二类高层建筑定义范文

导语：如何才能写好一篇二类高层建筑定义，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】高层建筑；绿色施工技术；应用；概述；措施

一、前言

高层建筑从出现到现在已经经历了一百多年，在这一百多年中，高层建筑为城市、为人类都做出了重要的贡献，推动了城市化的进程和城市的发展。但是，高层建筑也有功能复杂、规模庞大等特点，这些特点导致高层建筑为人类带来了社会资源和城市环境问题。从人们节约资源要求和对生活环境的需求以及可持续发展观念和与自然和谐共生的观念等方面来看，高层建筑在建设时，要采取保护环境和节地、节水、节能、节材等绿色施工措施。通过这些措施来促使高层建筑和谐而健康地发展，为人类造福。

二、高层建筑概述

现阶段对高层建筑的定义比较紊乱，学术界有很多说法，多少层或多少高的建筑才是高层建筑？不同的地区或不同的国家对此有不同的理解。在我国的定义是建筑在十层以上（包括十层）或者是高度超过二十八米的非抗震设计或者是抗震设计是抗震设防烈度是六至九度的高层而且用途是民用的建筑。1972年，相关会议将高层建筑分为了四类，分别是一类高层，层数是九至十六层，高度在五十米以下；二类高层：层数是十七至二十五层，高度在七十五米以下；三类高层：层数是二十六至四十，高度在一百米以下；四类高层：层数在四十层以上，高度在一百米以上。

二十世纪九十年代以后，我国的高层建筑开始飞速发展。在大中城市中，高层建筑所占的比例越来越多，超深建筑、超高建筑、超大建筑也在城市中涌现，而且数量和所占比例都越来越大。

三、高层建筑对环境的影响

（一）气候影响。

高层建筑的高度和体量影响着城市的尺度和周围环境。无论是融入城市的高层建筑还是单独的高层建筑，建筑物的高度和体量与其对环境产生的影响都成正比。高层建筑的尺度不断增大，而且建造速度也在不断加快，数量也已经相当庞大。数量庞大的高层建筑已经导致城市环境的恶化，而且这种影响还会持续下去，高层建筑已经成为了破坏城市环境的祸源之一。

在高层建筑建造时，会产生噪声污染、水污染、固体废弃物污染、粉尘污染，对城市小环境和街区小气候会产生恶劣影响。有些建筑在建造时，还会能耗过大。如取暖、空调和照明都会产生很大的能耗，同时产生很多的废热，这改变了城市的热平衡，加剧了城市热岛效应，恶化了居民的生存环境。

（二）对周边设施和建筑物的影响

大部分的高层建筑是在城市当中，周边存在好多建筑物，高层建筑在建造时，会深挖地基。这就会引起周边的市政管道和建筑物发生沉降变形，甚至导致开裂破坏。如果高层建筑所在地的地下水位比较高，那么高层建筑在开挖地基时就会进行排水，这也会导致周边的地面和建筑物发生沉降。如果排水时间过长，那么还会导致破坏植被，周边的绿地和树木会因为缺水而枯萎。

（三）粉尘和噪声污染

高层建筑物在施工时，需要进行大量的物资运输。在物资运输和加工生产时会产生很多粉尘和建筑垃圾。由于在建筑时还会用到大型的机械设备，这会产生大量的粉尘和噪声污染，影响周边的居民生活。

四、高层建筑绿色施工

（一）绿色施工概念

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关键词：高层建筑 商住楼 消防 设计

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

1 前言

近年来，随着我国经济社会的快速发展，城市建设规模越来越大，高层建筑大量涌现，高层商住楼因具备商与住的特点，成为临街建筑的主要形式。由于目前仅《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称《高规》）对该类建筑的消防设计做出了规定，但对商住楼、综合楼及带商业服务网点的住宅楼等重要概念界定不明确，导致部分工程设计人员没有领会《规范》实质，人为降低高层商住楼消防设计标准。笔者结合实际工作，对高层商住楼消防设计的有关问题进行探讨。

2 与商住楼有关术语的定义解释

2.1 商住楼

底部商业营业厅与住宅组成的高层建筑。

2.2 商业服务网点

居住建筑的首层或首层及二层设置的百货店、副食店、粮店、邮政所、理发店等小型营业性用房。该用房建筑面积不超过300m2，采用耐火极限不低于1.50h的楼板和耐火极限不低于2.00h且无门窗洞口的隔墙与居住部分及其他用房完全分隔， 其安全出口、疏散楼梯与居住部分的安全出口、疏散楼梯分别独立设置。

2.3 综合楼

由二种及二种以上用途的楼层组成的公共建筑。

由此可知，商住楼属于综合楼的一种特殊形式，其防火要求如按综合楼来处理是偏严了，所以《高规》将该类形式的综合楼划分出来，作为商住楼按低于综合楼的公共建筑提出防火要求。

3 高层商住楼消防设计中的常见问题

3.1 商住楼安全疏散设计问题

商住楼住宅疏散楼梯在设计中主要有两种形式：一种是商业营业厅屋顶作为上人平台，住宅部分各单元疏散楼梯通至该平台，再通过平台两侧的疏散楼梯疏散到地面。另一种是住宅最底层做了一个室外通廊，各单元疏散楼梯通至通廊，通过通廊设置的疏散楼梯通至地面。这两种疏散形式按照《高规》有关规定，往往不能满足要求。

3.2 商场营业厅疏散楼梯间的设置问题

通常情况下，有的商住楼商业营业厅只有两三层，但该建筑属于建筑高度超过32m的二类高层建筑或属于一类高层建筑，按《高规》要求应设置防烟楼梯间。

3.3 商住楼住宅部分的消防设计问题

《高规》对于商住楼中住宅的消防设计除第6.1.3A 条外没有明确的规定，只能参照其他条款进行设计。在具体设计和施工中，如果将商住楼完全套用一般公共建筑的规定和要求，都将提高其设计标准，增加投资，不符合消防设计经济合理的要求。

4 高层商住楼建筑消防设计原则及有关对策

4.1 高层商住楼建筑类别确定

根据《高规》有关规定，高层商住楼属于公共建筑。对于设置商业服务网点的建筑，根据《高规》条文说明第1.0.4条第4款第4项“首层设置商业服务网点，必须符合规定的服务网点，如超出规定或第二层也设置商业服务网点，应视为商住楼对待，不应以商业服务网点对待”。而判定一幢建筑是多层还是高层建筑；是一类高层还是二类高层建筑；其安全出口、疏散楼梯、消防电梯、消防设施的设置等消防设计，居住建筑是按住宅的类型、住宅层数来作为设计依据；而公共建筑是按照建筑高度、建筑分类来作为设计依据。

4.2 高层商住楼安全疏散设计

对于商业营业厅建筑高度不超过24m时可以看作是高层建筑的裙房，楼梯间可按照《高规》第6.2.2 条要求采用封闭楼梯间；对于超过24m的商业营业厅，其楼梯间应按照防烟楼梯间设置。因此，商住楼作为商业营业厅和住宅两部分构成的特殊综合楼，各自的人员疏散系统相对独立，在两部分进行防火分隔和加强人员疏散保护的条件下，商住楼的商业部分可按公共建筑进行消防设计，住宅部分可按照将商业部分层数计算在内的纯住宅进行消防设计。

4.3 商业服务网点的消防设计

商业服务网点内疏散距离不应大于30m，在设计中由首层通向二层的疏散楼梯应严禁使用旋转楼梯，在满足疏散距离的情况下应考虑在一层安全出口处设置通向二层的疏散楼梯，有条件的尽可能的利用室外疏散楼梯作为辅助楼梯。对于商业服务网点消防给水设计，疏散距离不超过20m可不设置自动喷水灭火系统；大于20m不超过30m，需要设置自动喷水灭火系统和火灾自动报警系统；商业服务网点内只需要满足两股水柱到达室内的任何部位，不限制消火栓设置位置。

4.4 商业和住宅层数的换算

商业营业厅的层高通常大于住宅部分的层高，例如某高层商住楼，地上十层，地下一层，其中一至二层为商业用房，层高为4.2m；三至十层为住宅用房，层高为3.1m。按照建筑实际的层数对住宅部分进行设计，会使商住楼层数小于同等高度的住宅楼，与建筑高度、层数有关的楼梯间及消防电梯形式有可能降低标准。目前，有研究人员提出商住楼层数修正换算公式N= N 1+ N2（式中N 为住宅设计层数，N1 为住宅部分的层数，N2 为商业部分换算成住宅的层数，N2= H/ h的四舍五入值，H为商住楼商业部分的建筑高度，h为住宅部分的层高）较为合理，可以运用于商住楼、综合楼的建筑层数换算。

参考文献

[1] 高层民用建筑设计防火规范. GB50045-95(2005年版).

