淺析高層建筑的形體造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計

賈靜

【摘要】隨著高層建筑的不斷發(fā)展，對城市的空間形態(tài)產(chǎn)生著非常重要的影響。高層建設(shè)是現(xiàn)代城市空間中不可或缺的組成部分，對城市的風格與個性有著決定性的影響與作用。建筑師在進行高層建筑的設(shè)計過程中，對高層建筑的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計要素的理解與掌握，是進行高層建筑造型創(chuàng)意的前提條件之一?；诖耍疚闹饕獙Ω邔咏ㄖ男误w造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析探討。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；形體造型設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、前言

某高層住宅樓位于市中心的繁華地段，總建筑面積約20萬m2。由五幢高層住宅樓組成，地下部分2層，底層架空、無裙房；2層以上為住宅。五幢高層建筑下的2層地下室連為一體。五幢高層結(jié)構(gòu)平面體型較不規(guī)則，建筑結(jié)構(gòu)長寬比3.7～6.9，高寬比5.4～10.3。本工程為丙類建筑，工程的結(jié)構(gòu)安全等級為二級，采用大直徑錘擊沉管灌注樁、樁筏基礎(chǔ)。工程位于較高抗震設(shè)防烈度區(qū)，同時又是高風壓地區(qū)，抗震設(shè)防烈度為七度（0.15g），Ⅱ類場地，建筑基本風壓值為0.70kN/m2。

2、高層建筑中造型藝術(shù)的設(shè)計手法

2.1結(jié)構(gòu)骨架對形體積聚的影響

在高層建筑實現(xiàn)形體積聚的過程中，主要采用的方法包括以下幾種：第一，組合法。高層建筑中包含有不同的體塊，這些體塊之間又都存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。設(shè)計人員在進行高層建筑設(shè)計的過程中可以將這些體塊進行重新的分離與組合，一方面確保體塊能夠?qū)Ω髯缘牟蛔氵M行相互彌補，另一方面在整體風格方面形成對照，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)高層建筑僅包含一個體塊而呈現(xiàn)出的單調(diào)性，促進高層建筑形體藝術(shù)性的提高。第二，拼聯(lián)法。在高層建筑進行設(shè)計的過程中，可以在保持風格統(tǒng)一的前提之下對高層建筑不同的模塊進行拼接與重組。第三，交錯手法。在高層建筑形體造型設(shè)計的過程中，一方面要實現(xiàn)視覺手法獨創(chuàng)性，另一方面又要確保建筑整體風格的統(tǒng)一性。因此，要采用交錯手法，在細節(jié)處理的過程中保持與整體建筑形體相統(tǒng)一，確保高層建筑的造型特色。

2.2塑造高層建筑的形體造型藝術(shù)美感

在高層建筑的造型形體進行設(shè)計的過程中，首先需要對建筑形體風格進行確認，以此為基礎(chǔ)進行局部創(chuàng)意工作。通過切割法、凹凸法等手法對高層建筑的形體進行藝術(shù)處理，確保建筑中的每個細節(jié)都能夠完美。同時，在高層建筑造型形體美感設(shè)計的過程中還可以充分利用光的變化，例如在晴天利用陽光與影子之間的關(guān)系對美感進行塑造，在夜晚利用霓虹燈的照明與黑暗的對比營造效果，運用特殊材料對建筑的外觀色彩進行打造等。

2.3對變形手法與剝離手法進行合理的運用

在對高層建筑的形體造型進行設(shè)計的過程中，變形手法的合理運用能夠是建筑更加富有創(chuàng)意。一般情況下，上窄下寬的建筑形體在重心位置、受力性能等方面都具有優(yōu)勢，能夠增加高層建筑的牢固性。剝離手法是高層建筑設(shè)計中較為常見的方法之一，能夠使高層建筑的形體造型更加豐富與具有層次，增加高層建筑的厚度。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1結(jié)構(gòu)體系的確定

