高層住宅建筑設(shè)計(jì)與優(yōu)化

汪健

摘要：高層住宅建筑設(shè)計(jì)需要考慮和協(xié)調(diào)多個(gè)方向的問(wèn)題，力求能夠降低工程建設(shè)的成本消耗，避免出現(xiàn)工程質(zhì)量問(wèn)題，協(xié)調(diào)環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約，遵循國(guó)家的法律法規(guī)，提升原材料使用效率等。隨著我國(guó)城市化發(fā)展進(jìn)程逐漸深化，高層建筑已經(jīng)成為城市建設(shè)中常見(jiàn)的建筑種類，為了保證建設(shè)過(guò)程安全穩(wěn)定、居民使用便捷舒適，在高層住宅設(shè)計(jì)階段則需要保證建設(shè)安全、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。在本文的研究中詳細(xì)論述了高層住宅建筑設(shè)計(jì)相關(guān)事宜，以《湖北孝感孔雀城項(xiàng)目》進(jìn)行實(shí)例分析，力求能夠?yàn)槲覈?guó)建筑領(lǐng)域提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑;設(shè)計(jì)優(yōu)化;研究

引言

在城市化建設(shè)逐漸邁進(jìn)的背景下，高層建筑能夠有效節(jié)約城市土地資源，獲得單位土地面積的最優(yōu)使用效果。城市中高層建筑、非線性建筑、大跨度建筑等新興的建筑模式成為了當(dāng)下建筑領(lǐng)域的“新興力量”。為了保證高層建筑的質(zhì)量?jī)?yōu)良、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，需要在設(shè)計(jì)階段重視其結(jié)構(gòu)問(wèn)題、安全性問(wèn)題、成本消耗問(wèn)題等，力求能夠滿足消費(fèi)者、城市規(guī)劃、環(huán)境發(fā)展等各個(gè)方面的需求。

1、高層住宅建筑設(shè)計(jì)概述

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是住宅工程中關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)之一，高層建筑的建設(shè)難度與工作量可想而知，而安全科學(xué)的設(shè)計(jì)能夠保證施工階段的穩(wěn)定性和安全性。高層住宅建筑設(shè)計(jì)可分為以下幾個(gè)階段。

（1）建設(shè)立項(xiàng)階段：企業(yè)需要配合相關(guān)部門(mén)和工作人員，詳細(xì)規(guī)劃工程選址區(qū)域，對(duì)其地質(zhì)條件、水文條件進(jìn)行研究【1】。

（2）建筑設(shè)計(jì)階段：需要根據(jù)建筑的使用需求、功能需求定位，了解建筑周?chē)h(huán)境的地理位置，以及與其他建筑、功能分區(qū)之間的關(guān)系，而后提出合理的解決方案，通過(guò)設(shè)計(jì)人員商議、企業(yè)評(píng)估等方式不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，為后續(xù)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

（3）在施工圖設(shè)計(jì)階段：需要建設(shè)一支具有專業(yè)設(shè)計(jì)能力的人才隊(duì)伍，對(duì)高層建筑的荷載量、抗震能力加以分析，建模計(jì)算并多人協(xié)同合作進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)。

根據(jù)資料整合和研究能夠看出，高層建筑的設(shè)計(jì)周期較短，工作人員承擔(dān)的設(shè)計(jì)工作較為繁重，短時(shí)間內(nèi)完成的設(shè)計(jì)工作勢(shì)必會(huì)存在一定問(wèn)題。需要組織工作小組，按照流水線的作業(yè)形式實(shí)現(xiàn)多人共同設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)前期需要在企業(yè)中舉辦評(píng)審會(huì)議，不斷優(yōu)化高層建筑中的設(shè)計(jì)形式、結(jié)構(gòu)布局、參數(shù)設(shè)定等，杜絕建筑設(shè)計(jì)中的不合理因素。

2、高層住宅建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

2.1科學(xué)選址

在建筑地點(diǎn)選擇階段，需要對(duì)建設(shè)區(qū)域進(jìn)行布局研究，了解建筑周?chē)h(huán)境的地理位置，以及與其他建筑、功能分區(qū)之間的關(guān)系，根據(jù)工程建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)和地質(zhì)勘察的數(shù)據(jù)進(jìn)行選址。規(guī)避不利因素，分析工程建設(shè)對(duì)地質(zhì)環(huán)境、周?chē)匀画h(huán)境的影響，科學(xué)設(shè)計(jì)施工方案，避免施工過(guò)程中出現(xiàn)影響。設(shè)計(jì)師在選址過(guò)程中需要掌握建筑區(qū)域內(nèi)環(huán)境與高層的契合程度，勘測(cè)工地區(qū)域，整理地表水、地下水資源情況，確定施工周?chē)墓δ軈^(qū)劃和結(jié)構(gòu)布局，以宏觀的角度開(kāi)展設(shè)計(jì)工作。

