高層建筑設計的影響因素及設計原則

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摘要：本文通過對高層建筑設計過程中可能的影響因素進行分析研究，總結提出高層建筑的設計的設計原則。

關鍵詞：高層建筑設計 影響因素  設計原則 近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科學技術水平的飛速提高，高層建筑數(shù)量越來越多。同時我國大中城市土地價格一路飛漲，出現(xiàn)了不少的所謂地王。這就導致兩種結果：開發(fā)商千方百計追求高容積率和房價的節(jié)節(jié)攀升。但是一方面開發(fā)商為了提高賣點也要求高品質(zhì)的建筑和周圍環(huán)境，從而達到經(jīng)濟利益最大化。在這種情況下，高層建筑特別是高層住宅日益成為開發(fā)商的首選。 高層建筑的出現(xiàn)在保證容積率的基礎上降低了建筑密度，從某種程度上說，高層建筑恰恰符合當前的節(jié)能減排的精神，是節(jié)能省地的一項重要的措施。由于高層建筑的平面相似，重復建筑面積巨大，如果對高層建筑設計進行合理的優(yōu)化，一則可節(jié)約土建成本，降低總造價；再則可節(jié)約資源，帶來良好的社會效益，符合創(chuàng)建節(jié)約型社會的要求。所以有必要對高層建筑設計的影響因素和設計原則進行探索和總結，以指導以后的學習工作。 一、影響因素 同其他建筑形式一樣，高層建筑作為一個物質(zhì)存在，必然和周圍環(huán)境進行著或多或少的物質(zhì)、能量和信息的交流。也就是說高層建筑與周圍環(huán)境密不可分，受到周圍許多因素的影響。要想設計出良好的方案就必須充分考慮這些因素，綜合權衡利弊。 大體分來，影響高層建筑設計的因素可以粗略從影響平面和影響豎向兩個方面來考慮。   1.影響平面的因素： 建筑標準層是建筑設計當中最常遇見的環(huán)節(jié) ，只要涉及到多層 、高層的問題都不可避免地提及標準層的相關內(nèi)容，其包含的建筑形式廣泛 ，所涉及的設計理論和思想也最為實際。由此可見標準層在建筑設具有舉足輕重的作用 。建筑師的創(chuàng)作思想、城市規(guī)劃、環(huán)境、能源、結構材料、功能、造型等， 都是決定標準層平面的客觀物質(zhì)基礎。而對平面形式發(fā)生決定性的影響。 A外部因素 1) 交通 交通分為靜態(tài)交通和動態(tài)交通，動態(tài)交通又分為人行和車行，建筑師在組織內(nèi)外交通時一定要充分考慮周圍的交通現(xiàn)狀和合理的預計未來的交通狀況，做到高瞻遠矚，著眼于現(xiàn)在，放眼于未來。通過合理的規(guī)劃設計，改造不合理的交通現(xiàn)狀。樹立效率意識，使內(nèi)外交通合理互動，使其形成有機、高效的整體。高層建筑中的交通核在標準層中起的最大作用就是交通連接與安全疏散作用 ，處理好交通問題是標準層設計成功的關鍵 ，也是保證整棟建筑能夠高效、安全 、便捷運營的決定性因素。 2) 消防 消防作為平面設計的主要考慮因素，結合建筑的層數(shù)和建筑的面積，平面的交通疏散會有不同。同時要靠慮整個建筑的與周圍建筑的消防間距和消防疏散問題，做到防患于未然。例如：根據(jù)防火規(guī)范要求確定建筑之間的防火間距和疏散距離及疏散寬度，是我們設計一個建筑內(nèi)部交通疏散和外部交通組織時不容忽視的一個方面。 建筑的消防非常復雜， 現(xiàn)有的多、高層建筑的定義主要是根據(jù)消防設備的能力和消防方式不同而確立的， 說明消防問題對于建筑的影響很大， 要加以足夠的重視。