高层建筑论文范文

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［论文关键词］高层建筑；结构特点；结构体系

我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。

一、高层建筑结构设计的特点

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：

（一）水平力是设计主要因素

在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

（二）侧移成为控指标

与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。

另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：

1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。

2.使居住人员感到不适或惊慌。

3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。

4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。

（三）抗震设计要求更高

有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。

（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。

地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。

（五）轴向变形不容忽视

采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

（六）概念设计与理论计算同样重要

抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。

二、高层建筑的结构体系

（一）高层建筑结构设计原则

1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。

2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。

（二）高层建筑结构体系及适用范围

目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。

1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。

框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。

框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。

框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。

2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。

剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。

剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。

在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。

3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。

4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以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，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：

（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。

（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。

（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。

（4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。

除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。

［参考文献］

［1］GB50011－2001建筑抗震设计规范.

［2］GB50010－2002混凝土结构设计规范.

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关键词：高层建筑；板式转换层；施工

1高层建筑转换层的应用与发展现状

中国目前的钢筋混凝土高层建筑一般在二十至五十层之间，其中尤以二十至三十五层居多。中国国内己建成的这个高度范围内的高层建筑占全部高层钢筋混凝土建筑的80%左右，可见这个高度范围内的高层建筑是与中国城市的经济发展和需求水平相适应的，因而应用最多。在建筑功能的要求上，高层建筑中很少是功能单一的住宅、写字楼或宾馆，高层钢筋混凝土建筑多是地下部分是停车场，地上1-7层左右为商场、娱乐场所等，上部小开间的使用部分可以设置住宅、宾馆、或办公室。有统计表明，高层建筑中有转换层结构的占80%左右。带转换层的高层建筑转换层部分，由于梁、柱或板的尺寸较大，所以从模板的支撑系统，钢筋的绑扎、钢析架的安装或预应力的张拉顺序，大体积混凝土的浇注等方面在施工技术要求上都有极为严格的限制。在某种程度上可以说，转换层施工是高层建筑的“瓶颈”，如果说一幢高层建筑在支撑系统选择，钢筋绑扎，混凝土浇注，预应力张拉，机械设备的选择等方面做到方案科学，现场施工组织合理，定会带来良好的经济效益和社会效益。

2高层建筑板式转换层的设计技术

转换板设置位置，是人们关心的板式转换框支剪力墙结构抗震性能的重要问题之一。随着人们对梁式转换框支剪力墙结构在转换层位置设置较高时，转换层对结构抗震性能不利的认识，从而提出了转换层位置较高的框支剪力墙的抗震设计概念，并且限制转换层下大空间结构的层数。然而，板式转换结构随着转换层位置的提高，结构是否也表现出同样的动力特性及反应，也是值得讨论的。本文结合厦门安宝大厦工程，采用三种模型来计算和分析板式转换结构转换层位置对结构抗震性能的影响。计算模型中，转换层、标准层结构布置如图1所示。图中黑色填充区域为转换层下部框支柱和落地剪力墙；实线部位为转换板上布置的剪力墙。转换板厚2200mm；落地剪力墙厚度为400mm；框支柱截面为1200mm×1200mm和1000mm×1000mm两种；标准层x向剪力墙厚为250mm，y向剪力墙厚为200mm。转换板所在的上、下楼层的层高分别为2.2m、3.6m(净高，不含转换板厚)，结构总高度为98.70m。三种模型分别为：

Hst0——无转换层结构，以原工程转换板上部结构为基础，增加结构标准层，使其高度与原结构相同；

Hst3——转换板设置在第3层顶，并将原工程x向井筒开洞，转换层上、下结构等效侧向刚度比γex=0.7046，γey=0.8971。

Hst6——转换板设置在第6层顶，将模型Hst3的第1层复制增加三层，使其高度与原结构相同，同时，其转换层上、下结构等效侧向刚度比也与模型Hst3接近。结构计算分析采用ANSYS软件。

图板式转换最大的优点是可以在转换层以上随意布置结构型式和轴网，特别适用于建筑物上下部轴网错位复杂甚至互不正交的情况。但转换板传力路径不清晰，受力状态复杂，结构分析计算繁冗。由于抗剪和抗冲切的需要，转换板厚一般在2M以上，这一方面造成转换层质量和刚度的突变，在地震作用时结构反应增大，转换层上下相邻层更成为结构薄弱层，不利于建筑物抗震；另一方面由于自重和地震作用的增加，下部竖向构件的荷载明显增大，设计难度大。研究表明，转换厚板的内力和位移分布严重不均，最大值与最小值间相差可达几十倍。从整体上看，板式转换的力学性能和经济指标均较差，在实际工程中应慎用。当上下轴网变化但仍正交时，可采用正交主次转换梁的结构型式来实现转换。3板式转换层施工方案决策问题和模型的确立

3.1板式转换层施工方案决策问题

最常用模板支撑方式有上面谈到的三种方法，①落地支撑法②叠合梁原理法③吊模法。那么对于一个含有转换层的施工项目而言，如何选用更优的施工方案，如何安全可靠、质量优良、工期准时、技术方便、简单可行、工程造价成本又比较低的情况下完成转换层结构的施工，是项目承建者的所追求的目标，所以在遇到此类问题时，经常存在如何决策方案才比较科学的问题。由于方案的优劣是一个相对的概念，并且施工方案的选择还受很多外部因素的影响。对于转换层施工来说，如果转换层所在位置较低，距离基础在四层以内的话，落地支撑法将是最为理想的选择；对于大于四层以上的情况，以上三种施工方法哪个方案最优，决策者如何进行决策。

3.2转换层施工方案决策模型的建立

层次分析法(AnalyticHierarchyProcess，简称AHP法)是美国运筹学家沙旦(T.L.Saaty)于上世纪70年代提出的，是一种定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法。特别是将决策者的经验判断给予量化，对目标(因素)结构复杂且缺乏必要数据情况下更为实用，所以近几年来此法在我国工程实践的方案决策中得到了广泛应用。层次分析法的基本内容是：首先根据问题的性质和要求，提出一个总的目标；然后将问题按层次分解，对同一层次内的诸因素通过两两比较的方法确定出相对于上一层目标各自的权系数。这样层层分析下去，直到最后一层，即可给出所有因素(或方案)相对于总目标而言按重要性(或偏好)程度的一个排序。

4高层建筑板式转换层的施工要点

由于板式转换层结构的上述特点，在确定转换层结构施工方案时应考虑下列几个方面的问题：①转换层的自重和施工荷载往往非常大，应选择合理的模板支撑方案，并进行模板支撑体系的设计。②对大体积转换层，混凝土施工时应考虑采取减小混凝土水化热的措施，防止新浇混凝土的温度裂缝。③转换层的跨度和承受的荷载很大，其配筋较多，而且钢筋骨架的高度较高，施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于钢筋的布置。④对预应力混凝土转换层，由于其跨度和承受的荷载都很大，预应力钢筋数量大，因此，要合理选择预应力的张拉技术以防止张拉阶段预拉区开裂或反拱过大。⑤设置模板支撑系统后，转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段是不同的，应对转换梁(或转换厚度)及其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。

(1)混凝土工程。在进行大跨度超高度转换梁及转换厚板的混凝土施工时，应采取措施防止新浇混凝土产生温度裂缝。目前实际工程中采取的措施有：

①根据混凝土的配合比和预计的施工气候及现场条件，采用大体积混凝土结构三维有限元温度分析程序(3DTFEP)，对大跨度超高度转换梁及转换厚板整个过程中的温度状况进行模拟计算，掌握混凝土在浇筑后一个月内的各部分温度的变化规律，为大跨度超高度转换梁及转换厚板的施工提供科学的预测分析和依据。

②大体积混凝土转换结构施工时，应采取措施控制混凝土内部与混凝土表面温度差小于15℃，实际工程中可采用下列方法：a.蓄热保温法，即常规保温方法。混凝土的养护要把握两个关键，即在升温阶段以保湿为主，在降温阶段以保温为主。b.内降外保法，即在大体积混凝土内部循环埋管通水冷却降温，使大体积混凝土水化热温升降低，减少混凝土内部与混凝土表面的温差，然后在大体积混凝土转换结构的表面及其底面采取保湿措施。c.蓄水养护法，即在混凝土初凝后先洒水养护2h，随后进行蓄水养护，蓄水高度一般为100mm。

