2025年高層建筑設(shè)計(jì)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.根據(jù)2024年修訂版《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2024），7度抗震設(shè)防區(qū)，乙類超高層建筑（高度280m）采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)時(shí)，核心筒墻體的最小厚度（底部加強(qiáng)部位）應(yīng)為（）。A.300mmB.400mmC.500mmD.600mm2.某250m高辦公建筑位于寒冷地區(qū)（冬季主導(dǎo)風(fēng)向西北風(fēng)），其幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為降低冬季冷風(fēng)滲透能耗，應(yīng)優(yōu)先采用（）。A.明框玻璃幕墻（單層Low-E玻璃）B.單元式隱框幕墻（雙銀Low-E中空玻璃+暖邊間隔條）C.點(diǎn)支式玻璃幕墻（普通中空玻璃）D.石材幕墻（無保溫層）3.依據(jù)《建筑防火通用規(guī)范》（GB55037-2022），高度為150m的一類高層住宅建筑，其防煙樓梯間前室的加壓送風(fēng)口應(yīng)采用（）。A.常開式風(fēng)口，每層設(shè)一個(gè)B.常閉式風(fēng)口，每層設(shè)一個(gè)，火災(zāi)時(shí)聯(lián)動(dòng)開啟C.常開式風(fēng)口，每兩層設(shè)一個(gè)D.常閉式風(fēng)口，每三層設(shè)一個(gè)，火災(zāi)時(shí)手動(dòng)開啟4.超高層建筑（高度400m）的避難層設(shè)計(jì)中，避難區(qū)凈面積按每平方米容納0.25人計(jì)算時(shí)，該層需滿足的最小凈面積（假設(shè)建筑容納人數(shù)為8000人）為（）。A.2000㎡B.3200㎡C.4000㎡D.5000㎡5.高層混合結(jié)構(gòu)（鋼框架-混凝土核心筒）中，為避免“強(qiáng)梁弱柱”破壞模式，需重點(diǎn)控制（）。A.框架梁與框架柱的線剛度比B.框架柱的軸壓比C.核心筒與框架的剛度比D.框架梁的跨高比6.寒冷地區(qū)200m高酒店建筑的外窗設(shè)計(jì)中，為滿足《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51350-2021）要求，外窗的傳熱系數(shù)（K值）應(yīng)不大于（）。A.1.5W/(㎡·K)B.2.0W/(㎡·K)C.2.5W/(㎡·K)D.3.0W/(㎡·K)7.高層住宅建筑（高度90m）的電梯配置中，為滿足高峰時(shí)段5分鐘候梯率不超過12%的要求，若單臺(tái)電梯額定載重量1000kg（13人），額定速度2.5m/s，服務(wù)層數(shù)30層，至少需要配置（）臺(tái)電梯（電梯運(yùn)行間隔時(shí)間計(jì)算公式：I=1.6×H/V+T，其中H為服務(wù)層數(shù)，V為速度m/s，T為開關(guān)門及乘客進(jìn)出時(shí)間取20s；5分鐘候梯率對應(yīng)的電梯臺(tái)數(shù)N=300/I）。A.2臺(tái)B.3臺(tái)C.4臺(tái)D.5臺(tái)8.超高層建筑（高度350m）的風(fēng)荷載計(jì)算中，當(dāng)采用風(fēng)洞試驗(yàn)確定等效靜力風(fēng)荷載時(shí)，需重點(diǎn)關(guān)注（）。A.順風(fēng)向平均風(fēng)荷載B.橫風(fēng)向渦激振動(dòng)響應(yīng)C.扭轉(zhuǎn)風(fēng)振響應(yīng)D.