高层建筑设计的研究

高层建筑设计的研究
【摘要】建筑是凝固的艺术，高层建筑以其宏伟的体量，给观者以震撼的艺术感受，高层建筑不是仅仅单一的个体，而是融入到城市建筑群的重要组成部分，高层建筑的设计需要考虑诸多方面的因素。

本文论述了高层建筑设计的理论方法和设计时需要注意的问题。

高层建筑已经有了一百多年的发展历程，在其发展的过程中其建筑风格也是不断变化的，由高层建筑风格的发展变化，可以看到高层建筑设计理念的更新是推动建筑风格变化的重要因素。

近代随着科学技术的发展，尤其是钢铁、电梯的出现以及后来钢筋混凝土结构、钢结构和建筑阻尼器的应用，为高层建筑发展创造了前所未有的机遇，高层建筑也成为城市空间中一道独特的风景。

近年来，我国高层建筑也得到迅速发展，高层建筑是我国城市发展的必然产物，而城市的发展也依赖高层的支持。

一幢幢雄伟壮丽的地标性高层建筑也成为一个城市的代名词。

例如：上海的金茂大厦、深圳的地王大厦、天津的津门津塔等等，高层建筑对城市的社会环境、经济环境的影响也正变得日益明显。

因此，重视对高层建筑设计理念的探讨，进一步完善高层建筑设计理念是推动高层建筑设计健康发展的有效途径。

一、高层建筑塔楼和裙房的设计
高层建筑设计时，不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造，而应以人的尺度为参考系数，充分考虑人观察视点、视角和高层建
筑塔楼和裙房的关系以及和周围环境的关系等多方面内容。

裙楼的设计应注意如下问题：高层建筑的设计必须解决和地面的结合问题以及与周边建筑物的联系问题，以加强城市空间的结构和形态，因此其裙楼处理就显得特别重要。

建筑物的裙楼是从街上见到的部分并在视觉的40度仰角范围内，根据开敞空间的进深，有时这部分会升高或降低一层。

虽然建筑的这部分对整个城市影响较小，然而它对于街道的尺度、人情化空间的创造方面却有着重要的影响。

建筑的裙楼立面设计一般不同于上部立面，需要刻画细致并要体现人的尺度，从而使下部空间的设计丰富多彩。

高层建筑的“高宽比”大，裙楼的设计要注意强调建筑的稳定性，避免头重脚轻的视觉感受，巧妙的运用一些处理手法高层建筑的塔楼部分虽然变化的余地不大，但是底层部分却可以进行一些巧妙的处理来丰富空间形式。

一般可以采用底层架空和入口缩进的手法，底层架空的处理手法是现代建筑的特征之一，它可以在高密度的环境中争取到宝贵的用地，把城市的道路、广场和建筑有机地结合在一起，形成通透的、公共的开放空间，给市民以小憩之地；同时还可以改善人流、视觉拥挤的状况，连通几个主要的公共场所，以增加城市空间的层次。

高层建筑临近城市道路布置时，，争取基地面积的有效使用，缓解各种矛盾冲突；并有可能在建筑的形体设计、间组织等方面形成新颖的构思。

设计时可以结合外部体型、立面线条组织、装饰材料的色彩及质感等要素进行设计。

塔楼设计应该注意如下问题：高层建筑的楼身是其形式的主要表
达者，在改变建筑与城
市的关系方面，起主要作用。

近年来随着低碳环保的观念深入人心，生态建筑的设计意识加强，竖向上的开放空间越来越多的成为高层建筑的有机组成分，天井和空中庭院可以帮助自然通风采光，调节室内小气候，给人提供新鲜空气，楼宇内的空中花园设计也的到广泛应用。

如生态建筑师诺曼·福斯特设计的法兰克福商业银行总部大厦在强调象征意义和功能的同时，就引人生态的概念，是世界上第一座“生态型”超高层建筑，其建筑平面呈三角形，宛如三叶花瓣夹着一支花茎：花瓣部分是办公空间，花茎部分为中空大厅，中空大厅起自然通风作用，同时还为建筑内部创造了丰富的景观。

