高層建筑構造及高層建筑風載影響

PAGE17高層建筑構造SPARKCAI-狼文

一、概述

（一）高層建筑發(fā)展過程

隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，城市人口日益集中，用地日趨緊張。自本世紀50年代以來，高層建筑在國外開始迅速發(fā)展，其特點是建筑數(shù)量大、層數(shù)多、結構體系新。建筑材料、計算理論和施工方法不斷更新。

1、國外發(fā)展情況

美國在世界近代高層建筑的發(fā)展中起了推動作用，從1886年芝加哥建的10層家庭保險公司大樓（HomeInsuranceCombQmq）到1974年芝加哥又以束筒結構形式建造了西爾斯大廈，共110層，總高443m，是世界上最高的建筑物。另外值得提出的是美國紐約水塔廣場建造了當前世界上最高的鋼筋混凝土高層建筑水塔廣場大樓，共76層，高262m，結構形式采用了筒體加框架體系。

日本在1964年以前高層建筑極少，因日本建筑法規(guī)限制，不允許建高層建筑。戰(zhàn)后對抗震抗風問題作了大量研究，1964年1月廢除了舊法規(guī)，1964年建造了第一幢17層新大谷飯店，近年來日本興建了100m以上的高樓有30余座，并以鋼結構為主，如東京新宿的京王旅館，地上47層，地下3層；東京池袋區(qū)商業(yè)中心辦公樓共60層，高226m，結構體系采用筒中筒。

英國的高層建筑從二次世界大戰(zhàn)以前的7%增加到43%，但以后由于中歐地區(qū)人口趨于穩(wěn)定，部分國家人口增長率接近于零，因此對高層建筑不如其他地區(qū)那么迫切需要。

這里值得提出的是新加坡，它是以高層住宅解決了90%人口的居住問題，并就居住區(qū)的一切配套設施，作了相應的安排。

在世界其他各地區(qū)、各國家都根據(jù)各自的實際情況，如經(jīng)濟文化、民族習慣、人口多少、城市的發(fā)展，對高層建筑作了相應的嘗試，盡管發(fā)展不平衡，但總的來說，高層建筑已在世界范圍內逐步興起和發(fā)展。

2、國內高層建筑發(fā)展情況

為適應我國城鄉(xiāng)建設的發(fā)展，在四個現(xiàn)代化、開放、改革方針政策的指導下，城鄉(xiāng)建設迅速發(fā)展，為了節(jié)約用地、改變城市面貌、改善人民居住條件，我國高層建筑在近年來有了迅速的發(fā)展。

50年代建成13層的北京民族文化宮，12層的民族飯店。60、70年代在廣州建成27層的廣州賓館、33層的廣州白云賓館。1978～981年間高層建筑發(fā)展更快，四年間建成高層建筑510幢，占建國以來高層建筑的76%。1989年底建設部系統(tǒng)已建成的高層建筑約900萬m2。

80年代以后，高層建筑發(fā)展更快，比較突出的有：深圳國際貿(mào)易中心大廈，建筑面積為10萬m2，主體為50層，高度160m，第49層為旋轉餐廳，塔樓頂面為直升飛機停機坪。1990年建成的北京京廣中心大廈高208m，52層。1996年建成的深圳地王大廈高384.3m，68層，是我國目前最高的建筑物。此外還有北京國貿(mào)中心、北京長城飯店、廣州廣東國際大廈、南京金陵飯店、上海聯(lián)誼大廈等。

我國目前所建成的高層建筑絕大多數(shù)為鋼筋混凝土結構，結構體系多為純框架、框架--剪力墻、純剪力墻及筒體結構。

香港地區(qū)于1985年建成香港上海匯豐銀行大樓，總建筑面積9.9萬m2，地上48層，地下4層，由美國建筑師若曼?弗斯特（Norman?Fostor）設計。此外，1989年在香港建成的中國銀行，高315m，70層，由貝聿銘設計。

（二）高層建筑的分類

1、高層建筑按層數(shù)及高度分類

目前世界各國對高層建筑的劃分標準均不一致，各國根據(jù)本國的具體情況，各自有不同的規(guī)定。

聯(lián)合國教科文組織所屬世界高層建筑委員會建議按高層建筑的高度分成四類：

第一類：

9～16層

(最高到50m)

第二類:

17～25層

(最高到75m)

第三類:

26～40層

(最高到100m)

第四類:

40層以上

(即超高層建筑)

目前我國對高層建筑的定義有以下規(guī)定:

（1）《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GB50045—95中規(guī)定，10層和超過10層的居住建筑和超過24m高的其他民用建筑為高層建筑。

（2）《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規(guī)程》JGJ3—91中規(guī)定：“本規(guī)定適用于八層及八層以上高層民用建筑……”。按此規(guī)定即八層起算高層建筑。

（3）我國《民用建筑設計通則》JGJ37—88規(guī)定：建筑高度超過100m時，不論住宅及公共建筑均為超高層建筑。

（4）建筑高度：指建筑物室外地面到其檐口或屋面面層的高度。

2、高層建筑按功能要求分類

（1）高層辦公樓；

（2）高層住宅；

（3）高層旅館；

（4）高層商住樓；

（5）高層綜合樓；

（6）高層科研樓；

（7）高層檔案樓；

（8）高層電力調度樓。

3、高層建筑按體型分類

（1）板式高層建筑

建筑平面呈長條形的高層建筑，其體形如板狀。

（2）塔式高層建筑

建筑平面長寬接近的高層建筑，其體形呈塔狀。

4、按防火要求分類

根據(jù)建筑物使用性質、火災危險性、疏散及撲救難度等因素分類。我國《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GB50045—95將高層建筑分為一類和二類，詳見表2-1。

（三）高層建筑發(fā)展的原因和存在的問題

高層建筑發(fā)展主要有以下幾種原因：

（1）18世紀末的產(chǎn)業(yè)革命，使工業(yè)迅速發(fā)展，人口集中于城市，造成用地緊張，迫使建筑向高度發(fā)展。

（2）從城市管理及規(guī)劃角度看，城市建筑向高度發(fā)展，可縮短各種工程管線、道路長度。

（3）高層建筑增加了建筑的密集度，縮短了各部門相互間的距離，使橫向和豎向聯(lián)系結合起來。

（4）在相同的城市占地面積下，高層建筑可節(jié)約用地，提供更多的地面空間供美化、綠化使用，改善了城市小氣候。

（5）由于科學技術的發(fā)展，提供了輕質高強的建筑材料，各種水、暖、電、衛(wèi)、自控的現(xiàn)代化設施，與先進的施工技術及施工機械，為高層建筑的發(fā)展奠定了物質基礎。

（6）各種現(xiàn)代建筑思潮為高層建筑提供了理論依據(jù)。從城市空間組合和城市環(huán)境需要考慮，建造一定數(shù)量的高層建筑，對豐富建筑造型和改善城市面貌能起到有益的作用。

但是，高層建筑在我國還是一個新的事物，無論在建筑技術和建筑藝術的處理方面，或是帶給人們心理和生理的影響方面，都還需要一一研究，妥善加以解決，使高層建筑逐步完善，真正能為改善城市面貌和為人類創(chuàng)造良好的生活與工作環(huán)境起到積極的作用。

二、高層建筑結構體系

高層建筑結構型式，應根據(jù)房屋性質、層數(shù)、高度、荷載作用、物質技術條件等因素來加以選擇。

（一）從建筑材料來劃分高層建筑的結構形式

1、磚石結構

磚石結構強度較低、自重大、抗震性能差，在我國只用于6層及其以下民用房屋，在國外輕質高強空心磚的強度可達40～70MPa，因此磚石結構房屋也可用于8～18層的住宅建筑。

2、鋼結構

鋼結構具有自重輕、強度高、并具有延性、能承受較大的變形、施工快、便于裝配等特點。在國外鋼結構用于高層建筑較為普遍，我國由于鋼材小、造價高，故一般多在超高層建筑采用。

3、鋼筋混凝土結構

同磚石結構相比，鋼筋混凝土結構具有強度高、剛度好、抗震性好，與鋼結構相比耐火、耐久性強、材料來源豐富，因此在我國高層建筑中得到廣泛應用。

（二）高層建筑的結構體系

高層建筑結構分水平、垂直承重結構，這里主要講垂直承重結構，它是高層建筑結構中的重要組成部分。

垂直結構要求具有足夠的抗壓強度，而水平荷載則要求結構具有足夠的抗彎、抗剪強度和剛度，由于各種結構抗壓抗側力是同荷載大小及種類有關，因此形成了不同結構體系，現(xiàn)分述如下：

1、純框架體系

（1）結構特征、優(yōu)缺點和適用范圍

純框架體系是指豎向承重結構全部由框架組成。在水平荷載下，本體系強度低、剛度小、水平位移大，稱為柔性結構體系。

純框架體系在高烈度地震區(qū)不宜采用。目前主要用于10層左右住宅樓及辦公樓。過高則因水平荷載所引起的柱中彎矩加大，使底層柱斷面過大而影響使用。框架體系因只有框架柱承重而形成較大的靈活空間，使建筑平面布置不受限制。

（2）柱網(wǎng)布置及尺寸

框架柱的斷面常為矩形，根據(jù)需要也可以設計成T形、I形和其他形狀。橫梁斷面常為矩形或T形，有時為了提高房屋凈高度而做成花籃形。

柱網(wǎng)布置首先應滿足使用要求，并使結構布置合理、受力明確、直接、施工方便，在進行綜合經(jīng)濟、技術比較后，選用合適的柱網(wǎng)。

根據(jù)我國情況，住宅建筑開間一般在3.3～4.5m，公共建筑開間可達6.6～7.5m。框架梁跨度通常在4～9m之間。梁截面可以根據(jù)梁的跨度進行估算來確定。梁高h可按力大小在h=(1/10～1/15)L范圍選用。其中L為梁的跨度。梁寬b取梁高的（1/2～1/3）h，由于施工要求，梁寬還應比柱子寬度小5cm左右，以便梁的兩側鋼筋不與柱豎鋼筋相碰。

