高层建筑特点

高层建筑特点（精选十篇）

高层建筑特点 篇1

该工程位于繁华地带, 总建筑面积65 182 m2, 主塔楼地面以上84 m, 共25层 (1层～6层为裙房) , 其中1层～6层为商业用房, 层高4.2 m～5.5 m, 7层为住宅会所, 8层～25层为住宅, 层高2.9 m。塔楼平面为U形。地面以下为两层地下室, 底板顶面标高为-8.7 m, 地下室主要用于设备用房和小汽车库, 其中地下二层为平战结合五级人防地下室。

本工程各土层 (岩层) 从上至下划分为:

(1) 人工堆积层:

以素填土为主, 平均厚度2.57 m;

(2) 耕土层:

主要成份为粘质粘土或粉土平均厚度1.6 m;

(3) 冲积层:

以粉土为主, 局部夹有粉砂和中砂, 平均厚度1.79 m;

(4) 残积土:

以粉土为主, 平均厚度4.34 m, 顶板埋深4.0 m～6.1 m;

(5) 全风化岩:

岩石已风化成粉土或粉质粘土平均厚度1.4米, 顶板埋深8.4 m～10.7 m;

(6) 强风化岩:

岩芯多呈半岩半土状, 平均厚度2.67 m, 顶板埋深9 m～13.2 m;

(7) 中风化岩:

以褐红色粉砂岩为主, 局部夹微风化岩, 层厚1.5 m～9.4 m, 平均厚度5.73 m, 顶板埋深11.6 m～16.0 m;

(8) 微风化岩:

以砾岩为主, 部分为粉砂岩, 顶板埋深13 m～23.3 m。本工程基本风压值W0=0.5 kN/m2, 按7度近震设防, Ⅱ类场地。外墙及分户墙为190厚砌块, 内隔墙为120厚砌块, 砌块容重为13 kN/m3。

2 结构体系及其设计

经综合分析和技术经济比较, 本工程主塔楼及裙房均采用框架——剪力墙结构体系, 裙楼竖向结构由电梯井筒、落地剪力墙及框架组成;主塔楼竖向结构由电梯井筒、剪力墙肢、短肢剪力墙组成。根据使用功能需要, 将主塔楼四周框架柱在7层以上转换为短肢剪力墙, 第六层设梁式转换层。抗震等级按高层建筑取为二级。由于转换层高度受限制, 为减小转换梁截面尺寸, 改善结构的受力性态, 经与建筑设计配合, 尽量使短肢剪力墙一端支承在框支柱上, 使得短肢剪力墙与转换梁协同工作, 减小转换梁单独工作时的应力集中。

3 基础型式

地下室底板处为全风化岩及强风化岩, 且岩层埋深起伏较大, 故采用人工挖孔桩, 一柱一桩, 桩基安全等级为一级;持力层为微风化粉砂岩或砾岩。岩石单轴饱和抗压强度标准值为23.7 MPa, 岩石桩端承载力标准值qp=7 000 kPa;桩长约5 m～12 m, 入岩深度0.5 m;桩身砼强度等级C30 (见表3) 。

4 结构计算结果及分析

采用中国建筑科学研究院编制的基于墙元的空间组合结构有限元分析软件SATWE对本工程的结构进行了计算。本工程计算总层数为27层, 其中地下2层, 地上25层。具体结果见表4、表5、表6。计算结果分析如下:

(1) 结构平振第一自振周期T1在2.06～2.28之间, T1=0.076n～0.084n (n为计算层数) , 说明结构刚度较大。

(2) 结构第三周期T3为扭转振型, 其中T3/T1为0.72, 小于《高规》0.9的限值, 说明结构抗侧力构件平面布局合理。

(3) 结构构件最大水平位移与楼层平均位移之比, 最大值为1.38, 大于1.2而小于1.5, 说明结构扭转效应较为明显, 但在合理范围之内。

(4) 从图五可以看出, 地震作用下X向最大楼层反应力在转换层出现畸变点, 结构设计应采用相应的加强措施。

(5) X、Y方向转换层侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者分别为1.1284、1.05, 说明结构竖向结构布置合理。

(6) SATWE计算结果显示, 与转换层相连的短肢剪力墙超筋较严重。进一步用TBFEM程序进行计算分析, 应力集中在转换梁短肢剪力墙交接处。显示了转换梁短肢剪力墙等应力线, 与之相比较, 同时给出了将短肢剪力墙改为满跨支承的整片墙等应力线。可以看出, 与整片墙相比, 短肢剪力墙应力较集中于墙肢。文[1]中的研究结果也说明框支剪力墙在转换层上部的墙体所受内力很大, 易破坏。文[2]中也有相同的结果。为此, 结构设计时, 将第七层墙肢加长、加厚, 同时, 框支柱尽可能延升至第七层。

5 高位转换的加强措施

本工程转换层设在第7层楼面, 属高位转换。有关研究表明, 高位转换的落地剪力墙及框支柱在地震作用下容易出现裂缝, 所以设计高位转换层时, 应增加转换层下部剪力墙及框支柱的延性。采取以下工程措施:

(1) 结构分析采用空间薄壁杆件模型的TBSA和采用墙元的SATWE两套程序进行计算。考虑施工模拟。

(2) 严格按照抗震设计五准则, 即强竖弱平 (强柱弱梁) , 强节弱杆, 强剪弱弯, 强压弱拉, 强竖根来进行结构设计, 对结构的底部区域及错层处剪力墙进行加强处理。

(3) 短肢剪力墙的轴压比控制在0.6以内;框支柱轴压比控制在0.7以内;框架轴压比控制在0.8以内。

(4) 落地井筒砼外墙在转换层以下加厚至450 mm。

(5) 转换层楼板采用200 mm厚, 设双层双向配筋, 配筋率大于0.25%;同时转换层上层即第8层楼板亦加厚至130 mm设双层双向配筋。 [ID:4727]

摘要：本文主要介绍了某高层建筑结构设计的过程, 并结合该高层建筑结构设计的特点进行分析, 提出了一些解决措施, 以供参考。

关键词：结构体系,剪力墙,转换层,结构设计

参考文献

[1]徐培福, 王翠坤, 等.转换层设置高度对框支剪力墙结构抗震性能的影响[J].建筑结构, 2000, (1) .

高层建筑安全施工的特点 篇2

建筑施工行业是伤亡事故最多的行业之一，政府部门对建筑施工颁布有许多安全生产的法规。“建筑生产、安全第一”是每一个施工企业必须落实的口号，施工安全技术是施工技术的重要组成部分，经过总结和研究历年来大量事故的教训，对一般土建施工已有许多安全操作规程和施工安全措施。高层建筑施工是建筑施工范畴的一部分，已经制定和行之有效的各分部分项工程中的 安全技术规程都使用于高层建筑施工。但高层建筑施工有更大的危险性，所以遵循一般工业与民用建筑有关施工安全规程之外，还必须执行适应高层建筑施工特点的一些安全措施。为了便于对高层建筑施工安全技术进行研究，需从安全生产角度对高层建筑施工的特点进行分析，根据上海地区近年来高层建筑施工实践，体会到高层建筑安全施工有如下特点：

1．高层建筑基础开挖深度深

高层建筑地基单位面积的荷载大，因此对相对深度范围内的地基土要进行处理，例如打桩作人工地基，或加做较深的地下室。由于以上海为代表的软土地基，在地基处理与做深度基础时，作业危害因素从地下土体扩散到的工地界限以外，有时会造成重大的生命财产损失。例如上海北京东路某工程打桩时，工地外煤气管泄漏，使居民煤气中毒。又如上海中山北路某工程挖土使城市水管爆裂，中山路积水使交通中断；上海虹桥地区某工程井点抽水，使道路下陷、管道开裂，需重新排管修路；类似以上的事故多起。另外，由于高层基础开挖的基坑深，坑边物体落下打死人，操作人员落入坑下死亡以及挖坑塌土压死人等事故也屡有发生。所以高层建筑施工必须对由于深基作业带来对周围作业人员本身的危险加以防范。

2．高层建筑作业高度高

现在上海施工的高层住宅多在15-30层,高层宾馆和办公楼等建筑多在20-40多层,所以高层建筑施工的大量作业是在高空进行的。50m以上的高空与10多米高度的作业有质的不同。例如,中山北路某高层住宅从檐口落下一段小钢筋,一直飞落到工地外10多米处, 打在正在行走的的老妇人头上，致使老妇人当即死亡。又如发生过模板被风吹倒，压死操作人员之事。高层建筑楼面预留洞坠死更是经常发生，平常不大注意的小石块从百米高空下落可以砸死人。另外高空物资上下困难，就是最方便的自来水也要采用特殊措施才能上去。一个小小的火苗容易造成火警，扑灭也较平地困难，因此大量高空作业带来的不安全因素是高层建筑施工安全技术必须充分考虑和解决的。

