高层建筑与环境设计（精选12篇）
高层建筑与环境设计 篇1
进入21世纪, 节能建筑已经引起了广泛的关注, 而且在不久的将来可持续发展和能源保护必然将深入到建筑设计的核心。生态建筑、绿色建筑、人居环境的可持续发展是前卫建筑师们最时髦的话题。建筑与环境保护、可持续发展的关系已变得和传统的要素, 如功能、空间、形式等同等重要, 而且将会影响到建筑最后的形象。由于我国城镇化的步伐加大, 建筑行业目前正飞速的发展着。据统计, 我国现在每年建成的房屋面积数高达16亿m2~20亿m2, 已经达到甚至是超过所有的发达国家每年建成房屋面积数的总和。预计到“十二五”末期, 我国全国房屋面积将达到20世纪初的两倍。然而, 值得我们思考的是, 在我国现有的约400亿m2建筑中, 基本上都为高耗能建筑, 即使是新建的正在建设中的建筑仍有高达95%的建筑属于高能耗建筑。这些建筑, 就单从采暖耗能来看, 已经达到发达国家的3倍以上。可见, 我国建筑节能水平和国际先进水平相比, 差距越拉越大, 为了减小和国际领先水平的差距, 建成低耗能建筑, 就要求设计人员了解建筑热环境的影响因素, 从而设计出节能建筑。
1 建筑热环境
建筑物外围护结构将人们的生活与工作空间分为室内和室外两部分, 因而, 建筑热环境也就分为室内热环境和室外热环境。建筑物常年经受室内外各种热环境因子的作用, 属于室外的因子如太阳辐射、空气的温湿度、风、雨雪等, 统称为室外热环境;属于室内的因子如空气温湿度、生产和生活散发的热量与水分等, 则称为室内热环境。
2 室内热环境的构成要素及影响
人对建筑环境的要求, 最基本的一条就是室内热环境的舒适性。室内热环境是否舒适, 主要表象就是冷热感。这种冷热感取决于人体向周围环境散发的热量和人体新陈代谢过程中产生的热量之间的关系。如果让散热量和产热量保持一个相对平衡的状态, 那么, 这种环境对人体的健康和舒适性都是至关重要的。这种平衡状态, 即使在外界环境有较大变化的情况下, 也能使体内核心组织的温度波动很小。为了使室内环境达到这种热平衡, 我们就要了解影响室内热环境的各种环境因素, 这些因素主要包括空气温度、平均辐射温度、空气流速和空气湿度四个方面。
3 建筑热环境的室外影响因素
在设计建筑围护结构时, 要想达到满意的室内热环境, 就必须熟悉作用在其上的各种室外热作用。室外热环境是指作用在建筑外围护结构上的一切热物理量的总称。
在研究人体热舒适感及建筑设计时, 涉及的主要气候要素有:太阳辐射、对天空的长波辐射、空气温度和湿度、风及雨雪等。这些要素是相互联系的, 共同影响着建筑的设计和节能。
4 建筑能耗分析与节能设计
4.1 建筑采暖
在冬季, 居住建筑室内温度一般要求达到18℃, 甚至较高的要求要达到20℃。为了保证室内温度达到要求, 就要不断的向房间内提供热量。由于冬季室外温度较低, 建筑物会通过围护结构从室内向室外散失热量, 所以, 为了保证室内舒适的温度, 在采暖地区需设置采暖设备, 并配有适当的通风换气设备。
建筑物能够吸收并得到的热量我们称之为建筑物的总得热。建筑物的总得热经分析可知由以下几个部分组成:70%~75%为采暖设备提供的热量;15%~20%为太阳能热量, 通过窗户和建筑物围护结构传递给室内;8%~12%为建筑物内部得热, 这部分包括家电和人体散热、照明散热和炊事散热等。建筑物在得热的过程中同时也会散失热量, 热量散失渠道主要有:70%~80%为建筑物围护结构散热, 20%~30%为门窗缝隙的空气渗透耗热量。采暖设计时, 一般的民用建筑和工业建筑, 这些产生热量很少的建筑, 在进行供热负荷计算时一般只考虑由门窗等缝隙或孔洞进入到室内的冷空气的耗热量和建筑围护结构的传热耗热量。
经过以上分析, 在建筑物采暖设计过程中要想达到节能的目的, 需要采取以下几种措施:1) 为了减少空气渗透耗热量, 需要提高建筑物门窗的严密性;2) 为了减少传热耗热量, 需要加强建筑物外围护结构的保温, 并尽量减小建筑物外表面积;3) 尽量利用太阳辐射得热。总之, 在尽量减少建筑物总失热量的同时努力提高建筑物的得热, 最终达到节约供热量的目的。
4.2 建筑空调
夏季空调降温建筑的室温允许波动范围为±2℃。在夏季空调建筑的总得热来自于以下几个环节:1) 太阳的辐射。太阳的辐射可以直接通过窗户进入到室内形成热量, 另外, 太阳辐射还可以通过外墙和屋面吸收最终传入到室内;2) 室内外温差传热。这个环节主要是通过建筑物门窗形成空气渗透换热;3) 建筑内部产生的热量。主要包括家电及照明, 人体的散热和炊事过程中产生的热量。这些建筑物总得热, 一部分被内部围护结构所吸收和暂时储存, 其余的均构成了空调负荷。
为了达到空调系统的节能, 就要抑制室内产生热量, 抑制热量进入到室内, 同时要促进室内的热吸收, 促进热量向室外散去。抑制辐射热进入室内需要考虑透射传入、反射传入和受热面的条件等。对于透射传入, 最好设障碍物, 而对各种不同的情况, 可以采取不同的方法。为了促进导热散热, 要考虑到当室外温度低于室内温度时, 室内的热就会通过建筑构件由室内向室外传导。为了冷却建筑物, 就要促进这种热传导。受太阳辐射的建筑部位外侧, 温度一般都很高。但这些热在凉爽的春秋季节, 可以通过受不到阳光照射的外围护结构的阴影部位向室外导热。
5 建筑设计对室内热环境的影响
从建筑形态的角度来看, 特定的气候条件是其形成与演进的主导自热因素。建筑针对气候而产生, 从某种意义上说, 气候造就了建筑, 建筑是人对环境补偿的一种手段。建筑热环境的这种被动式的调节策略可以从建筑设计着手, 主要通过建筑物的朝向、建筑构件的形式、建筑材料的选择及建筑物与地形、植被和居住区的整体设计等方面, 协调好建筑与自然气候的适应关系。
5.1 整体及外部环境设计
为了创造舒适的室内热环境, 在建筑物外部环境设计时就要先创造良好的条件, 这也是为了整体建筑节能做考虑。所以在建筑的选址、规划以及形体和朝向等方面, 都要进行周密的考虑。
对于建筑选址, 要考虑到当地的土质、水质及气候、地形等, 还要综合考虑周围现有的环境条件。这些因素的优劣直接决定着建筑物所选位置微气候环境是否适宜。除了要考虑周围微气候环境要适宜建筑物的建设, 还要考虑建筑物建成后是否会影响到现有的周围生态环境, 要保证建筑物建成后在整个生命周期中不使周围的微气候环境遭到破坏, 这样才能保证生态环境的平衡。
对于建筑物的形体设计, 要使其适应周围微气候环境, 做到合理设计。在建筑的规划布局上, 为了保证在无风的条件下也能够使建筑物形成自然通风, 就要使建筑物的向阳面和背阴面的气压存在压差。另外, 可以在建筑物的外形设计上增加风洞, 能够让自然风在风洞中回旋, 使建筑物达到良好的通风效果。
5.2 建筑的单体设计
建筑的单体设计, 可以有效的利用和改善微气候环境。当建筑物的朝向和位置确定以后, 其所处的外部微气候环境就已经基本确定下来了。所以此时若想改善室内微气候环境, 就要在建筑单体设计时稍加考虑。比如, 可以通过改变建筑物的结构设计和建筑物分隔空间的设计来达到改善室内微气候环境的目的。也可以考虑选用一些新型的建筑材料和设备, 从而达到充分利用建筑外部气候环境条件来影响室内环境的目的。建筑的体形和平面设计都会对室内热环境和节能效果产生影响。其体形的控制参数为体形系数。体形系数可以用单位体积所具有的外露面积来表示。在其他条件相同的情况下, 体积相同的建筑物, 外露面积越小, 热损耗也越少。控制建筑物的体形系数, 无论对于减少冬季失热还是夏季得热都是有利的。同样大小的建筑平面面积, 由于其平面布局的不同, 其外露面积可以相差悬殊, 从而影响到建筑热损失。建筑构造设计主要包括建筑围护结构的保温、隔热措施及其解决防潮、防结露、防冷热桥等问题的设计方法。而其中外墙由于占全部建筑围护结构的60%以上, 通过外墙的耗热量约占建筑物全部耗热量的40%, 因此, 提高外墙的保温、隔热性能对改善室内热环境及建筑节能具有重要意义。
参考文献
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高层建筑与环境设计 篇2
摘要：当前，随着我国城市化进程的不断加快，高层建筑物的数量在持续不断地增加。在高层建筑物中，梁式转换层具有承上启下的作用，因而在设计的过程中需要与上部结构中的竖向载荷相结合，通过进行科学、合理的设计与规划来减少结构突变及应力集中的现象产生，由此来保障整个结构的连续性以及受力的平稳性。
关键词：梁式转换层;高层建筑;结构设计
近年来随着我国社会经济持续不断的发展，人们的生活质量及水平也随之得到了极大程度的提升与发展。进而，对相关建筑物的结构设计及要求也在不断地增加，以此来更好地满足人们在日常生活中对停车及购物等方面的要求。基于此，很多的高层建筑采用了梁式转换层的结构来进行设计与规划，进而提升了整个高层建筑的实用性，为人们的生活提供了更多的便捷。
1高层建筑梁式转换层设计概述
1.1梁式转换层结构设计特点
就当前我国高层建筑中应用梁式转换层的效果来看，通过应用梁式转换层能够促使高层建筑的上下荷载力保持在一个平衡的状态之中，进而能够有效地避免由于结构发生形变而导致受力不均匀的现象，进而增加了整个结构的稳定性。此外，在设计建筑的过程中，通过在梁式转换层中增设一些管道、通道等线路能够提升整个高层建筑多功能性，为其中的用户提供暖气、水电等相关的保障措施。但是，目前我国带有国内转换层的高层建筑大多采用的都是上部剪力墙、下部框架式的结构，其框架式剪力墙的结构如图1所示。这种形式的设计还需要通过应用相关的转换构建来对高层建筑的结构内力进行重新的分配，进而来调整高层建筑的内部应力，防止其发生形变。
1.2高层建筑梁式转换层的构造特点
在高层建筑的设计过程中，转换层的应用十分普遍，其中的建筑构造形式也存在着多样性的变化，具体如图2所示。目前，在我国高层建筑转换层的设计中，梁式转换层的应用最多，板式转换层以及箱型转换层等的应用次数较低。梁式转换层由于尺寸较大、结构设计简单、便于施工等特点，在实际的建设设计当中的应用十分广泛。此外，梁式转换层在高层建筑设计应用中还有性能稳定、工程造价核算便捷以及经济效益较高等有利的特点。
1.3高层建筑梁式转换层受力特点
梁式转换层在高层建筑应用过程中主要是维持高层建筑内部稳定，使其能够受力均匀，通过上部密集小空间的竖向载荷传递到下部稀疏的大空间中。但是由于高层建筑的结构设计通常都比较复杂，所具有的功能也具有多样化的特性，从而会造成内部荷载在竖向传递的过程中出现中断的问题，进而造成建筑整体刚度发生突变的现象。这种建筑的形式在发生地震时，很容易由于下部结构的稀疏而发生坍塌及变形的事件。因此，在对高层建筑进行转换层设计时，需要针对受力均衡问题展开有效的分析与解决，由此来避免建筑结构被破坏的事故发生，尽可能地减少相关财产的损失。
2梁式转换层的`高层建筑结构设计案例
2.1工程概况
