高层建筑设计教学（通用9篇）
高层建筑设计教学 篇1
1教改源起
在全球化、快速城市化的背景下,城市密度和高度的变化巨大。高层建筑由于高效节省土地资源、形态显著等优势而广泛被建造,世界高层建筑建设的重心也由北美逐步转向以中国为最的亚洲。
作为教学目标与理念,先向学生传递的是:已广泛应用于全球可持续发展理念、一直被认为围绕“发展”和“限制”的一对核心概念。技术复杂的高层建筑对城市环境影响巨大。建筑师如何谨慎、理性、负责但又不失艺术创意?在满足空间、形态、科技、防灾等基本准则下,追求可持续发展的理念成为更高层次的目标与准则。
“高层综合体建筑设计课程”(以下简称“高层建筑”)最大的难点是技术复杂性与较短教学周(6周)之间的矛盾。课程要考察学生的综合分析、应对能力,考察学生对城市空间的审美能力,以及理解城市的复杂性与多样性的能力。课程尝试教学改革和创新:一是认知空间和城市设计之间的关系;二是搭建建筑与城市之间的紧密关联,挖掘想象力,训练空间逻辑的叙述与表达。
2教学概况
2.1系统原理
教学的主要任务是培养学生进一步的综合设计能力。其中,四年级教学着重引导学生向城市设计层面扩展,并关联性地分析和解决设计问题,基本指导原则是:整体性原则,关联性原则,系统性原则,多样化原则。课程设计的选题围绕教学目标,在大类课题的范围内加强内容和地形图的多样化。
2.2教学目标
课程教学目标是了解掌握高层建筑设计的相关理论和方法,认识高层建筑和城市环境的相互制约关系。
2.3教学模式
(1)多样性的主题设置
课程设计的主题是“城市与建筑”,设置主题包括三个领域:城市设计类、高层商住综合体、高层宾馆办公综合体,三类课题同时开设,学生自主选择题目,依据教师研究课题、实践工程来选择教师。
“城市设计类”:设计必须包括大量的研究,总体规划应该是一个城市或地区基本的分析图,而不仅仅是一个物理设计。
“高级商住综合体”:商业研究环境中必须包括市场研究,包括了解高层住宅规范、设计、调整大小和高层住宅单位。
“高层酒店办公综合体”:要掌握高层公共建筑的设计规则和流程建模之间的关系,就必须有一定的技术含量,掌握技术规范、设计尺寸和深度调整。重视当前热点主题,如文脉、景观、可持续性、生态、技术等。
(2)课堂组织与团队合作
四年级形成2个大班组,每班组2~3名教师。将大班组分成3~5人的团队,团队成员共同组织效果良好的组间讨论报告,并填写课后反馈调查表。
(3)设计过程控制
各教学组根据不同的命题方向,在教学过程之初由教师根据自己特长组织多场“高层建筑”研讨会,主要有:(1)高层建筑简介:高层建筑的历史,分类的定义,与城市之间的关系,经典案例分析;(2)建筑技术:分析结构体系、地下车库、设备机房、核心筒、避难层等;(3)历史文脉:高层建筑在文化、社会、历史背景的影响与价值,分析在当今存在的问题及所面临的新挑战。影响需求分析的主要因素:自然环境,交通流线调查、景观风貌等,需绘制分析图示及文字说明,作为最终正图的部分内容,且需要搜集当代中外建筑经典范例,在课堂上用PPT对其分析评价,并由教师点评。
(4)加强教学评图环节
大图评是加强教学效果的有效手段。外部专家、教师和学生参与的组织,明确评估系统图的形成、逼真的设计整体性能等级。多年的教学实践表明,四年级的教学改革极大地促进了学生的积极性,鼓励了教师之间的竞争,鼓励学生的创新思维,让学生对自己选择的职业生涯逐渐有清晰的认识。教学鼓励参与国际、国内竞争,使教学更具跨学科性和挑战性。
3总结
“高层建筑”已成为城市建设主角背景下,学生工作后必将频繁接触,其知识结构只能在实践中磨练、成长。课程教学构建一个完整的,正确的设计理念,让学生掌握了有效的设计方法以适应未来的挑战。
参考文献
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[4]龚恺.东南大学建筑系四年级建筑设计教学研究[J].建筑学报,2005(12).
高层建筑电气设计 篇2
摘 要：随着经济和建筑业的发展高层建筑的数量在建筑物总体数量中所占的比例越来越高，高层建筑的出现和不断增加也为电气系统的设计提出了更高的要求，因为与高层建筑配套的电力系统更加的复杂，在设计时需要电力设计人员具有更强的专业技能。本文将分析高层建筑电气设计的主要内容。
关键词：高层建筑；电气设计；节能设计
高层建筑电气设计包括了很多方面的内容，如高层建筑电气系统的总负荷量的计算，高层建筑电气系统供电方式的选择，高层建筑电气系统供电设备的选择，高层建筑电气系统中的防雷设计以及高低压系统的设计等都是高层建筑电气设计的内容，针对人们的需求和设计潮流，高层建筑电气系统设计也越来越注重节约的理念。
一、高层建筑电气设计的主要内容
（一）高层建筑电气系统供电方式的设计
高层建筑的供电电源在保证基本的电力负荷的基础上，必须充分考虑到配电系统的安全性和可靠性。高层民用建筑分为一类高层民用建筑和二类高层民用建筑，一类高层民用建筑负荷等级为一级，二类高层民用建筑负荷等级为二级。一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。通常一、二级负荷供电采用一路市电，一路柴油发电机组，柴油发电机的启动应当满足当市电中断供电时，机组能够自动启动，并在30秒内实现供电。与此同时，为了保障消防用电的稳定性，在发生火灾时应当能够自动切断非消防用电的负荷，将电力集中到消防供电系统中。在进行供电线路的敷设时，需要根据建筑的内部结构、功能、用电设备的分布等进行合理的设计，应尽量减少外部热源、灰尘、障碍物等对供电线路的正常运行造成影响。消防用电设备应当采用专门的供电回路，向其供电的两路电源电缆不宜敷设在同一层桥架上，当条件受限时，应用隔板隔开。
（二）高层建筑电气系统的总负荷设计
高层建筑的层数多，电力使用者也多，因此高层建筑的电力系统需要非常强大的电力系统支持整个高层建筑的运作，在进行高层建筑电气设计时必须合理地考虑高层建筑物的实际耗电量，按照实际需求的电量计算高层建筑电力系统的总负荷，目前计算高层建筑电力系统负荷的方法主要有需要系数法和负荷密度法这两种，借助软件和计算机技术是高层建筑电气设计人员计算总负荷经常采用的方法，能够提高计算高层建筑电力系统总负荷的速度和精度。
（三）高层建筑电气系统配电设备的设计
配电系统是保证高层建筑电力系统正常工作的又一个重要因素，高层建筑内供电系统的配电设备主要有变压设备，高低压供电设备和应急供电设备等，在高层建筑电气设计时供电系统的每一个配电设备都不能缺少，其中高层建筑的低压供电系统的配电屏一般分为抽屉式配电屏和固定式配电屏，而高压供电系统的开关柜一般都是采用真空开关手车式开关柜，上述提到的柴油机组则是高层建筑配电系统中的应急供电设备，如此的电气设计会增加高层建筑电气系统的安全性。
（四）高层建筑照明系统的设计