③浇筑厚大的转换层结构混凝土时，为防止混凝土内外温差过大和提高混凝土抗拉强度，在选用水泥方面可采取下列措施：a.优先选用水化热低的矿渣硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥。b.掺用沸石粉代替部分水泥，降低水泥用量，使水化热相应降低。c.掺入减水剂，减少水泥用量，使混凝土缓凝，推迟水化热峰值的出现，使升温延长，降低水化热峰值，使混凝土的表面温度梯度减少。

④浇筑厚大的转换层结构混凝土时，为防止混凝土内外温差过大和提高混凝土抗拉强度，在施工方法上可采取下列措施：a.采取先施工转换结构周围结构或墙体，防止混凝土表面散热过快，内外温差过大。b.变冬季施工的不利因素为有利因素，减低混凝土的入模温度。在夏季高温气候施工时，采用冰水搅拌，以减低混凝土的入模温度。c.采用分层次施工，每层厚300mm～500mm，连续浇筑，并在每一层混凝土初凝之前，将后一层混凝土浇筑完毕。D.采用叠合梁原理，将转换结构按叠合构件施工，可缓解大体积混凝土水化热高，温度应力过大，对控制裂缝发展有利。

(2)钢筋工程。转换梁的含钢量大，主筋长，布置密，在梁柱节点区钢筋“相聚”。因此，正确地翻样和下料，合理安排好钢筋就位次序是钢筋施工的关键。

①钢筋翻样前必须弄清设计意图，审核、熟悉设计文件及有关说明，掌关规定。翻样时考虑好钢筋之间的穿插避让关系，确定制作尺寸和绑扎次序。

②一般转换层结构主筋接头全部采用闪光对焊或锥螺纹接头连接、冷挤压套筒连接；对于两端做弯头的钢筋，采用可调伸螺纹接头解决钢筋旋转的困难。

③当转换梁高度或转换板厚度较大时，应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于操作。

参考文献

[1]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[2]余红生.转换层支撑系统的选型及其安全性分析[M].建筑安全.2003.

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现在，我国的建筑行业正在飞快的发展着，并且在发展的过程中也带动了其他行业的经济发展，所以高层建筑的质量必须要有很高的要求。现在，高层建筑的砌筑施工主要存在以下问题：1、不按程序建设：在高层建筑施工之前，必须要有相关部门的许可才行，而现在有些施工单位根本就不按程序进行，他们不实地考察地质地貌，、不进行相关的建筑设计，也没有经过相关部门的许可就开始动工着手建筑，而这么做的后果就是一些建筑不得不半途而废，不仅浪费财力物力而且还可能导致安全事故的发生。2、设计过程中出现问题：由于设计师并没有对要施工的地方进行过考察，一些地质可以承受多大载荷，这些设计师并没有考虑到，使得设计的图纸不正确，计算的载荷过小，承受的力量也得不到正确的分析，这些到结果如果不能得到正确的计算的话，都有可能成为诱发质量问题发生的原因。3、施工地点的考察：设计师在设计图纸时，因为他并没有对施工地点进行全心全力的考察，在设计的时候可能就只是根据以前的老数据开始进行设计，由于资料的老化，地质勘查报告的结果不够详细，这样根本就不能进行全面安全的设计，可能图纸会出现差错，而这个差错一旦酿成，就会造成难以想象的结果。4、地基未修理稳固：对于一个建筑来说，地基是最重要的，只有打牢了地基才能修建一个好的高层建筑。而影响地基安全的因素有很多，比如，由于对软土、充填土、杂填土等土质的了解不够多，这样就会造成地基的牢固度不够，地基不牢固也就会造成建筑不能够达到国家标准。5、使用不合格的建筑材料：一个建筑的成败可能就在于钢筋的合格与否，对于现在的建筑来说，钢筋发挥了重要的作用，如果钢筋的设计不符合力学的标准，并且水泥也受过潮，发生结块等现象，这样就会导致建筑存在很多的安全问题。而且，由于建筑材料的不合格，可能在建筑的时候就会发生问题，那些施工人员的生命完全得不到保障。

二、提高建筑施工质量的措施

1、图纸设计要把好关：一个建筑项目工程的成败在于图纸的设计。一个项目工程整体质量的好坏就是在于图纸的设计。因此，施工单位在施工之前必须要找好的设计师对施工地点周围地质进行勘察，然后再进行图纸的设计，并且在设计的时候一定要计划好施工的经费，以免出现经费不足的情况。2、选择好的施工单位：施工队伍的素质是影响工程质量的关键。一个好的施工队伍才能静下心来完成一项施工任务。一个项目工程在审批之后，肯定会经过招标的过程，在这个过程中，一定要认真听每一个施工单位的技术力量、设备、资金情况等这些硬件措施，然后在对这些队伍提出一些问题，从而得到他们软件措施等一些情况，通过这些来选取好的施工队伍，建造出好的高层建筑。3、签订施工合同：在选取好施工单位以后，一定要与施工单位进行合同的拟定，将甲、乙双方的一些法律问题明文提出，合同的内容一定要严谨、条款详尽、责任划分明确、手续也要完全合理以免到时候出现一些资金无法到账，建筑出现问题的一些情况。合同签订之后，一定要到相关部门进行公证以得到法律的保护。4、时刻监督工程的质量：建筑施工时，相关的建筑监督部门一定要提高监督力度，加大执法的透明度，使工程质量能够有很大的保证，在建成之后，居民和工作人员能够放心的在里面生活和工作。

三、总结

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该地基土层由于处在一滨海相水体冲击地区，其孔隙较大、土质水量吸收相对较高，包括土质高压缩性明显，则可断定为软弱土层结构。而中部土体结构环境则以溺谷相地质性质为主，并且土层间的土质呈现多以粉细砂、亚粘土的交替组织形态为主，厚度则为8－10m左右。至于下部土体环境可归结为浅海相沉降类型，且厚度约为18－20m左右。不过由于下部砂类所处环境也是项目长桩应用的持力层，如若采用基本自然地基土层进行处理则很难满足项目自重承载及规则沉降量的设计要求，故结合项目实际采用桩基处理方式。

2桩基础施工技术工艺处理措施研究

2．1开挖方法及控制要点

2．1．1打桩后再开挖在结合该工程实际处所地基地质环境及其当时现有的工艺条件下，包括吸收了国外同类题材项目的施工经验及建模理论的基础上，确立了“打桩后再挖土”的打桩作业原则。这是因为本项目如若采用先开挖在打桩的作业方式，不仅要考虑造价因素，同时还要评估施工难易程度。具体原因则是:本工程项目所处地质形态环境下，土质结构相对松散、含水量大，且高度压缩性非常明显，渗透性表现不灵敏，属于软塑、流塑组织状态，荷载性能不足。此外就开挖作业量而言，开挖规模较大，很难准确评估坑底标高。同时基坑长期在外投入的人工降水造价费也很高。特别是该地气象条件下降雨量丰富，但凡基坑被泡则会加剧塌方隐患，所以打桩机很难到坑底地带完成作业。若非所处作业条件受限，正常基坑打桩则需要利用路基箱，碎石块等物资设施加以辅助。基于此，本项目实行的“打桩后再开挖”打桩作业法则充分切合实际利用了地表硬壳层，从而使得打桩工作开展可采用地面行进方式完成作业，不仅使得作业效率显著提升而后又控制了造价成本投入，并巧妙控制了基坑开挖的桩柱变形及顶部位移。2．1．2质量控制要点虽然结合本项目实际特点采取了“打桩后再开挖”作业施工法具备显著优势，但是短板之处也同样值得重视，需要予以重点质量控制，即预先打入桩的弯曲变形组织形态下的水平位移需要严格控制。基于此，为控制变形加剧并产生控制良效，则需采取针对性控制手段:第一，应能结合施工流程，妥善控制挖土次序，并保持对称挖土以避免基坑长期在外;第二，当基坑面积较大时，则可以使用分段挖土作业原则完成该时期工序作业，即每挖一段就随后完工一段，并处理好每挖一段的回填，然后交替循环进行开挖。第三，基坑开挖后存在的土料应随挖随运，杜绝在边坡周围堆放开挖土，从而达到控制桩基变形及顶部位移的主要目的。

