超高层建筑的烟囱效应原理和实例

烟囱效应简介

烟囱效应的产生。在有共享中庭、竖向通风（排烟）风道、楼梯间等具有类似烟囱特征——即从底部到顶部具有通畅的流通空间的建筑物、构筑物（如水塔）中，空气（包括烟气）靠密度差的作用，沿着通道很快进行扩散或排出建筑物的现象，即为烟囱效应。

是指户内空气沿著有垂直坡度的空间向上升或下降，造成空气加强对流的现象。

最常见的烟囱效应是火炉、锅炉运作时，产生的热空气随著烟囱向上升，在烟囱的顶部离开。因为烟囱中的热空气散溢而造成的气流，将户外的空气抽入填补，令火炉的火更猛烈。

烟囱效应亦可以是逆向的。当户内的温度较户外为低(例如夏天使用空调时)，气流可

以在烟囱内向下流动，将户外空气从烟囱抽入室内。

烟囱效应的强度与烟囱的高度，户内及户外温度差距，和户内外空气流通的程度有关。

在高楼大厦的环境内，烟囱效应可以是令火灾猛烈加剧的原因。在低层发生的火灾造成的热空气，因为密度较低，经电梯槽或走火通道内得以往上流动，使高热气体不断在通道的顶部积聚，结果是使火势透过这种空气的对流在大厦的顶层制造另一个火场。不单使扑救变得更困难，更会危及前往天台逃生的人员的生命安全。

高层建筑烟囱效应分析

烟囱的主要作用是拔火拔烟，排走烟气，改善燃烧条件。高层建筑内部一般设置数量不等的楼梯间、排风道、送风道、排烟道、电梯井及管道井等竖向井道，当室内温度高于室外温度时，室内热空气因密度小，便沿着这些垂直通道自然上升，透过门窗缝隙及各种孔洞从高层部分渗出，室外冷空气因密度大，由低层渗入补充，这就形成烟囱效应。烟囱效应是室内外温差形成的热压及室外风压共同作用的结果，通常以前者为主，而热压值与室内外温差产生的空气密度差及进排风口的高度差成正比。这说明，室内温度越是高于室外温度，建筑物越高，烟囱效应也越明显，同时也说明，民用建筑的烟囱效应一般只是发生在冬季。就一栋建筑物而言，理论上视建筑物的一半高度位置为中和面，认为中和面以下房问从室外渗入空气，中和面以上房间从室内渗出空气。

在烟囱效应的作用下，室内有组织的自然通风、排烟排气得以实现，但其负面影响也是多方面的：首先，风沙通过低层部分各种孔洞、缝隙吹入室内，消耗热量并污染室内；其次，风通过电梯井由底层厅门人口被抽到顶层的过程中，导致梯门不能正常关闭；第三，当发生火灾时，随着室内空气温度的急剧升高，体积迅速增大，烟囱效应更加明显，此时，各种竖井成为拔火拔烟的垂直通道，是火灾垂直蔓延的主要途径，从而助长火势扩大灾情。有资料显示，烟气在竖向管井内的垂直扩散速度为3-4m／s，意味着高度为100m的高层建筑，烟火由底层直接窜至顶层只需30s左右。如果燃烧条件具备，整个大楼顷刻问便可能形成一片火海。为有效减弱烟囱效应产生的负面影响，可采取以下一些措施∶

1.在冬季，空气主要是通过各种外门从底层流入室内，最直接的方法是将建筑通向外

界的所有门，尽可能地设置成两道门、旋转门、加装门斗或在外门内侧设置空气幕等，这对于大厅门尤为必要，对于那些次要通道连同地下停车场的外门口等，在冬季也要装门，至少应增挂厚门帘。在冬季，电梯井顶部的通风孔应适当向小调整或关闭。

2.对于已采暖的建筑物，尽量不使低层部分的室内温度高于高层部分。

3.当火灾发生时，不仅在任何季节通过各类竖井产生烟囱效应，而且还可能在小范围

内通过穿越楼板的空调管道，甚至是一些不引人注意的孔隙产生烟囱效应。对此，《高层民

用建筑设计防火规范》（GB50045-1995）有以下明确规定∶

“

（1）当围护结构采用幕墙形式时，与每层楼板、隔墙处的缝隙，应采用不燃烧材料严密填实”。

（2）建筑高度不超过 100m 的高层建筑，其电缆井、管道井应每隔 2~3 层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔；建筑高度超过 100m 的高层建筑，应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔”。因施工缺陷、桥架和管道根部形成的各种孔隙，必须用不燃烧材料填塞密实。

（3）楼梯间和前室的门均为乙级防火门”，并“应具有自行关闭的功能”；各种竖向管井“井壁上的检查门应采用丙级防火门”：“电缆井、管道井与房间、走道等相连通的孔洞，其空隙应采用不燃烧材料填塞密实”：“垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上应设防火阀”：“厨房、浴室、厕所等的垂直排风管道，应采取防止回流的措施或在支管上设置防火阀”，以确保火灾时与走道及房间的分隔，防止各楼层之间通过竖井交叉蔓延。实际案例一

台湾汐止东方科学园区的大火，这场火在凌晨 4:00 由三楼开始起火，火势一度获得控制，但接着火势跳跃中间的楼层，直接从十六楼又开始起火，据推测很可能就是所谓的烟囱效应造成此种延烧方式，接下来，就让我们来了解一下，何谓烟囱效应。

当火势在建筑物内部形成时，内部空气因受热而密度变低，烟流因浮力效应向上流动，而在高层建筑中，有楼梯间、电梯竖井及管路间等垂直通路，正好提供烟流垂直流动的管道，烟层于是向上蓄积，理想上烟层会到达楼顶后再以水平的方向漫延到楼层内部，而夹在起火层及烟层蓄积层间的楼层是不会有烟流漫延到楼层内部，一直要到烟层下降到该面的楼层，才会有烟流漫延。实际情形下，烟层是否会在楼顶蓄积要视楼层高度、外界温度、火场温度等决定，譬如说，大楼为 30 层的建筑，由于上述条件的交互影响，烟层有可能到达不了楼顶，可能在楼层第 20 层开始蓄积，并向水平漫延，此时，20 层已上的楼层不会感受到有烟流的存在。

要防止烟囱效应对生命财产的危害，最重要的就是要做好各垂直通道、管道间的防火阻绝，不要有空隙让烟流可往水平方向流窜，就能将危害减到最小。另外也建议于垂直通道、管道间设置专用的侦测器，用以掌控藉烟囱效应流窜的烟流。

实际案例二

阿联酋迪拜市的纳赫勒港湾大楼(nakheel tower)是一座高度 1000 米以上的摩天大楼。由于它实在太高了，因此需要平面尺寸非常大（直径 100 米）。才能限制其高宽比不超过 10，同时为了保证使用房间的采光要求，为止设计师采用的巨大的中庭直通上下，将有效房间布置在建筑物的四周，并将建筑体分割留出间隙，以利于减小横向效应和风荷载，这样还可以减小烟囱效应。一般的超高层设计中，比如 500 米左右的楼可能产生超过 15 摄氏度的温度差，而纳赫勒港湾大楼(nakheel tower)的温度差异达到了 25 摄氏度以上，相当在大楼的顶底之间产生了接近 800Pa 的压力，即底部或顶部具有 400Pa 左右的压力，这就大大超过了一般通用防火规范的要求，纳赫勒港湾大楼(nakheel tower)在实际设计中对于楼梯电梯井等空间采用了温度控制措施，以确保烟囱效应控制在合理的范围内。

