1、小高層建筑結構設計探討摘要： 隨著社會的進步與發展，重視小高層建筑結構設計具有重要的意義。本文主要簡單探討小高層建筑結構設計的有關內容。關鍵詞：高層 建筑 設計 造型 結構 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 buildi
2、ng structure design of the related content.Keywords: high-rise design modelling structure external scale中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：引言 高層建筑外部造型設計多以追求建筑形象的新、奇、特為目標，其結果只能使整個城市顯得紛繁無序、生硬。建筑個體外部體量失衡、缺乏親近感。造成這種現象的主要原因是缺乏對高層建筑外部尺度的認真仔細推敲，因此對高層建筑造型設計的研究是很有必要的。1、高層建筑結構特點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件中所引起的軸力和彎矩的
3、數值，僅與建筑物高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎向構件中引起的軸力，是與建筑物高度的二次方成正比；另外，對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荷載和地震作用，其數值是隨結構動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，豎向荷載數值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；還會對預制構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結果。
4、1.3側移成為控制指標。與較低樓房不同，結構側移已成為高樓結構設計中的關鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。1.4結構延性是重要設計指標。相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。2、高層建筑設計思路2.1幾何學的思路幾何形態是直線、規則曲線、直線與曲線的結合,具有明快性、數量性、秩序性等特點,表現出很強的幾何規律性。而對建筑而言,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。現代主義者認為幾何形式有簡潔而又特殊的美學特征,他們創造抽象幾何純形式美所運用的詞匯是:點、線、面、體、空間、質感和色彩等。可以說,幾何形體是物質世界的概括和縮影,即利用三維空間的認識和理解來分析點、線、面、體的多變性,并進行分割與組合搭配,由此產生豐富的美感形態。一個單純的正方體通過直線、曲線、對稱與自由分割的方法可改變原有形態,產生出幾個甚至幾十個不同的形態, 再通過美感形態法則中的單純與簡化、對比與調和、對稱與均衡、穩定與重心、比例與排列、節奏與韻律、聯想與意境、多樣與統一、加之材料工藝上的合理運用,就可以獲得心理與視覺上的美感,形成建筑形態多樣又統一的變化。圖一體現方形
6、體的高層建筑造型。2.2符號學的思路 在造型設計中,建筑符號的運用是重要的思路之一。以符號出現的造型方式往往以拼貼設計方法進行構思,從歷史和傳統中選取某種或數種典型建筑形式母題、部件或元素,隨后對其進行發展、變化和重新組合。美國哲學家皮爾斯把符號分為指示性、圖像性和象征性3 類；建筑造型中的符號通常對應地分為這3 類。指示性符號:能指與所指之間存在著內在的因果關系的符號,如窗戶的形象表達著采光、通風、眺望的功能意義;門的形象表達著出入交通、開啟閉合的功能意義;這種所指和能指的因果關系,實質上反映著作為符號載體的構件本身的內容和形式的統一關系。圖像性符號:能指與所指物之間具有圖像的相似形符號,高
7、層建筑中應用的簡化、變形、抽象的傳統構件、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或它的復合體。象征性符號:能指與所指之間存在著約定俗成的聯系的符號,通過這種約定了的、可以通過聯想得到暗示的關系;象征性符號給特定文化的某些東西賦予意義。高層建筑造型中的符號呈現著多種多樣的復合形態與交叉方式,以指示性符號為干、圖像性與象征性符號為輔助的符號系統也是創造豐富建筑造型的重要思路之一。3、高層建筑設計應遵循的原則3.1建筑與城市環境在尺度上的統一 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，組成有關的構圖。也可以單棟高層建筑布置在道路轉
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系，隨處隨地而起不到向心的凝聚感，則不會產生令人滿意的和諧整體。 3.1.3高層建筑的頂部不應雷同或減少雷同，因為這會極大影響輪廓線的優美感。3.2同一高層建筑形象中，尺度要有序 高層建筑設計時，應充分考慮建筑的城市尺度、整體尺度、街道尺度、近人尺度、細部尺度這些尺度的序列，在某一尺度設計中要遵守尺度的統一性，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統一。3.3高層建筑形象在尺度上須有可識別性 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慣的認知尺度部件就會造成錯覺，效果就不好。但有時往往要利用這種錯覺來求得特殊的效果。4、高層建筑設計中的外部尺度4.1城市尺度 高層建筑是一座城市有機組成部分，因其體量巨大，高度很大，是城市的重要景點，對城市產生重大的影響。高層建筑對城市各構成要素也產生重大的影響，高層建筑的位置、高度的確定，也應充分地考慮該城市尺度、傳統文化，不當的尺度會對城市產生不良的影響，改變了城市傳統的歷史文化，也改變了原來城市各構成要素之間有機協調的比例關系，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，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成部分，如：裙房、主體和頂部等主要體塊之間的相互關系及給人的感覺。整體尺度是設計師十分注重的，關于建筑的整體尺度的均衡理論有許多種，但都強調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，在設計時要注意：高層建筑一般由三個部分組成的裙房、主體和頂部，也有些建筑在設計中加入了活躍元，以使整棟建筑造型生動活躍起來。一個造型美的高層建筑是建立在很好地處理了這幾個部分之間的尺度關系，
11、而這三個部分尺度的確定，應有一個統一的尺度參考系，不能每一部分的尺度參考系都不同。這樣易使整個建筑含糊、難以把握；高層建筑各部分細部尺度的劃分是建立在整體尺度的基礎上的，各個主要部分應有更細的劃分。尺度具有等級性，才能使各個部分造型構成豐富。尺度等級最高部分為高層建筑的某一整個部分(裙房、主體和頂部)，最低部分通常采用層高、開間的尺寸、窗戶、陽臺等這些為人們所熟知的尺寸，使人們觀察該建筑時很容易把握該部分的尺度大小。一般在最高和最低等級之間還有12個尺度等級，也不易過多，太多易使建筑造型復雜而難以把握。4.3街道尺度 街道尺度是指高層建筑臨街面的尺度對街道行人的視覺影響。這是人對高層建筑近距離
12、的感知，也是高層建筑設計中重要的一環。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的寬度的比例為1：12，形成良好的購物環境。為了保持街道空間及視覺的連續性。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：在新加坡老區和改建后的一條干道的兩側，為了不致造成新區高層和老區低層截然分開，沿新區一側作了和老區房屋高度相同中相似的裙房，高層稍后退，形態效果良好的對話關系。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。創造一個由街道到建筑的過渡緩沖的空間，使人的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，這樣使建筑更具有近人及親人性。5.結束語 總而言之，高層建筑的外部尺度影響因素很多設計師在設計高層建筑中充分地把握各種尺度，結合人的尺度，滿足人的使用、觀賞的要求，必定能創造出優美的高層建筑外部造型。參考文獻1李明建筑結構設計的思考J建筑結構，200452胡文湛淺談高層建筑結構分析與設計J江西建材，200613郭院成建筑結構體系概念和設計M黃河水利出版社，20014林同炎結構概念和體系M中國建筑工業出版社，20055劉建榮高層建筑設計與技術M中國建筑工業出版社，2007注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。
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