高层建筑设计原理.ppt

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1、2023/2/24,1,高层建筑设计原理,2023/2/24,2,建筑是一个美妙的东西，建筑反映的不只是建筑本身的造型和内部的空间关系。从建筑里你能解读到建筑师的人生观和建筑所蕴涵的文化。从一个建筑看世界，你能从中领略到永恒。,2023/2/24,3,高层建筑概论高层建筑的利与弊及其合理控制的方法影响高层建筑平面与形体的因素高层建筑造型设计高层建筑标准层平面布局与空间组合设计标准层与高层建筑结构概念设计标准层与相关楼层设计地下车库设计高层建筑防火设计,2023/2/24,4,高层建筑的概念 自古以来，人类在建筑上就有向高空发展的愿望和需要。东西方古代建筑发展的历史已充分证明了这一点。但是，真正

2、实用、舒适、经济上可被普遍接受、技术上先进、安全可靠、实施快捷的高层建筑，是由十九世纪末诞生、二十世纪逐渐发展成熟的。,高层建筑概论,2023/2/24,5,高层建筑是人类征服空间欲望的象征圣经 巴别塔（通天塔）1）古代的高层建筑上古，巴比伦城巴贝尔塔，估高300英尺（接近100米）前280年，亚历山大港口灯塔，约500英尺古罗马，建有十层以上的建筑高台榭，美宫室：楚灵王-章华台；吴王夫差-姑苏台；汉武帝-上林苑“观”魏洛阳永宁寺塔，高49丈木结构的缺陷使得中国建筑部分放弃向空中发展的意向，但建造“塔”的行动一直没有停止,2023/2/24,6,山西应县佛宫寺释迦塔（应县木塔）67米福建泉州开

3、元寺双石塔 48米南京报恩寺琉璃塔 约80米河南登封嵩岳寺塔 40米,2023/2/24,7,现代高层建筑的划定标准主要是建筑高度。而依据则是基于本国的经济技术条件和消防装备等具体情况。所以，各国对高层建筑的起始高度的定义就有很大差异，直到1972年国际高层建筑会议上（美国宾夕法利亚州伯利克市），才对高层建筑的定义取得了较统一的认识，并将之划分为四类：第一类高层建筑：916层（最高到50米）；第二类高层建筑：1725层（最高到75米）；第三类高层建筑：2640层（最高到100米）；第四类高层建筑：40层以上（高度100米以上）。,高层建筑概论,2023/2/24,8,我国现行高层民用建筑设计防

4、火规范规定：（1）10层或10层以上的居住建筑（包括首层设置商业网点的住宅）；（2）建筑高度超过24米的公共建筑。（不含单层主体超过24米的体育馆、剧院等及防空地下室）；（3）高度超过100米的所有居住及公共建筑均属超高层建筑。,高层建筑概论,2023/2/24,9,高层建筑的起源、发展及趋势概况1区域上 高层建筑诞生于美国、成熟于美国，由美国传向世界，已成为二十世纪特有的建筑现象。现在美国已不再热衷于高层建筑了，其重心已转向了亚洲。（尤其是中国、日本、马来西亚等国家）,高层建筑概论,2023/2/24,10,芝加哥是高层建筑的故乡，早期的发展阶段，芝加哥与纽约交替领先，大有一竞高下之态势。纽

5、约的帝国大厦（1931年，钢构，102层、381米、办公）、纽约世界贸易中心大厦（1972北楼、1973南楼、110层，412米、钢构、办公）曾先后位居世界最高楼达很长时间，而芝加哥的西尔斯大厦（1974年、钢构、110层、443米、办公）重又夺回最高名次至不久以前。（为马来西亚之佩重纳斯双塔突破）,高层建筑概论,2023/2/24,11,（Chicago School）美国最早的建筑流派，是现代建筑在美国的奠基者。芝加哥学派的鼎盛时期是1883年1893年之间，它在建筑造型方面的重要贡献是创造了“芝加哥窗”，即整开间开大玻璃，以形成立面简洁的独特风格。在工程技术上的重要贡献是创造了高层金属框

6、架结构和箱形基础。工程师詹尼（William Le Baron Jenney 18321907）是芝加哥学派的创始人，他1879年设计建造的第一拉埃特大厦。1885年他完成的“家庭保险公司”十层办公楼（Lnsv rancr uilding）,标志芝加哥学派的真正开始，是第一座钢铁框架结构。沙利文是芝加哥学派的一个得力支柱，他提倡的“形式服从功能”为功能主义建筑开辟了道路。沙利文主持设计的“芝加哥C P S百货公司大楼”描述了”高层、铁框架、横向大窗、简单立面“等建筑特点，立面采用三段式：底层和二层为功能相似的一层，上面各层办公室为一层，顶部设备层。以芝加哥窗为主的网络式立面反映了结构功能的特点

