高层建筑中建筑设计理论探究

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xielinyun
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  摘要:随着社会经济的发展和城市人口的猛增,人们对高层建筑设计要求也越来越高。本文通过对高层建筑的设计理论,具体分析了高层建筑的设计原理,并结合高层建筑的设计要点提出了结合绿色低碳的遮阳整合设计及生态规划设计。
  关键词:建筑设计;高层设计;生态设计
  中图分类号:TU2文献标识码: A 文章编号:
  一、高层建筑的规划设计
  1、避免高层建筑密集
  在现代城市建设中,密集的高层建筑对于城市办公等工作方便、有利,然而方便的同时给城市人的生活空间带来巨大的压力,往往造成城市空间异常狭小,给人窒息的感觉。还有就是一些高层建筑的玻璃幕墙,这些玻璃幕墙面积大,长期使用会造成光污染,影响人们的健康。
  2、控制超高层建筑数量
  某些已建成的高层建筑在后期投入使用后收益并不如预期的那样,工程竣工后就仅仅是城市形象的一种代表,成了扩大城市知名度的广告牌。
  3、高层建筑与城市街道
  城市中的高层建筑大都处在在城市中人流量很大,人群密集的商业地段。现实生活中,这些地段由于处在闹市中,它本身的交通荷载就很大,在规划设计时要整体考量,争取对这些街道进行扩展,扩大其通行能力,给群众的出行提供最快捷的实惠。
  二、城市建设中高层建筑的设计原理
  1、整体尺度
  整体尺度是指高层建筑各个主要体之间的相互关系和形成的视觉感受,是设计师做建筑设计时十分注重的部分。建筑的整体尺度主要是强调了整体性对于建筑的重要性,目前相关的整体尺度均衡理论有很多种,这里就不一一介绍了。在设计建筑群的整体尺度时,要注意“主体、裙房和顶部”是高层建筑三个主要的组成部分,有时为了增加建筑造型的活泼生动性,也会在建筑设计过程中添入一些活跃元素。处理好这几个部分之间的尺度关系对是否能建造出一个层次鲜明,外观优美的高层建筑具有不可替代的重要作用。在确定这三个部分的尺度时,应该避免每一个部分独立成块,各自采用不同的尺度参考体系,而是应该遵循一个统一的尺度参考系,这样才能保证建筑的整体性。
  2、近人尺度
  所谓近人尺度就是指高层建筑的进出口和最底部分的尺寸大小给人的视觉感受。由于这部分是用户每天都要接触,且最易被人们细致观察,是形成人们对该建筑直接感受的最基础的部分。建筑入口的柱子、檐口、大门、墙面的尺度划分、窗户、装饰的处理以及建筑底层,在进行近人尺度处理过程中要特别注意,这些部分尺度感的划分要比整体尺度部分的划分更加细致。为了营造出一个由街道到建筑体内的过渡缓冲的空间,以达到使人们心理的逐步适应的目的,我们可以在建筑的周围及入口部分对空间加以适当的限定。由于高层建筑底层部分是人活动最为频繁的区域,所以对于建筑的尺度设计应该以人的尺度作为参考系,不能太小或者太大,过小就会影响建筑的尺度感,给人一种无形的压力感;过大则会使建筑过于宏大而增加了与人们的距离感,缺少亲近感。
  3、细部尺度
  细部尺度主要是指建筑材料的质感,指高层建筑更细分的尺度大小。这细分尺度的设计思想主要来源于生活,我们经常通过触摸来形成对事物的看法,对于喜欢和不喜欢的事物,我们分别通过“美好”和“可恶”来形容对于它们的感受,这就形成了人的视觉质感。在建造建筑时,为了能通过质感产生一种视觉上的美好感受或者能使人们愿意用手去触摸而营造出建筑给人的亲近感,建筑设计师就是运用这一原理,采用不同质感的材料来塑造建筑物。
  三、城市建设中高层建筑设计要点
  1、高层建筑采光设计
  减少人工照明的能源消耗和优化日光的使用是高层建筑设计时的资源节约型目标之一。一般情况下,为了减少日光的直射对人视觉舒适度的不利影响以及减少热能的消耗来减轻高层建筑的制冷压力,往往采用被动日光技术来对建筑物中直射的光线进行控制。下面来介绍几种较为先进的日光采集系统:
