高层建筑设计
1、（简答）高层建筑的五个发展时期：
2、中国《高层建筑防火设计规范》中规定：
超过10层的住宅建筑
超过24米高的其他民用建筑为高层建筑
高度超过100米的建筑为超高层
3、按防火等级分类
4、标准层空间布局模式
就“核体”与“壳体”的相对布局和组合而言，反映在标准层平面中，可有：集中式、分散式、和综合式三种主要形式。
5、标准层平面的有效利用率
由于影响因素复杂，使高层建筑的标准层平面规模相差很大。通常用面积有效率（使用面积在建筑面积中所占比率）来进行合理性评价。
影响因素：
1.核体的面积
2.壳体的空间尺度
6、设备层的竖向空间利用方式为:
楼面以上2米内设置机器设备和用作工作人员活动空间，
再以上0.7~1.0米高度为风道和各种管道区，
它上面0.6~0.75米布置给排水管道、
最上面空间则为电气配线区。
7、（作图）避难层做法？通向避难层的防烟楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下断开，但人员必须经避难层方能上下。
图1不符合要求、图2.3推荐
8、高层建筑结构体系特点比较
基本体系 组合体系
纯框架体系 框支剪力墙体系
纯剪力墙体系 框架—剪力墙体系
筒体体系 框架—筒体体系
筒中筒体系
束筒体系
9、适宜高度与高宽比控制（H/B）
B级比A级钢筋混凝土高层建筑的最大使用高度大。 抗震提高一个等级，造价提高50％，能改的尽量用A级。钢结构和有混凝土剪力墙的钢结构高层建筑的适用高度更高。（钢结构抗震能力强，钢结构自重轻。）
形体比例太细长时，刚度小，在风、地震侧应力作用下弯曲变形大。
几种结构类型相应适宜的高宽比值：
框架、框架——剪力墙、单筒≤5，小于4为好
剪力墙、筒中筒、束筒≤6，小于5为好
10、变形缝设置——变形缝是高层建筑结构中应首先考虑的问题之一。分为：温度缝（温度伸缩缝）、沉降缝、和防震缝三种。
温度缝： 一般只需基础以上断开、设缝。根据结构类型，建筑达到一定长度需设缝：
剪力墙50m
现浇框架55m
装配式75m
具体尚有其它相关规定（如室内、土中、露天等）
沉降缝——下列情况需设：
当地基土层变化大，压缩性有显著差异时设
建筑物本身高度、荷载相差大时（如主体与裙房之间）
基础底面标高相差大时
沉降缝须从基础开始全部断开
防震缝
地震设防地区，当建筑外形复杂或各部分刚度、高度、重量相差悬殊时，设防震缝以将建筑划分为若干个简单形体部分。
缝宽应大于地震可能造成的顶点侧移之和，并留余地。一般大于50~70mm,不得小于50mm。
注意
三缝应统筹布设、尽可能合设，以免到处是缝
缝的构造处理应解决防水和外观问题
11、防火设计的基本方法与设计要点
（一）基本方法
①处方设计法——按规范条文要求
十层及十层以上的居住建筑；
建筑高度超过24m的公共建筑。
高度计算——室外（入口）地面至塔楼女儿墙顶或坡屋顶檐顶之高度。
层数计算——地下室、出地面高度≤1.5m的半地下室、层高＜2.2m设备转换层、屋顶局部突出体不计入层数。
高层建筑的建筑高度超过250m，建筑设计采取的特殊防火措施，应提交国家消防主管部门组织专题研究论证。
高层建筑起始高度的划分，主要考虑了以下因素:
登高消防器材。
消防车供水能力。
②性能化设计法——根据具体建筑特点与要求进行建筑防火性能评估与设计
14、①两座高层建筑相邻较高一面外墙为防火墙或比相邻较低一座建筑屋面高15m及以下范围内的墙为不开设门、窗洞口的防火墙时，其防火间距可不限。
