高层建筑是 建筑高度大于27m的 住宅建筑 建筑高度 大于24m的非 单层厂房 、仓库和其他 民用建筑 。( 建筑设计防火规范 GB50016-2014(2018年版))。
在美国,24.6m或7层以上视为高层建筑;在日本,31m或8层及以上视为高层建筑;在英国,把等于或大于24.3m的建筑视为高层建筑。中国《高规》(JGJ 3-2010)1.0.2条规定10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及房屋高度大于24米的其他 高层民用建筑 混凝土结构为高层建筑。
公元前280年古埃及人建造了高100多米的 亚历山大港灯塔 。523年在中国河南 登封 县建成高40米 嵩岳寺塔 。现代高层建筑兴起于美国,1883年在 芝加哥 建起第一幢高11层的家庭保险公司大楼,1931年在 纽约 建成高102层的 帝国大厦 第二次世界大战 以后,出现了世界范围的高层建筑繁荣时期。1970~1974年建成的 美国芝加哥 西尔斯大厦 ,约443米高。

高层建筑 中国定义

在中国,旧规范规定:8层以下的建筑都被称为多层建筑。接近20层的称为中高层,30层左右接近100m称为高层建筑,而50层左右200m以上称为 超高层 。在新《高规》即《 高层建筑混凝土结构技术规程 》(JGJ3-2002)里规定:10层及10层以上或高度超过28m的 钢筋混凝土结构 称为高层建筑结构。当建筑高度超过100m时,称为超高层建筑
中国《 民用建筑设计通则 》(GB 50352—2005)将 住宅建筑 依层数划分为:一层至三层为 低层住宅 ,四层至六层为 多层住宅 ,七层至九层为 中高层住宅 ,十层及十层以上为 高层住宅 。除住宅建筑之外的 民用建筑 高度不大于24m者为单层和 多层建筑 ,大于24m者为高层建筑(不包括 建筑高度 大于24m的单层 公共建筑 );建筑高度大于100m的民用建筑为 超高层建筑
建筑高度的计算:当为 坡屋面 时,应为建筑物室外设计地面到其 檐口 的高度;当为 平屋面 (包括有 女儿墙 的平屋面)时,应为建筑物室外设计地面到其屋面 面层 的高度;当同一座建筑物有多种屋面形式时,建筑高度应按上述方法分别计算后取其中 最大值 。局部突出屋顶的瞭望塔、冷却塔、 水箱间 微波天线 间或设施、电梯机房、排风和排烟机房以及楼梯出口小间等,可不计入建筑高度内。
现代高层建筑首先从美国兴起,1883年在 芝加哥 建造了第一幢砖石自承重和 钢框架结构 的保险公司大楼,高11层。1913 年在 纽约 建成的伍尔沃思大楼,高52层。1931年在纽约建成的 帝国州大厦 ,高381米,102层。 第二次世界大战 后,出现了世界范围内的高层建筑繁荣时期。1962~1976年建于纽约的两座 世界贸易中心 大楼,各为110层,高411米。1974年建于芝加哥的 西尔斯大厦 为110层,高443米,曾经是世界上最高的建筑。 加拿大 兴建了 多伦多 的商业宫和 第一银行 大厦,前者高239米,后者高295米。日本近十几年来建起大量高百米以上的建筑, 如东 池袋 阳光大楼为60层,高226米。法国 巴黎 德方斯区有30~50层高层建筑几十幢。 苏联 在1971年建造了40层的建筑,并发展为高层建筑群。
中国近代的高层建筑始建于20世纪20~30年代。1934年在上海建成 国际饭店 ,高22层。50年代在北京建成13层的 民族饭店 、15层的民航大楼;60年代在广州建成18层的人民大厦、27层的 广州宾馆 。70年代末期起,全国各大城市兴建了大量的 高层住宅 ,如北京 前三门 复兴门 建国门 和上海 漕溪北路 等处,都建起12~16层的高层住宅建筑群,以及大批高层办公楼、旅馆。中国1986年建成的 深圳国际贸易中心大厦 ,高50层。 上海金茂大厦 于1994年开工,1998年建成,有地上88层,若再加上尖塔的楼层共有93层,地下3层。 上海环球金融中心 是位于中国上海 陆家嘴 的一栋 摩天大楼 ,2008年8月29日竣工。是中国第二高楼、 世界第三高楼 、世界最高的平顶式大楼, 楼高 492米,地上101层。
1 从 基坑开挖 基坑回填 完成期间软土地区尚应延长个月应对影响区范围内的邻近建筑物和管线垂直与水平变形进行监测。
2 实施降水和回灌方案时应进行降水观测井和回灌观测井的水位测试以及邻近建筑物管线的沉陷与 水平位移 观测
