超高层

超高层建筑设计要点一、设计应注意问题超长桩、桩基，承载力必然很大，桩长应该相对较长，会有超长桩的问题深基坑支护基础埋深必然很深，地下室会有多层，需要做深基坑支护。

高标准人防工程地下室面积较大，一般做特殊要求人防工程。

冷却塔超高层冷却塔的设计一直是个难题，传统的摆放位置在转换层或裙楼顶部，影响建筑外观，冷却系统释放的噪音、水汽等又对环境造成污染。

通常对于有中央空调冷却循环水系统的建筑，结合高层建筑主楼、裙房和室外场地的关系，合理选择冷却塔的摆放位置，对于节省造价、降低日后运行成本有着重要意义。

在冷却塔的设置位置方面，当建筑专业和室外环境允许的情况下，在室外场地上（绿化意内）直接设置冷却塔也是一个不错的选择。

显然，冷却塔的位置距离空调制冷机组越近，相比之下更节省冷却循水管道，也必然利于降低冷却循环水系统的造价和建安成本。

同时，冷却循环水管道长度越小，系统管路的水头损失必然降低，利于降低冷却循环水泵的扬程，也就降低了系统日后的运行成本。

此外，由于日常地面风速比起高空要小的多。

当冷却塔设置位置越低的时候，冷却循环水的飘失水量也就越小，利于整个系统的节水。

而且，由于冷却塔设置位置较低，那么冷却循环水系统的补水系统可充分利用市政水压完成，避免了冷却塔补水系统的二次加压，势必从一定程度上降低系统日后的运行费用。

同时，如果能够在室外地面上直接设置冷却塔没的话，势必减少了冷却塔在屋面上所带来的屋面荷载，节省了结构造价。

可结合建筑底层的使用功能，同时，结合建筑室外场地的情况，把冷却塔设置在室外绿地内。

考虑美观需要，要求冷却塔厂家对塔体进行适当美化，其外观效果可作为室外建筑小品。

由于冷却塔设在室外绿地上，为了防止室外落叶进入冷却循环水系统，设计要求在冷却塔的塔顶出风口上设置钢丝网。

大体积混凝土一般200多米的超高层，剪力墙厚度都会做到1米以上了，要考虑混凝土浇筑的问题。

高标号混凝土应用底层的混凝土标号必然相当高，如何保证强度也是问题。

型钢混凝土应用可能要涉及到型钢混凝土的问题，型钢混凝土节点的施工，相对也是比较复杂的。

含钢量超高层建筑首要问题就是控制变形及强制轴压比，耗钢量指标与平面规则型式及混凝土和钢筋强度等级关系较大。

对于高层建筑应尽量沿建筑高度分段选取不同强度等级混凝土，钢筋应尽量选用三级钢筋（主要是梁、板及暗柱箍筋等），选用高强度等级钢筋很有必要。

高层建筑抗风风荷载取值，按照什么标准，尤其是300米以上部分的抗风设计超高层顶部位移控制抗震设计新建的高层建筑、体型不规则的建筑等，都必须在项目初步设计阶段，进行抗震专项审查。

拟建重要建筑项目属于超限高层建筑工程的，其抗震设防应当满足《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》的相关要求，建设单位应当在项目初步设计阶段向该市建委提出专项报告。

在接到抗震设防专项审查全部申报材料之日起25个工作日内，市建委负责组织专家委员会提出书面专项审查意见，并将审查结果通知建设单位。

对于不符合要求的项目，必须进行修改。

此外，还要求，拟建重要建筑项目需要采用的新技术、新工艺、新材料等，如果直接涉及建设工程质量安全、公共安全和人身健康、生命财产安全，且工程建设强制性标准没有规定又没有现行工程建设国家标准、行业标准和地方标准可依的，建设单位应当联合施工单位制定“三新”应用的施工技术方案，并请建设、设计、施工、监理等专家进行论证。

