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此外,在規(guī)模較小的高層建筑中,近年來還出現(xiàn)一種核與主要使用空間分離化的現(xiàn)象,垂直交通、服務(wù)性用房和設(shè)備管道井均分別獨(dú)立,與建筑主體分開。主要使用空間更加完整,四面對外,核與主要使用空間之間以連廊相接。從結(jié)構(gòu)的角度來看,核的剛度較大,而主體較柔,兩部分各自分別工作,既受力合理又相對經(jīng)濟(jì)。當(dāng)然,連接部分的設(shè)計(jì)是這類高層建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在,不過這種設(shè)計(jì)方式給建筑外觀帶來的變化,已引起了建筑師們的關(guān)注,并很快在歐洲和日本流行起來。德國的漢諾威建筑博覽會管理辦公樓、埃森RWE公司辦公樓,以及日本東京的東急南大井大樓和大阪的凱恩斯本部辦公樓。
核與主要使用空間分散和分離還可以使樓梯間、衛(wèi)生間等直接對外自然采光通風(fēng),既節(jié)約能源,又省去消防所需的加壓送風(fēng)設(shè)備,更符合低能耗,可循環(huán)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)原則。因此,近幾年強(qiáng)調(diào)生態(tài)、節(jié)能的高層建筑多采用這種布局方式。馬來西亞建筑師楊經(jīng)文設(shè)計(jì)的高層建筑,不但樓梯、衛(wèi)生間等全部對外,而且電梯筒壁還被刻意用來遮擋日曬,可謂“分散外核空間構(gòu)成模式的生態(tài)設(shè)計(jì)方式”。“吉隆坡廣場大廈”及其最新設(shè)計(jì)的“新加坡展覽大廈”就都反映出這一設(shè)計(jì)特征。而另一位歐洲的建筑師赫爾佐格設(shè)計(jì)的前述之德國漢諾威建筑博覽會管理辦公樓,也以其生態(tài)觀念贏得了眾口稱贊。
難點(diǎn)3——電梯
在超高層建筑中,快速、高效、平穩(wěn)的垂直服務(wù)是難點(diǎn)之一。
電梯作為垂直交通工具,對其數(shù)量的配置、控制方式及有關(guān)參數(shù)的選定將不僅直接影響建筑物的一次投資(一般電梯投資約占建筑物總投資的10%左右),而且還將影響建筑物的使用安全和經(jīng)營服務(wù)質(zhì)量。在建筑物內(nèi),恰當(dāng)?shù)剡x用電梯的臺數(shù)、容量、運(yùn)行速度、控制方式非常重要,而建筑物內(nèi)的電梯一經(jīng)選定和安裝使用就幾乎成了永久的事實(shí),以后若想增加或改型非常困難,甚至是不可能的了,因此,在設(shè)計(jì)中應(yīng)該在設(shè)計(jì)開始時(shí)對電梯的配置應(yīng)予以充分重視。
現(xiàn)代超高層建筑大都超過60層,建筑內(nèi)人口流動大,縱向交通主要依賴電梯,有效設(shè)計(jì)超高層建筑的電梯的關(guān)鍵是運(yùn)用各種局部電梯進(jìn)行服務(wù),并把局部區(qū)域電梯系統(tǒng)組織起來。通往這些局部區(qū)域,通過由地面始發(fā)站至局部區(qū)域的空中候梯廳之間的快速穿梭電梯進(jìn)行服務(wù),乘客到達(dá)空中候梯廳后再換乘區(qū)間電梯。為了能夠?qū)⒊丝鸵宰羁斓乃俣冗\(yùn)送到達(dá)目的地,一般以建筑每30~35層為一局部區(qū)域。
由于超高層建筑采用多梯系統(tǒng),應(yīng)采用微機(jī)電梯控制系統(tǒng),通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及時(shí)地處理大量信息,判斷各站臺的呼叫信息和各電梯的位置、方向、開閉狀態(tài)、轎廂內(nèi)呼叫等各種狀態(tài),以提高運(yùn)送能力,改善服務(wù)質(zhì)量,提高超建筑的經(jīng)濟(jì)效益。
難點(diǎn)4——供電安全性和穩(wěn)定性(詞條“穩(wěn)定性”由行業(yè)大百科提供)
