超高層建筑的設(shè)計(jì)難點(diǎn)

    由于超高層建筑結(jié)構(gòu)的特殊性，建筑內(nèi)部的梁柱將會(huì)不可避免的存在，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮異型柱的使用，辦公場(chǎng)所及會(huì)所等設(shè)計(jì)中，充分全面考慮梁柱的影響、規(guī)避及利用是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

    難點(diǎn)2——垂直交通設(shè)計(jì)

    超高層建筑，核心筒的設(shè)計(jì)需平衡采光、節(jié)能、易于維護(hù)、減少公攤、不同業(yè)態(tài)核心通上下統(tǒng)一等多方要求，是建筑設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。往往需通過(guò)多方案論證比較，找尋最優(yōu)化方案。

    高層建筑與其它建筑之間的最大區(qū)別，就在于它有一個(gè)垂直交通和管道設(shè)備集中在一起的、在結(jié)構(gòu)體系中又起著重要作用的“核” （ Core ）。而這個(gè)“核”也恰恰在形態(tài)構(gòu)成上舉足輕重，決定著高層建筑的空間構(gòu)成模式。

    隨著高層建筑建設(shè)的發(fā)展、高度的增加和技術(shù)的進(jìn)步，在高層建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，逐漸演化出了中央核心筒式的“內(nèi)核”空間構(gòu)成模式。在建筑處理上，為了爭(zhēng)取盡量寬敞的使用空間，希望將電梯、樓梯、設(shè)備用房及衛(wèi)生間、茶爐間等服務(wù)用房向平面的中央集中，使功能空間占據(jù)最佳的采光位置，力求視線良好、交通便捷。在結(jié)構(gòu)方面，隨著筒體結(jié)構(gòu)概念的出現(xiàn)、高度的增加，也希望能有一個(gè)剛度更強(qiáng)的筒來(lái)承受剪力和抗扭。在建筑的中央部分，有意識(shí)地利用那些功能較為固定的服務(wù)用房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，形成中央核心筒，而筒體處于幾何位置中心，還可以使建筑的質(zhì)量重心、剛度中心和型體核心三心重合，更加有利于結(jié)構(gòu)受力和抗震。這種“內(nèi)核”空間構(gòu)成模式，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐檢驗(yàn)，以其結(jié)構(gòu)合理、使用方便和造價(jià)相對(duì)低廉的優(yōu)勢(shì)，很快便成為高層建筑中最為流行的空間布局形式。當(dāng)然，除了中央核心筒式的“內(nèi)核”布置方式之外，高層建筑還有其它的布局方式，如“外核式布局”和“多核式布局”等等。盡管中央核心筒式布局的筒體周圍的房間需要人工采光和機(jī)械通風(fēng)，總會(huì)多少給人帶來(lái)不適感，但是一直以前，“內(nèi)核”式的布局形式一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。“內(nèi)核”式的布局形式及其變種不僅在數(shù)量上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而且，大多數(shù)著名的超高層寫字樓建筑也都采用這種形式。

    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(duì)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(yíng)服務(wù)質(zhì)量。在建筑物內(nèi)，恰當(dāng)?shù)剡x用電梯的臺(tái)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(kāi)始時(shí)對(duì)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(guò)60層，建筑內(nèi)人口流動(dòng)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(lái)。通往這些局部區(qū)域，通過(guò)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)，為了提高電梯群的使用效率，以最快的速度滿足乘客的需要，縮短乘客等候時(shí)間，為此應(yīng)采用微機(jī)電梯控制系統(tǒng)，通過(guò)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(tái)的呼叫信息和各電梯的位置、方向、開(kāi)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。電梯微機(jī)群控系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)方面:

    1.轎廂到達(dá)各�？空九_(tái)前應(yīng)減速，到達(dá)兩端站臺(tái)前強(qiáng)迫減速、停車，避免撞頂和沖底，以保證安全。

    2.對(duì)轎廂內(nèi)的乘客所要到達(dá)的站臺(tái)進(jìn)行登記并通過(guò)指示燈作為應(yīng)答信號(hào)， 在到達(dá)指定站臺(tái)前減速停車、消號(hào),對(duì)候梯的乘客的呼叫進(jìn)行登記并作出應(yīng)答信號(hào)。