柱的截面尺寸可按軸心受壓估算，估算壓力值可提高20%～40%，中柱取低值，邊柱取高值。

2、純剪力墻體系

（1）結構特征、優(yōu)缺點及適用范圍

純剪力墻體系，是指該體系中豎向承重結構全部由一系列橫向和縱向的鋼筋混凝土剪力墻所組成，這種體系側向剛度大、側移小，稱為剛性結構體系。

剪力墻通常為橫向布置，間距小，約為3～6m，因此平面布置不靈活，僅適用于小開間的高層住宅、旅館、辦公樓等，本體系從理論上講可建造上百層的民用建筑，但從技術經(jīng)濟考慮，地震區(qū)的剪力墻體系一般控制在35層，總高110m以內，非地震區(qū)可適當放寬。

由于使用需要，剪力墻體系底層部分剪力墻改為框架，形成框支剪力墻結構，但這種結構的上剖剛度與底層剛度相差懸殊，剛度突變，對地震區(qū)建筑是不利的。

（2）剪力墻的結構布置

全部由剪力墻承重，使房屋有足夠的剛度來抵抗水平荷載。在民用建筑中，一般是橫墻短而數(shù)量多，縱墻長而數(shù)量少，因此縱橫向剪力墻布置應適應這一特點。

①橫向布置剪力墻。樓板支承在橫墻上，橫墻間距即樓板的跨度，通常剪力墻的間距為3～6.6m。這種布置方式剛度較好，但空間小，多用于住宅、旅館等。

②縱向布置剪力墻。樓板支承在縱墻上，根據(jù)建筑物的寬度可布置2～4道縱墻。這種布置方式的缺點是建筑物的剛度較差，但空間較大。

③縱橫向布置剪力墻。大梁支承在縱墻上，板支承在橫墻上。在塔式高層建筑中，由于建筑平面縱橫兩個方向長度差別不大，采用此種方式較合理。

3、框架—剪力墻體系

（1）結構特征、優(yōu)缺點和適用范圍

在框架體系中適當布置能抵抗水平推力的墻體，并使框架柱、樓板有可靠連接而形成的結構體系。房屋的豎向荷載由框架柱和剪力墻共同承擔，而水平荷載則主要由剛度較大的剪力墻來承受。

框架—剪力墻體系既有框架結構布置靈活的優(yōu)點，又能承受水平推力，因此是目前高層建筑常采用的結構形式。一般適用于25層以下的建筑，總高度在90m以內。

（2）結構布置原則

框架一剪力墻體系中，框架結構布置方法與純框架結構布置相同，關鍵是如何合理布置剪力墻的位置，達到既滿足建筑使用空間要求，又達到剪力墻能承受大部分水平推力，所以，剪力墻的數(shù)量、間距、位置等布置合理與否，對高層框——剪結構受力、變形及經(jīng)濟影響很大。下面就其布置原則和要求分述如下：

①剪力墻的平面位置。在進行建筑平面設計時應同時考慮到剪力墻的位置，使建筑和結構能相互協(xié)調。

1）地震區(qū)剪力墻應沿房屋縱、橫兩個方向布置，非地震區(qū)，僅沿橫向布置剪力墻。

2）剪力墻宜對稱布置，設在建筑物端部、平面形狀變化及靜載大的部位。

3）剪力墻中心線應與框架柱截面重心線重合，并使剪力墻與柱布置在一起形成

П、L、T、一字形。

②剪力墻沿高度方向布置。

1）剪力墻宜貫通房屋的全高，其截面厚度應不變，防止剛度劇烈變化。

2）在框—剪體系中剪力墻盡量不開洞，如必需開洞應布置在中部，開洞面積與剪力墻面積之比小于0.16。

3）剪力墻的間距。剪力墻間距不宜過大，使樓板平面內的剛度足夠大，從而保證框架與剪力墻側移一致，可靠地傳遞水平荷載，因此要求在現(xiàn)澆樓板中L/B≤4（式中L——剪力墻間距；B——房屋寬度）；在現(xiàn)澆面層的裝配式鋼筋混凝土樓板中的L/B≤2.5。

4）剪力墻的數(shù)量。合理地確定剪力墻的數(shù)量，保證剪力墻能夠承擔80%～90%的水平力，用“壁率”這一指標表示。所謂“壁率”是指每平方米建筑面積中剪力墻水平截面的長度（cm/m2）。一般取“壁率”為12～50cm/m2。

4、筒體體系

（1）結構特征、優(yōu)缺點和適用范圍

筒體結構由框架或剪力墻圍合成豎向井筒，并以各層樓板將井筒四壁相互連接起來，形成一個空間構架。筒體結構比單片框架或剪力墻的空間剛度大得多，在水平荷載作用下，整個筒體就象一根粗壯的拔地而起的懸臂梁把水平力傳至地面。筒體結構不僅能承受豎向荷載，而且能承受很大的水平荷載。另外，筒體結構所構成的內部空間較大，建筑平面布局靈活。筒體結構適用于超高層建筑，尤其在地震區(qū)更能顯示其優(yōu)越性。

（2）筒體結構的類型

筒體可分為實腹式筒體和空腹式筒體。由剪力墻圍合成的筒體稱為實腹式簡體，或者叫做墻式筒體；由密集立柱圍合成的筒體則稱為空腹式筒體，或者叫框架式筒體（簡稱框筒）。

根據(jù)筒體的數(shù)目多少和布置方式的不同又可分為單筒、筒中簡和束筒三種類型：

單筒結構：單筒很少單獨使用，多數(shù)情況是與框架混合使用。按照框架和筒體位置的不同布置，有外筒內框架和內筒外框架兩種布置方式。在實際工程中最常用的還是內筒外框架的布置，因為大多數(shù)的高層建筑常把電梯井和管道井布置在建筑物的中心部位，這些井道便成了天然的筒體結構，框架布置在它們的外圍，以便獲得良好的自然光線。筒體也可與剪力墻結構混合使用。

此外，也有把兩個單筒分別布置在建筑物的兩端，在其間布置框架。這種布置方式適用于建筑物主要房間面積較大時，利用兩端的筒體來加強房屋的剛度。

以上幾種單筒結構布置方式的共同特點是豎向荷載由框架（或剪力墻）和筒體共同承擔，而水平荷載則全部或絕大部分由筒體承受。

筒中筒結構：所謂筒中筒是指由內外套置的幾層筒體，內外筒之間通過樓板連成整體。由于是幾層筒體的共同工作，故筒中筒比單筒承受的水平力要大得多。筒中筒的內筒一般布置成輔助房間和交通空間，多采用實腹筒，也可用空腹筒，外筒宜用空腹筒，有利于采光。筒中筒結構形成的內部空間較大，再加上抗側力又好，所以特別適用于建造辦公、商店、旅館等多功能的超高層建筑。世界上最高的筒中筒結構是紐約的世界貿(mào)易中心，110層，441.5m高，由內外兩層鋼結構筒體組成筒中筒結構。香港的合和中心大廈也是筒中筒結構，主體部分為圓柱體，高216m，64層，由于香港皇后大道與堅尼地道的標高相差很大，建筑利用這個特點分別布置一個商場和一個停車場，上面是商業(yè)辦公樓，頂層為旋轉餐廳。圓柱體外圍是鋼筋混凝土的空腹筒體，中央是三層內筒。深圳國際貿(mào)易中心大廈，塔樓部分也是采用的筒中筒結構，外筒35m×35m，內筒19.1m×17.1m，均為鋼筋混凝土現(xiàn)澆結構，滑模施工。地面以上塔高50層，160m，另有3層地下室。

束筒結構：所謂束筒就是由若干個筒體相并列，其整體剛度比前兩種筒體有顯著提高，這樣就能把筒體建筑建造得更高，當今世界上最高的超高層建筑美國芝加哥西爾斯大廈就是采用的束筒結構。1974年建成，由SOM建筑設計事務所設計，地上110層。高443m，地下3層，總建筑面積41.8萬m2。底部平面68.7m×68.7m，由9個22.9m見方的正方形筒體組成。整個大廈平面隨層數(shù)增加而分段收縮。在50層以上切去兩個對角正方形，60層以上切去另外兩個對角正方形，90層以上再切去三個正方形，最后只剩下兩個正方形筒體到頂。

大廈造型如9個高低不一的方形空心筒集束在一起，挺拔而起，簡捷穩(wěn)定，不同方向的立面透視各不相同。這種束筒結構體系是建筑設計與結構創(chuàng)新相結合的成果。

（3）筒體結構布置要點

筒體結構的平面形式常見的有方形和矩形，也可以采用圓形、橢圓形、三角形、多邊形等形式。矩形平面的筒體長短邊之比不宜大于2，使筒體更好發(fā)揮空間受力作用。空腹式筒體的立柱間距不能太大，否則會影響筒體的整體性。常用的柱距是1.2～3m，個別可擴大到4.5～5m，但一般不應大于層高。橫梁高度在0.6～1.5m左右，上下橫梁和左右兩根柱之間的空隙即為開窗的孔洞。為了保證筒體的整體工作，開窗面積不應大于整個墻面的50%。為了使筒中筒結構的內外筒共同工作，內筒的長度L1不應小于外筒長度L的三分之一。同樣，內筒的寬度B1不應小于外筒寬度B的三分之一。

（三）高層建筑的造型設計

工程技術一直影響著建筑造型。因此沒有技術的指引對建筑造型也不會完全理解。建筑的造型綜合反映了內部、外部空間，反映了一定時期、民族和地區(qū)的特點，它隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展、科學技術的進步、人們的精神生活及物質生活的提高而相應地演變。

自從現(xiàn)代建筑與現(xiàn)代技術發(fā)展起來，對符合功能的建筑是否美的問題曾引起了建筑界的熱烈爭論。凡?德?維而德在他的蓍作《應用美學入門》中對建筑美的要點定義如下:“手段與目的的完整協(xié)調”；而密斯?凡?德?羅（Mies?vanderRohe）卻說：“功能就是一種藝術”。