可以看出目前高层建筑设计的一个新要求就是要实现人与建筑、人与自然的完美统一。

二、高层建筑设计与城市空间
高层建筑是否与所处的城市空间融洽，其评价标准相当一部分取决于公众在所创造空间中的感受。

而在进行一项高层建筑设计时，规划部门所出台的各种条文政策及规范将扮演着重要角色，它强制性的要求必须顾及城市环境，营造舒适的城市空间。

可以看出，高层建筑设计与城市空间的协调以及城市空间的营造是通过建筑设计和城市规划两方面的共同作用来完成的。

城市空间是城市最基本的也是人最能感受和接触的城市要素。

高层建筑是城市空间的元素，空间设计就必须考虑城市中人们的心理。

优秀的高层建筑并不是排斥城市空间的明星建筑而是一个能创造人性的场所，
又融入文脉的关系，不去破坏城市空间的和谐。

优秀的高层建筑要考虑使用者的需要，以城市的公众利益为追求的目标。

意大利著名建筑师布鲁诺. 赛维在他的建筑空间论中曾谈到：“尽管我们可以忽视空间，空间却影响着我们，并控制我们的精神活动”。

有关研究表明，引起人们心理体验的，不仅是建筑物的物理实体，主要是使用建筑空间的人和活动。

考虑高层建筑由于其体量的巨大，往往给街道空间一种突然的压迫感，使人感觉好像从一个大空间突然进入一个小空间，这是由于高层建筑的体量所造成的对比。

因此凡是处在街道两旁体量巨大的高层建筑在设计时应该对其进行后退处理，并在其退出的用地上设计广场空间，这个广场空间将起到空间的缓冲作用，而且由于高层建筑的建筑面积远远超出其用地面积，容纳的人员较多，出入口人流密度相对较大，后退出的广场空间也起到缓解交通压力的作用，从另外一方面讲，广场空间往往在街道空间以及城市空间中起到非常重要作用，能够给公众留下较深的印象，也往往能成为城市的节点，这就是共享空间的好处。

下沉式的广场往往更容易给人留下印象，就空间形式而言它是一种非常富有情趣的空间。

因此在进行高层建筑设计时广场和建筑应该作为一体来考虑。

对于一个城市而言，高层建筑往往具有一定的代表性和象征性，可以反映一个城市经济水平和发展程度，在进行建筑设计时，要考虑同城市的联系，要适应城市整体的要求，这样才能更加发挥新建筑的作用，使城市不断充实完整，丰富城市的生活，增加城市的活力，这是建筑师应具有
的一个重要理念。

高层建筑的塔楼部分虽然变化的余地不大，但是底层部分却可以进行一些巧妙的处理来丰富空间形式。

一般可以采用底层架空和入口缩进的手法。

底层架空的处理手法是现代建筑的特征之一，它可以在高密度的环境中争取到宝贵的用地，把城市的道路、广场和建筑有机地结合在一起，形成通透的、公共的开放空间，给市民以小憩之地，同时还可以改善人流、视觉拥挤的状况，连通几个主要的公共场所，以增加城市空间的层次。

高层建筑临近城市道路布置时，入口空间凹入建筑下部可以避免主体的被迫后退，缓解入口处各种矛盾冲突，并有可能在建筑的形体设计、空间组织等方面形成新颖的构思，这种入口后退架开的处理不仅空间层次丰富而且给人的印象也深刻。

其实，从使用的角度来看，这类空间因易于到达、便于使用以及特殊的空间性质，其使用频率也很高。

城市街道生活中最重要的是街道上行人与大楼之间的关系。

高层建筑物必须形成与周围建筑物的联系以加强城市结构，并促进在其底部的城市生活。

建筑底层架空空间的开放程度较高，是布置城市公共开放空间的有效手段，对裙楼屋面而言是底层架空，故可视为建筑底层架空空间的特殊形式，这种处理方式可营造归属感和私密性较强的公共活动空间。

三、高层建筑设计的建筑与结构的结合
高层建筑的设计要保证其使用阶段的安全性，其抗震和抗风性能是极其重要的。

抗风的问题：预测到建筑物附近的气流情况以及建筑物所发生的
性状，结构不稳定破坏，疲劳破坏和超过允许的最大变形而发生的屈服，围护结构的严重破坏都可以引起高层建筑的安全隐患。

