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高层建筑缺点范文1
【关键词】高层民用建筑设计防火规范；条款；研究
《高层民用建筑设计防火规范》（2005年版）（以下简称《新高规》）经局部修改后，已于2005年10月1日实施。在对《新高规》宣贯和执行过程中，笔者对其某些条款理解与事实中，尚存一些值得商榷的地方。现将其做以简单归类与同行商榷。
1.部分概念的不严密性
如对设置商业服务网点的要求：
在“1.0.3.1十层及十层以上的居住建筑（包括首层设置商业服务网点的住宅）；”中提出了商业服务网点的要求，原《高规》中没有给商业服务网点定义，实施过程中也存在对商业服务网点概念理解的偏差，本次修改后，在《新高规》的2.0.17条中定义商业服务网点：“住宅底部（地上）设置的百货店、副食店、粮店、邮政所、储蓄所、理发店等小型商业服务用房。该用房层数不超过二层、建筑面积不超过300m2，采用耐火极限大于1.5h的楼板和耐火极限大于2.00h且不开门窗洞口的隔墙与住宅和其它用房完全分隔，该用房和住宅的疏散楼梯和安全出口应分别独立设置。”结合1.0.3.1条和2.0.17条的文字表述，出现了如下问题：
在1.0.3.1条中明确指出居住建筑只能是首层设置商业服务网点，才能定性为居住建筑，并按照10层来区分是否是高层建筑。而在2.0.17中却规定商业服务网点可以是二层。这就从文字上出现商业服务网点如果是二层的话，该建筑物不能按照居住建筑定性，则被判定商住楼。笔者从规范条款的理解上看，应该是居住建筑的首层的商业服务网点不能超过2层。但条文的文字上看却能出现其他的理解，属于严密性不够。
2.部分规定的不合理性
2.1对于防火分区面积的不合理
按照《新高规》一类建筑的防火分区在有设置自动灭火系统后，最大分区面积为2000m2，地下为1000m2。而对于商场则可以达到地上4000m2，地下2000m2。这很显然是不合理的规定，防火分区是能在以一定时间内阻止火势向同一建筑的其它区域蔓延的防火单元，它既是控制火灾蔓延的区域，同时也是人员安全疏散的区域。其面积大小主要是消防队控制火灾的能力及使用建筑物的人员疏散要求。
商业营业厅、展览厅等场所与宾馆、办公、住宅等场所比较，其内部的火灾荷载多，人员密度计其人员疏散能力明显差，但其防火分区却允许大于宾馆、办公、住宅等场所。如果只是考虑商场的营业面积的需要，而没有足够的安全评价，这是很危险的，如果对其分区的允许是经营和安全同步考虑的，那其分区面积也应该适用于宾馆、办公、住宅等场所，毕竟宾馆、办公、住宅等场所是有各个具有防火分隔功能的房间组成的，其火灾扩散速度和火灾周界要远远小于商场建筑，人员密度则更少于商场。
2.2防排烟系统出现真空
在《高规》8.1.3规定：“一类高层建筑和建筑高度超过32m的二类高层建筑的下列部位应设排烟设施”也就是说高度在24m和32m之间的二类高层不做防排烟考虑。而在《建筑设计防火规范》中却规定了24m以下的建筑物也需要设置防排烟。这样综合两本规范，我们不难看出在32m以上和24m以下都有规范条文约束，而在24m以上和32m以下范围内的高层二类建筑中，却没有相应的规范约束防排烟系统的设置，造成空白。
3.对设置要求前后矛盾
3.1对防火卷帘的耐火等级与设置部位
在《新高规》下列几个部位提出了防火卷帘的设置要求：
“5.1.4高层建筑内设有上下层相连通的走廊、敞开楼梯、自动扶梯、传送带等开口部位时，应按上下连通层作为一个防火分区，当上下开口部位设有耐火极限大于3.00h的防火卷帘或水幕等分隔设施时”，“5.1.5.2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3.00h的防火卷帘分隔”。“5.4.4在设置防火墙确有困难的场所，可采用防火卷帘作防火分区分隔。当采用包括背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘时，其耐火极限不低于3.00h”
对上述几个条文在实施与理解上，出现了很大的误区，5.1.4条和5.1.5条对防火卷帘的要求只是提及耐火极限大于3.00h的防火卷帘，并且在5.1.5条文解释中还明确了是指复合型防火卷帘。而5.4.4明确提出防火卷帘是使用特种防火卷帘，并且在条文说明中对复合卷帘和特种卷帘分别详细说明。5.4.4条，从条文上看是指设置防火墙确有困难的场所，在不采用水幕保护的前提下，只能采用特种防火卷帘做防火分区分隔。而5.1.4和5.1.5条款中设置防火卷帘的部位也是防火分区的分隔，但规范却没有说明，甚至在条文说明中阐述使用复合卷帘，这与5.4.4的条文有矛盾。
笔者认为5.1.4和5.1.5对防火卷帘的使用应该给予明示，如果是采用特种防火卷帘，就不应在条文中再提及耐火等级大于3.00h的复合防火卷帘。以免造成混乱。
3.2设置自动喷水灭火系统场所
高层建筑缺点范文2
【关键词】高层建筑；结构设计；结构体系
0 前言
随着我国经济的快速发展，高层建筑如雨后春笋，一栋栋拔地而起。建筑的高层化和多样化发展，使得建筑结构设计方面的变化越来越多。面对建筑类型、功能、数量的不断增加，高层建筑结构体系的多样化，高层建筑结构设计迎来了新新的机遇与挑战。作者通过实践、总结，对高层建筑结构设计及结构体系，作出以下分析：
1 高层建筑结构设计的特点
1.1 决定因素是水平荷载
对某一定高度楼房来说，其竖向荷载基本上是定值，但是其水平荷载随着结构动力特性的不同将有较大幅度变化，并不是定值。由于楼房自重和建筑楼面的使用荷载在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值，与建筑高度成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖构件中引起的轴力，却与楼房高度的平方成正比 [1]。
