發(fā)布時間：2022-05-14 09:13:27
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的高層建筑設(shè)計論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
本文作者：孫建文 單位：晉城市晉方圓建筑檢測有限公司
作為一名結(jié)構(gòu)工程師，如何去把握，或者說有意識地去進行高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計。一句話，對應(yīng)于高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的三個階段，分別進行概念設(shè)計。
首先，在建筑方案設(shè)計階段，要正確把握高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，必須堅持結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有惟一解的設(shè)計理念，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力，協(xié)助建筑師以達(dá)到令業(yè)主滿意的建筑。例如，美國芝加哥第一國家銀行大樓建設(shè)之初，銀行業(yè)主追求和向往能在他們銀行大樓的整個底部有一個4層～5層樓高的無柱大空間，以充分滿足他們銀行業(yè)務(wù)在使用功能和形象功能上的需要。在芝加哥第一國家銀行大樓方案設(shè)計中，結(jié)構(gòu)工程師和建筑師合作開拓了一種新的結(jié)構(gòu)形式，即將電梯井筒與設(shè)備井筒分別設(shè)置在建筑物的縱向兩側(cè)，作為巨型柱，并將第一道設(shè)備層設(shè)置在第6層，往上每隔18層再各自設(shè)置一道，作為承載力和剛度很大的巨型水平構(gòu)件，并與周邊的巨型柱有機地剛性連接在一起，從而構(gòu)成了一種巨型框架體系的結(jié)構(gòu)功能與受力特征，不但能有效地抵抗重力荷載和水平荷載，還在整個大樓底部5110m2的面積內(nèi)無一根柱子，實現(xiàn)了業(yè)主夢寐以求的大空間。同時，在建筑方案設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)工程師所構(gòu)思的結(jié)構(gòu)總體系應(yīng)有一個多道防線、剛?cè)峤Y(jié)合的理想剛度目標(biāo)。即具有一定大的剛度和承載力抵御風(fēng)荷載和規(guī)范設(shè)防烈度水準(zhǔn)的地震作用，以及在第一道防線的有意識屈服后，在結(jié)構(gòu)變?nèi)岬耐瑫r仍具有足夠大的彈塑性變形能力和延性耗能能力來抵御可能遇到的罕遇大地震。
其次，在初步設(shè)計階段，要正確把握高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，必須掌握各種結(jié)構(gòu)體系的近似計算方法。英國工程師A．L．L．Baker講過:工程師所掌握的最佳計算方法，應(yīng)該是運用最簡單、最直接的計算方法。而近似的計算方法就是對一個結(jié)構(gòu)工程師進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能力的最基本的要求。例如，對于框架結(jié)構(gòu)體系，必須掌握的近似計算方法為:豎向荷載作用下的直接彎矩分配法，水平荷載作用下的近似計算法。同時，結(jié)構(gòu)工程師還必須了解抗側(cè)力構(gòu)件的變形近似計算，通過獲取不同抗側(cè)力結(jié)構(gòu)(或構(gòu)件)之間的相對剛度比較概念，來大致估算建筑物的變形，以便于提出或比較各種可行的結(jié)構(gòu)總體方案。
最后，在施工圖設(shè)計階段，仍然要注意把握和運用高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計。例如，鋼筋混凝土框架柱的軸壓比超過了規(guī)范的限值，我們要結(jié)合具體設(shè)計綜合判斷。眾所周知，規(guī)范控制軸壓比限值的目的:要求鋼筋混凝土框架柱截面達(dá)到具有較好延性功能的大偏心受壓破壞狀態(tài)，以防止小偏心受壓狀態(tài)的脆性破壞。同時我們知道，影響鋼筋混凝土框架柱截面延性功能的因素除軸壓比外，還有框架柱的配箍特征、核心區(qū)混凝土的抗壓強度等級、縱向鋼筋承擔(dān)截面軸壓的能力、框架柱的截面形狀等因素，軸壓比限值的大小必須根據(jù)具體工程設(shè)計綜合所有因素進行一定程度的合理調(diào)整。
綜上所述，作為一名結(jié)構(gòu)工程師，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)始終堅持概念設(shè)計的理念，既不盲目照搬規(guī)范，也不盲從于一體化計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計程序，任其隨意擺布;只有始終堅持概念設(shè)計的理念，才可能不斷地追求盡善盡美的設(shè)計思想，而其結(jié)構(gòu)的概念、經(jīng)驗、判斷力和創(chuàng)造力才會隨年齡與實踐的增長而越來越充實，其設(shè)計成果才能不斷創(chuàng)新。
摘要：針對生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用，做了簡單的論述。生態(tài)建筑設(shè)計，要以人為核心，注重建筑節(jié)能設(shè)計，充分融合建筑環(huán)保節(jié)能理念，提升高層建筑設(shè)計的合理性與科學(xué)性。在實際應(yīng)用的過程中，要注重實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境和節(jié)能的一致性，采用生態(tài)表皮設(shè)計，以打造舒適的建筑環(huán)境。
關(guān)鍵詞：生態(tài)建筑學(xué)；高層建筑設(shè)計；節(jié)能性；環(huán)保性
湖南省將森林覆蓋率、綠色建筑覆蓋率等生態(tài)環(huán)境指標(biāo)，納入到規(guī)劃體系中，加大生態(tài)建筑建設(shè)力度。在構(gòu)建可持續(xù)化發(fā)展城市形態(tài)時，嚴(yán)格保護生態(tài)資源，實現(xiàn)城市規(guī)劃和生態(tài)保護有效連接。在環(huán)境保護方面，實施生態(tài)控制線規(guī)劃，明確禁止開發(fā)區(qū)域與限制開發(fā)區(qū)域，因此對生態(tài)建筑設(shè)計，提出了更高的要求。
1生態(tài)建筑學(xué)概述
生態(tài)建筑學(xué)設(shè)計理念提倡節(jié)能效應(yīng)與環(huán)保效應(yīng)，將生態(tài)環(huán)境和建筑相互融合，利用自然生態(tài)理念與模式，開展高層建設(shè)設(shè)計，要從實際出發(fā)，充分利用科技與生態(tài)等的優(yōu)勢，融合各類因素，形成綠色、安全的人居環(huán)境。高層建筑建設(shè)資源消耗量較大，對自然環(huán)境造成的壓力也較大，引入生態(tài)建筑學(xué)，可以實現(xiàn)資源循環(huán)利用，確保高層建筑建設(shè)的效益。
2生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用原則
2.1最優(yōu)原則
基于生態(tài)建筑學(xué)，開展高層建筑設(shè)計，堅持結(jié)構(gòu)方案最優(yōu)原則，需要做好全面的調(diào)查工作，明確建筑區(qū)域情況。以建筑選址為例，要明確地質(zhì)條件，了解建筑區(qū)域的經(jīng)緯度與氣候條件等，以合理設(shè)計建筑朝向，進而保障自然通風(fēng)技術(shù)與太陽能資源的利用率。除此之外，要明確建筑區(qū)域周圍的綠化情況，在前期規(guī)劃設(shè)計時，做好后期規(guī)劃設(shè)計，確保高層建筑設(shè)計的合理性。
2.2合理化原則
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要注重建筑的穩(wěn)定性與安全性設(shè)計。為確保建筑設(shè)計的安全可靠，需要精確計算建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)，對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，進行合理化、數(shù)字化處理。因為基于生態(tài)建筑學(xué)的高層建筑，多應(yīng)用各類節(jié)能技術(shù)與材料等，設(shè)計人員若能將節(jié)能理念，有機的融合到高層建筑設(shè)計，做好建筑設(shè)計的把控，則能夠?qū)崿F(xiàn)綠色生態(tài)建筑設(shè)計[1]。
2.3環(huán)境互動性原則
基于生態(tài)建筑學(xué)，高層建筑設(shè)計要以人為核心，考慮到建筑使用者的需求，采取人性化設(shè)計，堅持舒適性與方便性，使得建筑能夠更好的為使用者服務(wù)。設(shè)計人員可以充分的利用節(jié)能技術(shù)，實現(xiàn)環(huán)境與建筑友好相處。譬如：高層建筑水資源消耗量較大，若將污水全部排放，會造成水資源浪費，甚至?xí)廴经h(huán)境，因此要加強水資源回收利用，收集雨水和生活用水，利用處理技術(shù)，用作廁所沖水與景觀水體?？梢栽O(shè)置分質(zhì)排水系統(tǒng)，例如圖1所示，實現(xiàn)水循環(huán)利用。
3生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用方法
3.1實現(xiàn)和周圍生態(tài)環(huán)境的友好協(xié)調(diào)
開展高層建筑設(shè)計，實現(xiàn)和周圍生態(tài)環(huán)境的友好協(xié)調(diào)，要充分利用生態(tài)環(huán)境資源。在保護環(huán)境的前提下，充分吸取環(huán)境資源，譬如：高層建筑采光設(shè)計，需要制定多種方案，做好方案評選，以確保建筑能夠獲得較多的光照，減少電能的使用；對于高層建筑空間格局以及朝向設(shè)計，增加通風(fēng)面積，減少對空調(diào)的依賴程度，降低能源消耗。高層建筑自然通風(fēng)形式，主要包括幕墻開窗、雙層通風(fēng)幕墻。其中幕墻窗開啟方式主要包括固定窗、平行外推窗等。雙層通風(fēng)幕墻主要包括內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)、開放式雙層幕墻。雙層幕墻和傳統(tǒng)幕墻相比，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能50%，可以達(dá)到較高的性能[2]。
3.2采用生態(tài)表皮設(shè)計
建筑表皮生態(tài)設(shè)計，指的是建筑外圍護結(jié)構(gòu)，包括外墻、屋面、樓板等，高層建筑外圍護墻體能量消耗較大，可以占據(jù)整個建筑能源消耗的1/4左右，因此設(shè)計人員不僅要注重建筑裝飾功能，還需要注重建筑表皮的支撐功能，從人的生理舒適度與輻射熱等因素考慮，營造健康舒適的環(huán)境。譬如：某建筑表皮覆蓋系統(tǒng)設(shè)計，采取了雙層結(jié)構(gòu)，包括隔熱玻璃與多孔通風(fēng)層，利用雙層表皮，確保建筑內(nèi)部氣流保持正常，避免受到天氣變化的影響。外部空氣可以通過建筑外皮進入到通風(fēng)層，建筑內(nèi)部設(shè)置控制板，來控制自然通風(fēng)系統(tǒng)，形成緩沖氣流，輸送到建筑主體，以減弱外部風(fēng)的影響，制造出自然風(fēng)。
3.3融合舒適化理念
高層建筑是常見建筑物，人們對高層建筑物的質(zhì)量要求不斷提升，追求舒適的居住環(huán)境，對建筑結(jié)構(gòu)與功能的要求較高?；谏鷳B(tài)建筑學(xué)，開展高層建筑設(shè)計，需要合理選擇原材料，避免使用有害材料，影響居住者的健康與生活質(zhì)量，因此設(shè)計人員需要做好質(zhì)量把控，合理選擇建筑原材料。在設(shè)計建筑空間時，需要做好空間組合的設(shè)計，確保空間生態(tài)性，保障輔助空間能夠達(dá)到自然采光與通風(fēng)的要求[3]。
3.4遵循生態(tài)建筑學(xué)設(shè)計原則
基于生態(tài)建筑學(xué)理念，提高資源利用率是建筑設(shè)計的主要目標(biāo)。在開展高層建筑設(shè)計時，需要遵循生態(tài)建筑學(xué)設(shè)計原則。堅持再評價、更新、重復(fù)利用、減少消耗、循環(huán)利用基本原則。建筑設(shè)計原則，提倡不僅要考慮建筑的使用功能與美觀程度，還需要做好周圍環(huán)境評價工作，包括城市氣候與植被覆蓋，以打造和生態(tài)環(huán)境相互協(xié)調(diào)的結(jié)構(gòu)樣式，實現(xiàn)高層建筑和自然環(huán)境的永續(xù)共存。譬如：某節(jié)能環(huán)保大廈，充分利用建設(shè)區(qū)域的水資源與地?zé)豳Y源優(yōu)勢，構(gòu)建了水循環(huán)利用系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)，同時采取分區(qū)設(shè)計的方式，充分利用自然資源，以河水和地?zé)豳Y源，作為冷熱源，提升建筑水源熱泵系統(tǒng)的性能，除此之外，在屋頂還設(shè)置了光伏發(fā)電機組，極大程度上提高了可再生資源的利用率，降低了非再生能源的利用率，降低了能源消耗，提高了建筑的節(jié)能性與環(huán)保性。從建筑到室內(nèi)外裝修材料上都大量采用具有環(huán)保與高科技含量的可循環(huán)使用材料，如有機涂料、中空夾層玻璃等環(huán)保材料，大廈建成后將具有冬暖夏涼的效果。
4結(jié)束語
隨著環(huán)境污染與能源日益短缺，高層建筑成為發(fā)展的主要趨勢。在高層建筑設(shè)計時，需要加強對生態(tài)建筑學(xué)的運用，減少高層建筑建設(shè)對自然環(huán)境的影響，實現(xiàn)能源節(jié)約，維護生態(tài)平衡，實現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展。
作者：陳明 單位：郴州市城鄉(xiāng)建設(shè)檔案館
