基于高层建筑设计的研究

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　　摘    要：随着我国经济的飞速发展，越来越多的人进入城市谋求生活，这也使得中国的城市化进程越来越快，城市用地越来越紧张，大量的高层建筑在城市中犹如春笋般长了出来。为了更好的保证高层建筑的可靠性，开发商和设计单位需注重对高层建筑的设计进行整体的优化，从多因素、多角度考量建筑设计的科学性和可靠性。同时，高层建筑由于其建筑结构与建筑的整体性以及使用性能是息息相关的，因此本文将从高层建筑结构设计的影响因素着手，并对高层建筑结构设计中存在的问题以及其解决措施进行探讨。
　　关键词：高层建筑;建筑设计;建筑设计研究
　　1   引言
　　随着城市化建设的不断推进，导致了城市用地越来越少，那么解决空间利用率将是下一个发展契机所需要解决的问题。高层建筑便是在这个难题之下最为直接的解决方案，同时也是就现有的技术而言最有效的解决方案。但是，高层建筑对比普通建筑向设计结构、施工质量、建筑材料以及施工技术提出了更高的要求，建筑的高度越来越高其难度也越来越大。在高层建筑的结构设计阶段，设计不仅仅需要考虑建筑的可靠性、耐久度、整体性以及抗震消防等，还需要对以往传统建筑无需考虑的高层居住舒适度、出行便捷度以及出现火灾等情况的疏散效率等方面都需要进行综合考虑。
　　2  影响高层建筑结构设计的因素和相关要点
　　2.1  风荷载和地震作用及建筑功能需求的影响
　　由于高层建筑的高度非常高，因此无论是在修建阶段，还是投入使用之后，其受到环境因素的影响也是非常大的，其中对建筑影响最大的便是风荷载和地震波，同时这也是现有高层建筑设计结构优化的突破口之一。对于高层建筑而言，相关工作人员必须对施工地的各项环境数据进行完整的收集，通过多年环境数据的分析，从而使得高层建筑的风荷载和地震设防烈度等内容得到最大程度的优化，从而确保高层建筑结构设计的可靠性。同时，高层建筑往往会区分多个功能区，在设计初期设计师也需要和相关开发商对建筑所需要包含的功能以及艺术方面的要求进行探讨，使得设计师在进行建筑结构设计时候可以充分考虑这方面的因素，使得该高层建筑可以更好的满足用户的使用需求和精神需求。
　　2.2  使用者的舒适度和使用体验
　　以人为本的理念始终贯穿于建设行业，也是建筑设计所遵循的设计宗旨。社会在不断的进步，也推动着人们的生活水平在不断的提高。那么也意味着人们对于建筑和居住的环境提出了更高的要求，想要让消费者接受高层建筑并让其买单，不仅仅需要让建筑的设计上满足人们的审美需求，还需要在建筑的舒适性和安全性上进行突破。设计师在对高层建筑开始设计工作之前，需要对目标客户的居住需求和喜好进行调查，积极引入多种环保技术和智能技术，打造高科技的环保的高层建筑，在保证美观的同时尽全力提升居住和使用体验。同时，在建材的选用上，需要保证材料质量的基础上，确保材料的绿色环保没有对人体的有害物质，以此从根本上满足人们对于建筑的多样化需求[1]。
　　3  高层建筑结构设计中存在的问题
　　3.1  计算模型问题
　　就目前所使用的专业设计软件而言，所有的建筑设计基本都以整栋楼为单位，所有的梁和柱都参与到软件的計算和分析中去。但是对于部分的相交梁而言，虽然其截面尺寸存在一定的不同，但是相互之前不存在主、次的关系，那么就需要设计人员在施工图绘制时着重关注配筋形式与受力分析直接的匹配程度。同时，在一部分三维空间分析软件中，虽然可以对梁的抗扭刚度进行计算和模拟，但是由于软件程序并没有将楼板对梁的约束作用计算在内，因此也会使得实际与计算机模拟存在一定的差距，从而导致框架边梁的扭矩一样非常大。对此，设计师可以尝试通过铰支座替代次梁支座的使用，并配以相关构造对其进行处理，便可以很好的解决这个问题[2]。