1.2 重要设计指标是结构延性
在地震作用下，高层建筑相比于低层建筑的结构变形会更大一些。因此，为了使高层建筑结构具有较强的变形能力，避免高层建筑倒塌，一定要在其结构设计时采取相应的措施，确保高层建筑的结构具有足够的延性。
1.3 控制指标为侧移
在高层建筑结构设计中，结构侧移是关键的控制指标，这与低层建筑有很大的不同。由于在水平荷载作用下，高层建筑结构的侧移变形与建筑高度的四次方成正比。建筑高度越高，其结构的侧移变形将大大增加。因此，必须在水平荷载作用下，将高层建筑结构的侧移控制在允许的限度范围内。
1.4 不能忽视轴向变形
高层建筑的竖向荷载很大，其将会在柱中引起比较大的轴向变形，从而减小连续梁中间支座处的负弯矩值，增大跨中正弯矩和端支座负弯矩值。此外，竖向荷载还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移等产生影响。
2 高层建筑的结构体系
现阶段高层建筑常采用的结构体系主要有剪力墙结构体系、框架一剪力墙体系以及简体体系三种，其优缺点见表1[2]。
表1 结构体系优缺点比较
结构体系 优缺点
剪力墙结构体系 侧向刚度比较优良，平面布置也很规整，对侧向风力和地震的抵抗能力较强，用此种结构可以建造高度远大于框架结构的建筑。
框架―剪力墙体系 能够很好地适应多功能的需要，平面布置灵活、空间大，但是框架结构侧向刚度比较小，因此建造高度以及层数都受到一琮的限制。
筒体体系 筒体体系具有优良的整体性和抗侧力性能，因此该结构能够满足高层建筑更高层数的要求。
3 高层建筑结构设计实例分析
3.1工程概况
某高层住宅一期建筑总面积47838.33m2，建筑占地面积1426.33m2；建筑层数地上32层，地下1层；建筑总高度98.7m。建筑防火设计为一类。建筑耐火等级地上为一级，地下为一级，地下室防水为II级。
3.2 抗震等级
按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）的规定划分，场区属中软土类型，因本场地等效剪切波速Vse=156.2―178m/s，9.8m
3.3 设计荷载取值（可变荷载标准值）
①楼、地面主要使用荷载
根据《建筑结构荷载规范》GB5009―2001（2006年版）及业主提出楼面荷载要求，楼面屋面均布主要荷载标准值（KN/M2）按不同使用要求确定（表2）。
表2 楼面屋面均布主要荷载
序号 荷载类别 荷载标准值 分项系数 准永久值系数
1 不上人屋面 0.5 1.4 0
2 上人屋面 2.0 1.4 0.4
3 厨房、卫生间 2.5 1.4 0.4
4 露台 2.0 1.4 0.5
5 阳台 2.5 1.4 0.5
6 楼梯 3.5 1.4 0.3
7 电房、发电机房 10.0 1.4 0.6
8 其他楼面 2.2 1.4 0.5
9 地下车库 4.0 1.4 0.6
10 消防车道 35 1.4 0.6
②风荷载
根据《建筑结构荷载规范》GB50009―2001（2006年版）基本风压按50年重现期的风压值为0.30KN/m2，地面粗糙度属B类。
3.4 结构选型及地下室、伸缩缝设置
本工程为32层住宅；结构拟采用剪力墙结构形式。单层地下车库长约（南北）128米，（东西）长约63米，设计考虑局部地下车库做结构底板、整个地下车库顶板及侧壁均不设伸缩缝，采用沉降后浇带及一般后浇带工艺以解决混凝土收缩开裂问题。地下室每隔约30米设一道后浇带。单层地下室水位比底板面低，不考虑抗浮。
3.5 基础选型及设计等级
地基基础设计，根据地质勘察资料，本工程基础采用人工挖孔桩墩基础，桩径800、1000、1200、1400mm，桩端以中风化泥质粉砂岩、中风化砾岩为持力层，Φ800桩单承载力特征值取3900kN，Φ1000桩单承载力特征值取5600kN，Φ1200桩单承载力特征值取7100kN，Φ1400桩单承载力特征值取8700kN。基础设计等级为甲级。
4 高层建筑结构设计中的参数
高层建筑结构设计中各参数的确定对于结构的合理性、安全性有很大的影响，因此要合理地确定各参数引。
4.1 轴压比
为达到结构延展性的要求，要对结构的轴压比进行控制。但在一些特殊情况下，也会出现轴压比不满足规范要求的状况。此时，可以通过增加墙、柱的混凝土强度以及增加墙、柱横面的面积的措施来对其进行调节。
4.2 剪重比
高层建筑各楼层必须控制最小水平地震剪力，要在确保安全的情况下增加其结构的周期长度。当剪重比不满足规范要求时，可以采取增强纵向结构部件以及增强墙、柱的竖向构件的延展程度等措施来进行合理分配。
4.3 刚重比
高层建筑的刚重比要规范上限，这样就使得重力荷载在水平位移作用下引起二阶效应可以被忽略。当刚重比不满足最小限制值时，可以采取增加或者减少横竖向构件以及加强墙、柱等纵向建筑结构的刚度来进行整合。
4.4 层间位移角
为保证高层结构应该必备的合理刚度需求，要对建筑结构在合理使用中的水平位移进行限制。避免在施工或者使用过程中出现过大的位移，从而影响到整个建筑构件的完整性和安全性。
5 结论
目前，建筑向高层化和功能多样化方向发展的趋势越来越明显。而高层建筑结构设计方面的变化越来越多，涌现出了许多新兴的结构设计方案。面对建筑类型与功能越来越复杂、高层建筑的数量逐渐增多、高层建筑的结构体系越来越多样化的新形势，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。面对如此形势，应该把高层建筑的结构设计放在首位加以研究。
参考文献：
[1] 李邦耀.高层建筑结构设计分析[J].江西建材，2012，3：59―60.