  1.1通过提高单位面积进光区域内有效日光量,来减轻对阳光辐射产生的制冷负荷,从而减少了建筑物的能耗。
  1.2为了能在不增加窗户周围的阳光强度且能使其到达采光更深的工作区域,可以通过阳光发射到屋顶平面来完成。
  1.3仔细设计阻挡阳光直射的系统,可以减少阳光直射导致的眩光和温度不适。设计的难度在于每天和全年阳光位置及获得的不断变化。自然采光的建筑无论设计得多好,只有在日光有效利用和代替人工照明的情況下才能节约能源。当然,进行采光设计时,可以在人工照明节能和少量增加阳光热量获得之间寻求平衡。我们可以完善座位和工作平面规划,通过更好的窗户和立面设计来减少眩光,获得自然采光。研究表明,太阳光的适当获得和开阔视野可以提供一种舒适感。然而,为保证一个安全、舒适的工作环境,使用者应该可以控制光线的数量和质量;设计者需综合考虑能耗、背景光线、屋顶灯和窗户的自然采光等因素,并为使用者提供最好的视觉环境。
  2、高层建筑的抗震设计
  2.1高层建筑物抗震设计原则刚柔相济、多道设防。在建筑抗震设计过程中若一味的提高结构抗力,增加结构刚度,则会导致结构刚度大则在地震发生过程中地震作用也会相应增大,即在增加结构刚度的同时也增强了地震作用,当地震发生时则往往造成建筑物局部受损最后导致建筑物各个击破;而若建筑物刚度太柔虽然可以依靠其柔性消减外力,但容易导致建筑物过大形变而不能使用,甚至在地震发生时导致整体倾覆。因此在高层建筑物设计过程中应坚持刚柔相济原则,即建筑物在地震过程中既能满足变形要求又能减小地震力的双重目标。由于每次强震之后都会伴随多次余震,因此在建筑物的抗震设计过程中若只有一道设防,则其在首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤积累而倒塌,因此,建筑物的抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成,在地震发生时由具有较好延性的结构构件协同工作来抵挡地震作用。
  2.2缺乏岩土工程勘察资料或者资料不全。在缺乏岩土工程勘察资料的情况下贸然进行施工是不可取的。若没有相关的岩土工程勘察资料,设计时就缺少了必要的依据,对此我们千万要注意不能在设计方案会审后或者规划设计阶段缺乏岩土工程勘察资料便直接进行设计施工图。
  2.3抗震设防标准掌握不当。在高层建筑设计时要严格按照《建筑抗震设防分类标准》划分的设防等级,不能任意提高或者降低设防等级,前者会造成工程投资超支,后者则会影响整栋建筑的安全性,不利于抗震。
  3、高层建筑的消防问题设计
  3.1人员疏散困难设计。众所周知,高层建筑往往是人群分布密集的区域。如果发生火灾,除了消防专用电梯之外的其他电梯必须马上降至底层暂停使用,这样人员的疏散必须通过楼梯,大大延长了疏散的时间和增加了疏散的难度。因此,在设计时要注重人员疏散问题。
  3.2火灾蔓延迅速。由于超高层建筑中存在许多可燃物,它们形成了许多纵向烟筒。当火灾发生时,这些烟囱的拔风抽力效应可以促进火焰及烟气的蔓延,高度越高,抽力越大,这种效应就越强烈。超高层建筑的烟筒效应是最难防范的,虽然可在管道内设置一些防火阀,然而这些防火阀可能出现控制失灵、无法严密闭合等情况,从而导致有火溢出直至延烧。
  3.3火灾扑灭问题。高层建筑一旦发生火灾,在灭火过程中,就会遇到建筑周围场地小或者登高高度受限等具体问题。另外,如前文所述,高层建筑的火势蔓延迅速,也增加了扑救的难度。通过以上分析,可以看出对于超高层建筑,在设计中必须充分重视消防问题。只有全面考虑高层建筑中可能出现的消防问题,并在相关设计中消除这些问题发生的可能性,才能实现高层建筑设计的根本目标。
  4、电气的问题