②相邻的两座高层建筑，较低一座的屋顶不设天窗、屋顶承重构件的耐火极限不低于1.00h，且相邻较低一面外墙为防火墙时，其防火间距可适当减小，但不宜小于4.00m。
③相邻的两座高层建筑，当相邻较高一面外墙耐火极限不低于2.00h，墙上开口部位设有甲级防火门、窗或防火卷帘时，其防火间距可适当减小，但不宜小于4.00m。
④高层建筑与可燃液体、气体储罐、化学易燃物品库房、厂（库）房、煤气调压站等的防火间距见规范
12、高层民用建筑分类——根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度等分为两类。
一类高层
二类高层
13、防火间距——高层建筑之间及高层建筑与其它民用建筑之间的防火间距，不应小于下表的规定
15、高层建筑的负荷等级与供电要求
（一）一级负荷——两个电源供电，且两个电源相互独立。（两个不同电厂；两个不同区域变电站（35kv及以上）；一个区域变电站+自备发电设备），特别重要的负荷还应增设应急电源（柴油发电机），并严禁其它负荷接入应急供电系统
一类高层的消防
中断供电会造成人员伤亡的场所
中断供电会造成重大政治影响的场所
中断供电会造成重大经济损失的场所
（二）二级负荷——采用两回路供电。一路高压分为两路低压供电；一路高压与一路低压同时供电。
二类高层的消防
中断供电会造成较大政治影响与经济损失的场所
（三）三级负荷——对供电无特殊要求
16、变配电房位置
原则——应安全运行、技术经济性能好；接近负荷中心；进出线方便、方便吊装；避开剧烈振动高温高湿；有爆炸危险的正上、下方；不宜位于地下室的最底层；变压器室不宜与有防电磁干扰要求的设备及机房紧邻。
位置——20~30层建筑，地下室或附属建筑内；大于100m建筑，分别设在地下室、中间设备层、顶层
17、（作图）冷热源设备位置、优缺点
A.
热冷热源集中在地下层， 使用路径长，能耗大，结构负担小
B.冷热源集中布置在最高层
C.热源在地下层，冷却机在顶层
D.部分冷却机设在中间层
E.冷热源集中在中间层
F.部分冷冻机、冷却塔放在地面上
G.设置独立机房
18、锅炉房设计
锅炉房位置——靠近热负荷集中的地方，最好单独布置，与周边建筑满足防火间距要求。也可设在高层建筑内，但必须避免与人员密集场所相邻。
锅炉房布置——锅炉间、水泵间、水处理间、控制室、化验室、浴厕等。出口不少于2个。窗户应满足通风与泄爆要求，泄压面积不小于锅炉间面积的10%。炉前净距1.5~3m，炉后、炉侧0.8~1.8m，其它设备间距不小于0.7m
19、（简答）建筑立面构图的基本规律
统一与变化
均衡与稳定
对比与微差
韵律与节奏
比例与尺度
补充：避难层
避难层是火灾事故时为人员疏散安全而设置的避难场所，一般建筑高度超过100米综合楼应设置一定数量的避难层，以缩短避难人员的垂直疏散距离，到达安全区域避难。
楼层一部分或一个房间(面积较大房间)用于火灾时避难，称为避难区。凡占用一个楼层的，称为避难层;不论避难层或避难间，均属火灾时避难的场所。
一般情况下，建筑层数在25层以上或建筑高度在100米以上的高层综合建筑应设置避难层。避难层设置自高层建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间，通常为10一15层。
避难层的形式
专用避难层——专用避难层核心体部位的设备和垂直交通设施，用耐火极限不低于1小时的墙围护起来，
