超高層公共建筑的前期設(shè)計(jì)相關(guān)技巧探索

李樂(lè)天

中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶 600010

我國(guó)城市化建設(shè)的腳步加快，超高層建筑已成為解決人們?nèi)找嬖黾拥奈镔|(zhì)需求和供不應(yīng)求的土地使用資源之間矛盾的有效舉措。尤其是超高層公共建筑的出現(xiàn)，為改善人們生活和更好地為社會(huì)提供服務(wù)做出了巨大貢獻(xiàn)。對(duì)于重要的公共建筑，不同地區(qū)的情況不盡相同，現(xiàn)今人們的環(huán)保意識(shí)日益加深，因此，對(duì)超高層公共建筑的設(shè)計(jì)和施工等提出了更高的要求。好的開(kāi)始意味著成功的一半，所以，做好超高層公共建筑的前期設(shè)計(jì)工作，是提升其合理性和功能性的重要前提。

1 超高層公共建筑前期設(shè)計(jì)對(duì)建筑環(huán)境的相互影響

極端天氣的頻頻出現(xiàn)，人們愈發(fā)重視環(huán)境保護(hù)，在超高層公共建筑前期設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備階段，選址是首要的重點(diǎn)工作。不當(dāng)?shù)某邔庸步ㄖx址容易對(duì)地表造成破壞，觸發(fā)不穩(wěn)定因素的惡化，進(jìn)而埋下事故的隱患。

就風(fēng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，超高層公共建筑的布局可能會(huì)引起建筑內(nèi)部和外部較大的風(fēng)力差異，而超高層建筑間的風(fēng)力一旦過(guò)強(qiáng)，內(nèi)外氣流流動(dòng)不及時(shí)，容易產(chǎn)生狹管效應(yīng)，導(dǎo)致局部區(qū)域的風(fēng)速過(guò)強(qiáng)和過(guò)大，出現(xiàn)諸如狂風(fēng)吹斷樹(shù)干等城市風(fēng)災(zāi)。據(jù)相關(guān)研究表明，高層風(fēng)在經(jīng)過(guò)超高層公共建筑的1/3處時(shí)，氣流在遇到建筑的阻擋后往往受所方面因素影響而由上及下移動(dòng)，特別是在下移過(guò)程中伴隨著風(fēng)速加快，在遇到地面水平方向的氣流后容易于建筑底部形成一定強(qiáng)度的渦流，這對(duì)建筑外部的活動(dòng)空間的穩(wěn)定性會(huì)帶來(lái)一定的影響。

現(xiàn)代建筑光污染加重，超高層公共建筑物的光環(huán)境設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)直接對(duì)日照陰影區(qū)內(nèi)的建筑、街道等帶來(lái)負(fù)面影響，進(jìn)而危害人們正常的生活和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。尤其是玻璃幕墻的廣泛使用，使得直射日光和其他光源照射到建筑物表面時(shí)形成反射眩光，程度嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成建筑物內(nèi)部和外部的人們出現(xiàn)眩暈、暫時(shí)性失明等一系列神經(jīng)衰弱引發(fā)的健康問(wèn)題。追求視覺(jué)效果而忽視了能源的消耗，更會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，據(jù)鳥(niǎo)類(lèi)保護(hù)組織統(tǒng)計(jì)，在過(guò)往的世界各地候鳥(niǎo)遷徙事故中，超高層建筑物的玻璃幕墻成為誘發(fā)候鳥(niǎo)失去方向性而撞向建筑物導(dǎo)致死亡的主要威脅。

2 超高層公共建筑前期設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循的設(shè)計(jì)原則和理念

2.1 因地制宜是超高層公共建筑在前期設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循的首要前提

遵循區(qū)域內(nèi)的地形和氣候等特點(diǎn)，采取科學(xué)合理的措施，在原有的環(huán)境條件下，盡最大可能確保建筑環(huán)境的穩(wěn)定性，是提升超高層公共建筑與環(huán)境適配度的基本要求。建筑本身與室外環(huán)境的共享，也是保障人民生活質(zhì)量的重要條件所在。

