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1、小高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討摘要： 隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，重視小高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的意義。本文主要簡單探討小高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容。關(guān)鍵詞：高層 建筑 設(shè)計(jì) 造型 結(jié)構(gòu) 外部尺度Abstract: with the development of the society and the development, pay attention to small high-rise building structure design is of great significance. This paper mainly discusses simple small high-rise buildi2、ng structure design of the related content.Keywords: high-rise design modelling structure external scale中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：引言 高層建筑外部造型設(shè)計(jì)多以追求建筑形象的新、奇、特為目標(biāo)，其結(jié)果只能使整個(gè)城市顯得紛繁無序、生硬。建筑個(gè)體外部體量失衡、缺乏親近感。造成這種現(xiàn)象的主要原因是缺乏對(duì)高層建筑外部尺度的認(rèn)真仔細(xì)推敲，因此對(duì)高層建筑造型設(shè)計(jì)的研究是很有必要的。1、高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.1水平荷載成為決定性因素,建筑物自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的3、數(shù)值，僅與建筑物高度的一次方成正比；而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎向構(gòu)件中引起的軸力，是與建筑物高度的二次方成正比；另外，對(duì)某一定高度建筑物而言，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。1.2軸向變形不容忽視。高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會(huì)對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩值增大；還會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值，對(duì)下料長度進(jìn)行調(diào)整；另外對(duì)構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會(huì)得出偏于不安全的結(jié)果。4、1.3側(cè)移成為控制指標(biāo)。與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。1.4結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。相對(duì)于較低樓房而言，高樓結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧瑏肀ＷC結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。2、高層建筑設(shè)計(jì)思路2.1幾何學(xué)的思路幾何形態(tài)是直線、規(guī)則曲線、直線與曲線的結(jié)合,具有明快性、數(shù)量性、秩序性等特點(diǎn),表現(xiàn)出很強(qiáng)的幾何規(guī)律性。而對(duì)建筑而言,建筑中的體塊是由面包裹的,面被體的走向和體5、的形成線所分割?，F(xiàn)代主義者認(rèn)為幾何形式有簡潔而又特殊的美學(xué)特征,他們創(chuàng)造抽象幾何純形式美所運(yùn)用的詞匯是:點(diǎn)、線、面、體、空間、質(zhì)感和色彩等。可以說,幾何形體是物質(zhì)世界的概括和縮影,即利用三維空間的認(rèn)識(shí)和理解來分析點(diǎn)、線、面、體的多變性,并進(jìn)行分割與組合搭配,由此產(chǎn)生豐富的美感形態(tài)。