3 采用 护坡桩 系统时,应对挡 土桩 的变形桩的内力变化进行监测。
4 当采用 地下连续墙 作为 围护结构 时,应监测墙体位移、平面变形、结构整体稳定、 土压力 孔隙水压力 、土体位移和 地下水位 等项目。
5 基坑开挖过程中,应对水平支撑系统和锚杆的 工作状态 进行检查和监测。
6 施工中应进行 大体积混凝土 的测温工作。测温点的布置应便于绘制温度变化梯度图,可布置在基础平面的 对称轴 对角线 上。测温点应设在混凝土结构厚度的1/2、1/4和表面处,离钢筋的距离应大于320MM.。
80年代,是中国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城市普遍兴建高度在100m左右或100m以上的以钢筋为主的建筑,建筑层数和高度不断增加,功能和类型越来越复杂, 结构体系 日趋多样化。比较有 代表性 的高层建筑有 上海锦江饭店 ,它是一座现代化的 高级宾馆 ,总高153.52m,全部采用框架一芯墙全钢结构体系, 深圳发展中心大厦 43层高165.3m,加上天线的高度共185.3m,这是中国第一幢大型 高层钢结构 建筑。进入90年代中国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。深圳于1995年6月封顶的 地王大厦 ,81层高,385.95m为钢结构,它居世界建筑的第四位。

高层建筑 理论分析

建筑结构抗震规范实际上是各国 建筑抗震 经验带有权威性的总结,是指导建筑 抗震设计 (包括结构 动力计算 ,结构 抗震措施 以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个 国家经济 与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关 科学理论 的引导,向技术 经济合理性 的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。
抗震设计的理论
1、拟静力理论。拟静力理论是20世纪10~40年代发展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的 质量中心 上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个 比例常数 地震系数 )。
2、 反应谱 理论。反应谱理论是在加世纪40~60年代发展起来的,它以强 地震动 加速度 观测记录的增多和对地震地面 运动特性 的进一步了解,以及结构动力 反应特性 的研究为基础,是加 理工学院 的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。
3、动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子 计算机技术 和试验技术的发展外,人们对各类结构在 地震作用 下的 线性与非线性 反应过程 有了较多的了解,同时随着 强震观测 台站的不断增多,各种受损结构的 地震反应 记录也不断增多。进一步动力理论也称地震 时程分析 理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为 地震动输入 ,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。

高层建筑 结构抗震

(一)高层建筑 抗震措施
在对结构的抗震设计中,除要考虑 概念设计 、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构 延性 (限制 结构类型 结构材料 使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立 设计地震 力与结构延性要求相互影响的双重 设计指标 和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施, 消能减震 措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代 抗震设计规范 发展的方向。而且, 强柱弱梁 强剪弱弯 强节点弱构件 在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