在城鄉(xiāng)建設(shè)的背景下設(shè)計(jì)高層建筑，需要防止高層建筑影響城鄉(xiāng)融合、鄉(xiāng)村建設(shè)、城市現(xiàn)代化建設(shè)的步驟，需要了解建設(shè)區(qū)域的交通情況，在不破壞當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)交通結(jié)構(gòu)、不影響區(qū)域發(fā)展需求的基礎(chǔ)上施工建設(shè)。利用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念，選擇新型工藝，以節(jié)能、環(huán)保、高效的建設(shè)理念設(shè)計(jì)建筑【2】。

2.2合理設(shè)計(jì)

高層建筑設(shè)計(jì)進(jìn)程中需要堅(jiān)持科學(xué)設(shè)計(jì)、合理設(shè)計(jì)的原則，秉承著我國(guó)對(duì)高層建筑的建設(shè)需求，在可持續(xù)的視角上開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，降低工程建筑的資金成本消耗。設(shè)計(jì)人員需要細(xì)化施工流程，制定不同環(huán)節(jié)的施工方案，掌握現(xiàn)代化高層建筑的理念和方式。高層建筑在建設(shè)的過(guò)程中需要用到框架式結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配式結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)合的結(jié)構(gòu)，按照建筑的平面、立體要求，明確建筑使用的工藝類型是否具有抗震能力。還需要設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑所處的環(huán)境好進(jìn)行研究，例如，地基中的土壤特點(diǎn)、是否經(jīng)常出現(xiàn)強(qiáng)降水等惡劣天氣，場(chǎng)地環(huán)境是否能滿足深基坑建設(shè)需求等，而后設(shè)計(jì)人員需要選擇質(zhì)量?jī)?yōu)良、性能穩(wěn)定的原材料用于建設(shè)。例如，在我國(guó)東部沿海地區(qū)，經(jīng)常出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)、降雨的區(qū)域，在高層建筑建設(shè)總需要將選擇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較大的剪力墻，保證建筑的抗震效果優(yōu)良。并且建筑平面隔墻平整不露柱角的剪力墻結(jié)構(gòu)，盡量把剪力墻布置在外墻、分戶墻、樓電梯間、固定隔墻內(nèi)。

在高層建筑設(shè)計(jì)初期，為保障居民的使用需求和審美需求，可向廣大居民發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷，明確居民對(duì)高層建筑的使用需求，將建筑企業(yè)的自身資源、建筑成就向群眾介紹，保障群眾的知情權(quán)。與此同時(shí)，企業(yè)也需要學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的建筑經(jīng)驗(yàn)，研究高層建筑的成功案例，以與時(shí)俱進(jìn)的視角開(kāi)展工程方案設(shè)計(jì)，保證工程項(xiàng)目既能夠滿足消費(fèi)者的需求，還能夠具備安全性、科技性、觀賞性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)與研究，測(cè)定建筑抗震、抗風(fēng)的能力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果留有一定的“機(jī)動(dòng)數(shù)值”，確保高層建筑建成之后能夠萬(wàn)無(wú)一失【3】。

在高層建筑的設(shè)計(jì)階段需要秉承著合理性、科學(xué)性的原則，盡量精簡(jiǎn)工程設(shè)計(jì)圖紙、成本消耗等，避免出現(xiàn)不必要的資源浪費(fèi)現(xiàn)象。由于高層建筑的建設(shè)流程較為復(fù)雜，建設(shè)需求較高，施工階段面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)和干擾因素較多，為了避免使用階段出現(xiàn)不可抗的客觀因素影響施工效果，如構(gòu)件延性性能、溫度應(yīng)力、鋼筋錨固長(zhǎng)度等因素，需要采用靈活多樣的施工建設(shè)技術(shù)，保證工程實(shí)施能夠滿足建筑企業(yè)、法律法規(guī)的要求。在此基礎(chǔ)上，可以分析區(qū)域內(nèi)高層建筑的施工案例和需求，詳細(xì)研究其中影響工程進(jìn)度的因素，制定一套抵抗和規(guī)避外界風(fēng)險(xiǎn)因素的策略，避免出現(xiàn)工程暫停、工程中斷的現(xiàn)象。

2.3抗震減災(zāi)性能

在高層建筑的設(shè)計(jì)階段，需要全面了解建筑抗震方面的需求和標(biāo)準(zhǔn)，保證建筑物設(shè)計(jì)在絕對(duì)安全的條件下進(jìn)行，一旦工程建設(shè)失去的安全保障，對(duì)于建筑工人、居民而言都是十分嚴(yán)重的影響，且安全問(wèn)題出現(xiàn)基本上都是不可逆的，會(huì)嚴(yán)重影響建筑企業(yè)的社會(huì)形象、消費(fèi)者與工作人員的人身安全。高層建筑的抗震設(shè)計(jì)需要結(jié)合抗震工程的等級(jí)分類表，根據(jù)建筑物的使用區(qū)間確定抗震級(jí)別，而后開(kāi)展設(shè)計(jì)工作【4】。

