时间：2023-08-16 09:20:05
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇超高层住宅建筑设计，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
超高层住宅的迅猛发展，给建筑设计带来了新的挑战，超高层住宅设计不是简单的高度上的增加，它的出现在建筑设计上也带来了一些新问题特别是在防火防灾安全疏散上有一些规范没有明确或未涉及到的地方。2010年11月15日下午，上海市静安区一栋28层的教师公寓突发大火，导致五十多名居民葬身火海，这场突如其来的大火更多的是唤起了人们对高楼大火的隐忧和惊惧。人们在感叹水火无情的同时，高楼火灾的安全危机再次触动了居住在高楼的城市居民的神经，同时也为城市高楼防火敲响了警钟。高层建筑发生火灾时，由于楼层高、人员集中、功能复杂、疏散线路较长，加之高层建筑自身管线多，管道形成的烟囱效应大，火势蔓延快，给疏散人员造成较大困难。实验证明超过100米的建筑人员逃生很困难，主要还是靠等待救援为主。因此，在高层建筑内每隔一定楼层设置避难层或避难间，采用特殊安全技术处理，为人员提供一个暂时安全的避难场所，并给消防人员提供一个救援的前沿基地都是必要和必须的。避难层作为超高层建筑保障人员安全的最有效措施是否应该在高层住宅中强制设置引起强烈讨论。避难层，是指超过100米的超高层建筑为了消防安全疏散专门设置的、供人们应急避难的楼层。避难层中，都是用特殊的阻燃材料建成，地板、天花板、楼梯等都有较强的防火和耐火性，且避难层还要配备专门增压设备，将空气往避难层外压出，防止浓烟和烈火的侵入，有些是配合放置工具的房间，不一定是整层的。根据我国现行国标《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)规定：建筑高度超过100米的公共建筑、应设避难层或避难间。但高规只对公共建筑有要求，而对居住建筑并无强制要求，在最新2011版防火规范征求意见稿中有关住宅建筑应设避难层的内容已被纳入，说明国家对超高层住宅防火疏散问题也越来越重视。超高层住宅因为人员相对较少，按典型一栋标准层六户计算，十五层90户，按每户3.2人共288人，按每人0.2m2只需57.6m2，即便按最不利全栋33层人数算共634人也仅只需127m2，加上设备设施、前室面积同时考虑到两个出口双向疏散也就是说超高层住宅每隔十五层拿出两到三套住宅套间设置成集中避难间在面积上是能够充分满足火灾时疏散人群进入避难间暂时避难、等待救援的面积需求的，同层其它套型仍可以作为住宅使用。同时这样设置也能相对降低开发成本，提高经济效益。所以超高层住宅并不用全层设置避难层而仅设置集中避难间是可行有效的。
避难层的建筑设计有别于一般楼层。《高规》规定：通向避难层的防烟梯应在避难层分隔、同层错位或上下断开，人员须经过避难层方能上下；净面积应能够满足避难人员避难的要求，宜按5.0人/m2计算。同时，避难层应设消防电梯出入口、消防栓、消防卷盘、消防电话、应急广播、应急照明和消防专线电话，以及独立的防烟设施。此外，避难层还在防排烟系统、火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统、应急照明和疏散指示标志、灭火设备等在规格和标准上都比普通楼层的要求高。
避难层在建筑设计最主要是安全疏散的流线设计，安全疏散是指发生火灾时，在火灾初期阶段，建筑内所有人员及时撤离危险区域到达安全区域的过程。能否实现安全疏散，取决于许多因素，但从建筑物本身的构造来说，应坚持以下基本原则：① 合理布置疏散路线：尽量选择最短最优化路径，路径越短越安全，越合理疏散越快。同时应符合人们逃生的习惯性思维选择路径② 疏散楼梯的数量要足够。合理的楼梯布局和足够的数量均成为安全疏散的关键因素。如果是剪刀梯，在避难层时中间隔墙必须延至休息平全分隔，让疏散人流变向进入避难间③ 辅助安全疏散设施要可靠、方便使用。消防安全疏散设施不完善往往影响疏散的效果，因此，超高层住宅应根据需要，合理分隔、设置疏散防烟楼梯，有效优化最短疏散路径，并在避难间出口、入口处分别设置前室有效阻断烟气，前室应按防烟前室考虑自然或机械防排风，前室与避难间隔墙的耐火极限不小于2小时。超高层住宅集中避难间楼层的安全疏散路径应该是：户门疏散楼梯已分隔的避难层防烟楼梯间防烟前室封闭避难间（休息或等待救援）防烟前室防烟楼梯间（继续向下疏散）< 如图 >。由于住宅套间面积不大，如果设为外墙开敞式烟气并不能像公共建筑整层开敞的大面积避难层那样迅速排烟，由于不是四面开敞反而会影响到排烟效果，所以超高层住宅的集中避难间最好是封闭（第一避难层可以留置救援口），尽量少敞口并设置独立的防烟设施。集中避难间的室内装修材料应是A级阻燃材料。
避难间所在层在建筑外立面设计上应该相对醒目，可以在色彩、立面造型上设计以便于消防队员进行观察施救。也可以在墙外设置消防警示灯直接与消防控制系统相连，火灾报警时闪烁提示消防人员。此外，在避难间设置的方位上虽然相关规范中并没有明确的规定，但在设计时还是应该加以合理考虑，避难间的位置宜尽量选择靠近登高操作面的一侧设置，方便消防车停靠和施救人员的及时观察和救援。由于我国大部分城市的消防登高车云梯的高度约为50m左右。因此至少第一避难层间（45m）应该直接面向登高操作面为好，也就是说超高层住宅在选择集中避难间时应该尽量选择朝向登高面并紧邻疏散楼梯间的住宅套型。此外第一集中避难间的有效避难面积宜较上部各层大一些，有利于消防救援。
避难间常备器材及设施有：①119消防报警电话机和普通市话电话机。②与消防控制指挥中心相连的应急广播。③通往避难间的门上设置易于理解的国际通用符号"AREA OF REFUGE(避难区域 )"以作辨别标志④瓶装水及压缩饼干等应急食品；⑤呼吸器、逃生绳、缓降器等疏散器材⑥急救药箱；等等。
同时一些非设计因素也能影响到疏散，例如：建筑内人员对疏散路线是否熟悉，对疏散快慢影响很大。常住人员和对疏散路线熟悉的人员基本能够顺利疏散；暂住人员和不熟悉疏散路线的人员疏散就困难。未经消防培训的疏散，无对老人、残疾和行动不便人员的互助疏散意识均造成无序疏散，都影响疏散速度。应该定期进行消防疏散演练；应急照明状况和疏散指示标志明显程度也很重要，火灾时往往首先造成断电，如果这些设施位置设置不当或亮度不够，或指示方向错误，或维护保养不良，都会对疏散造成严重影响；
再如，如果疏散通道被占用，被封堵，或者是进行了可燃装修，火灾时都会影响安全疏散，
关键词：城市住宅；高密度；院落空间；设计手法
Super high-rise residential courtyard space design research
Wen Jia
Abstract: along with our country large and medium-sized city great pressure of population and land shortage problem highlight in high-rise residential is listed as the housing market 's flagship product,this paper from China's traditional courtyard-style residential culture and space form angle, discuss how to improve the high density and high volume of residential interior environment design method, so as to meet the residents' physiological and psychological need.
