城市建設中高層建筑設計原則及設計要點

楊愛紅

身份證410882197007100546

城市建設中高層建筑設計原則及設計要點

楊愛紅

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合理的建筑設計是高層建筑是否與城市空間融洽的重要依據。這里對城市建設中高層建筑設計的要點進行了探討。

城市建設；高層；建筑；設計

0 前言

建筑設計是科學與藝術、邏輯思維與形象思維相結合的多科學的創(chuàng)造性勞動。由于其決策及評價標準的綜合性，必須采取綜合管理的方式才能協(xié)調好各方面的關系，更加充分地體現(xiàn)城市意識。建筑除了本身的功用外，也被譽為凝固的藝術。重要的建筑是一個城市的象征，對一個城市的形象影響也是很大的。特別是在高層建筑中，合理的建筑設計是高層建筑是否與城市空間融洽的重要依據。

1 城市建設中高層建筑的設計原理

高層建筑設計時，不能只重視建筑本身的立面造型的創(chuàng)造,而應以人的尺度為參考系數,充分考慮人的觀察視點、視距、視角，和高層建筑使用親近度，從宏觀的城市環(huán)境到微觀的材料質感的設計都要創(chuàng)造良好的尺度感，把高層建筑的外部尺度分為五種：城市尺度、整體尺度、街道尺度、近人尺度、細部尺度[1]。

1）城市尺度

高層建筑是一座城市有機組成部分,因其體量大，高度大，是城市的重要景點，對城市產生重大的影響。從對城市整體影響的角度來看，城市尺度表現(xiàn)在高層建筑對城市天際輪廓線的影響。城市的天際輪廓線有實、虛之分，實的天際輪廓線即是建筑物的輪廓,虛的天際輪廓線是建筑物頂部之間連接的光滑曲線。高層建筑在城市天際輪廓線中起著重要的作用。因城市的天際輪廓線從一個城市很遠的地方就可以看見，也是一座城市給一個進入它的人的第一印象。

2）整體尺度

對建筑物的整體尺度的掌握是十分重要的。高層建筑一般由三個部分組成的裙房主體和頂部，也有些建筑在設計中加入了活躍元素，使整棟建筑造型生動活躍起來。

3）街道尺度

街道尺度是指高層建筑臨街面的尺度對街道行人的視覺影響。這是人對高層建筑近距離的感知，也是高層建筑設計中重要的一環(huán)。

4）近人尺度

近人尺度是指高層建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸給人的感覺。這部分經常為使用者所接觸，也易被人們仔細觀察，也是人們對建筑直接感觸的重要部分。

5）細部尺度

細部尺度是指高層建筑更細的尺度，它主要是指材料的質感。

2 城市建設中高層建筑設計要點

2.1 高層建筑采光設計

高層建筑在生態(tài)設計中的目標之一，是優(yōu)化日光的使用，減少人工照明的耗能需求。大部分被動日光技術都是控制進入的直射光線，減少其對視覺舒適度的潛在負面影響，如眩光，通過減少熱量來減少建筑制冷的負擔。當太陽光有效地分布到建筑各處而沒有眩光的時候，就可以認為是很好的室內照明了。先進的日光采集系統(tǒng)設計有以下方法：

通過將陽光反射至屋頂平面,日光可以到達比那些靠傳統(tǒng)窗戶或天窗采光更深的工作區(qū)域,但不增加窗戶附近的日光強度；

通過利用相對小的進光區(qū)域有效傳統(tǒng)日光，可以不對陽光輻射產生嚴重的制冷負荷，從而達到節(jié)省能耗的目的；

仔細設計阻擋陽光直射的系統(tǒng)，可以減少陽光直射導致的眩光和溫度不適。設計的難度在于每天和全年陽光位置在不斷變化。

2.2 高層建筑的消防技術

高層建筑往往在功能上是多元的，而其中設備又較復雜，本身存在很多引起火災的潛在因素。例如，超高層建筑的電器設備很多，一旦維護、管理或使用不當，就可能引發(fā)火災；未妥善管理明火；施工以及機械故障等。從引發(fā)火災的原因來看，與普通建筑幾乎相同，然而在高層建筑中，如果發(fā)生火災，會比普通建筑帶來更大的危害[2]。具體來說，高層建筑的消防問題主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1）火災蔓延迅速

由于超高層建筑中存在許多可燃物，它們形成了許多縱向煙筒。當火災發(fā)生時，這些煙囪的拔風抽力效應可以促進火焰及煙氣的蔓延，建筑高度越高，抽力越大，火焰及煙氣蔓延就越強烈。超高層建筑的煙筒效應是最難防范的，雖然可在管道內設置一些防火閥，然而這些防火閥可能出現(xiàn)控制失靈，無法嚴密閉合，從而導致有火焰溢出直至燃燒。

2）人員疏散困難

高層建筑內部，往往會聚集大量的工作、生活人員。通常情況下，超過300 m的高層建筑可以容納的人數都在1萬人以上。一旦發(fā)生火災，一切客貨電梯必須馬上降至底層而不可使用，只有消防專用電梯可以使用，這樣一來，大量人員必須由樓梯疏散。建筑的層數越高，人員越多，其疏散的時間就越長。

3）火災撲救困難

高層建筑一旦發(fā)生火災，在滅火過程中，就會遇到建筑周圍場地小或者登高高度受限等具體問題。另外，高層建筑的火勢蔓延迅速，也增加了撲救的難度。

可以看出，對于超高層建筑的設計必須充分重視消防問題。只有全面考慮高層建筑中可能出現(xiàn)的消防問題，在相關設計中消除這些問題發(fā)生的可能性，才能實現(xiàn)高層建筑設計的根本目標。

2.3 高層建筑的抗震設計

在高層建筑中，豎向荷載對結構設計產生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎向構件中所引起的軸力，與建筑高度的兩次方成正比；另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。對超高層建筑的設計，關于抗震問題的研究是關鍵所在。在抗震設計中，短柱問題表現(xiàn)最為突出。

1）結構平面設計中的問題

超高層建筑的結構平面設計往往存在如下問題：在外形上不對稱、不規(guī)則，其凹凸變化的尺度較大，形心、質心偏心大。此外，相同結構單元的設計也存在著結構平面的剛度與形狀不對稱、不均勻及平面的長度太長等問題。

2）抗震構造柱設計的問題

在抗震構造柱設計也存在一定的問題。例如，在外墻的轉角處，大廳的四角沒有設置構造柱，有的雖然設置了構造柱，卻不是成對的。還有一些設計用構造柱替代磚墻去承重，或者在縱墻和山墻的交接處沒有設置抗震構造柱等。

3）缺乏巖土工程勘察資料或資料不全

初期設計階段缺建筑場地巖土工程的勘察資料,在擴初設計會審之后直接進入了施工圖設計，或在規(guī)劃設計、方案設計會審后直接進入了施工圖設計。無巖土工程勘察資料，設計缺少了必要的依據。

[1]劉志斌.高層建筑設計與城市空間[J].陜西建筑,2010,(03).

[2]包玉坤.淺談現(xiàn)代高層建筑設計[J].經營管理者,2011,(01).