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Abstract: in recent years, in order to alleviate the contradiction between the residents of residence and city development in China, high-rise building design to make full use of the space of the main status of possession in the architectural design types in. As the city construction, high-rise building leading to contour the eye-catching, limits the city places of public space. From the macro level city, the building itself and operation system of medium level, the construction of the indoor environment of micro-level comprehensive consideration, the green building to set up environmental protection, no pollution, recycling, energy saving, the concept of development, implementation of high-rise building and the modern city of the future sustainable development. The article in view of possible in high-rise building design problem in the work are briefly discussed, for reference only.
Key words: high-rise building design; planning system; design principles; design points
中图分类号:TU972 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
高层建筑结构的不断发展,尤其是城北区、华侨区的高层建筑建设、引水入城及公共服务配套设施等建设取得了重大突破,新兴的现代化城市已初具雏形,城市形象和品质有了很大的提高。新材料和新结构的应用,带动建筑的层数增多和高度的增加;建筑设计的发展不仅严格按照设计原则的要求,还要充分考虑建筑周边环境。
实例分析
以广西来宾某规划管理项目为例分析如下:来宾市位于广西中部,是在原来宾县的基础上成立地级来宾市。建市差不多10年来,来宾市始终把加快城市建设作为工作的重中之重,不断更新城市建设理念,采取超常措施,强力推进城市建设,“富规划、穷建设、重特色”以及“建高楼、种大树”探索出了一条后发展欠发达城市大规模推进城市建设的道路,取得了显著的成绩。
1、主要成效
来宾是壮族、瑶族聚居区,是文化的发源地,是体操王子李宁的家乡,还被评为全国观赏石之城。我们充分挖掘民族文化、文化、麒麟山文化、红水河文化、瑶族文化、土司文化、奇石文化等来宾丰厚的地方文化资源,并将融入高层建筑建设之中,打造富有民族文化特色的城市景观建筑或街区。
建市之初的来宾市区,规划档次低,建筑以“筒子楼”为主,杂乱无章,绿化率低,整座城市毫无特色和魅力可言。建市以来,市委、市政府把城市建设作为首要工作狠抓规划,多方筹资,强力推进城市建设,特别是高层建筑的建设,城市面貌发生了翻天覆地的变化。
①规划体系不断完善。
建市以来,来宾编制了两版总规,新版《来宾市城市总体规划2008-2025》于2008年8月启动修编,于2009年4月获自治区人民政府批复。新版总规获批后,立即全力着手控规的编制工作,至今,来宾市区范围内的各片控规均已编制完成;来宾已成为广西主城区控规覆盖率唯一达到100%的地级市,实现了城市规划的历史性跨越。另外,还根据我市实际情况,编制市区范围内各重要片区、旧城改造片区等片区的城市设计,使我市的高层建筑规划的具体布局和思路更明确,更具有立体感。
②高层建筑开发理念及建设情况。
高层建筑建设和发展已有百余年的历史,是居民生活中一种重要的建筑类型。随着生产力进一步发展,居民生活水平进一步提高,更多的外来人员集中到城市中工作生活,城市不断向周边扩展,为提倡国家节约集约土地等相关政策,在较小的土地范围内建造更多的房屋,市委领导班子树立向 “空中”发展的现代城市理念,坚持“建高楼、建大楼、建漂亮的楼”,且要求我委在审批建筑方案时,高层建筑的每个项目必须遵循“富规划、穷建设,两高一低(高绿地率、高容积率、低建筑密度)、三透(透风、透气、透亮)、山墙间距必须大于20米,单栋建筑长度必须小于40米、建设水系以及严格执行规划条件”的原则,经过几年的洗礼,不同风格、不同造型的高层建筑错落有致地布局在城区内,给居民生活带来了更多空间,也丰富了我市的城市轮郭线,使我市变得更加美丽。充分体现了高层建筑技术、美学、文化等魅力,大大提升了来宾市的城市形象和品质。同时,为居民生活带来了更多工作生活的使用空间,带来了更多的绿地,也带来了高雅丰富的城市规划,使得城市越来越漂亮,居民的生活水平也得到很大的提高。
二.高层建筑设计原则
1.高层建筑的规划设计
结合上述实例分析可得城市中和各建筑之间所有的空间形式形成城市空间。建筑以几何体征和审美质量等以不同的高低层次联系起来,形成清晰可辨的城市空间。从人的知觉、心理、行为分析城市空间的合理性。掌握高层建筑城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列,依据尺度的统一性,控制高层建筑物与城市、整体与局部、局部与局部和建筑与人保持良好的有机统一。现阶段,高层建筑已成为各大城市中主要建筑类型。有些地区在高层建筑生态上,大肆消耗资源,没有遵循高层建筑的生态性,污染周围的环境,对自然资源和生态系统产生影响。高层建筑设计者没有从建筑实用的原则出发,追求立面形式,贪大求高,建筑设计节能意识淡薄,忽略生态环境的保护,高能耗、低效益的高层建筑最终成为被遗弃的建筑。高层建筑以其本身的规模对城市街区的集中化、协调化具有重要的影响,高层建筑设计应该符合城市规划要求。根据用地性质和控制性详细规划进行合理的规划,对用地进行场地设计;按照建筑红线和道路红线控制用地范围;根据建筑容积率、建筑密度、绿化率等建筑技术经济指标对基地进行强度控制;根据场地周围环境,确定建筑高度、交通出入口方位、建筑朝向等基本设计要素;按照建筑控制红线退让确定允许建造建筑物的范围。
高层建筑的位置、高度的确定应该依据城市尺度、传统文化,避免不当的尺度影响城市传统的历史文化,改变了与城市有机协调的比例关系。把握高层建筑裙房、主体、顶部三部分的尺度比例,对强调建筑整体尺度均衡有很重要的意义。确定一个统一的尺度参考系,其各部分细部尺寸在整体尺度上划分,各个主要部分进行很细的划分,通过等级性的尺度让各个部分造型构成丰富的立面。为了考虑高层建筑临街面的尺度对街道行人的舒适度,一般将高层建筑的主体后退,其底层的裙房沿街布置,减少了高层建筑对街道的压迫感。临街面的高层建筑应该保持一致,通过相互呼应形成街道空间和视觉的连续性。
2.高层建筑的设计原则
把握建筑形体的长度、宽度、整体与部分、整体与城市之间的比例关系,以人的尺度作为参考系数,结合人观察的视点、视距、视角,达到与高层建筑的亲近度,控制城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度等高层建筑的外部尺度。把握建筑的整体尺度,运用屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。结合人的尺度、满足人的使用舒适,把握高层建筑各种尺度,创造合理的高层建筑外部造型。高层建筑采用生态性设计,控制建筑平面和体形系数可以有效地降低舒适空间的平均成本。高层建筑的设计与基地相关,充分利用建筑形式、植被和遮蔽带最大限度地开发利用建设场地。在高层建筑设计过程中加强建筑节能意识,考虑城市环境定位高层建筑,增大建筑南向的开窗面积,尽量减少北向、东向的开窗面积,减少热损失,保持室内舒适的温度环境达到建筑节能的目的;优化围护结构墙体设计,在保证高层建筑的形体简单、构造合理的情况下,减小体形系数,选用建筑保温材料。根据场地所在地区的气候、地理条件、文化传统,因地制宜,以人为,以环保化、无污染、可循环、节省能源的绿色建筑发展观念实施绿色设计。
三、高层建筑未来设计方向
(一)高层建筑和城市相互依存、相互影响。城市通过城市规划对城市建设进行综合部署,来实现一定时期内城市发展的目标,为居民提供良好的工作、居住、游憩和交通环境。高层建筑,从商业上讲,它能使其投资者获自利更多,并且可以放置更多货物、安置更多需要安置的人,收入更多租金;从景观角度讲,高层建筑丰富了我市景观,能够创造优美的天际线、从城市关系上讲,它可以反映我市经济水平和发展程度。高层建筑的开发将增加城市的就业,与之相关的城市设施、技术、材料、交通得到发展,进而促进整个城市的发展,城市发展了,更多的高层建筑将拔地而起,从而推动了高层建筑的建设。
(二)一座城市所有的新建筑皆对城市的形成及其系统产生影响,高层建筑要充分考虑城市及其系统的形成、优美良好的天际线的形成、统一的城市立体轮廓,协调的外立面、造型及色彩,要避免城市空间的杂乱无章。如广场、道路、开放的水系和绿地所看到的天际线,会直接影响人们的日常生活,城市天际轮廓线不仅影响人从所看的景观,也直接影响到市内居民的生活与视觉观赏;在历史标志建筑及重点文物保护单位附近应注重高层建筑高度的控制,要搞好过高过大宜适当采用保护建筑的元素,有效保护历史文化特色。
(三)高层建筑布局规划技术路线及实际建设情况
高层建筑布局规划的目的是根据城市实际情况和发展潜力,从宏观和微观两个层次进行控制和发展潜力,从宏观和策观两个层次进行控制,引导高层建筑合理布局,从而使高层建筑得到良性开发,达到城市经济与城市环境的共同发展。
总结
伴随着城市发展的步伐不断加快,城市土地资源与人们居住环境的矛盾也日益突出,因此高层建筑设计方案越来越受到人们亲睐。高层建筑的优势在于建筑本身的占地面积少,充分利用空间优势有效的缓解了土地紧张的情况。现阶段,随着高层建筑如雨后春笋般拔地而起,给人们的生活也带来了便捷。因此,高层建筑设计成为了建筑设计工作者的工作重点。
参考文献:
1.包玉坤.,浅谈现代高层建筑设计[J],经营管理者,2011.