2．2锤击沉桩施工法

2．2．1沉桩锤选用标准本项目采用的打桩法主要以锤击沉桩法应用为主。值得指出的是，柴油锤、落锤、或者蒸汽锤的选择应能结合项目实际进行评估并应予以采用。一般而言，柴油锤特别适用于坚硬土层性质的地基土，这是因为柴油锤连续作业性能良好，锤芯夯击起跳高，且沉桩成效佳;而蒸汽锤一般比较受用于软粘土层进行沉桩;至于落锤，严格意义上可将其视为作业机具，应用于沉桩规模作业较小的短桩结构。因此，对于沉桩锤的选用确认，应能结合桩基础的规格型号、基本长度、以及其重量级、直径等参数进行评估并予以采用。2．2．2质量控制要点沉桩落锤的捶打原则应坚持以“重锤低打”执行原则为主，并要考虑桩基础本身极限强度允值的承受情况，即处在其捶打承受荷载允值内，尽量采用大桩锤，以避免捶打时桩头损坏。因此，结合上述沉桩锤落锤的捶打依据，本项目对于400x400mmx30m的钢筋混凝土方桩和钢管桩的沉桩施工，可优先选用3．5t级柴油锤;当调配确有困难时，亦可选用4．5t级柴油锤，但应限制锤跳高度，不应超过2m;φ550x100mmx40—45m的预应力钢筋混凝土管桩和钢管桩的施工，宜选4．5t级柴油锤。

2．3停打标准处理控制要点

2．3．1桩基础基本停打标准确认高层项目桩基础打桩的停打控制标准有关责任施工单位应能高度予以重视。这是因为桩基础的停打处理标准决定着该高层项目基础所承载的极限允值，从而决定是沉降量是否规则，以保障项目基础结构上方的建筑结构安全性能得以保持。此外，如若确保桩基础的停打控制标准合乎质量控制标准，则直接有效、合理控制施工进度，并确保打桩机具的油耗得到有效控制，且使得其桩锤使用周期寿命得以延长。因此，确认桩基础的桩锤停打标准，则需要客观考量该项目的所处地质环境，以及现有的桩基础规格种类、桩的长度，包括现场各项组织控制要素等进行综合评估并予以采用。基于此，结合受力形态存在的力学差异，则需切合项目实际来确认桩基础停打标准。2．3．2持力层确认贯入度虽然沿海一带土层所固有的基本性质属于软粘土，并且分布相对稳定。但是如何判断桩基础的沉桩锤击受力是否进入到持力层就成为了停桩标准控制关键。因此，此时可以凭借贯入度去进行客观评估。也就是说，待桩端已经深入到持力层，则可结合设计要求继续打至3—5D。不过，有时会遇到突发状况，即遇到结实、坚硬的持力层，这是打至3－5D无疑非常困难，(贯入度S＜1．0mm)并且如若强行进行锤打则会使得桩基础损毁的同时又白白毁掉了桩锤。因此，对于该情况的技术交流则需要和设计单位进行反映与沟通，当经得对方同意时则能够以贯入度参数指标作为桩锤停打的主要考量依据。2．3．3基本效益本项目采用“重锤低打”大桩锤(柴油锤)的作业方式对400x400mmx30m及φ550x100mmx40—45m砼方桩及钢管桩完成了其沉桩作业。实际施工中，采用4．5t柴油锤的φ550x100mmx40—45m较大型号桩也都达到了基本预定深度，并且经过静载荷试验表明，桩身强度基本满足设计承载力需求，施工组织设计方案更为合理、可行和经济，远远超过缩短工期所获得的效益。

3结语

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首先定义一下尺度，所谓的尺度就是在不同空间范围内，建筑的整体及各构成要素使人产生的感觉，是建筑物的整体或局部给人的大小印象与其真实大小之间的关系问题。它包括建筑形体的长度、宽度、整体与城市、整体与整体、整体与部分、部分与部分之间的比例关系，及对行为主体人产生的心理影响。讲到尺度时应注意它与尺寸之间的区别，尺度一般不是指建筑物或要素的真实尺寸，而是表达一种关系及其给人的感觉，尺寸是用度量单位，如：公里、米、尺、厘米等对建筑物或要素的度量，是在量上反映建筑及各构成要素的大小。不同的尺度带来的感觉是不一样的，有的尺度使高层建筑显得挺拔或厚重，有的则使高层建筑显得庞大或轻飘，它直接影响人的心理感受，由此可见，尺度在高层建筑设计中处于一个至关重要的位置。

高层建筑设计中尺度的确难以把握，因它不同于日常生活用品，日常生活用品很容易根据经验做出正确的判断，其主要原因有：一是高层建筑物的体量巨大，远远超出人的尺度。二是高层建筑物不同于日常用品，在建筑中有许多要素不是单纯根据功能这一方面的因素来决定它们的大小和尺寸的，例如门，本来可以略高于人的尺度就可以了，但有的门出于别的考虑设计得很高，这些都会给辨认尺度带来困难。

高层建筑设计时，不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造，而应以人的尺度为参考系数，充分考虑人观察视点、视距、视角，和高层建筑使用亲近度，从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感，把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度：城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。

1、高层建筑设计中的外部尺度

1.1城市尺度

高层建筑是一座城市有机组成部分，因其体量巨大，高度很大，是城市的重要景点，对城市产生重大的影响。从对城市整体影响的角度来看，表现在高层建筑对城市天际轮廓线的影响，城市的天际轮廓线有实、虚之分，实的天际线即是建筑物的轮廓，虚的天际线是建筑物顶部之间连接的光滑曲线，高层建筑在城市天际线创造中起着重要的作用，因城市的天际轮廓线从一个城市很远的地方就可以看见，也是一座城市给一个进入它的人第一印象。因此，高层建筑尺度的确定应与整个城市的尺度相一致，而不能脱离城市，自我夸耀，唯我独尊，不利于优美、良好天际线的形成，直接影响到城市景观。高层建筑对城市局部或部分产生的影响，是指从市内比较开阔的地方，如：广场、干道、开放的水系和绿地所看到的天际线，也直接影响人民的日常生活。因此，城市天际轮廓线不仅影响人从城市所看的景观，也直接影响到市内居民的生活与视觉观赏。

高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响，高层建筑的位置、高度的确定，也应充分地考虑该城市尺度、传统文化，不当的尺度会对城市产生不良的影响，改变了城市传统的历史文化，也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系，如：上海市，黄浦江可谓是城市一条重要水系，原先具有宽大、雄壮的气势。但由于东方明珠塔的建成，又过于靠近黄浦江，其他高层建筑也跟着靠近黄浦江建设，使黄浦江的尺度感变小了，失去了原有的雄壮，而改变了老上海的历史与文化，从这一角度讲，东方明珠塔的建成又是一件憾事。

1.2整体尺度

整体尺度是指高层建筑各构成部分，如：裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的，关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种，但都强调整体尺度均衡的重要性。面对一栋建筑物时，人的本能渴望是能把握该栋建筑物的秩序或规律，如果得到这一点，就会认为这一建筑物容易理解和掌握，若不能得到这一点，人对该建筑物的感知就会是一些毫无意义的混乱和不安。因此，建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的，在设计时要注意下面的两点：

1.2.1各部分尺度比例的协调

高层建筑一般由三个部分组成的——裙房、主体和顶部，也有些建筑在设计中加入了活跃元，以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系，而这三个部分尺度的确定，应有一个统一的尺度参考系（如把建筑的一层或几层的高度作为参考系），不能每一部分的尺度参考系都不同，这样易使整个建筑含糊、难以把握。

1.2.2高层建筑中各部分细部尺度应有层次性

高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的，各个主要部分应有更细的划分，尺度具有等级性，才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分（裙房、主体和顶部），最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸，使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1～2个尺度等级，也不易过多，太多易使建筑造型复杂而难以把握。

1.3街道尺度

街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知，也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定，主要考虑到街道行人的舒适度，高层建筑主体因为尺度过大，易向后退，使底层的裙房置于沿街部分，减少了高层建筑对街道的压迫感。例如：上海南京路两边的高层建筑置于后面，裙房置于前使两侧的建筑高度与街道的宽度的比例为1∶12，形成良好的购物环境。