摘要：高層建筑的穩(wěn)定性能與建筑整體的穩(wěn)定性緊密的聯(lián)系在一起，在設(shè)計高層建筑時應(yīng)該對高層建筑中的每一個構(gòu)件詳細(xì)的分析承載力，重點部位應(yīng)該加強技術(shù)的關(guān)注。為了滿足高層建筑設(shè)計的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計高層建筑時應(yīng)該關(guān)注每一個構(gòu)件。設(shè)計人員應(yīng)該不斷的提升高層建筑設(shè)計的水平，從而推動建筑行業(yè)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：高層建筑設(shè)計；問題；對策
高層建筑嚴(yán)重影響著建筑的施工可行性與穩(wěn)定性，在施工之前應(yīng)該做好高層建筑的設(shè)計工作。為了提升我國建筑行業(yè)的發(fā)展與進步，需要不斷的優(yōu)化高層建筑的設(shè)計水平。因此，設(shè)計人員應(yīng)該不斷的優(yōu)化高層建筑設(shè)計，不斷的學(xué)習(xí)新理念的知識與技術(shù)，并結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗，為我國的建筑行業(yè)發(fā)展貢獻力量。
1高層建筑設(shè)計中的重點
第一，混凝土設(shè)計重點。在高層建筑的施工中混凝土與鋼筋是主要的施工材料，主要是因為它們的承載力較好，并且性價比高，因此在高層建筑施工中被廣泛的使用。在設(shè)計混凝土?xí)r，如果設(shè)計不合理，施工時建筑表面就會出現(xiàn)大量的裂縫，從而嚴(yán)重影響建筑的穩(wěn)定性與安全性。為了設(shè)計好混凝土，在初期設(shè)計時應(yīng)該全面的考慮問題及可能影響施工的因素，并詳細(xì)的記錄數(shù)據(jù)，從而避免混凝土在施工后期出現(xiàn)不穩(wěn)定性現(xiàn)象的產(chǎn)生。第二，基礎(chǔ)設(shè)計重點?；A(chǔ)的質(zhì)量直接影響著整個建筑工程的質(zhì)量，基礎(chǔ)不僅包含地基，還包含其它的基礎(chǔ)構(gòu)件。基礎(chǔ)是建筑工程中的隱藏工程，并且還得承擔(dān)起整個建筑工程的負(fù)荷，因此基礎(chǔ)的設(shè)計非常重要。在設(shè)計基礎(chǔ)時，設(shè)計人員應(yīng)該實地考察施工現(xiàn)場的情況與施工地質(zhì)的情況，從而獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料，并仔細(xì)的研究施工場地的土質(zhì)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)制定出科學(xué)的、合理的設(shè)計方案，為建筑的施工打下穩(wěn)定的基礎(chǔ)。第三，砌體設(shè)計重點。在高層建筑工程中砌體較為常見，并且砌體的種類非常多，對于不同類型的砌體，設(shè)計的重點存在著較大的差異，因此設(shè)計人員應(yīng)該根據(jù)工程實際的需求設(shè)計出符合工程建設(shè)的砌體。對于混合性的承重，砌體在建筑中主要是作為底層框架，由于砌體的組織體系動力性能不好，這使得建筑的不具備良好的抗震性。砌體應(yīng)用到橫墻時，主要承受墻體的壓力，從而保證墻體受到砌體的承載力，提升墻體的剛度與強度。砌體應(yīng)用到縱墻時，能夠保證縱墻的抗彎性能。以上是砌體應(yīng)用到不同的建筑部門中設(shè)計時應(yīng)該注意的重點。為了提升建筑的設(shè)計水平，設(shè)計的鋼筋混凝土、基礎(chǔ)等都滿足國家設(shè)計規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，從而提升設(shè)計企業(yè)的業(yè)務(wù)能力。
2高層建筑中存在的問題
第一，不注重地基的建設(shè)。在很多的高層建筑中地基的建設(shè)都是按照設(shè)計圖紙進行施工的，但是在設(shè)計建筑時沒有實地考察從而缺乏地質(zhì)勘查的資料與數(shù)據(jù)。在施工的過程中，施工人員也沒有足夠的重視地基的建設(shè)。在建筑設(shè)計時沒有足夠的重視地基設(shè)計，會導(dǎo)致建筑出現(xiàn)嚴(yán)重的問題。為了提升建筑中地基的穩(wěn)定性，保證地基建設(shè)的質(zhì)量，相關(guān)人員應(yīng)該實地考察建設(shè)場地的地質(zhì)情況，綜合各方面的信息設(shè)計符合建筑工程的地基。在建筑施工的過程中，設(shè)計人員不應(yīng)該只根據(jù)自己的想法在地基建設(shè)中填入沙石，這不僅不能夠提升地基的穩(wěn)固性，還會減小建筑的承受力，讓建筑留下大量的安全隱患。第二，樓板出現(xiàn)裂縫。建筑的設(shè)計中最為常見的是混凝土中的樓板出現(xiàn)大量的裂縫。目前，在建設(shè)建筑時一般使用樓板，分析樓板的受力也僅僅分析樓板平面受力情況，這是導(dǎo)致樓板出現(xiàn)裂縫的主要原因。在分析樓板的承受力時應(yīng)該考慮三維空間上的受力情況，這樣才能夠最大限度的保證樓板受到的承載力。設(shè)計人員在設(shè)計鋼筋混凝土?xí)r不應(yīng)該使用單向的樓板受力情況進行計算，不應(yīng)該使用分離式的鋼筋作為支撐，這樣計算出的樓板實際受力數(shù)據(jù)與計算的數(shù)據(jù)存在著較大的差異，這導(dǎo)致混凝土使用樓板時會出現(xiàn)大量的裂縫。第三，選擇錯誤的梁高。建筑設(shè)計中梁高的設(shè)計尤為重要。設(shè)計人員為了簡化計算與設(shè)計過程，通常會把梁的設(shè)計作為單梁，這使得梁的數(shù)量顯著減少，不能承受住整個建筑的符合，留下安全隱患。在設(shè)計梁時設(shè)計人員應(yīng)該全面的考慮梁的承載力，選擇合適的梁，避免梁由于超負(fù)荷出現(xiàn)損壞的情況。
3高層建筑問題的解決方法
第一，選擇合適的高層建筑。選擇合理的建筑，才能夠最大限度的保證高層建筑物承受住自身的重力，不會出現(xiàn)超負(fù)荷現(xiàn)象。建筑的承受力達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，才能夠讓建筑的安全得到保障。要選擇合適的建筑，設(shè)計人員需要對建筑建設(shè)面積與功能進行仔細(xì)的考慮，設(shè)計人員需要注意不同的建筑，建筑所需的空間與高度存在著較大的差異。第二，提升設(shè)計人員的安全意識。建筑設(shè)計是一個綜合性較強的工作，需要結(jié)合美術(shù)、力學(xué)及地質(zhì)知識，并且對于理論的要求較高。設(shè)計人員在進行設(shè)計工作時應(yīng)該具備認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度工作。設(shè)計人員應(yīng)該嚴(yán)格的控制建筑中的每一個環(huán)節(jié)，使得建筑按照國家規(guī)范進行施工。除此之外，更要重視建筑的安全性能，要考慮應(yīng)該具備的抗震性與抗風(fēng)性。第三，提倡概念設(shè)計。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，人們對于建筑的要求不僅僅是建筑提供的舒適性，而是更側(cè)重建筑展現(xiàn)的個性化。為了提升建筑設(shè)計水平，設(shè)計人員可以使用概念設(shè)計。通過對施工場地的實地考察與分析，將獲取的數(shù)據(jù)進行不斷的優(yōu)化之后，設(shè)計適合建筑設(shè)計，然后制作建筑的模型。目前，科技飛速的發(fā)展，設(shè)計人員可使用先進的技術(shù)模擬模型，不斷的優(yōu)化模型，最終實現(xiàn)模型，這對于建筑設(shè)計具有非凡的意義。
4設(shè)計高層建筑的方法
第一，控制回填土的質(zhì)量。完成基本的建筑工程之后，在空余的部分需要進行回填土工作。回填土應(yīng)該選擇粒徑大的材料，回填土施工應(yīng)該滿足施工規(guī)范并達(dá)到設(shè)計要求。在進行回填土工作時應(yīng)該控制一些施工條件，根據(jù)施工的特點及回填土的種類確定回填土的參數(shù)。為了保證前期工程的建設(shè)質(zhì)量，在進行回填土工作之前應(yīng)該做好驗收工作。在施行回填土工作時，應(yīng)該設(shè)定好施工水平的標(biāo)準(zhǔn)，從而確定回填土施工的程度。第二，地梁建設(shè)。地梁建設(shè)主要分析地梁建設(shè)過程中的問題，為了解決這些問題可以通過以下方式。首先，將地梁作為框架計算，此時不用考慮地基情況，雖然這種處理方式與實際的計算數(shù)據(jù)存在著差異，但是可以作為設(shè)計與施工的參考依據(jù)，從而讓建筑避免自然災(zāi)害對自身的影響。此外還可以只計算框架整體而不計算梁，并忽略梁彎矩的影響，這種方式也十分的合理。并且此方式不僅能夠解決地梁建設(shè)問題，還能夠完善與優(yōu)化建筑的施工。第三，鋼筋錨固。鋼筋錨固主要是為了提升混凝土與鋼筋之間的連接，提升建筑的穩(wěn)固性。鋼筋錨固與剪力墻的施工質(zhì)量有著緊密的關(guān)系，因此需要將剪力墻與鋼筋錨固結(jié)合在一起，將兩者作為一個整體分析出有利于兩者的施工條件與施工工藝。鋼筋錨固能夠讓剪力墻與鋼筋完美的結(jié)合在一起，避免鋼筋出現(xiàn)任何問題。鋼筋錨固應(yīng)該具備適當(dāng)?shù)拈L度與強度，這樣才能夠保證建筑的穩(wěn)固性。
總結(jié)：
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展與科技的進步，我國人們的生活質(zhì)量不斷的提升，建筑工程的數(shù)量也不斷增加。人們開始關(guān)注高層建筑設(shè)計。高層建筑設(shè)計是一項十分復(fù)雜、繁瑣的工作。為了設(shè)計出更加合理、科學(xué)的高層建筑，設(shè)計人員需要全面的考慮問題，并對必要的問題進行仔細(xì)的研究與分析，這樣才能夠最大限度的保證建筑的安全性能，保證建筑工程順利的竣工。
摘要：隨著城市的快速發(fā)展，為節(jié)約用地面積，超高層建筑逐漸成為城市建筑的主流，尤其是一些人員密集、功能復(fù)雜的城市。超高層建筑尺度宏偉、體量巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資龐大、容納性強，在具體的設(shè)計和施工環(huán)節(jié)會有很多問題。本文探討了超高層建筑在設(shè)計中需要注意的問題。
關(guān)鍵詞：超高層建筑；建筑設(shè)計；存在問題
超高層建筑不僅體現(xiàn)了我國科技的進步，同時也象征著我國綜合國力的提升和城市競爭力的提高。但是超高層建筑需要大量的資金來進行設(shè)計和維護，對人力、物力、財力消耗較大，與建筑在設(shè)計時節(jié)約的原則相違背。
1、抗震設(shè)計方面的問題
抗震問題也是超高層建筑設(shè)計中的關(guān)鍵問題，尤其是短柱問題較突出。
1.1結(jié)構(gòu)平面設(shè)計
超高層建筑設(shè)計時結(jié)構(gòu)平面設(shè)計常存在外形不規(guī)則、上下不對稱、形心、質(zhì)心偏心大、凹凸變化尺度大、結(jié)構(gòu)平面剛度與現(xiàn)狀不均勻、長度長等一系列問題。1.2抗震構(gòu)造柱抗震構(gòu)造柱在設(shè)計中通常存在大廳的四角、外墻的轉(zhuǎn)角缺乏構(gòu)造柱，即使有構(gòu)造柱但不是成對存在，在一些縱墻和山墻的交接處也缺乏抗震構(gòu)造柱，甚至在一些建筑中構(gòu)造柱代替磚墻承重等問題。
2、消防問題
超高層建筑功能多元化、設(shè)備較復(fù)雜，存在很多引起火災(zāi)的因素，例如如果對超高層建筑的電氣設(shè)備維護和管理不當(dāng)、或者是明火處理不妥善就有可能引發(fā)火災(zāi)[2]。相對于低層建筑，高層建筑如果發(fā)生火災(zāi)引起的危害更大，常見的超高層建筑消防問題主要存在以下幾個方面：
2.1火勢蔓延較迅速，疏散困難
超高層建筑中由于存在很多可燃物導(dǎo)致形成縱向煙筒，這些煙囪的拔風(fēng)抽力效應(yīng)在發(fā)生火災(zāi)時會促進火焰和煙氣迅速蔓延，而這種效應(yīng)隨著高度的增高和抽力的增大而強烈。超高層建筑工作、生活人員較多，通常情況下，300米以上的高層建筑可容納數(shù)萬人以上，如果發(fā)生火災(zāi)，客貨電梯不能使用，只有消防專用電梯才能使用，而消防電梯的時間和運載人數(shù)有限，大量的人員需要借助樓梯疏散。人數(shù)越多、樓層越高，疏散的時間越長，潛在危險越大。
2.2火災(zāi)撲滅困難
如果超高層建筑發(fā)生火災(zāi)，那么因為建筑周圍的場地較小、登高高度受限，而火勢蔓延迅速，增加了撲救難度。因此超高層建筑試析超高層建筑設(shè)計中需要注意的問題蔡云峰1郝虹琳21中弘控股股份有限公司北京1000242北京紫玉山莊房地產(chǎn)開發(fā)有限公司北京100012設(shè)計中必須充分重視消防問題，全方位考慮，盡最大可能消除發(fā)生火災(zāi)的可能性，才能達(dá)到超高層建筑設(shè)計的預(yù)期目標(biāo)[3]。
3、設(shè)計中一般的實際問題
3.1防排煙系統(tǒng)
在超高層建筑的設(shè)計過程中，一些開發(fā)商為了節(jié)約投資，采用自然排煙的方式設(shè)計防煙樓梯間及其前室、消防電梯間前室的防煙設(shè)施，缺乏有關(guān)機械防煙的設(shè)計，但是由于自然環(huán)境的影響，自然排煙的方式在超高層建筑中是不合理的。尤其針對于一些大型的商場，中間設(shè)有封閉樓梯，很多開發(fā)商為了擴大商場的使用面積，節(jié)省投資，并沒有按照規(guī)范設(shè)計正壓送風(fēng)，也沒有增加前室。
3.2建筑消防設(shè)計方面
由于超高層建筑自身特殊作用，工程設(shè)計實際建筑中，加強超高層建筑設(shè)施消防工作變得很重要。由于超高層建筑物樓層很高，超高層建筑容納人員很多、很集中，實際設(shè)計工作中，需適當(dāng)提高在建筑內(nèi)安全通道的質(zhì)量和數(shù)量，這樣做避免有火災(zāi)事故時人員擁擠出逃踩踏；超高層建筑設(shè)置的消防通道必須設(shè)計到密封性，一旦火災(zāi)事故發(fā)生，事故造成的煙塵擴散迅速，火勢會蔓延迅速，在設(shè)計中、后期維護使用中一定要保證消防通道自身密封性能，防止即使有火災(zāi)事故發(fā)生，消防通道依舊安全使用。超高層建筑規(guī)定的消防設(shè)備必須準(zhǔn)備完全。
3.3電梯設(shè)計
