高层民用建筑物分类及高层建筑施工课程设计

高层建筑施工课程设计目录高层民用建筑物分类…………………2一般规定………………2高层建筑消火栓给水系统用水量…………………….3室外消防给水管道设置……………….4消防水池………………..……………...5室外消火栓…..…………5室内消防给水管道……………………..5室内消火栓……………..6消防水箱…………….………………….6水泵结合器……………..7消防水泵和消防泵房…………………..7自动灭火系统…………..7自动喷水灭火系统的设置……………..8消防给水管道布置……………………..9高层民用建筑物分类高层建筑物根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救的难度等分为两类,见下表:━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━名称│一类│二类━━━━━━┿━━━━━━━━━━━━━━━━┿━━━━━━━━━━━━━━居住建筑│高级住宅│１０至１８层的普通住宅│１９层及１９层以上的普通住宅│──────┼────────────────┼──────────────公共建筑│医院病房楼│除一类建筑外的百货楼、展览楼│高级旅馆│综合楼、财贸金融楼、电信楼│每层建筑面积超过１０００ｍ２的商│图书馆│业楼、展览楼、综合楼│建筑高度不超过５０m的教学楼和│每层建筑面积超过８００ｍ２的电信│普通的旅馆、办公楼、科研楼│楼、财贸金融楼│省级以下的邮政楼│中央级、省级广播电视楼│市、县级广播、电视楼│省级的邮政楼和防灾指挥调度楼│地、市级电力调度楼│大区级和省级的电力调度楼│地、市级防洪指挥调度楼│每层建筑面积超过１２００ｍ２的商││住楼││藏书超过１００万册的藏书楼││重要的办公楼、档案楼││建筑高度超过５０ｍ的教学楼、普││通旅馆、办公楼和科研楼等│━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━━注:１)高级旅馆系指建筑标准高、功能复杂、火灾危险性大、并设有空调系统的旅馆;２)高级住宅系指建筑标准高、可燃装修多、并设有空调系统的住宅;３)重要的办公楼、科研楼、档案楼系指性质重要,建筑标准高、设备、图书、资料贵重、火灾危险性大、损失大、影响大的办公楼、科研楼、档案楼;综合楼系指由不同用途的楼层组成的建筑物。一般规定1.高层建筑必须设置室内、室外消火栓给水系统。2.消防用水可由给水管网、消防水池或天然水源供给。利用天然水源应确保枯水期最低水位时的消防用水量，并应设置可靠的取水设施。3.室内消防给水应采用高压或临时高压给水系统。当室内消防用水量达到最大时，其水压应满足室内最不利点灭火设施的要求。室外低压给水管道的水压，当生活、生产和消防用水量达到最大时,不应小于0.1MPa（从室外地面算起）。注：生活、生产用水量应按最大小时计算，消防用水量应按最大秒流量计算。高层建筑消火栓给水系统用水量┏━┯━━━━┯━━━━━━┯━┯━━━┯━━━━━━━┯━━━┯━━┓┃序││等级│建│建筑│用水量│每根立│每支┃┃││或│筑│││管最小│水枪┃┃│建筑名称│单层建筑│类│高度│Ｌ／ｓ│流量│最小┃┃││面积│别│├───┬───┤│流量┃┃号││││Ｍ│室外│室内│Ｌ／ｓ│L/s┃┣━┿━━━━┿━━━━━━┿━┿━━━┿━━━┿━━━┿━━━┿━━┫┃││││＞││４０││┃┃││高级│１│５０│３０││１５│５┃┃││││≤││３０││┃┃１│旅馆├──────┼─┼───┼───┼───┼───┼──┨┃│││１│＞││３０│１５│┃┃││普通││５０│２０│││５┃┃│││２│≤││２０│１０│┃┠─┼────┼──────┼─┼───┼───┼───┼───┼──┨┃││││＞││３０│１５│┃┃２│医院││１│５０│２０│││５┃┃││││≤││２０│１０│┃┠─┼────┼──────┼─┼───┼───┼───┼───┼──┨┃││≥││＞││４０││┃┃│商业楼│１０００ｍ２│１│５０│３０││１５│５┃┃││││≤││３０││┃┃３│展览楼├──────┼─┼───┼───┼───┼───┼──┨┃││≤││＞││３０│１５│┃┃│综合楼│１０００ｍ２│２│５０│２０│││５┃┃││││≤││２０│１０│┃┠─┼────┼──────┼─┼───┼───┼───┼───┼──┨┃││││＞││４０││┃┃│电信楼│≥８００ｍ２│１│５０│３０││１５│５┃┃││││≤││３０││┃┃４│财贸金├──────┼─┼───┼───┼───┼───┼──┨┃│融楼│││＞││３０│１５│┃┃││≤８００ｍ２│２│５０│２０│││５┃┃││││≤││２０│１０│┃┠─┼────┼──────┼─┼───┼───┼───┼───┼──┨┃│邮政楼│││＞││４０││┃┃│电力│省级│１│５０│３０││１５│５┃┃│调度楼│││≤││３０││┃┃５│防灾指挥├──────┼─┼───┼───┼───┼───┼──┨┃│调度楼│││＞││３０│１５│┃┃│广播电│市县级│２│５０│２０│││５┃┃│视楼│││≤││２０│１０│┃┠─┼────┼──────┼─┼───┼───┼───┼───┼──┨┃││││＞││４０││┃┃│办公楼│重要的│１│５０│３０││１５│５┃┃│科研楼│││≤││３０││┃┃６│档案楼├──────┼─┼───┼───┼───┼───┼──┨┃│图书楼││１│＞││３０│１５│┃┃││普通的││５０│２０│││５┃┃│││２│≤││２０│１０│┃┠─┼────┼──────┼─┼───┼───┼───┼───┼──┨┃│││１│＞││３０│１５│┃┃７│教学楼│││５０│２０│││５┃┃│││２│≤││２０│１０│┃┠─┼────┼──────┼─┼───┼───┼───┼───┼──┨┃││││＞││３０│１５│┃┃││高级│１│５０│２０│││５┃┃││││≤││２０│１０│┃┃８│住宅楼├──────┼─┼───┼───┼───┼───┼──┨┃│││１│＞││２０││┃┃││普通││５０│１５││１０│５┃┃│││２│≤││１０││┃┗━┷━━━━┷━━━━━━┷━┷━━━┷━━━┷━━━┷━━━┷━━┛注(１)建筑高度不超过５０米,室内消火栓用水量超过２０L/S,且设有自动喷水灭火系统的建筑物,其室内消防用水量可按本表减少１０L/S。(２)商住楼的消火栓用水量应按本表商业楼,住宅楼的要求分别计算,并取其中最大值。室外消防给水管道设置１．室外给水管道应布置成环状，其进水管不宜少于两条，并宜从两条市政给水管道引入，当其中一条进水管发生故障时，其余进水管应仍能保证全部用水量。２．符合下列条件之一时，高层建筑应设消防水池：(１)市政给水管道和进水管或天然水源不能满足消防用水量。(２)市政给水管道为枝状或只有一条进水管（二类居住建筑除外）。３．当室外给水管网能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容量应满足在火灾延续时间内室内消防用水量的要求;当室外给水管网不能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容量应满足在火灾延续时间内室内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。