以上均需關(guān)注9.高層醫(yī)療建筑（高度60m）的消防電梯設(shè)計(jì)中，消防電梯前室的使用面積最小應(yīng)為（）。A.4.5㎡B.6.0㎡C.10.0㎡D.12.0㎡10.綠色建筑三星級評價(jià)中，高層辦公建筑的非傳統(tǒng)水源利用率需達(dá)到（）以上。A.15%B.20%C.25%D.30%二、簡答題（每題10分，共40分）1.簡述超高層建筑（高度＞250m）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需重點(diǎn)考慮的“抗連續(xù)倒塌”措施，并說明其與普通高層建筑的主要區(qū)別。2.寒冷地區(qū)高層住宅建筑（高度100m）的外保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)需滿足哪些關(guān)鍵技術(shù)要求？請結(jié)合《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》（GB55015-2021）說明。3.高層綜合體（含商業(yè)、辦公、公寓）的垂直交通核設(shè)計(jì)中，如何通過功能分區(qū)優(yōu)化提升整體效率？請從流線組織、設(shè)備配置、空間布局三方面展開。4.智能化高層建筑中，“建筑信息模型（BIM）正向設(shè)計(jì)”與傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)相比，在消防設(shè)計(jì)協(xié)同方面有哪些優(yōu)勢？請列舉至少4項(xiàng)具體應(yīng)用場景。三、案例分析題（40分）項(xiàng)目背景：某城市中心區(qū)（抗震設(shè)防烈度7度0.15g，設(shè)計(jì)地震分組第一組，場地類別Ⅱ類）擬建一座280m超高層綜合體，包含50層辦公（1-40層）、10層酒店（41-50層）及4層裙房商業(yè)（-1-3層）?？偨ㄖ娣e18萬㎡，其中塔樓標(biāo)準(zhǔn)層面積2200㎡。設(shè)計(jì)要求：結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范及行業(yè)前沿技術(shù)，完成以下分析：（1）結(jié)構(gòu)選型論證：對比框架-核心筒結(jié)構(gòu)與筒中筒結(jié)構(gòu)的適用性，確定本項(xiàng)目最優(yōu)結(jié)構(gòu)體系，并說明理由（需考慮抗側(cè)移剛度、經(jīng)濟(jì)性、施工便利性）。（2）防火設(shè)計(jì)專項(xiàng)：①塔樓避難層設(shè)置要求（數(shù)量、位置、凈面積、防火構(gòu)造）；②辦公與酒店功能轉(zhuǎn)換層（40層）的防火分隔措施（需明確分隔構(gòu)件的耐火極限、連通方式限制）。（3）節(jié)能與可再生能源應(yīng)用：提出3項(xiàng)以上適用于本項(xiàng)目的主動(dòng)式/被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)，并計(jì)算其對建筑綜合節(jié)能率的貢獻(xiàn)（假設(shè)基準(zhǔn)建筑能耗為120kWh/(㎡·a)，目標(biāo)節(jié)能率30%）。（4）韌性設(shè)計(jì)要點(diǎn)：從抗風(fēng)、抗震、應(yīng)急疏散三方面，提出提升建筑韌性的具體措施。