现代高层建筑设计篇1
关键词：城市；绿色生态；高层
1前言
随着我国城市化水平的突飞猛进，规模的不断扩大，建筑城市能源消耗不断地增加，加重了我国的能源负担，所以需要进行绿色的建筑设计，这已经是我国可持续发展的必然要求。这时“绿色建筑”的建筑理念顺应时代的要求出现，对当代建筑的设计和系统的节能优化技术应用带来了新的发展。不仅要建设对人们适合生活、工作和其他社会活动的建筑场所，还要在提高资源利用率和减少环境污染方面大力发展，这不单单是时代对建筑工程师和城市规划设计者的要求，也是处在社会发展和能源紧缺时代下的必然结果。
2绿色生态高层建筑概述
目前高层建筑的发展成为了行业内外人士争论的重心，因为在建造高层建筑的同时会消耗大量的资源和材料，在运行的过程中被耗费的大量能源会排出大量的废弃物，不适合现在的节能环保，有较大的弊端。由于现在土地资源的紧缺，而高层建筑更能适应现在的情况，不仅可以对空间进行绿化，还对城市的环境有所改善，现在高层建筑已经成为城市的标志性和象征性，它的作用是别的建筑形式无法代替的，故对各方面来说也是非常有利的。现在的高层建筑创作中技术逐渐倾向于生态环保观念和可持续发展观念，意味着高层建筑设计开始逐渐“绿色”化，建筑师们想尽脑汁的以各种方法把“绿色”技术运用到建筑设计之中。光控遮阳构件、日光反射材料及各种新颖的控制阳光的辐射和热量进入的外墙做法，不但对节能功效有极大的作用，还可以增添建筑外观美观，让人产生强烈的印象。应当表明，建筑一个绿色建筑，不是利用简单地人工设备和各种新型材料去进行设计，而是应该运用生态学原理，使用高信息和低能耗有，可循环性和自我调节性的设计理念创造一个全新的节能的系统，改变过去的传统设计观念。实际上，在现在的城市高层建筑中，不管其外标的价值如何不菲，也不管其从属于哪一个派系，都过多过少的需要通过技术手段表现出来，表达了信息社会的审美，使用新材料和新技术表现其时代感。故绿色生态建筑设以势不可挡的洪潮成为现代高层建筑设计的一种潮流和发展趋势。
3生态策略的高层建筑设计要点
3.1规划高层建筑的布局，协调城市空间结构
高层建筑体量的庞大会对城市的局部地区及和整体造成重大的影响。它的布局的是否得当也会与城市的正常运转相连接，影响到城市空间环境。通过规划指标容积率对高层建筑的密度进行控制，防治引起局部地区的过分密集。除了使用容积率应该再加上一项空地率。它可以反映基地的空地比值，剩余的空地可以使土地使用的经济效益得以保证。
3.2关于高层建筑采光及通风的生态设计优化
导致采光困难的主要原因是高层建筑的容积率偏高，为了采光可以被很好的优化，通过生态策略的建筑设计的主要建议，是选择合理的地理位置、方向，不仅可以获得更多的太阳能和储备更多能源，还能减少自身能源的消耗。对通风设计的改善，选择合理的位置和朝向依然可以得到不错的效果。
3.3关于高层建筑围护节能的优化
主要针对传统维护结构缺点，建筑的围护结构可以通过屋面、墙体和外窗这几个结构进行。
3.3.1建筑材料的选择
打造高层建筑围护结构设计优化的基础需要高性能的原材料，这就叫做，欲善其事必先利其器，所以对建筑材料节能性的选择很重要，这种被称为硬件的优化。在具体的工作中，主要是从导热系数、强度上进行选择，对建筑表面的构造设计采用强度较高的承重材料，和导热系数较小的、轻质的保温材料进行复合。从实际经验中可以发现这种方法对降低能耗十分有效。
3.3.2对外窗和幕墙的节能
对护结构的优化，可以分为墙体的节能优化和外窗、幕墙的节能优化。对墙体的节能设计优化，可以进行经济性、可行性分析，在墙体内外两面敷设保温隔热的新材质。另外，现在已经出现了可以调节的外墙，就是采用了多方向、多层次、可开、可闭的外墙，用来适应不同的季节和气温，可以减少空调的使用，增加保温的时间，使能源得到大大的节约。对外窗和幕墙的设计节能过程中，应该对窗户的开口方向进行调整，因为高层建筑的窗墙比远远大于传统建筑，也导致了保温性能比传统建筑小很多。尤其是开窗的面积较大或是成片的使用玻璃幕墙，这种方法使采光性能得到了提升，但同时也变成了建筑的冷、热桥所在。遇到这些情况时，平常可以通过控制窗墙的面积比和对气密性进行相对应的改善，以及对窗框的保温性进行改善和使用中空玻璃等途径完成外窗和幕墙设计的节能优化。图1为高层建筑设计效果图。
3.4提高可再生能源的利用率