超高層建筑中電梯被視為其生命線。設(shè)計實例如紐約世貿(mào)中心：建筑物高541.3米，共有246個電梯，如果電梯在高速運行期間大樓出現(xiàn)15.24CM以上的晃動，電梯鋼纜會因為受力不均造成嚴(yán)重?fù)p害，甚至造成危險，因此開發(fā)商設(shè)置了電梯鋼纜的隨動跟蹤機構(gòu)并設(shè)計了相應(yīng)的報警系統(tǒng)，以便于及時調(diào)整鋼纜的長度使其受力均勻。由此可見超高層建筑高度較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得設(shè)計和維護相對較困難[1]。3.4設(shè)備與設(shè)備系統(tǒng)的問題超高層建筑的建造從設(shè)備和設(shè)備系統(tǒng)角度出發(fā)比普通的建筑要復(fù)雜的多，不是將普通的建筑進行簡單的拉伸和疊加，必須對普通建筑中較簡單的問題特殊對待，相關(guān)的人員要特別關(guān)注、及時處理，如提高建筑的側(cè)向風(fēng)力承受能力。
4、超高層建筑抗震設(shè)計探索
4.1設(shè)計采取基礎(chǔ)隔震相關(guān)措施
傳統(tǒng)的設(shè)計抗震方法依靠結(jié)構(gòu)的承載力和變形能力來消減地震破壞能量，來保護建筑物，卻存在許多短板。地震對建筑的破壞，發(fā)生的破壞能量多出自于地面，通過建筑物基礎(chǔ)向上部層層傳遞。在對地震經(jīng)驗總結(jié)歸納后得出：發(fā)生地震時，建筑物結(jié)構(gòu)底部相對越小的滑動，較大幅度減輕高層結(jié)構(gòu)的破壞烈度?；诳蓜舆@一概念的基礎(chǔ)隔震方案多種多樣，主要方式有：軟墊式隔震、滑移式隔震、擺動式隔震、懸吊式隔震。例如軟墊式隔震就是是在建筑物基礎(chǔ)上設(shè)置一定帶鉛芯的鋼板橡膠這樣的隔震裝置，使整個房屋坐落在軟墊層上，遭遇地震時，底面與地面相對水平位移小，建筑物自振周期加長，致使主要的變形都集中在軟墊塊處，建筑物上部間側(cè)移卻變得很小，這樣做就保護結(jié)構(gòu)一定程度免遭破壞。
4.2合理設(shè)計提高結(jié)構(gòu)阻尼
提高高層建筑物結(jié)構(gòu)阻尼，建筑物結(jié)構(gòu)上設(shè)計布置阻尼，來吸收地震能量，從而減小結(jié)構(gòu)變形。在實際設(shè)計實例中；臺北101大樓設(shè)計時在87-92樓規(guī)劃安裝了一個體積巨大特殊的鋼球風(fēng)阻尼器，球體直徑達(dá)5.5m，它由四十一塊12.5cm厚鋼板焊接為球形，其中重量可達(dá)660t，這樣的規(guī)劃設(shè)計有效減輕了由于颶風(fēng)和地震所引起的建筑物震動和側(cè)移。為超高層建筑設(shè)計中附加阻尼這一新途徑，是利用主體結(jié)構(gòu)連接剛性掛板中間特殊裝置所具備的非彈性性能、摩擦性能來實現(xiàn)。建筑物設(shè)計采取這一措施過后，使阻尼比僅為2%的抗彎鋼框架，發(fā)生地震時有效的粘滯阻尼≥8%，使得底部地震剪力和頂點側(cè)移降低50%左右。此外，通過設(shè)計采用高延性構(gòu)件，設(shè)計時附加耗能裝置的做法也有效消減高層建筑物地震反應(yīng)。
5、關(guān)于我國超高層建筑中節(jié)能設(shè)計的思考
超高層建筑因其高度變化導(dǎo)致相關(guān)的參數(shù)有所變化，影響建筑的能耗，超過100米的建筑只有太陽輻射保持不變，其余的氣象參數(shù)均變化較大。而近年來我國建筑節(jié)能設(shè)計所用的建筑能耗模擬軟件都不能反映出氣象參數(shù)與高度之間的變化規(guī)律，又不能反映出表面的熱交換能力，不能準(zhǔn)確計算出相關(guān)的能耗，不能科學(xué)合理地配備相應(yīng)的節(jié)能設(shè)備。
6、超高層建筑中配體設(shè)施和裝修的問題
隨著人們生活水平的提高，越來越重視建筑的美觀和使用功能的完善，集中供應(yīng)空調(diào)和冷熱水，但是增加了建筑的負(fù)擔(dān)，也引起了燃?xì)?、鍋爐、燃油等安全隱患。為了美觀幾乎全部的消防柜直接鑲嵌在墻體里，導(dǎo)致墻體的耐火極限不達(dá)標(biāo)。因此設(shè)計者在設(shè)計的過程中必須結(jié)合實際的情況，消火栓為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，保證建筑物的配件耐火性好，建筑物的耐火等級符合要求，在發(fā)生火災(zāi)時不會短時間損壞，減少火災(zāi)損失[4]。
結(jié)束語
總而言之，一旦超高層建筑發(fā)生火災(zāi)、地震等災(zāi)害，將會對人員、財產(chǎn)造成很大的威脅和損失，因此，為了盡量減小損失，在超高層建筑的設(shè)計需要注意很多方面的問題，注意一些普通樓層一般但對超高層建筑較危險的影響因素及重大火災(zāi)等安全隱患問題，提高超高層建筑的安全性，減少經(jīng)濟損失。
作者：蔡云峰 郝虹琳 單位：中弘控股股份有限公司 北京紫玉山莊房地產(chǎn)開發(fā)有限公司
摘要:介紹了綠色建筑在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并基于綠色建筑的設(shè)計理念，從仿生形態(tài)、建筑基底、建筑自遮陽等方面，闡述了綠色建筑設(shè)計在超高層建筑設(shè)計中的優(yōu)化策略，有利于降低建筑能耗，保護城市環(huán)境。
關(guān)鍵詞:綠色建筑，超高層建筑，仿生形態(tài)，光照
1研究背景
隨著城市化進程的不斷推進，越來越多的人口向城市聚集，伴隨著城市經(jīng)濟發(fā)展所帶來的負(fù)面影響是土地資源供應(yīng)的緊張，超高層建筑也隨之應(yīng)運而生，這很好的解決了土地資源供不應(yīng)求的現(xiàn)狀。超高層建筑被視為城市的地標(biāo)，體現(xiàn)著現(xiàn)代技術(shù)、材料的最新成就，同時也是形式美，結(jié)構(gòu)技術(shù)，地域文化等綜合的體現(xiàn)。但是隨著城市超高層建筑的增加，其負(fù)面影響也越來越突出，例如建筑層高，交通擁堵，環(huán)境破壞，人與自然的隔絕，建筑微環(huán)境較差等等，這開始使得人們越來越重視超高層建筑的綠色化，如何減少建筑成本，減少對環(huán)境的影響等等，成為十分值得研究的課題，因此將綠色建筑理念融入到超高層設(shè)計當(dāng)中是十分必要的。
2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2．1國外的相關(guān)研究
在國外對于綠色建筑的研究相對于比較完善，馬來西亞建筑師楊經(jīng)文，他是生態(tài)建筑的倡導(dǎo)者和生態(tài)建筑理論的創(chuàng)立者，出版了大量關(guān)于綠色建筑的文獻及專著，其中《設(shè)計結(jié)合自然》《綠色摩天大廈》等專著都十分有針對性的對綠色建筑的理論及其設(shè)計要點做出了研究和分析。在他的建筑作品中也從多方面體現(xiàn)了他對綠色建筑的理念。除此之外，許多發(fā)達(dá)國家建立了自己國家特色的綠建評價體系:美國能源部建筑技術(shù)《聯(lián)邦零能耗高性能綠色建筑研究發(fā)展規(guī)劃》《能源安全與獨立法案》《聯(lián)邦零能耗高性能綠色建筑研究發(fā)展規(guī)劃》《建筑技術(shù)項目2008—2012規(guī)劃》;瑞典能源署自助機構(gòu)(FEBY)頒布低能耗方面法規(guī)文件;日本建筑無綜合環(huán)境評價體系等。
2．2國內(nèi)的相關(guān)研究
相較于國外在這方面的研究，國內(nèi)的相關(guān)研究起步較慢，始于20世紀(jì)80年代左右，雖然提出了一系列關(guān)于此類的法規(guī)、評價體系、標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)營模式，但研究依舊處于初級階段。隨著研究的不斷深入，我國在綠色建筑方面做了很多深入的研究和分析，并借鑒和引用了大量國外的理念和實踐。并陸續(xù)的出臺了適應(yīng)于我國氣候條件等各方面因素的評價體形，包括《中國生態(tài)住宅技術(shù)評估手冊》《綠色奧運建筑評估體系》《綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則》等等。另外我國也有許多專家學(xué)者對于該課題也進行了研究，2010年沈馳發(fā)表的《“建筑”行為———綠色建筑的空間策略》以我國南方地區(qū)為例，通過案例的分析詳細(xì)的概括了5種綠色設(shè)計策略。劉煜發(fā)表的《青海省地域適宜性綠色建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建研究》通過對青海氣候、資源、文化等方面的分析，并結(jié)合實例，探索了適合青海地域特點的綠建標(biāo)準(zhǔn)。
3綠色建筑的設(shè)計理念
所謂的綠色建筑，是指在建筑的使用周期之內(nèi)，在能源、用地、用水、用材等方面進行節(jié)約處理，建造出對于環(huán)境污染較少、利于人健康以及高效使用，并且能可持續(xù)與自然共處的建筑。設(shè)計出來的綠色建筑更符合人類目前的生存狀態(tài)，它不但減少了建筑物對自然環(huán)境的影響，提高了建筑的節(jié)能減排，同時也可以使得使用者更貼近自然。
4綠色建筑設(shè)計理論對于超高層建筑設(shè)計的優(yōu)化策略
4．1仿生形態(tài)優(yōu)化策略
在現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展下，許多設(shè)計師已經(jīng)將仿生形態(tài)理論實踐于許多造型以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高層建筑。對于那些復(fù)雜扭曲的建筑形態(tài)以及對于常規(guī)結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)，他們能通過電腦模擬分析出合理的結(jié)構(gòu)形態(tài)以及如何更加與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相適宜，從而設(shè)計并建造出更多綠色生態(tài)以及造型新穎的建筑出來。日建設(shè)計公司設(shè)計建造的名古屋Mode學(xué)園螺旋塔樓，造型借鑒了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，配合螺旋上升的自然形態(tài)，建筑高度達(dá)到了170m。考慮到整體造型要求，建筑的圍護結(jié)構(gòu)是大塊的玻璃幕墻，并采用三維的構(gòu)架拼接，同時其通流系統(tǒng)為雙開方式。三維構(gòu)架利用了2000多塊造型、角度各異的玻璃，并且在風(fēng)洞中進行周密的實驗，最終選擇出最佳的玻璃構(gòu)建角度，針對曲面的玻璃設(shè)計師采用了可滑動的窗格，以對應(yīng)不同形態(tài)的玻璃幕墻。雙開放式空氣流通系統(tǒng)，外窗框和內(nèi)窗進行組合，在提升空調(diào)能耗的利用率的前提下，還明顯的提高了室內(nèi)空氣質(zhì)量。
4．2建筑基底以及場地優(yōu)化策略
建筑所在場地是建筑內(nèi)部的私密空間與城市外部的公共空間的過渡區(qū)域，只要將外部城市的各種交通空間通過建筑的場地基底與建筑內(nèi)部發(fā)生聯(lián)系，就能部分緩解城市與建筑空間聯(lián)系的擁擠問題。超高層建筑的基底可以分為裙房以及地下室兩個部分，通過對這兩個部分進行交叉優(yōu)化設(shè)計，就能有效的提高基地與場地的使用效率，從而讓城市以及建筑更為高效且具有更大的發(fā)展?jié)摿?。KPF建筑事務(wù)所設(shè)計的香港環(huán)球貿(mào)易廣場是一座118層高的綠色綜合式大樓。其可持續(xù)性表現(xiàn)在它是與我國香港最大的交通系統(tǒng)之一的九龍地鐵站一起進行設(shè)計的，該建筑很好的與周圍場地以及城市空間進行了聯(lián)系以及回應(yīng)，與周圍建筑以及城市交通空間聯(lián)系了起來。香港環(huán)球貿(mào)易廣場擁有龐大復(fù)雜的立體交通網(wǎng)絡(luò)，通過計算機建立的綠色建筑設(shè)計策略體系以及精確地計算將整個交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的商業(yè)空間和周圍的城市空間有秩序的組織起來，整個立體交通網(wǎng)絡(luò)以環(huán)球貿(mào)易廣場為中心，周圍建筑以及公共空間的人們都能迅速的到達(dá)目的地。
4．3建筑自遮陽優(yōu)化策略
建筑遮陽的相關(guān)理論最早可以起源到古希臘的作家贊諾芬，他的著作里描述了如何通過柱廊的設(shè)計來遮擋陽光照射到建筑內(nèi)部的相關(guān)研究?，F(xiàn)代建筑的遮陽主要可以分為窗口遮陽、墻面遮陽、屋面遮陽、綠化遮陽等形式。在這些遮陽措施當(dāng)中，窗口遮陽是無疑起到了最重要的作用。AlHamra塔是科威特市最高的建筑，建筑設(shè)計成一種特殊的向內(nèi)部進行折疊的空間形式，在增強了建筑內(nèi)部的視野范圍的前提下，還能降低太陽對于不同樓層的熱輻射。為了使太陽的光照輻射對建筑產(chǎn)生最小的影響，設(shè)計師采用了清晰的材料句法，南面的墻被設(shè)計得高大而厚重，在開口的設(shè)計上，遵循建筑的光照情況來進行具有針對性的設(shè)計，這面墻起到了主要的承重作用，還能將建筑與當(dāng)?shù)貝毫拥沫h(huán)境所隔絕開來，極大的降低了太陽對于建筑內(nèi)部的熱輻射。并通過石材裝飾的處理，讓陽光與墻面產(chǎn)生堅實和厚重的安全感。
5結(jié)語
要實現(xiàn)高層建筑的可持續(xù)發(fā)展，設(shè)計出符合可持續(xù)性發(fā)展的綠色生態(tài)建筑，必須針對建筑的能耗損失進行全面詳細(xì)的分析和研究。只有做到了以上幾點才能因地制宜的選擇適合的綠色建筑設(shè)計策略與方法進行超高層建筑的設(shè)計。本文選取了世界各地一些具有代表性的優(yōu)秀作品，從各個方面進行了細(xì)致的分析，并總結(jié)出仿生形態(tài)優(yōu)化策略、融合場地的基底優(yōu)化策略、建筑自遮陽優(yōu)化策略三項基于綠色建筑理念的優(yōu)化策略，為今后的創(chuàng)作提供了思路。希望更多的建筑設(shè)計師發(fā)揮自己的創(chuàng)造力和想象力，在科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，將新的綠色的、可持續(xù)性的建筑設(shè)計理念與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相結(jié)合，設(shè)計并建造出更多的綠色超高層建筑，為實現(xiàn)當(dāng)前社會的可持續(xù)性發(fā)展做出自己的一份貢獻。
作者：王力 顏舒婷 單位：中機國際工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 中南大學(xué)