7、。芝加哥CPS是芝加哥建筑学派中有力的代表作,高层建筑概论,2023/2/24,12,1883，詹尼，芝加哥家庭保险公司大楼 10层1890，伯纳姆与鲁特，里莱斯大厦，16层1899，沙利文，CPS百货公司大厦，12层1931，纽约帝国大厦，381米，102层1974，芝加哥西尔斯大厦，443米，110层,2023/2/24,13,2023/2/24,14,1996，吉隆坡 佩重纳斯大厦（双塔），452米，95层1997，广州中信广场 391米，80层1998，上海金茂大厦，421米，88层2000，香港国际金融中心，420米，78层2004，台北101大楼，508米，101层,2023/2/

8、24,15,SACE，CUMT,2023/2/24,16,地王(68层 384m 1996),2023/2/24,17,横滨标志塔(70层+3层塔楼 296m 1993年),2023/2/24,18,横滨国际和平会议中心(31层 高139.56m 1992),2023/2/24,19,2023/2/24,20,SACE，CUMT,2023/2/24,21,欲与天公试比高,迪拜，在建800米超高层建筑,2023/2/24,22,全球超高楼比较图,2023/2/24,23,2高度上 正在寻求向新的高度攀升。英国的利物浦之塔方案139层、550米，日本鹿岛公司构想200层、808米，日本甚至提出了埃

9、罗普利斯500层、2001米高的方案。另外，建筑师们尚在寻求向地下、深海、空间横向发展等可能性途径。,高层建筑概论,2023/2/24,24,3现代高层起因 起因,是城市人口的极度膨胀，用地变得非常紧张，迫使建筑向空中发展;加之,有着强烈的视觉、广告效应和精神、心理作用；同时,经济技术的迅速发展也为其提供了直接的物质条件。（垂直交通及其它设备，结构、材料、施工、管理、能源技术等）,高层建筑概论,2023/2/24,25,4 高层建筑发展的五个时期（见下表）,高层建筑概论,2023/2/24,26,高层建筑的优点与问题、及其控制方法（一）高层建筑的优点主要表现在五个方面：1高层建筑向空中、地下发

10、展，可以少占土地，解决城市人口剧增、用地紧张的问题。并且，节约的土地可供布置绿化、美化环境；这些绿地在火灾、地震等紧急情况下可作安全隔离带和疏散用地。2高层建筑可节约市政工程投资。这是相对集中使道路管线缩短所致。3满足大企业对办公楼的规模、形象的需求。现在正风行的智能大厦（intelligent building）需要将全体工作人员与现代化办公设备容纳在一个大楼内，以发挥集约、综合效率。同时，宏大有个性的大楼造型是企业形象的最佳体现。4高层建筑的地下室是城市的防空地下室。5高层建筑是大城市的重要景观。,2023/2/24,27,（二）高层建筑的问题 1垂直交通问题 这是高层建筑大量人流、货物能

11、否快捷上下，并保证安全的关键所在，也是设计中建筑师的重要工作内容之一。2结构问题 高层建筑的结构问题主要是抵抗侧向风力、地震力，尤其是风力。3高层建筑的外观问题 处理不当，会造成严重的环境问题。从总体来说，既要处理好与周围环境的整体关系，又要寻求自身形体上的突破，创造有个性、丰富、符合建筑自身性格和时代审美特性的作品。,2023/2/24,28,4密集高层建筑的出现对城市的影响 由于经济的发展，城市内的寸土寸金成为必争的目标。因此，市中心区往往高层建筑非常密集。处理不好会对城市环境产生严重的影响。如：天窄、人小、车拥人密、气污、声噪、风急、树稀、阴暗等等。位于纽约 曼哈顿区5马路和6马路之间的

12、洛克菲洛中心，由14幢高楼组成，是处理较成功的世界上最集中的高层建筑群之一，历经十年左右才建成。,2023/2/24,29,2023/2/24,30,2023/2/24,31,2023/2/24,32,2023/2/24,33,2023/2/24,34,5高层建筑的环境心理问题 高层建筑与环境间的相互影响非常复杂。以下为几个主要方面：（1）阳光与阴影 根据不同地区的特定自然气候状况，对阳光需求有明显的差异。高层建筑会留下一条长长的影子，但它具有流动性特点。塔式高层建筑的终日阴影最小，板式则相对大的多。因此，选址、布局时，应注意保持适当的间距，避免给高层之北侧建筑、环境造成日照问题；尤其地，应避