为了保持街道空间及视觉的连续性，高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致，宜有所呼应。如：在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧，为了不致造成新区高层和老区低层截然分开，沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房，高层稍后退，形态效果良好的对话关系。

1.4近人尺度

近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触，也易被人们仔细观察，也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系，不宜过大或过小，过大易使建筑缺少亲近性，过小则减小了建筑的尺度感，使建筑犹如玩具。

在近人尺度处理中，应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分，檐口、门、窗及装饰的处理，使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定，创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间，使人的心理有一个逐渐变化的过程。如：上海图书馆门前采用柱廊的形式，使出入馆的人有一个过渡区，这样使建筑更具有近人及亲人性。

1.5细部尺度

细部尺度是指高层建筑更细的尺度，它主要是指材料的质感。在生活中，有的事物我们喜欢触摸，有的事物我们不喜欢触摸——我们通过说“美妙”或“可怕”来对这些事物做出反应，形成人的视觉质感，建筑设计师在设计过程中要充分运用不同材料的质感，来塑造建筑物，吸引人们亲手去触摸或至少取得同我们的眼睛亲近感，或者换言之，通过质感产生一种视觉上优美的感觉。勒。柯布西埃在拉托尔提建造的修道院是运用或者确切地说是留下大自然“印下”的质感的优秀典范，这里的质感，也就是用斜撑制作在混凝土上留的木纹。

2、高层建筑外部尺度设计的原则

2.1建筑与城市环境在尺度上的统一

注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响，因为在城市轮廓线的组织中，起最大作用的是建筑物，特别是高层建筑，因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置：

（1）高层建筑聚集在一起布置，可以形成城市的“冠”，但为避免其相互干扰，可以采用一系列不同的高度，或虽采用相仿高度，但彼此间距适当，组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处，以丰富行人的视觉观赏。

（2）若高层建筑彼此间毫无关系，随处随地而起不到向心的凝聚感，则不会产生令人满意的和谐整体。

（3）高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同，因为这会极大影响轮廓线的优美感。

2.2同一高层建筑形象中，尺度要有序

高层建筑设计时，应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列，在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性，不能把几种尺度混淆使用，才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。

2.3高层建筑形象在尺度上须有可识别性

高层建筑物上要有一些局部形象尺度，能使人把握其整体大小，除此之外，也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。任意放大或缩小这些习惯的认知尺度部件就会造成错觉，效果就不好。但有时往往要利用这种错觉来求得特殊的效果。

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水平承重关系到整个建筑的稳定性，其结构主要平板体系、无梁楼盖和肋形楼盖等。对于平板体系，以单向或双向板来组成剪力墙结构，适宜结构较低、层高较低的高层建筑，当跨度较大时，则不适宜平板结构。无梁楼盖多应用于层高受限的公共建筑，其跨度要求为普通钢筋混凝土楼面跨度≤6m，预应力楼面≤9m。为了满足跨度较大的高层建筑，可以设置密肋楼盖方式，以现浇梁板为定型模板，如筒体结构的角区楼面可以采用密肋楼盖。

2.基础结构的选型

基础是高层建筑结构设计的重要内容，其结构选型是否合理关系到整个房屋的造价、安全和施工工期等方面。因此在基础结构选型上，需要从多个方案的对比中来选择。对于层数不高、地基土质较好时的框架结构，可以采用柱下独立基础，锚入长度≥40d。对于建筑层数不高、土质一般的框架或框架－剪力墙结构，可以采用交叉梁基础。

3．高层建筑结构的布置研究

在结构布置上，通常需要从建筑功能使用要求、消防要求、承载受力分析、地基沉降以及地震影响、施工经济性等方面来合理选择。其主要内容有平面布置、竖向布置及变形缝布置。(1)平面布置对于平面结构布置，原则上满足简约、规则、对称要求，并对平面长度或突出部分采取必要的加强措施。如对于规则平面结构进行布置时，在剪力墙面积不变情况下，要满足自振周期和侧移量较小的要求。对于不规则平面，利用计算结构特征值的方式，分析受力性能，减少结构抗扭刚度。(2)竖向布置在竖向布置上，对于高层建筑要满足强度与刚度的均匀、连续。尤其是在满足抗震要求时，要从抗侧向水平力上提高建筑的稳定性。其布置要点有:一是对于竖向结构宜规则，尽量减少外挑或内收;二是对于抗震级数要求应满足本层侧向刚度相邻上层的70%或其上相邻三层平均值的80%;三是竖向结构宜连续贯通。对于高层建筑竖向不规则结构时，要结合立面及使用功能来布置，如侧向刚度不规则，抗侧构件不连续、楼层承载力突变等，在布置时应减少转换层的厚度及数量，增加转换层上第1层的层高，增加下层剪力墙厚度，提升下层混凝土的强度等级等。(3)变形缝设置在高层建筑结构布置上，对于变形缝的设置至关重要。特别是温度变化诱发的温度伸缩缝、沉降诱发的沉降缝及其他因素导致的建筑层间刚度差异形成的变形缝。一方面在建设上加以防渗、防震、防水等处理，另一方面是从设计上来进行合理布置。如对于层数、荷载相差较大的高层建筑可以设计成主楼、裙楼，来避免不同基础沉降带来的内力和变形影响;对于不设沉降缝时，可以在裙楼一侧设置后浇带;在施工中先施工主楼，后施工裙楼。

4．结语

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对于现代城市良好居住环境而言，最直接有效的宏观控制方法应从以下二方面进行：

1.1有效的利用土地

在高层建筑的功能布局中，强调土地的综合利用是十分重要的一个环节。亦即在建筑功能布局时，把工作、居住、交通和其他服务设施结合起来综合予以考虑，把人们能够就近入学、就近工作、就近享用各种服务设施，缩短人们每天的出行距离，减少能耗。

1.2合适的密度

建设生态化城市人居环境，需要在满足人们适度舒适的前提下，适当提高人口密度，以达到节约能源的目的。与此同时，亦有助于城市中心的复兴，提高城市中心的活力。但是另一方面，又要避免局部地区过分密集，高层建筑对城市的许多负面影响大多是由于高层建筑的过分密集造成的。

2高层建筑营运系统的生态性设计

对高层建筑而言，从能源和环境的角度看，其生命周期是指从材料与构件生产（含原材料的开采）、规划与设计、建造与运输、营运与维护直至拆除与处理（废弃、再循环和再利用等）的全循环过程。高层建筑营运期间所消耗的能源在整个生命周期中占有很高的比例。调查发现，营运过程中能耗最高的是建筑的HVAC系统，其次是人工照明系统；其他因素（如电梯、管道和排放）在建筑营运能耗中只占很小部分。因此我们的设计目标应该是选择一种建筑形式和营运系统，可以尽可能的利用自然采光和通风，以减少高层建筑营运期间所需的能源。设计的第一步是根据基址气候条件找到适合的被动设计方案，并使之最大化。被动设计本质上是不通过电子-机械手段，而是通过建筑特殊的形态组织达到的低能耗设计。以下是一些用于绿色生态高层建筑中被动模式营运系统最大化的生态设计策略。如果不能达到理想的效果，可以通过主动系统或混合模式系统的辅助作用来加以补充。

2.1建筑平面与体型系数

我们必须根据基址周边环境能量和当地气象特征来设计高层建筑的形状以获得最佳能量。减少采暖能量的需求（例如通过优化进入热量）并不仅仅是建筑朝向问题，也受到建筑平面形式和体型系数的影响。建筑的体形系数是围值，因此它不仅仅是一个热工性能参数，而且还体现了作为手段的外界面对空间的建构面积成线性正比，而对于正多面体而言，表面积与体积呈几何基数关系，此时建筑的体积，即空间的量和维持室内气候的能耗之间不是线性关系，而是几何关系，因此建筑在体积扩大时可以只投入较小的能耗增量而获得较多的舒适空间增量，这意味着减少体型系数可以降低舒适空间的平均成本。在常见的平面形式中，圆形平面可以拥有最小的面积，其次是方形（见图1）。