消防水池的补水时间不宜超过４８小时。商业楼、展览楼、综合楼、一类建筑的财贸金融楼、图书馆、书库、重要的档案楼、科研楼和高级旅馆的火灾延续时间应按３小时计算，其它高层建筑可按２小时计算。自动喷水灭火系统可按１小时计算。消防水池的总容量超过５００立方米时，应分成两个能独立使用的消防水池。４．供消防车取水的消防水池应设取水口或取水井，其水深保证消防车的消防水泵吸水高度不超过６米。取水口或取水井与被保护高层建筑的外墙距离不宜小于５米，并不宜大于１００米。消防用水与其它用水共用的水池，应采取确保消防用水不作他用的技术措施。寒冷地区的消防水池应采取防冻措施。５．高层建筑群可共用消防水池和消防泵房。消防水池的容量应按消防用水量最大的一幢高层建筑计算。６．室外消火栓的数量应按规定的室外消火栓用水量,经计算确定，每个消火栓的水量应为１０～１５Ｌ/S。室外消火栓应沿高层建筑均匀布置,消火栓距高层建筑外墙的距离不宜小于５米,并不宜大于４０米;距路边的距离不宜大于２米。在该范围内的市政消火栓可计入室外消火栓的数量。７．室外消火栓宜采用地上式，当采用地下式消火栓时，应有明显标志。消防水池1.符合下列条件之一时，高层建筑应设消防水池：(1)市政给水管道和进水管或天然水源不能满足消防用水量。(2)市政给水管道为枝状或只有一条进水管（二类居住建筑除外）。2.当室外给水管网能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容量应满足在火灾延续时间内室内消防用水量的要求;当室外给水管网不能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容量应满足在火灾延续时间内室内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。消防水池的补水时间不宜超过48小时。商业楼、展览楼、综合楼、一类建筑的财贸金融楼、图书馆、书库、重要的档案楼、科研楼和高级旅馆的火灾延续时间应按3小时计算，其它高层建筑可按2小时计算。自动喷水灭火系统可按1小时计算。消防水池的总容量超过500立方米时，应分成两个能独立使用的消防水池。3.供消防车取水的消防水池应设取水口或取水井，其水深保证消防车的消防水泵吸水高度不超过6米。取水口或取水井与被保护高层建筑的外墙距离不宜小于5米，并不宜大于100米。消防用水与其它用水共用的水池，应采取确保消防用水不作他用的技术措施。寒冷地区的消防水池应采取防冻措施。4.高层建筑群可共用消防水池和消防泵房。消防水池的容量应按消防用水量最大的一幢高层建筑计算。室外消火栓1.室外消火栓的数量应按规定的室外消火栓用水量,经计算确定，每个消火栓的水量应为10～15升/秒。室外消火栓应沿高层建筑均匀布置,消火栓距高层建筑外墙的距离不宜小于5米,并不宜大于40米;距路边的距离不宜大于2米。在该范围内的市政消火栓可计入室外消火栓的数量。2.室外消火栓宜采用地上式，当采用地下式消火栓时，应有明显标志。室内消防给水管道1.室内消防给水系统应与生活、生产给水系统分开独立设置。室内消防给水管道应布置成环状。室内消防给水环状管网的进水管和区域高压或临时高压给水系统的引入管不应少于两根，当其中一根发生故障时，其余的进水管或引入管应能保证消防用水量和水压的要求。2.消防竖管的布置，应保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时达到被保护范围内的任何部位。每根消防竖管的直径应按通过的流量经计算确定，但不应小于100毫米。十八层及十八层以下，每层不超过8户，每层建筑面积不超过650平方米的塔式住宅，当设两根消防竖管有困难时，可设一根竖管，但必须采用双阀双出口型消火栓。3.室内消火栓给水系统应与自动喷水灭火系统分开设置，有困难时，可合用消防泵，但在自动喷水灭火系统的报警阀前(沿水流方向)必须分开设置。4.室内消防给水管道应采用阀门分成若干独立段。阀门的布置，应保证检修管道时关闭停用的竖管不一根。当竖管4根时，可关闭不相邻的两根。群房内消防给水管道的阀门布置可按现行的国家标准《建筑设计防火规范》的有关规定执行。阀门应有明显的启闭标志。5.室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统应设水泵结合器，并应符合下列规定：水泵结合器的数量应按室内消防用水量经计算确定。每个水泵结合器的流量应按10～15升/秒计算。消防给水为竖向分区供水时，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵结合器。水泵结合器应设在室外便于消防车使用的地点，距室外消火栓或消防水池的距离宜为15～40米。水泵结合器宜采用地上式，当采用地下式水泵结合器时，应有明显标志。室内消火栓除无可燃物的设备层外，高层建筑和群房的各层均应设置室内消火栓，并应符合下列规定：1.消火栓应设在走道、楼梯附近等明显易于取用的地点，消火栓的间距应保证同层任何部位有两个消火栓的水枪充实水柱同时到达。消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定，且建筑高度不超过100米的高层建筑不应小于10米;建筑高度超过100米的高层建筑不应小于13米。3.消火栓的间距应由计算确定,且高层建筑不应大于30米,裙房不应大于50米。4.消火栓栓口离地面高度宜为1.10米,栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面相垂直。５消火栓口的静水压力不应大于0.80mpa,当大于0.80mpa时，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.05mpa时，消火栓处应设减压装置。６消火栓应采用同一型号规格。消火栓栓口直径应为65毫米，水带长度不应超过25米，水枪喷嘴口径不应小于19毫米。７临时高压给水系统的每一个消火栓处应设直接启动消防泵的按钮，并应设有保护按钮的设施。８消防电梯间前室应设消火栓。９高层建筑的屋顶应设一个装有压力显示装置的检查用的消火栓，采暖地区可设在屋顶层出口处或水箱间内。消防水箱1.采用高压给水系统时，可不设高位消防水箱。当采用临时高压给水系统时，应设高位消防水箱，并应符合下列规定：(1)高位消防水箱的消防储水量：一类公共建筑不应小于18立方米;二类公共建筑和一类居住建筑不应小于12立方米;二类居住建筑不应小于6立方米。(2)高位消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓静水压力。当建筑不超过100米时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.07mpa；当建筑超过100米时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.15mpa。当高位消防水箱不能满足上述静压要求时，应设增压设施。(3)并联给水方式的分区消防水箱容量应与高位消防水箱相同。(4)消防用水与其它用水合用的水箱，应采取确保消防用水不被他用的技术措施。