实用案例

澳大利亚 EnviroMission 公司正在准备建造一个规模庞大的太阳能风力发电站，即“太阳塔”工程。该发电装置位于澳大利亚新南威尔士州（New South Wales ）温特乌斯郡（Wentworth ）的波朗格（Buronga ）。

这座高达 1000 米的“太阳塔”发电容量达到 200MW ，足够 20 万户家庭使用，相当于澳大利亚 Tasmania 州首府 Hobart 全市或者墨尔本主要郊区 Geelong 全市的用电量。

“太阳塔”投入运行之后，每年可以减少至少 90 万吨温室气体 CO2 的产生，生命周期分析为 2.5 年（名词解释：生命周期分析主要是针对产品进行的，是对某种产品从原料采

掘到生产、到产品直至其最终处置的过程，考察其对环境的影响）。

澳大利亚“太阳塔”工程共分为六个阶段进行：设计优化（已完成）、商业可行性预测和

探讨（已完成）、可行性最终讨论（正在进行）、设计和施工方案的最终审定、施工和调试、

投入商业运作。EnviroMission目前还处于第三阶段运作，主要包括项目协作和筹集资金。

技术原理

“太阳塔”技术原理如下：太阳对“太阳塔”底部圆盘状集热器中的空气加热，由于“烟囱

效应”，集热区域的空气被太阳辐射加热后便向塔底部流去，在塔内集中并形成一股向上流动的强大空气流，热气流沿着“太阳塔”这根“烟囱”继续向上升，推动塔内特别设计的一组

32台每台发电容量为6.25MW的涡轮，产生电力。塔底入口处空气温度为70℃，空气流

速为15m/s，塔顶空气出口温度为20℃。到了晚上，白天积聚在热能存储单元中的热能，

此时开始释放出来，继续推动涡轮旋转，因而“太阳塔”可以一年365天、一天24小时不间断地工作。

中试样机

为了确保澳大利亚“太阳塔”发电的成功，德国的设计者和建造工程公司Schlaich Bergermann and Partner联同西班牙政府，在西班牙的Manzanares建造了一个小型的样板装置进行中试。中试样机在1982至1989间的7年运行中产生了50KW的电能。中试的研究

结果验证了这种风道式太阳能发电的构想是可行的，过程中取得的数据为下一步扩大规模

的设计提供了依据。

设计者

“太阳塔”之设计出自于德国著名建筑工程师J?rg Schlaich教授的手笔。J、rg Schlaich

教授是建造慕尼黑奥运场的德国公司Schlaich Bergermann and Partner的始创合伙人之一，这德国公司曾建造香港的汀九桥（Ting Kau Bridge）及加拿大蒙特利尔奥运场。

烟囱效应在暖通工程中的应用

1、概述

(1)烟囱效应的产生。在有共享中庭、竖向通风(排烟)风道、楼梯间等具有类似烟囱特征———即从底部到顶部具有通畅的流通空间的建筑物、构筑物(如水塔)中,空气(包括烟气)靠密度差的作用,沿着通道很快进行扩散或排出建筑物的现象,即为烟囱效应。空气(烟气)从

低处压入,穿过建筑物向上流动,这种现象被称为正热压作用。在中间某一高度,内外压力相同,即存在一个中性压力面,由烟囱效应造成的压力差和气流分布,以及中性压力面的位置,

取决于建筑物内分隔物的开口对气体流动的限制程度。

(2)烟囱效应的危害。烟囱效应随建筑物的内外温度差以及建筑物高度的增加而增加,在火

灾发生于较低层时,烟囱效应对竖井和较高层的影响尤为显著,此时烟从低层上升至高层内

的力更大。大楼里纵横交错的各种管道、高层建筑中垂直的楼梯间、电梯井、衣物滑槽以

及封堵不严的管道井,火灾时由于燃烧放出大量热量,室内温度快速升高,使火灾的蔓延加快。烟气沿竖向井道上升的速度有时甚至可达8m/s,火势沿外墙向上扩大,玻璃幕墙建筑遭受危

险更大。

2、烟囱效应的防治

烟囱效应的防治主要是侧重于火灾中火焰与烟气沿“烟囱”通道的传递与蔓延。对于

普通的住宅与公共建筑,烟囱效应主要产生于楼梯间、共享大厅;对于高档写字楼和宾馆等

建筑,空调、通风系统的风道也是烟囱效应的构成因素,这类通道较长、阻力大,相对于前者烟囱效应不是很明显。烟囱效应的另一个防治目标就是有毒气体的扩散。烟囱效应的防治

办法有:

(1)通道与楼梯间之间要设置防火门,保证闭门器的完好。

(2)楼梯间和共享大厅内不能堆放易燃、易挥发的有毒气体、易产生烟气的材料与物体,保证一定人员通行。

(3)通风道设置防火阀,不利于人工操作的调节阀等应采取电动装置。

(4)充分利用建筑物的构造进行自然排烟。在自然作用力下,室内外空气对流进行排烟,一般采用可开启的外窗、窗外阳台或凹廊进行自然排烟。

3、烟囱效应的利用

烟囱效应的利用主要是达到夏季室内温度比较舒适、不消耗或尽量少消耗动力及电能进行通风换气的功效。

(1)充分利用共享中庭,以“堵”、“疏”方式合理组织通风。内中庭,从底层一直通向屋顶,一年当中,中庭会形成各种环境效应,是一个可调节的开启空间,能促使建筑形成良好的自然通风。中庭顶部有电动天窗,两侧各有一排排烟和通风两用的排烟窗,在空气热动力作用下,新鲜空气从下向上自然运动,形成“烟囱效应”,使污浊空气和热气排出大楼。

(2)住宅建筑推广字母式风道,扩大母风道截面积,增大通风效果。旧式的子母风道的母风道截

面积小,内部粗糙度过大,导致自然通风的阻力加大。母风道截面加大后,自然通风能保持在层流状态,在温差的影响下,获得较大的流速,形成负压,室内空气顺利通过子风道进入母风道排出。

(3)有些建筑采用了呼吸式双层玻璃幕墙系统,在设计上打破了传统玻璃幕墙系统的结构形式。内外层窗中间增加了60厘米的通道,内置电动遮阳百叶,外层底部设置可调节开启的通风口,上部间隔设有电动平行外推窗。根据室内外不同气候状况进行调节,在空气动力作用下,达到冬暖夏凉的最佳效果。整个幕墙系统实现自动调节,最大程度满足人体的健康和舒适,节约了暖通和照明设施的能耗。通过电动执行机构的组合控制,有效利用自然气流、风力、风量、照度及室内温差等自然条件,达到节能效果。

4、结语

烟囱效应是因为有高、大的空间存在,在热压的作用下,产生了空气较强烈的流动。如何防止与消减烟囱效应,以最大限度地减小对火灾的增强作用;如何利用与制造烟囱效应,以改善建筑物内的环境,最大限度地增加通风换气,应是建筑设计与施工中注意的问题

超高层10大技术难点及解决方案

资深工程总必须知道的：超高层10大技术难点及解在40层(大约150米)左右，是超高层建筑设计的敏感高度（建筑物的超长尺度特性将引起建筑设计概念变化），这种变化促使建筑师必须提出有效设计对策，调整设计观念，应用适宜的建筑技术。超高层楼宇就像一条竖立起来的街道，存在着安全、内部交通、环境、能源消耗等多种难以妥善解决的问题，越是向高处发展，安全性、耐久性及适用舒适等问题就愈多，对结构、建筑、机电、暖通、电梯等专业的要求就越高。难点1——结构系统由于超高层建筑结构的特殊性，建筑内部的梁柱将会不可避免的存在，在结构设计中要考虑异形柱的使用，特别是在超高层住宅户型设计中，充分全面考虑梁柱的影响、规避及利用是设计的难点。对于结构设计来讲，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，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。除上述结构体系得到广泛应用外，多筒体结构、带加强层的框架-筒体结构、连体结构、巨型结构、悬挑结构、错层结构等也逐渐在工程中采用。进入90年代后，由于我国钢材产量的增加，钢结构、钢-混凝土混合结构逐渐采用。如金茂大厦、地王大厦都是钢-混凝土混合结构。此外，型钢混凝土结构和钢管混凝土结构在高层建筑中也正在得到广泛应用。高层建筑结构采用的混凝土