2.张世海,王光远,欧进萍;高层建筑结构抗震选型的只能评价方法[J];世界地震工程;2002年03期
3.冯玉英.,浅谈高层建筑的结构设计[J],建筑知识.
关键词: 高层建筑;建筑设计;原则;
0、前言
目前,我国很多城市的建筑物无论从外观造型还是地理分布角度来观察,都显示杂乱无章,建筑的整体性失衡,纷繁无序,无法产生亲近感。造成这一现象的原因主要是因为在我国高层建筑建造时都以“新、奇”为设计原则,过分追求自身建筑的与众不同,显示出自身独有的特性,而并未对城市建设中高层建筑设计要点问题进行认真的考虑研究。因此,对高层建筑设计要点的研究是具有重要意义的,有助于提高城市高层建筑物的整体性和亲近感。1、高层建筑中建筑设计原则
1.1 有序性以及结构性设计原则
在高层建筑工程设计中,根据系统的层次性、有序性,同一层次的系统之间存在相干性的系统关系。因此,在设计中必须正确区分环节使用功能,以及各个环节的关系特点,通过合理组织建筑工程设计空间序列、流线,保障设计合理性。另外,结构作为建筑工程设计的结合万式,不仅广泛存在于建筑事物中,同时也是建筑性能的核心载体,系统形成过程直接关系建筑设计整合差异。
1.2 动态联系设计原则
联系设计原则在建筑工程设计中,是在综合考虑的基础上,将考察对象具体的融入到建筑系统和建筑环境中。环境作为建筑工程设计的外界条件,体系在一定的环境中形成、维持、发展,它与建筑工程设计外界系统相互影响、作用; 通过体系从而增强建筑工程设计资源压力、系统功能。动态原则,主要是指探究内外联系、系统变化、系统发展方向以及活动方式、速度时,不断探索建筑体系发展应用、动力以及相关运作规律。
1.3 综合性和整体性设计原则
在当代高层建筑设计中,整体性设计原则是将建筑物从细小部分进行整理规划,通过明确发展规律和构成,在部分和整体中形成相互结合、依赖以及制约的关系,从而正确展示建筑工程设讦运动规律以及系统特征。高层建筑设计综合性原则,从建筑设计要素、功能、结构组成、发展历史以及相互关系等方面进行综合整体考察,在建筑设计综合考虑的过程中,进行基础性综合分析; 将每个层次的分析结果具体的反映到整体以及综合考虑过程中; 通过严格对照比较结果,从新进行建筑工程设计分析修改、整合完善,从根本上保障建筑设计整体和部分的高度统一。
2、现代高层建筑设计中应当考虑的因素
现代高层建筑设计中应当考虑的因素一是环境。高层建筑所处的环境位置也将影响到设计。二是季节。不同季节对于建筑所需热能有所差异。在冬季风较强就带来较大的热损失,而增加冷空气中的渗透量,就会导致室内热损失有所加大。因为建筑中一些部位处理不够妥当,墙体内部易产生冷凝水。因此,在高层建筑保温材料选择上,高层建筑构造所具有的合理性要建立于科学和可靠的前提下。三是风荷载。风荷载是结构设计中的重要控制因素。鉴于建筑物高度的提升,风荷载所具有的影响变得愈来愈大。高层建筑除地震作用下的水平力之外,最为主要的侧向荷载为风荷载,在荷载组合中常常会取得控制性的作用。
3、高层建筑设计所必需要注意的问题
3.1 高层建筑的规划设计
在对高层建筑进行规划设计时,一方面要避免高层建筑的过度密集,不然会给城市带来过多的空间压力,不利于居住和办公的便利性,还会造成交通拥堵、玻璃幕墙光污染等问题; 另一方面要考虑到高层建筑与城市街道的和谐统一,因为高层浇筑一般分布在商业中心地带,交通压力本身就比较大,因此在规划设计过程中应当采取相应的街道扩展措施。
3.2高层建筑的抗震设计
1) 在对高层建筑进行抗震设计时,应该注意以下的问题: 构造柱是否已经设置在了大厅的四角和外墙的转弯处,且位置是否正确; 此外,还要注意山墙和纵墙的交界处是否设置了抗震构造柱和是否用构造柱代替了砖墙承重等问题。2) 缺乏岩土工程勘察资料或者资料不全。在缺乏岩土工程勘察资料的情况下贸然进行施工是不可取的。若没有相关的岩土工程勘察资料,设计时就缺少了必要的依据,对此我们要注意以下情况: 在设计方案会审后或者规划设计阶段便直接进行设计施工图; 在扩初设计会审后就直接进入施工图设计。3) 抗震设防标准掌握不当。在高层建筑设计时要严格按照《建筑抗震设防分类标准》划分的设防等级,不能任意的提高或者降低设防等级,前者会造成工程投资超支,后者则会影响整栋建筑的安全性,不利于抗震。
3.3 高层建筑的节能设计
在对高层建筑的节能设计时,应当充分考虑到地区、方位、朝向、建筑布局、地形地势等客观因素,重视地热、风能、太阳能等清洁能源的应用。在对单体建筑进行设计时,要保证有充足的迎风面,冬季都有充足的日照,以满足采暖、通风与采光的要求; 还应当重视节能材料、节能技术和节能工艺在高层建筑设计中的应用与推广。
3.4 高层建筑设计中的安全问题
高层建筑的安全问题涉及到防火、抗风、消防、配电、安全通道、电梯等很多方面。为了确保高层建筑运行安全,要建立健全的安保体系,引进专业的人才进行安全设计与维护,对各个环节制定严格规范的安全手册与标准并严格执行。此外,也要加强对高层建筑业主、租户的宣传教育,建立相互监督管理机制以及各种突发事件的处理机制。
1) 人员疏散困难设计。众所周知,高层建筑往往是人群分布密集的区域。如果发生火灾,除了消防专用电梯之外的其他电梯必须马上降至底层暂停使用,这样人员的疏散必须通过楼梯,大大延长了疏散的时间和增加了疏散的难度。因此,在设计时要注重人员疏散问题。2) 火灾扑灭问题。高层建筑一旦发生火灾,在灭火过程中,就会遇到建筑周围场地小或者登高高度受限等具体问题。
4、高层建筑设计向节能环保发展
1) 在建筑设计中,原则上应减少建筑物外表面积,适当控制建筑体型系数,减少建筑面宽,加大进深或增加组合体,建筑平面宜选用如“一”字型等较为简洁规整、能够获得较多日照和较少东西的平面型式,以减少夏季热辐射和冬季冷风渗透量,体型复杂、凹凸面过多的点式低、多层及塔式高层住宅,建筑的外表面积和体型系数大,对节能不利。坡屋面建筑与平屋面建筑相比,其坡屋顶增大了屋顶的热交换面积,加大了能耗,因此不利于房屋的节能。
2) 结合建筑形体空间的处理,可以在建筑物中设通风口,加强气流组织,改善小区内部的通风条件。从建筑外观形态上来谈,影响能耗大小主要有两个因素,一个是建筑绝对的大小,也就是我们常说的体量,另一个就是平面是否紧凑。强调因地制宜,地理条件、气候、文化传统不同,所做出的设计也应该不同。
3) 在小区规划设计中要与建筑节能设计互相配合,统筹考虑建筑朝向、日照间距,通风、景观绿化,合理应用雨水回收系统,透水地面砖等节能、环保技术以及配套设备采取的节能措施,大力推广部分太阳能热水供应系统等先进技术,以形成系统的住宅建筑节能体系,营造能耗低、环境舒适的居住环境。
4) 在高层建筑的规划中还要特别注重对建筑节能问题的探究,要与自然环境和地理条件相适应,从项目选址、交通组织、环境绿化、空气质量、噪声、采光与日照、小气候等方面提出要求,合理选择住宅建设用地,避免有害环境对居住环境的影响。
关键字:地下室、汽车库设计、防火设计、防水设计
Abstract: on some in the basement of the design process, and the points for attention of each professional cooperation and fire prevention design, design of waterproofing of basement of the main points.