(5)除串联消防给水系统外，发生火灾时由消防水泵供给的消防用水不应进入高位消防水箱。2.设有高位消防水箱的消防给水系统，其增压设施应符合下列规定：(1)增压水泵的出水量对消火栓给水系统不应大于5升/秒;对自动喷水灭火系统不应大于1升/秒。(2)气压水罐的调节水容量宜为450升。注：其中消火栓给水系统300升，自动喷水灭火系统150升。3.消防卷盘的间距应保证有一股水流内达到室内地面任何部位，消防卷盘的安装高度应便于取用。注：消防卷盘的栓口直径宜为25毫米，配备胶带内径不小于19毫米，消防卷盘喷嘴口径不小于6.00毫米。水泵结合器室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统应设水泵结合器，并应符合下列规定：1.水泵结合器的数量应按室内消防用水量经计算确定。每个水泵结合器的流量应按10～15升/秒计算。2.消防给水为竖向分区供水时，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵结合器。3.水泵结合器应设在室外便于消防车使用的地点，距室外消火栓或消防水池的距离宜为15～40米。水泵结合器宜采用地上式，当采用地下式水泵结合器时，应有明显标志。消防水泵和消防泵房1.独立设置的消防水泵房，其耐火等级不应低于二级。在高层建筑内设置消防水泵房时，应采用耐火极限不低于2.00小时的隔墙和1.5小时的楼板与其它部位隔开，并应设甲级防火门。2.当消防水泵房设在首层时，其出口宜直通室外。当设在地下室或其它楼层时，其出口宜直通安全出口。3.消防给水系统应设置备用消防水泵，其工作能力不应小于其中最大一台消防工作泵。4.一组消防水泵，吸水管不应少于两条，当其中一条损坏或检修时，其余吸水管应仍能通过全部水量。消防水泵房应设不少于两条的供水管与环状管网连接。消防水泵应采用自灌式吸水，其吸水管应设阀门。供水管上应装设试验和检查用压力表和65毫米的放水阀门。5.当市政给水环形干管允许直接吸水时，消防水泵应直接从室外给水管网吸水。直接吸水时，水泵扬程计算应考虑室外给水管网的最低水压，并以室外给水管网的最高水压校核水泵的工作情况。高层建筑消防给水系统应采取防超压措施。自动灭火系统以下建筑和部位应设自动喷水灭火系统：一建筑高度超过100米的高层建筑，除面积小于5.0平方米的卫生间，厕所和不宜用水扑救的部位外，均应设自动喷水灭火系统。二建筑高度不超过100米的一类高层建筑及其裙房的下列部位，除普通住宅和高层建筑中不宜用水扑救的部位外，应设自动喷水灭火系统：１公共活动用房。２走道、办公室和旅馆的客房。３可燃物品库房。４高级住宅的居住用房。５自动扶梯底部和垃及道顶部。三二类高层建筑中的商业营业厅，展览厅等公共活动用房和建筑面积超过200平方米的可燃物品库房，应设自动喷水灭火系统。四高层建筑中经常有人停留或可燃物较多的地下室房间，应设自动喷水灭火系统。五超过800座位的剧院、礼堂的舞台口宜设防火幕或水幕分隔。六高层建筑内的可燃油油浸电力变压器室、充可燃油的高压电容器和多油开关室等，应设气体或水喷雾等自动灭火系统。七高层建筑的下列房间，应设气体等自动灭火系统：１大、中型电子计算机房。２珍藏库。３自备发电机房。４贵重设备室。二类高层建筑中的商业营业厅，展览厅等公共活动用房和建筑面积超过２００ｍ2的可燃物品库房，应设自动喷水灭火系统。自动喷水灭火系统的设置自动喷水灭火装置具有安全可靠、实用、灭火成功率高等优点,是当今世界上比较普遍使用的固定灭火系统。它已有百年以上的历史,在国内也有五十多年的历史了。但直到七八十年代我国高层建筑迅速发展时期,自动喷水灭火系统才较普遍的应用于高层建筑防火设计中。这一新的建筑防火技术正在普遍推行,根据我国目前的经济条件还不能在所有的建筑物上普遍采用,只在那些重要的、火灾危险性大的受灾后损失严重的建筑物安装自动喷水灭火装置。在《高规》中规定,下列建筑内应设置自动喷水灭火系统。┏━━━━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━┓┃应设置自动喷水灭火系统的建筑物│应设置自动喷水灭火系统的部位┃┣━┯━━━━━━━━━━━━━━┿━━━━━━━━━━━━━━━━┫┃一│高级住宅│１舞台、观众厅、会议室、展览厅、┃┃│医院病房楼│多功能厅、舞厅、餐厅、厨房、门┃┃│高级旅馆│厅、电梯厅、商场营业厅和体育健┃┃类│每层建筑面积超过1000m2的商│身房等公共活动用房；┃┃│业楼、展览楼、综合楼│２走道、办公室和旅馆客房；┃┃│每层建筑面积超过800m2的电信│３汽车停车库和可燃物品库房；┃┃│楼、财贸金融楼│４自动扶梯底部和垃岌道顶部。┃┃建│中央级、省级广播电视楼│┃┃│省级的邮政楼和防灾指挥调度楼│┃┃│大区级和省级的电力调度楼│┃┃│每层建筑面积超过1200m2的商│┃┃筑│住楼│┃┃│藏书超过100万册的藏书楼│┃┃│重要的档案楼、科研楼、办公楼│┃┠─┴──────────────┼────────────────┨┃二类建筑商场│营业厅、展览厅┃┠────────────────┼────────────────┨┃其他二类建筑│展览厅┃┗━━━━━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━━━━┛以下建筑和部位应设自动喷水灭火系统：１建筑高度超过100ｍ的高层建筑，除面积小于5.0ｍ2的卫生间，厕所和不宜用水扑救的部位外，均应设自动喷水灭火系统。２建筑高度不超过100ｍ的一类高层建筑及其裙房的下列部位，除普通住宅和高层建筑中不宜用水扑救的部位外，应设自动喷水灭火系统：１）公共活动用房。２）走道，办公室和旅馆的客房。３）可燃物品库房。４）高级住宅的居住用房。５）自动扶梯底部和垃圾道顶部。３二类高层建筑中的商业营业厅，展览厅等公共活动用房和建筑面积超过200ｍ2的可燃物品库房，应设自动喷水灭火系统。４高层建筑中经常有人停留或可燃物较多的地下室房间，应设自动喷水灭火系统。消防给水管道布置一消火栓给水系统管道布置高层建筑必须立足于以室内消防设施来扑救火灾。室内消火拴给水系统是高层建筑的主要消防设施,"高规"中有较普通建筑更严格的要求。高层建筑室内消火拴给水系统设计应遵循以下的一般原则。1高层建筑必须设置室内消火拴给水系统,室内消火拴给水系统应与其他给水系统分开独立设置。与自动喷水灭火系统也应分开独立设置,当设计有困难时,可合用消防泵,但在自动喷水灭火系统的报警阀前必须分开设置。2室内消火拴给水系统管道,应布置成环状管网。其进水管或引入管不应少于两条,当其中一条发生故障时,其余的进水管或引入管应仍能保证消防用水量和所需水压的要求。3室内消火拴给水系统竖管的布置应保证同层任何部位有两个消火拴的水枪的充实水柱同时到达。每根立管的直径不应小于100毫米。4消火拴处的静水压力不应超过80米水柱,超过要求时应采用竖向分区给水系统。消火拴拴口的出水压力大于50米水柱时,消火拴处应设减压装置。5消防电梯前室应设消火拴,但不计入同层消火拴总数。6临时高压制给水系统的每个消火拴处应设直接启动消防泵的按钮,并应设保护按钮的设施。7高层建筑物的屋顶应设检验用的消火拴。采暖地区可设在屋顶出口处或水箱间。8高层建筑室内消火拴给水系统在建筑高度50米至80米以下部分的分区,应设置水泵接合器,每个接合器的流量应按10─15L/s计算。