高层建筑缺点范文3
关键词：高层建筑；给排水；给水系统；设计要点；特点
中图分类号： TU97文献标识码： A
引言
随着我国经济的发展，几乎在所有的大城市都已经出现了高层建筑甚至超高层建筑，在世界范围内的高层建筑数量也已经非常庞大。高层与多层的建筑相比，对给排水以及其他的系统设计与安装提出了更高的要求。高层建筑的给排水工程是一项基础工程，它要满足生活用水、消防用水，还要适应建筑物其他的功能变化。
高层建筑给排水特点
高层建筑的建设高度都非常高，采用的静水系统的压力非常大，如果采用简单的单区供水方式，则会在水龙头打开时，水的压力会非常大，对于普通的家居生活而言显然是不方便的，同时也造成了极大的浪费现象，另外在龙头开启的一瞬间，管道内的压力变化较大，容易造成部件损坏的问题。最为严重的是靠近楼顶的几层建筑普遍水压不足，出水量非常小，这种现象有可能会发生在平时，也有可能会发生在用水高峰期。供水系统分区成为必然趋势，降低水压，确保系统平稳运行。[1]
高层建筑的消防难度非常大，一旦发生火灾，在短时间内无法进行扑救，就有可能会造成非常严重的后果，目前我国在高层建筑的消防领域并没有明确的解决办法，但首先消防给水系统的设置需要保证，高层建筑的消防系统安全可能性要高的多才可以。一般通过设置自动喷水灭火系统。整个高层建筑的给排水系统管理长，排水量大，为了提高排水能力，保持一定的压力，同时又保持管路不受破坏，高层的建筑给排水系统应该设置通气管系统，同时应用强度较大的管道材料，采用良好接口。[2]
高层建筑的给水系统
我国大多数城市都是采用的低压给水管网，对于高层建筑而言显然不太适应，需要通过一定的升压系统来完成 另外由于消防与安全供水的需求，高层建筑一般都需要一定容积的贮水池。高层建筑的给水系统是由引入管、水表节点与储水设备组成，在其中升压设备是不可缺少的部分。目前高层建筑多是以公寓或是住宅为主，以商务为其次，使用到的卫生器具与用水设备数量多，需要的水非常多，如果在这种网状结构中发生断水问题时，影响的范围非常广泛。竖直干管一般在专用的管道内，水平干管则分配在技术层内。高层建筑给水的管路非常长，在系统中对于节水与减震、水质保护方面同样也需要较高的要求，对于施工的安装与维护要求非常高。[3]
目前在建筑高层中主要是采用水量调整、压力调整的方式来对所有的水分区进行调配，不同的给水方式对应着不同的可靠性与使用效果，给水方式主要有高位水箱、气压罐与无水箱这几种方式。高位水箱的特点是指在适当的位置设置储水设备，可以对用水量与水压进行调整，涉及到的主要设备是离心水泵与水箱，目前主要有并联、串联、减压阀与减压水箱等四种布置方式。无水箱的给水方式通过用水量的变化，充分利用变频设备来对消耗的转速进行调整，其涉及到的费用相对较高，维修起来也非常复杂，出现故障后后果严重。[4]
高层建筑消防给水系统
高层建筑市里时，室内消防设施非常重要，因为外部的救援措施几乎在发生火灾时都难以真正起到作用。我国目前的消防车都是24米，即使有消防梯，其最高也达到五十左右，再高时，就通过高压水泵进行灭火，此时的消防车是通过水泵接合器向建筑内部供水，如果高度再增加，室外的救援难度将会非常大，自动喷水装置可以自行进行检测、报警、喷水，对初期火灾的消灭起到重要作用。
在高层建筑的消防给水系统中需要在管网中保持一定量的水与水压，直接用于求火，根据供水要求，可以把系统分为集中消防给水与独立消防给水。[5]区域集中给水在高层建筑中体现非常明显，通过贮水池与水泵连接在一起，通过室外的消防系统管路对建筑内的系统进行分配，便于集中管理，可以大大节约资源，但它同样具有自己的缺点，供水的安全性差。独立消防给水系统是在外加贮水装置，它的布置分散，安全性高，缺点是不便于管理，投资相对较大。自动喷水灭火系统可以实现自动检测与灭火。
高层建筑给水系统设计
5.1明确给水方式