Key words: the basement, garage, fire prevention design, design the waterproof design
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
随着现代化进程的加速,用地越来越紧张,高层建筑和地下室的出现日益频繁,特别是在南方地区。地下室的功能一般为汽车库、非机动车库、设备用房及公建的一些后勤用房。
首先,谈谈地下室在方案设计时需要注意事项:
居住建筑的地下室,居住建筑多为剪力墙结构,且上部户型决定了柱网尺寸,无法先考虑地下室柱网的经济型。但公共建筑的地下室,譬如办公,目前采用的结构形式多为框架或框筒结构,这时候考虑地下室柱网的经济型显得尤为必要,一般以8m~8.4m为宜,可以停三部小车,且在车道的布置方面也非常灵活,因为地下室的造价昂贵,所以面积绝不要浪费,设备用房尽量放在一些不能停车且尽量靠近楼梯的地方,因为将来划分防火分区时,设备用房可能单独成区。
在方案设计时,还要考虑车道入口的选择。一般采用的都是坡道式汽车库,首先应判断汽车库的建筑分类,大于500辆为特大型,301~500辆为大型,51~300辆为中型,小于50辆为小型。大中型汽车库的库址,车辆出入口不应少于2个,特大型汽车库库址,车辆出入口不应少于3个,并应设置人流专用出入口。各汽车出入口之间的净距不应大于15m。出入口的宽度,双向行驶时不应小于7m,单向行驶时不应小于5m。车辆出入口,距离城市道路的规划红线不应小于7.5m,并在距离出入口边线2m处作视点的1200,范围内至边线7.5m以上不应有遮挡视线障碍物,与城市人行过街天桥、地道、桥梁或隧道等引道口的距离大于50m;距离道路交叉口应大于80m。在谨遵上述原则下,选好骑车出入口,接下来就是汽车的布置,汽车的停车方式可采用平行式、斜列式和垂直式,或采用三种停车方式。我们一般采用的是垂直式为主。平行式或斜列式为辅的布置方式,车型以小型车为主,车位尺寸为2.4mx5.3m~2.5mx5.5m。各车型建筑设计最小停车带、停车位、通车道宽度详见下表:
在完成方案设计之后,进入方案设计完善,初步设计阶段,这时候重中之重的是与各专业的配合,净高的控制及各设备用房的确定。首先,谈与人防的配合。在广州,人防由专门的设计院设计,设计院的建筑设计人员在人防这方面负责的是与它的配合、复核它对地下室的影响。人防的等级分类,对建筑地下室的影响,因人防而致使结构楼板加厚,对净高的影响,人防口部的设置,人防风井与设备风井的结合,人防风井对建筑的影响,人防本身功能净高的要求等等问题,人防功能的设置及面积要求应按照规划要求来设计。人防的防护单元的设置会结合建筑的防火分区,所以沟通以及配合显得尤为重要。
建筑与设备的协调:
通风专业:因风管的截面积相比其它的设备管道而言,是比较大的,而且地下室的管道找坡坡度较大,所以由此来控制净高是必要的,通风专业还有风井要通至上部,所以除了考虑风井对地下室的影响外,还应考虑其对上部建筑及总平面环境的影响。风井设置时按防火分区来划分的,一般(以地下室而论),一个防火分区4000平方米,设置一台进风、两台排风为宜。每个防火分区都应有自己专用的进排风。
电气专业:电气专业一般会将电气设备用房(即高压配电房、低压配低房及变压器室、发电机房等)放在地下室,首先要注意的净高问题,电气的设备用房要求净高4.0米,其次,发电机房需要专用的进、排风,不得与其它的合用。
水专业:水专业在地下室的有消防水池、生活水池及生活、消防水泵房,注意的是水池的容积应满足,并留够做人孔的位置,人孔分为侧人孔和顶人孔,生活水池一般会采用成品水箱。
地下室防火设计,设备用房与汽车库单独成区。地下室的防火分区面积为500平方米,地下汽车库的防火分区面积为2000平方米,当局部设有自动喷淋系统时,可局部加倍。高层建筑内的商业营业厅、展览厅等,当设有火灾自动报警系统和自动灭火系统,且采用不燃烧或难燃烧材料装修时,地下部分防火分区的允许最大建筑面积为2000平方米。
汽车库的防火分类按下表:
车库类别 一类(大型库) 二类(中型库) 三类(中型库) 四类(小型库)
汽车库(辆) >300或>10000平方米 151~300或5000~10000平方米 51~150或2000~5000平方米 ≤50或≤2000平方米
修车库(车位) >15 6~15 3~5 ≤2
停车场(辆) >400 251~400 101~250 ≤100
注:1、屋面停车场的建筑面积可不计入车库的建筑面积之内。
2、若屋面停车场与下面汽车库无任何连通口,则屋面停车场的停车数量单独计算;否则应计算在汽车库的总车辆数内。
3、复式汽车库的建筑面积按本表的规定值减少35%。
地下室的耐火等级:
1、高层建筑地下室的耐火等级应为一级。
2、 地下汽车库的耐火等级应为一级。
地下室的安全疏散要求:
1、地下室的每个防火分区的安全出口不应少于两个。当有两个或两个以上防火分区,且相邻防火分区之间的防火墙上设有甲级防火门时,每个防火分区可分别设一个直通室外的安全出口。
2、地下室当房间面积不超过50平方米,且经常停留人数不超过15人的房间,可设一个门。人员密集的厅、室疏散口总宽度、应按其通过人数不小于1.0m/百人计算。
3、汽车库内的人员安全出口与汽车疏散口应分开设置。地下汽车库每个防火分区的人员安全出口不应少于两个,但同一时间的人数不超过25人或汽车库为四类汽车库时,可设一个安全出口。
4、地下汽车库内不应设置修理车位、喷漆间、充电间、乙炔间和甲、乙类物品储藏室。
接下来应该考虑的就是在施工图设计中的地下室防水设计。
一般而言,地下室防水设计应结合设防水位的高度,遵循“防、排、截、堵、疏相结合,刚柔并济、因地制宜、综合治理”的原则。
地下的防水等级标准详见下表:
地下室防水设防要求,应根据设防水位高度、使用功能、结构形式、环境条件、材料性能及施工方法等因素合理确定。一般南方地区采用的都是明挖法,明挖法地下工程的防水设防要
求应按下表:
注:明挖法地下工程防水层和保护层施工完毕检查合格后应及时回填,工程周围0.8m范围内的回填土宜采用2:8灰土并分层夯实。
地下室的防水设计内容主要包括:1、掌握设计依据:如有关设计管饭、工程使用性质、水文地质资料、防水材料性能、施工现场条件等;2、确定防水等级和设防要求;3、确定防水混凝土的抗渗等级和技术指标;4、确定防水层选用的材料做法及其技术指标;5、确定工程细部构造的防水措施、选用材料及技术指标;6、确定工程的防排水系统、地面挡水、截水系统及工程各种洞口的防倒灌措施。
地下室建筑设计应考虑的问题大致如上所述,因其位置的原因,重中之重的防火设计和防水设计,希望能在今后的地下室设计中考虑的更加周全。
参考文献:
《汽车库建筑设计规范》JGJ100-98
《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(005年版)
《地下工程防水设计规范》CB50108-2008
《建筑专业技术措施》 北京市建筑设计研究院
关键词:高层 建筑设计 发展 趋势
高层建筑的设计兴建,只单纯考虑建筑物自身的建设尺度远远不够,要注重全面建设尺度的考量计划,如环境尺度、建筑整体尺度以及近人尺度三个主要方面的考量。环境尺度,包括考虑高层建筑所处城市地理位置、城市大小、周围街道尺度环境、建筑物的轮廓设计要求等,要根据具体的环境比例安排高层的建设; 建筑整体尺度,包括高层建筑的各个组成部分,如楼层主体、顶部结构等各部门的比例协调统一等注意相对尺度,而且要注意高层建筑中细节部分的层次要求。近人尺度,其实是人们对高层建筑的一个整体感官把握,注重人为感觉、使用价值和审美要求,设计尺度应参考多数人的尺度系数与之成为相应比例,特别是人们接触到的细节部分如台阶、门、窗、阳台、柱子、装饰等尺度的处理。只有从环境、建筑、人这三个方面充分考虑才能促成三者之间的和谐平衡。
一、高层建筑设计的原则
1 选用适当的计算简图:结构计算是在计算简图的基础上进行的,计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生,所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点,但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。
