付豪
摘要:隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的加快,城市建筑設(shè)計(jì)中高層建筑甚至超高層建筑已經(jīng)成為較普遍的設(shè)計(jì)形式。本文主要分析了高層建筑的抗側(cè)力體系選擇、采光設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、消防設(shè)計(jì)四方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及城市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞:高層建筑;設(shè)計(jì)要點(diǎn);抗側(cè)力體系;采光;抗震;消防
引言:高層建筑是一座城市有機(jī)組成部分,因其體量巨大,高度很大,是城市的重要景點(diǎn),對(duì)城市產(chǎn)生重大的影響。由于我國(guó)不斷加快城市化的進(jìn)程,在城市建筑中出現(xiàn)許多的高層建筑。由于人們對(duì)高層建筑的使用需求和質(zhì)量要求不斷提高,如何提升高層建筑設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)水平,成為了當(dāng)代的一個(gè)重要課題。
一、高層建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析
1、抗側(cè)力體系選擇要點(diǎn)
現(xiàn)代高層以及超高層建筑的安全性可靠性保證通常會(huì)受到結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系影響,合理的抗側(cè)力體系能夠保證其安全性。因此在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力系統(tǒng)選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)注意:
(1)建筑的實(shí)高是結(jié)構(gòu)體系選擇的主要影響因素,通過(guò)結(jié)合實(shí)踐可以總結(jié)如下規(guī)律:對(duì)于建筑高度同結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系選擇,當(dāng)建筑物高度小于100米時(shí),通常采用框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)作為抗側(cè)力體系;當(dāng)建筑物高于100米低于200米時(shí),通常采用剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)作為抗側(cè)力體系;而當(dāng)建筑物高度在200-300米之間時(shí),通常采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)、框架-核心筒-伸臂結(jié)構(gòu)作為建筑物的抗側(cè)力體系;建筑物高度在300米-400米之間時(shí),框架-核心筒-伸臂結(jié)構(gòu)以及筒中筒結(jié)構(gòu)是常見(jiàn)的抗側(cè)力體系;而建筑高度高于400米低于600米時(shí)常用的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力系統(tǒng)為,筒中筒-伸臂結(jié)構(gòu),巨型框架/桁架/斜撐結(jié)構(gòu)、組合體結(jié)構(gòu)。
(2)在建筑的設(shè)計(jì)上,應(yīng)盡可能地確保結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件相互聯(lián)結(jié)、組合為一個(gè)整體。
(3)對(duì)于建筑中采用了多重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的具體實(shí)際情況時(shí),應(yīng)綜合分析每種結(jié)構(gòu)體系在建筑設(shè)計(jì)中的效用,對(duì)各自的貢獻(xiàn)度有合理的估計(jì)和評(píng)判。
2、采光設(shè)計(jì)要點(diǎn)
高層建筑的設(shè)計(jì)目標(biāo)之一就是能夠減少能源的消耗,實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約型社會(huì)的發(fā)展要求。因此對(duì)增加高層建筑的采光效果,減少人工照明成為了重要的環(huán)節(jié)?,F(xiàn)代的建筑中,一般都采用幾種常見(jiàn)的日光采集系統(tǒng)來(lái)達(dá)到減少人工能源消耗的目的:
(1)通過(guò)提高單位面積的采光區(qū)域,減少由于太陽(yáng)輻射造成的制冷負(fù)荷,從未減少能耗;
(2)通過(guò)讓陽(yáng)光直射屋頂平面在不增加太陽(yáng)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上又能使得采光區(qū)域更加深入;
(3)最主要的系統(tǒng)就是要能夠阻擋太陽(yáng)的直接照射,在獲得每日太陽(yáng)位置的變化找到適合的采光區(qū),減少人們對(duì)太陽(yáng)光溫度的不適應(yīng),也能節(jié)約人工能源。
通過(guò)對(duì)采光系統(tǒng)的運(yùn)用,能夠獲得人工節(jié)能與增加采光的雙重益處。適當(dāng)?shù)牟晒猸h(huán)境,能夠?yàn)槿藗兲峁┦孢m的工作環(huán)境,保證工作效率。而人工照明能源的節(jié)約,更是能夠減少各種突發(fā)事件的發(fā)生。
3、抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)
在滿(mǎn)足建筑的功能性的基礎(chǔ)上,抗震設(shè)計(jì)是高層和超高層建筑的設(shè)計(jì)重點(diǎn),這是確保建筑安全性最為關(guān)鍵的一環(huán),應(yīng)重點(diǎn)從以下幾點(diǎn)著手:
(1)在高層建筑的抗震方案設(shè)計(jì)中,建筑結(jié)構(gòu)的材料選擇也非常重要。