(二)高层建筑的抗震 设计理念
中国《建筑抗震规范》( GB 50011-2001)对建筑的 抗震设防 提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏, 中震 可修, 大震 不倒”。当遭遇第一 设防烈度 地震即低于该地区 抗震设防烈度 多遇地震 时,结构处于 弹性变形 阶段,建筑物处于正常 使用状态 。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的 承载力极限状态 验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形 限值 。当遭遇第二设防烈度地震即相当于该地区抗震设防烈度的 基本烈度 地震时,结构屈服进入 非弹性 变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的 脆性破坏 。当遭遇第三设防烈度地震即高于该地区抗震设防烈度的 罕遇地震 时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的 严重破坏 ,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其 弹塑性变形 不超过规定的弹塑性变形限值。
三个水准 烈度 的地震作用水平,按三个不同 超越概率 (或 重现期 )来区分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重现期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重现期1641-2475年,平均约为2000年。
对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的 地震动参数 ,先计算出结构在弹性状态下的 地震作用效应 ,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的 层间位移角 ,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的 抗震构造措施 ,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震 薄弱环节 )的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。
(三)高层建筑结构的抗震设计方法
中国的《 建筑抗震设计规范 》(GB50011-2001)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:1、高度不超过40m,以 剪切变形 为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用 底部剪力法 等简化方法。2、除1款外的建筑结构,宜采用振型 分解反应 谱方法 。3、特别不规则的建筑、 甲类建筑 限制高度 范围的高层建筑,应采用 时程分析法 进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的 平均值 振型分解反应谱法 计算结果的较大值。
关于高层建筑防火 安全问题
人类的高层建筑的火灾已经成为重大的灾害,它涉及的范围较广,业主的财产以及人身安全受到重创。预防高层建筑的防火安全性问题已成为重中之重。现代高层住宅建筑的高度不断延伸,往往是一层受灾殃及整体建筑。如何解决高层建筑的火灾防范问题是当今建设者们首当其冲面对的问题,应当引起全社会的关注。近年来,由于 住宅小区 火灾的防范不到位,导致火灾事件数量逐年攀升,对于人民生命财产所造成的损失也逐步扩大。消除这一安全隐患,应当是政府和建设部门的头等大事。
一、高层建筑的火灾因素
(1)天然气设施气体泄漏造成的火灾蔓延。
(2)家用电器使用不当而引起的火灾。
(3)人为的火灾因素。
(4) 烟花爆竹 燃放引起的火灾。
(5)民用 电线短路 造成的火灾。
(6)间接引发的火灾。
二、高层建筑 防火材料 及其 技术规范 问题:
(1)高层建筑墙体的防火材料有质量问题。