高层建筑照明系统的设计是高层建筑电气设计中非常重要的内容，直接决定着建筑的照明情况和耗电情况，在进行高层建筑照明系统的设计时，不仅应该选择灯具的种类，还应该从专业的角度计算出高层建筑物内不同区域的照射强度，并设计出满足照射强度要求的照明方案。对于高层建筑物来说，由于整个建筑物的耗电量很大，除了满足人们对于灯具的外观和功效的要求之外，节能的照明设备受到人们的格外的喜爱，因此在设计高层建筑照明系统时在满足照明要求的前提下多增加节能照明设备的应用，使电气系统更好地工作。
（五）高层建筑高低压配电系统的设计
目前我国配电计费主要采用高供高计法，电量计费设备的设计和安装对于建筑的电力系统也是非常重要的，合理的安装和设计电量计费装置能够提高电气系统的性能，并在一定程度上也使电量查询工作更加方便。常用的做法是在电压输出端安装电量计费装置。在高层建筑高低压配电系统的设计方面，针对高层建筑耗电量大的特点，在进行高层建筑高低压配电系统的设计时，主要选择大容量的变压器，大容量变压器使用既在功能上保证了高层建筑电气系统的稳定性，又可以节约空间，提高高层建筑电气系统内部结构的合理性。此外，在选择高低压线路的电缆时应该充分考虑线路的总负荷，在设计高低压线缆铺设方式时，应该充分考虑不同电压线之间的敷设距离。
（六）高层建筑电气系统的防雷与接地设计
防雷与接地设计是保证建筑物在雷雨天气安全的重要工作，尤其是对于高层建筑来说，防雷和接地设施更加必要。一般情况下高层建筑电气设计人员会利用接闪带的方法来进行防雷，随着电力技术的不断发展，放射性避雷针和消雷器的出现给高层建筑的防雷设计工作带来了新的选择，虽然这些方法都具有防雷的功效，但是在具体利用时还是应该结合考虑高层建筑物的构造和特点。我国目前大多数高层建筑的墙体都是钢筋混净土剪力墙，钢筋混净土剪力墙与楼板的连接非常牢固，因此在设计高层建筑的防雷和接地系统时，最关键的是要做好金属管线的接地工作，高层建筑的联合接地系统的电阻应该控制在一欧姆以下。
（七）高层建筑的电梯设计
高层建筑中供人们出行的主要设备就是电梯，这也是高层建筑与普通建筑之间较大的不同，在进行高层建筑电气设计时必须重视电梯的设计，电梯设计的合理与否直接决定着高层建筑的便利性和实用性。目前我国的电梯种类有很多，无论是在电梯的功能，速度方面，还是在电梯的电源方面都有多种选择供高层建筑电气设计人员挑选。在选择电梯时高层建筑电气设计人员并没有单方面确定电梯类型的权力，高层建筑电气设计人员只能根据建筑物中电力系统的设计情况确定出电梯的使用数量和功能方面应该满足的要求，与高层建筑的主要负责人，总建筑师或者是专业的交通设计人员商议之后才能确定选择哪种类型和功能的电梯。在确定电梯的使用数量和功能时高层建筑电气设计人员应该对用户的需求以及高层建筑的整体情况进行充足的调查和了解。
二、结语
在进行高层建筑电气设计时，除了按照国家或者行业对于高层建筑电气设计工作出台的一些规范和标准之外，高层建筑电气设计应该保证电气系统的每一个环节和每一个细节都能得到重视，提高高层建筑电气系统的质量，此外，无论是设计高层建筑电气系统的器材选择还是电路设计都应该进行节能的考虑。
参考文献：
[1] 刘靖.现代高层建筑电气设计的特点及主要内容[J].城市建设理论研究（电子版），2015（1）：2223-2224.
[2] 冯岩冰，施文艳.浅谈高层建筑电气设计内容与节能措施[J].建筑工程技术与设计，2014（7）：586-586.
高层建筑设计教学 篇3
关键词：结构工程师,高层建筑结构设计课程,工程实践能力
在土木工程专业的课程设置中, 高层建筑结构设计是重要的专业课程之一, 在本科阶段它重点讲述高层混凝土结构的布置原则、框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构以及筒体结构的设计方法, 在上述教学内容中既有深入细致的力学分析, 同时还要密切联系各种相关的现行的设计规范尤其是结构抗震设计规范和具体的工程实践, 因此高层建筑结构设计是一门知识点多、信息量大、综合性强、理论性与实践性并重的课程, 不管是对老师还是学生都是难度较大的课程。我校在专业建设初期就开设了高层建筑结构设计这门课程, 在十几年的建设中已初步取得了一定的成果, 但在实际教学中还存在一些问题, 制约本门课程的进一步发展, 总结如下。
1 我校高层建筑结构设计课程存在的问题
1) 课程知识点多且更新快, 授课内容容易脱节。高层建筑结构设计是土木工程专业重要的传统课程, 课程内容丰富, 理论严谨, 注重学生工程实践能力的培养。随着科学技术的进步和实验方法的完善, 新的结构和新的技术不断出现, 因此该课程的内容在不断扩充, 分析设计方法也在不断完善, 任课教师不了解新规范的变化, 在教学过程中就很难将最新的知识传授给学生, 和当前的设计方法脱节。
2) 教学实践环节的针对性不强。培养工程实践能力是一般本科院校土木工程专业的人才培养目标, 我校现实行的“3+1”的教学模式就是针对该人才培养目标提出的。所谓的“3+1”人才培养目标就是在本科四年中拿出一年的时间用于教学的实践环节, 这里的实践环节包括各种课程设计和生产实习, 学生通过课程设计会对一些基本结构和构件的设计有初步的了解, 但在生产实习环节大多数学生从事的只是最基本的体力劳动, 对实际工程的认识不够。现在高层建筑结构设计课程的每个知识点大多均为解决工程实际问题提炼而成, 如果学生缺乏对工程结构的认识, 那么对于高层结构中的概念设计、计算方法和构造措施就理解不够。
3) 教学学时偏少, 与抗震课程内容交叉重叠, 教学方法与手段落后。在一般本科院校中, 高层建筑结构设计为32学时, 且开在第七学期, 临近毕业学生面临就业、考研等多重压力, 很难安心学习;在课程内容上高层建筑结构设计课程的内容与荷载结构设计方法、结构抗震设计的部分内容交叉重叠, 分开教学导致知识点分散, 教学效果不理想;课堂教学中大多采用传统的填鸭式教学方法, 学生接触不到实际工程, 体验不到以理论来指导实践的快乐, 故无法激发学生的学习兴趣。
4) 考核方式不尽合理。现在的高校仍然采用应试教育思想指导下的传统的考试模式, 采用平时成绩加期末考试成绩的方法, 考试形式单一、内容片面, 很难全面客观地评价教学效果。作者根据近2年对高层建筑结构设计课程的考试方法进行改革, 联系国家注册结构工程师的考试大纲和考核方式, 让学生接触工程实践, 让学生体会到学有所用的成就感, 取得了一些成果。
针对上述高层建筑结构设计教学中存在的些许问题, 课题组的老师进行了相关的教学改革并在2012年申请了黑龙江省教育科学规划课题项目获得了资助。
2 高层建筑结构设计课程改革的内容和方法
1) 精简授课内容, 避免不必要的重复。高层建筑结构设计是在荷载结构设计方法、钢筋混凝土结构、砌体结构和结构抗震设计课程修完之后开设的, 与这些先修课程有着密切的联系, 因此在教学过程中有部分内容交叉重叠, 如竖向荷载和风荷载的计算;抗震设计中地震作用的计算;钢筋混凝土结构设计中框架结构的分析计算方法等这些内容均与先修课程重复, 这就需要任课教师在满足教学大纲的前提下充分做好授课计划, 事先做好已有知识和新内容之间的区分和衔接, 避免与前述课程内容重复, 造成学时的不必要浪费。在课堂讲解中做到重复的内容讲差别, 相似的内容讲典型, 重点锻炼学生运用计算方法和分析方法解决问题的能力, 提高工程实践能力。
