高层建筑.docx

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高层建筑

}高层建筑设计原理

}第一章

}十八世纪产业革命

}兴起；1871年10月8日，美国芝加哥大火

}重建——广泛采用新的建筑技术与新建材，包括电梯的使用

}对整个20世纪全世界的重要影响力

}多个第一

}1885年，芝加哥家庭保险大楼，10层高55米，是世界上第一幢按现代钢框架结构原理建造的高层建筑

}1902年，辛辛那提Ingalls大楼，16层高64米，是世界上第一幢钢筋混凝土高层建

}1907年，纽约辛尔大楼，47层高187米，是第一幢比金字塔高的现代高层建筑

}1931年，纽约帝国大厦，102层高381米，保持世界最高建筑长达40年

}繁荣；二次世界大战以后，技术上发展

}水塔广场大楼，74层高262米，90年代前全球钢筋混凝土结构之最

}受社会经济、科学技术的影响，社会生产力发展、城市现代化的必然产物，促进了交通、技术、材料、文化的进步和发展

}1854年第一部蒸汽客梯，速度为0.2m/s

}1870年第一次在高层建筑中使用安全电梯

}高层建筑发展的地区差异

}20世纪60年代后，欧洲兴起高层建筑建设

}巴黎蒙巴纳斯大厦，58层210米

}解放前上海，8～22层的高层建筑有93幢

}1934年，上海国际饭店，22层高82.51米

}1985年，深圳国贸中心，50层高160米，我国第一幢超高层建筑

}1983，北京长城饭店，国内第一幢全玻璃幕墙高层建筑

}2001年底，上海的高层建筑数量已远远超过香港，世界第一

}需控制高层建筑增长过快带来的负面影响

}发展趋势特点

2.“城中之城”，充当着现代城市功能布局的主要角色

3.高科技，智能化设计，环境、气候、可持续发展

}高层建筑定义

}美国某建筑设计师：

“其高度强烈地影响到布局、设计和使用的建筑，或者其高度创造了与一定地区和时期存在的、在施工和使用方面有着不同条件的建筑”。

}1972年国际高层建筑会议

}第一类高层建筑：

9～16层（最高到50m）

}第二类高层建筑：

17～25层（最高到75m）

}第三类高层建筑：

26～40层（最高到100m）

}第四类超高层建筑：

40层以上（100m以上）

}优越性

1.节约土地

2.节省城市总投资，降低单位建筑面积造价

3.节约时间，提高工作效率

4.地下层可作为防空避难所

5.丰富城市轮廓线，大都市的重要景观，体现城市社会、经济、文化程度和现代化步伐

}第二章

标准层设计

什么是标准层？

}竖向空间积层的相同或相近的楼层

}建筑物内主要使用功能平面布置相同的各楼层

}标准层设计影响因素

}面积大小与功能、经济、效益相关

}结构型式选择、核心体、交通系统、设备管线影响到平面使用空间效率

}抗风、抗震、抗侧移要求

}能源损耗

}标准层规模

}适宜700～2500㎡/层

}有效使用面积小，不经济

}过大，交通疏散、防火分区易出问题——可按高层组合体处理

}结构型式及柱网选择

}结构柱网

◦一般7.2m×7.2m～12m×12m

◦有的15.6m×15.6m或9m×18m

}层高选择因素

}净高、楼地面面层厚度、结构梁板高度、设备管线高度、施工误差等

◦主要功能空间净空高度≥2.6m

◦一般情况下，住宅层高2.8～3.3m；办公楼3～3.9m、智能大楼3.6～4.2m、旅馆3～3.4m、商场3.9～5.4m

平面形式

}形式构成

}平面围合而生意

}竖向构成而具形

}首先研究标准层几何平面形状

◦直线系

◦曲线系

}形式构成

}线生形

}直线、凹线、凸线

}形生形

}简单图形的衍生、组合、群化、变形等