    3.滿載直駛，只停轎廂內(nèi)乘客指定的站臺(tái)。

    4.當(dāng)轎廂到達(dá)某一站臺(tái)而成空載時(shí)，另有站臺(tái)呼叫，該轎廂與另外行駛中同方向的轎廂比較各自至呼叫層的距離，近者抵達(dá)呼叫站并消號(hào)。

    5.端站臺(tái)乘客呼叫，調(diào)用抵端站臺(tái)轎廂與空載轎廂之近者服務(wù)。

    6.在各站臺(tái)設(shè)置轎廂位置顯示器，對(duì)站臺(tái)乘客進(jìn)行預(yù)報(bào)，消除乘客的焦急情緒，同時(shí)可使乘客向應(yīng)答電梯預(yù)先移動(dòng)，縮短候梯時(shí)間。

    7.站臺(tái)呼叫被登記應(yīng)答后，轎廂到達(dá)該站臺(tái)時(shí)應(yīng)有聲音提醒候梯乘客。

    8.運(yùn)行中的轎廂掃描各站臺(tái)的減速點(diǎn)，根據(jù)轎廂內(nèi)或站臺(tái)有無(wú)呼叫決定是否停

    9.乘客站臺(tái)呼叫轎廂，同站臺(tái)能提供服務(wù)的所有電梯的應(yīng)答器均作出應(yīng)答。

    10.控制室將電梯群分類，分單數(shù)層站停和雙數(shù)層站停，所有電梯都以端站為終點(diǎn)，在中間層站，單數(shù)層站臺(tái)呼叫雙數(shù)層站臺(tái)的轎廂，控制室不登記，不作應(yīng)答，反之也一樣。

    11.中間站臺(tái)呼叫直達(dá)電梯不登記，不作出應(yīng)答。

    12.轎廂完成輸送任務(wù)，若無(wú)呼叫信號(hào)或被指示執(zhí)行其它服務(wù)，則電梯停留在該站臺(tái)， 轎廂門打開(kāi)，等待其它的呼叫信號(hào)。

    13.控制系統(tǒng)時(shí)刻監(jiān)視電梯的狀態(tài)，同時(shí)掃描各站臺(tái)的呼叫的狀態(tài)。

    難點(diǎn)4——供電安全性和穩(wěn)定性

    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(kù)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(zhǎng)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(huì)出現(xiàn)遠(yuǎn)距離供電的問(wèn)題，因此后備電源可考慮采用高壓發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電，從而解決了這個(gè)難題

　　另外還需要特別注意的是，超高樓遇到強(qiáng)風(fēng)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)左右晃動(dòng)。由于超高層建筑物會(huì)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(duì)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(huì)，也相對(duì)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，而對(duì)于業(yè)主方面，他們肯定是希望擁有盡可能多的使用空間，這樣就會(huì)和我們的電氣設(shè)備所占用的空間形成一個(gè)矛盾，這也是很多高層建筑物都會(huì)碰到的一個(gè)問(wèn)題。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(shì)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。消防設(shè)計(jì)要點(diǎn)：防火—控火—耐火

超高層建筑防火的主要技術(shù)措施。

　　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(chǎng)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(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火系統(tǒng)，進(jìn)行早期探測(cè)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(cè)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(cè)量難度大，施工測(cè)量如果失誤，造成的損失會(huì)非常嚴(yán)重，并且難以彌補(bǔ)和修復(fù)，因此工程測(cè)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(shuō)，在正常的風(fēng)壓狀態(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(dòng)將十分劇烈。對(duì)大樓的這種晃動(dòng)，首先要考慮它對(duì)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(dòng)超過(guò)一定尺寸，電梯的鋼纜就會(huì)因時(shí)緊時(shí)松的受力不均受到傷害，并造成危險(xiǎn)。 

    冬天，在氣溫較低的情況下，會(huì)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(huì)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(dòng)時(shí)，氣流的摩擦?xí)�產(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(guó)際性難題，目前尚未找到很好的解決辦法。 

    一些超高層大樓都曾出現(xiàn)過(guò)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(duì)沒(méi)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(wàn)平方米，據(jù)說(shuō)兩架擦窗機(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。 

     超高層施工特點(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(guò)程中的結(jié)構(gòu)抗浮問(wèn)題。 

    （3） 超高層結(jié)構(gòu)形式多為混合型。如型鋼砼、鋼管砼、 鋼鋼砼結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)。它們的共同特點(diǎn)是：施工簡(jiǎn)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。