[2] 刘珠峰. 商住楼消防设计中的常见问题及对策. 内蒙古科技与经济,2010,7.

[3] 陈军. 关于商住楼消防设计有关问题的讨论. 中外建筑,2010,8.

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【关键词】高层办公楼；建筑结构；设计

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1.楼屋盖结构的类型、适用范围及其基本尺度

1.1楼屋面板和梁格布置

对于高层现浇钢筋混凝土结构来说，为保证楼屋盖在其自身水平面内具有一定的刚度，便利于电气设备的埋管走线，改善楼板隔声防振性能，通常要求板厚不宜小于8~10cm，所以从经济的角度出发，梁格布置时取梁中距离3~4m为宜。同时，对于高层建筑结构来说，竖向构件（简体、墙、柱）断面一般都比较大，梁板受到的水平温差收缩应力比较大，板厚些，板面适当配置构造贯通的分布钢筋对控制温差收缩裂缝的宽度、提高整体楼屋盖刚度、防止地面装修破坏是有利的。楼屋面结构中梁格布置要注意尽量使之传力直接，且注意与建筑的内隔墙能有机统一、对齐，以改善室内空间的质量。有困难时，可以扩大梁的间距，此时可采用预应力或非预应力大跨度厚平板，板厚对于非预应力平板可取L／30—L／40，对于预应力平板可取L／40—L／50这里L为板的短向跨度。这时虽然板厚增加，但室内净度加大，层高可减小，省略了吊顶，板的单价较低，总体经济技术效益还是可行的。

1.2梁的运用断面尺寸

随着建筑技术、社会生产的发展。人们对建筑空间的要求愈来愈高，这主要表现在要求建筑能提供尽量大的灵活空间和开阔的景观视野。在这样的情况下，要求楼面梁的跨度愈来愈大，因此楼面梁的高度不允外如多层工业厂房常规设尺寸那么高。关于楼面梁的高度，对于高层建筑来说，是一个很敏感的问题，它和多层建筑不一样。梁高加大，梁自身的刚度、配筋比较合理，但带来的建筑层高加大累计起来建筑总高加大较多，相应竖向交通、填充墙、幕墙材料用量增加，建造从成本反而加大；同时由于层高加大、总高加大，风荷载、地震荷载加大，使主体结构竖向构件墙柱、筒断面相应加大，不但降低了建筑平面利用系数，且增加了建筑结构成本，反而不经济。所以，高层建筑中扁梁、宽扁梁应运而生，具有较强大的生命力。同时从抗震角度看，框架梁高而窄，对框架节点的抗震性能也不利。这是因为高层建筑的柱断面与多层建筑不同。一般都比较大，框架梁窄，对框架节点形不成较好的约束。

另外，从整体结构的抗侧刚度构成来看，高层建筑结构的抗侧刚度—般建设计成主要来源于筒体、剪力墙、支撑、刚臂（刚性加强层），高层框架结构一般是第二道防线，吸收的水平力比较小；增加框架梁的刚度对提高整体高层结构抗侧刚度效果一般很不明显，这点与多层建筑纯框架结构有所不同。多层建筑纯框架结构，框架柱断面比较小，框架梁的刚度直接影响结构的总刚度、抗侧力和整体稳定。所以一般高层建筑的框架梁的断面高度尺寸可以适当减小。其实际可行的另一客观原因是，一般高层建筑竖向构件墙、柱、筒体断面尺寸较大，它们对梁的约束比较大，实际上增大了梁的刚度、减小了梁在垂直荷载下的挠度。这里高层建筑中的梁可分为二类。一类框架梁，一类楼面梁。直接与竖向构件框架柱、简体、剪力墙相连的梁可称作框架梁，它们直接吸收一部分水平力，对结构刚度、抗侧贡献较大，断面尺寸宜从严掌握。不直接与竖向构件相连的梁可称作楼面梁，它们间接吸收水平力，对结构刚度、抗侧贡献铰小，断面尺寸可从宽掌据。实用上，有时可设计框架梁楼面梁梁高相同，以利建筑空间使用，此时框架梁断面宽区可较楼面梁断面宽度加大。

2.主体结构的类型、适用范围及其基本尺度

2.1框架结构

纯框架结构一般仅适用于10~12层50m高度以下的高层建筑、办公建筑。框架结构的布置主要要注意对称均匀和传力直接。常用的高层框架结构适宜的柱网尺寸宜取7.2~12m，这时一方面便利于地下室停车位的经济有效布置，另方面有利于上部商业柜台的布置和办公室内景观视野。小柱网4~6m，对于现代高层建筑来说已太不适应建筑功能的要求。从结构角度看，柱网尺寸放大些，一可以使结构上下无需转换、传力直接，二可以使框架柱断面比较大有利于框架梁钢筋的抗震锚固，三可以使框架梁柱刚度比较匹配，框架结构的刚度形成比较合理，从而比较经济，四可以减少框架柱数量，有利于加快施工进度。对于纯框架结构来说，整体结构的抗侧、稳定主要靠框架结构自身，因此框架住断面尺寸不宜太小，一般在前期设计确定柱断面时可控制垂直荷载下轴压比（垂直荷载下组合设计轴心压力产生的结构断面压应力与混凝土抗压设计强度之比———以下均同此定义）为：中柱≯075~0.85，边柱≯0.7~0.8，角柱≯0.65~0.75。

2.2剪力墙结构

剪力墙结构一般适用于高层公寓住宅，此时室内无外凸的柱角，便利于家俱布置和分隔，有利于分户、防火、防盗、隔音。大量工程实际经验表明，大开间分户墙作剪力墙，其间距大约在6~8m，它既承受垂直荷载又承受水平荷载，是比较切实可行的一种结构布置。对于高层剪力墙公寓住宅建筑来说，剪力墙的自重占结构自重的一半左右；小开间的剪力墙体系，墙多，建筑平面不灵活，施工困难，自重大大增加，结构造价、用钢量大大增加，结构刚度过大，有害无利，已为历史所淘汰。

2.3筒体稀柱框架结构

筒体稀柱框架结构是近十年来世界各国较普通采用并且有广阔发展前景的一种重要高层建筑结构体系。这种体系通常是由中央核心筒与周边稀柱框架构成。国外多采用钢结构，此时楼面多采作钢梁铰接支承于周边钢柱、钢框架梁和核心筒的钢往、钢梁上，核心筒、钢柱多采用钢———混凝土组合，楼板多为压型钢板混凝土组合，整体结构的抗侧刚度来源于核心筒和周边的稀柱外框筒的协同工作，若抗侧刚度不够，常在设备层、避难层设外伸刚臂构成刚性加强层或在周边布置支撑体系予以增强，其建筑高度已达100层、400m左右，它的优点是有利于减少工地劳动力、降低建造成本、加快施工进度，缺点是面广量大的楼面梁铰接未能发挥共抗侧作用。只顾结构自身局部某个或某类构件的合理性，忽视建筑物整体的合理性，使结构占据过大的建筑空间，降低建筑平面利用系数，影响建筑使用标准，甚至引起建筑层高过多加大，使建筑物造价随之增加，这种设计思想和方法是错误的。应该说，如何做到使高层建筑结构中每一个构件都能较好地发挥既承受垂直荷载又承受水平荷载。充分发挥高层建筑结构中每个构件的整体空间抗侧作用，才是一个好的高层建筑结构设计。

【参考文献】：

【1】王金山.浅谈高层建筑的结构设计【J】.黑龙江科技信息.2011(11)

【2】张祝梅.浅谈高层框支剪力墙设计【J】.民营科技.2010(10)

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关键词：高层建筑、结构设计、特点、设计要点

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A

一、高层建筑概念性分析

超出一定的层数与高度的多层建筑就是高层建筑。我们国家从二零零五年开始就对超出十层的住宅建筑以及超出二十四米的公共建筑做出明确的规定，规定此类建筑为高层的建筑。然而，超出二十四米的单层的建筑不属于高层建筑。一九七二年国际高层建筑会议中把高层建筑分成了四类，第一类是九至十六层，最高不超出五十米，第二类是十七层至二十五层的，最高不超出七十五米，第三类是二十六至四十层，最高不超出一百米，第四类就是四十层以上的。高层的建筑对于城市用地来说起到很大的节约作用，也把公用设施缩短了很多，市政管网的开发周期也受到一定程度的缩短，进而使市政的投资得到减少，这对于城市建设来讲起到很大的促进作用。