}正方形

}利用系数高

}各方向刚度接近，抗风性能好

}外墙周边长度短，利于节能和自然采光

}矩形平面

}三角形平面

}利雅得费萨尔基金会总部

}平行四边形平面

}梯形平面

}多边形平面

}圆形

}最少的外墙长度得到较大的面积

}节能型平面，平面使用效率高

}受力性能好，受风力比方形平面少30%

}曲线形平面

}组合式几何形平面构成

核心筒

}一、组成部分

1.垂直交通与疏散系统

2.设备空间

3.服务空间；洗手间、垃圾间、开水间、服务台等

}二、分类

1.按核心筒位置划分

1中心筒式

}四周的使用空间采光好、交通路线便捷

}外墙到核心筒的距离一般为10～15m

2单侧筒式

}使用空间可避免不利朝向，并增大进深

}可靠外墙开窗，自然通风和排烟

}交通中心偏于一侧，路线较长，标准层面积较小

}不适于太高的建筑

3双侧筒式

}使用空间较大而方整，可布置高度灵活的大空间景观式办公间

}底层大厅通透、宽敞

}分区组织不同使用者的交通，并保证双向疏散

}适用于板式办公建筑、旅馆建筑

4外筒式

}用通道相连，可创造大面积、完整、开敞的空间

}核心筒数目应根据标准层规模和交通组织而定

}标准层核体布局图示

2.按核心筒平面形式划分

}矩形

}圆形

}三角形及多边形

}组合形和不规则形

3.按结构类型划分

}框架体系核心筒

}剪力墙体系核心筒

}框架剪力墙体系核心筒

}筒体结构核心筒

}三、标准层建筑面积与核心的比例

}C=核心所占标准层建筑面积/标准层建筑面积

}Cˊ=核心所占标准层建筑面积+公共走廊面积/标准层建筑面积

}标准层面积及C值的有关统计

}一般来说，C值在14%～22%

}公共通道占12%～18%

}净功能使用面积60%～74%

}四、电梯数量

}楼梯数量、宽度由人流情况、消防安全疏散决定

}电梯则涉及建筑性质、建筑面积、层数、层高

}各层人数、高峰时期人员集中率、电梯停层方式、载重量、速度和控制系统

1.估算法

}高层办公楼

}每3000～5000㎡一部客梯，服务梯按客梯数的1/3～1/4估算

}例如某30000㎡的高层办公楼

}高层旅馆

}每100间标准间一部客梯，服务梯数按客梯总数的30%～40%估算

}例如某500间客房的高层旅馆

}高层住宅

}经济型住宅每部电梯服务90～100户以上

}常用型住宅每部电梯服务60～90户

}舒适型住宅每部电梯服务30～60户

}住宅设计相关规定：

◦18层以下高层住宅或每层不超过6户的18层以上住宅设2部电梯，其中一部兼作消防电梯

◦18层以上（高度100m以内）每层8户和8户以上的住宅设3部电梯，其中一部兼作消防电梯

2.统计参照法

}参考已建同类建筑来确定电梯的数量、载重量、速度

}载重量一般为1000kg，速度多为低速、中速

}小于2m/s为低速，2～3.5m/s为中速，大于3.5m/s为高速

}五、电梯布置

}集中布置，组成电梯厅

}位置在门厅中容易看到的地方

}到达各功能部分快捷、均匀

}电梯厅基本布置方式

}候梯厅不应被穿越，周边应设过道

}电梯始发站应有明显标志，如分区情况、到达楼层等

}六、安全疏散与防火设计

}路线简单明了

}紧急时刻做出正确判断

}双向疏散

}水平疏散流线组织

}核心筒做重点处理

1安全出口数量

}高层建筑每个防火分区和地下室的安全出口不少于两

a）公共建筑：

当两个相邻防火分区的防火墙上有防火门连通，且两个防火分区的建筑面积之和不超过一个防火分区面积的1.4倍（即无自动喷淋时，两个防火分区面积之和不应大于1400㎡，有自动喷淋时应不大于2800㎡），则每个防火分区可只设一个疏散出口。