为了可再生能源的利用率得到提升，可以从以下几个方面进行。对水能、地热能、风能、太阳能、生物质能大力的提高利用效率。比如，在实际的工作中我们对太阳能的利用加大力度，目前为止，太阳能在建筑供暖与供电上的研究都已经取得了很大的突破，如何才能使被动式和主动式太阳房的设计理念和高层建筑的设计相结合，怎样才能把太阳能发电技术用在高层的建筑之中等，相类似的可再生能源技术和应用，在未来将会在降低能源的损耗方面发挥着重要的作用，这也是生态策略高层建筑设计中最为重要的问题。除此之外，生态策略高层建筑设计的一个关键点就是建筑设计中的体形与平面布置工作、绿化工作的加强。建设绿色建筑的目的就是对我国人居环境不停改善，让社会全部公民都有一种幸福感，实现建筑的低碳化、智能化的目的。尽早建立绿色建筑认定标识制度，为实施优惠政策提供判定依据。
4结论
城市化的可持续建设道路的发展可谓是任重而道远，高层建筑是城市化建设中的耗能最大的一个，非常值得我们不停地用生态策略对其进行设计研究。通过上文我们可以了解到，通过整体的系统科学的方法和运用生态原理进行分析，才能从实际上将高层建筑的生态化设计落到处，促进城市的可持续发展。
作者:周飞燕单位:长沙有色冶金设计研究院有限公司
参考文献
现代高层建筑设计篇2
关键词：高层建筑结构；结构体系；结构布置；高层结构发展趋势
引言
随着社会经济的快速发展以及建筑功能的多元化，城市人口的不断增长和建筑用地的日益紧张以及城市规划的需要，这些都像催化剂一样催促着高层建筑能够快速的发展。除此之外，因为轻质高强度材料的开发和新的设计计算理论的发展，抗风和抗震理论得到了不断的完善，新的施工技术以及设备不断涌现，尤其是计算机的普及应用以及结构的分析手段不断得到优化，为高层建筑的快速发展提供了必要的技术条件。下面我们就对高层建筑的最基本原理进行讨论。
1.选择合理的结构类型正确认识高层建筑的受力特点
高层建筑的本质是一种竖向悬臂式结构。竖向的荷载主要令结构出现轴向力，轴向力和建筑物的高度近似的看成线性关系；水平荷载令结构出现弯矩。从受力的特性来看，竖向荷载的方向不变，随着建筑物高度的增加仅仅会造成量的增加；水平荷载则是可以来自任意方向的结构上作用。结构产生各种效应的原因，统一称作结构上的作用。结构上的作用包括直接性作用和间接性作用。直接性作用通常指的是施加在结构上的集中力或者分布力，比如结构的自重、楼面活荷载以及设备自重等，造成的效应较为直观。间接作用通常指的是造成结构外加变形或者约束变形的作用，比如温度的变化、混凝土的收缩或者徐变、地基的变形以及地震等，这种作用造成的效应较为复杂，比如地震会导致建筑物出现裂缝、倾斜下沉甚至是倒塌，但这些破坏效应不仅仅受到地震震级、烈度影响，还与建筑物所在场地的地基条件、建筑物的基础类型以及上部的结构体系有关。考虑到设计人员的现状和习惯上的衔接，目前还没有将这两类作用进行严格的划分，而是将其简称为荷载。作用在结构上的直接性作用或者间接性作用，将导致结构或者结构构件出现内力和变形（例如挠度、转角、侧移、裂缝等），通常称这些内力和变形为作用效应，其中由直接性作用引起的作用效应称为荷载效应。结构或者结构构件的承受内力和变形能力，称作结构的抗力，如构件的承载能力、刚度的大小以及抗裂缝的能力等。结构抗力和结构构件的截面形式、截面尺寸以及材料强度的等级等因素有关。结构抵抗水平荷载造成的弯矩、剪力、拉应力以及压应力应当有较大的强度以外，同时还要求结构要具备足够的刚度，使随着高度的增加所导致的侧向变形限制在结构允许的范围内。所以，高层建筑使用何种结构形式，应当由其结构体系和材料特性来决定。
2.正确选择合理的结构体系
建筑设计和结构设计是整个建筑设计的过程中两个重要的环节，对于整个建筑物的外观效果、结构稳定都有着至关重要的作用。二者相互协调的同时又相互制约，究竟会以何种关系相处，就在于两者能否能够和谐的工作。建筑设计师经常将结构放在从属地位，要求结构必须要服从于建筑，一切都要以建筑作为先导。通过受力因素的分析，下一步就要考虑究竟要选用什么结构体系，通常有以下几种高层建筑的结构体系可以选择：
钢筋混凝土经常使用的结构形式：
框架结构：平面布置灵活，抗侧刚度小，但在建筑物较高的时候就要使用较大的柱，缩小了有效的使用空间，经济性指标并不理想。