尤其對于作為承載復雜功能空間高效運行的高層建筑標準層來說， 合理的疏散路徑及消防救助措施體系更是不容忽視， 在標準層設計中稍有不甚造成的后果將不堪設想。 3) 周圍環(huán)境 這里指的環(huán)境的是狹義的建筑基地地形、地貌、景觀、氣象、周圍建筑現(xiàn)狀等自然環(huán)境。這些都直接、間接地影響到建筑物的平面形狀。環(huán)境影響可從三個角度去分析， 分別為城市環(huán)境、基地環(huán)境及氣候環(huán)境。 城市環(huán)境是建筑的一個相對微觀的一個影響因素。通過考慮周圍城市環(huán)境的特點，來確定整個或者部分標準層的功能布局。例如，周圍都是住宅區(qū)而缺少商業(yè)建筑，就非常有必要設計高層建筑底層帶商業(yè)以滿足城市環(huán)境的需要。  “ 因地制宜”是建筑設計的一個基本準則。建筑標準層平面形狀多受基地大小、形狀、位置朝向的影響：小塊方整基地， 多選幾何形標準層平面；地塊若窄而長時， 就不宜采用進深大的平面， 多選擇狹長形狀， 適于選取線形標準層平面；地處十字口， 丁字口， 銳角交叉口或地塊小而不規(guī)則時， 建筑標準層平面形狀就要針對具體的地形、朝向而精心設計， 在滿足功能要求的基礎上， 建筑形象要從各方面收到良好視覺效果， 對標準層平面進行凹凸曲折、立面切割等處理手法與地塊相適應，這樣也就能夠設計出能夠從周圍環(huán)境中有機生長出來的建筑。 氣候環(huán)境的影響有會通過多方面來影響平面設計，這將在下面的詳細論述。 4) 朝向 在建筑設計中設計師往往強調(diào)良好的朝向，通過總結不難發(fā)現(xiàn)，所謂好的朝向就是具有良好采光通風或景觀資源的朝向。 對于平面功能復雜的標準層平面要分析周圍景觀與平面功能的關系，確定朝向的優(yōu)劣順序，根據(jù)功能的優(yōu)先等級，合理確定各個功能的良好朝向，使得各個功能各得其所。避免景觀資源的浪費。對于采光通風的追求在高層住宅中體現(xiàn)的尤為重要。由于高層建筑的標準層往往就是十幾個或幾十個，有必要對高層住宅建筑的朝向進行反復斟酌，如果草草了事，成為設計的敗筆，后果不堪設想。 5) 風向 風向特別是常年主導風向?qū)ㄖO計的影響也是不容忽視的，對于城市局部的小氣候環(huán)境所形成的小氣候風向也要密切關注，通過設計提高建筑適應環(huán)境的能力。 對于標準層平面中的可能會產(chǎn)生污染的功能空間，應該盡量避開常年主導風向，例如衛(wèi)生間、廚房等。根據(jù)建筑所處的氣候分區(qū)的不同，對冬季冷風的方向關注的程度也是不同。對于寒冷地區(qū)，像西安地區(qū)，應該合理的選擇建筑的迎風面，避開冬季冷風的主導風向，避免冷風滲透帶來的多余的熱能消耗。 風向?qū)ζ矫娴挠绊懖粌H體現(xiàn)在平面功能的布局上，還體現(xiàn)在平面的外形上，高層建筑，特別是超高層建筑的外形往往選擇流線形或者是圓滑的方形，來避免直角平面帶來的相關風缺陷。同樣對多個高層建筑的組合群體，也要避免各種相關的風缺陷，減小對城市風環(huán)境的不利影響。 B內(nèi)部因素： a) 功能 建筑的內(nèi)部使用功能是建筑的靈魂，功能是建筑設計的最基本的需求，建筑的功能使用要求是建筑的生命，也是建筑存在的前提。建筑功能的對空間的要求是最直接的、最根本的。 使用功能的限制建筑的最終目的是為人們使用， 使用功能是制約標準層空間布局的首要元素，是建筑的最根本的目的。 b) 內(nèi)部交通 內(nèi)部交通主要從功能和消防兩方面考慮，通過功能分區(qū)確定內(nèi)部交通的組織情況，同時滿足防火規(guī)范中關于防火分區(qū)、疏散寬度和疏散距離的規(guī)定。