2) 在课程内容的设置上, 注重加强学生对概念设计的理解。在现有的高层建筑结构设计教材中, 概念设计一般位于教材的第一、第二章, 主要讲解结构体系与布置原则, 但实际上, 概念设计贯穿于结构设计的全过程。在教学中以生动易于学生理解的实例讲解晦涩难懂的理论, 让学生从根本上理解。
如刚度在高层结构设计中有着重要的地位, 那么我们在确定结构体系时应如何选择。在教学中通过讨论一座小塔楼的几种结构方案, 研讨如何提高刚度, 塔楼的平面尺寸相同边长均为5.2 m, 结构截面均为4 m2, 如图1所示为三种不同的结构方案简图。
方案1:由4根1 m见方的小柱组成, 其截面刚度为4根柱截面刚度的和:
方案2:将4根1 m见方的小柱拍扁, 做成4片独立的墙, 每片为0.2 m×5 m。由于墙体出平面的刚度很小, 而平面内的刚度比出平面的刚度要大得多, 在水平荷载的作用下, 垂直荷载方向墙的刚度可以忽略不计, 荷载仅由沿着荷载方向的两片墙来承受, 故其刚度为:
方案3:若将上述4片墙在墙角处连成整体, 形成箱形截面, 根据材料力学知识, 箱形截面的刚度为:
简单的案例分析, 我们就可以清晰的看到框架、剪力墙和筒体三种结构形式之间结构刚度的关系, 以便学生在结构选型时进行正确的判断。这种案例分析一方面我们采用力学的方法进行分析能够让学生体会到学以致用的乐趣, 又对新知识的学习加深了印象, 受到了学生的肯定。
3) 改革考核方式, 重点提高学生的知识运用能力。在土木建筑行业, 与高层建筑结构设计相关的行业规范是《高层混凝土结构技术规程》和《抗震设计规范》。在土木工程专业课的学习过程中, 大多数学生都以教材为主, 而很少学习规范或者阅读一些参考资料, 这就违背了一名未来土木工程师所必须遵循的基本理论。为了培养学生的工程师意识, 在授课过程中适时引用规范中的条文进行讲解说明, 既可以使学生接触到行业发展的最新动态, 又对学生将来走上工作岗位后, 考取注册结构工程师的职业资格有一定帮助。在考核方式上, 采用注册结构工程考试的考试模式, 开卷考试, 在考试过程中可以携带相关教材以及规范, 重点考核学生运用所学理论知识解决实际工程问题的能力, 这样学生对知识点的理解更深刻、掌握更扎实, 达到“卓越工程师”的人才培养目标。
4) 强化课程设计、毕业设计、设计竞赛等环节, 提高学生实践创新能力。在高层建筑结构课堂理论教学中, 采用“五延伸”的教学方法, 理论教学向现场、课程设计、毕业设计和各种知识竞赛、设计竞赛延伸, 进一步提高学生的设计实践能力和创新思维能力。a.课内教学向实验现场延伸, 能够使学生对各种不同的结构有感官的认识, 激发学生学习的兴趣。b.课内教学向课程设计延伸, 采取手算为主、电算校核、手算电算相结合的方式开展课程设计, 使学生进一步加深对基本理论和计算方法的理解, 初步体验到成功的乐趣。c.课内教学向毕业设计延伸, 毕业设计是土木工程专业最为重要的实践环节, 通过毕业设计, 使学生具备基本的设计能力, 初步具备结构工程师的基本素质, 实现“卓越工程师”的人才培养目标。d.课内教学向设计竞赛、学科知识竞赛延伸, 组织校内各种设计竞赛, 为学生创造出良好的培养动手能力的环境, 鼓励学生积极参加省内及全国大学生结构设计大赛, 开阔学生的眼界, 培养学生的创新能力。e.课内教学向课外科技活动延伸, 积极组织学生参加课外科技活动, 参与到教师的科研活动中来, 激发学生的创新科研能力。
3 结语
高层建筑结构是土木工程专业的重要专业课程, 作者通过多年的教学实践, 对该课程的教学内容、教学方法和考核方式进行了改革与实践, 取得了一定的成果。但由于专业的发展和各种因素的影响, 该课程的改革还有很多事情要做, 是一种值得继续探索和研究的系统工程。
参考文献
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现代高层建筑设计探析论文 篇4
一、我国现阶段高层建筑的设计理念分析
1、高层建筑的建筑主题标准
现阶段我国广大群众对于建筑设计要求越来越高，首先人们追求的是要建筑设计做到以人为本，并且还需要综合考虑生活质量。那么当前高层建筑设计的最根本目标，也就是无论其采取何种设计手段与建筑形式，最终都应该尽可能符合广大群众的使用需求。并且在基本的建筑设计前提下，还需要全面、科学地发挥出建筑设计主题与设计元素的优势，从高层建筑总体、平面以及景观等多方面进行考虑，重视高层建筑设计主题的鲜明性，尽量避免因为只注重外观而出现的片面性缺陷。同时，现代高层建筑设计方面，还需要不断地应用高新科学技术，好比高层建筑的监控系统、节水节能系统、生态工程技术等，以更好的确保高层建筑的设计应用具有先进性。此外，当前我国高层建筑设计过程中，还应当进一步满足综合技术性能。当前的高层建筑需要符合经济型建设标准，那么也就是需要尽量减少成产与建设成本，在此基础上全面满足群众对于高层建筑使用的需求与舒适性。
2、现阶段高层建筑的外观设计
现代我国的住宅多以高层建筑为主，并且通常都是以群体的设计方式所体现。那么设计人员需要在设计环节中赋予高层建筑以生命力，充分研究并考虑到周围景观与高层建筑外观设计的和谐性，以期能够更好地协调群众和周围环境的融洽性。与此同时，还需要尽量避免高层建筑设计的片面性，需要综合考虑周围环境、地理因素等。在高层建筑的设计过程中，若该建筑工程为居民建筑，那么其外观与色彩还需要与周边环境相一致，保持自身与环境的统一性与协调性，确保高层建筑的外观立体并且具有多变性，尽量在保证满足高层建筑采光良好、通风质量的基础上，进一步做到错落有致，高低呼应，并且在色彩设计方面还需要与周围自然环境相一致。体现出当地的人文特色与景观特色，塑造出更加鲜明的高层建筑设计特点。
3、现代化高层建筑设计需要符合科学、实用的功能特点
在高层建筑进一步符合人类美学尺度的前提下，其设计环节还需要从细微入手，那么建筑设计应该从如下几个方面着手：
1)高层建筑平面设计环节的功能考虑
众所周知，各个地区的气候和环境也有所不同，人们依照气候条件的不同对于生活采光质量也是具有不同需求的，那么高层建筑在采光设计环节则应该重点考虑。好比我国北方相对寒冷的地区，采光对于人们的生活就显得格外重要，那么在高层建筑设计过程中除了应该满足人们对于采光的较高需求之外，还需要避免室内光线污染与房间内视觉干扰的产生。在高层建筑的通风设计方面，设计人员应当充分研究和分析如何设计通风为最佳状态，尽量减少方面内部出现通风死角以及通风不畅的情况，并且高层建筑的卫生间多考虑采取自然通风方式。
2)高层建筑平面空间的功能设计
科学、完善的高层建筑设计，需要非常良好的平面空间功能。那么在平面空间中除了具备一般功能之外，还要将群众的居住、生活、工作、娱乐、交流等考虑在内，因此就要求高层建筑室内平面空间设计需要将上述功能完美的结合在一起，并且以计算机分析技术为手段，科学研究高层建筑的空间设计图，争取做到全面实现科学化、人性化设计，以确保最终显著提高群众生活质量。
