高層建筑分析
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高層建筑分析范文第1篇
關鍵詞：高層建筑；結構設計；抗震
1 實際問題
經濟發展帶動各行各業的發展，建筑技術發展也成了社會發展的必然要求，隨著城市的發展，土地的應用不斷的加大，可用土地面積的縮小使得人們不得不提高建筑的層數以適應更高的建筑使用需求，高層以及超高層建筑成為了當代建筑發展的主要潮流，并且隨著高度的增加，建筑的結構復雜性也不斷加大，因此在建設的經濟性以及安全性上的設計難度上也不斷加大。結合實踐經驗以及結構設計的具體要求，高層以及超高層建筑的安全性工作還有著很大的不足，現代建筑工作者要對建筑的合理性以及準確性充分的予以保證。文章就該類問題結合目前我國高層以及超高層建筑的實際經驗進行了簡要的論述。
2 抗震目標設計
不斷增加的高層以及超高層建筑在抗震性能上也有著新型的要求標準，首先基于高層以及超高層復雜建筑的性態抗震設計具有重要的意義。在傳統的抗震目標中，主要遵循小型地震保證建筑不損壞，中型地震保證建筑可維修，大型地震則保證建筑不倒塌的三重原則，但是針對目前的高層以及超高層建筑而言，該類原則顯然不適用，因此在抗震目標的設置上一定要有所突破才能適應新型建筑的需求，主要可以通過以下兩個層面進行考慮：
2.1 使用水準
地震重現期為50a的地震，對建筑物的損傷能夠忽略不計，但是針對其結構設計，應當要求建筑處于基本的彈性反應狀態。
2.2 倒塌水準
當地震在重現期發生接近2500a水準的地震，要對地震的最大值進行預計，并對建筑物進行遇襲條件演示，用以防止倒塌。在倒塌水準中應當注意以下幾點：
（1）這對高層建筑以及超高層建筑的延性結構構件，應當規定非彈性形變低于構件的彈性變形能力。
（2）針對高層以及超高層建筑構件中一些非延性部件，對其破壞模式應力需求，應當強于相關技術規定的要求。
（3）針對復雜建筑設計或者超高建筑設計，對于建筑物控制構件，應當保證其具有中等地震抗性作用，即便在該類環境下仍能夠保持相當的彈性。
3 設計分析
3.1 概念設計的重要性
對建筑中的實踐經驗進行總結，復雜高層建筑或者是超高層建筑，應當保證其概念設計上具有合理性，從設計理念上進行重視，具體可以從下述內容考量：
（1）保證建筑結構的規則性，同時盡量從均勻性上提高建筑穩定性；
（2）保證建筑結構能夠清晰有效的傳遞應力，尤其是豎向結構，對于側力的傳遞途徑要保證順暢連續；
（3）針對具有復雜結構的高層建筑以及超高層建筑從結構上要保證具有整體高水平；
（4）充分考量節能問題，從結構上降低能耗，在保證結構穩定安全的基礎上建立合理的節能機制；
（5）建筑結構的整體受力也是建筑設計要求的內容之一，因此應當充分從材料的使用以及技術的應用方面提高其受力結構的整體水平。而該過程必須協調好工程師以及技術操作人員之間的交流協作，只有保證溝通良好才能完美達成設計要求目標。
3.2 建筑結構中抗側力體系選擇
現代高層以及超高層建筑的安全性可靠性保證通常會受到結構的抗側力體系影響，合理的抗側力體系能夠保證其安全性。因此在對建筑結構的抗側力系統選擇時應當注意：
（1）建筑的實高是結構體系選擇的主要影響因素，通過結合實踐可以總結如下規律：對于建筑高度同結構的抗側力體系選擇，當建筑物高度小于100米時，通常采用框架結構、框架-剪力墻結構、剪力墻結構作為抗側力體系；當建筑物高于100米低于200米時，通常采用剪力墻結構、框架-核心筒結構作為抗側力體系；而當建筑物高度在200-300米之間時，通常采用框架-核心筒結構、框架-核心筒-伸臂結構作為建筑物的抗側力體系；建筑物高度在300米-400米之間時，框架-核心筒-伸臂結構以及筒中筒結構是常見的抗側力體系；而建筑高度高于400米低于600米時常用的結構抗側力系統為，筒中筒-伸臂結構，巨型框架/桁架/斜撐結構、組合體結構。
（2）在建筑的設計上，應盡可能地確保結構抗側力構件相互聯結、組合為一個整體。
（3）對于建筑中采用了多重抗側力結構體系的具體實際情況時，應綜合分析每種結構體系在建筑設計中的效用，對各自的貢獻度有合理的估計和評判。
3.3 注重抗震設計
在滿足建筑的功能性的基礎上，抗震設計是高層和超高層建筑的設計重點，這是確保建筑安全性最為關鍵的一環，應重點從以下幾點著手：
（1）在高層建筑的抗震方案設計中，建筑結構的材料選擇也非常重要。
（2）促進地震發生時能量的輸入能有效地減少。實踐證實，應做好以下幾個方面：一是，在對建筑構件的承載力進行驗收的同時應對建筑結構在地震作用下的層間位移限值實施有效的控制。二是，具體的高層建筑工程項目設計時，我們應該采用積極的、基于位移的結構抗震方法，對設計方案進行定量的分析，確保結構的變形彈性可以滿足地震的預期要求。三是，應綜合分析建筑構件的變形和建筑結構的位移兩者之間精確的關系，有效地確定構件的變形值。四是，結合建筑物的實際如建筑界面的應變分布及其大小來對建筑構件的構造需求進行有針對性的設計。五是，選擇堅固的場地，實施建筑施工，亦是有效減少地震發生作用時能量的輸入的另一個方面。