剪力墙结构：刚度大、承载力强，但平面的布置不够灵活，限制了建筑空间。剪力墙结构体系：该体系是将建筑的墙体用作承接竖向荷载、对抗水平荷载的结构体系。墙体作为维护构件的同时又是房间的分隔构件。
框架-剪力墙结构：框架一剪力墙结构体系由框架和剪力墙共同组成。包括了框架结构以及剪力墙结构的优点。
筒体结构：抗侧刚度大，能够用于较高的建筑。它有框架核心筒结构以及筒中筒结构两种表现形式。筒中简结构体系以一个或者多个简体为主来抵抗水平力。
混合结构：钢框架或者型钢混凝土框架和钢筋混凝土筒体。框架的结构体系由梁、柱、基础等构成平面框架，它是主要的承重结构，各平面的框架再使用梁联系起来，形成空间结构体系。
3.选择合理的结构平面布置，协调好建筑与结构的关系
在高层建筑的设计中.结构布置通常要考虑以下几点：
3.1选择合适的结构平面布置，满足建筑功能的要求
结构平面的布置：独立结构单元应当形状简单规则，刚度以及承载力分布匀称，不应当采用严重的不规则平面布置，也就是要满足一下条件：
1）平面要简单、规则、对称，减少偏心。
2）平面的长度不应过长，突出的部分不宜过大。
3）建筑的层高、层数、开间和进深等平面关系以及体型除了要满足使用的需求以外。还要尽肯能的减少类型，尽量统一柱网布置和层高，对标准层进行重复的使用。
3.2高层建筑的结构设计中，结构的布局占据着重要的地位。
现代的高层建筑在进行规划的过程中，每个功能区的设计，都需要以现代人的生活理念作为基础，进行相对合理的布局。高层结构设计在承受力方面，特别是垂直方向的受力，需要受到较大的压力。所以，在进行高层建筑的地基设计时，首要的工作就要保证地基受力结构设计的稳定性。因此，在地基的设计过程中，地基的承载力是最大的，随着楼层数的增加，结构的受力逐渐的变小。这样的设计理念，能够很好的平衡建筑结构的受力情况。
3.3在地震区为了减少地震作用对于建筑结构的整体以及局部的不利影响。
例如扭转和应力的集中效应，建筑平面的形状要规正，防止外伸或者内收过大，沿高度的层问刚度以及层间的屈服强度要尽可能均匀的分布，主要抗侧力的竖向构件，其截面的尺寸、砼强度等级以及配筋量的改变不要集中在相同的楼层内。进行抗震设计时，高层建筑宜调整平面形状和结构布置，避免结构不规则，不设抗震缝。当建筑平面复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时，宜设置抗震缝将其划分为比较简单的几个结构单元。进行抗震设计时，结构的竖直方向的抗侧力构件应当上下连续贯通。高层建筑要设置地下室。各结构单元的平面形状应力力求简单规则，立面体型要尽可能地避免伸出和收进，防止结构的垂直向刚度出现突变等。
4.结语：
随着地上空间的日益狭窄，如何能够最大限度的利用土地资源已经成为每个国家的建筑领域急需解决的问题，高层建筑的发展已经成为一种主流趋势，更是向着进一步的超高层建筑领域迈进。我国的情况更是如此，这一情况的出现既是机遇同样也是一种挑战。繁多的复杂高层建筑的出现将给结构的设计带来新的的挑战。实际上，我国的高层和超高层建筑具有超高超大、功能繁琐、造型奇特等特点，许多建筑都已突破了我国现行的技术标准以及规范的要求，在未来的发展过程中，要着重于防震防风方面的结构考虑，加快材料和施工技术的进步。如今我国的高层建筑正处在发展阶段，正迈入国际先进水平，有很大的机会发展和进步。
参考文献：
[1]安海玉，何彩云，丁永君。复杂高层建筑结构抗震设计分析[j].天津建设科技，2011，（5）。
现代高层建筑设计篇3
【关键词】现代；高层建筑；结构设计；技术
0.引言
在我国城市化建设的进程中，高层结构建筑逐渐成为当今城市建设的主要建筑。尤其是其在一定程度上减缓了城市的用地紧张，因此，非常适合当今城市的文明化进程。然而，高层结构建筑在设计技术上具有严格的要求，其要求结构的受力结构合理以及抗自然灾害的性能优良，这些最关键性的设计元素都得在设计的过程中，作为主要考虑的设计元素。
1.高层建筑结构的设计技术需求
高层建筑结构作为一种特殊的建筑群体，其在舒适度、性能上都有较高的技术需求。尤其是现代人的生活观念不断的转变，使得高层建筑结构在外观设计上也有了严格的要求，进而最大化地追求结构外形的风格。
1.1结构在设计中，需要保障结构的安全性能