根據(jù)建筑功能的使用要求，本工程為高尚住宅區(qū)，底層架空為酒店式大堂，并引入室外景觀造景，為此，建筑對底層柱及剪力墻的布置位置有嚴格的要求，上部住宅部分要求室內(nèi)方正實用。為了滿足上述的要求，本工程采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)，在二層樓面設(shè)置轉(zhuǎn)換層。因上部墻體多數(shù)無法直接落地或落于框支梁上，因而采用了箱高為230cm的箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。利用箱體增加轉(zhuǎn)換層的整體剛度，同時箱體的上下層板又增加了框支梁的抗扭性能。配合建筑使用功能合理布置抗側(cè)力構(gòu)件，以合理控制結(jié)構(gòu)的總體剛度，使之既滿足抗震要求又滿足抗風的要求。將核心筒剪力墻落地，在建筑物外圍及局部突出部位設(shè)置70-90cm厚的L型剪力墻，避免出現(xiàn)獨立框支角柱，同時將中部部分剪力墻落地，以保證落地剪力墻的數(shù)量，滿足上下剛度比的要求。本工程結(jié)構(gòu)體系復雜并采用箱形轉(zhuǎn)換，存在高寬比及長寬比超限等問題，進行了超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查。

3.2框支層結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2.1框支柱設(shè)計

本工程框支柱抗震等級為一級，軸壓比限值為0.6。框支柱主要截面取1300X1300～1300X2300，計算結(jié)果表明，所有框支柱的受力較為均勻，軸壓比從0.42～0.51，因此，箱形轉(zhuǎn)換層下框支柱的變形一致性較好?？蛑е募袅υO(shè)計值應按柱實配縱筋計算并乘以放大系數(shù)1.1，剪壓比控制在0.15以內(nèi)。柱內(nèi)全部縱向鋼筋的配筋率不<1.2%，箍筋沿柱全高采用不小于Φ12@100井字復合箍，體積配箍率均不<1.5%，使柱具有-定的延性，實現(xiàn)強剪弱彎。

3.2.2剪力墻設(shè)計

本工程核心筒落地剪力墻厚40cm，除核心筒外，在建筑四角布置70～90cm厚的L型剪力墻。為了使混凝土的受壓性能改善，增大延性，設(shè)計中控制墻肢的軸壓比不大于0.5。墻體的水平和豎向分布筋除滿足計算要求外，同時也滿足0.3%的最小配筋率的限值。底部加強區(qū)的剪力墻中按規(guī)范要求設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，約束邊緣構(gòu)件的縱筋配筋率控制≥1.2%，箍筋不<Φ12@1OO，體積配箍率控制≥1.4%，同時，對長厚比<5的短墻在計算中按柱輸入計算進行比較，其結(jié)果顯示，短墻按墻和按柱計算的結(jié)果大致一致。

3.2.3框支梁的設(shè)計

本工程框支梁抗震等級為一級。對于兩端擱置于框支主梁上的框支次梁，其受力類似簡支梁，跨中底筋較大，支座面筋基本按構(gòu)造要求配置。

本工程的框支主梁的梁高23Ocm（即箱體高度）于梁頂和梁底各設(shè)置一層20cm厚的箱板，梁截面尺寸按剪壓比0.15控制。梁主筋配筋率除滿足計算外，還不小于0.5%，上部主筋沿梁全長貫通，下部主筋全部直通到柱或墻內(nèi)，沿梁腹部設(shè)置不小于Φ16@150的腰筋，于梁中部設(shè)置-排Φ20的抗裂縱筋，抗裂縱筋根數(shù)同箍筋肢數(shù)，梁箍筋全長加密。

結(jié)語：

隨著高層建筑的數(shù)量與規(guī)模也不斷擴大，高層建筑的結(jié)構(gòu)具有科學的內(nèi)容與形式，造型具有藝術(shù)的內(nèi)容與形式。高層建筑的造型藝術(shù)與結(jié)構(gòu)合理性存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系，在高層建筑設(shè)計的過程中，結(jié)構(gòu)概念設(shè)計是造型創(chuàng)意的前提與基礎(chǔ)。在高層建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)思與造型藝術(shù)的創(chuàng)造過程中，要實現(xiàn)結(jié)構(gòu)科學美與造型藝術(shù)美的相互融合，使高層建筑既具有科學的結(jié)構(gòu)設(shè)計，又具有藝術(shù)的造型設(shè)計。

參考文獻：

[1]陳林.某高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].建筑知識（學術(shù)刊），2012（11）.

[2]陳喬江.淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點與應用[J].中國科技博覽，2013（30）.