（3）通過大量的實踐證明以及理論研究，針對現代的大型高層建筑，即便是其不具有很大的承載力，但是若是其具有較高的延性，那么即便是發生地震，也不會發生倒塌，因為地震中延性結構能夠充分的吸收振動帶來的能量，這樣建筑物在地震環境中也能夠保證形變程度在建筑結構承受范圍之內。通過大量的實踐活動證明，能夠證明延性結構在抗性效果上作用明顯，能夠消除大量地震帶來的不利影響，從而使得地震反應得以有效的減輕，促使地震給高層建筑帶來的破壞被有效地減弱，避免重大損失的發生。
（4）設計的質量和方法決定著抗震效果的高低，因此，高層建筑抗震設計的結構體系必須得到足夠的重視。從國內外高層建筑結構的設計體系上來看，主要有如下3種：“框筒結構”、“筒中筒結構”和“鋼-混凝土混合結構”。
4 結束語
建筑的結構體系穩定是保證建筑安全的基礎，因此在建筑體系設計中就應當充分考量建筑物的抗側力性。概念設計在高層和超高層設計中舉足輕重，概念設計的合理性是高層設計好壞的決定性因素。從結構體系選擇以及材料應用上對結構體系的穩定性、安全性以及可靠性充分保障，以適應新時期高層以及超高層建筑的應用需求，不但滿足人們的使用功能要求，同時在外觀以及安全性上也滿足現代社會不斷發展的要求。
參考文獻
[1]劉華新，孫志屏，孫榮書.抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用[J].遼寧工程技術大學學報，2007，2.
高層建筑分析范文第2篇
關鍵詞：高層建筑；火災事故；問題分析
中圖分類號：TU97文獻標識碼： A 文章編號：
一、高層建筑防火安全現狀分析
近年來國內外高層建筑火災頻發，究其原因，主要是人為因素較多。由于建設、施工單位消防安全意識不夠，隨意降低消防技術標準，使建筑建成時便存在大量的不易整改的剛性火災隱患。再加上后期缺乏管理，建筑消防設施維護保養不到位，業主消防素質不高，這些因素滋生了大量屢禁不止的彈性火災隱患。
（1）消防工程質量難以保證。從目前情況看，由于絕大部分設計、施工人員相對缺乏消防工程專業技術知識，不同程度地存在對國家高層建筑法律、法規和技術規范了解不夠、掌握不深、理解不透等現象,在設計、施工過程中,過于注重美觀、功能和經濟效益,擅自降低標準或未按規范要求設計、施工；二是部分單位和個人掛靠有資質的單位承攬工程，造成消防工程施工質量偏低；三是招標過程中，施工單位為節約成本，惡意壓價競爭，以致出現降低施工質量，以次充好、以假亂真的問題；四是施工隊伍不穩定，人員流動性大、技術工人跳槽頻繁，施工質量無法保證。
（2）建筑消防設計先天不足。《高規》的出臺，為高層建筑的消防安全提供了規范保證，但之前一批老式的高層建筑在消防設施設計上已經存在先天缺陷。受建筑性質和建筑結構的限制,業主在適應經營活動變化需要而進行改建、擴建或內部裝修時,某些消防設計、設施始終達不到新規范的要求。目前“三邊工程”（邊設計、邊施工、邊審核）大量存在，建設單位為節省工程投資，盡快見效益，邊設計邊施工，審核未通過，工程已建了一半，建筑工程消防安全隱患突出，導致許多單位投入使用多年但至今尚未通過消防驗收。
（3）高層建筑施工現場消防安全管理不嚴格。從高層建筑工地火災事故來看，用火、用電管理不規范，消防用水不到位，施工材料堆放不符合防火要求，消防車通道不暢通等問題還普遍存在，特別是當前實施的建筑外墻保溫工程普遍使用防火性能不達標的材料，在落實相關防火技術標準過程中又缺乏內部嚴格監督和質量控制，稍有不慎和疏忽，極易引起火災事故。
（4）防設施缺乏有效管理。在高層建筑的使用過程中，由于管理人員消防安全責任制不落實，缺乏消防法規意識,忽視對消防系統的管理與維護，致使前期大力投資的消防設施出現老化、損壞等現象,形同虛設。尤其是多產權和多單位共同使用的高層建筑物，使用單位各自為政，消防管理無人牽頭，產權和使用單位不能履行自己消防職責，等到發生火災時,消防系統根本發揮不了火災預警、預報、撲救初期火災和人員及時疏散的作用。
（5）消防產品源頭把關不嚴。一是各部門缺少聯動監管機制，質監、工商、消防等部門缺乏密切配合,執法聯動機制不完善,有時甚至存在各自為政的現象,對違反國家工程建設消防技術標準的行為缺乏足夠的威懾力；二是流通領域審核把關不力，消防產品如其它商品一樣已全面市場化，消防產品的銷售和流通已全面開放，由于源頭把關不嚴，致使大量不合格產品涌入市場，使用單位又對消防產品市場不了解，使假冒偽劣產品有了較大的市場和空間；三是市場上流通的消防電子產品, 特別是火災自動報警設備,樣式、規格、型號不斷豐富,但不同廠家的產品互不兼容,給消防電子產品的維護、更換帶來了很大困擾。