(2)室内防火 安全监控 装置失控,产品的 技术性能 不达标。
(3)建筑材料的防火设施扩展使用问题没有得到建设部门的支持。
(4)没有建立高层建筑 自动灭火装置 的设计性规范条文。
(5) 施工单位 对于住宅 装饰材料 的选型没有统一的定性标准。
(6)没有颁布完全禁止高层建筑以及住宅小区烟花燃放法令。
(7)天然气终端使用 设备的安全性 检查不到位。
(8)没有设立预防天然气泄漏的安全监控装置。
(9) 季节性 的安检宣传工作不到位。
三、关于高层建筑的火灾防范措施
(1)健全高层住宅火灾的防范 网络安全 自动控制系统
(2)缩减 住宅建筑 的高度,以减少财产及生命的损失及伤害。
(3)降低高层建筑的密集度。
(4)完善建筑材料的防火性措施,加快研制新型的 防火涂层 材料和建筑材料。
(5)研制新型的民用防火产品,加大推广使用家用防火材料生产力度。
(6)防火安检期的不定性检查和教育宣传。
(7)加快研制家庭民用快速自动灭火器材。
(8)制定社区防火责任人制度并落实到位。
四、建设预防火灾的新型高层 智能建筑
建议设计院校以及建委的相关部门尽快设计出完全能够防范火灾的高层智能住宅建筑。
(1)居民住宅应当安装自动灭火装置。
(2)门窗以及玻璃采用抗高温防火材料。
(3)家用电气设备的外壳使用防火材料制成。
(4)禁止使用 木地板 材料,加快研制新型的防火保温地板材料。
(5)民用电路所使用的电线 绝缘层 必须采用耐高温防火材料。
(6)严格要求住户安装天然气 泄漏报警装置
(7)加快研制 小户型 的高压灭火简易装置,做到每户安装一部灭火设备。
(8)做到群策群防,建立防火 安全员 安全监察宣传 责任制度
(9)地方政府设立预防火灾 安全委员会
(10)设立小区消防安全救灾小组,由 火警 辖区统一领导指挥。
(11)门窗墙外的上方设立防火隔离延伸罩,防止火苗窜到上一层建筑。这项可纳入 建筑设计规范
(12)加大电力能源的 利用率 ,减少天然气能源的高层住宅引入,或禁止城区使用天然气。
(13)加快新型安全的综合性 能源开发
如果按着上述建议进行火灾防范,基本上高层住宅的火灾防范问题就能够得到解决。和谐社会一定要建立在群策群防基础上。火灾可防,关键在于政府的执政保障和人民的全力支持。
关于高层建筑坠落物体的 安全防范 问题
现代楼宇建筑高度不断提升,城市范围不断扩大,高层建筑密度不断加大,防范高层建筑坠落物体对人身的伤害,应当纳入 设计安全 规范。高层住宅户外附加物体安装工程的 安全标准 、安全 防盗网 栏、门窗玻璃等都应当规定使用年限。物体紧固装置的使用期限、材料的选择、防老化工艺等一定要有严格的规定。不然,一旦发生高空物体 坠落事故 ,会危及行人的人身生命以及 财产安全 ,其后果是不堪设想的。
一、高层建筑的主要户外设施
随着现代化大都市的高速发展和 人口密度 的不断增长,建立高层建筑坠落物体对人身造成伤害的安全防范措施已迫在眉睫。城市高层住宅建筑外加附属物体包括:
(1)居民使用的户外空调主机。
(2)防盗门窗护网。
(3)门窗玻璃。
(4)企业的 户外广告 、招牌匾额。
(5) 户外照明 及通讯装置。
(6)户外门窗遮阳遮雨用具。
二、易碎易坠落物品
(1)门窗及玻璃。
(2)户外照明灯具。
(3)户外广告的照明灯具。
(4)企业招牌匾额的易老化针织类物品。
(5)易老化遮阳遮雨材料。
三、户外 施工过程 中易坠落的物体
(1)户外空调以及固定金属架。
(2)户外广告金属架。
(3)企业 户外广告招牌 匾额的金属框架。
(4)施工过程中的攀爬吊装以及装修设施。
(5)施工过程中起吊的户外工程物体(户外空调,防盗门窗护栏,户外广告金属结构架)。
(6)户外遮阳遮雨金属架。
四、高层建筑顶端的通讯发射接收设施
(1)企业通讯 专用设备
(2) 信息产业 收发信息设施。
(4)户外民用天线。
五、高层建筑的水暖设备
(1)原高层建筑 供暖系统 终端设备
(2)冷却塔,高水位水箱。
六、高层建筑所安装的太阳能装置
(1)民用以及企业用太阳能 供暖设备
(2)民用及企业用太阳能供电装置。
二、高层建筑户外物体坠落的主要因素
关于高层建筑附加物体的高空坠落安全防范措施问题,国家还没有纳入高层建筑的设计规范。大自然的 风灾 和人为的事故以及 氧化作用 是导致高层建筑附加物体坠落的主要原因,包括:
(1)高等量级别的飓风灾害,可导致高层建筑的门窗玻璃以及广告匾额坠落。
