基于高層建筑設計的研究

摘 ? ?要：隨著我國經濟的飛速發展，越來越多的人進入城市謀求生活，這也使得中國的城市化進程越來越快，城市用地越來越緊張，大量的高層建筑在城市中猶如春筍般長了出來。為了更好的保證高層建筑的可靠性，開發商和設計單位需注重對高層建筑的設計進行整體的優化，從多因素、多角度考量建筑設計的科學性和可靠性。同時，高層建筑由于其建筑結構與建筑的整體性以及使用性能是息息相關的，因此本文將從高層建筑結構設計的影響因素著手，并對高層建筑結構設計中存在的問題以及其解決措施進行探討。

關鍵詞：高層建筑;建筑設計;建筑設計研究

1 ? 引言

隨著城市化建設的不斷推進，導致了城市用地越來越少，那么解決空間利用率將是下一個發展契機所需要解決的問題。高層建筑便是在這個難題之下最為直接的解決方案，同時也是就現有的技術而言最有效的解決方案。但是，高層建筑對比普通建筑向設計結構、施工質量、建筑材料以及施工技術提出了更高的要求，建筑的高度越來越高其難度也越來越大。在高層建筑的結構設計階段，設計不僅僅需要考慮建筑的可靠性、耐久度、整體性以及抗震消防等，還需要對以往傳統建筑無需考慮的高層居住舒適度、出行便捷度以及出現火災等情況的疏散效率等方面都需要進行綜合考慮。

2 ?影響高層建筑結構設計的因素和相關要點

2.1 ?風荷載和地震作用及建筑功能需求的影響

由于高層建筑的高度非常高，因此無論是在修建階段，還是投入使用之后，其受到環境因素的影響也是非常大的，其中對建筑影響最大的便是風荷載和地震波，同時這也是現有高層建筑設計結構優化的突破口之一。對于高層建筑而言，相關工作人員必須對施工地的各項環境數據進行完整的收集，通過多年環境數據的分析，從而使得高層建筑的風荷載和地震設防烈度等內容得到最大程度的優化，從而確保高層建筑結構設計的可靠性。同時，高層建筑往往會區分多個功能區，在設計初期設計師也需要和相關開發商對建筑所需要包含的功能以及藝術方面的要求進行探討，使得設計師在進行建筑結構設計時候可以充分考慮這方面的因素，使得該高層建筑可以更好的滿足用戶的使用需求和精神需求。

2.2 ?使用者的舒適度和使用體驗

以人為本的理念始終貫穿于建設行業，也是建筑設計所遵循的設計宗旨。社會在不斷的進步，也推動著人們的生活水平在不斷的提高。那么也意味著人們對于建筑和居住的環境提出了更高的要求，想要讓消費者接受高層建筑并讓其買單，不僅僅需要讓建筑的設計上滿足人們的審美需求，還需要在建筑的舒適性和安全性上進行突破。設計師在對高層建筑開始設計工作之前，需要對目標客戶的居住需求和喜好進行調查，積極引入多種環保技術和智能技術，打造高科技的環保的高層建筑，在保證美觀的同時盡全力提升居住和使用體驗。同時，在建材的選用上，需要保證材料質量的基礎上，確保材料的綠色環保沒有對人體的有害物質，以此從根本上滿足人們對于建筑的多樣化需求[1]。

3 ?高層建筑結構設計中存在的問題

3.1 ?計算模型問題

就目前所使用的專業設計軟件而言，所有的建筑設計基本都以整棟樓為單位，所有的梁和柱都參與到軟件的計算和分析中去。但是對于部分的相交梁而言，雖然其截面尺寸存在一定的不同，但是相互之前不存在主、次的關系，那么就需要設計人員在施工圖繪制時著重關注配筋形式與受力分析直接的匹配程度。同時，在一部分三維空間分析軟件中，雖然可以對梁的抗扭剛度進行計算和模擬，但是由于軟件程序并沒有將樓板對梁的約束作用計算在內，因此也會使得實際與計算機模擬存在一定的差距，從而導致框架邊梁的扭矩一樣非常大。對此，設計師可以嘗試通過鉸支座替代次梁支座的使用，并配以相關構造對其進行處理，便可以很好的解決這個問題[2]。

