基于限額要求的超高層建筑設(shè)計策略

【摘要】近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市土地資源緊缺問題正日益嚴(yán)重，在此背景下，城市中出現(xiàn)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(jié)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(jìn)行設(shè)計時，必須要基于限額要求來進(jìn)行合理的設(shè)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(shè)計策略進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】限額要求;超高層建筑;建筑設(shè)計;設(shè)計策略

當(dāng)前我國的建筑工程正逐漸趨向超大、超高及功能復(fù)雜的方向發(fā)展，這一方面節(jié)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(shè)計提出了更高的要求。建筑設(shè)計是建筑工程開展過程中的最重要環(huán)節(jié)之一，工程的一切施工工作都需要依照建筑設(shè)計方案來進(jìn)行開展，所以只有先保障了建筑設(shè)計的科學(xué)性、合理性與可行性，才能夠保障建筑工程的質(zhì)量。而在超高層建筑設(shè)計中，不但要遵循一般建筑設(shè)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?wù)劵谙揞~要求的超高層建筑設(shè)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(wù)中心區(qū)，地處各重要街道、廣場、商業(yè)大廈及政府部門的中心交匯區(qū)，周邊規(guī)劃條件比較確定。本項目占地總面積約8800平方米，規(guī)模為15×104平方米，結(jié)構(gòu)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(shè)計難點分析

由于超高層建筑的特點是體型巨大、規(guī)模較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)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(shè)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(shè)計出兼具經(jīng)濟(jì)性、實用性以及美觀性的超高層建筑，是一項非常大的挑戰(zhàn)。在超高層建筑的實際設(shè)計過程中，會涉及到許多方面的內(nèi)容，例如結(jié)構(gòu)選型設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計、垂直交通設(shè)計以及立面設(shè)計等等，并且這些不同方面之間是相互關(guān)聯(lián)和相互影響的，因此設(shè)計起來十分復(fù)雜，一旦有任何一個方面的設(shè)計不夠合理，均可能會直接影響到建筑的整體品質(zhì)和造價。

3、基于限額要求的超高層建筑設(shè)計策略

3.1結(jié)構(gòu)選型設(shè)計

在超高層建筑中結(jié)構(gòu)占比較大，并且超高層建筑的主體結(jié)構(gòu)形式較多，常見的有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、束筒結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)以及巨型支撐結(jié)構(gòu)等。一般情況下，一個超高層建筑工程的主體結(jié)構(gòu)既可由其中某個體系單獨構(gòu)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(jié)構(gòu)體系。根據(jù)本項目的實際情況，選擇框筒與筒中筒組合的結(jié)構(gòu)體系最為合適，其中框筒結(jié)構(gòu)可以增大柱網(wǎng)間距、提高布局的靈活性，而筒中筒結(jié)構(gòu)則可以節(jié)約材料用量、降低工程造價。

3.2標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計

通過將無數(shù)個不同高度的水平面進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)層。而超高層建筑的塔樓空間設(shè)計，正是從各個標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計入手的。大多數(shù)的超高層建筑的標(biāo)準(zhǔn)層面積都在2500-3000平方米，其中核心筒占比26%-30%，辦公區(qū)域進(jìn)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(jù)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(chǔ)上，初步給出了三個標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)深超限，因此最終選擇以②方案為基礎(chǔ)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計。

3.3垂直交通設(shè)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(biāo)準(zhǔn)層面積較小，但人流量大并且人流集中，所以垂直交通設(shè)計成為了一大難點。通常情況下，當(dāng)建筑層數(shù)大于25層時，就需要對電梯采用分區(qū)設(shè)計，不同的電梯群組負(fù)責(zé)運送不同區(qū)間的乘客，這樣既可以方便乘客直達(dá)想要去的樓層，又可以大大提高運送效率。如果建筑層數(shù)過多，采用電梯分區(qū)設(shè)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(qū)的設(shè)計形式，將空中大堂當(dāng)作一個轉(zhuǎn)運站。根據(jù)本項目的實際情況，初步給出了三個垂直交通設(shè)計方案：①采用空中大堂+分區(qū)的設(shè)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(qū)的設(shè)計形式，安裝雙轎廂穿梭梯，電梯井道共計20個;③采用分區(qū)設(shè)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(fā)現(xiàn)，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(shè)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(shè)計

影響超高層建筑立面設(shè)計的因素有很多，包括結(jié)構(gòu)因素、材料因素、設(shè)備因素、施工因素、環(huán)境因素、歷史文脈因素以及可持續(xù)發(fā)展的建筑理論因素等等。超高層建筑的立面設(shè)計需遵循三個基本原則：經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)性、實用性以及美觀性，是一項較大的設(shè)計難點。根據(jù)本項目的實際情況，外立面設(shè)計需簡約、精致，基于此要求，對兩種幕墻系統(tǒng)進(jìn)行了方案比對：①全玻璃幕墻的系統(tǒng)，外觀樸實細(xì)膩，以簡潔明快的豎線條為主，可使建筑外觀顯得謙虛、低調(diào);②石材+方窗的平整外觀，注重建筑細(xì)節(jié)處的精細(xì)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(zhì)。其中①方案造價偏高，而②方案既更符合本項目的設(shè)計理念、又造價較低，所以最終選擇了②方案。

結(jié)語：

綜上所述，基于限額要求的超高層建筑在設(shè)計過程中往往會涉及到許多方面的內(nèi)容，包括結(jié)構(gòu)選型設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計、垂直交通設(shè)計以及立面設(shè)計等等，因此只有先把握好每個方面的設(shè)計，才能夠提高超高層建筑的整體設(shè)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(xué)歷，研究方向：建筑設(shè)計。