高層建築(建築)

高層建築是指建築高度大於27m的住宅建築和建築高度大於24m的非單層廠房、倉庫和其他民用建築。

基本介紹

• 中文名：高層建築
• 外文名：high-rise buildings
• 抗震設計理念：三水準、兩階段

簡介

世界各城市的生產和消費的發展達到一定程度後，無不致力於提高城市建築的層數。實踐證明，高層建築可以帶來明顯的社會經濟效益。首先，高層建築可利用建築內部的豎向和橫向交通縮短部門之間的聯繫距離，使人口集中，從而提高效率；其次，高層建築可以大幅度縮小大面積建築用地，節約土地資源；另外，高層建築還可以減少市政建設投資，縮短建築工期。高層建築的建造由來已久，世界各地人民在工業革命前便建起了不少的高層建築，比如埃及與公元前280年建造的石結構亞力山大港燈塔，高100m；我國建於523年的河南登封縣嵩岳寺塔，高40m；我國建於1056年的山西應縣佛宮寺釋迦塔，高67m多。現代高層建築首先從美國興起，1883年芝加哥建造了第一幢磚石自承重和鋼框架結構的保險公司大樓，高11層。第二次世界大戰後，高層建築的建設在世界範圍內迎來了繁榮時期。截至2016年底，世界第一高樓是哈利法塔，原名杜拜塔，高828m，樓層總數162層。同時，人類一直在挑戰著高層建築的高度極限。

建築高度認定時注意事項

（1）建築屋面為坡屋面時，建築高度應為建築室外設計地面至其檐口與屋脊的平均高度；

（2）建築屋面為平屋面（包括有女兒牆的平屋面）時，建築高度應為建築室外設計地面至其屋面面層的高度；

（3）同一座建築有多種形式的屋面時，建築高度應按上述方法分別計算後，取其中最大值。

設計要點

當高層建築的層數和高度增加到一定程度時，它的功能適用性、技術合理性和經濟可行性都將發生質的變化。與多層建築相比，在設計上、技術上都有許多新的問題需要加以考慮和解決。

建築方面

主要有：總平面布局要加大防火間距，處理嚴重的日照干擾，為大量集中的人口疏散和停放車輛安排通道和場地；在功能要求的基礎上將多層重複建築平面布局標準化、統一化，以滿足主體結構、設備管線電氣配線分區、防火疏散等豎向設計的要求；合理布置豎向交通中心，確定樓梯、電梯的數量和布置方式，保證使用效率和防火安全；內外建築裝修、構造、用料和做法必須適應因風力、地震、溫度變化等所引起的變形和安全問題；在建築藝術方面，要考慮高大體型在城市和群體中的形象和全方位造型效果。

結構方面

主要有：考慮高層建築遇到巨大風力和地震力時所產生的水平側向力；嚴格控制高層建築體型的高寬比例，以保證其穩定性；使建築平面、體型、立面的質量和剛度儘量保持對稱和勻稱，使整體結構不出現薄弱環節；妥善處理應風力、地震、溫度變化和基礎沉降帶來的變形節點構造；考慮在重量大、基礎深的地質條件下如何保證安全可靠的設計技術和施工條件問題。

設備方面

主要有：設計供暖和給水排水系統時，必須考慮因建築高度增大的壓力保證管道、爐片具有耐壓能力；特殊處理消防和排煙問題；在供暖、通風中考慮因高處風力增大而增加的空氣滲透以及中合面以上、以下的熱壓變化對於散熱量計算的重要影響；考慮由於增加了電梯、水箱供水和消防動力用電，對電氣設計的區域配電和幹線、支線布置提出的要求。

高層建築的抗震設計理念

規範對建築的抗震設防提出“三水準、兩階段”的要求，“三水準”即“小震不壞，中震可修、大震不倒”。當遭遇第一設防烈度地震即低於該地區抗震設防烈度的多遇地震時，結構處於彈性變形階段，建築物處於正常使用狀態。建築物一般不受損壞或不需修理仍可繼續使用。因此，要求建築結構滿足多遇地震作用下的承載力極限狀態驗算，要求建築的彈性變形不超過規定的彈性變形限值。當遭遇第二設防烈度地震即相當於該地區地震設防烈度的基本烈度地震時，結構屈服進入非彈性變形階段，建築物可能出現一定程度的破壞。但經一般修理或不需修理仍可繼續使用。因此，要求結構具有相當的延性能力（變形能力）不發生不可修復的脆性破壞。當遭遇第三設防烈度地震即高於該地區抗震設防烈度的罕見地震時，結構雖然破壞較重，但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離。不致倒塌或者發生危及生命及生命的嚴重破壞，從而保障了人員的安全。因此，要求建築具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規定的彈塑性變形限值。

三個水準烈度的地震作用水平，按三個不同超越機率（或重現期）來區分的：多遇地震：50年超越機率63.2%，重現期50年；設防烈度地震（基本地震）：50年超越機率10%，重現期475年；罕遇地震：50年超越機率2%~3%，重現期1641~2475年，平均約為2000年。

對建築抗震的三個水準設防要求，是通過“兩階段”設計來實現的，其方法步驟如下：第一階段：第一步採用與第一水準烈度相應的地震動參數，先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應，與風、重力荷載效應組合，並引入承載力抗震調整係數，進行構件截面設計，從而滿足第一水準的強度要求；第二步時採用同一地震動參數計算出結構的層間位移角，使其不超過地震規範所規定的限值；同時採用相應的抗震構造措施，保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能，從而與第三水準相對應的地震動參數，計算出結構（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節）的彈塑性層間位移角，使之小於抗震規範的限值。並採用必要的抗震構造措施，從而滿足第三水準的防倒塌要求。

綜合問題

高層建築面臨的綜合問題主要有下面幾點：

（1） 關於城市經濟效益和環境效益問題，應遵照城市規劃部門指定的地段和控制高度建造，而不能完全根據建築本身的需要。

（2） 高層建築由於應力增加，設備和裝修水平必須提高，施工難度增大，因而造價必然大大高於多層建築。因此，需要各專業設計人員密切合作使平面布局合理，提高使用係數，做到構造簡潔，自重輕，便於安裝，綜合降低造價。

（3） 高層建築最突出的是防火設計，各專業設計人員應嚴格遵守《高層建築設計防火規範》的規定。