建筑造型設計雖然受眾多因素影響，但在各種因素的制約下，通過設計人員能動地設想與巧妙地構思、妥善地安排，以及在尺度、對比、體量、虛實等方面的精心推敲，可創(chuàng)造出在特定環(huán)境中給人以美好感受的高層建筑。

1、高層建筑造型的設計原則

（1）高層建筑的體型首先應滿足功能的要求，但不要機械地依附功能。應綜合地反映內部與外部空間，“從內到外”，“從外到內”，以使“內”與“外”達到統(tǒng)一協(xié)調。

（2）高層建筑的體型所構成的空間實體，應根據(jù)技術設備與經(jīng)濟條件綜合考慮并加以比較，因地制宜地“富變化于統(tǒng)一”，使建筑既具有實用的屬性又賦予美的屬性。

人們要創(chuàng)造出美的空間環(huán)境，就必須遵循美的法則來進行構思。古今中外的建筑，盡管在形式處理上千差萬別，但必須遵循一個共同的準則——多樣統(tǒng)一。因而，只有多樣統(tǒng)一堪稱之為形式美的規(guī)律。在多樣統(tǒng)一的基礎上再從主從、對比、韻律、比例、尺度、均衡……等諸方面來進行綜合思考。

（3）在體型設計時，應首先從整體組合來考慮，并符合城市規(guī)劃部門對該地區(qū)的規(guī)劃要求和設想。

（4）從結構方面看，高層建筑應根據(jù)結構受力的特點，根據(jù)側向力的位移和房屋的高厚比等因素來組合其體型空間。

（5）在高層建筑設計中，還應考慮“陰影區(qū)”帶來的影響。

（6）高層建筑體型設計應注意解決體型對小氣候的影響，由于氣流的繞行而形成紊流使周圍空間產(chǎn)生強烈縫隙風和渦流，這對通風均產(chǎn)生不利影響。

2、高層建筑的基本體型

（1）矩形和正方形棱柱體

在國內外高層建筑中采用方形和矩形棱柱體較多，從幾何角度看，這類體型對側移較敏感。由于矩形和方形幾何體受力明確，平面布局靈活，結構布置簡單，經(jīng)濟效果好，建筑構件的類型少，便于施工，故用得較多。

（2）圓柱體和橢圓柱體

圓柱體和橢圓柱體的高層建筑形成了管狀幾何體和對側向荷載的三維效應，其體型可減少風荷載20%～40%左右，而且建筑形體富有變化。如美國亞特蘭大的桃樹廣場旅館，以它的光亮而又簡潔的圓柱體型聞名于世。

（3）三棱柱體

與方柱體、長方柱體和圓柱體相比較，三棱柱體的外墻面積最大，對抵抗側向位移不利，為保暖隔熱所耗費的能源最多，平面布置有不規(guī)則的死角出現(xiàn)，但其外形新穎奇特，常受到建筑師的歡迎。在地形和環(huán)境需要時也可采用。為了克服這種體型存在的缺點，可將三棱柱體的三個角切去。

（4）角錐體和收分體

角錐體和收分體是減少建筑側移的有效建筑體型，建筑空間輪廓富于變化，但每層平面的大小都不同，增加了結構設計和施工的難度。

（5）其他體型

從以上基本體型可變化出各種體型，如十字形、新月形、Y形、L形、梯形等。

3、高層建筑造型與結構的關系

建筑的造型設計在滿足使用要求的基礎上，還必須綜合考慮各工種的要求，特別是對高層建筑結構的受力特點和結構構造應有綜合的了解，以便在建筑早期方案階段提出較合理的建筑平面布局和有利于結構的造型方案。

各種形態(tài)的建筑物總是由各種結構體系的結構構架得以支撐、穩(wěn)定、堅固。一定的結構體系只能表現(xiàn)一定的建筑造型。特定的平面與型體，需要獨特的結構形式來實現(xiàn)。因此，結構、材料、技術的發(fā)展與創(chuàng)新，常成為建筑形式的創(chuàng)造與飛躍的前提。好的建筑總是以好的結構為基礎；美的形象，總是由結構的精煉來決定的。

建筑師都希望自己的設計作品在造型上有所突破，不流于一般化，但高層建筑造型受結構的制約作用太大，關鍵是在構思上要善于抓住各種基本結構型式的受力特征加以巧妙綜合運用。當今一些造型新穎的著名高層建筑大多是從這一點上取得突破的。諸如“樹狀”結構、“高梁碩柱”結構、“懸掛”結構等，在建筑造型上比傳統(tǒng)的高層建筑就進了一步。

“樹狀”結構是由核心筒懸挑的結構方式，最早由萊特設想出來。這種結構方式是把容納垂直交通電梯和樓梯的中心核筒當作中心樹干，將其四周挑出的懸臂梁作為“樹枝”，再于其上輔蓋樓板，外圍以幕墻，形成兩端細小中部粗大的外形。

“高梁碩柱”結構：由大面積梁板形成的樓板荷重傳至四邊大跨度鋼筋混凝土梁式鋼桁架上，此梁或桁架支承在包含電梯及樓梯呈“碩柱”狀的若干核心筒或井筒上，因此，形成了又一獨特的型體。

四、高層建筑樓板構造

高層建筑室內多為大空間，垂直抗風構件的間距較大，所以樓板對傳遞水平力具有重要作用。

（一）高層建筑樓板型式

高層建筑常用樓板型式有鋼筋混凝土平板、無梁樓板、肋梁樓板、密肋樓板和壓型鋼板組合樓板等。建筑物高度大于50m時應采用現(xiàn)澆樓板，小于50m時可采用預制樓板，但頂層和開洞過多的或平面較復雜的樓層仍應采用現(xiàn)澆樓板。結構轉換層也應采用現(xiàn)澆樓板。

支承在墻體上的鋼筋混凝土平板分為現(xiàn)澆平板、預制實心板或空心板和迭合板。平板適用于跨度較小的居住建筑和公共建筑。普通混凝土平板的跨度不宜大于6m，預應力混凝土平板則不宜大于9m。現(xiàn)澆平板宜用定型模板或用預應力混凝土薄板作為永久性模板。

鋼筋混凝土無梁樓板適用于跨度較小的公共建筑。選用這種樓板時，應同時采用剪力墻或筒體作為抗震結構。普通混凝土無梁樓板的跨度不宜大于6m，預應力混凝土無梁樓板跨度不宜大于9m。

鋼筋混凝土肋梁樓板宜現(xiàn)澆，也可采用預制板和現(xiàn)澆梁形成裝配整體式肋梁樓板。當采用框架剪力墻結構時，應在預制板面鋪一層混凝土整澆層，以增強樓板的整體性。整澆層厚度通常為40mm厚，若在整澆層中埋設備管線時應適當加厚。

肋梁間距不大于1.5m的鋼筋混凝土樓板稱為密肋樓板，適用于中等跨度的公共建筑。普通混凝土密肋樓板的跨度不宜超過9m，預應力混凝土密肋樓板的跨度則不大于12m。密肋樓板可作成單向密肋或雙向密肋，采用定型模板進行現(xiàn)澆。密肋間距通常為600～700mm。

（二）壓型鋼板組合式樓板

組合式樓板的作法是用截面為凹凸形壓型鋼板與現(xiàn)澆混凝土面層組合形成整體性很強的一種樓板結構。壓型鋼板的作用既為面層混凝土的模板，又起結構作用，從而增加樓板的側向和豎向剛度，使結構的跨度加大、梁的數(shù)量減少、樓板自重減輕、加快施工進度，在國外高層建筑中得到廣泛的應用。

1、壓型鋼板組合式樓板類型

（1）壓型鋼板只作為永久性模板使用，承受施工荷載和混凝土的荷重。混凝土達到設計強度后，單向密肋板即承受全部荷載，壓型鋼板已無結構功能。

（2）壓型鋼板承受全部靜荷載和動荷載，混凝土層只用作耐磨面層，并分布集中荷載。混凝土層可使壓型鋼板的強度增大90%，工作荷載下剛度提高。

（3）壓型鋼板既是模板，又是底面受拉配筋。其結構性能取決于混凝土層和鋼板之間的粘結式連接。

壓型鋼板的跨度可為1.5～4m，最經(jīng)濟跨度為2～3m。為適應不同跨度和荷載，各國均有其產(chǎn)品系列。截面高度一般為35～120mm，重一般為100～270N/m2。

2、壓型鋼板組合樓板抗剪螺釘連接構造

壓型鋼板組合式樓板的整體連接是由栓釘（又稱抗剪螺釘）將鋼筋混凝土、壓型鋼板和鋼梁組合成整體。

栓釘是組合樓板的剪力連接件，樓面的水平荷載通過它傳遞到梁、柱、框架，所以又稱剪力螺栓。其規(guī)格、數(shù)量是按樓板與鋼梁連接處的剪力大小確定，栓釘應與鋼梁牢固焊接。栓釘用鋼應與其焊接的鋼梁用鋼相同，并選用與其相應配套的焊接藥座。

（三）高層建筑樓板結構布置

高層建筑樓板結構布置與建筑物的平面形狀和結構體系有關。樓板的跨度由承重墻或柱的間距來確定，墻柱間距宜控制在樓板的經(jīng)濟跨度范圍內。根據(jù)梁、板、柱（或墻）三者之間的支承關系及受力特點，可將樓板分別布置成單向板、雙向板、無梁樓板、雙向密肋板、單向密肋板等。

這里著重對筒體結構的樓板布置作一些說明。

布置筒體樓板結構時，單筒體宜布置成雙向肋梁樓板，使筒體受力均勻，并可提高樓層的有效凈空高度。筒中筒結構樓板布置有三種布置方式。

第一種布置方式是當梁跨在8～16m之間時，可將梁兩端直接支承在內外筒身上，形成較大空間，使內外筒體形成整體的聯(lián)系，在四角內外筒之間可布置成雙向肋梁樓板或單向密肋樓板，使整個筒體均勻受力。