13、免东西向街的南侧街道终日阴冷。另外，现代高层建筑常使用大片玻璃幕墙，会给城市环境造成眩光；并且，处于高反射玻璃的反射区内，气温会升高1015。对周围小气候环境影响较大。,2023/2/24,35,2023/2/24,36,（2）噪声与减噪 高层建筑内不可避免地有很多噪声（电梯、设备、管道等）。通过设备自身减噪处理、隔声材料的使用及设计上的合理安排等措施，已取得了明显的效果。高层建筑设计中应注意风引起的噪声。窗户采用多层不共振玻璃，保持良好的气密性，建筑外型应尽量简洁。另外，外部环境噪声对高层建筑同样有较大影响。街道布置时，应采用开敞式而避免封闭式；尚可以裙房、低层商业建筑起声障作用。,2023

14、/2/24,37,（3）风对高层建筑的影响 这主要是指高层建筑的风振动会给人带来不舒适感。风荷载影响人体舒适度的因素有以下几方面：振幅；速度与加速度；加速度变动率（16次/秒，即引起人的不适）。为抵抗风侧力影响，高层建筑设计时应加大进深和严格控制高宽比。另外，除了风对高层建筑本身有种种影响外，对其周围环境也有一定的影响。因气流收缩而产生负压，随之出现涡流。其中向下的气流会影响周围的建筑，且给行人造成影响。（4）其它环境问题,2023/2/24,38,香港淘大花园,2023/2/24,39,摩天大楼综合征巨大的能耗加重了城市的负担运行成本激增 金茂大厦，每天运营成本上百万巨大的体量可能给城市景观

15、带来负面影响,2023/2/24,40,（三）对高层建筑的合理控制方法根据具体情况常采用以下几种方法：1禁止建造高层建筑 此法是一项严格的禁止性政策，应慎之又慎地使用。对城市的一些特定区域、地段，可考虑采用严格禁止法。2限制高层建筑的高度 为保持一定区域的整体环境风貌，可采用限制高度方法。如巴黎旧市区分为五个高度区，分别控制在15、18、25、31、35米范围内。另外，一些地质条件差、有地震灾害的地区，应加以高度限制。,2023/2/24,41,41,2023/2/24,42,42,2023/2/24,43,3限制高层建筑选址 高层建筑设计除单体质量外，更应重视环境的整体效果。4以容积率控制高

16、层建筑密度 密度越大，空地则越少，必将带来缺乏公共活动场地、绿地和人车拥挤等问题。西方国家许多城市的中心区的高层建筑净密度几乎达到90100%，基本占满基地！同时，一些高层建筑的有效容积率更高达50，如帝国大厦有效容积率为25.78，加上地下面积达40。部分地区现行的控制性建筑容积率：旧金山14以内，芝加哥16以内，我国以不超过10为宜。,2023/2/24,44,上海宣布控制建筑容量和高层建筑（2003）北京宣布，停止修建超高层建筑（2005）,2023/2/24,45,影响高层建筑平面与体形的因素 高层建筑形式创意与形体塑造受多种因素的影响。（一）设计纲领对平面与形体的影响 设计纲领就是通

17、常所说的设计任务书。是在根据规划立项后，由业主请建筑师及相关专业工程技术人员对项目进行可行性研究，（Feasibility study）并在此基础上对建筑做出总体策划，将规划目标设定的定性信息转化为对建筑设计的指令性信息.其对高层建筑的一些重大原则已有了大体规定，如投资、规模、面积、层数、高度、功能组成及各种重要设备与设施等。设计纲领往往对设计对象的平面轮廓和造型发生重大的作用。,影响高层建筑平面与体形的因素,2023/2/24,46,（二）功能对平面与形体的影响 高层建筑是受综合因素制约的艺术。内容与形式统一，造型是内部空间合乎逻辑的反映，是设计的根本原则之一。基本的平面与形体特征与功能密切

18、相关现代综合性的高层建筑，大多是采用标准层作竖向累积（积层），重叠在高层主体里，形成高耸兀立的竖向体量；同时把功能复杂、大小不一的空间，安排在主体的低层及其毗邻的附属建筑里，形成高低起伏、富有变化、扁平舒展的横向体量。形成了高层建筑在宏观上最基本的平面与形体特征。标准层平面形状与功能密切相关如：现代办公室流行采用巨大的灵活空间，根据需要，空间可大可小、可分可合。所以，高层办公楼的标准层平面形状自由度很大。而其它类型建筑的标准层则总是受到功能的种种限制。平面形式与建筑形体应表现出功能要求和类型特征。但应注意形式的自主性和对功能的超越。,影响高层建筑平面与体形的因素,2023/2/24,47,（三