强度等级不断提高，从C30逐步向C60及更高的等级发展。预应力混凝土结构在高层建筑的梁、板结构中广泛应用。钢材的强度等级也不断提高。高层和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）。建筑高度100m，柱网为8.4m，抗震设防烈度为6度，采用框架-剪力墙或框-筒结构体系较为经济合理，这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件，常常承担了大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力，总体刚度大，侧移小，且满足玻璃幕墙的外装饰要求。超高层建筑的楼板和屋盖具有很大的平面刚度，是竖向钢柱与剪力墙或筒体的平面抗侧力构件，同时使钢柱与各竖向构件（剪力墙或筒体）起到变形协调作用。一般钢结构建筑物的楼板和屋盖，都采用轧制的压型钢板加现浇钢筋混凝土（简称钢承混凝土）楼板和屋盖，厚度一般不小于150mm。目前在设计钢承混凝土楼板和屋盖时没有考虑钢承混凝土楼板和屋盖与钢梁共同作用。主要是对于板底呈波形的计算原理不甚了解或认为计算繁琐，就按平板计算，这样既不安全又增加了钢梁的用钢量。如果采用钢梁与钢承混凝土楼板共同作用，简称MST组合梁，只要计算正确，配筋合理，栓钉可靠，则可以节约楼层和屋盖钢梁的用钢量20%左右，而且不需对钢梁进行稳定验算。难点2——垂直交通设计

关注超高层建筑烟囱效应可能引发的安全问题_高甫生

关注超高层建筑烟囱效应可能引发的安全问题＊哈尔滨工业大学　高甫生☆ 摘要　针对寒冷地区超高层建筑，分析了烟囱效应的作用原理与影响因素。指出热压与烟囱效应并非等同概念，烟囱效应的实际效果不仅取决于热压，还受围护结构的密闭性及建筑内部隔断影响。阐述了烟囱效应可能引发的安全问题。分析了提高围护结构的密闭性、增加建筑内部隔断对减小烟囱效应危害的实际效果。指出治理烟囱效应危害的最简单易行、最可靠的办法是从建筑设计开始，做好建筑内部的水平隔断、竖直隔断，使作用于建筑内的热压被层层分割，并被内部隔断的阻力所消耗。关键词　超高层建筑　安全问题　烟囱效应　热压　疏散通道　火灾　围护结构密闭性　内部隔断Ｓａｆｅｔｙ　ｉｓｓｕｅｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｓｔａｃｋ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｎｓｕｐｅｒ　ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓＢｙ　Ｇａｏ　Ｆｕｓｈｅｎｇ★ Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｐｅｒ　ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｌｄ　ｒｅｇｉｏｎ，ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｓｔａｃｋ　ｅｆｆｅｃｔ．Ｐｏｉｎｔｓ　ｏｕｔ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔａｃｋ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｒｅ　ｎｏｔ　ｔｈｅｓａｍｅ　ｃｏｎｃｅｐｔ．Ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔａｃｋ　ｅｆｆｅｃｔ　ｄｅｐｅｎｄｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｎｄ　ａｉｒ　ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅｅｎｖｅｌｏｐｅｓ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ．Ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｉｓｓｕｅｓ　ｒｅｓｕｌｔｅｄ　ｉｎ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｔａｃｋ　ｅｆｆｅｃｔ．Ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｉｒ　ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ　ｏｆ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｅｎｖｅｌｏｐｅ　ａｎｄ　ｉｎｓｉｄｅ　ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ　ｏｎｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｉｓｋ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔａｃｋ　ｅｆｆｅｃｔ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅａｓｉｅｓｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ｗａｙ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｈｅｓｔａｃｋ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｓ　ｔｏ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ａｎｄ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ　ｆｒｏｍ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｄｅｓｉｇｎ．Ｓｏ　ｔｈａｔｔｈｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｓ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｂｙ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｕｍｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｓｕｐｅｒ　ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｓａｆｅｔｙ　ｉｓｓｕｅ，ｓｔａｃｋ　ｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｅｘｉｔ　ｐａｓｓａｇｅ　ｗａｙ，ｆｉｒｅ，ａｉｒ　ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ　ｏｆ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｅｎｖｅｌｏｐｅ，ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｐａｒｔｉｔｉｏｎ★Ｈａｒｂｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ，Ｃｈｉｎａ　＊中建股份科技资助项目（编号：ＣＳＣＥＣ－２０１０－Ｚ－０１）①超高层建筑＿百度百科［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１２－０７－０８］∥ｂａｉｋｅ．ｂａｉｄｕ．ｃｏｍ ②全球摩天排行榜－世界高楼排名－高楼迷数据库［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１２－０７－０８］∥ｔｏｐ　ｇａｏｌｏｕｍｉ．ｃｏｍ０　引言１９７２年８月，在美国宾夕法尼亚州伯利恒市召开的国际高层建筑会议上，专门讨论并提出高层建筑的分类和定义，超高层建筑指４０层以上、高１００ｍ以上的建筑物①［１］。我国ＧＢ　５０３５２—２００５《民用建筑设计通则》规定：建筑高度超过１００ｍ时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑［２］。上世纪７０年代前，由于建造技术、材料、资金和安全性等问题，除了美国外，超高层建筑还较少见。此后，随着城市的发展，新材料、新技术的应用，超高层建筑在亚洲的中国香港、新加坡、日本等地逐渐增多，特别是２０００年以后，更是如雨后春笋般拔地而起，世界第一高楼的纪录不断被刷新。近年来，由于中国经济的崛起，超高层建筑在中国迅速发展。据有关资料②，笔者作了统计，截至２０１１年，＊☆ 高甫生，男，１９３８年５月生，大学，教授，博士生导师１５００９０哈尔滨工业大学二学区２６４４信箱（０４５１）８６２８２６０４Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｆｓ＠ｈｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ收稿日期：２０１２－０８－２７

超高层建筑施工要点

超高层建筑施工要点超高层建筑指40层以上，高度100m以上的建筑物。随着建设科技的发展，超高层建筑的应用越来越广泛，由于建设超高层建筑的难度较大，实际施工中有诸多难点，故需要有针对性的解决措施。 01施工顺序（1）超高层施工时，应按先塔楼后裙楼的顺序施工，施工方法选择须结合场地平面布置考虑。（2）合理划分流水段，如采用劲性钢骨柱，普通现浇楼板的框筒或框剪结构可按标准层结构进行统一分段，施工时可同时逐层进行楼板与剪力墙施工；布置核心筒的建筑在划分流水段时须“先核心，后外围”，以确保结构安全。 02垂直交通设计

