基于限額要求的超高層建筑設計策略

【摘要】近年來，隨著我國城市化進程的不斷推進，城市土地資源緊缺問題正日益嚴重，在此背景下，城市中出現了越來越多的超高層建筑，因為超高層建筑可以將大部分建筑空間延伸到上層，從而大大節省土地資源，緩解城市中土地資源緊缺的壓力。由于一般超高層建筑都有一定的限額，所以在進行設計時，必須要基于限額要求來進行合理的設計。本文主要以某具有限額要求的超高層建筑工程為例，針對基于限額要求的超高層建筑設計策略進行了探討。

【關鍵詞】限額要求;超高層建筑;建筑設計;設計策略

當前我國的建筑工程正逐漸趨向超大、超高及功能復雜的方向發展，這一方面節省了土地資源、給人們帶來了更加舒適安全的建筑使用空間，另一方面也對建筑設計提出了更高的要求。建筑設計是建筑工程開展過程中的最重要環節之一，工程的一切施工工作都需要依照建筑設計方案來進行開展，所以只有先保障了建筑設計的科學性、合理性與可行性，才能夠保障建筑工程的質量。而在超高層建筑設計中，不但要遵循一般建筑設計原則，還必須要把控好限額要求。以下就以某具有限額要求的超高層建筑工程為例，來淺要談談基于限額要求的超高層建筑設計策略，僅供參考。

1、項目概況

某超高層建筑工程項目位于某市商務中心區，地處各重要街道、廣場、商業大廈及政府部門的中心交匯區，周邊規劃條件比較確定。本項目占地總面積約8800平方米，規模為15×104平方米，結構高度為228米，地上建筑面積為12×104平方米，建筑共計48層，以辦公用房為主。另外該項目還具有明確的限額要求。

2、設計難點分析

由于超高層建筑的特點是體型巨大、規模較大、結構復雜、設備集中以及人員密集，所以超高層建筑工程也通常造價高、設計和施工難度大。特別是在具有明確的限額要求的前提下，如何通過有效的方案比選，設計出兼具經濟性、實用性以及美觀性的超高層建筑，是一項非常大的挑戰。在超高層建筑的實際設計過程中，會涉及到許多方面的內容，例如結構選型設計、標準層設計、垂直交通設計以及立面設計等等，并且這些不同方面之間是相互關聯和相互影響的，因此設計起來十分復雜，一旦有任何一個方面的設計不夠合理，均可能會直接影響到建筑的整體品質和造價。

3、基于限額要求的超高層建筑設計策略

3.1結構選型設計

在超高層建筑中結構占比較大，并且超高層建筑的主體結構形式較多，常見的有框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、筒體結構、束筒結構、框筒結構、筒中筒結構以及巨型支撐結構等。一般情況下，一個超高層建筑工程的主體結構既可由其中某個體系單獨構成，也可由多個體系組合而成。為了有效滿足建筑的形式、功能及抵抗外部荷載能力的要求，必須要合理選擇結構體系。根據本項目的實際情況，選擇框筒與筒中筒組合的結構體系最為合適，其中框筒結構可以增大柱網間距、提高布局的靈活性，而筒中筒結構則可以節約材料用量、降低工程造價。

3.2標準層設計

通過將無數個不同高度的水平面進行合理組合，形成輪廓基本相同、滿足實際需求的空間，即為標準層。而超高層建筑的塔樓空間設計，正是從各個標準層設計入手的。大多數的超高層建筑的標準層面積都在2500-3000平方米，其中核心筒占比26%-30%，辦公區域進深11-14米。而在平面形式選擇上，通常以方形、菱形、三角形及橢圓形為主。根據本項目的實際情況，選擇正方形平面形式最為合適，而在此基礎上，初步給出了三個標準層設計方案：①平面尺寸為44米×44米，高度為275米，共計60層，房間進深為9-11米;②平面尺寸為48米×48米，高度為235米，共計50層，房間進深為11-14米;③平面尺寸為54米×54米，高度為195米，共計40層，房間進深為14-16米。考慮到本項目的限額要求，①方案高度不足，③方案房間進深超限，因此最終選擇以②方案為基礎進行進一步優化設計。

3.3垂直交通設計

我們可以將超高層建筑比喻成一個垂直疊加的立體城市，其中標準層面積較小，但人流量大并且人流集中，所以垂直交通設計成為了一大難點。通常情況下，當建筑層數大于25層時，就需要對電梯采用分區設計，不同的電梯群組負責運送不同區間的乘客，這樣既可以方便乘客直達想要去的樓層，又可以大大提高運送效率。如果建筑層數過多，采用電梯分區設計也無法滿足乘客運送要求的話，則還可以采用空中大堂+分區的設計形式，將空中大堂當作一個轉運站。根據本項目的實際情況，初步給出了三個垂直交通設計方案：①采用空中大堂+分區的設計形式，安裝單轎廂穿梭梯，電梯井道共計22個;②采用空中大堂+分區的設計形式，安裝雙轎廂穿梭梯，電梯井道共計20個;③采用分區設計，安裝雙轎廂穿梭梯，電梯井道共計18個。分析比對三種方案發現，③方案的使用率最高，但工程造價也較高;②方案的使用率和工程造價都較適中，但其首層和空中大堂的候梯方式設計顯得比較繁瑣;③方案的使用率能夠滿足實際需求，且工程造價也比較合適，故最終選擇了③方案。

3.4立面設計

影響超高層建筑立面設計的因素有很多，包括結構因素、材料因素、設備因素、施工因素、環境因素、歷史文脈因素以及可持續發展的建筑理論因素等等。超高層建筑的立面設計需遵循三個基本原則：經濟性原則、實用性原則、美觀性原則。但在具有限額要求的前提下，如何才能夠兼顧經濟性、實用性以及美觀性，是一項較大的設計難點。根據本項目的實際情況，外立面設計需簡約、精致，基于此要求，對兩種幕墻系統進行了方案比對：①全玻璃幕墻的系統，外觀樸實細膩，以簡潔明快的豎線條為主，可使建筑外觀顯得謙虛、低調;②石材+方窗的平整外觀，注重建筑細節處的精細與美感，突出建筑堅固的體量感，兼顧建筑的實用與工藝品質。其中①方案造價偏高，而②方案既更符合本項目的設計理念、又造價較低，所以最終選擇了②方案。

結語：

綜上所述，基于限額要求的超高層建筑在設計過程中往往會涉及到許多方面的內容，包括結構選型設計、標準層設計、垂直交通設計以及立面設計等等，因此只有先把握好每個方面的設計，才能夠提高超高層建筑的整體設計水平。

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作者簡介：

李培民（371327198404242215），1984

.04-，男，山東人，工程師，本科學歷，研究方向：建筑設計。