Key word：Urban housing；High-density；Courtyard space；
一、超高层住宅的发展现状
自20 世纪80 年代以来，中国城市住宅建筑与经济科技社会的飞跃发展同步完成了历史的大跨越，不仅建设规模是世界上空前的，而且基本实现了“居者有其屋”的人居理想。然而中国处在一个高速城市化的发展阶段，城市目前面临巨大的人口压力和土地紧缺的问题。土地价格的飘升使开发商尤其是住宅项目的开发商在对土地的利用上追求高容积率、高密度、超高层数。因此越来越多的开发商将超高层住宅列为开发项目的主打产品。在近几年间，我国沿海城市、一线城市涌现了一大批超高层住宅，二三线城市如成都、昆明等主城区也开始出现超高层住宅的身影。
在超高层住宅成为住宅市场的主力军的同时，人们对超高层住宅的忧患意识也越来越明显：
1、超高层居民与景观可亲近性丧失
早期，法国著名建筑师柯布西耶关于高层住宅的设想，是集中建设高层住宅，余留出大量的土地用于园林景观，这是一种高层低密度的构想[1]。然而，现实中从高层住宅发展到如今的超高层住宅区，并没有实现高层低密度的构想，反而成就了高层高密度住宅的典型代表。
超高层住宅垂直方向的建筑体块高度远比小区内呈水平方向延展的园林景观高度大很多，在空间上住在超高层中的居民与园林景观失去亲近性，使得楼下的风景变成了“微缩景观”；再加上住宅超高层的居民每天必须依靠电梯出入自己的住宅，不方便的交通方式使得老人和小孩失去便利的活动场所。空间和时间的双重不便利，导致居住得越高的居民与景观可亲近性越低。
2、居民的邻里交往空间的缺失
人的社会属性决定了人与人的交往行为的必要性。从环境心理学的角度来看，交往是指在人们共同活动的过程中互相交流不同的兴趣、观念、情感与意向等。在超高层住宅内由于缺失公共景观空间，使得公共往对象难以确定，只有随机组合和被动参与的特点。社会往通常只表现为短暂的停留、打招呼等一般礼节谈。当人需要停留时间较长，进行情感或信息传递时，如邻里间的交谈、老人小孩们的户外活动行为，则需要一个相对集中、具有内聚感的空间环境来满足人的交往多样性的需求。然而，这种发自人类本源的需求在目前超高层住宅环境中却严重缺乏。
在城市化飞速发展的社会背景下，超高层住宅的发展将成为住宅市场的主力军，如何改善超高层住宅环境质量，解决居民的心理需求已经成为现代超高层住宅可持续性发展的关键问题。
二、院落空间
院落是中国人生活方式的载体。中国传统民居多以院落空间组织功能, 它不仅是建筑对于地方气候的有效回应, 也体现了“ 天人合一” 的思想, 表达了居民对自然意境的追求。在提倡自然、舒适、生态的居住文化的今天，中国传统居住文化载体――院落空间仍具有旺盛的生命力[2]。
在空间形态上，中国民居的院落同中国书画讲究的“计白当黑”相一致，以庭院为中心，建筑沿着周边布置，外实内虚，呈内向汇聚的空间形态（如图1所示）。
在功能上，中国传统建筑的庭院因其私密性好，比开放式的花园能够容纳更多功能：院落空间可以为较大密度和进深的住宅提供采光、通风，提供造景功能，满足人对自然绿色环境的心理需求，同时为室内外过渡空间增加情趣。
在生活理念上，中国人非常注重亲情的培养和人情的交往。从传统的空间营造模式中强调通过院落的围合感以及院落之间的组合序列性来体现私密空间到公共空间的秩序感和空间存在性，院落空间为人们提供了多样地交往的平台，实现邻里之间交往的可能。
现代居住空间由于受到家庭关系、人口变化的影响以及经济用地等多方面限制，已经不能完全重复传统的伦理、人际交往关系和空间尺度，但是我们能够从传统院落文化与空间形式的本质出发来解决现代超高层居住环境设计中的问题，以满足当代人的生理和心理问题。
三、院落空间在超高层住宅中的设计手法分析
如何在今天与未来大量性建设的超高层住宅中引入多一点绿色，创造贴近自然的院落式居住环境，为居住者提供接近一个从私密空间到共享空间的环境呢？
现代超高层院落形式不同于传统意义上的院落空间，不是简单的临摹与照搬。空中院落空间是将传统院落的原型进行了抽象的再现，使居民处于一种在想象中与传统进行对话的状态，隐喻着一条垂直立体的传统街道与单元院落的组合与重构。
1、加大阳台的空间和进深
阳台空间作为室内外联系的过渡空间，在功能、形态、气候条件等方面与传统的院落空间极为相似，因此可以从传统的院落式住宅形式中吸取经验，适当地扩大阳台空间，将其作为厅、房共享的“院落”概念来设计，使之成为住宅的“边庭”、“侧庭”，成为延续室内家庭起居生活的场所。这种类型是现代超高层住宅中最常见的形式，各种楼盘宣传语中标榜的空中院落大多是这种。在小户型住宅中，这种手法同样适用。小户型住宅在功能合理的情况下，同样可以设置较为宽敞、深度较大的U型或L型阳台，从而自然地在形成面积较大的“空中院落”。
2、置换某间房作为内部院落
在户型设计时，将靠近客厅、餐厅的功能房做开敞处理，设计为一个内部院落，使之成为家庭生活的中心点。客厅、餐厅、卧室围绕这个“院落”布局，较之普通的阳台，具有更强的围合感，更接近于传统的院落空间形式。还可以利用采用大面积的落地玻璃窗围合，扩大客厅、餐厅、卧室的空间感和视野，居住者无论是安坐在客厅里，或是就餐，或是在卧室看书的时候均可以享受到院落的景色。这样的设计使多个个功能区都能看到空中院落景观，形成景观四面开放的视觉格局，客厅的空间无形增大，大大增强居室的采光通透感，身居超高层却得享别墅的居住体验。相当于别墅的中庭的内嵌式空中院落在超高层住宅中出现。
图1云南大理喜洲尹府院落分析图
图2 内部院落空间模型
3、“入户花园”的引入
图5 香港凯旋门空中花园会所
这种空间概念的主要特征表现在三要素的相互关系，也就是起居、餐厅和“前院”的互动关系，在这种“前院”住宅中，入户必须经过院落，在南方人的生活方式中，很多功能在这个空中院落中进行，从而实现生活中有休闲，休闲中有生活。前院空间的活动成为生活的前奏，大大增加了内部空间的私密性和层次感。这种空中院落可采取每层之间平行布置或错位布置。从目前市场反应看，带“入户花园”的产品不仅备受开发商垂青，更获得了购房者的认可，“入户花园”走俏楼市已是不争的事实。
4、建筑体量的挖减，获取“院落”空间
通过对建筑体量的挖减，在建筑的立面，形成两层通高的“院落”空间，使院落获得了更好的日照通风条件。这种方式是利用下层住宅的屋顶设置“院落”空间，因此，结合庭院绿化可以降低由阳光对下层屋顶的直接辐射，起到调节建筑温度的作用（如图3所示）。
5、半公共院落空间布局
在超高层住户之间以公共型空中院落相连,配以园林景观、设置休息座椅,为邻里交往提供了良好的场所在。目前大多数户型在设计上缺乏对人与人交往的尊重,公共交通空间往往设计狭小、通风采光较差,住户只是匆匆经过而不愿逗留,间接造成了邻里交往的缺失、人际关系的冷漠。半公共型空中院落的出现,增加了人们交流的机会,缩短了住户间交往的距离,它强调邻里间的居住文化。这种形式表现在超高层住宅中通常是在公共交通空间内每隔两层设一个两层高公共院落空间，供邻里间小叙（如图4所示）。
图3 广东惠州某超高层公寓
图4 广东某高层住宅半公共院落空间
6、利用避难层建立公共院落空间
我国高层民用建筑设计防火规范规定了建筑高度超过100m的公共建筑，应设置避难层。避难层的设置要求自高层建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间，不宜超过15层。由于超高层住宅的公共活动空间缺乏，我们可以考虑利用避难层建立公共休闲的院落空间，增加绿化面积，提供适当的锻炼设施，满足住在高层居民间交流、老人小孩活动的心理和生理的需要。如成功案例：香港凯旋门第62层避难层做成7大小型主题空中花园，联合组成4层空中会所[3]，成为项目一大卖点（图5所示）
四、小结
在社会高速发展的今天,人们逐渐认识到传统居住文化在住宅超高层化的加速进程中不应被完全抛弃。超高层住宅的院落空间设计关注的是人们精神上对自然的回归与依恋，并同时力求符合新时代的特征，满足社会发展的要求。院落空间形式的引入与创作手法的探讨，对创造根植于风土地域和历史文脉的、具有多样性、更加人性化的居住环境具有积极的意义。在住宅建设与景观规划设计中,通过对传统居住文化的深刻理解、借鉴与合理诠释，能够使超高层住宅的环境更加符合人们最深层次的心理需求，这也是我们一代代建筑师、规划师的职责和努力的方向。
注释：
1、联合国1972年国际高层建筑会议将高层建筑按高度分为四类：（1）9～16层（最高为50米）；（2）17～25层（最高到75米）；（3）26～40层（最高到100米）；40层以上（即超高层建筑）。
2、我国《民用建筑设计通则》（JG37―87）将住宅建筑层数划分为：1～3层为低层；4～6层为多层；7～9为中高层；凡超过100米均为超高层。）
参考文献