第二種布置方式是在內外筒之間沿對角線布置斜向大梁，然后垂直于筒體布置次梁。

第三種布置方式是在內外筒之間直接放平板不設梁。這一做法施工簡單，能充分利用層高，但由于受板跨度限制，故只能用于內外筒距離不大的平面組合中。否則使板厚增加，自重隨之增大，設計上不合理。

在圓形平面的筒中筒建筑中，樓板梁采用放射狀布置。香港合和中心為直徑45.7m的圓形平面，采用鋼筋混凝土結構，外筒由48根柱組成，梁呈放射狀布置，把內外3層筒體連成整體。

（四）建筑設備與樓板的相關構造

1、高層建筑給水排水設備與樓板的相關構造

水泵間是供水系統(tǒng)中不可缺少的部分，高層建筑中由于供水系統(tǒng)的不同，設置單個或多個水泵間。水泵間有振動，并有噪聲。一般水泵間設置在一層或地下室、半地下室，有時也設在樓層。水泵間內至少有4臺水泵，2臺生活水泵，2臺消防水泵。如有集中熱水系統(tǒng)時，另加熱水泵。另外還需要設置周轉水箱或水池。水泵應有設備基礎，樓層上的設備基礎與大樓連成整體，樓板采取現(xiàn)澆。水泵間運行時有水滲漏，因此，在水泵間內設排水溝和集水井。集水井要下凹，以便集水，在樓層時，樓板下凹，不要影響下面房屋使用。水泵四周的地面要略高于相鄰地面5～6cm，以便做坡度和排水溝。水箱在樓層時，與上部樓板留出不小于80cm的檢修間隙。設備如有振動，還應根據(jù)要求在樓板上設置相關減振措施。

2、高層建筑中安裝共用天線

共用天線桿要固定在屋頂上，按位置預埋鋼板，將天線桿焊在鋼板上加以固定，天線上信號則經(jīng)由同軸電纜穿越屋面進入建筑物，為此必須在屋面上預埋穿越鋼管。

共用天線系統(tǒng)的接收天線部分，為了保證接收電視屏幕上的圖象清晰，必須提高接收信號強度，盡可能減少噪聲干擾電平。所以天線桿一般不裝在電梯井上部和靠近主要交通干道一側。在安裝前要用場強計在現(xiàn)場測定場強最佳，而干擾波和反射波影響最小的地位。

為了防雷，可在桿頂加避雷針，并同建筑物的防雷接地體作電氣連接，以保證良好的接地效果。

共用天線的放大器、控制器、混合器最好設置在頂層房間內，以便管理和檢修。專用房間以靠近天線引入電纜處為佳，最大距離不超過15m，專用房間面積需6m2。共用天線的分配器、干線和分支器及終端插座等，在高層建筑中應以嵌墻暗裝和同軸電纜管暗敷設為宜。

3、電話

高層建筑的總機室即是一個人工電話站或自動電話站。電話站的地板最好采用架空活動地板，以便敷設線路。如采用水泥樓地板時，除留出線溝外，應鋪上橡皮或塑料地板。高層建筑中電話線路敷設一般要求采用電話電纜穿金屬管沿墻或樓板暗敷設。

4、設備層

設備層，是指將建筑物的某層的全部或大部分作為安裝空調、給排水、電氣、電梯機房等設備的樓層，一般在30m以下的建筑，設備層通常設在地下室或頂層。但由于考慮設備的耐壓大小以及風道和設備尺寸所占用的空間等因素，有時還要求布置中間設備層。

空調設備、各種管道與建筑結構、構造有密切關系，要充分利用空間，使技術和美觀統(tǒng)一。如建筑物吊頂空間、中空樓板、雙層梁中間的空間的利用等。

五、玻璃幕墻構造

（一）高層建筑外墻的特點

外墻是高層建筑的重要圍護結構，其面積大約相當于總建筑面積的20%～40%，平均花在外墻上的費用約占土建總造價的30%～35%，有的甚至高達50%?，F(xiàn)代高層建筑大多采取常年室內空調，以抵御高空氣候變化大的影響，因而對外墻的保暖隔熱和防風雨等要求也相應提高。出于美觀要求、耐久性要求和減輕建筑物自重等因素的考慮，高層建筑外墻多采用輕質薄壁和高檔飾面材料。高層建筑外墻施工不但工作量大，而且又是高空作業(yè)，多采取標準化、定型化、預制裝配等構造方式，以減少現(xiàn)場作業(yè)量和加快建筑速度。

以上幾點可以說是高層建筑外墻的特點，也是進行外墻設計的依據(jù)。

（二）高層建筑外墻類型

高層建筑外墻一般為非承重墻，它的質量由主體結構支承。根據(jù)外墻的構造型式和支承方式不同分為填充墻和幕墻兩類。

1、填充墻

填充墻是用磚或輕質混凝土塊材砌筑在結構框架梁柱之間的墻體，既可用于外墻，也可用于內墻。填充墻與框架之間應有可靠的連接，保證砌塊的穩(wěn)定性。

填充墻屬手工砌筑，取材容易，造價較低，根據(jù)我國情況，在層數(shù)不多的高層建筑中，仍有其較廣泛的應用前景。

2、幕墻

幕墻是以板材型式懸掛于主體結構上的外墻，猶如懸掛的幕而得名。幕墻構造具有如下特征：幕墻不承重，但要承受風荷載，并通過連接件將自重和風荷載傳到主體結構。幕墻按材料區(qū)分為輕質幕墻和重質幕墻。輕質幕墻如玻璃幕墻、金屬板材幕墻、纖維水泥板幕墻、復合板材幕墻等。鋼筋混凝土外墻掛板則屬于重質幕墻。

（三）玻璃幕墻的優(yōu)點

玻璃幕墻是當代的一種新型墻體，它賦予建筑的最大特點是將建筑美學、建筑功能、建筑節(jié)能和建筑結構等因素有機地統(tǒng)一起來，建筑物從不同角度呈現(xiàn)出不同的色調，隨陽光、月色、燈照的變化給人以動態(tài)的美。玻璃幕墻在世界上已有40余年歷史，進入70年代，隨著高層建筑的發(fā)展，在世界各大洲的主要城市均建有宏偉華麗的玻璃幕墻建筑。如紐約世界貿(mào)易中心、芝加哥石油大廈、西爾斯大廈都采用了玻璃幕墻。香港中國銀行大廈、北京長城飯店和上海聯(lián)誼大廈也相繼采用。

玻璃幕墻不僅裝飾效果好，而且質量輕，安裝速度快，是外墻輕型化、裝配化較理想的型式。

（四）玻璃幕墻類型

玻璃幕墻以其構造方式分為有框和無框兩類。有框玻璃幕墻以金屬型材為邊框，以玻璃為外復面，輕質塊材或板材為內襯墻，中間填以保暖隔熱材料。無框玻璃幕墻則不設邊框，以高強粘結膠將玻璃連接成整片墻。無框幕墻不如有框幕墻使用普遍。近年來又出現(xiàn)了隱框玻璃幕墻，即框隱藏在玻璃背面，室外看不見框。隱框幕墻又可分為全隱和半隱兩種，即只露橫框或豎框。

玻璃幕墻以施工方法分為現(xiàn)場組裝（分件式幕墻）和預制裝配（板塊式幕墻）兩種。有框玻璃幕墻可現(xiàn)場組裝，也可預制裝配，無框玻璃幕墻則只能現(xiàn)場組裝。

（五）分件式玻璃幕墻構造

分件式玻璃幕墻是在施工現(xiàn)場將金屬邊框、玻璃、填充層和內襯墻，以一定順序進行組裝。玻璃幕墻通過邊框把自重和風荷載傳遞到主體結構，有兩種方式：通過垂直方向的豎梃或通過水平方向的橫檔。采用后一種方式時，需將橫檔支擱在主體結構立柱上，由于橫檔跨度不宜過大，要求框架結構立柱間距也不能太大，所以實際工程并不多見，而多采用前一種方式。

分件式組裝的玻璃幕墻與預制裝配的板塊式幕墻在安裝精度上要求不很高，但施工速度較慢。這種幕墻目前在國內應用較廣。現(xiàn)就金屬邊框、玻璃、填充層、內襯墻等構造分別加以介紹。

1、金屬框的斷面與連接方式

金屬邊框可用鋁合金、銅合金、不銹鋼等型材作成。鋁合金型材易加工、外表美觀、耐久、質輕，是玻璃幕墻最理想的邊框材料。鋁型材有實腹和空腹兩種。空腹節(jié)約材料、剛度好，對抗風有利。豎梃和橫檔的斷面形狀根據(jù)受力、框料連接方式、玻璃安裝固定、幕墻凝結水的排除等因素確定。各個生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品系列各不相同。為了便于安裝和更換玻璃，常常由兩塊甚至三塊型材組合成一根豎梃或一根橫檔。

豎梃通過連接件固定在樓板上，連接件的設計與安裝，要考慮豎梃能在上下左右前后三個方向均可調節(jié)移動，所以連接件上的所有螺栓孔都設計成橢圓形的長孔。連接件可以置于樓板的上表面、側面和下表面，一般情況是置于樓板上表面，便于操作，故采用得較多。豎梃與樓板之間的間隙一般為100mm左右。

豎梃與橫檔通過角形鋁鑄件連接。角鋁與豎梃、角鋁與橫檔均用螺釘固定。上下豎梃之間通過一個內襯套管連接牢固，上下豎梃之間應留15～20mm的脹縮縫隙，并用密封膠堵嚴。

2、玻璃的選擇與鑲嵌

玻璃墻應選擇熱工性能好，抗沖擊能力強的玻璃，通常有鋼化玻璃、吸熱玻璃、鏡面反射玻璃、中空玻璃等。

吸熱玻璃是在透明玻璃生產(chǎn)時，在原料中加入極微量的金屬氧化物，便成了帶顏色的吸熱玻璃，它的特點是能使可見光透過而限制帶熱量的紅外線通過，由于其價格適中，熱工效果好，故采用較多。

