淺談高層建筑中常見的設(shè)計問題及應(yīng)對策略

張 璐

山西中正房地產(chǎn)開發(fā)有限公司（030000）

0 前言

近年來，我國城市化建設(shè)取得顯著成效，高層建筑數(shù)量越來越多?，F(xiàn)有高層建筑設(shè)計已經(jīng)滿足了人們對設(shè)計多樣性的追求，在高層建筑中可以看到各種文化元素的沖突。高層建筑自誕生以來，就成為城市的焦點(diǎn)和現(xiàn)代城市發(fā)展的主流，隨著現(xiàn)代設(shè)計理念的不斷更新，高層建筑設(shè)計也打破了原有的理念，不斷融入現(xiàn)代元素，并將繼續(xù)與城市空間進(jìn)行整合和改進(jìn)，進(jìn)而提升高層建筑的設(shè)計質(zhì)量[1]。

1 高層建筑設(shè)計要確保方案實(shí)用性

一般來說，在設(shè)計高層建筑方案時，設(shè)計人員會設(shè)計出幾個不同的方案，經(jīng)過對幾種方案的分析比較選出效果最好的一個。效果最好的設(shè)計方案是指一方面美觀實(shí)用，另一方面可以降低工程造價，對提升施工質(zhì)量有著重要作用。一個好的設(shè)計方案通?？梢越档?.9%～9.6%的成本，有時甚至高達(dá)22%。從這個角度來看，建筑設(shè)計方案對高層建筑的經(jīng)濟(jì)可行性起著重要作用，因此，設(shè)計人員在設(shè)計高層建筑時，必須考慮實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，只有這樣才可以有效提升高層建筑設(shè)計質(zhì)量。

要確保高層建筑設(shè)計的實(shí)用性特點(diǎn)，就要加強(qiáng)對施工各指標(biāo)的研究。對于各種控制指標(biāo)，設(shè)計人員非常敏感，為了有效控制各項(xiàng)指標(biāo)，需要收集大量相關(guān)數(shù)據(jù)，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和分析，從而得出最佳的指標(biāo)數(shù)據(jù)。在高層建筑設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)充分評估和分析建筑的經(jīng)濟(jì)可行性，在保證施工質(zhì)量基礎(chǔ)上降低工程成本。此外，必須選擇真正滿足高層建筑需要的材料和設(shè)備，并將多種材料與設(shè)備進(jìn)行比較，選擇最具備經(jīng)濟(jì)性且質(zhì)量較好的材料與設(shè)備進(jìn)行施工。需要注意的是，不應(yīng)用那些豪華但不切實(shí)際的建筑材料來追求新奇和獨(dú)特。在高層建筑施工中，提高施工效率也可節(jié)省成本，因此，建筑設(shè)計人員設(shè)計方案必須詳細(xì)且具體，充分利用科學(xué)技術(shù)，在建筑方案中加入新材料、新施工方法，從而降低建筑成本。

2 影響高層建筑設(shè)計的主要因素

2.1 圖紙設(shè)計質(zhì)量

優(yōu)秀的建筑設(shè)計理念應(yīng)通過設(shè)計來表達(dá)。簡言之，設(shè)計是利用建筑行業(yè)的圖形和專業(yè)符號，準(zhǔn)確地呈現(xiàn)設(shè)計人員的設(shè)計理念，實(shí)現(xiàn)建筑參考功能的微型設(shè)計。施工圖設(shè)計必須準(zhǔn)確描述所有施工環(huán)節(jié)，因此在設(shè)計中應(yīng)遵循以下原則。

首先，確保設(shè)計的完整。設(shè)計人員應(yīng)對整個施工作業(yè)所涉及的領(lǐng)域進(jìn)行全面、深入的了解，并在設(shè)計過程中根據(jù)不同施工工藝從多個角度提出施工設(shè)計要求，確保各施工部門獲得適合本部門施工的設(shè)計。

其次，設(shè)計圖紙應(yīng)完整涵蓋所有施工細(xì)節(jié)。施工設(shè)計的發(fā)展應(yīng)基于對施工過程的充分理解。施工圖最基本的內(nèi)容包括施工策略、結(jié)構(gòu)和布局。在此基礎(chǔ)上，有必要說明建筑物的內(nèi)部設(shè)計，包括承重墻的設(shè)計和施工用澆筑鋼筋的設(shè)計。