(2)户外 空调系统 的主机,由于固定结构在长时间的氧 化学反应 下失去作用,从而造成物体坠落事故。
(3)高层建筑外加 附属设备 的金属部分,在大自然 有害气体 的侵蚀下,产生老化损坏坠落。
(4)由于施工质量低劣而造成的人为物体坠落。
自然灾害 中,风灾所造成的物体坠落是主要因素。
高层建筑户外附属设施坠落的安全防范措施
(1)设立高层建筑户外附属 设备安装 标准。
(2)加强高层建筑 玻璃幕墙 以及门窗玻璃的 安全防护 规范措施。
(3)在高层建筑最底层的四周,增加预防高空物体坠落的外延结构,或增加每一栋高层建筑的底层四周防坠落物体的金属结构设施。
(4)将用于户外附属设施固定的金属 防腐材料 纳入高层住宅设计规范。
(5)增加空调外挂主机的预留外延建筑结构平台或体外凹式墙体空间。
(6)设立高层建筑地面的墙体四周外延 防护栏 ,建筑墙体与外延防护栏的 安全距离 标准为3米。
(7)在可能的情况下,统一实施 中央空调 制冷 采暖系统
(8)设立城区高层建筑物体坠落安全防范巡查机构,制定高空物体坠落安全防范条例。
(9) 城市居民 社区委员会实施高层建筑物体坠落安全防范责任制度,健全施工企业 档案登记 工作。
根据调查,中国在高层建筑设计标准中,还没有制定出有关高层建筑附属设施坠落安全事故的防范措施。随着人类住宅建设的不断增高,预防高层建筑附加设施坠落的安全事故问题已迫在眉睫。国家建委、房管机构、设计院所、 人防工程 委员会等相关部门应当尽快制定出关于中国城区高层建筑预防坠落物体的安全应急方案和设计标准,以确保人民生命财产的安全,将高层建筑物体坠落安全因素纳入建筑设计规范,或纳入城市 安全管理 防范监理系统。
随着 城市现代化 进程的不断发展,各种高层建筑、 大中型 商业建筑 、 厂房不断涌现,对消防自动 报警系统 提出了更高、 更严的要求。为了在早期发现和通报火灾,防止和减少火灾危害,保护人身和 财产安全 火灾自动报警系统 已成为必不可少的设施。
本文结合某高层建筑消防工程设计实例,就火灾自动报警系统组成的各部分功能、 设计要求及 设备选型 等进行探讨,为电气设计人员进行消防设计提供借鉴。
火灾自动报警系统简介
建筑中火灾自动报警系统的设计必须遵循国家有关方针、 政策、 规范和公安消防部门的有关法规,针对保护对象的特点,做到安全可靠、 技术先进、 经济合理、 使用方便。首先要明确建筑本身的建筑和功能特点,了解与 火灾报警系统 工程设计 有关的相关专业的 硬件设施 ,尤其是设备通风、 给排水专业对于电气专业的设计要求,然后根据有关规范确定 消防报警系统 总体结构 形式。
火灾自动报警系统是为了早期发现并及时通报火灾 以便采取有效措施 使火灾得以控制和扑灭而设置在 民用建筑 内的一种 自动消防设施 。当某一 探测区域 内发生火情时,该处探测器采集现场信号,并立即把信号发回 控制中心 的控制器,控制器对此信号进行判断。确认着火后,向火灾现场发出声光报警信号和播放疏散指令。另外, 联动控制 向需要联动的 消防设备 发出 控制信号 ,包括点燃 应急照明 和疏散 指示器 照明;启动 消防泵 正压送风机 ;启动火灾现场的 排烟风机 ,打开相关的 排烟口 防火阀 ;迫降电梯停于首层,并使 消防电梯 处于待命状态;切断非 消防电源 ,进行 初期火灾 防范。
高层建筑能够节约 城市土地 ,缩短公用设施和市政管网的开发周期,从而减少市政投资,加快城市建设,这些优点已经逐渐得到公认。各国的大城市建设部门,都在不断地对已经出现的各种问题进行全面研究,采取改进措施。这些措施是:①提前在 城市发展 规划中预作统筹安排,协调单个高层建筑、高层建筑群布点同 周围环境 、已有建筑、名胜古迹、城市风貌、 市政公用设施 等之间的矛盾。②克服高层建筑使大量人口远离绿化地带、 生活环境 不如低层和多层建筑等缺点,设法增加每层绿化阳台、敞开式的公共休息层、 屋顶花园 等。③大力开发高层建筑结构、构造、防火安全、竖向交通所必需的高级材料、设备和设计施工技术等 基本条件 ,严格控制质量,力争降低 工程造价 管理费用 。④在建筑设计方面,对高层建筑带来的日照阴影和 电磁波 干扰的影响,对体量高大突出的 建筑造型 风貌和城市空间 天际线 艺术效果 ,以及高层建筑群大量集中的人口对城市供应和交通的影响等多种问题,采取新的 科学分析 和研究步骤,以求得最佳 设计方案