高層建筑設(shè)計(jì)研究

張威

摘要：高層建筑在全國(guó)各地的迅速發(fā)展，結(jié)構(gòu)理論和建筑技術(shù)也不斷得到提高，高層建筑結(jié)構(gòu)形式也開(kāi)始趨于多樣化發(fā)展，其表現(xiàn)形式也是多種多樣，但是也隨之出現(xiàn)了很多在高層建筑設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題。在作為城市風(fēng)景線的同時(shí)，高層建筑還面臨著如何搞好高層建筑設(shè)計(jì)的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：高層建筑;建筑;規(guī)劃設(shè)計(jì)

前 言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步帶動(dòng)了建筑的發(fā)展，隨著高層建筑的興起，對(duì)高層建筑中建筑設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高。本文對(duì)高層建筑中的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行概述，對(duì)高層建筑分類設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，同時(shí)從建筑防火、電氣以及防雷擊等三個(gè)方面的內(nèi)容，淺談高層建筑中安全保護(hù)設(shè)計(jì)。

一、高層建筑的設(shè)計(jì)要求

1.高層建筑的合理性和科學(xué)性

高層建筑呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢(shì)：一是層數(shù)增多，高度增加。我國(guó)設(shè)計(jì)有80層以上的高層建筑，有的處于領(lǐng)先地位。二是新材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，新結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用。高性能混凝土材料在不斷發(fā)展，對(duì)高層建筑的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。三是平面布置與豎向體形更加復(fù)雜?，F(xiàn)代高層出現(xiàn)了不規(guī)則、不對(duì)稱和曲線形的平面，主要是結(jié)構(gòu)分析技術(shù)和計(jì)算手段的提高為它創(chuàng)造了條件，需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加提高。四是耗能減震技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

2.高層建筑的尺度的設(shè)計(jì)

主要包括：一是整體尺度。整體尺度的均衡非常重要，設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)，一個(gè)造型美的高層建筑是建立要很好地處理裙房、主體和頂部的尺度關(guān)系;高層建筑各部分細(xì)部尺度的劃分是建立在整體尺度的基礎(chǔ)上的，各個(gè)主要部分應(yīng)有更細(xì)的劃分，尺度具有等級(jí)性，才能使各個(gè)部分造型構(gòu)成豐富。二是城市和街道尺度。高層建筑對(duì)城市各構(gòu)成要素也產(chǎn)生重大的影響，是城市的重要景點(diǎn)，不當(dāng)?shù)某叨葧?huì)對(duì)城市產(chǎn)生不良的影響;街道尺度是指高層建筑臨街面的尺度對(duì)街道行人的視覺(jué)影響。高層建筑主體因?yàn)槌叨冗^(guò)大，易向后退，使底層的裙房置于沿街部分，減少了高層建筑對(duì)街道的壓迫感。三是細(xì)部尺度。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)高層建筑中充分地把握各種尺度，結(jié)合人的尺度，滿足人的使用、觀賞的要求，必定能創(chuàng)造出優(yōu)美的高層建筑外部造型。

3.高層建筑的生態(tài)設(shè)計(jì)

高層建筑的生態(tài)設(shè)計(jì)要求應(yīng)該受到迫切的關(guān)注，因?yàn)檫@些地方資源消耗和環(huán)境污染相對(duì)嚴(yán)重，對(duì)全球自然資源和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生威脅。其主要內(nèi)容為：高層建筑營(yíng)運(yùn)系統(tǒng)的生態(tài)性設(shè)計(jì)。建筑平面與體型系數(shù)影響建筑采暖能量的需求，它不僅僅是一個(gè)熱工性能參數(shù)，這意味著減少體型系數(shù)可以降低舒適空間的平均成本，在常見(jiàn)的平面形式中，圓形平面可以擁有最小的外圍面積，其次是方形。每個(gè)建筑基址都有其特殊性，因此，高層建筑的設(shè)計(jì)毫不例外也與基址相關(guān)，通過(guò)建筑形式、植被和遮避帶最大限度地開(kāi)發(fā)基址剩余區(qū)域的潛能。我們可以利用規(guī)劃建筑的平面形態(tài)和外墻以達(dá)到自然通風(fēng)和更有效的制冷，以減少對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的依賴。因此，高層建筑的“生態(tài)性”具有實(shí)現(xiàn)的意義，我們應(yīng)該從城市的宏觀層面、建筑本身的營(yíng)運(yùn)系統(tǒng)的中觀層面、建筑室內(nèi)環(huán)境的微觀層面進(jìn)行綜合考慮，實(shí)現(xiàn)建筑與現(xiàn)代城市未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展。

4.高層建筑的生態(tài)設(shè)計(jì)

