高層建筑前期設(shè)計方案探討

張艷

摘 要：我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展推動我國其它行業(yè)發(fā)展迅速，同時改善人們的生活質(zhì)量。近年來，高層建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，前期設(shè)計方案是整個高層建筑設(shè)計的基礎(chǔ)，優(yōu)秀的前期設(shè)計方案能夠降低工程建設(shè)成本，提升建筑結(jié)構(gòu)安全性，還能縮短后續(xù)設(shè)計工作所需時間，引起更多人關(guān)注。高層建筑前期設(shè)計周期短、工作量大，需要結(jié)合建筑類型、高度等特點(diǎn)，選擇合適的體系，確保高層建筑方案的科學(xué)性、合理性。

關(guān)鍵詞：高層建筑;前期設(shè)計方案

建筑行業(yè)是我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中非常重要的組成部分，其發(fā)展直接關(guān)系到我國整體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展走向。我國城市化建設(shè)的腳步加快，高層建筑已成為解決人們?nèi)找嬖黾拥奈镔|(zhì)需求和供不應(yīng)求的土地使用資源之間矛盾的有效舉措。尤其是高層建筑的出現(xiàn)，為改善人們生活和更好地為社會提供服務(wù)做出了巨大貢獻(xiàn)。對于重要的建筑，不同地區(qū)的情況不盡相同，現(xiàn)今人們的環(huán)保意識日益加深，因此，對高層建筑的設(shè)計和施工等提出了更高的要求。

一、高層建筑設(shè)計的基本概念

高層建筑設(shè)計是為了滿足相應(yīng)建筑功能而進(jìn)行的設(shè)計，操作過程中將具體物質(zhì)材料在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多個前提條件下形成具有一定價值的產(chǎn)物。在此過程中，需要根據(jù)工藝要求，確定高層建筑的柱網(wǎng)尺寸、平面形狀、剖面形式、建筑體型等要素，并經(jīng)過相關(guān)計算確立相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)和圍護(hù)方案，并針對高層建筑各個細(xì)部進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計。除此之外，還要對高層建筑內(nèi)部的水、電、氣、通風(fēng)、結(jié)構(gòu)等系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)。廣義上來說，高層建筑設(shè)計包含了建筑所有組分的設(shè)計;狹義上來說，高層建筑設(shè)計專門指的是建設(shè)方案的設(shè)計、初步設(shè)計及工程施工圖設(shè)計;而從設(shè)計內(nèi)容的角度來說，可分為結(jié)構(gòu)設(shè)計、物理設(shè)計、設(shè)備設(shè)計等幾方面。

二、高層建筑前期設(shè)計對建筑環(huán)境的相互影響

極端天氣的頻頻出現(xiàn)，人們愈發(fā)重視環(huán)境保護(hù)，在高層建筑前期設(shè)計的準(zhǔn)備階段，選址是首要的重點(diǎn)工作。不當(dāng)?shù)母邔咏ㄖx址容易對地表造成破壞，觸發(fā)不穩(wěn)定因素的惡化，進(jìn)而埋下事故的隱患。就風(fēng)力系統(tǒng)的設(shè)計來說，高層建筑的布局可能會引起建筑內(nèi)部和外部較大的風(fēng)力差異，而高層建筑間的風(fēng)力一旦過強(qiáng)，內(nèi)外氣流流動不及時，容易產(chǎn)生狹管效應(yīng)，導(dǎo)致局部區(qū)域的風(fēng)速過強(qiáng)和過大，出現(xiàn)諸如狂風(fēng)吹斷樹干等城市風(fēng)災(zāi)。據(jù)相關(guān)研究表明，高層風(fēng)在經(jīng)過高層建筑的1/3處時，氣流在遇到建筑的阻擋后往往受所方面因素影響而由上及下移動，特別是在下移過程中伴隨著風(fēng)速加快，在遇到地面水平方向的氣流后容易于建筑底部形成一定強(qiáng)度的渦流，這對建筑外部的活動空間的穩(wěn)定性會帶來一定的影響。現(xiàn)代建筑光污染加重，高層建筑物的光環(huán)境設(shè)計不當(dāng)會直接對日照陰影區(qū)內(nèi)的建筑、街道等帶來負(fù)面影響，進(jìn)而危害人們正常的生活和生產(chǎn)經(jīng)營活動。尤其是玻璃幕墻的廣泛使用，使得直射日光和其他光源照射到建筑物表面時形成反射眩光，程度嚴(yán)重時會造成建筑物內(nèi)部和外部的人們出現(xiàn)眩暈、暫時性失明等一系列神經(jīng)衰弱引發(fā)的健康問題。追求視覺效果而忽視了能源的消耗，更會破壞生態(tài)環(huán)境，據(jù)鳥類保護(hù)組織統(tǒng)計，在過往的世界各地候鳥遷徙事故中，高層建筑物的玻璃幕墻成為誘發(fā)候鳥失去方向性而撞向建筑物導(dǎo)致死亡的主要威脅。