上文提到，目前我国的高层建筑多是采用高位水箱、气压罐、变频泵三种给水的方式与设备，选择其中最科学的方法对于高层建筑的给水系统应用便利性有着重要的作用。一般来讲，是采用技术先进、安全可靠的给水设备，能够提高系统的运行寿命，保持系统的稳定性。下面进行详细介绍每种方式的优缺点：
对于高位水箱而言，它具有典型的存储与调节水量的作用，通过离心泵给水箱加水，充分利用了这两种设备，可以实现并联与串联供水多种方式。同时也可以通过阀门来进行减压给水，保持水压平稳，提高输送效率。高位水箱是目前使用较为广泛的一种给水方式，主要是因为它的造价比较低，维护的程序与费用都相对简单和低廉。不过这种给水方式最大的问题在于高位水箱对高层建筑整体的压力非常大，需要投入基建资金，并且水箱中的水质难以保证，容易造成污染，在加水或调节时容易产生振动噪音。[6]
气压罐是密闭容器，主要利用的设备是气压罐与离心泵，充分利用了罐内的气体压力存储更多的水，当水量超过一定的阀值时，将会自动停止供水，这种装置最大的优势是在于节能特性，通过水泵的不断启动与软启动达到即使没有塔也能够实现供水，气压罐内的水体不容易受到环境的污染，节约了资金，更容易实现系统的机械自动化运行，方便管理，但是在供水系统压力的保持时，容易产生上下波动，而且水的存储量较少，需要不断启动水泵。在高压状态下，这种装置的工作，无法达到持续稳定的压力，同时它的维护成本非常高，寿命很短，可靠性非常差，多是应用于一些精密、用水量不大的场合，在使用一段时间之后进行更换。
而采用变频泵无水箱进行给水的系统主要是利用了水泵与单片机的变频技术来实现的，电压与频率通过电源不断进行改变，从而进行对电动机转速的。这种装置的最大优势在于它可以对供水的流量与压力进行随意调节，避免使用面积过大或重力对高层建筑造成的影响。[7]
5.2选用合理的给水管道
热镀锌钢管是目前应用于给水系统最多的一种管材，目前正在面临着改革，主要是因为这种钢管重量非常大，内部容易生锈，从而对水质造成影响，随着人们生活水平的提高，对水质的要求也不断提高，显然已经不能满足于使用此种管道。目前在一些普通场合，塑料水管被应用地更加广泛，这主要是因为它的重量轻，对于使用的环境要求较低，而且非常便宜，安装方式十分简单。高层建筑的给水系统设计需要充分考虑业主的使用需求，做出最科学恰当的选择。
5.3合理布置给水管道
要保持高层建筑的用户用水需求满意，还需要对管道的布置进行合理确定，通过选择合适的管道长度与内径，尽可能降低使用成本与维护成本。[8]由于我国的高层建筑数量还不算多，对管道的要求较低，工程造价相对于整个工程的比例非常少，所以目前我国的一些设计单位对此重视度并不多，随着高层建筑数量的增多，合理布置管道将会成为一项重要的课题。
结语
随着我国高层建筑数量的不断增多，人们对生活质量、安全的不断重视，高层建筑的给水系统设计将会研究地更加深入。在明确高层建筑给排水的特点后，根据不同的给水方式的优缺点，结合建筑风格，恰当合理地选择最为科学的给水方式、管道与布置方式。给水方式的正确选择能够保持系统的使用稳定性与高效性，促进我国高层建筑工程的不断完善发展，也为资源的合理利用提供一定的建议。
参考文献：
[1]耿树勤.关于高层建筑给排水设计的研究[J].科技与企业,2012,17:219.
[2]费广成.高层建筑给排水特点及给水系统设计要点[J].城市建筑,2013,02:163+166.
[3]钱玲.高层建筑的消防给水系统设计[J].泰州职业技术学院学报,2013,02:72-75.
[4]颜正惠.建筑给水排水工程的设计优化研究[D].华南理工大学,2012.
[5]谷建建.关于高层建筑给排水工程优化设计的探讨[J].黑龙江科技信息,2012,16:256.
[6]崔静.高层建筑给排水消防设计方法分析[J].中国公共安全(学术版),2012,02:75-77.