同時要注意內(nèi)部平面和豎向不同功能分區(qū)間的交通聯(lián)系。做到使用管理方便、疏散合理安全。 c) 建筑形象 形象是建筑的外在形式。也是最直觀的要素之一。它對建筑的建筑設計的影響很大，往往一個方案的第一印象就是建筑設計的形象。好的建筑形象能夠使人的心靈產(chǎn)生震撼，變成實施方案的可能性就很大。 對于任何建筑來說建筑形象都是由平面疊加而成的， 建筑的形體生成受平面的直接影響， 平面形式是建筑形象的基礎。建筑的標準層正是截取建筑整體中水平面和垂直體交匯處的任一單元段， 是建筑形體的最基本組成單元。所以建筑形象同樣是影響標準層設計的內(nèi)部因素。 2.影響豎向的因素 A城市規(guī)劃的要求 要充分考慮上位規(guī)劃對新建建筑的相關直接要求。當然大部分情況下，規(guī)劃部門上位規(guī)劃也是在考慮到城市的容納能力的前提下制定的。某些情況下，對建筑的高度、體量、色彩及材質(zhì)等會做出或多或少的要求。作為設計者要充分考慮這些所謂的“限制因素”對其進行篩選，去其糟粕取其精華這樣便能創(chuàng)新地設計出高質(zhì)量、高品位的建筑來。 B天際輪廓線 隨著城市的發(fā)展，優(yōu)美的城市天際輪廓線已不再是被忽略的方面，由于城市建設的加強，現(xiàn)代人居住、工作環(huán)境應經(jīng)很少有“采菊東籬下，悠然見南山”的條件了，取而代之的是城市的局部小環(huán)境。因此優(yōu)美的城市輪廓線或者街道輪廓線，勢必代替南山成為人們舉目遠眺的理想對象。優(yōu)美的天際輪廓線往往能夠成為整個城市的象征，成為城市的名片。而高層建筑作為輪廓線中的不可忽視的部分，其上部的造型，外形的輪廓及不同輪廓線之間的構圖關系都充當著城市名片的使命。 C周圍城市的人文環(huán)境 特殊的歷史風貌區(qū)，高層建筑的設計就要非常慎重，既要考慮到設計的功能、結構要求，更要注意地域文化的影響，適當兼顧一下城市的人文環(huán)境，也就能夠是新建建筑融入城市人文環(huán)境中。 D街道尺度 街道尺度是指高層建筑臨街面的尺度對街道行人的視覺影響。這是人對高層建筑近距離的感知，也是高層建筑設計中重要的一環(huán)。臨近街道的高層建筑部分的尺度確定，主要考慮到街道行人的舒適度，高層建筑主體因為尺度過大，易向后退，使底層的裙房置于沿街部分，減少了高層建筑對街道的壓迫感。例如:上海南京路兩邊的高層建筑置于后面，裙房置于前使兩側的建筑高度與街道寬度的比例為1∶12 ，形成良好的購物環(huán)境。為了保持街道空間及視覺的連續(xù)性，高層建筑臨街面應與沿街的其他建筑相一致，宜有所呼應。如:在新加坡老區(qū)和改建后一條干道的兩側，為了不致造成新區(qū)高層和老區(qū)低層截然分開，沿新區(qū)一側做了和老區(qū)房屋高度相同的相似的裙房，高層稍后退，形態(tài)效果良好 E空間的近人尺度 近人尺度是指高層建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸給人的感覺。這部分經(jīng)常為使用者所接觸，也易被人們仔細觀察，也是人們對建筑直接感觸的重要部分。其尺度設計應以人的尺度為參考系，不宜過大或過小，過大易使建筑缺少親近性，過小則減小了建筑的尺度感，使建筑猶如玩具。在近人尺度處理中，應特別注意建筑底層及入口的柱子、墻面的尺度劃分，檐口、門、窗及裝飾的處理，使其尺度感比以上幾個部分更細。對入口部分及建筑周邊空間加以限定，創(chuàng)造一個由街道到建筑過渡緩沖的空間，使人心理有一個逐漸變化的過程。