水泵接合器的数量按室内消防用水量计算决定。9高层建筑室内消火拴的拴口直径应为65毫米,配备的水龙带长度不应超过25米,水枪喷咀口径不应小于19毫米。每支水枪的最小流量为5L/S。10小口径消火拴的用水量可不计入建筑消防用水量之内。二自动喷洒灭火系统的管道布置1供水干管供水干管宜构成环状,系统的进水管不宜少于两条,每条进水管的管径应系统按设计负荷计算。当一条进水管发生故障时,另一条进水管仍能保证全部用水量和水压。系统管网上应设置水泵接合器。环状供水干管应设分隔阀门,阀门应经常处于开启状态且有明显的启闭标志,一般应采用明杆阀门。报警阀后的配水管道上不宜安装阀门。系统的每个竖向分区都宜单独设置报警控制阀,每个报警控制阀控制的喷头数不应超过800个。2配水管网配水管网宜按竖向分区和水平分区并考虑建筑的功能分区,划分为若干计算单元,每个计算单元的喷头数不宜超过100个,每个计算单元宜设一个水流指示器。这(100)并不是一个绝对的要求,主要是为了计算时使各计算分区易于平衡。例如对于中危险级建筑设计作用面积为200平方米,计算喷头数为16─20个,每根支管有5个喷头时,计算支管只有4根,在最不利作用面积以外的支管管径就比实际需要的大了,虽然可以满足需要但金属材料是很浪费的。3配水支管轻危险级和中危险级建筑物,配水管每侧的支管上设置的喷头数不应多于8个,同一配水支管在吊顶上下都布置有喷头时,其上或下侧的喷头各不多于8个;对于严重危险级建筑物,支管上设置的喷头不应多于6个。配水支管宜在配水管的两侧均匀分布,每根支管的管径不应小于25毫米。也不宜大于50毫米。配水支管和配水管的管径分配,有两种方法。按照喷头数估算管径时,支管管径呈25、32、40、50等沿途逐渐增大,异径管件较多,安装也不方便。设计实践中常常采用支管同一直径的作法,计算和安装都比较方便。对于不同的危险等级，带有不同喷头数量的支管管径，可参考下表。┏━━━━━━━━━━━━┯━━━┯━━━┯━━━┯━━━┯━━━┓┃支管上的喷头数量│３│４│５│６│７┃┠──────┬─────┼───┼───┼───┼───┼───┨┃支管管径│轻危险级│３２│４０│４０││┃┃├─────┼───┼───┼───┼───┼───┨┃DN(mm)│中危险级│３２│４０│４０│５０│５０┃┗━━━━━━┷━━━━━┷━━━┷━━━┷━━━┷━━━┷━━━┛2. 高层建筑结构的受力特点和结构概念设计2.1. 高层建筑结构上的荷载作用2.1.1. 竖向荷载1. 恒荷载按材料重度（重力密度）与构件尺寸进行计算。2. 楼面、屋面活荷载可从荷载规范—《建筑结构荷载规范》）中查得，但要注意以下情况（1） 施工中采用附墙塔、爬墙塔等对结构受力有影响的超重机械或其它施工设备时，根据具体情况验算施工对结构的影响（2） 旋转餐厅轨道和驱动设备的重量（3） 擦窗机等清洗设备（4） 屋面小型直升机3. 活荷载的不利布置一般不考虑楼面活荷载的不利布置，因为（1） 活荷载占总竖向荷载的份额较小（2） 实际结构中并非按某些跨有活荷载，而其它一些跨无活荷载，而是某家或房间里有无活荷载，而且家具一般总是存在的。（3） 即使在计算机高度发展的今天，模拟活荷载最不利布置仍非常困难。2.1.2. 风荷载空气的流动受到建筑物的阻碍，会有建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即是建筑物所受的风荷载。风是空气流动形成的，风对建筑物的作用是不规则的，风压随风速、风向变化的紊乱变化而不断改变，实际上风荷载是随时间变化的动力荷载，将10min以上长周期的风压(大于高层建筑结构自振周期0.5—10s)，常称稳定风压，在设计中作为静荷载考虑，对建筑物产生侧移；另一种风是短周期部分(只有几秒钟左右)，常称阵风脉动，上图中沿平场风压上下的波动部分为脉动风压，它的强度随时间按随机规律变化。由于它周期较短，作用性质是动力的，这种脉动风压使建筑物在平均侧移的附近左右摇摆，引起结构的振动，设计时采用加大风载的方法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数z。（1） 基本风压基本风压与风速有关，规范取W。＝V2／1600。《荷裁规范》规定，取该地区(城市)空旷平坦地面上离地10m处，30年一遇，10min平均最大风速V作为计算基本风压的依据。对于山区或海岛等特殊地形处可用一些系数来调整基本风压仅。荷载规范给出的w。值适用于多层建筑、对一般高层建筑和特别重要的、或有持殊要求的高层建筑，适当提高基本风压的保证系数是必要的，因此分别取50年一遇和100年一遇的风速计算基本风压值，即取《荷载规范》给出的W。乘一系数，对一般高层建筑取1.1W。特别重要的高层建筑取1.2W。作为基本风压值。（2） 风压高度变化系数在10m以上、随着高度的增加，风速受地面影响越小、风速加快，风压值增加，风速与地面高度的关系符合指数函数规律，也与地面粗糙度有关，地面愈租糙，风的阻力大，风速小。《荷载规范》把地面粗糙度分为三类。A类：近海海面、海岸、湖岸、海岛及沙漠地区；B类：由野、乡村、丛林、斤陵及房屋比较稀疏的中、小城镇及大城市郊区C类：平均建筑高度15m以上、有密集建筑群的大城市市区。荷载规范结出了风压高度变化系数，用以修正基本风压。（3）风载体型系数风载体型系数主要与建筑物的体型、尺寸等几何性质有关，高层建筑的体型变化大且复杂，一般都通过实测或风洞模拟试验得到。当风流动经过建筑物时，对建筑物不同部位会产生不同效果，有压力，也右吸力，空气流功还会产生涡流，对建筑物局部有较大的压力或吸力。风压在建筑物表面的分布是不均匀的。下图给出风压沿房屋表面的分布图。风压除与建筑物平面形状有关外，还与建筑物的高宽比有关，高宽比增大，s增大。矩形平面的高层建筑s与风向角有关,为建筑表面法线与风作用方向的夹角，s随增大而减小。但压力分布沿宽度趋于不均匀。当＝0度时，沿宽度均为压力，当＝60度时，宽度两端各为压力和吸力，此时将对房屋产生扭矩。s还与建筑物的表面形态(有无阳台、遮阳板以及横、竖线条处理等)及建筑物的透气性有关，如表面有明显凹凸，其迎风面的体型系数比表面平整大，尤其当表面有竖线条处理时更为明显，一般增大6%—8％，建筑物的透气性越大，s越小。在建筑体积相同的情况下，合理选择体型．可有效降低风对结构的作用，一般情况下，十字形、Y形、六边形及圆型平面的s小于矩形平面的s，从而对于矩形平面，将角偶处进行适当的平滑处理，如改为圆角或截角，将减小s值。 根据国内外风洞试验和有关规定，对高层建筑群体，须考虑风载体型系数的增大系数，即高层建筑群体之间相互干扰，会使风压分布增大，称为群楼效应。（3）风振系数z风的作用是不规则的，风压随风速、风向的紊乱变化而不停改变。除了看成静荷裁的稳定风压外，还有脉动风压使建筑物在平均侧移附近振动，脉动风压对建筑产生的动力效应与建筑物高度和刚度有关，对高度较大、刚度较小的高层建筑，脉动风压会使位移加大，设计时采用加大风载的办法来考虑这种动力效应，在风压值上乘以风振系数z。规范规定，建筑高度大于30m且高宽比大于1.5的高层建筑应考虑风振影响。高层建筑的风振系数，按下式计算： (2.3)设计时应分别计算风载对建筑物的总体效应及局部效应。