避难层与设备层相结合——管道应集中布置，并用耐火极限不低于ht的墙围护起来，同时，避难区也必须采用耐火极限不低于2h的防火墙与其他部分隔开，防火墙上的门应采用甲级防火门
避难间人均停留面积5人/平方米
避难层消防设施必须安全可靠，应设有消火栓和消防卷盘，并装自动喷淋灭火系统等保护安全设施。
避难层应设消防专线电话
避难层应设有应急广播和应急照明，其供电时间不应小于1.00h，照度不应低于1.00lx
避难层还应设通往消防电梯的出口，方便消防队员进入避难层指挥疏散和灭火工作。
封闭式避难层四周有墙，设固定玻璃窗，应设独立的防烟设施;
敞开式避难层四周有围护墙，外墙上设可开启窗扇成固定金属百页窗，通风条件好，可进行自然排烟。
为确保避难人员安全，对于封闭式或敞开式避难层，均应考虑阻止烟气串入避难室的有效措施。
布置方式：
敞开式（外墙为柱廊式）——装有可开启的百叶窗，烟雾可直接排出室外，不需设机械排烟设施，造价低；
封闭式——不具备自然排烟条件或使用功能，或立面要求不能作敞开或只能选用有排烟装置的情况
综合题：《火烧摩天楼》观后感
虚构的世界第一大楼落成，该大楼共有135层，其中80层以下为商业办公区，81层至120层为公寓，而宴会餐厅则设置在顶层。（《高层建筑民用设计防火规范》规定娱乐场所等人员密集场所，应设置在首层或者二三层，当必须设在其他楼层时，应符合规定）。
电路的物理保护1.用耐火结构保护控制盘。2.对危险性大的电缆采取耐火结构保护。3.个别电路采用耐火电缆。4.用套管保护电缆防止机械损伤。对于超高层建筑来说，所有材料都必须大大高于标准。
火灾发生，消防队赶到，消防队长询问了各个系统的情况，同时将电梯的紧急状态设为2层，并将79层（设计师的办公层）作为临时指挥部。而此时81层的火通过空调管道横向蔓延，同时，也通过电梯井、楼梯间、竖向管道井、窗户等向上蔓延。（法规规定，100m以上的超高层建筑，考虑到火灾扑救难度更大，垂直蔓延速度更快等不利情况，因此要求每层进行防火分隔。同时法规也规定各种竖向管道井壁采用不燃烧材料制作，其耐火极限为1.00h。可事实上都没有这么做。）
很多人被大火的热浪抛出窗外。（当玻璃幕墙受到火场，受热时，易破碎，甚至造成大面积的破碎事故，造成火势的蔓延，出现所谓的“引火通道”。所以规范规定玻璃幕墙的窗间墙、窗槛墙的填充材料采用岩棉、矿棉、玻璃棉、硅酸铝棉等不燃烧材料。）
同时，消防对长下令，停止用高速电梯转移人群，而转向用观光电梯，结果由于某层楼爆炸，使的观光电梯脱离轨道，悬在半空，幸得直升机获救。（该大楼有两部高速电梯，一部观光电梯，两部楼梯间。《高层民用建筑设计防火规范》规定，观光电梯不可作为消防电梯，像该大楼一样的一类建筑，应设消防电梯，消防电梯应设前室，其面积公共建筑不应小于6m2，居住不应小于4.5m2，若与消防电梯合用前室则不应小于10m2(公建)和6m2(居住建筑)。）同时，他们本想通过楼梯间逃生，结果发现楼梯间里灌满了浓烟，根本无法逃生。（《高层民用建筑设计防火规范》规定，像该大楼一样的一类建筑，应设防烟楼梯间，并符合下列要求：1.·楼梯间入口处应设前室或阳台、凹廊等2·前室面积公共建筑不应小于6m2，居住不应小于4.5m2，若与消防电梯合用前室则不应小于10m2(公建)和6m2(居住建筑)3·楼梯间的前室应设防烟、排烟设施4·通向前室和楼梯间的门均应设乙级防火门，并应向疏散方向开）。