作為超高層建筑,安全性必然是供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要格外注意的地方,其次是供電可靠性。配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上,需考慮多回路供電及備用發(fā)電機(jī)組的配置。因超高建筑的高度,變配電房可以考慮設(shè)置在塔樓中部的樓層,以減少低壓配電的損耗。備用柴油發(fā)電機(jī)設(shè)置于地庫層,供電電壓采用10千伏輸出,再經(jīng)變壓器降壓至低壓配電,保證配電至塔樓的高層。
在超高層建筑的配電系統(tǒng)上,供電距離、電纜的長度、電纜大小的適當(dāng)調(diào)整以及安裝時(shí)的施工工藝也是難題之一。由于超高層面積大、樓層多,自然會出現(xiàn)遠(yuǎn)距離供電的問題,因此后備電源可考慮采用高壓發(fā)電機(jī)來發(fā)電,從而解決了這個(gè)難題。
另外還需要特別注意的是,超高層建筑遇到強(qiáng)風(fēng)時(shí),可能會出現(xiàn)左右晃動。由于超高層建筑物會有一定的搖擺度,在上升主干線的設(shè)計(jì)上可以考慮將電纜連接銅母線槽配電,以減低超高層建筑物在搖擺時(shí)對銅母線槽接駁組件位置的拉扯壓力,減少發(fā)生故障及維修的機(jī)會,也相對地增加了主干系統(tǒng)的壽命。
建成后業(yè)主的使用方便也是必須要考慮到的,在電氣設(shè)備的空間安排方面要有可調(diào)整的空間。作為超高樓,樓層多,機(jī)電方面的設(shè)備自然也多,為了讓業(yè)主獲得更多的使用空間,在排布電纜和豎井方面要盡量減少轉(zhuǎn)換豎井和縮小豎井等所占用的空間,以便提供出更多的空間給業(yè)主使用。
難點(diǎn)5——消防
消防難點(diǎn):超高層建筑由于其特殊的構(gòu)造和功能要求,致使其內(nèi)部火災(zāi)荷載大,火勢蔓延迅速,人員疏散困難,救援難度大,形成重大火災(zāi)的隱患大。如2009年2月中央電視臺新址的附屬文化中心大火,造成了人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。
消防設(shè)計(jì)要點(diǎn):防火-控火-耐火
防火,建筑工程中使用防火材料、防火構(gòu)件、防火配件,裝修工程中采用不燃、難燃性建筑材料,易燃易爆場所強(qiáng)化通風(fēng),設(shè)置防爆電氣,使用不發(fā)火地面等。
控火,一是把火災(zāi)控制在初始階段,包括安裝火災(zāi)自動報(bào)警、自動滅火系統(tǒng),進(jìn)行早期探測和初期撲救;二是把火災(zāi)控制在較小范圍,在建筑物平面和豎向劃分防火分區(qū)和防煙分區(qū),在建筑物之間留有適當(dāng)防火安全距離,切斷火災(zāi)蔓延途徑,減小成災(zāi)面積,便于實(shí)施救援。
耐火,加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火穩(wěn)定性,使其在火災(zāi)中不致失效。
難點(diǎn)6——測量
超高層建筑,一般由超高層塔樓和多層地下室組成,工程測量難度大,施工測量如果失誤,造成的損失會非常嚴(yán)重,并且難以彌補(bǔ)和修復(fù),因此工程測量是超高層建筑的重點(diǎn)、難點(diǎn)。
難點(diǎn)7——側(cè)向風(fēng)影響
高層、超高層建筑要承受側(cè)向的風(fēng)力,一般說,在正常的風(fēng)壓(詞條“風(fēng)壓”由行業(yè)大百科提供)狀態(tài)下,距地面高度為10m處,如風(fēng)速為5m/s,那么在90m的高空,風(fēng)速可達(dá)到15m/s。若高達(dá)300-400m,風(fēng)力將更加強(qiáng)大,即風(fēng)速達(dá)到30m/s以上時(shí),摩天大樓產(chǎn)生的晃動將十分劇烈。對大樓的這種晃動,首先要考慮它對電梯的影響,電梯被視為超高層建筑的“生命線”。當(dāng)電梯高速運(yùn)行的同時(shí),如果大樓的晃動超過一定尺寸,電梯的鋼纜就會因時(shí)緊時(shí)松的受力不均受到傷害,并造成危險(xiǎn)。
難點(diǎn)8——煙囪效應(yīng)
冬天,在氣溫較低的情況下,會由于低層(特別是一層大堂)和地下室的冷空氣竄入電梯井,經(jīng)煙囪效應(yīng)形成強(qiáng)大氣流,造成電梯關(guān)不上門。而且會將底層的一些氣味帶到高層,如廚房的氣味、油煙味等,此時(shí)如在底層或地下室有電焊操作或燃?xì)庑孤┚涂赡軐⒒鹪措S氣流帶到高層,極端危險(xiǎn)。同時(shí),由于電梯轎廂與井壁間的縫隙很小,在電梯移動時(shí),氣流的摩擦?xí)a(chǎn)生嘯叫,這種現(xiàn)象在金茂大廈也有出現(xiàn)。目前,這是個(gè)國際性難題,目前尚未找到很好的解決辦法。