1、王芳，高层住宅景观补偿设计研究.[J].住宅科技,2011(2):08
2、李锦胜，开放VS.私密――院落空间在现代住宅中的应用.[J]中外房地产导报，2002（19）：36
3、超高层住宅/中国景观楼盘.[M]香港日瀚国际文化有限公司,2009
关键词：超高层；给排水系统设计；消火栓给水系统；湿式自动喷水灭火系统
中图分类号：S611文献标识码： A
前言 ：超高层建筑的给排水和消防设计并非是简单的文字就能描述的。随着我国经济的不断繁荣，超高层建筑不断涌现，各种技术也在不断的应用到这些建筑中来，因此从设计角度讲，没有一成不变的模式，都是在实践中不断地摸索，吸收新技术、新方法来完善设计，并更加合理，以人为本，服务社会。以下根据笔者的工作实践对一栋43层超高层给排水及消防给水系统的设计，分享设计心得。
一、给水系统设计
水源为某市政道路一条DN600mm市政给水管，市政水压为0．25 MPa。生活给水系统竖向分区的供水方式如下：根据规范要求进入每户的用水点的静水压力不能超过0．35 MPa，加上该栋楼为超过100 m的超高层住宅，考虑到高区部分用水点的平衡性及安全性，故将整栋楼分为两个大的区域进行供水，21层及21层以下采用生活变频泵供水，22层及其上面部分采用屋顶生活水箱供水的方式。有些设计人员在给超高层住宅进行给水分区时，往往喜欢考虑将100 m以下的住宅全部采用变频泵供水，这往往增加了高区部分供水的不稳定性，同时由于超高层住宅都会考虑设置屋顶生活水箱，何不利用屋顶生活水箱的供水安全性及稳定性，将整栋楼进行合理分区，以确保整栋大楼供水的安全性及合理性。同时，在每个分区内由于要满足该区最高楼层部分用水点的供水压力，往往导致该区部分楼层用户的供水压力超标，这时往往需要在超压的楼层考虑设置减压阀以减去多余的压力，这时需注意减压阀前后的压力差是否太大，如果太大，就需要增设两组减压阀以平稳的减去多余的压力，既避免了对减压阀的损坏，同时也减少了噪声的污染。
二、给水设计
从目前高层建筑给水方式来看，主要有如下三种：第一，市政管网供给；第二，水池水泵房屋面水箱用水点供给；第三，水池变频供水设备用水点供给。
第一种市政管网供给方式，在投资、安装、维护、节能方面具有很大的优点，但其可靠性、持续性比较差，由于在建筑内部供水贮备设施，一旦市政管网出现停水现象，则建筑内部也会随之出现断水，但由于内部无贮备水量，当外网停水时，将使内部断水。第二种供水方式具有水量贮备环节，因此弥补了第一种供水方式供水可靠性缺点，保证供水的持续性和稳定性，但在其它方面与第一种方式相比，明显处于劣势状态，如安装麻烦、维护不便、投资较大、节能不足等，而且该方式中的水泵在工作时，会产生振动和噪音，对居住者的生活有可能产生一定的影响，同时也有可能带来给水的二次污染，相关设施的增加，造成了整个建筑物荷载的增加，对建筑物本身的安全性、稳定性或多或少会带来一定的影响。第三种给水方式虽说在一定程度上考虑到了第一种方式和第二种方式存在着的明显不足，如供水可靠、维护方便、消耗较少，但由于该方式的应用所需要水泵型号较多，技术要求较高，因此，在投资成本方面会有所偏高。
通过以上分析，可以明显看出，各种供水方式各有有缺点和适用范围，需要结合高层建筑实际情况，选择经济、科学、合理的给水方式。
三、湿式自动喷水灭火系统
1该栋楼的喷淋系统按中危险一级设计，用水量为21 L／s，系统作用面积260 m2。每个喷头保护面积12．5 m2，喷头公称动作温度为68℃。
2 本工程属于超高层住宅，自动喷淋设置于各前室及走道内。
3 系统分为高，中，低三个区。低区：1层一12层，中区：13层～27层，高区：28层～43层，分别由地下室喷淋加压水泵加压供水。室外按高、中、低分别设有喷淋水泵接合器，整个喷淋系统组成环状管网。分别与消防泵房的喷淋加压管进行连接。
四、排水
1 由于本大楼属于住宅楼，生活污水量很小，排水不分流，粪便污水与生活污水经化粪池处理后排入市政排水管网。2)本工程设置独立的雨水系统，排入市政雨水管网。
五、给排水设计建议
1 室外消火栓设置问题根据《高规》7．3．6“室外消火栓的数量应按本规范第7．2．2条规定的室外消火栓用水量经计算确定，每个消火栓的用水量均为10～15 L／s”，以及其条文说明，本工程的室外消火栓个数应为8个，但由于该小区周围全部是市政道路，同时该部分市政道路由甲方代建，应可以与当地自来水公司协调，如果建筑物40 m内有足够的消火栓，可以不用设室外消火栓，既符合《高规》要求，也不会造成浪费，以免造成重复投资。
2 水泵房内吸水管，当消防水池合用时，超过500m3必须分成两格，这就给水泵吸水带来一定的困难。根据《高规》7.5.4“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”，设计中采用水池连通管吸水，每个消防水池设一条吸水管，则符合规范要求。
3 地下车库消火栓、喷淋的设计。地下车库体积较大，消火栓一般挂在柱子上或边墙上，而汽车位一般较密，如果不考虑汽车位的位置而设消火栓，就会出现消火栓在汽车位的后面，导致出现看不见或即使看得见也取不到消防水带和水枪灭火的现象。因此地下车库设消火栓时，应考虑汽车位的位置。同时，因为地下车库不安装吊顶，设计喷头时不应只按3.6m间距布置喷头，而应考虑梁的位置，结合结构专业使喷头布置符合规范要求。
4 屋顶生活水箱的设置高度有时不能满足最上面两层最不利点的出水水头的压力，需在屋面增设加压泵以满足最上面两层最不利点的出水水头的压力，由于垂直高差较大，管路开停频繁，容易产生水锤现象，管道将发生剧烈振动和较大的声响。该工程不仅在水泵出口设置了水锤消除器，还在屋顶水箱进水管上设置了两个水锤消除器。
5 排水管通气管设置。本工程每根排水管均独立设置专用通气立管，通气立管管径与污水立管管径相同，每层设置结合通气管。
6 雨水系统设置。本工程雨水排除采用雨水斗进行有组织地收集，并考虑到高层建筑的立面雨水按1／2立面面积折算为集雨面积计算雨水量进行雨水排除。本工程地下室的顶板是首层室外地面，且面积较大，该处的雨水排除经与建筑、结构专业进行协调，主要考虑到车库的净空较低，几个方案综合比较，最后采用地下室顶板结构找坡的形式进行雨水排除，排入市政雨水井。这样不在地下室吊装雨水管，既保证了车库的净空，又不会因为雨水斗的渗漏而影响车库的使用。
7 集水井、潜污泵的设置。地下停车库低于室外地面，其污水不能自流排人市政排水管网，在地下室设置集水井，通过潜污泵提升至室外。潜污泵流量的选用考虑到：①地下停车库洗地排水量Q1；②车道出入口处的雨水量Q2；③火灾消防用水的排水量Q3。对于与车道出人口集水沟相连的集水井，其排水量取Q2与Q3中的大者，泵房集水井考虑消防试泵时的排水量，其潜污泵的流量应满足消防试泵的要求，其余集水井取Q3，而Q1不与Q2及 Q3同时发生，且其值较小，可略去不计。每个集水井均设置两台潜污泵，电气均考虑两台同时工作，平时一台工作。如果最高水位持续5 min，则两台泵同时工作，以便及时排除地下室积水。
8 管材。给水管材：由于镀锌钢管腐蚀较严重，现采用钢塑复合管，既保证水质又能延长给水管寿命。供水主管承受很大压力，采用无缝钢管，法兰连接。排水管材：普通高层建筑一般采用UPVC管或卡箍式排水铸铁管，超高层建筑因较高故排水铸铁管接口不实，容易造成底层水压过大而漏水等现象。本工程污水、雨水管材均采用给水铸铁管。
六、结束语
作为建筑给排水的设计人员，应本着技术、安全、经济性原则，在实践中努力创新，寻找最佳的给排水设计方案，以适应建筑设计发展的新要求，满足人民群众不断提高的物质文化要求，是走上可持续发展之路的基础和保障。
[1] 李兆宗. 浅谈住宅给排水设计中的问题与改进办法[J]. 中国科技信息. 2011(16)
1国内外防火规范的比较