（6）玻璃幕墻使用值得商榷。作為一種新型的建筑構件，玻璃幕墻以其自重輕、光亮、裝飾藝術效果好等優點，被大量應用在高層建筑之中，國內外建筑界對于高層建筑玻璃幕墻的使用一直以來是有爭議的。單從玻璃幕墻本身來看,它是非燃燒體,但是,建筑一旦發生火災,玻璃幕墻加熱升溫后,自身強度會大大降低,其耐火性能也會隨之降低,隨著火勢不斷加大,玻璃幕墻都會直接掉落下來,這樣就嚴重威脅到了人們的安全。
二、建筑火災事故引發的各種危害
當城市高層建筑防火問題無法正常解決，用戶面臨的將是各種危害。高層建筑物是城市現代化改造的主要對象，火災事故是高層建筑面臨的最大威脅。從過去已經發生的火災事故分析，火災事故對人員安全、建筑性能、經濟損失等方面均造成了巨大的危害。
1、人員安全。高層建筑物手多方面因素影響，火災事故的發生率也在逐漸上升，大大降低了建筑物應用階段的安全系數。首先，施工期間出現火災事故，對現場參與建筑作業人員的安全是極大的危害；其次，建筑使用階段發生火災，對居住人員、消費人員等均會帶來生命安全的威脅。
2、建筑性能。節能型材料是建筑物的基本構成，新建筑概念倡導選擇“輕質、高效、節能”的工程材料。高性能材料改善了建筑物的結構性能，但在抗高溫方面的能力較為薄弱。火災發生后，節能材料會隨之加劇燃燒以毀壞建筑物結構，減短了整個建筑物體的使用壽命，內外部結構出現明顯的損壞現象。
3、經濟損失。各種火災事故造成的破壞作用，對工程單位及業主個人造成的經濟損失不可估量。特別是大型商業建筑，建筑物層數越多而產生的火災危害更大，整棟建筑均有可能受到劇烈燃燒而發生受損問題。火災事故造成的返工返修費用增加了工程的成本耗資，約束了竣工后期經營收益的持續增長。
三、改善高層建筑防火性能的綜合措施
從行業發展趨勢看，未來建筑工程必將以高層建筑為主，逐漸取代低層建筑物而發揮更大的使用價值。同時，鑒于高層建筑防火系統存在的種種問題，工程單位必須加強建筑防火相關的措施，提升高層建筑物的性能壽命、安全系數。筆者認為，解決建筑火災問題必須添加多功能的防火設施。
1、平面方面。從總平面對高層建筑實施防火設計，方便后期安裝施工取得預期的成效。平面防火要求在總平面設計中，應根據建筑物的使用性質、火災危險性、地形、地勢和風向等因素，進行合理布局，盡量避免建筑物相互之間構成火災威脅和發生火災爆炸后可能造成嚴重后果[2]。并且為消防車順利撲救火災提供條件。
2、等級方面。提高建筑物結構的耐火等級，增強了其在火災過程中的抗受損能力，防止建筑物瞬間性損壞造成的危害。如：劃分建筑耐火等級是現代高層建筑防火規范中最基本的措施。它要求建筑物在火災高溫的持續作用下，墻、柱、梁、樓板、屋蓋、吊頂等基本建筑構件，能在一定的時間內不破壞、不傳播火災，從而起到延緩和阻止火災蔓延的作用。
3、隔離方面。必要時可對建筑物內里結構進行隔離改造，通常分隔為不同的防火區域，火災發生時可提前隔離火勢。建筑物中采用耐火性較好的分隔構件將建筑物空間分隔成若干區域，一旦某一區域起火則會把火災控制在這一局部區域之中。對于某些建筑物需用擋煙構件劃分防煙分區將煙氣控制在一定范圍內，以便用排煙設施將其排出。
4、裝修方面。裝修不僅可以改善建筑物的空間利用率，也可以采取與建筑防火相關的措施防范災情。在防火設計中應根據建筑物性質、規模,對建筑物的不同裝修部位，采用燃燒性能符合要求的裝修材料[3]。要求室內裝修材料盡量做到不燃或難燃化，減少火災的發生和降低蔓延速度。
四、自動火災報警系統的應用
建筑物發生火災時，為避免建筑物內人員由于火燒、煙熏中毒和房屋倒塌而遭到傷害，必須盡快撤離；室內的物資財富也要盡快搶救出去，以減少火災損失。為此要求建筑物應有完善的安全疏散設施，為安全疏散創造良好的條件。推廣自動火災報警系統，可及時發現高層建筑物內的災情，啟動其它設施控制火災。
1、觸發器。安裝觸發器是用來感應火災的，這種裝置可以根據建筑物內的溫度、煙度等指標，快速地識別是否有火災發生。如：目前比較常用的是自動化感溫、感煙等火災探測器，具有較高準確性的探測效果。
2、報警器。確定有火災發生之后，報警器可接收觸發器送出的災情信號，提醒消防人員盡快采取措施緊急處理[4]。報警器在自動報警系統里是最直接的告警裝置，利用聲、光等形式發出強烈的警報信號，減短了建筑救災的時間。
3、監測器。借助計算機控制系統為操作平臺，對高層建筑物內外部的動態實施監測，發生火災事故后可綜合性地指導人員救災，盡快輸送其它人員逃離現場。如：監測器將監視到的情況反饋到計算機顯示屏，以圖像信息為主顯示災情的變化。
五 結論
綜上所言，高層建筑是未來城市改造的主流建筑物，并且廣泛運用于商業廣場、民用居住、工業生產等多個方面。為了保證高層建筑物起到應有的利用價值，降低建筑物火災事故的發生率。應從多個方面改善高層建筑的防火性能，建立自動報警監測系統以及時發現災情，指導消防人員實施有效的措施處理。
參考文獻：
[1]李引擎.建筑防火工程[M].北京：化工出版社，2004.