总体效应是指作用在建筑物上的全部风荷载使结构产生的内力及位移，局部效应是指风载对建筑物某个局部产生的内力及变形。1．总风载计算总体效应时，采用各个表面承受风力的合力，迎风面积取垂直于风向的最大投影面 (2.4)2．局部风裁实际上风压在建筑物表面上是不均匀的，在验算墙板、女儿墙、窗破璃、玻璃幕墙、广告脾、挑檐、阳台等构件的承载力和连接件的强度时，应考虑局部风载的不利作用．可采用如下图所示的局部风荷载体型系数2.1.3. 地震作用1. 基本概念地震作用是指地震波的作用产生的地面运动，通过房屋基础影响上部结构，使结构产生振动，由于是间接施加在结构上，应称为地震作用，而不称为荷载，结构的地震反应包括速度、加速度和位移反应。水平传播的地震波使结构产生水平振动，而竖向传播的地震波使房屋产生竖向振动，设计中主要考虑水平地震作用、只有震中附近的高烈度区，或大跨度结构，才同时考虑竖向地震的作用。地震作用和地面运动特性有关。地面运动的最重要的特性是强度(由幅值大小表示)、频谱与持时。强烈地震的加速度和速度幅值一般很大，但如果地震时间很短，对建筑物的影响可能不大；而有时地面运动的加速度和速度幅值并不很大，而地震波的卓越周期(频谱分析中能量占主导地位的频率成分)与结构物基本周期接近，或者振动时间很长，都可能对建筑物造成严重影响。因此称强度、频谱与持时为地震动三要素。地面运动的特性除了与震源所在位置、深度、地震发生原因、传播距离等因素有关外，还与地震传播经过的区域和建筑物所在区域的场地土性质有密切关系。建筑本身的动力特性是指建筑物的自振周期、振型与阻尼，它们与建筑物的质量和结构的列度有关。通常质量大、刚度大、周期短的建筑物在地震作用下的惯性力较大，刚度小、周期长的建筑物位移较大。特别是当地震波的卓越周期与建筑物自振周期相近时，会引起类共振，结内的地震反应加剧。2. 三水准抗震设计目标及一般计算原则抗震规范中规定设防烈度为6度及6度以上的地区，建筑物必须进行抗震设计。抗震设防的目标是按三个水准要求，“小震不坏，中震可修，大震不倒”第一水准：在小地震(众值烈度，50年超越概率为63．2％)结构应处于弹性状态，结构不损坏，不修理仍可继续使用。第二水准：在中震(设防烈度即一般采用基本烈度，50年超越概率为10％)作用下，允许结构某些部位达到或超过屈服极限(钢筋混凝土结构会产生裂缝)，产生弹塑性变形，吸收并耗散地震能量，使结构保持稳定，经一般修理或不修理可继续使用。第三水准：在强震(罕遇烈度，50年超越概率为2％—3%)作用下，结构进入弹塑性大变形状态，部分产生破坏，结构不能倒塌，避免危及生命安全．即要求坏而不倒。为达到三水准要求，抗震设计采用两阶段的设计方法。第一阶段为设计阶段。除了在确定结构方案和结构布置时应考虑抗震要求外，还要按设防烈度进行结构分折和地震内力计算及弹性位移计算，用极限状态方法设计截面配筋，并按延性要求采取相应的抗震措施，使之具有第二水准的变形能力，从而实现“小震水坏”和“中震可修”。这一阶段设计对所有抗震设计的高层建筑都必须进行。第二阶段是验算阶段。对抗震要求较高的建筑结构(如甲类建筑)，要用罕遇地震作用计算易损部位(薄弱层)的弹塑性侧移变形。如果层间变形不超过允许值1／50，应采取措施提高薄弱层的承载能力，增加变形能力，加强抗震构造措施；若变形超过允许值，应重新设计(修改第一阶段设计)，使薄弱层的弹塑性位移不超过允许位移，满足大震不倒的要求。高层建筑结构应按下列原则考虑地层作用：（1）抗侧力结构正交布置时，可在结构两个主轴方向分别考虑水平地震；有斜交抗侧力结构时，应分别考虑各斜交方向的水平地震作用。（2）质量与刚度明显不对称、不均匀的结构，应考虑水平地震作用的扭转影响。（3） 9度设防时应考虑竖向地震作用的不利组合。3. 地震作用的计算方法确定地震作用的方法可分为静力法、反应谱方法和时程分析方法(直接动力法)三大类。反应谱方法是用动力方法计算质点体系地震反应，建立反应谱；再用加速度瓜谱计算结构的最大惯性力作为结构的等效地震荷载；然后按静力方法进行结构计算及设计的方法。所以亦称似静力法，我国抗震规范规定，一般建筑可按此法确定等效地震力。时程分析法是一种直接动力法，是在地基土上作用地震波后(按烈度、近震、远震和场地类别选用适当数量的实际地震记录或人工模拟的地面运动的加速度时程曲线)，通过动力计算方法直接求得上部结构反应的一种方法。 单自由度体系周期与刚度的关系2.1.4. 温度和其它作用在建筑结构的使用过程中，由于温度变化、材料收缩、混凝土徐变、基础沉降，地震等，都会在其上产生作用效应，如内力和变形。1. 温度—收缩缝实际工程设计中，不必计算由温度产生的结构内力。因为温度场的分布、收缩系数都难以精确确定，而且混凝土又不是完全弹性材料，理论计算与实际情况有较大的差异。通常，高层建筑结构温度—收缩缝最大间距按规范确定。目前，已建成的许多工程由于采取了一系列措施，并进行合理的施工，伸缩缝的间距已超出了有关规定限制。例如广州白云宾馆（33层，现浇剪力墙，高115m）长度已达70m。北京许多高层建筑结构的长期更大，如昆仑饭店达114m，京伦饭店达138m。大量的经验及分析说明，多层建筑物的温差作用可以忽略不计；但对30层以上的超高层建筑，必须考虑温度的影响。减小温差的综合技术措施有（1） 直接阳光照射的屋面加厚隔热保温层，或设置架空通风屋面，避免屋面板温度变化过于激烈。（2） 合理选择结构形式，降低结构约束程度。如将剪力墙结构的顶层改为框架（3） 合理布置分布钢筋，重视构造钢筋的作用。（4） 在温度变化影响较大的部位提高配筋率，如顶层、山墙及纵墙两端。一般配筋率都大于0.3%，而最小配筋率要求是0.25%。（5） 提高混凝土的抗拉强度，对超长结构采用后浇带，或设伸缩缝。 每隔40m左右留后浇带，后浇带一般用高标号混凝土充填，后浇带填筑可以在主体混凝土浇筑后两个月顺序流水进行，有困难时至少也要一个月后浇筑。 后浇带须贯通结构整个横截面，应选择对结构受力影响最小的部位通过，不要在同一个平面内，因为曲折延伸可以避免全部钢筋在同一平面内搭接。2. 沉降缝沉降缝用来划分层数相差很远、荷载相差很大的高层建筑部分，避免由于不均匀沉降而使结构产生损坏。建筑结构各部分沉降差的处理大体有三种方法：（1） 放——设沉降缝，让各部分自由沉降；（2） 抗——采用刚性很大的基础，用基础本身的刚度来抵抗沉降差；（3） 调——在设计与施工中采取措施调整各部分的沉降，减少不均匀沉降，从而降低由此产生的结构内力。高层建筑主楼与裙房之间层数与荷载都相差很远，一般在具有下列条件之一时才能不设沉降缝（1） 采用端承桩，桩尖直至基岩，建筑物各部分之间沉降差很小（2） 地基条件较好，沉降计算可靠在情况（2）时，由于地基好，计算沉降量有把握，可以采取措施控制沉降，如先施工主楼，后施工裙房。上述两种情况下，主楼与裙房之间留后浇带，等沉降稳定后再浇筑后浇带。3. 防震缝在有抗震设防要求时，各结构单元之间必须留有足够宽度。考虑到相邻结构单元有相向振动可能，所以缝宽不应小于相邻单元位移之各（按较低的结构单元顶部标高处的位移计算）除了设置温度—收缩缝和沉降缝之外，在下列情况下，不要单独设置防震缝。（1） 各部分结构刚度相差很远；（2） 各部分质量相有效期很远；（3） 各部分有较大的错层；高低层之间不要采用主楼设牛腿，低层屋面或楼面梁搁在母腿上的做法。