高層建筑前期設計方案探討

張艷

摘 要：我國建筑行業的快速發展推動我國其它行業發展迅速，同時改善人們的生活質量。近年來，高層建筑規模不斷擴大，前期設計方案是整個高層建筑設計的基礎，優秀的前期設計方案能夠降低工程建設成本，提升建筑結構安全性，還能縮短后續設計工作所需時間，引起更多人關注。高層建筑前期設計周期短、工作量大，需要結合建筑類型、高度等特點，選擇合適的體系，確保高層建筑方案的科學性、合理性。

關鍵詞：高層建筑;前期設計方案

建筑行業是我國基礎設施建設中非常重要的組成部分，其發展直接關系到我國整體經濟的發展走向。我國城市化建設的腳步加快，高層建筑已成為解決人們日益增加的物質需求和供不應求的土地使用資源之間矛盾的有效舉措。尤其是高層建筑的出現，為改善人們生活和更好地為社會提供服務做出了巨大貢獻。對于重要的建筑，不同地區的情況不盡相同，現今人們的環保意識日益加深，因此，對高層建筑的設計和施工等提出了更高的要求。

一、高層建筑設計的基本概念

高層建筑設計是為了滿足相應建筑功能而進行的設計，操作過程中將具體物質材料在技術、經濟等多個前提條件下形成具有一定價值的產物。在此過程中，需要根據工藝要求，確定高層建筑的柱網尺寸、平面形狀、剖面形式、建筑體型等要素，并經過相關計算確立相應的建筑結構和圍護方案，并針對高層建筑各個細部進行構造設計。除此之外，還要對高層建筑內部的水、電、氣、通風、結構等系統進行協調。廣義上來說，高層建筑設計包含了建筑所有組分的設計;狹義上來說，高層建筑設計專門指的是建設方案的設計、初步設計及工程施工圖設計;而從設計內容的角度來說，可分為結構設計、物理設計、設備設計等幾方面。

二、高層建筑前期設計對建筑環境的相互影響

極端天氣的頻頻出現，人們愈發重視環境保護，在高層建筑前期設計的準備階段，選址是首要的重點工作。不當的高層建筑選址容易對地表造成破壞，觸發不穩定因素的惡化，進而埋下事故的隱患。就風力系統的設計來說，高層建筑的布局可能會引起建筑內部和外部較大的風力差異，而高層建筑間的風力一旦過強，內外氣流流動不及時，容易產生狹管效應，導致局部區域的風速過強和過大，出現諸如狂風吹斷樹干等城市風災。據相關研究表明，高層風在經過高層建筑的1/3處時，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，特別是在下移過程中伴隨著風速加快，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度的渦流，這對建筑外部的活動空間的穩定性會帶來一定的影響。現代建筑光污染加重，高層建筑物的光環境設計不當會直接對日照陰影區內的建筑、街道等帶來負面影響，進而危害人們正常的生活和生產經營活動。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形成反射眩光，程度嚴重時會造成建筑物內部和外部的人們出現眩暈、暫時性失明等一系列神經衰弱引發的健康問題。追求視覺效果而忽視了能源的消耗，更會破壞生態環境，據鳥類保護組織統計，在過往的世界各地候鳥遷徙事故中，高層建筑物的玻璃幕墻成為誘發候鳥失去方向性而撞向建筑物導致死亡的主要威脅。