19、）基地形状对平面与形体的影响 这是显而易见的。如：窄长的地形适于建条式建筑，小块方整地宜建塔楼.另外一些特殊地段（如十字口、丁字口、锐角交叉口等），则应对用地形状仔细研究、经营，除满足功能外，尚应在形象上下工夫。,影响高层建筑平面与体形的因素,2023/2/24,48,（四）环境对平面与形体的影响 1应与地形、地貌、周围景色浑然一体。2争取好朝向和良好景观，使建筑平面形式、空间组合及形体处理反映出基地特点。3城市生态环境要求高层建筑采用合理的规划布局。4气候环境对平面与形体有明显的影响。（不能不考虑气候特点。盲目选用人工调节，经济费用高。因而，不同气候区如湿热地区与干冷地区的建筑有不同的特征。

20、）5现有建筑环境对平面及形体有一定的影响，有时还是决定性的。（五）另外，结构、材料、技术、建筑师的创意，社会人士对建筑的平面和形体均有着重大的影响。,影响高层建筑平面与体形的因素,2023/2/24,49,2023/2/24,50,高层建筑的造型设计（一）高层建筑平面形式与形体塑造 1高层建筑平面形的构成 分为“线生形”和“形生形”两种构成方式。（1）线生形：以基本线型的组合变化，可生出无穷变化的平面形式。基本线型有三种：直线、凸线和凹线。（2）形生形：以基本形为构形基础要素，创造新形体的构形方式。基本形有：正方形、矩形、正三角形、圆形、菱形等。基本形经渐变、弯曲、切割、错叠、群化、减切、伸展

21、、拉压等，可产生各种新的形式。而将原形作交合、取舍，也可产生许多新形式。,高层建筑的造型设计,2023/2/24,51,2高层建筑形体的三种基本类型：（1）纯几何体建筑形态的基本形式是规则几何体。如：西格拉姆大厦、原纽约世贸中心大厦。（2）雕塑体即建筑形体有雕塑性。如香港的奔达中心。（3）象征体指建筑形体具有某种精神意味或象征性。如：北京铁路西客站造型象征北京西大门，巴黎德方斯巨门，以及巴西首都巴西利亚之国会大厦等。,高层建筑的造型设计,2023/2/24,52,高层建筑的造型设计,2023/2/24,53,高层建筑的造型设计,2023/2/24,54,高层建筑的造型设计,2023/2/24,

22、55,3高层建筑的造型与构图（1）高层主体设计总则整体性、简洁性、易识别性。（2）高层建筑主体的空间与形体组合形式 高层建筑造型既可采用对称式构图，也可不对称，既求统一，也需变化。在平面及形体构成上可归结为以下数种类型：单体式 双体式奔达中心、纽约世贸、吉隆坡佩重纳斯双塔 联体式德国慕尼黑BMW公司大楼 变平面式通常为上小下大，如金字塔式、退台式、台阶式等，例：旧金山泛美大厦、贝聿铭香港中银大厦等 群体式常被誉为“城中之城”，规模宏大、壮观，以群体式解决复杂的建筑和城市问题，为超大型城市综合体。例：上海商城。自由式反传统的、不规则式建筑组合、有个性、自由、活泼。,高层建筑的造型设计,2023/

23、2/24,56,高层建筑的造型设计,2023/2/24,57,高层建筑的造型设计,2023/2/24,58,高层建筑的造型设计,2023/2/24,59,（二）高层建筑的形体艺术与创作 形体艺术与创造目的，即是要创造出丰富而协调统一的整体艺术造型。高层、超高层建筑不论从功能上或从整体形式上，一般可明显地划分出三部分：楼下部（脚）、楼主干（身）、楼顶部（头）。三部分有不同的功能和艺术形象特征：主干（身）有塔式、板式、墩式三大类，而各类形体又有很多变化方式。楼脚之裙房做法和楼顶的处理方法也同样非常丰富。如果在设计中善于变化楼的各段之形体，并把握住整体关系，则可创造出异常丰富的高层建筑形体。,高层建

24、筑的造型设计,2023/2/24,60,高层建筑的造型设计,2023/2/24,61,高层建筑的造型设计,2023/2/24,62,高层建筑的造型设计,2023/2/24,63,高层建筑的造型设计,2023/2/24,64,高层建筑标准层建筑布局与组合设计（一）标准层积层概念和意义 按竖向空间积层的相同楼层即构成了高层建筑意义上的标准层。高层建筑标准层的平面布局和空间组织，不仅关系到高层建筑主体的大部分乃至绝大部分面积，而且决定着高层建筑形体的造型艺术效果。高层建筑的设计受到来自经济条件、使用功能、结构要求、设备组织、防火规范等各方面的限制和约束。这些约束在很大程度上集中地反映在标准层上。高层

