高層建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

李晶

【摘 要】由于高層建筑的建筑空間向上發(fā)展，因而可以節(jié)約用地面積，在建筑面積與基地面積比值一定的條件下，有利于節(jié)約城市建設(shè)總投資。高層辦公建筑人員、機(jī)構(gòu)集中，方便相互的聯(lián)系，有利于提高工作效率。但高層建筑的平面系數(shù)低，單位造價(jià)高，管理費(fèi)用大，能源消耗大，對(duì)防火、安全疏散、建筑設(shè)備等還有許多特殊要求。本文闡述了高層建筑的建筑設(shè)計(jì)，提出了高層建筑設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意的問題。

【關(guān)鍵詞】高層建筑設(shè)計(jì)；要點(diǎn)分析

Analysis of Key Points in High - rise Building Design

Li Jing

（Shenzhen City International Building Design Co.， Ltd. Xi'an Branch Xi'an Shaanxi 710000）

【Abstract】As the high-rise building construction space upward development， which can save land area， in the building area and base area ratio of certain conditions， is conducive to saving the total investment in urban construction. High-rise office buildings， institutions focus， to facilitate mutual contact， is conducive to improving work efficiency. However， high-rise buildings with low plane coefficient， high cost of the unit， large management costs， energy consumption， fire， safe evacuation， construction equipment， there are many special requirements. This paper describes the architectural design of high - rise buildings， put forward the high - rise building design process should pay attention to the problem.

【Key words】High - rise building design；Point analysis

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，城市人口劇增，用地緊張，為滿足城市居民對(duì)住房的迫切需要和改善舊城的環(huán)境質(zhì)量，建造高層建筑是不可避免的。由于高層建筑的建筑空間向上發(fā)展，因而可以節(jié)約用地面積，在建筑面積與基地面積比值一定的條件下，有利于節(jié)約城市建設(shè)總投資。高層辦公建筑人員、機(jī)構(gòu)集中，方便相互的聯(lián)系，有利于提高工作效率。但高層建筑的平面系數(shù)低，單位造價(jià)高，管理費(fèi)用大，能源消耗大，對(duì)防火、安全疏散、建筑設(shè)備等還有許多特殊要求；對(duì)高層住宅來(lái)說，高層的住戶到地面活動(dòng)也不方便。所以，在計(jì)劃建造高層建筑時(shí)必須從實(shí)際出發(fā)，權(quán)衡利弊得失，綜合考慮其經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

1. 高層建筑的建筑設(shè)計(jì)

（1）隨著高層建筑的發(fā)展，決定了其結(jié)構(gòu)的合理性和科學(xué)性。高層建筑呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢(shì)：一是層數(shù)增多，高度增加。我國(guó)設(shè)計(jì)有80層以上的高層建筑，有的處于領(lǐng)先地位。二是新材料的開發(fā)應(yīng)用，新結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用。高性能混凝土材料在不斷發(fā)展，對(duì)高層建筑的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。三是平面布置與豎向體形更加復(fù)雜。現(xiàn)代高層出現(xiàn)了不規(guī)則、不對(duì)稱和曲線形的平面，主要是結(jié)構(gòu)分析技術(shù)和計(jì)算手段的提高為它創(chuàng)造了條件，需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加提高。四是耗能減震技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

（2）高層建筑的尺度設(shè)計(jì)，主要包括：一是整體尺度。整體尺度的均衡非常重要，設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)，一個(gè)造型美的高層建筑是建立要很好地處理裙房、主體和頂部的尺度關(guān)系；高層建筑各部分細(xì)部尺度的劃分是建立在整體尺度的基礎(chǔ)上的，各個(gè)主要部分應(yīng)有更細(xì)的劃分，尺度具有等級(jí)性，才能使各個(gè)部分造型構(gòu)成豐富。二是城市和街道尺度。高層建筑對(duì)城市各構(gòu)成要素也產(chǎn)生重大的影響；是城市的重要景點(diǎn)，不當(dāng)?shù)某叨葧?huì)對(duì)城市產(chǎn)生不良的影響；街道尺度是指高層建筑臨街面的尺度對(duì)街道行人的視覺影響。高層建筑主體因?yàn)槌叨冗^大，易向后退，使底層的裙房置于沿街部分，減少了高層建筑對(duì)街道的壓迫感。三是細(xì)部尺度。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)高層建筑中充分地把握各種尺度，結(jié)合人的尺度，滿足人的使用、觀賞的要求，必定能創(chuàng)造出優(yōu)美的高層建筑外部造型。