高层建筑缺点范文4
1体系的分类以及选用原则
超高层建筑一般是按照建筑使用功能要求、建筑高度不同以及建筑抗震防水、防火和经济、可靠、合理、安全的设计原则，将超高层建筑结构体系分为框架结构体系、框架-剪力墙结构体系、剪力墙结构体系、框-筒结构体系、束筒结构体系以及筒中筒结构体系。在超高层建筑结构设计中主要采用钢筋混凝土结构、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和全钢结构。目前，钢筋混凝土结构是我国超高层建筑的主要应用材料。在进行超高层建筑结构体系的选用时，首要考虑其安全及经济性，其次要依据超高层建筑的高度和施工环境来选择，同时要求超高层建筑的结构应具有较强的承压能力。
2超高层建筑的结构材料分析
钢筋混凝土材料之所以成为我国目前超高层建筑建设中使用最为广泛的材料，是因为钢筋混凝土在适应超高层建筑结构设计的前提下，能够全面发挥其的性能，并且钢筋混凝土耐久性较强，结构刚度较大，在维护过程中成本费用较低，因此钢筋混凝土作为建筑材料被广泛应用于建筑领域。为了更好的发挥钢筋混凝土的性能，在选择的时候要注意其材质问题。
3超高层建筑结构体系的选择
（1）框架结构体系，框架结构是指利用梁柱组成纵横两个方向的框架结构体系，它可以同时承受水平荷载和垂直荷载。主要的优点是建筑平面布置较为灵活，有较大的建筑空间，并且建筑立面处理比较方便，被广泛的应用于超高层建筑中。但是这种结构也有一定的缺点，就是横向刚度较小，当楼层层数较高时就容易发生侧移，易造成非结构性构件破坏而影响使用。
（2）剪力墙结构体系，是指钢筋混凝土构成的承重体系，剪力墙又被称为抗风墙或抗震墙。剪刀墙结构的优点是整体结构性较好，刚度大，在水平方向的荷载作用下不宜变形，承载力也毋庸置疑，并且房间内无梁柱外露，较为美观。此结构在高层建筑中被大量运用，其缺点就是剪力墙不能被轻易的破坏或拆除，不利于形成大的空间。
（3）框架-剪力墙结构，毫无疑问这种结构就是将框架结合和剪力墙结构的长处集于一体，在此情况下超高层建筑的结构不仅满足了建筑布局的灵活性，而且增强了超高层建筑的抗震能力，可以满足不同建筑功能的需求，但是剪力墙过多则会影响建筑的经济性和使用性能，过少则会增大建筑物侧墙的压力而出现变形的现象。
二超高层建筑结构设计的问题及对策
1超高层建筑的超高问题
目前，超高承重的问题在很多超高层建筑中普遍存在，因此，我国对超高层建筑的抗震能力方面要求严格，并且严格规定了超高层建筑的高度。在超高层建筑结构的设计过程中，禁止出现由于结构类型的改变而导致超高层建筑的超高问题出现。在设计过程中要认真审核和设计超高层建筑的结构设计方案，解决设计中存在的超高问题。
2超高层建筑的扭转问题
刚度的中心、整体结构的重心和几何形心是超高层建筑结构设计的三个核心。超高层建筑结构的扭转问题关键在于进行设计的时候未将刚度的中心、结构重心和几何形心重合，造成建筑物在水平压力下出现扭转的现象。设计者在设计时要尽量注重平面布局图的合理性，在一定程度上避免或预防建筑物的扭转问题，从而保证了在超高层建筑中刚度中心、整体结构的中心和几何形心三个核心的重合。
3嵌固端设置问题
我国现有较多超高层建筑物在结构设计时都会配置地下室，超高层建筑的嵌固端自然而然地被设置在地下室顶板的位置。超高层建筑的结构嵌固端对高层建筑基础具有一定的要求，其基础需具有一定的埋置深度，目的是为了保证整体结构的稳定性，并对减弱地震反应也起着一定的作用。设计师在嵌固端设置的问题上面一定要表现出高效的工作状态，从而避免在施工过程中由于嵌固端的设置而修改设计方案，造成日后不必要的麻烦。
三超高层建筑的基础设计
超高层建筑中最重要的设计就是基础设计，建筑物所受的各种荷载都需通过基础传至地基，可谓“承上启下”。超高层建筑的特点是层数多，上部结构荷载大且较为集中，因此其基础必须埋置深度大。在进行基础设计的时候要保证其埋置深度必须满足基地稳定和变形的具体要求，以避免日后建筑物出现倾斜的状况发生。超高层建筑物的基础通常采用桩形、筏形或者复合基础，其选型设计应根据工程地质条件、施工条件、上部结构情况、抗震设防和周围环境条件等因素综合考虑。
四结束语
高层建筑缺点范文5
关键词：高层建筑 钢结构 混凝土结构 设计
中图分类号： TU208 文献标识码： A
引言
随着建筑水平的提升，建筑工程逐渐朝向高层且复杂的结构发展，这对于建筑材料的选择也有了更高的要求标准。目前，在高层建筑中比较常见的两种结构方式即就是钢结构和混凝土结构。钢结构与混凝土结构在高层建筑中的应用，在很大程度上促进了高层建筑的发展和进步。随着，钢结构设计与混凝土结构设计的广泛应用，它们各自的优势在高层建筑中都有着很好的体现。所以，在高层建筑施工中，要注重钢结构设计与混凝土设计的要点，切实提高其对于高层建筑结构的重要性，促进高层建筑更进一步的发展和进步。
高层建筑钢结构设计
高层钢结构的优缺点
1.1钢结构重量轻、抗震性能好：钢结构是以工厂化生产的钢梁、钢柱为骨架，同时配以轻质墙板建造而成。它与同面积的建筑楼层相比重量可减轻近30%。同时，由于钢材具有较强的延展性，能较好地消除地震波力，防震性能好，尤其适用于高层建筑。
1.2钢结构建筑占地面积小、空间灵活：开放的空间比有承重墙占据的空间更有价值。钢结构房屋的空间灵活性及自由发挥度要比混凝土房屋要强很多。并且钢结构在建筑所需要占用的面积较小，从而实现建筑空间的高效利用，这种建筑施工效果是钢筋混凝土等材料无法实现的。