　　3.2  受力性能问题
　　随着建筑高度的不断升高，其受力性能也在不断降低。因此，设计人员在设计开始之前，需要对建筑施工地进行全面的勘察，其中包括水文、地质条件、地下交通以及地下线缆等信息进行全面调查，并依照这些资料对建筑的各项受力性能数据进行准确分析，以便未来开展高层建筑结构设计时能以最高效率完成设计方案。同时，设计工作者需要以相关部门的审核人员对高层建筑结构的空间特征进行详细的认证分析，并利用相关的计算机模拟软件对高层建筑结构的受力性能进行模拟计算分析，从而最大程度的确保整体建筑的安全性[3]。
　　4  高层建筑结构设计的基本原则及注意事项
　　4.1  增大高层建筑的抗侧刚度
　　高层建筑的关键点在于其横向刚度，解决横向刚度的关键在于提高建筑结构中主要抗侧力构建之一的钢筋混凝土核心筒的刚度，加大其筒体外壁的厚度可以使得整个结构的横向刚度加大。同时，在设计的过程中则需要确保框架柱横截面的设计可以很好的满足轴压比和承载力的相关设计要求。当楼层不断升高后，钢筋混凝土结构、混合结构框架型钢以及核心筒的抗侧刚度，往往会无法达到层间位移角的相关要求，那么就需要采用由桁架将核心筒和外框筒连接起来，从而形成的加强层，以此来让整个建筑结构的抗侧刚度和扭转刚度增加，从而使得其满足高层建筑的结构要求。
　　4.2  需要优化高层建筑结构设计方案
　　一份好的高层建筑结构设计不仅仅要满足其可靠性要求，还需要满足经济性、艺术性以及高技术条件等，因此高层建筑结构设计时需要在保证其符合结构力学的基础上，对整体的结构设计进行优化和简化。例如，如果施工地点存在较为屏藩的地质活动，其土质疏松水含量较高，那么在设计结构应力的时候需要综合竖面与平面的规则，并结合当代先进的设计技术和专业施工技术，通过多方面的协调从而使得高层建筑结构设计最优化。同时，在设计确定下来之后，如果需要对设计进行修改，需要联合施工单位、建设单位以及设计单位进行共同的研讨和审核。并且，对于整体工程质量也要严格把控，必须严格按照设计的技术要求进行施工建设，对施工进程进行实时的监控，一旦发现违规操作或者安全隐患立即上报相关部门进行处理[4]。
　　5  结束语
　　高层建筑的设计质量将对后期的施工和建筑的投入使用都会造成影响，因此在设计过程中设计师应该直面设计中的关键性要点，并采取有效的解决措施和方法使得高层建筑结构得到更优的设计，以便提高高层建筑的安全性，从而推动建筑行业的健康发展。
　　参考文献：
　　[1] 徐峰，张国强，解明镜.基于集成化设计的高层建筑生态设计策略[C].中国可持续发展论坛——中国可持续发展研究会学术年会青年学者论坛，2006.
　　[2] 夏大为，包莹， XiaDawei，et al.基于绿色被动式设计的高层办公建筑设计探索——以广州移动指挥中心方案设计为例[J].华中建筑，2015（5）：40～43.
　　[3] 戴琼，张燕龙.超高层酒店建筑设计研究——基于两个项目的图解分析和一次设计实践的回顾与思考[J].城市建筑，2014（16）：30～33.
　　[4] 万邦伟，胡婷婷，陶鹤友，et al.基于太阳能复合一体化系统下的高层建筑节能设计研究——以SBDE2016挑战杯太阳能建筑设计与工程大赛参赛作品“高·光”为例[J].现代城市研究，2018（11）：106～112.
　　作者简介：
　　王俊（1982—）男，汉族，浙江义乌，本科，建筑设计助理 工程师，研究方向：建筑设计。
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