一個(gè)單純的正方體通過直線、曲線、對(duì)稱與自由分割的方法可改變?cè)行螒B(tài),產(chǎn)生出幾個(gè)甚至幾十個(gè)不同的形態(tài), 再通過美感形態(tài)法則中的單純與簡化、對(duì)比與調(diào)和、對(duì)稱與均衡、穩(wěn)定與重心、比例與排列、節(jié)奏與韻律、聯(lián)想與意境、多樣與統(tǒng)一、加之材料工藝上的合理運(yùn)用,就可以獲得心理與視覺上的美感,形成建筑形態(tài)多樣又統(tǒng)一的變化。圖一體現(xiàn)方形6、體的高層建筑造型。2.2符號(hào)學(xué)的思路 在造型設(shè)計(jì)中,建筑符號(hào)的運(yùn)用是重要的思路之一。以符號(hào)出現(xiàn)的造型方式往往以拼貼設(shè)計(jì)方法進(jìn)行構(gòu)思,從歷史和傳統(tǒng)中選取某種或數(shù)種典型建筑形式母題、部件或元素,隨后對(duì)其進(jìn)行發(fā)展、變化和重新組合。美國哲學(xué)家皮爾斯把符號(hào)分為指示性、圖像性和象征性3 類；建筑造型中的符號(hào)通常對(duì)應(yīng)地分為這3 類。指示性符號(hào):能指與所指之間存在著內(nèi)在的因果關(guān)系的符號(hào),如窗戶的形象表達(dá)著采光、通風(fēng)、眺望的功能意義;門的形象表達(dá)著出入交通、開啟閉合的功能意義;這種所指和能指的因果關(guān)系,實(shí)質(zhì)上反映著作為符號(hào)載體的構(gòu)件本身的內(nèi)容和形式的統(tǒng)一關(guān)系。圖像性符號(hào):能指與所指物之間具有圖像的相似形符號(hào),高7、層建筑中應(yīng)用的簡化、變形、抽象的傳統(tǒng)構(gòu)件、具體的圖案、文飾、門式、窗式以及裝飾部位都屬于圖像性符號(hào)或它的復(fù)合體。象征性符號(hào):能指與所指之間存在著約定俗成的聯(lián)系的符號(hào),通過這種約定了的、可以通過聯(lián)想得到暗示的關(guān)系;象征性符號(hào)給特定文化的某些東西賦予意義。高層建筑造型中的符號(hào)呈現(xiàn)著多種多樣的復(fù)合形態(tài)與交叉方式,以指示性符號(hào)為干、圖像性與象征性符號(hào)為輔助的符號(hào)系統(tǒng)也是創(chuàng)造豐富建筑造型的重要思路之一。3、高層建筑設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則3.1建筑與城市環(huán)境在尺度上的統(tǒng)一 3.1.1高層建筑聚集在一起布置，可以采用一系列不同的高度，或雖采用相仿高度，但彼此間距適當(dāng)，組成有關(guān)的構(gòu)圖。也可以單棟高層建筑布置在道路轉(zhuǎn)8、彎處，以豐富行人的視覺觀賞。 3.1.2若高層建筑彼此間毫無關(guān)系，隨處隨地而起不到向心的凝聚感，則不會(huì)產(chǎn)生令人滿意的和諧整體。 3.1.3高層建筑的頂部不應(yīng)雷同或減少雷同，因?yàn)檫@會(huì)極大影響輪廓線的優(yōu)美感。3.2同一高層建筑形象中，尺度要有序 高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮建筑的城市尺度、整體尺度、街道尺度、近人尺度、細(xì)部尺度這些尺度的序列，在某一尺度設(shè)計(jì)中要遵守尺度的統(tǒng)一性，不能把幾種尺度混淆使用，才能保證高層建筑物與城市之間、整體與局部之間、局部與局部之間及與人之間保持良好的有機(jī)統(tǒng)一。3.3高層建筑形象在尺度上須有可識(shí)別性 高層建筑物上要有一些局部形象尺度，能使人把握其整體大小，除此之外，也可用9、一些屋檐、臺(tái)階、柱子、樓梯等來表示建筑物的體量。任意放大或縮小這些習(xí)慣的認(rèn)知尺度部件就會(huì)造成錯(cuò)覺，效果就不好。但有時(shí)往往要利用這種錯(cuò)覺來求得特殊的效果。4、高層建筑設(shè)計(jì)中的外部尺度4.1城市尺度 高層建筑是一座城市有機(jī)組成部分，因其體量巨大，高度很大，是城市的重要景點(diǎn)，對(duì)城市產(chǎn)生重大的影響。高層建筑對(duì)城市各構(gòu)成要素也產(chǎn)生重大的影響，高層建筑的位置、高度的確定，也應(yīng)充分地考慮該城市尺度、傳統(tǒng)文化，不當(dāng)?shù)某叨葧?huì)對(duì)城市產(chǎn)生不良的影響，改變了城市傳統(tǒng)的歷史文化，也改變了原來城市各構(gòu)成要素之間有機(jī)協(xié)調(diào)的比例關(guān)系，如：上海市，黃浦江可謂是城市一條重要水系，原先具有寬大、雄壯的氣勢。