超高层建筑核心筒的设计需平衡采光、节能、易于维护、减少公摊、不同业态核心筒上下统一等多方要求，是建筑设计的难点之一。高层建筑与其他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”。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。随着高层建筑建设的发展、高度的增加和技术的进步，在高层建筑的设计过程中，逐渐演化出了中央核心筒式的“内核”空间构成模式。 03电梯（1）电梯在超高层建筑中发挥的作用远大于一般建筑，且关乎使用安全与居住体验。由于电梯的增加或改型在建筑竣工后难以实现，故须在设计阶段做好把控，结合核心筒的位置考虑电梯布置。（2）应加强局部电梯的综合运用，采用微机电梯控制系统，增加多部电梯之间的协调效果，避免不必要的空梯运行，提高运送效率与运输能力。04供电安全和稳定作为超高层建筑，安全性必然是供电系统设计所需要格外注意的地方，其次是供电可靠性。配电系统的设计上，需考虑多回路供电及备用发电机组的配置。因超高建筑的高度，变配电房可考虑设置在塔楼中部的楼层，以减少低压配电的损耗。备用柴油发电机设置于地库层，供电电压采用10kV输出，再经变压器降压至低压配电，保证配电至塔楼的高层。在超高层建筑的配电系统上，供电距离、电缆的长度、电缆大小的适当调整及安装时的施工工艺也是难题之一。由于超高层面积大、楼层多，自然会出现远距离供电的问题，因此后备电源可考虑采用高压发电机来发电。

超高层建筑的烟囱效应原理和实例

超高层建筑的烟囱效应原理和实例烟囱效应简介烟囱效应的产生。在有共享中庭、竖向通风（排烟）风道、楼梯间等具有类似烟囱特征——即从底部到顶部具有通畅的流通空间的建筑物、构筑物（如水塔）中，空气（包括烟气）靠密度差的作用，沿着通道很快进行扩散或排出建筑物的现象，即为烟囱效应。是指户内空气沿著有垂直坡度的空间向上升或下降，造成空气加强对流的现象。最常见的烟囱效应是火炉、锅炉运作时，产生的热空气随著烟囱向上升，在烟囱的顶部离开。因为烟囱中的热空气散溢而造成的气流，将户外的空气抽入填补，令火炉的火更猛烈。烟囱效应亦可以是逆向的。当户内的温度较户外为低(例如夏天使用空调时)，气流可以在烟囱内向下流动，将户外空气从烟囱抽入室内。烟囱效应的强度与烟囱的高度，户内及户外温度差距，和户内外空气流通的程度有关。在高楼大厦的环境内，烟囱效应可以是令火灾猛烈加剧的原因。在低层发生的火灾造成的热空气，因为密度较低，经电梯槽或走火通道内得以往上流动，使高热气体不断在通道的顶部积聚，结果是使火势透过这种空气的对流在大厦的顶层制造另一个火场。不单使扑救变得更困难，更会危及前往天台逃生的人员的生命安全。高层建筑烟囱效应分析烟囱的主要作用是拔火拔烟，排走烟气，改善燃烧条件。高层建筑内部一般设置数量不等的楼梯间、排风道、送风道、排烟道、电梯井及管道井等竖向井道，当室内温度高于室外温度时，室内热空气因密度小，便沿着这些垂直通道自然上升，透过门窗缝隙及各种孔洞从高层部分渗出，室外冷空气因密度大，由低层渗入补充，这就形成烟囱效应。烟囱效应是室内外温差形成的热压及室外风压共同作用的结果，通常以前者为主，而热压值与室内外温差产生的空气密度差及进排风口的高度差成正比。这说明，室内温度越是高于室外温度，建筑物越高，烟囱效应也越明显，同时也说明，民用建筑的烟囱效应一般只是发生在冬季。就一栋建筑物而言，理论上视建筑物的一半高度位置为中和面，认为中和面以下房问从室外渗入空气，中和面以上房间从室内渗出空气。在烟囱效应的作用下，室内有组织的自然通风、排烟排气得以实现，但其负面影响也是多方面的：首先，风沙通过低层部分各种孔洞、缝隙吹入室内，消耗热量并污染室内；其次，风通过电梯井由底层厅门人口被抽到顶层的过程中，导致梯门不能正常关闭；第三，当发生火灾时，随着室内空气温度的急剧升高，体积迅速增大，烟囱效应更加明显，此时，各种竖井成为拔火拔烟的垂直通道，是火灾垂直蔓延的主要途径，从而助长火势扩大灾情。有资料显示，烟气在竖向管井内的垂直扩散速度为3-4m／s，意味着高度为100m的高层建筑，烟火由底层直接窜至顶层只需30s左右。如果燃烧条件具备，整个大楼顷刻问便可能形成一片火海。为有效减弱烟囱效应产生的负面影响，可采取以下一些措施∶ 1.在冬季，空气主要是通过各种外门从底层流入室内，最直接的方法是将建筑通向外界的所有门，尽可能地设置成两道门、旋转门、加装门斗或在外门内侧设置空气幕等，这对于大厅门尤为必要，对于那些次要通道连同地下停车场的外门口等，在冬季也要装门，至少应增挂厚门帘。在冬季，电梯井顶部的通风孔应适当向小调整或关闭。 2.对于已采暖的建筑物，尽量不使低层部分的室内温度高于高层部分。 3.当火灾发生时，不仅在任何季节通过各类竖井产生烟囱效应，而且还可能在小范围内通过穿越楼板的空调管道，甚至是一些不引人注意的孔隙产生烟囱效应。对此，《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-1995）有以下明确规定∶ （1）当围护结构采用幕墙形式时，“与每层楼板、隔墙处的缝隙，应采用不燃烧材料严密填实”。

超高层建筑10大技术难点及应对措施

超高层建筑10大技术难点及应对措施，含施工、结根据理论及经验分析，一般在40层(大约150米)左右，是超高层建筑设计的敏感高度（建筑物的超长尺度特性将引起建筑设计概念变化），这种变化促使建筑师必须提出有效设计对策，调整设计观念，应用适宜的建筑技术。超高层楼宇就像一条竖立起来的街道，存在着安全、内部交通、环境、能源消耗等多种难以妥善解决的问题，越是向高处发展，安全性、耐久性及适用舒适等问题就愈多，对结构、建筑、机电、暖通、电梯等专业的要求就越高结构系统难点1 由于超高层建筑结构的特殊性，建筑内部的梁柱将会不可避免的存在，在结构设计中要考虑异形柱的使用，特别是在超高层住宅户型设计中，充分全面考虑梁柱的影响、规避及利用是设计的难点。对于结构设计来讲，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，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。 90年代以来，除上述结构体系得到广泛应用外，多筒体结构、带加强层的框架-筒体结构、连体结构、巨型结构、悬挑结构、错层结构等也逐渐在工程中采用。进入90年代后，由于我国钢材产量的增加，钢结构、钢-混凝土混合结构逐渐采用。如金茂大厦、地王大厦都是钢-混凝土混合结构。此外，型钢混凝土结构和钢管混凝土结构在高层建筑中也正在得到广泛应用。高层建筑结构采用的混凝土强度等级不断提高，从C30逐步向C60及更高的等级发展。预应力混凝土结构在高层建筑的梁、板结构中广泛应用。钢材的强度等级也不断提高。高层和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）。建筑高度100m，柱网为8.4m，抗震设防烈度为6度，采用框架-剪力墙或框-筒结构体系较为经济合理，这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件，常常承