凡是要设缝，就要分得彻底，凡是不设缝，就要连接牢固，绝不能将结构单元之间设计得似分不分，似连不连，“藕断丝连”。2.2. 高层建筑结构的受力特点和工作特点2.2.1. 考虑高层建筑结构的整体工作性能楼面在其平面内的刚度为无穷大。竖向荷载大致按受荷面积分配，但水平荷载主要按抗推刚度分配。按受荷面积分配时：1/6;1/3;1/3;1/6.按协同工作分配时：4/10;1/10;1/10;4/102.2.2. 水平作用对高层建筑结构的影响占主导地位2.2.3. 高层建筑结构刚度大、延性差、易损坏设计时要注意提高其延性，如强柱弱梁，强剪比弯，强节点比构件，强压弱拉。2.2.4. 考虑结构的薄弱层进行结构薄弱层验算，满足大震不倒的要求。2.3. 高层建筑结构体系和结构布置2.3.1. 高层建筑结构布置的原则(1)平面布置简单、规则、对齐、对称，宜采用方形、矩形、圆形、Y形、A形等有利于抵抗水平荷载特别是水平地震作用的建筑平面，平面中若有突出部位，其突出长度上宜减少，凹角处宜采取加强措施。(2)力求结构的刚心、质心尽可能地和水平外力合力的作用线重台，减少偏心，否则应考虑其不利影响，有时甚至要付出很高的代价。(3)控制结构的高宽比。高层建筑的高宽比不宜超过的限值。(4)沿竖向结构刚度和质量分布均匀，不要发生过大的突变．尽量避免夹层、错层和抽柱等现象。否则对结构的受力极为不利。(5)合理地设置变形缝2.3.2. 高层建筑结构体系(一)框架结构体系1．柱网布置在一般情况下应根据使用要求和建筑平面确定框架结构的柱网布置，在考虑层高因素后初步确定梁和柱截面型式和尺寸。各种情况下的框架结构柱网布置举例见下图在高层建筑中梁柱必须做成刚接。其柱网尺寸在6—8m间较为经济、合理。柱网可布置成横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架混合承重方案，2．楼面、屋面层高层建筑结构设计中应有“楼(层)面层在自身平面内的抗弯刚度为无限大的假定”这就要求其楼(屋)面层除按承受竖向荷裁作用时满足设计要求外，还应保持一定的整体刚度。当房屋高度超过50m时，应采用现浇楼面其厚度不应小于100mm，房屋高度不超过50m时，除现浇楼面外，还可采用装配整体式楼盖，也对采用与框架梁或剪力墙有可靠连接的预制大楼板楼面。屋面、结构转换层、平面复杂或开洞过大的楼层应采用现浇楼面结构。（二）剪力墙结构体系1．剪力墙结构的平面布置（1）剪力墙应双向或多向布置，宜拉通对直，纵横墙体交叉(以形成T形、工形)等组合截面。不可布置成不利于抗震设计的鱼骨形，和发生“十字头”(2)较长的剪力墙可用楼板(无连梁)或弱的连梁分为若干个独立墙段。每个独立墙段可以是实体墙、整体小开口墙、联肢墙或壁式框架。每个独立墙段的总高度与长度之比不宜小于2。2．剪力墙的竖向布置(1)剪力墙沿坚向应贯通全高，墙厚宜逐步减少、避免刚度突变，造成应力集中。(2)剪力墙的门窗洞宜上下对齐、成列布首。形成明确的墙肢和连梁，不宜采用错洞墙洞口设置应避免墙肢刚度相差悬殊。(3)墙肢截面高度与厚度之比不宜小于3。(三)框架—剪力墙结构体系1．剪力墙的平面布置(1)地震设防区剪力墙应沿房屋的纵横两个方向布置。(2)剪力墙宜对称布置在建筑物的端部附近，布置在平面形状变化处(如楼梯间、电梯井)以及恒载大的地方。剪力墙越靠近端部越能增加结构整体的抗扭转能力。必须注意将剪力墙的位置调整到抗侧刚度中心尽量和质心接近，以减少地震作用时产生的扭转。(3)纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内。房屋纵向较长时，不宜集中在两端布置，否则宜留施工后浇带以减少温度、收缩应力的影响。(4)当剪力墙墙肢截面宽度过大，可用门窗口或施工洞形成联肢墙。(5)剪力场布置不宜过分集中，每道剪力墙承受的水平力不宜超过总水平力的40％。2．剪力墙的间距为保证框架—剪力墙结构体系协同式作，剪力墙的间距不能过大。3．剪力墙的数量归根结底，剪力墙的数量应由计算决定。在框架—剪体系中整个建筑物的侧移是否满足要求，很大程度上决定于剪力筋的数量，应最后通过总体侧移的计算来确定其数量(包括截而尺寸)。但进行初步设计时可利用简赂的估算法定出剪力墙的数量，当在结构计算后不符合要求时、应调整其数量后再重新进行计算。横向剪力墙数量可采用“壁率”估算，即其涵义为楼层中每单位建筑面积内含有横向剪力墙的长度，其值以5—l2为宜，随结构高度不同作相应调整。〔四〕底层大空间剪力墙结构布置1.底层应设落地剪力墙和(或)落地简体*在平面为长矩形的建筑(板式建筑)中，落地横向剪力墙的数目与全部横向剪力墙数日之比，非抗震设汁时不宜少于30％；需要抗震设防时不宜少于50％。2．底层落地剪力墙和简体应加厚．并可提高混凝土强度等级以补偿底层的刚度。上下层刚度比宜接近于l。非抗震设计时个应大于3；需要抗震设防时，不应大于2。Gi、Gi+1—第j层、第i十l层的混凝土剪切变形模量；Ai、Ai+1—第i层、第i十l层的折算抗剪截面面积，Aw—在所计算的力向上，剪力墙有效截面面积；Ac—全部柱截面面积；Hi、hi+1第i层、第i十1层层高。3．落地剪力墙和简体的洞口宜布置在墙体的中部。4．框支剪力墙结构框支梁上的一层墙体内不宜设边门洞，不得在中柱上方设门洞5.落地剪力墙的间距L应符合以下规定：非抗震设计：LB，L36m；抗震设计：6、7度时，L2.5B，L30m；8度时，L2B;L24m；2.4. 高层建筑结构的概念设计1. 避免地面变形的直接危害；选择有利地段2. 减少地震能量输入；薄的场地覆盖层、坚实的场地土、错开卓越周期。3. 削减地震反应；提高结构在阻尼、采用高延性构件、附设耗能装置4. 有利的房屋体形；平面简单、立面均匀变化、合适的房屋高度、不大的房屋高宽比、足够的基础埋深、变形缝的合理设置。5. 合理的结构布置；结构力求对称、结构竖向等强、屋顶小塔楼的合理设计6. 恰当的结构材料；7. 多道抗震防线；如框架—剪力墙、框—撑体系、筒体—框架体系、筒中筒体系8. 抗侧力体系的优化；足够的抗推刚度、结构超定定次数要多、优良的屈服机制、优良的耐震构件和耗能构件9. 控制结构变形；10. 刚度、承载力和延性的匹配；11. 确保结构的整体性；结构应具有连续性、构件间连接可靠、提高竖向整体刚度12. 减轻自重减小楼板厚度、尽量减薄墙体、应用高强混凝土、轻质材料的应用13. 妥善处理非结构部件考虑填充墙的影响、玻璃幕墙的正确构造、外墙板的可靠连接3. 结构设计的一般原则3.1. 基本假定1. 弹性变形假定（用弹性方法分析结构，并考虑构件的弹塑性）2. 刚性楼板假定（diaphragm）3. 平面抗侧力假定（框架或剪力墙仅承受其平面内的内力）3.2. 荷载效应及地震作用效应的组合高层建筑结构构件承载力应按下列公式验算：1. 无地震作用 (3.1)Q、W、—分别为楼面活荷载和风荷载组合系数，当永久荷载效应起控制作用时，0.7，0；当可变荷载效应起控制作用时，1.0，0.6；或0.7，1.0；对书库、档案库、通风机房和电梯机房，楼面活荷载组合系数取0.7的场合应取为0.9.（1） 承载力计算时：A． 永久荷载分项系数：当其效应对结构不利时，对由永久荷载效应控制的组合应取1.35，对可变荷载效应控制的组合应取1.2；当其对结构有利时，取1.0；B． 其它分项系数取1.4（2） 位移计算时，式中各分项系数均应取1.02.