(2)促進(jìn)地震發(fā)生時(shí)能量的輸入能有效地減少。實(shí)踐證實(shí),應(yīng)做好以下幾個(gè)方面:一是,在對(duì)建筑構(gòu)件的承載力進(jìn)行驗(yàn)收的同時(shí)應(yīng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移限值實(shí)施有效的控制。二是,具體的高層建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí),我們應(yīng)該采用積極的、基于位移的結(jié)構(gòu)抗震方法,對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行定量的分析,確保結(jié)構(gòu)的變形彈性可以滿(mǎn)足地震的預(yù)期要求。三是,應(yīng)綜合分析建筑構(gòu)件的變形和建筑結(jié)構(gòu)的位移兩者之間精確的關(guān)系,有效地確定構(gòu)件的變形值。四是,結(jié)合建筑物的實(shí)際如建筑界面的應(yīng)變分布及其大小來(lái)對(duì)建筑構(gòu)件的構(gòu)造需求進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。五是,選擇堅(jiān)固的場(chǎng)地,實(shí)施建筑施工,亦是有效減少地震發(fā)生作用時(shí)能量的輸入的另一個(gè)方面。
(3)通過(guò)大量的實(shí)踐證明以及理論研究,針對(duì)現(xiàn)代的大型高層建筑,即便是其不具有很大的承載力,但是若是其具有較高的延性,那么即便是發(fā)生地震,也不會(huì)發(fā)生倒塌,因?yàn)榈卣鹬醒有越Y(jié)構(gòu)能夠充分的吸收振動(dòng)帶來(lái)的能量,這樣建筑物在地震環(huán)境中也能夠保證形變程度在建筑結(jié)構(gòu)承受范圍之內(nèi)。通過(guò)大量的實(shí)踐活動(dòng)證明,能夠證明延性結(jié)構(gòu)在抗性效果上作用明顯,能夠消除大量地震帶來(lái)的不利影響,從而使得地震反應(yīng)得以有效的減輕,促使地震給高層建筑帶來(lái)的破壞被有效地減弱,避免重大損失的發(fā)生。
(4)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和方法決定著抗震效果的高低,因此,高層建筑抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)體系必須得到足夠的重視。從國(guó)內(nèi)外高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)體系上來(lái)看,主要有如下3種:“框筒結(jié)構(gòu)”、“筒中筒結(jié)構(gòu)”和“鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)”。
4、消防設(shè)計(jì)要點(diǎn)
高層建筑存在隱患的主要原因還是由于在事故發(fā)生的過(guò)程中會(huì)面臨各種各樣的問(wèn)題,因此要全面考慮到各種情況的應(yīng)對(duì)措施。
(1)人員疏散設(shè)計(jì)。面對(duì)人口密集的高層建筑,一旦發(fā)生事故,人員的疏散是最重要的一步。如果火勢(shì)不是過(guò)大,可以維持電梯的正常運(yùn)行,以保證在最短的時(shí)間內(nèi)能夠?qū)⑺腥巳撼冯x現(xiàn)場(chǎng)。當(dāng)火勢(shì)過(guò)大的時(shí)候,才需要通過(guò)樓梯疏散人群,雖然這樣會(huì)增加疏散的難度和時(shí)間,但這在事故中能夠有效保證每個(gè)人的人身安全。
(2)火勢(shì)控制設(shè)計(jì)。高層建筑物大多有可燃物的堆放,一旦燃燒起來(lái)就會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣。在建造建筑物的時(shí)候就要考慮到這一因素,在管道內(nèi)設(shè)置一些防火閥,控制火勢(shì)的蔓延,為救援工作增加時(shí)間。
(3)火災(zāi)撲滅設(shè)計(jì)。高層建筑的火災(zāi)會(huì)造成大面積的蔓延,但由于周?chē)ㄖ锖偷匦蔚南拗?,在撲救過(guò)程中會(huì)存在一定的困難。如果只是小范圍的火災(zāi),可以對(duì)一些重要物品進(jìn)行適當(dāng)轉(zhuǎn)移,如果高層建筑火勢(shì)蔓延迅速,則要盡量先撲滅易燃易爆物品周?chē)幕鹧?,防止人員傷亡。
二、城市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)
1、盡量避免高層建筑密集
高層建筑會(huì)造成城市空間的壓力,造成空間和交通的擁擠、堵塞,對(duì)環(huán)境造成一定的污染,還有形成高壓風(fēng)帶,帶來(lái)嚴(yán)重的后果;但是它方便城市的辦公,這是有利因素。所以在高層建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)中,不能使高層建筑密集分布。
2、合理規(guī)劃高層建筑和城市街道之間的距離
高層建筑一般都會(huì)建設(shè)在城市人口比較密集、商業(yè)比較發(fā)達(dá)的區(qū)域,這個(gè)區(qū)域的交通本身就很擁擠,如果把高層建筑建設(shè)在這,就會(huì)加大這些區(qū)域交通的壓力。因此建筑設(shè)計(jì)師在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),要對(duì)這些街道驚醒擴(kuò)寬,并控制高層建筑和城市街道之間的距離,減小其交通壓力,加大通行能力。
3、減少超高層建筑的數(shù)量
超高層建筑主要體現(xiàn)城市的形象,提高城市的知名度,但是它在使用過(guò)程中,沒(méi)有取得理想的經(jīng)濟(jì)收益,甚至很不樂(lè)觀,其實(shí)高層建筑是非常不合理的,因此在城市建設(shè)中,要控制超高層建筑的數(shù)量,不能為使城市有象征、有代表性建筑,就盲目的建造超高層建筑,這樣是不經(jīng)濟(jì)的也是不合理的。
三、結(jié)束語(yǔ)
城市建筑是一個(gè)城市的代表和象征,是體現(xiàn)城市的發(fā)展速度。因此,建筑工作人員有必要做好高層建筑的設(shè)計(jì)工作,分析在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的重點(diǎn)和難點(diǎn),提高建筑的安全性能,設(shè)計(jì)出具有城市代表色彩的建筑,提高整座城市的知名度,不斷完善高層建筑設(shè)計(jì)。
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