同时，小的体型系数往往与空间布局紧凑、功能流线短捷相联系，所以小的体型系数在某种意义上还常常与较高的功能运作效率相联系。通过控制体型系数往往可以一举三得：节能、节材及提高功能运作效率。通常可以通过以下途径来减小建筑的体型系数：①加大建筑进深；②规整建筑体型；③集中建筑体量。图2分别表明在每个气候带，最适宜的建筑比率，正立面最好的是南北朝向。研究表明，建筑可取的边长长度，即X、Y值最适宜的建筑比率，如图2所示。

建筑服务核的布置决定了平面的哪些部分对外开放（例如为了通风和更好的视野），合适的位置有利于建筑的热表现。设计者在平衡设计时必须结合其他因素考虑太阳光路径和当地的风向（如最佳的视野方向、基址形状和领近建筑等）。在热带地区，服务核可以设在建筑“较热”的东边、西边或两边，以作为太阳光缓冲带。研究表明，在温带和寒带地区通过双核外形设计，窗户开在南北向，服务核放在东向或西向，可以大大节约空调的能耗。这种方案亦适用于赤道地区的纬度小于40°的地区。这种布置通过“空间隔热”缓冲区，大大减少了进入建筑内部空间的热量，同时也最大限度地防止了建筑内部热量的流失。在各种可能的服务核布置中（即中心核、双核或单边核），双核是最可取的（见图3）。围服务核的优势在于：

a没有消防加压管，降低了最初和营运成本；

b使用空间更具有灵活性；

c电梯间提供自然通风，从而节能；

d太阳光缓冲效应和风力缓冲效应。

2.2朝向的选择

建筑朝向的被动设计与建筑的平面形态、基址上的位置及对太阳光路径的朝向和当地的风向有关。例如，根据热带地区的太阳路径，建筑形态应该是以东西向为轴线的矩形，以减少建筑开阔面的太阳辐射。这是因为获得热量最大的来源是通过窗户的太阳辐射。

当然，热量获得随着时间和角度的不同而不同。建筑朝向的决定将影响后续的每个设计决策。每个建筑基址都有其特殊性，因此高层建筑的设计毫不例外也与基址相关。在决定如何使基址内的新建筑有利于环境时，必须考虑两个主要的基址因素：当地气候和基址内建筑的环境影响。当地气候的影响可以是正面的也可以是负面的建筑朝向可以通过遮阳带植物或渗透性墙体加以缓和。通过仔细研究基本微观气候条件，就可以确定最合适的基址和建筑外形，消除不适合的基址区域（如被污染的和过于遮避的区域）；通过建筑形式、植被和遮避带最大限度地开发基址剩余区域的潜能。

2.3建筑外界与双极控制

高层建筑的外界面设计与一般建筑相比有其特殊性。首先高层建筑拥有得天独厚的通风优势，而且随着高度的不断增加，上面的风速和风压越来越大，在这种情况下上部直接开窗狂风可能吹袭室内，形成紊流和噪声，而且会导致建筑与外界热交换迅速增加，不利于建筑中的能量保存，热工能耗增多。此外高层建筑较少受到临近的建筑遮挡，所以投射在其上的日照包括直射的、漫射的或被低层建筑屋顶反射的辐射，要比照射在多层建筑上的日照辐射强度高，这在冬季是有利的，但在夏季却是不利的。

另外，气候是由多重对立要素综合决定的，各种气候要素总是在舒适要求的两极之间摆动变化，建筑随着气候的变化，要面临采暖与制冷、通风与防风等相互矛盾的要求，因此建筑外墙应该结合被动系统、混合模式和主动系统的优化来加以设计。因此，理想的外墙应该是对气候“用”和“防”的辨证统一，是有利于环境的过滤器。外墙上应该像过滤器一样提供自然通风，控制交叉通风，提供对外景观，予以太阳光保护，调节风雨，在寒冷季节提供保温，在炎热的夏天提供通风、隔热，使得与外部环境有更直接的关系。双层立面系统是目前处理高层建筑外界面比较理想的手段。

2.4建筑采光

高层建筑在生态设计中的目标之一，是优化日光的使用，减少人工照明的耗能需求。大部分被动日光技术都是控制进入的直射光线，减少其对视觉舒适度的潜在负面影响，如眩光；以及通过减少热量获取来减少建筑制冷的负担。当太阳光有效地分布到建筑各处而没有眩光的时候，就可以认为是很好的室内照明了。先进的日光采集系统设计有以下方法：

①通过将阳光反射至屋顶平面，日光可以到达比那些靠传统窗户或天窗采光更深的工作区域，但不增加窗户附近的日光强度；

②通过利用相对小的进光区域有效传统日光，可以不对阳光辐射产生严重的制冷负荷，从而达到节省能耗的目的；

③仔细设计阻挡阳光直射的系统，可以减少阳光直射导致的眩光和温度不适。设计的难度在于每天和全年阳光位置及获得的不断变化。自然采光的建筑无论设计得多好，只有在日光有效利用和代替人工照明的情况下才能节约能源。当然，进行采光设计时，可以在人工照明节能和少量增加阳光热量获得之间寻求平衡。我们可以完善座位和工作平面规划，通过更好的窗户和立面设计来减少眩光，获得自然采光。研究表明，太阳光的适当获得和开阔视野可以提供一种舒适感。然而，为保证一个安全、舒适的工作环境，使用者应该可以控制光线的数量和质量；设计者需综合考虑能耗、背景光线、屋顶灯和窗户的自然采光等因素，并为使用者提供最好的视觉环境。

2.5使用自然通风

基址环境一个重要的能源就是风。在需要良好通风或风力支持下的舒适通风时，通过优化当地全年和每天不同时段的风力条件，我们可以利用规划建筑的平面形态和外墙以达到自然通风和更有效的制冷。在最简单的层面上，自然通风确保了新鲜空气进入室内。大型项目可以利用混合模式系统的"烟囱效应"，新鲜空气可以进入到低楼层，在与冰冷的水泥地板相接触后进一步降温。随着空气升温，它也升温并最终在屋顶排出。合理的自然通风设计可以降低成本和节约能量。此外，减少对机械通风和空调系统的需求可以提供一个健康的建筑环境。使用自然通风的能耗要比使用空调的能耗减少一半，而且减少了维护，以及建筑综合症的发生，二氧化碳的排放量也减少了。因此，在可能的条件下，不要设计全封闭的建筑，以减少对空调系统的依赖。

通过利用封闭的中央庭院或中庭来引入新鲜空气进入建筑内部并提供“预热”，这样可以减少能耗。另外，使用这种中庭的设计有利于自然通风，因为中庭的设计将改变进深过深的建筑形式，而在室外立面上开窗，形成良好的的交叉通风。然而，并非所有的建筑都是完全自然通风，实际上冬季应该注意避免过度通风和由于过度新鲜空气降温导致的能量损失。所以，在高层建筑中，混合模式替代通风系统可以作为一种冬季保存能量的方式。

2.6被动制冷

被动制冷适用于各种简单的制冷技术，使建筑室内温度能通过自然能源的使用而降低。在炎热潮湿的赤道地区，生物气候的设计技术涉及建筑设计和材料的选择，以最小量的制冷能耗来换取更舒适的环境。这要求最小化建筑的热量获得，减少建筑外层太阳光热量的获得和太阳光通过窗户的渗透，通过自然通风和其他技术来提供舒适环境。适当的应用一些设计元素（例如建筑的布局、朝向、窗户细部、遮阳装置、通风、隔热和外墙的热系数）能够将室内温度达到一个比室外平均温度更舒适的水平。对于夏季炎热的项目基址而言，被动制冷系统应用的一个前提是当地的建筑生物气候设计，两种方法相辅相成。建筑通过利用各种自然散热口，如周围空气、上层空气、水和地层下的土壤，这种被动系统来降温。每种降温资源都有多种使用方法，从而产生各种降温系统。以下是各种被动降温方法：