最后，建筑物內(nèi)各種設(shè)備位置必須逐個清楚標(biāo)記。如排水管布局方向、電路方向、建筑物內(nèi)部樓電梯、消防通道、門、窗的位置及其部件信息，以便為后續(xù)施工準(zhǔn)備相關(guān)工作[2]。

一般來說，工程設(shè)計將以各種形式呈現(xiàn)，以滿足不同的建筑需求，如施工平面圖、三維設(shè)計和剖面設(shè)計。因此，高層建筑設(shè)計應(yīng)根據(jù)不同施工部門的施工特點(diǎn)進(jìn)行不同風(fēng)格的設(shè)計。例如，電氣建筑部門的設(shè)計應(yīng)關(guān)注電路施工的關(guān)鍵點(diǎn)，供暖施工的設(shè)計應(yīng)根據(jù)供暖施工服務(wù)的特點(diǎn)設(shè)計。設(shè)計人員還應(yīng)考慮設(shè)計之間相關(guān)性，保持同一施工場地數(shù)據(jù)的一致性。

2.2 高層建筑普遍為住宅及商業(yè)樓

高層建筑多為住宅和商業(yè)建筑，實(shí)用性成為高層建筑用戶的主要需求，為了滿足建筑用戶這一要求，建筑師一方面必須具備良好的基礎(chǔ)理論知識，另一方面必須具備一定的實(shí)踐能力，才能在一定程度提升高層建筑的設(shè)計質(zhì)量。建筑設(shè)計人員要想設(shè)計出最合理、最經(jīng)濟(jì)的方案，必須認(rèn)真考慮以下幾個問題:首先，要考慮高層建筑的結(jié)構(gòu)尺寸、施工框架以及壓力；其次，應(yīng)考慮建筑設(shè)計連接部件的能力，充分保證穩(wěn)定性；最后由于人們對高層建筑有不同的性能要求，因此，不同高層建筑的設(shè)計需要不同的材料和技術(shù)，以滿足人們對高層建筑的不同要求。此外，為了能夠有效降低高層建筑在施工過程中的成本，建筑師應(yīng)在安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，有效調(diào)節(jié)建筑材料、人員消耗和成本，并應(yīng)充分了解建設(shè)區(qū)域特點(diǎn)進(jìn)行施工方案的設(shè)計，如由于南北距離遙遠(yuǎn)，南北之間的溫度和氣候差異很大，因此，建筑設(shè)計師在建筑設(shè)計中需要考慮這些區(qū)域性問題，以滿足施工要求[3]。

3 提升對建筑設(shè)計質(zhì)量的對策

3.1 對平面進(jìn)行合理設(shè)計

高層民用建筑設(shè)計應(yīng)合理，以確保建筑物具有足夠的寬度比，具有許多不同功能的房間是現(xiàn)代建筑的主要特征，因此，在設(shè)計時，設(shè)計師應(yīng)合理設(shè)計平面圖，最大限度提高較小面積的利用率，盡量減少小房間和車庫占用的空間，從而提高建筑的實(shí)用性。根據(jù)我國新的建筑行業(yè)規(guī)范，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中增加了剪力墻的使用規(guī)范，當(dāng)使用墻壁進(jìn)行短腿切割時，必須使用合理和標(biāo)準(zhǔn)化的方式，并通過研究進(jìn)行科學(xué)和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，綜合目的法是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計總體計算中的一個重要環(huán)節(jié)，對引起問題的各種因素全面分析，有必要對高層建筑的抗震與進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計，且高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)考慮最終板的位置，通過多層次的評估和分析，對預(yù)埋端調(diào)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，避免高層建筑在使用過程中存在安全隱患，確保施工正確完成和安全使用。此外，基礎(chǔ)工程對建筑結(jié)構(gòu)的荷載和上部結(jié)構(gòu)的類型都有決定性和重要的影響，特別是在高層建筑設(shè)計中，必須考慮施工荷載的分布，且相鄰建筑物的影響也不容忽視，只有充分考慮和分析自身因素和外部環(huán)境因素，才能使基礎(chǔ)工程更加合理，從而使建筑更加實(shí)用和安全[4]。同時，在高層民用建筑設(shè)計中應(yīng)基于對建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的正確計算，并生成計算圖，為確保建筑物的整體安全，有必要采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施，在建筑設(shè)計實(shí)踐中，盡可能減小誤差，并在一定范圍內(nèi)校核建筑結(jié)構(gòu)計算圖，以進(jìn)一步提高計算圖精度，從而為整個建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計打下堅實(shí)基礎(chǔ)。此外，高層民用建筑的抗震設(shè)計可以通過調(diào)整結(jié)構(gòu)布局來提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，當(dāng)設(shè)計過程中難以改變結(jié)構(gòu)軌道時，考慮雙向地震組合可以提高結(jié)構(gòu)的承載力，為了使結(jié)構(gòu)構(gòu)件側(cè)向力在布置上更加均勻，可以通過設(shè)置抗震縫將整個結(jié)構(gòu)劃分為不同的獨(dú)立部分。