3．高层建筑施工交叉作业多

高层建筑层数多，作业立体化，在一个垂直空间许多层次上斗要进行工作，上下层次互相造成伤亡的事时有发生。如某层建筑工程，上面有人想看看升降机在哪里，当头探到井道口，而下面正好把升降机开上来，一下子把人扎死，而上面落物砸死下面人员的事故就更多了。高层建筑施工不可能避免交叉作业，所以必须有可靠的安全措施来防范可能发生的安全事故。

高层建筑结构特点及其体系 篇3

【关键词】高层建筑；结构特点；体系；抗震设计；轴向变形

0.前言

由于高层建筑与多层建筑相比，最显著的一个特点就是“高”。因此，在进行高层建筑设计的时候，就需要在抗震以及自重等方面进行重点设计。本文主要论述了高层建筑结构的特点。由于高层建筑的特殊性，我们全面分析了高层建筑结构的特点，从而为对高层建筑设计的准确定位奠定良好的基础。另外，本文还分析了高层建筑结构体系，通过系统的了解高层建筑结构体系，在进行高层建筑结构设计中，把握其体系，促进高层建筑结构设计工作的顺利进行。

1.高层建筑结构特点

1.1抗震设计要求更高

在进行高层建筑结构设计的时候，有一项重要的设计就是抗震的设计。由于高层建筑结构的特点，本身高度就是非常的高[1]。因此，在抗震设计方面比多层建筑抗震设计要求要更高。由于我国是出现地震比较多的国家，因而在进行建筑物设计的时候，都要对其进行抗震设计，尤其是本文所谈到的高层建筑，更是要注重对其进行抗震设计。在实际的高层建筑结构的抗震设计中，除了要充分的考虑竖向荷载以及风荷载等因素外，还必须使高层建筑的结构具有良好的抗震的性能，具体实现的目标应该做到小震不坏，大震不倒。

1.2尽量减轻高层建筑的自重

在高层建筑结构设计中，需要对其建筑物自身的自重应该做到尽量的减轻，在一定的程度上来讲，减轻高层建筑的自重比多层建筑减轻的意义要更高。之所以这么说主要是从地基的承载力以及桩基的承载力方面进行考虑的，如果高层建筑物与多层建筑物在同样的地基或者桩基的条件下，减轻建筑物的自重就意味着不会增加基础的造价及其相关的处理措施。并且能够增加层数[3]。尤其是在软土土层具有非常明显的经济上的效益[2]。另外，尽量的减轻建筑物的自重能够提高高层建筑的抗震能力。如果高层建筑物的重量过大的话，那么作用在建筑物结构上的地震剪力就会增大，并且如果高层建筑物的重力过大的话还会造成重心高震作用倾覆力矩大，对建筑物竖向构件会产生很大的附加的轴力，进而造成附加弯矩会更大。

1.3 对水平力的设计

在以往的低层建筑及其多层建筑中，主要的建筑特点是对重力进行重点的设计，然而在高层建筑中，主要的设计上的一个要点是对其水平力进行相关的设计。由于在高层建筑结构中，高层建筑物本身的自重以及楼面使用的荷载在竖向构件中引起的轴力和弯矩的数值与建筑高度的一次方是成正比的；而高层建筑物水平的荷载对结构产生的倾覆力矩而引起的轴力，与建筑物的高度两次方是成正比的[3]。因此，在对高层建筑进行结构设计的时候，需要对水平力方面的具体数值进行准确的计算，将水平力的设计在高层建筑结构设计中作为一项重点的设计进行实施。

1.4 重视概念设计以及理论计算

在高层建筑结构设计中的抗震设计主要分为两部分，一是，计算设计，二是，概念设计。对于高层建筑结构的计算设计一般是在假定的条件下进行性，不论分析手段多么高，分析原则多么完善，但是由于地震的不确定性及其复杂性，以及地基土影响复杂性和结构体系本身的复杂性，容易出现对于高层建筑的计算设计与实际的数值有很大的偏差，特别是当高层建筑的结构进入弹塑性的阶段，往往会出现构件局部的开裂甚至是破坏，这时的结构已经很难采用常规的计算原理进行具体的分析。因此，在进行计算设计的同时把握好概念设计是非常有必要的。

1.5 轴向变形问题

高层建筑自身的一个特点就是比较高，因此，建筑自身的竖向荷载施加的作用力也比较高。进而常常会造成柱体内部轴向变形，甚至会影响到连续梁弯矩。另外，轴向变形还能够影响到整个高层建筑建筑预制构件下料的长度[4]。在进行构件的预制的时候，应该根据轴向变形的情况，进行系统和全面的计算，并且将结果作为下料的依据，对下料的长度进行及时的调整。

2.高层建筑结构体系分析

在我国的高层建筑结构设计中，对于建筑结构的体系上的选择，一般是选择采用钢筋混凝土的结构类型。结构体系主要分为，框架结构体系，剪力墙结构体系等。高层建筑的框架结构体系主要是由楼板，梁，柱，基础等构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，是高层建筑的主要的承重结构，各个平面框的架由连系梁进行连接，从而构成了一个空间的结构体系。

2.1框架结构体系

应用框架结构体系主要有以下几方面的优势：一是，建筑平面的布置比较灵活，从而能够获得大的空间。二是，建筑的立面比较容易处理，结构的自重也比较轻，在其计算理论的理论上也较为的成熟。框架结构也有其自身的缺点，主要是框架结构的柔性比较大，从而导致抗侧力的能力较差，容易产生较大的水平位移。但是，由于采用框架结构能够提供较大的建筑空间，在平面布置方面也较为的灵活，从而可以适合多种工艺使用的要求，在高层建筑结构中已经得到了广泛的应用。

2.2剪力墙结构体系

剪力墙结构体系是指，在高层建筑结构中为了能够提高建筑结构整体的抗侧力刚度，从而设置的钢筋混凝土墙体，称为“剪力墙”，剪力墙在高层建筑结构中主要的作用是能够提高整个高层建筑的抗剪强度以及刚度。高层建筑采用剪力墙的结构体系，从历史的抗争能力上分析，剪力墙结构表现出非常好的抗震性能，从而大大的减少地震破坏的严重程度。高层建筑采用剪力墙结构主要适用于墙体较多并且房间面积不大的情况，从而可以使房间不露梁柱[5]。剪力墙结构的墙体较多，因而不太容易布置较大的房间，为了满足需要大空间的要求，可以在部分底层以及部分层取消剪力墙代之以框架，从而形成框支剪力墙结构。

3.结束语

本文对高层建筑的结构特点极其体系进行了相关方面的探讨与分析，通过本文的研究，我们了解到，在进行高层建筑结构设计时，应该全面的了解高层建筑的结构特点及体系，才能够在具体的设计中，把握相关的重点，规避不利的因素，在设计中将各个方面都能够考虑的充分，从而使高层建筑结构设计合理，促进高层建筑结构设计工作的顺利进行，同时也为高层建筑的顺利施工打下良好的基础。

【参考文献】

[1]于险峰.高层建筑结构设计特点及其体系[J].中国新技术新产品，2009，（24）.

[2]Lu Min-rise building structural design features and precautions[J].The China new technologies and products，2011，（14）.

[3]Zhao Minghua，Zhao Xiaohui design and analysis of the high-rise building structure in China[J].Private Science and Technology，2010，（05）.

[4]柳浩杰.某高层办公综合楼结构方案的设计[J].四川建材，2009，（02）.