①舒适通风：主要是在白天提供直接通风的舒适感；

②夜间通风降温：通过夜间通风降低建筑内部的温度，而在白天关闭建筑，从而降低室内白天的温度；

③辐射降温：在夜晚通过屋顶散热，或利用特殊的屋顶散热器，用白天的冷能储藏，将获得的冷能量传送到建筑内部；

④直接蒸发降温：机械或非机械蒸发空气降温，而将湿冷的空气引入室内；

⑤间接蒸发降温：通过屋顶的蒸发降温，例如屋顶水池降低室内温度而不增加湿度；

⑥外部空间降温：应用于外部空间的降温技术，如建筑旁的院子。

3高层建筑室内环境的生态设计

作为建筑重要组成部分的室内环境，虽处于比建筑更低的层次，但它与建筑本身之间、与自然环境之间以及室内诸要素之间都是一种相辅相成的整体关系，不可割裂。符合生态原则的室内环境设计，必须处理好室内与自然环境之间的关系问题，建筑室内环境作为整体环境的一部分，作为地球总生态链中的一环，它必须与其他各个环节协调发展。生态室内环境设计主要着眼点有两方面：一是提供有益健康的室内环境，并为使用者创造高质量的生活环境；二是保护环境，减少消耗。因此生态室内环境设计应该在节能、环保等方面进行周密的考虑。

高层建筑的室内生态设计同一般建筑相比除了室内热舒适度、室内声环境、室内空气质量等要达到标准以外，可以采用过渡空间与中庭的处理方法作为内外部的过渡空间。这些空中花园以有机形式平衡了建筑硬件和组成部分的无机性，从而达到更平衡的生态系统。除了为建筑提供遮阳，这些中庭还有多种用途：作为紧急疏散区域、种植和园林、用于未来扩大（例如将来增加土地使用率）的灵活过渡区域、将来空间的增加（洗手间、厨房等等）。中庭还可以给高层建筑使用者一个更人性化的环境，使他们走出封闭的办公区域可以直接体验外部环境欣赏景色。这些过渡空间可以保护建筑的“热”边或形成一个重要的景观。不管是布置在建筑中央或是周边，这种多层过渡空间都与传统过渡角色功能相当。这种空间实际上是在半封闭条件下“对外开放的空间”。

4结语

综上所述，高层建筑的“生态性”具有实现的意义。对于高层建筑的生态设计，我们应该从城市的宏观层面、建筑本身的营运系统的中观层面、建筑室内环境的微观层面进行综合考虑，使建筑与外界环境统一成为一个有机的、互动的整体，实现建筑与现代城市未来的可持续发展。

参考文献：

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[5]曹伟.生态建筑.生态建材.发展战略.[J]新建筑，2005.5.

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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。

3.2自动喷水灭火系统

“高规”第7.6.1条规定，建筑高度超过100m的建筑均应设自动喷水灭火系统。“喷规”第6.2.3.1条规定：“湿式系统及预作用系统一个报警阀组所控制的喷头数不宜超过800个，干式报警阀组所控制的喷头数不宜超过500个”，第6.2.4条规定：“每个报警阀组供水的最高与最低位置的喷头高差不大于50m”。自动喷水灭火系统的给水分区，除应考虑各系统配水管道工作压力符合《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001(2005年版)(以下简称“喷规”）第8.0.1条规定的“配水管道的工作压力不应大于1.20MPa”外，还要考虑在满足喷头需要工作压力的前提下，配水管入口的工作压力又不宜超过0.40MPa，以及每个报警阀所负担的楼层，并考虑使分区与生活给水系统及消火栓给水系统相适应，以避免横管过于分散。对于超高层建筑，按上述条件所确定的竖向分区最少也需要3个。由于报警阀的工作压力一般都不大于1.60MPa，且每个报警阀后都需要单独的立管，这就会在设计上给管路的排列及报警阀的设置带来限制。在无设备层的超高层居住建筑中应考虑报警阀的位置。以61层的公寓楼为例，自动喷水灭火系统分区如下：-3～8层为1区，9～21层为2区，22～41层为3区，42～61层为4区。由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。18层和38层的消防减压水箱及屋顶消防水箱，与消火栓系统合用。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，不须启动水泵，控制系统简单。在以上4个分区系统中，对工作压力大于1.20MPa的配水管道及工作压力超过0.40MPa的配水管，采用用减压阀减压。以45层住宅楼为例，自动喷水灭火系统分区如下：-2～10层为1区，11～22层为2区，23～34层为3区，35～45层为4区。1、2区及3、4区分别合用一组固定式消防水泵，1、3区系统经水泵加压供水并经减压阀减压后供水。在大于0.40MPa的各区配水管入口均设减压孔板减压。这样分区的主要优点是，不需要在上部楼层中设设备层；缺点是3、4区系统对管道及设备的承压要求高，影响系统的可靠性。

4污废水系统

“建规”第4.4.11条：表4.4.11注：排水层数在15层以上时，排水能力宜乘以0.9；“建规”第4.6.2条：建筑标准要求高的公共建筑、10层及10层以上高层建筑应设置通气立管，或设置特殊配件单立管排水系统。基于改善排水条件，提高排水能力方面考虑，应采用双立管排水系统，或采用设置特殊配件的单立管排水系统，对标准高的或环境要求安静的建筑及部位，宜设置环形通气管或器具通气管。

5屋面雨水系统

建规”第4.5.5条：重要公共建筑屋面雨水排水设计重现期不宜小于10年；“建规”4.9.9条：重要公共建筑、高层建筑的屋面雨水排水工程与溢流设施的总排水能力不应小于50年重现期的雨水量。设计重现期：雨水系统如果设计不当，会留下安全隐患。因此，超高层建筑屋面雨水设计重现期的取值应慎重。屋面溢流设施：基于安全及美观要求考虑，超高层建筑不宜设置溢流口。如屋面雨水的设计重现期取50年，则屋面无需设置溢流设施。雨篷：雨篷是建筑专业的门面，雨篷面积虽然不大，但其所截留的雨水还包括上方侧墙的面积，虽然侧墙面积按一半计算，但仍远大于雨篷自身的面积，也可能大于屋面的面积。因此，雨篷的雨水排水量可能比屋面的排水量大。雨篷如果设置过多的雨水斗及立管，会受到建筑专业的诸多限制，而雨篷下方往往是人员的出入口，安全性十分重要，因此，在设计时一定要妥善处理。首先要做到安全可靠，其次考虑美观因素。雨水立管排出管：室内雨水立管排出管管径宜放大1～2号，第一个检查井宜选用消能井，以防止由于排出管压力过高引起喷溅事故。

6中间转输水箱

6.1生活中间转输水箱容积计算

《全国民用建筑工程设计技术措施给水排水》(2009年)（以下简称“技术措施”）要求，生活给水系统采用串联供水方式时，如中间转输水箱除供本区用水外，还供上区提升泵抽水用时，该水箱的有效容积为本区最大小时用水量的50%加上上区提升泵3~5min设计流量。若为中途转输专用时，“建规”第3.7.8条规定，生活用水中途转输水箱的转输调节容积宜取转输水泵5～10min的流量。

6.2消防中间转输水箱

“技术措施”规定，当采用水泵转输串联时，中间转输水箱同时起着上区输水泵的吸水池和本区屋顶消防水箱的作用，其储水有效容积按15~30min消防水量计算，并不宜小于60m3。计算举例：消火栓用水量40L/s，自动喷水用水量30L/s，则中间转输水箱的容积=(40+30)1060+(40+30)560=63000(L)，其中10min水量为本区屋顶消防水箱的水量，5min为上区水泵吸水池的水量。如还有其他水消防系统，则应将火灾发生时时同时启动的消防系统的水量叠加计算，作为中间转输水箱容积。上海市地方标准《民用建筑水灭火系统设计规程》规定：当建筑高度大于120m时，消防给水竖向分区宜采用多台消防泵直接串联或设中间水箱转输的串联消防泵给水系统。采用中间水箱转输的串联消防泵给水系统，其消防转输泵应独立设置，且不应少于2台；室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统的消防转输泵应分别设置，但备用泵可以兼用；消防转输泵的供电应符合消防泵的供电要求。。转输给水管不应小于2条。上海市地方标准《民用建筑水灭火系统设计规程》规定：各区重力消防水箱的数量不应少于2个，且每个水箱的有效容积不应小于100m3。

7给排水系统噪声控制

各类建筑物或场所的允许噪声级，在《民用建筑隔声设计规范》（GB50118-2010）中有详细的规定。由于超高层建筑多为高级写字楼及高标准的旅店和住宅，因此，其对允许噪声级的要求更高。超高层建筑给排水系统主要包括生活、消防的给水系统、热水系统、污水系统、雨水系统、水景等。这些系统产生的噪声来源主要有：水泵机械性等综合噪声、管道及器具噪声、水锤噪声及气蚀噪声。超高层建筑给排水系统产生的噪声控制，在设计上，应做到科学合理布局，措施到位，注重细节。以下是降低或减少建筑给排水系统噪声的主要措施。