A市某高层建筑，有地下1层，地上22层，总建筑面积为25840m2。其中的1-4层为商业用房，1层的层高为5m，2-4层的层高为4m，采用框架简体结构。5-20层均为住宅层，层高为3m，采用的是剪力墙简体结构。21-22层分别是电梯的机房以及屋面水箱，层高为3m。针对这种情况，需要在整栋建筑物中的4-5层之间设置一个结构转换层，同时存放相关的操作设备。其楼层结构平面设置的情况如图3所示。
2.2楼层转换方案
在对这个高层建筑进行楼层结构转换的时候，所采用的转换层的结构形式为梁式、板式、箱式等多种形式。由于这些转换层能够形成一个较大的空间，进而完成结构类型以及轴线的转变。其中的梁式转换层对相关的受力结构比较明确，从而在设计及施工过程中的操作比较便捷，应用的范围较为广泛。因此，在本工程的施工过程中采用梁式转换层的方式，其转换层的高度为2.5m，转换梁上、下两端与楼板相连，上层楼板厚度为20cm，下层楼板的厚度为300cm。转换梁承托上部的剪力墙，且所使用的混凝土强度为C40。
2.3整体结构分析
在高层建筑梁式转换层中所使用的转化梁本身是杆件，能够直接地按照梁单元进行相关的分析与设计，同时，梁的轴线位于转换层的上层楼板处，在整体结构中需要通过对上下层的刚度进行比较来确定适当的力度，防止竖向刚度的变化而形成薄弱层。据此，转换层的下层柱子截面尺寸可以设置为110cm×110cm，剪力墙的厚度为50cm，混凝土的强度等级为C45。同时，转换层上层的剪力墙的厚度为35cm，混凝土的强度等级为C45。
2.4转换梁设计
在高层建筑中，转换梁承托上部剪力墙，受力较大，也是保障整个结构安全性的关键性因素。转换梁的跨度大约在9m左右，截面的高度为2.5m。但是由于我国在混凝土设计规范中没有明确地给出承载力计算的方法，进而对此进行了两种连续短梁的试验研究。
2.4.1试验结果
本试验中所采用的转换梁为转换梁1/5的缩尺模型，其截面尺寸及配筋的形式如图4所示。通过经过相关试验可知：该转换梁的正截面平均应变符合平截面的建设。斜裂缝在加载点与中支座的内剪跨区的梁腹中部出现，属于剪斜裂缝，并通过长时间的发展成为临界斜裂缝。底部的纵筋和顶部的纵筋会顺着梁的方向来分散相应的应力，因而在斜裂缝出现之前，需要与弯矩图保持一致性，而在斜裂缝出现之后则与弯矩图产生明显的差距，由此就说明了转换梁内的应力发生了较大程度的变化。此外，在转化梁的底部纵筋处于受拉状态中，顶部纵筋的内剪跨内也随之处于一种受拉状态。当试验受到破坏时，内剪跨区段之内，临界斜裂缝的箍筋会受到一定的拉力，剪压区内的混凝土压疏。当穿越斜裂缝的箍筋应力变化为原来的应力的53%时，剪压区内的混凝土中就没有压疏现象。
2.4.2相关构造要求
依据相关的试验结果，为了保证梁式转换层中的转换梁在斜裂缝出现后能够起到纵筋拉杆的效果，其底部纵筋不能够在跨内形成弯折或者是截断的现象，需要将整个纵筋全部地伸入到支座中，并使用相关的可靠锚进行固定。同时，转换层的顶部纵筋在跨中不能够较早地被折断，最好进行通长布置。由于转换梁的横截面尺寸较大，因此需要依据梁高来配置一定数量的水平腹筋。由此，就能够承受到一定的受剪承载力，进而对整个裂缝的发展情况有一个抑制的作用，能够有效地减少相关温度以及混凝土收缩对整个工程的影响力。
2.5转换层抗震设计
在进行转换层结构设计的时候，由于有转换层的存在，致使高层建筑物在高度方向上的刚度均匀性会受到较大的影响，进而造成承载力构件与墙、柱截面产生突变，线路发生曲折的现象等等，因此，转换结构需要较大的抗震性能。基于此，需要在该建筑物3层及以上的部分都设置部分框支剪力墙结构的转换层。同时，相关构架的抗震等级还需要依照国家相关的标准进行。此外，还需要配备相关构件抗震性能的构造措施，以此来有效地提升建筑物的抗震等级，增加高层建筑物转换层的抗震效果。
3结语
在高层建筑结构设计的过程中，通过应用梁式转换层能够有效地提升整个工程的项目建设效果，由此来提升整个高层建筑的稳定性。此外，通过应用梁式转换层还能够在相关的成本造价、费图4试验梁截面尺寸及配筋用方面有一定程度的提升。因此，在高层建筑设计的过程中可以通过应用梁式转换层来保证整个建筑工程设计的稳定性，同时还能够对相关设计、施工单位的操作进行有效的控制，从而避免产生相关的问题及困难，最终做到优化高层建筑设计，提升整个工程的结构。
参考文献：
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高层建筑的规划与建筑设计探讨 篇3
【关键词】高层建筑；规划设计；建筑设计；探讨
1、引言
在城市化进程不断加速期间，高层建筑在城市用地紧张的背景之下，大量涌现出来，这些高层建筑具备了造型新颖、功能丰富的有优势，并且这类建筑的修建也充分的反映出了一个城市的繁荣以及一个国家的进步，给予城市带来了现代化的气息。但是高层建筑由于自身过高的修建楼层，对于整个城市所呈现出的格局带来了极大的影响，景观环境等也受到了不同程度的干扰。一个城市的发展并非是一味的求快、求繁荣，而是要保持协调，做好布局，只有具有空间协调性的城市，才能够持续的繁荣。下文主要针对高层建筑的规划以及建筑设计进行了全面深入的探讨。
2、高层建筑规划分析
高层建筑在城市中修建期间，所表现出的规划以及布局，对于整个建设工作来说有着至关重要的意义，并且也同样对于整个城市所表现出的布局以及城市氛围有着直接影响。因此，在进行高层建筑规划工作的过程中，需要从美化城市结构、丰富城市空间的角度，来进行设计和规划，要重点避免建筑对于城市结构所造成的负面影响。
1）超高层建筑数量。
城市中所呈现出的高层建筑，可以说是一个城市繁荣的象征，但是这类建筑本身不能够大量存在。对于城市来说，超高层建筑本身在收益、效益方面并没有表现出良好的主导型，并且其所表现出的体系、高度等对于城市所造成的影响是极大的，尤其是对于周边居民的采光来说。那么在这样的情况下，就需要针对超高层的建筑数量加以掌控。
2）高层建筑的密集程度。
高层建筑的合理使用，能够在一定程度上解决城市所表现出的用地压力，进而使得空间得以更好应用，但是如果说高层建筑过多的密集在一个区域，那么就必然会导致环境、交通等受到恶化影响，无论是办公、生活都会受到干扰，还会带来交通的拥堵。例如，现代城市所出现的光污染现象，便是由于大面积玻璃幕墙所导致，那么在这样的情况下，如何有效的对于高层建筑布局进行掌控，避免过于集中，就成为了一个关键问题。
3）建筑与街道。
高层建筑一般在商业发达，地段繁华的区域，其特殊的客流量造成本身交通荷载大，而高层建筑会更加影响该地段的交通，因此，要控制该地段的高层建筑层数和数量，在规划设计时要与街道和其他建筑相互协调统一，必要时扩大街道的通行能力。
3、高层建筑设计分析
1）高层建筑主体设计的科学性和合理性。
现目前，城市中的高层建筑开始朝着更加新颖形式的结构和方向进行发展，在这一过程中，建筑所表现出的机构形式越发的复杂，尤其是其中的平面形态、竖向形态等所进行的布置和衔接也更加的复杂。在这一状况之下，大量不规则、非常规形式的建筑平面开始被应用到了高层建筑结构之中，这主要是缘于计算机技术使用便利型，才为各种建筑形式的应用带来了理论分析以及支撑依据。此外，不断发展的材料技术，也同样为高层建筑建筑的设计起到了推动作用。
2）绿色生态建筑设计。
在当前社会越发重视绿色、经济、节约、绿色发展的过程中，不仅仅对于城市本身所表现出的环境和生态稳定带来了影响，还对于周边居民的日常说话带来了干扰。那么在绿色建筑执行设计工作的过程中，所需要引起重视的主要有两个方面：以人为本，从长远发展的角度来看待，这需要全局的参与，并非是高层建筑中对于某项绿色技术加以使用那么就转变成了绿色建筑，而是需要在前期的策划、后期使用等时期都需要大量的投入，而并非是单纯意义上的技术推广；因地制宜，我国幅员辽阔，东西南北跨度较大，南北方温度、气候不同，人文条件、文化差异，会造成同一风格的高层建筑在北方可行，但是在南方就不可行，所以不能盲目的照搬建筑风格和类型，需要设计人员充分了解当地气候、风土人情，做到设计因地制宜。
3）建筑尺度设计。
高层建筑的尺度设计是非常复杂和难以把握，主要原因在于建筑物不同于人，体积庞大，内部结构复杂，需要各部分相互的协调统一。要做到尺度的设计，需要从以下尺度关系入手：第一是与城市尺度的关系，高层建筑体积大，建筑高度高，是城市的重要组成，也直接影响城市的景观，因此，建筑的尺度离不开城市的尺度，要与城市尺度协调统一；第二是建筑尺度，即建筑本身的尺度，设计师做到均衡，需要从建筑的组成来调节，高层建筑由主体、裙房和顶部组成，这三部分的尺寸需要一定的比例来均衡建筑的整体尺度，然后就是各个组成的细部尺度，层次、等级划分要细致、协调；第三是近人尺度，这是容易被人们所观察和直接看到的，比如出入口的尺度，要符合人机工程学，尺度要适宜；第四是道路尺度，也是近距离的感知，需要考虑行人的舒适度来确定尺度。
4）重视节能设计。
高层建筑的数量和密集度严重影响城市的生态环境，设计时往往忽略对环境的保护，不重视建筑节能，意识淡薄，往往造成高投入，低回报，高耗能，低效益。对于建筑节能设计应排在第一位，需要从三个方面进行：第一，建筑的朝向和位置设计，要满足日照要求，建筑的南向开窗面积要大，北向东向的面积要小，这样才能采集更多的光线；第二，提高建筑的保温功能，屋内的一部分热量从窗户消耗掉，一部分从墙体散发，在选用窗体材料时要选择隔热性强、导热系数低的材料，而墙体材料需要设置保温隔热层或者对墙体材料进行加工，用一些保温性能强的材料做复合墙体，这样才能提高建筑的保温隔热性能。
5）高层建筑设计需要注意的其他问题。
防火、抗风、配电、电梯、防雷是高层建筑设计中需要注意的几点。建筑内部设计要通畅，便于逃生，应急照明系統的配置可以在发生火灾时给人们帮助，防火门、安全分区的设计也是很有必要的。建筑越高，水平荷载越重要，风荷载是影响水平荷载的主要因素之一，因此要加强高层建筑的防风设计。配电系统的设计要求两套供配电，且两个电源由两个电厂供应，还要来自两个不同区域的变电站，一个来自于建筑所在区域的变电站，一个来自自配发电设备。
4、结束语
综上所述，高层建筑本身作为未来城市发展过程中的必然趋势，其所表现出的主体规划与城市空间规划所表现出的协调，有着至关重要的作用。那么在进行建筑设计的过程中，就需要严格的遵守生态、绿色、安全、节能、合理等几个方面的原则，并且将其融入到建筑设计之后。也就是说，高层建筑本身的设计工作，要和规划工作之间密切配合，进而达到科学合理，这对于城市的发展来说，起到了可持续发展的促进效果。
参考文献
[1]沈瑞宏等.高层、超高层建筑的结构体系[J].工业建筑,2009
[2]曹丽新.高层建筑设计过程中应该注意的问题[J].中国新技术新产品,2010
高层建筑与环境设计 篇4
进入经济的高速发展时期, 我国城镇化脚步加快, 高层建筑的规模和数量随之不断增加。作为一名高层建筑的设计者, 有必要充分掌握其结构设计及剪力墙设计的特点。高层建筑中的剪力墙结构同低层的建筑物相比较而言, 受力情况更加复杂。因此在设计施工过程当中, 设计者与施工者都要认真对待。要想建成一栋好的建筑, 建筑工作人员必须以建筑结构特点和剪力墙的具体情况为依据进行建设施工, 做到真正提升建筑施工水平。本文结合某高层建筑的结构设计为例, 分析了高层建筑在结构中的设计特点, 并且总结了剪力墙的设计要点。