摘要：近年來城市化建設(shè)進程不斷加快，高層建筑成為當(dāng)前城市發(fā)展過程中的主要建筑形式。城市中高層建筑的大規(guī)模興起，有效地解決了城市用地緊張的問題，而且改善了城市自身的環(huán)境。在當(dāng)前城市高層建筑規(guī)劃和設(shè)計過程中，需要確保做到城市空間構(gòu)造之間的協(xié)調(diào)性，增加建筑的人性化，因此需要做好高層建筑規(guī)劃和設(shè)計工作，更好地推動城市的健康、有序發(fā)展。
關(guān)鍵詞：高層建筑；規(guī)劃；設(shè)計；主體結(jié)構(gòu)；綠色生態(tài)；節(jié)能設(shè)計
前言
高層建筑占地面積較小，容積率較高，造型新穎，而且具有豐富的功能，這也使其在當(dāng)前城市用地緊張的情況下高層建筑大量涌現(xiàn)出來。不僅增添了城市現(xiàn)代化的信息，而且也對整個城市格局帶來了較大的變化。城市的發(fā)展對協(xié)調(diào)性具有較高的要求，因此需要合理布局，確保其空間結(jié)構(gòu)具有較好的協(xié)調(diào)性。高層建筑由于垂直高度較大，因此需要合理進行規(guī)劃和設(shè)計，確保城市空間結(jié)構(gòu)的合理性。
1高層建筑規(guī)劃分析
高層建筑修建過程中，其規(guī)劃和布局直接關(guān)系到整個城市的建設(shè)工作，會對整個城市的布局和城市氛圍帶來較大的影響。因此需要遵循美化城市結(jié)構(gòu)和豐富城市空間的原則來進行高層建筑的規(guī)劃和設(shè)計，避免高層建筑的出現(xiàn)影響城市整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性。
1.1超高層建筑數(shù)量
城市高層建筑作為一個城市繁榮的象征，但超高層建筑體系會對城市帶來帶來較大的影響，并沒有表現(xiàn)出良好的主導(dǎo)性，特別會影響到周邊居民的采光問題，因此對于城市高層建筑的發(fā)展，需要合理掌握超高層建筑的數(shù)量，減少其可能會對城市發(fā)展所帶來的不利影響。
1.2高層建筑的密集程度
高層建筑在一定程度上能夠緩解城市建設(shè)用地壓力，實現(xiàn)城市空間的合理利用。但高層建筑如果密集在一個區(qū)域內(nèi)，則會對交通和環(huán)境帶來不利影響，因此需合理對高層建筑進行布局，掌握其密集程度，確保其布局的合理性。
1.3建筑與街道
當(dāng)前城市中高層建筑多集中于商業(yè)發(fā)達(dá)及繁華區(qū)域，但高層建筑較大的容積量必然會增加該區(qū)域的交通荷載，對該區(qū)域的交通帶來影響。因此在高層建筑規(guī)劃和設(shè)計時，需要結(jié)合街道及其他建筑的情況，做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，對繁華地段的高層建筑層數(shù)和數(shù)量進行有效控制，必要時需要擴大街道的通行能力。
2高層建筑設(shè)計分析
2.1高層建筑主體設(shè)計的科學(xué)性和合理性
當(dāng)前，城市高層建筑結(jié)構(gòu)更為新穎和復(fù)雜，特別是高層建筑平面形態(tài)和豎向形態(tài)之間的布置和銜接更具復(fù)雜化，這也使大量不規(guī)則和非常規(guī)形式的建筑平面在高層建筑結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。計算機技術(shù)的發(fā)展也為高層建筑各種形式的應(yīng)用提供了理論依據(jù)，再加之材料技術(shù)的不斷發(fā)展，這也有效的促進了高層建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性。
2.2綠色生態(tài)建筑設(shè)計
當(dāng)前能源緊缺和環(huán)境破壞現(xiàn)象十分突出，這也使社會發(fā)展過程中更重視綠色、經(jīng)濟、節(jié)約和環(huán)保。因此在當(dāng)前高層建筑設(shè)計過程中需要以綠色建筑設(shè)計理念來減少高層建筑可能會對城市環(huán)境和周圍居民帶來的不利影響，有效的改善城市的生態(tài)環(huán)境。在具體設(shè)計過程中，要從長遠(yuǎn)發(fā)展眼光，遵循以人為本原則，將綠色建筑理念貫穿于高層建筑的全壽命周期。設(shè)計人員需要對當(dāng)?shù)氐臍夂?、風(fēng)土人情充分了解，針對當(dāng)?shù)氐奶攸c，因地制宜，選擇適宜的建筑風(fēng)格和類型，有效的執(zhí)行綠色生態(tài)建筑設(shè)計。
2.3建筑尺度設(shè)計
高層建筑的尺度設(shè)計是非常復(fù)雜和難以把握的，主要原因在于建筑物不同于人，體積龐大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要各部分相互的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。要做到尺度的設(shè)計，需要從以下尺度關(guān)系入手：第一是與城市尺度的關(guān)系，高層建筑體積大，建筑高度高，是城市的重要組成，也直接影響城市的景觀，因此，建筑的尺度離不開城市的尺度，要與城市尺度協(xié)調(diào)統(tǒng)一；第二是建筑尺度，即建筑本身的尺度，設(shè)計師做到均衡，需要從建筑的組成來調(diào)節(jié)，高層建筑由主體、裙房和頂部組成，這三部分的尺寸需要一定的比例來均衡建筑的整體尺度，然后就是各個組成的細(xì)部尺度，層次、等級劃分要細(xì)致、協(xié)調(diào)；第三是近人尺度，這是容易被人們所觀察和直接看到的，比如出入口的尺度，要符合人機工程學(xué)，尺度要適宜；第四是道路尺度，也是近距離的感知，需要考慮行人的舒適度來確定尺度。
2.4重視節(jié)能設(shè)計
在城市發(fā)展過程中，高層建筑的數(shù)量和密集度會對城市的生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重的影響，一旦在高層建設(shè)設(shè)計時缺乏環(huán)境保護意識，則會造成高耗能和低效益的現(xiàn)象發(fā)生。因此在高層建筑設(shè)計時需要將節(jié)能設(shè)計放在主要位置。在具體設(shè)計時，合理布置建筑的朝向和位置，使其能夠有效的滿足日照要求，盡可能的增加南向開窗的面積，減少北向和東向開窗的面積，更好的利用日光。同時選擇具有較好隔熱性能和導(dǎo)熱系數(shù)低的窗體材料，避免熱量從窗戶位置消耗掉。墻體需要設(shè)置保溫隔熱層，利用較強保溫性能的材料做成復(fù)合墻體，增強墻體的保溫性能。以此來全面提高建筑的保溫隔熱性能，實現(xiàn)高層建筑設(shè)計的低能耗、高效益目標(biāo)。
2.5高層建筑設(shè)計需要注意的其他問題
在高層建筑設(shè)計時還需要注意防火、抗風(fēng)、配電、電梯和防雷等諸多的問題。高層建筑具有較大的垂直高度，這也需要設(shè)計時要注重水平區(qū)域，因此要做好防風(fēng)設(shè)計。同時還要設(shè)計兩套供配電系統(tǒng)，有效的保證高層建筑正常的供電需求。對于高層建筑的防火問題需要給予充分的重視，在建筑總體布局時需要確保具有較好的暢通性和安全性，所設(shè)計的樓道要能夠保證人員的流動暢通性，配備有采光設(shè)施及應(yīng)急照明裝置，使人員能夠快速疏散。同時還要合理進行防火分區(qū)設(shè)計，高層建筑樓道內(nèi)消防器械和疏散通道要做到合理分區(qū)，這樣一旦發(fā)生火災(zāi)能夠及時采用滅火措施，并同時對人員進行疏散。在各樓層設(shè)置消防栓時，需要保證消防栓所處位置能夠到達(dá)同層的任何部位。另外，就是在設(shè)計時需要重視高層建筑防雷擊問題，合理設(shè)計高層建筑防雷系統(tǒng)，設(shè)計時需要遵循綜合治理、整體防御、突出重點及多層防護的原則，在防雷措施上要充分的利用高層建筑物自身的結(jié)構(gòu)，即在高層建筑頂端及容易受到雷擊的部位安裝避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)，利用高層建筑結(jié)構(gòu)中的主鋼筋作引下線，將其上端與頂端避雷網(wǎng)有效連接，下端與基礎(chǔ)接地位置進行連接，從而形成良好的防雷系統(tǒng)，有效的防止雷擊事故的發(fā)生。
3結(jié)束語
高層建筑作為當(dāng)前城市建筑的主要發(fā)展趨勢，其主體規(guī)劃需要與城市空間規(guī)劃有效結(jié)合，確保具有較好的協(xié)調(diào)性和統(tǒng)一性。在具體設(shè)計時還要遵循生態(tài)、綠色和節(jié)能的理念，打造綠色建筑。而且高層建筑設(shè)計需要與規(guī)劃有效配合，使城市空間布局更為科學(xué)和合理，實現(xiàn)對城市生態(tài)環(huán)境的有效保護，更好的促進城市的健康、可持續(xù)發(fā)展。
作者：廖三生 曾微 單位：江西坤巽古建筑設(shè)計院有限公司
摘要：隨著市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑行業(yè)得到了很大進步，其中高層建筑已經(jīng)成為了當(dāng)前建筑類型中最普遍的一種。但是在進行高層建筑施工的過程中可能會造成環(huán)境污染問題，而且高層建筑占地面積大，改變了生態(tài)結(jié)構(gòu)形態(tài)，影響到整個社會的可持續(xù)發(fā)展，而綠色建筑設(shè)計則能夠很好地改變這種情況。文章就針對當(dāng)前我國綠色建筑設(shè)計的應(yīng)用情況進行分析，希望能夠促進我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展。
關(guān)鍵詞：高層建筑設(shè)計；綠色建筑設(shè)計；應(yīng)用
高層建筑已經(jīng)成為了當(dāng)前城市進程程度的重要依據(jù)，同時也能夠反映出我國當(dāng)前經(jīng)濟的發(fā)展水平，體現(xiàn)整個國家的經(jīng)濟實力。設(shè)計工作是建筑施工中非常重要的環(huán)節(jié)，綠色建筑設(shè)計已經(jīng)成為了當(dāng)前高層建筑施工中的重要方面。綠色建筑設(shè)計已經(jīng)得到了世界范圍的廣泛關(guān)注，但是當(dāng)前綠色建筑設(shè)計的理論研究和工程實例都比較少，所以我國相關(guān)的專家學(xué)者應(yīng)該根據(jù)當(dāng)前建筑行業(yè)的實際情況制定出合理的綠色建筑設(shè)計體系。
1綠色建筑設(shè)計應(yīng)用在高層建筑設(shè)計中的意義
當(dāng)前，國家在發(fā)展經(jīng)濟的同時開始注重環(huán)境保護工作，并提出了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，盡可能地實現(xiàn)人與自然、社會與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。特別是近幾年開始大力宣傳綠色建設(shè)，節(jié)能環(huán)保思想，國家也根據(jù)當(dāng)前我國的環(huán)境保護工作頒布了相關(guān)的法律法規(guī)。人們知識水平逐漸提高，環(huán)保思想已經(jīng)深入人心，并落實到日常生活中。這些方面都已經(jīng)證明了綠色建筑設(shè)計勢在必行，這也是我國建筑行業(yè)發(fā)展的主要方向。把綠色建筑設(shè)計理念融入到具體的工程建設(shè)中，不僅能夠減少資源浪費，同時還能夠減少工程的施工成本，保護施工場地周邊的環(huán)境等，在保證工程質(zhì)量的同時還能夠不破壞環(huán)境，除了帶給企業(yè)更多的經(jīng)濟效益，還能夠帶來良好的社會效益。在應(yīng)用綠色建筑設(shè)計的過程中必須考慮到我國當(dāng)前建筑行業(yè)的發(fā)展需求，從長遠(yuǎn)角度促進我國高層建筑的快速發(fā)展，這對我國的建筑事業(yè)具有很大幫助。
2綠色建筑設(shè)計在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢
相比傳統(tǒng)的建筑設(shè)計，綠色建筑設(shè)計在高層建筑的設(shè)計過程中不僅能夠調(diào)節(jié)好自然和人的關(guān)系，同時還能夠節(jié)省大量的資源。在進行綠色建筑設(shè)計的過程中，設(shè)計人員必須把整個建筑工程作為一個整體，然后盡可能地全面掌握建筑工程中的每個部分，并對其特點進行分析，通過自我調(diào)節(jié)功能對廢水等污染物進行凈化，并實現(xiàn)對溫度、濕度等的調(diào)節(jié)，同時還可以實現(xiàn)資源的合理化運用，減少資源浪費現(xiàn)象的發(fā)生。人們在高層建筑中工作、生活，往往通過人工的方式實現(xiàn)通風(fēng)，這不僅會浪費人的精力，同時還不能節(jié)省能源，人們也感受不到來自自然的陽光和風(fēng)，給人們的身體造成損害，在高層建筑設(shè)計中引入綠色建筑設(shè)計理念，不僅能夠節(jié)省資源還可以感受到真正的自然氣息。隨著人口數(shù)量的逐漸增多，高層建筑必然會成為最普遍的建筑形式，成為人們生活、工作的主要場所，必須必備一定的舒適性。而綠色建筑設(shè)計能夠有效地提高建筑物的整體性能，使用環(huán)保工程材料，保證建筑物的舒適程度符合人們的要求。
3綠色建筑設(shè)計在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用
3.1綠色建筑設(shè)計在高層建筑設(shè)計層面上的應(yīng)用
3.1.1應(yīng)用在高層建筑的朝向設(shè)計上。高層建筑的朝向直接關(guān)系到人們能夠接受到的陽光、流動風(fēng)量等方面，所以必須做好朝向設(shè)計。在進行綠色建筑設(shè)計的過程中，設(shè)計人員必須對所在區(qū)域的方向、太陽輻射度、經(jīng)緯度等情況進行調(diào)查，并結(jié)合調(diào)查資料的結(jié)果來確定建筑物的朝向設(shè)計方案。例如在溫度比較低的城市，在設(shè)計上就需要考慮到采光以及開窗的面積等方面。3.1.2高層建筑的形狀和平面的設(shè)計布置。當(dāng)前出現(xiàn)了很多形狀各異的高層建筑，給人們不一樣的視覺感受。在進行高層建筑形狀設(shè)計的過程中，設(shè)計人員必須考慮到建筑物的整體散熱比，因為建筑物外表面積越大，散熱就越快。因此，設(shè)計人員在對建筑物外型設(shè)計的時候，應(yīng)該結(jié)合建筑物的整體構(gòu)造以及用途進行全方位考慮，比如，在設(shè)計電梯的時候，就應(yīng)該選擇在建筑物的西向或者是南向，這能夠減少陽光的直射，延長電梯的使用壽命。此外，還可以通過建立空中庭院的方式來保證通風(fēng)。3.1.3合理的設(shè)計高層建筑周圍的綠化。高層建筑的綠化工作是人與自然和諧發(fā)展的重要體現(xiàn)。通過合理的綠化設(shè)計不僅能夠愉悅身心，同時還能夠?qū)λ趨^(qū)域的空氣進行凈化。