二、高层建筑结构设计特点分析

轴向的变形是一个不得不重视的问题，在高层的建筑中，具有非常大的竖向载荷，在柱的中间可以引发非常大的轴向变形，严重影响了连续梁弯矩，导致梁中间连续不断的出现负弯矩的减小，跨中正弯矩以及端支座负弯矩值也会不断的增大，除此之外，对于预测构件的下料长度也会有很大的影响产生，所以，对轴向变形的计算值有一定的要求，并且调整了下料的长度，除此之外，对构件进行侧移的过程中也是有一定影响的，与构件竖向变形相对比的话，对于不安全的结果也会出现偏差的现象。首先，在设计的过程中其中一项重要的设计指标就是结构生，对于底层的建筑来讲，高层的建筑在结构方面更国柔和，受地震的影响会加大变形，为了让高层的建筑结构在进入变形之前仍然可以保持非常强的变形能力，避免倒塌的现象发生，尤其是在构造上要运用适合的方法，对结构进行相应的保护，这样可以加强它的生。其次，起着决定性作用的因素是水平荷载，一是由于高层建筑的楼房自重较重，楼面在使用荷载中引发的轴力以及弯矩的数值也较大，与建筑的高度相比就能形成一次方的正比，如果水平荷载对结构再产生影响的话，就会加强倾覆力，使轴力不断增强，与楼房的高度形成两次方的正比，二是对于具有一定高度的楼房来讲，竖向荷载整体上都是固定的值，风荷载是具有水平荷载的，受到地震的作用之后，数值会发生一定的变化。

三、新时期高层建筑结构设计中应注意的问题

第一，高层建筑结构的受力性能，对任何一个建筑物开始的方案设计来讲，建筑师一般考虑的最多的是建筑物的空间及组成的特征，并不是对它的具体结构进行确定。对于建筑物的空间形式以及稳定性来讲，建筑物的底面是非常重要的，起着不可替代的作用，因为建筑物的组成需要一些非常大且重的构件，所以，结构一定要能够把它自身的重量传到地面，结构的荷载作用是向下的，对于建筑设计来讲，最重要的就是要把选择的体系搞清楚，以及向下的作用力与地基土之间存在的关系搞清楚，因此，在开始进行建筑设计的时候，一定要把承重柱以及承重墙的数量进行全面的分析，并做出整体的设想与规划。

第二，高层建筑的结构设计中存在的扭转性问题，建筑具有三心，就是几何形心、结构的重心以及刚度的中心，在进行结构设计的时候一定要对建筑的三心进行要求，并且要做到汇于一点，也就是三心合一。结构设计的过程中如果没有做到三心合一，就是结构的扭转问题。为了建筑物避免因为水平的荷载作用而受到扭转的破坏，所以，在进行设计的时候要对结构的形式进行合理的选择，并且对平面的布局进行合理的规划，尽最大的力量做到三心合一。受水平荷载的作用，高层的建筑的质量分布对于扭转作用起着非常大的作用。为了使其平面得到均匀的分布，使结构的扭转振动得到减轻，就要对建筑物使用矩形、方形、正多边形以及圆形的平面形式。在特定的环境下，因为城市规划限制了街道的景观及建筑场地，高层建筑也不会都用简单的平面形貌，所以，在进行设计时要把厚度与宽度控制在范围内。

第三，高层建筑结构设计中的侧移和振动周期，建筑结构的建筑结构的振动周期问题包含两方面: 合理控制结构的自振周期; 控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。一是结构自振周期，高层建筑的自振周期(t 1) 宜在下列范围内:框架结构: t 1= (0. 1～ 0. 15)n

框―剪、框筒结构: t 1= (0. 08～ 0. 12)n

剪力墙、筒中筒结构: t 1= (0. 04～ 0. 10)n

n 为结构层数。

结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内:

第二周期: t 2= (1 3～ 15 )t 1; 第三周期: t 3= (1 5～ 17)t 1。二是共振问题，如果在建筑场地有地震发生的时候，建筑物的自振周期就会接近场地的特征周期，两者之间就会有共振发生。所以，在进行方案设计的时候就要把建筑场地的特征周期考虑进去，这样可以有效避免发生共振的现象。三是水平位移特征，水平位移满足高层规程的要求， 并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构抗震设计时， 地震力的大小与结构刚度直接相关， 当结构刚度小， 结构并不合理时， 由于地震力小则结构位移也小， 位移在规范允许范围内， 此时并不能认为该结构合理。因为结构周期长、地震力小并不安全; 其次， 位移曲线应连续变化， 除沿竖向发生刚度突变外， 不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型; 框架结构的位移曲线应为剪切型; 框―剪结构和框―筒结构的位移曲线应为弯剪型。

第四，位移限值、剪重比及单位面积重度。首先，位移限值，在结构整体计算的输出结果中， 结构的侧移(包括层间位移和顶点位移) 是一个重要的衡量标准， 其数值大小从一个侧面反映出结构的整体刚度是否合适， 过大或过小都说明结构刚度过小或过大(或者体现结构两个主轴方向的刚度是否均衡) ， 以致要引起设计者对其中的结构体系选择、结构的竖向及平面布置合理性的再思考。现行规范中将顶点位移与层间位移并重对待，经实践探索并参照国外经验， 得出的结论为: 高层建筑尤其是超高层建筑， 顶点位移限值决定的不仅是其数值大小而且还有其振动频率，人的舒适感觉与振动频率有关而与振动幅度(绝对位移) 关系不大， 即摆动频率不太高时就可满足人们的舒适度; 其次， 防止结构由于变形过大而可能遭受损坏或破坏的控制因素是层间相对位移， 而其限值在现行规范中似偏严， 可予放松。同一结构用不同的计算程序计算， 如果其层间位移数值差异很大，则有可能是其“层间位移”内涵不同所致， 有的是指楼层形心位移， 有的则专指考虑楼层转动后的最大角点位移， 后者通常比前者要大， 形心位移对规则建筑有意义， 而角点位移则更能反映结构楼层的真实位移，因此角点位移是结构工程师必须关注的一个数值。

其次，剪重与单位面积重度，体现结构在受到地震的时候反应的一个指标就是结构的剪重比，反应的大小与结构的地震设防烈度有直接的关系，再就是与结构的体型有一定的关系，如果设防烈度达到九度的时候，剪重就会随之发生一定的变化，扭转效应也会有明显的变化。单位的面积重度是对结构的构件截面取值进行衡量的，是不是与楼层的荷载数据保持一致的一个非常重要的因素。这两个指标不但在施工图设计的时候能发挥出非常重要的作用，并且在开始设计的时候也都是一些非常关键的数据，这些数据也把结构体系的正确与否通过另一个侧面体现了出来，同时，还体现了结构是不是具有合理笥，电算数据的输入的正确性，还有最终决定电算结果的可信性。所以，在进行结构设计的时候是不得不重视这两个指标的。

四、结束语

总而言之，高层的建筑规模在不断的扩大，型式也是多种多样，结构形式更是非常的新颖，并且，这些对于结构设计工作者来讲也都是其发展的方向与目标。任何一名结构工程师在高层建筑结构的设计过程中，都要随着随着高层建筑规模和型式的不断发展，追求结构形式新颖、受力合理的目标将是结构设计工作者的目标和方向。作为结构工程师，高层建筑结构设计中应根据实际情况做好结构分析， 多做方案比较，加强优化设计的实施，高层建筑的结构设计不仅应保证高层建筑具有足够的安全性，还应保证结构的经济性、合理性。

参考文献：

[1]陈子健，浅谈高层建筑结构分析与设计[J]，江西建材，2013(1)；

[2]孙小艺，高层建筑结构设计的实践探讨[J]，科技创新导报2013年21期；

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关键词：小高层住宅群 消火栓给水系统 设计

1 前言

近几年来，小高层住宅群设计风靡全国，顺德地区也渐渐出现了例如信合花苑、雍景豪苑、嘉信城市花园等热销的小高层住宅楼。最初小高层住宅群只是几万m2­­，现在十几、几十万m2­­­­小高层建筑群也是司空见惯。所谓小高层住宅这里指总高十一二层的住宅，此类住宅往往采用一梯四户的模式，一层架空用于绿化、管道转换或设零星的商业网点。档次稍低的，也有架空用做车库，绝大多数则另设地下车库。

