浅谈高层建筑造型与结构的结合

建筑结构及选型设计

结课论文

题目：浅谈高层建筑造型与结构的结合

撰写人：赵桐___________________

学号：3011206027_____________

学院：建筑学院_______________

专业：建筑学_________________

指导教师：张晋元_________________

2014年12 月5 日

目录

1. 摘要 (2)

2. 正文 (2)

2.1 高层建筑的造型设计规律 (2)

2.2 高层建筑的结构选型原则 (6)

2.3 高层建筑造型与结构相结合 (8)

3. 结语 (16)

4. 参考文献 (16)

题目：浅谈高层建筑造型与结构的结合

1. 摘要

建筑学是将技术与艺术相结合的一门综合性学科，建筑的造型和结构作为建筑学的两个至为关键的要素历来受到一代代建筑实践者与使用者的关注。而高层建筑由于其体量巨大，造型和结构尤其具有独自的特色和关系。本文试图通过对当下高层建筑造型设计手法与结构选型原则的分析，配合实例，浅议高层建筑造型与结构相结合设计的方法。

关键词：高层建筑造型结构选型结合设计

2．正文

2.1 高层建筑的造型设计规律

2.1.1 单元的有序叠加

高层建筑由功能和布局相近的许多个标准层叠加而成。因此，其立面与形体多呈现出沿竖直方向有韵律变化的特征(图1)。由于造型上存在这种特点，高层建筑可以沿竖直方向分解为多个重复的基本单元，通过这些相似单元之间组合关系的变化来塑造不同风格的造型。这种造型方法，与高层建筑内部功能的逻辑关系相一致，也容易获得丰富的造型效果，是当代高层建筑设计非常多见的一种手法。

图1 高层建筑造型——单元的有序叠加

单元的有序叠加具有重复的韵律美。然而，有序的变化往往使人感到过于机械，缺少变化，且高层各层空间彼此相近，空间过于单调。很多当代建筑师尝试打破传统高层的空间组织模式，寻求建筑空间与形体的变化，赋予不同楼层空间

以个性。有些高层设计在特定基本元素的基础上，根据通风、采光、功能与造型的需求，在不同的楼层做出不同的调整。这种建筑形体变化在自由与灵活中蕴含着设计的逻辑与理性，与重复叠加得到的建筑形体相比，它们更加富于动感，具有更强的视觉冲击力，也更富于现代气息（图2）。无论是单元的有序叠加，还是自由组合，在建筑中总存在某一特定的元素，作为造型的基础。我们可以将其称为建筑造型的“母题”。由同一母题通过反复的变化来造型，既可以获得丰富的效果，打破传统高层建筑的呆板，又比较容易取得整体的统一，避免无序与杂乱。

图2 由同一母题反复变化得到造型

2.1.2 表皮化设计倾向

当代建筑的表皮不同于历史上的表皮设计，它以其特有的复杂性与抽象性获得了新的建筑美学定位。当代建筑表皮不再是空间的附庸，而是主宰建筑形体与艺术风格的领导者，又是新的绿色建筑技术的载体。从技术上讲，当代建筑表皮具有保温隔热、通风、采光、遮光、隔声等多种功能。从形式上讲，当代建筑表皮强调建筑外观的整体肌理性与图案化特征。高层建筑由很多水平单元垂直发展而成，其窗与墙之间形成了一种有韵律的图底关系，具有其它建筑类型所没有的图案化和肌理化的效果。当代建筑师将高层建筑这一特征加以艺术化的处理，形

成了一类表皮化设计手法。随着新的技术不断注入，高层建筑的表皮早已超出了纯美学的范畴，融入了更多结构技术、数字技术、与生态设计的理念。高层建筑的表皮设计分为几个不同的层面，形式层面的表皮设计、结构层面的表皮设计、生态层面的表皮设计，它们反映了人们对于高层建筑表皮设计内涵的认识不断深化的过程。

（1）形式层面的表皮设计

注重“表皮”设计的建筑通常形体较为简单，多为简单的几何形体或者其变形后的形体，建筑表皮容易形成完整的外表面。高层建筑的墙面常采用玻璃、石材、金属等各种幕墙，并不承担建筑荷载，这就给建筑师塑造图案化的外观效果留有充分的创造余地。最简单的表皮设计是形式层面上的，建筑师通过对建筑墙面、洞口、阳台，以及其它功能性与装饰性构件在立面上的排布按照一定的原则进行组织，以获得特殊的立面肌理效果（图3）。

图3 形式层面的表皮设计

（2）结构层面的表皮设计

一些高层建筑的表皮设计不仅用来围护建筑空间，塑造建筑形象，同时会起到建筑外层结构的作用。这种表皮将建筑立面设计和

结构设计结合在一起，内部除核心筒外不需要再设置其它的柱子，

可以形成开敞的无柱大空间，既可以提高建筑平面的利用率，由便

于根据需要进行更加灵活的分隔，如纽约世贸中心双塔（图4）。这种

设计思路被越来越多的建筑师采用。

图4 纽约世贸中心外观、标准层平面、表皮

（3）生态层面的表皮设计

建筑表皮是建筑的外围护结构，甚至是承重结构的组成部分，对于建筑的采光、通风、保温、节能等方面的设计具有十分重要的作用。随着

人们对生态建筑重要性认识的不断提高，信息技术、生物科学技术、材料

合成技术、资源替代技术等生态设计技术的不断进步，高层建筑的表皮被

当做生态高层建筑设计的重要突破口。生态型高层建筑表皮设计的代表就

是被称为“双层表皮”、“生态型表皮”的新型幕墙（图5）。这种幕墙主要

针对随着现代建筑发展而逐渐发展起来的玻璃幕墙能耗高、室内空气质量

差的问题，提出了采用以双层体系（通常为玻璃）做维护结构，从而更好

地控制室内采光与通风的解决方案，也被称为“呼吸式幕墙”。双层表皮

幕墙种类很多，但其工作原理实质是在两层表皮之间留有一定宽度的空气

层，通过一定的技术措施，使得这一“夹层”起到提高节能效果、促进通

风、隔绝噪音的作用。如果说通常的立面是建筑的“衣服”，那么双层表

皮就是建筑的“皮肤”。它已经超越了围护、安全等初级意义上的表皮，

而是将高科技手段与高层建筑紧密结合起来，实现了内外环境的调节与能

量的合理交换。

图5 具有生态效益的“双层表皮”

2.1.3 形体柔化与标准层扭转

当代高层建筑设计的一种趋势是试图突破传统高层建筑刚性的线条，以极端的逻辑性，极度的音节化，夸张的形式和雕塑感的构成，通过对强几何形的柔化来塑造一种崭新的建筑形态。这种形态消解了传统高层建筑形式，探索了有机形态在当代建筑中的可能性与潜力，给人以巨大的感官刺激与审美体验。标准层扭转是实现高层建筑形体柔化的常用手法。当代建筑师尝试通过对不同高度的标准层进行有序或无序的旋转，以获得前所未有的造型效果。标准层的旋转不会影响核体的设置，从空间布局及结构设计上看，可行性较好。而且旋转后的建筑形体，常在立面上形成流畅的曲线，一改高层塔楼的呆板与僵硬，给人以独特的柔和之美（图6）。