如:上海圖書館門前采用柱廊的形式，使出入館的人有一個過渡區(qū)，這樣使建筑更具有近人及親人性。 F地質(zhì)地形地貌 根據(jù)相關的規(guī)范，各地不同的抗震設防烈度，同樣高度的建筑要求的結構形式就會不同。不同的地形地貌，地質(zhì)勘查結果，對高層建筑的豎向設計的影響不同。本著勤儉節(jié)約、適當超前的精神。我們要綜合考慮、反復權衡，合理設計建筑的豎向設計，不能不顧造價成本，一味地追求高度。 G氣候 氣候因素同樣影響高層建筑的豎向設計。高層建筑所處的風環(huán)境產(chǎn)生的風荷載是其水平荷載的主要部分。是高層建筑結構設計水平位移的主要影響因素。在沿海等風速較大的地區(qū)，高層建筑的立面設計也要考慮風環(huán)境的影響。避免各種尾流效應等風缺陷。 二、設計原則： 通過泛泛的分析，總結后提出一些高層建筑設計中的一些設計原則： 1.環(huán)境先行 這里的環(huán)境是廣義的環(huán)境，包括社會、經(jīng)濟、自然、人文等方面，只有充分考慮基地周圍的各種環(huán)境才能很好的對建筑出現(xiàn)對環(huán)境的影響做出相對合理的評估，并對其附加相應的權重。從而采取相應的措施來使其融入環(huán)境，與原有環(huán)境和諧共生。從外部上做到和諧共生。 2.功能合理； 對于一些功能復雜的高層建筑，要對內(nèi)部的功能進行合理分區(qū)。研究各區(qū)的相互聯(lián)系、比例關系。確定各區(qū)在平面和豎向上的關系。使其各部分之間協(xié)調(diào)工作，完美配合。做到方便高效，空間宜人。從內(nèi)部上達到有機共生。 3.結構適宜 選擇適宜的結構設計，從概念到具體的設計方案，要進行多方案比較，綜合權衡，選擇適宜的結構設計方案。開闊思路、適當創(chuàng)新，不拘一格、結構合理。根據(jù)相關經(jīng)驗，從水平、豎向荷載及對周圍環(huán)境的影響方面考慮，高層建筑的合適的體型為圓錐形，采用圓錐形或似圓錐是高層建筑結構不錯的概念設計方案。 4.經(jīng)濟綠色 經(jīng)濟效益和社會效益都要兼顧，必要時要有所側重，提倡節(jié)能減排，采用新材料、新技術、新工藝減小建筑全壽命周期內(nèi)的運行費用，達到綠色環(huán)保的目的。 三、小結 在建筑設計過程中，周圍各種因素的影響與建筑設計本身是相互的，是互為條件的。高層建筑設計必須顧及到各方面影響因素， 做好設計前期的調(diào)研、分析等計劃任務， 明確有利和不利條件， 在設計時才能有的放矢， 趨利避害， 設計出符合要求的平面及建筑形體。同樣，設計反過來對城市規(guī)劃、景觀環(huán)境、經(jīng)濟生態(tài)效益以及使用功能、建筑形體等都會產(chǎn)生長遠、深人的影響。所以建筑師前期的調(diào)研分析，資料收集就顯得尤為重要，所謂厚積薄發(fā)，只有綜合的整體分析，才能設計出相對和諧的建筑。 參考文獻： 1. 李靜        《建筑標準層設計的影響因素與基本原則》   《工程建設》  2008。8 2. 黎宏志　耿海濤   《高層建筑造型設計中的多重尺度》    《山西建筑》 2008。12 3. 梁 靜 梅洪元  張曉航 《當代高層建筑的文化內(nèi)涵建構》  《建筑與文化》  2008。11 4. 慕朝輝，陳光   《現(xiàn)代高層建筑結構概念設計》        《工程結構》    2003。06 5. 劉大海        《高層建筑結構方案優(yōu)選》         中國建筑工業(yè)出版社