1.3钢结构住宅的综合效益高：钢结构房屋自重轻，可以减少基础部分的投资。在建筑施工的过程中，钢结构施工工期短，需要人力少，从而为企业节约成本。更为重要的是钢结构在施工的过程中，外界因素所造成的影响费用较小，从而确保工程的顺利开展。
1.4利用率高、环保：在施工过程中，钢结构建筑现场作业量小、无噪声、不污染周围环境，不会产生大量的灰尘以及垃圾废物，且在建筑拆除之后还能够再次的应用，这对于节约型社会的建设具有重要的推动意义。
1.5钢结构房屋的缺点：对建筑物的耐腐蚀性和耐火性要求较高，用钢量稍大，造价偏高。
2、高层钢结构房屋的结构体系
2.1钢框架结构体系
框架结构体系是指，沿房屋的纵向和横向均采用框架作为承重和抵抗侧向力的主要构件所构成的结构体系。由于框架体系能够提供较大的内部使用空间，因而建筑布置灵活。此外，框架的杆件类型少，构造简单，施工周期短。所以，对层数不太多的高层结构来说，框架体系是一种应用比较广泛的结构体系。纯框架结构的抗侧移能力主要决定于柱和梁的抗弯能力，当楼层数较多时要提高结构的抗侧移刚度只有加大梁和柱相的截面。截面过大，就会使框架失去其经济合理性。
2.1框架—支撑框架结构体系
框架—支撑框架结构就是在框架的一跨或几跨沿竖向布置支撑而构成，其中支撑桁架部分起着类似于框架—剪力墙结构中剪力墙的作用。在水平作用下，支撑桁架部分中支撑构件只承受拉、压轴向力，这种结构形式无论是从承载力或变形的角度看，都是十分有效的。与纯框架结构相比，这种结构形式大大提高了结构的抗侧力刚度。支撑在水平荷载作用下所产生的侧移，主要是由其杆件的轴向拉伸或压缩变形引起的。与杆件的剪弯刚度相比较，杆件的轴向变形刚度要大得多。也就是说，支撑的抗侧力刚度相对于框架的抗侧力刚度要大得多。
2.3筒体结构体系
筒体结构体系是在超高层建筑体系中应用较多的一种种，按筒体的位置、数量等分为钢框架—核心筒体结构体系、外框架筒结构体系、筒中筒结构体系和束筒结构体系。
2.3巨型结构体系
巨型结构体系是一种新型的超高层建筑结构体系．是由梁式转换楼层结构发展而形成的巨型结构又称超级结构体系，是由不同于通常梁柱概念的大型构件—巨型梁、巨型柱组成的简单而巨型的主结构和由常规结构构件组成的次结构共向工作的一种结构体系。
3、钢结构设计要点分析
3.1合理的结构选型与结构布置
高层钢结构设计中，常采用钢-混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型src柱，核心为支撑框架的结构体系。结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀，力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础。柱间抗侧支撑的分布应均匀。其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线，否则应考虑结构的扭转。结构的抗侧应有多道防线。 比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承受1/4的总水平力。
3.2合理选择钢结构的构件
在钢结构设计中，设计人员要注意正确选用质量合格的钢材、连接材料和焊接材料。钢结构所用的钢材应该具有抗拉强度、延展强度、伸长度、冷缩度和硫、碳等物质含量的合格证明。在地震频发区，钢材除以上要求以外，还要求它们具有合格的冲击韧性强度。钢结构的钢材主要采用的是 Q235 和Q345，不建议使用等级为 A 的钢材，因为这类钢材的冲击韧性强度和延展性达不到标准。当强度起控制作用时,可选择Q345; 稳定控制时,宜使用Q235。焊接材料的质量直接影响整个钢结构的安全，所以应该根据钢结构的受力性能和焊缝的受力情况，确定焊接材料的等级。
3.3 加强对钢结构设计的技术规范的重视
在钢结构的设计中，要注意做到的是技术要先进、经济要合理、质量要保证，所以技术人员要重视对技术标准和规范的学习，并且要深刻的理解和贯彻，形成一种严格遵循标准和规范的严谨工作习惯。现在的钢结构设计的计算和构造绘图过分依赖电脑，缺乏动手能力的实际操作能力。所以在实际中应该要注意对钢结构的实际掌握。在钢结构设计中还要重视对钢材、连接材料和焊接等材料的应用标准，要在了解相关规定的要求下，提出合理的材料选用和质量要求。
3.4重视节点设计
连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。应保证连接节点的安全、耐久及经济的要求。节点应传力简捷、明确、可靠；节点计算的模型应与实际受力情况一致；保证节点连接有足够的强度和刚度，避免由于节点不足而导致整体结构的破坏；采用合理的细部构造使节点连接具有较好的延性。
二、高层建筑混凝土结构设计
1、高层混凝土结构类型
1.1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。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。
1.2剪力墙结构体系