2.2 在開(kāi)展超高層公共建筑的前期設(shè)計(jì)實(shí)踐中要注重以人為本

公共建筑要做到人性化，服務(wù)于人民。超高層建筑的布局是否合理，要充分考慮其是否滿足人們當(dāng)下生產(chǎn)和生活的實(shí)際所需。在公共設(shè)施、交通規(guī)劃等方面，要以人為設(shè)計(jì)主體，注重設(shè)計(jì)的多樣性、合理性與創(chuàng)新性三者之間的平衡，加強(qiáng)對(duì)社會(huì)公共設(shè)施設(shè)計(jì)的投入力度，運(yùn)用智能化的數(shù)據(jù)計(jì)算做好前期設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作，以滿足不同群體對(duì)超高層公共建筑日益提高的安全和生活需求。

2.3 前期設(shè)計(jì)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中要注重生態(tài)環(huán)保

超高層公共建筑前期設(shè)計(jì)要注重在不破壞土地資源的前提下，合理布局，開(kāi)展綠地景觀設(shè)計(jì)營(yíng)造優(yōu)雅安靜的建筑環(huán)境。綠樹(shù)成蔭、舒適宜人的生活空間是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的重要前提，保持優(yōu)美的自然風(fēng)貌亦是現(xiàn)代宜居社會(huì)的理想狀態(tài)。

3 超高層公共建筑的前期設(shè)計(jì)相關(guān)技巧策略

超高層公共建筑為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的發(fā)展，要充分考慮與建設(shè)環(huán)境和人文環(huán)境的合理性，加強(qiáng)建筑與環(huán)境之間的相互作用。針對(duì)超高層公共建筑前期設(shè)計(jì)實(shí)際存在的不足，具體問(wèn)題具體剖析，優(yōu)化設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)。

3.1 超高層公共建筑前期設(shè)計(jì)對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行合理地選擇與布局

超高層公共建筑雖然從很大程度上解決了用地緊張等建筑工程中存在的問(wèn)題，但設(shè)計(jì)情況中仍然由于欠缺綜合的考慮和不合理的安排帶來(lái)了一定程度上阻礙。前期設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)濟(jì)、功能和理性，作為其入門(mén)環(huán)節(jié)，超高層公共建筑物的建筑場(chǎng)地選址往往決定了整個(gè)超高層公共建筑的走向。為此，前期設(shè)計(jì)首先應(yīng)當(dāng)結(jié)合前期的勘察和調(diào)研工作，利用現(xiàn)代技術(shù)的海量信息和云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)測(cè)繪選擇對(duì)環(huán)境影響最小的最佳設(shè)計(jì)方案。并且超高層公共建筑物的選址過(guò)程中要盡量避免敏感性選址因素以及非限制性的選址類(lèi)型，比如生態(tài)保護(hù)區(qū)、文物遺址重點(diǎn)單位等。近年來(lái)地陷事故的頻頻發(fā)生無(wú)時(shí)不在提醒著建筑場(chǎng)地的選擇十分重要，確保地表結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，是保證超高層公共建筑穩(wěn)定性的必備需求。在開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中，可以通過(guò)構(gòu)建立體停車(chē)場(chǎng)，建設(shè)相鄰建筑間的共享基礎(chǔ)設(shè)施等，既保證了公共設(shè)施的功能性，又能讓建筑本身和環(huán)境之間保持穩(wěn)定的平衡。

3.2 超高層公共建筑前期設(shè)計(jì)要完善通風(fēng)環(huán)境的設(shè)計(jì)

合理控制超高層公共建筑的風(fēng)力環(huán)境，也是超高層公共建筑前期設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮的重要因素。超高層公共建筑物的高度和體量會(huì)引起建筑風(fēng)影的產(chǎn)生，這對(duì)建筑環(huán)境多少會(huì)產(chǎn)生一定不利的影響。超高層公共建筑物的氣流在建筑物上部遭遇阻礙后，在向下流動(dòng)的過(guò)程中容易與底部氣流相遇形成復(fù)雜氣流。而公共建筑物人流量大，考慮到風(fēng)力環(huán)境的復(fù)雜程度，在前期設(shè)計(jì)過(guò)程中要精心考慮高層風(fēng)影區(qū)和高層下行風(fēng)的合理設(shè)計(jì)。其中，高層風(fēng)影區(qū)應(yīng)當(dāng)改變風(fēng)向形成風(fēng)速較少的渦流，這樣在炎熱的夏季，超高層公共建筑物能夠具備降溫的作用。而對(duì)下行風(fēng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，為了改善超高層公共建筑物的通風(fēng)條件，應(yīng)當(dāng)在建筑物的空間布局和形體構(gòu)造上進(jìn)行研究，減小建筑物對(duì)高層氣流造成的阻礙，在不影響工程整體質(zhì)量的前提下，調(diào)整通風(fēng)口的布局，讓建筑底部匯合的氣流減少，風(fēng)力減弱，以確保人民正常活動(dòng)所需。