（对于高层及超高层建筑，应该设计以“防”为主，以“消”为辅，在火灾发生前，积极预防，火灾发生后要有防止火势蔓延和便于扑救的有效措施。1·自动报警系统2·避难层的设置3·直升飞机停机坪的设计。建筑的设计必须符合高层建筑的防火规范。）
核心体设计（占30分）
一、核心体包含内容
水平、垂直交通设施——电梯厅、电梯间、楼梯间等
服务空间——洗手间、开水间、垃圾间、服务台等
相关的设备空间——水箱、强弱电配电房、小型空调机房以及水、电、暖通的各种管道井
约占20~30%标准层面积
二、电梯
（1）电梯种类
按其用途可分为乘客电梯、住宅电梯、病床电梯、客货电梯、载货电梯、杂物电梯、消防电梯。
（2）电梯服务人数与服务标准
电梯服务总人数
办公建筑：一般可按使用部分面积指标8~12 ㎡/人计算
旅馆建筑：客房数x1.7~2.0
住宅建筑:卧室数x1.5~2.0或每户3~5 人计算
高峰期运客量
办公：5分钟内，楼内人数的13%~15%；30分钟内，楼内人数的90%（英国）
住宅：5~8%
宿舍：10~11%
旅馆：10~15%
（3）间隔时间、侯梯时间与平均行程时间
间隔时间
办公：25~45 s
旅馆：40~70 s
住宅：50~120 s
理想侯梯时间等于间隔时间的一半，实际应用可取60%
平均行程时间
理想：60 s
尚可：75 s
较差：90 s
极限：120 s
（4）电梯轿箱容量
乘客电梯
800公斤、1000公斤、1250公斤、1600公斤
10人、 13人、 16人、 21人
住宅电梯
400公斤、630公斤、1000公斤
5人、 8人、 13人
载货电梯
1600公斤、2000公斤
（5）电梯速度的选择——与轿厢容量、建筑规模、层数有关
低速：0.5~1.75 m/s，
中速：2.0~4 m/s
高速：5.0~10.0 m/s
（最快电梯：迪拜塔18 m/s ，台北101，每分钟1010米，环球金融中心1分钟从1层到顶层，每分钟600米）
（6）电梯布局
电梯布局组合方式一般为多台并列(不多于4台)、凹室式(不多于6台)、多台对列(不多于8台)和组合式
乘客电梯多台并列时，其侯梯厅宽度应不小于其轿厢深度的1.5倍且当梯群为四台时其宽度应不小于2.4米;多台对列时，其侯梯厅宽度应不小于单侧梯群宽度之和且不大于4.5米，一般情况下为3.5~4.5米
7） 电梯配置数量——经验参考数值
办公：
客用电梯数量按大楼主体总建筑面积确定，一般每3000~5000㎡设一台；也可按5分钟运送大楼12%~15%工作人员标准计算
服务电梯按客梯数量的1/3~1/4考虑
旅馆
至少两台客梯+1台货梯，在此基础上
每增加100间客房应设0.7~1.0台客梯
每增加100间客房应设0.3~0.5台货梯
住宅
一般每80~100户设一台
单元式住宅
11层以下，每单元1电梯
12层以上，每单元18层以下，2电梯
19层以上，每单元100米以下，2电梯
消防电梯按《高规》要求设。一般高层（100m以内）设1~2台；超高层应不少于2台。消防电梯平时可兼服务电梯
（8） 电梯服务方式：
全程服务——每层停靠开门，10层以下采用。
分区服务——奇偶数停靠、分区停靠、设空中转换厅方式。
可采用奇、偶数层分开停靠的方式；在超高层办公楼中通常将电梯服务分区分段，以充分发挥电梯的输送能力。有的尚采用空中转换厅接力方式。
三、楼梯
高层建筑疏散楼梯间的功能，最重要的是阻止起火层火灾燃烧的烟火，通过楼梯间向其他楼层的传播蔓延。高层综合建筑的楼梯间通常分为：