1．1高层建筑划分《民用建筑设计通则》(GB50352－2005)规定，建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。《住宅建筑规范》(GB50368－2005)规定，35层及35层以上的住宅建筑应设置自动喷水灭火系统和火灾自动报警系统。《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045－95，2005年版)规定，当高层建筑的建筑高度超过250m时，建筑设计采取的特殊的防火措施，应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证。美国《国际建筑规范》(2009年版)规定，有人员使用的楼面到消防车可以到达的地面的高差大于22．9m的建筑为高层建筑。对于建筑高度小于等于128m的建筑，可采用ⅠB类耐火等级的结构替代ⅠA类耐火等级的结构，但承重柱的耐火极限不应降低。英国《建筑设计、管理及使用消防安全技术规范》(BS9999∶2008)规定，顶层楼板到地面的高度超过18m时，应设置消防电梯和防烟楼梯间且前室内设置消火栓。此外该规范按照顶层楼面高度的不同对建筑耐火等级作了规定，如A2类建筑(人员处于清醒状态且熟悉环境，火灾增长速率为中速火)，当顶层楼面高度超过60m时，构件耐火极限不低于2．50h。法国《高层建筑防火安全法规》(2007年版)规定，建筑高度大于50m的住宅及建筑高度大于28m的其他类型的建筑为高层建筑，建筑高度大于200m的建筑为超高层建筑。1972年的国际高层建筑会议将高层建筑分为4类:第一类为9～16层(最高50m)，第二类为17～25层(最高75m)，第三类为26～40层(最高100m)，第四类为40层以上(高于100m)。由此可见，各国对于高层建筑均作了规定，但对超高层建筑的划分并不完全一致。有关高层建筑高度划分标准如下:美国23m、英国30m、法国28m(其中住宅50m)、我国24m，可见几个国家的规定相对而言差别不大，总体上，我国的规定比较适中。我国和法国明确界定了超高层建筑的划分高度，我国为100m，法国为200m，其中我国规范对建筑高度大于250m的建筑作了专门要求。美国和英国没有单独规定超高层建筑，但从消防救援以及建筑耐火等级角度对超过某一建筑高度的高层建筑作了特殊规定。如美国规定对于建筑高度小于等于128m的建筑，可采用ⅠB类耐火等级的结构替代ⅠA类耐火等级的结构，但承重柱的耐火极限不应降低;英国规定人员处于清醒状态且熟悉环境、火灾增长速率为中速火的建筑，当顶层楼面高度超过60m时，承重构件耐火极限均不低于2．50h。
1．2耐火等级各国规范均根据建筑高度及使用功能规定了相应建筑的耐火等级，有关超高层民用建筑主要承重构件的耐火极限要求对比情况见表1。从表1可以看出我国规范中有关柱、梁、承重墙等承重构件的耐火极限要求与其他国家的规定比较接近，但楼板的耐火极限相对偏低。根据国内建筑火灾统计资料，火灾延续时间在1．50h以内的占88%，在1．00h以内的占80%。与之对应国内规范将一级耐火等级建筑物楼板的耐火极限定为1．50h，二级耐火等级建筑物楼板的耐火极限定为1．00h。我国二级耐火等级建筑占多数，这样大部分一、二级耐火等级建筑不会被烧垮。当然，建筑构件的耐火极限定得越高，发生火灾时烧垮的可能性就越小，但建筑的造价要增加。
1．3防火间距各国规范均通过限定防火间距作为防止火灾在建筑之间蔓延的措施，美国规范详细规定了建筑相邻部位的开口要求，当间距大于9．1m时，则对外墙耐火极限没有要求。英国采用相邻建筑外墙所受热辐射强度来确定防火间距，以是否达到引燃木材的热辐射强度12．6kW•m－2作为判定条件，要求建筑到达公共边界或者假定的边界(而非相邻建筑物)的距离为其达到热辐射要求的计算距离的一半。例如，在火灾规模为30MW的情况下，距离着火建筑7．9m的距离处即可达到12．6kW•m－2的辐射强度，从而可以引燃木材。所以在这种情况下，要求其到达与相邻建筑公共边界的距离取7．9m的一半，即不小于4m。法国规范要求相邻高层建筑外墙的耐火极限不低于2．00h或具有8m的防火间距。我国规范也有限制外墙开口的类似规定，如开口面积小于外墙面积的5%时，防火间距可减少25%。对于耐火等级均为一、二级的相邻建筑，高民用层建筑与相邻高层建筑的防火间距为13m，与相邻多层建筑的防火间距为9m。我国规范中有关高层建筑与多层建筑的防火间距规定与国外规范相比较为接近。
1．4避难设施避难层(间)作为高层建筑尤其是超高层建筑重要的安全疏散设施，各国规范均有详细规定。美国规范规定电梯候梯厅在采取防烟措施的条件下可兼做避难区域，同时对避难区域提出了双向疏散要求。对人员疏散存在困难的医疗建筑，美国规范要求可供患者睡觉休息或治疗的楼层以及其他人员荷载超过50人的楼层均应采用挡烟设施分为至少两个烟气控制区，并对该类建筑中的避难区域面积作了规定，卧床病人按照2．8m2•人－1、其他人按照0．56m2•人－1确定避难面积。英国规范允许避难区域设置在受保护的楼梯间内。此外，美国、英国规范均考虑了使用轮椅等行动不便人员的避难需求，其每人占用的面积美国为0．9m2，英国为1．3m2。我国规范对超高层公共建筑设置避难层作了明确的规定，但对超高层住宅建筑，《民用建筑设计通则》要求设置避难层(间)，而防火设计规范没有相应的规定，有关超高层住宅设置避难设施的技术要求仍需要进一步完善。
1．5消防救援确保火灾情况下消防车辆能够迅速到达着火建筑，提供消防救援人员进入建筑物的入口，对于营救建筑内的被困人员、降低火灾损失具有重要意义，国内外规范对消防车道(包括其宽度、通行高度和坡度、回转场地等)及消防扑救作业面(包括长度、与建筑的距离等)均有所规定。美国规范中消防车辆可到达的位置与建筑内设置消防设施的情况有关，当建筑内设有自动喷水灭火系统时，该距离可相应增加，如消防车道应能到达距建筑入口15m的位置，此外建筑物外墙与消防车道的距离不应超过46m，当设有自动喷水灭火系统时可增加到137m。英国规范规定消防车应能到达距消防水泵接合器18m的位置。法国规范规定消防车道与建筑物的距离不应大于30m。我国规范通过规定消防车登高操作场地的布置要求，限定其与建筑的距离不宜小于5m，且不大于10m。同时规定消防车与消防水泵接合器的距离为15m～40m。可见国内外规范对消防车到达位置与建筑之间的距离要求比较接近，一般控制在15m～40m的范围内。关于超过一定长度的袋形消防车道应设置回车场地的要求，美国规范规定为46m，英国规范为20m。我国规范规定尽头式消防车道应设置回车道或回车场，但未明确其长度要求，应进一步细化该规定。
2超高层民用建筑防火设计加强措施
综上所述，针对建筑高度大于100m的超高层民用建筑的防火设计，提出如下加强措施:
2．1耐火等级我国规范规定超高层民用建筑的耐火等级为一级，从前文对国内外超高层民用建筑主要承重结构构件的耐火极限对比分析可以看出，我国对于一级耐火等级建筑要求其楼板的耐火极限为1．50h，而国外规范的相关要求均不低于2．00h，可见我国规范对建筑楼板的耐火极限要求相对偏低。为给超高层民用建筑的消防救援以及人员安全疏散提供更有利的条件，建议提高楼板的耐火极限。目前，我国有关楼板的构造做法及耐火性能见表2。由表2可以看出，在楼板厚度为100mm(保护层厚度为10mm)，其耐火极限可达到2．00h，楼板厚度达到120mm(保护层厚度为20mm)时，耐火极限可达2．65h。结合国外规范的相关要求和我国实际的楼板构造做法情况，对超高层民用建筑楼板的耐火极限提出如下要求:超高层民用建筑楼板的耐火极限不应低于2．00h。
2．2防火间距我国规范中有关高层建筑与多层建筑的防火间距规定与国外规范相比较为接近。此外，规范中规定在设有防火墙等条件下，高层建筑与相邻建筑的间距可以不限或不小于4m。对于超高层民用建筑，较大的防火间距除有利于防止火灾在建筑之间的蔓延外，也为消防救援提供了有利的条件。考虑到我国超高层建筑的数量及相应的救援和管理条件，建议即使在采取设置防火墙等措施的条件下，也不应调整超高层民用建筑与相邻其他建筑的防火间距。为此，提出如下建议:超高层民用建筑与相邻民用建筑的防火间距应符合高层民用建筑与民用建筑防火间距的相关规定，其间距在采取设置防火墙等措施的条件下也不应减小。超高层民用建筑与工业建筑的防火间距(包括与甲类厂房，与甲类仓库，与甲、乙、丙类液体储罐，与可燃气体储罐，与可燃材料堆场的防火间距)应符合高层民用建筑与工业建筑防火间距的规定，其间距在采取设置防火墙等措施的条件下也不应减小。
2．3避难设施避难层(间)作为高层建筑尤其是超高层建筑重要的安全疏散设施，各国规范均有详细规定。我国《高层民用建筑设计防火规范》对高层公共建筑设置避难层作了明确的规定，但对高层住宅建筑的避难层设置没有提出要求。仅在《民用建筑设计通则》中有高层住宅需要设置避难层(间)的规定。因此，我国建筑防火设计规范中有关超高层住宅设置避难设施的技术要求仍需要进一步完善。可以结合住宅建筑的特点，设置避难间。同时参考美国、英国等国家的规范对医疗建筑的避难区域或使用轮椅等行动不便人员的避难需求的规定，我国建筑设计防火规范在规定高层建筑安全疏散设施时也应考虑行动不便人员的避难需求，为该类人员的安全疏散提供可靠的保障。此外，对于高层建筑避难间的具体设置高度要求，需要考虑到当前消防车辆救援高度一般在50m的实际情况。为此，提出如下具体建议:建筑高度大于50m的高层病房楼，其50m以上楼层每层应设置避难间。建筑高度大于54m的住宅建筑，其54m以上楼层每层应设置避难间。