高层结构作为一种特殊的建筑结构，其在结构的性能上具有严苛的要求。尤其是高层结构的安全性能尤为的重要。在结构的设计过程中，需要考虑到地理结构、自然灾害可能对高层建筑造成的影响。这些性能要求的元素都要在结构的设计中体现出来。而且建筑结构的受力结构也得特别的考虑。基于高层建筑的受力比较的复杂，因而其在设计时，尤其需要设计好建筑结构的水平受力结构，其关系到建筑结构的整体受力结构。在高层建筑的建设过程中，会产生较大的横向压力，这就需要建筑结构要有完善的水平预应力结构。进而才能很好的保障建筑结构的稳定和安全性能。
1.2结构的设计风格，需要满足现代人的生活理念
随着现代人的生活观念不断的转变，高层建筑在结构设计的时候，越来越重视建筑物的舒适和风格的设计。高层建筑的结构在方位、采光上都要做严格的设计。建筑结构尽量为居民提供舒适的生活环境，同时建筑结构的设计元素中，要最大化地融入生态、环保低碳的环保元素，这样才可以提供更加舒适的生活环境。当然，在采光等元素的设计时，需要对高层建筑的地理环境进行精密测量计算。
1.3高层建筑的结构设计，要基于经济的理念
高层建筑作为一个大型的项目，其在建设的过程中，将会面临巨大的成本输出问题。因此，在设计的过程中，要讲究经济型的设计理念。也就是说设计的方案要不断的优化处理，尽量避免建设过程中，因为结构的冗长而造成巨大的成本浪费。所以，结构的设计过程中，要对结构进行不断的优化处理，对一些关键的结构，最大化的控制其造价成本。这样不仅保障了结构的设计风格，同时减少了建设的成本输出。
2.高层建筑的结构布局设计
高层建筑的结构设计，在其结构的布局上比较的关键。现代的高层建筑在规划的规程中，各功能区的设计，需要基于现代人的生活理念，进行合理的布局。
2.1高层结构在承受力方面，尤其是垂直方向，需要承受较大的压力
因此，在高层建筑的地基设计时，首要的任务就要保障地基受力结构的稳定性设计。于是，在地基的设计过程，地基的承载力是最大的，随着楼层的增加，结构的受力逐渐的减小。这样的设计理念，可以很好的平衡建筑结构的受力状况。尤其是垂直承受方向，坚固的地基设计是楼层安全的关键。当然，楼层的结构在建筑的过程中，需要进行方案的修改，其在修改的过程中，需要遵循“下小上大”的原则，也就是说结构的变化前提是保障地基结构的稳定。
2.2基于高层建筑的特殊承受力要求，使得其在设计结构的选择上，需要采用整体性能稳定的结构，进而很好的保障了楼层承载力的需求
从实际的设计理念看，现代的高层建筑一般采用剪力墙、筒体、箱型等的设计。这几种设计做法，可以很好地克服高层建筑带来的强大承受力。尤其是剪力墙的设计元素，在当今的设计之中使用的非常的广泛，而且有很强的实际效果。该种结构的设计方法，就是可以在建筑的过程中，其可以形成相对独立的结构体系。同时，独立的结构体系，在结构的稳定性、延性上都比较的优良，这对于高层建筑来说是非常的重要，尤其是优良的结构延性，便于楼层整体结构的形成，并且在受力的过程中，能够将受力延伸至结构的各个部位，进而很好的对受力进行均匀分布。
2.3现在的建筑建设，特别注重建筑结构的功能规划，尤其是生活与休闲环境的设计
现在的城市建筑在功能的设计中，要充分的体现环保低碳的设计理念，进而为居民营造良好的生活环境。在结构的生态设计时，需要根据结构的设计需求，合理的规划生活的各个功能区。绿化的生态结构，要基于居民的生活品味，进行全面而系统的设计。例如，居民的生活绿化带的设计。就需要进行合理的规划设计，绿化带的规划设计不仅需要和建筑结构进行有效的融合，而且绿化带的设计需要延伸至居民的各个生活角度。
2.4结构的外墙装饰设计
随着现代人的生活方式不断的转变，其在生活中的审美观了发生了较大的变化，进而在高层建筑的结构设计中，墙体的装饰和风格的设计也非常的重要。现在的高层建筑的外墙需要美观而且环保，因而其在设计的过程中，需要采用大量的技能环保型的装饰材质。而材质的选择很大程度上需要根据居民的日常生活需求等来进行合理的选择。而且这一方面的合理设计也是建筑经济型的关键，同时也是高层建筑现代化的关键。
3.高层建筑结构的消防安全结构设计
高层建筑结构在结构的设计上，比较的注重其结构风格和美观上的设计。进而，其楼层结构需要使用到大量的高分子的现代材料，尤其是墙体的装饰物越来越易燃化。因此，在高层建筑的结构设计过程中，整体结构的消防结构非常的重要，同时作为建筑结构最基本的结构，其在设计的过程中，就需要充分的考虑到消防结构的实用性。
