高層住宅建筑設(shè)計與優(yōu)化

汪健

摘要：高層住宅建筑設(shè)計需要考慮和協(xié)調(diào)多個方向的問題，力求能夠降低工程建設(shè)的成本消耗，避免出現(xiàn)工程質(zhì)量問題，協(xié)調(diào)環(huán)境保護和資源節(jié)約，遵循國家的法律法規(guī)，提升原材料使用效率等。隨著我國城市化發(fā)展進程逐漸深化，高層建筑已經(jīng)成為城市建設(shè)中常見的建筑種類，為了保證建設(shè)過程安全穩(wěn)定、居民使用便捷舒適，在高層住宅設(shè)計階段則需要保證建設(shè)安全、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。在本文的研究中詳細論述了高層住宅建筑設(shè)計相關(guān)事宜，以《湖北孝感孔雀城項目》進行實例分析，力求能夠為我國建筑領(lǐng)域提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑;設(shè)計優(yōu)化;研究

引言

在城市化建設(shè)逐漸邁進的背景下，高層建筑能夠有效節(jié)約城市土地資源，獲得單位土地面積的最優(yōu)使用效果。城市中高層建筑、非線性建筑、大跨度建筑等新興的建筑模式成為了當(dāng)下建筑領(lǐng)域的“新興力量”。為了保證高層建筑的質(zhì)量優(yōu)良、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，需要在設(shè)計階段重視其結(jié)構(gòu)問題、安全性問題、成本消耗問題等，力求能夠滿足消費者、城市規(guī)劃、環(huán)境發(fā)展等各個方面的需求。

1、高層住宅建筑設(shè)計概述

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是住宅工程中關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)之一，高層建筑的建設(shè)難度與工作量可想而知，而安全科學(xué)的設(shè)計能夠保證施工階段的穩(wěn)定性和安全性。高層住宅建筑設(shè)計可分為以下幾個階段。

（1）建設(shè)立項階段：企業(yè)需要配合相關(guān)部門和工作人員，詳細規(guī)劃工程選址區(qū)域，對其地質(zhì)條件、水文條件進行研究【1】。

（2）建筑設(shè)計階段：需要根據(jù)建筑的使用需求、功能需求定位，了解建筑周圍環(huán)境的地理位置，以及與其他建筑、功能分區(qū)之間的關(guān)系，而后提出合理的解決方案，通過設(shè)計人員商議、企業(yè)評估等方式不斷優(yōu)化設(shè)計方法，為后續(xù)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

（3）在施工圖設(shè)計階段：需要建設(shè)一支具有專業(yè)設(shè)計能力的人才隊伍，對高層建筑的荷載量、抗震能力加以分析，建模計算并多人協(xié)同合作進行結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計。

根據(jù)資料整合和研究能夠看出，高層建筑的設(shè)計周期較短，工作人員承擔(dān)的設(shè)計工作較為繁重，短時間內(nèi)完成的設(shè)計工作勢必會存在一定問題。需要組織工作小組，按照流水線的作業(yè)形式實現(xiàn)多人共同設(shè)計。在設(shè)計前期需要在企業(yè)中舉辦評審會議，不斷優(yōu)化高層建筑中的設(shè)計形式、結(jié)構(gòu)布局、參數(shù)設(shè)定等，杜絕建筑設(shè)計中的不合理因素。

2、高層住宅建筑設(shè)計優(yōu)化策略

2.1科學(xué)選址

在建筑地點選擇階段，需要對建設(shè)區(qū)域進行布局研究，了解建筑周圍環(huán)境的地理位置，以及與其他建筑、功能分區(qū)之間的關(guān)系，根據(jù)工程建設(shè)的經(jīng)驗和地質(zhì)勘察的數(shù)據(jù)進行選址。規(guī)避不利因素，分析工程建設(shè)對地質(zhì)環(huán)境、周圍自然環(huán)境的影響，科學(xué)設(shè)計施工方案，避免施工過程中出現(xiàn)影響。設(shè)計師在選址過程中需要掌握建筑區(qū)域內(nèi)環(huán)境與高層的契合程度，勘測工地區(qū)域，整理地表水、地下水資源情況，確定施工周圍的功能區(qū)劃和結(jié)構(gòu)布局，以宏觀的角度開展設(shè)計工作。

在城鄉(xiāng)建設(shè)的背景下設(shè)計高層建筑，需要防止高層建筑影響城鄉(xiāng)融合、鄉(xiāng)村建設(shè)、城市現(xiàn)代化建設(shè)的步驟，需要了解建設(shè)區(qū)域的交通情況，在不破壞當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)交通結(jié)構(gòu)、不影響區(qū)域發(fā)展需求的基礎(chǔ)上施工建設(shè)。利用現(xiàn)代化的設(shè)計理念，選擇新型工藝，以節(jié)能、環(huán)保、高效的建設(shè)理念設(shè)計建筑【2】。