有地震作用 (3.2)承载力计算时，分项系数按表3.1取值；位移计算时取1.0.3.3. 构件承载力计算、结构稳定验算和抗倾覆验算3.3.1. 构件承载力计算无地震作用有地震作用 EK—构件承载力抗震调整系数，考虑到地震作用时间短、材料快速加载时承载力高，对不同的受力状态作相应的调整。3.3.2. 结构稳定验算和抗倾覆验算1.结构稳定验算主要控制在风荷载或水平地震作用下，重力荷载产生的二阶效应不致过大，以免引起结构失稳倒塌。对剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构 (3.5)对框架结构(i=1,2,…n) (3.6)2.结构抗倾覆验算 主要考虑高层建筑高度较大，基底面积较小，在水平风荷载和地震作用下，产生较大的倾覆力矩。 (3.7)Ms—稳定力矩，计算时，恒载取90%，楼面活荷载取50%Mo—倾覆力矩，按风荷载或地震作用计算。3.4. 高层建筑结构的水平位移限值在正常使用条件下，高层建筑结构应具有足够的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。正常使用条件下的结构水平位移按规定的风荷载、地震作用和规定的弹性方法计算。按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比△u/h宜符合以下规定1. 高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比△u/h不宜大于下表的限值；2. 高度等于或大于250m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比△u/h不宜大于1/500；3. 高度在150～250m之间的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比△u/h的限值按以上1和2的限值线性插入取用。注：楼层层间最大位移△u以楼层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。抗震设计时，楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响。3.5. 罕遇地震作用下薄弱层抗震变形验算为了达到大震不倒的目的1下列结构应进行弹塑性变形验算：1）7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的框架结构；2）甲类建筑和9度抗震设防的乙类建筑结构；3）采用隔震和消能减震技术的建筑结构。2下列结构宜进行弹塑性变形验算：1）采用时程分析的房屋和竖向不规则类型的高层建筑物；2）7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度抗震设防的乙类建筑结构；3）板柱-剪力墙结构。注：楼层屈服强度系数为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力与按罕遇地震作用计算的楼层弹性地震剪力的比值。y=按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力/按罕遇地震作用计算的楼层弹性地震剪力结构薄弱层（部位）层间弹塑性位移应符合下式要求 对7、8、9度抗震设计的高层建筑，在罕遇地震作用下，薄弱层（部位）弹塑性变形的计算可采用以下方法：1. 不超过12层且层侧向刚度无变化的框架结构，采用以下简化方法（1）结构薄弱层位置：A． 楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构，取底层B． 楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的结构，取该系数最小的楼层及相对较小的楼层，一般2~3层。（2）层间弹塑性位移计算Δup=ηpΔue或Δup=μΔuy=ηpΔuy/ξy式中Δup——弹塑性层间位移；Δuy——层间屈服位移；μ——楼层延性系数；Δue——罕遇地震作用下按弹性分析的层间位移；ηp——弹塑性层间位移增大系数，当薄弱层(部位)的屈服强度系数不小于相邻层(部位)该系数平均值的0.8时，可按表采用。当不大于该平均值的0.5时，可按表内相应数值的1.5倍采用；其他情况可采用内插法取值；ξy——楼层屈服强度系数。3.7. 设计要点3.7.1. 结构方案的选取3.7.2. 结构计算1. 计算模型轴力的影响2. 荷载取值根据荷载规范和实际情况，议案严防漏算3. 计算软件PKPM、SAP2000,等等，要确定是梁单元，还是柱单元，后者考虑轴力，前者不考虑；地震波要与场地类别一致，至少要输入两条地震波。对计算结构要进行分析，如结构的自振周期、振型、位移曲线、底部总剪力值。4. 特殊构件处理框支剪力墙的托梁、大跨度梁的挠度和裂缝宽度、开洞剪力墙等。5. 协同工作性能的处理剪力墙和框架、筒体和框架、等的关系要明确，如电梯井可能是支撑在框架上，也可能是剪力墙的一部分3.7.3. 抗震措施3.7.4. 延性延性是结构屈服后变形能力大小的一种性质，是结构吸收能量能力的一种体现，常用延性系数来表示延性的高底，延性系数是结构最大变形与屈服变形的比值： 承载力不同于延性，延性好的结构虽然可能开裂或产生很大的变形，但不致倒塌；延性差但承载力高的结构可能却因延性差而倒塌。保证延性的措施：强柱弱梁、强剪弱弯、强节弱杆、强压弱拉。3.7.5. 基础方案万丈高楼平地起，基础是关键，基础要满足结构强度和刚度的要求，保证结构的整体稳定性，并防止不均匀沉降。基础要有一定的埋置深度，一般要满足1/15房屋高度的要求，对桩基础，可放宽止1/18.设置适当的沉降缝。3.7.6. 构造措施1. 保证延性2. 保证主体结构与非结构构件的连接南京工业大学课程设计课程名称：高层建筑施工学院：土木工程学号：学生姓名：张驰班级：土木120620**年12月31日目录一、工程概况…………2二、编制依据…………3三、脚手架搭设方案…………………3四、脚手架搭设施工…………………4五、附着式升降脚手架搭设及验算…………………7六、脚手架验收要求………………10七、脚手架使用中应遵守的规定…………………13八、脚手架拆除……………………13九、搭设脚手架的安全措施………16十、钢管落地脚手架计算书………18十一、普通型钢悬挑脚手架计算书………………31一．工程概况建筑高度为99m，长80m，宽40m的一栋建筑，共23层，地下三层，一至二层为商业用房，三层至二十三层为办公用房。二．编制依据1.《建筑施工计算手册》2.《建筑施工手册》第四版3.《钢结构设计规范》GB50017-20034.《建筑结构荷载规范》GB50009-20015.《建筑施工脚手架实用手册（含垂直运输设施）》6.《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-20017.《建筑地基基础设计规范》GB50007-20028.《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99三．脚手架搭设方案1.本工程地上23层，一、二层层高4.79m，标准层层高3.95m，总高99m。2.