3.2綠色建筑設(shè)計在高層建筑圍護結(jié)構(gòu)墻上的應(yīng)用
3.2.1高層建筑的外墻起到圍護結(jié)構(gòu)的作用，是維護結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的主要部位。圍護結(jié)構(gòu)和磚石結(jié)構(gòu)的外墻是不同的，磚石結(jié)構(gòu)的外墻主要是混凝土結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)。但是高層建筑的外墻結(jié)構(gòu)是填充材料的。所以設(shè)計師可以把綠色建筑設(shè)計應(yīng)用到高層建筑的外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，使用較輕的、保溫效果好的材料。例如，在溫度比較低的地區(qū)，高層建筑的外墻體可以用混凝土和其他材料進行配比，形成空心砌塊的復(fù)合墻，也可以使用其他種類的混凝土保溫復(fù)合墻。對施工的材料和位置進行仔細(xì)的挑選和設(shè)計，保證保溫的效果。3.2.2高層建筑的圍墻外側(cè)不要選用較輕的保溫材料，例如，泡沫板和巖棉板等。一般來說，高層建筑的使用壽命比較長，質(zhì)地輕的材料會降低墻體的抗震能力，也不能進行外掛或者是動作比較大的裝修，墻體還容易出現(xiàn)裂縫。所以，在進行設(shè)計的時候一定要結(jié)合工程的實際情況，選擇最合適的保溫材料，對建筑的結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)計，不要出現(xiàn)冷橋的現(xiàn)象。
3.3綠色建筑設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用
3.3.1高層建筑的外墻耗能占整體耗能的1/4，所以對于高層建筑的外墻設(shè)計來說，主要就是盡量縮小外墻的面積。結(jié)合數(shù)學(xué)的知識和建筑學(xué)理論，高層建筑的外形最好是圓形或者是橢圓形，這樣可以有效的縮小建筑外部的面積，而且建筑的外形也不會太復(fù)雜，真正的達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。3.3.2由于高層建筑的樓層比較高，所以受到風(fēng)力的影響比較大，會給建筑物造成損耗，尤其是在冬季氣溫比較低的地區(qū)，風(fēng)力太大的話會帶走建筑物表面的熱能。所以高層建筑的通風(fēng)設(shè)計和自然環(huán)境的設(shè)計一定要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢煤蜌夂驙顩r，對建筑物進行合理的、科學(xué)的、環(huán)保的設(shè)計。3.3.3建筑物窗戶的綠色設(shè)計對高層建筑來說也很重要。因為玻璃窗具有傳熱大的特點，會對人體產(chǎn)生冷輻射，還會對室內(nèi)的溫度產(chǎn)生較大的影響，在一定程度上降低室內(nèi)的舒適程度。在這種情況下，設(shè)計師可以在設(shè)計窗戶時應(yīng)用綠色建筑設(shè)計，其設(shè)計可以從以下幾個方面進行：首先要對窗子面積的大小進行合理的設(shè)計，保證太陽輻射的能量比熱損失的量大，從而降低建筑的耗能情況。其次可以提高窗戶的氣密性，不要讓冷風(fēng)進入到室內(nèi)，對窗子的材料進行合理的挑選，對窗子的結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)計，加強窗子自身的保溫能力，減少因窗子造成的熱損失。
4結(jié)束語
總之，高層建筑成為了建筑行業(yè)的主要方向，而高層建筑往往對環(huán)境造成破壞，為了盡量減少這種破壞，需要在高層建筑中采用綠色建筑設(shè)計。通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，高層建筑不僅能夠滿足功能要求，同時還能節(jié)約資源，為創(chuàng)建節(jié)能型城市奠定基礎(chǔ)，加快城市建設(shè)的步伐。
作者：孫小平 單位：淮安市建筑設(shè)計研究院有限公司
摘要：可持續(xù)發(fā)展是我國重大的發(fā)展理念，是當(dāng)今中國發(fā)展的主要方向與目標(biāo)。低碳設(shè)計理念包括節(jié)能環(huán)保以及低碳特點，與我國建筑設(shè)計可持續(xù)發(fā)展理念相吻合，在高層建筑設(shè)計中應(yīng)用低碳設(shè)計理念，能夠有效的減少環(huán)境破壞，提高能源的使用效率。本文首先對低碳設(shè)計理念進行介紹，然后分析高層建筑設(shè)計中低碳設(shè)計理念應(yīng)用的必要性，最后提出低碳設(shè)計理念在高層建筑設(shè)計中的具體應(yīng)用，供有關(guān)人員參考。
關(guān)鍵詞：低碳設(shè)計理念；高層建筑；設(shè)計；應(yīng)用
由于土地資源緊缺問題，導(dǎo)致城市化建設(shè)過程中，高層建筑不斷增多，成為城市中一道亮麗的風(fēng)景線。然而，在建筑工程建設(shè)過程中，會不同程度的造成環(huán)境破壞，影響人與自然的和諧發(fā)展。低碳設(shè)計理念的出現(xiàn)，加大了對環(huán)境生態(tài)因素的重視與保護，在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用能夠節(jié)約能源，提高能源使用效率，促進人與自然的和諧共處?，F(xiàn)階段，我國城市化建設(shè)正如火如荼進行中，加強對低碳設(shè)計理念在高層建筑設(shè)計中應(yīng)用的研究具有十分現(xiàn)實的意義。
1低碳設(shè)計理念概述
在全球氣候變暖，能源危機進一步緊迫的形勢下，二氧化碳排放量逐年升高，對人類生存與發(fā)展造成一定的影響，低碳設(shè)計理念就是在這一背景下發(fā)展起來的。低碳設(shè)計理念在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用，主要是采用先進的節(jié)能產(chǎn)品與技術(shù)，提高能源的利用效率，減少不必要的能源消耗，實現(xiàn)建筑與環(huán)境和諧發(fā)展。低碳設(shè)計主要針對二氧化碳排放嚴(yán)重展開，其中節(jié)能、減排是低碳理念下的兩大要素。
2高層建筑設(shè)計中應(yīng)用低碳設(shè)計理念的必要性
建筑能耗逐年增加，使能源危機加劇，影響我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，因此需要低碳環(huán)保的建筑設(shè)計來解決這一問題。當(dāng)前發(fā)達(dá)國家的建筑能耗已經(jīng)大大降低，與之相比，我國的建筑能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出發(fā)達(dá)國家，存在著很大的差距，所以將低碳的設(shè)計理念大量應(yīng)用于建筑設(shè)計中有其非常重要的現(xiàn)實意義。高層建筑的推行能夠提升土地的使用效率，增加單位面積土地的經(jīng)濟利潤。然而，目前很多房地產(chǎn)開發(fā)商為了擴大高層建筑的經(jīng)濟效益，常?？s小兩棟建筑之間的差距，影響建筑光照，造成熱損失。在高層建筑設(shè)計過程中，沒有考慮對生態(tài)環(huán)境的保護，降低了建筑使用效率。基于此，低碳設(shè)計理念在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用顯得十分必要。
3低碳設(shè)計理念在高層建筑設(shè)計中的具體應(yīng)用
3.1高層建筑設(shè)計中樹立低碳設(shè)計理念
低碳設(shè)計理念在高層建筑工程中的應(yīng)用，大力推廣隔熱保溫的節(jié)能型材料，制冷系統(tǒng)以及取暖系統(tǒng)都選用節(jié)能型，同時在采光設(shè)計、通風(fēng)設(shè)計等方面都遵循節(jié)能環(huán)保的原則。高層建筑設(shè)計人員在選擇建筑材料過程中，首先應(yīng)該考慮其對人體是否有害，選用能夠降低資源浪費與消耗的替代建筑材料，目前，很多復(fù)合型材料都具有節(jié)能性，是高層建筑設(shè)計中的首選。
3.2充分應(yīng)用低碳技術(shù)
高層建筑設(shè)計中，低碳設(shè)計要求充分使用清潔能源，包括光能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、海洋能等等，其中太陽能熱水器、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等都是低碳設(shè)計理念中的代表產(chǎn)品。太陽能在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用主要包括光伏發(fā)電以及太陽能熱水系統(tǒng)。其中，太陽能熱水系統(tǒng)就是利用太陽光產(chǎn)生的熱量，將水加熱，不僅節(jié)約了電能的使用，同時也為人們生活提供更加方便的熱水服務(wù)。光伏發(fā)電是一種將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿男滦图夹g(shù)，在高層建筑施工過程中，可以在樓板、墻面、窗戶等位置設(shè)置光伏電池板，將其作為建筑結(jié)構(gòu)的一部分，不僅不影響建筑的整體美觀性，也能為建筑使用提供電量。風(fēng)能使用也是低碳設(shè)計理念在高層建筑設(shè)計中應(yīng)用的體現(xiàn)。簡單來說，可以通過對建筑通風(fēng)系統(tǒng)的合理設(shè)計，利用自然風(fēng)對建筑室內(nèi)空氣記性流通與轉(zhuǎn)換，保證室內(nèi)空氣的清新；同時在建筑屋頂可以設(shè)計無動力通風(fēng)設(shè)備，對風(fēng)速、風(fēng)流等進行調(diào)節(jié)，通過對風(fēng)能的使用，能夠減少空調(diào)使用，不僅節(jié)約電能，也能減少空調(diào)對人體健康的危害。在建筑采光設(shè)計方面，特別是高層建筑底層或地下室采光設(shè)計，在低碳設(shè)計理念下，可以利用玻璃纖維等高科技材料，這種天然的導(dǎo)光技術(shù)，能夠?qū)⒆匀还忭樌囊氲降叵率抑?，實現(xiàn)建筑用電的節(jié)省?？傊?，加強對可再生能源的利用，提高高層建筑設(shè)計的節(jié)能環(huán)保性，還能給建筑使用者帶來經(jīng)濟實惠。
3.3傳統(tǒng)建筑技術(shù)與新型技術(shù)結(jié)合發(fā)展
傳統(tǒng)的建筑設(shè)計與建設(shè)技術(shù)中也包括很多節(jié)能環(huán)保型技術(shù)，包括木結(jié)構(gòu)填充巖棉技術(shù)、陶土夾心墻技術(shù)、苯板保溫技術(shù)等等，這些傳統(tǒng)的建筑技術(shù)，也能夠減少二氧化碳的排放，也能節(jié)約能源，對環(huán)境保護起到良好的促進作用。同時，還應(yīng)該積極的探索新的節(jié)能建筑技術(shù)，開發(fā)新型的節(jié)能型能源，將這些清潔能源融入到高層建筑設(shè)計中，實現(xiàn)低碳設(shè)計理念。高層建筑在夏季，內(nèi)風(fēng)場氣流流動不暢，會使室外活動的居住者處于悶熱的狀態(tài)中，從而產(chǎn)生強烈的不舒適感。冬季時如果高層建筑物前面有低層住宅時，會受到風(fēng)旋的影響，風(fēng)速會增大，造成熱能的損失。因此，應(yīng)該選用保溫效果好的環(huán)保材料并且在建筑構(gòu)造上要做到科學(xué)、合理。值得注意的是，在現(xiàn)代化高層建筑設(shè)計過程中，應(yīng)該探索新舊技術(shù)的融合發(fā)展模式，發(fā)揮傳統(tǒng)建筑設(shè)計技術(shù)的成熟性，借助新型設(shè)計理念與技術(shù)的高科技特點，為高層建筑設(shè)計提供更加全面的支持，促進高層建筑設(shè)計全面實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。
4總結(jié)
通過上述分析可知，隨著社會的發(fā)展，高層建筑已經(jīng)成為城市建設(shè)中建筑的主要形式，在一定程度上緩解了土地壓力。然而，在高層建筑建設(shè)過程中，常常會造成大量的能源消耗，對環(huán)境也會造成不同程度的破壞。低碳設(shè)計理念具有低碳、節(jié)能、環(huán)保的特點，在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用，符合我國建筑領(lǐng)域發(fā)展基本理念，與我國可持續(xù)化發(fā)展戰(zhàn)略相吻合。具體應(yīng)用過程中，應(yīng)該加強對可再生能源的利用，同時選用更加清潔的建筑材料，創(chuàng)新建筑建設(shè)技術(shù)與設(shè)計理念，促進建筑與人類社會環(huán)境和諧發(fā)展。
作者：郭灝 閆冰 單位：平頂山城市規(guī)劃設(shè)計研究院
一、綠色建筑設(shè)計應(yīng)用在高層建筑設(shè)計中的意義
目前，我國的政府和人民都已經(jīng)認(rèn)識到保護環(huán)境、節(jié)能減排的重要性。全世界各個國家和社會環(huán)保人士在最近幾年也在大力宣傳綠色環(huán)保、節(jié)能減排的思想，為了真正意義上的實現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排，國家頒布了很多關(guān)于環(huán)保的政策和規(guī)定。現(xiàn)在，環(huán)保的思想已經(jīng)深入到人民的心中，進入到人民的日常生活中。這些現(xiàn)象說明綠色建筑設(shè)計在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用是建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢?，F(xiàn)在綠色建筑設(shè)計在高層建筑設(shè)計中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。綠色建筑設(shè)計可以降低施工成本、減少工程的能耗、減少對工程周圍環(huán)境的不良影響，提高工程的環(huán)境質(zhì)量，還能順應(yīng)現(xiàn)代化市場的發(fā)展，為施工企業(yè)帶來經(jīng)濟利益和社會效益。而且，綠色建筑設(shè)計的應(yīng)用也符合建筑行業(yè)發(fā)展的需求。可以幫助建筑行業(yè)健康、長遠(yuǎn)、可持續(xù)的發(fā)展。綜上所述，綠色建筑設(shè)計的應(yīng)用對高層建筑設(shè)計有很重的意義。