①封闭楼梯间 —— 建筑高度不超过32米的二类建筑应设封闭楼梯间。
②防烟楼梯间 —— 一类高层建筑和建筑高度超过32米的二类高层建筑，以及塔式住宅、均应设防烟楼梯间。
防烟楼梯和消防电梯都必须有严格的防烟和防火措施，做到紧急疏散的人员一经到达防烟楼梯间前室或消防电梯候梯厅，就达到了第一个安全地点。
四、服务空间
1.洗手间——一般在核心筒内设置公共洗手间。
公共洗手间设计最突出的一点是要做好排气设计，方案布置时要顶留排气换气的井道。
一般均作前室并与普通楼层有微小高差(通常为0.03m左右)。
高档次楼宇的洗手间人工照明照度宜提高。
2.垃圾处理空间——垃圾处理空间有垃圾间、垃圾道，货梯等。
在各层设垃圾间，包装处理后通过专用货运或兼用电梯运至外部垃圾车。
垃圾间设计要求做到良好通风和适度照明。
3.开水间——一般中低档的楼宇在核心筒设公用开水间。
开水间设计要注意排气、排水以及地面高差的问题。
酒店可在核心筒部位设有自动制冰机以供旅客自行取用。
五、设备管线及管井
1.配电房——配电分强电配电和弱电配电
强电间对本楼层的动力照明等提供配电，3㎡左右,净宽不小于800
弱电间则对本楼层的电信设备进行配电。1.5~2.5 ㎡ ,净宽800。
无论是强电间还是弱电间均有很多垂直电缆管道井在其中，需作好防火处理(管井后封防火材料)，并且两者均应设对外开启的乙级或甚至甲级防火门。
2.空调机房——核心筒内往往每层或隔数层(通常要求5层以内)设空调机房。由于主风管尺寸不可能过小，空调机一般要做较大的对外孔洞，因此设计时需要协调好结构工种和暖通工种，即使得风向运送合理节约，又不至于损害简体结构。
3.管井——面积4~5 ㎡
（1）水管井——水管井内有生活给水管、消火栓给水管、自动喷淋系统给水管、排污管、中水管、雨水管等
面积约2~3平方米
3.水管井设计要保证各种管道的间距(通常管中到管中为30厘米左右)，保证管道的方便修理，设置检修门。
水管井设计要注意预留钢筋以便在管道安装后用混凝土封死井道。通常高度在100米以下的建筑每三层封一层，高度在100米以上的建筑则每层均封。
（2）电缆井——已如前所述，同样要做好防火分隔处理。
（3）暖通井道——暖通井道内有冷却水管、冷冻水管、新风管、排气管、排烟管等，特殊化学类实验室还有分隔严密的排毒气管。暖通井道通常尺寸较大，应根据空调方案预留足够的空间。通风用的排气管及消防用的排烟管应保持一定的负压以确保烟、气的顺畅排出。空调用水管井的防火分隔处理同其它水管井。
补充防火设计：
二、消防车道
1. 环形消防车道——高层建筑的周围，应设环形消防车道。当设环形车道有困难时，可沿高层建筑的两个长边设置消防车道。当高层建筑的沿街长度超过150m或总长度超过220m时，应在适中位置设置穿过高层建筑的消防车道。高层建筑应设有连通街道和内院的人行通道，通道之间的距离间距不宜超过80m。
2. 消防通道——穿过高层建筑的消防车道，其净宽和净空高度均不应小于4.00m。
3.高层建筑的内院或天井，当其短边长度超过24m时，宜设有进入内院或天井的消防车道。
消防车道的宽度不应小于4.00m。消防车道距高层建筑外墙宜大于5.00m，消防车道上空4.00m以下范围内不应有障碍物。
三、消防车工作空间——消防车道与高层建筑之间，不应设置妨碍登高消防车操作的树木、架空管线等。
供消防车取水的天然水源和消防水池，应设消防车道。
尽头式消防车道应设有回车道或回车场，回车场不宜小于15mx15m。大型消防车的回车场不宜小于18mx18m。