超高层建筑10大技术难点及应对措施

超高层建筑10大技术难点及应对措施根据理论及经验分析，一般在40层(大约150米)左右，是超高层建筑设计的敏感高度（建筑物的超长尺度特性将引起建筑设计概念变化），这种变化促使建筑师必须提出有效设计对策，调整设计观念，应用适宜的建筑技术。超高层楼宇就像一条竖立起来的街道，存在着安全、内部交通、环境、能源消耗等多种难以妥善解决的问题，越是向高处发展，安全性、耐久性及适用舒适等问题就愈多，对结构、建筑、机电、暖通、电梯等专业的要求就越高。结构系统难点1 由于超高层建筑结构的特殊性，建筑内部的梁柱将会不可避免的存在，在结构设计中要考虑异形柱的使用，特别是在超高层住宅户型设计中，充分全面考虑梁柱的影响、规避及利用是设计的难点。对于结构设计来讲，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，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。 90年代以来，除上述结构体系得到广泛应用外，多筒体结构、带加强层的框架-筒体结构、连体结构、巨型结构、悬挑结构、错层结构等也逐渐在工程中采用。进入90年代后，由于我国钢材产量的增加，钢结构、钢-混凝土混合结构逐渐采用。如金茂大厦、地王大厦都是钢-混凝土混合结构。此外，型钢混凝土结构和钢管混凝土结构在高层建筑中也正在得到广泛应用。高层建筑结构采用的混凝土强度等级不断提高，从C30逐步向C60及更高的等级发展。预应力混凝土结构在高层建筑的梁、板结构中广泛应用。钢材的强度等级也不断提高。高层和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）。建筑高度100m，柱网为8.4m，抗震设防烈度为6度，采用框架-剪力墙或框-筒结构体系较为经济合理，这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件，常常承担了大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力，总体刚度大，侧移小，且满足玻璃幕墙的外装饰要求。超高层建筑的楼板和屋盖具有很大的平面刚度，是竖向钢柱与剪力墙或筒体的平面抗侧力构件，同时使钢柱与各竖向构件（剪力墙或筒体）起到变形协调作用。一般钢结构建筑物的楼板和屋盖，都采用轧制的压型钢板加现浇钢筋混凝土（简称钢承混凝土）楼板和屋盖，厚度一般不小于150mm。目前在设计钢承混凝土楼板和屋盖时没有考虑钢承混凝土楼板和屋盖与钢梁共同作用。主要是对于板底呈波形的计算原理不甚了解或认为计算繁琐，就按平板计算，这样既不安全又增加了钢梁的用钢量。如果采用钢梁与钢承混凝土楼板共同作用，简称MST组合梁，只要计算正确，配筋合理，栓钉可靠，则可以节约楼层和屋盖钢梁的用钢量20%左右，而且不需对钢梁进行稳定验算。垂直交通设计难点2 超高层建筑，核心筒的设计需平衡采光、节能、易于维护、减少公摊、不同业态核心筒上下统一等多方要求，是建筑设计的难点之一。高层建筑与其他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”。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。随着高层建筑建设的发展、高度的增加和技术的进步，在高层建筑的设计过程中，逐渐演化出了中央核心筒式的“内核”空间构成模式。 1.内核式：中央核心筒布局在建筑处理上，为了争取尽量宽敞的使用空间，希望将电梯、楼梯、设备用房及卫生间、茶炉间等服务用房向平面的中央集中，使功能空间占据最佳的采光位置，力求视线良好、交通便捷。在

超高层施工难点

超高层施工难点 1.超高层基础采用深基础。由于建筑高，体量大，支撑高层的地基必须达到足够的强度，所以多采用深基础，持力层嵌入微风化岩层。 2.超高层地下室深度大、层数多、面积大。一是要满足建筑功能方面的要求，比如人防面积、停车位数量等；二是要解决在施工过程中的结构抗浮问题。 3.超高层结构形式多为混合型。如型钢混凝土、钢管混凝土、钢筋混凝土结构或全钢结。它们的共同特点是：施工简便、工期短、结构性能好且大大节约建筑材料，目前已成为超高层建筑群最为实用和主要的结构形式。 4.超高层装饰工程装饰富于变化，工程量大，技术含量高、要求高。超高层建筑的装饰工程的安全性功能尤其重要，抗风压，风、水、气的密闭性要求高。 5.建筑功能复杂，子系统多，安装工程工程量大，要求精度高。 6.新技术、新材料、新工艺大量采用。针对超高层建筑的特点，在施工中应当采取如下对策： 1.施工技术必须有新突破超高层建筑绝不仅简单是建筑楼层数量上的叠加、施工的延长，而在施工技术方面必须注入新的元素，必须有新突破。（1）深基础施工技术。根据地质条件，深基础一般采用大直径人工挖孔桩，冲（钻）孔灌注桩，预制混凝土管桩或预制钢管桩，为一种或两种同时采用。对于施工总承包来说，按照设计的桩类型进行施工，主要考虑的是技术能力、设备能力、安全和质量控制能力。工程总承包项目就需要考虑成本因素以及获得这些能力的难易程度。

（2）大基坑土方开挖和支护技术。按照我国现行的政策和建筑本身的需要，超高层建筑必然有一个超大、超深的地下室结构部分，这部分工程施工的最大难点在于土方开挖和基坑支护。超高层建筑一般在城市的主要路段，场地狭窄，周围环境复杂而且重要。土方开挖的方案至少应该解决以下几个问题： a.进出土路线的选择 b.挖运土方设备数量和性能的选择以及进退场安排 c.最后土方的挖、运的具体措施 d.基坑支护技术的优化和周围环境建（构）筑物以及基坑边坡的变形监测 e.土方开挖和基坑支护，乃至桩基础施工的配合。 2.施工组织要有新思维超高层建筑的竖向跨度非常大，在施工组织中首要解决垂直运输效率的问题。利用有限的机械设备解决庞大的人员、材料的上下，做到有序并且有效。（1）合理配置大型机械设备。要核算现场人员流量，在施工高峰期有多少人需要乘电梯到达现场，全部输送完需要多少时间。结合工期计划，核算和分析需要使用人货电梯运输的原材料、周转材料、成品、半成品的总用量以及周转率要求，核算工作时间。在此基础上，合理确定塔吊，人、货电梯的规格型号和数量；选择混凝土输送泵的性能和数量。在实际中，超过150m的建筑应考虑布置一台高速施工电梯和一台普通施工电梯，分别服务不同的施工区域。应选用一次泵送到位的混凝土输送泵，油泵和电泵均要配备。塔吊的性能和布置不仅要满足钢筋、模板、钢管等材料运输，而且必须考虑钢结构件的吊装和安装需要。慎密规划，紧贴实际，科学统筹大型机械平面布置。分析现场条件和地理位置情况，按照最短运输路径和最大运输能力的原则，进行大型机械平面布置。快速提升架和施工

国内外十大超高层建筑

国内外十大超高层建筑 1. 哈利法塔（BurjKhalifa T ower）工程名称哈利法塔（BurjKhalifa Tower）地点阿拉伯联合酋长国迪拜建设方EMAAR Properties 设计美国SOM设计所建造商Samsung Engineering & Construction, BESIX 开工时间2004年9月21日竣工时间2010年1月4日工程类别高层建筑结构形式混凝土结构建筑面积454249㎡占地面积104210㎡高度828m 层数160层钢筋用量39000吨结构钢用量4000吨工程简介哈利法塔（BurjKhalifa Tower）原名迪拜塔（Burj Dubai），又称迪拜大厦或比斯迪拜塔，是位于阿拉伯联合酋长国迪拜的一栋已经建成的摩天大楼，有160层，总高828米。迪拜塔由韩国三星公司负责营造，2004年9月21日开始动工，2010年1月4日竣工启用，同时正式更名哈利法塔。塔体采用钢筋混凝土结构，平面为Y形，采用成束筒结构，中部为六边形钢筋混凝土核芯，侧翼也设置钢筋混凝土核心筒，形成一扶壁式结构。混凝土采用特殊配方的高性能混凝土。尖塔可伸缩，总长200m，采用钢结构，用液压千斤顶顶升。基础采用桩筏基，筏板厚度3.7米，采用直径1.5米钻孔灌注桩，桩长43米。 2.台北101大楼工程名称台北101大楼地点中国台北建设方台北金融大楼公司设计建筑：台湾李祖原王重平建筑事务所结构：台湾永俊工程顾问股份有限公司建造商KTRT Joint Venture（熊谷组、华熊营造、荣民工程、大友为营造）建设情况建成开工时间1998年1月竣工时间2003年10月17日工程类别高层建筑结构形式钢结构建筑面积412500㎡占地面积30277㎡