风灾损坏的主要形态之一是工程结构的损坏和倒塌，因此，工程抗风设计计算的合理和全面是工程安全的重要关键，抗风设计也是工程结构中的重要研究课题。

在高层建筑的建设中，抗震问题的研究极其重要，其中又以规则性问题为最主要的因素，抗震设计中常见的一些问题有结构的平面布置，外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀、不对称，平面长度过长等。

为了解决这些问题，需要建筑设计时和结构设计时相互结合，在满足安全的前提下满足建筑表现和建筑功能的要求。

四、高层建筑的消防设计
1. 防火的问题：在楼道的设计上要保证人员的流动畅通，便于紧急情况时人员的疏散。

有采光设施或者照明系统，让人员在疏散中能保证安全快速的撤离，已避免发生踩踏等其他伤害。

合理进行防火分区。

在高层建筑的楼道内消防器械、疏散通道必须合理的分区，做到在火灾发生时，可以及时的采用灭火措施和人员疏散。

消火栓的位置应保证同层任何部分由两个消防栓的水枪同时到达。

做好建筑物室内、外消防给水系统的设计，保证足够的消防用水量和最不利点的灭火设备所需的水压，水箱设置高度不够而设置增压系，水箱的消防储水量单单对直接灭火而言，其意义几乎为零。

当然为了使增压系统正常工作，水箱的消防储量仍然是必须的。

消防
水池容量越大越好、越安全、这种观点是片面的。

超规范设置谈不上经济合理，水质也难以保证。

2. 消防电源与配电：高层建筑要求供电是供电电源必须是来自于两个不同的发电厂（或供电电源）保证一个要时有遇到问题或者突发事件另一个也可以正常工作，从而确保建筑的正常运行。

3.应急照明：当高层发生火灾及其它灾害、故障时，导致正常照明系统中断而启用的照明，也称事故照明。

应急照明的安装要合理人性化，应急照明主要安装在疏散楼梯、消防电梯前室、消防控制室、自备电源室、变配电室、消防水泵房、防排烟机房的墙面上或者顶棚上。

应急照明包括疏散指示照明，即标志出口位置的出口标志灯，满足疏散通道的照明要求。

4.消防电梯：电梯在设计中要保证位置合理，让电梯的运行中的噪音不要打扰用户的正常生活。

电梯的最大载荷也要根据居住结构作相应的调整，保证居住者在平时能方便的出行。

电梯在遇到紧急情况是要有方便快捷的方法使人迅速撤离。

为了保证电梯正常而安全的运
行，以利于救人、灭火。

电梯的供电系统要有两套，一套是正常供电系统，另一套时当有紧急情况是自备发电供电以保证电梯的正常运行。

5. 排烟的问题：高层的火灾事故中，绝大多数的人员伤亡都是因烟气窒息、中毒，在不具备自然排风条件的封闭楼梯间要设计在楼梯入口处设置阳台或者凹廊或设置加压送风系统，保证在发生火
灾时能排除烟，降低人员的伤亡。

现在设计中为了提高使用面积，采取消防电梯与居住用电梯合用，消防电梯前室与防烟楼梯前室合用，需要设置防火门。

五、结语
高层建筑对城市及周围环境的影响，和建筑本身的功能方案设计一样重要。

高层建筑设计必须用协调其周围环境的设计方法以尝试对原有环境的最少干扰。

高层建筑群是城市的主要建筑标注，创造着城市引人注意的轮廓线，它们限定着创造城市活动场所的公共空间，为城市中人们的活动提供布景。

高层建筑是城市空间的元素，优秀的高层建筑并能够融入城市的历史文化，不去破坏城市空间的和谐。

优秀的高层建筑要考虑使用者的需要，以城市的公众利益为追求的目标。

我们必须在高层建筑设计和城市的发展中取得平衡，才能创造出更好的城市景观和适合人们生活的宜居环境。

参考文献：
[1]布鲁诺赛维.建筑空间论.中国建筑工业出版社
[2]刘顺校、周湘津《高层建筑设计》.天津科学技术出版设。