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.C（解析：JGJ3-2024規(guī)定，7度乙類超高層（H＞250m）核心筒底部加強(qiáng)部位墻體厚度≥500mm）2.B（解析：雙銀Low-E中空玻璃+暖邊間隔條可顯著降低傳熱系數(shù)與冷風(fēng)滲透，符合寒冷地區(qū)節(jié)能要求）3.B（解析：GB55037-2022要求，一類高層住宅防煙樓梯間前室應(yīng)設(shè)常閉式加壓送風(fēng)口，每層1個(gè)，火災(zāi)時(shí)聯(lián)動(dòng)開啟）4.A（解析：8000人×0.25人/㎡=2000㎡）5.B（解析：混合結(jié)構(gòu)中框架柱軸壓比需嚴(yán)格控制，避免柱先于梁破壞）6.A（解析：GB/T51350-2021規(guī)定，寒冷地區(qū)近零能耗建筑外窗K值≤1.5W/(㎡·K)）7.B（解析：I=1.6×30/2.5+20=19.2+20=39.2s；N=300/39.2≈7.65，實(shí)際需3臺(tái)（單臺(tái)服務(wù)30層時(shí)，3臺(tái)總間隔≈13s，滿足12%候梯率））8.D（解析：超高層建筑風(fēng)荷載需同時(shí)考慮順風(fēng)向、橫風(fēng)向及扭轉(zhuǎn)響應(yīng)）9.B（解析：醫(yī)療建筑消防電梯前室使用面積≥6.0㎡）10.C（解析：綠色建筑三星級要求非傳統(tǒng)水源利用率≥25%）二、簡答題1.超高層建筑抗連續(xù)倒塌措施及與普通高層建筑的區(qū)別：超高層建筑因高度大、荷載集中，需重點(diǎn)采?。孩訇P(guān)鍵構(gòu)件冗余設(shè)計(jì)（如核心筒角柱采用型鋼混凝土，避免單柱失效）；②樓板水平拉結(jié)（采用雙向雙層通長鋼筋，拉接承載力≥1.2倍樓板自重）；③加強(qiáng)層桁架與核心筒的剛性連接（避免因局部破壞引發(fā)連鎖反應(yīng)）；④備用荷載路徑設(shè)計(jì)（如框架梁按“梁-柱節(jié)點(diǎn)失效后承擔(dān)1.5倍樓面荷載”驗(yàn)算）。與普通高層建筑（H≤250m）的區(qū)別：普通建筑僅需滿足“局部破壞不引發(fā)超過初始破壞范圍的倒塌”，而超高層建筑需額外考慮：①關(guān)鍵構(gòu)件（如伸臂桁架、轉(zhuǎn)換大梁）的抗沖擊性能（按偶然荷載100kN集中力驗(yàn)算）；②材料延性要求更高（核心筒混凝土強(qiáng)度≥C50，框架柱鋼材≥Q355）；③需進(jìn)行全樓倒塌模擬分析（采用非線性動(dòng)力時(shí)程法）。2.寒冷地區(qū)高層住宅外保溫系統(tǒng)技術(shù)要求（GB55015-2021）：①保溫材料燃燒性能：外墻外保溫（無空腔）≥B1級（如模塑聚苯板（EPS）氧指數(shù)≥30%）；有空腔時(shí)≥A級（如巖棉板密度≥140kg/m3）。②傳熱系數(shù)限值：外墻K≤0.35W/(㎡·K)（寒冷地區(qū)A區(qū)），需計(jì)算保溫層厚度（如EPS導(dǎo)熱系數(shù)0.033W/(m·K)，則厚度≥(0.033×(1/0.35-0.1))≈0.085m，即85mm）。③防火構(gòu)造：每兩層設(shè)置水平防火隔離帶（A級材料，高度≥300mm）；窗口上沿設(shè)不燃材料挑檐（寬度≥500mm）。④抗風(fēng)荷載：粘貼+錨栓固定（錨栓數(shù)量≥6個(gè)/㎡，單個(gè)錨栓抗拉承載力≥0.8kN）；飾面層與保溫層粘結(jié)強(qiáng)度≥0.1MPa（現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)）。3.高層綜合體垂直交通核優(yōu)化設(shè)計(jì)：①流線組織：按功能分區(qū)設(shè)置獨(dú)立交通核——商業(yè)部分設(shè)自動(dòng)扶梯+觀光電梯（服務(wù)1-3層，梯群集中于裙房中心）；辦公部分設(shè)高速分區(qū)電梯（低區(qū)1-20層，中區(qū)21-40層，高區(qū)41-50層，每區(qū)4臺(tái)，速度4m/s）；公寓設(shè)獨(dú)立客梯+服務(wù)梯（2臺(tái)，速度2.5m/s，與辦公梯群物理分隔）。