鏡面玻璃是在透明玻璃、鋼化玻璃、吸熱玻璃一側涂上反射膜，通過反射太陽光的熱輻射而達到隔熱目的。鏡面玻璃能映照附近景物，隨景色變化而產(chǎn)生不同的立面效果。

中空玻璃系將兩片以上的平板透明玻璃、鋼化玻璃、吸熱玻璃等與邊框焊接、膠接或熔接密封而成。玻璃之間有一定距離，常為6～12mm,形成干燥空氣間層，以取得隔熱和保溫效果。熱工性能、隔聲效果較吸熱玻璃、鏡面玻璃更佳，如在玻璃空隙中充以各種漫射光材料或電介質，則可獲得更好的聲控、光控、隔熱效果。同樣為6mm的平板玻璃、藍色吸熱玻璃、藍色鏡面玻璃，其反射熱量分別為16.1%、31.1%和49.8%。

玻璃鑲嵌在金屬框上必須保證接縫處的防水，據(jù)對已建成的玻璃幕墻的調查，其滲水的關鍵部位是玻璃與金屬結合縫處。暴露在大氣的幕墻結構，由于受熱、風和其他應力的影響，容易變形，同時，嵌固玻璃的金屬框與玻璃，在熱作用下因膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生剪切應力，使接頭錯動以及密封層受拉而超過彈性限度而失去密封作用。因此，接縫構造設計必須綜合考慮各種因素，以適應不同情況的要求。

接縫構造目前國內外采用方式有三層構造層，即密封層、密封襯墊層、空腔。

密封層是接縫防水的重要屏障，它應具有很好的防滲性、防老化性、無腐蝕性，并具有保持彈性的能力，以適應結構變形和溫度伸縮引起的移動。密封層有現(xiàn)注式和成型式兩種，現(xiàn)注式接縫嚴密，密封性好，采用較廣，上海聯(lián)誼大廈、深圳國貿(mào)大廈均采用現(xiàn)注式。成型式密封層是將密封材料在工廠擠壓成一定形狀后嵌入縫中，施工簡便，如長城飯店采用氯丁橡膠成型條作密封層。目前密封材料主要有硅酮橡膠封縫料和聚硫橡膠密封料。

密封襯墊，它具有隔離層作用，使密封層與金屬框底部脫開，減少由于金屬框變形引起密封層變形。密封襯墊常為成型式。根據(jù)它的作用，要求密封襯墊應以合成橡膠等粘合性不大而延伸性好的材料為佳。

玻璃是由墊塊支撐在金屬框內，玻璃與金屬框之間形成空腔?？涨豢煞乐箶D入縫內的雨水因毛細現(xiàn)象進入室內。

3、立面劃分

玻璃幕墻的立面劃分系指豎梃和橫檔組成的框格形狀和大小的確定。立面劃分與幕墻使用的材料規(guī)格、風荷載大小、室內裝修要求、建筑立面造型等因素密切相關。

幕墻框格的大小必須考慮玻璃的規(guī)格，太大的框格容易造成玻璃破碎。豎梃是分件式玻璃幕墻的主要受力桿件，豎梃間距應根據(jù)其斷面大小和風荷載確定。

風荷載是玻璃幕墻的主要荷載，一般不僅做正風力計算，對高層建筑還應該作負風向力（吸力）計算。后者易被忽略，但卻是最危險的，刮臺風時，許多玻璃是被吹離建筑物而不是吹進建筑物。

風荷載的選取視地區(qū)、氣候和建筑物的高度而定。我國一般地區(qū)100m以下的高層建筑承受1.97kPa的風壓，沿海地區(qū)為2.60kPa，而臺灣、海南地區(qū)則可達4.90kPa。通常豎梃間距不宜超過1.5m。

橫檔的間距除了考慮玻璃的規(guī)格外，更重要的是如何與開啟窗位置、室內吊頂棚位置相協(xié)調。一般情況下，窗臺處和吊頂棚標高處均宜設一根橫檔，這樣可使窗臺與幕墻、吊頂棚與幕墻的連接更方便。在一個樓層高度（H）范圍內平均出現(xiàn)兩根橫檔，它們之間的間距視室內開窗面積大小、窗臺高低、頂棚位置、立面造型等因素而定。橫檔間距一般不宜超過2～3m。

4、玻璃幕墻的內襯墻和細部構造

由于建筑造型需要，玻璃幕墻建筑常常設計成面積很大的整片玻璃墻面，這給建筑功能帶來一系列問題。大多數(shù)情況下，室內不希望用這么大的玻璃面來采光通風，加之玻璃的熱工性能差，大片玻璃墻面難以達到保暖隔熱要求。幕墻與樓板和柱子之間均有縫隙，這對防火、隔聲均不利，這些縫隙成為左右相鄰房間、上下樓層之間噪聲傳播的通路和火災蔓延的突破口。因此，在玻璃幕墻背面一般要另設一道內襯墻，以改善玻璃幕墻的熱工性能和隔聲性能。內襯墻也是內墻面裝修不可缺少的組成部分。

內襯墻可按隔墻構造方式設置，通常用輕質塊材作成砌塊墻，或在金屬骨架外裝釘飾面板材作成輕骨架板材墻。內襯墻一般支擱在樓板上，并與玻璃幕墻之間形成一道空氣間層。

為解決幕墻的保暖隔熱問題，可用玻璃棉、礦棉一類輕質保暖材料填充在內襯墻與幕墻之間，如果再加輔一層鋁箔則隔熱效果更佳。為了防火和隔聲，必須用耐火極限不低于1h的絕緣材料將幕墻與樓板、幕墻與立柱之間的間隙堵嚴，當建筑設計不考慮設襯墻時，可在每層樓板外沿設置耐火極限≥1h，高度≥0.8m的實體墻裙。

由于玻璃幕墻的保暖性能差，在玻璃、鋁框、內襯墻和樓板外側等處，在寒冷天氣會出現(xiàn)凝結水。因此，要設法將這些凝結水及時排走，可將幕墻的橫檔作成排水溝槽，并設滴水孔。此外，還應在樓板側壁設一道鋁制披水板，把凝結水引導至橫檔中排走。

（六）板塊式玻璃幕墻構造

這是一種工廠預制組合系統(tǒng)，鋁型材加工、墻框組合、鑲裝玻璃、嵌條密封等工序都在工廠進行，使玻璃幕墻的產(chǎn)品標準化、生產(chǎn)自動化，最重要的是容易嚴格控制質量。預制組合好的幕墻板，運到現(xiàn)場直接與建筑結構連接而成。為便于安裝，板的規(guī)格應與結構相一致。當幕墻板懸掛在樓板或梁上時，板的高度為層高。若與柱連接，板的寬度為一個柱距。

1、幕墻定型單元

板塊式玻璃幕墻在工廠將玻璃、鋁框、保溫隔熱材料組裝成一塊塊的幕墻定型單元，每一單元一般由于3～8塊玻璃組成，每塊玻璃寬不宜超過1.5m。高不宜超過3m。由于高層建筑大多用空調來調節(jié)室內氣候，故定型單元的大多數(shù)玻璃是固定的，只有少數(shù)玻璃扇開啟。開啟方式多用上懸窗或推拉窗，開啟扇的大小和位置根據(jù)室內布置要求確定。

2、幕墻立面劃分

幕墻定型單元在建筑立面上的布置方式稱為立面劃分。分件式幕墻的立面常以豎梃拉通為特征，而板塊式幕墻在大多數(shù)情況下采取豎縫和橫縫各自拉通形成方格形立面，有時也可采取將豎縫錯開而橫縫拉通的布置形式。通常每塊定型單元的高度等于樓層高度，每塊定型單元的寬度視運輸安裝條件確定，一般為3～4m。進行立面劃分時，上下墻板的接縫（橫縫）略高于樓面標高（200～300mm），以便安裝時進行墻板固定和板縫密封操作，左右兩塊幕墻板之間的垂直縫宜與框架柱錯開。所以幕墻板的豎縫和橫縫應分別與結構骨架的柱中心線和樓板梁錯開。

3、幕墻板的安裝與固定

幕墻板與主體結構的梁或板的連接應達到完全柔性連接的要求，以起到防震作用和適應結構變形。先在幕墻板背面裝上一根鍍鋅方鋼管，幕墻板通過這根鐵扁擔支擱在角形鋼牛腿上。為了防止振動，幕墻板與牛腿接觸處均墊上防振橡膠墊。當幕墻板就位找正后，隨即用螺栓將鐵扁擔固定在牛腿上，而牛腿是通過預埋槽鐵與框架梁相連的。

4、幕墻板之間的接縫構造

幕墻板之間都留有一定空隙（20～30mm），這個空隙，用V形和W形膠條封閉。膠條兩側有嵌槽，將其塞入槽內。遇有垂直和水平接口時，用一種專用電加熱焊膠條電爐，將膠條焊成一整體。塞圓形膠棍時，為潤滑，可用噴壺在膠條上噴硅油（冬期）或洗衣粉水（夏季）作為潤滑劑。全部塞膠條和焊接口的工作基本上是在室內進行的。

（七）無框式玻璃幕墻構造

這種玻璃幕墻在視線范圍不出現(xiàn)鋁合金框料，對玻璃幕墻觀賞提供了無遮擋的透明墻面，為增強玻璃剛度，每隔一定距離用條形玻璃板作為加強肋板，玻璃板加強肋垂直于玻璃幕墻表面設置。因其設置的位置如板的肋一樣，又稱為肋玻璃，玻璃幕墻稱為面玻璃。