内脚手架选择：3.9米层高以上的选用￠48×3.2管搭设满堂脚手架，3.9米层高以下的采用门式脚手架，定型钢脚手板搭设。3.外脚手架搭设选择：（1）外墙采用落地式双排脚手架；（2）建筑5层（17.5m）以下，采用落地式脚手架，5层以上采用型钢悬挑式脚手架，分四段搭设。17.5米至37.23米为第一段；37.23米至56.98米为第二段；56.98米至76.73米为第三段；76.73米以上为第四段。4.为保证施工安全，选用附着升降式脚手架，即爬架。四．脚手架搭设施工（一）满堂脚手架搭设施工1.材料选择：Φ48×3.2㎜脚手架钢管及配套扣件，1×1.5m竹脚手片。2.搭设要求：立杆间距1.5m，立杆离墙边300㎜，步高1.8m。搭设高度为楼板底下来1.7米，满铺脚手片，每块竹脚手片四周用铁丝扎牢。3.满堂脚手架在合适的位置设置上下人钢扶梯，楼梯四边高1.2米高扶手和0.5米高挡身杆。4.门式脚手架高度为一步，按两片一组定型脚手板搭设即可，以便于移动。（二）落地式双排脚手架搭设施工1.材料：Φ48×3.2㎜脚手架钢管及配套扣件，1×1.5m竹脚手片，阻燃型密目网。2.基础做法：100厚碎石垫层；100厚C15素砼基础；外侧设250宽砖砌排水明沟，转角处设置排水窨井。基础在地下室顶板上时，通长铺设40厚，150㎜宽松木板做垫板。3.脚手架立杆纵距1.5米，横距1.05米，离墙0.30米，步高1.8米。地下室搭设5步，写字楼、商务楼各搭设10步。4.脚手架搭设程序放样定位—摆扫地杆—逐根竖立杆—安装扫地杆—搭设第一步大小横杆及水平杆—铺设第一步脚手片—安装连墙杆—安装斜撑及剪刀撑—安装扶手杆及挡脚杆—接立杆—张挂安全网—三步搭设完毕后验收5.相邻立杆接长的位置应错开在不同的架步内，上下大横杆接长应错开在不同的立杆间距中。立杆各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。且接长必须采用对接扣件，严禁用两个活扣绑接。小横杆伸出立杆长度不小于100㎜，靠墙一端的外伸长度不大于0.4L。6.剪刀撑从转角处开始设置，连续满面设置，剪刀撑的斜杆与地面夹角为45～60度，剪刀撑斜杆接长采用搭接法，搭接长度不少于1米，搭接扣件不少于3个。7.拉接点设置，采用刚性拉结点，拉结点按“两步三跨”菱形布置，且纵距小于4.5米，步距小于3.6米，拉结点采用双扣件固定。8.脚手片满铺，第一步满铺，工作面两步满铺，每间隔四步满铺一步且从第一步开始每间隔四步用木板做好架体与结构体之间空隙密封，离墙面120-150㎜。9.每步架体设1.2米高防护栏杆和0.6米高中栏杆,下设0.18米高挡脚板，架体转角处立1.5米高竹脚手片挡板，脚手架外侧满挂密目安全网。10.架体四个角设防雷接地，其接地电阻小于10欧姆。11.架体搭设必须做到纵成线，横成方，杆身垂直。大横杆水平，小横杆伸出脚手架尺寸统一，钢管油漆颜色一致，无锈蚀。剪刀撑按黄黑色间隔油漆，以保证外观架的完整和美观。12.根据建筑物外形情况，选择恰当位置搭设上下人斜道，斜道坡度为1：3，斜道采用脚手架同等材料搭设，斜道上满铺脚手片，并和钢管扎牢，每隔300㎜扎一根20×40的防滑条，斜道外侧设扶手杆和挡脚板，外侧1/2面挂设密目安全网。（三）悬挑式外脚手架搭设1.材料选择：［16a号槽钢；Φ48×3.2脚手架钢管及配套扣件；Φ14钢丝绳；1×1.5m竹脚手片。2.悬挑梁和楼面固定方法：悬挑梁伸入楼面搁置长度不小于1.5米，设两个固定点，固定点采用￠16圆钢螺栓，钢板固定。3.悬挑梁采用Φ14钢丝绳上拉卸载，钢丝绳下面固定在外挑槽钢端头处，上面固定于上一层的砼梁内预埋的Φ16钢筋吊钩上。4.脚手架立杆纵距1.5米，立杆横距1.05米，离墙0.30米，步高1.8米。5.悬挑脚手架搭设步骤放样定位—安放槽钢挑梁—摆设扫地杆—逐根竖立杆—安装扫地杆—搭设第一步大小横杆及水平杆—铺设第一步脚手片—安装连墙杆—安装斜撑及剪刀撑—安装扶手杆及挡脚杆—接立杆—张挂安全网—三步搭设完后安装钢丝绳吊索—验收6.相邻立杆的接长的位置应错开在不同的架步内，上下大横杆接长应错开在不同的立杆间距中，且接长必须采用对接扣件，严禁两个活扣绑接。小横杆伸出立杆长度不小于100㎜。7.剪刀撑从转角处开始设置，连续满面设置，剪刀撑的斜杆与地面夹角为45-60度，剪刀撑斜杆接长采用搭接法，搭接长度不小于1米，搭接扣件不少于3个。8．拉结点设置，采用刚性拉结点，拉结点按“两步三跨”菱形布置，且纵距小于4.5米，步距小于3.6米，拉结点采用双扣件固定。9.脚手片满铺，第一步满铺，工作面两步满铺，每间隔四步满铺一步且从第一步开始每间隔三步用木板做好架体与结构体之间空隙密封。10步架体设1.2米高防护栏杆和0.3米挡脚杆，架体转角处立1.5米高竹脚手片挡板，脚手架外侧满挂密目安全网。10.架体四个角利用主体柱钢筋作防雷接地，其接地电阻小于10欧姆。11.架体搭设必须做到纵成线，横成方，杆身垂直。大横杆水平，小横杆伸出脚手架尺寸统一，钢管油漆颜色一致，无锈蚀。剪刀撑按黄黑色间隔油漆，以保证外观架的完整和美观。五．附着式升降脚手架搭设及验算（一）外架吊点及平面布置（二）附墙点预埋1.吊点的预埋点设在边梁上，每个吊点按设计位置中心线左右100mm各埋设一根预埋管。由于建筑物楼层间梁的平面位置有变动，预埋点的位置应以建筑物柱心为标准确定。2.预埋点平面位置要求按图确定，误差要求见附图。3.预埋管立面位置为该层楼板下表面以下100mm，误差要求见附图。4.每个吊点各楼层预埋点中心线在水平面上的投影与设计位置的误差：左右不大于20mm。5.预埋管必须与钢筋捆扎牢固，以免浇灌砼时被震歪或移位。（三）控制室位置：控制室高度为架体第三步架上。控制室搭设三平方米左右，两侧全封闭，正面除门以外全封闭，背面封闭三分之二，顶部木方做梁，并用1cm的九夹板封闭二层，再用彩条布铺好。底部斜撑钢管斜撑到下一步架的大横杆上。（四）电缆线共计64根，从控制室始沿两边架体铺设至分片处，电缆线应铺设在第三步架安全网外面，并用铁丝牢固绑扎在大横杆上，绑扎点间隔不能超过30cm，以免受到冲击造成意外。（五）吊点受力验算建筑结构选受力状况最不利的吊点验算DD21，该边梁截面为b×h=200×500）。该吊点受外力按5m跨架体自重加施工荷载计算，只考虑单层附着支撑受力。见图。1.施工荷载3000N/m²，动力系数为1.05；施工面积3.29m²，两层同时施工；自重30000N。吊点离边梁近端根部距离L₁=700mm，离边梁远端根部距离L₂=1300mm。吊点处外架作用力F=3000×3.29×2×1.05+30000=50727（N）吊点处边梁所受弯矩Mmax=F×L₁×L₂/（L₁+L₂）=50727×1300×700/（1300+700=23080785N·mm=23KN·m2.根据梁平面整体配筋图，该边梁配筋为不少于3Φ18受拉。计算该边梁在混凝土强度达到C20时的荷载设计值。As=3×π×（18/2）2=763.02（mm²）（1）确定材料强度设计值：fcm=9.6N/mm²fy=360N/mm²（2）确定梁的有效高度h0=h-35=500-35=465（mm）（3）计算As×fy=763.02×360ξ=0.25fcm·b·h=9.6×200×465查表得：as=0.21（4）计算Mu=as·fcm·b·h02=0.21