二、工程概况
某高层住宅楼，共二十五层，总面积是17500m2，建筑总高度是85m，地下一层为停车库和设备房，地上一层主要为杂物房，二层到二十五层为住宅楼。
1、工程设计的理念
(1)和谐共生建筑外部空间形态与周边外部空间环境的融合，形成与城市空间的对话，构建优美街景空间形态。
(2)结合建筑空间形态，配置绿化景观及公共服务用房，营建自然生态的绿色健康社区。
(3)强化现代城市交通安全意识，充分利用绿化分隔、景观引导、设施限制等方法，实现最大限度的人、车交通分离。
(4)贯彻节能、节水、节材、节地、环保等要求，合理有效地利用资源，创建可持续发展的居住环境。
2、住宅建筑设计
1)户型设计
在住宅户型设计中，应兼顾舒适性、功能性品味性等特点。户型分为建筑面积95m2、120m2、150m2、165m2四种类型。户型设计原则为提高实用率，减少公摊面积，同时保证候梯厅公共活动空间尺度适当、明亮。户型均为经典户型，面积分配合理，功能分明，住宅楼内所有住户均可见小区绿色景观，所有户型均无对视干扰，私密性强。
2)智能化设计
本住宅建筑以科技为先导，具备基本智能化水平，包含电话、有线电视、宽带网络可视对讲、防盗监控、火灾自动报警等相关系统，力现代物业管理及用户提供方便。
3)平面设计
平面设计采用以人为本的.原则，用简短便捷的入口走廊把各个单元住户空间连接起来在本住宅楼中，设置了2部电梯。针对一般家庭的组成，每层楼相应设计了5房2厅和3房2厅2种户型。其内部功能区域包括客厅、餐厅、卧室、厨房、卫生间等，每个功能区域均可以直接采光，自然通风，朝向合理，无视线干扰，完全符合住宅功能需要。在厨卫设计中，以小康生活为基准，在保证使用安全的情况下，充分考虑合理的程序、适宜的人体尺度，据此安排各种应有的厨卫设备，特别做到洗厕分离，同时卫生间采用地沟，使管线不进家，保证维修更新的方便。在设计上，客厅与阳台门的分隔物一个24m宽的落地玻璃门组合，坐在客厅可将室外风景尽收眼底，尤其是低层的住户，坐在客厅就可将小区内的绿色景观一览无遗所有套型均设计了2个卫生间，餐厅与厨房联系紧密，各个房间的空间尺度合理适用。
4)造型设计
单体立面结合简洁的建筑型体，以朴实的材质塑造简洁、大气、明快的建筑形象。通过对墙体和阳台飘窗等的竖向排列和分段划分，使立面形象挺拔而比例适中，统一又活泼。对立面材质进行了细致设计，结合屋顶细部处理、墙面材质的组合，使立面以崭新的建筑形象与周边环境相应。
5)建筑立面设计
建筑采用新都市主义风格，富有时代气息和文化内涵，体现了现代人的生活价值取向与欣赏品位，将全方位的建筑形象置于绿树环抱中营造现代都市绿园。其建筑造型设计遵循庄重、简捷、经济、美观、实用的原则，使外观形象既满足地域惟建筑的要求，又具有鲜明的个性在本工程建筑立面设计上，着重考虑了建筑的整体性，妥善处理好平面不规则的凹与凸、虚与实、重点与细部、比例与尺度，以及线条、色彩、材料质感等关系，使建筑更有韵律，更具时代气息建筑阳台栏杆打破传统的砖砌栏杆设计，采用了不锈钢玻璃栏杆，可使室内客厅更通透明亮宽大的玻璃窗与墙面的实体相隔，令建筑更有线条美，空调位设计在上下凹凸窗之间。在建筑墙体方面，3层以下墙面用深灰色面块，3层以上采用淡紫色面块。
6)建筑节能及环保设计
本工程住宅楼设计之初，策划人就已坚定了建筑节能利国利民的目标，明确兴建节能居住建筑的方向。在本工程住宅楼规划设计中，按照可持续发展的设计理念，严格执行国家建筑节能标准，采用了经认定性能优异的建筑节能材料、产品，科学设计，采取外围护墙经济、适用、环保、节能做法，住宅外窗玻璃的节能做法，给排水支管道采用PPR塑料管材等措施，从而提高本工程住宅楼居住的舒适性，缓解资源紧张的现状，符合国家建设节约型社会的指导思想。
三、结束语
高层建筑设计教学 篇5
1 塔式高层住宅与单元式高层住宅设计比较
现有规范中高层住宅19层是一类和二类建筑的分界线, 一类建筑比二类建筑耐火等级、消防设施、安全疏散等要求都高得多, 无论是塔式住宅还是单元式住宅, 只要高于19层均属一类高层建筑, 消防要求有很大区别, 在这里主要讨论应用较多的18层及18层以下高层住宅的设计要求。
先从高层建筑每个防火分区的安全出口的规定看18层及18层以下塔式住宅和单元式住宅的要求。《高规》6.1.1指出高层建筑每个防火分区的安全出口不应少于两个。符合下列条件之一的可设一个安全出口:18层及18层以下, 每层不超过8户, 建筑面积不超过650m2, 且设有一座防烟楼间和消防电梯的塔式住宅。每个单元设有一座通向屋顶疏散楼梯, 且从第十层起每层相邻单元设有连通阳台或凹廊的单元式住宅。从上面的规定可以看出塔式住宅的要求高于单元式住宅, 因为塔式住宅要求的是防烟楼梯间而单元住宅不要求防烟楼梯间, 只不过在单元式住宅中增加连通阳台或凹廊。
从防烟楼梯间和封闭楼梯间的设置看18层及18层以下塔式住宅和单元式住宅的要求, 《高规》6.2.1条规定:“一类建筑和除单元式和通廊式住宅外的建筑高度超过32m的二类建筑以及塔式住宅, 均应设防烟楼梯间”。在条文解释中进一步说明18层及18层以下的塔式住宅仅有一座疏散楼梯的要求。
为保证人员安全疏散, 应该防止烟气进入楼梯间。6.2.2规定群房和除单元式和通廊式住宅外的建筑高度不超过32m的二类建筑应设封闭楼梯间。对于单元式住宅在6.2.3中规定每个单元的疏散楼梯均应通至屋顶, 其疏散楼梯间的设置应符合下列规定:11层及11层以下的单元式住宅可不设封闭楼梯间, 条件是户门应为乙级防火门。且楼梯间靠外墙并应直接天然采光和自然通风;12层及18层的单元式住宅应设封闭楼梯间;19层及19层以上的单元式住宅应设防烟楼梯间。从上述要求来看, 对于18层及18层以下塔式住宅和单元式住宅, 如果发生火灾塔式住宅要比单元式住宅危险性大, 这也合乎情理。
2 塔式高层住宅与单元式高层住宅消防水量要求比较
当建筑物内设有消火栓、自动喷水灭火系统、水幕系统等数种消防设备时, 应根据内部某个部位或区域着火后同时开启灭火设备的用水量之和计算。例如, 百货楼内的营业厅设有消火栓、自动喷水灭火系统和水幕系统, 而百货楼地下室的库房内设有消火栓和自动喷水灭火系统, 则应选用营业厅或地下室两者之中的用水总量较大者, 作为设计用水量。总之, 凡着火后需要同时开启的消防设施的用水量, 应叠加起来作为消防设计流量。
设计时应使进水管具有充分的供水能力, 即任一进水管损坏时, 其余进水管仍应能供应全部消防用水量。生产、生活和消防合并的给水管道的进水管, 应保证在生产、生活用水量达到最大小时流量时仍能满足消防用水量;若为消防专用的进水管, 应仍能保证100%的消防用水量。
另外, 在实际中还存在进水管考虑了消防用水, 但水表仅考虑了生产、生活用水, 当设计对象的消防用水较大时, 难以保证火灾时的消防流量和消防水压的现象。因此, 进水管上的计量设备 (即水表结点) 不应降低进水管的进水能力。