3.1建筑结构的墙体消防结构设计
现代的高层建筑，其在外墙的装饰设计的过程中，大量的采用了高分子的易燃材质，而且基于大楼的面积大。所以其的消防结构需要比较的紧凑，而且消防设备需要大型化。同时消防用水的管道可以双管道德设计方法，进而起到双保险的作用。而且在各个易燃点处，合理的分置消防设备，这样可以很好的减少大楼整体性着火可能。
3.2高层建筑的结构内部消防设计
高层建筑的内部结构比较的复杂，进而，在内部结构的消防处理上，需要进行系统的消防设计。在设计的过程中，需要做到关键点，都安装有必要的消防设备。而且，消防用水要与实际的生活用水分开，尽量避免消防的用水紧张。
当然，大楼结构的消防安全，还需要大楼的各个用户加强消防意识，这样才能更好的保障大楼的消防安全。
4.结语
随着我国城市现代化建设的不断推进，其在建筑结构上，越来越追求高层建筑。而高层建筑在结构的设计上，在设计理念、设计方法上都有严格的要求。进而，在对于高层建筑的结构设计中，需要综合考虑大楼的用途和功能进行全面的设和规划。
【参考文献】
［1］徐良贤.高层住宅结构设计的技术性探究[J].中华民居；2011（10）.
［2］梁栋.论高层建筑的抗震设计及减灾方法[J].中国新技术新产品；2012（01）.
［3］付国军.探讨高层建筑工程深基抗支护施工技术[J].现代物业；2012（01）.
现代高层建筑设计篇4
关键词：现代化；高层建筑；建筑结构；发展趋势；特点特色
中图分类号：tU97文献标识码：a
1引言
随着科学技术进步发展，钢铁、电梯出现以来钢筋混凝土应用更为广泛以及多样，为高层建筑发展创造了机遇，高层建筑也已经成为城市建筑空间中一道独特风景线。高层建筑是超过一定层数高度建筑结构体系，高层建筑定义高度或层数，各国规定有所不同,但也没有一个绝对、严格标准来规定其高度以及层数。这与各国以及地区地理环境、地震强度、建筑材料、建筑技术、电梯设置标准以及防火特殊要求等诸多因素有关。
2高层建筑结构分析
高层建筑结构同时承受着水平以及竖直荷载或作用力，低层建筑结构往往主要抵抗竖向荷载作用，水平荷载风荷载作用、地震作用对建筑影响较小，所以，水平作用所产生内力以及位移较小，往往可以忽略不计。在低层建筑结构中，竖向荷载是设计控制考虑的主要因素。但是在高层建筑结构中，较高的建筑高度造成受力完全不同，水平荷载不仅仅是主要荷载作用，是在竖向荷载共同影响建筑的作用，而且这往往也成为建筑设计中控制主要因素。所以，在水平荷载作用下，如果高层建筑结构抵抗侧向形变能力或侧向刚度不足，将会产生过大侧向形变，不仅使人产生不舒服感觉，而且会使结构在竖向荷载作用下产生附加内力，会使填充墙、建筑装修以及电梯等服务设施出现裂缝、变形，甚至会导致结构性损伤或裂缝，从而危及结构正常使用以及耐久性。所以设计高层建筑结构时，不仅要求结构有足够强度，而且要求结构有合理刚度，使水平荷载所产生侧向形变限制在规定范围内。同时，有抗震设防要求高层建筑还应具有良好抗震性能，使结构在可能强震作用下当构件进入屈服阶段后，仍具有良好塑性形变能力，即具有良好延性性能。除上述结构受力特点之外，高层建筑还具有建筑功用上特点。人们常说建筑是凝固音乐，优美高层建筑犹如艺术品，成为城市一道道绚丽景观；建筑同时是时代跳动脉搏，高层建筑占地面积小，符合地价昂贵时代需求，它可以节约建设用地或获得更多空闲地面，以作为绿化等环境用地，并因向高空方向发展而缩短城市道路以及各种管线如给排水管线等长度，减少基础设施投资。当然，大量高层建筑建设，也会给城市带来不利影响，如人口会密集化而造成交通拥挤问题；城市局部热场发生不利变化以及地质沉陷、消防复杂化等问题。综合高层建筑上述受力特点可知，与低层结构不同，高层建筑结构在强度、刚度以及延性三方面要满足更多设计要求，抗侧力结构设计成为高层建筑结构设计关键。
3高层建筑结构发展现状