二、綠色建筑設(shè)計在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢
綠色建筑設(shè)計在高層建筑設(shè)計中具有便于調(diào)節(jié)、可以充分利用自然體系和舒適化的特點。在進行高層建筑設(shè)計的時候，應(yīng)該把建筑看作一個獨立的生命體，盡量把建筑中每個部分的特點展現(xiàn)出來，所以高層建筑應(yīng)該具有一定的自我調(diào)節(jié)能力，可以對廢氣、污水和其他的污染源進行凈化，對溫度、濕度和采光等進行自我調(diào)節(jié)。也可以對自然體系進行充分、合理的利用。目前高層建筑都是依靠人工通風(fēng)，這不僅會造成能源上的浪費，還沒辦法讓人們感受到自然的光和風(fēng)，對人體的健康造成一定的威脅，所以把綠色建筑設(shè)計應(yīng)用到高層建筑設(shè)計中可以充分的對自然體系進行利用，讓人們感受到真正的自然環(huán)境。在未來，高層建筑會作為人們主要的生活場所，所以應(yīng)該具備舒適性的特點。在高層建筑設(shè)計中應(yīng)用綠色建筑設(shè)計可以提高建筑物的舒適度和整體性能，盡量不要使用會對人體造成危害的材料，多使用一些舒適、環(huán)保、節(jié)能的建筑材料，盡可能的提高建筑物的舒適度。
三、綠色建筑設(shè)計在高層建筑設(shè)計中的應(yīng)用
通過對高層建筑設(shè)計的研究可以發(fā)現(xiàn)，綠色建筑設(shè)計在高層建筑設(shè)計中有著重要的作用。將其應(yīng)用在高層建筑設(shè)計中是建筑企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)和設(shè)計師首要考慮的問題，下面對綠色建筑設(shè)計的應(yīng)用進行研究和分析。
（1）綠色建筑設(shè)計在高層建筑設(shè)計層面上的應(yīng)用
綠色建筑設(shè)計在高層建筑設(shè)計層面上的應(yīng)用包含以下幾個方面：①應(yīng)用在高層建筑的朝向設(shè)計上高層建筑的朝向和綠色建筑設(shè)計有著很密切的關(guān)系，會受到太陽輻射和經(jīng)緯度的影響。所以在設(shè)計建筑物的朝向時，設(shè)計師一定要對施工周圍的實際情況進行調(diào)查，結(jié)合調(diào)查資料確定建筑物的朝向。如果在溫度比較低的地區(qū)，高層建筑的設(shè)計一定要滿足采光的要求，增大南向開窗的面積，減小北向和東向的開窗面積。②高層建筑的形狀和平面的設(shè)計布置在高層建筑形狀的設(shè)計中，設(shè)計師需要對建筑物的體型系數(shù)和散熱比值進行研究。對于一個建筑物來說，建筑物的體型越大，散失的熱量就越多。所以，設(shè)計師在進行高層建筑的外觀設(shè)計時，一定要對建筑的結(jié)構(gòu)和設(shè)施進行合理的設(shè)計。例如，把電梯、管道、機房等設(shè)施設(shè)計在建筑物的南向或西向位置，這樣可以有效的阻擋日射。也可以通過設(shè)置空中庭院的方式增加自然通風(fēng)。這些方式都可以在一定程度上起到節(jié)能環(huán)保的作用。③合理的設(shè)計高層建筑周圍的綠化對于高層建筑周邊的綠化也要進行合理的設(shè)計，這樣不僅可以提高空氣質(zhì)量，還可以對氣溫和水分進行調(diào)節(jié)。
（2）綠色建筑設(shè)計在高層建筑圍護結(jié)構(gòu)墻上的應(yīng)用
①高層建筑的外墻起到圍護結(jié)構(gòu)的作用，是維護結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的主要部位。圍護結(jié)構(gòu)和磚石結(jié)構(gòu)的外墻是不同的，磚石結(jié)構(gòu)的外墻主要是混凝土結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)。但是高層建筑的外墻結(jié)構(gòu)是填充材料的。所以設(shè)計師可以把綠色建筑設(shè)計應(yīng)用到高層建筑的外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，使用較輕的、保溫效果好的材料。例如，在溫度比較低的地區(qū)，高層建筑的外墻體可以用混凝土和其他材料進行配比，形成空心砌塊的復(fù)合墻，也可以使用其他種類的混凝土保溫復(fù)合墻。對施工的材料和位置進行仔細(xì)的挑選和設(shè)計，保證保溫的效果。②高層建筑的圍墻外側(cè)不要選用較輕的保溫材料，例如，泡沫板和巖棉板等。一般來說，高層建筑的使用壽命比較長，質(zhì)地輕的材料會降低墻體的抗震能力，也不能進行外掛或者是動作比較大的裝修，墻體還容易出現(xiàn)裂縫。所以，設(shè)計在進行設(shè)計的時候一定要結(jié)合工程的實際情況，選擇最合適的保溫材料，對建筑的結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)計，不要出現(xiàn)冷橋的現(xiàn)象。
（3）綠色建筑設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用
①高層建筑的外墻耗能占整體耗能的1/4，所以對于高層建筑的外墻設(shè)計來說，主要就是盡量縮小外墻的面積。結(jié)合數(shù)學(xué)的知識和建筑學(xué)理論，高層建筑的外形最好是圓形或者是橢圓形，這樣可以有效的縮小建筑外部的面積，而且建筑的外形也不會太復(fù)雜，真正的達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。②建筑物外部的風(fēng)力情況也會影響建筑物的耗能，特別是在冬天和氣溫比較低的地域，過大的風(fēng)力可以帶走建筑物很大一部分的熱能。所以高層建筑的通風(fēng)設(shè)計和自然環(huán)境的設(shè)計一定要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢煤蜌夂驙顩r，對建筑物進行合理的、科學(xué)的、環(huán)保的設(shè)計。③建筑物窗戶的綠色設(shè)計對高層建筑來說也很重要。因為玻璃窗具有傳熱大的特點，會對人體產(chǎn)生冷輻射，還會對室內(nèi)的溫度產(chǎn)生較大的影響，在一定程度上降低室內(nèi)的舒適程度。在這種情況下，設(shè)計師可以在設(shè)計窗戶時應(yīng)用綠色建筑設(shè)計，其設(shè)計可以從以下幾個方面進行：首先要對窗子面積的大小進行合理的設(shè)計，保證太陽輻射的能量比熱損失的量大，從而降低建筑的耗能情況。其次可以提高窗戶的氣密性，不要讓冷風(fēng)進入到室內(nèi)，對窗子的材料進行合理的挑選，對窗子的結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)計，加強窗子自身的保溫能力，減少因窗子造成的熱損失。
綜上所述，高層建筑是城市建筑的主流。為了減少高層建筑對環(huán)境造成的破壞，必須在高層建筑設(shè)計中應(yīng)用綠色建筑設(shè)計，對高層建筑結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)計，讓高層建筑既具有時尚感，又不破壞環(huán)境，為創(chuàng)建綠色城市、節(jié)能城市、環(huán)保城市奠定基礎(chǔ)。
作者：鄧文俊 羅雨 郭海麗 單位：山東銘遠(yuǎn)工程設(shè)計咨詢有限公司 青島城投燕島酒店有限公司 山東華燁規(guī)劃建筑設(shè)計有限公司
一般情況下，高層的建筑設(shè)計理念有很多種，但對于加強高層建筑抗震能力的概念設(shè)計則運用的比較廣泛。高層建筑的設(shè)計以及施工通常都要耗費更多的財力和物力，因此控制好高層建筑的質(zhì)量和抗震效果至關(guān)重要。但如何設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)的方法卻是不確定的，在這個過程中需要考慮建筑物的自身特征以及相關(guān)的外部因素。本文主要介紹的就是關(guān)于高層建筑在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)當(dāng)注意的問題，并作出提升和創(chuàng)新高層建筑設(shè)計理念的相關(guān)建議。
1、高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點以及相關(guān)設(shè)計要點
1．1重力荷載迅速增大，控制建筑物的水平位移成為主要矛盾
由于高層建筑相對于其他類型的建筑具有不同的特性，使得其建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計也具有自身的一些特點。首先，高層建筑在高度上具有其他建筑所不可比擬的特性。因此，隨著建筑物的高度不斷上升，其重力荷載也呈直線上升的趨勢，作用在豎向構(gòu)件柱以及墻上的軸壓力也隨之增加。在這樣的條件下對于基礎(chǔ)的承載力也就提出了更高的要求。與此同時，控制建筑物的水平位移也成為了主要矛盾，這種情況主要是由兩方面原因所造成的。一方面，高層建筑的高度較高，使得風(fēng)作用效應(yīng)加大;而風(fēng)力的加大也就使得合力作用點的位置變高，從而使其對于建筑物產(chǎn)生的作用效應(yīng)也就變得更大。另一方面，高層建筑的高度過高使得其自身的重心位置也相應(yīng)的被升高，建筑的結(jié)構(gòu)自重也相應(yīng)的加大，此時在地震作用下就將導(dǎo)致薄弱部位加速破壞。
1．2豎向構(gòu)件產(chǎn)生的縮短變形差對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響增大
受力變形、干縮變形以及徐變變形都是豎向構(gòu)件總壓縮量的構(gòu)成部分。通常情況下，受力變形都會在瞬時間完成，并且變形量能夠根據(jù)胡克定律進行大致的測量。而干縮變形所需要的時間則相對較長，通過相關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，在一般條件下干縮變形量大致占總壓縮量的三分之一左右。而耗時最長的就是徐變變形量，線性徐變能夠通過公式進行相應(yīng)的計算。而受到構(gòu)件的總壓縮量隨著高度的不斷上升而增大的影響，使得在高層建筑中豎向構(gòu)件產(chǎn)生的縮短變形差對于結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響也逐漸變大。
1．3傾覆力矩增大，整體穩(wěn)定性要求提高
高層建筑由于在建設(shè)的過程中，高度不斷上升使得側(cè)向風(fēng)力引起的傾覆力矩也會不斷增加，隨之而來的是抗傾覆力的要求也隨之升高。許多具體的工程施工中都會采用增加基礎(chǔ)埋深以及加大基礎(chǔ)寬度或者是采取抗拔樁基等手段來達(dá)到保證整體穩(wěn)定性的需求，來強化整體的穩(wěn)定性。
1．4防火防災(zāi)的重要性顯現(xiàn)，建筑物的重要性等級升高
與此同時，在進行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)當(dāng)著重考慮防火防災(zāi)的功效，凸顯出防火放防災(zāi)的重要作用。這是由于高層建筑的一些建筑材料雖然具有耐熱的特性，但是耐火的功效卻不甚理想，一旦放生火災(zāi)的話極易造成重大的損失。并且由于高層建筑與地面之間的空間距離較大，高層中的人們很難找到有效的逃生途徑也容易造成大的人員傷亡。此外，在出現(xiàn)地震等坍塌性事故時，需要較長的疏散時間，但高層建筑大多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在長時間的疏散過程中極易發(fā)生其他的安全事故。與此同時，高層建筑的投資一般都比較巨大，并且在所屬區(qū)域一般都應(yīng)是當(dāng)做代表性建筑來建造的。所以高層建筑無論是在經(jīng)濟上，還是在文化乃至政治上都具有較強的影響。為此，在進行高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計時務(wù)必要強化結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性，強化建筑的整體性能質(zhì)量。
1．5控制風(fēng)振加速度符合人體舒適度要求
一般情況下，風(fēng)力的作用效果都會隨著高度的升高而不斷加強，在高層建筑中風(fēng)力的作用效果尤為明顯。但是風(fēng)振作用過于顯著會影響到人們的舒適度，不利于人們的工作和生活，因此如何處理好風(fēng)振及速度與人體舒適度之間的平衡成為了超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要問題。為此，必須控制好頂層的最大加速度，使其滿足規(guī)定的限值。此外還要掌控好由風(fēng)振帶來的扭轉(zhuǎn)加速度，通常情況下不應(yīng)該超過標(biāo)定的限值。與此同時，鑒于高層建筑的高度較大，使得垂直于圍護結(jié)構(gòu)表面上的風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)也迅速增大，所以圍護結(jié)構(gòu)必須進行抗風(fēng)設(shè)計。
2、高層建筑設(shè)計理念的實踐應(yīng)用