b）塔式住宅：

18层及其以下，每层不超过8户，建筑面积不超过650㎡，且设有一座防烟楼梯间和消防电梯的塔式住宅，可设一个疏散出口，即只需设置一座防烟楼梯间。

c）单元式住宅：

每个单元设有一座通向屋顶的疏散楼梯，且从第10层起，每层相邻单元有连廊连接的单元式住宅，可只设一个疏散出口。

2大空间房间安全出口设计

}必须保证双向疏散！

}高层建筑内的观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅、营业厅、阅览室等大空间房间：

◦其室内任何一点至最近的疏散出口的直线距离不宜超过30m

◦其他房间内最远点至房门的直线距离不宜超过15m

}大空间房间的开门数量

◦位于两个安全出口之间的房间，当面积不超过60㎡时，可设置一个门，门的净宽不应小于0.9m

◦位于走道尽端的房间，当面积不超过75㎡时，可设置一个门，门的净宽不应小于1.4m

3安全出口距离

a）安全出口之间的距离不应小于5m

b）安全出口之间的最大距离根据建筑物类别区别对待

4剪刀楼梯间的运用

}塔式高层当布置两部楼梯有困难时，可设置一剪刀楼梯间

}应为防烟楼梯间，两梯段之间应设置耐火极限不低于1.00h的实体墙分隔为两座独立的梯间

}高层旅馆、办公楼等公共建筑的剪刀楼梯间，每个楼层都布置两个防烟前室

}塔式高层住宅可设置一个防烟前室，但两座梯间应分别设加压送风系统

}可将住户共用的过道作为扩大前室，并应采取相应的防火措施

1封闭楼梯间

}四面是墙，通过防火门进入的楼梯间

◦高层建筑裙房。

除单元式、通廊式住宅外的建筑高度不超过32m的二类高层建筑；12-18层的单元式住宅；11层及其以下的通廊式住宅

}要求：

◦应靠外墙，并直接天然采光和自然通风，否则应按防烟楼梯间设置

◦设乙级防火门，向疏散方向开启

2防烟楼梯间

}从走道进入防烟前室或阳台、凹廊，再进入楼梯间

◦一类高层建筑，除单元式、通廊式住宅外的建筑高度超过32m的二类高层建筑，超过11层的通廊式住宅，超过18层的单元式住宅

◦高层塔式住宅

}要求：

a）入口处应设前室，或有阳台或凹廊

b）前室的面积，居住建筑不应小于4.5㎡，公共建筑不小于6㎡，对于人防工程不应小于10㎡

c）前室和楼梯间的门应为乙级防火门，向疏散方向开启

d）应自然通风、自然排烟，否则应设置独立的机械加压送风的防烟设施

e）建筑高度超过50m的一类公共建筑和超过100m的居住建筑，无论是否自然通风，必须设置机械防烟与排烟设施

}楼梯间及前室的内墙上，除疏散门及户门外，不得开其他门、窗、洞口

}楼梯间及前室不应铺设可燃气及甲、乙、丙类液体管道，不应有突出物影响疏散

}首层有直通室外的出口

}地下室或半地下室的楼梯间与地上层不宜共用

}疏散楼梯不得采用螺旋楼梯或扇形踏步

}消防人员和消防器材运达起火层

◦一类公共建筑

◦高度超过32m的其他二类公共建筑

◦塔式住宅

◦12层及其以上的单元式住宅和通廊式住宅

}数量

}≤1500㎡时，设一部

}＞1500㎡且≤4500㎡时，设两部

}＞4500㎡时，设三部

}多部消防电梯应分别设在不同的防火分区内

}设置具有防烟功能的前室。

居住建筑不小于4.5㎡，公共建筑不小于6㎡；当与防烟楼梯间合用前室时，居住建筑不小于6㎡，公共建筑不小于10㎡

}首层的前室应设直通室外的出口或长度不超过30m的通道

}前室门应采用乙级防火门

1自然排烟

}除建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑外，前室靠外墙布置时可采用自然排烟方式

}可开启外窗面积不小于2㎡，合用前室外窗不小于3㎡