2．4消防救援《建筑设计防火规范》(整合修订稿)对消防灭火救援要求的规定，补充了现行相关国家标准在消防救援规定方面的不足，但对需要设置回车场的尽头式消防车道的长度要求需补充规定。结合道路中心线间的距离不宜大于160m的规定建议取1/4，即40m。此外，超高层住宅建筑与其他使用功能的建筑上下组合建造时，其裙房屋面如果兼做消防车登高操作场地，应对其屋面板的耐火极限提高要求，以确保消防救援作业的安全，可考虑与防火墙的耐火极限要求一致，即3．00h。为此，提出如下具体建议:一是长度超过40m的尽头式消防车道应该设置回车道或回车场。二是超高层住宅建筑与其他使用功能的建筑合建，住宅部分通过裙房屋面疏散且裙房屋面用作消防车登高操作场地时，裙房屋面板的耐火极限不应低于3．00h。
3结论
基于上述比较分析，对于超高层民用建筑的防火要求，笔者建议在《建筑设计防火规范》(整合修订送审稿)中增加以下规定:
3．1耐火等级。超高层民用建筑耐火等级不应低于一级，其楼板的耐火极限不应低于2．00h。
3．2防火间距。超高层民用建筑与相邻民用建筑的防火间距应符合高层民用建筑与民用建筑防火间距的相关规定，其间距在采取设置防火墙等措施的条件下不应减小;超高层民用建筑与工业建筑的防火间距(包括与甲类厂房，与甲类仓库，与甲、乙、丙类液体储罐，与可燃气体储罐，与可燃材料堆场的防火间距)应符合高层民用建筑与工业建筑防火间距的规定，其间距在采取设置防火墙等措施的条件下也不应减小。
作者简介姓名:（出生年—），性别，籍贯，职称，研究方向：
作者姓名:郑红，
出生年月：1975年11月，
性别：女
籍贯：汗族
职称：工程师，
研究方向：建筑结构设计，
学历：本科，
摘要：本文重点分析当前我国高层住宅建筑中几种建筑结构，以最佳适用性原则为基准分析几种结构设计的方法和特点，从而分析住宅适用性最佳的建筑结构设计。
关键词：高层住宅建筑结构适用性原则
受地域价值、土地价格的影响，土地稀缺已成为不争的事实。在这样的背景下，高层住宅建筑的诞生自然在情理当中。对于政府出台有关超高层建筑响应的政策，个人认为，高层建筑对城市建设的整体发展无疑起到了有力的推动作用。那从人类居住的适用性、经济性原则来看那种结构设计更符合人类安居的基本原则！
一、高层建筑结构设计体系与技术应用概述
当前，高层、超高层建筑不断涌现。建筑师设计了众多复杂体型和内部多变的高层建筑，我国高层建筑的复杂程度已位居世界前列。高层建筑除了要满足建筑使用功能的要求，还越来越重视建筑个性化，在建筑艺术造型方面体现创新。例如：336.9米高的天津津塔主要的抗侧力体系采用“钢管混凝土柱框架、核心钢板剪力墙体系、外伸刚臂抗侧力体系”组成，具有较高的抗 侧刚度和延性，是目前世界上应用钢板剪力墙的最高的高层建筑；据不完全统计，在高度超过200米的超高层建筑中，有大约50%为混合结构。上海环球金融中心及金茂大厦均为钢筋混凝土核心筒，外框为型钢混凝土柱及钢柱；北京国际贸易中心三期为筒中筒结构，外部为型钢混凝土框筒，内部为型钢混凝土巨型柱与斜撑及钢梁组成的筒体，74层，高330米，为我国8度抗震设防地区最高的高层建筑。
1、高层建筑结构设计中基于抗震设计技术的应用
由于高层、超高层建筑具有超高超大、功能复杂、造型新奇的特点，规模和复杂程度在国际上可谓少见。许多建筑突破了我国现行相关技术标准与规范的要求。目前来看，减震控制技术研究与应用在我国高层建筑中有了较大进展。隔振技术较为成熟，在工程中有一定应用，主要用于高烈度的多层、小高层建筑，如北京通惠家园地铁枢纽建筑，甘肃陇南将橡胶隔振垫用于砖混结构楼房。目前，多项采用隔振技术的房屋建筑正在设计建造中。
消能减震技术近年来在新建高层建筑工程中开始得到应用，如北京银泰中心主塔楼、上海世贸国际广场、深圳大梅沙酒店等采用了黏滞流体阻尼器，主动控制技术在我国超高层建筑中首次得到应用是上海环球金融中心第90层两台各重250吨的质量阻尼器，它将有效地减小建筑结构在风和地震时的反应。
2、高层建筑结构设计中基于抗风设计技术的应用
随着高层建筑高度的增加，结构对风荷载更加敏感，在不少地区，抗风研究和设计已经成为控制结构安全性和实用性的关键因素。我国目前的建筑荷载规范尚不能完全满足实际工程的需要，应增加横风向响应和等效静力风荷载、干扰效应、居住者舒适度判据等内容。
3、高层建筑结构设计中基于消防设计技术的应用
一个常识是，按照设计标准，高于24米的建筑属于高层建筑，高于50米的建筑属于超高层建筑。曾有城市安全部门做过一个试验，让一名身强体壮的消防员从第33层跑到第1层，用了35分钟。如果是一名身体素质一般的人员或老人、小孩，所需时间肯定会更长。而火借风势，30秒内就可以从第1层到达第33层。这样算来，在高层、超高层建筑中人们跑到楼外逃生的可能性几乎为零。因此，基于超高层建筑结构体系中抗高温、防火方面的设计成为最重要的一个指标（以下以北京国贸三期工程为例）。
国贸三期。该工程总建筑面积54万平方米，主塔楼总高330米，地上层数为74层，地下为4层，钢结构截面大、单件重、连接复杂，总用钢量达5万多吨，抗震等级8级，设计难度和施工难度为世界超高层建筑结构领域所罕见，是目前北京的第一高楼。美国“911”事件后，施工承建方：“中建一局集团建设发展有限公司”对国贸三期设计方案作了相应调整。为了保证建筑物未来的安全性，在经过论证和修改后，该楼的建筑方案采用了4万吨钢筋、18万立方米混凝土与5.5万吨钢结构组合形成的钢骨型钢混凝土结构，并采用耐燃时间高达3小时的防火涂料对钢结构进行防火处理。这样设计的结果是，大楼能够有效地减少飞行器撞击所带来的损害，提高大楼自身的耐火性能。而按照此前的设计方案，该大楼全部由钢结构组成，一旦遇到同样问题，钢结构会因高温快速熔化，导致主楼快速坍塌。
另外，针对火灾，为了确保人员安全，国贸三期主塔楼分别在14层、28层、39层、55层和74层设计了5个避难层，避难层四周采用防火材料和加固结构，装有防火隔烟系统。将来大厦投入使用后，避难层非但不能改作他用，不能加锁关闭，而且还可能会放置一些食品和水，并随时更新。
二、高层建筑结构荷载作用与结构设计原则
1、竖向荷载
结构恒荷载，是根据材料自重计算得到的。它占高层建筑竖向荷载的大部分。结构设计时务必做到不漏项。楼面（屋面）活荷载标准值及其组合值系数，按《荷载规范》取用。需注意：当使用荷载较大或者有特殊情况时，应该按实际情况采用。《荷载规范》所列的楼面活荷载中未包括二次装修荷载和隔墙自重。固定隔墙应按恒荷载考虑，隔墙可以灵活布置时，按活荷载考虑。
2、 风荷载的计算
风荷载是高层建筑主要侧向荷载之一。结构抗风分析（包括荷载、内力、位移、加速度）是高层建筑设计计算的重要因素。
由流体力学中的伯努利可知风压与风速关系：
风的形成：空气从气压高的地方流动到气压低的地方。风的强度。（通常由风速或换算为风压来表示)基本风压：
当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的30年一遇10min平均最大风速v0为标准，按v02/1600确定的风压值
主体结构垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算，风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积:
式中ωk—风荷载标准值(kN/m2)；
βz—高度z处的风振系数；
μs—风荷载体型系数；
μz—风压高度变化系数；
ω0—基本风压(kN/㎡)。
3、γRE——构件承载力抗震调整系数
构件类别
梁 轴压比小于0.15的柱 轴压比不小于0.15柱
剪力墙
各类 构件
节点
受力状态 受弯 偏压 偏压 偏压 局部承压 受剪、偏拉 受剪
γRE 0.75 0.75 0.80 0.85 1.0 0.85 0.85
当仅考虑竖向地震作用组合时，各类结构构件的承载力抗震调整系数均应取为1.0 。
三、高层建筑住宅产业化下带来设计和承建行业全新的挑战
随着住宅产业化形势的不断发展，随着我国超高层住宅的响应政策的出台，未来，无疑会给本土设计行业及承建方带来了巨大的挑战。随着经济社会的发展，作为二三线城市出现的一幢幢拔地而起的超高层建筑。这种建筑不仅对开发商是一种全新的挑战，对房地产这条产业链上的设计行业、承建行业也将带来全新的改变。
1、未来住宅产业化下高层建筑结构设计技术亟待提升
相对高层住宅而言，超高层住宅设计复杂，对项目设计及管理水平要求严格；超高建筑物中每隔一定距离须加设避难层；在施工设计上的要求更加严格，尤其是对消防、防震、防风的指标要求很高，例如对玻璃等建筑材料的选择格外严格，同时由于高处的湿度、风力影响等特殊要求，也给设计、施工带来了很高的难度。
