城市建设中高层建筑设计原则及设计要点

杨爱红

身份证410882197007100546

城市建设中高层建筑设计原则及设计要点

杨爱红

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合理的建筑设计是高层建筑是否与城市空间融洽的重要依据。这里对城市建设中高层建筑设计的要点进行了探讨。

城市建设；高层；建筑；设计

0 前言

建筑设计是科学与艺术、逻辑思维与形象思维相结合的多科学的创造性劳动。由于其决策及评价标准的综合性，必须采取综合管理的方式才能协调好各方面的关系，更加充分地体现城市意识。建筑除了本身的功用外，也被誉为凝固的艺术。重要的建筑是一个城市的象征，对一个城市的形象影响也是很大的。特别是在高层建筑中，合理的建筑设计是高层建筑是否与城市空间融洽的重要依据。

1 城市建设中高层建筑的设计原理

高层建筑设计时，不能只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,充分考虑人的观察视点、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：城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度[1]。

1）城市尺度

高层建筑是一座城市有机组成部分,因其体量大，高度大，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，城市尺度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，实的天际轮廓线即是建筑物的轮廓,虚的天际轮廓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轮廓线中起着重要的作用。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的第一印象。

2）整体尺度

对建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的。高层建筑一般由三个部分组成的裙房主体和顶部，也有些建筑在设计中加入了活跃元素，使整栋建筑造型生动活跃起来。

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。

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。

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。

2 城市建设中高层建筑设计要点

2.1 高层建筑采光设计

高层建筑在生态设计中的目标之一，是优化日光的使用，减少人工照明的耗能需求。大部分被动日光技术都是控制进入的直射光线，减少其对视觉舒适度的潜在负面影响，如眩光，通过减少热量来减少建筑制冷的负担。当太阳光有效地分布到建筑各处而没有眩光的时候，就可以认为是很好的室内照明了。先进的日光采集系统设计有以下方法：

通过将阳光反射至屋顶平面,日光可以到达比那些靠传统窗户或天窗采光更深的工作区域,但不增加窗户附近的日光强度；

通过利用相对小的进光区域有效传统日光，可以不对阳光辐射产生严重的制冷负荷，从而达到节省能耗的目的；

仔细设计阻挡阳光直射的系统，可以减少阳光直射导致的眩光和温度不适。设计的难度在于每天和全年阳光位置在不断变化。

2.2 高层建筑的消防技术

高层建筑往往在功能上是多元的，而其中设备又较复杂，本身存在很多引起火灾的潜在因素。例如，超高层建筑的电器设备很多，一旦维护、管理或使用不当，就可能引发火灾；未妥善管理明火；施工以及机械故障等。从引发火灾的原因来看，与普通建筑几乎相同，然而在高层建筑中，如果发生火灾，会比普通建筑带来更大的危害[2]。具体来说，高层建筑的消防问题主要表现在以下几方面：

1）火灾蔓延迅速

由于超高层建筑中存在许多可燃物，它们形成了许多纵向烟筒。当火灾发生时，这些烟囱的拔风抽力效应可以促进火焰及烟气的蔓延，建筑高度越高，抽力越大，火焰及烟气蔓延就越强烈。超高层建筑的烟筒效应是最难防范的，虽然可在管道内设置一些防火阀，然而这些防火阀可能出现控制失灵，无法严密闭合，从而导致有火焰溢出直至燃烧。

2）人员疏散困难

高层建筑内部，往往会聚集大量的工作、生活人员。通常情况下，超过300 m的高层建筑可以容纳的人数都在1万人以上。一旦发生火灾，一切客货电梯必须马上降至底层而不可使用，只有消防专用电梯可以使用，这样一来，大量人员必须由楼梯疏散。建筑的层数越高，人员越多，其疏散的时间就越长。

3）火灾扑救困难

高层建筑一旦发生火灾，在灭火过程中，就会遇到建筑周围场地小或者登高高度受限等具体问题。另外，高层建筑的火势蔓延迅速，也增加了扑救的难度。

可以看出，对于超高层建筑的设计必须充分重视消防问题。只有全面考虑高层建筑中可能出现的消防问题，在相关设计中消除这些问题发生的可能性，才能实现高层建筑设计的根本目标。

2.3 高层建筑的抗震设计

在高层建筑中，竖向荷载对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中所引起的轴力，与建筑高度的两次方成正比；另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。对超高层建筑的设计，关于抗震问题的研究是关键所在。在抗震设计中，短柱问题表现最为突出。

1）结构平面设计中的问题

超高层建筑的结构平面设计往往存在如下问题：在外形上不对称、不规则，其凹凸变化的尺度较大，形心、质心偏心大。此外，相同结构单元的设计也存在着结构平面的刚度与形状不对称、不均匀及平面的长度太长等问题。

2）抗震构造柱设计的问题

在抗震构造柱设计也存在一定的问题。例如，在外墙的转角处，大厅的四角没有设置构造柱，有的虽然设置了构造柱，却不是成对的。还有一些设计用构造柱替代砖墙去承重，或者在纵墙和山墙的交接处没有设置抗震构造柱等。

3）缺乏岩土工程勘察资料或资料不全

初期设计阶段缺建筑场地岩土工程的勘察资料,在扩初设计会审之后直接进入了施工图设计，或在规划设计、方案设计会审后直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。

[1]刘志斌.高层建筑设计与城市空间[J].陕西建筑,2010,(03).

[2]包玉坤.浅谈现代高层建筑设计[J].经营管理者,2011,(01).