浅析高层住宅建筑的防火特点 篇4

1 高层居民住宅火灾隐患的主要原因

1)消防设施不齐全。

由于《高层建筑设计防火规范》是随着经济和社会的发展而逐渐形成和完善的,所以一些较早建成的高层建筑对于现行规范来说存在着火灾隐患。还有部分高层居民住宅存在消防设施“缺斤短两”、质量性能差、功能不全和违规使用等火灾隐患,如必须安装的消防设施没有安装,必须保持完好的设施残缺不全等。

2)隐蔽工程施工质量不过关。

高层居民住宅的建造环节多,施工时间长,导致高层建筑在使用上存在先天性火灾隐患的现象屡见不鲜。

3)管理措施不到位。

一些高层居民住宅的管理部门对建筑本身潜在的隐患认识不足,缺乏消防管理意识。

2 防范高层居民住宅火灾的对策

2.1 安全疏散方面

关于疏散楼梯的设置,《高规》要求:高层建筑每个防火分区的安全出口不应少于两个,仅当18层及18层以下,每层不超过8户,建筑面积不超过650 m2且设有一座防烟楼梯间和消防电梯的塔式住宅才可只设一个安全出口。在有些设计中,按规定应设两个楼梯的却只设了一个,使建筑物留下了先天火灾疏散隐患。《高规》还规定“单元式住宅每个单元的疏散楼梯均应通至屋顶”,这是从高层住宅发生火灾时人员的疏散和防烟的双向角度考虑的,但我们经常看到有的高层住宅把整个屋顶做成多面坡形或四面坡形,致使楼梯不能通至屋顶。

住宅建筑内的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室或合用前室都是火灾时最重要的疏散通道。根据当今世界发达国家经验及我国国情,自然排烟都是被认同的一种经济、简单、易操作的排烟方式,因此应当优先采用,要求楼梯间有一定的开窗面积,且排烟窗应设在墙面上方,同时要求能方便开启。但完全依靠自然排烟有时是难以保证消防安全的,因此还必须根据需要按规定在封闭楼梯间、电梯间增设机械排烟、通风系统。

2.2 防火分区方面

防火分区包括水平和竖向两种。水平防火分区是当住宅建筑楼层面积超过一定规模时,应用防火墙、防火门及防火卷帘等将各楼层在水平方向分隔为两个或几个防火分区。《高规》要求高级住宅、19层以上的普通住宅每个防火分区控制在1 000 m2以内;10层～18层普通住宅每个防火分区在1 500 m2以内。竖向防火分区的概念是指上、下层间分别以耐火极限不低于1.5 h或1 h的楼板等构件进行防火分隔。一般说来,竖向防火分区为每层一个分区,或2个～3个楼层一个分区。对单元或住宅而言,由于上、下层间的钢筋混凝土楼板完全可以起到阻滞火势向上蔓延的作用,因此竖向防火分区的重点是对建筑内部的垃圾道、设备管井、空调管道及楼梯间、电梯间实行防火阻隔,最大限度地降低火势蔓延速度,控制火灾燃烧面积。

2.3 消防给水设计方面

根据《高规》的有关规定,消防给水系统由消防水源、水箱(屋顶及分区减压水箱)、水泵、控制室、消防管网和消火栓等几部分组成。在扑救失利的火灾案例中,有80%以上是由于消防给水不足造成的。高层住宅设置的消防水箱,应满足室内最不利点灭火时的水压与水量需要,否则应设高气压给水、稳压泵等增压设施,其水箱容量应根据建筑平面类型(通廊式、塔式、单元式)、层数和建筑面积而合理确定;高层住宅的室外消防给水管网应布置成环状,其消火栓尽量露明便于消防车取水,设置数量应符合规定,给水压力不应低于0.1 MPa。高层住宅的室内消防给水系统宜与生活给水系统分开设置,室内消防给水管道也应布置成环状,其中进水管和区域高压或临时高压给水系统的引入管不应少于两根。消防水泵是消防给水系统的心脏,其工作性能、数量、安装及开启方式必须保证消防泵及时、可靠地运行,在同一小区内,消防水池和消防水泵房可以共用,室内消火栓给水系统和高级住宅的自动喷水灭火系统还应设置水泵接合器,其设置数量与水流量必须符合规定,其距室外消火栓或消防水池的距离宜为15 m～40 m。至于室内消火栓,《高规》要求设置在住宅走道、楼梯间、消防电梯间前室等明显部位,要点是方便取用和保证两股有效水柱的同时到达,但目前的住宅建筑设计经常没考虑消火栓箱预留位置。

2.4 防排烟设计方面

高层建筑火灾死亡人数中60%以上均死于烟气,因此防排烟设计是建筑防火中必不可少的环节。防排烟方式分为两类:1)自然方式,即通过外窗、阳台及至竖井将烟排出。2)机械方式,它又分为加压防烟和减压排烟两种。自然方式因易受风向、地区影响而效果难以保证,因此国家规定居住建筑高度超过100 m时不应采用自然方式排烟。在居住建筑中设置天井,使位于内部的防烟楼梯间、消防电梯前室等向其开窗自然排烟是非常有效的方式;同时,竖井亦可用于地下层的楼梯间,对平时采光、通风及火灾时排烟都很有利。对机械方式而言,其加压防烟主要用于防烟楼梯间及合用前室等部位,减压排烟则主要用于一些封闭空间、中庭、地下室及疏散走道等。

2.5 电气防火设计方面

高层住宅建筑的电气防火设计主要包括两个方面:1)增强电气安全,避免因线路长期超负荷运行,绝缘老化严重而引起电气火灾的可能,甚至要考虑因地震、雷击等突发灾祸诱发的电气火灾的防范;2)保障消防电源及配电,火灾应急照明、疏散指示标志和实现火灾自动报警及消防总控。这里需要强调的有两点:a.对高层住宅小区,特别是12层以上的住宅建筑的消防水泵和电梯等应实现双回路供电,包括使用自备发电机组和蓄电池作为消防备用电源。b.高层住宅的消防用电设备应采用独立的供电回路,确保火灾发生时消防总控制室、消防电梯、消防水泵、事故照明、防排烟系统的消防用电及对上述消防用电设备的两个电源的切换方式,切换点和自备电源的启动时间都必须符合《高规》的规定。

2.6 灭火器材方面

众所周知,灭火器是扑灭初期火灾的重要消防器材,轻便灵活,可移动,稍经训练即可操作,经实践证明是消防灭火过程中较理想的第一线灭火工具。但是在消防检查中发现许多高层住宅公寓并没有按规定设置灭火器或设置数量不足,而《建筑灭火器配置设计规范》明确规定,一个灭火器配置场所内的灭火器不应少于两具,这是因为在实际灭火时,若有两人能同时手持灭火器协同灭火,对迅速有效扑灭初期火灾特别是对较大火势很有必要。此外,所有移动式灭火器材应按规定存放、更新与维修,以保证其正常使用。

2.7 管道井防火方面

《高规》规定,电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等竖向管道,应分别独立设置,其井壁应为耐火极限不低于1 h的不燃烧体;井壁上的检查门应采用丙级防火门,《高规》还规定,建筑高度不超过100 m的高层建筑,其电缆井、管道井应每隔2层～3层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体做防火分隔;建筑高度超过100 m的高层建筑,应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体做防火分隔。电缆井、管道井与房间、走道等相连通的孔洞,其孔隙可采用水泥砂浆板、钢板等不燃烧材料填塞密实。

2.8 消防扑救方面

合理规划高层建筑周围的平面布局,对于高层建筑周围道路、绿化、停车场等场地的设置应提出具体要求,为消防登高车辆留出作业面。

2.9 要加强安全检察,完善大楼管理措施

高层建筑投入使用后,相关职能管理部门应定期、不定期的对其进行安全检查,对疏散通道的畅通情况、防火门的敞闭情况、消火栓内设施齐备情况、灭火器时效情况、防火卷帘、消防水泵、排烟风机等消防设施以及电梯等的运转情况登记造册,将火灾防范工作做好。同时,指导、督促大楼物业管理部门制定、完善相应的管理制度,并明确相关责任人、落实相应责任。将物业管理部门日常检查和消防部门定期、不定期检查相结合,以此建立起有效的管理机制。

摘要：分析了高层居民住宅火灾隐患的主要原因,从安全疏散、防火分区、消防给水设计、防排烟设计、电气防火设计等多个方面,详细介绍了防范高层居民住宅火灾的对策,以解决高层住宅建筑的防火问题。

关键词：高层住宅,建筑,防火特点,防火对策

参考文献

高层建筑结构设计特点及措施论文 篇5

一、我国建筑结构设计所具有的特点分析

1、影响结构设计的主要因素是建筑物的水平力。以重力为代表的竖向荷载控制，在建设底层房屋、多层房屋及高层的结构设计中都起到了至关重要影响。虽然竖向荷载控制对高层建筑结构设计产生重要影响，但是水平荷载控制在高层建筑中起到决定性的作用。这是因为高层建筑在竖向构件中，建筑物本身的重量和楼面使用荷载所引起的轴力和弯矩的数值，比水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及在竖向构件中由此所引起的轴力数值比例大出了一倍。