而在诸多设计中，超高层住宅对结构设计的要求更是严格，它必须按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系。此外，还提到，超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构（代号RC）外，还采用型钢混凝土结构（代号SRC）、钢管混凝土结构（代号CFS）和全钢结构（代号S或SS）。这其中，对材料的使用更是异常严格，计算必须正确，配筋必须合理，栓钉必须可靠。
由于超高层住宅建筑结构的特殊性，建筑内部的梁柱将会不可避免地存在，在结构设计中一方面考虑异型柱的使用，另一方面在户型设计中要充分全面考虑梁柱的影响、规避及利用。再有，高层建筑与其它建筑之间的最大区别，就在于它有一个垂直交通和管道设备集中在一起的、在结构体系中又起着重要作用的“核”（ Core ）。而这个“核”也恰恰在形态构成上举足轻重，决定着高层建筑的空间构成模式。
2、高层建筑结构抗震、风设计专业性人员缺失、经验严重缺乏
近年来，虽然国内外对高层和超高层建筑钢结构、混凝土结构和钢混凝土结构的抗震设计理论均进行了一些研究，也已取得了一批较深入和较实用的研究成果。但是，由于地震作用、各类结构体系的空间作用、弹塑性性能以及“大震”作用的破坏机理等方面的复杂性，使得对超高层建筑抗震设计理论还需要从许多方面进行深入研究。这种复杂性在我国各大城市尤其突出。超高层建筑的出现，无疑将我国的抗震研究工作推上了一个全新的领域。“之前虽然很多建筑设计公司也将抗震作为建筑设计中的重要部分，但随着超高层建筑的出现，不得不迫使建筑设计和承建行业以及相关的地震研究机构发生变革。”因为我国的建筑历史上没有超高层住宅的经验还尚浅，尤为二三级城市，政府出台的相关超高层政策对我国的建筑设计行业、建筑业、地震研究等有关地产的所有产业都将起到划时代的推进，它将被载入史册。随着高速发展的中国住宅产业化进程不断推进，太需要这方面的经验了。
四、我国高层建筑设计未来的展望
由于高层住宅不但在结构设计、基础工程设计、主体结构设计、建筑设备安装工程设计方面，给排水工程、通风空调系统、建筑消防(防火及排烟)等方面都在一定程度上提高了难度和复杂程度。同时还在环保方面，餐厅含油污水处理、厨房废气处理、柴油发电机房噪声治理等方面也有较高的要求。这无疑都给设计行业和建筑行业带来了一个全新的挑战。随着我国高层住宅的响应政策的出台，将在很大程度上对设计行业和建筑行业带来革命性的变局。因为高层建筑技术人员的缺乏和经验的匮乏，很多设计公司和建筑公司将很有可能在我国新一轮城市高层及超高层建筑项目改造的大潮中面临淘汰或者转战异地的可能。
高层建筑的高度特点带来了诸多技术上的难题。就拿消防来说，就目前，机动消防车辆的消防能力不可能跟上高层特别是超高层建筑的发展，因此，高层建筑的消防设计应立足于建筑内部的消防系统建设，在智能化的前提下努力完善火灾探测、报警、扑救等自动功能。而这对设计单位或者承建单位而言都提出了更高的要求。如果没有专业技术的支持，没有超强的综合运作能力，是很难完成的。所以，个人以为，超高层建筑的问世，必将给我国的设计行业，尤其是承建行业带来全新的格局。尽管目前还达不到洗牌的程度，但也将是一场残酷的淘汰赛。而要改变这样的局面，求变将是唯一的出路。
依旧以国贸三期工程为例，国贸三期属于超高层建筑，构件有大型化、异型化的特点，致使施工技术和施工精度要求都非常高。工程的施工遇到并解决了许多普通超高层钢结构施工中没有出现过的问题，尤其是针对倾斜结构的安装、钢板墙的安装、腰桁架的安装等一系列施工技术，是对我国复杂高层钢结构施工技术的有力补充，同时对国内建筑结构设计行业的持续发展起到了积极作用。
【参考文献】：
[1]王德敬；高层建筑的结构体系；《中国新技术新产品》2009年24期
[2]欧李波；对高层超高层建筑结构的施工技术探讨；《建设科技》2009年9期
[3]唐建成；浅谈高层建筑中钢结构的设计与施工；《科技信息》2008年34期
【关键词】高层建筑设计 分类建筑 超高层现状 新材料应用
一、高层建筑整体设计
（一）主体设计
高层建筑设计中的一个全新的要求就是要实现建筑本身的生态节能。首先对于高层建筑主体的下部分裙房而言，虽然其裙房的建设对整个城市影响较小，但是对街道的尺度以及人性化空间的创造等方面的影响都很大。高层建筑的下部门裙房在立面设计上一般跟高层建筑的上部立面不同，在建筑设计当中需要比较细致的设计，要将下部裙房设计的比较多样化，以免显得过于苍白。同时裙房还要进行一定的人性化处理，原因在于群众的视觉一般接触到的都是高层建筑的裙房部分，同时裙房对人们所产生的街道空间感的影响以较大。而对于高层建筑的中的楼顶对整个高层建筑的设计形象又起到了个性化体现的作用，虽然对生态环境的意想不到，但是它们体现的是高层建筑的标志性和独特性，因此在楼顶的设计上也不是不容忽视的。
（二）处理手法上的巧妙运用
在实际的建筑设计过程中，高层建筑设计中的塔楼部分虽然在设计上没有很大的变化余地，但是在高层建筑的底层部分可以通过一些巧妙的处理来实现对空间形式上的丰富，在实际的建筑设计中一般都是采用底层架空和入口缩进的处理方法。
二、高层建筑中的分类建筑设计
层入口。首先高层住宅的底层入口处一定要避免设在当地冬季主导风的迎风面，而在我国的南方地区，由于比较炎热，因此底层入口可以全部或者是局部架空，避免对夏季通风的妨碍。
建筑围护。由于人们在高层建筑商居住多半都会产生一定的恐惧心理，因此在高层建筑设计中一定要注重建筑维护的安装，从而给居民提供一定的安全感。同时在高层住宅的窗户设计上，由于高层的风压过大，一方面会对外窗开关造成影响，同时也会对人们擦玻璃的同时产生不安全因素，因此在外窗的设计上应该设计为推拉的启闭方式。
服务设施。高层住宅建筑在设计上就应该充分考虑到建筑的服务设施，要在建筑底层入口处设置大楼管理人员的值班室，在值班室中配置夜间电梯紧急呼叫装置、公用电话以及值班人员必要的生活用品；同时还要在大楼内外设计分户信箱以及车辆的存放处，在具体的分户信箱的尺寸安排上，应该大于300mm，同时要保证对墙面面积占用较小的基础上与墙面垂直。
三、超高层建筑的现状
高度超过60m的建筑物，需受到日本建筑高层评委的评审，并通过建设大臣的认定后，方可允许建造。从日本《建筑通讯》上刊载的这些建筑物的有关数据资料，可以看出，除塔状构筑物及烟囱等以外，高度超过60m的建筑物，日本现在（1998年1月）有1 000栋以上，其结构类型：纯钢结构（S结构）为60.6%；下部为钢-钢筋混凝土结构（SRC结构）、上部为S结构（S+SRC结构）为3.8%；SRC结构为21.3%，以RC（钢筋混凝土结构）高层住宅为主的建筑数量不断增加，且比率达13.9%。高度超过150m以上的建筑物，已有65栋，其中S结构占84.6%；下部为SRC结构、上部为S结构占6.2%；SRC结构占7.7%，从而可以看出超高层建筑以S结构为主的变化状况。
四、新材料在高层中的利用
TMCP钢。建筑物的高层化、大跨化等，要求使用的钢材高强度化，大断面化，极厚化。以往的冶炼方法，若保证钢材的高强度，就需加入相应的碳元素，钢材含碳量的增加会导致可焊性的降低。为了解决这个问题，开发研制了490N/mm2级的建筑结构用TMCP钢。建筑结构用TMCP钢，是通过TMCP（热处理）处理后得到的。已广泛用于超高层建筑中，如东京都新（厅）舍大厦（地上48层，檐口高241.9m）中的柱子全部采用此种钢。TMCP钢的特点是：①改善了可焊性；②保证了极厚部位的强度；③降低了屈强比。 SN钢。根据超高层建筑的抗震要求，钢材应具有足够的弹塑性性能和较好的机械性能，可焊性能，具有吸收地震能的能力，日本JIS制定了“建筑结构用钢材”（SN钢）标准。广泛用于超高层建筑。SN钢要求：①保证可焊性；②保证塑性变形能力；③保证板厚方向的性能；④保证经济性和加工方便；⑤保证与国际规格接轨。SN钢的规格有A、B、C三种，其板厚都是在6～100mm，分400N/mm2和490N/mm2两个等级。
CFT结构（钢管混凝土）。继S结构、SRC结构、RC结构之后，它形成了第四种结构体系。CFT结构体系，就是用圆形或多边形钢管内填充混凝土的柱子和S结构，钢-混凝土结构的梁连接起来而形成的结构体系，具有刚度大，耐久力大，变形能力强，防火性好等方面的优良结构性能。因此，超高层建筑，大跨结构等开始广泛采用此种结构体系。
CFT柱的优点是，混凝土填充在钢管中，在受压和受弯共同作用下，混凝土向横向扩散，然而却受到钢管的横向约束（称为钢箍效应）。所以，混凝土的强度和变形能力提高。另一方面，由于混凝土的填充，钢管的局部屈曲受到了有效的抑制。这样，CFT柱可以最充分利用高张力钢的强度。随着高强混凝土及其组合的研究不断发展，将来高度为1000m级的超高层建筑的构想实现，期待着CFT柱将起主要作用。
参考文献：
[1]李世权.高层建筑设计的可持续性理念[J].山西建筑，2009，（01）.