難點(diǎn)9——管理維護(hù)問題
一些超高層大樓都曾出現(xiàn)過斷電、跑水等事故。從管理上看除了做好預(yù)案,防止事故發(fā)生和做好備用系統(tǒng)以外,一旦事故出現(xiàn),如何搶救,是否有一位掌握全局、了解本系統(tǒng)一切 細(xì)枝末節(jié)的人十分重要。上海金茂大廈的管理層就曾對沒有一位掌握該建筑14000多個(gè)閥門 的人感到十分遺憾。 擦玻璃也成了管理這些龐然大物的一個(gè)麻煩。金茂大廈的幕墻有10.l8萬平方米,據(jù)說兩架擦窗(詞條“窗”由行業(yè)大百科提供)機(jī)連續(xù)工作,一年才能把所有的玻璃擦一遍,而且,由于建 筑外形凹凸起伏太大,檐部又挑出很多,有的地方達(dá)3m以上,擦玻璃相當(dāng)困難。
難點(diǎn)10——施工難點(diǎn)
1.超高層基礎(chǔ)采用深基礎(chǔ)。由于建筑高,體量大,支撐高層的地基必須達(dá)到足夠的強(qiáng)度,所以多采用深基礎(chǔ),持力層嵌入微風(fēng)化巖層。
2.超高層地下室深度大、層數(shù)多、面積大。一是要滿足建 筑功能方面的要求,比如人防面積、停車位數(shù)量 等;二是要解決在施工過程中的結(jié)構(gòu)抗浮問題。
3.超高層結(jié)構(gòu)形式多為混合型。如型鋼混凝土、鋼管混凝土、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)。它們的共同特點(diǎn)是:施工簡便、工期短、結(jié)構(gòu)性能好且大大節(jié)約建筑材料,目前已成為超高層建筑群最為實(shí)用和主要的結(jié)構(gòu)形式。
4.超高層裝飾工程裝飾富于變化,工程量大,技術(shù)含量高、要 求高。超高層建筑的裝飾工程的安全性功能尤其 重要,抗風(fēng)壓,風(fēng)、水、氣的密閉性要求高。
5.建筑功能復(fù)雜,子系統(tǒng)多,安裝工程工 程量大,要求精度高。
6.新技術(shù)、新材料、新工藝大量采用。
針對超高層建筑的特點(diǎn),在施工中應(yīng)當(dāng)采取如下對策:
1.施工技術(shù)必須有新突破
超高層建筑絕不僅簡單是建筑樓層數(shù)量上的疊加、施工的延長,而在施工技術(shù)方面必須注 入新的元素,必須有新突破。
(1)深基礎(chǔ)施工技術(shù)。根據(jù)地質(zhì)條件,深基礎(chǔ)一般采用大直徑人工挖孔樁,沖(鉆)孔灌注樁,預(yù)制混凝土管樁或預(yù)制鋼管樁,為一種或兩種同時(shí)采用。對于施工總承包來說,按照設(shè)計(jì)的樁類型進(jìn)行施工,主要考慮的是技術(shù)能力、設(shè)備能力、安全和質(zhì)量控制能力。工程總承包項(xiàng)目就需要考慮成本因素以及獲得這些能力的難易程度。
(2)大基坑土方開挖和支護(hù)技術(shù)。按照我國 現(xiàn)行的政策和建筑本身的需要,超高層建筑必然有一個(gè)超大、超深的地下室結(jié)構(gòu)部分,這部分工程施工的最大難點(diǎn)在于土方開挖和基坑支護(hù)。超高層建筑一般在城市的主要路段,場地狹窄,周 圍環(huán)境復(fù)雜而且重要。土方開挖的方案至少應(yīng)該 解決以下幾個(gè)問題:
a.進(jìn)出土路線的選擇
b.挖運(yùn)土方設(shè)備數(shù)量和性能的選擇以及進(jìn)退場安排
c.最后土方的挖、運(yùn)的具體措施
d.基坑支護(hù)技術(shù)的優(yōu)化和周圍環(huán)境建(構(gòu))筑物以及基坑邊坡的變形監(jiān)測
e.土方開挖和基坑支護(hù),乃至樁基礎(chǔ)施工的配合。
2.施工組織要有新思維
超高層建筑的豎向跨度非常大,在施工組織 中首要解決垂直運(yùn)輸效率的問題。利用有限的機(jī) 械設(shè)備解決龐大的人員、材料的上下,做到有序并且有效。