剪力墙结构体系建筑是由一系列纵向和横向剪力墙及楼盖组成的空间结构。剪力墙承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。其特点是整体性好，侧向刚度大，水平力作用下侧移小，并且由于没有梁、柱等外露与凸出，便于房间内部布置。缺点是不能提供大空间房屋，结构延性较差。
1.3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。
1.4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。
2、高层混凝土结构设计要点
2.1 在设计中重视规范、规程中有关结构概念设计
在结构体系上，应重视结构的选型和平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用，应使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。结构除需要满足水平方向刚度和抗震能力外，还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转震动的能力。在一个独立的结构单元内，应避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位；避免在凹角和端部设置楼、电梯间；减少地震作用下的扭转效应。2.2采用合理的结构选型
应尽量避免采用结构不规则的设计方案。在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，对于超高问题应特别重视，应严格按照规范要求进行设计。在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙。
2.3结构计算与分析
在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件。对计算结果的合理性、可靠性进行判断是十分必要的，是结构工程师最主要的任务之一。结构整体计算需控制剪重比、刚度比、位移比、周期比等参数。还要注意高层建筑的抗震设计，准确分析个单体、塔楼、裙房的抗震等级。在高层建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重构件（如屋顶处的装饰构件），由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大，必须严格按照规范中的非结构构件的计算处理措施进行设计。
结束语
总而言之，钢结构设计与混凝土结构设计各有各的特点，在具体的高层建筑施工中要合理进行结构设计的选择，充分发挥各自的优势，从而确保高层建筑施工质量与安全，更大限度的发挥高层建筑本身的功能，为人们生活提供质量保证与安全保障。
参考文献：
[1]苏光能.高层建筑结构设计中混凝土的应用[J].中国新技术新产品，2010(2).
高层建筑缺点范文6
关键词：高层建筑 结构 特点 设计 原则 要求
中图分类号：TU97 文献标识码：A
正文：
高层建筑结构设计的目标是在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下，按有关设计标准的规定，通过对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，有效降低开发商的成本，在确保建筑整体质量达到规范标准的基础上，使建筑的结构设计能够满足客户的诸多需求。
1.高层建筑结构设计原则
1.1 选择合理的结构方案。高层建筑作为近几年刚刚兴起的一门学科，具有很复杂的结构特点，在施工的过程中要考虑的方面很多，像是供水问题、线路等各方面都是我们要考虑的。结构设计方案中重要的有以下几点：材料的要求、施工的环境、还要充分的考虑抗击自然灾害的能力。我们要严格的遵循平面和竖直的设计原则。结构方案不仅仅是施工单位一方的事情，施工单位与使用方要达成一致，在设计方面以及今后的发展方向要进行详细的展望，为了所选取得结构方案更加的合理，最大限度的达到预期的目的。
2.1 选择合适的基础方案。现在的设计一大特色就是不能因工程而破坏周边的环境，而改变的周边的生态环境。一切的工程围绕环境进行设计施工，使工程与自然很好的融入到一起，使得两者和谐共存。在基础方案的设计中，要把所有的相关因素全部的包括在内，综合各方面的因素，再考虑经济性对工程进行整体的评估，然后对方案进行正式的审核，最后施工，一切立足由可持续发展的观念进行施工，工程的质量一定会得以保障。
2.3 准确分析计算结果。当下，在高层建筑的结构设计中普遍应用计算机技术，那么不同计算机软件的计算结果间很可能出现偏差，所以需要对计算机软件计算的结果进行准确分析和把握。这就需要建筑结构设计人员具有充分的结构设计方面的技能，同时要对计算机软件有充分的了解，从而才能客观准确的对计算机计算结果进行分析。由于计算机软件本身的缺陷，会使计算结构与实际情况之间存在偏差，这就需要结构设计人员对计算结构进行判断并在设计中做出调整，以便适应结构设计的要求。
2.建筑结构类型
高层建筑结构体系按照结构形式可以分为框架、剪力墙结构，框架结构，剪力墙结构。框架结构因为是利用柱、梁等结构来承重的，所以这种结构体系的侧向位移相对较大，一般适用于低于50m的建筑。剪力墙结构因为是靠高层建筑的墙体来承重的，所以这种结构的整体性能相对较好，不易产生水平方向的变形，一般多应用于高层建筑，但是因为其在平面上的布置不够灵活，所以很少在公共建筑设计中使用。而框架、剪力墙组合结构则是结合了两者的优点、改善了其中的缺点，所以被广泛应用于高层建筑的结构设计中。
