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第六章高层建筑一、高层建筑的特点城市中的高层建筑是反映整个城市经济繁荣和社会进步的重要标志。多少层的建筑或多少高度的建筑为高层建筑，不同国家有不同的规定。我国《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，10层及10层以上或房屋高度超过28m的建筑物为高层。建筑物高度超过100m时，不论住宅建筑或公共建筑，均为超高层。高层建筑的特点（1）在相同的建设场地中，建造高层建筑可以获得更多的建筑面积，这样可以部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题。（2）在建筑面积与建设场地面积相同比值的情况下，建造高层建筑比多层建筑能够提供更多的空闲地面，将这些空闲地面用作绿化和休息场地，有利于美化环境，并带来更充足的日照、采光和通风效果。（3）从城市建设和管理的角度看，建筑物向高空延伸，可以缩小城市的平面规模，缩短城市道路和各种公共管线的长度，从而节省城市建设与管理的投资。（4）高层建筑中的竖向交通一般由电梯来完成，这样就会增加建筑物的造价，从建筑防火的角度看，高层建筑的防火要求要高于中低层建筑，也会增加高层建筑的工程造价和运行成本。（5）从结构受力特性来看，侧向荷载（风荷载和地震作用）在高层建筑分析和设计中将起着重要的作用，特别是在超高层建筑中将起主要作用。因此，高层建筑的结构分析和设计要比一般的中低层建筑复杂得多。二、高层建筑结构的发展概况高层建筑的结构体系是随社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展的。第二次世界大战使高层建筑的发展几乎处于停顿状态，直到20世纪50年代又开始了新的发展。高层建筑结构的抗震研究，导致地震活动比较频繁的日本在1963年取消了房屋高度不得超过31m的限制，使日本的高层建筑得到了发展的空间。钢筋混凝土高层建筑是20世纪初出现的。根据高层建筑的发展过程和目前世界经济和科学技术的发展水平，可以预测今后高层建筑结构的发展趋势如下：（1）新材料的开发和应用（2）高层建筑的高度（3）组合结构（4）新型结构形式（5）耗能减震总之，高层建筑的发展是以增量出现的，并且大体为技术发明、经济条件和城市建设的需要所决定的。三、高层建筑结构体系1、框架结构体系框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构。框架形成可灵活布置的建筑空间，使用较方便。钢筋混凝土框架按施工方法的不同可分为：①梁、板、柱全部现场浇筑的现浇框架；②楼板预制，梁、柱现场浇筑的现浇框架；③梁、板预制，柱现场浇筑的半装配式框架；④梁、板、柱全部预制的全装配式框架。框架结构2、剪力墙结构体系剪力墙结构体系一般用于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。根据施工方法的不同，可以分为：（1）全部现浇的剪力墙；（2）全部用预制墙板装配而成的剪力墙；（3）内墙现浇、外墙为预制装配的剪力墙。剪力墙结构比框架结构刚度大，空间整体性好，用钢量较省，结构顶点水平位移和层间位移通常较小，能够满足抗震设计变形要求。剪力墙结构3、框架－剪力墙结构体系框架-剪力墙结构体系是把框架和剪力墙两种结构共同组合在一起形成的结构体系。房屋的竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担，而水平作用主要由抗侧刚度较大的剪力墙承担。这种结构既具有框架结构布置灵活、使用方便等特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛应用于高层办公建筑和旅馆建筑中。框架-剪力墙结构4、简体结构体系剪力墙在平面内围合成箱形，形成一个竖向布置的空间刚度很大的薄壁筒体；也可加密框架的柱距，并加强梁的刚度，形成空间整体受力的框筒等，从而形成具有很好的抗风和抗震性能的筒体结构体系。该类体系根据筒的布置、组成和数量等又可分为框架－筒体结构体系、筒中筒结构体系、成束筒结构体系。筒体结构（1）框架-一般中央布置剪力墙薄壁筒，它承受大部分水平力；周边布置大柱距的普通框架，它的受力特点类似于框架剪力墙结构。也有把多个筒体布置在结构的端（2由内外几层筒体组合而成，通常内筒为剪力墙薄壁筒，外筒是框筒。