《高规》7.2.2给出了高层建筑室内高度、外消火栓给水系统的用水量。从用水量看, 对于≤50m的普通住宅, 室内消火栓用水量为10L/s, 每根竖管最小流量为10L/s, 每只水枪最小流量为5L/s。在条文解释中对单元住宅和塔式住宅分别作了解释, 笔者认为其解释和建筑部分的规定是一致的。《高规》条文解释为单元住宅的每个单元之间有耐火性能较好的分隔墙体进行分割, 火灾在单元之间不易蔓延。每个单元的每层面积较小, 一般为200～300m2, 可燃物较少。住户对建筑物内情况比较熟悉, 且火源容易控制。塔式住宅的解释为, 每层住户不超过8户, 每层面积不超过650m2, 燃烧面积虽比单元住宅大, 但总的每层面积还是较小的。因此可以看到, 塔式与单元式的住宅相比较, 相同的面积设置的防水量较多。
3 塔式高层住宅与单元式高层住宅消防栓配置要求比较
在塔式住宅狭小局促的公共空间里, 既要将各种管道井、消防设备设置完全, 又要保证平时的正常使用和美观, 的确不容易, 因此在实际工作中, 消防设备的布置和日常的正常使用功能往往会成为一对矛盾, 让设计人员难以两全。因此, 设计人员都迫切希望能从规范里找到明确的依据, 让自己的设计既安全又合理并能说服甲方和业主。
按说规范对第一个问题是有着比较明确的规定。《高规》7.4.6.8条规定:“消防电梯间前室应设消火栓”, 其条文说明中写道:“消防电梯是消防人员进入高层建筑物内进行扑救的重要设施, 为便于消防人员尽快使用消火栓扑救火灾并开辟通路, 故规定在消防电梯间前室设有消火栓。”《建规》8.4.3条也规定:“消防电梯间前室应设置消火栓”, 其条文说明也明确规定:“消防电梯间前室的消火栓与室内其他的消火栓一样, 无特殊要求, 但不计入消火栓总数内。”许多设计及审批人员据此认为, 消防电梯间前室的消火栓是专为消防人员预备的, 住户不得自行使用, 火灾时如果自行使用, 不仅影响了消防队员的扑救工作, 而且水龙带还会卡住消防电梯间前室的防火门, 使其无法关闭, 势必导致烟气、火焰窜入消防电梯间前室, 影响人员疏散及消防扑救, 因此, 主张不应将该消火栓计入布置数量之内。
室内消防给水管道和室内消火栓的设置要求在《高规》7.4.2中给出规定, 消防竖管的布置应保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时到达被保护范围内的任何部位。每根消防竖管的直径应按通过的流量经计算确定, 但不应小于100mm。同时规定, 18层及18层以下, 每层不超过8户, 建筑面积不超过650m2的塔式住宅, 当设两根消防竖管有困难时, 可设一根竖管, 但必须采用双阀双栓出口型消火栓。在条文解释中说明该条款的原因是消防竖管往往布置在唯一的公用面积———电梯和楼梯间的小厅处, 此时设置两条消防竖管研究有困难, 容许只设置一条竖管。
对于单元式住宅, 由于没有明确的规定, 现在的作法是在电梯间和楼梯间各设一根消防竖管, 普遍的解释是电梯间的消火栓是消防人员扑火并开辟通道的, 楼梯间的消火栓是用来救火的。事实上, 在不足10m2的电梯间内, 一是, 可燃物很少, 火灾应是发生在住户的房间内, 采用双阀双栓出口型消火栓完全可以满足要求;二是, 12层以上的单元住宅楼梯是封闭楼梯, 电梯间是防烟设计, 如果使用楼梯间的消火栓进行灭火, 楼梯间和电梯间的门势必要完全敞开, 电梯间的防烟措施正压, 对正压的维持将带来影响, 其效果还不如采用双阀双栓出口型消火栓的效果好。另外, 在单元式住宅楼的电梯间同样存在塔式住宅存在的问题即公用面积很小, 因为电梯间内塔式住宅要求的内容在单元式住宅中均要求, 即按防烟设计要有正压送风, 要有供热和给水的管道井和计量仪表, 现在单元式住宅每单元每层的住户数量少, 一般为2户, 当达到3户时, 以单元组合成单元式住宅, 消火栓布置也存在很大的困难, 而在楼梯间布置消火栓。一是, 存在前面提到的问题;二是, 单元式住宅楼梯间大于等于十二层时由于要采用封闭楼梯, 应设置前室, 消火栓一般布置在前室, 对前室的空间使用影响也较大。
4 结束语
在《高规》中如果从安全疏散看, 单元式住宅要比塔式住宅的要求低, 从消火栓的设置要求看, 塔式住宅给出了明确的设置方法, 而由于单元式没有给出, 在设计中, 单元式的疏散口均应出屋面, 屋面与单元之间连通设置要求比塔式的高。在实际工作中经常遇到的一些难题, 究竟基于什么考虑, 我们将可以在工作中不断探索, 并希望能在将来的规范中找到答案, 让规范更明确地指导我们的设计, 让建筑消防能越来越安全、经济、合理, 越来越完善。●
摘要：《高层民用建筑设计防火规范》 (文中简称《高规》) 对高层建筑消防规定是面面俱到。文章为了简单明了的阐述, 选取目前常用的塔式与单元式类型为角度对《高规》关于防火设计进行分析探讨。
关键词：单元式高层住宅,塔式高层住宅,防火设计
参考文献
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论高层建筑及高层建筑的造型设计 篇6
在设计中技术与艺术的有机结合, 可以从它的审美效果上体现出来。即建筑的造型、功能、结构三者之间的完美结合同时需要兼顾与环境的统一及人的心理。本文从高层建筑的平面功能层面、结构稳定层面、环境心理层面对超高层及高层建筑体型设计的影响做一阐述。
1 平面功能对超高层及高层建筑体型设计的影响
超高层及高层建筑和一般建筑物比较的话, 平时的垂直荷载、地震影响与平时以及暴风时的水平荷载就相对变得非常大了, 为了使高层上下方向的质量、刚度、强度的分布均匀, 就要尽可能的避免各层平面形状激烈变化, 力求均一化。
有文献资料指出, 合理的选择楼层建筑平面形状, 能显著降低风对高层、超高层建筑的作用。对于采用边数较多的正多边形、圆形、椭圆形建筑平面的高层、超高层建筑, 同采用矩形建筑平面的高层、超高层建筑相比, 风载体型系数大约可减少20%以上。
因此, 超高层及高层建筑平面布置的理想状态就是选用合理的平面形状、功能相对简单, 上下层空间尽可能统一, 结构体系贯通。
但是近年来, 由于社会的不断发展进步, 业主对建设目的的主观需求不断提高。单纯的满足基本功能的使用已经不能达到建设要求。平面布置时, 空间日趋丰富, 功能日趋复杂。很多高层建筑底部需考虑设置大型中庭共享空间或大空间 (影院、剧场等) , 由于上部与下部在功能性质上有所区分, 在中间层改变支撑结构的位置甚至体系的转换 (商住楼) 。在满足功能使用的前提下, 同时需兼顾建筑在城市中获得良好的“易识别性”和“独特性”。
总体来说, 在现今我们对超高层及高层建筑平面布置过程中, 我们需要处理好功能的使用性, 结构的稳定性、空间的丰富性、形态的美观及独特性之间的关系。使其能够成为和谐统一的整体, 尽可能减少或避免体型完全是使用幕墙体系塑造, 摆脱主体与体型脱节的尴尬局面。