2 选择合适的基础方案:基础设计应根据工程地质条件、上部结构类型与荷载分布、相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析,选择经济合理的基础方案,设计时宜最大限度地发挥地基的潜力,必要时应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告,对一些缺少地质报告的建筑应进行现场查看和参考临近建筑资料。通常情况下,同一结构单元不宜用两种不同的类型。
3 合理选择结构方案:一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案,也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确,传力简捷。同一结构单元不宜混用不同结构体系,地震区应力求平面布置和竖向布置规则。
1、 防火
高层建筑整体布局结构繁琐复杂,而且高层人口居住较为密集,因此居民日常生活中的防火问题应充分考虑到。防火中一个重要的问题是防烟,烟雾窒息导致的伤害远大于明火的伤害,因此在高层设计时也要充分考虑烟雾的排放,楼梯设置位置考虑通风条件,设计阳台、窗户、凹廊等增加排烟保证通风。首先是人群疏散通道的设计要求,走廊、楼梯通道要保证畅通安全便于疏散。有采光、照明设备要保证正常工作避免踩踏事件的发生,并且要注意进行防火区的划分。
2、抗风
高层建筑因为其高度比较高,不稳定性很大,很容易受环境气流的影响。在设计高层建筑轮廓时要考虑风向、风流的作用力。设计科学合理的结构尽量保护建筑物的结构稳定和牢固。将抗风设计考虑到高层的建筑结构设计中去充分分析和研究这一重要课题。
3、电气
高层建筑的用电包括楼层配电、消防电源、应急照明以及电梯的用电。其中楼层配电是基本的设计要求,要保证配电线路的科学合理安排; 消防电源作为紧急情况下必要的设施,应该在高层建筑设计中给予充分考虑,作为紧急电源要与基础供电电源分属两个不同区域的供电所,保证基础用电停止时消防用电正常使用; 应急照明系统用电包括楼梯通道路线指示牌电源的供给、消防照明设备的使用等,要保证应急照明系统的科学合理设置,便于疏散人群保证安全; 电梯的用电,高层建筑设计电梯的设置是基本配备,要根据楼层居民人口数量来选择相对荷载量的电梯,电梯的安装也要选择便捷、安全的位置,为了保证停电时电梯的运转正常,电梯的电源也要相对独立便于居民生活。
4、供水
高层建筑设计的消防给排水的积水量和水压,通常情况下市政的管网供水系统都没有达到这样的要求,还有可能还会出现一些如单路进水的情况,因此我们就必须进行人工建造一些蓄水的容器。消防给排水可以和生活、生产用水同用一个蓄水池,这样既可减少蓄水池建造的成本,还可以减少消防成本。
在供电系统优化原则中首先要保证的就是系统的适应性,这时为了让电气设备的功能得到最大的发挥。然后是需要考虑供配电系统的安全可靠性。在设计线路的时候,必须要让线路具有绝对的绝缘强度和距离、热稳定性能和负荷性能都必须稳定,才可以保证尾电设备安全有效的使用。在设计供配电系统的时候,需要设置一定的防雷击设备和防雷设备。
3 高层建筑设计的发展趋势
1、智能实用性
智能化高层建筑正顺应了这一趋势,其具备以下特点:1) 生活舒适性。绿化、除噪、自然光及其他生活环境条件达到高质量,使人们在生活中感觉更为舒适。2) 便捷高效性。智能化的生活网络控制,不仅提高了生活便捷性,也为都市化办公手段节省人力、物力、空间、时间、支出等,提供了便于管理的通信、决策等一系列高效化工作水平。经济的发展、时代的进步以及科学技术的不断改革创新,都成为高层建筑设计发展的必要条件。随着人们越来越注重生活品质的要求,利用高科技设计更为便捷的智能化控制的家居工作空间成为时代趋势。3) 安全性。高水平的科技管理生活、办公,利用智能网络控制,便于人身、财产的安全保护更为可靠。
2、节能环保性
高层建筑设计规划中,对节能环保元素的应用也应予以重视。一方面,选择自然环境和地理环境都较为优秀的位置建设,例如考虑交通便捷性、空气环境质量好、采光照明好等条件来规划。另一方面建筑节能设计要贯穿建筑规划设计,合理应用环保技术,如太阳能电池板、地热设计、雨水回收系统等先进技术,以便形成系统的高层建筑节能体系,营造能耗低、环境舒适的居住环境。对空间的利用也要把握节能环保,充分考虑高层建筑的空间占用,科学合理的进行利用。
3、 欣赏价值性
随着人们对于生活品质的追求,对审美的要求也不断的提高,高层建筑不再应该是一栋栋冰冷的钢筋混凝土,应该给人们提供使用便捷的同时带来相对应的视觉享受。设计既实用又环保并有欣赏价值的高层建筑,其实也是对城市空间环境的一种点缀。
总之,高层建筑是人为设计、为人服务的城市建设项目,因此以人为本的建筑理念应该是高层建筑设计的根本要求。应充分考虑人们对高层建筑的视觉观感、亲近感等要求,把冰冷的混凝土钢筋水泥建造的高楼大厦真正的变成人们生活的一部分,有亲切感和实用感。
参考文献:
也暴露出诸如能耗、消防安全等问题。笔者结合青岛鲁商广场项目,
与同行分享超高层建筑设计的经验。
1 项目概况
青岛鲁商广场本项目选址在青岛市南区核心位置,地块形状
不规则,地势东南高、西北低,最高点与最低点高差约为5.45m,
用地面积32 996.30m2。
本项目由鲁商置业有限公司开发建设,是集商业、餐饮、影院、
办公于一体的综合建筑。地下二至四层主要功能为机动车停车库和
设备用房,地下一层至地上五层为商业、餐饮和娱乐功能,地下室
及一至五层商业裙楼部分整体连通,裙楼上部为两栋独立的超高层
办公塔楼,1# 塔楼地上28 层,高138.85m;2# 塔楼地上32 层,
高158.85m。总建筑面积270 492m2(其中地上166 233m2,地
下104 259m2)。
2 设计要点
2.1 核心筒基本布置原则
核心筒设计是标准层平面设计的核心内容。其设计原则是应
方便结构布置合理、经济和设备使用便捷,并能高效利用空间。一
般情况下,核心筒位于标准层的形心,形状应与标准层平面轮廓相
关联,占据采光和通风不利的中心位置,将周边光线和视线良好的
撰文 张东华 中国建筑标准设计研究院
青岛鲁商广场超高层建筑设计要点简介
位置留做使用空间。
项目中1# 塔楼将核心筒置于标准层的形心,把一个卫生间从
剪力墙的范围内剥离出来,同时,为了满足结构体系需对称布置,
将空调机房及竖井也从剪力墙内提出。在高区时,把这个卫生间置
于低区电梯井的位置,既实现了结构的高效和各种系统恰当的平衡,
又在高区每层增加了29.46m2 共计206.22m2 的可使用面积,达到
了办公楼使用效率最大化的设计目标。
2.2 核心筒电梯设计
超高层核心筒的设计中最重要的内容是电梯的设计,主要包
括电梯数量、电梯分区方式和电梯布置方式的确定,可以参照《全
国民用建筑工程设计技术措施2009——规划建筑景观》。本项目
核心筒设计中把两部消防电梯设在一处,与一部疏散楼梯共用一个
前室,这样理论上可以节省4m2 的前室面积,且利于形成较高品
质的服务电梯厅。2# 塔楼共有32 层,由于只在16 层设
置了一个避难层,与现有规范冲突,后经性能化设计和专家评审,
要求将避难区的面积做到本层建筑面积的50%。我们尽量压缩设
备机房的面积,达到了这一标准,同时满足《高层民用建筑设计防
火规范》中第6.1.13 条对避难区的净面积的要求。另外,
由于外立面造型的需要,屋顶无法设置直升飞机停机坪,经过与当
地消防部门的沟通,同意取消这一设置。
Design of a High-rise Building
237
2.3 节能设计
当今玻璃幕墙几乎是世界各大城市办公楼立面的主流,它外
观简洁、通透、富有现代感,然而也带来了建筑能耗的增加。如何
解决这个问题,至今是个难题。较新的技术手段如使用双层玻璃幕
墙,还处在基础理论研究阶段,尚未广泛推广[1]。就现阶段来说,
严格遵守公共建筑节能设计标准,通过设计手段减小窗墙比是有效
降低建筑能耗的一种方法。
原RTKL 方案设计中,外立面全部为透明封闭的玻璃幕墙,
平均窗墙比大于0.6。参照暖通专业对于严寒地区B 类办
公建筑的相关研究结论:“窗墙比增加0.1,耗能量约增加3%;
在公共建筑节能设计中,各朝向的最佳平均窗墙面积比为0.4,平
均窗墙面积比如果超过0.6,在目前的节能技术条件下,要满足公
共建筑节能设计标准的要求就不经济了”。
为此对原方案进行了修改,增加了大面积的实体幕墙,并增
加了可开启窗扇。经过调整,建筑的平均窗墙比降低
了33%,根据文 的研究,该调整可使建筑总能耗减少3.4% 左右,
空调系统能耗减少约6.7%。
参考文献
[1] 刘晶晶,林波荣,秦佑国.关于双层玻璃幕墙节能辅助设计方法探讨. 华中建筑,2006(5).