消防车道下的管道和暗沟等，应能承受大型消防车的压力。
（一）高层建筑平面形式与形体塑造
1．高层建筑平面形的构成
分为“线生形”和“形生形”两种构成方式。
（1）线生形：以基本线型的组合变化，可生出无穷变化的平面形式。
基本线型有三种：直线、凸线和凹线。
（2）形生形：以基本形为构形基础要素，创造新形体的构形方式。
基本形有：正方形、矩形、正三角形、圆形、菱形等。
基本形经渐变、弯曲、切割、错叠、群化、减切、伸展、拉压等，可产生各种新的形式。而将原形作交合、取舍，也可产生许多新形式。
应用题：CCTV大楼形体怎么演变的。再结合自己的分析的大楼。（仅供参考）
央视新大楼最大的特点是面向公众开放。“与原来的央视大楼是一座自我封闭的建筑，相对比新建的央视大楼将有超过1/4的场所是完全面向公众开放的，央视大楼的功能将发生很大转变。为了满足大楼既可以供公众参观，又能够对央视大楼内各个部门进行保密，库哈斯在楼体内设计了一条双向环路的通客道。参观者进入后可以沿着这条双向环路从底部一直到顶楼。
现实是，巨大的悬挑部分如果面对地震、风甚至轻微的震动都可能将其毁于一旦。结构工程师们提出了解决方案：
根据各部分的荷载特点来组织结构网络。结构框架由一系列不同大小的三角形结构杆件组成，杆件密度大的地方往往是荷载密集的位置。相互平衡，相互补充，相互依存。
大楼的怪异形态还极有可能造成地基的不平衡。它的压力甚至可以使地基下陷超过一米，从而使建筑物导致结构变形、玻璃墙脱落、管线爆裂等一系列问题.
央视新大楼主楼的两座塔楼双向内倾斜6度，在163米以上由“L”形悬臂结构连为一体，建筑外表面的玻璃幕墙由强烈的不规则几何图案组成，造型独特、结构新颖。央视大楼的结构是由许多个不规则的菱形渔网状金属脚手架构成的。这些脚手架构成的菱形看似大小不一，没有规律，但实际上却经过精密计算。由于大楼的不规则设计造成楼体各部分的受力有很大差异，这些菱形块就成为了调节受力的工具。受力大的部位，将用较多的网纹构成很多小块菱形以分解受力；受力小的部位就刚好相反，用较少的网纹构成大块的菱形。他设计的CCTV新台址，从形式上化解了传统的摩天大楼“裙楼—中部韵律布置—顶部”的三段式模式，还设计出一种新的上下贯穿一气的形体，希望做成建筑美与高科技融合的标志性建筑。大部分摩天楼都浪费空间，央视大楼中间空出来的部分像胶囊，让地面产生了活力，给建筑物带来生机。
央视总部大楼的主要结构形态是一个由交叉三角形网状表面包裹的菱形圆。
大楼是空间网状筒体结构，结构的菱形网格同时形成幕墙的建筑表面图案，奥雅纳结构设计师与OMA建筑师一起研究了整个大楼外表皮受力的情况，分析以后，决定根据大楼受力不同来设置结构网格，在受力较大的区域加大网格的密度。相反，在承载富余的地方则删去一些构件，这种不规则的交叉网格反映了从日常的荷载到强地震的不同情况下实际结构受力的分布模式。最终建筑外表的图案有点非理性，但是实际上它真实表现了受力状况。一度有人这样抨击CCTV新大楼，脚下脱离的两个塔楼在空中扭转相交，构成了制约媒体大楼应有合理功能的壁垒。5就这一点，OMA公司解释说，大楼的灵魂实际上是一个环线的设计，这从一开始就被认为是要保持和贯彻的。环线连通地面部分和地下部分，两个L形，一个在地面，一个不可见，6米高的平台以及地下三层是演播室集中的地方，央视运转所需的节目制作、直播、办公等功能因环路的存在而联系在一起，就像人的身体，手脑连通，所以，大楼的形体和功能有着恰当的关系。