1 工程实例
某个住宅小区建筑工程2#, 住宅楼有23层, 建筑物高68.78m, 其主要采用的是剪力墙结构来承受建筑物本身的水平、垂直荷载力, 并且采取刚性的结构体系用以承受水平侧力。设计使用的期限是50年, 抗震水平按照Ⅶ度来防震。图位该建筑2#住宅楼的标准平面图。
2 高层建筑的结构设计特征
2.1 高层建筑结构设计的决定性因素———水平荷载
水平荷载指的是物体受到的水平方向的作用力, 作用于建筑的工程结构中, 会使得工程结构发生内力变形。建筑的自重以及露面如果使用荷载则在竖构件当中会引起轴力和弯矩, 而它的数值仅仅与建筑的高度成一次方正比。对于一栋特定的高层建筑来说, 虽说竖向的荷载基本是定值, 并且会对整体的结构设计产生重大影响, 但是水平荷载对高层建筑结构所有的倾覆力矩以及对竖构件所产生的轴力, 与建筑的高度成二次方正比。因而, 水平荷载是高层建筑的结构设计的决定性因素之一。
2.2 更高的抗震要求
当前, 我国许多建筑基本的抗震基准为“小震不坏”、“大震不倒”。在结构设计过程中, 除了要合理设计风荷载和竖向荷载的正常使用指标外, 还应该充分考虑设计概念、构造措施及抗震验算这三个方面, 通过各种措施来达到减震的效果。当前, 尽管理论上的计算分析手段及原则得到不断地完善, 但是由于地震本身所具有的未知性及复杂性常常会使得理论分析计算的结果同实际出现偏差。当高层建筑结构进行到弹塑性阶段, 会产生局部结构出现开裂的现象, 对建筑的整体结构产生严重的破坏, 使用常规的计算原理及方法不足以准确计算分析出符合实际情况的数值。因而, 高层建筑在设计结构时对于抗震的要求也越来越高。
3 建筑结构中设计重点的控制指标———侧移与轴向变形
在建筑设计过程当中所不能忽视的便是结构侧移问题。建筑物层数的不断增加, 建筑物的高度也随之不断增加, 建筑物在水平方向上的侧移也会越来越大。所以, 在近处高层建筑设计时, 必须充分考虑建筑侧移的因素, 并且将其控制在合理范围以内, 保证建筑的稳定和安全。图2为建筑框架结构的侧移。
高层建筑属相经常处在很大的一个数值, 如此大的负载很可能会导致建筑柱体发生很大的变形, 从而使得梁支座负弯矩的数值会变得更小, 而端支座负弯矩及跨中正弯矩的数值则随其渐渐变大, 这一系列的变化将会对构件长度及连续性的梁弯矩产生一定影响。如果高层建筑采用剪力墙结构这一框架, 框架边柱的轴压应力一般会比中柱小, 变形的程度也会小于中柱。当建筑到达一定高度的时候, 轴向变形的数值会变大, 若不控制好会对建筑的未来带来不良影响。所以, 建筑在施工时, 进行施工的工作人员必须依据建筑轴向变形的数值相应调整建筑的下料。此外, 施工的工作人员也须注意构件及侧移的影响, 还要充分考虑建筑的竖向变形影响以确保建筑的质量安全。
4 剪力墙结构的布置要点与设计分析
4.1 剪力墙的布置要点
(1) 剪力墙的布置。在高层建筑中需要沿着主轴方向双向进行布置, 使之形成一种空间结构。在设计抗震性能是应避免剪力墙呈单向布置, 并且使双向的刚度尽量接近。通常来说, 剪力墙的平面布置需要遵循几点原则, 即对称、均匀及周边, 且数量适中。如果剪力墙的配置比较少, 会使建筑结构抗侧向的刚度不够;但是如果剪力墙配置过多, 则不能充分有效地利用墙体, 使得抗侧向的刚度变大, 从而制约了建筑的整体结构与性能, 也是对制造成本的浪费。图3为剪力墙结构的几种结构平面布置。
(2) 墙肢截面的布置。在布置墙肢截面时, 尽量以匀称规则、简单适用为标准。其竖向刚度做到适中, 门窗需成列布置, 保证其上下对齐, 形成比较清晰的墙肢。在洞口布置时, 要避免墙肢刚度的偏差所产生洞口不规则的问题, 甚至出现错洞。如若出现上述情况, 可以根据弹性面的有限元方法对应力进行分析, 按照分析结构进行设计与校对。
4.2 剪力墙的设计分析
在高层建筑中剪力墙是最为常见的设计结构之一, 其拥有抵抗力大、承载能力强及用钢量少等这些特点, 被广泛应用在高层住宅楼或旅馆当中。在具体设计过程中, 居室及客房的空间都比较小, 所以施工工作人员要用墙面分割空间。这些用于分割空间的墙面多是采用现浇剪力墙技术, 能够实现较的经济性与实用性。
(1) 配筋设计。剪力墙水平布筋可以有效预防墙体出现裂缝造成剪切的破坏, 还可以阻挡温度对于混凝土产生的影响。在进行配筋设计时, 对建筑连梁和比较敏感的墙面一定要适当地增加配筋的数量。对于长度较短且高度较低的建筑, 则可以适当减少配筋数量。
剪力墙垂直布筋的主要作用是抗弯曲, 在多层剪力墙结构中的配筋通常为除去墙面边缘的钢筋。在钢筋配置中, 竖直方向墙体配筋的保障间距不能大于300mm。竖直方向上钢筋如果太多会使得墙体抗弯曲能力大于抗剪能力, 如此对建筑物的抗震是极其不利的。
(2) 边缘设计。通常来说, 槽型截面的剪力墙结构沿性比之矩形截面的要强。在进行设计计算时, 设计者可以适当增加墙体的截面边缘约束力, 做到有效提高墙体结构延性、剪力墙水平剪力作用与抗剪的能力。此外, 在进行建造设计时, 需要在墙端位置安置暗装, 并规范其截面数据, 以防发生建筑问题。
(3) 墙面设计。由于剪力墙的结构刚度较大, 且其受温度的影响也较多, 因此对建筑的楼面和屋面的影响也较大。有时比较长的剪力墙会发生变形甚至出现裂缝等现象。这主要是因为剪力墙的结构相对复杂, 混凝土产生变形, 且由于建筑施工条件难以掌控, 容易发生墙体所受的拉应力不足, 最终导致发生建筑问题。
由于剪力墙结构比较复杂, 当墙体产生裂缝时比较难处理, 因此产生的不良影响也相对比较大。目前, 由于市场需求, 大部分建筑工程为了赶工而加班加点, 如此的速度导致建筑质量的下降是必然的。在施工过程中, 使用混凝土的量较大, 加之强度的提高会使拉应力变大, 导致了裂缝的出现。此外, 在建筑施工过程中要采取泵送施工时, 必须增加水泥使用量, 以求减少粗等骨料及骨料粒径的含量。混凝土配比及送料过程如果处理不好, 会大大增加结构的收缩, 这样建筑很容易产生裂缝。所以, 在设计剪力墙时, 一定要重视建设施工过程, 避免建筑问题的发生。
5 结束语
高层建筑的施工过程中, 相关工作人员必须深刻地了解建筑结构设计的特点, 科学设计剪力墙, 确保设计的合理性和建筑质量。
参考文献
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高层建筑与环境设计 篇5
一幢建筑物或建筑群不是孤立存在的，必然处于一个特定的环境中，他在基地上的位置、朝向、体型的大小和形状、出入口的位置及建筑造型等都受到总体规划和基地条件的制约。建筑物在基地总平面中的布置，既影响到建成后环境的整体效果，又反过来成为建筑物单体在设计之初时，所必须考虑的外部条件。因此，为使建筑物既满足使用要求又能与基地环境协调一致，必须做好建筑总平面设计。
建筑总平面设计是根据建筑物使用功能的要求，结合城市规划、场地的地形地质条件、朝向、绿化及周围环境等因素，因地制宜进行总体布局，确定主要出入口的位置，进行总平面功能划分，在功能划分的基础上进一步确定单体建筑的布置、道路交通系统布置、管线及绿化系统的布置。
建筑总平面设计一般应满足以下基本要求：（1）使用的合理性
合理的功能要求，良好的日照、通风和方便的交通联系是总平面设计要满足的基本要求。（2）技术的安全性
总平面设计在满足正常情况下的使用要求外，还应当考虑某些可能发生的灾情，如火灾、地震和空袭等偶然因素，必须按照有关规定采取技术措施，防止灾害的发生、蔓延，减少其危害程度。（3）建筑的经济性
总平面设计要考虑与国民经济水平及当地经济发展条件相适应，力求发挥建筑投资的最大经济效益；并尽量多保留一定的绿化用地和发展空间，使场地的生态环境和建设发展具有可持续性。（4）环境的整体性
任何建筑都处于一定的环境中，并与周围环境保持着某种联系。总平面设计只有从整体关系出发，使人造环境和自然环境相协调，才有可能创造便利、舒适、优美的空间环境。
因此，建筑总平面设计时，应正确处理建筑与城市总体规划的关系、建筑与周围环境的关系、建筑与场地的关系，这也是进行建筑总平面设计的依据和方法。1 建筑与城市规划的关系
为保证城市发展的整体利益，同时也为确保建筑与总体环境的协调，建筑总平面设计必须满足城市规划的要求，同时应符合国家和地方有关部门订制的设计标准、规范、规定，这是设计的前提条件。1.1 城市规划的要求
城市规划对于建筑总平面的设计要求一般包括：对用地性质和用地范围的控制；对于容积率、建筑密度、绿地率、绿化覆盖率、建筑高度、建筑后退红线距离等方面指标的控制；以及对交通出入口的方位规定等等。他们对总平面设计尤其是布局形态的确定起着决定性的影响。
（1）对用地性质的控制
城市规划对规划区域中的用地性质有明确限定，规定了它的适用 范围，决定了用地内适建、不适建、有条件可建的建筑类型。（2）对用地范围、建筑范围的控制
规划对用地范围的控制多是由建筑红线与道路红线共同来完成的。另外，限定河流等用地的蓝线以及限定城市公共绿化用地的蓝线，也可以限定用地的边界。红线所限定的用地范围就是用地的权属范围，除了某些特殊项目（比如公共建筑物或构筑物），经规划主管部门批准可突入道路红线建造以外，其他项目不允许超越红线布置。道路红线是城市道路用地的规划控制边界线，一般由城市规划行政主管部门在用地条件图中标明。（3）对用地强度的控制
规划中对基地使用强度的控制是通过容积率、建筑覆盖率、绿地率、绿化覆盖率等指标来实现的。通过上述指标将基地的适用强度控制在一个合适的范围内。（4）建筑形态
建筑形态的控制是为保证城市整体的综合环境质量，创造地域特色、文化特质、和谐统一的城市面貌而确定的，主要针对文物保护地段、城市重点区段、风貌街区及特色街道附近的场地，并根据用地共能特性、区位条件及环境景观状态等因素，提出不同的限制要求。
除了上述几方面的要求外，城市规划对建筑高度、交通出入口的方位、建筑主要朝向、主入口方位等方面的要求，在建筑总平面设计中也应同时予以满足。1.2 相关规范的要求
设计规范对总平面设计也会有大的影响，他们是场地设计前提条件的另一部分，主要表现在对一些具体的功能和技术问题的要求。在《民用建筑设计通则》中，对于场地内建筑物的布局、建筑物与相邻场地的边界线的关系、建筑突出物与建筑红线的关系，基地内的道路设置、道路对外出入口的位置、绿化及管线的布置、场地竖向设计等方面有比较具体的规定；在《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》中对场地内的消防车道、建筑物的防火间距等消防问题有很严格的要求。对规范中的规定和要求在设计中予以遵守和满足。
建筑与周围环紧的关系
任何一幢建筑物都必须处在具体的环境中，因此周围的环境状况必然影响建筑物的布局。在建筑总平面设计时，要处理好于周围环境的关系，以便于使周围整体环境和谐有序。
建筑的周围环境主要包括建筑周围的自然环境和建筑周围的建设环境两部分。2.1 建筑周围的自然环境
建筑周围的自然环境，主要包括地形、地貌、地质、水文、气候条件等。（1）地形与地貌