2机械防烟

}用机械通风方式使前室保持正压，阻止烟气进入

◦不具备自然排烟条件者

◦建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑

办公建筑标准层设计

}一、高层办公建筑分类

1.按使用方式分

1专用办公楼

◦对使用者有明确的定位

2出租办公楼

◦分层或分区将楼层出租

◦使用者不明确，应兼顾不同类型的办公方式

◦地王大厦、中环广场、西尔斯大厦、金茂大厦

2.按使用性质分

1行政办公机关

2商业、贸易公司

3电话、电报、电信局

4银行、金融、保险公司

5科学研究机构

6设计机构或工程事务所

7高科技企业机构

3.按建筑环境观划分

1传统型办公楼

◦设计原则仍旧为建筑功能、风格和形式

2生态型办公楼

◦对自然生态环境的保护

◦对使用者的关心

◦为人类与自然环境沟通创造条件

◦可持续发展

}二、办公空间

1.空间体系

1办公空间

2交通联系空间

◦走道便捷，提高效率

◦满足防火疏散要求

◦双面布置房间的走道净宽不小于1.6m，单面不小于1.3m

3卫生服务空间

卫生间；各层位置一致，有前室；开水间；面积不小于6㎡

4设备空间

}空调用房、配电房、垂直管道井，消火栓、警报器、监视器等设施

2.办公类型

}业务小组；广告公司；高级管理；普通职员

3.空间类型

1细胞型空间

◦房间面积较小，约9～40㎡

2小组型空间

◦房间中等尺寸，面积约40～120㎡

◦能容纳5～20人工作，每个房间应配备卫生间等服务房间

3开放型空间

◦用半隔断划分空间，一个连续的空间面积在120㎡以上

4景观型空间

◦比普通的开放型空间更为灵活、随机

}三、标准层平面形式

1.塔型平面

}进深与面宽没有明显差异

}适用于需要大空间、对私密性要求不高、工作联系密切的办公机构

◦抗风

◦对周围建筑影响小

1.塔型平面

1正方形或矩形平面

◦利用率高

◦东、西向房间偏多

}三、标准层平面形式

1.塔型平面

2三角形平面

◦锐角空间不便使用

}三、标准层平面形式

1.塔型平面

3圆形平面

◦经济

◦力学性能好

◦视野开阔，适合大空间或景观办公室

2.板型平面

◦适宜于狭长地段

◦采光通风好

◦易分隔成中小型的独立办公空间，适合于行政或企事业单位办公

◦交通面积大，平面利用率不高

◦高度有限

◦遮挡周围建筑

1平板形平面

2错接板形平面

}平板的错位

3弧板形平面

}一般凹面做正立面

3.交叉型平面

}分区明确

}适合出租型办公楼

1Y字形平面

2十字形平面

4.衍生造型

}四、确定标准层平面规模

1.采光要求

◦小空间办公室，单面采光其进深不应大于7m

◦大空间办公室，单面采光其进深不应大于12m

◦双面采光的办公室，相对两面的窗间距不应大于24m

2.市场需求

◦标准层面积要适应大、中小型公司的需要

3.防火要求

4.结构要求

5.人均面积要求

6.标准层平面利用率要求

◦高层办公建筑平面利用率在70%左右，小空间办公室可略低，大空间略高

◦办公楼标准层面积1000～2000㎡较理想

}五、高层办公建筑柱网选择

}框架-剪力墙

}框架-筒体

◦下部的商业裙房及地下停车库，柱网应配合柱间车位

◦考虑楼板的结构高度

}标准层柱网7.2m×7.2m～8.1m×8.1m

高层旅馆标准层设计

}一、标准层功能组成与规模

1.客房层功能组成

}客房区、服务区、公共区、交通枢纽

1客房区

}根据旅馆性质、经营方针、客源特点进行设计

◦客房数量、组合形式、客房类型

2交通枢纽