2 环境心理对超高层及高层建筑体型设计的影响
2.1 使用者的舒适
对于高层办公建筑, 创造舒适、健康的空间环境是永恒的话题。依此观点, 意味着需要在建造中对自然环境施加最小的影响, 使建成的环境与生物圈的生态系统融为一体。目前, 把绿化引进室内已成为一种时尚, 树木、花草能调节空间中光和影, 提供幽静的场所, 使人精力充沛。随着中庭与高层建筑的结合, 打破了高层建筑内部空间的封闭与单调, 近年来又出现了在高层塔楼的中间开敞空间进行绿化, 沿高层的外表面布置不同深度的过渡空间, 用于遮荫、绿化。较大的空间可有效降低空间封闭对使用者的压迫感, 更重要的是形成了良好的内部小环境, 配合空调系统使室内空气对流更加自然。
2.2 周边环境的协调
高层建筑往往以其宏伟的尺度和巨大的体量, 给观者以强烈的视觉感受, 同时也决定和影响着所在城市区域的艺术风格和美学价值。从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;在区域范围内来讲, 高层也起到地标的作用, 并与周边建筑相协调, 避免过分的夸大和突兀以及锐角边正对其它建筑等, 降低建筑本身对周边影响。
2.3 型体处理
建筑型体组合与造型是高层建筑设计中的重要环节。建筑型体组合与造型是建筑空间组合的外在表现, 它是内在诸因素的反映。二者是互为依存不可分割的。往往完美和谐的建筑艺术形象, 总是内部空间合乎逻辑的反映, 在设计中表现为对建筑尺度的处理。高层建筑一般由三个部分组成的, 即裙房、主体和顶部, 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, 在近人尺度处理中, 应特别注意建筑底层及人口的柱子、墙面的尺度划分, 檐口、门、窗及装饰的处理, 使人的心理有一个逐渐变化的过程。
3 应用工程实例
建成于1988年的香港中国银行大厦共70层, 楼高315米, 加顶上两杆的高度共有367.4米由著名华裔建筑师贝幸铭设计。建筑底层平面为52mx52m的正方形, 上部造型为由正方形对角线划分出来的4个三角形所形成的参差收分体量, 节节高升, 如同节节上升的竹子, 象征力量、生机、茁壮和锐意进取的精神使得各个立面在严谨的几何规范内变化多端。
从环境心理上, 因为大厦尖削的外形像个三棱的刀, 会切去阴阳之间微妙的平衡, 殃及尖角对应的邻居, 这引起了许多反对之声。这也是很多超高层和高层在建筑体型设计上共同面对的问题。
再就瑞士保险总部大厦而言, 为了能够以更合理的方式使用能源, 使其热量损失、结构自重及地面绕流达到最小, 从而实现自给自足的节能式建筑, 此建筑采用了一种更加合理的流线型建筑外形。
从实际功能考虑, 这个方案具有三方面的优势:其外形不会引起迎风面的空气回流, 不加重向下的气流, 因此它能保护周围的环境, 这一点对于保持伦敦城的古街道及小巷式的格调非常重要;建筑周围的空气流动较为平稳, 减少了其表面的热损失;分压系数减小的结果便是建筑表面所需承受的压力变小, 这就使得在建筑外部设置抗风级别较高的灯成为可能。
另外, som事务所涉及的沙特阿拉伯国家商业银行大楼是一栋刀层高, 平面呈三角形的高层建筑。为了适应炎热的气候环境, 建筑外墙呈封闭状态。外墙上没有传统的密密麻麻的窗口, 而取而代之以三个巨大的顶口。洞口内的楼地面形成园林绿地式的内部空间。把办公室从里面边沿退缩到形成空中绿洲的洞口中, 并围绕中心风塔布置, 使湿热空气向上抽拔。光线可以进人中央天井, 洞口相当于巨大的遮阳, 可以避免阳光直晒及沙摸地区的热风直接吹袭, 还可以借此散热。各层办公室面向天井开窗, 不在外墙上直接开口, 以取得良好的气候缓冲作用, 并以厚实的隔热墙体将空气调节得负荷降低。可以说此建筑完美的将建筑造型设计和绿色手段完美的结合在一起。
综上所述, 一个优秀的超高层及高层建筑的体型设计, 不单单是从审美的角度去考虑, 还要努力做到需要功能、空间、使用、体型的四个要素的统一, 并且应充分处理好预期周边环境的关系, 以达建筑物造型设计完美、实用功能齐全之目的。
摘要：超高层及高层建筑在一个城市中往往相对本身更具有一定的代表性和象征意义, 其不仅反映了一个城市物质经济发展水平的程度, 还能表现出该地区的精神和审美标准取向。高层建筑的造型设计在整个设计过程不再仅仅是配合功能, 而是与建筑功能一重要。
高层建筑设计教学 篇7
随着人类科技在各个领域的不断进步和发展,使得人们的生活质量和要求也日益突出,在复杂高层和超高层等建筑不断增长的今天。需要我们摒弃传统的落后建筑理念和实际方案。不断是想世界先进国家的建筑设计理念学习,大力培养我国自主设计和开发的建筑工程设计师,加强国家之间先进建筑经验和理念的交流。
随着我国建筑行业和其技术的发展,相信会在此问题上找出完美的解决方法和结构设计原则。本文主要分析的是复杂高层建筑一超高层建筑的结构设计要点,主要内容如下。
1 重视设计理念
由于复杂高层和超高层的建筑的主要特点,就是楼层比较多,空间建筑高。所以,也比较容易暴露出一些高层建筑结构上的和类型的不合理设计问题。那么,如何保证建筑的安全质量和提高建筑物的抗震效果,以及严格的把关防火和消防方面是设计,提高高层建筑物内部结构的合理利用都是十分重要的讨论课题。
所以一个科学合理的设计理念,以及建筑工程设计师对于高层建筑的整体结构把握,对建筑物的核心合设计都十分重要。
采用科学的高层建筑设计理念,无论是对于建筑的整体构思,还是实际的项目施工都是十分重要的。首先需要建筑的技术设计人员,在最初的设计方案时,需要着重强调建筑结构的均匀性和规则性。并且确保建筑结构的传力途径清晰,保证整体建筑结构维持在高水平上。注重节能减排的设计,降低消耗,提倡绿色理念的设计的意识。
在选材方面,所使用的建筑材料必须可以确保建筑结构受力的均匀性和整体性。结构工程师之间需要充分的交流与沟通,共同打在一个科学化的设计理念和操作流程[1]。
选择合理的结构抗侧力体系,是保证复杂高层超高层结构安全的有效措施。那么意识要其重要性,就需要结合超高层建筑的具体高度和具体的使用结构,选择一个比较适合的结构抗侧力体系。
首先,在结构设计时,要使结构抗侧力构件之间可以相互联系、相互依存。
其次是要对结构抗侧力构建的各自实际情况进行合理的评估预分析,通过准确的数据判断,使其形成一个有效的结构整体[2]。
2 注重超高层建筑的抗震效果设计
由于复杂高层和超高层建筑,本身高度相对于普通建筑来说比较高的特点。那么为满足其功能性,抗震设计是高层建筑的重点。高层建筑的抗震设计的建筑材料选择非常重要。选择抗震效果好的材料,对建筑构件的承载力来说是保持其稳定的基础。如果其承载能力很大,在地震发生时,不容易出现建筑物倒塌事故的。
所以,高层建筑设计时,应该采用位移结构的抗震方法。这样,建筑物能够承受住的结构变形的能力会很大。这种方法主要是通过分析建筑构件的变形及其结构位移之间的关系,确定一个有效的变形值。此项设计方法可以保证建筑结构拥有良好的变形弹性。这样的方法运用的效果十分明显,主要是其可以借助结构消耗的地震能量,减轻当地震发生时的反应,减轻地震给高层建筑带来的破坏,避免重大损失的发生。