此種類型的玻璃幕墻所使用的玻璃多為鋼化玻璃和夾層鋼化玻璃。單塊面積的玻璃幕墻，由于使用要求，往往面積較大，否則就失去了這種玻璃幕墻的特點。如何確定玻璃的厚度、單塊面積的大小、肋玻璃的寬度及厚度，這些均應經(jīng)過計算，在強度及剛度方面，應滿足最大風壓情況下的使用要求。

玻璃的固定有三種方式：

（1）用懸吊的吊鉤，將肋玻璃及面玻璃固定。這種方式多用于高度較大的單塊玻璃。

（2）用特殊型材，在玻璃的上部將玻璃固定。室內的玻璃隔斷多用這種方式。

（3）不用肋玻璃，而是用金屬豎框來加強面玻璃的剛度。

面玻璃與肋玻璃相交部位宜留出一定的間隙。間隙用硅酮系列密封膠注滿。間隙尺寸可根據(jù)玻璃的厚度而略有不同。

近年來為了使建筑物外觀更加流暢，避免“冷橋，減少鋁型材的溫度應力，而出現(xiàn)了隱框式玻璃幕墻，即采用結構硅膠鑲嵌玻璃法，這樣就不用鋁型材箍住玻璃，而是用結構硅膠將玻璃粘結到型材上，型材完全不外露，這種硅膠可以承受9.8kPa的負風壓力而不使玻璃脫離型材。此粘結強度已遠遠超過設計風壓的要求。

（八）幕墻擦窗機的設置及構造

為解決高層建筑外墻維修和擦窗問題，需設置擦窗設備。

擦窗機一般由主機及吊籠（附操縱室）兩部分組成。根據(jù)擦窗及維修部位，擦窗機分為主樓擦窗機、旋轉餐廳外墻擦窗機和裙樓擦窗機。

1、主樓擦窗機

主機的規(guī)格及性能要求，由具體工程的提升高度、活動范圍等因素確定。主機沿位于屋頂擦窗機坪臺（或女兒墻內側軌道）上的二條工字鋼軌道電動控制運行，主機可作360°旋轉。機身上方設有二根搖臂以纜繩吊動吊籠升降。

吊籠一般可容納1～2人操作，操縱室設有對講機，便于與主機聯(lián)系。吊籠的外形及構造因建筑平面外形輪廓不同而異，因而吊籠均為非標準設備，根據(jù)設計要求加工以保證吊籠能達到墻身各部位。為使吊籠在空中升降及操作時保持平穩(wěn)，特別是在風力作用下安全操作，吊籠與墻體或玻璃面要有相應的固定措施。目前吊籠與墻體的固定有軌道式和吸附式二種。

（1）軌道式

即吊籠沿建筑外墻上的導軌運行，但導軌的位置應與建筑立面效果統(tǒng)一考慮設計，高層建筑中，軌道式應用較多。

（2）吸附式

每個吊籠一般有兩個吸附吸盤，吊籠吸附在外墻或玻璃上，吸附處是一個松軟的尼龍刷，當需要吸附時，將位于尼龍刷后面的排氣扇打開，抽出空氣使吸附部分形成填空，從而使吊籠牢牢地吸附在外墻上，當需要移位時將軸流風扇反向打開，吸入空氣，吸盤自動脫離墻面，對建筑立面效果要求較高者多采用此種形式。

2、旋轉餐廳外墻擦窗機

擦窗機沿外墻上、下二根環(huán)形不銹鋼軌道，電動開關自控操縱。

3、裙樓擦窗機

主機沿女兒墻上下二根軌道運行，搖臂帶動吊籠上下升降。

綜上所述，玻璃幕墻在國外已取得廣泛應用，并朝著進一步提高保溫、隔熱、水密、氣密、隔聲、節(jié)能方向發(fā)展。隨著金屬壓延工藝和石材切割工藝的改進，幕墻不僅采用玻璃，還采用鋁、銅、鋼的壓型板材以及裝飾天然石材及人造板材，使幕墻新的構造措施隨之而出現(xiàn)。

六、高層建筑的地下室構造

在高層建筑中，由于基礎都埋置較深，形成了可利用空間，一般設置地下室作為設備層、車庫等，因此地下室部分的防潮、防水構造措施成為一個重要問題，在設計中必須根據(jù)地下水位的高低來處理防潮、防水問題。

（一）地下室防潮

當最高地下水位低于地下室地坪0.3～0.5m而無滯水可能時，地下室外墻和底板只受到土層中潮氣影響,這時,一般只作防潮處理。其構造是在地下室頂板和底板中間設置水平防潮層；在地下室外墻外側先做20mm厚1：2.5水泥砂漿找平層，并高出散水300mm以上，然后刷冷底子油一道，熱瀝青兩道（至散水底），最后在地下室外墻外側回填隔水層（粘土夯實或灰土夯實）。

（二）地下室防水

1、卷材防水

當最高地下水位高于地下室地坪時，因為地下水不僅可以浸入地下室，而且地下室的外墻和地板還分別受到地下水的側壓力和浮力。這種水壓力大小與地下水高出地下室地坪高度有關，高差越大，壓力越大，這時，對地下室必須采取防水處理。常用的防水措施是采用卷材防水。地下防水作法：一般把卷材防水層設在地下室外墻外側，稱為外防水，它與卷材防水設在地下室外墻內側相比較具有以下優(yōu)點：外防水的防水層在迎水面，受壓力水的作用緊壓在外墻上，防水效果好，而內防水的卷材防水層在背水面，受壓力水的作用容易局部脫開，外防水造成滲漏機會比內防水少。因此，一般多采用外防水，其具體做法是：在基礎墊層上鋪好底面防水層后，先從底板和墻體結構施工，再把卷材防水層延伸鋪貼在墻體外側已做好的20mm厚1：3水泥砂漿找平層表面上（已先涂好冷底子油一度），最后在防水層外側砌筑保護墻。

至于地下室水平防水層的處理，先是在墊層上作水泥砂漿找平層，找平層上涂冷底子油，底面防水層就鋪貼在找平層上。最后做好基坑回填隔水層（粘土或灰土）和濾水層（砂），并分層夯實。

2、防水混凝土防水

混凝土防水結構是由防水混凝土依靠其材料本身的憎水性和密實性來達到防水目的。混凝土防水結構既是承重、圍護結構，又應有可靠的防水性能。它簡化了施工，加快了工程進度，改善了勞動條件。防水混凝土分為普通混凝土和摻外加劑防水混凝土兩類。

（1）普通防水混凝土

它是以調整配合比的方法，在普通混凝土的基礎上提高其自身密度和抗?jié)B能力的一種混凝土?；炷量?jié)B性能的好壞不僅在于材料的級配，更主要取決于混凝土的密實度。因為混凝土為非勻質材料，它的滲水是通過孔隙和裂縫進行的。提高混凝土抗?jié)B性就要提高其密實度，抑制孔隙。但孔隙的形狀和大小都與水灰比密切相關。因此，控制水灰比、水泥用量和砂率來保證混凝土中砂漿的質量和數(shù)量以抑制孔隙，使混凝土浸水一定深度而不致透過。實踐證明，水灰比在0.5～0.6范圍內，塌落度為3～5cm是適宜的，近年來，混凝土中摻用減水劑，使用水量減少，取得了良好的抗?jié)B效果。水泥用量以不小于3000N/m3，砂率以35%～45%，灰砂比在1∶1.5～1∶2.5范圍內為宜。

（2）外加劑混凝土

有加氣混凝土（加松香皂）、三乙醇銨、三氯化鐵、木質磺酸鈣、建I型減水劑。混凝土中加入外加劑后能增強混凝土防水性能，抗?jié)B標號提高三倍或三倍以上。

3、彈性材料防水

前面兩種防水方法為柔性防水和剛性防水。但防水材料必須具備耐環(huán)境變化、耐外傷的優(yōu)點，以形成整體的不透水薄膜。即對防水材料要求有耐候性、耐化學腐蝕性及溫度適應性。地下室防水工程，由于具有較大水壓力以及建筑基礎和地下室結構可能產(chǎn)生一定的變形和移位，因而，更要求防水材料特別具備有拉伸強度高、拉斷延伸率大，能承受一定的荷載沖擊力，適應防水基層的伸縮及開裂變形，因此，在國內外采用了以高分子合成材料和合成橡膠及樹脂涂膜的彈性防水層。

我國目前采用的彈性防水材料有：

（1）三元乙丙橡膠卷材。有A型和B型兩種，它是冷作業(yè)，單層施工（地下室防水加附加層）。它能充分適應基層伸縮開裂變形。

（2）聚氨酯涂膜防水材料。我國現(xiàn)在生產(chǎn)雙組分型聚氨酯防水材料，它是以含有端異氰酸基（-NCO）的聚氨酯預聚物的甲料和含有多羥基（-OH）的固化劑，并摻有增粘劑、催化劑、防霉劑、填充劑、稀釋劑制成的乙料所組成。這種甲料和乙料按一定比例配合均勻，即可進行涂膜施工。

七、高層建筑的樓梯、電梯和防火要求

（一）樓梯的布置

1、布置要求

在高層建筑中，雖然設置了足夠數(shù)量的電梯，但樓梯配合電梯作為垂直交通工具是不可缺少的，它對于下面幾層用戶和層間用戶短距離聯(lián)系，以及在非常情況下（如火災）作為安全緊急疏散均起到重要的作用。因此，樓梯的位置和數(shù)量以及安全方便方面在高層建筑防火設計中有許多特殊問題必須統(tǒng)一考慮。首先，要符合《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GB50045—95的要求,樓梯作為電梯的輔助垂直交通工具,應與電梯有機配合,以利相互補充,因此樓梯至少應與一部電梯靠在一起。

2、安全疏散設計

為保證高層民用建筑在正常情況下和非正常情況下的使用要求，高層民用建筑系統(tǒng)每個防火分區(qū)的安全出口不應少于兩個，并應注意每部樓梯服務的面積及兩部樓梯的距離的設置。

3、疏散樓梯的位置

疏散樓梯是發(fā)生火災時，電梯停止使用的緊急情況下最主要的豎向安全疏散通道。因此，其位置除應符合安全疏散距離的規(guī)定，也應符合人在火災發(fā)生后可能的疏散方向。