电子产品散热中的“烟囱效应”

电子产品散热中的“烟囱效应” 在做一些无风扇产品设计的时候经常会听到一个词汇“烟囱效应”，很多**希望发挥“烟囱效应”的作用来增强电子产品的散热。将建筑排烟的原理应用于电子产品的散热不失是一个聪明的做法。但仔细分析起来此效应与彼效应又不尽相同。对于“烟囱效应”的定义普遍的说法是指空气沿着有垂直坡度的空间上升或下降，造成空气加强对流的现象。因此从结果上讲，“烟囱效应”的作用是为了增强对流。不过建筑物利用强化对流来排烟/风，而电子产品利用强化对流来散热。从成因上讲，有人解释为是热空气的上升，冷空气的下降，即密度差的推动产生了“烟囱效应”。这种说法其实只讲出了“烟囱效应”的一部分成因。画一个烟囱来分析一下，如下图。气流在烟囱中的流动可归为管道流动，应该遵循伯努利方程，即或方程中包含3项：静压项，重力势项和动能或称动压项。前面提到的密度差的推动体现在重力势一项，在出口处空气密度大，垂直高度大，所以烟囱的出口处重力势大于入口处，这是“烟囱效应”产生的第一推动力。另一方面，我们看到的烟囱往往高高矗立，那么在烟囱出口端通常或强或弱的受到空气流动（风）的影响，所以出口处得气流速度比较高。而入口端通常连接室内，空气流动较弱，也就是下图中的v2大于v1，这使得烟囱出口处的动压大于入口处的动压，这是“烟囱效应”产生的第二推动力。

综合两方面原因，气流在烟囱出口处的重力势和动能都大于入口处，导致入口处的静压要强于出口处的静压，受静压的推动，气流从烟囱底部流向顶部，产生了强化对流的效果。对于自然对流散热的电子产品，我们通常能做到的是将风道设计为有一些垂直高度，这其实只利用了重力势的推动力，而无法利用到动压的推动力。这就是此效应（电子产品散热的烟囱效应）与彼效应（真实烟囱的效应）的差别。此效应其实并非完整意义上的“烟囱效应”。当然也有完整意义的在电子产品散热中应用，如爱立信推出的管塔基站，其将基站置于一个高高的管塔内部，管塔产生的烟囱效应增强了内部的对流，从而为内部的基站散热。

(完整版)消防工程施工特点难点

消防工程施工特点难点（一）工程特点本标段施工场地狭窄、楼层高，对于现场材料和交通布置以及施工队伍安排提出了相应的要求。高层施工、现场布置和施工队伍部署是本工程施工组织最大的难点，由此增加了环境、工期和安全管理的难度。 1、施工技术、工程质量要求高本标段是超高层，内部设施完备、技术先进、装修水准高。消防安装工程只有达到高质量标准，才能保证设施的可靠性、安全性及建筑、安装、装饰三者的整体美观与协调。 2、工程地处城区，施工场地狭窄本标段地处城区繁华地区，材料进出运输受到一定的限制，如，像钢管、角钢这类体长材料。场地狭窄，楼层高，施工队伍多，材料二次搬运受到一定限制，主要协调总包单位垂直运输工具搬运。 3消防工程施工配合量大、面广、时间长安装工程高峰期与土建、机电、弱电、电梯、装饰工程等单位施工交叉作业量大、时间长，施工协调工作量大。该工程分布在楼面、墙体及吊顶天花内水、电气管线多而繁杂，吊顶内空间小。预留预埋套管、线管线盒的清理需要协调土建；设于吊顶内的穿线、配管、报警设备安装、喷淋头安装必须紧密配合二次装修、机电、弱电等工作进行。安装工程后期主要与装修工程交叉作业多、时间长，消防喷淋头、烟温感探测器的水平标高与装饰吊顶、灯具配合要求高，要达到整体美观一致。整个住宅楼内各类系统多、管线工程量大、线路交错复杂，安装各专业只有紧密配合、综合协调、分清先后施工顺序，才能有条不紊地进行安装。由于是高层、使用垂直施工电梯上下班、材料搬运等待造成施工时间浪费，故使本工程工期相对紧张。塔楼上部结构为单元房标准层，因装饰为公共区域精装修，有利于样板区及组织标准化施工和开展施工竞赛；因此可着重从保证地下室和塔楼立管管道、穿线、喷头、报警探头安装施工工期入手，从业主关注的里程碑节点入手，保证总体工期目标的实现；同时中、高区对工程安全、进度、质量要求高，需要合理组织，快速反应，保证在发包方要求的开工日期至竣工工期内完成施工任务。 4、联动调试复杂本工程联动调试复杂，需协调各其他单位。 5、施工工期短本工程除开施工准备、联动调试、检测、消防验收的日期，实际安装工期短,，针对本标段的消防安装工程量，只有采取有力的抢工措施，合理安排人力物力，精心组织施工，才能保证工程的总工期。（二）施工重点与技术关键本消防工程管道安装工程量大，施工时必须抓住重点，特别要注意以下几个方面： 1、在施工进场后及时协调土建单位取得绘制预留预埋综合图，避免在支吊架安装膨胀螺栓时，把预埋管子打穿。 2、将喷淋、消火栓系统中区、高区等部位立管管道安装，地下室消防设备间湿式报警阀安装，地下室、低、中、高区管道试压设为重点，特别是中、高区水压试验后用塑料软管要及时将水排放到室外雨水井并放净，不能就地排放，顺

世界著名十大超高层建筑排名综述

世界著名十大超高层建筑及未来的九大绿色建筑

NO.1 迪拜塔 ●地点：位于阿拉伯联合酋长国迪拜 ●高度：有162个楼层，总高度828米 ●设计单位：美国芝加哥公司的美国建筑师阿德里安·史密斯（Adrian Smith）设计，韩国三星公司负责实施。 ●竣工时间：在2004年9月21日开始动工，在2010年1月4日竣工启用。设计特点：建筑设计采用了一种具有挑战性的单式结构，由连为一体的管状多塔组成，具有太空时代风格的外形，基座周围采用了富有伊斯兰建筑风格的几何图形——六瓣的沙漠之花。总投资：总投资超70亿美元。世界第一高楼828米---迪拜塔

NO.2 台北101大楼 ●地点：台北市信义区西村里信义路五段7号 ●开工时间：1999年7月 ●竣工时间：2003年10月17日 ●占地面积：30278平方米 ●建筑面积：28.95万平方米 ●建筑高度：508米 ●建筑层数：地上101层，地下3层结构形式：钢筋混凝土结构，新式的巨型结构建筑造价：580亿元新台币投资单位：台北金融大楼控股有限公司设计单位：李祖原建筑师事务所建设用途：购物中心，办公，观景，施工单位：KTRT 地位，高度：508米设计特点：超越单一量体的设计观，以中国人的吉祥数字“八”作为设计单元。

NO.3上海中心大厦(在建)●建设地点：陆家嘴金融中心区Z3-2地块。 ●开工时间：2008年11月29日。 ●竣工时间：2014年。 ●占地面积：30368平方米。 ●建筑面积：574058平方米，其中地上总建筑面积约410139平方米。 ●建筑高度：632米。 ●建筑层数：地下结构5层，地上部分包括124 层塔楼和7层东西裙房。 ●结构形式：钢筋混凝土核心筒-外框架结构。 ●用钢量：约100000吨。 ●建筑造价：148亿元。建筑/结构设计单位：M.Arthur Gensler Jr.&Associat -es,Inc.美国旧金山根斯勒建筑设计所总裁阿瑟~根斯勒设计同济大学建筑设计研究院

