淺析高層建筑結構設計

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摘要：高層建筑在造型形式不斷翻新、高度記錄一再被打破的同時，其內(nèi)部空間構成的模式也發(fā)生了很大的變化。建筑產(chǎn)品的這種系統(tǒng)的密集性、交叉性及最終的整體性，最主要的表現(xiàn)還是在高層建筑上。高層建筑的顯著特性是“高”，由于其“高”而引發(fā)了它與諸多不同于其它建筑的特點。

　　關鍵詞：高層；空間；構成；施工；協(xié)調(diào)

　　引言

　　我國的高層建筑在十余年里可謂突飛猛進，其建設速度和建造數(shù)量在世界建筑史上都是少有的。我國的理論研究多偏重于介紹國外的思潮流派，或是探討文化、藝術、美學等與外在形式相關的東西，而對于功能組織和空間構成模式的研究卻較少有人問津。

　　1、高層建筑空間構成模式演化

　　1.1內(nèi)核的形成高層建筑與其它建筑之間的最大區(qū)別，就在于它有一個垂直交通和管道設備集中設置，在結構體系中又起著重要作用的“核”（Core）。而這個“核”也恰恰在形態(tài)構成上舉足輕重，決定著高層建筑的空間構成模式。

　　在建筑的中心部分，有意識地利用那些功能較為固定的服務用房的圍護結構，形成中央核心筒，而筒體處于幾何位置中心，還可以使建筑的質量重心、剛度中心和型體核心三心重合，更加有利于結構受力和抗震。

　　1.2核的分散與分離隨著時代的發(fā)展、技術的進步，人們對建筑需求的變化和設計側重點的不同，以中央核心筒為主流的高層建筑“內(nèi)核”空間構成模式開始受到了挑戰(zhàn)。

　　對于結構專業(yè)來說，加強建筑周邊的剛度也會有效地抵抗地震對高層建筑的破壞，所以如果將垂直交通和設備用房等分散地布置在周邊，則無疑也會對結構抗震有利。同時，這種分散的多個外核的空間構成模式，也正好適用于新興的巨型框架結構，使這種結構體系中的巨型支撐柱具有了使用功能。

　　而從建筑設計的角度來看，核的移動、垂直交通、服務性房間和管道井分散到建筑的周邊，對于高層建筑的空間構成模式和立面造型上的變化也是極具革命性的。它不但適應了其它專業(yè)的需求，而且還有利于避難疏散，創(chuàng)造更大的使用空間和使高層建筑的底部獲得解放。這種空間構成模式所具有的靈活性和先進性，很快便被推崇技術表現(xiàn)的歐洲建筑師們所發(fā)現(xiàn)，并創(chuàng)造性地應用在他們的作品之中。

　　1.3中庭空間的出現(xiàn)受高層旅館的影響，一些辦公大樓為了追求氣派和空間變化，便在入口處附設一個中庭，實際上，核心筒的分散和分離，中庭空間的介入，已使高層建筑的空間構成模式徹底發(fā)生了變化。新一代的高層建筑空間組織更為靈活多樣，由于空間設計的側重點已由追求經(jīng)濟效率向營造寬松舒適的生活環(huán)境轉變，所以許多新建的高層建筑都以“景觀空間”的概念，將共享空間與功能空間相結合，把核分散向四周，垂直交通采用玻璃電梯，直接采光，給人們以開敞明亮、將動線視覺化的空間感受。空間構成模式也由封閉的“積層式”，變?yōu)樯舷仑炌ǖ?ldquo;動態(tài)流動空間”。

　　1.4底部空間的變化早期的高層建筑多直接面對街道，從街道進入門廳，再由門廳進入電梯廳，垂座電梯至各樓層，這是高層建筑中最為普遍的空間流線組織方式。建筑空間與城市空間之間缺乏過渡，沒有“中間領域”的概念，在人流集散的高峰期，對城市交通環(huán)境的影響也較大。盡管許多高層建筑都在門廳的藝術處理上頗費心機，設計得非常富麗壯觀，但是由于空間組織方面的缺陷，門廳內(nèi)往往留不住人，形不成公共活動空間，而入口處也常出現(xiàn)人流擁塞的現(xiàn)象。

　　2、我國的高層結構建筑的發(fā)展

　　2.1鋼材的國產(chǎn)化國內(nèi)鋼鐵企業(yè)根據(jù)我國高層建筑鋼結構設計標準的要求，制訂我國第一部高層建筑鋼結構的鋼材標準《高層建筑結構用鋼板》（YB4104-2000），比目前仍在實施的《低合金高強度結構鋼》（GB/T1591-94）又前進了一步，其性能指標優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。