地形条件对建筑总平面设计的影响是很重要的。一般情况下从经济合理性和周围生态环境保护的角度出发，设计时对自然地形应以适应和利用为主，深入分析地形、地貌的形状和特点，使建筑布置经济 合理。
根据建筑物与地形等高线位置的相互关系，坡地建筑一般有以下两种布置方式。
1）建筑物平行于等高线的布置
一般情况下，坡地建筑均采用这种布置方式。
这样布置通入房屋的道路和入口容易解决，房屋建造的土方量和基础造价都比较省。当房屋建造在10%左右的缓坡上时，采用提高勒脚的方法，使房屋的前后勒脚调整到同一标高；或采用筑台的方法，平整房屋所在的基地；当坡度在25%以上时，房屋单体的平、剖面设计应适当调整，采用沿进深方向横向错层的布置方式比较合理，这样的布置方式节省土方和基础工程量。2）建筑物垂直或倾斜与等高线的布置
当基地坡度大于25%，房屋平行于等高线布置对朝向不利时，通常采用垂直或倾斜于等高线的方式布置。这种布置方式在坡度较大时，房屋的通风、排水（优点）问题比平行于等高线布置容易解决，但是基础处理和道路布置（缺点）比平行于等高线布置要复杂的多。（2）地质与水文条件
地质、水文条件关系到建筑物位置的选择和地下工程设施、管道的布置方式及地面排水的组织方式。
建筑总平面设计时需要掌握的基地地质情况包括：地面以下一定深度的土壤特性；土壤和岩石的种类及组合方式；土层冻结深度；基地所处地区的地震情况以及地上、地下的一些不良地质现象等。基地 的水文情况包括河、湖、海、水库等各种地表水体的情况和地下水位情况。
（3）气象与小气候
气象条件的依据是各地的观测统计资料和实际气候状态。影响总平面布置的气象要素主要有常年主导风向，冬、夏季主导风向，风力情况，日照、气温、降水情况等。1）气象特点
从建筑节能、生态环保出发，建筑布局应适应所处地区的气象特点，建筑物采用的布局形式和平面的基本形态要考虑寒冷地区的保温或炎热地区通风散热的要求。一般寒冷地区的建筑物以集中式布局为宜，利于冬季保温；炎热地区的建筑物以分散式布局，利于夏季散热。2）日照因素（A）朝向
由于我国地理纬度的不同，南北方日照情况差异显著。在总平面设计时，寒冷地区冬季应尽量争取日照，炎热地区则主要考虑夏季避免接受过多太阳辐射。不同朝向的建筑可以获得不同的日照效果，因而有不同的适应性。南北向的建筑是我国大部分采用的，这是因为南向夏季太阳高度角大，冬季太阳高度角小的原因。北方寒冷地区用房应避免北向；东西向的建筑，在温带和热带、亚热带地区是不适宜的。对于北纬45度以北的亚寒带和寒带地区，主要争取在冬季有大量日照，可以采用；东南向的建筑在北纬40度一带，冬季需要大量日照的建筑可以采用；西北面不宜布置主要卧室等。（B）日照间距
日照间距，是为了保证房屋内一定的日照时间，建筑物彼此互不遮挡所必需具有的距离，即保证后排房屋在底层窗台高度处，在冬季能有一定的日照时间。房间日照时间的长短，是由房间和太阳相对位置的变化关系来决定的，这个相对关系以太阳的高度角和方位角表示，它和建筑物所在的地理纬度、建筑方位以及季节、时间有关。（C）风向因素
我国大部分地区处于北温带，南北气候差异过大。在长江中、下游地区及华南地区，炎热天气持续时间较长，而且湿度较大，必须重视自然通风，建筑朝向应根据夏季主导风向布置，以获得“穿堂风”； 在冬季寒冷地区，则存在防寒、保温和防风沙侵袭的要求；一般情况下，我们可借助当地风玫瑰图所示的主导风向来考虑建筑的朝向。（D）小气候因素
小气候因素是指由于基地及周围环境的一些具体条件比如地形、植被情况、周围环境中的建筑物等具体情况的影响，基地内的具体气候条件会在地区整个气候条件的基础上有所变化，形成基地特定的小气候。
建筑布局应努力创造良好的场地小气候环境，比如北方地区应注意广场、活动场和庭院等室外活动区域尽量朝阳。进行建筑群体的布置时，充分利用地形和绿化等条件，可以提高基地的自然通风效果。2.2 建筑周围的建设环境（1）建筑周围的外部环境条件
建筑周围的外部环境条件包括区域位置状况、周围的道路交通状况、市政条件、相邻环境状况及附近已有的一些城市特殊元素，这些建设现状是用地条件的重要组成部分，对建筑总平面设计起着制约作用，设计时应充分重视。
相邻环境状况直接影响建筑总平面设计，建筑物能否与环境形成良好的协调关系，关键在于是否能处理好于周围临近建筑的关系。一般情况下，总平面设计时采用与相邻环境的布局模式、基本形态以及其他环境要素相同的处理办法；建筑周围的道路交通状况、市政条件，是影响场地分区、场地出入口设置和建筑物主要朝向的重要因素。
另外，基地周围还可能存在一些不利条件，比如噪声源、污染源等，这时在建筑总平面设计时则应针对这些不利条件采取一些措施，减弱或降低其干扰。
（2）建筑场地的内部环境条件
建筑场地的内部环境包括场地原有的建筑物、原有的公共服务、基础设施以及场地中的文物古迹的状况等等。这些场地内原有的建筑条件，如果具有一定的规模，状态良好或具有一定的历史价值，应尽量采取保留、保护、利用或与新建筑相结合的方法，达到与整体环境的和谐依存。3建筑与场地的关系
3.1建筑场地的功能分析与场地分区（1）建筑场地的功能分析
建筑场地的功能分析主要包括分析场地的使用功能特性、分析功 能的组成内容、分析使用者的需求，这是建筑总平面设计的基础。
分析场地的使用功能，是抓住主要建筑的功能特性，分析它的组成要求及其他内容之间的关系，分析使用者的组成情况及其心理、行为要求，明确场内各类使用状况及为之服务的各部分功能组成。
（2）场地分区
场地分区决定了场地组成内容的功能关系和空间位置关系，从而确定了用地格局的基本形态。一般场地分区遵循两条基本思路，一是从内容组织的要求出发，进行功能分区和组织，将性质相近，使用联系密切的内容归于一区；如中小学建筑可根据教学房间、辅助房间、办公房间、宿舍楼、运动场地等内容进行分区。
二是从基地利用的角度出发，进行用地划分，作为不同内容布置的用地，比如将建筑用地划分为主体建筑用地、辅助建筑用地、广场、停车场及绿化庭园用地等。3.2建筑在场地中的布置（1）单体建筑在场地中的布局
在总平面设计中，如果要求在基地里安排一栋主体建筑（包括部分辅助用房），如高层写字楼、旅馆、商业建筑或综合体建筑，一般我们先根据建筑自身的要求或设计意图，结合用地条件来确定建筑物在基地中的位置，一般按以下几种方式布置： 1）以建筑自身为核心，布置在场地中部
把建筑安排在场地的主要位置或中央，四周留出空间来布置庭院绿化、交通集散地等，形成以建筑物为核心，空间包围建筑的关系。这是一种突出建筑，以环境作为陪衬的布置形式。这种布置形式形成的特点是整体秩序较简明，主体建筑突出，视觉形象好，各部分用地区域大体相当、关系均衡、相对独立，互不干扰，有利于节约用地；但是其建筑形象单一，缺乏层次变化，空间关系单调。2）建筑布置在场地的边侧或一角
建筑物占地规模和总用地规模相当的情况下，将建筑物布置在场地中偏向某一侧的位置上，使剩余用地相对集中，便于安排场地内应布置的其他内容。
在有些场地中，建筑虽是主要功能，但是其占地较小，而与之相配的室外活动场地占地相对较大。为使该场地的布置合理，常将建筑物布置在场地一侧或一隅（学校的教学房间和操场一般采用这种布置方式）。
（2）建筑群体在场地中的布局
建筑总平面设计时，有时需要在建筑场地上同时安排若干个建筑物，如居民区、大学校园、商业建筑等，多由功能相关的数幢单体组成，在设计时必须协调各建筑单体或不同体部之间及建筑与环境之间的关系。
1）建筑群体的空间布置
在建筑群体布置时，必须处理好建筑与空间之间的关系。主要表现为：建筑与场地中的道路、广场、庭园和绿化等既有功能关系又有空间形态关系，设计时应分析各种关系进行布局。建筑群体在场地中的布局一般有如下两种基本方式：（A）以空间为核心，建筑围合空间。在场地整体空间组织中，对于几幢性质相近、功能相当的建筑，常以空间为核心、建筑围合空间的 方式进行布局，即以建筑形体为界面，围合成封闭的内部结构。（B）建筑与空间相互穿插。将建筑与其他内容分散布置，形成建筑与空间的相互穿插，即在开阔的空间中布置建筑，形成空间对建筑的包围，建筑融于环境中，建筑物与其他内容结合更为紧密、具体，场地的空间构成层次更丰富。2）建筑群体的组织方式
由于建筑项目的性质、功能要求及场地特点等因素的差异，外部空间的组合方式呈多种多样。如对称式、自由式、庭院式、综合式等。（3）建筑群体组合中的艺术性
对建筑形态及其空间形态的艺术处理是创造优美环境的重要手段。建筑环境中各部分的差异，反映了多样性和变化；各部分之间的联系，反映了和谐与秩序。建筑总平面设计时，要合理选择建筑构图的基本原理，使各组成部分既有多样性，又有和谐秩序，组合为一个有机整体。1）统一的手法（A）主从原则
在总平面布局中，可以利用某一构成要素在功能、形态、位置上的优势，作为重点加以突出，控制整个空间，形成视觉中心，使其他部分处于从属地位，以达到主从分明，完整统一。（B）秩序建构 利用轴线、向心、对位等手法，将总平面中各设计要素之间形成相互依存、相互制约的关系，依次建立明确的秩序性，以达到统一的设计手段。
①轴线：轴线在建筑布局中起到串连、控制、组织、建筑和暗示、引导空间的作用，建筑或其他环境要素可沿轴线布置，也可以在两侧布置。轴线是贯穿全局的纽带，可以是中轴线，也可以使偏轴线及转折轴线和交叉轴线。
②向心：在建筑群体组合中，把建筑物绕某个中心来布置，并借建筑物的形体而形成一个向
心空间，那么中心周围的建筑会由此呈现出一种收敛、内聚和相互吸引的关系，从而得到统一。
③对位：相邻建筑单体的位置之间呈平行或垂直或一定的几何关系，可以增强建筑物彼此之间的联系，使空间成为有机整体。
④重复与渐变：同一形体或要素按照一定规律重复出现，或将该要素作连续、近似变化，即相近形体有秩序的排列，可以以其类似性和连续性的特点，形成统一格局。2）对比的手法
对比的手法是建筑群体空间组合的另一个重要的构图手段，常见的对比包括大与小、曲与直、高与低、虚与实、疏与密、动与静、开敞与封闭、内向与外向等，通过对比可以打破单调、沉闷和呆板的感觉，突出主体建筑空间而使群体富于变化。3.3道路交通的布置
在建筑总平面设计中，道路交通系统的布置是总体布置的重要部分之一，它直接影响着场地内各块地的使用功能，同时也影响场地内各项内容的布置安排。
在场地中交通组织的基本内容包括两方面，一是道路流线体系的确定，二是停车组织方式的确定。（1）道路布置 1）道路布置的基本要求
（A）满足使用功能的要求。道路布置时要考虑满足各种交通运输要求（如货物运输、消防、人流疏散等条件下的车行）。
（B）建立完整的道路系统。在总平面设计中，道路必须满足方便、安全和快速的要求，同时也要满足用地环境的清洁、宁静、生动、美观的要求，因此在道路布置中要做到道路功能清晰、系统分明，组成一个合理的交通运输系统。
（C）明确道路性质、区分道路功能，划分为交通性质道路和生活性质道路，设计时满足各自特点。
（D）考虑环境和景观的要求。根据场地性质和环境要求，道路布置与场地景观环境密切结合，要在场地内为主要的景观环境设置好必要的观赏点，保证景点和观赏点之间的视觉联系。2）场地道路的组织