25、建筑构成的实质（基本精神）是：有效的水平重叠加上合理的垂直贯穿标准层积层方式。（图）,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,65,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,66,有效的水平重叠指很多个标准层在垂直向的层层积累。合理的垂直贯穿是在层层累叠的标准层之间，用一定形式、内容的垂直体以某种方式贯穿其中。垂直体通常包含有结构支撑系统、维护构件、内部分隔构件、电梯井、楼梯井和设备管道井等内容。通过垂直体的贯穿，使各水平面（标准层）之间、水平面与地面之间形成支撑和联系，才形成高层建筑。,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,67,（二）标准层布局和组合设计“核体”-在高层建筑设计

26、中，通常将楼梯、电梯、设备辅助用房、管井等集中布置，竖向对齐、贯通，并与相应的结构形式结合形成坚强的“核心”，用以抵抗巨大的风和地震侧移。该部分称为“核体”。“壳体”-用于办公、居住、娱乐、休息（如客房）等人们日常使用的部分。,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,68,就“核体”与“壳体”的相对布局和组合而言，反映在标准层平面中，可有：集中式、分散式、和综合式三种主要形式。1集中式。从使用功能出发，要求高层建筑的标准层有良好的采光、交通流线以及和工作和居住等功能相适应的空间划分（避免相互干扰）。“集中式”布置方式就是适应高层建筑的这些要求的一种典型方式。它是将“核体”部分集中起来，在标

27、准层中独立成区布置。它与使用部分“壳体”的关系又可分：中心式、对称集中式、偏心集中式和独立集中式等几种方式。（图）,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,69,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,70,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,71,（1）中心式 中心式标准层的布局整体上最均衡，有效使用空间与核体的接触最充分，适合于不同面积大小、平面形状、纵横比例的标准层构成。有效使用面积与主要核体面积的比例可调性好，易于满足不同功能、规模、层数的建筑布置。其应用十分普遍。（缺点是：常需要空调，旅馆尤甚）（图）,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,72,高层建筑布局与组

28、合设计,2023/2/24,73,（2）对称集中式 对称集中式是将核体置于标准层平面中部，两端布置有效使用空间，构成左右对称的功能格局。特点是：核体不影响房间采光、通风，横向刚度好，交通方便。（如日本大阪阪急豪华大楼标准层图）,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,74,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,75,（3）偏心集中式 将核体集中布置在标准层的一端或一侧，形成偏心集中式布置。当核体位于一端时，则另一端为使用空间，使用空间很集中、空敞，且自由性强。能较好地适应局促、不规则用地，或对建筑平面和空间有特殊设计要求的情况。当建筑基地较小，总平面布置中人流、车流受到一定限制时，常

29、采用核体偏于一侧的布置方式。（图：一端可为任意多边形；美国纽约共和银行场地限制，立面需采用竖向线条；一侧香港爱群大厦）,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,76,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,77,（4）独立集中式 将核体部分集中独立布置于高层建筑主体之外，则集中偏心式就变成为独立偏心式。核体成为高层主体的附帖式独立体量。有效空间灵活、完整，有利交通、防火和疏散，且使总体造型有变化。（图：沙特阿拉伯吉加国家银行）,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,78,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,79,2分散式 由于种种原因，很多情况下需要将高层建筑的每层面积设

30、计的较大，这时就需要根据交通、防火分区，把电梯、楼梯、设备辅助用房及各种设备管井等，分散布置在每个防火分区的合理位置上，以满足垂直交通、紧急疏散等具体要求。因为核体分散均匀布置，使交通短捷，有利于组织双向或多向疏散路线，且可以使平面布局灵活、造型丰富。,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,80,分散式分：对称分散式（两端式）、自由分散式、独立分散式。（1）对称分散式 将核体一分为二或一分为四，对称布置于两端或四角。特点：交通路线可多向选择、不交叉干扰、符合防火疏散要求、中区空间灵活完整、结构刚度好。（图：两端设核体；东京都新市政大楼两大两小）,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24

31、,81,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,82,（2）自由分散式 根据标准层平面形式与功能组织需要，在兼顾防火疏散和结构合理性的前提下，灵活自由地安排核体布局，呈自由分散式布局。（图：上海华亭宾馆平面）,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,83,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,84,（3）独立分散式 为了使建筑内部功能更为灵活或建筑形体塑造具有较大的可塑性，有时将核体移出平面以外，独立分散布置，可使建筑产生独特的艺术效果。（图：德国慕黎黑海波大厦平面）,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,85,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,86,3综合式 以