另外,在建筑项目的选址上,应该要避免地震多发地带,建设地震对建筑工程的破坏作用。所以说,设计理念和方法,都对高层建筑物的抗震效果有明显作用和效果。所以,加强高层建筑抗震设计的结构,需要重视起来[3]。
3 为高层建筑提供稳定供电的设计
为复杂高层或是超高层建筑,提供安全稳定供电是保证建筑功能使用的重要组成部分。所以,对建筑的供电系统的设计,需考虑到多回路供电,以及供电备用的发电机组配置等方面。可以将超高建筑和复杂工程建筑的变配电房,安置在塔楼中部的楼层中间。这样设计的优势在于,其可以减少低压配电所带来的一些损耗。而备用发电机可以设置在地下的楼层。为保证高层用电,供电电压采用低压配电是有效的措施之一[4]。
4 采用垂直交通设计方案
复杂高层建筑所使用是垂直交通管道设备,并且将其集中起来。采用垂直交通的设计方案,比较节约空间,同时也方便日常的维护工作。由于超高层建筑技术的发展,超高层建筑可以采用以中央为核心的空间构成模式。主要是可以将楼梯或是电梯集中在建筑中央,既能节省空间,还能使得所有的功能使用区有良好的采光效果。使用这种中央为核心的空间构成模式,需要有一个良好的刚度来支撑中心强度。同时也有利于建筑结构的整体受力作用
5 超高建筑的消防设计
由于为了有效的提升抗震效果,所以大部分的高层建筑都使用的是全钢结构。但是这种结构有一个严重的问题就是其耐火性差,在火灾发生是不但不能勇于防火,还可能引起更严重的灾情。此外,由于复杂高层和超高层建筑的结构复杂,建筑内部的管线和电器设备重多,这些都是严重的安全隐患。由于建筑的楼层比较高,所以高岑建筑内部的空气抽力比较大,可以使得火灾迅速蔓延开来。最后还是由于高层建筑自身的局限性,那么一旦发生火灾,人员比容易疏散,并且救援工作也比较困难。
综上可以看出,在复杂高层和超高层建筑的设计时,必须要重视建筑物防火方面的设计。在防灾设计的材料上,必须要选择难燃性的建筑材料,或是耐火性强的建筑材料。在设计建筑通道是,需要增加安全通道的数量,在建筑物内部增设火灾自动报警系统。在走廊等处,多安置一些消防器,确保消防通道密封性,和救援通道的畅通性[5]。为提高消防救援的效率,在设计之初,还需要增加消防专用的电梯,同时需要提高消防专用电梯的安全性能,要在火灾发生时,可以安全使用,提高安全系数。
6 结语
本文主要是针对复杂高层与超高层建筑结构设计要点进行分析和讨论的。从重视设计理念、注重超高层建筑的抗震效果设计、改变建筑结构方案、为高层建筑提供稳定供电的设计、采用垂直交通设计方案、超高建筑的消防设计等不同方面,分别对其进行了讨论。由此多出了一些抗震效果好和建筑的结构方案优化的设计理念和方法。对建筑结构类型、防火设计和建筑的功能实用舒适度等角度全面分析了建筑理念和可行性施工措施。以期,对我国的建筑技术在不断进步的今天,可以提供一些指导性意见,帮助我国的建筑行业更好更快的可持续发展。
参考文献
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高层建筑设计教学 篇8
由于高层、超高层的高层建筑与普通的有所不同, 因此就更需要设计人员引起注意。随着不断增加的超高建筑物, 逐渐地暴露出一些关于设计方面所存在的不足, 比如抗震设防不准确、建筑结构和类型的不合理, 以及没有最大程度地考虑建筑的舒适度和施工过程等等, 当问题出现时, 就必须采取措施, 解决问题。当然在采取措施的同时, 还有相应的要点需要进行深度的分析, 例如建筑时需注重抗震设计、科学并且合理地选择建筑结构的抗侧力体系以及重视概念设计等方面。与此同时, 这些问题的存在同样为设计师积累了一定的关于日后超高建筑建设的经验。随着建筑技术的迅速发展, 高层建筑的数量不断增多, 其复杂性同样在持续增加, 以至于对于建筑的安全性与经济性的要求也越来越高。无论是从结构设计所积累的经验还是理论研究, 想要在一定程度上保证其安全性, 还需继续探索。
二设计复杂高层以及超高层建筑时需要考虑的问题
1.抗震设防烈度。对于超过一百米以上并且承受不同强度的抗震设防烈度的建筑物, 所被要求建筑物的高度同样是不尽相同的。通常情况下, 三百米及以上的建筑物不适合建在抗震设防烈度为八度的区域, 因此, 复杂性高层以及超高层建筑更加适合建设在六度抗震设防烈度的地区。综合考虑以上因素, 在建设复杂高层以及超高层建筑时, 就应该将该地区的抗震设防烈度考虑在内, 以免造成技术错误, 防止人民的生命财产产生不该有的损失。作为一名设计师, 就应该十分重视抗震技术, 提高高层建筑的质量, 包括建筑的安全性以及经济性, 从建筑的细部处理出发, 坚持以人为本的原则, 才能切实有效地保障人民群众的财产安全。
2.结构方案与结构类型。想要成为一名优秀的建筑设计师, 首先一定要考虑到在设计中的建筑物结构方案的问题, 特别是复杂性高层以及超高层建筑, 结构方案的不合理选择, 很容易导致整个方案的调整, 产生许多不必要的麻烦, 给设计单位带来损失。因此, 设计单位就应该在进行建筑方案设计的同时, 具备结构专业知识, 并将其参与到设计当中。与此同时, 在高层结构类型的选择上, 设计师不仅仅要将方案所在地自身岩土工程地质条件充分考虑在内, 而且要充分考虑所在地的抗震度要求。除此之外, 为了可以更好地节约建筑成本, 工程造价问题和施工合理性问题也应该充分考虑在内, 同等条件下, 当然青睐造价较低的方案。
3.关注舒适度和施工过程。
(1) 高层建筑水平振动舒适度。通常来说, 复杂性高层以及超高层建筑的结构比较柔软, 因此, 在设计的时候, 除了要保证结构安全之外, 更多的是需要满足居住人群对于建筑舒适度的要求;当然对于高钢规程以及高层混凝土规程同样提出明确的设计要求, 这就需要设计师及时控制, 特别是在高层建筑物已经达到顺风向与横风向顶点的最大加速度。进行舒适度分析是复杂高层建筑进行分析的主要任务, 对于混凝土的结构, 阻尼比最好取0.02, 对于钢结构以及混合结构, 其阻尼比可以根据实际情况在0.01~0.02之间取。公共建筑与公寓类建筑相比, 水平振动指标限值也有很大的区别, 其主要原因就是功能的不同。增设TMD或者TLD可以在水平振动舒适度不合格的情况下, 进一步提高舒适度水平。
(2) 在设计的同时应考虑建造过程的可实施性。及时注意钢材传力以及复杂节点部位钢筋的可靠性、施工的可实施性, 这是设计人员在结构设计的同时必须要做到的。通常来说, 有四种处理的方法来解决型钢与其混凝土梁柱节点中主筋相交的问题: (1) 钢筋与表面的加劲板焊接; (2) 钢筋绕过型钢; (3) 钢板上开洞穿钢筋; (4) 其表面的焊接钢筋和连接套筒。复杂的高层建筑则会在施工方法上采取另外一些特殊的工艺。
三设计要点分析
1.注重概念设计。通过大量的实践经验, 我们可以总结出, 在复杂超高建筑的结构设计上, 应该要重视建筑的结构概念设计, 尤其应该重视以下环节:
