現(xiàn)代高層建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

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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