2、影响结构设计的另一个关键因素是建筑物的侧移。建筑物的侧移在高层和底层建筑物中的结构设计区别在于控制重点不同，高层侧重于侧移的控制。随着建筑物的建筑高度增加侧移的速度和变形而迅速而加快。所以一定要在规定的高度范围内控制住水平荷载下的建筑物的结构侧移。

二、高层建筑在建筑结构设计中的问题

1、设计质量下降进行高层建筑设计所需的人力和物力资源比一般的建筑方案设计要大得多，而且其设计时间期限一般较短，所给予的设计经费较少，设计任务量又较大，因此，高层建筑设计任务经常出现无人接收问题，就算设计任务被接受，其设计质量也往往是差强人意。施工单位在承包一项工程后，往往会将这个工程的高层建筑设计任务进行转包，因为施工单位很少有具备专业高层建筑设计资格的，但是由于工程转包的设计单位可能也缺乏相应的经验和人才，此情况下往往会因为建筑市场的混乱而造成高层建筑设计工作的失败。

2、参与建设人员的素质相对不高高层建筑设计工作本身就是一项任务繁重的工作，而当前建筑高层建筑设计行业又普遍存在设计人员专业素质缺乏的现象，这更加突出了高层建筑设计的问题。除了设计人员的专业素质缺乏之外，施工单位往往也存在施工人员和高层管理人员缺乏专业素质和职业素养的现象。

3、高层建筑的设计方案存在问题由设计单位的设计人员等原因造成柱脚设计不符合原来的要求，柱脚设计按高层和底层建筑的不同要求分外包设计、埋入设计和外露设计三种。底层和民宅房屋常采用外露设计。在高层建筑中柱脚的刚度由底板的弹性和塑性变形

决定，如果底板出现变形就会导致高层建筑的变形，建筑物的结构就会遭到破坏。所以设计人员必须对这些问题充分考虑或者是在进行内力分析时就要重点防止柱脚节点受到破坏。

三、提高建筑结构设计的措施研究

1、加强监督机制对设计要求的管理高层建筑进行设计之前需要对承包商和设计单位的设计合法资质进行审查，对高层建筑的构件质量合格性和相关单位对于高层建筑结构制作的保证能力、施工安装能力进行检查和评价。由于高层建筑设计存在特殊性和热属性，工程主管部门必需加强高层建筑设计单位的设计管理严格进行审查，做好施工前准备工作。对于承包企业的房屋结构的.施工安装能力和结构件的制作能力进行监督和评。高层建筑符合作业要求:需要设计安装资质符合规定，并保证承包企业能按照高层建筑工程建设的相关规定进行严格施工。

2、提高高层建筑设计图纸的深浅程度在多层次、跨度较大、体型复杂还有大幅震动和高温密闭的设计时都会采用高层建筑设计。设计单位的设计资料必须满足高层建筑设计的要求。设计人员对设计的要求不断改进、尽心竭力态度决定图纸的质量。这样才能保障建筑工程的施工质量。建筑设计的工程师作为建筑结构的设计方案主要负责人，必须要对设计方案进行严格审查，把好建筑设计关，确保建筑施工的顺利进行，保证能预定的时间内开始动工。提高建筑设计的安全性、经济性，保障有效发挥设计的科学性，使得建筑设计质量得到提高。高层建筑由于长时间暴露在空气中，没有深度的防腐设计，会导致建筑中的钢材出现腐蚀现象，由于被腐蚀的钢材在用于建筑结构中促使构件截面的面积逐渐变小，使建筑物的建筑质量出现严重的问题。所以负责设计人员应该对高层建筑腐蚀问题和实际情况做出有效的有深度防腐蚀设计，一定实施最优的解决对策与最佳的设计方案来提高建筑经济性与安全性能。

3、加强高层建筑设计方案合理布局设计方案应该根据高层建筑几个不同自身结构形式，综合考虑到建筑的形式特点。设计人员设计出最好的设计方案。前期必须对建筑的实地情况和周边的环境进行汇总和分析。组织专业的设计团队和人员对设计图纸可操作性进行确认。在进行建筑图纸编制中专业的设计人员要利用科学的设计方法进行图纸设计，反复进行论证图纸的可操作性，保证图纸设计的准确性。

4、进行高层建筑设计工作时不能只追求表面功能，要将其功能性深入化，提高其设计深度。要考虑建筑物所能遇到的多种环境状况，并根据这些环境状况来设计高层建筑的使用性能，以此提高建筑物的使用年限。这样优质的高层建筑设计成果还能够为设计单位树立品牌和提高信誉度。高层建筑设计方案完成后，不能立刻投入施工中，要对其进行重重的审查，只有满足多重审核之后，充分保证了设计方案的合理、科学性之后，才能将设计方案正式投入施工，这样能够避免设计施工的风险。

5、在进行设计工作时，无论是自己进行创新还是借鉴外国先进的设计方案作品，都要根据自己的实际情况来进行高层建筑设计任务。只有保证建筑物结构的稳定性以及建筑的使用性能，这里的使用性能即建筑物的舒适性、健康性以及自由性，才能说明这个高层建筑设计的成功。而且，在设计时要充分考虑到高层建筑在建筑物内部的作用和载重性能，要遵循一般的规律和原则进行设计工作。

四、结语

高层建筑施工特点分析与研究 篇6

关键词：城市高层建筑；施工特点；分析研究

引 言

城市高层建筑具有一定的代表性和象征意义，不仅反映了该市经济发展水平的程度，还具备表达传递该地区人文精神和审美情趣的功能。优秀的作品是造型、功能、结构三者之间的完美结合。随着我国经济水平的进步，业主对建筑物的主观需求不断提高，仅仅满足基本功能的使用已经不能达到建设要求。设计人员和施工人员必须仔细分析研究建筑工程的施工特点，融入新技术、新方法，更好地满足人们对建筑物外形美观、结构合理、布局科学、安全系数高、成本低廉、符合环保理念等要求。

1 高层建筑造型、功能、结构三者对施工的影响因素

高层建筑空间布局丰富、功能复杂，高层建筑下半部一般多设置为大面积中庭共享空间（停车场、商场、影院等），另外，高层建筑的上部与下部在使用功能上有所区别，存在中间层支撑结构的改变或体系的转换（商住楼）。在满足功能性的基础上，还要兼顾高层建筑在城市中的“象征意义”特点。这些因素集合在一起，要求我们处理好其功能使用性，结构稳定性、空间丰富性、形态美观性之间的关系。

1.1 人文与环境心理对高层建筑的影响

使用者对高层建筑使用的舒适性要求，对高层建筑与周边环境的协调性要求越发看重。

高层建筑是否拥有舒适、健康的空间环境，是使用者永远的话题。比如：增加中庭，打破高层建筑内部空间的封闭与单调；在开阔的空间进行绿化；沿高层的外表面布置不同深度的过渡空间。这些都是为了降低封闭空间对使用者的压迫感，从而形成良好的内部小环境，增加使用者的舒适度。

高层建筑以其宏伟的尺度和独特的风格，令观者感受到强烈的视觉冲击，在起到地标作用的同时也表现出所在区域的人文价值观。

高层建筑造型是建筑空间组合的外在表现，它同时是内在诸因素的反映。二者是互为依存不可分割的。完美和谐的建筑艺术形象，总是内部合乎逻辑的反映。

1.2 施工技术对对高层建筑的影响

目前，我国高层建筑的单座建筑面积平均超过15000m2，平均施工周期为2年左右。工程量大、工程项目多、涉及工种多，边设计、边准备、边施工已是常态，由于涉及众多单位部门的协作，所以必须精心施工，加强集中管理。

高层建筑施工技术包括钢筋混凝土施工技术和以钢材为主要材料的施工技术。钢筋混凝土以现浇为主，需要研究解决各种模板、钢筋连接、高性能混凝土、建筑制品、结构安装等施工技术。以钢材为主要材料的施工技术涉及装饰、消防、防水、设备等施工。这些方面的施工技术都比多层建筑的施工要求高。

2 高层建筑施工特点分析与研究

一个在技术性和美观性上能够同时达到很高的要求的建筑必然是优秀的作品。一栋优美的高层建筑，是功能、空间、使用、体型的四个要素的完美统一体。若要充分表现出高层建筑的完美统一性，就需要在具体施工过程中，分析和研究以下几个方面问题：