场地道路的组织应根据场地的地形状况、现状条件、周围交通情况以及交通功能要求等因素综合考虑。（A）场地道路系统的基本形式
场地道路系统根据不同的交通组织方式可以分为三种基本形式：人车分流的道路系统、人车混行的道路系统、人车部分分流的道路系统。其中人车分流的道路系统适应于人流、车流都较大的场地； 人车混行的道路系统适应于场地内仅设一套人行、车行共享的道路系统。；人车部分分流的道路能灵活的解决场地内的交通问题。B）场地道路布局的基本形式
场地道路布局按与建筑物的联系形式分为：环状式、尽端式和综合式三类。在其具体布局上又有内环式、环通式和半环式、尽端式、混合式等多种形式。（2）场地停车系统的组织（1）停车场的类型
停车场按其在场地中的存在形式分为地面停车场、组合式停车场（将停车场与建筑等其他内容组合综合考虑）、多层停车场三类。2）停车场的布置方式
场地停车可以采用集中或分散的布置方式。集中式停车场适应于场地规模适中，用地条件适宜，停车量不是很大的情况。分散式停车场则是把停车场分散布置在场地中，使场地布置复杂化，但是适应性大，有弹性，在停车量大或基地条件较为特殊时适用。3）停车场的位置确定
确定停车场在场地中的位置要考虑它与场地出入口、与建筑物及建筑入口的关系，其原则上应靠近主体建筑。3.4环境绿化
环境绿化可以净化空气、美化环境、改善环境气候和质量，因此在建筑总平面设计中，应根据建筑群的性质和要求进行绿化设计。（1）绿地的基本形式
确定绿地在场地中的存在形式是总体布局阶段绿地配置的中心任务。从形态的基本特征来看，场地中的绿地可以归结为三种基本类型：第一种是边缘性的绿地，如一些边角用地、道路两侧边缘等形式的绿地；第二是小面积的独立绿地，指一些小规模的绿化景园设施；第三种是具有一定规模的集中绿地。这三种绿地中边缘绿地是绿地配置的基础形式，一般用它作为绿化的背景，其适应强，场地中大多数绿地以边缘绿地的形式存在；独立形式的绿地规模较小，布置起来具有很大的灵活性，使点缀环境、丰富场地景观的一种有效方式；集中式绿地是场地绿地配置最有利的形式，可以充分发挥绿地的多重功能。在设计中如果场地允许，这三种形式往往结合起来使用，共同构成场地的整体绿地系统。（2）绿地的规模
高层建筑设计与城市空间 篇6
关键词：高层建筑设计;城市空间;协调性
前言：在高层建筑遍布城市的今天，高层居民楼和商业大厦的崛起，高层建筑所占的比例正在迅速上升。而一个崭新的问题也接踵而至，便是城市空间形态和结构体系在高层建筑的堆砌下发生了巨大的改变，也受到了不同程度的影响。本文将会从高层建筑设计方面进一步探讨如何与城市空间相协调与融合，从而改变城市环境和城市样貌。
1.高层建筑的兴起与影响
1.1高层建筑兴起的原因
当前我国的经济快速发展，使得许多进城打工人员涌入城市，随着城市人口的不断增多，土地资源锐减，高层建筑应运而生。作为城市生活的主要载体，高层建筑在改变人们生活方式的同时，也在很大程度上改变了原有的城市空间。近年来，我国高层建筑的建设已经进入了一个热潮，无数高层建筑拔地而起，使城市的空间容积逐渐减少， 城市高层建筑的增加也改变了人们的生活方式，交通线路以及其他的基础设施也随之一起改变，最终彻底改变了城市空间原有的格局。随之也引发了一系列的问题，例如不合理的高层建筑设计缺乏美感，与城市空间的协调性差，城市空间形态的破坏等。因此，探讨在高层建筑设计中做到与城市空间的整合是很有必要的。
1.2高层建筑对城市空间发展的影响
城市高层建筑拔地而起，对于城市空间的发展而言有着多方面的影响。从积极的角度来看，高层建筑可以有效解决我国土地资源紧缺的这一现状。在人口大量集中到大城市的大环境下，在大中城市可谓是寸土寸金。高层建筑使得人们的居住、生活、工作环境向高处发展，在提高容积率的同时尽可能地降低建筑密度，从而降低市政投资，提高了资源利用效率[1]。但是，在提高土地利用率的同时，高层建筑的增多也存在着很多的隐患。由于高层建筑的高度，日照下的阴影很大，在冬季给人不舒适感，而且在低温下极易结冰，造成安全隐患。城市中心高层建筑聚集，空调等人工热排放加大，“热岛”效应十分明显。高层建筑聚集了大量的人和物，在其停留和运转过程中，产生大量的有害气体﹑污水和固体废弃物。正由于人大多都集中在一起，加大了特大火灾发生的几率。而在起火消防时，扑救比较困难，因此，高层建筑的防火问题是最为关注的难题之一。
2.高层建筑设计过程中应注意的问题
2.1高层建筑的广场设计
高层建筑其体量巨大，往往给街道空间一种突然的压迫感，使身处其中的人们产生不适。因此，当街道两旁存在这样的建筑时，应使其后退并留出广场空间，起到缓冲空间的作用。就城市空间而言，后退广场在城市空间中起到了重要作用，既能成为建筑物的场所标志，也可以成为城市的共享空间，是城市空间的变化丰富多彩。有的建筑师甚至直接设计成下沉式的休闲场所，使建筑塔楼的形象特征更加突出。这种下沉式的广场往往更容易给人留下印象，在进行高层建筑设计时广场和建筑应该作为一体来考虑。
2.2高层建筑整体尺寸设计
从目前我国高层建筑的发展情况来看，高层建筑的建筑形式大多以新鲜、奇特为目的，都要突出自我的特色，而这样做的结果只能使整个城市空间显得纷乱无序。造成这种现象的主要原因就是没有对高层建筑的整体尺度进行系统的设计。高层建筑的整体尺度是指高层建筑各构成部分，一个十分均衡匀称的建筑体，就是要通过运用有数学关系的比例，对各种条件要求加以调节，营造出一种能让人自然而然的愉悦、让人觉得比例协调的效果。因此，建筑物整体尺度的掌握是十分重要的[2]。我们都知道，一个优美的高层建筑是靠裙房，主体和顶部三者相结合而来，这三者之间的尺寸比例应该的相辅相成的，这样设计出来的建筑物才会让人看上去觉得舒服，外形充满美感。所以，这三部分的比例关系是高层建筑形象设计的重点，各部分建筑尺寸比例的协调在设计过程中是至关重要的。另外，高层建筑在设计的过程中还要考虑到尺寸的层次性。高层建筑因为其修长的因素，更应该要综合微型和巨型因素，使大中有小，小中有大。这一原则使高层建筑产生强烈的统一性和协调性。除此之外，在进行高层建筑设计时，应该充分考虑到城市的整体布局，因为高层建筑不是单独存在的个体，而是与城市空间整体的存在着。根据不同区域的需要，设计出具有该区特色的高层建筑，最终使得高层建筑与外部及周围环境相适应，使整个城市更有层次感和美感。
2.3高层建筑的生态设计
随着近几年来资源短缺问题的出现，高层建筑就环保节能方面来说是很浪费的，随之就出现了生态型建筑的概念，这是在当今建筑设计思想中的一种新思潮。所以，当前高层建筑设计的一个新要求就是要实现"生态节能型"。因此，在高层建筑中引进绿化生态的思想，将日照，通风等因素相结合就十分必要。另外，在屋顶上进行绿化设计，是十分可取的，这样既充分的利用空间，也可以大大增加绿化面积，提高环境质量[3]。或者，也可以将屋顶直接建造成为屋顶花园，既增加了美感，又能达到生态设计的目标。伴随着建筑物的增加，大块的绿地面积锐减，相应的环境条件愈加恶化，致使人们对环境的关注和重视达到前所未有的程度。所以，随着城市的建设发展的进行，应该要充分利用到每一块土地，将绿化生态做到实处，使城市建设在良好的生态环境中继续发展下去。
2.4高层建筑顶部造型设计
高层建筑的顶部造型的独特设计对建筑的整体形象起着至关重要的作用，屋顶设计不仅在高层建筑的生态改善及影响方面起到十分重要的作用，而且这部分对建筑的显著性以及标志性也有着重要的影响，它是高楼林立的建筑群中独特的标志。从审美的角度出发，顶部的设计要能够提供多角度，多方位的欣赏空间，而且要考虑到从整体到细节的审美要求。优秀的屋顶设计能够起到塑造建筑标志、丰富城市空间形态的作用。高层建筑屋顶的设计应当紧密结合地面设计以及整体楼身的设计，突出建筑的整体美感。总之，高层建筑既要考虑使用者的需求，又要以城市的公众利益为追求目标，创造出更好的城市景观和生活环境。
3.结语
高层建筑已走过百年的发展历程，从其出现之日起就成为城市的主角。作为城市空间的重要组成部分和视觉焦点，高层建筑一定要发挥其独有的优势，并且融入到城市的空间环境中。优秀的高层建筑要考虑使用者的需要，以城市的公众利益为追求的目标。并通过自身的特点去完善城市环境，在城市的发展中取得平衡，才能创造出更好的城市景观和适合人们生活的城市环境，才能沿着可持续发展的道理健康地发展下去。
参考文献：
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高层建筑剖面设计与结构构思 篇7
1 高层建筑在剖面设计和结构造型上的矛盾和关系
建筑是客观存在的事物, 但为了追求新颖的外观效果, 设计过程需要大胆的创新, 而它的实现离不开结构的可实现性。因为建筑设计是要通过力学原理进行解释和反复论证说明的, 但是设计师们经过不断的探索和追求。把这一大胆的幻想和立体思维方式深入到建筑设计中, 实现了建筑设计的空间效果、剖面设计特点, 整个设计在设计师的手中赋予了新的生命和活力。
通常建筑造型设计是指两个楼层之间的中空设计, 也就是我们说的, 中庭建筑。中庭建筑的特殊性表现在它需要通透和良好的采光, 才可以增加和强调建筑的效果。设计师利用剖面设计改变了结构的构造, 既符合传统的物理力学的原理, 也可以实现空间的延伸和立面的通透效果, 巧妙的将传统的中庭建筑设计手法和现代的设计冲突有机的结合在一起, 碰撞出新的造型设计灵感和想法。除此之外, 设计师在通透的中庭元素里插入了多个开放式或封闭式的空间隔断, 给人们在视野上带来很多遐想。
近年来, 剖面设计的手法和造型构思上吸取了很多古老建筑精华, 使设计日趋进步和完美。以“摩天大楼”为例, t高耸的建筑空间里合理的利用了异位交错、立体的凹凸设计、悬空、卷起和隆起、叠加的设计、旋转设计手法, 延展了空间的长度、和设计的错落感。设计师在里立面的设计手法上很多都采用了美学的原理, 设计和搭建出造型特异的露台和阳光房。提高空间的使用率, 增强了视觉冲击力、和听觉效果。充分开启了人们的视觉、听觉和各种感觉系统。提高了人们的审美观。
2 力学原理在剖面设计中起到的重要作用
在建筑设计中设计师实际要考虑的是这样一种剖面或立面设计是否符合力学原理。设计师通常使用传力体系做结构上的支撑, 然后再延展空间, 以及在空间上加载更多的屏障达到设计的效果。剖面设计上使用传力体系既要保证设计结构的正常使用, 还要考虑到高层建筑的受力是否可靠和安全。因为建筑是根据上下结构稳定支撑起来的, 设计师根据这一特点, 横向改变建筑结构的设计造型, 通过分析结构的稳定性和合理性, 巧妙安排空间布局, 深入了解使用材料的特性, 统筹建筑设计是否合理和可靠。现代的剖面设计在结构上多数都采用了大梁转换式、墙梁转换式、桁架转换式、拱式转换式、间接拱转换式、合柱转换式等的建筑模式, 建筑设计师的设计也开始有了别出心裁的设计, 这种转换式建筑设计, 属于在传统立面设计上, 分解出的剖面设计结构, 空间立体感强, 支撑力稳定, 凸显设计的灵感和精巧的叠加效果。看似矛盾的几个客体之前, 通过分析其各自的特点, 精巧的想他们联系统一一起来, 创造出艺术的顶尖之作。
3 高层建筑剖面设计要注重结构上的转变