(1) 应该尽可能地提升建筑结构的规则性以及均匀性;
(2) 确保结构的传力途径清晰而又直接, 特别是抗侧力以及结构竖向的传力途径;
(3) 在设计上, 将结构的完整性保持在一个较高的水平上;
(4) 节能减排的意识要渗透进设计, 能够建立一个比较合理的耗能机制;
(5) 重点提高建筑构件材料利用效率与结构, 保证结构的受力完整性。
在这里, 所有过程的实现, 都是离不开建造师与工程师较好地沟通与交流的, 只有沟通, 才能将建筑与结构相统一。
2.科学、合理选择结构抗侧力体系。大量的理论与实践证明, 正确地选择了合理的抗侧力体系, 可以更有效地保证复杂高层以及超高层建筑结构的安全。因此, 在选择上要特别注意以下因素:
(1) 与建筑的实际高度相结合, 选择合理的结构体系。
(2) 对于建筑设计上, 最大可能地保证结构抗侧力的构件之间的互相联结。
(3) 对于采用多重抗侧力结构的情况下, 综合分析结构体系的效用, 正确估计和评判各自的贡献度。
四总结
在高层建筑数量迅速增长的今天, 随着国外设计院的不断进入, 这无疑是对国内的设计单位产生了不小的冲击, 想要在这样的压力下继续生存并能够得到一定的发展, 就必须摒弃旧的建筑思想, 重视概念技术, 改变建筑结构方案。上文总结了高层建筑结构常见问题, 比如抗震设防烈度、建筑的结构方案与结构类型、关注建筑的舒适度与施工过程等等。与此同时, 上文也阐述了一些在设计的时候应该要注意的要点的具体分析, 比如注重概念技术和抗震技术, 科学合理地选择抗侧力体系等等。这些阐述对于中国的建筑技术在日后改进与发展方向上, 都有一定的指导性作用。总而言之, 设计人员应该坚持以人为本的原则, 切实考虑人民的利益, 才能更好地发展。
参考文献
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高层建筑设计教学 篇9
随着经济和建筑技术的发展, 高层建筑和超高层建筑越来越多, 其复杂性也在不断地增加, 这给建筑的安全和建设的经济性在设计上提出了较高的要求, 从理论研究和结构设计的实践经验来看, 要想保证复杂高层和超高层建筑的安全性, 我们还有很多的工作要做, 而且要保证较高的准确性和合理性。先笔者就这一问题, 结合多年的工作实践经验, 谈几点自己的看法。
二、高层及超高层建筑结构抗震设计的目标分析
高层建筑愈来愈多, 高层建筑基于性态的抗震设计必然显得尤为重要, 传统的“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”的抗震设防目标显然是不够水准的, 设计上必须有所突破, 笔者认为还要从以下两个评价水准进行考察:
1、正常使用水准评价
对于重现期大约为50a的地震, 建筑物只能出现的损伤应该可以忽略, 结构在设计时要求结构的反应状态基本处于弹性反应状态。
2、倒塌水准评价
对于重现期与2 500 a的地震水准非常接近的地震, 要对最大地震振动有所预计, 并设计为真正遇袭的条件能有效防止倒塌, 并能证实以下几点:
(1) 对于结构中所有的延性构件, 其非弹性变形需求必须都比其变形能力要低;
(2) 对于具有非延性破坏模式的结构部件, 其中对力的需求应大于等于其名义上的强度;
(3) 对于超高建筑物, 又或者是复杂建筑物在设计上, 对于起控制作用的构件还必须要证实其受到中等地震的振动作用, 仍能保持弹性。
三、设计要点分析
1、重视概念设计
大量实践经验告诉我们, 对于复杂超高结构设计上, 应重视其结构概念设计, 具体的应重视以下几个环节:
(1) 应该尽量提升建筑结构的均匀性和规则性;
(2) 要确保结构有清晰且直接的传力途径, 特别是结构竖向和抗侧力传力途径;
(3) 设计上, 要保证结构的整体性要在较高的水平;
(4) 设计要渗透节能减排的意识, 建立较为合理的耗能机制;
(5) 应从提高结构和建筑构件材料的利用效率入手, 确保形成整个结构的受力整体性。
这一过程的实现, 离不开结构工程师和建造师之间良好的沟通和交流, 只有沟通才能尽可能地实现建筑和结构的统一。
2、科学、合理地选择结构抗侧力体系
理论研究和实践证明, 选择合理的结构抗侧力体系, 能够有效保证高层及复杂高层结构的安全性。在选择上应注意以下几个主要的因素:
(1) 结合建筑的实际高度选择合适的结构体系, 笔者在工作实践中, 总结并整理了较为常用的高度与结构抗侧力体系对比参照表如表1所示。
(2) 在建筑的设计上, 应尽可能地确保结构抗侧力构件相互联结、组合为一个整体。
(3) 对于建筑中采用了多重抗侧力结构体系的具体实际情况时, 应综合分析每种结构体系在建筑设计中的效用, 对各自的贡献度有合理的估计和评判。
3、注重抗震设计
在满足建筑的功能性的基础上, 抗震设计是高层和超高层建筑的设计重点, 这是确保建筑安全性最为关键的一环, 应重点从以下几点着手:
(1) 在高层建筑的抗震方案设计中, 建筑结构的材料选择也非常重要。
(2) 促进地震发生时能量的输入能有效地减少。实践证实, 应做好以下几个方面:一是, 在对建筑构件的承载力进行验收的同时应对建筑结构在地震作用下的层间位移限值实施有效的控制。二是, 具体的高层建筑工程项目设计时, 我们应该采用积极的、基于位移的结构抗震方法, 对设计方案进行定量的分析, 确保结构的变形弹性可以满足地震的预期要求。三是, 应综合分析建筑构件的变形和建筑结构的位移两者之间精确的关系, 有效地确定构件的变形值。四是, 结合建筑物的实际如建筑界面的应变分布及其大小来对建筑构件的构造需求进行有针对性的设计。五是, 选择坚固的场地, 实施建筑施工, 亦是有效减少地震发生作用时能量的输入的另一个方面。
(3) 大量理论研究和实践表明, 对于一个具体的高层建筑而言, 如果其承载能力不是很大, 但是其具有的延性较高, 那么当地震发生时, 它也是不容易出现倒塌事故的, 这是因为延性构件可以将地震带来的能量充分地吸收, 如此一来, 建筑物能够经受住的结构变形将非常大。大量工程实践证实, 在很多情况下延性结构的运用的效果是非常明显的, 借助该结构能够消耗掉地震的能量, 从而使得地震反应得以有效的减轻, 促使地震给高层建筑带来的破坏被有效地减弱, 避免重大损失的发生。
(4) 设计的质量和方法决定着抗震效果的高低, 因此, 高层建筑抗震设计的结构必须得到足够的重视。从国内外高层建筑结构的设计上来看, 主要有如下3种:“框——筒”、“筒中筒”和“框架——支撑体系”。
参考文献
[1]《GB50011-2001建筑抗震设计规范》
[2]吕西林:《复杂高层建筑结构抗震理论与应用》, 2007年。
[3]《JGJ99—98高层民用建筑钢结构技术规程》, 中国建筑工业出版社, 1998年。
[3]刘华新、孙志屏、孙荣书:《抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用》, 《辽宁工程技术大学学报》, 2007 (2) 。