基于高層建筑設(shè)計(jì)的研究

摘 ? ?要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的人進(jìn)入城市謀求生活，這也使得中國(guó)的城市化進(jìn)程越來(lái)越快，城市用地越來(lái)越緊張，大量的高層建筑在城市中猶如春筍般長(zhǎng)了出來(lái)。為了更好的保證高層建筑的可靠性，開(kāi)發(fā)商和設(shè)計(jì)單位需注重對(duì)高層建筑的設(shè)計(jì)進(jìn)行整體的優(yōu)化，從多因素、多角度考量建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可靠性。同時(shí)，高層建筑由于其建筑結(jié)構(gòu)與建筑的整體性以及使用性能是息息相關(guān)的，因此本文將從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素著手，并對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題以及其解決措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑;建筑設(shè)計(jì);建筑設(shè)計(jì)研究

1 ? 引言

隨著城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，導(dǎo)致了城市用地越來(lái)越少，那么解決空間利用率將是下一個(gè)發(fā)展契機(jī)所需要解決的問(wèn)題。高層建筑便是在這個(gè)難題之下最為直接的解決方案，同時(shí)也是就現(xiàn)有的技術(shù)而言最有效的解決方案。但是，高層建筑對(duì)比普通建筑向設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、施工質(zhì)量、建筑材料以及施工技術(shù)提出了更高的要求，建筑的高度越來(lái)越高其難度也越來(lái)越大。在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)不僅僅需要考慮建筑的可靠性、耐久度、整體性以及抗震消防等，還需要對(duì)以往傳統(tǒng)建筑無(wú)需考慮的高層居住舒適度、出行便捷度以及出現(xiàn)火災(zāi)等情況的疏散效率等方面都需要進(jìn)行綜合考慮。

2 ?影響高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素和相關(guān)要點(diǎn)

2.1 ?風(fēng)荷載和地震作用及建筑功能需求的影響

由于高層建筑的高度非常高，因此無(wú)論是在修建階段，還是投入使用之后，其受到環(huán)境因素的影響也是非常大的，其中對(duì)建筑影響最大的便是風(fēng)荷載和地震波，同時(shí)這也是現(xiàn)有高層建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的突破口之一。對(duì)于高層建筑而言，相關(guān)工作人員必須對(duì)施工地的各項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行完整的收集，通過(guò)多年環(huán)境數(shù)據(jù)的分析，從而使得高層建筑的風(fēng)荷載和地震設(shè)防烈度等內(nèi)容得到最大程度的優(yōu)化，從而確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。同時(shí)，高層建筑往往會(huì)區(qū)分多個(gè)功能區(qū)，在設(shè)計(jì)初期設(shè)計(jì)師也需要和相關(guān)開(kāi)發(fā)商對(duì)建筑所需要包含的功能以及藝術(shù)方面的要求進(jìn)行探討，使得設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)候可以充分考慮這方面的因素，使得該高層建筑可以更好的滿足用戶的使用需求和精神需求。

2.2 ?使用者的舒適度和使用體驗(yàn)

以人為本的理念始終貫穿于建設(shè)行業(yè)，也是建筑設(shè)計(jì)所遵循的設(shè)計(jì)宗旨。社會(huì)在不斷的進(jìn)步，也推動(dòng)著人們的生活水平在不斷的提高。那么也意味著人們對(duì)于建筑和居住的環(huán)境提出了更高的要求，想要讓消費(fèi)者接受高層建筑并讓其買單，不僅僅需要讓建筑的設(shè)計(jì)上滿足人們的審美需求，還需要在建筑的舒適性和安全性上進(jìn)行突破。設(shè)計(jì)師在對(duì)高層建筑開(kāi)始設(shè)計(jì)工作之前，需要對(duì)目標(biāo)客戶的居住需求和喜好進(jìn)行調(diào)查，積極引入多種環(huán)保技術(shù)和智能技術(shù)，打造高科技的環(huán)保的高層建筑，在保證美觀的同時(shí)盡全力提升居住和使用體驗(yàn)。同時(shí)，在建材的選用上，需要保證材料質(zhì)量的基礎(chǔ)上，確保材料的綠色環(huán)保沒(méi)有對(duì)人體的有害物質(zhì)，以此從根本上滿足人們對(duì)于建筑的多樣化需求[1]。

3 ?高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

3.1 ?計(jì)算模型問(wèn)題

就目前所使用的專業(yè)設(shè)計(jì)軟件而言，所有的建筑設(shè)計(jì)基本都以整棟樓為單位，所有的梁和柱都參與到軟件的計(jì)算和分析中去。但是對(duì)于部分的相交梁而言，雖然其截面尺寸存在一定的不同，但是相互之前不存在主、次的關(guān)系，那么就需要設(shè)計(jì)人員在施工圖繪制時(shí)著重關(guān)注配筋形式與受力分析直接的匹配程度。同時(shí)，在一部分三維空間分析軟件中，雖然可以對(duì)梁的抗扭剛度進(jìn)行計(jì)算和模擬，但是由于軟件程序并沒(méi)有將樓板對(duì)梁的約束作用計(jì)算在內(nèi)，因此也會(huì)使得實(shí)際與計(jì)算機(jī)模擬存在一定的差距，從而導(dǎo)致框架邊梁的扭矩一樣非常大。對(duì)此，設(shè)計(jì)師可以嘗試通過(guò)鉸支座替代次梁支座的使用，并配以相關(guān)構(gòu)造對(duì)其進(jìn)行處理，便可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題[2]。