现代的建筑设计的发展正慢慢向实用和美的方面过渡。这一点是非常值得建筑设计师钻研和琢磨的, 要如何保证所设计出的作品在功能上的多样性, 空间的合理利用性呢?设计师们根据将传统的立面设计理念贯穿突破, 找到了新的转折点, 新的设计手法, 也就是我们说的剖面设计。首先设计师在高层建筑中安置了适宜居住的空间, 然后分化出可以休闲、办公等场所。当然还有可容纳多数量的汽车仓库。增加了建筑的内存, 放大的使用效果。柱形的设计, 不仅没有占据使用空间, 更强化了立体感得视觉效果。做到了小空间大利用的居住要求。
4 加强和稳固建筑剖面设计, 强化建筑设计安全性
在人们追求美感的同时, 其实更重要的是要求使用的建筑设计更加坚不可摧, 这也是设计的重中之重。是整个设计的灵魂之笔。设计师在强调设计美感的时候, 要考虑到这样的另类设计是否可以在灾难面前挺立。人们只有生活在一个坚固牢靠的空间里才可以思虑其他。目前, 建筑上仍多使用传统的钢筋混凝土结构, 但近些年钢结构的发展也非常快, 以适应现代的建筑的发展需要, 为城市建筑添加新鲜的活力。设计师会更多的采用了高层分段的手法, 叠加层高, 分解层次变化。加强空间采光性能和透气性能。通过内部柱形结构或镂空、悬空结构大空间的采光功能效果, 突出宜居效果, 同时也增加了更多的知识性和趣味性。
总而言之, 剖面设计与新奇的结构构思对整个设计理念产生了深远的意义。要表达出建筑设计的真正理念, 既要遵循基本的结构构造原理, 具有适合居住和空间合理利用的比例, 更要将建筑设计赋予新的生命力和活力, 设计师要摒弃传统的封闭思想, 开启建筑设计的新体验。开拓新的设计思路, 继往开来。一个优秀的剖面设计是遵守了力学的原理, 纵向和横向改变设计造型和设计方案, 延展空间效果, 达到一举多用的效果。坚固的传力体系, 是整个建筑的基础, 精彩的剖面设计才可以在高层建筑上绽放出绚丽多姿的艺术之花。
摘要：建筑是形成一个国家和城市规模的根本。代表一个国家和城市的形象和特征。古往今来, 国际上的诸多高层建筑设计师在多年的实践中不断探索建筑的剖面设计和结构的关联性, 打破了剖面设计和结构构思的矛盾和冲突, 给人们的感官和视觉带来强有力的冲击力和震撼效果。
关键词：剖面,设计,构思,象征
参考文献
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[2]谢浩.建筑尺度合理控制的相关问题浅析[J].广西城镇建设, 2010 (2) .
高层建筑结构设计与分析 篇8
现代高层建筑起源于美国,已有100多年的历史,美国的高层建筑在质量、层数及数量上一直居于世界领先地位,其中代表建筑是1931年建成的纽约帝国大厦(高381 m,102层)、1972年建成的纽约世界贸易中心姊妹楼(417 m和415 m,110层)和1974年建成的芝加哥西尔斯大厦(412 m,110层)。近几年来,亚洲国家和地区的高层建筑发展非常迅速,而且广泛采用新的结构体系和建筑形式,逐步成为世界建造高层建筑的新重心。其中,日本、中东、马来西亚、新加坡、泰国是高层建筑发展迅速的国家。
我国高层建筑起源于20世纪初的上海,近年来国内的高层建筑以极为迅速的态势在各地铺开,高度及层数不断突破。据统计,我国高层建筑在数量上已超过万栋,高层建筑的类型涉及住宅、旅馆、办公、金融、商业综合楼等多种类型。到目前为止,层数达30层～60层,高度为120 m～200 m的高层建筑已经耸立在全国各个大、中城市,我国最高的101层492 m的上海环球金融中心已经建成。
1 高层建筑结构的设计特点
高层建筑与普通建筑或低层建筑相比有很大差别,不仅仅表现在体量上的差别,它们之间最主要的差别在于以下方面:
对于低层建筑来说,它们所受的外部作用主要是以重力为代表的竖向荷载。因此,设计低层建筑结构时,最主要的控制目标是结构的强度。另外,由于低层建筑对其结构体系的空间工作性能要求很低,所以低层建筑所采用的结构体系主要是平面结构。
然而,在高层建筑中,结构处于竖向荷载和水平荷载的共同作用下工作。随着建筑物高度的增加,高宽比的加大,尽管竖向荷载对结构设计仍产生重要影响,但水平荷载对结构产生的内力愈来愈大,将成为结构设计时的主要控制因素,起着决定性的作用,成为确定结构体系的关键性因素。因此,结构的设计是由水平荷载控制的。在水平荷载中,地震作用是动力作用,而风力作用则包含静力作用和动力作用。高层建筑对风的动力作用比较敏感,风振作用成为结构分析中不容忽视的因素。在地震区,高层建筑往往受地震作用控制,所以计算地震对结构的动力反应是高层建筑分析的重要内容。
2 高层建筑的结构体系
1)框架结构体系。
从结构体系上看,早期多采用框架结构。由于它平面布置灵活,空间大,能适应较多功能的需要,因此成为高层建筑的主要结构形式。但是,框架结构的侧向刚度较小,在一般节点连接情况下,当承受侧向的风力或地震作用时,将会有较大的变形。因此,限制了这种结构形式的建造高度和层数。
2)剪力墙结构体系。
为了满足更高层数的要求,结合住宅、公寓和宾馆对单开间的需求,出现了较高层数的剪力墙结构。剪力墙结构具有良好的侧向刚度和规整的平面布置,按照功能要求,设置自下而上的现浇钢筋混凝土剪力墙,对抵抗侧向风力和地震作用是十分有利的,因此,它允许建造的高度远远高于框架结构。
剪力墙结构的不足之处在于,平面布置的灵活性较差,使用上也受到一定限制。因此,它的适用范围较小,仅适用于住宅、公寓和宾馆等建筑。目前全国各地的大量高层住宅建筑,绝大多数均采用剪力墙结构。
3)框架—剪力墙结构体系。
建筑功能要求有较大的灵活性,但同时又能满足风和地震作用的考验,取框架和剪力墙结构两者之长,形成框架—剪力墙结构。框架结构具有布置灵活的优点,而剪力墙结构具有良好的抗侧力能力,结合后的结构体系可满足一般建筑功能要求,在适当位置设置一定数量的剪力墙,既是建筑布置需要,又是结构抗侧力需要。因此,框架—剪力墙结构体系的适用范围和适应的高度较宽,是一种较好的结构体系,已广泛应用。
4)筒体结构。
筒体结构是近年来发展起来的新体系,它的出现满足了高层建筑更高层数的要求,包括单筒体、筒体—框架、筒中筒、多束筒等多种形式。筒体结构具有很好的整体性和抗侧力性能,在平面布置和满足功能要求方面也有明显的优势,为众多高层和超高层建筑结构所采用。
3 高层建筑结构的分析方法
1)基于常微分方程求解器的分析方法。
对高层建筑结构分析,现在国内外学者已经开发研制了相当有效的常微分方程求解器(ordinary deferential equation solver),功能很强,尤其自适应求解,可以满足用户预先对解答精度所指定的误差限。我国清华大学包世华教授和袁驷教授在高层建筑结构分析中应用此方法,解决了高层建筑结构考虑楼板变形时静力计算、动力计算和稳定计算。这些问题若完全用离散化方法求解,其计算量都极其巨大,用微分方程求解器法求解,因其方程组数目少,显示出极大的优越性,在高层建筑结构分析中成功地运用此方法,具有独到之处。
2)基于有限条法和样条函数法的分析方法。
在高层建筑中,经常会遇到几何形状和物理特性沿高度方向比较规则的情况,这样的结构体系采用有限条法很有效。有限条法只需沿着某些方向采用简单多项式,其他方向则为连续、可微且事先满足条端边界条件的级数。在采用有限条法时,合理地选择结构计算模型,等效连续体的物理常数和条元的位移函数是提高精度、简化计算的三个关键。
样条函数是分段多项式的一种,与一般有限单元法相比,它的位移模式曲线拟合度好、连续性及通用性强,系数矩阵稀疏、计算量小,且具有紧凑、收敛、完备和稳定等方面特征。因此,计算结果与试验结果吻合良好,不失为一种较好的方法,在高层建筑中得到了应用。
3)基于分区广义变分原理与分区混合有限元的分析方法。
有限元,特别是杂交元和非协调元的发展,促进了分区广义变分原理的研究。清华大学龙驭球教授在分区混合广义变分原理基础上提出了分区混合有限元法。它将弹性体分成势能区和余能区,势能区采用位移单元,以节点位移为基本未知量;余能区采用应力单元,以应力函数作为基本未知量,而区交界面通过引入附加的能量项在积分意义下满足位移和力的连续条件,从而保证了收敛性,最后通过取总能量泛函为驻值建立分区混合有限元法基本方程。
4)高层建筑结构弹塑性动力分析方法。
从1978年以来,高层建筑结构弹塑性动力分析(亦称时程法)的研究和应用在我国迅速发展。这种方法是将地震波记录直接输入结构,考虑结构的弹塑性性能,依据结构弹塑性恢复特性建立动力方程,用逐步积分法直接求出地震过程中位移、速度和加速度的时程变化,从而能够描述结构在强震作用下,在弹性和非弹性阶段的内力变化,以及结构构件逐步开裂、屈服、损坏直至倒塌的全过程。
从理论上讲,这种方法有不少优点,如能够发现结构的薄弱环节,对结构的变形、延性的分析比较符合实际,预计的破坏形态与实际震害比较接近等。
5)基于最优化理论的结构分析方法。
结构最优化设计是把数学上最优化理论结合计算机技术应用于结构设计的一种新型设计方法。它的出现,使设计者能从被动的分析、检验而进入主动“设计”。因而对于一定的空间要求,高层建筑结构的优化设计应以最小重量产生最大刚度,框架剪力墙结构中剪力墙的最优数量和最优布置是优化设计在高层建筑结构中应用的一个课题。
4结语
随着高层建筑的进一步发展,满足高层建筑的形式、材料、力学分析模型都将日趋复杂多元,为了革新高层建筑,体现其魅力,追求新的结构形式和更加合理的力学模型将是土木工程师们的目标和方向。
摘要：通过分析高层建筑的现状,总结了高层建筑结构的设计特点,并简要论述了现有的各种结构体系及其优缺点,最后探讨了高层建筑的分析方法,从而进一步完善高层建筑结构设计,促进高层建筑的发展。
关键词：高层建筑,结构体系,分析方法
参考文献
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高层建筑地下结构的设计与施工 篇9
一、高层建筑地下结构设计与施工特点
1. 受载形式
地下结构的受载特点不同于其他部位, 因为上层建筑往往是建成后才承受载荷, 最多只是在建造时承受自身重力载荷等。而地下结构在建造时就要承受较大的外部载荷, 是在承载的状态下进行构筑。
高层建筑地下结构的承载主要有两类, 一类主要承受垂直载荷, 一类承受一定垂直载荷还要承受侧向的压力。在不同土质中, 其地下结构的承载状态又有较大区别。比如在西南地区砂泥岩质土中开挖深度10米左右的深基坑, 往往直接以小角度的放坡就可以直接施工, 甚至不需要构筑支护。南方冲击平原软土层, 则需要妥善进行支护与支护横向支撑结构的构筑, 并且做好防排水措施。
对于构件而言, 如桩基、承台、承重柱等主要承受垂直载荷, 因此, 保证其受力与传力路径同在竖直线十分重要, 不然就要承受额外的弯力与剪力。搅拌桩、排桩支护、地下室外墙, 要承受很大的侧向土压力, 往往要进行妥善的横向支撑, 才能进行安全施工。
2. 施工安全
另外, 地下结构的变形与沉降相比上层结构对整个建筑的影响更为巨大。如桩基不均匀沉降、支护变形, 地下室外墙、底板收缩开裂等问题, 不仅严重影响建筑质量, 而且往往威胁施工安全, 设计时要仔细勘察, 施工时要不间断监测。
