浅析高层建筑结构设计

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摘要：高层建筑在造型形式不断翻新、高度记录一再被打破的同时，其内部空间构成的模式也发生了很大的变化。建筑产品的这种系统的密集性、交叉性及最终的整体性，最主要的表现还是在高层建筑上。高层建筑的显著特性是“高”，由于其“高”而引发了它与诸多不同于其它建筑的特点。

　　关键词：高层；空间；构成；施工；协调

　　引言

　　我国的高层建筑在十余年里可谓突飞猛进，其建设速度和建造数量在世界建筑史上都是少有的。我国的理论研究多偏重于介绍国外的思潮流派，或是探讨文化、艺术、美学等与外在形式相关的东西，而对于功能组织和空间构成模式的研究却较少有人问津。

　　1、高层建筑空间构成模式演化

　　1.1内核的形成高层建筑与其它建筑之间的最大区别，就在于它有一个垂直交通和管道设备集中设置，在结构体系中又起着重要作用的“核”（Core）。而这个“核”也恰恰在形态构成上举足轻重，决定着高层建筑的空间构成模式。

　　在建筑的中心部分，有意识地利用那些功能较为固定的服务用房的围护结构，形成中央核心筒，而筒体处于几何位置中心，还可以使建筑的质量重心、刚度中心和型体核心三心重合，更加有利于结构受力和抗震。

　　1.2核的分散与分离随着时代的发展、技术的进步，人们对建筑需求的变化和设计侧重点的不同，以中央核心筒为主流的高层建筑“内核”空间构成模式开始受到了挑战。

　　对于结构专业来说，加强建筑周边的刚度也会有效地抵抗地震对高层建筑的破坏，所以如果将垂直交通和设备用房等分散地布置在周边，则无疑也会对结构抗震有利。同时，这种分散的多个外核的空间构成模式，也正好适用于新兴的巨型框架结构，使这种结构体系中的巨型支撑柱具有了使用功能。

　　而从建筑设计的角度来看，核的移动、垂直交通、服务性房间和管道井分散到建筑的周边，对于高层建筑的空间构成模式和立面造型上的变化也是极具革命性的。它不但适应了其它专业的需求，而且还有利于避难疏散，创造更大的使用空间和使高层建筑的底部获得解放。这种空间构成模式所具有的灵活性和先进性，很快便被推崇技术表现的欧洲建筑师们所发现，并创造性地应用在他们的作品之中。

　　1.3中庭空间的出现受高层旅馆的影响，一些办公大楼为了追求气派和空间变化，便在入口处附设一个中庭，实际上，核心筒的分散和分离，中庭空间的介入，已使高层建筑的空间构成模式彻底发生了变化。新一代的高层建筑空间组织更为灵活多样，由于空间设计的侧重点已由追求经济效率向营造宽松舒适的生活环境转变，所以许多新建的高层建筑都以“景观空间”的概念，将共享空间与功能空间相结合，把核分散向四周，垂直交通采用玻璃电梯，直接采光，给人们以开敞明亮、将动线视觉化的空间感受。空间构成模式也由封闭的“积层式”，变为上下贯通的“动态流动空间”。

　　1.4底部空间的变化早期的高层建筑多直接面对街道，从街道进入门厅，再由门厅进入电梯厅，垂座电梯至各楼层，这是高层建筑中最为普遍的空间流线组织方式。建筑空间与城市空间之间缺乏过渡，没有“中间领域”的概念，在人流集散的高峰期，对城市交通环境的影响也较大。尽管许多高层建筑都在门厅的艺术处理上颇费心机，设计得非常富丽壮观，但是由于空间组织方面的缺陷，门厅内往往留不住人，形不成公共活动空间，而入口处也常出现人流拥塞的现象。

　　2、我国的高层结构建筑的发展

　　2.1钢材的国产化国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准的要求，制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》（YB4104-2000），比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）又前进了一步，其性能指标优于国外同类产品。

　　2.2钢结构设计国产化国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定，在一般情况下，应遵守规范的规定，否则应进行专项论证或试验研究。建设部第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[2003]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大，具有可操作性。

　　2.3高层及超高层结构体系对于高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过100m为超高层建筑。

　　对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。

　　3、高层建筑安装施工的协调与配合

　　3.1内部协调与配合怎样搞好内部协调与配合，实际上是一个怎样处理好内部各专业之间的矛盾，以及各专业与总体要求之间的矛盾。首先，应从书面资料入手，对本专业图纸、会审纪要、工艺标准、质量要求等加以熟悉，做到心中有数。其次，从技术方面讲，搞好各专业协调配合，一定要把好熟悉图纸、认真会审、内部会审、内部技术协调的关口，务必保持解决问题的渠道畅通无阻。再者，高层建筑楼高、层数多、场地窄、专业交叉施工密度大，与工业建筑、一般民用建筑相比，其作业面尤为狭窄，难以满足在有限的作业面内各专业施工同步展开。

　　3.2外部协调与配合外部协调与配合主要指土建单位、装修单位的专业之间的协调配合。

　　就高层建筑整体而言，土建和安装构成了躯干和内脏；装修则是为其着装打扮。根据高层建筑的特点，土建、装修施工阶段划分为：

　　①砼结构施工；②砌体建筑施工；③初级装修施工；④二次装修施工。

　　既然土建、装修、安装均作为高层建筑的有机组成部分，故其彼此间必然存在着密切的联系，实际是相辅相成、缺一不可的关系。但作为一个独立项目，又有各自的运行规律，只有掌握了这些规律，并了解其间的内在联系，才能有理、有序、有效地搞好各项目之间的协调与配合。

　　对于安装施工来讲，从整体看，其成品可以说是依附于土建的半成品或成品之上，它们之间的交叉配合贯穿于整个施工过程，且配合密集处主要在“暗”处，如砼结构、砌体内管井等；而装修与安装施工的交叉配合，主要集中在“明”处，如墙面、天花板等。

　　3.3前、后方协调与配合前、后方协调与配合实际上是人、财、物、机各生产要素的优化组合问题。它对于各类建筑施工是一个带有共性的问题，这个共性问题的关键所在是诸生产要素的优化组合决定权是在前方，还是在后方？是在项目上，还是在大本营里“项目法施工”运用动态管理原理很好地回答和解决了这个问题，使长期以来的前方与后方难以协调与配合的局面得到了根本转变。

　　有共性必有个性。在高层建筑安装施工中，诸生产要素的优化组合必须紧紧围绕高层建筑安装施工的各项特性来进行。为此，必须了解各专业施工形象进度计划，以便及时、合理地调配人、财、物、机各生产要素。

　　各专业总量、插入时间及在各阶段的工程量均不尽相同，根据动态组合原理，结合各专业阶段特点，合理组合各生产要素，达到前、后方的有理、有序协调与配合。

　　高层建筑安装施工的协调与配合涉及面十分广泛，可以说，它本身就是一项系统工程。要搞好这项工程，必须通过了解工程对象，掌握工程特点，从而采取相应措施，保证内外工种相互协调与配合，确保质量与进度，全面完成工程任务。