风压与外窗高处装修要考虑风压作用，窗玻璃都要相应加强。

消防设计建筑高度超出250M的民用建筑采用的特别防火要求，要提交国家消防主管部分组织专题切磋论证。

超高层建筑产生火警，扑救难度更大，成灾成果重要。

在超高层修建防火设计历程中，随时会出现一些新的题目。

于是正确运用规范，采取先进的防火技术，保证超高层建筑的防火安宁至关重要。

作为房产开发企业对于开发产品的前期技术研究至关重要，如何以科学务实的精神对待所开发的产品，确保产品定位的准确；使用功能的科学、先进；成本控制的有效、合理，直接关系到项目开发的成败。

产品的技术特征更是维持物业产品在中长期保持同类领先水平的重要因素。

避难层设计：建筑高度超过l00m的公共建筑，应设置避难层（间）。

避难层（间）应符合下列规定：1 自建筑的首层至第一个避难层的高度不应大于45m；两个避难层之间的高差不宜大于45m。

2 通向避难层的防烟楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开，使人员均必须经避难层方能上下；3 净面积应能满足设计避难人员避难的要求，并宜按5.0人/m2计算；4 避难层可兼作设备层，但设备管道宜集中布置；5 应设置消防电梯出口；6 应设置消防专线电话、消火栓和消防软管卷盘；7 封闭式避难层应设置独立的防烟设施；8 应设置应急广播和应急照明，且其供电时间不应小于l.0h，照度不应低于10.0Lx。

避难层：避难层是高层建筑中专供火灾时人员临时避难用的楼层。

避难间则是供消防人员在一定高度（大于等于100米的楼层）上设置的临时避难用的的房间。

避难层或避难间的主要作用是提供给来不及疏散人群的临时避难场所。

发生火灾时，处于极度紧张的人员不容易找到避难层，为此防烟楼梯间宜在避难层错动位置或上下层断开，使需要进入的人能尽早进入避难层。

避难层或避难间的设计主要有以下几点：一是能提供一定的面积供疏散人员避难；二是要有良好的通风和排烟设施；三是避难层或避难间与疏散楼梯间及消防电梯间应有通畅的交通组织流线．使得疏散人群易于识别并能安全地疏散和避难,与疏散楼梯的关系实质上是一种串联形式。

避难层的形式，大体有两种，一种是与设备层结合（采用的较多），这种形式的避难层要做到：一是设备、管道应集中布置，并用耐火极限不低于2h的墙围护起来；二是要满足疏散人员的停留面积要求，例如避难层管15层，每层平均100人，共1500人，假设人均停留占用面积5人/m2,1500÷5＝300m2，则需要净面积300m2.。

另一种是专用避难层。

专用避难层核心部位的设备和垂直交通设施，必需用耐火极限不低于2h的墙围护起来，人均占用面积应满足上述要求。

避难层净高不应低于2.0米。

当有多个避难层时，第一避难层或避难间距地面的高度位置由层高和当地城市消防部门所配置的消防登高车的云梯高度来确定。

从首层到第一个避难层之间的楼层不宜超过45米的原因是，发生火灾时集聚在45米高度左右的避难层人员，不能再经楼梯疏散，可由云梯车将人员疏散下来。

目前国内有一部分城市配有50m高的云梯车，可满足该高度的需要。

还考虑到各种机电设备及管道等的布置需要，并能方便于建成后的使用管理，两个避难层之间的楼层，大致定在十五层左右。

在做具体建筑工程设计时第一避难层或避难间的有效避难面积宜较上部各层稍大一些。

以满足滞留于这一层的疏散人员达到临时避难的效果。

避难层有敞开式和封闭式。

①敞开式不设维护墙,一般设在顶层。

不适宜寒冷地区使用。

②半敞开式避难层设≥1.2米的防护墙,上部设开启的封闭窗, 自然通风排烟。

③封闭式避难层应急设施齐全.二、结构体系研究和分析（一）案例研究：案例1.用途为写字楼、公寓，主塔楼面积约25万m2，103层，高432m，高宽比6.9—6.9。