烟囱效应

闷顶吊顶与屋盖或上部楼板之间的空间。烟囱效应烟囱效应的产生。在有共享中庭、竖向通风（排烟）风道、楼梯间等具有类似烟囱特征——即从底部到顶部具有通畅的流通空间的建筑物、构筑物（如水塔）中，空气（包括烟气）靠密度差的作用，沿着通道很快进行扩散或排出建筑物的现象，即为烟囱效应。是指户内空气沿着有垂直坡度的空间向上升或下降，造成空气加强对流的现象。最常见的烟囱效应是火炉、锅炉运作时，产生的热空气随著烟囱向上升，在烟囱的顶部离开。因为烟囱中的热空气散溢而造成的气流(Draft)，将户外的空气抽入填补，令火炉的火更猛烈。烟囱效应亦可以是逆向的。当户内的温度较户外为低(例如夏天使用空调时)，气流可以在烟囱内向下流动，将户外空气从烟囱抽入室内。烟囱效应的强度与烟囱的高度，户内及户外温度差距，和户内外空气流通的程度有关。

在高楼大厦的环境内，烟囱效应可以是令火灾猛烈加剧的原因。在低层发生的火灾造成的热空气，因为密度较低，经电梯槽或走火通道内得以往上流动，使高热气体不断在通道的顶部积聚，结果是使火势透过这种空气的对流在大厦的顶层制造另一个火场。不单使扑救变得更困难，更会危及前往天台逃生的人员的生命安全。烟囱最初的应用形式就是筒状的物体，安装在厨房或锅炉房等进行燃料燃烧的地方，利用热空气上升的原理，从上部出风口排出热烟气，外面的新鲜冷空气从入口被卷入，增加了燃料燃烧所需要的氧气，使燃料更加充分的燃烧，增强了火势。在锅炉房等这些地方，烟囱起到了拔火拔烟，排走烟气，改善燃烧条件的作用。目前，这种利用热空气上升，有拔风作用的烟囱效应，在建筑结构和建筑设备领域里被广泛的应用。在建筑设计中，利用热压差实现自然通风就是利用的“烟囱效应”原理它是利用热空气上升的原理，在建筑上部设排风口可将污浊的热空气从室内排出,而室外新鲜的冷空气则从建筑底部被吸入。热压作用与进、出风口的高差和室内外的温差有关,

超高层建筑10大技术难点及应对措施方案

超高层建筑10大技术难点及应对措施，含施工、结构、根据理论及经验分析，一般在40层(大约150米)左右，是超高层建筑设计的敏感高度（建筑物的超长尺度特性将引起建筑设计概念变化），这种变化促使建筑师必须提出有效设计对策，调整设计观念，应用适宜的建筑技术。超高层楼宇就像一条竖立起来的街道，存在着安全、部交通、环境、能源消耗等多种难以妥善解决的问题，越是向高处发展，安全性、耐久性及适用舒适等问题就愈多，对结构、建筑、机电、暖通、电梯等专业的要求就越高结构系统难点1 由于超高层建筑结构的特殊性，建筑部的梁柱将会不可避免的存在，在结构设计中要考虑异形柱的使用，特别是在超高层住宅户型设计中，充分全面考虑梁柱的影响、规避及利用是设计的难点。对于结构设计来讲，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，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。 90年代以来，除上述结构体系得到广泛应用外，多筒体结构、带加强层的框架-筒体结构、连体结构、巨型结构、悬挑结构、错层结构等也逐渐在工程中采用。进入90年代后，由于我国钢材产量的增加，钢结构、钢-混凝土混合结构逐渐采用。如金茂大厦、地王大厦都是钢-混凝土混合结构。此外，型钢混凝土结构和钢管混凝土结构在高层建筑中也正在得到广泛应用。高层建筑结构采用的混凝土强度等级不断提高，从C30逐步向C60及更高的等级发展。预应力混凝土结构在高层建筑的梁、板结构中广泛应用。钢材的强度等级也不断提高。高层和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）。建筑高度100m，柱网为8.4m，抗震设防烈度为6度，采用框架-剪力墙或框-筒结构体系较为经济合理，这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件，常常承担了大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力，总体刚度大，侧移小，且满足玻璃幕墙的外装饰要求。超高层建筑的楼板和屋盖具有很大的平面刚度，是竖向钢柱与剪力墙或筒体的平面抗侧力构件，同时使钢柱与各竖向构件（剪力墙或筒体）起到变形协调作用。一般钢结构建筑物的楼板和屋盖，都采用轧制的压型钢板加现浇钢筋混凝土（简称钢承混凝土）楼板和屋盖，厚度一般不小于150mm。目前在设计钢承混凝土楼板和屋盖时没有考虑钢承混凝土楼板和屋盖与钢梁共同作用。主要是对于板底呈波形的