　　2.2鋼結構設計國產(chǎn)化國家標準《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》（JGJ99-98）和《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）等有關高層建筑最大高度和最大高寬比的規(guī)定，在一般情況下，應遵守規(guī)范的規(guī)定，否則應進行專項論證或試驗研究。建設部第111號令《超限高層建筑工程抗震設防管理規(guī)定》和建質[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》，對加強高層建筑鋼結構設計質量控制意義重大，具有可操作性。

　　2.3高層及超高層結構體系對于高層建筑的劃分，建筑設計規(guī)范、建筑抗震設計規(guī)范、建筑防火設計規(guī)范沒有一個統(tǒng)一規(guī)定，一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑，建筑總高度超過100m為超高層建筑。

　　對于結構設計來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設防烈度以經(jīng)濟、合理、安全、可靠的設計原則，選擇相應的結構體系，一般分為六大類：框架結構體系、剪力墻結構體系、框架—剪力墻結構體系、框—筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系。

　　3、高層建筑安裝施工的協(xié)調(diào)與配合

　　3.1內(nèi)部協(xié)調(diào)與配合怎樣搞好內(nèi)部協(xié)調(diào)與配合，實際上是一個怎樣處理好內(nèi)部各專業(yè)之間的矛盾，以及各專業(yè)與總體要求之間的矛盾。首先，應從書面資料入手，對本專業(yè)圖紙、會審紀要、工藝標準、質量要求等加以熟悉，做到心中有數(shù)。其次，從技術方面講，搞好各專業(yè)協(xié)調(diào)配合，一定要把好熟悉圖紙、認真會審、內(nèi)部會審、內(nèi)部技術協(xié)調(diào)的關口，務必保持解決問題的渠道暢通無阻。再者，高層建筑樓高、層數(shù)多、場地窄、專業(yè)交叉施工密度大，與工業(yè)建筑、一般民用建筑相比，其作業(yè)面尤為狹窄，難以滿足在有限的作業(yè)面內(nèi)各專業(yè)施工同步展開。

　　3.2外部協(xié)調(diào)與配合外部協(xié)調(diào)與配合主要指土建單位、裝修單位的專業(yè)之間的協(xié)調(diào)配合。

　　就高層建筑整體而言，土建和安裝構成了軀干和內(nèi)臟；裝修則是為其著裝打扮。根據(jù)高層建筑的特點，土建、裝修施工階段劃分為：

　?、夙沤Y構施工；②砌體建筑施工；③初級裝修施工；④二次裝修施工。

　　既然土建、裝修、安裝均作為高層建筑的有機組成部分，故其彼此間必然存在著密切的聯(lián)系，實際是相輔相成、缺一不可的關系。但作為一個獨立項目，又有各自的運行規(guī)律，只有掌握了這些規(guī)律，并了解其間的內(nèi)在聯(lián)系，才能有理、有序、有效地搞好各項目之間的協(xié)調(diào)與配合。

　　對于安裝施工來講，從整體看，其成品可以說是依附于土建的半成品或成品之上，它們之間的交叉配合貫穿于整個施工過程，且配合密集處主要在“暗”處，如砼結構、砌體內(nèi)管井等；而裝修與安裝施工的交叉配合，主要集中在“明”處，如墻面、天花板等。

　　3.3前、后方協(xié)調(diào)與配合前、后方協(xié)調(diào)與配合實際上是人、財、物、機各生產(chǎn)要素的優(yōu)化組合問題。它對于各類建筑施工是一個帶有共性的問題，這個共性問題的關鍵所在是諸生產(chǎn)要素的優(yōu)化組合決定權是在前方，還是在后方？是在項目上，還是在大本營里“項目法施工”運用動態(tài)管理原理很好地回答和解決了這個問題，使長期以來的前方與后方難以協(xié)調(diào)與配合的局面得到了根本轉變。

　　有共性必有個性。在高層建筑安裝施工中，諸生產(chǎn)要素的優(yōu)化組合必須緊緊圍繞高層建筑安裝施工的各項特性來進行。為此，必須了解各專業(yè)施工形象進度計劃，以便及時、合理地調(diào)配人、財、物、機各生產(chǎn)要素。

　　各專業(yè)總量、插入時間及在各階段的工程量均不盡相同，根據(jù)動態(tài)組合原理，結合各專業(yè)階段特點，合理組合各生產(chǎn)要素，達到前、后方的有理、有序協(xié)調(diào)與配合。

　　高層建筑安裝施工的協(xié)調(diào)與配合涉及面十分廣泛，可以說，它本身就是一項系統(tǒng)工程。要搞好這項工程，必須通過了解工程對象，掌握工程特點，從而采取相應措施，保證內(nèi)外工種相互協(xié)調(diào)與配合，確保質量與進度，全面完成工程任務。