  消防电源与配电。高层建筑不同于普通的多层建筑,对消防的安全性要求更为严格,为了保证高层建筑在发生消防事故时正常的供电需求,所以对于高层建筑的供电电源必须来自二个不同的发电厂,来自于二个不同的区域变电站;供电电源一个来自于区域变电所而另一个来自于自备的发电设备。这样可以有效的保证一个发生问题导致停电时,另一个能正常运行,从而使建筑保持正常的运行状态。
  应急照明
  应急照明是保证高层建筑发生火灾或其他灾害时正常的照明系统无法运行时而启用的照明系统,应急照明主要安装在疏散通道及消防设施上,同时在引导出口和出口的标志牌上也要有标志灯,从而满足疏散时的安全。
  6、排烟的问题
  根据这么多年来高层火灾事故的调查表明,在高层建筑发生火灾所导致的伤亡事故中,多数都是因为烟气窒息或是中毒。这主要是目前在很大一部分高层设计中,为了有效的提高使用面积,从而取消消防电梯的设计,而与居住用电梯合二为一进行使用,在不具备自然排风条件的楼梯间也没有在入口处设计出阳台或是凹廊而增加排烟,为了有效的节省面积,消防电梯前室与防烟楼梯前室合用的情况也特别多,同时在高层建筑中防火门处于经常性的关闭状态。
  四、建筑遮阳整合设计问题
  建筑遮阳整合设计是指将建筑遮阳、太阳能利用等技术纳入建筑设计全过程,以达到有效控制建筑室内环境(包括湿热环境、光环境、风环境)、降低建筑使用能耗、满足建筑美观经济实用的要求。目前,很多研究人员正在研究考虑如何很好地综合建筑遮阳板与太阳能收集器的设计,光伏发电与建筑遮阳相结合就是其中一项。光伏发电与建筑相结合(BIPV)是光伏发电大规模推广应用的重要发展方向,而与建筑遮阳相结合是其主要实现形式之一,对于节约建筑能耗、改善室内环境及以可再生能源替代传统石化能源等具有重要意义。但是由于目前国内市场该技术的应用还不成熟,推广还存在一定的难度。
  五、高层建筑的生态规划设计问题
  生态环境是国际上的一个很热的话题,在高层建筑的设计之初就要对环境问题保持密切的关注。之所以这样说主要是因为有一些地方为了单方面追求建筑视觉效果而损害了周围环境,对整个自然的生态系统产生了巨大的威胁。所以在设计图纸时要慎重考虑周围的环境因素。这些因素主要包括:高层建筑的营运系统方面的生态设计。高层建筑由于体形庞大,一般的设计者由于贪大、求高,将精力大都放在追求使用功能上,在利益冲击下忽略了生态环境的保护造成造成能耗偏高,效益低下。
  每个建筑基址因为其用途、建造方位的不同所以各個基址都有其特殊性。所以,要想开发基址的剩余潜能就要综合考虑建筑的形式,周围的植被情况等等。在这里可以介绍几点经验:在建筑施工时,为了减少对空调的依靠,可以利用建筑独特的平面形态和外墙以达到自然通风以此来达到制冷的目的。所以,实践经验告诉我们,生态创意在现实生活中对于改善人的生活具有非常大的现实意义。眼下这个阶段,国家一直在大力倡导绿色,倡导环保,如果在建筑设计时能够考虑到生态效益,那么我想国家的整体环境会变得更宜人。总结在建设方面考虑生态要从以下几个方面着手:科学设计建筑的朝向。高层建筑的设计要考虑该建筑竣工后对整个城市会产生什么样的影响,还要考虑日照问题。我们知道如果容积率过高那么就很难满足群众生活中对日照的要求。高层建筑外围护墙体耗能量较大,占整个建筑耗能的25%左右。所以,设计时要全方位,多角度考虑,争取让群众满意。
  结语
  伴随着我国城市化进程的不断加快,城市建设中高层建筑必将不断的涌现出来。城市的建筑是一个城市的门面,是城市最显著的象征物。因此,我们必须做好城市建设中高层建筑设计工作,深入的分析设计过程中的要点和难点,在保证高层建筑安全性的前提下,设计出具有该城市鲜明特色的高层建筑,为城市增加一道亮丽的风景线,满足人们观赏和使用的要求。
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