2 小高层住宅群的设计特点

小高层住宅群消火栓给水系统设计套用现行《高层民用建筑设计规范》（GB50045-95），往往按如下设计方式：一、消火栓系统单独设置，设临时加压泵房，每个消防栓箱启动泵按钮信号均要接至消火栓泵房，由着火信号自动启动消火栓泵。二、必须设不小于6m3­­­­（有的地方消防部门要求为12m3­­­­）的消防水箱。当建筑不利点消火栓静水压力低于0.07Mpa时，要设消火栓稳压泵。三、为保证消防水不被动用，单独设消防水池或采用液位限制。

按上述设计，消火栓与生活给水系统各自独立，室外管位紧张，设计困难；另外投资大，影响房地产开发商的开发利润；屋顶设消防水箱，尤其不设稳压泵房的消防水箱间，严重影响建筑立面。更主要的是，最终使用效果适得其反，有必要认真分析。

3 小高层住宅群消火栓、生活给水系统宜合并

小高层住宅群一般为普通住宅，小于等于50m，室内消防栓用水量应为10l/s。如果首层有商业网点按二类商住楼考虑则应为20l/s，若有汽车库按I、II类停车库考虑亦采用20 l/s。即使按20 l/s，生活用水量按350L/（人·d）计算，对于8万m2­左右的小高层住宅群，消火栓供水量与生活水供水量基本持平，面积再大则生活供水量大于消防用水。显然，生活水与消防水共用管，对于面积越大的小高层住宅群，就水量而言只会更有利于消防。

生活给水供水水压与消火栓供水水压差，经计算为0.12—0.18Mpa左右，完全可以共用设备。如采用变频供水，生活供水减频，消防恢复原频，可克服生活供水采用消火栓水压耗能略高的毛病。

对于小高层住宅群而言，室外给水工程量比较可观，生活给水与消火栓给水系统分开的结果导致室外管道工程量几乎增加一倍；对于有地下小汽车库，总图紧张的小区，有时竟很难找到管道位置。更应引起有注意的是，某些地方消防检查统计表明，单独设置消火栓给水系统竟有1/3不合格，“消防突击检查时运行合格率较低”的原因，恰恰是由于生活给水与消防给水分开的缘故。生活给水系统的增加投入可可以增加售房卖点或住户对物业管理的满意程度，因此生活给水问题普遍受到重视，生活给水泵因常开，开发商甚至愿意选购进口不锈钢泵，物业管理也有完善、规范化的制度。消火栓给水系统则不然，很多只是应付例行公事的消防检查，得不到应有的重视，最终单设消火栓给水系统反倒不安全。

现行消防规范还规定，消防水不能动用。消火栓系统死水一潭，还不允许少量动用，比如绿化灌溉用水。保证半个月或一个月，消防系统换水一次，以防止消防水质的恶化，但最根本的措施还在于消火栓给水与生活给水系统合并。

4 变频或气压给水系统应视为常高压给水系统，可不设屋顶水箱

何为常高压给水系统，《高规》尚无明确定义。本人个人理解，对于水消防系统而言，无论是准工作状态或消防时，都能保证消防水量与消防水压的要求，即可认为是常高压给水系统。

担心变频或气压给水不能保持常高压的原因，无非是担心电源切换时间以及设备机械故障。实际上生活、消防合用的变频或气压给水系统，为了加强其消防功能，在供电电源设计上下足了功夫，为保证生活给水功能，提高楼宇的档次，开发商也愿意花大价钱购置高级发电机。根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-92）6.1.5.1机组应始终处于准备启动状态，当正常供电中断时，机组应立即启动，并在15s内能投入正常带负荷运行。

对于小高层建筑群而言，即使15s的消火栓供水量，也就是300L，保守点按30s，即稳压罐水容积到600L，也足以保证消火栓系统的安全。

至于设备故障，生活给水泵及消火栓给水泵互相备用，大大增加了设备的安全性。何况山上的水池及管道输送也不是绝对没有故障的可能。随着科技的发展，设备的可靠性还会进一步提高。

设屋顶消防水箱对于大型高层建筑问题不大，但对于小高层住宅群则有异议。如果一次着火区设一个显然做不到万无一失。《高规》未有着火次数的规定，《建规》则规定≤2.5万人为1次， ≤5万人为2次。按如今一般人均面积，2.5万人反推算，住宅面积至少也在50万m2以上；按较高的容积率，住宅占地面积也要28万m2，其半径在200 m以上。即使屋顶消防水箱在中心位置，管道阻力也相当可观。若每一座小高层都加消防水箱，这种方式即过于原始，造价也高。相反，可靠的生活、消火栓给水合并变频给水系统，则无此弊病。

房地产行业进入市场机制以来，对房屋美观、实用提出更高的要求，出现许多新型建筑，对传统消防方案，提出这样或那样的意见。制定适宜的消防规范举足轻重，能否在保证安全的前提下采取更节省的方案，期望有关消防设计规范不断完善。

5 现阶段小高层住宅群消火栓给水系统设计要点

在针对小高层住宅群消火栓给水系统新规范未产生以前，为保证业主的利益和消火栓给水系统的更为可靠，现阶段可采用部分变通做法。设计要点如下：

A 单体小高层建筑内消火栓给水与生活给水系统分开，生活给水进户总管上设电磁阀，有火警信号时电磁阀关闭，防止着火时水源被生活给水系统占用。共用水池储量为生活用水与消防用水的总和，变频给水装置的水量为两者之和。

B 小高层住宅群室外生活给水与消火栓给水合流，以合用最大水量，最高水压选变频给水泵。变频水泵压力为可调，分别设生活给水压力及消火栓给水压力两档，消火栓给水压力与消火栓连锁，着火时火灾信号自动改变变频给水压力设置。

C 小高层单位内消火栓给水系统与室外给水干管之间，设两路进水管，每条进水管除了加闸阀外，加止回阀或管道倒流防止器，止回阀接近室内端接消防水泵接合器，避免给水系统被污染。

6 结论

A 消防有关规范对小高层住宅群消火栓系统设计应研究针对性的规定。

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关键字：高层建筑物；研究；倒塌

中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号：2306-1499（2014）12-

1.高层建筑结构地震损伤研究

（一）高层建筑结构竖向研究

这个研究主要考虑的是，钢柱、钢筋混凝柱还有钢筋剪力墙，在应对地震时的反映，对这个损伤进行深入分析。在考虑了kk模型基础上，需要引入bonora分析模型，这样分析结果才更准确。在进行研究中提出钢柱受损效应纠正方法，使得这个模型在使用中，可以发挥出更大效果。根据研究发现，当材料出现损伤时，钢柱的承载力会下降，而且是呈现明显下降趋势。钢柱损伤值在最短时间内会持续上升，而且上升的速度非常快。随着地震强度不断加深，上升的速度越来越快。在sina滞回模型研究基础上，适当引入算法准则，充分考虑当钢筋剪力墙出现开裂、出现钢筋损伤时，相应的强度和负钢度会有所改变。钢筋混凝土剪力墙会随着损伤不断增大，从而出现新的负载值，负载值逐渐增大，该材料会发生突变。另外，使用钢筋混凝土分析模型，这个模型之所以被引入分析负载值，主要考虑的是基于横向剩余承载力基础上开展，在经过动力分析方法就可以准确的确定出钢筋在地震中出现的损伤程度。这些分析方法在一定程度上会取得良好的效果，可以在高层建筑建设时，充分认识到这些寻在的问题，从而选择有效的处理方法，为提升抗震强度提供有力依据。

（二）高层钢框架结构损伤积累效应地震倒塌研究分析方法

基于中心差分法基础上进行研究，从而得出显示积分格式。在该格式下进行定义结构强度研究，从而分析出损伤效果。在kk模型中，将其应用到结构中去。在方法的使用应该充分考虑地震强度作用和刚度退化基本规律基础上，这样才可以更加科学分析当前出现的问题。针对地震倒塌破坏出现的不确定因素，从而提出完备的抗震收集数值方法。在高程建筑物中，经过有效的编制程序，对建筑物进行地震响应和失效研究，从中可以更好的记录超额荷载、失效过程和坍塌全过程。分析表明，在充分考虑了材料自身损伤之后，可以更加准确的定位出钢架结构自身因为荷载过大而失效。在未知的结构失效前，需要做好跟踪工作，更好的保障地震强度，从而提升抗震力度。模拟钢架全过程，可以精准的得出最终的破坏模式。在一定程度上，这个研究揭示了高层建筑物结构被破坏存在的机理。