高層建筑體形龐大，設(shè)計(jì)者往往貪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、建筑設(shè)計(jì)節(jié)能意識(shí)淡薄，造成高能耗、低效益，影響常年使用，浪費(fèi)巨大，高層建筑的節(jié)能首先應(yīng)為設(shè)計(jì)者重視，從以下三個(gè)方面進(jìn)行考慮：一是優(yōu)化建筑位置及朝向設(shè)計(jì)。高層建筑的定位首先應(yīng)考慮對(duì)城市環(huán)境的影響容積率過(guò)高很難滿足日照要求，陽(yáng)光有著巨大輻射能量，寒冷地區(qū)的人們十分珍惜陽(yáng)光帶來(lái)的溫暖，因此，建筑的方位與節(jié)能有著直接關(guān)系，建筑南向開(kāi)窗面積盡可能大些，在滿足采光條件下，北向、東向窗盡可能小些，從而獲得更多的太陽(yáng)光線，減少熱損失，保持室內(nèi)舒適的溫度環(huán)境。二是優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計(jì)。目前，在寒冷地區(qū)常用的墻體做法有：頁(yè)巖陶?；炷量招钠鰤K;粘土空心磚與實(shí)心磚復(fù)合墻體;粘土實(shí)心磚或空心磚巖棉夾心復(fù)合墻體等，合適的建筑材料能夠提高建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能。三是影響建筑節(jié)能的其他因素。高層建筑外圍護(hù)墻體耗能量較大，占整個(gè)建筑耗能的25%左右。建筑的形體變化是建筑外露面積的主要因素之一，體形系數(shù)越大耗能越多，高層建筑的形體變化不宜過(guò)多、復(fù)雜，建筑保溫材料的選用，建筑構(gòu)造的合理性應(yīng)建立在科學(xué)、可靠的基礎(chǔ)上。

二、高層建筑設(shè)計(jì)要注意的問(wèn)題

1.防火問(wèn)題的設(shè)計(jì)

總體布局要保證暢通安全。在樓道的設(shè)計(jì)上要保證人員的流動(dòng)暢通，便于緊急情況時(shí)人員的疏散。有采光設(shè)施或者照明系統(tǒng)，使居住人員在疏散中能保證安全快速的撤離，從而避免發(fā)生踩踏等其他傷害。合理進(jìn)行防火分區(qū)。在高層建筑的樓道內(nèi)消防器械、疏散通道必須合理的分區(qū)，做到在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，可以及時(shí)的采用滅火措施和進(jìn)行人員疏散。消火栓的位置應(yīng)保證同層的任何部分都可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)消防栓的水槍同時(shí)到達(dá)。

2.電氣的問(wèn)題的設(shè)計(jì)

2.1消防電源與配電。高層建筑要求供電主要采用了以下三種方案：第一種是供電電源必須是來(lái)自于兩個(gè)不同的發(fā)電廠，保證一個(gè)要是遇到問(wèn)題或者突發(fā)事件無(wú)法正常工作時(shí)另一個(gè)也可以正常工作，從而確保建筑的正常運(yùn)行;第二種是供電電源來(lái)自于兩個(gè)不同的區(qū)域變電站;第三種是一個(gè)電源來(lái)自于區(qū)域變電所而另一個(gè)是自備的發(fā)電設(shè)備。目前在一般大多數(shù)設(shè)計(jì)中都是采用了第三種方案，經(jīng)濟(jì)合理。

2.2應(yīng)急照明。應(yīng)急照明就是指當(dāng)高層發(fā)生火災(zāi)及其它災(zāi)害、故障時(shí)，導(dǎo)致正常照明系統(tǒng)中斷而啟用的照明，也稱事故照明。應(yīng)急照明的安裝要體現(xiàn)出人性化的特點(diǎn)，應(yīng)急照明主要安裝在疏散樓梯、消防電梯前室、消防控制室、自備電源室、變配電室、消防水泵房、防排煙機(jī)房的墻面上或者頂棚上。當(dāng)電源斷電時(shí)，應(yīng)該能清晰地看到。

2.3電梯。電梯在設(shè)計(jì)中要保證位置合理，讓電梯在運(yùn)行中的噪音不會(huì)打擾用戶的正常生活。電梯的最大載荷也要根據(jù)居住結(jié)構(gòu)作相應(yīng)的調(diào)整，保證居住者平時(shí)出行上的方便和快捷。電梯在遇到緊急情況時(shí)要有方便快捷的方法使人迅速撤離。為了保證電梯正常而安全的運(yùn)行，便于在發(fā)生事故的時(shí)候進(jìn)行救人和滅火。

3.防雷擊問(wèn)題的設(shè)計(jì)

高層建筑防雷系統(tǒng)應(yīng)該按照“綜合治理，整體防御，突出重點(diǎn)，多重保護(hù)”的原則，充分利用高層建筑物的結(jié)構(gòu)，做好防雷措施，進(jìn)行防雷擊問(wèn)題上的治理。在高層建筑物的頂端以及其他容易受雷擊的部位裝設(shè)避雷針或者避雷帶、避雷網(wǎng)。利用結(jié)構(gòu)中的主鋼筋作引下線，利用整個(gè)鋼筋混凝土基礎(chǔ)作接地裝置。在建筑物周圍用扁鋼做避雷帶。為了防止靜電感應(yīng)產(chǎn)生火花，建筑物內(nèi)的金屬物體和突出屋面的金屬物均要接地。

三、結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)的高層建筑雖然相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，但已經(jīng)取得了很大的成就，許多大城市的高層建筑可以說(shuō)代表了中國(guó)高層建筑的發(fā)展史，高層建筑設(shè)計(jì)正不斷的完善發(fā)展。

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