随着工业化、商业化、城市化进程，城市人口剧增，造成城市生产以及生活用房紧张，地价昂贵，迫使建筑物向高空发展，由多层发展为高层。19世纪末期，开始出现现代形式钢框架以及钢筋混凝土框架结构高层建筑。1898年修建secodRandmena119层大楼美国，芝加哥，是世界上第一幢具有现代形式钢框架结构高层建筑。而最早钢筋混凝土框架结构高层建筑，为世界上第一幢具有现代形式钢框架结构高层建筑。而最早钢筋混凝土框架结构高层建筑，位于美国以及法国巴黎。所以，现代形式高层建筑，也只有短短117年的历史。到20世纪50年代以后，由于轻质高强材料研制成功，抗风、抗震结构体系发展，新设计计算理论创立，电子计算机在设计中应用，以及新施工技术以及机械不断涌现，为大规模地、较经济地建造高层建筑提供充分条件，使高层建筑得到迅速发展。在钢筋混凝土结构方面，其结构体系发展历程也类似于钢结构结构体系，由最初框架结构逐渐发展出框架剪力墙结构或框架简体结构以及巨型结构等结构体系，使得混凝土结构建造高度越来越高。钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好等优点，钢结构构件可在工厂加工以及制作，施工速度快，工期短。钢是建造高层建筑结构比较理想材料，但是全钢结构用钢量大，造价高，耐火性能差，需用昂贵防火涂料。而钢筋混凝土结构具有节省钢材、造价低、材料来源丰富、可模性好等优点，且承载力也不低，经过合理设计也可获得较好抗震性能。所以，只有在发达国家，大多数高层建筑才采用钢结构形式，而在发展中国家，绝大部分高层建筑采用钢筋混凝土材料建造，且由于高性能混凝土发展以及施工技术进步，钢筋混凝土结构仍是今后高层建筑主要结构形式。特别是近年来，由于钢筋混凝土结构优点，发达国家采用钢筋混凝土材料建造高层建筑数量也在日益增多。当然，钢筋混凝土结构构件断面尺寸大，减少建筑使用面积；自重大，致使基础造价增高，抗震性能也不如钢结构。所以为充分发挥钢材以及混凝土这两种材料特点，更为合理结构形式是同时采用钢以及钢筋混凝土材料混合结构或组合结构。该结构形式经合理设计，可取得经济合理、技术性能优良效果，近年来已成为研究热点以及发展方向。
4高层建筑结构发展趋势
高层建筑发展，充分显示科学技术力量，使建筑师从过去强调艺术效果转向重视建筑特有功能与技术因素。未来高层建筑将朝着技术功能先进以及艺术完美相结合方向发展。
1）新材料、超强材料在不断的发展与开发，在高层建筑结构技术问题中，首先要解决是材料问题。现在混凝土强度等级已经达到C100以上。高强度以及良好韧性混凝土有利于减小结构构件尺寸，减轻结构自重，改善结构抗震性能。同时，为达到轻质高强目，必须在高层建筑结构中，发展轻骨料混凝土、轻混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、侧限约束混凝土以及预应力混凝土。高性能混凝土开发以及应用，将继续受到人们重视，也必将给高层建筑结构带来重大以及深远影响。从强度以及塑性方面考虑，钢是高层建筑结构理想材料，增进或改善钢材强度、塑性以及可焊性性能工作人们从未停止过。特别是对新型耐火耐候钢研发，具有重要意义，可使钢材减小或抛弃对防火材料依赖，提高建筑用钢竞争力。复合材料用于制作高层建筑部分构件正在开发以及实践中。
2）在高层建筑结构中广泛应用多种结构的混合体，如前所述，经合理设计混合结构可取得经济合理、技术性能如抗震性能优良效果，且易满足高层建筑侧向刚度需求，可建造比钢筋混凝土结构更高建筑，所以在较高建筑中，混合结构往往仍是合理、可行结构方案，今后建造混合结构比率将会越来越大。
3）新设计理念、新结构形式不断的出现与发展，现代建筑功能趋于多样性，建筑体形以及结构体系趋向复杂多变，趋向立体化，应运而生新设计概念以及结构技术深化，采用新结构体系，如巨型结构体系，蒙皮结构，带加强层结构，建筑立面设置大洞口以减小风力，采用结构控制技术设置抗震机构等。
4）高层建筑结构高度在不断的被突破，进入20世纪90年代后，高层建筑迅猛发展，在数量、质量及高度上都有大飞跃，高层建筑中科技含量越来越高。
5结语
随着资源短缺问题的不断涌现，我国提出可持续性发展，高层建筑是城市建筑空间元素的一部分，需要有新设计理念、设计结构形式、多种混合结构体以及更新、超强的建筑材料。高层建筑是创造人性场所，又融入文脉关系，不去破坏城市空间以及谐。必须在高层以及城市发展中取得平衡，才能创造出更好城市景观以及适合人们生活环境，才能沿着可持续发展道理健康地发展下去。
参考文献
江雨斌.钢结构在高层建筑结构设计中的应用探讨[J].中华民居.2013.12.