3.2 設(shè)計時注意單元組成

高層民用建筑是為了滿足家庭的實(shí)際需要，由于不同地區(qū)的不同經(jīng)濟(jì)條件以及不同的工作和家庭條件，設(shè)計師應(yīng)調(diào)查這些當(dāng)?shù)貤l件，以確定單元的組成、公寓類型和居住面積，從而提高建筑的經(jīng)濟(jì)可行性。高層建筑在城市邊界組織中起著重要作用，因此高層建筑組織應(yīng)根據(jù)城市邊界的規(guī)劃需要，遵循有機(jī)統(tǒng)一的原則，為了避免相互干擾，高層建筑布局可能會對建筑物采取不同的高度或距離，如果能在街角布置一座高層建筑，可以豐富行人視覺欣賞，為了提高整體和諧效果和向心凝聚力，高層建筑應(yīng)相互連接，以增加城市環(huán)境的美感，每棟高層建筑的上部形式應(yīng)盡量避免千棟建筑一樣[5]。在高層住宅建筑設(shè)計中，其規(guī)模應(yīng)有序，在高層建筑設(shè)計中，要特別注意城市尺度、道路尺度、臨近尺度和細(xì)節(jié)尺度，尊重尺度單位，更好地實(shí)現(xiàn)高層建筑與城市的關(guān)系，有機(jī)單元形成于各部分之間、建筑物與人之間。此外，高層民用建筑設(shè)計可以使用傳統(tǒng)建筑構(gòu)件，如孔口、柱和樓梯，剪力重量系數(shù)主要控制各層最小地震力，以確保足夠的結(jié)構(gòu)安全，在長期作用下，地震影響系數(shù)迅速降低，地震運(yùn)動速度會對結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞，當(dāng)采用模態(tài)分解法時，計算結(jié)果不夠精確，因此規(guī)定了最小剪切重量比，根據(jù)高標(biāo)準(zhǔn)在計算水平地震作用時，結(jié)構(gòu)各平面上地震作用標(biāo)準(zhǔn)值對應(yīng)的水平地震剪切系數(shù)不得小于水平地震剪切系數(shù)的規(guī)定值。

