浅析高层建筑的形体造型设计与结构设计

贾静

【摘要】随着高层建筑的不断发展，对城市的空间形态产生着非常重要的影响。高层建设是现代城市空间中不可或缺的组成部分，对城市的风格与个性有着决定性的影响与作用。建筑师在进行高层建筑的设计过程中，对高层建筑的结构概念设计要素的理解与掌握，是进行高层建筑造型创意的前提条件之一。基于此，本文主要对高层建筑的形体造型设计与结构设计进行分析探讨。

【关键词】高层建筑；形体造型设计；结构设计

1、前言

某高层住宅楼位于市中心的繁华地段，总建筑面积约20万m2。由五幢高层住宅楼组成，地下部分2层，底层架空、无裙房；2层以上为住宅。五幢高层建筑下的2层地下室连为一体。五幢高层结构平面体型较不规则，建筑結构长宽比3.7～6.9，高宽比5.4～10.3。本工程为丙类建筑，工程的结构安全等级为二级，采用大直径锤击沉管灌注桩、桩筏基础。工程位于较高抗震设防烈度区，同时又是高风压地区，抗震设防烈度为七度（0.15g），Ⅱ类场地，建筑基本风压值为0.70kN/m2。

2、高层建筑中造型艺术的设计手法

2.1结构骨架对形体积聚的影响

在高层建筑实现形体积聚的过程中，主要采用的方法包括以下几种：第一，组合法。高层建筑中包含有不同的体块，这些体块之间又都存在着一定的内在联系。设计人员在进行高层建筑设计的过程中可以将这些体块进行重新的分离与组合，一方面确保体块能够对各自的不足进行相互弥补，另一方面在整体风格方面形成对照，转变传统高层建筑仅包含一个体块而呈现出的单调性，促进高层建筑形体艺术性的提高。第二，拼联法。在高层建筑进行设计的过程中，可以在保持风格统一的前提之下对高层建筑不同的模块进行拼接与重组。第三，交错手法。在高层建筑形体造型设计的过程中，一方面要实现视觉手法独创性，另一方面又要确保建筑整体风格的统一性。因此，要采用交错手法，在细节处理的过程中保持与整体建筑形体相统一，确保高层建筑的造型特色。

2.2塑造高层建筑的形体造型艺术美感

在高层建筑的造型形体进行设计的过程中，首先需要对建筑形体风格进行确认，以此为基础进行局部创意工作。通过切割法、凹凸法等手法对高层建筑的形体进行艺术处理，确保建筑中的每个细节都能够完美。同时，在高层建筑造型形体美感设计的过程中还可以充分利用光的变化，例如在晴天利用阳光与影子之间的关系对美感进行塑造，在夜晚利用霓虹灯的照明与黑暗的对比营造效果，运用特殊材料对建筑的外观色彩进行打造等。

2.3对变形手法与剥离手法进行合理的运用

在对高层建筑的形体造型进行设计的过程中，变形手法的合理运用能够是建筑更加富有创意。一般情况下，上窄下宽的建筑形体在重心位置、受力性能等方面都具有优势，能够增加高层建筑的牢固性。剥离手法是高层建筑设计中较为常见的方法之一，能够使高层建筑的形体造型更加丰富与具有层次，增加高层建筑的厚度。

3、结构设计

3.1结构体系的确定

根据建筑功能的使用要求，本工程为高尚住宅区，底层架空为酒店式大堂，并引入室外景观造景，为此，建筑对底层柱及剪力墙的布置位置有严格的要求，上部住宅部分要求室内方正实用。为了满足上述的要求，本工程采用框支剪力墙结构，在二层楼面设置转换层。因上部墙体多数无法直接落地或落于框支梁上，因而采用了箱高为230cm的箱形转换结构。利用箱体增加转换层的整体刚度，同时箱体的上下层板又增加了框支梁的抗扭性能。配合建筑使用功能合理布置抗侧力构件，以合理控制结构的总体刚度，使之既满足抗震要求又满足抗风的要求。将核心筒剪力墙落地，在建筑物外围及局部突出部位设置70-90cm厚的L型剪力墙，避免出现独立框支角柱，同时将中部部分剪力墙落地，以保证落地剪力墙的数量，满足上下刚度比的要求。本工程结构体系复杂并采用箱形转换，存在高宽比及长宽比超限等问题，进行了超限高层建筑工程抗震设防专项审查。

3.2框支层结构设计

3.2.1框支柱设计

本工程框支柱抗震等级为一级，轴压比限值为0.6。框支柱主要截面取1300X1300～1300X2300，计算结果表明，所有框支柱的受力较为均匀，轴压比从0.42～0.51，因此，箱形转换层下框支柱的变形一致性较好。框支柱的剪力设计值应按柱实配纵筋计算并乘以放大系数1.1，剪压比控制在0.15以内。柱内全部纵向钢筋的配筋率不<1.2%，箍筋沿柱全高采用不小于Φ12@100井字复合箍，体积配箍率均不<1.5%，使柱具有-定的延性，实现强剪弱弯。

3.2.2剪力墙设计

本工程核心筒落地剪力墙厚40cm，除核心筒外，在建筑四角布置70～90cm厚的L型剪力墙。为了使混凝土的受压性能改善，增大延性，设计中控制墙肢的轴压比不大于0.5。墙体的水平和竖向分布筋除满足计算要求外，同时也满足0.3%的最小配筋率的限值。底部加强区的剪力墙中按规范要求设置约束边缘构件，约束边缘构件的纵筋配筋率控制≥1.2%，箍筋不<Φ12@1OO，体积配箍率控制≥1.4%，同时，对长厚比<5的短墙在计算中按柱输入计算进行比较，其结果显示，短墙按墙和按柱计算的结果大致一致。

3.2.3框支梁的设计

本工程框支梁抗震等级为一级。对于两端搁置于框支主梁上的框支次梁，其受力类似简支梁，跨中底筋较大，支座面筋基本按构造要求配置。

本工程的框支主梁的梁高23Ocm（即箱体高度）于梁顶和梁底各设置一层20cm厚的箱板，梁截面尺寸按剪压比0.15控制。梁主筋配筋率除满足计算外，还不小于0.5%，上部主筋沿梁全长贯通，下部主筋全部直通到柱或墙内，沿梁腹部设置不小于Φ16@150的腰筋，于梁中部设置-排Φ20的抗裂纵筋，抗裂纵筋根数同箍筋肢数，梁箍筋全长加密。

结语：

随着高层建筑的数量与规模也不断扩大，高层建筑的结构具有科学的内容与形式，造型具有艺术的内容与形式。高层建筑的造型艺术与结构合理性存在着一定的内在联系，在高层建筑设计的过程中，结构概念设计是造型创意的前提与基础。在高层建筑的结构构思与造型艺术的创造过程中，要实现结构科学美与造型艺术美的相互融合，使高层建筑既具有科学的结构设计，又具有艺术的造型设计。

参考文献：

[1]陈林.某高层建筑结构设计分析[J].建筑知识（学术刊），2012（11）.

[2]陈乔江.浅析高层建筑结构设计的特点与应用[J].中国科技博览，2013（30）.