32、上两种核体布置方式均是典型形式，但更为常用的是综合式布置。有的可能以某种方式为主，而兼有另一种布局特点；有的可能将两种甚至三种方式融为一体。它常兼有各种布局的优点，但若处理不好，也会给使用和管理带来麻烦，降低使用效率。,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,87,（三）标准层平面规模 1影响标准层规模的因素和有效使用率（1）因素 影响标准层平面规模的因素很多，有社会因素，也有美学因素。如：社会因素有：业主个人意愿、行政主管部门的想法；同时又有客观条件诸多因素的限制（如场地约束、工程投资与产出效益、环境与景观品质要求、城市规划及建筑法规控制等）。美学因素有：讲求主体的造型比例、追求“宏伟”

33、、“高耸”、“挺拔”、“秀美”等美学效果。,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,88,（2）标准层规模的合理性评价 由于影响因素复杂，使高层建筑的标准层平面规模相差很大。规模合理性评价：由于限制因素的复杂性，使得全面综合地评价标准几乎不可能存在。但不可能不考虑其经济效益，也就是有效面积比率。与国外相比，我国的高层和超高层建筑的有效面积率（即效益）总体上偏低。原因有二：首先是标准层面积过小（仅1000左右）；其次是使用部分进深小（国外办公楼使用部分进深可达1014 m，而我国则常为9 m以内）,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,89,经研究表明：标准层面积规模小于1500或大于

34、3000时，平面有效率下降较快。另外，层数增加，面积有效率也会降低。标准层有效率一般不应低于65%。我国关于高层办公楼的总体建筑系数（而非标准层）建议值为：K1=使用面积/总建面57%K2=交通面积/总建面=1525%另外，标准层使用面积单位平均占外墙长度值应为0.080.12m/。超高层的外墙造价很高，约占总造价的57%；并且，外墙过长还会在使用过程中损失大量能量。所以，外墙应尽可能简洁。,高层建筑布局与组合设计,2023/2/24,90,电梯配置数量 电梯数量确定有专门的一套计算方法，自己查阅资料集。这里介绍一些经验参考数值。客用电梯数量建议按大楼主体总建筑面积确定，一般每30005000

35、设一台；或者，客用电梯数量也可按5分钟运送大楼12%15%工作人员标准进行计算。服务电梯按客梯数量的1/31/4考虑。消防电梯按高层民用建筑设计规范规定设置。一般高层建筑（100m以内）设12台；超高层建筑应不少于2台。消防电梯平时可兼作服务电梯。,2023/2/24,91,电梯服务方式：全程服务每层停靠开门。10层以下采用。分区服务奇偶数停靠、分区停靠、设空中转换厅方式。在一般高层办公楼中，可采用奇、偶数层分开停靠的方式；在超高层办公楼中通常将电梯服务分区分段，以充分发挥电梯的输送能力。有的尚采用空中转换厅接力方式。（图：分区服务的几种方式）,2023/2/24,92,2023/2/24,9

36、3,2023/2/24,94,载人电梯布置与侯梯厅的一般要求：（图）,2023/2/24,95,电梯剖面组成：（图）,2023/2/24,96,高层建筑结构概念设计 结构骨架是高层建筑成立的根本所在。作为建筑师必须对结构在平面中的表现方式、结构对建筑功能组织和平面布局的影响、不同结构类型的不同特性和适用范围等结构概念有较清楚的了解。下面对高层结构概念作简介。（一）选用有效的建筑体型 标准层应简单、规整，以保证刚度均匀、减少因偏心而造成的扭转。建筑体型应对结构受力有利。目前，公认的优化高效能体形：除平面为正方形或接近正方形的柱体外，还有全三角形（长金字塔形，泛美大厦）、横向尺寸上窄下宽形（收分形

37、）、圆柱形、三棱形等。这些形体的结构体系能有效地对侧向力形成三维反应，从而增大整体结构的侧刚度。,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,97,（二）控制高宽比（H/B）形体比例太细长时，刚度小，在风、地震侧应力作用下弯曲变形大。几种结构类型相应适宜的高宽比值：框架、框架剪力墙、单筒5，小于4为好；剪力墙、筒中筒、束筒6，小于5为好。,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,98,（三）高层建筑结构选型 1几种典型结构体系的适用范围 应采用合理的结构选型。这是高层建筑功能和艺术造型的依据。目前，高层建筑中常见的结构体系有：框架体系、剪力墙体系、框架剪力墙体系、筒体体系等。它们有各自相应的适