7.1水泵房：

①泵房选址应尽量远离要求环境安静的场所。

②选择低噪音、低转速的水泵；每台水泵均设置独立的基础，水泵与基础连接采用弹簧隔振器。

③水泵进出水管设可曲绕接头，可隔绝泵组通过管道传递震动转速。

④管道采用弹性支吊架；管道穿楼板、墙处用柔性材料填充孔洞与管道间空隙，可有效降低固体传声。

⑤泵房内墙体及天花采取隔音吸音处理。

⑥采用隔音效果好的门、窗，消除声音传播的途径。

7.2管道及器具：

①流速过快会引起金属管道震动产生噪声，尤其是管道转弯处因弯曲震动产生的噪声非常明显，故在管道转弯处设置有效的固定支架和减震支架是十分重要的，同时适当放大管道管径，以控制管道流速不致过大。

②排水管采用隔声效果好的柔性接口铸铁排水管，并采用双立管排水系统，在有条件的情况下，设置环形通气管或器具通气管，这样可稳定排水管内气压，从而改善排水条件，降低排水噪声。排水立管不宜布置在与卧室或要求安静的房间相邻的内墙。

③器具及阀门宜采用节水消音型产品，不宜采用快速启闭的阀门、水嘴。

④高扬程水泵宜采用缓闭式消音止回阀、水锤消除器或安全泄压阀，防止停泵产生水锤和噪声。

⑤较大口径的水箱水力液位控制阀，其随水箱水位升降，时而开启向水箱注水，时而关闭。在向水箱放水时，如压力、流速过大，会产生较大的噪声，设计可采取降水压、减流速的措施，并对水箱进水管牢固固定，必要时水箱进水管采用淹没出流进水。

7.3气蚀噪声的控制

管网中的液体与气体，在一定压力和温度作用下形成气蚀。气蚀会对管道和设备造成水力冲击，从而产生噪声甚至损坏管道和设备。由于气体积聚在管道或设备中的相对高点及管网末端，故应在这些部位设置自动排气阀，水泵进水管异径管采用偏心异径管，以避免气蚀发生。此外，可调式减压阀的前后压差过大时，也会发生气蚀，并产生噪声，损坏阀件。“建规”规定，可调式减压阀的阀前与阀后的最大压差不宜大于0.40MPa，要求安静的场所不应大于0.30MPa。对于超高层建筑，无论是可调式还是比例式减压阀，其前后压差均应按不大于0.30MPa设计。

8管材及设备选择

因超高层建筑管路系统所承受压力及运行可靠性要求较高，要求的建筑使用寿命更长，故对管材及设备的选择要求更高。设计人员如果不重视，可能留下事故隐患。

8.1管材

①给水管给水管应优先使用具有足够强度的金属管，如厚壁镀锌钢管、无缝钢管、不锈钢管、铜管等，还可选用衬塑或涂塑金属管。塑料管因其强度不如金属管，且线性膨胀系数比金属的大很多，热胀冷缩使其在轴向方向上的变形量大。此外，其接口的耐压强度一般要比管材自身的强度低，因此，不建议使用塑料管，尤其在高压管道系统中应避免使用。管材的连接方式：焊接、法兰、沟槽等连接方式可以达到或超过管材本身的抗压强度，是高压管道连接优先考虑的方式。螺纹连接一般用于口径100以下较小的管道，其承压能力略低。

②排水管超高层建筑的排水管有多种选择。使用较多的有机制铸铁排水管及HDPE排水管等。PVC-U排水管因其本身强度稍差，如接口为粘接剂粘接，则易脱落，不建议采用。《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002第5.3.1条规定：管道在做灌水试验时，灌水高度必须到每根立管上部的雨水斗。因此，在选用雨水系统管材时应考虑雨水管道由于建筑高度引起的静压力。雨水立管一般选择镀锌钢管、承压HDPE管，有条件或者明装时可选用不锈钢采用承压管。承压比较高的部分采用无缝钢管。

8.2给水设备

超高层建筑，给水系统如采用水泵分区的并联供水方式，上部给水系统的给水设备工作压力，通常都大于1.60MPa，而国内厂家生产的给水设备工作压力一般都不超过1.60MPa，因此，应在设计阶段确定若干家合适的设备厂家，供业主选择。如果系统没有设安全泄流装置，应采取防水锤措施。工作压力大于1.60MPa的给水设备，其对产品品质，如设备材质及生产工艺，要比常压给水设备要求更高。对此，应引起设计者的重视。

8.3阀门

超高层建筑给水系统采用的阀门，其材质，阀芯宜用全铜或不锈钢，阀体宜用球墨铸铁、全铜、不锈钢或铸钢，确保产品具有更高的可靠性。需要设计人员注意的是，有些种类的阀门，不是你想要的压力等级，厂家都能提供的。以上述某住宅小区为例，自动喷水灭火系统的3区和4区的湿式报警阀原设计设在地下室，报警阀设计公称压力2.10MPa。在施工阶段，施工单位反映，2.10MPa或更高压力等级的湿式报警阀在市场上买不到。经了解，市场上只有公称压力1.20MPa及1.60MPa的产品，更高压力等级的产品市场上无货，也没有一家厂家愿意接受定制。最终只得变更设计，将3区、4区的报警阀分别改设在23层和36层管井内，湿式报警阀改为采用1.20MPa压力等级的。

8.4消防水泵接合器

室内消火栓系统及自动喷水灭火系统应设消防水泵接合器，消防给水系统竖向有分区的，在消防车供水压力范围内，应分别设消防水泵接合器。这是“高规”第7.4.5条的规定。其条文说明提出：只有采用串联给水方式时，上区用水由下区水箱抽水供给，可仅在下区设水泵接合器，供全楼使用。无论是消火栓系统还是自动喷水灭火系统，“高规”均没有要求在消防车供水范围之外的消防分区设置消防水泵接合器。但“喷规”第10.4.2条规定：当水泵接合器的供水能力不能满足最不利点处作用面积的流量和压力要求时，应采取增压措施。该规定无异于，对于自动喷水灭火系统，无论是否在消防车供水范围的分区，都应设置消防水泵接合器。对于并联消防给水系统，地方消防部门可能会要求在消防车供水范围之外的分区也设消防水泵接合器，并设接力设施。南宁华润中心幸福里一期工程，当地消防部门就要求，消防车供水范围之外的消火栓系统及自动喷水灭火系统的消防分区，也应设置消防水泵接合器，在其后设消防接力泵。设计应注意，由于市场上一般只能提供公称压力1.60MPa的消防水泵接合器，如果消防给水系统工作压力大于1.60MPa，而又在消防车供水压力范围内，则消防水泵接合器应当专门定制。

9系统减压措施

9.1给水系统

给水系统上的减压措施主要有减压水箱、减压阀、减压孔板、节流管、减压稳压消火栓、安全阀、泄压阀等。后三种主要起防超压的作用。因减压水箱需占用一定空间，一般较少采用，故采用减压阀分区的给水系统最多。减压阀有比例式和可调式的。可调式减压阀的压力调整范围一般不大于0.70MPa。对生活给水系统而言，管径大于DN50的管段一般采用先导式可调减压阀或比例式减压阀，小于等于DN50的管段一般采用直接式可调减压阀。消防给水系统宜采用比例式减压阀，并设置备用阀组（单个报警阀除外）。生活给水系统减压阀可不设备用阀组。如果不设备用减压阀，应保证减压阀失效时管道的压力不超过卫生器具的最大可承受压力。“建规”规定卫生器具的最大可承受压力不得大于0.60MPa。消火栓给水系统通常在动压大于0.50MPa的部位采用减压稳压消火栓。

9.2排水系统

在以往的实际工程中，有不少超高层乃至高层建筑在排水立管上设置了消能装置，即由下至上，从第6层起，每6层安装一组由配件或成品组成的消能装置，以达到消除排水立管中所谓由水流形成的过高的势能的作用。实际效果如何呢，我们先来分析一下排水立管中水流的流态情况。实验表明：排水立管中水流的流态大致分为以下几种：