关键词:城市建设;高层;建筑;设计
Abstract: a building is a symbol of the city, the stand or fall of it to a city of image is a big influence, especially in high-rise buildings, reasonable construction design is high-rise building and the urban space is the important basis of harmony. In this paper, the construction of the city the main points of the senior architectural design is discussed.
Key words: the city construction; Top; Architecture; design
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
建筑设计是科学与艺术、逻辑思维与形象思维相结合的多科学的创造性劳动,由于其决策及评价标准的综合性,必须采取综合管理的方式才能协调好各方面的关系,更加充分地体现城市意识。 建筑除了本身的功用外,也被誉为凝固的艺术 。重要的建筑是一个城市的象征,它的好坏对一个城市的形象影响也是很大的,特别是在高层建筑中 ,合理的建筑设计是高层建筑是否与城市空间融洽的重要依据。
一、城市建设中高层建筑的设计原理
高层建筑设计时,不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造,而应以人的尺度为参考系数,充分考虑人观察视点、 视距 、视角,和高层建筑使用亲近度,从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感,把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度:城市尺度、整体尺度、 街道尺度、 近人尺度、 细部尺度。
1、城市尺度。高层建筑是一座城市有机组成部分, 因其体量巨大, 高度很大, 是城市的重要景点, 对城市产生重大的影响。从对城市整体影响的角度来看, 表现在高层建筑对城市天际轮廓线的影响, 城市的天际轮廓线有实、虚之分, 实的天际线即是建筑物的轮廓,虚的天际线是建筑物顶部之间连接的光滑曲线, 高层建筑在城市天际线创造中起着重要的作用, 因城市的天际轮廓线从一个城市很远的地方就可以看见, 也是一座城市给一个进入它的人第一印象。
高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响, 高层建筑的位置、高度的确定, 也应充分地考虑该城市尺度、传统文化, 不当的尺度会对城市产生不良的影响, 改变了城市传统的历史文化, 也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系。
2、 整体尺度。建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的,高层建筑一般由三个部分组成的裙房主体和顶部,也有些建筑在设计中加入了活跃元,以使整栋建筑造型生动活跃起来。 一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系,而这三个部分尺度的确迫感。
3、街道尺度。街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知,也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定,主要考虑到街道行人的舒适度,高层建筑主体因为尺度过大,易向后退,使底层的裙房置于沿街部分,减少了高层建筑对街道的压迫感。 为了保持街道空间及视觉的连续性,高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致,宜有所呼应。
4、近人尺度。近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉 。这部分经常为使用者所接触,也易被人们仔细观察,也是人们对建筑直接感触的重要部分。 其尺度设计应以人的尺度为参考系,不宜过大或过小,过大易使建筑缺少亲近性,过小则减小了建筑的尺度感,使建筑犹如玩具。 在近人尺度处理中,应特别注意建筑底层及入口的柱子、 墙面的尺度划分,檐口 、门窗及装饰的处理,使其尺度感比以上几个部分更细。
5、细部尺度。细部尺度是指高层建筑更细的尺度,它主要是指材料的质感。 在生活中,有的事物我们喜欢触摸,有的事物我们不喜欢触摸。建筑设计师在设计过程中要充分运用不同材料的质感,来塑造建筑物,吸引人们亲手去触摸或至少取得同我们的眼睛亲近感,或者换言之,通过质感产生一种视觉上优美的感觉。
二、城市建设中高层建筑设计要点
1、高层建筑采光设计
高层建筑在生态设计中的目标之一,是优化日光的使用,减少人工照明的耗能需求。大部分被动日光技术都是控制进入的直射光线,减少其对视觉舒适度的潜在负面影响,如眩光;以及通过减少热量获取来减少建筑制冷的负担。当太阳光有效地分布到建筑各处而没有眩光的时候,就可以认为是很好的室内照明了。先进的日光采集系统设计有以下方法:
(1)通过将阳光反射至屋顶平面, 日光可以到达比那些靠传统窗户或天窗采光更深的工作区域, 但不增加窗户附近的日光强度;
(2)通过利用相对小的进光区域有效传统日光, 可以不对阳光辐射产生严重的制冷负荷, 从而达到节省能耗的目的;
(3)仔细设计阻挡阳光直射的系统, 可以减少阳光直射导致的眩光和温度不适。设计的难度在于每天和全年阳光位置及获得的不断变化。自然采光的建筑无论设计得多好,只有在日光有效利用和代替人工照明的情况下才能节约能源。当然,进行采光设计时,可以在人工照明节能和少量增加阳光热量获得之间寻求平衡。我们可以完善座位和工作平面规划,通过更好的窗户和立面设计来减少眩光,获得自然采光。研究表明,太阳光的适当获得和开阔视野可以提供一种舒适感。然而,为保证一个安全、舒适的工作环境,使用者应该可以控制光线的数量和质量;设计者需综合考虑能耗、背景光线、屋顶灯和窗户的自然采光等因素, 并为使用者提供最好的视觉环境。
2、高层建筑的消防问题
高层建筑往往在功能上是多元的,而其中设备又较复杂,本身存在很多引起火灾的潜在因素。例如,超高层建筑的电器设备很多,一旦维护、管理或使用不当,就可能引发火灾;未妥善管理明火;施工以及机械故障等。 从引发火灾的原因来看,与普通建筑几乎相同,然而在高层建筑中,如果发生火灾,会比普通建筑带来更大的危害。具体来说,高层建筑的消防问题主要表现在以下几方面:
(1)火灾蔓延迅速
由于超高层建筑中存在许多可燃物,它们形成了许多纵向烟筒。当火灾发生时,这些烟囱的拔风抽力效应可以促进火焰及烟气的蔓延,高度越高,抽力越大,这种效应就越强烈。超高层建筑的烟筒效应是最难防范的,虽然可在管道内设置一些防火阀,然而这些防火阀可能出现控制失灵、无法严密闭合等情况,从而导致有火溢出直至延烧。
关键词:高层建筑;低碳;设计;方法
中图分类号:TU97 文献标识码:A
随着我国城市化进程的加快,建筑能耗问题越来越受到关注,低碳环保的生活理念越来越深入人心,倡导低碳建筑设计是改善城市环境质量、节能减排,实现城市可持续发展的重要措施。本文就高层建筑低碳设计中相关问题进行探讨,以促进我国低碳经济的发展。
1.低碳建筑概述
1.1低碳建筑概念