三、如何確定高層建筑前期設計方案

（一）確立核心方案設計

高層建筑設計中核心筒是非常重要的部分，一般采用橫交錯剪力墻進行圍合處理。面積會占據標準層的1/5。一般主要包含建筑內部的垂直交通系統、服務空間和設備空間等。垂直交通系統包括電梯和樓梯。電梯又包括消防電梯、貨運電梯和客運電梯。根據高層建筑不同的使用性質，可以進行合并。比如，高層住宅建筑消防電梯可以兼做客運電梯且不需要設置貨運電梯;在高層建筑前期方案設計過程中，可以根據建筑性質、規模，對電梯數量進行核算，并根據核算結果選擇電梯布置方式，一般情況下宜集中布置形成電梯廳，若建筑層數較高，可以進行分區運行，提升電梯運載能力及速度，降低人員在轎廂內的停留時間，提升使用的便利性與舒適性。高層寫字樓可按照3000～5000m2配置1部客梯進行估算;高層旅館根據客房數量進行估算，一般情況下每100間客房配置1部客梯;高層住宅需要根據樓層住宅戶數、層數進行考慮。電梯數量設置在滿足實際使用需求的同時，還要滿足建筑消防系統要求。樓梯是一部或多部與水平走廊相連，且易于識別，能夠為高層建筑集中疏散提供便利的通道。若高層建筑內部出現火災等危險時，可以通過樓梯進行大面積、大流量的人員疏散。高層建筑樓梯設計過程中要嚴格遵照相應的消防規范，確保處理好人員的安全問題。在高層建筑方案設計過程中，要明確2方面的重點內容：樓梯數量、通風和防排煙設計，其中，高層建筑的樓梯數量需要根據建筑類別和疏散距離，按規范要求進行設置，如18層及以下的高層住宅建筑可以在滿足相應條件的基礎上設置1部疏散樓梯，而18層以上的高層住宅建筑就需要設置2部疏散樓梯。而對于高層建筑樓梯的自然通風及防排煙系統，需要重點關注，這部分內容是高層建筑消防設計的重點，同時，也是確保高層建筑人身、財產安全的重要設計部分。

（二）高層建筑的豎向體型宜規則、均勻，避免有過大的外挑和內收

結構的側向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應采用豎向布置嚴重不規則的結構。層剛度比用于判斷各層間的剛度分布，避免造成結構豎向剛度不連續、突變，從而形成結構層間位移和構件內力的突變。大底盤多塔樓結構，塔樓的底層是內力突變部位，應注意避免這一層的剛度小于上一層的剛度，造成薄弱層，宜使上下層剛度均勻。設計時應加強豎向構件的配筋，保證在地震作用下不喪失豎向承載力。對于框支剪力墻結構，應嚴格控制轉換層設置高度、轉換層上部與下部結構等效剛度比、轉換層結構與其上層結構側向剛度比。

（三）對熱島效應的控制設計

現在我國的很多高層建筑在建筑的格局上已經逐漸的形成了一種封閉的系統和模式，其中室內的采光通風以及取暖制冷等多種活動都需要利用電能來獲取從而造成了大量的能源浪費，所以在進行設計的過程中要盡量加強建筑的采光和通風設計減少利用電能進行制冷和采光，另外在進行設計的過程中要盡量加強建筑周圍圍護結構的保溫隔熱性能進而減少高層建筑對外部太陽能量的吸收進而保護高層公共建筑而且還要采取適當的遮陽措施，而且還要加強對清潔能源的利用減少對環境的破壞和污染。

（四）前期設計準備環節中要注重生態環保

高層建筑前期設計要注重在不破壞土地資源的前提下，合理布局，開展綠地景觀設計營造優雅安靜的建筑環境。綠樹成蔭、舒適宜人的生活空間是實現城市可持續發展的重要前提，保持優美的自然風貌亦是現代宜居社會的理想狀態。

四、結語

前期方案設計能夠確定建筑整體的文化層次及市場角度，重要性不言而喻。設計單位應高度重視，必須以積極的態度工作，提升自身設計水平;相關監管機構要采取有效措施予以管控，確保不破壞城市空間、形象、環境的協調性;建設方在前期方案設計階段要進行充分且有效的溝通、分析、討論，以便達到更為理想的建設效果。

參考文獻：

[1]畢吉嵩，辛雪瓊.復雜地質條件下高層建筑的地基基礎方案分析[J].居舍，2019（2）：160-161.

[2]梁怡.超高層建筑設計中的綠色策略研究[J].低碳世界，2018（12）：210-211.

[3]王冰卿.南京小锏銀巷地塊超高層建筑前期設計研究[D].南京：南京大學，2017.

[4]寒軍.高層建筑設計前期方案確定的重要性[J].低溫建筑技術，2010，32（5）：20-22.

[5]董紹三.高層公共建筑前期設計策略探討[J].2016（7）：107-108.