当前高层建筑采用二层以上的地下室的越来越多, 有的甚至有6层以上的地下结构。相应的, 深基坑的深度也越来越大, 很多超过了15米。深基坑施工事故频发, 深处地下的施工人员在发生事故时, 往往造成较为严重的伤亡。
3. 周边环境
由于高层建筑地下结构基坑深度大, 在南方软土区, 基坑侧壁土体的自稳能力不足, 并且地下水位也较高, 侧边土层滑移、崩塌的可能性很高。由于大城市中, 建设用地往往零星分布在使用建筑群中, 周围建筑离施工深基坑的距离往往很近, 还有各种给排水、煤气、电气、通信管线等。因此高层建筑地下结构施工会对周边环境建筑带来很大的隐患。因此, 一般都要进行严密而持续的施工沉降监测。
二、传统方案的地下结构设计施工要点
1. 地下室外墙的设计施工
地下室外墙的设计主要考虑不同土质与地下水条件下, 横向土体压力与防水的需求。南方地区软土地深度10米以内的地下室外墙厚度宜设计为300~500mm, 配筋可以用φ14-φ18钢筋。根据地下室层高的不同来选择, 层高越大的, 相同密度下配筋直径要选取更大的。地下室外墙承载切向载荷较大, 配筋密度不能太低, 应该要大于0.3%。配筋率应该设计前现场勘测施工场地地下水平均水位, 如果地下水压力较大, 而基坑深度又较大时, 地下室外墙厚度与配筋率应适当增大。
2. 地基的设计施工
高层建筑地下结构工程中极为重要的是地基与地下室底板及相连与支撑结构的设计施工。常见的深基础一般有几大类:桩基础、地下连续墙、沉井、沉箱基础等。其中桩基础是最为常用的一类。桩基有预制桩与灌注桩, 预制桩有混凝土预制桩与钢桩两种, 混凝土装承压能力强、钢桩韧性与抗弯、抗剪能力强。地基施工中, 需要关注的是, 桩体的强度与位置尺寸。桩基各桩桩顶受力要均匀, 上部结构的载荷中心要与桩体的重心在一个竖直线上, 沉降桩与灌注桩孔要保证竖直度, 桩底要固定在岩层或者硬土层中, 在粘性土中持力深度不小于2倍桩体直径, 砂土中不小于1.5倍桩径, 硬质岩层中不小于1倍桩径并大于0.5米。
3. 地下室底板、地基承台施工
地下室底板与地基承台一般一起浇筑, 对于桩箱基础, 桩承台同时作为地下室底板。一般要满足抗弯、局部受压和承受剪力的需求。地下室底板混凝土的配筋直径不能太小, 中等深度深基坑, 底板厚度一般400mm以上, 进行土方回填时, 先将坑底原土夯实, 每300mm左右分层夯实, 北方地区开春或者初冬施工, 要注意回填土质量, 不得含有冻土或过多水分。
防水工程施工, 要对场地平均地下水位以及孔隙水压力进行勘测, 底板与外墙、消防水池等都要按照相应的防水压力进行设计施工, 多选择刚性自防水, 采用抗渗混凝土建筑。
三、地下结构设计与施工新兴理念
1. 逆作法施工
相比传统的顺作法施工, 当前逆作法施工逐渐在其适合的项目中流行起来。逆作法施工不先进行完全的土方开挖, 而是先在场地边界进行支护施工, 在底板还未封底之前就在内部浇筑中间支撑桩柱进行上部结构的支撑, 然后浇筑地面一层的梁板结构作为更上层与地下结构的刚度支撑, 之后向下开挖土方, 浇筑地下各层结构, 直至底板封底。
逆作法由于先完成了地面一层的刚性结构, 往往可以同时向上和向下进行施工, 能够大大缩短工期。若10层的大楼, 有6层地下结构采用逆作法施工, 总工期只有22个月, 相比相似采用顺作法的工程工期缩短将近半年。地下首先施工的周边支护, 一般是地下连续墙或者排桩支护, 同时作为地面结构的支撑。向下开挖时, 地面一层底板上开施工孔, 用于向外运输土方, 同时地下结构所需建筑材料也从施工孔向下运送。
不过逆作法并不适用于多数工程, 当地下室层高较高时, 需要另外构筑临时水平支撑, 建筑中间承重施工柱等存在, 缩小了施工空间, 在挖土难度较大的场地难以使用重型设备, 只能依靠灵活的小型设备。
2. 永久性支护与地下结构相结合的设计
永久性支护与地下结构相结合的设计也是降本提效的新兴理念, 而且往往与逆作法相配合使用。最常见的将支护构筑成永久性建筑并用于建成后的地下结构的一部分的方法, 就是地下连续墙或者密排桩用作地下室外墙的形式。
相比顺作法完全开挖基坑后, 周边支护需要临时的横向支撑不同, 先浇筑成地面标高的一层底板, 就提供了侧向刚度几乎无限大的支撑, 因此在不依靠额外的临时支撑, 并作为永久性结构, 就成为可能。
要注意的是, 与作为临时支护时不同, 作为永久性结构的地下连续墙等支护, 应分别以承载极限状态和正常使用状态进行承载力、变形计算等, 荷载系数的取值要按照永久性结构的要求;另外, 永久性支护的防水要求应该按照永久结构的防水设计进行施工, 地下水位的取值要按照30年平均水位上限进行设计。
四、结语
高层建筑电气设计与节能措施探讨 篇10
随着我国经济社会的发展, 高层建筑如雨后春笋般涌现出来, 因高层建筑对电能的消耗较大, 如何有效的进行高层建筑电气设计, 以便能够大幅度降低电能消耗逐渐成为人们及设计师们关注的焦点。作者结合自己多年从事高层建筑电气设计的经验, 从电气设计的节能所注意的原则开始, 对现代住宅建筑电气设计的途径和措施加以分析。
1电气节能设计应遵循的原则
1.1 考虑实际经济效益
在进行高层建筑节能设计时, 应考虑实际经济效益, 节能应根据国情考虑实际经济效益, 不能因为注重节能而过高地消耗投资, 增加运行费用而导致工程造价过高、日常使用费用增加, 而是要使节能设计所引起的投资增加部分, 能够在未来几年电气节能中进行回收。
1.2 减少无谓的能量消耗
电气节能设计应当将减少无谓的电能消耗作为着眼点, 在明确建筑物功能的基础上, 分析哪些地方的电能消耗是多余的, 并研究采取何种措施能够达到节能效果, 如电能传输过程中所产生的有功损耗、变压器的功率损耗等均为可以避免的能量损耗, 而数量多、使用面广的照明设施, 则可以通过采用先进的照明设施而降低电能消耗。
2电气节能设计的具体方法及措施
2.1 供电电源及电压的选择
为了保证供电可靠性, 现代高层建筑至少应有2个独立电源, 具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式, 原则上是两路同时供电, 互为备用。另外, 还须装有应急备用柴油发电机组, 要求在15 s内自动恢复供电, 保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。国内高层建筑的供电电压, 都采用10 kV标准电压等级。
2.2 照明的节能设计
1) 充分利用自然光
2) 要有效地控制单位面积灯具的安装功率。在满足照明质量的前提下, 一般房间应优先采用高效发光的荧光灯及紧凑型荧光灯;对于高大车间、厂房及体育馆场等的室外照明, 宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。
3) 推广使用低能耗、性能优的光源用电附件, 如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等。
4) 改进灯具控制方式, 采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点, 可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点的方法。
2.3 合理选择变电所位置
由于高层建筑的楼层数较多, 楼层的电力负荷相对较为分散, 为了确保电力主干线的电压在允许值范围内, 尽可能的降低电能损耗, 有必要科学、合理的选择变电所的位置。通常情况下可以考虑以下几种选择:①在辅助建筑物内或者高层建筑的地下室内设置变电器;②在建筑最高层和地下室内设置变压器;③在建筑物中间层、最高层和地下层分别设置变压器;④只在建筑物中间层内设置变压器;⑤在建筑物上部各层和地下室分别设置主变压器。变压器究竟设置在建筑物何处, 不仅需要考虑施工方便、设备条件、经济等因素, 还应当注重管理和经营等因素。
2.4 采用高效低能耗的设备, 提高能源的利用效率
在电力系统设计中, 首先应考虑选用高效节能的产品, 以期降低系统自身的能耗。供配电系统的节能设计, 根据负荷容量, 供电距离及分布, 用电设备特点等因素合理设计供配电系统, 做到系统尽量简单可靠, 操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心, 以缩短配电半径减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数, 以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器, 实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。提高系统的功率因数, 减少无功在线路上传输, 以达到节能的目的。系统中的用电设备, 如电动机、变压器、线路、气体放电灯中的整流器都具有电感, 会产生滞后的无功, 需要从系统中引入超前的无功相抵消, 这样超前的无功功率就从系统经高、低压线路传输到用电设备, 在线路上就产生了有功损耗。这部分损耗是可以想办法改变的, 其措施有以下两种。第一, 提高设备的自然功率因数, 以减少对超前无功的需求。第二, 安装无功补偿装置。民用建筑中, 容量大且负荷平稳的负荷实行就地补偿, 这样才能使线路上的无功传输减少, 达到节能的目的。
2.5 节省无谓消耗的能量, 合理开发和利用新能源
一方面, 找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的, 再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗, 传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗, 又如量大面广的照明容量, 宜采用先进技术使其能耗降低。另一方面, 为了达到节能节水和节电, 空调和给排水专业的工程技术人员均在考虑如何采用新技术, 在满足建筑功能和专业工艺要求的前提下达到节能、节水和节电的效果。在对这些新技术的供电和控制过程中, 需要工程技术人员对这些技术的工艺有深刻的理解, 才能做到符合工艺技术的要求。
3结语
高层建筑中的各种电气设施、线路耗能较大, 设计中应当合理选择变电所位置, 选择合适的变压器设备, 有效地设置高层建筑照明设施;在选用节能的新设备上, 具体了解其原理、性能、效果, 从技术、经济上进行比较, 再选定节能设备, 以达到真正节能的目的。
摘要：文章阐述现代高层建筑电气设计的主要内容, 从设计上满足系统用电负荷安全性要求, 提出设计中应注意的电气节能问题。
关键词：高层建筑,电气设计,节能措施
参考文献
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[2]刘翠丽.建筑电气设计的节能[J].民营科技, 2011 (4) .