}如何连接转角房间尤为重要

◦走廊两侧布置房间时，中间段走廊净宽1.5～1.8m，客房门前走廊净宽为2.0～2.4m

◦走廊净高不低于2.1m，走廊长度不宜超过60m

3客房服务区

}服务台、服务厅、棉织品库、清洁用品库、备餐间、贮藏间、机房、服务员卫生间、工程管道空间

}客房层的房间数应符合服务员的工作模数，12～18间/人

}高层旅馆的客房、走道需设自动灭火系统

}实际情况下，设一个防火分区客房层面积最大可达1800㎡左右，即24～40间

}高度不超过50m的普通旅馆，客房内可不设自动灭火系统，客房层允许面积为1000㎡

}消防电梯的数量

}每层不大于1500㎡时，设一台；大于1500㎡时，设2台以上

}对于线形内廊式标准层平面，在不设变形缝情况下，客房层的最大长度控制在60～70m以内

}内廊式客房层的房间数宜在20～30间

}二、高层旅馆标准层平面形式

1.线形平面

}沿走廊一侧或双侧排列构成“线”

1直线形平面

}外廊式、内廊式、复廊式

a）外廊式

◦多位于海滨、风景区旅馆

◦走廊占用高、经济性差

b）内廊式

}二、高层旅馆标准层平面形式

c）复廊式

1.线形平面

2折线形平面

}适于围合广场或城市空间的基地

◦标准层由互成角度的两翼组成，呈折线状

◦交通枢纽和服务核心常位于转折处

◦应避免视线干扰

3交叉形平面

}平面效率高，结构刚度好，易取得好景观

}应避免视线干扰

}施工较复杂

4曲线形平面

}特定环境下突出体块效果而采用

}占用大量基地面积

}交通路线长

2.点形平面

3.中庭式平面

4.组合形平面

1.客房类型双床间（标准间）双人床间单床间（经济间）三床间双套间

}卧室和客厅2个房间组成的成套客房

}2个标准间大小，或设置于转角处

6豪华套间

◦四间以上客房组成，高度私密性

◦总统套房则由6间以上房间组成

◦至少有2套卫生间

2.客房家具与设置

高层住宅标准层设计

}一、高层住宅体形和平面形式

}塔式高层住宅

}板式高层住宅

1井形平面

2V形平面

3蝶形平面

4矩形平面

5十字形平面

6Y形平面

7风车形平面

2.板式高层住宅

1单元组合式

2内廊式

3外廊式

}二、高层住宅结构选型

1.框架结构体系

2.剪力墙结构体系

3.框架-剪力墙结构体系

4.芯筒-框架结构体系

}小结

}什么是标准层

}标准层设计的影响因素

}标准层的规模，层高的选择

}平面形式

}核心筒组成，电梯布置，安全疏散与防火

}高层办公

}高层旅馆

}高层住宅

}第三章

防火设计

}一、防火设计要点

}1、火灾特点

}火势蔓延途径多，损失大

◦竖井是火灾迅速蔓延的主要途径。

烟气竖向扩散速度为3~4m/s，100m的高层建筑烟气能在半分钟内达到顶层

}疏散困难，伤亡大

}火势扑救困难

◦大部分消防登高车的高度限于24m，有的达50m

}1、火灾特点

}功能复杂，易引起大火

◦多数高层建筑为综合楼，自身功能复杂，建筑面积大，火灾漏洞多

}装修标准高，内部装修材料起火因素多

◦应按《建筑内部装修设计防火规范》规定，避免采用在燃烧时产生大量浓烟或有毒气体的材料

}2、高层建筑分类与防火设计

为什么要分类？

}耐火等级、防火间距、防火分区、安全疏散、消防给水、防排烟等要求不同

}由建筑构件的燃烧性能和耐火极限来确定

}不燃烧体

}难燃烧体

}燃烧体

}对建筑构件按照时间-温度标准曲线进行耐火试验，从受到火的作用时起，到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时止的这段时间，叫耐火极限。