38、用高度范围。（见下表）,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,99,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,100,2023/2/24,101,2几种常用结构体系简介（1）框架体系由横梁将柱与柱联系为整体，构成承重骨架。15层以内一般采用钢筋混凝土材料。当跨度大、层数多、荷载大时，可采用钢框架。平面形式可有多种变化，视具体情况而定。钢框架是早期高层建筑的主要结构形式。优点显而易见，缺点是刚度弱、怕火烧。,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,102,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,103,（2）剪力墙体系 a.剪力墙体系是利用外墙、内墙作为承重骨架的一种结构体系。b.以传统

39、的墙代替梁、柱承载，同时兼有空间分隔、维护作用。c.剪力墙既承受垂直荷载，又承受侧向剪力，故得名。抗侧剪力性能好，最高可达50层。d.剪力墙形状无任何限制，矩形、弧形、三角形、角铁形等均可。（图）e.剪力墙布置应与使用功能巧妙结合，并注意合理间距、分布均匀。（高层中的核体，功能与结构合而为一。剪力墙间距太密则不便空间灵活；分布不均匀则使大楼各部分刚度不均匀，整体性差）（图：剪力墙平面布置示例）f.剪力墙结构最适合于旅馆、住宅。（结构与使用空间能有机结合）g.剪力墙体系之低层段（通常指裙房）可通过一定的结构措施转换为框支方式，使低层空间流通、开敞。,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,10

40、4,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,105,（3）框架剪力墙体系 将框架与剪力墙相结合为一体的结构体系。竖向力共同承担，侧向力之80%90%由剪力墙承受，10%20%由框架承担。适宜层数为1530层，适合于高层综合体，平面布局和造型均有很大灵活性。,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,106,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,107,（4）筒体体系 这是60年代以后常用于超高层建筑（100m）的结构体系。实际上，筒体是由框架和剪力墙结构发展而成。它是由若干片纵横交错的框架墙或剪力墙所围成的筒状封闭骨架。不仅能承受竖向荷载，而且能承受很大的水平荷载。（图：筒体示意）根据筒

41、体的数量、布置和组成不同，又可分为：框筒、筒中筒、组合筒等三种体系。,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,108,框筒体系 a.它分内筒外框和外筒内框两种。b.外筒内框使用较少。c.内筒外框更多使用。竖向荷载共同承担，主要侧载由筒体承担；内筒能与功能巧妙结合，外框可提供开敞的幕窗。,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,109,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,110,筒中筒 内外设置两层或更多层筒，能承受很大的水平力。大多用于40层或100m以上的超高层。由于结构传力原因，采用正方形或接近正方形的平面为绝大多数。（圆形也可）,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,111

42、,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,112,组合筒（也称束筒）组合筒体系结构刚度比筒中筒更强大。组合方式是将若干个筒体组合在一起。（图）,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,113,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,114,（4）其它结构体系 除以上介绍的几种常用高层建筑结构体系外，还有一些非常规的结构体系。如：深梁体系、高层悬挂体系、钢管混凝土结构、巨型结构、结构外墙体系、空间井体体系、立面大开洞、设加强层。,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,115,（四）变形缝设置 变形缝是高层建筑结构中应首先考虑的问题之一。分为：温度缝（温度伸缩缝）、沉降缝、和防震缝三种。

43、1温度缝 一般只需基础以上断开、设缝。根据结构类型，建筑达到一定长度需设缝：剪力墙50m；现浇框架55m；装配式75m。具体尚有其它相关规定。（如室内、土中、露天等）,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,116,2沉降缝 下列情况需设：a.当地基土层变化大，压缩性有显著差异时设；b.建筑物本身高度、荷载相差大时；（如主体与裙房之间）c.基础底面标高相差大时；（如部分设地下室，部分不设地下室，地基处理不一致时）d.沉降缝须从基础开始全部断开。,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,117,3防震缝 地震设防地区，当建筑外形复杂或各部分刚度、高度、重量相差悬殊时，设防震缝以将建筑划分为若

44、干个简单形体部分。缝宽应大于地震可能造成的顶点侧移之和，并留余地。一般大于5070mm,不得小于50mm。4注意：三缝应统筹布设、尽可能合设，以免到处是缝。另外，缝的构造处理应解决防水和外观问题。,高层建筑结构概念设计,2023/2/24,118,相关楼层问题 相关楼层主要指设备层、避难层、结构转换层、结构加强层等。避难层（间）适用于超高层，加强层为纯结构问题，这里仅介绍设备层和结构转换层。,2023/2/24,119,（一）设备层 指有效面积主要用于布置设备的楼层。一般高层建筑（100m以内）的主要设备层分设于地下层和楼顶即可；裙房与主塔交接处，常根据需要结合结构转换层设小型设备及布设管线。