對于高層建筑設(shè)計理念的實踐應(yīng)用來說不僅要掌握好相關(guān)的要點，了解相關(guān)的結(jié)構(gòu)特征，還要在具體的設(shè)計上合理的利用設(shè)計方法。首先，根據(jù)高層建筑的自身特點就要做到減輕自重，減少地震作用。在這方面通?？梢圆捎酶邚姸容p質(zhì)材料，全鋼結(jié)構(gòu)以及輕質(zhì)隔斷等都能夠起到很明顯的減輕結(jié)構(gòu)自重，減小地震作用的效果。其次，就要降低風(fēng)作用的水平力。降低風(fēng)作用水平力的主要手段可以從減小迎風(fēng)面積、降低風(fēng)力形心以及選用體型系數(shù)較小的建筑平面形狀來實現(xiàn)。其中為了減小迎風(fēng)面積可以采用正方形的平面形式，如果計算對角線方向的迎風(fēng)面寬則可以采用圓形的平面形式。而降低風(fēng)力形心的方式主要可以通過采用下大上小的立面體型來實現(xiàn)，這種方式不僅可以有效的減小高風(fēng)壓在高處的迎風(fēng)面積，也可以通過降低風(fēng)作用的重心來使建筑物底部的傾覆總彎矩減小。與此同時，還應(yīng)做到減少振動耗散輸入能量。在這方面主要可以采取阻尼裝置或者加大阻尼比的方式來實現(xiàn)。還要選擇耗能、減振的結(jié)構(gòu)體系，像利用偏心支撐的鋼結(jié)構(gòu)具有耗能的水平段，使用橡膠支座都能夠做到有效的減振。最后需要完成的就是加強抗震措施。為了強化超高層建筑的抗震能力，就要從多方面共同入手。首先就要為建筑配有明確合理的計算簡圖，科學(xué)的分析地震作用以及相關(guān)的受力情況。大多數(shù)情況下，圓形、正多邊形以及正方形等平面形狀能夠做到避免強弱軸的抗力不同和變性差異。但在具體的設(shè)計過程中也需要考慮到相應(yīng)的問題。例如，要注意到結(jié)構(gòu)平面形狀是否做到對稱，是否設(shè)置了多道抗震防線以及是否在滿足了強度等方面的需求后采用了延性更好的結(jié)構(gòu)材料等。此外，為了保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性還應(yīng)利用多個權(quán)威程序進行核算對比，使計算出的結(jié)果更加具有科學(xué)性和說服力。并且在設(shè)計上應(yīng)當(dāng)盡量向智能化方向偏轉(zhuǎn)，增強對于結(jié)構(gòu)設(shè)計的可控性。
作者：朱炳耀 單位：鄭州華信學(xué)院
1.設(shè)計流程及圖面表達(dá)
建筑設(shè)計課程教學(xué)的目標(biāo)之一即為通過一系列的訓(xùn)練實踐，使學(xué)生能夠掌握理性高效的設(shè)計流程與方法。但在教學(xué)過程中，部分同學(xué)的設(shè)計過程仍然是“野路子”的：從某些圖書雜志或網(wǎng)絡(luò)資料中東拼西湊出的資料圖紙或是效果圖片就是“超脫”于基地的“靈感來源”，由此發(fā)端出的設(shè)計成果有多大的意義也就可想而知了。在圖面表達(dá)方面也普遍存在著“重視覺效果，輕邏輯表達(dá)”的誤區(qū)，學(xué)生往往把精力用在如何使圖紙描繪得更炫麗，而忽視了表達(dá)的深度和技術(shù)規(guī)范性。如最常見的剖面圖表達(dá)，就很少有同學(xué)能夠完全畫對，長此以往肯定會影響學(xué)生的專業(yè)發(fā)展和今后的職業(yè)成長。
2.解決問題的途徑和方法
通過對高層建筑設(shè)計課程教學(xué)中遇到的主要問題進行分析，立足于時展和教學(xué)實際，提出以下解決途徑和方法，以便可以切實提高四年級學(xué)生的設(shè)計綜合能力,促進學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。
2.1打破設(shè)計教學(xué)長周期模式
中低年級的課程設(shè)計教學(xué)周期一般為九周，在這樣的長周期中，容易出現(xiàn)學(xué)生“前松后緊”的散漫狀態(tài)和教師“放羊式”低效管理以及只重視最終圖紙成果等弊端。故可以將九周的設(shè)計長周期拆解為長短周期相結(jié)合的模式，如在高層綜合辦公樓課題設(shè)計中：第一、二周為學(xué)生實地調(diào)研、查找文獻及教師理論教學(xué)，在這個環(huán)節(jié)中鼓勵學(xué)生多人成組調(diào)研，帶著批判的眼光去調(diào)研，“帶著問題去發(fā)現(xiàn)問題”，通過采用調(diào)查問卷采訪及計算機輔助模擬等方式為后續(xù)設(shè)計提供定量的分析依據(jù)，使調(diào)研成果真正能為后續(xù)設(shè)計服務(wù)；在第二周穿插一次與課題相關(guān)的快速設(shè)計及研究環(huán)節(jié)，促使學(xué)生盡快進入設(shè)計狀態(tài)，并在快速設(shè)計中反思問題、總結(jié)經(jīng)驗從而反映到正式設(shè)計環(huán)節(jié)中；第三周至第八周即展開正常的高層建筑設(shè)計課題，變傳統(tǒng)的師生“一對一”坐診式交流為調(diào)研小組討論，激發(fā)每個學(xué)生的參與熱情，督促學(xué)生提高效率、嚴(yán)格按照時間節(jié)點完成相應(yīng)的成果，引導(dǎo)學(xué)生運用專業(yè)的表達(dá)方法進行成果匯報；在第八周時再次穿插一次快速設(shè)計及研究環(huán)節(jié)，對學(xué)生之前所學(xué)進行總結(jié)和回顧；第九周提交正圖并進行公開的答辯評圖。由此可以看到，這種長短周期相結(jié)合的教學(xué)模式不僅貼近了設(shè)計院實際的工作狀態(tài)、提高了學(xué)習(xí)效率，而且更加符合學(xué)生對于知識學(xué)習(xí)鞏固的內(nèi)在規(guī)律。
2.2理論課教學(xué)與課程設(shè)計相結(jié)合
高層建筑的誕生本是技術(shù)革新與飛躍的產(chǎn)物，對其技術(shù)問題的鉆研應(yīng)是本設(shè)計課程教學(xué)中必然包含的內(nèi)容。由于設(shè)計教學(xué)時間有限，需要與其他相關(guān)專業(yè)理論課教學(xué)相結(jié)合才能更好地使理論為設(shè)計實踐服務(wù)。以高層建筑設(shè)備部分為例，在四年級同時進行的建筑設(shè)備課教學(xué)中可開設(shè)專門的研究環(huán)節(jié)，針對建筑設(shè)備對于高層建筑平面設(shè)計、立面設(shè)計及剖面設(shè)計的影響及互動關(guān)系進行深入講解。如通過圖示說明建筑設(shè)備管線對于高層建筑剖面設(shè)計的制約，總結(jié)出了剖面凈高的設(shè)計數(shù)據(jù)，讓學(xué)生既知其然，又了解了其所以然。同樣的，諸如建筑結(jié)構(gòu)選型、建筑防火設(shè)計等專業(yè)理論課均以類似的形式同課程設(shè)計進行有機結(jié)合，從而發(fā)揮其最優(yōu)的教學(xué)效果。
2.3注重設(shè)計過程的研究
在課程設(shè)計教學(xué)中，教師對學(xué)生設(shè)計全過程的積極引導(dǎo)可視作教學(xué)工作的核心，具體則體現(xiàn)在引導(dǎo)學(xué)生運用理性的設(shè)計方法完成整個設(shè)計上。如在設(shè)計展開階段，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求及地基特點估算出建筑基底面積、層數(shù)等數(shù)據(jù)并劃定出可建范圍，并在可建范圍內(nèi)選擇適當(dāng)?shù)男误w組織模式進行多樣性、可行性的組合；隨后在結(jié)構(gòu)可行性的基礎(chǔ)上，通過把握時代的美學(xué)要素、建筑與城市的關(guān)聯(lián)、建筑的個性與標(biāo)志性等方面來塑造高層建筑的內(nèi)部與外部空間形態(tài)。在上述引導(dǎo)式的設(shè)計教學(xué)過程中，教師始終扮演向?qū)У慕巧?，學(xué)生則是互動教學(xué)的主體。通過實踐，即使是基礎(chǔ)較為薄弱的學(xué)生，也可以順利展開設(shè)計，從而取得較為滿意的成果。這不僅使學(xué)生的設(shè)計能力和自信心普遍得到提升，有力地提高了學(xué)生主動思考、積極學(xué)習(xí)的意識，也增進了其對專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣和熱情。
3.結(jié)語
今天，高層建筑已成為城市建設(shè)的主角，學(xué)生在職業(yè)生涯開始后必將大量接觸高層建筑的設(shè)計任務(wù)，其知識積累只有在真刀真槍的實踐中才能不斷豐滿起來。課程設(shè)計所起到的作用就是在預(yù)演性的設(shè)計中使學(xué)生構(gòu)建積極、可持續(xù)的設(shè)計觀念，掌握理性高效的設(shè)計方法，從而更好地應(yīng)對種種現(xiàn)實的挑戰(zhàn)，這是學(xué)生對高層建筑設(shè)計課程最大的期許，也是作為設(shè)計指導(dǎo)教師的最大責(zé)任。
作者：朱兆陽 夏曉敏 單位：中原工學(xué)院建筑工程學(xué)院建筑學(xué)系
1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點
1.1具有較高的抗震設(shè)計要求。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于其抗震性能有更高的要求，不僅需要充分的考慮豎向荷載和風(fēng)荷載，同時還需要保證結(jié)構(gòu)性能的良好性，只有這樣才能有效的提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的能力，使其具有較好的牢固性和安全性。1.2減輕高層建筑自重比。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上，對于減少高層建筑的自重比要比多層建筑的自重比減輕具有更直接的影響。高層建筑如果自身的自重減輕了，在相同的基礎(chǔ)上就可以多建層數(shù)，更有益于經(jīng)濟效益的提高。而且高層建筑的重量與地震效應(yīng)是成正比的關(guān)系的，高層建筑的重量越大，在地震發(fā)生時其作用于結(jié)構(gòu)上的剪力則會越大，而所產(chǎn)生的傾覆力矩也會增加，這就導(dǎo)致作用于豎向結(jié)構(gòu)的除加軸力增加，從而導(dǎo)致建筑物發(fā)生倒塌的可能，所以減少高層建筑的自重，可提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的重要手段。1.3重視軸向變形。采用框架體系和框架———剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時，此種軸向變形的差異將會達(dá)到較大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁中間支座沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大。1.4概念設(shè)計與理論計算同樣重要。在我國高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計時，通常分為計算設(shè)計和概念設(shè)計兩部分。近幾年來，我國高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計無論是分析手段還是分析原則都得以不斷的提高和完善，但在設(shè)計計算時是在一定假想條件下進行的，但由于實際地震作用的復(fù)雜性和不確定性，所以高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計與實際情況存在著較大的偏差，這樣就導(dǎo)致結(jié)構(gòu)進入到彈塑性之后，極易導(dǎo)致局部開裂及破壞的情況發(fā)生。因此，高層建筑的概念設(shè)計也是非常重要的。
2高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計策略
目前高層建筑結(jié)構(gòu)中，鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是最常采用的結(jié)構(gòu)，由于其具有框架結(jié)構(gòu)，所以其平面布置可以很靈活的進行布置，以獲得較大的空間，整體性較好，而且抗震能力也較強，由于其框架剪力墻結(jié)構(gòu)具有較多的優(yōu)點，因此在水平荷載下，框架剪力墻具有單純的框架或是單純的剪力墻更為水利的水平變形曲線。但鋼筋混凝土框-剪結(jié)構(gòu)是一個具有雙重承載體系的非常復(fù)雜的空間受力體系，力學(xué)分析難度較大，其優(yōu)化設(shè)計就更為復(fù)雜和難以實現(xiàn)。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的分部優(yōu)化設(shè)計，即是在結(jié)構(gòu)整體內(nèi)力分析完成后，根據(jù)梁柱各構(gòu)件的控制內(nèi)力進行截面優(yōu)化設(shè)計，確定滿足荷載效應(yīng)水平要求的各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何特征和配筋量的優(yōu)化結(jié)果，由此導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)的幾何特征和荷載特征發(fā)生變化。優(yōu)化結(jié)構(gòu)在現(xiàn)荷載作用下內(nèi)力分布特征發(fā)生變化，各構(gòu)件控制截面上的控制內(nèi)力也發(fā)生相應(yīng)變化，據(jù)此再進行新一輪的優(yōu)化設(shè)計。2.1鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法的具體步驟。1）初始選型：根據(jù)結(jié)構(gòu)平面、立面布置及建筑物設(shè)計使用功能，分析結(jié)構(gòu)所受的豎向荷載和水平荷載及其傳力路線，并考慮施工因素，歸并框架梁、柱的類型，初選梁柱的幾何尺寸。2）結(jié)構(gòu)分析：按照結(jié)構(gòu)的實際幾何構(gòu)造特征，計算結(jié)構(gòu)所受豎向荷載及水平荷載，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行空間內(nèi)力分析。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，將截面尺寸相同的構(gòu)件來控制截面內(nèi)力，根據(jù)其大小進行分類，并確定每一類構(gòu)件的設(shè)計控制內(nèi)力。3）截面優(yōu)化設(shè)計：針對每一種梁柱構(gòu)件的控制內(nèi)力進行優(yōu)化設(shè)計，得出優(yōu)化約束條件下的結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)造特征和配筋特征的優(yōu)化設(shè)計結(jié)果，從而構(gòu)成新的優(yōu)化意義上的設(shè)計結(jié)構(gòu)。4）收斂性判斷：在工程精度意義上選取一個較小的數(shù)值，作為檢驗結(jié)構(gòu)收斂性的條件，進行收斂性判斷，若優(yōu)化結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)基本一致，則認(rèn)為優(yōu)化結(jié)構(gòu)是收斂的，可以轉(zhuǎn)入下一步的可行性判斷，否則轉(zhuǎn)回第2）步重新進行結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化設(shè)計。5）可行性判斷：對優(yōu)化設(shè)計結(jié)果進行一次內(nèi)力分析，檢驗其可用性，若整體分析能夠滿足工程設(shè)計要求，則可按此方案進行配筋和構(gòu)造處理，作為最終的優(yōu)化設(shè)計結(jié)果。否則需根據(jù)工程經(jīng)驗和結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析結(jié)果進行局部調(diào)整，直到方案可用為止。2.2框-剪結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化。在對框架-剪力墻設(shè)計優(yōu)化時，其涉及的問題較多，主要的有三個方面。首先需要對結(jié)構(gòu)最優(yōu)設(shè)防水平進行決策，其次，還要對框架和剪力墻結(jié)構(gòu)的協(xié)同性、承載力、剛度及變形能力進行匹配設(shè)計，最后需要對結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進行優(yōu)化設(shè)計。高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計對于高層建筑工程的質(zhì)量具有極其重要的作用，所以對于高層建筑及超高層建筑的優(yōu)化設(shè)計是十分重要的，其不僅能夠使高層建筑結(jié)構(gòu)更加合理，而且對于高層建筑經(jīng)濟效益的實現(xiàn)及新型結(jié)構(gòu)形式具有更廣泛的研究和推廣意義。（本文來自于《工程科技》雜志?！豆こ炭萍肌冯s志簡介詳見.）