①流量较小时，水流沿着管壁做螺旋运动，随着水量的增加，螺旋运动被破坏，当水量足够覆盖管壁时，螺旋流停止。水流附着管壁而作片状下落的附壁流。

②当流量继续增加到足够大时，由于空气的阻力和管壁的摩擦作用而形成水的隔膜运动，水膜运动开始后便以加速度下降，下降到一定的距离，当水流所受管壁摩擦力与其重力平衡时，便做匀速运动，水膜厚度不再变化。此时的速度即为水膜流的“终限流速”，自水流入口处至形成终限流速的距离称为“终限长度”。对于一定的管径,如果流量越大，其终限流速及终限长度也越大。

③当水量更大时,即水流充满立管断面的1/3以上时,水膜的形成更加频繁，以至容易变为较稳定的水塞运动。水塞的形成会引起立管内气压激烈的波动,容易破坏排水水封。在水膜流终限流速状态下计算出的流量为临界流量。而我国规范规定的临界流量值约为理论临界流量值的一半,已考虑了实际污水中带有大块杂质、出流实际不稳定及立管负压段对横管出流的强烈抽吸而造成的短时高峰流量等因素。有资料表明，对应于流量9L/s其流速4m/s时的终限长度值约为3m，即水流从支管出口流入立管后，大约经过一层楼的高度,便保持水膜层厚度和流速不变。因此，在规范规定的立管排水能力范围内设计时，立管水流在流经3m左右的距离处已达到终限流速状态，流速不再增加，故排水立管没有必要设置消能设施。但基于改善水力条件，提高立管排水能力，保护卫生器具的水封，同时保证立管内的空气流通，排除管道中的有害气体考虑，超高层建筑排水立管应设专用通气立管。

10结语

篇9

水泥和地基土的搅拌结合体是水泥土搅拌桩的主要工作原料，每当我们把水泥混入到软性土质中的时候，水泥遇到土中的水就会在水泥颗粒间发生一系列的水化和水解反应，形成水泥水化物并生成凝胶体，这个是水泥土搅拌桩软性土质地基加固过程的核心原理，之后将小土团或土颗粒凝结在一起就会形成一种稳定的结构整体，而且这些水化物自身将继续硬化，最终形成水泥石骨架。与此同时，有些则会与其周围其他具有一定活性的粘土颗粒发生团粒化作用并进行离子交换，通过硬凝反应、碳酸反应最终形成不溶于水的稳定的结晶化合物，进而形成了具有整体性、稳定性的水泥土加固体。

2通过举例说明在高层建筑地基处理过程中水泥搅拌桩技术的具体运用

2.1简述北京某大型写字楼的工程概况。北京某“工”字型的大型写字楼平面布局图，它的主要走向为由南北方向展开，其写字楼东部长约24m，宽约9.1m，西部长约9.1m，40.4m，宽约为15m，该写字楼总高16层，它的总面积大约为871m2。

2.2现场勘查资料。在地基加固工程具体施工之前，根据现场相关资料勘查显示：该写字楼处于第四系冲积层的上部，它的主要岩性主要分为粉土、粉砂、细砂、粉质粘土四大类型，具体可以分为12层，它的最大揭穿深度为51.4m，如果采用水泥搅拌地基加固法，则它的桩身高度应该位于第2到第9层。与此同时，它的水位埋深为7.1m，第2到第8层地基承载力约为110~140kPa，第8到第9层天然地基承载力可达到160~250kPa，同时水泥土搅拌桩的设计置换率m取19.0%，并采用三角形布置，桩中心间距为1.2m，桩数总量n为1421根，通过加固后的复合地基承载力约为为300kPa，对于附加应力较大的电梯井处，水泥土搅拌桩的桩径采用600mm，以保障局部应力集中和沉降过大。

2.3施工过程中的质量检测。在水泥搅拌桩工程的具体实施过程中，我们需要进行严格的质量监督及检测，以确保整个工程的顺利进行，并提高工作效率，节省施工资金。具体的监督、检测如下：1）做好水泥搅拌桩的中心桩位定位工作，使其桩位差严格控制在2cm以下；2）施工前，要严格对整个系统进行检测工作；3）注重水泥的质量及泥浆调配比例；4）采取行和列跳打法，防止桩变形；5）做好已打好桩的标记工作，避免发生漏错；6）四个工作日后，相关部门的工作人员需对打好的水泥桩进行质量复测。

篇10

随着城市人口的不断增长、城市面积的不断扩大，高层建筑就要充分利用城市土地，在投资和规划时要兼顾，考虑高层容积率。随着社会经济发达，城市规划及建筑师在环境规划、城市布局中，除考虑建筑形式外，还要注意城市与环境协调统一、建筑功能与人民生活关联、足够绿化面积、休闲停车散步空间等问题。城市中有许多单体建筑工程，在很小的面积内如何吸引眼球，是设计者们思考的重点问题，这就造成了高层建筑立面更为复杂、新奇。城市在发展，历史要保护，如何使二者协调统一起来，这也是设计师们需要考虑的问题。城市的发展中还会遇到旅游用房、高级旅馆、办公建筑、经济适用房、商品住宅等形态的建筑，不同的建筑要有不同的设计理念，保证价格合理的前提下，功能要完备，设计时都需要考虑进去，只有这样，才能设计好高层建筑，满足人们生产生活需要。

2高层建筑设计中存在的问题

按照建筑设计防火规范，高层商业建筑须采用封闭楼梯间或防烟楼梯间，但在开发过程中，为满足大客流量及开阔的视野，在高层商业建筑中往往设计出宽大的敞开楼梯，用于客流通道。一般的开发商采用防火卷帘封闭对大型敞开楼梯间进行设计，同时又设计了符合规范要求的数量和形式的疏散楼梯。此种设计方式是不太可取的，因为它明显的违背了人们在火灾情况下的实际疏散的一个趋向。按防火规范要求，地上层与地下层不宜共用楼梯间，容易在人员疏散时进入地下层，造成不必要的伤害。通过实践观察，以上问题往往在设计及防火审核中被相关负责设计和审核人员所忽视，这些问题虽然细微，但一定要注意，因为高层建筑设计是为人们更好的居住建设的，一定要具备更高的安全性，保障人们生命财产安全。

3高层建筑设计的要点

3.1高层建筑的主体设计要点

有特点的高层设计，能展现一个城市的容貌和发展状况，外地客人通过高层建筑的建筑风格感受城市人文风貌，所以设计师为高层建筑选择合理的造型和设计风格显的尤为重要。高层建筑不论怎么变化，都离不开一个建筑结构，只有合理的结构才能保证建筑稳固性，受结构的限制、使用功能的约束、符合人们的居住要求，一般的高层建筑风格都是比较规则的，很少太多变化的。一般城市中很多这样的结构式高层建筑，尽管是通过一些外部装修，给人明快的感受，但却失去了一些设计师、建筑师的创造性和风格化。高层建筑的塔楼是主体部分，它的样式起着决定性的作用。

3.2高层建筑外部尺度设计的原则

城市轮廓线是一个城市的形态，那么在城市防火规范组织中，起最大影响力的就是高层建筑，高层建筑与城市环境要在尺度上进行统一协调，在设计时充分考虑高层建筑布置对城市轮廓线的影响。在对高层建筑设计时，一定要实地考察调研，不能光凭想象画图纸，应充分考虑建筑的整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度等问题，在以上尺度设计中都要遵守尺度的统一性，只有这样才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机协调。高层建筑物上要有一些局部形象尺度，能使人把握其整体大小，除此之外，也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来调整建筑物的体量，保持高层建筑自身特征，人们通过尺度把握使高层建筑融合到人们生活中。

3.3充分发挥空间作用

高层建筑占地面积一般都较广、体量巨大，有的建筑给人不好的感受，让人一下进入不和谐的空间里，这是由于高层建筑的体量对比所造成的街道空间一种突然的压迫感。所以，高层建筑在设计时应该在对其进行后退处理，在其退出的用地上设计一个起到空间缓冲的空间，比如广场、公园、道路等。通过巧妙的设计，排除人们的压迫感，这样的设计增加了人们对建筑的亲切感，人们心理不那么压迫的同时，还可以在进出建筑物时，感受时代元素、休闲乐趣，增加了城市环境重要节点。

3.4其他处理方式