②設(shè)備配置：辦公梯群設(shè)智能派梯系統(tǒng)（根據(jù)樓層需求動(dòng)態(tài)分配）；商業(yè)扶梯傾斜角≤30°（提升高度＞6m時(shí)），梯級寬度1000mm；消防電梯兼作貨梯（載重量1600kg，速度3m/s），與服務(wù)梯共享前室（使用面積≥10㎡）。③空間布局：交通核集中布置于塔樓核心（減小公攤），辦公與公寓前室通過防火門分隔（耐火極限2.0h）；商業(yè)扶梯周邊設(shè)導(dǎo)向標(biāo)識(shí)（LED屏實(shí)時(shí)顯示各層商戶分布），避免流線交叉。4.BIM正向設(shè)計(jì)在消防設(shè)計(jì)協(xié)同中的優(yōu)勢：①管線綜合碰撞檢測：通過BIM模型提前發(fā)現(xiàn)消防水管與風(fēng)管、電纜橋架的碰撞（如某項(xiàng)目原設(shè)計(jì)中DN150消防管與800×300風(fēng)管在避難層標(biāo)高4.5m處交叉，BIM檢測后調(diào)整風(fēng)管標(biāo)高至5.0m，避免返工）。②疏散模擬分析：利用BIM+疏散模擬軟件（如Pathfinder），精確計(jì)算火災(zāi)時(shí)各樓層至安全出口的疏散時(shí)間（例如標(biāo)準(zhǔn)層疏散門寬度1.2m，原設(shè)計(jì)疏散時(shí)間280s，優(yōu)化為雙開門（總寬2.4m）后縮短至150s，滿足GB55037-2022中“超高層疏散時(shí)間≤300s”要求）。③防火分區(qū)智能劃分：BIM模型自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各區(qū)域建筑面積，提示防火分區(qū)是否超規(guī)（如某層原設(shè)計(jì)商業(yè)面積4500㎡，超過GB55037-2022中“高層商業(yè)防火分區(qū)≤4000㎡”限制，需增設(shè)防火卷簾分隔）。④消防設(shè)施參數(shù)聯(lián)動(dòng)：BIM模型關(guān)聯(lián)消防設(shè)備參數(shù)（如噴頭流量、煙感覆蓋范圍），自動(dòng)校驗(yàn)是否滿足規(guī)范（例如某房間面積80㎡，原設(shè)計(jì)1個(gè)煙感（覆蓋面積60㎡），BIM提示需增設(shè)1個(gè)，確保覆蓋全區(qū)域）。三、案例分析題（1）結(jié)構(gòu)選型論證：本項(xiàng)目最優(yōu)結(jié)構(gòu)體系為框架-核心筒結(jié)構(gòu)，理由如下：①抗側(cè)移剛度：筒中筒結(jié)構(gòu)（內(nèi)筒+外框筒）的抗側(cè)剛度更高（外框筒通過窗裙梁形成整體受力），但本項(xiàng)目高度280m（未超300m），框架-核心筒（核心筒承擔(dān)80%以上水平力）已滿足7度區(qū)位移角限值（H/5000，計(jì)算得最大層間位移≤56mm）；筒中筒雖剛度更大，但外框筒需密集布置柱（柱距≤3m），影響辦公空間靈活性（本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)層2200㎡，若柱距3m則柱數(shù)約24根，柱截面≥1200×1200mm，占用使用面積約15%）。②經(jīng)濟(jì)性：框架-核心筒的外框架柱可采用鋼骨混凝土（SRC），柱距6-8m（本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)層柱距7m，柱數(shù)約12根，截面1000×1000mm，用鋼量約80kg/㎡）；筒中筒外框需采用密柱深梁（梁高≥1.2m），用鋼量增加約20%（100kg/㎡），且施工時(shí)需頻繁支模，工期延長約1個(gè)月。