作者：滕寶權(quán) 單位：黑龍江省新建監(jiān)獄工程設(shè)計科
1現(xiàn)代高層建筑設(shè)計要點的幾個問題
1．1防火
高層建筑整體布局結(jié)構(gòu)繁瑣復(fù)雜，而且高層人口居住較為密集，因此居民日常生活中的防火問題應(yīng)充分考慮到。防火中一個重要的問題是防煙，煙霧窒息導(dǎo)致的傷害遠(yuǎn)大于明火的傷害，因此在高層設(shè)計時也要充分考慮煙霧的排放，樓梯設(shè)置位置考慮通風(fēng)條件，設(shè)計陽臺、窗戶、凹廊等增加排煙保證通風(fēng)。首先是人群疏散通道的設(shè)計要求，走廊、樓梯通道要保證暢通安全便于疏散。有采光、照明設(shè)備要保證正常工作避免踩踏事件的發(fā)生，并且要注意進行防火區(qū)的劃分。其次是消防設(shè)施的配備，設(shè)計時要將建筑物室內(nèi)、外消防給水系統(tǒng)設(shè)計到位，滅火器、消火栓的位置安排要科學(xué)合理。
1．2抗風(fēng)
高層建筑因為其高度比較高，不穩(wěn)定性很大，很容易受環(huán)境氣流的影響。在設(shè)計高層建筑輪廓時要考慮風(fēng)向、風(fēng)流的作用力。設(shè)計科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)盡量保護建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和牢固。將抗風(fēng)設(shè)計考慮到高層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中去充分分析和研究這一重要課題。
1．3電氣
高層建筑的用電包括樓層配電、消防電源、應(yīng)急照明以及電梯的用電。其中樓層配電是基本的設(shè)計要求，要保證配電線路的科學(xué)合理安排;消防電源作為緊急情況下必要的設(shè)施，應(yīng)該在高層建筑設(shè)計中給予充分考慮，作為緊急電源要與基礎(chǔ)供電電源分屬兩個不同區(qū)域的供電所，保證基礎(chǔ)用電停止時消防用電正常使用;應(yīng)急照明系統(tǒng)用電包括樓梯通道路線指示牌電源的供給、消防照明設(shè)備的使用等，要保證應(yīng)急照明系統(tǒng)的科學(xué)合理設(shè)置，便于疏散人群保證安全;電梯的用電，高層建筑設(shè)計電梯的設(shè)置是基本配備，要根據(jù)樓層居民人口數(shù)量來選擇相對荷載量的電梯，電梯的安裝也要選擇便捷、安全的位置，為了保證停電時電梯的運轉(zhuǎn)正常，電梯的電源也要相對獨立便于居民生活。
1．4防雷
高層建筑的高度和結(jié)構(gòu)集中度較高，容易受到雷擊。因此高層建筑設(shè)計中對于防雷的設(shè)計要求比較重要，常見的避雷設(shè)施有在易受雷擊的部位和建筑的頂端位置安裝避雷針、避雷網(wǎng)、避雷帶，注意接地裝置的設(shè)置。建筑物結(jié)構(gòu)中含有的金屬物體和閣樓等部位帶有的金屬物體都要進行接地處理，從而防止高層建筑受到雷擊災(zāi)害。
1．5生活垃圾處理
高層建筑居住人口多，生活垃圾種類多樣、數(shù)量龐大，生活垃圾的產(chǎn)生成為高層建筑設(shè)計應(yīng)該考慮的一大民生因素。如在指定地方設(shè)置垃圾收集區(qū)域，及時清理垃圾并做好清潔措施保障居民生活環(huán)境的優(yōu)美。
2高層建筑設(shè)計的發(fā)展趨勢
2．1智能實用性
智能化高層建筑正順應(yīng)了這一趨勢，其具備以下特點:1)生活舒適性。綠化、除噪、自然光及其他生活環(huán)境條件達(dá)到高質(zhì)量，使人們在生活中感覺更為舒適。2)便捷高效性。智能化的生活網(wǎng)絡(luò)控制，不僅提高了生活便捷性，也為都市化辦公手段節(jié)省人力、物力、空間、時間、支出等，提供了便于管理的通信、決策等一系列高效化工作水平。經(jīng)濟的發(fā)展、時代的進步以及科學(xué)技術(shù)的不斷改革創(chuàng)新，都成為高層建筑設(shè)計發(fā)展的必要條件。隨著人們越來越注重生活品質(zhì)的要求，利用高科技設(shè)計更為便捷的智能化控制的家居工作空間成為時代趨勢。對生活空間和辦公組織機構(gòu)的變更，以及辦公資源、網(wǎng)絡(luò)功能、辦公設(shè)備的變化和改革更具有時代性。3)安全性。高水平的科技管理生活、辦公，利用智能網(wǎng)絡(luò)控制，便于人身、財產(chǎn)的安全保護更為可靠。
2．2節(jié)能環(huán)保性
高層建筑設(shè)計規(guī)劃中，對節(jié)能環(huán)保元素的應(yīng)用也應(yīng)予以重視。一方面，選擇自然環(huán)境和地理環(huán)境都較為優(yōu)秀的位置建設(shè)，例如考慮交通便捷性、空氣環(huán)境質(zhì)量好、采光照明好等條件來規(guī)劃。另一方面建筑節(jié)能設(shè)計要貫穿建筑規(guī)劃設(shè)計，合理應(yīng)用環(huán)保技術(shù)，如太陽能電池板、地?zé)嵩O(shè)計、雨水回收系統(tǒng)等先進技術(shù)，以便形成系統(tǒng)的高層建筑節(jié)能體系，營造能耗低、環(huán)境舒適的居住環(huán)境。對空間的利用也要把握節(jié)能環(huán)保，充分考慮高層建筑的空間占用，科學(xué)合理的進行利用。本文來自于《山西建筑雜》雜志。山西建筑雜雜志簡介詳見
2．3欣賞價值性
隨著人們對于生活品質(zhì)的追求，對審美的要求也不斷的提高，高層建筑不再應(yīng)該是一棟棟冰冷的鋼筋混凝土，應(yīng)該給人們提供使用便捷的同時帶來相對應(yīng)的視覺享受。設(shè)計既實用又環(huán)保并有欣賞價值的高層建筑，其實也是對城市空間環(huán)境的一種點綴。例如上海的東方明珠、深圳的小蠻腰、臺北的101大廈這樣的地標(biāo)性建筑，不僅能為城市帶來旅游資源，而且還能推動城市的全方位發(fā)展。
3結(jié)語
隨著人們對環(huán)境的要求度越來越高，高層建筑對環(huán)境影響的重要性越來越被廣大設(shè)計者所重視，一般情況下大多會被人們忽視，引起能源損耗，對企業(yè)的收入造成影響，增加了企業(yè)的支出。在設(shè)計過程中更注重高層建筑對城市環(huán)境的平衡性和質(zhì)量的影響，所以在設(shè)計時要以創(chuàng)造出適宜的城市空間為依托，從而將高層建筑的設(shè)計向綠色環(huán)保的方向發(fā)展，對無功功率因數(shù)補償?shù)姆治龊陀懻?，了解到了無功補償對于供配電系統(tǒng)的重要性，所以在電氣設(shè)計中一定要對設(shè)備與系統(tǒng)進行有意識無功補償，相信這也是未來高層建筑的發(fā)展趨勢。
作者：邢濤 單位：山西省建筑設(shè)計研究院
如果總的建筑造型與結(jié)構(gòu)體系是經(jīng)過優(yōu)化的，附加的材料用量就會更加合理，可以比上述用量減少1/2或2/3。從抗震的角度，通過對震害的分析，結(jié)果表明，平面簡單對稱的建筑在地震時不易被破壞，比較容易通過采取抗震構(gòu)造措施提高抗震性能。所以建筑的平面及立面布置宜簡單、規(guī)則、對稱，避免出現(xiàn)突變，在立面的造型上不要過分追求新奇特，從而增加建筑成本。在建筑方案的初步設(shè)計階段建筑師就應(yīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計師緊密配合，依照抗震設(shè)計的概念設(shè)計原則，作出經(jīng)濟合理的建筑方案。
結(jié)構(gòu)設(shè)計一般都是在建筑專業(yè)已經(jīng)確定好的平面和豎向布置的基礎(chǔ)上來進行設(shè)計。先假定好構(gòu)件的尺寸，通過計算機，運用專業(yè)軟件計算后，如果有個別構(gòu)件超筋或控制指標(biāo)超限，則對局部構(gòu)件進行調(diào)整，直至沒有超筋或超限后，就開始畫施工圖。至于建筑方案是否完善;是否還可以再優(yōu)化;雖然控制指標(biāo)沒有超限，但是不是余量較多;構(gòu)件雖然沒有超筋，但是不是假定尺寸太大等情況，則心中無數(shù)，盲目設(shè)計。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計者，在接到建筑方案后，應(yīng)按照抗震規(guī)范的各項原則，在滿足使用功能的前提下進行經(jīng)濟合理性評價及方案優(yōu)化，然后再進行結(jié)構(gòu)方案的確定，并在多種方案的比較中確定出最佳結(jié)構(gòu)方案。在高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)是目前采用較多的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)《高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程》JGJ3－2010中規(guī)定，在抗震設(shè)計時，截面厚度小于等于300mm，各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻為短肢剪力墻，短肢剪力墻的抗震等級應(yīng)比所在建筑物抗震等級提高一級計算。
所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻結(jié)構(gòu)在墻肢的平面布置上應(yīng)減少采用短肢剪力墻的數(shù)量或避免采用短肢剪力墻。從而降低構(gòu)造鋼筋的用量。通過計算判斷高層建筑結(jié)構(gòu)方案是否可行的標(biāo)準(zhǔn)主要有:在風(fēng)荷載和地震荷載作用下樓層層間最大位移與層高之比的限值;結(jié)構(gòu)的振型曲線﹑自振周期以及風(fēng)荷載和地震作用下建筑物底部剪力和總彎矩是否在合理的范圍內(nèi)。如果建筑物的剛度過大，則周期就短，導(dǎo)致地震效應(yīng)增大，造成不必要的材料浪費;但剛度過小，結(jié)構(gòu)的變形就會加大，影響人們對建筑物的使用舒適度的要求。合理的剛度應(yīng)該如何確定，筆者經(jīng)過查閱有關(guān)資料，結(jié)論是:結(jié)構(gòu)按彈性計算的頂點位移與總高度之比(兩方向取大值)，建議對框架———剪力墻結(jié)構(gòu)，框架———筒體結(jié)構(gòu)，筒中筒結(jié)構(gòu)取1/2000～1/2500;對于剪力墻結(jié)構(gòu)取1/2500～1/3000。同時也要與其他因素綜合考慮。
高層建筑通過計算后，有許多構(gòu)件都是構(gòu)造配筋，對于大多數(shù)構(gòu)件，規(guī)范只規(guī)定了一個極限值，如柱子的軸壓比和最小配筋率等。有些限值又在很大的范圍內(nèi)波動，有些規(guī)范沒有規(guī)定，如剪力墻的最大配筋率等。但在設(shè)計時具體應(yīng)取多少合適還與設(shè)計人員的經(jīng)驗﹑習(xí)慣﹑對規(guī)范和計算機專業(yè)軟件中個別參數(shù)的理解程度等因素有關(guān)。因此。同樣一個工程，不同的設(shè)計者設(shè)計，會產(chǎn)生不同的設(shè)計結(jié)果。對于一些計算指標(biāo)和構(gòu)造要求應(yīng)該如何正確判斷取值，統(tǒng)一構(gòu)造做法，是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中一個非常重要的環(huán)節(jié)，應(yīng)予以重視。如果設(shè)計院或有關(guān)部門能提供一些標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計參考圖和各種構(gòu)造做法，讓設(shè)計人員，尤其是剛參加工作不久的設(shè)計人員作為參考，就能避免造成不必要的人為浪費。
在房地產(chǎn)開發(fā)項目中，土建費用在整個項目成本中占很大的比例。高層住宅及辦公樓結(jié)構(gòu)造價的百分比約為總工程造價的30%～35%。通過以上的論述可以表明，在高層建筑的設(shè)計中，對建筑方案和結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟合理性分析及優(yōu)化工作是非常重要的一個環(huán)節(jié)，也是容易被忽視的一個問題。這項工作做得好將會產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益。在方案的經(jīng)濟合理性分析和優(yōu)化的過程中，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師還應(yīng)創(chuàng)造性的結(jié)合，從建筑的整體性、功能性及實用性出發(fā)，綜合考慮問題，為用戶設(shè)計出更安全、經(jīng)濟、適用的作品。
作者：孟晶 單位：哈爾濱市建筑設(shè)計院