当前,发展低碳经济是我国基本国策,低碳环保理念已为人们所认可,低碳建筑设计已成为建筑行业发展的主要方向。低碳式建筑主要是指在保证满足相关使用要求的前提之下,将低碳理念融入到建筑设计内,将先进的节能减排的技术和产品应用于建筑设计中,通过提高能源的利用率来降低建筑的能源和资源的耗费,实现保护环境,减少二氧化碳排放量的效果。
1.2低碳式建筑应用现状
就目前看来,低碳式建筑的应用并不广泛,在应用区域与应用范围等各方面都存在一定差距。就建筑本身而言,低碳式建筑主要应用在玻璃幕墙方面,在屋顶、外墙和地板等方面的研究使用相对缺乏;就应用区域而言,由于夏热冬冷地区的制冷供暖的能耗相对较大,低碳式建筑在夏热冬冷地区的应用明显较寒冷地区多些。
1.3低碳式建筑的优势分析
1.3.1低碳建筑能够有效的控制能耗。低碳建筑在设计施工和使用的过程中,都充分的考虑到了经济、环保、耐用以及能源控制。因此,低碳建筑能够有效的控制能源的小号,相对于普通建筑而言,低碳建筑能够减低能耗超过 70%,在西欧国家,其建筑设计充分的融入例如低碳经济的理念。
1.3.2低碳建筑更加符合建筑美学的特点。低碳节能建筑不同于普通的商品化的建筑住宅,在其施工的过程中,会强调地域的文化特色以及本地材料使用,因地制宜,充分的考虑到了当地的气候特点和自然条件,因此,建筑的设计和材料使用充分的结合了当地的风情,从而形成了独具特色的建筑作品,使建筑的使用者能够享受到更加健康、环保的生活。
1.3.3低碳建筑更能够适应当地的季节变化。传统的建筑设计与当地的自然气候特征是隔离的,外部气候环境与室内环境是封闭的,因此,这对于室内的空气是不健康的。而低碳建筑设计在设计过程中,根据气候的四季变化,能够促进室内环境的自然的调整。
2.低碳式建筑设计的关键技术
2.1优化建筑位置及朝向设计
在建筑设计时,首先应该考虑建筑位置对于一座城市的环境所带来的影响。因此,要选择合适恰当的建筑位置。同时,通过建筑位置和朝向的考虑,有利于对采光进行充足设计,在采光方面减少电能的耗费,从而将低碳理念得以充分贯彻。在低碳式建筑的设计过程中,应该注重对日照原理的应用,按照太阳高度角做出相关日影响图,确定冬天时期每天的日照时间,使每幢建筑都能够最大程度地接收到太阳辐射的热能,从而确定建筑位置和朝向。在满足采光条件的前提之下,建筑的南向开窗面积应该尽量增大,而北向和东向的开窗面积则尽量减小,力图增大采光面积,从而获得更为充足的光线,减少热能损失,保证室内舒适宜人的环境温度。此外,积极采用现代科技成果,使用智能遮阳系统和门窗自动系统,都能够在一定程度上降低室内照明能耗,实现低碳节约。
2.2优化围护结构墙体设计
为了使低碳式建筑能够更好地满足通风、透光、保温等一系列需求,在围护结构墙体设计也需要更好的设计优化,使其能够根据外界条件的变化而变化,从而实现室内外物理环境的良好统一,能源消耗得到很大程度上的降低。目前,围护结构墙体设计涉及的产品主要有外墙保温和隔热、热物理性能优异的外窗和玻璃幕墙、基于相变材料的蓄热型围护结构和基于高分子吸湿材料的调湿型饰面材料等等。此类建筑材料的使用大多应该建立在科学合理的基础之上,不但可以提高低碳式建筑的使用寿命,而且也节约了建筑的运行成本。
2.3可再生能源技术一体化设计
随着科学技术的发展,可再生能源逐渐被发掘并不断应用于经济之中。将建筑与可再生能源技术相结合,进行一体化设计,不但有利于提升建筑本身的使用功能,而且也能够实现节能低碳的效果,将低碳理念充分贯彻实施。当下,我国低碳式建筑设计中与太阳能技术相对整合得较好。在利用太阳能节约生活用能之外,更能将其进行转化,如使用太阳能热水器等集热器将太阳能转化成为建筑用能,以提升集热效果,使低碳式建筑的构建所需能源得到节约,修建安装难度大大降低。
2.4水、热环境设计
在低碳式建筑设计之中,水、热环境的有机结合也是重要关键的技术之一。在节水方面,需要综合考虑水质和水量两方面的问题。而低碳式建筑中大多采用节水型设备,在收集雨水的同时能够处理污水;而对于小区一般常见的景观用水,在低碳式建筑设计之中也大多加以一并考虑,从而实现对水资源的综合利用,与水环境的和谐相处。在热环境方面,低碳式建筑也应加以充分考虑,通过利用太阳能等,不但要顾及建筑设计小区的热供应的舒适性,也要充分顾及节能环低碳的要求。
2.5运用当代科学技术的新设计
在现代社会,低碳式建筑设计已经不是建筑行业本身的问题。通过与其他技术的结合,都将会有利于低碳式建筑的设计、构建与实现。目前,主要有以下几种运用当代最新技术方法的低碳式建筑设计技术,如基于数字化技术的低碳建筑设计技术、基于物联网的低碳建筑设计技术、基于仿生学的低碳建筑设计技术、基于建筑腔体概念的低碳建筑设计技术、基于遗传算法的低碳建筑设计技术等等。通过运用这些新科学新技术,将能够极大促进低碳技术在建筑设计中的操作,提升其建筑效率,快速推动传统建筑向低碳式建筑的发展进步。
3.当前低碳式建筑设计采取的主要方法
3.1主动建筑低碳设计
主动建筑低碳设计之中,主要包括以下方面。首先,建筑立面通过选择素混凝土,有利于节省一次性瓷砖贴面、花岗岩大理石和粉刷层,也能够避免开采石材的过程之中对大自然的破坏;其次,通过就地取材和搅拌混凝土,有利于减少运输环节过程之中对能源的浪费;此外,通过对屋面绿化,有利于吸收二氧化碳,从而实现低碳建筑这一理念;同时,通过采用主动式自然采光设计,对采光加以合理利用,使室内光照环境得到改善,实现能源的节约。
3.2被动建筑低碳设计
被动建筑低碳设计之中,主要包括在外墙使用外保温和中空玻璃,使用保温屋面等措施,使建筑中的能源利用效率有效提高,从而有利于建筑节能低碳。此外,通过被动式自然采光设计,充分利用阳光来为空间照明,都能够优化低碳建筑的能源系统,实现低碳式建筑的理念。
3.3使用新能源与新材料
在低碳式建筑设计的方法之中,通过利用新能源和新材料也是目前较为热门的方法。其中,利用太阳能、地热能、风能和生物质能等可再生能源;因地制宜,使用周边工业项目的余热、余气等是当前运用新能源来进行低碳建筑设计的主要方法。在使用新材料方面,运用绿色建材,采用无污染的材料与保温隔热涂料等节能材料,都显示了新材料在节能低碳建筑中的重要作用。
4.结语
为了有效的保护生态环境,实践低碳经济,促进人与自然和谐发展,低碳建筑的设计理念需要融入每一个设计和开发房地产的人的骨髓中去,只有建筑企业不断的坚持绿色科技创新,进行建筑技术个性,才能够实现低碳经济下的建筑设计不断的朝着生态、环保、节能的方向发展。
参考文献
[1]韩放.低碳式建筑设计方法及相应技术[J]民营科技2013(3)
关键词:高层单体建筑;建筑设计;结构设计;施工工艺;重难点
Abstract: The construction of the function with the form becomes more and more complex, how to make high monomer building more perfect, must want to do the design work before construction, the construction of high-rise construction monomer is more complex, the structure design of the whole project puts forward more strict requirements more difficult, therefore has become the emphasis and difficulty in the design of high-rise building design monomer building. This paper mainly analyzes the problems of attention should be paid to the study of single building design in high-rise.