（三）刚度地震倒塌分析

混凝土结构地震损伤分析，在进行实验过程中，可以设置出一栋三层楼的建筑模型。对该模型进行振动台实验，从而更加准确的得出刚度在地震强度下，被损伤的程度，从而演化起变化规律和失效过程。在根据地震刚度损伤分析，可以更好的得出损伤数值。在进行分析和研究过程，就是为了寻找到合适的应对方法，在高层建筑物建设中，将这些方法运用其中，就可以更好的应对在地震影响下，降低高层建筑物的倒塌强度，最大限度保护人身财产安全。随着社会不断发展，越来越多的人开始关注高层建筑物抗震性能，汶川地震，玉树地震，给社会带来的提示，已经不仅仅时经济发展损失问题，我们更好深入的分析我国建筑物抗震设计问题，日本是一个地震频繁国家，可是日本每次地震导致的损失和我国地震损失以比较，其中的问题便显然而知。我国应该努力做好高层建筑物抗震设计工作，降低损失。

2.高层建筑物设计建议

根据以上分析得出，我国在进行高层建筑物建筑中，需要严格规定结构连续倒塌相关规定和原则开展工作。一般而言，高层建筑物倒塌设计思想一般可以分层三个类型。第一，一些可以直接遭受到意外荷载的作用结构，该结构应该拥有一定承载力，这样才可以更好的保障建筑整体性。第二类，使得建筑结构具备一定的荷载传递路径，当局部受到损伤之后，可以有效的将这些重力进行传递，在这个传递过程中不会出现局部构建失效问题，从而导致荷载和内力重分布情况出现。这样就不容易出现大面积的坍塌，更好限度的保护人们的财产和人身安全。第三类，建筑结构要分区隔离，将局部破坏控制在合理的范围内。就当前我国建设发展而言，倒塌设计方法还不够完善，还没有完全制定出来。但是在概念中，可以进行设计，并且控制，这样可以减少损伤出现。

（一）结构体系

剪力墙结构体系、、筒中筒结构及剪力墙较多的结构体系，这些结构体系在建筑中可以最大限度的降低地震损伤出现。然而，在实际使用中，剪力墙结构以及筒中筒结构在一定程度上虽然满足了抗震需求，但是会出现人为爆炸，该建筑的抗爆性能弱。当前，对于那些不利的结构体系，应该选择使用组合结构比较强的结构设计，有效应对连续倒塌。科学的建筑结构，在一定程度上可以将破坏控制在最小范围内，避免破坏力在逐渐蔓延。

（二）传力途径

在进行高层建筑结构设计时，应该创造出传力途径，可以使用双向相交梁作为单向大梁替代，使用空腹架替代大梁。在高空网架结构中，这样充分的处理内力重力分布问题。当建筑物一个方向失效时，另一个方向可以起到承重作用，有效保障建筑平衡。内隔墙材料使用、设计还有构造等都应该具备传力作用。在楼板位置，这个钢筋的结构传力应该是连续不断，应该在该接头使用焊接方式连接起来，这样支座就可以获得良好的锚固作用。当板楼逐渐断裂时，会起到良好的悬挂作用。沿着房屋周围和构件分布区，将其搭建成完整体系，设置起圈梁，这样可以更好的保障建筑整体结构。

（三）结构连接

当结构受到破坏之后，剩余的结构会因为重力的影响悬挂着，可能进入了塑性状态，这个状态非常危险，出现倒塌的概率比较大。因此，在财力选择时，应该选择延展性较好的材料。使用延展性好的材料，可以有效的提升建筑物塑性结构，有效的防止变形出现。

3.结束语

地震给人们带来的伤害不仅是财产损失，不仅是人身伤亡，重要的是给人的内心带来了伤害。从汶川到玉树地震中，地震给我国经济发展带来的破坏非常大。根据研究发现，如果我国在高层建筑物中，加入抗震元素，进行设计时注重地震破坏因素，有效的选择科学设计方法，这样设计出的高层建筑物具备了抗震性能。至少在出现危害时，能最大限度的降低人们财产损失和生命损失出现。

参考文献

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关键词：大体积混凝土、施工技术

1、概述

目前，大体积混凝土还没有一个确切的定义。根据日本建筑学会标准的定义，结构断面最小尺寸在80cm以上、水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土称为大体积混凝土。按此规定，建筑工程中的大体积混凝土，常见的部位有三个：一是高层建筑中的厚大的桩基承台或基础底板；二是工业建筑中大型的设备基础；三是高层建筑的转换层的梁或板。大体积钢筋混凝土具有结构厚、体形大、施工条件复杂和技术要求高等特点。除了要满足刚度、强度和耐久性的要求以外，最突出的问题就是如何控制由于温度的变化而引起的混凝土开裂。裂缝的出现，不是因为强度不够，而是因体积大，在水化过程中水化热产生的温度应力与大体积混凝土收缩而产生的收缩应力共同作用下产生的。作为施工的工程技术人员，要了解大体积混凝土中由于温度的变化而引起裂缝的出现；在施工中对温度应进行监测，采取措施，降低混凝土内部的最高温度和减小内外温差。

2、大体积混凝土的裂缝起因及质量要求

总的来讲，钢筋混凝土结构出现裂缝，原因不外乎两类：第一，由于荷载的作用，结构的强度、刚度或稳定性不够时而出现裂缝；第二由于温度、收缩、不均匀沉降等而引起裂缝。大体积混凝土产生裂缝，属于第二类原因。

2.1、裂缝起因分析

1）由于混凝土的收缩而产生的裂缝混凝土的收缩，主要是：①碳化过程中的收缩。②当混凝土在凝固过程中，内部的水被蒸发而产生的干燥收缩。

2）由于水化热所产生的裂缝浇筑混凝土时，就有一定的温度，加上混凝土中的水泥与水进行水化作用产生的水化热，这两种温度为混凝土内部的最高温度，与外界环境存在着温差，在降温过程中，产生拉应力，而引起混凝土开裂。

3）大体积混凝土结构上都承受有巨大的荷载，整体性要求较高，往往不允许留施工缝，要求一次连续浇筑完毕。另外，大体积混凝土结构浇筑后水泥的水化热量大，由于混凝土体积大，热传导性差，水化热聚积在内部不易散发，混凝土内部温度显著升高（水化热可使中心处的温度达到60-70℃），而表面散热较快，这样形成较大的内外温差，内部产生压应力，而表面产生拉应力，当内外温差大于25℃时，则在混凝土表面产生裂纹；在混凝土内部逐渐散热冷却产生收缩时，由于受到基底或已浇筑的混凝土约束，接触处将产生很大的拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，与约束接触处会产生裂缝，甚至会贯穿整个混凝土块体，这些都成为混凝土严重的质量隐患。

2.2、质量要求

在浇筑大体积混凝土时的质量要求，除了达到饱满密实、强度合格和尺寸符合要求之外，还应防止裂缝的出现。其具体做法就是尽量减少混凝土实体的内外温差。具体要求是：①混凝土内部和外部的温差不应超过25℃；②混凝土的温度陡降不应大于10℃。一般来说，大体积混凝土施工的时间应尽可能安排在外界气温在20～30℃的季节中进行，使内外温差比较接近，以减少技术措施的费用，也能避免温差裂缝的出现。

3、大体积混凝土施工技术

下面参照上述大体积混凝土的裂缝起因及质量要求，以其在基础底板和设备基础施工中的应用具体介绍大体积混凝土的施工技术。

3.1、浇筑方法

基础底板是高层建筑的承重基础，其特点是整体性要求高，混凝土质量要求密实均匀，施工工艺上应做到分层浇筑、分层捣实，但又必须保证上下层混凝土在初凝之前结合好，不致形成施工缝。设备基础也有同样的要求，但外形较为复杂，预埋件及地脚螺栓预留孔较多。如要保证混凝土的整体性，则要保证使每一浇筑层在初凝前就被上一层混凝土覆盖并捣实成为整体。

3.1.1、施工方案

大体积混凝土基础底板工程，其施工方案一般分为全面分层、分段分层和斜面分层三种，根据结构物的具体尺寸、捣实方法和混凝土供应能力，通过计算选择浇筑方案。

（1）分层浇筑，即平面不分段，厚度需分层的浇筑方法。适用于平面尺寸不大的设备基础或房屋的基础底板。

（2）段分层浇筑，即是将平面分为若干段，厚度分为若干层浇筑的方法。适用于面积较大，或工作面较长或分组两端对称同时作业的基础底板。

（3）斜面分层浇筑。现代大型工程施工，多采用泵送混凝土，也多采用斜面分层浇筑。由于来料快、坍落度大，当浇筑厚度较大时，斜面不易控制，形成斜面过陡，粗粒骨料易下坠，拌和物出现离析，混凝土底板容易出现烂根现象。因此，斜面比例应有一定的控制。《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》提出，可以利用混凝土自然流淌形成的斜坡，采用薄层浇筑。据各方面的经验和资料，所形成斜坡宜为1：6-1：8，其水平角约为7°-9°；分层厚度应薄，以来料的快慢考虑，控制在300mm以内。注意振捣，但不应过分振捣，否则导致离析。