2.1 处理好高层建筑形状与环境的统一性问题

高层建筑和多层建筑物相比较，其垂直荷载、地震影响、风力水平荷载变得非常大，为了避免各层受力不均匀，最好的做法是：使用功能相对简单，空间尽可能统一，受力体系贯通，但是，由于需要兼顾“象征意义”，高层建筑的设计施工反而是最麻烦的。这就需要在具体的施工过程中，结合工程的实际特点，严格按照施工工艺流程，做好各项关键技术，确保工程顺利进行。同时，处理好高层建筑功能性与美观性之间的关系。使其能够成为和谐统一的整体。

2.2 灵活运用多项施工技术，解决工程质量问题

高层建筑施工是一项庞杂的工程，若能抓住主要问题，运用有效的技术手段加以解决，可以确保工程质量。研究解决各种基坑开挖及支护技术，是高层建筑施工的重点；现浇混凝土是高层建筑施工的主导工序，合理地选择模板是缩短施工工期，降低成本的主要途径。

在基坑施工阶段，采用劈裂注浆技术对坑内被动土进行加固处理，提高其抗剪能力；利用轻型井点降水方法对深层土体进行降水，使土体固结，从而提高土体抗剪能力；挖土时，同时卸载立柱桩四周土体，分层开挖，使土体应力得到一个缓慢的释放，确保立柱桩周边土压力的平衡；立柱材料选择工程钢管桩，尽量使用原工程桩进行支撑布置，在满足施工要求的同时达到了省时省工的效果。

模板工程施工阶段，结合工程的结构特点与设计要求，针对不同的结构部位采用相应的模板施工方法。例如：顶板底模采用1830×915×18双层涂模胶合板作面板，截面为50mm×100mm的单根枋作内楞，间距设为600mm。房屋内设通用钢管（扣件式）脚手架，作为支撑系统。

混凝土工程施工阶段，采用平板振动器平板振动器插入式高频振动棒结合振捣。用“赶浆法”推进分层浇筑横梁，浇筑到平板位置时，再与板混凝土一起浇筑。

在设备基座浇注的地方，对混凝土面进行凿毛处理并清洗干净，安装侧模板，设置标高，按设计要求进行浇注。待浇筑完工后，检查预留孔洞及螺栓的偏差，并将其调整至符合设计要求，然后将表面压平修光。

采用插入式高频振动棒振捣，每一层浇筑的厚度不能大于50cm。振捣密实后再浇注第二层，直至完成。

对于整个立柱，则需要一次性浇筑到梁底或板底。混凝土浇注完毕后，在12h之内用土工布加以包裹，并定时浇水养护，保持表面湿润。养护时间不少于半个月。

需要对混凝土的温度进行有效监控。这样做是为了防止产生裂缝。在混凝土温测过程中，需要对各层的温度都进行测量，并就其温度变化进行分析，实施有效的养护工作。养护混凝土是为了有效控制混凝土温度，以满足混凝土抗力要求。浇筑混凝土时，应使用塑料布加以覆盖，并在塑料布外面覆盖防寒毡，做好保温保湿工作，避免浇筑件由于脱水而产生裂缝。必要时候应设置隔热层，实现浇筑件内部温度有序降低。

3 结 论

对于高层建筑的施工而言，必须首先对工程施工质量进行严格有效的控制，确保高层建筑的整体施工质量。在此基础之上，还应注意合理运用施工技术，解决施工中的具体问题，从而使得高层建筑的“地标性”功能能够得到充分展现。从而实现科学技术与人文艺术的有机结合，体现高层建筑的审美效果。

参考文献

[1]高层建筑施工技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]李福民.关于高层建筑施工质量控制问题探讨[J].China's Foreign Trade，2010.

[3]赵巍岩.当代建筑美学意义[M].南京：东南大学出版社，2001.

探析高层建筑火灾的特点及技术防范 篇7

关键词：高层建筑,火灾特点,技术防范

超过一定层数或高度的建筑称为高层建筑。国际通行将高层建筑分为4类:第一类为9～16层(最高50 m),第二类为17～25层(最高75 m),第三类为26～40层(最高100 m),第四类为40层以上(高于100 m)。我国《民用建筑设计通则》和《高层民用建筑设计防火规范》将10层及10层以上的住宅建筑和高度超过24 m的公共建筑和综合性建筑划为高层建筑。

1 高层建筑火灾的特点

1.1 功能复杂,火灾隐患多

高层建筑大多数是综合性建筑,建筑面积大、层数高、功能复杂、使用单位多,火灾隐患多(例如可燃物多,管理松弛,人为引发火灾因素多等)。

1.2 竖井林立,火势蔓延快

由于功能需要,高层建筑需设置电梯井,排水管道井,通风道、电气与通信等各种设备竖向管道井。竖井是火势垂直蔓延的主要途径,犹如一座座高耸的“烟囱”,热烟在竖井中的上升速度随热烟温度和建筑高度的增加而迅速增大。试验证明,火灾各阶段烟气在水平方向和垂直方向的扩散情况见表1,按照表1中的数据计算,50 m、100 m的高层建筑发生火灾时,烟气由底部通过垂直通道扩散到顶部,使整个大楼形成火柱的时间分别为12～17 s、25～33 s。

例如,美国米高梅旅馆未采取防火分隔措施,在防火墙上开了许多大孔洞,当旅馆起火时烟火通过竖井迅速向上蔓延,浓烟在很短时间内笼罩整个大楼,烈焰高出大楼顶约150 m。

1.3 人员集中,疏散困难大

高层建筑大多是商场、宾馆、住宅、办公等多功能建筑,人员十分集中,出现火灾时疏散速度慢、难度大,主要表现在:一是高层建筑火势蔓延快,用于安全疏散的时间有限;二是高层建筑层数多,疏散通道有限,部分高层建筑疏散通道复杂,将人员疏散到地面或其他安全场所所需要的时间长;三是人员集中,数量多,成分复杂,出现火灾时疏散组织困难,极易因混乱而堵塞疏散通道;四是火灾伴随的浓烟严重影响人们的视线,使人们看不清疏散方向;五是各城市满足高层建筑安全疏散和扑救需要的消防力量、登高消防车数量、登高消防车性能差别很大。

美国“911事件”就是一个惨痛的教训。世界贸易中心每天约有50 000位办公人员,5 000位外来人员,5 000位观光客,1.5万位购物人员,2001年9月11日遭飞机撞击,北楼94～98层失火,南楼78～84层发生巨大爆炸。人们沿消防楼梯撤离时,发现消防楼梯一片黑暗,严重阻滞了人群疏散的速度。显然,世界贸易中心的消防楼梯没有安装充足的应急照明灯。

1.4 设备繁杂,电气故障引发火灾几率高

高层建筑用电设备多(例如电气照明设备、电梯用电设备、消防用电设备、空调制冷设备等);电气系统复杂;电气线路多(例如高压供电线路及低压配电线路、火灾自动报警线路、消防联动控制线路、通信线路等);电气用房多(例如变电所、监控中心、消防中心等);供电可靠性要求高,一般均要求有2个及2个以上的供电电源;耗电量大;负荷密度高;自动化程度高。因此,高层建筑因电气设备使用不当、维修不及时、维护不到位而导致漏电、短路、雷击等引发火灾的几率高。

例如,美国米高梅旅馆发生火灾的原因为吊顶上部电线短路,巴西焦玛大楼发生火灾的原因为空调的电线短路。

1.5 因素众多,火灾扑灭难

火灾初期是灭火的良机,高层建筑火灾成功扑救的案例大多是在火灾发生初期就有效地控制了火势。其主要影响因素有:现场人员心理素质、使用灭火设备的熟练程度;消防设计是否合理;室内消防给水设施配备是否正常,维护是否及时;消防水量是否充足等。

例如,在1993年辽宁大连某医疗器具有限公司发生火灾的案例中,导致大楼火势迅速蔓延的原因有:火灾自动报警系统发生故障后未能自动报警;没有设计防火墙;通风管道没按要求设计防火阀。因此,在火灾发生初期未能有效控制火势,至使火势迅速蔓延。

若错过灭火良机,火势已经蔓延,则主要影响因素有:报警的方式;消防中心与火灾现场的距离;消防救援设备的性能;消防过程的指挥与配合;火灾楼层高度;发生火灾时的天气情况等。

例如,巴西焦玛大楼未设火灾报警装置、自动喷水、消防水泵、防烟楼梯间等,消防水源不足;又如央视新建大楼消防水压不足,没有灭火的水源,消防队员无法到达起火层进行灭火。