2.2合理設(shè)計

高層建筑設(shè)計進程中需要堅持科學(xué)設(shè)計、合理設(shè)計的原則，秉承著我國對高層建筑的建設(shè)需求，在可持續(xù)的視角上開展設(shè)計工作，降低工程建筑的資金成本消耗。設(shè)計人員需要細化施工流程，制定不同環(huán)節(jié)的施工方案，掌握現(xiàn)代化高層建筑的理念和方式。高層建筑在建設(shè)的過程中需要用到框架式結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配式結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)合的結(jié)構(gòu)，按照建筑的平面、立體要求，明確建筑使用的工藝類型是否具有抗震能力。還需要設(shè)計人員對建筑所處的環(huán)境好進行研究，例如，地基中的土壤特點、是否經(jīng)常出現(xiàn)強降水等惡劣天氣，場地環(huán)境是否能滿足深基坑建設(shè)需求等，而后設(shè)計人員需要選擇質(zhì)量優(yōu)良、性能穩(wěn)定的原材料用于建設(shè)。例如，在我國東部沿海地區(qū)，經(jīng)常出現(xiàn)臺風(fēng)、降雨的區(qū)域，在高層建筑建設(shè)總需要將選擇結(jié)構(gòu)強度較大的剪力墻，保證建筑的抗震效果優(yōu)良。并且建筑平面隔墻平整不露柱角的剪力墻結(jié)構(gòu)，盡量把剪力墻布置在外墻、分戶墻、樓電梯間、固定隔墻內(nèi)。

在高層建筑設(shè)計初期，為保障居民的使用需求和審美需求，可向廣大居民發(fā)放調(diào)查問卷，明確居民對高層建筑的使用需求，將建筑企業(yè)的自身資源、建筑成就向群眾介紹，保障群眾的知情權(quán)。與此同時，企業(yè)也需要學(xué)習(xí)和借鑒國內(nèi)外先進的建筑經(jīng)驗，研究高層建筑的成功案例，以與時俱進的視角開展工程方案設(shè)計，保證工程項目既能夠滿足消費者的需求，還能夠具備安全性、科技性、觀賞性。通過實驗與研究，測定建筑抗震、抗風(fēng)的能力，根據(jù)實驗的數(shù)據(jù)結(jié)果留有一定的“機動數(shù)值”，確保高層建筑建成之后能夠萬無一失【3】。

在高層建筑的設(shè)計階段需要秉承著合理性、科學(xué)性的原則，盡量精簡工程設(shè)計圖紙、成本消耗等，避免出現(xiàn)不必要的資源浪費現(xiàn)象。由于高層建筑的建設(shè)流程較為復(fù)雜，建設(shè)需求較高，施工階段面對的風(fēng)險和干擾因素較多，為了避免使用階段出現(xiàn)不可抗的客觀因素影響施工效果，如構(gòu)件延性性能、溫度應(yīng)力、鋼筋錨固長度等因素，需要采用靈活多樣的施工建設(shè)技術(shù)，保證工程實施能夠滿足建筑企業(yè)、法律法規(guī)的要求。在此基礎(chǔ)上，可以分析區(qū)域內(nèi)高層建筑的施工案例和需求，詳細研究其中影響工程進度的因素，制定一套抵抗和規(guī)避外界風(fēng)險因素的策略，避免出現(xiàn)工程暫停、工程中斷的現(xiàn)象。

2.3抗震減災(zāi)性能

在高層建筑的設(shè)計階段，需要全面了解建筑抗震方面的需求和標準，保證建筑物設(shè)計在絕對安全的條件下進行，一旦工程建設(shè)失去的安全保障，對于建筑工人、居民而言都是十分嚴重的影響，且安全問題出現(xiàn)基本上都是不可逆的，會嚴重影響建筑企業(yè)的社會形象、消費者與工作人員的人身安全。高層建筑的抗震設(shè)計需要結(jié)合抗震工程的等級分類表，根據(jù)建筑物的使用區(qū)間確定抗震級別，而后開展設(shè)計工作【4】。

在確保建筑整體安全的基礎(chǔ)上才能夠完善后續(xù)的設(shè)計理念和方案，增強建筑的視覺效果。鑒于此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，需要將安全意識、安全建筑作為設(shè)計的首要原則，了解建筑物所處的地理位置，明確不同等級地震對建筑物的影響。我國國土面積較為廣闊，不同區(qū)域的地震分布情況也是不同的，設(shè)計前期需要了解不同省市和地區(qū)地震歷史、地震影響。在掌握建筑物地基承載力的基礎(chǔ)上，對房屋建筑進行抗震實驗，保證建筑物能夠應(yīng)對地震的基礎(chǔ)上，進行房屋建設(shè)成本控制工作。值得注意的一點是，在房屋建筑過程中需要選擇新型建筑材料，降低房屋建筑自身重量，提升其抗震能力。