3.2 ?受力性能問(wèn)題

隨著建筑高度的不斷升高，其受力性能也在不斷降低。因此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)開(kāi)始之前，需要對(duì)建筑施工地進(jìn)行全面的勘察，其中包括水文、地質(zhì)條件、地下交通以及地下線纜等信息進(jìn)行全面調(diào)查，并依照這些資料對(duì)建筑的各項(xiàng)受力性能數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析，以便未來(lái)開(kāi)展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)能以最高效率完成設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，設(shè)計(jì)工作者需要以相關(guān)部門的審核人員對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的空間特征進(jìn)行詳細(xì)的認(rèn)證分析，并利用相關(guān)的計(jì)算機(jī)模擬軟件對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的受力性能進(jìn)行模擬計(jì)算分析，從而最大程度的確保整體建筑的安全性[3]。

4 ?高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則及注意事項(xiàng)

4.1 ?增大高層建筑的抗側(cè)剛度

高層建筑的關(guān)鍵點(diǎn)在于其橫向剛度，解決橫向剛度的關(guān)鍵在于提高建筑結(jié)構(gòu)中主要抗側(cè)力構(gòu)建之一的鋼筋混凝土核心筒的剛度，加大其筒體外壁的厚度可以使得整個(gè)結(jié)構(gòu)的橫向剛度加大。同時(shí)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中則需要確?？蚣苤鶛M截面的設(shè)計(jì)可以很好的滿足軸壓比和承載力的相關(guān)設(shè)計(jì)要求。當(dāng)樓層不斷升高后，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)框架型鋼以及核心筒的抗側(cè)剛度，往往會(huì)無(wú)法達(dá)到層間位移角的相關(guān)要求，那么就需要采用由桁架將核心筒和外框筒連接起來(lái)，從而形成的加強(qiáng)層，以此來(lái)讓整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度和扭轉(zhuǎn)剛度增加，從而使得其滿足高層建筑的結(jié)構(gòu)要求。

4.2 ?需要優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

一份好的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅僅要滿足其可靠性要求，還需要滿足經(jīng)濟(jì)性、藝術(shù)性以及高技術(shù)條件等，因此高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要在保證其符合結(jié)構(gòu)力學(xué)的基礎(chǔ)上，對(duì)整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和簡(jiǎn)化。例如，如果施工地點(diǎn)存在較為屏藩的地質(zhì)活動(dòng)，其土質(zhì)疏松水含量較高，那么在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的時(shí)候需要綜合豎面與平面的規(guī)則，并結(jié)合當(dāng)代先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和專業(yè)施工技術(shù)，通過(guò)多方面的協(xié)調(diào)從而使得高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最優(yōu)化。同時(shí)，在設(shè)計(jì)確定下來(lái)之后，如果需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，需要聯(lián)合施工單位、建設(shè)單位以及設(shè)計(jì)單位進(jìn)行共同的研討和審核。并且，對(duì)于整體工程質(zhì)量也要嚴(yán)格把控，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的技術(shù)要求進(jìn)行施工建設(shè)，對(duì)施工進(jìn)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作或者安全隱患立即上報(bào)相關(guān)部門進(jìn)行處理[4]。

5 ?結(jié)束語(yǔ)

高層建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量將對(duì)后期的施工和建筑的投入使用都會(huì)造成影響，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)師應(yīng)該直面設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性要點(diǎn)，并采取有效的解決措施和方法使得高層建筑結(jié)構(gòu)得到更優(yōu)的設(shè)計(jì)，以便提高高層建筑的安全性，從而推動(dòng)建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐峰，張國(guó)強(qiáng)，解明鏡.基于集成化設(shè)計(jì)的高層建筑生態(tài)設(shè)計(jì)策略[C].中國(guó)可持續(xù)發(fā)展論壇——中國(guó)可持續(xù)發(fā)展研究會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)青年學(xué)者論壇，2006.

[2] 夏大為，包瑩， XiaDawei，et al.基于綠色被動(dòng)式設(shè)計(jì)的高層辦公建筑設(shè)計(jì)探索——以廣州移動(dòng)指揮中心方案設(shè)計(jì)為例[J].華中建筑，2015（5）：40～43.

[3] 戴瓊，張燕龍.超高層酒店建筑設(shè)計(jì)研究——基于兩個(gè)項(xiàng)目的圖解分析和一次設(shè)計(jì)實(shí)踐的回顧與思考[J].城市建筑，2014（16）：30～33.

[4] 萬(wàn)邦偉，胡婷婷，陶鶴友，et al.基于太陽(yáng)能復(fù)合一體化系統(tǒng)下的高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)研究——以SBDE2016挑戰(zhàn)杯太陽(yáng)能建筑設(shè)計(jì)與工程大賽參賽作品“高·光”為例[J].現(xiàn)代城市研究，2018（11）：106～112.

作者簡(jiǎn)介：

王?。?982—）男，漢族，浙江義烏，本科，建筑設(shè)計(jì)助理 工程師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)。