Key words: high monomer building; architectural design; structure design; construction technology; difficulties
中图分类号:TU2文献标识码:A文章编号:
现代化的高层单体建筑是随着科技的进步和城市的发展逐步发展而来的,在土地资源严重短缺的今天,高层建筑具有很大的优势,可以节约用地、缓解住房紧张、美化城市空间和减少基础设施的建设。单体建筑主要对相对于群体建筑
而说的,在建筑群中,每一个独立的建筑均可称为单体建筑。在高层建筑群中,
任何一个高层建筑就是高层单体建筑。高层单体建筑的发展,开创了建筑行业的历史新纪元。但是随着高层建筑的飞速发展,高层单体建筑中的问题也日益增多,许多问题必须要从源头解决,这就需要做好设计工作,本文主要提出了在高层单体建筑设计中要注意几个要点。
一、高层单体建筑设计的特点
(一)水平荷载的决定作用
首先,由楼面的使用荷载和楼房的自重在竖向构件中形成的弯矩和轴力数据,是与楼房高度的一次方成正比例关系,水平荷载对建筑结构产生的倾覆力矩,加之由此在竖向的构件中形成的轴力,与楼房高度的二次方成正比例关系。其次,
对具有一定高度的楼房建筑来说,竖向的荷载基本上是一定的,地震作用和风荷载通常作为水平荷载,它们的数值是不确定的,随结构动力特点的变化会有较大幅度的变化。因此水平荷载在整个建筑中具有决定作用。
(二)不容忽视轴向变形问题
在高层单体建筑中,竖向的荷载数值比较大,可以在柱中产生比较大的轴向的变形,因而会对连续的梁弯矩产生一定影响,引起连续梁的中间支座处负弯矩值变小,湍支座的负弯矩值和跨中正弯矩值增大;竖向的荷载能对预制构件下料长度产生一定影响,必须要根据轴向变形的计算值,对下料的长度进行调整:竖向的荷载还能对侧移和构件剪力产生一定的影响,与构件的竖向变形相比,会得出比较不安全的结果。
(三)控制好侧移
高层单体建筑与较低的楼房建筑不同,结构的侧移成为设计中的关键因素。随着高层单体建筑高度的不断增加,在水平荷载下,结构的侧移变形不断迅速增大,所以要把水平荷载作用下的结构侧移控制在一定的范围限度内。
(四)结构延性的设计
高层单体建筑与较低的楼房建筑相比,其结构更加的柔和,在地震作用下会发生较大的变形。为了确保结构进入塑形阶段后,仍然具有很强的变形能力,并且还要避免倒塌,必须要在结构构造上采取有效的措施,保证结构具有很强很足够的延性。
二、高层单体建筑设计的要点
高层单体建筑的高度和层数会不断的增加,当它们增加到一定程度后,建筑的技术合理性、功能适用性及经济的可行性都会随之发生质的变化。与较低层的建筑相比,高层单体建筑的受力特点必须要考虑以下两点:一是水平力和地震作用产生的位移和结构内力应该为控制结构的因素;二是要考虑到柱轴变形和截面的剪切变形对结构变形和结构内力产生的影响。如图为某一高层单体建筑的结构图,下面将针对该建筑,对结构方面的要求进行分析探讨:
1.要考虑高层单体建筑遭遇巨大的地震力和风力时产生的水平侧向力;
2.要严格控制高层单体建筑的高宽比例,从而保证建筑的稳定性;
3.要使高层单体建筑的体型、立面和平面的刚度和质量尽量保持匀称和对称,是整体的结构不会出现薄弱环节;
4.要妥善处理好因为地震、风力、基础沉降和温度变化造成的变形节点的构造,处理好这些构造能够有效处理好变形问题;
5.在基础深和重量大的地质条件下,要考虑到怎样保障可靠安全的施工条件和设计技术问题。
高层单体建筑的基本单元包括剪力墙、框架、框简和核心筒,这些单元可以组成很多种结构承重体系,通常有剪力墙结构、框架结构、简体结构和框架一剪
力墙结构,还包括用于超高层的其他的一些结构体系形式。为了确保结构物在水平力的作用下仍具有足够的刚度、延性和承载能力,高层单体建筑的体型设计应该是简单简洁的,结构布局也要符合一定的规则,建筑物的基础埋深和高宽比必须要满足一定的要求,建筑在水平面的强度和刚度也要有一定的保证。
三、高层单体建筑设计过程中应该注意的问题
(一)防火的问题
依据防火有关规范的规定,高层单体建筑疏散楼梯各层的位置应该保证不变,这样不会造成错误的疏散,可以在二层平台和同一开间底层设置通向地面的楼梯,要做好合理的平面设计,必须遵守防火规范的各种要求。
(二)抗风的问题
设计时必须要预测建筑物附近的气流状况,还要考虑建筑物的各种性状,结构疲劳破坏、不稳定破坏、过份变形发生的屈服和围护结构的破坏,都是一些安全隐患。工程结构的倒塌和损坏,是风灾损坏的重要表现形态,因此工程抗风设计的计算全面性和合理性是关系到工程安全的重要关键因素。抗风设计在工程结构中也是比较重要的研究课题。
(三)电气的问题
1.做好应急照明
当高层单体建筑发生灾害。火灾和其他故障时,照明系统会发生中断,这是必须要启用事故照明。安装应急照明时要符合人性化的标准,要安装在消防电梯前室、疏散楼梯、自备电源室、消防控制室、变配电室、防排烟机房和消防水泵房,应急照明主要包括疏散指示照明。
2.电梯
设计电梯时要保证位置的合理性,运行时的噪声不能打扰用户的正常生活,电梯的荷载也要进行相应的调整,保证用户的方便出行和使用。当遇到紧急情况时,电梯必须要有方便快捷的方法让人迅速地撤离。为了保证安全正常的电梯运行,还要考虑把消防泵房、排水设施、变配电站和柴油发电机房设置于地下室内。因此电梯井底排水和地下室排水是同样重要的。电梯的供电系统也要有两套,一套用于正常的供电系统,另一套在紧急情况下作为备用供电系统进行发电,从而保证电梯的正常运作。
3.做好排烟的问题
当高层单体建筑发生火灾时,排烟问题会成为非常重要的问题,排烟工作做不好很容易造成窒息死亡。所以要保证在发生火灾时能够尽快排烟,降低伤亡率。在设计中要采取居住用电梯和消防电梯的合用,还要采用常闭防火门。
四、结束语
总之,随着科技的进步和经济的发展,高层单体建筑近年来得到了突飞猛进的发展。人们对建筑结构的要求越来越高,必须要做好建筑设计工作,不断采用新技术提高设计的水平和质量。本文总结了高层单体建筑设计中的要点问题,对促进高层单体建筑的设计起到了积极的作用。
参考文献:
[1]陈志玮.单体建筑设计中的生态设计技术措施分析[J].中外建筑,2012(5)
[2]刘颖.红云集团昆明卷烟厂单体建筑设计[J].工业建筑,2011(10)
[3]杨鸿霞.山东体育学院新校区核心教学区单体建筑设计[J].山西建筑,2010(12)
关键词:高层建筑;结构选型;设计要点
中图分类号:TU97文献标识码: A
引言
随着我国经济的高速发展,城镇化进程的步伐越来越快,城市建设的需要与满足可供建设的土地供给之间的矛盾日益突出。但是,科学技术水平的发展和提高为解决这些矛盾提供了选择。高层建筑的出现在一定程度上缓解了这种矛盾。现在,高层建筑的建设规模越来越大,建造速度也越来越快。我国的高层甚至是超高层建筑从无到有,不仅高度不断增加,建筑功能也越来越齐全,而且建筑类型也越来越呈多样化的发展趋势,结构体系的选择也更为灵活。因此,高层建筑不仅节约城市用地,增加城市景观,减少城市基础设施投资,更重要的是能够满足更多人的居住需求以及生活条件的改善。
1、建筑结构选型的重要意义
近年来,伴随城市化进程的不断推进,高层建筑逐渐成为了建筑行业的主要施工项目,这使得建筑结构的选型也主要以高层建筑为主。高层建筑的结构可供选择的类型有很多种,其中能够有效加强高层建筑抗震能力的结构则运用的比较广泛。高层建筑的设计以及施工通常都要耗费更多的财力和物力,因此控制好高层建筑的质量和抗震效果显得更加重要。但在建筑结构的选型上却是不确定的,在这个过程中需要考虑建筑物的自身特征以及相关的外部因素。当前的建筑结构选型具有较高复杂性,在这样的条件下只有对各类相关要素进行综合考虑才能够确保建筑结构选型的合理性,进而保证建筑结构可以满足使用功能、经济效益以及美观性和质量性等多方面的要求。
