浅析高层单体建筑设计应注意的重点

龙文光

（广东粤建设计研究院有限公司）

摘要：本文主要以高层单体建筑的设计重点为对象，介绍了高层建筑设计时需要注意的重点及设计要点，并对相关施工工艺加以介绍，以期对未来有一定借鉴。

关键词：高层单体建筑；建筑设计；设计重点

引言

目前科技进步迅速与城市发展水平提高促进了高层单体建筑的发展。高层单体建筑对于缓解日益紧张的土地资源具有显著优势，不仅能够节约用地以及缓解紧张的住房问题，同时又能够做到城市空间的美化和基础设施相关建设的减少。与群体建筑相比较，高层单体建筑指高层建筑群中随意一处独立建筑。其发展翻开了高层建筑发展的新篇章。有力的促进了城市高层建筑迅速发展。

1简述高层单体建筑相关概念

1.1高层单体建筑定义

早在1972年，由世界高层建筑委员对当时高层单体建筑进行以高度度量的分类标准:高度低于50米，即9至16层的单体建筑。高度低于75米但超过50米，即17至25层的单体建筑。高度低于100米但超过75米，即26至40层的单体建筑。最后是高度超过100米的超高层建筑。按照规范对高层建筑相关的定义，将建筑高度在27m以上住宅建筑以及建筑高度在24m以上的其他非单层建筑称为高层建筑，使住宅不是以层数多寡而是以建筑高度划分多层与高层建筑。图1是古典风格高层单体住宅建筑效果图。

图1古典风格高层单体住宅建筑效果图

1.2简述高层单体建筑历史

为解决日益严峻的用地问题以及城市人口的不断膨胀等问题，高层单体建筑这一建筑形式应运而生，并在之后不断发展直至今日。同时由于建筑技术不断更新以及新型材料发展迅速，高层单体这一建筑形式已经逐渐发展称为一种完整建筑形体，能够良好的满足了现代建筑提出的要求。高层单体建筑各发展阶段大致为萌芽阶段。19世纪的中叶开始，凭借新型建筑技术的出现与相应材料技术的发展，使得高层单体建筑开始萌芽，其主要借助于技术以及功能等方面研究来表达当时建筑工业的精神。在这之后是盛行折中主义的历史阶段，由于1950年前后日渐成熟的建筑形式与结构技术，同时随着美国经济的飞速前进，这一阶段高层单体建筑开始出现将设计和功能进行折中的一种设计思想，在当时盛行一时。紧接着便到了现代建筑的时代，由于金属框架以及轻型幕墙等可以快速装填的技术飞速发展，给高层单体建筑做出了硬件技术方面的支持，不仅大大加强建筑外圈的抗风抗震等性能，此时多为玻璃钢铁等材料建造的摩天楼这一设计风格。图2是高层现代风格单体住宅楼。

图3高层单体建筑办公楼效果图

1.4简述高层单体建筑优缺点

我们可以看到，高层单体建筑物拥有占地面积较小但最终建筑面积却很大的优点，同时此类建筑独特的借助造型以及高度集中的建筑特点。使得高层单体建筑不仅可以节约建筑土地，同时也具有不错的建筑采光效果与建筑通风效果和建筑功能，可以有效满足居住及办公等方面的要求，在现代已经成为一种重要的高层建筑形式。但是事物皆具有两面性，高层单体建筑也存在形体设计以及安全设计方面存在的部分问题，所以为了高层单体建筑能够保证建筑质量，按照高层单体建筑的建筑需求开展设计施工必不可少。

2简述设计高层单体建筑力学方面的特点

2.1水平荷载

楼面所负荷荷载结合楼房自重荷载会对竖向构件形成弯矩以及轴力，其与楼房本身高度形成正比例的函数关系，同时水平荷载会对高层建筑结构形成一种倾覆力矩，并由此对竖向杆件产生轴力，其与楼房本身高度成正比例的函数关系。因此对于楼房建筑在一定高度时，建筑竖向荷载大致为一定常值，但是地震作用与风荷载却不是如此，而是一种水平荷载，其数值大小不确定，同时会随着结构的动力变化出现大幅度数值变化。可以看出，高层建筑中水平荷载具有决定性作用，在建筑设计时需要予以重视。

2.2轴向变形

高层单体建筑竖向荷载虽然数值比较稳定，但是其数值较大，在柱中会产生轴向方向较大变形，从而对连续梁的弯矩形成影响，然后会使连续梁支座弱弯矩处相应负弯矩数值变小，同时湍支座处出现负弯矩值以及跨中正弯矩数值增大。因此，竖向荷载可以在一定程度上影响预制构件的下料长度，所以设计时，必须根据相关轴向变形得到的计算值，调整下料长度。此外，竖向荷载会对侧移以及构件剪力造成影响，跟构件产生的竖向变形作对比，结果也会不够安全。

2.3侧移

众所周知，高层单体建筑较其余低矮楼房建筑有所区别的是结构侧移是设计的重中之重。因为随高层单体建筑建造高度不断的增加，建筑存在的水平荷载使结构产生的侧移变形迅速增大，因此建筑设计需要控制水平荷载引起的结构侧移在安全范围内。

2.4结构延性

众所周知，高层单体建筑较其余低矮楼房建筑有所区别的是结构较为柔和，所以地震作用会引起建筑较大变形。安全起见，在结构塑形阶段仍然需要较强的结构变形能力，同时避免建筑倒塌，这就要求结构构造的设计中采取相应有效措施，使结构拥有足够延性。

3简述高层单体建筑在设计时的要点

3.1防火问题

高层单体建筑对楼梯的规定是上部楼梯必须与二层到底层所有的楼梯位于同一楼梯间。并且按照疏散规定，适当设计建筑外部的防护通道。以免火灾等危险出现无法安全疏散。

3.2抗风问题

由于水平荷载对建筑影响最大，因此工程抗风的设计计算十分重要，必须做到合理全面，只有这样才可以保障工程质量安全，同时抗风设计在工程结构的设计中是一项重要课题。

3.3排烟问题

火灾危险中烟雾窒息是一种严重的危害，因此在建筑的设计中需要发生火灾能保证及时排烟，减少伤亡，例如消防电梯和普通电梯合用，以及消防电梯的前室和防烟楼梯的前室合用，还有防火门常闭等。

3.4电气问题

设计时，供电电源按照规定要有两个以上，确保建筑安全正常运行。应急照明系统的设计需要人性化。电梯系统设计需要位置设计合理，不使电梯运行产生的噪音打扰正常生活。对于电梯荷载同样需要相应调整，方便使用及出行。

3.5垃圾处理

建筑在设计时需要设计专门垃圾道与垃圾收集间，从而方便日常生活使用。

5结束语

高层单体建筑对于城市用地的缓解意义非凡。满足高层单体建筑功能需求的设计需要研究建筑自身特点，同时优化内部形体设计，合理应用计算机等新技术辅助设计。目前相关建筑设计水平进步巨大，但对于建筑要求也在提高，仍然需要开拓创新，提高设计水平和建筑质量。

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