3.高层建筑的结构体系设计方案
3.1框架结构体系
框架结构主要承重结构, 由梁、柱、基础构成平面框架。对于框架柱而言, 轴压比越小在往复水平上荷载下的滞回曲线也会越丰满, 即耗能能力越大, 延性就愈好。
其优点: 建筑平面布置灵活, 可以依据自身的要求设计。
其缺点: 框架结构本身刚度不大, 抗侧力能力差, 水平荷载作用下会产生较大的位移, 地震荷载作用下较易破坏。不高于巧层宜采用框架结构, 可以达到比较好的经济平衡点。框架体系中, 角柱的受力应该比别的柱差, 为了防止角柱遭遇扭转变形或是弯压变形, 柱截面不宜过小,同时还要加密箍筋, 起到增加受压区混凝土约束的作用。
注意事项: 在框架结构体系中, 一定要考虑高层建筑的底部柱, 柱截面的大小要注意: 在高层建筑中, 应该尽量的三排柱结构设计方案; 采用钢管混凝土柱、劲钢混凝土柱或是高强混凝土柱; 通过增加体积配箍率或是沿着柱身增加箍筋达到提高延性。
3.2剪力墙结构体系
当墙体受力主体全部由剪力构成的话, 就会是剪力墙体机构, 剪力墙结构体系是把建筑物墙体当作承受荷载的结构体系。对于剪力结构墙间距一般为3一8m , 墙体同时作为维护及房间分隔构件。
其优点: 其刚度、强度都比较高, 传力直接均匀, 有一定的延性, 整体性好, 抗倒塌能力强, 结构体系特征明显。现浇钢筋混凝土剪力墙结构整体性好, 刚度大, 在水平荷载作用下钡U向变形小, 承载力要求容易满足, 适于建造较高的高层建筑。抗震性能力强, 承受力好。
其缺点: 剪力结构墙间距设计方面不能太大, , 空间平面布局不太灵活, 自重大, 开洞宜小等。
注意事项: 在高层剪力墙结构中, 连梁的设计收到很多制约, 刚度在高层建筑结构设计中, 与剪力墙相连并且允许开裂可作刚度折减的梁称作连梁。应该选用跨高比较大的连梁, 减少其剪切破坏, 按常规设计方法配筋, 进行截面抗剪设计, 保证其延性。联系墙肢的连梁, 不仅会影响剪力墙的受力, 而且其本身的受力条件也比较复杂。在剪力墙结构设计中, 必须坚持的原则就是强墙弱连梁, 对连梁的刚度要进行折减, 降低其抗弯能力。
3.3筒结构体系
以筒体为抗侧力构件的结构体系统都称为筒结构体系, 它包含单筒, 多筒, 复合筒等, 它是由由一个或者几个简体为主抵抗水平力。也有把简体结构分为实腹筒、框筒及析架筒的说法。
其优点: 筒体结构体系能使整个建筑犹如一个固定于基础上的封闭空心的筒式悬臂梁来抵抗水平力, 其是以空间受力为主, 具有较大的刚度、强度、整体性, 各构件受力比较合理,抗风、抗震能力强, 往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
其缺点：延展性能有问题, 并且全部此阿勇成本高, 造价高。
注意事项: 在建筑是讲多层筒体结构组合在一起能够产生更大抵抗水平荷载的能力, 使结构具有更大抗力性, 这样的结构也是多筒结构设计, 如加哥西尔斯大楼就是9 个筒结合在一起的多筒结构使其具有更好的刚性和能力。当然, 还可以让筒体结构设计和其他结构设计一起运用, 如带加强层的框架一一核心筒结构与一般的框架一核心筒结构在受力上更强大,当然除了这几种建筑结构体系外, 还有其他一些结构体系,如网架, 薄壳等。
4.建筑结构的抗风、抗震、消防设计
（1）抗风结构优化设计
在基础设计上，要使用配比较高的砂石来保证地基的密实度，同时还要设置抗拔锚杆，以此来提高建筑基础的抗拔强度。在减振系统设计上，要多利用耗能支撑、剪力墙、楼板等组成的耗能减振系统来减少风荷载对高层建筑的影响。对于风荷载与水平力的问题，要对高风压区进行加固。这主要是从水平压力、水平荷载内力等方面进行综合考虑，来为高层建筑进行加固设计。
（2）抗震结构优化设计
①提高结构设计的整体规则性，以此确保承载力体系分布的合理性。②改善地基的抗震设计，即在简化建筑平面、提高地基的强度与高度的同时，将上部结构的重点和群桩设置在同一直线之上。③在剪力墙的设计方面，要提高高层建筑承重结构的抗侧力，以此来满足承载力的耗能与延续性，这样可以有效地提高高层建筑的抗震能力。
（3）消防结构优化设计
①防火间距上的设计，在设计时要全面的考虑间距在火灾中的隔断、灭火功能，同时在设计时还要考虑到建筑结构的耐火性问题以及排烟的问题。②对安全疏散结构进行合理的设计，这主要是为了解决火灾中的疏散困难，在设计上：a.注意防烟区的设置；b.注意双向疏散方面的设计，如合理安排避难层等。③在设计上注意分割结构的安排，这主要是为了控制火势与烟雾的范围，这方面一般使用的是垂直的楼板结构设计方式、水平的单元墙以及防火墙结构设计，以及相关的排烟、防火门等装置的设计。
5结语
总而言之，高层建筑混凝土结构的优化设计方法多种多样，但是不论使用哪一种方法都要建立在施工的可行性的基础之上，施工技术必须严格依照设计标准，如果出现施工不可行的情况下，重新审视设计规范。高层建筑混凝土施工技术是科学元素和技术元素的融合和应用，它的实现过程必然需要建筑施工各环节基础技术的支持和管理理论的强化。所以，设计与施工的相辅相成才是实现合理、科学节约成本的有效措施。
参考文献