(1)合理配置大型機(jī)械設(shè)備。要核算現(xiàn)場人員流量,在施工高峰期有多少人需要乘電梯到達(dá)現(xiàn)場,全部輸送完需要多少時(shí)間。結(jié)合工期計(jì)劃,核算和分析需要使用人貨電梯運(yùn)輸?shù)脑牧、周轉(zhuǎn)材料、成品、半成品的總用量以及周轉(zhuǎn)率要求,核算工作時(shí)間。在此基礎(chǔ)上,合理確定塔吊,人、貨電梯的規(guī)格型號和數(shù)量;選擇混凝土輸送泵的性能和數(shù)量。在實(shí)際中,超過150m的建筑應(yīng)考慮布置一臺高速施工電梯和一臺普通施工電梯,分別服務(wù)不同的施工區(qū)域。應(yīng)選用一次泵送到位的混凝土輸送泵,油泵和電泵均要配備。塔吊的性能和布置不僅要滿足鋼筋、模板、鋼管等材料運(yùn)輸,而且必須考慮鋼結(jié)構(gòu)件的吊裝和安裝需要。慎密規(guī)劃,緊貼實(shí)際,科學(xué)統(tǒng)籌大型機(jī)械平面布置。分析現(xiàn)場條件和地理位置情況,按照最短運(yùn)輸路徑和最大運(yùn)輸能力的原則,進(jìn)行大型機(jī)械平面布置?焖偬嵘芎褪┕る娞菔滓紤]樓層內(nèi)的運(yùn)輸路線;塔吊要考慮安裝和拆除的便利、覆蓋面積和附墻的可行性。
(2)既要合理而不富余的配置機(jī)械,就必然存在機(jī)械使用的沖突問題,機(jī)械的使用計(jì)劃就顯得十分必要。對各工種、工序現(xiàn)場作業(yè)的先后順序要預(yù)先安排并強(qiáng)制執(zhí)行。體現(xiàn)在垂直運(yùn)輸設(shè)備的使用安排計(jì)劃上,每個(gè)人、每一件物都要清楚自己的運(yùn)輸時(shí)間、順序。有計(jì)劃有組織地調(diào)節(jié)設(shè)備的使用頻率,提高使用效率。
(3)采取技術(shù)措施,減少對垂直運(yùn)輸?shù)囊蕾。鋼筋網(wǎng)片的使用,機(jī)械接頭的使用,大模板的使用,可以有效地提高現(xiàn)場作業(yè)人員的勞動生產(chǎn)率,減少對作業(yè)人員和操作設(shè)備的需求,從而減少垂直運(yùn)輸?shù)膲毫Α?/P>
3.施工質(zhì)量要求高
以建筑總高度允許偏差值來說,超高層建筑的質(zhì)量要求已經(jīng)與普通建筑有了差別,特別體現(xiàn) 在結(jié)構(gòu)的安全性能和建筑功能要求上。超高層建筑承受的風(fēng)壓非常大,對氣密性、水密性有很高要求,玻璃或幕墻的三性檢驗(yàn)報(bào)告不可缺少。裝飾工程中,外墻粘貼磚的施工質(zhì)量關(guān)系到建筑的使用安全,必須引起足夠重視,應(yīng)從技術(shù)、工藝上予以解決。外墻的防水工程應(yīng)從材料的選用、工藝試驗(yàn)、過程質(zhì)量監(jiān)督等方面嚴(yán)格把關(guān)。
4.文明安全施工管理與普通建筑的不同
超高層文明安全施工管理與普通建筑施工有許多的不同。裝飾工程、安裝工程的立體交叉施工。必須設(shè)立安全分隔區(qū)和防火分隔區(qū)。腳手架的搭設(shè)、拆除方案必須經(jīng)過審批、落實(shí)和檢查。另外,大型設(shè)備要有安全保護(hù)措施等等?傊拿靼踩┕(yīng)該做到橫向到邊,縱向到底,措施到位,責(zé)任到人。
5.必須在樓層內(nèi)設(shè)置簡易廁所
由于超高層建筑施工人員集中,生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)布置井然并保持日常檢查做到有效控制。
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由上海市建筑學(xué)會、華東建筑設(shè)計(jì)研究總院、中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會主辦,北京中德建聯(lián)國際會展有限公司承辦、安泰獨(dú)家協(xié)辦的“2013對話建筑設(shè)計(jì)師——超高層建筑中的新技術(shù)與新材料應(yīng)用論壇”于2013年11月20日在上海浦東嘉里大酒店浦東廳盛大召

(1)避難間的內(nèi)外、外墻體的耐火極限不應(yīng)低于1.50h;
(2)避難層應(yīng)設(shè)置可開啟外窗,外窗應(yīng)采用耐火極限不低于1.00h的C類防火玻璃窗;
(3)避難層的門應(yīng)為乙級防火門。
按照規(guī)范的要求,除了避難層外窗要用C類防火

中國各地正在興建一批世界級超高層建筑,3~5年之內(nèi)將擁有20幢以上。全世界范圍之內(nèi)400米以上的超高層建筑80~90%在中國。