变频泵供水；3区为9～14层，由地下二层生活水箱+3区变频泵供水；4区为15～22层，由设在29层的中间水箱供水；5区为23～38层，由设在29层的中间水箱+5区变频泵供水；6区为39～51层，由设在29层的中间水箱+6区变频泵供水；7区为52～61层，由设在29层的中间水箱+7区变频泵供水。“建规”第3.3.4条规定：“卫生器具给水配件所承受的最大工作压力不得大于0.6MPa”；“建规”第3.3.5A条规定：“居住建筑入户管给水压力不应大于0.35MPa”。据此，给水压力大于0.45MPa的裙楼卫生间给水管，给水压力大于0.35MPa的塔楼入户管均设减压阀减压供水。本案所选供水方式主要考虑以下几点：⑴3～7区系统均为垂直串联供水方式；设在29层的中间水箱既作为4区的供水调节水箱，又作为5～7区水泵的取水水箱，担负了调节和转输双重功能。⑵向3～7区供水的中间水箱和变频泵则集中设置在28、29层，这样，既便于集中管理，又节省供水设备占用的空间。⑶各给水分区的管道及设备运行工作压力均小于1.6MPa，生活给水系统所选用的管材及设备的耐压等级与100m以下的高层建筑没有区别，供水可靠性高。例二：某住宅小区工程一期含4栋45层超高层纯住宅楼，层高为3.4m（1#、2#楼）及3.5m（3#、4#楼），建筑高度157m（1#、2#楼）及163m（3#、4#楼）。竖向设四个给水分区：1区负责地下二层及地上一层，2区负责二～十八层，3区负责十九～三十三层，4区负责三十四～四十五层。1区由市政管网经基地环状管供水；2～4区由生活水箱+变频供水设备联合供水。2～4每个给水分区设一组变频供水设备。各给水分区配水点水压如超出0.35MPa，则设减压阀减压供水。选择此种供水方式是考虑了以下因素：⑴变频供水较屋顶水箱的供水方式卫生条件好。⑵变频供水设备设在地下二层，对住户影响小。⑶供水泵组所负担的住宅层数受给水器具的承压能力的限制。“建规”第3.3.4条规定：“卫生器具给水配件所承受的最大工作压力不得大于0.6MPa”。⑷由于本工程无设备层，因此不具备串联给水方式实施条件。事实上超高层住宅项目，考虑设备层需占用一定建筑空间以及设备运行产生的噪音及震动对住户的影响，一般都不设。如何在没有设备层的超高层建筑中采用串联给水方式是一个尚待研究的课题。

3消防给水系统

3.1室内消火栓系统

对于不设设备层或避难层的超高层建筑而言，基于《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年)（以下简称“高规”）第7.4.6.5条“消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa，当大于1.00MPa时，应采取分区给水系统”的规定，其消火栓系统大多采用临时高压给水系统的供水方式。超高层建筑消火栓系统，一般采用水泵、减压水箱及减压阀进行分区。用水泵分区是指每个分区分别设置消防泵，即并联系统。出于经济及减压阀产品功能质量不断提高的因素考虑，减压阀用于消火栓系统分区越来越广泛。民用专用消防泵的扬程一般都不大于2.0MPa。以61层的公寓楼为例，消火栓系统分区：-2～8层为1区，9～31层为2区，32～45层为3区，46～61层为4区。1区和2区分别由设在18层和38层的消防减压水箱供水；3区由屋顶消防水箱供水；4区由屋顶的消防水箱+固定消防水泵供水。屋顶2座342m3消防水箱由29层的中间水箱+7区变频泵供水；18层和38层的消防减压水箱由屋顶消防水箱供水。1、2、3区均属常高压给水系统，4区属临时高压给水系统。这样分区的优点在于：火灾发生时，1、2、3区由屋顶消防水箱直接或通过减压水箱供水，不需启动水泵，对控制系统要求不高；此外，消火栓泵扬程不至于过大，管道及设备的耐压等级也不会过高。它的不利因素是，需设中间设备层，设备分散，管理不便，设备运行产生的震动及噪音可能让生活和工作在建筑里的人感觉不适。以45层住宅楼为例，消火栓系统分区：地下层及1～19层为低区，由低区消火栓泵供水；20～45层为高区，由高区消火栓泵供水。其中高区的20～35层经减压阀减压供水。这样分区的优点在于管路和控制系统简单，所占管井较少，不需要占用设备层，但对减压阀的质量要求较高，减压阀需备用；此外，由于高区系统的几何高差接近170m（自地下二层底板面计），下部管道及设备的工作压力超过2.00MPa，对管材及设备的承压要求高，影响系统的可靠性。本案的消火栓系统均为临时高压给水系统供水方式。