}设计时应注意

}总体布局通畅安全

◦处理好主体与附体的关系，合理安排广场与绿化，为消防车提供条件

}合理的防火分区

◦防止蔓延，力争在起火单元内扑灭火势

}保证基本构件的耐火极限

}设计时应注意

}疏散路线简明直捷

}内部装修、陈设难燃，控制可燃物数量

}建筑物室内外消防给水系统的设计

}正确安装自动报警和灭火系统

}防火步骤

}二、总平面防火设计

建筑位置

防火间距

消防车道

消防水源

}1、消防扑救面

a）高层建筑的主体底部至少有一个长边或周边长度的1/4且不小于一个长边长度，不应布置高度大于5m，进深大于4m的裙房，且在此范围内必须设有直通室外的楼梯或直通楼梯间的出口

}若实在有困难，且地理条件允许，也可让消防车驶上裙房的平屋顶

◦裙房的承重柱、梁、楼板应能承受最大型消防车的载重量

◦各承重构件应满足一级耐火等级建筑的要求

◦上层面的坡道坡度应符合公路设计规定

◦屋面留有足够消防车作业面积

◦屋面设消火栓和水泵

b）登高面的道路宽度不能小于6m，道路边距离建筑主体要大于5m小于10m

}——登高作业时与地面形成仰角75°，俯角15°

c）登高面的道路坡度应小于1°

}2、防火间距

}3、消防车道

}环形消防车道

a）大型消防车辆重量为28t，因此路面设计荷载为30t

b）利用绿化带做消防通道时，绿化带只能种植草皮不能种植乔、灌木植物，不得设置阻挡消防车辆通行的路牙、花池等，并能承受大型消防车辆荷载

c）环形消防车辆的拐弯半径为9m，大型消防车辆则要12m

d）环形消防车辆的纵坡不能大于7%

◦车道的宽度不应小于4m，距建筑物外墙宜大于5m，车道上空4m范围内不应有障碍物

◦尽头式消防车道应设回车道或回车场，回车场尺寸不宜小于15m×15m，大型消防车辆宜为18m×18m

}穿过建筑物的消防车道

}若建筑物总长度超过220m，或建筑物的沿街长度超过150m时，在中间部位应设有穿过建筑的消防车道

}当高层建筑有内天井时，内天井的短边长度超过24m时同样要设有进入天井的消防车道

}三、平面布置中的防火设计

}1、消防控制室

}指挥管理警报位置、自动灭火装置、自动防火门、排烟机等设备

◦面积在30～80㎡之间

◦设于建筑首层或地下一层，位置明显并有直通室外的出口

◦采用耐火极限不低于2h的隔墙和1.5h的楼板

}2、人员密集的大空间

}观众厅、会议厅、多功能厅

}设在首层或二、三层

◦一个厅、室的面积不宜超过400㎡，安全出口不应少于2个

◦设置火灾自动报警和自动灭火系统

◦幕布和窗帘应采用阻燃织物

◦幼儿园、托儿所必须设计单独的出口

}3、设备用房布置

}锅炉房不得布置在人员密集场所的上面、下面或贴邻

}应布置在首层或地下一层靠外墙部位，外墙开口部位上方应设置宽度不小于1m的不燃烧体防火挑檐

}自动报警和灭火装置

}四、防火及防烟分区

}防火分区

}采用防火分隔措施划分出的、能在一定时间内防止火灾向同一建筑的其余部分蔓延的局部区域（空间单元）

}——即每层的防火单元最大允许建筑面积

}水平防火分区

}防火墙、防火门、防火卷帘等分隔物

}竖向防火分区

}耐火极限不低于1.5h或1h的楼板

}中庭防火设计

◦建筑内部，上下贯通多层

◦相当多情况下，屋顶或外墙的一部分，由钢结构和玻璃构成，阳光洒入

}中庭防火分区面积应按上、下层连通的面积叠加计算，当超过一个防火分区面积时，应符合下列规定：

b.房间与中庭回廊相通的门、窗、应设自行关闭的乙级防火门、窗

c.与中庭相通的过厅、通道等，应设乙级防火门或耐火极限大于3h的防火卷帘分隔

c.中庭每层回廊应设有自动喷水灭火系统，其喷头的间距不应小于2m，但不应大于2.8m，中庭高度超过18m时，还应增设水幕设备

e.中庭每层回廊应设火灾自动报警系统

f.