论高层建筑外部尺度的设计与运用 篇11
摘要：建筑外部空间是指建筑与周围环境，城市街道之间存在的空间，它是建筑与建筑，建筑与街道或城市之间的中间领域，是一个有秩序的人造环境。随道社会主义物质文明与精神文明的提高，人们对建筑外部空间也有了更高的要求。对建筑师也有了更高的要求，当前，高层建筑外部造型设计多以追求新奇造型为目标。在这一背景下，本文坚持“以人为本”原则，从宏观的城市环境到微观的建筑细部角度加以分析，认为在参考人的尺度下，高层建筑设计外部形象的设计，主要处理好五种尺度关系，并试探地提出一些设计指导原则。
关键词：高层建筑 外部尺寸 原则
0 引言
当前，我国的高层建筑外部造型设计多以追求建筑形象的新、奇、特为目标，每栋高层都想表现自己，突出自我，而这样做的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬，建筑个体外部体量失衡，缺乏亲近感，拒人于千里之外。造成这种现象的主要原因是缺乏对高层建筑的外部尺度的认真仔细推敲，因此，对高层建筑的外部尺度的研究是很有必要的。
1 高层建筑外部尺度设计的原则
1.1 建筑与城市环境在尺度上的统一 注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响，因为在城市轮廓线的组织中，起最大作用的是建筑物，特别是高层建筑，因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置：①高层建筑聚集在。一起布置，可以形成城市的“冠”，但为避免其相互干扰，可以采用一系列不同的高度，或虽采用相仿高度，但彼此间距适当，组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处，以丰富行人的视觉观赏。②若高层建筑彼此间毫无关系，随处随地而起不到向心的凝聚感，则不会产生令人满意的和谐整体。③高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同，因为这会极大影响轮廓线的优美感。
1.2 同一高层建筑形象中，尺度要有序 高层建筑设计时，应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列，在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性，不能把几种尺度混淆使用，才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。
1.3 高层建筑形象在尺度上须有可识别性 高层建筑物上要有一些局部形象尺度，能使人把握其整体大小，除此之外，也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。任意放大或缩小这些习惯的认知尺度部件就会造成错觉，效果就不好。但有时往往要利用这种错觉来求得特殊的效果。
2 高层建筑设计时应注重的外部尺度
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。
2.1 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。因此，高层建筑尺度的确定应与整个城市的尺度相一致，而不能脱离城市，自我夸耀，唯我独尊，不利于优美、良好天际线的形成，直接影响到城市景观。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。
2.2 整体尺度 整体尺度是设计师十分注重的，关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种，但都强调整体尺度均衡的重要性。面对一栋建筑物时，人的本能渴望是能把握该栋建筑物的秩序或规律，如果得到这一点，就会认为这一建筑物容易理解和掌握，若不能得到这一点，人对该建筑物的感知就会是一些毫无意义的混乱和不安。
2.3 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。
2.4 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。对入口部分及建筑周边空间加以限定，创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间，使人的心理有一个逐渐变化的过程。如：上海图书馆门前采用柱廊的形式，使出入馆的人有一个过渡区，这样使建筑更具有近人及亲人性。
2.5 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——我们通过说“美妙”或“可怕”来对这些事物做出反应 ，形成人的视觉质感，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。勒·柯布西埃在拉托尔提建造的修道院是运用或者确切地说是留下大自然 “印下”的质感的优秀典范，这里的质感，也就是用斜撑制作在混凝土上留的木纹。
3 建筑外部空间设计手法的运用
为了获得宜人、丰富的外部空间，仅仅一种手法是不够的，需要多种手法的综合运用。根据不同的建筑以及不同的环境需要综合运用不同的手法。
3.1 空间的延伸和渗透 内外空间及外部空间的相互延伸及渗透是空间的连续和相互作用造成的时空的连续。如中国古典园林中的借景与对景都是空间的延伸和渗透手法的运用。
3.2 层次与序列 要创造有秩序而丰富的外部空间，就要考虑空间的层次。而对于运用空间就要有空间导向，就要有序列，有高潮和过渡。外部空间的序列通常表现为“开门见山”和“曲径通幽”两种。
3.3 建筑尺度的处理 建筑作为外部环境的主体其本身的尺度必须有适应人体尺度的过渡。正如芦原义信所提的第二次质感一样。建筑本身需要以一个较大的尺度去适应其所处的大环境，又要以一个较小的尺度去满足其本身的外部环境。建筑物应该具有多层次的尺度关系。
3.4 其他 在建筑外部环境运用中，小品及雕塑的运用常常能起到画龙点睛的作用。如贝聿铭先生设计的美国国家美术馆东馆门前的雕塑。有时，雕塑或小品往往就是环境的主题。
浅析现代高层建筑的结构与设计 篇12
关键词：高层建筑,结构,设计
随着现代社会现代化进程不断向前发展, 人们生活水平不断的提高, 越来越多的人涌入城市, 造成城市住房紧张的问题, 为了解决这一问题并结合土地资源相对匮乏的现实, 高层建筑就应运而生, 并逐渐成为城市建筑的构型。高层建筑已经走过了百年的历史, 它的风格及构造是不断发展变化的, 任何一种改革创新都有其存在的必然性, 但是我们也不能忽略它的负面影响和缺点。高层建筑的结构与设计是整个高层建筑施工过程中重要前提也是重要环节, 科学分析、正确解决, 对整个高层建筑的施工建设问题都有着至关重要的作用。
1 高层建筑的结构体系
1.1 框架结构体系
我国的高层建筑运用的是钢筋混凝土结构形式, 一共是分为四大结构体系。一般说到高层建筑的结构体系, 我们首先不得不提到的就是框架结构体系, 它是最早被运用的一种高层建筑结构体系。框架结构体系的承重负荷系统是由不同材质的建筑工程构件相互链接而成, 框架结构体系是由梁柱承担负荷组成承重体系, 结构的其他部分如墙体等只是起到了一个空间分割维护的功能。框架结构体系在如今社会中运用的非常广泛, 这种框架结构体系相对比较灵活轻巧, 工程施工也比较简单, 整体性好。
1.2 剪力墙结构体系
剪力墙结构体系是用钢筋混凝土墙体承担起整个建筑的重力体系, SGI整个建筑的负重系统, 控制着整个建筑的水平应力。这种剪力墙的墙体是比较厚的, 并且还设有加强墩, 以增加墙体的耐受力, 为了增加墙体的刚性和韧性, 我们还会在墙体内多加入钢筋等加强筋。剪力墙结构体系抗性能力强, 承重性好, 整体稳定性强, 所以逐渐成为高层建筑结构首选的结构建筑体系。该结构体系还要注意的是在施工过程中一定要严把质量关, 严格执行建筑工程施工标准。
1.3 筒体结构体系
筒体结构体系现在多用于超高层建筑以及跨度比较大的建筑设计过程中, 在高层建筑结构体系运用初期并不包括筒体结构体系, 可是随着社会经济的发展, 人民生活水平的提高, 高层建筑、超高层建筑、高跨度建筑的崛起, 筒体结构体系逐渐被发觉并逐渐被运用。随着高层建筑尤其是超高层建筑的发展以及建筑施工技术的不断进步, 建筑业3d设计技术出世并发展, 筒体结构体系的优点逐渐被发觉并且也得到了进一步的发展, 实用性也逐渐增强。其设计主体就是将剪力墙还有柱体框架集中到建筑的内部和外围, 形成封闭的空间, 以增加建筑的整体刚性和韧性。
1.4 混合结构体系
混合结构体系是由剪力墙与框架结构体系综合运用的一种结构体系, 也就是在框架结构体系中合理运用剪力墙, 将框架结构体系的受力与剪力墙结构体系的受力综合运用起来, 增加建筑的整体耐受力。框架结构主要是承受整个建筑竖直方向的承受力, 受到上一层建筑强大的垂直重力, 所以施工时一定要保证施工的均匀性, 保证强度和抗变形能力。剪力墙则主要承受水平方向的受力, 建筑水平方向的受力是很大的, 它要保证的是整个建筑的整体稳定性, 所以在施工的时候一定要保证其刚性。框架结构体系与剪力墙混合结构体系由于是两个结构混合而成, 所以在施工建设的时候一定要协调衔接完整, 施工完成后一定要注意严格检查。
2 高层建筑设计的基本要点
由于高层建筑对安全性、整体性、实用性的要求都是非常高的, 所以就要求我们一定要把握好设计过程中的一些设计要点, 避免造成不必要的损失或者造成施工过程中的麻烦。
2.1 把握轴向变形
高层建筑的一个特点就是体型硕大, 宏伟壮观, 这也给工程设计以及建筑施工带来了很大的难度, 我们要充分考虑到高层建筑的承重性。框架结构以及框架与剪力墙混合结构体系中, 当竖直方向上的力过大超过结构能够承受的范围, 容易导致结构变形, 承重体系崩溃, 梁柱中间支座沉陷, 容易发生非正常性弯曲, 严重时梁柱甚至会发生裂痕以及折断现象, 引发严重的施工事故。所以在高层建筑设计中一定要把握轴向变形的问题, 解决方法分为两个方向, 一个是减轻重量, 也就是减轻高层建筑上层建筑的压力, 使用轻便材料, 尽量较少多余的结构体系的使用, 从而减轻框架结构体系、框架与剪力墙结构体系的荷载。另一个方法是选用高强度的、耐受力比较高的材料做承重体系, 在连接处适当增加钢筋使用量, 一次来增加承重系统的抗力。
2.2 分析侧移控制
在高层建筑中需要注意的另外一个关键性问题就是建筑侧移问题。上文我们已经提到, 在高层建筑施工中为了减少支撑体系所要承受的压力, 我们经常会首选一些结构轻巧、重量较小的材料来建设上层建筑, 然而, 这样做的结果又会容易导致另一个问题, 那就是高层建筑的下层容易发生侧向的位移, 侧向位移变形、稳定性较差是高层建筑施工建设过程中的一个很严重的问题。较好的解决办法就是设计时要很好地增加抗变形性、增加水平力之间的均匀性, 将主体结构在水平荷载力下的变形能够控制在一个可接受、可控制的范围之内。
2.3 抗震性能设计
高层建筑一定要具有良好的抗震性能。随着环境的逐年恶化, 地震、泥石流等自然灾害频繁发生, 无疑为我们高层建筑的设计以及施工带来了很大的难题。设计抗震性能良好的建筑首先尽量使用具有抗震性能的外形, 其次选用的建筑材料一定要在满足承重的情况下选用轻便材料, 增加抗震性能, 简化建筑体系, 保证施工强度。
结束语
随着国家经济的不断发展, 综合国力的不断提高, 建筑施工行业工程施工技术的发展也一定会更上一层楼。随着工业用地、城市人口逐年增加、施工难度、造型多样的要求越来越高, 对高层建筑需求性也在逐年的增加。虽然目前来说, 高层建筑的设计以及施工还存在着一些问题, 不太完善, 尤其是安全性问题, 但是我们相信随着技术的不断进步, 探索不断向前, 工程管理体系不断完善, 工程检测体系不断合理化的发展, 高层建筑将会越来越受到欢迎。
参考文献
[1]落俊丽.浅析高层建筑结构设计中的基础设计[J].城市建设理论研究, 2012 (16) .
[2]万年春.高层建筑结构设计中常见问题探讨[J].企业技术开发 (下半月) , 20010 (2) .