本文作者：孙建文 单位：晋城市晋方圆建筑检测有限公司

作为一名结构工程师，如何去把握，或者说有意识地去进行高层建筑结构的概念设计。一句话，对应于高层建筑结构概念设计的三个阶段，分别进行概念设计。

首先，在建筑方案设计阶段，要正确把握高层建筑结构的概念设计，必须坚持结构设计没有惟一解的设计理念，充分发挥结构工程师的创造力和创新能力，协助建筑师以达到令业主满意的建筑。例如，美国芝加哥第一国家银行大楼建设之初，银行业主追求和向往能在他们银行大楼的整个底部有一个4层～5层楼高的无柱大空间，以充分满足他们银行业务在使用功能和形象功能上的需要。在芝加哥第一国家银行大楼方案设计中，结构工程师和建筑师合作开拓了一种新的结构形式，即将电梯井筒与设备井筒分别设置在建筑物的纵向两侧，作为巨型柱，并将第一道设备层设置在第6层，往上每隔18层再各自设置一道，作为承载力和刚度很大的巨型水平构件，并与周边的巨型柱有机地刚性连接在一起，从而构成了一种巨型框架体系的结构功能与受力特征，不但能有效地抵抗重力荷载和水平荷载，还在整个大楼底部5110m2的面积内无一根柱子，实现了业主梦寐以求的大空间。同时，在建筑方案设计阶段，结构工程师所构思的结构总体系应有一个多道防线、刚柔结合的理想刚度目标。即具有一定大的刚度和承载力抵御风荷载和规范设防烈度水准的地震作用，以及在第一道防线的有意识屈服后，在结构变柔的同时仍具有足够大的弹塑性变形能力和延性耗能能力来抵御可能遇到的罕遇大地震。

其次，在初步设计阶段，要正确把握高层建筑结构的概念设计，必须掌握各种结构体系的近似计算方法。英国工程师A．L．L．Baker讲过:工程师所掌握的最佳计算方法，应该是运用最简单、最直接的计算方法。而近似的计算方法就是对一个结构工程师进行高层建筑结构设计能力的最基本的要求。例如，对于框架结构体系，必须掌握的近似计算方法为:竖向荷载作用下的直接弯矩分配法，水平荷载作用下的近似计算法。同时，结构工程师还必须了解抗侧力构件的变形近似计算，通过获取不同抗侧力结构(或构件)之间的相对刚度比较概念，来大致估算建筑物的变形，以便于提出或比较各种可行的结构总体方案。

最后，在施工图设计阶段，仍然要注意把握和运用高层建筑结构的概念设计。例如，钢筋混凝土框架柱的轴压比超过了规范的限值，我们要结合具体设计综合判断。众所周知，规范控制轴压比限值的目的:要求钢筋混凝土框架柱截面达到具有较好延性功能的大偏心受压破坏状态，以防止小偏心受压状态的脆性破坏。同时我们知道，影响钢筋混凝土框架柱截面延性功能的因素除轴压比外，还有框架柱的配箍特征、核心区混凝土的抗压强度等级、纵向钢筋承担截面轴压的能力、框架柱的截面形状等因素，轴压比限值的大小必须根据具体工程设计综合所有因素进行一定程度的合理调整。