2、对高层建筑结构选型的思考
2.1从建筑结构部位的角度进行分析
按照建筑结构部位主要可以分为竖向承重结构的选型、水平承重结构的选型以及下部结构的选型。在对竖向承重的建筑结构进行选型的时候,最先要考虑到的一点就是建筑物的高度以及建筑物的用途(是住宅还是办公楼)。因为不同的结构体系对于建筑强度以及刚度的要求是完全不一样的。因此,它们适应的高度也是不尽不同。通常说来,框架结构一般是用于建筑高度不是很高、层数也不多、对设防烈度的要求也比较低的建筑设计当中。框架―剪力墙结构以及纯剪力墙结构则可以满足大多数建筑物对高度上的需求,而在建筑层数较多且对设防烈度要求较高的时候,则最好选用筒体结构。除此之外,在进行建筑结构选型的时候还要考虑到建筑物的用途,如果是用作住宅的话则一般采用剪力墙结构。
2.2经济因素
在进行建筑结构的选型时要对经济因素做好分析,系统的考虑结构方案经济性。不仅要考虑到某个结构方案付诸实施时的一次投资费用,还应当考虑到其全寿命周期的费用。在进行结构的施工过程中还应当注意到建筑结构中的安全问题,一些建筑结构材料虽然具有耐热的特性,但是耐火的功效却不甚理想,一旦放生火灾的话极易造成重大的损失。在出现地震等坍塌性事故时,需要较长的疏散时间,但超高层建筑大多采用钢筋混凝土结构,在长时间的疏散过程中极易发生其他的安全事故。与此同时,许多建筑的投资都比较巨大,并且在所属区域一般都是当做代表性建筑来建造的。所以建筑无论是在经济上,还是在文化乃至政治上都具有较强的影响。为此,在进行结构的选型时务必要强化结构的可靠性,强化建筑的整体性能质量。
2.3高层建筑结构选型中结构的规则性
结合结构承载能力、刚度和变形能力是必须所具有的;应注意破坏而导致的由部分结构或者构件给整个结构失去承受重力荷载、风荷载和地震作用能力的不良结果;对可能产生问题的薄弱部位所应该采用的有效手段予以提高。高层建筑的结构体系大概适宜以下有关的要求:要想使局部突变和扭转效应而形成薄弱部位得到合理的解决方法,就必须要做到使结构的竖向和水平布置应该具备合理的刚度和承载力分布;应具备多道抗震防线。规则平面布置需要满足的结构要求。结构平面布置首先要斟酌出对抵抗水平和竖向荷载的有利条件,明确的受力,直接的传力,达到对称均匀,在某一程度上减少扭转所带来的影响。由于在地震的作用,力求简单规则是建筑平面必须的关键,在风力推动下可以适当放宽。有关于抗震设防的高层建筑,简单、对称、规则是平面形状的主要规则,这样可以有效减少地震带来的危害。
2.4建筑结构受力准确性
使用结构不同导致受力方式也有所不同。要根据结构和受力等方面,认真选取适宜方案,要布局合理,遇到突发灾难时能够有效地抗风避震、防火防水,保证建筑物的安全稳定。在风力较大的地壳运动频繁地区要重视结构的强度和变形范围内的结构质量,减小建筑因受力时结构不稳定而导致的对人造成的不适感和建筑的不安全性。在地壳运动频繁区域,由于地壳运动具有多变性,现在科学技术发展的程度难以精确地判断地震中心和地壳运动时间。所以在施工设计中,不仅要通过精确仪器的计算得到精确结构体系结论,还要统筹考虑周边环境进行实际勘察。在实际施工场地施工时要因地制宜,选择合理的结构形式,确保结构受力方式的准确性。
3、高层建筑结构设计要点
3.1基础设计问题
地基是建筑施工的基础,建筑设计人员在高层建筑结构设计的过程之中需要首先全面了解建筑地质情况,分析建筑结构和建筑环境,结合环境和施工条件,切实提高建筑结构设计在施工过程中的可实行性。我国国土辽阔建筑环境迥异地质情况也各有不同,所以设计人员需要深入研究地质状况确保施工的顺利进行。建筑结构设计人员需要首先勘探水位进一步综合考虑地质数据、上层结构类型、使用功能和施工条件。再者设计者还需要研究周围建筑环境的安全度从而观察建筑物倾斜或者沉降情况。最后设计人员还需要了解建筑物设置位置和标高,分析建筑施工的科学性从而确保建筑工程施工的顺利进行。
3.2水平荷载成为决定高层建筑结构设计的决定因素
(1)由于房屋的自重与楼面所使用的荷载在竖构件里面所引起的轴力与弯矩只和房屋的高度成正比。而水平荷载对于结构产生的倾覆力矩,还有因此而在竖构件中所引起的轴力,其与房屋高度的二次方成正比。(2)对某一定高度的房屋来说,竖向荷载在一定程度上是一个定值,但是由于水平荷载与地震的作用,它的数值伴随着结构动力特性的不同而产生相对较大的幅度的变化。
3.3结构平面设计
使结构平面形状简单、规则,刚度和承载力分布均匀是在高层建筑的一个独立结构单元内所必须具备的条件。在高层建筑的一个独立结构单元内不应采用极其不规则的平面布置,否则带来的后果是我们无法预测和估计的。抗震设计的B级高度钢筋混凝土高层建筑、混合结构高层建筑,其平面布置的要求应遵循简单、规则,减少偏心。这样可以有效规避地震给高层建筑带来的危害,可以达到有效抗震的目的。
3.4结构延性
在地震的作用下高层建筑结构因具备很好的柔和性会形成很大的变形。为了提高其抗震性能投计人员需要强化对建筑结构塑性形变确保其具备较好的抵抗变形能力。在高层建筑结构设计的过程中对高层建筑结构进行合理的强度强化合理处理高层建筑边角和底座等部分确保其具备充足的延性,从而加强高层建筑的安全性和稳定性。
3.5抗震及连梁
在进行高层建筑抗震设计的过程之中,一般情况下高层建筑不使用单纯的框架结构体系而是会选取框架--剪力墙、剪力墙、筒体结构等来实现对自身结构的加固提高其抗震性能。这以上方法可以有效地提高对地震的抵抗效果从而提高建筑结构的经济性。在框架--剪力墙结构中投计人员可以降低连梁的刚度折减刚度系数。如果在折减之后建筑结构仍然无法满足设计的需要和设计要求投计人员可以适当内调幅连梁然而在实际调幅的过程中还要保证调幅力度应低于20个百分点。
3.6框剪结构中剪力墙数量的优化
钢筋混凝土框架―剪力墙结构体系是震区高层建筑使用较为广泛的结构体系,不仅能为建筑设计提供大空间,且结构具有良好的抗震性能。但是这种结构体系中,剪力墙的数量的最佳配置不仅反映结构的安全性,更是衡量技术经济性的重要指标。钢筋混凝土框剪结构中,满足抗震规范层间位移角限值规定的最少剪力墙数量就是剪力墙数量的最佳配置,且布置对称、均匀。
3.7竖向荷载设计
在自身情况下应减轻重量。在某些程度上使高层建筑减轻自身重量比多层建筑更具有实际意义。从地基承载力或桩基承载力的情况下分析,假设在同样地基或桩基的条件下,且不增加基础造价和处理措施的情况下,采取减轻房屋自重是可以有效解决问题的方法,这样可以多建层数,在软弱土层上的经济效益就会体现出来。因为地震效应与建筑的重量是成正比的关系,所以房屋自重减轻的是可以有效改善结构抗震能力的有效途径。高层建筑重量大了,可以提高作用于结构上的地震剪力,而且重心高地震的作用还可增加高层建筑的倾覆力矩,会大大提高对竖向构件所产生的附加轴力,从而导致附加弯矩更大。
结束语
高层建筑业在一步步向前发展,市场需求也日趋复杂化和多元化。为能够满足当前的市场需求,高层建筑结构设计师必须严格按照设计标准来执行并充分发挥主动性和创造力,以工程实际情况为依据,掌握高层建筑结构设计的难点及要点,设计出理想的格局,为后期施工创造良好的设计版图。
参考文献
[1]谢琳琳.关于高层建筑结构选型决策的研究[D].重庆大学,2001.
[2]钟国华.高层建筑结构设计及某工程结构选型探讨[D].重庆大学,2006.