3.1.2、浇筑工艺

（1）混凝土供应量可按布料、振捣能力安排；或按供应量安排布料和振捣人员的数量。不应超速供应，打乱计划，影响质量。

（2）浇筑前应先对冷却水管试水压及流量。一保不渗漏，二看流量，计划冷却时间。

（3）无论采用何种方案浇筑，布料时必须采用移动布料，一是避免离析，二是避免拌和物成堆，以致转运耗工费时。

（4）布料厚度，根据振动器性能考虑，如用插人式振动器，其厚度应小于400mm，或小于振动器棒长的3/4。并保证振动棒能插人下层混凝土中振捣。也可以按拌和物的粗骨料粒径、坍落度大小及每层厚度，选用振动器。如工程较大，可选用直联式振动器或组合式振动器。

（5）布料层距（台阶式水平距离）应不少于1m。

（6）采用吊罐、串筒或溜槽布料时，上一层应在下一层开始初凝，但未超过规定的时效内浇筑。

（7）采用泵送布料，先远后近，其厚度及水平角度应符合上述施工方案中的要求。布料时布料口应垂直向下，防止混凝土突然冲出将钢筋向前推移，并保证保护层的厚度。

（8）操作振动器时，注意勿触动钢筋骨架及预埋的冷却水管等预埋件。插入式振动器可以从钢筋网的空位中插人。

（9）如表面某点出现砂浆窝或石子窝，可先将窝内的净砂浆或净石子取出，用脚底或振动器或搓板从窝的将混凝土压送填补。因系同时搅拌，其黏聚性较从别处取料的好。

（10）大体积混凝土，尤其是泵送混凝土，必然有泌水流出。做基础垫层时，应将垫层面做成带有1‰一2‰的坡度斜向后浇带或两侧，同时在侧模板开若干孔引水，以便将泌水引至后浇带及两侧排水沟，再行引出场外。

3.2、后浇带

当一些较长（一般为40m以上）的箱形基础或设备基础不能设置沉降缝或伸缩缝时，通常采用后浇筑带（或称为特殊施工缝）代替。后浇带是在大体积混凝土基础中预留的一条后浇的施工缝，它将整块大体积混凝土分成两块或若干块浇筑，待所浇筑的混凝土经一段时间的养护干缩、原部位混凝土的收缩或沉陷变化基本稳定后，再在预留的后浇带中浇筑补偿收缩混凝土，使分块的混凝土连成一个整体。

4、结语

总之，大体积混凝土具有结构厚、体形大、施工条件复杂和技术要求高等特点。因而在工程实践中，不断加强和深化对大体积混凝土施工技术探讨具有非常重要的现实意义。

参考文献：

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Abstract： At present， scholars have studied the application of composite shear walls in super high-rise buildings below 250 meters， which has some limitations. This paper presents a composite steel shear wall with built-in steel support， which is more suitable for high-rise buildings from 100 meters to 300 meters. This paper proposed the composite shear walls with built-in steel support， combined with a high-rise shear wall structure in Kunming， and based on SAP2000， made an elastic-plastic time history analysis on ordinary shear wall structure and composite shear wall structure with built-in steel support under rare earthquake. Through the analysis of the interlayer displacement， the interlaminar shear force， the stress state of the lower part of shear wall and the plastic hinge development of the two kinds of structures， the paper makes a comparative analysis. The results show that the stiffness and carrying capacity of the composite shear wall with built-in steel support are higher than those of the ordinary shear wall.

P键词：超高层；剪力墙；内置钢支撑剪力墙；SAP2000；罕遇地震

Key words： super high-rise；shear wall；shear wall with built-in steel support；SAP2000；rarely encountered earthquake

中图分类号：TU973+.16 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）22-0128-03

0 引言

本文基于钢板混凝土组合剪力墙和内藏钢桁架混凝土组合剪力墙[1-5]提出新型内置钢支撑组合剪力墙。这种剪力墙具有良好的抗震性能，施工构造简单，造价经济，适用于100米至300米的高层建筑，特别是对在高烈度地区的高层建筑的使用，具有重要意义。它的结构包括以下几个部分：钢筋混凝土墙体，内置于墙体中的型钢框架和沿型钢框架对角线的钢带支撑。其构造见图1。

这种结构具有以下特点：

①钢框架提高剪力墙的竖向承载力和抗侧刚度；

②钢框架连同剪力墙内的钢筋网使剪力墙内混凝土处于三相约束状态，从而获得更高的承载力；

③斜向支撑钢带约束钢框架的侧向变形，获得更好的侧向刚度；

④钢带与混凝土无锚固措施，允许钢带发生轴向拉压变形，获得更好的耗能能力；

⑤钢框架与钢带通过节点板连接，构造简单，施工难度低。钢框架之间采用钢带连接，可以避免混凝土浇筑的密实型，施工质量容易保证。

本文对提出的新型组合剪力墙使用SAP2000软件进行模拟。通过有限元进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。对比普通剪力墙和新型内置钢支撑组合剪力墙两种结构的层间位移，层间剪力，底层部分剪力墙的受力状态以及塑性铰发展情况，了解抗震性能。

1 基于SAP2000的剪力墙高层住宅模型建立

本文所分析工程位于云南省昆明市为剪力墙结构。结构层数为地上25层，地下一层，地震烈度为8度，抗震设计基本地震加速度值为0.2g，场地特征周期为0.45s，场地类别为二类。

原工程由PKPM设计软件完成，使用盈建科软件将原PKPM模型转换为SAP2000的.S2K文件，进而使用SAP2000进行模型的后期修改。转换后的模型包含结构的荷载信息，部分配筋信息以及与原模型一致的墙，梁的布置。组合剪力墙布置的楼层为底部加强层1至4层，对称布置在结构。SAP2000普通剪力墙结构与内置钢支撑组合剪力墙整体结构模型见郭春红毕业论文[6]。

经反复对模型进行修改，剪力墙整体结构的STAWE模型与转换后的SAP2000模型质量差值，结构自振的前三阶周期以及反应谱法计算的层间剪力差值均满足模型转化的要求，可以进行SAP2000模型的分析。

其中SAP2000普通剪力墙结构模型与原PKPM模型信息对比如表1-表3所示。

2 内置钢支撑组合剪力墙高层建筑的整体动力分析项目

我国抗震设计规范要求采用二阶段三水准的设计方法[7]。第一阶段设计是承载力和使用状态下的变形验算。取多遇地震时的众值烈度。此时建筑处于使用状态，视建筑为弹性体系，采用反应谱理论计算地震作用。用弹性方法计算内力和位移，进行荷载效应组合。然后按极限状态方法设计构件，满足规范对中震设防烈度的响应要求。第二阶段设计是弹塑性变形验算。对特殊重要的建筑、地震时易倒塌的结构以及有明显薄弱层的不规则结构，除进行第一阶段设计外，还要进行罕遇地震作用下结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算（包括时程分析法的补充计算），并采用相应的抗震构造措施，实现第三水准大震不倒的设防要求[7-8]。

因原设计的普通剪力墙结构在多遇地震下的承载能力已经满足要求，本文重点在获得一种相对简便的内置钢支撑组合剪力墙弹塑性分析的方法，并初步了解内置钢支撑组合剪力墙在整体结构中的作用。故本文只对普通剪力墙高层建筑结构和内置钢支撑组合剪力墙高层建筑进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。对比普通剪力墙结构和内置钢支撑组提出的内置钢支撑组合剪力墙结构的分析结果。罕遇地震作用下的弹塑性分析选择EL CENTR NS波，其波形图如图2所示。地震加速度按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定的时程分析所用地震加速度时程的最大值在SAP2000中进行地震最大加速度的设置，分析所用地震加速度时程的最大值见表4。根据本工程的抗震基本信息，最大地震加速度值按400cm/s2计算。SAP2000时程分析计算法为非线性直接积分法[9]。

3 内置钢支撑组合剪力墙高层建筑罕遇地震弹塑性分析结果

经SAP2000对普通剪力墙和内置钢支撑组合剪力墙整体模型的非线性时程分析，本节主要对剪力墙结构的层间位移，底层部分剪力墙的受力状态以及塑性铰发展情况做对比分析。