综上所述，作为一名结构工程师，在高层建筑结构设计中，应始终坚持概念设计的理念，既不盲目照搬规范，也不盲从于一体化计算机结构设计程序，任其随意摆布;只有始终坚持概念设计的理念，才可能不断地追求尽善尽美的设计思想，而其结构的概念、经验、判断力和创造力才会随年龄与实践的增长而越来越充实，其设计成果才能不断创新。

1.钢筋连接施工技术的质量控制

1.1钢筋的连接

钢筋的连接工程比较常见，主要采取的连接方式是搭接。根据工程的需要可以对钢筋结构产生焊接的形式，这种方式可以保证钢筋连接的稳定性。直螺纹机械是对梁筋结构进行连接的主要工具。总而言之，在施工的过程中要严格按照施工的规范和程序来做好钢筋的连接。

1.2钢筋施工

由于框支梁的钢筋需插入柱内1.2～1.5m，所以柱内混凝土必须待框支梁的钢筋绑扎完毕方可进行浇筑，浇筑时应避免钢筋移位和混凝土污染钢筋。框支梁钢筋绑扎时应先搭设临时钢管支撑，待柱混凝土浇筑完毕并拆除柱模后，重新搭设正式的框支梁支模架。梁宽≥850mm时框支梁除按设计要求配筋外，为保证钢筋骨架在就位后的施工中不变形，须在梁上部下排筋下面加设Φ22≤200ram的横向支承钢筋支撑上部钢筋骨架，并沿梁骨架两侧加设Φ22@100mm的斜撑垂直支撑筋。预埋剪力墙钢筋安装定位后，应沿其两侧在梁、板面筋上加焊一根≥10通长的定位钢筋，使预埋插筋在混凝土振捣时不会移位，同时在剪力墙(或暗柱)筋预留段应绑扎至少3道箍筋或分布筋，以保证预留位置的正确。

2.混凝土浇筑及裂缝控制技术

（1）混凝土浇筑方式。在进行混凝土浇筑工程中，主要采用的是斜面分层布料的施工方式，可见，施工过程需要根据坡度，层次来进行。同时做到循序渐进，将插入式振捣方式应用到实际的混凝土浇筑当中。每一个混凝土泵选择设置5台左右的振捣棒。布置程序分成三道。其中包括出料点，坡脚处和斜面中部。这三道程序的设置主要是为了对混凝土材料的振捣时间，距离以及插入深度等进行控制，进而提升混凝土振捣的质量，有效的降低混凝土结构出现的裂缝现象。

1 超高层建筑模架工程实例分析

阿联酋迪拜哈利法塔又称迪拜塔，由韩国三星公司负责建造，总建筑面积 52.7 万 m2，塔楼建筑面积 34.4 万 m2，该建筑 601m 以上为钢框架结构（768～828m 为钢桅杆），601m 以下钢筋混凝土结构为筒中筒剪力墙+端部柱+板式结构体系。迪拜哈利法塔模架工程技术主要由奥地利Doka 模板公司提供：①竖向模板技术主要采用木工字梁大模板和液压自爬升木工字梁大模板体系。②水平模板技术主要采用可以早拆的移动台模，模板为木工字梁大模板。③单个液压自爬升建筑保护屏与塔式起重机可以早拆的移动台模配合。

2 超高层建筑模架工程技术问题

从总体来看，目前超高层建筑模架工程中存在的主要技术问题如下：

2.1 超高层建筑模架工程结构不够简化

通过考察欧美各国的超高层建筑，我们可以发现它们与迪拜塔具有很多相似之处，如都采用剪力墙核心筒板式结构，其各层间结构变化差异性不明显，整体结构与模架工程施工都较为简洁，很少出现一些繁杂的结构。同时，在进行施工时，施工方一般采用大型模板进行施工，保证了施工效率和质量。但相比于国外，目前国内的超高层建筑模架工程结构优化仍处于一个不断发展的过程中，一般结构繁杂，同时其建筑结构边梁较小，这就增加了施工负担，从而影响了整个工程进度。

2.2 超高层建筑施工模架工程方案制定不合理