[2]公安部消防局，高層建筑滅火對策研究指南[M].上海：上海科學普及出版社，2009:271-273.
高層建筑分析范文第3篇
關鍵詞：高層建筑；建筑設計；規劃設計
中圖分類號：TU97文獻標識碼： A 文章編號：
探究高層建筑風格的發展變化的深層原因，可以看到高層建筑設計理念的更新是推動建筑風格變化的重要因素。因此，重視對高層建筑設計理念的探討，進一步完善高層建筑設計理念是推動高層建筑設計健康發展的有效途徑。高層建筑的設計風格及趨勢也是專家、學者們所探討的核心部分，因此探討設計風格變化與設計理念有怎樣的相互關系，也必將更加促進當代社會高層建筑的發展。
1 高層建筑的建筑設計
高層建筑影響一座城市環境的平衡，集中注意高層建筑對環境質量的責任，對城市及周圍的影響，高層建筑設計必須用協調其形聲的方法以嘗試保持最少的環境干擾性。優秀的高層建筑要考慮使用者的需要，以城市的公眾利益為追求的目標。
第一，當今社會在不斷發展，這也帶動了高層建筑的不斷發展，當前高層建筑呈現出以下發展趨勢：一是新結構形式的應用，豎向體形與平面形態布置的搭配更加繁復。現代高層建筑中曲線面、不規則、不對稱的平面，且進入21 世紀之后，出現頻率很高，這主要是因為當代社會計算機手段及結構分析技術的快速發展為它創造了條件。二是耗能減震技術的發展及應用。三是高性能新材料的開發應用，加氣混凝土、STP外保溫板，高性能混凝土等材料均在被廣泛應用，對高層建筑的發展也產生重大影響。四是當代高層建筑層數及高度在不斷增加，在我國，樓層在80-100 層的高層建筑，在世界上排名前列。
第二，綠色建筑與生態規劃的設計，綠色建筑也稱生態建筑，即環保、可循環、無污染、能源節省，作為當代社會節約型城市、生態城市、循環經濟城市建設的重要存在條件，影響著城市生態穩定及功能穩定，對提高當地居民系統健康質量起著至關重要的作用。因此，綠色建筑應貫徹以下兩方面：一是因地制宜，我國南方和北方氣候條件、地理條件、文化系統、人文條件各不相同，高層建筑差異性也會很大，所以決不能照搬盲從。二是以人為本，或許有些高層建筑實施了某一項技術，但這并不能叫綠色建筑，綠色建筑的前期策劃投入會很高，但同樣的。在后期的使用過程中，綠色建筑也會給居民帶來更多的優惠。所以，從可持續發展的角度上講，綠色建筑應是值得全民推行的。
第三，尺度設計，高層建筑的尺度設計較難把握，究其原因，一是高層建筑不同于人和物體，它體積龐大，二是高層建筑內部結構較為復雜，其單一結構的尺度并不是自身所決定的，而是要與各部分結構協調統一，彼此共同決定。要想把握好尺度設計，主要要處理好以下五種尺度關系：一是城市尺度，高層建筑體積大、高度高，是一座城市的重要組成部分，也是城市中的人們第一印象所能感覺到的，直接影響了城市景觀。所以，建筑的尺度不能脫離于城市，要與城市尺度協調統一，自成一派，影響城市的建設。二是整體尺度，即高層建筑的本身尺度，建筑設計師也是十分注重這一點的，整體尺度的核心就是均衡。如能做到均衡，人對建筑的感知便是容易理解的，如若做不到這一點，人對建筑的感知便會毫無緣由的緊張及不安。因此，整體尺度的均衡是很重要的，若想均衡，那么應注意以下兩方面：高層建筑是由裙房、主體和頂部組成的，這三部分的尺度比例協調統一了，整個高層建筑造型便會更加生動；整體尺度協調了，各細部尺度要具有等級性及層次性且劃分要更細。三是近人尺度，近人尺度更容易被行人仔細觀察，因這部分通常是指建筑的出入口，這部分被行人使用次數最多，因此其尺度設計應符合人機工程學，參照行人以的尺度，尺度適中。四是街道尺度，即是指行人對高層建筑臨街部分產生的視覺感知，這也是行人對建筑的近距離感知，直觀且印象深刻。因此，街道尺度的設計在整個高層建筑設計中較為重要，通過考慮街道行人感官的舒適度來確定其尺度，故高層建筑的臨街面應與其它建筑相一致，呼應周圍其它臨街建筑，行人感覺上也會很舒適，沒任何異樣。五是細部尺度，即高層建筑中各微小細節的尺度，這部分是指人在高層建筑內部通過肉眼所產生感官影像。因此，設計師要充分結合人的尺度，滿足人的需求去設計細部尺度，必能取得人眼睛的親近感，產生優美的感覺。