毛华毅.浅谈高层建筑结构设计的若干问题[J].山西建筑.2010.9.
现代高层建筑设计篇5
关键词：现代高层建筑；电气设计；负荷
随着现代社会的高速发展， 越来越多的高层建筑成了城市建设的标志。其电气设计的好与坏直接影响建筑的使用功能，现结合工作经验，并借鉴当前国外高层建筑的电气设计经验， 现就结合项目设计过程中的一些心得，探讨高层综合建筑的电气设计。
一、高层建筑电气设计的特点
与高层建筑电气关联的用电设备品种繁多。室内、楼梯过道、安全照明等属于电器照明设备； 货梯、客梯等电梯设备； 生活水泵和消防泵等给排水设备； 冷却塔风机以及水机组等制冷设备； 引风机和鼓风机等锅炉房设备； 排风机、电冰箱等厨房用电； 包括送风机、回风机、风机管盘在内的空调系统送电设备；包括正压风机、排烟风机等在内的消防设备。另外，不同用处的高层建筑在用电量上也存在差别，不过总的来说耗电量比较大，再加上高层建筑的消防用电、客梯电力、应急照明等还要有分别独立的电源。
二、高层建筑电气设计的主要内容
1. 负荷的计算
电力负荷是供电设计的依据参数。计算准确与否，对合理选择设备、安全可靠与经济运行，均起决定性作用。现代高层建筑的电力负荷计算，基本上采用需要系数法和负荷密度法。
1.2 供电电源及电压的选择
为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源运行方式，原则上是两路同时供电，互为备用。另外，还须装设应急备用柴油发电机组，要求在15 s内自动恢复供电，保证事故照明、电脑设备、消防设备、电梯等设备的事故用电。高层建筑的供电电压，一般都采用10 kV标准电压等级。
1.3 高低压配电系统的设计
2. 高压配电系统。
现代高层建筑均是采用两路独立的10 kV电源同时供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。母线分段数目与电源进线回路数相适应。只有当供电电源一主一备时，才考虑采用单母线不分段的接线。电源进线几乎全部采用电缆进线；为限制低压侧的短路电流，正常时变压器解列运行，中间设联络开关。照明和动力分开设变压器，当动力用电容量太小时，动力变压器可不分开装设，而在低压侧应对动力负荷分类计费。
2.1 计费方式，采用高供高计。
但在低压侧，仍装设计费电度表，采用将照明与动力分开的两部电价法。有些地方供电部门又把空调设备的用电全部划入照明计价系统，一般做法是安装总表及动力表，由总表减去动力表以后，全部为照明电费。
2.2 高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。
楼层配电则为混合式系统。配电设备中的主要部分是干线。现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。水平干线因走线困难，多采用全塑电缆与竖井母干线联结。每层楼竖井设层间配电小间。层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。当层数较多负荷数较大时，一般按层数分区供电，或将变压器分散设在地下层、中间层或最顶层。
3. 主要设备的选型
3.1 高压开关柜。
现代高层建筑的变配电室设在主楼地下层，按规定不宜采用油开关。应根据高层建筑地下室的标准，选用具有“五防”功能的真空开关手车式高压开关柜。
3.2 电力变压器。
根据防火要求，主楼内是不允许装设大容量的油浸电力变压器的。国外有干式变压器、SFe变压器和硅油变压器三种产品可供选用。国内一些变压器生产厂家生产的干式变压器，主要技术指标已达到国际先进水平。
3.3 低压配电屏。
多采用自动空气开关出线。当配电变压器的容量为1 600 kVa时，低压母线上的短路容量已超过40 ka，目前国内已能提供这样大容量的产品。国外低压配电屏的结构，几乎都做成抽屉式，特别是大容量的出线，则做成手车式。
3.4 应急备用发电机组。
应急备用发电机组。过去大多是采用柴油发电机组做应急备用电源的。近年国外高层建筑已开始采用燃汽轮发电机。这种发电机具有体积小、重量轻、反应速度快，故障率低等优点。