3.1 普通剪力墙与内置钢支撑组合剪力墙整体模型层间位移对比

通过在SAP2000中定义广义位移可以直接提取结构的层间位移位移分析得出内置钢支撑组合剪力墙的存在有效地降低了剪力底部加强部位的层间位移，但X方向5至10层的层间位移依旧比较大。Y方向结构底部加强部位层间位移较大，但内置钢支撑组合剪力墙结构的位移明显小于普通剪力墙结构，相比普通剪力墙结构X方向降低了9.5%，Y方向降低了24.4%。这表明内置钢支撑组合剪力墙显著提高了底部加强部位的抗侧刚度，对减轻地震作用下结构的反应效果较好。

3.2 普通剪力墙与内置钢支撑组合剪力墙整体模型底部墙体受力分析

根据EL CONTR NS波最大加速度对应时刻提取底层剪力墙X方向和Y方向的应力进行分析得出内置钢支撑组合剪力墙结构由于具有较大的刚度，在地震作用时所分担的剪力也较大。因此组合剪力墙的应力明显大于普通剪力墙。剪力墙的应力对比也说明内置钢支撑组合剪力墙的使用改变了整体结构的受力分配，结合前面对位移的对比分析，可以看出具有更高刚度的内置钢支撑组合剪力墙在地震作用下分担了更多的作用力，较高的刚度和承载力有效地降低了Y构底部的层间位移。这对整体结构受力是有利的。

3.3 普通剪力墙与内置钢支撑组合剪力墙整体模型塑性铰发展情况分析

通过非线性时程分提取在地震加速度最大时刻剪力墙结构中塑性铰的发展状况，分析内置钢支撑组合剪力墙对梁受力的影响。塑性铰主要出现在结构底部1至6层，且塑性铰的发展处于第一阶段即立即使用阶段。这表明结构底部1至6层虽然进入塑性阶段但其塑性程度还没有威胁到结构的安全。普通剪力墙与内置钢支撑组合剪力墙塑性铰出现的层数并无差别。

为了进一步了解组合剪力墙对梁塑性发展产生的影响，单独取出结构底层分析从塑性铰的发展情况可以看出，在X向地震作用下，普通剪力墙结构部分梁端出现塑性铰，但与内置钢支撑组合剪力墙结构相比，其塑性铰数量较多，除了结构中部出现塑性铰，靠近结构的梁上也出现了塑性铰，而组合剪力墙结构由于布置有内置钢支撑组合剪力墙，其并没有出现塑性铰，这表明内置钢支撑组合剪力墙的存在提高了结构的刚度，减小了结构的层间位移。在Y向地震作用下，由于该结构Y方向刚度较小，两种结构在该方向的地震作用下，出现的塑性铰明显多于X方向，但相比普通剪力墙结构，组合剪力墙结构中塑性铰较少，这一现象表明，内置钢支撑组合剪力墙提高了Y方向的刚度，较少的塑性铰同样位于布置有内置钢支撑组合剪力墙的结构。

4 小结

本文基于SAP2000对普通剪力墙结构与内置钢支撑组合剪力墙结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析，通过对两种结构的层间位移，层间剪力，底层部分剪力墙的受力状态以及塑性铰发展情况做对比分析。我们可以得出内置钢支撑的存在显著提高了底部加强部位的抗侧刚度，有效降低加强层的层间位移。同时内置钢支撑组合剪力墙的使用改变了整体结构的受力分配，分担了混凝土墙体的受力，有效地分担了梁的受力，增加了结构的整体刚度和承载力，减少了结构在罕遇地震下底部加强部位受到的损伤，改善了结构的抗震性能。

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[8]周秀月.钢结构交错桁架体系的合理结构布置探讨与Push-over分析[D].西安建筑科技大学，2005.

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关键词：应急照明 配电 控制

新版的《民用建筑电气设计规范》（以下简称《民规》）JGJ16－2008与国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034中的方式分类相同，在第10．3．2条中讲到，工作场所下列情况应设置应急照明：正常照明因故障熄灭后，需确保正常工作或活动继续进行的场所，应设置备用照明；正常照明因故障熄灭后，需确保处于潜在危险之中的人员安全的场所，应设置安全照明；正常照明因故障熄灭后，需确保人员安全疏散的出口和通道，应设置疏散照明。而在《民规》JGJ16－2008第13．8．1条中讲到，火灾应急照明应包括备用照明、疏散照明，其设置应符合下列规定：供消防作业及救援人员继续工作的场所，应设置备用照明；供人员疏散，并为消防人员撤离火灾现场的场所，应设置疏散指示标志灯和疏散通道照明。在此删除了《民规》92版中火灾应急照明包括的安全照明。这里出现了应急照明和火灾应急照明两个概念，在《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑没计防火规范》中也笼统的讲火灾事故照明和火灾应急照明。只能说这些规范对应急照明和火灾应急照明两个概念未作明确的定义划分，只能理解为火灾应急照明是火灾时不含安全照明的应急照明。鉴于民用建筑电气设计中安全照明较少，下文主要针对火灾应急照明进行论述。

1、应急照明的配电

国家标准《建筑照明设计标准》规定：应急照明的电源，应根据应急照明类别、场所使用要求和该建筑电源条件，采用下列方式之一：1．接自电力网有效地独立于正常照明电源的线路；2．蓄电池组，包括灯内自带蓄电池、集中设置或分区集中设置的蓄电池装置；3．应急发电机组；4．以上任意两种方式的组合。

实际工程中，我们应根据建筑物消防负荷等级，合理的选择配电方式。参照《民规》第13．9．12条，应急照明电源应符合下列规定：1.当建筑物消防用电负荷为一级，且采用交流电源供电时，宜由主电源和应急电源提供双电源，并以树干式或放射式供电。应按防火分区设置末端双电源自动切换应急照明配电箱，提供该分区内的备用照明和疏散照明电源。当采用集中蓄电池或灯具内附电池组时，宜由双电源中的应急电源提供专用回路采用树干式供电，并按防火分区设置应急照明配电箱。2.当消防用电负荷为二级并采用交流电源供电时，宜采用双回线路树干式供电，并按防火分区设置自动切换应急照明配电箱。当采用集中蓄电池或灯具内附电池组时，可由单回线路树干式供电，并按防火分区设置应急照明配电箱。一般小工程均采用单电源加内附电池组灯具。3.高层建筑楼梯间的应急照明，宜由应急电源提供专用回路，采用树干式供电。宜根据工程具体情况，设置应急照明配电箱。4.备用照明和疏散照明，不应由同一分支回路供电，严禁在应急照明电源输出回路中连接插座。

其中第4条备用照明和疏散照明，不应由同一分支回路供电，是2008年新版《民规》增加的，保障备用照明和疏散照明的可靠性，要加以重视。

2、应急照明的设置

公共建筑的下列部位应设置备用照明：(1)消防控制室、自备电源室、配电室、消防水泵房、防烟及排烟机房、电话总机房以及在火灾时仍需要坚持工作的其他场所；(2)通信机房、大中型电子计算机房、BAS中央控制站、安全防范控制中心等重要技术用房；(3)建筑高度超过100m的高层民用建筑的避难层及屋顶直升机停机坪。

公共建筑、居住建筑的下列部位，应设置疏散照明：(1)公共建筑的疏散楼梯间、防烟楼梯间前室、疏散通道、消防电梯间及其前室、合用前室；(2)高层公共建筑中的观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅、宴会厅、会议厅、候车(机)厅、营业厅、办公大厅和避难层(间)等场所；(3)建筑面积超过1500m2的展厅、营业厅及歌舞娱乐、放映游艺厅等场所；(4)人员密集且面积超过300m2的地下建筑和面积超过200m2的演播厅等；(5)高层居住建筑疏散楼梯间、长度超过20m的内走道、消防电梯间及其前室、合用前室；(6)对于l一5款所述场所，除应设置疏散走道照明外，并应在各安全出口处和疏散走道，分别设置安全出口标志和疏散走道指示标志；但二类高层居住建筑的疏散楼梯间可不设疏散指示标志。

应急照明设置要求在《民规》和《建规》和《高规》中都有介绍，在此不一一详述。需要指出是当采用蓄电池作为应急照明的备用电源时，在非点亮状态下，不得中断蓄电池的充电电源。

3、应急照明的控制

在火灾发生时或正常照明的电源失效时应急照明应能可靠地接通点亮，这就需要应急照明系统要有可靠的控制方式。

在未设火灾报警控制系统的场所，现行规范并无火灾时应急照明强制点亮要求，应急照明一般均采用自带蓄电池灯具或集中蓄电池EPS供电保障，能够保证正常电源失去时，应急照明可靠点亮就行了。