第四，高層建筑體型較為龐大，建筑之間彼此遮蔽，部分建筑間甚至形成了較大面積的陰影區，我國發達城市的生態環境更是嚴重下降。除此之外，在大多數一二級城市建高層建筑已成習俗，設計師往往貪大求高，忽略了對環境的保護，建筑節能意識更是十分淡薄，放在次要考慮的精力上，因此造成了高投入、高能耗、低效益、低回報，浪費巨大。因此，高層建筑的節能應該取代立面形式和使用功能，成為設計時首要考慮因素，為設計師所重視，從以下三部分內容進行考慮：一是優化朝向設計及建筑位置，陽光蘊藏了龐大的能量，我國居住在北方地區的人民相比于居住于南方地區的人民，也更珍惜陽光所帶來的溫暖，因此為保證高層建筑室內有舒適的溫度并盡可能多的采集到光線，高層建筑北向、東向的開窗面積應盡可能小些，南向的開窗面積則要大些。二是增加保溫隔熱能力及維護結構，一般的房子里，35%的熱量從窗戶消耗掉了，如若選用雙層玻璃，便可以在一定程度上減少熱量的散發；30%的熱量從墻體消耗掉了，如若墻體表面采用隔熱材料：如頁巖陶粒混凝土空心砌塊、粘土實心磚或空心磚巖棉夾心復合墻體等，增加了保護層，節能效果就會很明顯；其次才是智能化的建筑，其實只要建筑追求合理化的結構、實用性的功能、簡潔化的外觀并利用可回收的材料，便會有很好的節能效果，因此智能化的建筑未必是最奢侈豪華的，而應該是最低能耗的。三是從供熱、供暖的渠道及實現方式來取得節能效果，丹麥等北歐國家有得天獨厚的風能條件，他們便是使用熱泵技術結合風能，用風能帶動了電泵。因此建筑節能不僅是建筑本身的節能，也是和城市的綜合條件，整體布局息息相關的。
2 高層建筑的規劃設計
高層建筑已走過百年的發展歷程，其風格是不斷變化的，任何風格的建立和興起，都有它存在的道理和意義。
第一，控制超高層建筑數量，由于超高層建筑的相對體積和高度，其對城市周圍環境的影響很大，超高層建筑剝奪了部分城市居民的光線，其可能投下的陰影也可能改變區域的性質，另外，就目前的數據來看，大部分已建成的超高層建筑得收益也并不樂觀。
高層建筑分析范文第4篇
【關鍵詞】高層建筑；建筑電氣；電氣應用；措施
0.引言
隨著城市化進程的不斷深化與發展，高層建筑產業也呈現出迅猛發展的趨勢。與一般低層建筑相比，高層建筑在房屋高度、安全程度、技術難度、人口密集度、用電量度等方面都有更高的要求。這些要求都為高層建筑的電氣工程施工增加了一定的難度，因此需要我們更加深入地了解高層建筑的特點，并把握好其中的電氣應用技術，以保證高層建筑電氣的質量安全。
1.高層建筑的特點分析
1.1建筑面積大、結構復雜
高層建筑往往以數幢樓組成一個建筑群體，占地面積大；并且主體建筑周圍帶有裙房。整棟建筑形式多樣化，有四方形、塔形、人形、凹字形、階梯形等形式；結構體系多元化，有框架、剪力墻、筒體等結構。同時建筑內豎井、管道以及用電設備數量繁多且分布復雜。
1.2人員密集、火災載荷量大
由于高層建筑功能多樣化，支持人們日常的工作與生活活動，因此高層建筑內往往聚集著高密度的人群。同時可燃物隨人流量的增多而增加，火災的載荷密度大。
1.3樓板較薄、施工難度大
高層建筑由于層數高而重量大，為減輕自身建筑物的負荷重量，就需要減少樓板的厚度。因此，高層建筑外墻的構成材料往往是預制板，這給電氣工程的安裝增加了一定的難度。
2.高層建筑電氣設備的特點分析
2.1電力能的消耗較多，需要集中管理
升降電梯在高層建筑中是必不可少并且全天候運營的電氣設備，用電量較大；同時，對于空調及用于排水的動力系統這種大消耗的電氣設備需要進行集中管理。
2.2對不同的電氣設備采取相應的保護措施
電氣管線采取防水措施；配電柜的防雷管線做好耐震措施。
3.高層建筑中電氣應用技術的選用方案
3.1電氣設備中供電電源的選用
根據高層建筑的特點分析可知，因其建筑面積大、結構復雜、用電量大等原因，高層建筑中對供電要求非常高。因此，在高層建筑內必須設有至少兩個獨立的電氣設備供電電源，并確保這兩路電源能同時供電，相互備用，其中一個電源斷電后將不會影響到另外一個電源的正常供電，以防意外斷電而影響高層建筑的正常運作。因此，兩個獨立的電源必須滿足兩點要求：一是要求將兩個相互獨立的電源設備中10kV電壓引出來進戶供電線路，進入變電所；二是要求兩個獨立電源中的那個備用電源采用正常的低壓進戶，以保證高層建筑中的持續供電。
3.2電氣設備中變電所位置的選用
3.2.1使高壓靠近整個電氣設備區的負荷中心
由于高層建筑內所消耗的用電量巨大，這也就意味著其中所消耗的電氣設備安裝費及使用電費也斥資巨大。為節約用電量，減少用電資費，需要縮小配電距離以將電力損失和供電電壓降到最低。因此，變電所應安排在能使高壓深入負荷中心的位置上。