3.2 ?受力性能問題

隨著建筑高度的不斷升高，其受力性能也在不斷降低。因此，設計人員在設計開始之前，需要對建筑施工地進行全面的勘察，其中包括水文、地質條件、地下交通以及地下線纜等信息進行全面調查，并依照這些資料對建筑的各項受力性能數據進行準確分析，以便未來開展高層建筑結構設計時能以最高效率完成設計方案。同時，設計工作者需要以相關部門的審核人員對高層建筑結構的空間特征進行詳細的認證分析，并利用相關的計算機模擬軟件對高層建筑結構的受力性能進行模擬計算分析，從而最大程度的確保整體建筑的安全性[3]。

4 ?高層建筑結構設計的基本原則及注意事項

4.1 ?增大高層建筑的抗側剛度

高層建筑的關鍵點在于其橫向剛度，解決橫向剛度的關鍵在于提高建筑結構中主要抗側力構建之一的鋼筋混凝土核心筒的剛度，加大其筒體外壁的厚度可以使得整個結構的橫向剛度加大。同時，在設計的過程中則需要確保框架柱橫截面的設計可以很好的滿足軸壓比和承載力的相關設計要求。當樓層不斷升高后，鋼筋混凝土結構、混合結構框架型鋼以及核心筒的抗側剛度，往往會無法達到層間位移角的相關要求，那么就需要采用由桁架將核心筒和外框筒連接起來，從而形成的加強層，以此來讓整個建筑結構的抗側剛度和扭轉剛度增加，從而使得其滿足高層建筑的結構要求。

4.2 ?需要優化高層建筑結構設計方案

一份好的高層建筑結構設計不僅僅要滿足其可靠性要求，還需要滿足經濟性、藝術性以及高技術條件等，因此高層建筑結構設計時需要在保證其符合結構力學的基礎上，對整體的結構設計進行優化和簡化。例如，如果施工地點存在較為屏藩的地質活動，其土質疏松水含量較高，那么在設計結構應力的時候需要綜合豎面與平面的規則，并結合當代先進的設計技術和專業施工技術，通過多方面的協調從而使得高層建筑結構設計最優化。同時，在設計確定下來之后，如果需要對設計進行修改，需要聯合施工單位、建設單位以及設計單位進行共同的研討和審核。并且，對于整體工程質量也要嚴格把控，必須嚴格按照設計的技術要求進行施工建設，對施工進程進行實時的監控，一旦發現違規操作或者安全隱患立即上報相關部門進行處理[4]。

5 ?結束語

高層建筑的設計質量將對后期的施工和建筑的投入使用都會造成影響，因此在設計過程中設計師應該直面設計中的關鍵性要點，并采取有效的解決措施和方法使得高層建筑結構得到更優的設計，以便提高高層建筑的安全性，從而推動建筑行業的健康發展。

參考文獻：

[1] 徐峰，張國強，解明鏡.基于集成化設計的高層建筑生態設計策略[C].中國可持續發展論壇——中國可持續發展研究會學術年會青年學者論壇，2006.

[2] 夏大為，包瑩， XiaDawei，et al.基于綠色被動式設計的高層辦公建筑設計探索——以廣州移動指揮中心方案設計為例[J].華中建筑，2015（5）：40～43.

[3] 戴瓊，張燕龍.超高層酒店建筑設計研究——基于兩個項目的圖解分析和一次設計實踐的回顧與思考[J].城市建筑，2014（16）：30～33.

[4] 萬邦偉，胡婷婷，陶鶴友，et al.基于太陽能復合一體化系統下的高層建筑節能設計研究——以SBDE2016挑戰杯太陽能建筑設計與工程大賽參賽作品“高·光”為例[J].現代城市研究，2018（11）：106～112.

作者簡介：

王俊（1982—）男，漢族，浙江義烏，本科，建筑設計助理 工程師，研究方向：建筑設計。