45、超高层建筑则尚需设中间设备层。设备层（间）的主要内容为：空调、给排水、电气和电梯等机房设备。要求承载能力大于标准层，层高也相对要求较高（4.06.5m不等）。（设备层断面示意图）,2023/2/24,120,（二）结构转换层 1转换层的功能（1）提供低层部大空间 剪力墙间距小时，底部可通过设结构转换层变成框支体系，以提供商业、会议、餐厅等大空间。（2）为建筑提供大的入口 超高层建筑常采用密排柱式外框筒，柱距常在3米以内，无法提供较大的入口，必须通过转换层改变柱距，以形成入口。,2023/2/24,121,2转换层按结构功能分类分三类：（1）上下层结构类型转换；（2）上下层柱网、轴线改变；（3）

46、同时转换结构类型和结构轴线布置。3转换层的结构形式结构形式可以采用：巨梁式、桁架式、空腹桁架式、箱型和厚板式转换层。巨梁式最简单、广泛。,2023/2/24,122,地下车库 高层建筑常利用地下层空间做车库。以坡道与地面相通。每股车道的设计通过能力为每小时300辆小车。但考虑消防和战备，停50辆车以上的车库，至少须在两个方向上设两条坡道。注意以下几点：（一）坡道要求 1道宽要求 单车直坡道宽：3.03.5m；双车直坡道宽：5.5m；单车曲坡道宽：4.24.5m；双车曲坡道宽：7.8m。,地下车库,2023/2/24,123,2 坡道断面（图）,地下车库,2023/2/24,124,（二）车位要

47、求 1与周边关系 小车与小车间距：0.5m 小车与墙间距：0.5m 小车与柱间距：0.3m 2.小车库标准尺寸（单间停放）我国：6.102.80,车库净高一般取2.3m。,地下车库,2023/2/24,125,（三）车库柱距（以三车位为例）柱面宽500时可取：7.57.5m;柱面宽时可取：7.87.8m;柱面宽大于800取:8.18.1m,8.4 8.4m 高层建筑设计中，应注意协调好上部与下部的结构柱网，保持一致性，取得经济效率。确定柱网尺寸时，地下车库停车要求是必须考虑的重要因素之一。,地下车库,2023/2/24,126,地下车库,2023/2/24,127,高层建筑防火设计 高层建筑防

48、火设计是高层建筑设计最重要的内容之一。必须严格执行我国高层民用建筑设计防火规范的所有规定和要求。高层建筑防火设计关乎大量人命和巨额财产安危，责任重大。有关高层建筑防火设计规范细则，自己课后查阅，这里只对一些大的原则性问题及在方案图中须反映出来的内容作简单提示。,高层建筑防火设计,2023/2/24,128,（一）高层建筑的火灾特点及危害、防火原则 1火灾特点及危害 总体而言，其特点有三：（1）火灾隐患多建筑规模大，内容复杂，电器设备、火源和可燃物多，稍有不慎，即可能酿成火灾。而实际运作中总是有百密必有一疏的可能！（2）火势蔓延快一旦发生火灾时，由于高温对流作用、垂直管井的烟囱效应、高空中风大等

49、原因，火势蔓延非常快。,高层建筑防火设计,2023/2/24,129,（3）疏散困难建筑层数多，垂直疏散距离长，由上层疏散至地面需要时间长；加之，人流相互拥挤，烟火蔓延快，易窜入楼梯间（高层疏散主要靠楼梯间）。所以疏散很困难。有几个较有影响的火灾案例：1974年，巴西圣保罗的25层“焦玛”大楼火灾，烧死227人，伤300人；1980年，美国27层的米高梅饭店火灾，死84人，伤679人；1985年，我国哈尔滨的天鹅饭店火灾烧死10人。值得注意得是，死亡人数中半数以上是被烟薰死的。以上可见，高层建筑防火之重要性。,高层建筑防火设计,2023/2/24,130,2高层防火原则 高层防火设计中，应将人

50、员的生命安全放在首位，立足以防为主，防火与灭火相结合，充分发挥大楼内部自救设施的作用，力求措施严密、设备完善、技术先进、使用方便、安全可靠、经济合理。,高层建筑防火设计,2023/2/24,131,（二）高层建筑分类、防火等级及构件燃烧性能和耐火极限 1.分类.设计应根据高层建筑使用性质、火灾危险性、疏散与扑救难度等因素，确定防火等级（应为一、二级）。（表）,高层建筑防火设计,2023/2/24,132,高层建筑防火设计,2023/2/24,133,2等级 高层之防火等级应为一、二两级，其建筑构件（墙、柱、梁、楼板、疏散楼梯、屋顶承重构件、吊顶等）应符合规范中相应的燃烧性能和耐火极限（小时）。