大电流离相封闭母线烟囱效应的对比分析

大电流离相封闭母线烟囱效应的对比分析发表时间：2019-07-09T11:25:15.603Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：李冰洁 [导读] 摘要：本文结合某水电项目的离相封闭母线特点，对离相封闭母线的设计选型，通风散热特点进行了介绍分析和总结。（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安 710065）摘要：本文结合某水电项目的离相封闭母线特点，对离相封闭母线的设计选型，通风散热特点进行了介绍分析和总结。同时，本文对比分析了目前国内外各个长垂直离相封闭母线的通风散热情况，对离相封闭母线的“烟囱效应”确实存在的现象进行了分析说明。关键词：长垂直离相封闭母线；烟囱效应；设计选型 1背景环境介绍目前，我国国内有对长垂直离相封闭母线的应用还在不断探索中，例如：水布垭水电站位于清江中游的巴东县，封闭母线垂直高差约118米，平均长度208米，额定电压24KV，额定电流16KA[1]；彭水水电站位于乌江干流上的彭水县，电站采用垂直高度160米的离相封闭母线，是国内垂直段最长的离相封闭母线工程，平均长度204米，额定电压20KV，额定电流14KA[3]。三峡地下电站位于三峡右岸大坝“白石间”山体内，母线垂直高度约80米，是当前国内外电站工程中额定电流最大的垂直自冷式离相母线，首次采用两机一井的布置方式，母线额定电压20KV，额定电流26KA[2]。世界上其他国家已运行的采用长垂直封闭母线的电站有瑞典尤克塔电站，日本喜撰山电站和瑞典seitevare 水电站，母线竖井高度分别为270米，265米和180米，额定电压电流分别为：20KV/11KA，24KV/9.5KA，15.75KV/8KA。本文所提及的某水电站项目位于非洲津巴布韦，封闭母线垂直高度差147.5米，平均长度176米，采用两机一井的布置方式，额定电压24KV，额定电流10KA。若导线运行时正常散热，但母线处在封闭的空间内，这一热量不能及时散失，将使母线的温度升高，从而影响母线的工作性能，造成严重的后果。由于长垂直离相封闭母线处在一段封闭的垂直空间内，因此分析认为，在离相封闭母线内可能产生“烟囱效应”。烟囱效应是指户内空气沿着有垂直坡度的空间向上升或下降，造成空气加强对流的现象。但对于离相封闭母线，由于母线运行时自身散热，且被布置在垂直的近似封闭空间内，这一热量若不能及时散失，将使母线的温度升高，根据烟囱效应的原理，热量会通过竖直封闭空间在封闭母线的顶端聚集，在封闭母线的顶端形成很大的热场，使得封闭母线的顶端温度超过允许温度，从而影响母线的工作性能，为避免上述问题的发生，需对母线的散热情况进行合理分析。 2大电流垂直封闭母线烟囱效应的影响因素根据国内相关科研单位及制造厂家数据显示，我国已经具备成熟的长垂直封闭母线的换热计算分析能力，数据显示，在自然通风的情况下，竖井内垂直段封闭母线的散热条件比水平段差，损耗和温升也高于水平段的损耗和温升，文献3认为在长垂直离相封闭母线中不存在烟囱效应，但文献4中指出，在三峡水电站中确实存在烟囱效应，综合分析，本文认为在母线竖井内，母线运行时产生的热量，由于空气对流现象，使得温度随高度上升而升高，热量不断聚集，若期间热量不能及时逸散，便会形成明显的垂直母线“烟囱效应”。但通过必要的措施可以降低竖井内温度，使得离相封闭母线运行在合理温度范围内。合封闭母线的特性，根据分析认为在自然通风的情况下，影响封闭母线烟囱效应的可能因素有如下几点：母线垂直段长度（即竖井高度），母线载流量，母线截面积，外壳截面积和竖井截面积，外壳形状和竖井形状，周围环境情况（包括空气温度，岩土温度等），母线排列方式，以及温度上升是否会加剧导线热平衡的紊乱，从而进一步影响温升等。其中自然环境情况为客观存在的影响因素，其余因素可通过设计，选型，合理布置进行改变，减小影响，规避风险。 3母线竖井内温度及烟囱效应的研究在文献5中给出了垂直段母线的外壳温度和导体温度的计算方法，根据本文的结果，可知对于垂直段导体和外壳来说，温度的最高点均分布在垂直母线的中间，并非顶端，虽然本文分析的垂直段母线长度仅为6米，但这种现象在彭水水电站和水布垭水电站中都得到了很好的验证，因此分析认为这种现象是由于周围空气为层流状态时，温度随相对高度的增加而增加，然而，当相对高度到达一定高度时，周围空气的状态会由层流状态转变为紊流状态，从而加速空气流动，加速散热，因此温度反而下降。但是，这并不能说明在垂直封闭母线布置中不存在“烟囱效应”。对于垂直高度仅有80米的三峡地下水电站来说，母线外壳温度和竖井内温度呈现都随高度增加温度逐渐上升的趋势，呈现明显的“烟囱效应”。这就说明，当顶端散热小于母线产热时，竖井内热量不能逸散，此时竖井内温度便会随着竖井高度的增高而增加，热量不断聚集，更不会出现文献5中所述的拐点温度，而是形成垂直离相封闭母线的“烟囱效应”，最终破坏母线运行。对比水布垭水电站，彭水水电站和三峡地下水电站，发现三峡地下水电站一个特殊的布置方式，其采用了两机一井的布置方式，而水布垭水电站和彭水水电站均采用一机一井的布置方式。分析认为，对于三峡地下电站，由于竖井内同时布置着两组母线，竖井内热源强度较高，使得母线热量聚集较多，温差较大，使得空间内产生的浮力大于出口处冷空气对产生的热流影响，在竖井内不具备换流条件，因此若不采取任何措施，竖井内温度会不断上升，造成的后果将不堪设想。而对于本文所述水电站垂直母线段同样采用两机一井的布置方式，并且相比于三峡地下水电站，离相封闭母线垂直高度147.5米，因此必须采取必要的措施——采用强迫风冷或通过热平衡计算适当增大导体截面，以消除竖井内烟囱效应产生的温度过高的现象。若采用自冷方式，通常会通过增大封闭母线截面积，减小电阻，降低电能损耗，降低产热，此时由于产热量降低，在竖井内热量可通过热交换能及时逸散，而不会在顶端聚集，此时竖井内便不具备烟囱效应的产生条件。但封闭母线的尺寸大，耗材相应增大此，时制造费用不可避免的增大。但综合来看，强迫风冷系统不仅涉及冷却设备的费用，还涉及后期昂贵的维护运行费用，设备折旧费和专业人员培训等，同时由于风冷设备的安装需增大母线竖井的建造尺寸，其总费用远高于仅增加截面积所带来的耗材费用。因此，通过增加封闭离相母线的截面积，减小电阻，降低热量的方式，避免母线竖井内的“烟囱效应”的方法相比强迫风冷的通风散热方式更具有经济价值，同时，此方法也在该项目中得到了认可。 4总结分析各电站的情况，封闭母线采用强迫风冷和自冷的方式都可通过设计解决烟囱效应的现象，因此，封闭母线的冷却方式必须通过电站的实际情况，且结合技术角度和经济角度两方面综合考虑。同时在风冷的情况下，应考虑到机械风冷设备故障时，封闭母线竖井内会不会发生温度急剧上升，损坏电力设备的情况，并且在增加安装工作量的同时也增加了运行时检修，调试的工作量。因此，国际上越来越多的公司采用自然冷却的封闭母线。同时考虑到各种设备的折旧费用，后期的运行费用等，认为自冷方式的封闭母线更具有使用前景。

超高层钢结构工程安装施工的重点难点及对策

论高层超高层钢结构工程安装施工的重点、难点及对策摘要：高层超高层钢结构工程的安装施工控制是一项艰巨而复杂的技术。对工程的质量和进度有很大的影响。本文从国内外高塔学习、实践（迪拜塔/700米；广州新电视塔/610米等等）进行了总结，对塔吊选择、布置及装拆、吊装、测量控制、焊接技术、安全施工等为高层超高层钢结构工程安装施工控制中的重点、难点及对策等进行了全面分析与总结。关键词：塔吊选择测量控制高塔 1.前言当今世界高层与超高层钢结构安装工程方兴未艾，大有“欲与天公试比高”之势。迪拜塔高700米；广州新电视塔高度为610米；台北101大楼高度509米；上海环球金融中心高度492米；上海东方明珠塔高度468米；马来西亚国家石油大厦（双峰塔）高度452 米；广州双子塔高度430米；上海金茂大厦高度421米；广州中信广场高度391米；深圳地王大厦高度384米；台湾高雄85大楼高度378米；东北地区大连双子塔最高263米；安徽国际金融中心242米；厦门洪文世界山庄188.51米。国内外高层与超高层钢结构工程的出现是人类美好愿望、社会需求、科技进步和经济发展的完美结合。我国现有高层建筑162000多栋，其中超过100米的超高层建筑就有1500余栋，多数为钢结构。如上海：超高层建筑达400多栋，建筑数量已经远远超过中国香港，成为全球高楼建筑数量第一的城市。又如广州：18层以上建筑有7000多座。重庆高层建筑达10754座。超高层建筑能有效解决城市空间问题，对于“寸土寸金”的上海来说，超高层建筑的建造是适合城市发展需要的。高层与超高层钢结构一般都具备结构新颖独特、技术要求高、工期紧、吊装、焊接与连接工程量大、施工难度大、危险性大、安全防护困难等特点。但是，在发展超高层建筑的过程中，要在经济效益与城市环境、当前需求与可持续发展之间找到平衡点。 2.塔吊的选择塔吊是高层超高层钢结构工程安装施工的核心设备，其选择与布置要根据钢结构体系的特点、外形尺寸、场地的布置、现场条件、安装施工队伍的技术力量及钢结构的重量等因素综合考虑，并保证塔吊装拆的安全、方便、可靠。并且有专项装拆方案。塔吊有内爬塔和附着式自升外爬塔两种，按照塔吊使用安全、经济、方便、可靠的原则，建议优先选用内爬塔。因内爬塔有如下优点：（1）有效施工能力大。内爬式塔式起重机安装在建筑物内部（电梯井