1.6 浓烟毒气,人员伤亡大

通常情况下,当一氧化碳浓度达到1.3%以上时,人就会感到呼吸困难,很快会窒息死亡。有关专家经过多年研究发现,火灾中被浓烟熏死、呛死的人比被烧死的人多出4～5倍,主要原因如下:一是浓烟含有大量有毒、刺激性气体。二是浓烟的蔓延速度超过火的蔓延速度5倍,烟气的流动方向就是火势蔓延的途径;三是浓烟的能量超过火的能量5～6倍,温度极高的浓烟在2 min内就可形成烈火,即使对相距很远的人都能构成生命威胁;四是有些高层建筑没有按照国家规定安装正压送风系统和排烟系统,造成发生火灾时烟雾毒气大、排烟困难。例如,美国米高梅旅馆火灾中的84名遇难者大部分是因烟气中毒而窒息死亡。

2 高层建筑火灾的技术防范

高层建筑火灾隐患多,疏散困难,损失惨重,涉及面广,危害极大,往往是一层受灾殃及整个建筑,其防火是一个涉及设计、施工、组织、管理、技术等诸多方面的庞大的系统工程,本文只讨论技术防范。

从技术层面来说,高层建筑火灾防范的重点是消防系统。消防系统的主要功能是自动捕捉火灾探测区域内火灾发生时的烟雾或热气,发出声、光报警,并控制自动灭火系统,同时联动其他设备的输出接点,控制事故照明及疏散标记、事故广播及通信、消防给水和防排烟设施,以实现监测、报警和灭火的自动化。它由感应机构(即火灾自动报警系统)、执行机构(即灭火自动控制系统)和避难诱导系统3个部分组成,消防系统的组成如图1所示。

2.1 火灾自动报警系统

火灾自动报警系统是消防系统的核心,可实现自动(手动)发现火情,并能及时报警,以不失时机地控制火情的发展,将火灾损失控制在最低限度。

火灾自动报警系统由触发装置、火灾报警装置、控制装置、电源4个部分组成,火灾自动报警系统组成如图2所示。其中,触发装置用于自动或手动发出火灾报警信号,或向控制和指示设备发出现场火灾状态信号;当发生火灾时,火灾报警装置能发出区别环境的声光报警信号;控制装置用于当接收到火灾信号后,能通过模块自动或手动启动相关消防设备,并显示其工作状态;电源的作用是为火灾自动报警系统提供能源,属消防用电设备,须双电源供电,一般主电源采用消防电源,备用电源采用蓄电池组。

火灾自动报警系统有3种基本形式:区域报警、集中报警和控制中心报警。

2.2 消火栓控制系统

消火栓灭火是最常用的灭火方式,消火栓系统的主要设备有蓄水池、加压送水装置、室内消火栓等。其中,蓄水池用于提供充足的消防用水,高位水箱的蓄水量应能提供火灾初期前10 min的消防用水,10 min以后用水由消防水泵通过低位蓄水池或市区供水管网提供;加压送水装置用于保证喷水枪有足够的水压。

一般设置2台互为备用的消防水泵,其控制方式有3种:一是由消防按钮控制,火灾发生时,用小锤击碎消防按钮玻璃罩,按钮自动弹出,接通消防泵电路;二是由水流报警启动控制器控制,火灾发生时,高位水箱向管网供水,水流冲击报警启动器,发出火灾报警信号,启动消防泵;三是由消防控制中心控制,火灾发生时,灾区探测器将信号送至消防中心报警控制器,报警控制器发出消防水泵联动信号。

2.3 自动喷水灭火系统

自动喷水灭火系统能在火灾发生时自动进行喷水灭火,并发出警报,是目前世界上使用最广泛的固定灭火装置。根据《高层民用建筑设计防火规范》规定:一、二类高层建筑必须设置自动喷水系统。火灾发生时,装有热敏液体的玻璃喷淋头表面温度达到动作温度时,喷淋头内液体膨胀,内压力增大,喷淋头炸裂,喷淋管网中的压力水自动喷出,压力开关、水流指示器动作,通过火灾自动报警系统启动喷淋水泵,保证喷淋头供水,并记录报警时间及位置。

美国米高梅旅馆起火部位“戴丽”餐厅和伤亡人数最多的20～25层均未安装自动喷水灭火设备;巴西焦玛大楼未设自动喷水灭火系统。

2.4 避难诱导系统

避难诱导系统用于突然停电或发生火灾时,在重要的房间或建筑的主要通道继续维持一定程度的照明,保证人员在夜间或烟气很大的情况下安全迅速疏散,及时处理事故。主要包括安全出口、疏散楼梯和楼梯间、疏散走廊、疏散门、火灾应急照明、疏散指示标志、火灾应急广播等。

应急照明设置方式有2种:一是独立设置,应急照明灯具平时关闭,发生火灾时,通过自动控制箱接通应急照明灯;二是混合设置,由正常照明的部分灯具兼作应急照明灯具,其中正常照明灯具由正常照明电源供电,应急照明灯具由正常照明电源和应急照明电源双电源供电,双电源的切换由末级应急照明切换箱实现。

疏散指示照明采用白底绿字或绿底白字,在消火栓处、防烟控制箱、排烟控制箱、手动灭火装置处、电梯入口处、疏散楼梯的休息平台、疏散走廊、公共出口处嵌墙安装或吊装。

火灾应急广播又称火灾事故广播系统,用于组织人员快速、疏散。一般由音源、话筒、音箱等组成。

2.5 消防通信系统

消防通信系统又称消防专用电话系统,是高层建筑内部独立通信系统,专用于发生火灾时通信联络,指挥灭火。系统中主叫与被叫用户间为直接呼叫应答。一般在消防控制室设对外直拨的119电话,在消防泵房、气体灭火控制室、高低压配电室、电梯机房、各层消防电梯前室及消防保卫值班室均设固定式消防专用电话,在主要疏散通道上设便携式消防专用电话,随时可与消防控制室直接通话。

2.6 防排烟控制系统

防排烟控制系统用于防止烟气侵入安全疏散通道,消除烟气大量积聚。常用的方法有隔断或阻挡、排烟、加压防烟。主要包括正压送风机、排烟风机、正压送风阀及设于空调通风管道上的防排烟阀、防火卷帘门等。

2.7 电梯控制系统

发生火灾时,火灾自动报警系统联动模块发出指令,客梯全部降到首层,待梯内人员疏散后,自动切断客梯电源;消防电梯降到首层,供消防人员使用。

综上所述,高层建筑火灾防范重于灭火,自救重于他救,初期重于后期,应立足自防、自救,采用可靠的防火措施,做到安全适用、技术先进、经济合理。如果按着上述建议进行火灾防范,建立一套完善的火灾防范系统,可以有效地防范高层建筑发生严重的火灾事件。

参考文献

[1]GB 50116—98,火灾自动报警系统设计规范[S].

[2]GB 50045—95,高层民用建筑设计防火规范[S].

高层建筑特点 篇8

1 水封及其被破坏的原因

为防止排水管道中产生的臭气及各种有害气体进入室内污染环境, 需在卫生器具出口处设置存水弯。存水弯中存有一定高度的水封, 称为水封高度。水封高度越大, 防止气体穿透的能力越强, 但也越容易在存水弯底部沉积赃物, 堵塞管道。为防止气体穿透水封进入室内, 水封高度不得小于50 mm, 通常采用50-100mm;对于特殊用途器具, 当存水弯较易清扫时, 水封高度可以超过100 mm。

1.1 器具存水室中水封被破坏的原因。

(1) 自虹吸作用。卫生器具瞬时大量排水时, 因存水弯自身充满而发生虹吸, 使存水弯中的水被抽吸。 (2) 诱导虹吸作用。立管中排水流量较大时, 会造成中、上部立管水流流过的横支管在短时间内形成负压, 使卫生器具的水封被排吸;横支管上一个或多个卫生器具排水时, 也会造成不排水卫生器具的存水弯产生压力波动, 形成虹吸而破坏水封。 (3) 正压喷溅。当卫生器具大量排水时, 立管中水流高速下降, 易在立管底部形成正压, 使存水弯中的水封受压向上喷冒;当正压消失时, 上升的水柱下落, 由于惯性力使部分水向流出方向排出而损失水封高度。 (4) 惯性晃动。立管中瞬时大量排水或通气管中倒灌强风, 使水封水面交替上下晃动, 不断溢出水量, 降低水封高度。 (5) 毛细管现象。在存水弯的排出口一侧因向下挂有毛发、布条之类的杂物, 在毛细管作用下吸出存水弯中的水。 (6) 蒸发。卫生器具长期不用, 存水弯中的水封因逐渐蒸发而破坏, 尤其在冬季室内有采暖设备时蒸发更快。学校或旅馆等长期无人使用的卫生间, 地漏水封容易因蒸发而损失。