（1）疏散樓梯間布置方向

1）接近電梯廳。因為人們在緊急情況下，首先選擇自己習慣經(jīng)常使用的方向和路線，因此有利于疏散。

2）有雙向疏散出口。疏散樓梯位于標準層兩端，在一個方向疏散受阻的情況下，人們必然折回向另一方向。

（2）防煙樓梯間的要求

一類建筑和建筑高度超過32m的二類建筑以及塔式住宅，均應設防煙樓梯間，防煙樓梯間應符合下列要求：

1）樓梯間入口處應設前室或陽臺、凹廊等；

2）前室面積公共建筑不應小于6m2，居住建筑不應小于4.5m2，若與消防電梯組合則不應小于10m2(公建)和6m2（居住建筑）。

3）樓梯間的前室應設防煙、排煙設施。

4）通向前室和樓梯間的門均應設乙級防火門，并應向疏散方向開。

4、封閉式樓梯間

建筑物高度不超過32m的二類建筑，應設封閉樓梯間。封閉樓梯間應靠外墻，并能天然采光和自然通風，以利排煙。當不能直接天然采光和自然通風時，應按防煙樓梯間規(guī)定設置。樓梯間應設乙級防火門，并向疏散方向開啟。

5、疏散樓梯間與消防電梯合并組成疏散單元

疏散樓梯在豎向及各層位置不變，能上能下，且底層有直接通往室外的出入口，并應直通屋頂（且不少于兩座）。萬一下面火勢蔓延，可上屋頂?shù)却鄙w機或消防人員援救。

（二）電梯

1、電梯及電梯廳的布置

高層建筑的主要垂直交通工具是電梯。電梯的選用及電梯廳的位置對高層建筑的疏散起著重要作用，特別是在防火、安全方面尤為重要。

（1）電梯及電梯廳的布置原則

1）電梯及電梯廳要適當集中，其位置要適中，以使對各層和層間的服務半徑均等。

2）分層分區(qū)：規(guī)定各電梯的服務層，使其服務均等。超高層建筑中，要將電梯分為高、中、低層運行組。

3）主要通道要與電梯廳分隔開，以免相互干擾，將電梯廳設在凹處。

4）電梯的設置首先要考慮安全可靠，方便用戶，其次才是經(jīng)濟。我國目前對電梯的設置尚無量的規(guī)定，但在保證一定服務水平的基礎上，要使電梯的運載能力與客流量平衡。國外一些國家給予電梯方便程度作了定量規(guī)定。即服務水平，其值等于在電梯運行的高峰小時里，乘客等候電梯的平均值（英國和日本規(guī)定在60～90s之間較為理想）。

（2）電梯廳的位置

電梯在高層建筑中的位置一般可以歸納為：在建筑物平面中心；在建筑物平面一側；在建筑物平面基本體量以外。

（3）消防電梯的設置

《高層民用建筑設計防火規(guī)范》規(guī)定,一類公共建筑、塔式住宅、十二層及十二層以上的單元式住宅和通廊式住宅、高度超過32m的其他二類公共建筑均應設置消防電梯。并應根據(jù)每層建筑面積大小來設置消防電梯數(shù)量，當不大于1500m2時設一臺，大于1500m2時設二臺，大于4500m2時設三臺。消防電梯應設前室，其面積居住建筑不小于4.5m2，公共建筑不小于6m2，若與防煙樓梯合用時應加大。

消防電梯井、機房與相鄰電梯井、機房之間均應采用耐火極限不低于2h的墻隔開，如在隔墻上開門，應設甲級防火門；前室應采用乙級防火門或具有停滯功能的防火卷簾。井底應設排水設施。消防電梯的行駛速度，應按從首層到頂層的運行時間不超過60s計算確定。轎箱內應設專用電話，并應在首層設供消防隊員專用的操作按鈕。

2、電梯的類型

（1）按使用性質分

1）客梯主要用于人們在建筑物中垂直的聯(lián)系。

2）貨梯主要用于運送貨物及設備。

3）消防電梯用于發(fā)生火災、爆炸等緊急情況下作安全疏散人員和消防人員緊急救援使用。

（2）按電梯行駛速度分

為縮短電梯等候時間，提高運送能力，需確定恰當速度。根據(jù)不同層數(shù)和不同使用要求可分為：

1）高速電梯。消防電梯常用高速大于2.5m/s，客梯速度隨層數(shù)增加而提高。

2）中速電梯。一般貨梯，按中速考慮，2.5m/s之內。

3）低速電梯。運送食物電梯常用低速1.5m/s以內。

（3）其他分類

有按單臺、雙臺分；按交流電梯、直流電梯分；按橋廂容量分；按電梯門開啟方向分（左開門、右開門、中開門、貫通左、貫通右等）。

（4）觀光電梯

觀光電梯是把豎向交通工具和登高流動觀景相結合的電梯。60年代，隨著高層旅館的大量興建、中庭誕生，出現(xiàn)了觀光電梯。電梯從封閉的井道中解脫出來，透明的轎廂使電梯內外景觀相互流通，是交通工具從單一功能到多功能的發(fā)展。北京長城飯店、西苑飯店、上海華亭賓館均已采用。

1）觀光電梯與電梯廳合一。它既是中庭的組景因素，又是旅館的主要豎向交通工具，在客房層層停站。

2）分列式。觀光電梯與電梯廳分開布置，觀光電梯承擔低層到屋頂旋轉餐廳的交通量，通常位于客房樓的外壁，另設電梯廳承擔豎向交通。

3）綜合式。封閉的電梯同觀光電梯共同組成電梯廳。觀光電梯面向中庭式外部空間。

3、電梯的組成

電梯由下列幾部分組成。

（1）電梯井道

不同性質的電梯，其井道根據(jù)需要有各種井道尺寸，以配合各種電梯轎廂供選用。井道壁多為鋼筋混凝土井壁或框架填充墻井壁。觀光電梯井壁可用通高玻璃幕墻，乘客可通過玻璃幕墻觀賞室外景色。

（2）電梯機房

機房和井道的平面相對位置允許機房任意向兩個相鄰方向伸出，并滿足機房有關設備安裝的要求。

（3）井道地坑

一般基坑在最底層平面標高下≥1.4m，作為轎廂下降時所需的緩沖器的安裝空間。

（4）組成電梯的有關部件

1）轎廂。是直接載人，運貨的廂體。

2）井壁導軌和導軌支架。是支承、固定橋廂上下升降的軌道。

3）牽引輪及其鋼支架、鋼絲繩、平衡錘、橋廂開關門、檢修起重吊鉤等。

4）有關電器部件。交流、直流電動機、控制柜、繼電器、勵磁柜、選層器、動力照明、電源開關、廳外層數(shù)指示燈和廳外上下召喚盒開關。

4、電梯與建筑物的相關部位構造

（1）井道、機房建筑的一般要求

1）機房內應當干燥，與水箱和煙道隔離，通風良好，寒冷地區(qū)應考慮采暖，并應有充分照明。

2）通向機房的通道和樓梯寬度不小于1.2m，并應有充分照明，樓梯坡度不大于45°。

3）機房樓板應平坦整潔，能承受6kPa的均布荷載。

4）井道壁應是垂直的，井道尺寸只允許正偏差，其值不超過：對于井道寬度和深度為50mm；在每個平面上，對井道壁與其相應的理想的偏差為30mm。

5）井道底坑應是防水的，300mm緩沖器水泥墩子，待安裝時澆制，須留鋼筋4根，伸出地面300mm。

6）井道壁為鋼筋混凝土時，應預留150mm見方、150mm深孔洞、垂直中距2m，以便安裝支架。

7）框架梁（圈梁）上應預埋鐵板，鐵板后面的焊件與梁中鋼筋焊牢。每層中間加圈梁一道，并需放置預埋鐵板。

8）井壁為磚墻時，在安裝時鉆孔預埋導軌支架。

9）電梯為兩臺并列時，中間可不用隔墻而按一定的間隔放置鋼筋混凝土梁或型鋼過梁，以便安裝支架。

（2）電梯導軌支架的安裝

安裝導軌支架分預留孔插入式和預埋鐵焊接式。

（三）自動扶梯

19世紀初，全世界第一臺自動扶梯于法國巴黎的國際展覽中心安裝以后，自動扶梯便廣泛應用于不同種類的建筑物中，它為乘客提供了既舒適又快捷的層間上下運輸服務。

自動扶梯可分為“商業(yè)用”及“公共用”兩大類型，商業(yè)用扶梯除了提供乘客們一種既方便又舒適的上下樓層間的運輸工具外，在一些高層建筑的中庭以及商業(yè)中心和百貨商場中，自動扶梯可引導乘客走一些既定路線，以引導乘客和顧客游覽、購物。至于公共用自動扶梯的主要任務，則是在最短時間內，將乘客由一層樓運送至另一層樓。

1、自動扶梯的結構及推動系統(tǒng)

自動扶梯的運行原理，是采取一種簡單的機電系統(tǒng)技術。由電動馬達變速器以及安全制動器所組成的推動單元拖動兩條環(huán)鏈，而每級踏板都與環(huán)鏈連接，通過軋輪的滾動，踏板便沿著主構架中的軌道循環(huán)的運轉，而在踏板上面的扶手帶以相應速度與踏板同步運轉。

2、自動扶梯的客流量

自動扶梯一般運輸?shù)拇怪备叨葹?～20m，而有些扶梯運輸?shù)拇怪备叨瓤蛇_50m以上。踏板的寬度一般為600～1000mm不等，速度則由每秒0.45～0.75m。常用速度為0.5m/s。自動扶梯的理論載客量為4000～13500人次/h。其計算方法如下：

Q=(n×v×3600)/0.40

Q=每小時載客人次

n=每級踏板站靠人數(shù)