3.2.2避開各種不利場所
變電所嚴禁設置在靠近水源的潮濕處或靠近火源的干燥處；嚴禁設置在水霧多、灰塵多、振動劇烈、腐蝕氣體溢出的場所；嚴禁設置在溫度高的低洼處或濕度大的積水處、嚴禁設置在地下室的最底層。
3.2.3提前做好緊急情況預防措施
變電所所在位置應足夠寬敞以便在突發緊急情況時能及時讓維修車輛順暢通過；同時還必須做好嚴格的防水防潮工作，將預留孔洞堵塞嚴密，消除安全隱患。
3.3電氣設備中主要設備的選用
3.3.1變壓器的選用
嚴格依照高層建筑中的用電負荷量來確定變壓器的數量，同時還要將單臺變壓器容量控制在1600KVA以下。當兩臺機器同時運轉時，若其中一臺故障斷電，必須保證另外一臺能在維持自身正常工作的基礎上還能為整棟建筑繼續供電。
3.3.2開關柜的選用
必須全面了解開關柜的絕緣程度、電流流量、額定電壓大小、斷開和關合能力。
4.高層建筑中電氣應用的施工方案
4.1架設電氣設備
將弱電與強電進行分開設置，若在有合用需要時也要將其分別架設在電氣間的兩邊以進行隔離。在合用電氣間內架設電纜必須做好封閉式處理，且保證電纜的屏蔽性良好以防止強電對弱電的干擾。
4.2設置應急照明設備
為了避免用于住宅的高層建筑中出現長明燈，導致既不節能環保又損壞燈具，在突遇緊急事件時又無法正常照明而嚴重影響住戶人員疏散的情況，高層建筑的樓梯間內采用的是專用的延時自熄開關，與普通的延時自熄開關不同，它具備應急照明功能：首先，要選用三線制的專用延時自熄開關，既能確保人走燈滅，又有專線使它和消防控制室相連接。同時，這種專用開關采用雙線路供電，能在突發緊急事件時提供不間斷的電源；其次，要選用組合式應急燈，在同一個燈具中安裝兩個不同的獨立光源，一個與消防控制室相連，只有在突發緊急之間時才會自動控制其亮起；另一個則與普通供電線路相連，由正常照明光源供電，并由普通延時自熄開關控制。
4.3裝置防火設施
高層建筑樓層高、建筑結構復雜且人口密集，當突發火災時，如果沒有實現設計好防火排煙裝置，將直接影響到人們的生命財產安全。鑒于防火排煙裝置較為分散的安裝布局，因此裝置中電氣線路的防火設計不僅要充分考慮到供電主回路線路，還要全面完善聯動控制線路的相關防火要求。然而，當下一些防火排煙裝置的供應廠商所提供的電機、電動閥設備等的接線柱明顯外露，同時也造成供電導線和控制導線在接線柱的位置處出現不符合耐火配線要求的現象。另一方面，當阻燃導線遇到明火時，它的電氣絕緣性能會迅速降低而導致自燃，將嚴重阻礙防火排煙裝置的有效運轉。因此，為保證防火排煙裝置在火災突發狀況下能正常工作，就要求電氣設備的安裝技術人員嚴格按照施工規范，正確安裝防火設施；在購進及安裝設備時，必須把好質量關再簽定，嚴禁導線。
4.4設計電視系統
高層建筑中人口密集，因此高層建筑中的住宅用途在整體用途結構上占有很大程度上的比重。然而有線電視是每一戶住宅的生活必需品，因此，電視系統的設計在高層建筑的電氣應用設計中也占有重要地位。在對電視系統的供電與控制系統進行設計和施工時，必須保證住宅設置電視終端插座的最少個數不能低于《規范》中的標準，也就是說至少在客廳和主臥這兩處位置都要安裝電視終端插座，而其他位置上則要考慮電視柜的放置和插座的安裝。同時，在電視前端箱和分線箱內設置有住宅公共部分的放大器、分配器、分支器等設備，其間的安裝線路必須采取暗管配線的安裝方式。
4.5設計電力節能系統
由于高層建筑的電氣設備數量繁多且用電量巨大，導致整棟樓房的正常運營成本也隨之提高；除了在資金方面耗費巨大之外，在節能環保方面也產生了一些負面影響。因此，在高層建筑中安裝電氣設備時要秉承著以人為本的、可持續發展的科學發展理念，以使用安全、節能環保為施工原則，選擇節能型的供電系統和變壓器，盡可能地精簡配電網絡以縮短電纜長度。
5.結語
綜上所述，電氣設計的合理性與否直接關系到高層建筑的質量安全，只有嚴格做好電氣設備的安裝工作，才能為高層建筑產業的發展提供更為堅定的技術支持。同時也可以看出高層建筑中的電氣應用具有多樣化和復雜性等特點，需要我們全面掌握理論知識，并在實踐操作中遵守電氣設備的安裝規范，以保證高層建筑的正常工作和持續運營。 [科]
【參考文獻】
[1]魏丹利.建筑電氣在高層建筑中的應用分析[J].陜西建工，2014.2.