在设置火灾报警控制系统的场所，火灾时通过消防联动的方式，发出控制信号强制点亮应急照明灯具，保证应急照明的可靠运行，下面结合两张图介绍一下应急照明的强制点亮方法。

图1中应急灯以自带蓄电池为例，应急灯中A为充电线接线端，B为点亮线接线端。应急灯1为平时常亮，一般为疏散指示标志灯；应急灯2为平时不亮，一般为疏散指示标志灯；应急灯3为平时现场开关控制的灯具；应急灯4为平时配电箱内开关控制的灯具。应急灯1不存在强制点亮问题，不作讨论。应急灯2～4中，平时强制点亮线不带电，火灾时消防联动信号控制KM接触器，强制点亮线带电，应急灯2点亮；

此同时应急灯3的双控开关无论投向那一侧，均会点亮；应急灯4中KZ线无论是否有电，强制点亮线KM带电，也能保证点亮。

另外实际工程中还有部分不带蓄电池或集中蓄电池EPS的灯具，控制方式类同，不一一详述。

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关键词:应急照明；蓄电池组件；消防联动控制模块；

中图分类号： TM912 文献标识码： A

引言

应急照明是现代公共建筑及住宅的重要安全设施，它同人身安全和建筑物安全紧密相关。当建筑物发生火灾或其它灾害，伴随着电源中断，应急照明对人员疏散、消防救援工作都有重要的作用。

一. 应急照明的分类及概述

依据《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）2.0.18～2.0.21应急照明分为三类即疏散照明安全照明备用照明。应急照明是指因正常照明的电源失效而启用的照明。疏散照明是指作为应急照明的一部分，用于确保疏散通道被有效的辨认和使用的照明。安照全明是指作为应急照明的一部分，用于确保处于潜在危险之中的人员安全的照明。备用照明作为应急照明的一部分，用于确保正常活动继续进行的照明。

二. 应急照明的设置

应急照明按规范要求可以利用正常照明的一部分设置，也可以单独设置，笔者认为还是单独设置为好,其理由有三从经济方面考虑和在一起正常照明的配电线路必须采用阻燃耐火导线配电箱必须采

用双切换箱，而单独设置时正常照明采用一般导线配电箱采用一般非双切换箱，正常照明和应急照明比起来比例大的多，单独分开设置应急照明所须用的阻燃耐火导线和双切换配电箱数量少的多，这样单独分开设置经济上节省的多；单独分开设置应急照明灯具及配电线路的安全质量可靠性高。因为分开设置时应急照明灯具平时不用点亮配电线路平时也不使用而和在一起时应急照明灯具及配电线路平时也要使用，这样应急照明灯具及配电线路容易损坏可靠性降低故障时很可能无法点亮而造成无法估计的损失。火灾时单独分开设置很容易点亮而和在一起火灾时点亮在技术上很有难度。因为分开单独设置在应急照明配电箱采用交流接触器和消防联动控制模块结合火灾断开充电线即可点亮应急照明灯而能保证不断开电源见图-1，而和在一起设置既要点亮应急照明灯具但电源不能切断又要在消防时切断非消防负荷正常照明电源在技术上很难实现。

图-1

但是对于设备用房，依据《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)13.8.6条应急照明的照度不低于正常照明的照度。此时应急照明可以和正常照明一起设置，因为在这种情况下应急照明和正常照明的数量一样多，不存在经济上节省的问题。

应急照明的照度应急时间和切换时间见下表：

分类 照度（Lx） 应急时间 切换时间

安全应急照明 不低于该场所

一般照明照度

值的5％ 不应大于5s

备用应急照明 不应低于正常照明照度 大于180min 不应大于5s

金融商业交易场所 不应大于1.5s

疏散通道的疏散照明 0.5 不应大于5s

人员密集场所内的地面 最低水平照度1.0 不应大于5s

避难层备用照明 不应低于正常照明照度 大于等于60min 不应大于5s

火灾疏散标志照明 0.5 大于等于30min 不应大于5s

竖向疏散区域 最低水平照度5 大于等于30min 不应大于5s

人员密集流动疏散区域及地下疏散区域 最低水平照度5 大于等于30min 不应大于5s

应急照明的设置场所依据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008 ）13.8.1、13.8.2、13.8.3、13.8.4，《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）3.1.2，《建筑设计防火规范》（GB50368-2005）11.3.6 、11.3.5、 11.3.4 、11.3.1，《住宅建筑电气设计规范》(JGJ242-2011) 9.3.1,《高层建筑设计防火规范》(GB50045-95(2005年版) )9.2.1、9.2.3、9.2.4。疏散照明主要设在楼梯间，疏散走道，人员密集的公共场所 ，主要的设备用房要设备用照明。

三. 应急照明的控制

从应急照明的定义可以看出正常照明失效后，应急照明应启动。应急照明的启动在实际工程中是通过消防联动控制模块由火灾报警控制器控制，切断交流接触器切断应急照明灯的充电线，待应急照明灯的蓄电池组件检测到充电线断电蓄电池自动投入，应急灯应点亮。在非火灾时正常电源故障，线路断电，充电线断电蓄电池组件检测到充电线断电蓄电池自动投入，应急灯点亮。

应急照明的二种控制方式：方式一见图应急照明原理(一)

在未发生火灾时，配电箱中的交流接触器的常开主触头断开，单联双控开关，关灯点无电，双控开关打到关灯点灯关，打到开灯点灯亮火灾。火灾时通过消防联动控制模块发信号常开触点闭合，无论开关在那个极灯总是亮的，从而点亮应急照明灯，待火灾线路出现故障时，配电箱无法供电，灯具的蓄电池组检测到充电线失电，蓄电池再投入。配电箱由双电源供电，再加上蓄电池，共有三路电源，保证了应急照明供电可靠性,也增加了应急照明时间。

方式二见图应急照明原理(二)

根据《住宅设计规范》(GB50096-2011)8.7.5 共用部位应设置人工照明，应采用高效节能的照明装置和节能措施。当应急照明采用节能自熄开关时，必须采取消防时应急点亮措施。该控制原理，采用红外感应开关带消防强启功能，该开关输入相线、中性线、强启线，输出开关线，平时受光感应控制，消防火灾时交流接触器主触头闭合，强启线得电，应急照明灯点亮，从而实现了节能自熄开关在消防时强制点亮的功能。

四．应急照明的供电及配电

依据《供配电设计规范》(GB50052-2009)应急照明按建筑的性质分为一级负荷或二级负荷。采用两路市电双电源供电或双路电源供电，双路电源供电进行末端双切换，应急照明灯带蓄电池，相当于三路电源，双电源用于平 时。依据《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）7.2.2两路电源可引自市电或柴油发电机。

依据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）13.9.2当应急照明为一级负荷时，应按防火分区设置末端双电源自动切换应急照明配电箱，提供该分区内的备用照明和疏散照明电源。当采用集中蓄电池或灯具内附电池组时，宜由双电源的应急电源提供专用回路采用树干式供电，并按防火分区设置应急照明配电箱。当应急照明为二级负荷并采用交流电源供电时，宜采用双回线路树干式供电，并按防火分区设置自动切换应急照明配电箱。当采用集中蓄电池或灯具内附电池组时，可由单回线路树干式供电，并按防火分区设置应急照明配电箱。按放火分区设置双电源切换箱是为了增加供电可靠性，灯具带有蓄电池就地有了备用电源，防火分区设置照明配箱即可。高层建筑楼梯间的应急照明，宜由应急电源提供专用回路，采用树干式供电。宜根据工程具体情况，设置应急照明配电箱。备用照明和疏散照明，不应由同一分支回路供电，严禁在应急照明电源输出回路中连接插座。

应急照明分支回路暗敷设时，应穿管并应敷设在不燃烧体结构内且保护层厚度不应小于30mm；明敷设时，应穿有防火保护的金属管或有防火保护的封闭式金属线槽；所采用的导线除19层及以上的一类高层住宅建筑，公共疏散通道的应急照明应采用低烟五卤阻燃的线缆, 10层~18层的二类高层住宅建筑，公共疏散通道的应急照明宜采用低烟无卤阻燃的线缆外，采用普通导线即可。

五、总结及展望

总之，应急照明在民用建筑电气的设计中占很重要的地位，在设计中必须要重视，涉及到人民生命和财产的安全宁可牺牲经济性也要保证安全性、可靠性。

参考文献:

《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）

《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）

《建筑设计防火规范》（GB50368-2005）

《住宅设计规范》(GB50096-2011)