（3又称为组合筒结构体系。在平面内设置多个筒体组合在一起，形成整体刚度很大的结构形式。建筑结构内部空间也较大，平面可以灵活划分，适用于多功能、多用途的超高层建筑。5、巨型结构体系巨型结构由两级结构组成，一般有巨型框架结构和巨型桁架结构。巨型框架结构由楼梯、电梯井组成大尺寸箱形截面巨型柱，有时也可以是大截面实体柱，每隔若干层设置一道1~2层楼高的巨型梁，它们组成刚度极大的巨型框架，是承受主要的水平力和竖向荷载的一级结构；上下层巨型框架梁之间的楼层梁柱组成二级结构，其荷载直接传递到一级结构，其自身承受的荷载较小，构件截面较小，增加了建筑布置的灵活性和有效使用面积。巨型桁架结构以大截面的竖杆和斜杆组成悬臂桁架，主要承受水平和竖向荷载。楼层竖向荷载通过楼盖、梁和柱传递到桁架的主要杆件此外，其他高层建筑结构体系如悬挂结构体系、板柱结构体系等也得到了应用。但目前最广泛的还是框架、剪力墙、框架－剪力墙和筒体结构体系。巨型结构四、高层建筑的垂直交通1、电梯的组成电梯通常由轿厢（电梯厢）、电梯井道及运载设备三部分组成。电梯轿厢供载人或载货物之用，要求造型美观，经久耐用，轿厢沿导轨滑行。电梯井道内的平衡锤由金属块叠合而成，用吊索与轿厢相连保持轿厢平衡。运载2、电梯的建筑设计要求根据电梯的运行特点，要求建筑设有井道、地坑和机房（1）井道的大小应根据电梯的型号、机器设备的大小及检修的需要确定，同时考虑施工误差，井道尺寸每边按每10层放大10mm（2）地坑位于井道最底部，考虑电梯停靠时的冲力，地坑底部设有弹簧缓冲器或油压缓冲器；（3）电梯机房一般设置在井道的顶部，机房楼板应按机器设备要求的部位预留孔洞。（1）井道的防火（2）井道的隔振与隔声（3）井道的通风地坑应注意防水、防潮处理，坑壁应设爬梯和检修灯槽。3、电梯门套电梯门厅为电梯各层的出入口，厅门洞口上安装门套，门套装修构造与电梯厅的装修统一考虑，有水泥砂浆门套、大理石门套、木板门套、钢板门套电梯门一般为双扇推拉门，宽度为900-1300mm，开启方法有中央分开推向两边和双扇推向同一边。推拉门的滑槽通常安置在门套下4、电梯的设置影响因素：建筑物内人员密度和电梯运行频率。人员密度（每平米人数）：根据建筑物规模及性质确定。运行频率：办公楼——早晨上班时间及午饭时间最高；住宅楼——下班后的某一个时间段最高；旅馆——傍晚时间最高；医院——周末最高。5、高层建筑电梯运行能力高层办公楼——一台电梯服务有效面积为2500~4000平方米；高层旅馆客用电梯——一台电梯服务100~200间客房；高层住宅——一台电梯每层服务8户左右，一般一台电梯服务面积为5000~6000平方米，服务户数为60~80户左右。6、电梯与楼梯之间的布置关系楼梯应设置在电梯附近，并保证一定的独立性。电梯数量较少时，楼梯和电梯结合布置。电梯数量较多时，分开布置，有一定的隔离。两组电梯之间的净距一般在4.0~4.5米之间。五、高层建筑的防火问题1、防火问题高层建筑火灾的特点：火势蔓延途径多，危害大；疏散困难，容易造成重大伤亡事故；如消防设施设计不够完善，则扑救困难；功能复杂，起火因素多。防火分区：水平和竖向。水平防火分区是指用防火材料将面积大的高层建筑在水平方向分隔成几个防火单元。如1000平米为一个水平防火分区。竖向防火分区则是指上下两个楼层分别用具有足够耐火极限的楼板层进行防火隔离。一般以一个楼层为一个竖向防火分区。2、防、排烟问题为减小火灾时烟气对人的危害，要求高层建筑具有有效迅速排除烟气的功能。即在防火分区的基础上进行防、排烟分区。最大防烟分区应控制在500平米以内，在防烟分区之间设置隔烟和阻烟措施，一般有防烟墙、防烟卷帘、防烟挡板和挡烟梁等。排烟系统有自然排烟和机械排烟。自然排烟作为机械排烟的辅助措施。自然排烟：窗户排烟(简单排烟方式)、烟塔排烟(有效排烟方式)。高层建筑中，作为安全疏散用的楼梯间应设计成封闭或能防烟的楼梯间。防烟楼梯间即在楼梯间的入口处，加设一间面积不小于6平米的前室。前室内设消防栓、防、排烟设施，并设防火门隔开。未便于消防人员直达屋顶救火，高层建筑还应设消防电梯间。其设施与防烟楼梯间一直。3、消防、疏散问题(1)合理布置疏散路线；(2)合理布置疏散楼梯；(3)设置避难层或避难间；(4)走廊的宽度及采光要求应符合防火规范；(5)合理设置安全出口。哈利法塔台北101大楼上海环球金融中心香港环球贸易广场马来西亚双子塔大楼芝加哥西尔斯大厦深圳京基金融中心广州国际金融中心上海金茂大厦香港国际金融中心中兴广场大厦深圳地王大厦帝国大厦中环广场大厦中银大厦