【关键词】超高层住宅；并联供水；设备层；生活给水系统；消火栓给水系统；自喷给水系统；方案选择
1 引言
近年来，随着中国经济的持续快速发展，城市化的进程加快，人口的迅猛集中，住宅的需求量扩大很快，市中心可用来建设的土地非常有限，超高层住宅早已在国内各一线大城市涌现，一些经济发达土地供应紧张的中小型城市的中心区域也开始出现类似产品。超高层住宅建筑设计中，各给水系统方案的选择关系到整个住宅小区的舒适性、安全可靠性、工程投资运行费用、维护管理及使用效果，因此各给水系统方案选择是至关重要的。超高层住宅，特别是超高层住宅小区，有其自身的特点，不能按超高层公共建筑的思路来设计。按“高规”6.1.13条“建筑高度超过100m的公共建筑，应设置避难层（间）”，6.1.13.4条“避难层可兼作设备层，但设备管道宜集中布置”。所以规范没有强制要求超高层住宅设置避难层，如果在中间单独设置局部设备层，或因为要设置设备层而让建筑专业勉强设一个避难层，均不可取，存在诸多不利因素。个人认为，对于超高层住宅小区，不管其它专业是否设置避难层或设备层，给排水专业应尽量避免在中间设置设备层，就此笔者总结了设计过程中一些经验及体会，供各位同行探讨交流。
2 工程概况
天津某工程项目为超高层住宅小区，位于天津市中心和平区，该小区主要由4栋38层的超高层住宅（约120m，简称1-4号楼）、1栋45层的超高层住宅（约145m，简称5号楼）、沿街商业及地下两层车库组成。1、2层均为大堂、商业等公共用房，各楼层高均相同，总建筑面积约为12万m2。
3 生活给水系统方案选择
现行超高层住宅加压给水设计通常采用以下2种方式：
3.1 水池水泵房屋面水箱用水点；
3.2 水池变频供水设备用水点。
第一种供水方式，因水池、水箱贮备有一定水量，当停水停电时，可延时供水，因此供水可靠，水压稳定，按最大小时流量选泵，水泵功率相对较小，但高度越高，需减压的楼层越多，能耗越大，且需物业管理较好，否则易产生供水的二次污染。第二种供水方式，由于变频供水设备可根据用户实际用水情况，通过调节水泵转速或运行台数以调节水量，因此能耗较少。但无屋顶水箱，供水可靠性较差；按设计秒流量选泵，总功率相对较大，水泵型号较多，选型技术要求高，水泵控制调节复杂，投资较大。综上所述，以上两种供水方式各有利弊，不能一概而论，应结合设计项目的实际情况，经综合比较考虑，选出最适合的供水方式，必要时可采取两种联合使用的给水方式。
本住宅小区超高层住宅有5栋，按照楼层静水压力不宜大于0.45MPa及动压超过压力0.35MPa的楼层设减压阀减压的原则划分竖向分区。共做出了三种给水方案对较。第一种方案：竖向分成6区。
1区：地下室至地上2层，由市政水压直接供水。
2区：3层～10层，由水池+变频泵组1供给。
3区：11层～18层，由水池+变频泵组2供给。
4区：19层～26层，由水池+变频泵组3供给。
5区：27层～38层，由水池+变频泵组4供给。
6区：39层～45层，由水池+变频泵组5供给。各区的水池及变频泵组均设在地下二层集中水泵房内，且1-5号楼各区均共用相应分区的变频泵组。
第二种方案：竖向分成6区，各分区楼层数均与第一种方案同，且1-4区供水方案也与第一种方案相同，但5区及6区的水池及变频泵组均移至每栋楼的中间设备层了，需每栋楼均单独在中间设置设备层，5区及6区由各自设备层中的水池及变频泵组供水。1-5号楼设备层中各水池采用群控技术启停水泵来共用一组地下二层工频泵供水。
第三种方案：竖向分为5个区，1-4区方案也均与第一种方案同。5区：27层～45层，由水池+工频泵组+屋顶水箱联合供给，在每栋屋顶设一个有效容积约4m3的生活水箱。顶部压力不足的4个楼层在每幢楼屋顶水箱间设局部变频加压供水。水池与水泵均设在地下二层水泵房内，1-5号楼各分区均共用相应各区变频泵组，1-4号楼屋顶水箱给水共用一组工频泵，并采用群控技术启停水泵，5号楼屋顶水箱给水单独设一组工频泵。
对于第一种方案，水池及水泵均设在地下车库水泵房内，且不同楼的同一分区能共用一组泵，即节地又节省投资，但对于5区及6区，供水高度超过100m，水泵扬程达到或超过1.60MPa。单台水泵的功率均较大，气压罐承压较高，因此可调节容积较小，调节作用有限，故变频泵需经常启动，且由于功率大，非常峰时段低频运行时也需要费较多的电能。且扬程越高，变频出水压力波动绝对值就越大，导致住户用水舒适性受到较大的影响。当变频器、控制器或压力变送器出现故障时，系统会可能出现超压现象而破坏用水器具。整个系统常年处于高压状态，也容易出现各种问题。对于不超过100m的高层住宅，采用这种并联分区变频的给水方案是可行的，但超过100m后由于上述缺点开始明显，该方案变的不太合理了。故最终放弃了这种方案。
对于第二种方案，5区及6区变频泵组需设在中间设备层，这种方案具有各个系统压力均不高，对管材要求也不高，且相对节能等优点。但存在以下几个问题。1、每栋楼的设备层均需单独设置一组或两组生活变频泵组，以供设备层以上的各层生活用水，不能多栋楼共用，势必造成变频加压泵组分散，不方便管理，泵组较多，初期投资也有较大增加。2、每个设备层水箱及变频泵组需占用约40平米面积，而超高层住宅一般建在市中心，寸土寸金，如本工程毛坯单价达两万，5栋楼共需200多平米面积，价值几百万元。3、设备层的上下层及隔壁均为住宅，生活变频水泵基本上为全天24小时运行，虽然可采取各种措施来减少噪音与震动，但无法将噪音与震动完全消除掉，特别为低频的噪音与震动。事实上，很多的住宅出现过低频噪音与震动严重影响相邻用户的休息，用户投诉却无法根本解决。4、设备间的排水接管处理较困难，排水管不能穿过下层住户室内排水。而不设中间设备层，均可将这些缺点全部避免掉。鉴于该方案缺点远多于优点，也不可取。
对于第三种方案，即避免了第一种方案的耗电、压力波动大、存在超压等问题，又避免了第二种方案中需设置设备层带来的一系列问题。上部1/3区域采用水箱重力供水，下部2/3区域采用变频增加供水，从节能上来说该方案也较优。变频泵组均按二用一备设计，并配有隔膜气压罐，工频泵组均按一用一备设计，并采取了防水锤措施。地下水池及屋顶水箱均设有紫外线消毒设置。各楼由于不超过150m高，采用工作压力2.5Mpa的钢塑复合管能满足将水一次性提升到屋顶水箱，且2.5Mpa的管材长度较短，市场供应充足，造价增加较少。故综上所述，建议不超过150m的超高层住宅，可不设中间设备层，超过150m的超高层住宅，也要尽量少地设置中间设备层。
4 消火栓给水系统方案选择
在一般的高层或超高层建筑中，当消火栓系统最低处消火栓口静压超1.0MPa而需要分区设置的时候，一般有两种设计方案。第一种方案：整个系统采用一套加压设备，高区利用加压设备直接供水，低区经减压阀降压后供水。第二种方案：每个分区独立设置加压设备，不设减压阀。第二种方案中还分并联供水与串联供水，并联供水为各分区水泵独立运行，串联供水为低区消防泵同时兼高区消防泵的接力泵。本工程室内消火栓系统选用第二种方案，且采用并联供水，具体如下：
低区为地下室负2层～22层，加压水泵设在地下室负2层水泵房内，水泵出水直接打进低区。在最高的5号楼屋顶设置消防水箱，屋顶水箱出水管在5号楼的23层处设减压阀组进行减压，调至0.12Mpa，以保证 22层消火栓满足着火初期0.15MPa的压力要求。
高区消火栓系统为23层～38（45）层，加压水泵也设在地下二层水泵房内，水泵出水直接打进高区管网，其中5号楼38层成一个环，该环与屋顶水箱直接相连，平时由屋顶水箱重力流稳压；5号楼39层及45层均成环管，且45层的环管与屋顶增压装置相连，39层的环管与38层的环管采用两止回阀相连，以防止屋顶增压装置平时稳压时高区各楼的底部几层（23-33层）消火栓超1.0Mpa压力值，利用本小区各楼高度的特点，巧妙地利用止回阀减少一个分区。
相对第一种方案而言，本方案仅在屋顶水箱与低区环管相连的管段上设了减压阀组，而且为一用一备，减少了减压阀在消防系统中使用，增强系统可靠性，可以避免火灾时由于减压阀失灵而造成中低区管网压力太高。栓口动压超过0.5MPa时采用减压孔板或减压稳压消火栓减压。另本设计中采用了新型变流恒压专用消防水泵，通过泵的机械特性实现工频恒压供水，该水泵Q-H曲线平坦，实现小流量（或零流量）不超压，大流量不欠压，避免水泵在超高扬程工况下运行对人身、设备、管网等带来的诸多安全隐患，确保消防效率和消防设备及消防人员的安全性、可靠性，同时，由于该泵能实现单级叶轮扬程达到300米，传统泵受限于扬程的制约只能采用串联加压供水，采用该泵使并联供水有安全保证。各区采用独立加压系统，且为并联供水，可以避免由于低区加压设备失灵造成整个大楼消防系统瘫痪的问题，也增加了消防系统的可靠性。因并联供水可将高区加压泵与低区加压泵均设在地下消防泵房内，便于管理，可以避免在中间部位设置加压设备间，从而避免了生活给水方案选择时出现的占用建筑面积、影响上下层住户等系列问题。由于超高层建筑消防立足于自救，提高消防系统的可靠性是高层建筑火灾自救的关键所在。当建筑物高度接近或超过100m 时，在条件许可的情况下，最好每个分区独立设置加压设备，减少减压阀在消防系统中的使用。同时避免采用串联加压供水，而采用并联供水，以不需在中间设置设备层。