在確保建筑整體安全的基礎(chǔ)上才能夠完善后續(xù)的設(shè)計(jì)理念和方案，增強(qiáng)建筑的視覺(jué)效果。鑒于此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，需要將安全意識(shí)、安全建筑作為設(shè)計(jì)的首要原則，了解建筑物所處的地理位置，明確不同等級(jí)地震對(duì)建筑物的影響。我國(guó)國(guó)土面積較為廣闊，不同區(qū)域的地震分布情況也是不同的，設(shè)計(jì)前期需要了解不同省市和地區(qū)地震歷史、地震影響。在掌握建筑物地基承載力的基礎(chǔ)上，對(duì)房屋建筑進(jìn)行抗震實(shí)驗(yàn)，保證建筑物能夠應(yīng)對(duì)地震的基礎(chǔ)上，進(jìn)行房屋建設(shè)成本控制工作。值得注意的一點(diǎn)是，在房屋建筑過(guò)程中需要選擇新型建筑材料，降低房屋建筑自身重量，提升其抗震能力。

3、以《湖北孝感孔雀城項(xiàng)目》為例

3.1項(xiàng)目概述

規(guī)劃凈用地面積：29682.34㎡（44.52畝）;

規(guī)劃用地性質(zhì)：商住混合用地;

用地位置：迎賓大道與武南路交匯處;

容積率：≤2.5;

建筑密度：≤30%;

綠地率：≥30%;

建筑限高：80米;

商業(yè)建筑面積占總建筑面積：≤10%;

停車(chē)位配比：按國(guó)家相關(guān)規(guī)范要求執(zhí)行。

3.2設(shè)計(jì)理念

延續(xù)古典中軸式的傳統(tǒng)規(guī)劃布局，營(yíng)造傳統(tǒng)禮制的儀式感，追求現(xiàn)代品質(zhì)空間，用現(xiàn)代手法演繹古典美學(xué)，打造品質(zhì)社區(qū)。項(xiàng)目用地西北側(cè)為大型生態(tài)湖泊楊汊湖，周邊未來(lái)配套設(shè)施完善，景觀資源優(yōu)越。具體如圖1所示。

3.3方案比較

項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用三個(gè)設(shè)計(jì)方案，其設(shè)計(jì)效果如圖2、3、4所示。

方案一：1、高層+高層，住宅南北向錯(cuò)開(kāi)式排布，減少建筑空間閉塞感。2、沿迎賓大道設(shè)置沿街商業(yè)，結(jié)合城市綠帶打造風(fēng)情化商街，開(kāi)閉所結(jié)合景觀布置，減少干擾，住戶使用效果佳。

方案二：1、高層+小高層，總圖整體布局較為局促。空間形式單一，缺少集中綠化，品質(zhì)感較低。

方案三：1、高層+洋房，沿街面展示效果較弱。2、高、低區(qū)沒(méi)有明顯分區(qū)，住戶使用感不佳。

綜上分析，選擇方案一，為項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案。

3.4附屬設(shè)計(jì)分析

消防設(shè)計(jì)：小區(qū)內(nèi)消防車(chē)道為環(huán)狀道路，連接各個(gè)消防登高場(chǎng)地。設(shè)計(jì)寬度為4米消防車(chē)道，車(chē)行道路設(shè)計(jì)寬度為6米。景觀分析圖：三重景觀體系，層級(jí)化景觀系統(tǒng)，營(yíng)造高端品質(zhì)社區(qū)。城市綠化公園+入口景觀廣場(chǎng)+中央大花園+組團(tuán)景觀。

景觀設(shè)計(jì)：三重景觀體系，層級(jí)化景觀系統(tǒng)，營(yíng)造高端品質(zhì)社區(qū)。城市綠化公園+入口景觀廣場(chǎng)+中央大花園+組團(tuán)景觀。

給水市政設(shè)計(jì)：本工程南側(cè)為武南路，東側(cè)為迎賓大道，迎賓大道上有DN500城市自來(lái)水管，供水壓力約為0.2MPa。擬在迎賓大道接入一條DN150給水管道。

雨污水市政設(shè)計(jì)：本工程規(guī)劃有DN500城市污水管和DN1000城市雨水管。

供電市政設(shè)計(jì)：一路10kV高壓電源由當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)引來(lái)，電纜采用穿管埋地或地下室橋架敷設(shè)方式至園區(qū)開(kāi)閉所。同時(shí)設(shè)置一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。

燃?xì)馐姓O(shè)計(jì)：在迎賓大道有市政燃?xì)庵Ч芫€。

4、結(jié)論與建議

針對(duì)高層建筑的設(shè)計(jì)，需要在保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性基礎(chǔ)上，開(kāi)展延伸設(shè)計(jì)，追求良好的視覺(jué)效果、居住舒適度等。在保證設(shè)計(jì)理念和方式符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，采用科學(xué)的結(jié)構(gòu)形式，規(guī)范工程建設(shè)造價(jià)，提升建筑可行性。與此同時(shí)，還需要在設(shè)計(jì)初期對(duì)建設(shè)區(qū)域的氣候環(huán)境、地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)勘察，尋找大量數(shù)據(jù)為工程建設(shè)奠定基礎(chǔ)，避免出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，有效提升高層建筑建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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