3.3 合理層數(shù)及高度

一般來說，高層民用建筑設(shè)計的成本隨著樓層數(shù)的增加而增加，房間高度由樓層高度決定，因此，在設(shè)計高層建筑時，必須充分考慮建筑高度、建筑層數(shù)和房間高度，在設(shè)計中降低建筑成本，提高建筑的經(jīng)濟(jì)可行性，通過對一些高層建筑調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一般來說，如果建筑每層的高度降低10%，建筑成本將降低1%，材料量可節(jié)省10%左右。從我國現(xiàn)狀出發(fā)，建筑層數(shù)越高，居住人口越多，人均消費(fèi)量將間接大幅降低，這也是建筑經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的主要體現(xiàn)，為了更好地實(shí)施高層建筑的設(shè)計，必須充分利用資源，首先，在高層建筑設(shè)計過程中要充分利用物質(zhì)資源，居住區(qū)住宅建筑的設(shè)計和施工必須采用多種材料，為了更好地應(yīng)用建筑材料，必須充分控制材料質(zhì)量，并根據(jù)不同的材料特性進(jìn)行不同的應(yīng)用；其次，必須充分利用空間資源，不僅要認(rèn)識空間的廣度，還要認(rèn)識空間的垂直度，在高層建筑設(shè)計和規(guī)劃中，可以進(jìn)行更垂直的空間設(shè)計，每單位面積創(chuàng)造更多的住宅建筑；最后，在高層建筑設(shè)計和規(guī)劃中，需考慮到節(jié)約能源的需要，如可以增加陽光的利用，使建筑物主要朝向南部和東南部，避免東西方向或不利于接收陽光的方向，風(fēng)資源的使用也可以向建筑方向引入，這樣高層建筑可以通過使用自然資源節(jié)約能源，在建筑設(shè)計中，必須切實(shí)減輕建筑工程的重量，以提高主體結(jié)構(gòu)的抗震效果和承載力[6]。通過不斷地充實(shí)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，建筑抗震設(shè)計越來越受到設(shè)計者的重視，由于地震的影響與建設(shè)項(xiàng)目重量成正比，因此減輕建設(shè)項(xiàng)目的重量可以有效地提高項(xiàng)目抗震能力，一些設(shè)計任務(wù)必須由技術(shù)水平控制，并結(jié)合在主體結(jié)構(gòu)設(shè)計、梁柱結(jié)構(gòu)的選擇和加固設(shè)計中，而在采購建筑材料如混凝土或鋼筋時，必須確保其強(qiáng)度符合相關(guān)要求。另外，在抗震設(shè)計中，要注意轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計，特別是層間位移角和剪切力分布的設(shè)計，要保證設(shè)計的合理性，避免突然變化、壓力過大等一系列問題，要提高住宅建筑的細(xì)部設(shè)計質(zhì)量，就必須做好廚房和衛(wèi)生間的創(chuàng)新設(shè)計，一方面，在設(shè)計過程中，平面布置應(yīng)采用最佳操作流程，L 型為最佳；另一方面，為了合理組織管網(wǎng)，最好在操作平臺頂部設(shè)置相應(yīng)的壁艙。此外，根據(jù)住宅實(shí)際情況，浴室應(yīng)盡可能靠近水平面，洗浴、沖洗和排尿區(qū)域應(yīng)分開，達(dá)到干濕分離，以滿足人們的行為和心理需求。廚房設(shè)計應(yīng)盡可能滿足人們的生活需要，節(jié)約空間，提高空間利用效率，選擇合適的構(gòu)造結(jié)構(gòu)，在設(shè)計和選擇結(jié)構(gòu)形式時，有必要考慮建筑物的安全性和持續(xù)時間，以及建筑物防水和隔熱等問題，應(yīng)按照建筑物主體結(jié)構(gòu)采用的格式進(jìn)行詳細(xì)計算和演示，選擇合理的結(jié)構(gòu)不僅可以減少工程安全隱患，而且可以嚴(yán)格控制造價，選擇建筑結(jié)構(gòu)形式時，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的坡度進(jìn)行設(shè)計，不同形式的建筑結(jié)構(gòu)有不同的成本要求，故高層建筑設(shè)計應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的結(jié)構(gòu)形式[7]。

4 結(jié)論

目前，高層民用建筑已成為我國建筑業(yè)的主要設(shè)計結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計方法在未來城市化進(jìn)程中將有更好的發(fā)展趨勢，但其發(fā)展過程必然需要不斷提高設(shè)計質(zhì)量，在設(shè)計高層建筑時，設(shè)計師必須嚴(yán)格遵守相關(guān)設(shè)計規(guī)則，并考慮其他因素的影響，顯著提高建筑的實(shí)用性、功能性、經(jīng)濟(jì)性和美觀性，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的工作水平。做好高層民用建筑設(shè)計工作，對促進(jìn)我國建筑業(yè)的發(fā)展具有重要意義，通過合理的層數(shù)設(shè)計、合理的單元和套型設(shè)計，可以提高高層民用建筑設(shè)計水平，保證高層建筑設(shè)計質(zhì)量，對我國建筑業(yè)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。