1.2 规范明确禁止使用的存水弯。

为实现水封的正常功能, 在我国现行规范中, 有禁止采用钟罩 (扣碗) 式地漏的规定。下面介绍建筑给排水规范明确禁止使用的存水弯类型, 存水弯主要有6种: (1) 有移动部件的存水弯。利用机械或移动部件保存水封不可靠, 同时这种存水弯有可能被污水腐蚀而失去效用, 或加剧堵塞。 (2) 钟罩式存水弯。一般不能提供足够的水封深度抵御管道系统中的压力波动, 水封容易被破坏, 而且水封易蒸发, 钟罩处易堵塞。 (3) 冠顶通气的存水弯。通气部位距水流紊动区太近, 不利于通气。 (4) 内分隔型存水弯。分隔在存水弯内部无法看见, 若被腐蚀或遭到机械损坏, 则失去作用。此外, 造价较高, 内部也容易堵塞, 可用于卫生器具自带的存水弯, 但材料必须是玻璃、陶瓷或塑料。 (5) S形存水弯。弯内水流垂直向下, 与重力方向一致, 造成存水弯出口侧水流容易加速而形成虹吸。 (6) 圆筒形存水弯。该存水弯用于浴缸类卫生器具, 容易滞留毛发, 引起堵塞。

2 排水横管中的水流运动

建筑内部排水横管中的水流运动是一种复杂的带有可压缩性气体的非稳定、非均匀的流动。

2.1 横管的水流状态。

器具排出管竖直下落的污水具有较大的动能, 在器具排出管或排水立管与横管连接处流态发生转换, 水面壅起形成水跃。此后流速下降, 水流在横管内形成具有一定水深的横向流动。水流能量转化的剧烈程度与管道坡度、管径、排水流量、持续时间、排放点高度、卫生器具出口形式及管件形式等因素有关。高层建筑立管长、排水流量大, 污废水到达立管下端后, 高速冲入横干管产生强烈的冲激流, 水面高高跃起, 污废水可能充满整个管道断面。卫生器具距离横支管的高差较小, 污废水具有的动能小, 在横支管处形成的水跃紊动性较弱, 水流在横管内通常呈八字形流动。水面堕起较高时, 也可能充满整个管段断面。

2.2 横管中的气压变化。

当卫生器具排水时, 有可能造成管道内局部空气不能自由流动而形成正压或负压, 导致水封破坏。排水管道设计成非满流, 是让空气有自由流动的空间, 防止压力波动。当立管大量排水时, B点卫生器具排水, 排水初期, AB和BC段空气受到压缩, 形成正压, 在短时间内使存水弯进口端水面上升H1高度;排水末期, AB和BC段空气因被水流挟带走而减少, 形成负压, 抽吸C点存水弯的水使其流失H2高度。横支管内的正压和负压处于交替变化状态。

3 排水立管中的水流运动

3.1 立管的水流状态。

由横交管进入立管的水流是断续的、非均匀的, 排水立管中的水流为水、气两相流。水流或气流的大小, 决定了立管工作状态是否良好。因此, 各种管径的立管都只允许一定的水量 (或气量) 通过, 以保证水流在下落过程中产生的压力波动不致破坏水封。影响立管中水流运动最主要的因素是立管的充水率, 即水流断面占管道断面的比例。排水立管中的水流状态可分为: (1) 附壁螺旋流。当流量较小、充水率低时, 因排水立管内壁粗糙, 管壁和水的界面张力较大, 水流沿着管壁周边向下作螺旋运动, 此时立管中气流顺畅, 通气量大, 气压稳定。随着流量增加, 螺旋运动开始被破坏, 当水量足够覆盖住管壁时, 螺旋流完全停止, 水流附着管壁下落, 此时管内气压仍较稳定。但这种状态属于过渡阶段, 时间短, 流量稍微增加, 很快就转入另一个状态。 (2) 水膜流。当流量继续增加, 由于空气阻力和管壁摩擦力的作用, 形成具有一定厚度的环状薄膜, 沿管壁向下运动。这一状态有2个特点:第一, 环状水流下降过程中可能伴随产生横向隔膜, 导致短时间内形成不稳定的水塞, 但这种横向隔膜较薄, 能够被空气冲破, 这种现象主要是在充水率为1/4-1/3时发生的;第二, 水膜运动开始后便以加速度下降, 当下降到一定距离后, 速度稳定, 水膜厚度不再变化; (3) 水塞流。当流量足够大, 充水率大于1月后, 横向隔膜的形成更加频繁, 厚度的增加也使它不易被空气冲破, 水流进入较稳定的水塞运动阶段。水塞运动引起立管内气压激烈波动, 对水封产生严重影响, 对排水系统的工况极为不利。水流下落时带着气体一起流动, 水流在立管的中心部位包卷着一团气体, 称为气核体。在整个水流下落的过程中, 气核体不断发生气体压力的变化:舒张或压缩。

3.2 立管中的气压变化及分布规律。

一根横支管排水时, 立管中空气压力的分布规律见图1 (a) 。当水流从1点排入立管时, 立管顶部0点以下的气压立刻降为负压, 因存在沿程损失, 0-1管段的负压沿立管高度小幅度增加;在水流排入的1点处, 压力显著下降, 随后负压沿立管高度逐渐过渡到正压。多根横支管排水时, 立管中空气压力的分布规律如图1 (b) 。在同时排水的l, 2, 3点处, 空气压力都发生显著下降;受下游排水的影响, 上游管段 (如1-2或2-3) 全程处于某一负压下, 气压沿立管高度无明显变化, 只在下游排入点处发生突变, 产生负压叠加;最低排入点以下管段, 负压沿立管高度逐渐过渡到正压。

参考文献

[1]耿化民.高层建筑中的排水系统[J].中国建筑防水, 1997 (6) .

浅谈高层建筑结构及特点 篇9

关键词：高层建筑结构,特点

1 高层建筑的特点及对现代城市发展的意义

高层建筑是各国的城市生产和消费发展到一定程度的产物, 它的出现及迅速发展得益于现代科学技术的进步。同时, 高层建筑的出现也使得建筑艺术效果与建筑特有的功能性、技术因素得到了很好地融合。而对于城市发展而言, 高层建筑的纵向延展使得大面积建筑的实际用地大幅减小, 并能给予建筑更好的采光、更多的绿化;同时, 相较于低层及多层建筑, 高层建筑更能有效的减少市政投资并能从根本意义上缩短建筑工期。因此, 高层建筑的出现及发展有着巨大的现实意义。随着建筑层数和高度的不断增加, 建筑的功能性和类型逾加复杂, 建筑结构体系日趋多样化。高层建筑在保留传统功能性的同时, 更加注重了对美学、风格化方向的研讨, 这也使得高层建筑在结构设计及具体的施工上要求更为严格, 综合性考虑也更为全面。

2 高层建筑结构方式

就世界范围而言, 钢框架和钢筋混凝土框架结构是目前高层建筑所普遍采取的结构方式。钢结构强度高、自重轻、抗震性能好等优点使得它成为了现代高层建筑比较理想的材料。与此同时, 全钢结构造价高昂且在耐火性能方面存在明显缺陷, 因此, 在大多数发展中国家, 钢筋混凝土结构仍是高层建筑所普遍采用的结构形式。同时, 随着施工技术的进步、混凝土材料性能的持续提高, 钢筋混凝土结构的性价比优势更加明显。目前, 国内高层建筑基本上为钢筋混凝土结构。其常见的结构体系主要包括:框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。

3 高层建筑四大常规结构体系

3.1 框架结构

框架结构是现代高层建筑较为常见的结构体系, 它有着建筑平面布置灵活、建筑立面易于处理、自重轻、造价低等优势, 并且计算理论成熟度较高。因而, 被广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库等工程建设中。由于框架结构本身也存在柔性较大、抗侧力能力较差等缺陷, 其对于风荷载作用及地震荷载作用的承载力较低。因此, 其在建筑层数及建筑高度上有着明显要求, 一般而言, 框架结构的合理层数为6~15层, 10层左右为理论上的最经济层数。