③施工便利性：框架-核心筒的核心筒可采用爬模施工（與外框架同步提升），外框架鋼骨柱可工廠預(yù)制、現(xiàn)場吊裝（單柱安裝時(shí)間≤4h）；筒中筒外框筒的深梁需現(xiàn)場澆筑（每跨梁澆筑時(shí)間≥8h），且需等待梁混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)（7天）才能繼續(xù)施工上層，整體工期延長約15%。（2）防火設(shè)計(jì)專項(xiàng)：①避難層設(shè)置要求：-數(shù)量：280m塔樓需每50m設(shè)置1個(gè)避難層（280/50=5.6，取6個(gè)，實(shí)際從15層（約50m）、30層（約100m）、45層（約150m）、60層（約200m）、75層（約250m）、90層（約300m），但本項(xiàng)目僅50層，故實(shí)際設(shè)置3個(gè)：15層（50m）、30層（100m）、45層（150m））。-位置：避難層需與設(shè)備層結(jié)合（如15層設(shè)空調(diào)機(jī)房，30層設(shè)消防水箱，45層設(shè)電梯轉(zhuǎn)換層），且上下層樓梯需錯(cuò)位（避免煙火通過樓梯間蔓延）。-凈面積：按最大容納人數(shù)（辦公層40層，每層150人，共6000人；酒店層10層，每層50人，共500人，總計(jì)6500人）計(jì)算，凈面積≥6500×0.25=1625㎡（標(biāo)準(zhǔn)層2200㎡，扣除設(shè)備區(qū)500㎡后剩余1700㎡，滿足要求）。-防火構(gòu)造：避難層樓板耐火極限≥2.0h（采用150mm厚鋼筋混凝土，配雙層雙向φ12@150鋼筋）；四周墻體為防火墻（耐火極限≥3.0h），開向避難區(qū)的門為甲級防火門；外窗采用防火玻璃（耐火完整性≥1.0h）。②功能轉(zhuǎn)換層（40層）防火分隔：-分隔構(gòu)件：辦公與酒店區(qū)域采用防火墻+甲級防火門分隔（防火墻耐火極限≥3.0h，門耐火極限≥1.5h）；若設(shè)連通口（如自動(dòng)扶梯），需設(shè)特級防火卷簾（耐火極限≥3.0h，寬度≤10m）。-樓板處理：轉(zhuǎn)換層樓板需加強(qiáng)（厚度≥150mm，配抗裂鋼筋網(wǎng)），且上下層辦公與酒店的吊頂內(nèi)空間需用防火封堵材料填充（如礦棉板，厚度≥100mm），防止煙火通過吊頂空腔蔓延。（3）節(jié)能與可再生能源應(yīng)用：①被動(dòng)式技術(shù)：-外遮陽系統(tǒng)：辦公區(qū)南立面設(shè)水平金屬遮陽板（挑出長度1.2m，角度30°，夏至日正午遮陽率≥80%，降低夏季空調(diào)負(fù)荷約15%）。-熱回收新風(fēng)系統(tǒng)：全空氣空調(diào)系統(tǒng)設(shè)板式熱回收器（效率≥70%），冬季回收排風(fēng)熱量加熱新風(fēng)，降低供暖能耗約20%（基準(zhǔn)能耗120kWh中供暖占30%，即36kWh，節(jié)約7.2kWh）。②主動(dòng)式技術(shù)：-地源熱泵系統(tǒng)：利用裙房地下室（-1-3層）下方土壤源，設(shè)置地埋管換熱器（埋深100m，管長8000m），為塔樓提供冷熱源，替代傳統(tǒng)電制冷+燃?xì)忮仩t，節(jié)能率約25%（制冷能耗占基準(zhǔn)40%即48kWh，節(jié)約12kWh）。-光伏幕墻：東、西立面采用BIPV光伏玻璃（轉(zhuǎn)換效率18%，面積2000㎡，年發(fā)電2000×18%×1200h=432,000kWh，折合節(jié)能率432000/(180000×120)=2%）。綜合節(jié)能率：15%（遮陽）+20%×30%（熱回收