三、如何確定高層建筑前期設(shè)計方案

（一）確立核心方案設(shè)計

高層建筑設(shè)計中核心筒是非常重要的部分，一般采用橫交錯剪力墻進(jìn)行圍合處理。面積會占據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層的1/5。一般主要包含建筑內(nèi)部的垂直交通系統(tǒng)、服務(wù)空間和設(shè)備空間等。垂直交通系統(tǒng)包括電梯和樓梯。電梯又包括消防電梯、貨運(yùn)電梯和客運(yùn)電梯。根據(jù)高層建筑不同的使用性質(zhì)，可以進(jìn)行合并。比如，高層住宅建筑消防電梯可以兼做客運(yùn)電梯且不需要設(shè)置貨運(yùn)電梯;在高層建筑前期方案設(shè)計過程中，可以根據(jù)建筑性質(zhì)、規(guī)模，對電梯數(shù)量進(jìn)行核算，并根據(jù)核算結(jié)果選擇電梯布置方式，一般情況下宜集中布置形成電梯廳，若建筑層數(shù)較高，可以進(jìn)行分區(qū)運(yùn)行，提升電梯運(yùn)載能力及速度，降低人員在轎廂內(nèi)的停留時間，提升使用的便利性與舒適性。高層寫字樓可按照3000～5000m2配置1部客梯進(jìn)行估算;高層旅館根據(jù)客房數(shù)量進(jìn)行估算，一般情況下每100間客房配置1部客梯;高層住宅需要根據(jù)樓層住宅戶數(shù)、層數(shù)進(jìn)行考慮。電梯數(shù)量設(shè)置在滿足實(shí)際使用需求的同時，還要滿足建筑消防系統(tǒng)要求。樓梯是一部或多部與水平走廊相連，且易于識別，能夠為高層建筑集中疏散提供便利的通道。若高層建筑內(nèi)部出現(xiàn)火災(zāi)等危險時，可以通過樓梯進(jìn)行大面積、大流量的人員疏散。高層建筑樓梯設(shè)計過程中要嚴(yán)格遵照相應(yīng)的消防規(guī)范，確保處理好人員的安全問題。在高層建筑方案設(shè)計過程中，要明確2方面的重點(diǎn)內(nèi)容：樓梯數(shù)量、通風(fēng)和防排煙設(shè)計，其中，高層建筑的樓梯數(shù)量需要根據(jù)建筑類別和疏散距離，按規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)置，如18層及以下的高層住宅建筑可以在滿足相應(yīng)條件的基礎(chǔ)上設(shè)置1部疏散樓梯，而18層以上的高層住宅建筑就需要設(shè)置2部疏散樓梯。而對于高層建筑樓梯的自然通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)，需要重點(diǎn)關(guān)注，這部分內(nèi)容是高層建筑消防設(shè)計的重點(diǎn)，同時，也是確保高層建筑人身、財產(chǎn)安全的重要設(shè)計部分。

（二）高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和內(nèi)收

結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應(yīng)采用豎向布置嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。層剛度比用于判斷各層間的剛度分布，避免造成結(jié)構(gòu)豎向剛度不連續(xù)、突變，從而形成結(jié)構(gòu)層間位移和構(gòu)件內(nèi)力的突變。大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)，塔樓的底層是內(nèi)力突變部位，應(yīng)注意避免這一層的剛度小于上一層的剛度，造成薄弱層，宜使上下層剛度均勻。設(shè)計時應(yīng)加強(qiáng)豎向構(gòu)件的配筋，保證在地震作用下不喪失豎向承載力。對于框支剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度、轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)等效剛度比、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)與其上層結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比。

（三）對熱島效應(yīng)的控制設(shè)計

現(xiàn)在我國的很多高層建筑在建筑的格局上已經(jīng)逐漸的形成了一種封閉的系統(tǒng)和模式，其中室內(nèi)的采光通風(fēng)以及取暖制冷等多種活動都需要利用電能來獲取從而造成了大量的能源浪費(fèi)，所以在進(jìn)行設(shè)計的過程中要盡量加強(qiáng)建筑的采光和通風(fēng)設(shè)計減少利用電能進(jìn)行制冷和采光，另外在進(jìn)行設(shè)計的過程中要盡量加強(qiáng)建筑周圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能進(jìn)而減少高層建筑對外部太陽能量的吸收進(jìn)而保護(hù)高層公共建筑而且還要采取適當(dāng)?shù)恼陉柎胧疫€要加強(qiáng)對清潔能源的利用減少對環(huán)境的破壞和污染。

（四）前期設(shè)計準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中要注重生態(tài)環(huán)保

高層建筑前期設(shè)計要注重在不破壞土地資源的前提下，合理布局，開展綠地景觀設(shè)計營造優(yōu)雅安靜的建筑環(huán)境。綠樹成蔭、舒適宜人的生活空間是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的重要前提，保持優(yōu)美的自然風(fēng)貌亦是現(xiàn)代宜居社會的理想狀態(tài)。

四、結(jié)語

前期方案設(shè)計能夠確定建筑整體的文化層次及市場角度，重要性不言而喻。設(shè)計單位應(yīng)高度重視，必須以積極的態(tài)度工作，提升自身設(shè)計水平;相關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)要采取有效措施予以管控，確保不破壞城市空間、形象、環(huán)境的協(xié)調(diào)性;建設(shè)方在前期方案設(shè)計階段要進(jìn)行充分且有效的溝通、分析、討論，以便達(dá)到更為理想的建設(shè)效果。

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