但由于東方明珠塔的建成，10、又過于靠近黃浦江，其他高層建筑也跟著靠近黃浦江建設(shè)，使黃浦江的尺度感變小了，失去了原有的雄壯，而改變了老上海的歷史與文化，從這一角度講，東方明珠塔的建成又是一件憾事。4.2整體尺度 整體尺度是指高層建筑各構(gòu)成部分，如：裙房、主體和頂部等主要體塊之間的相互關(guān)系及給人的感覺。整體尺度是設(shè)計(jì)師十分注重的，關(guān)于建筑的整體尺度的均衡理論有許多種，但都強(qiáng)調(diào)整體尺度均衡的重要性。因此，建筑物的整體尺度的掌握是十分重要的，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意：高層建筑一般由三個(gè)部分組成的裙房、主體和頂部，也有些建筑在設(shè)計(jì)中加入了活躍元，以使整棟建筑造型生動(dòng)活躍起來。一個(gè)造型美的高層建筑是建立在很好地處理了這幾個(gè)部分之間的尺度關(guān)系，11、而這三個(gè)部分尺度的確定，應(yīng)有一個(gè)統(tǒng)一的尺度參考系，不能每一部分的尺度參考系都不同。這樣易使整個(gè)建筑含糊、難以把握；高層建筑各部分細(xì)部尺度的劃分是建立在整體尺度的基礎(chǔ)上的，各個(gè)主要部分應(yīng)有更細(xì)的劃分。尺度具有等級(jí)性，才能使各個(gè)部分造型構(gòu)成豐富。尺度等級(jí)最高部分為高層建筑的某一整個(gè)部分(裙房、主體和頂部)，最低部分通常采用層高、開間的尺寸、窗戶、陽臺(tái)等這些為人們所熟知的尺寸，使人們觀察該建筑時(shí)很容易把握該部分的尺度大小。一般在最高和最低等級(jí)之間還有12個(gè)尺度等級(jí)，也不易過多，太多易使建筑造型復(fù)雜而難以把握。4.3街道尺度 街道尺度是指高層建筑臨街面的尺度對(duì)街道行人的視覺影響。這是人對(duì)高層建筑近距離12、的感知，也是高層建筑設(shè)計(jì)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?yàn)槌叨冗^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(duì)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(cè)的建筑高度與街道的寬度的比例為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(yīng)與沿街的其他建筑相一致，宜有所呼應(yīng)。如：在新加坡老區(qū)和改建后的一條干道的兩側(cè)，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(cè)作了和老區(qū)房屋高度相同中相似的裙房，高層稍后退，形態(tài)效果良好的對(duì)話關(guān)系。4.4近人尺度 近人尺度是指高層建筑最底部分及13、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(xì)觀察，也是人們對(duì)建筑直接感觸的重要部分。其尺度設(shè)計(jì)應(yīng)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(yīng)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(gè)部分更細(xì)。對(duì)入口部分及建筑周邊空間加以限定。創(chuàng)造一個(gè)由街道到建筑的過渡緩沖的空間，使人的心理有一個(gè)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(gè)過渡區(qū)，這樣使建筑更具有近人及親人性。5.結(jié)束語 總而言之，高層建筑的外部尺度影響因素很多設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)高層建筑中充分地把握各種尺度，結(jié)合人的尺度，滿足人的使用、觀賞的要求，必定能創(chuàng)造出優(yōu)美的高層建筑外部造型。參考文獻(xiàn)1李明建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思考J建筑結(jié)構(gòu)，200452胡文湛淺談高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)J江西建材，200613郭院成建筑結(jié)構(gòu)體系概念和設(shè)計(jì)M黃河水利出版社，20014林同炎結(jié)構(gòu)概念和體系M中國建筑工業(yè)出版社，20055劉建榮高層建筑設(shè)計(jì)與技術(shù)M中國建筑工業(yè)出版社，2007注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。