平面为圆角等边三角形，70层以下为写字楼，以上为酒店和公寓。

塔身沿竖向在中部略为外鼓。

采用混合筒中筒结构，钢筋混凝土内筒为不等边六角形，70层以上取消全部内墙而形成酒店的中庭。

外筒为新型的钢管混凝土棱形斜交网格筒。

楼盖采用钢梁和钢筋混凝土板。

案例2.用途为写字楼。

主塔楼面积约21万m2，71层，高309m，高宽比8.4，平面为微弯曲长方形。

结构采用钢筋混凝土——钢混结构，内筒为钢筋混凝土，外周为钢框架，由于内筒短向尺寸小且外框架柱两道内收，造成短向抗侧力能力不足，为此采用了两种措施，其一是加两道伸臂桁架并利用之以解决外柱内收的连续问题，其二是在短向两侧各一榀带巨型交叉支撑的框架。

案例3.用途为写字楼。

主塔楼面积约20万m2，75层，高333m，高宽比约8。

平面为椭圆形，周边成锯齿状，平面沿竖向逐步收小。

结构体系为框架由于短向刚度比较单薄，做了4层伸臂桁架及相应的腰桁架。

案例4.用途为写字楼。

总建筑面积约11万m2，楼高41层，高178m，正立面幕墙高出屋顶20m，高宽比6.3。

采用钢管混凝土柱钢梁框架——钢支撑结构，钢梁和钢筋混凝土板组合楼盖。

由于钢框架筒偏置，通过强化筒内侧一边刚度和弱化外侧一边刚度，另在平面长向两端框架的中间跨加每4层一道的交叉支撑以解决扭转问题。

（二）分析：从以上案例可以看出，当前超高层建筑的结构形式体现出以下一些发展趋势。

1.多种结构形式同时使用由于建筑规模大，形式变化多样，单一的结构体系如框架结构，剪力墙结构或筒体结构等往往已不能满足结构布置和受力的需要，因而一般都同时使用多种结构形式，或者在常用结构形式上补充其他结构，将之组织成整体，共同受力。

例如，钢管混凝土柱框架的基础上，在不同部位加斜支撑和交叉支撑；也可在钢管混凝土柱框架的部分跨内填充钢板组成带边框钢板剪力墙等等。

此外，也常常加伸臂桁架和腰桁架来加强结构。

不同的结构采用不同材料，由于同时使用多种形式的结构，因而形成同一栋建筑同时使用多种材料，成为混合结构，一般是同时使用钢筋/型钢混凝土和钢的居多。

2.使用强大的抗侧力结构规模大特别是高度高的建筑，对结构的抗侧力能力要求也高，因而随之出现了一些抗侧力能力很强的结构形式。

例如，由钢管混凝土柱斜交组成的网格筒体。

一般框架结构主要是通过构件的抗弯能力来抵抗侧力，加上它是由轴向强度很高的钢管混凝土组成的，因而这种网格筒具有强大的抗侧力能力，同时它还具有很强的抗扭能力，因为它也是通过轴力来抗扭的。

桁架具有比框架较好的抗侧力能力，尺寸巨大且杆件粗大的桁架就具有强大的抗侧力能力。

这种结构也被用于超高层建筑的结构中。

例如，广州珠江城在其长向两侧各一榀覆盖整个侧面的巨型斜撑框架，解决了整体结构短向的抗侧力问题；广州合景大厦也在两侧面的框架中加了交叉支撑来加强整体抗侧力能力。

置于平面两侧的强大抗侧力结构，同时能增强整体结构的抗扭能力，用这种措施解决了内筒偏置而产生扭转的问题。

3.传统结构形式的变形由于建筑形式的多样化，往往需作必要的变化才能配合建筑的需求。

核心筒仍然是较多使用的结构。

对于一般建筑，它通常是形式沿高度不变，仅截面逐步收小。

但有些高度较大的建筑，由于建筑沿竖向划分功能段或逐步改变平面形状，就使得核心筒需要随之变化，因而往往出现分段变化的核心筒。

例如，广州西塔下段为写字楼，具有完整的核心筒，但上段是酒店，核心部分改为高大的中庭而取消所有筒内墙；上海金茂大厦也有此情况；上海环球金融中心随着建筑平面逐步收缩，核心筒从下而上由方形变为六角形再变为狭长六角形。

又如，高宽比较大的高层建筑常用伸臂桁架，它原来的功能是加强抗侧能力减小水平位移，但有时却被同时或单独用来作结构转换或者装置粘滞阻尼器之用；广州珠江城就是用伸臂桁架来转换外框柱内收的竖向连续问题。