3.2 剪力墙结构体系

剪力墙结构主要用于提升整个房屋的抗剪度及刚度, 其基本原理为在高层建筑中设置钢筋混凝土墙体, 由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载, 通常情况下, 剪力墙呈现为多轴线布置或横纵正交叉布置。剪力墙结构体系刚度较大, 空间整体性能较好, 且呈现出良好的抗震性能。因而, 剪力墙结构在住宅和旅馆客房中被广泛采用, 剪力墙结构体系便于分割, 能很好地适应多墙体、多房间的建筑工程, 且能很好地保证房屋的整体美观度。但剪力墙结构墙体较多, 不容易布置面积较大的房间, 因此, 在实际运用中剪力墙结构多与框架结构相结合。

3.3 框架—剪力墙结构体系

框架—剪力墙结构体系综合了框架结构及剪力墙结构的优点, 并形成重新组合构建及基本原理为在框架结构中布置一定数量的剪力墙, 这种结构综合了框架结构布置灵活、使用方便的特点, 更在刚度及抗震能力上有着明显的提升, 因此, 框架—剪力墙结构体系相较于框架结构、剪力墙结构而言, 它能适用于更多楼层, 更高高度的建筑施工。目前, 该种结构体系多用于高层建筑中的办公楼及旅馆。

3.4 筒体结构体系

随着现代建筑对建筑层数, 建筑高度的需求越来越高, 高层建筑对建筑结构体系提出了更多更复杂的要求, 传统建筑结构体系中, 无论是框架结构还是剪力墙结构均以平面工作状态构筑建筑设计, 其梁体刚度, 抗震系数难以达到要求, 这时候一种新的建筑结构体系——.筒体结构体系便应运而生。筒体结构体系的基本原理为:由剪力墙构成空间薄壁筒体成为竖向悬臂箱形梁, 加密柱子, 从而增强梁的刚度, 并能形成空间整体受力的框筒。筒体结构体系通常由一个或多个筒体组成。而比较常见的筒体结构有:框架—筒体结构、筒中筒结构、成束筒结构、巨型结构体系等。

框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、筒体结构体系为目前高层建筑比较常见的几种结构体系。除此之外, 世界范围内还有一些其他的结构形式, 包括:薄壳、悬索、膜结构、网架等。由于这些结构体系均有其各自的特殊性, 并未有广泛应用于现代高层建筑之中, 笔者在此也不做赘述。

4 目前高层建筑所存在的弊端及解决方案

高层建筑在全球范围内的发展对于城市城市化进程、社会发展的裨益不言而喻。同样, 高层建筑的迅速发展也使得越来越多的现实问题浮出水面。例如:高层建筑的大范围发展使得城市人口密集化, 交通拥挤问题难以避免;应力增加导致施工难度增大、工程造价提高;高层建筑防火安全的设计复杂化。因此, 针对高层建筑迅猛发展对城市、社会环境造成的一些弊端, 在工程规划之初便做好城市发展的统筹安排, 协调高层建筑布点与周边环境的关系;克服高层建筑绿化地带不足的缺失;严格把控高层建筑结构、构造、防火安全等设施设的质量关, 将高层建筑发展可能存在的一些隐患降到最低, 将有益于城市的可持续健康发展及建筑业本身的长足进步。就全球范围而言, 随着新材料、超强材料的开发和应用, 混合结构在高层建筑结构中广泛应用, 新的设计概念、新的结构形式的应用, 都将反哺于高层建筑的进一步发展, 正确认识高层建筑的利与弊, 做到扬长避短, 对社会发展、城市建设、建筑业本身的成熟与进步有着十分积极的现实意义。

参考文献

[1]王璋璐, 尚中兴, 蔡卫东.某高层住宅结构设计思路及体会[J].山西建筑, 2004 (18) .

高层建筑二次加压供水方式与特点 篇10

一、3种供水方式和原理

1. 工频供水。

其供水方式为:水池→水泵→高位水箱→用水点。其工作原理是:自来水进入地下水池, 通过浮球阀控制水池中的水位。屋顶水箱里的浮球联动一个磁铁, 随着水位升高, 磁铁慢慢接近一个固定在水箱箱体上的干簧管, 距离足够近时, 干簧管内一对电极受磁铁磁场影响而断开, 水泵断电停止注水。

2. 变频供水。

其供水方式为:水池→水泵→用水点。其工作原理是:自来水进入地下水池, 通过浮球阀控制水池中的水位。变频恒压供水系统采用面板内部设定压力, 水泵供水时采用一个压力传感器检测管网中压力, 压力传感器将信号送入变频器PID回路, PID回路处理之后, 送出一个水量增加或减少信号, 控制马达转速, 使加压管网压力与设定压力相一致。

3. 叠压供水。

其供水方式为:叠压设备→用水点。其工作原理是:自来水进入调节罐, 罐内的空气从真空消除器内排出, 待水充满后, 真空消除器自动关闭。自来水管网的压力不能满足用水要求时, 系统通过压力传感器给出起泵信号启动水泵运行。自来水管网水量小于水泵流量时, 调节罐内的水作为补充水源仍能正常供水, 此时, 空气由真空消除器进入调节罐, 消除了自来水管网的负压, 用水高峰期过后, 系统恢复正常的状态。自来水供水不足或管网停水而导致调节罐内的水位不断下降时, 液位控制器会给出水泵停机信号以保护水泵机组。

二、3种供水方式的特点

1. 从整个费用的角度分析。

设备的费用主要由2部分组成, 即建设费用和运行费用。无论从建设费用还是从运行费用分析, 叠压供水方式费用都是最低, 工频供水方式费用都是最高。

2. 从卫生安全的角度分析。

叠压供水方式的卫生安全性最高, 变频供水次之, 工频供水最低。自来水在到达用户的水龙头前, 通过的设备越少, 被污染的几率越小。叠压供水设备为全封闭式结构, 真正消除了供水二次污染, 为绿色环保新型供水设备;变频和工频供水设备都存在水箱, 而水箱都不是全封闭的, 不密封就存在被污染的可能。水箱本身有缺陷, 其内壁较粗糙很容易附着污垢、滋生青苔;密封性较差, 外界污染物如灰尘、小昆虫易进入水箱污染水质;水箱底部水不流动, 余氯量降低, 容易滋生病菌, 引起二次污染。前一段时间郑州市对二次加压设备进行普查时发现, 半数的二次供水设施水质不达标, 其中绝大多数都是因为水箱没有及时清洗而造成的二次污染。

3. 从设备的适用性分析。

工频供水方式的适用性最高, 变频供水次之, 叠压供水最低。设备的适用性分为2个方面, 对进入此行业的技术要求和对设备工作环境的要求。

工频供水只是简单的水泵、开关、浮球阀等简单机电设备安装调试, 一般的技术工人对照图纸就可以完成整个系统的安装调试, 如果运行过程中出现问题, 一般电工就能解决。变频和叠压设备对人员和设备都有比较高的要求, 整个系统都是变频控制柜在控制, 一旦变频控制柜出现问题, 会造成整个供水系统无法工作, 只有厂家才能维修, 这也阻碍了这种设备的普及。

叠压供水设备没有水箱, 不具备调蓄水的能力, 且对市政管网的供水要求很高。中国工程技术建设标准化协会标准《管网叠压供水技术规程》中规定:采用管网叠压供水方式, 供水管网应能满足用水单位最大小时用水量或设计秒流量要求;采用叠压供水在非消防用水时, 供水管网的水压不得低于该地区供水部门的最低供水服务压力值;管网叠压供水设备的进水管应单独接自市政管网的供水干管, 供水管网为环网时, 宜从环网接入;设备的进水管管径宜比供水管网小两级或两级以上, 或不大于供水管网过流断面面积的1/3, 需工作泵2台及以上, 进水管独立从供水管网吸水时, 应按进水管过水断面面积叠加换算成进水管管径。

4. 对市政管网的影响。

叠压供水对市政管网的影响最高, 变频供水次之, 工频供水最低。工频供水和变频供水都有水箱, 水箱具有调蓄节能功能。水箱通常可以在用水低谷期补充蓄水, 在用水高峰期动用水箱存储的水, 解决居民用水高峰期的用水问题。叠压供水普遍设置了消除负压的功能, 以避免干扰市政管网的压力。但其功能的实现是靠泵前具有断流功能的调节罐。当用水量大于市政供水量时, 调节罐上的真空破坏装置开启, 空气进入水箱, 使原本封闭的调节罐变为断流水箱。但是, 由于直接供水设备上实现断流功能的真空破坏装置是暴露性装置, 用户可以人为调节, 当用户将其开启功能取消时, 调节罐便失去了断流功能成为了真空装置, 直接供水设备的消除负压功能随即无法实现, 从而对供水安全构成严重威胁。