5 自喷给水系统方案选择
自喷给水系统方案与消火栓给水系统方案基本相同，也是分高、低两区，高、低区独立设水泵并采用并联供水，22层以下为低区，23层及以上为高区，为满足规范要求的湿式报警阀承压不超过1.2MPa，低区湿式报警阀设在地下水泵房内，由下往上供，高区湿式报警阀设在屋顶设备机房内，由上往下供，高区水泵及高区湿式报警阀也不需在中间设置设备层，避免以上所述的诸多问题。按现行“高规”中7.6.1条，如住宅内部不设置中央空调系统，且户门为甲级防火门时，住宅内部可不设置自动喷水灭火系统。故设计时户门采用甲级防火门，只在公共走道、电梯厅设置喷头，因为建筑物同一时间火灾次数只考虑1 次, 建筑物内几层走道同时着火的可能性极小。该工程3～38（45）层只在走道、电梯厅单排布置喷头，系统的设计秒流量按每层全部5 个喷头动作考虑，加上安全系数，设计流量取10L / s ，湿式报警阀后喷淋干管取DN80即可，故低区自喷泵流量按30L/s选用，高区自喷泵流量按10L/s选用，大大减少了高区泵的功率，节省设备及管材投资。审图公司及消防部门审核顺利通过。现在，本人又有一个大胆的想法，可将自喷分区按2层及以下为低区，3层及以上为高区，由于高区设计流量为10L/s，可将3～45层的高区自喷系统做成常高压，按火灾持续时间1小时，只要在最高的5号楼屋顶设一个36立方的自喷消防专用水箱，取消高区自喷泵组，改在5号楼屋顶设一套流量为10L/S的低扬程增压泵组，供5号楼39-45层自喷即可。这样还可降低低区自喷泵组的扬程与功率，3-22层的湿式报警阀设置位置及供水方式同以前不变。屋顶原已有一个18立方的自喷水箱（天津当地消防部门要求自喷需单独设置水箱），只要再增加18立方即可，增加的费用可以忽略不计，该方案即安全又节省投资，是一种非常规的新方案，供大家多多探讨，开拓思路。
6 其它
由于超高层建筑并联供水管承受很大的压力，必须解决系统的安全问题，为保障各生活及消防供水的安全，必须在设备的选型、管材的选用、施工安装质量等多方面严格把关，消防系统水泵供水管宜采用内外镀锌的无缝钢管，高区的22层以下部分需采用工作压力2.5MPa的管材；给水管宜采用钢塑复合管，既保证水质又能延长给水管寿命，直供屋顶水箱的水泵加压出水管也需采用工作压力2.5MPa的管材。超高层建筑消防系统的压力较大，需采用新型的高扬程水泵，否则无法实现并联供水。由于科学技术的进步，新型的耐高压管材及新型高扬程水泵的出现，能使超高层建筑的各种供水方案更加合理、可靠、节能、节地、环保、节省投资等。
7 结语
超高层住宅小区的各系统采用何种供水方式一定要根据小区内各楼高度，及住宅的自身特点进行分析，需综合考虑，不能单栋进行设计，也不能按公共建筑的思路来设计，还应结合其他专业的设置统一进行技术经济分析，从而选择最优方案，必要时采用新型设备及管材，以保证使超高层住宅小区的各种供水方案更加经济合理、安全可靠、节能、节地、环保、节省投资等。
关键词：超高层类住宅；燃气立管；热伸缩量；沉降
中图分类号：TU99 文献标识码：A
随着城市建设的迅速发展，超高层类住宅项目开始批量的出现，如何为超高层住宅安全可靠供气已经成为一个亟待解决的问题。通过仔细研讨《城镇燃气设计规范》（GB50028）中相关规定及借鉴学习国外先进经验后发现，超高层建筑燃气供气系统的设计中应解决以下问题。
1 消除立管因高程差而引起的燃气附加压力
超高层建筑高程较高，燃气立管较长，由于天然气的密度（约0.75kg/m3）与空气密度（1.29kg/m3）不同，在立管中就会产生较大的附加压力。通过简单计算可知，立管每增加1m，附加压头约增加5Pa。附加压力过大，会造成某些用户燃具前压力波动增大，超出燃具稳定工作范围，影响用户燃具的正常燃烧，造成燃气不完全燃烧，甚至发生离焰、脱火、回火和熄火等现象，增大了供气不安全性。消除附加压头的具体措施有：
1.1 通过缩小立管口径来增大立管的阻力损失，从而使附加压头的影响降低。采用此种方法仅可降低附加压头的影响，并且，随着建筑高度的增加，效果越不明显。经设计部讨论，建议100m以下的高层住宅可以考虑，但是，超过100m的超高层建筑不推荐采用。
1.2 在燃气立管上设置低-低压调压器。根据水力计算，当燃气立管在某处的压力达到1.5Pn时，在此处设置一个低-低压调压器，调压器出口压力设定为燃气具的额定压力。当燃气立管继续升高，管道内压力再达到1.5Pn时，再次设置一个低-低压调压器，如此类推。此法的缺点：当低-低压调压器出现故障时，其后的很多用户燃气压力将受影响，而且，此法采用的调压器进出口压差很小，市场上很难找到这类产品。据说，大连燃气集团采用此种方法。
1.3 每户安装节流阀，根据各楼层不同的燃气压力，分别调整阀门的开度，节流调压，克服附加压力的影响，从而满足每户燃具所需正常工作压力。但由于阀门开度不好控制，故这种做法很少采用。
1.4 提高调压箱出口压力至7KPa，在用户表前设置用户低-低压调压器，使燃具前压力稳定在额定工作压力范围内。由于此种方法已经在国内外许多城市（悉尼、东京、香港、深圳、广州、上海、苏州等）长期使用，且安全、可靠、消除附加压头的效果显著。因此，对于100m以上的建筑，推荐采用此种方法。
1.5 采用中压管道直接进入建筑物，在户内燃气表前加中-低压调压器，这样用户之间的影响较小，用气高峰时压力波动也不明显，而且调压器后的低压管段较短，燃具基本上是处在额定压力下工作，运行工况较佳，比较好地消除附加压力的影响。但是户内有一部分中压管道，安全性比低压管道有所降低，并且工程造价也较高。深圳燃气集团采用0.2MPa进户，广州燃气集团采用20KPa进户。
2 消除立管的热伸缩量
热伸缩量是由管道热胀冷缩引起的，它与管道安装时刻和使用时刻的极端温差有关，另外，热伸缩量还与管道长度有关。由于无锡地区气候温差变化不大，并且均采用室内立管，参照《城镇燃气设计规范》（GB50028）中相关规定，并结合公司长期运行结果，经与各部门沟通确定补偿量计算温差取30℃，那么钢管长度为40m（每隔13层设一只固定支架）的热伸缩量为14.4mm，可以通过设置一只波纹补偿器将其位移吸收，达到消除立管热伸缩量的目的。当条件许可的情况下优先选择自然补偿方式，例如：方形补偿器、L型补偿器，经计算，钢管长度84m可以通过在中间部位设一个方形补偿器进行补偿。
3 消除立管自重的影响
管道自重虽然不会直接造成管道的破坏，但必须做好立管的固定和支撑，否则可能导致立管变形过大。经过结构专业计算，立管每隔30层设楼板固定支撑，然后每层采用角钢支架固定即可有效的消除管道自重的影响。
4 消除超高层建筑物沉降的影响
超高层建筑物自重大，建筑物沉降相对较大。沉降对燃气管道的破坏，集中在引入管段，沉降使地下水平管发生端点下降，会破坏管道。防沉降破坏，技术上要求将有沉降错位的管段进行有效补偿。具体措施是在出地立管的打横管上安装金属挠性补偿器。
5 管道的紧急自动切断及报警系统
《城镇燃气设计规范》规定：一类高层民用建筑（≥19层）宜设置燃气紧急自动切断阀，虽然目前还没有强制要求在高层建筑用户室内安装燃气泄漏报警系统，但是对于超高层住宅项目，国内其他城市均考虑设置燃气泄漏报警系统。
报警系统有两种设置方式：
5.1 燃气总管设置紧急自动切断阀，管道井及每户厨房内设置报警探头，报警系统与总管紧急自动切断阀联动。广州、深圳、苏州等地采用此种方式。
5.2 燃气总管设置总的紧急自动切断阀，立管沿线布置燃气泄漏报警探头，燃气报警系统与总管切断阀联动，主管道报警系统接入消防控制中心；每个用户支管设置简易自动切断阀及家用报警探头，户内报警系统不接入消控中心。
6 低-低压调压器选择及室内管道超压保护
若采用7KPa进户，为了避免用户设备超压发生事故，低-低压调压器需要具备超压切断功能，并且厨房需设置燃气泄漏报警装置及紧急切断阀。
7 其他技术要求
7.1 厨房的设置应满足《建筑设计防火规范》和《城镇燃气设计规范》的要求，暗厨房不供气。
7.2 设备尽量采用进口设备，管道支架采用进口支架。
7.3 设计完成后开方案评审会，邀请消防、政府及相关专家进行把关。
参考文献
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