（3）高層建筑的生態(tài)設(shè)計(jì)要求應(yīng)該受到迫切的關(guān)注，因?yàn)檫@些地方資源消耗和環(huán)境污染相對(duì)嚴(yán)重，對(duì)全球自然資源和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生威脅。其主要內(nèi)容為：高層建筑營(yíng)運(yùn)系統(tǒng)的生態(tài)性設(shè)計(jì)。建筑平面與體型系數(shù)影響建筑采暖能量的需求，它不僅僅是一個(gè)熱工性能參數(shù)，這意味著減少體型系數(shù)可以降低舒適空間的平均成本，在常見的平面形式中，圓形平面可以擁有最小的外圍面積，其次是方形。每個(gè)建筑基址都有其特殊性，因此，高層建筑的設(shè)計(jì)毫不例外也與基址相關(guān)，通過建筑形式，植被和遮避帶最大限度地開發(fā)基址剩余區(qū)域的潛能。我們可以利用規(guī)劃建筑的平面形態(tài)和外墻以達(dá)到自然通風(fēng)和更有效的制冷，以減少對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的依賴。因此，高層建筑的“生態(tài)性”具有實(shí)現(xiàn)的意義，我們應(yīng)該從城市的宏觀層面、建筑本身的營(yíng)運(yùn)系統(tǒng)的中觀層面、建筑室內(nèi)環(huán)境的微觀層面進(jìn)行綜合考慮，實(shí)現(xiàn)建筑與現(xiàn)代城市未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展。

（4）高層建筑體形龐大，設(shè)計(jì)者往往貪大求高大部分精力放在追求立面形式和使用功能上而往往忽略生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、建筑設(shè)計(jì)節(jié)能意識(shí)淡薄，造成高能耗、低效益，影響常年使用，浪費(fèi)巨大，高層建筑的節(jié)能首先應(yīng)為設(shè)計(jì)者重視，從以下三個(gè)方面進(jìn)行考慮：一是優(yōu)化建筑位置及朝向設(shè)計(jì)。高層建筑的定位首先應(yīng)考慮對(duì)城市環(huán)境的影響容積率過高很難滿足日照要求，陽(yáng)光有著巨大輻射能量，寒冷地區(qū)的人們十分珍惜陽(yáng)光帶來(lái)的溫暖，因此，建筑的方位與節(jié)能有著直接關(guān)系，建筑南向開窗面積盡可能大些，在滿足采光條件下，北向、東向窗盡可能小些，從而獲，得更多的太陽(yáng)光線，減少熱損失，保持室內(nèi)舒適的溫度環(huán)境。二是優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計(jì)。目前，在寒冷地區(qū)常用的墻體做法有：頁(yè)巖陶粒混凝土空心砌塊；粘土空心磚與實(shí)心磚復(fù)合墻體；粘土實(shí)心磚或空心磚巖棉夾心復(fù)合墻體等，合適的建筑材料能夠提高建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能。三是影響建筑節(jié)能的其他因素。高層建筑外圍護(hù)墻體耗能量較大，占整個(gè)建筑耗能的25%左右。建筑的形體變化是建筑外露面積的主要因素之一，體形系數(shù)越大耗能越多，高層建筑的形體變化不宜過多、復(fù)雜，建筑保溫材料的選用，建筑構(gòu)造的合理性應(yīng)建立在科學(xué)、可靠的基礎(chǔ)上。

2. 高層建筑設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意的問題

2.1 防火的問題。總體布局要保證暢通安全。在樓道的設(shè)計(jì)上要保證人員的流動(dòng)暢通，便于緊急情況時(shí)人員的疏散。有采光設(shè)施或者照明系統(tǒng)，讓人員在疏散中能保證安全快速的撤離，已避免發(fā)生踩踏等其他傷害。合理進(jìn)行防火分區(qū)。在高層建筑的樓道內(nèi)消防器械、疏散通道必須合理的分區(qū)，做到在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，可以及時(shí)的采用滅火措施和人員疏散。消火栓的位置應(yīng)保證同層任何部分由兩個(gè)消防栓的水槍同時(shí)到達(dá)。做好建筑物室內(nèi)、外消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保證足夠的消防用水量和最不利點(diǎn)的滅火設(shè)備所需的水壓，水箱設(shè)置高度不夠而設(shè)置增壓系，水箱的消防儲(chǔ)水量單單對(duì)直接滅火而言，其意義幾乎為零。當(dāng)然為了使增壓系統(tǒng)正常工作，水箱的消防儲(chǔ)量仍然是必須的。消防水池容量越大越好、越安全，這種觀點(diǎn)是片面的。超規(guī)范設(shè)置談不上經(jīng)濟(jì)合理，水質(zhì)也難以保證。