3.3 超高層公共建筑前期設(shè)計(jì)要注重光環(huán)境的設(shè)計(jì)

由于土地資源有限，絕大多數(shù)的超高層公共建筑物都位于城市主要地段，使城市中心區(qū)域容易受到采光的消極影響，尤其是超高層建筑物會(huì)出現(xiàn)相互遮擋的問(wèn)題，所以，在前期設(shè)計(jì)階段一定要控制好日照間距。其次，減少遮光陰影還應(yīng)當(dāng)考慮超高層公共建筑投射在地面的陰影大小，考慮斜日照來(lái)減少光的陰影。在前期設(shè)計(jì)中要注意減少光污染，應(yīng)按照有序的工序，發(fā)揮現(xiàn)代科技的優(yōu)勢(shì)來(lái)進(jìn)行最為科學(xué)的布局。使用與超高層公共建筑建設(shè)相關(guān)的計(jì)算機(jī)軟件模擬建筑物的光照情況，參考光照的計(jì)劃覆蓋范圍來(lái)減少設(shè)計(jì)中的容易引發(fā)采光負(fù)面影響的不穩(wěn)定因素。對(duì)于玻璃幕墻材質(zhì)的選擇和實(shí)際建筑中的布局，為了降低超高層公共建筑物內(nèi)外的鏡面反光，應(yīng)當(dāng)使用低輻射的材質(zhì)，同時(shí)于幕墻的中空玻璃中鍍上一層銀膜，這樣從正面看較為通透，建筑內(nèi)部清清楚楚，側(cè)面呈現(xiàn)出的是較為淡的灰色，在強(qiáng)光照射下不會(huì)形成刺眼的反光影響人們的生產(chǎn)和生活。而在建筑的布局設(shè)計(jì)中，玻璃幕墻的面積也很重要。光照情況模擬可以幫助定位適合與不適合玻璃幕墻的區(qū)域，例如太陽(yáng)光反射不到的建筑物區(qū)域，就可安裝相對(duì)大面積的玻璃幕墻。

3.4 超高層公共建筑前期設(shè)計(jì)要做好熱島效應(yīng)的控制

城市化腳步的行進(jìn)，建筑群密集，集中人口的人工發(fā)熱等高蓄熱體引發(fā)城市出現(xiàn)高溫化，不利于人們的健康生活。特別是我國(guó)不少超高層公共建筑普遍采用封閉的建筑格局，人口集中在室內(nèi)進(jìn)行的諸如采光通風(fēng)等活動(dòng)大多需要依靠電能來(lái)完成，這樣長(zhǎng)時(shí)間就會(huì)加劇熱島效應(yīng)的程度。因此，在前期設(shè)計(jì)的過(guò)程中要對(duì)耗電大的采光和通風(fēng)進(jìn)行全面的考量，良好的自然通風(fēng)縮短空調(diào)冷暖氣的使用時(shí)間，以及充分的自然采光減少人工照明的使用，這樣做能幫助提高建筑自身的能力減少電能的消耗。另外，建筑物周?chē)膰o(hù)結(jié)構(gòu)要進(jìn)一步提升其保溫隔熱性，利用適當(dāng)?shù)恼陉?yáng)措施降低超高層公共建筑對(duì)外部熱能的吸收，提升建筑內(nèi)部空氣的質(zhì)量，降低超高層公共建筑的熱量損耗，有利于降低超高層公共建筑物的整體能耗，提升其合理度。

4 結(jié)語(yǔ)

超高層公共建筑被視為我國(guó)建筑工程領(lǐng)域的重要組成部分，其囊括的結(jié)構(gòu)之復(fù)雜，需要前期設(shè)計(jì)具備良好的前瞻性和全局性，才能確保超高層公共建筑實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和效益的雙提升，更好地推動(dòng)城市化和現(xiàn)代化的建設(shè)?，F(xiàn)階段，超高層公共建筑要以“生態(tài)和諧，以人為本，因地制宜”的理念處理好超高層公共建筑與社會(huì)及人文環(huán)境之間的關(guān)系，并且不斷優(yōu)化和完善。