600mm踏板……n=1

800mm踏板……n=1.5

1000mm踏板……n=2.0

v=每秒鐘的交通運輸速度

0.40=踏板螺距

3、自動扶梯的自動控制

自動扶梯除了設計及裝潢方面更具多元化外，在控制系統(tǒng)方面也采用了微型計算機處理系統(tǒng)，除了協(xié)調推動單元提供平穩(wěn)及安全的起動及剎車外，通過感應器可感應乘客的客流量情況，自調節(jié)啟動，處于不間斷地運行或“休息”狀態(tài)。計算機扶梯系統(tǒng)可接駁到大樓自動系統(tǒng)處理室，以方便管理人員能通過顯象系統(tǒng)，監(jiān)控每臺扶梯的運輸情況，這樣使電子、電動及機械溶為一體，以確保用戶能享受最安全、經(jīng)濟、舒適及快捷的自動扶梯服務。

（四）高層建筑的防火要求

高層建筑及超高層建筑功能復雜、高度高、層數(shù)多、人員密集，因而在火災時安全疏散和消防撲救都產(chǎn)生很大困難，故防火設計是不可忽視的。

目前我國還沒有一套完整的建筑設計防火規(guī)范可循。故防火設計可參考《高層民用建筑設計防火規(guī)范》和深圳有關高層建筑防火補充規(guī)范及香港有關建筑防火規(guī)范進行設計。

設計以“防”為主，以“消”為輔，在火災發(fā)生前，積極預防，火災發(fā)生后要有撲來蔓延和便于撲救的有效措施。

1、自動報警系統(tǒng)

它是通過煙/溫感探測器自動噴灑和氣體消防系統(tǒng)的報警信號，以及自動報警的火災信號自動輸入中央控制室，經(jīng)屏幕顯示，打字記錄，中央控制管理人員及消防人員根據(jù)火災情況進行緊急聯(lián)系和發(fā)出有程序的滅火及疏散等各項指令程序和廣播。

2、避難層的設置及布置方式

《高層民用建筑設計防火規(guī)范》規(guī)定,建筑高度超過100m的公共建筑,應設置避難層(間)，首層至第一個避難層或兩個避難層之間，不宜超過15層。避難層凈面積按5人/m2計算。避難層可兼作設備層。避難層應設消防電梯出口，并設消防專用電話。

避難層一般有敞開式和封閉式兩種布置方式：敞開式即外墻為柱廊式裝有可開啟的百葉窗，煙霧可直接排出室外，不需設機械排煙設施，造價低，在目前高層建筑中廣為采用；封閉式是在不具備自然排煙條件或使用功能，立面要求不能作敞開或只能選用有排煙裝置的封閉式避難層。

3、直升飛機停機坪的設計

為解決和緩和上部樓層人員在緊急情況下的疏散，《高層民用建筑設計防火規(guī)范》規(guī)定,建筑高度超過100m,標準層面積超過1000m2的公共建筑，宜設置屋頂直升飛機停機坪，并須做到以下幾點：

（1）必須避開高出屋頂?shù)脑O備機房、電梯機房、水箱間、共用天線等突出物的距離應不小于5m。

（2）停機坪為圓形時，其直徑應為D+10m，D為飛機旋翼直徑。如為矩形，則短邊寬度應不小于機身長度。

（3）機場周圍設800～1000mm高的安全護欄。

（4）通向機坪的出口應不少于2個，每個寬不小于0.9m。

（5）機坪適當部位應設消火栓。

此外，機坪的承載能力應根據(jù)當?shù)叵啦块T使用的直升飛機型號確定。起降區(qū)要考慮動荷載的沖擊力。為保證夜間起降安全，應設置照明裝置，燈之間的間距不大于3m。應在停機坪兩個方向設著陸方向燈，間距為0.6～4m。泛光燈則應設在與著陸方向燈相反的方向，并高出地面1.5m。高層建筑風環(huán)境及其影響研究概述隨著廈門經(jīng)濟特區(qū)的發(fā)展，一座座標志性的高層建筑拔地而起，人們自然關心風這個自然因素對這些高層建筑有什么影響？反過來這些高層建筑周圍又會形成一個什么樣的風環(huán)境？它對城市規(guī)劃建筑設計、施工和人們的生活有什么影響？近年來風工程研究工作者都在對高層建筑的風環(huán)境進行研究。所謂“高層建筑”，聯(lián)合國教科文組織所屬的世界高層建筑委員會在1972年召開的年會上曾建議將高層建筑分為四類：即9～16層最高50米者為第一類；17～25層最高75米者為第二類；26～40層最高100米者為第三類；40層以上高于100米者為第四類高層建筑（超高層建筑）。我國在上世紀80年代以前，10層以上就稱為高層建筑。但目前的標準已定為：20層左右為中高層建筑；30層，高100米左右為高層建筑；50層，高200米以上為超高層建筑。國外高層建筑及其群體所造成負面影響——不良風環(huán)境問題，甚至風災，事故頻發(fā)，不得不引起我們的關注和重視。國內近幾年來建筑物的玻璃幕墻、屋頂搭蓋物被大風吹毀的事例也不少。如上世紀末寧夏回族自治區(qū)某賓館在偶發(fā)陣風作用下，一片幕墻玻璃飛落，當場把在賓館門口迎賓的新娘子砸死。還有浙江大學逸夫樓在一夜大風勁吹下，所有的幕墻玻璃幾乎都被吹毀。至于臺風季節(jié)建筑物、結構物、幕墻玻璃及覆蓋物等被風吹毀的事例，在沿海城市更是屢見不鮮的事實。如9914#臺風登陸廈門吹倒了廈門會展中心施工塔吊，廈門太古飛機工程公司機庫鋼板屋面被風掀翻，也是人所共知。除上述建筑物及其群體在大風中其覆面材料或構件被毀壞的事例外，由于建筑物的體型及其群體布局不當而給行人及地面交通、生活環(huán)境等帶來的不良風環(huán)境影響的事例也更多。在大風季節(jié)時，高層建筑及其群體的布局，可能造成對自身及其周圍不良風環(huán)境，甚至風災的課題，已責無旁貸地展現(xiàn)在今日城市規(guī)劃、建筑設計部門、施工單位的面前。如同城市中大氣污染、噪聲污染、光污染、采光權糾紛等環(huán)境問題一樣，能否在高層建筑的規(guī)劃與布局伊始，事先就周密地考慮到優(yōu)化風環(huán)境，防范不測風災，而進行認真的論證和試驗，這已成為評估城市建設規(guī)劃優(yōu)劣的一個重要衡量指標。顯然，良好的風環(huán)境指的是，在氣象工作者給出的某一大區(qū)域里風特性的條件下，為了使人們工作、居住生活與活動有一個舒適的環(huán)境，城市規(guī)劃與設計部門能否力求以最小的代價去營造一個安全而舒適的風環(huán)境，來滿足廣大人民群眾安居樂業(yè)之需。本文筆者盡所能地收集國內外帶有普遍性的高層建筑風環(huán)境問題的詳實資料和風洞試驗數(shù)據(jù)，進行分析研究。高層建筑在風力作用下的繞流特性風場實測表明，對建筑物繞流特性影響最顯著的是近地面風，而近地面風是有著顯著的紊亂性和隨機性。在一定的時間間隔內，各個高度的平均風速幾乎是不變的，但實際繞流風速平均值是脈動的，且風速的平均值隨高度的增加按指數(shù)律增大，故通常認為風速是由不變的平均風速和變化的脈動風速兩部分組成的。作用在建筑物上的風壓也可歸結為由靜態(tài)的平均風壓和動態(tài)的脈動風壓兩部分組成。在風力作用下，高層建筑表面風壓分布的測定，目前多在模擬大氣邊界層風場的風洞中對模型進行動態(tài)測量試驗獲得。但也有些對已建成的建筑物進行實測，以收集可貴的風荷載資料，供日后設計時參考或改造原設計之用。為闡明風力對高層建筑及其周邊環(huán)境的影響，下面對一座較為典型的高層建筑模型在風洞試驗中觀測到的典型繞流狀況作簡單介紹。圖1矩形板式高層建筑典型模型繞流示意圖由圖1可見，在迎風墻面上氣流受阻，動壓降低，靜壓增高，約在對稱中心線上3/4高處，存在一點風速為零，即駐點O，其壓強最大。由于迎面風速隨高度增加而增大，相應其阻滯的靜壓也相應增大。故在駐點O下存在一個遞降的靜壓梯度，迫使一股風向下流動。若建筑物下部有拱廊（過道），則有些風就加速穿過拱廊流向背風面的負壓區(qū)，在拱廊里形成一股強勁的穿堂風；若建筑物整個是密封的，則在下部形成一個類似于二次流的固定旋渦，而后分兩股成馬蹄形流向建筑物兩側，并向背風面的負壓區(qū)流去，增強背風面的吸力。由駐點O向兩側和屋頂方向，由于三維效應，靜壓也逐漸降低，至拐角棱邊處風速急劇增大，氣流沿棱邊分離，伴生旋渦，造成側壁及屋頂形成較為均勻的負壓區(qū)。一般而言，近側負壓絕對值稍大些，遠側則稍小些。順流而下在建筑物背風面形成尾流區(qū)，尾流區(qū)的負壓絕對值，一般邊緣處略大，中心區(qū)略小。這種繞流特性對建筑物本身的搭蓋物、覆蓋飾物、幕墻玻璃……等的影響在后面闡述，而對近地面2米高度行人處環(huán)境風速的影響程度，經(jīng)實測，一般實際情況大致如表1所示（設高層建筑物的高度為其周邊建筑物高度的4～8倍情況）。表1板式高層建筑周圍環(huán)境的近似風速比繞流情況（測點）地面2米高度處與屋頂平均風速的比值地面有固定旋渦（1）0.5:1底層中央有拱廊（2）1.2:1繞建筑物拐角處（3）0.95:1高層建筑內、外風環(huán)境不舒適性測評準則高層建筑及其群體的外形、布局，隨設計者的構思