2.2 抗風(fēng)的問題。預(yù)測(cè)到建筑物附近的氣流情況以及建筑物所發(fā)生的性狀。結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定破壞，疲勞破壞，過份變形而發(fā)生的屈服，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞都可以引起高層建筑的安全隱患。風(fēng)災(zāi)損壞的主要形態(tài)之一是工程結(jié)構(gòu)的損壞和倒塌，因此，工程抗風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算的合理和全面與否是工程安全的重要關(guān)鍵，抗風(fēng)設(shè)計(jì)也是工程結(jié)構(gòu)中的重要研究課題。

2.3 電氣的問題。

（1）消防電源與配電。高層建筑要求供電是第一供電電源必須是來(lái)自于兩個(gè)不同的發(fā)電廠，保證一個(gè)要時(shí)有遇到問題或者突發(fā)事件另一個(gè)也可以正常工作，從而確保建筑的正常運(yùn)行。第二供電電源來(lái)自于2個(gè)不同的區(qū)域變電站。第三、一個(gè)電源來(lái)自于區(qū)域變電所而另一個(gè)時(shí)自備的發(fā)電設(shè)備。

（2）應(yīng)急照明。當(dāng)高層發(fā)生火災(zāi)及其它災(zāi)害、故障時(shí)，導(dǎo)致正常照明系統(tǒng)中斷而啟用的照明，也稱事故照明。應(yīng)急照明的安裝要合理人性化，應(yīng)急照明主要安裝在疏散樓梯、消防電梯前室、消防控制室、自備電源室、變配電室、消防水泵房、防排煙機(jī)房的墻面上或者頂棚上。應(yīng)急照明包括疏散指示照明，即標(biāo)志出口位置的出口標(biāo)志燈和引導(dǎo)只想出口的指向標(biāo)志燈，滿足疏散通道的照明要求。

（3）電梯。電梯在設(shè)計(jì)中要保證位置合理，讓電梯的運(yùn)行中的噪音不要打擾用戶的正常生活。電梯的最大載荷也要根據(jù)居住結(jié)構(gòu)作相應(yīng)的調(diào)整，保證居住者在平時(shí)能方便的出行。電梯在遇到緊急情況是要有方便快捷的方法使人迅速撤離。為了保證電梯正常而安全的運(yùn)行，以利于救人、滅火，對(duì)此還要考慮排水設(shè)施、消防泵房、變配電站、柴油發(fā)電機(jī)放常常要設(shè)于高層建筑的地下室，如火地下室積水甚至被淹，滅火將從何談起。所以地下室排水與電梯井底排水時(shí)同等重要的電梯的供電系統(tǒng)要有兩套，一套是正常供電系統(tǒng)，另一套時(shí)當(dāng)有緊急情況是自備發(fā)電供電以保證電梯的正常運(yùn)行。

2.4 排煙的問題。高層的火災(zāi)事故中，絕大多數(shù)的人員傷亡都是因煙氣窒息、中毒，在不具備自然排風(fēng)條件的封閉樓梯間要設(shè)計(jì)在樓梯入）口處設(shè)置陽(yáng)臺(tái)或者凹廊。保證在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能排除煙，降低人員的傷亡。現(xiàn)在設(shè)計(jì)中為了提高使用面積，采取消防電梯與居住用電梯合用，消防電梯前室與防煙樓梯前室合用，采用常閉防火門。

2.5 垃圾處理。住宅的垃圾平均每人每天約有0.5～1KG。排除垃圾的方法有兩種：一種是住戶將垃圾用塑料袋裝好放在門外，由大樓管理人員收集，通過電梯運(yùn)至樓外；另一種是住戶將垃圾直接倒入樓內(nèi)的垃圾道再由收集間將垃圾運(yùn)出。前一種方法比較簡(jiǎn)單，但需要有良好的管理；后一種方法則要求設(shè)計(jì)專門的垃圾道及收集間。

2.6 防雷擊的問題。高層建筑防雷系統(tǒng)應(yīng)該按照“綜合治理，整體防御，突出重點(diǎn)，多重保護(hù)”的原則，充分利用高層建筑物的結(jié)構(gòu)，將防雷措施做好，進(jìn)行治理。找齊高層建筑物的頂端和其他易受雷擊的部位裝設(shè)避雷針或者避雷帶、避雷網(wǎng)。利用結(jié)構(gòu)中的主鋼筋作引下線，利用整個(gè)鋼筋混凝土基礎(chǔ)作接地裝置。在建筑物周圍用扁鋼做避雷帶。為了防止靜電感應(yīng)產(chǎn)生火花，建筑物內(nèi)的金屬物體和突出屋面的金屬物均要接地。