3、以《湖北孝感孔雀城項目》為例

3.1項目概述

規(guī)劃凈用地面積：29682.34㎡（44.52畝）;

規(guī)劃用地性質(zhì)：商住混合用地;

用地位置：迎賓大道與武南路交匯處;

容積率：≤2.5;

建筑密度：≤30%;

綠地率：≥30%;

建筑限高：80米;

商業(yè)建筑面積占總建筑面積：≤10%;

停車位配比：按國家相關(guān)規(guī)范要求執(zhí)行。

3.2設(shè)計理念

延續(xù)古典中軸式的傳統(tǒng)規(guī)劃布局，營造傳統(tǒng)禮制的儀式感，追求現(xiàn)代品質(zhì)空間，用現(xiàn)代手法演繹古典美學(xué)，打造品質(zhì)社區(qū)。項目用地西北側(cè)為大型生態(tài)湖泊楊汊湖，周邊未來配套設(shè)施完善，景觀資源優(yōu)越。具體如圖1所示。

3.3方案比較

項目設(shè)計采用三個設(shè)計方案，其設(shè)計效果如圖2、3、4所示。

方案一：1、高層+高層，住宅南北向錯開式排布，減少建筑空間閉塞感。2、沿迎賓大道設(shè)置沿街商業(yè)，結(jié)合城市綠帶打造風(fēng)情化商街，開閉所結(jié)合景觀布置，減少干擾，住戶使用效果佳。

方案二：1、高層+小高層，總圖整體布局較為局促?？臻g形式單一，缺少集中綠化，品質(zhì)感較低。

方案三：1、高層+洋房，沿街面展示效果較弱。2、高、低區(qū)沒有明顯分區(qū)，住戶使用感不佳。

綜上分析，選擇方案一，為項目的設(shè)計方案。

3.4附屬設(shè)計分析

消防設(shè)計：小區(qū)內(nèi)消防車道為環(huán)狀道路，連接各個消防登高場地。設(shè)計寬度為4米消防車道，車行道路設(shè)計寬度為6米。景觀分析圖：三重景觀體系，層級化景觀系統(tǒng)，營造高端品質(zhì)社區(qū)。城市綠化公園+入口景觀廣場+中央大花園+組團景觀。

景觀設(shè)計：三重景觀體系，層級化景觀系統(tǒng)，營造高端品質(zhì)社區(qū)。城市綠化公園+入口景觀廣場+中央大花園+組團景觀。

給水市政設(shè)計：本工程南側(cè)為武南路，東側(cè)為迎賓大道，迎賓大道上有DN500城市自來水管，供水壓力約為0.2MPa。擬在迎賓大道接入一條DN150給水管道。

雨污水市政設(shè)計：本工程規(guī)劃有DN500城市污水管和DN1000城市雨水管。

供電市政設(shè)計：一路10kV高壓電源由當(dāng)?shù)毓╇姴块T引來，電纜采用穿管埋地或地下室橋架敷設(shè)方式至園區(qū)開閉所。同時設(shè)置一臺柴油發(fā)電機作為備用電源。

燃氣市政設(shè)計：在迎賓大道有市政燃氣支管線。

4、結(jié)論與建議

針對高層建筑的設(shè)計，需要在保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性基礎(chǔ)上，開展延伸設(shè)計，追求良好的視覺效果、居住舒適度等。在保證設(shè)計理念和方式符合國家相關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，采用科學(xué)的結(jié)構(gòu)形式，規(guī)范工程建設(shè)造價，提升建筑可行性。與此同時，還需要在設(shè)計初期對建設(shè)區(qū)域的氣候環(huán)境、地質(zhì)條件進行詳細勘察，尋找大量數(shù)據(jù)為工程建設(shè)奠定基礎(chǔ)，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題，有效提升高層建筑建設(shè)的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]吳煒斌.淺析現(xiàn)代高層住宅建筑結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計管控[J].四川水泥，2020（12）：271-272.

[2]楊貞.高層住宅建筑的外觀造型設(shè)計策略探究[J].工程技術(shù)研究，2019，4（17）：180-181.

[3]原曉輝.高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需關(guān)注的問題分析[J].工程技術(shù)研究，2019，4（01）：185-186.

[4]張少見，劉靜，安翠.一類高層住宅建筑安全疏散設(shè)計問題探討[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2017，36（06）：782-784.

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