高層建筑分析范文第5篇
關鍵詞:超限高層;性能抗震設計;彈塑性時程分析;塑性鉸
1工程概況
該工程位于成都市龍泉驛區世紀廣場的東北方向，占地面積約1．33hm2，地塊呈較規則的矩形;地上36層，地下2層，建筑總高度169m，總建筑面積約為88018m2。大樓使用功能設定為甲級寫字樓，其中地下一層、二層為汽車庫及設備用房、廚房;地上一層為大樓門廳、管理用房等;二～三層為餐廳;四～六層為茶房、健身、會議;七～三十三層均為辦公(十四、二十六為避難層，二十五層為會議層);三十四層為避難層和設備層;三十五層為會所層;三十六層為會所夾層。地下室底板頂面埋深－10.800m。房屋層高:地下室為5.4m，七層及以下為5.4m、4.5m，上部塔樓主要為4.0m，個別樓層為4.5m、5.4m。
2結構設計
丙類建筑，安全等級為二級，設計使用年限為50年。設防烈度7度(0.10g)，設計地震分組為第三組，場地類別為Ⅱ類，場地特征周期取0.45s，多遇地震影響系數最大值取αmax=0.094(根據安評報告);地面粗糙類別為B類，基本風壓取為0.35kN/m2(按100年重現期的風壓值)。
2.1塔樓
該工程建筑總高度為169m，為B級高度的高層建筑。塔樓采用框架－核心筒結構，地面以上框架柱大多數為凸字形，框架柱截面從1300mm×1300mm逐漸變到1300mm×600mm，核心筒剪力墻厚度由800mm變到400mm。核心筒內部剪力墻厚度為200mm～300mm。框架柱及剪力墻混凝土強度等級為C60－C30。上部塔樓結構布置采用單向梁體系，梁間距2250mm，梁兩端分別支承于核心筒和框架梁、柱上，角部為雙向梁。辦公區的建筑空間凈空要求梁高不大于800mm，框架梁截面為400mm×750mm，內部框架梁截面為300mm×750mm。塔樓內樓板厚度100mm，會所及夾層樓板厚120mm，根據建筑功能要求，一層局部抽柱，采用型鋼混凝土梁柱轉換。
2.2地下室
該工程塔樓與地下室連成整體，地下室采用框架結構現澆梁板體系。柱混凝土強度等級為C60，梁板混凝土強度等級為C30。地下一層板厚120mm;一層作為塔樓的嵌固層，板厚180mm。
2.3結構抗震等級
該工程塔樓及塔樓地下室框架的抗震等級為一級、剪力墻為一級;塔樓外地下框架抗震等級為三級。
2.4地基基礎
該工程塔樓采用樁筏基礎，筏板厚3.0m，樁為人工挖孔樁，樁長20m，樁身直徑1.5m，樁底擴大頭4m，以中風化～微風化泥巖為樁端持力層，單樁承載力23950kN，間距5.5m梅花型滿堂布置。純地下室采用柱下獨立基礎加防水板，置于粘土層上，地基承載力特值fak不小于220kPa。
3超限情況
［1］(1)該工程屬于B級高度的框架核心筒結構。(2)不滿足規范“相鄰層剛度變化不大于70%或連續三層變化不大于80%”的要求，但很接近。(3)豎向構件不連續，在二層抽了兩根柱，采用型鋼桁架，型鋼柱轉換。
4抗震性能目標
該工程的超限情況主要為高度超限，沿建筑設較密的框架柱，雖不滿足筒中筒的條件，但近似筒中筒的工作機理。抗震性能較好，故將抗震性能目標預定為D級［3］。(1)小震:主體結構震后不受損壞，允許個別延性構件出現輕微裂縫，不需修理即可繼續使用。(2)中震:主體結構震后產生一定的損壞，重要構件輕微損壞，連梁及框架梁等耗能構件出現中等程度損壞，有明顯的裂縫;經過一般性修理后仍可繼續使用。(3)大震:主體結構震后發生明顯損壞，大部分構件進入屈服，有明顯的裂縫;連梁及框架梁等耗能構件嚴重損壞;結構不發生倒塌，人員生命安全可以得到保證。
5結構計算分析
5.1整體計算結果
采用SATWE和PMSAP兩種軟件進行結構彈性階段的計算分析，并將兩者計算結果進行對比分析，采用合理值進行設計如表1所示
5.2彈性計算分析
(1)扭轉周期比為0.69，說明結構扭轉效應不大，結構抗側力構件布置較合理。(2)最大扭轉位移比為1.19，說明結構扭轉剛度較好，結構平面布置較好。(3)結構前兩個周期均為平動周期，振型分布合理，衰減較快，達到了較理想的效果。(4)層間位移角曲線平滑，無突變，結構豎向剛度均勻，無明顯薄弱層。(5)柱的最大軸壓比為0.73，剪力墻的最大軸壓比為0.50，如圖2所示。軸壓比控制較好，可以保證在大震下結構的延性。(6)從SATWE和PMSAP兩種不同力學計算模型的彈性計算結果可以看出，其主要計算指標比較吻合，無明顯差異，構件的配筋基本一致。計算結果與概念設計的預期基本一致，證明計算結果的正確性。
5.3時程分析
(1)采用SATWE的彈性動力時程分析程序進行多遇地震下彈性時程分析，按建筑場地類別和設計地震分組選用了SATWE地震波庫中的兩組實際地震記錄(TH1TG045和TH2TG045)和《場地地震安評報告》提供的擬建場地的兩組場地人工模擬加速度時程曲線(P5063－1和P5063－2)。由于實際地震記錄偏小，對兩組實際地震記錄的地震力取放大系數2。多遇地震彈性時程分析結果表明:每條時程曲線計算所得結構底部剪力不小于振型分解反應譜法的65%，多條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值不小于振型分解反應譜法的80%，計算結果滿足“高規”4.3.5條的要求。(2)采用EPDA軟件進行了整體結構的中震動力時程分析，選取一條人工波(P5010－1)和一條天然波(TH1TG045)，時間步長0.02s，阻尼比為0.05。分析結果表明，框架柱完好無損，核心筒剪力墻頂部出現裂縫，但不嚴重;部分構架及框架梁端有明顯的裂縫，進入屈服階段，如圖4所示，可以實現中震可修的目標.(3)采用EPDA軟件進行了整體結構的大震動力時程分析，選取一條人工波(P502－1)和一條天然波(TH4TG045)，時間步長0.02s，阻尼比為0.05，如圖3所示。分析結果表明，大震下結構塑性層間位移角滿足規范要求，核心筒剪力墻出現一定數量的裂縫，但不嚴重，塑性鉸主要出現在剪力墻連梁或框架梁端上，如圖3所示，為理想的“梁鉸”機構，具有良好的耗能能力，達到性能設計的目標。
5.4性能抗震設計分析
(1)通過大震下的塑性鉸分布圖，并結合圖4和圖5可以看出，隨著時程分析的進行，頂部混凝土構架梁端首先出現塑性鉸，接著頂部剪力墻出現受拉裂縫，而后框架梁端和核心筒連梁大量出鉸，最后底部剪力墻部分出現受壓裂縫。(2)梁的塑性鉸主要出現在框架梁和核心筒連梁處，出現大量破壞。墻體有受壓(結構底部)，受拉破壞(結構頂部)，但未出現大量破壞。框架柱完好，未出現破壞。(3)以上分析可見，框架梁和核心筒連梁作為結構的第一道抗震防線，出現大量破壞，吸收和消耗掉大部分地震能量，為合理的“梁鉸”耗能機構和破壞機制。剪力墻作為結構的第二道抗震防線，墻體頂部和底部出現裂縫，但未出現大量破壞，可判定為結構的“薄弱部位”，設計時對該部分采取有效的加強措施。框架柱完好，分析原因為嚴格控制了柱的軸壓比，安全儲備較多。
5.5性能抗震設計目標實現情況
(1)小震:彈性時程分析的結果與振型分解法的結果基本一致，結構完好損傷，不需修理即可繼續使用，能夠實現小震的設計性能目標。(2)中震:核心筒剪力墻頂部出現了輕微的損壞，連梁及框架梁等耗能構件發生中等損壞，進入屈服階段，整體結構基本完好，經修理后可繼續使用。設計時，按中震不屈服和小震彈性計算結果的較大值進行剪力墻薄弱部位的設計，進一步提高整體結構的抗震性能，以滿足中震的性能設計目標。(3)大震:核心筒剪力墻底部和頂部出現部分裂縫，但不嚴重。連梁及框架梁大量出現塑性鉸，形成了良好的耗能機構。對剪力墻薄弱部位采取加強措施后的墻體塑性區域明顯較少，且通過從嚴執行《高規》第7.2.16條關于B級高度結構剪力墻的相關規定［2］，使得整體結構的延性得到一定的提高，具有更好的抗震能力，保證了大震下“壞而不倒”的性能目標D的要求，且結構的實際抗震性能目標接近C級。
6超限的處理措施及對策
6.1針對房屋高度的超限及薄弱部位，采取以下措施
(1)結合建筑造型，沿建筑設較密的框架柱，從計算結果看，設密柱后結構側向剛度較大，最大位移值和層間位移角均較小，有效提高了建筑的安全度和舒適性。(2)加強核心筒底部加強區及頂部三層墻體的豎向構件設計。①該部位墻體最小配筋率提高到0.3%，約束邊緣構件縱向鋼筋最小構造配筋率提高到1.3%，配箍特征值放大1.1倍。②塔樓底部加強區的框架柱全高采用井字復合箍，且不小于，以提高框架柱的延性。柱全部縱向鋼筋最小構造配筋百分率提高到1.2%;最小配箍特征值比規范規定值提高0.01。嚴格控制加強區框架柱的軸壓比不超過0.7［2］。(3)其余位置的剪力墻從嚴執行《高層建筑混凝土結構技術規程》第7.2.16條關于B級高度結構剪力墻的相關規定。
6.2針對“相鄰層剛度變化不大于70%或連續三層變化不大于80%”的超限
(1)按規范要求薄弱層地震剪力放大為1.15倍。(2)相關樓層的墻體最小配筋率提高到0.3%，約束邊緣構件縱向鋼筋最小構造配筋率提高到1.3%，配箍特征值放大1.1倍。(3)相關樓層的框架柱全高采用井字復合箍，且不小于，以提高框架柱的延性。柱全部縱向鋼筋最小構造配筋百分率提高到1.2%;最小配箍特征值比規范規定值提高0.01。6.3豎向構件不連續，在二層抽了兩根柱(1)采用型鋼桁架，型鋼柱轉換，增加構件的延性。型鋼梁柱剛接，型鋼柱一直延伸至基礎，自成穩定體系。(2)加大與轉換桁架相接的框架梁配筋。(3)加厚轉換桁架上下弦桿處樓板為150mm，且提高樓板的配筋率到0.5%，以加強對桁架的平面外約束。7結語本文詳細論述了該項目的超限情況、結構設計、彈性計算分析、彈塑性時程分析、基于性能的抗震設計分析，以及針對薄弱部位和超限情況所采取相對應的抗震措施等內容。結構分析結果表明，該結構各項指標均符合國家規范要求，具有良好的抗震性能。本文基于性能抗震設計的分析應用是合理有效的，可為同類超限工程提供一定的參考意義。
參考文獻
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［2］JGJ3－2010高層建筑混凝土結構技術規程［S］．北京:中國建筑工業出版社，2010．