3.5 母线槽和电缆。
绝缘母线槽有铜的和铝的两种，具有容量大、结构紧凑、可靠性、使用维护方便等优点。国外的现代高层建筑，插接式绝缘母线槽已完全取代了电缆竖井。
4. 变电所位置的确定
现代高层建筑的用电量相当大，在确定变电所位置时，应尽可能使高压深入负荷中心。这对节约电能，提高供电质量都有重要意义。国外高层建筑的变电所都设在主楼内。建筑高度在30层左右的，大都集中在底层；60层左右的，则分散在地下层、中间层和顶层。也有仅在中间层或仅在地下层、顶层设变电所的。变电所的数量及其位置的分布，应通过技术经济比较决定。
5. 电气照明设计
高层建筑的电气照明设计，主要包括灯具的造型设计、灯具的布置、照明度的计算、光源类型选择等。电气的照明设计实际上与建筑的装饰密切相关，因此二者之间应相互照应、相互配合，应确保艺术意境与使用功能的统一。在现代高层建筑中，普遍采取传感器、定时器或者光敏元件来实现照明的自动控制作用，并通过各种建筑物的自动化系统来实现照明电路与接触器。另外，采取高光效的电光源，也是节能照明的重要手段。
6. 电梯的用电设计
电梯机房一般在井道的上方。普通电梯的梯井能够连通或者设置开口相连通。电梯根据使用功能多分为客用电梯与货用电梯等； 而按照速度划分可分为超高速、高速、快速与低速电梯； 按电流可分为直流和交流两种。在现代高层建筑中使用的电梯，为了缩短等待的时间并提高运输能力，多采用超高速或者高速的电梯，分组采取控制。为了提高运行的舒适性与稳定度，客用电梯多采取直流电动机作为驱动。另外，在进行电梯的电气设计时，需要做好各项配电设计、电气照明、选择主开关、设置插座、装置通风及控制等相关问题。
7. 设备自动化监控电脑系统
设备自动化监控电脑系统，能使所有设备在最佳状态下运行，迅速发现故障，达到减少人力、节约能源、提高经济效益的目的。现代化高层建筑的设备管理电脑，可以对整座大楼的空调、供热、供排水、变配电、照明、电梯、消防、闭路电视、通信、防盗、巡等进行全面监控。
三、高层建筑电气设计中应注意的问题
高层建筑由于照明及空调负荷多，电梯等运输设备多，给排水设备多，所以用电量特别大，且供电的可靠性要求很高。在高层建筑中，照明与动力基本上不共用干线。动力负荷多采用放射式供电，照明负荷则多采用母线槽配电，与动力分开。由于在结构上多数采用大柱距，形成大空间，使墙面安装的设备增多，必然使地面管道增多。由于建筑构件的预制装配化及干法施工；缩短了施工周期，而且顶棚一般采用标准化、系统化的吊顶。电气设备的管线应采取防火措施。空调设备等主要用电设备分散，多数要求集中管理，即要求采用电脑管理和监控系统。采取防震措施。如配电屏、灯具等电气设备的防震；管线的层间贯通和建筑伸缩缝与沉降缝的耐震处理等。消防要求高。因为高层建筑高度高，体量大，人员密集，设备多，装饰豪华，建筑本身火灾隐患多，故对消防要求很高。
现代高层建筑设计篇6
关键词:安全疏散；火灾；设计；设置
中图分类号：S611文献标识码：a文章编号：
随着我国改革开放的不断深入,各个城市的现代化高层建筑不断增多,同时高层建筑消防和火灾情况下的安全疏散也得到了人们的重视。现代化高层建筑火灾蔓延途径多、时间快、危害大、相对疏散就比较困难，很容易造成重大伤亡事故。对国内外群死群伤火灾事故的统计分析表明，80％以上是因为没有可靠的安全疏散设施或管理不善，招致火烧、缺氧窒息、烟气中毒和房屋倒塌而死亡。故现代化高层建筑消防安全疏散设计的合理性，已成为建筑防火设计的重要内容。
1现代化高层建筑消防安全疏散设计难点
1)层数多、垂直距离长、疏散时间长。
加拿大国家委员会在调查研究的基础上，推算出高层建筑内的人群通过1.1m宽的楼梯通道疏散到室外所需要的时间(表1)。由表中可看出，疏散同样的人数，楼层多少所需的疏散时间差异很大。
表1一个楼梯的安全疏散时间
2)规模大、人员多的高层建筑，由于疏散通道处理不好，紧急疏散时容易出现混乱拥挤情况。
3)各种竖井未作防火分隔处理，火灾时由于烟囱效应拔烟拔火的作用大，导致蔓延快，给安全疏散增加了困难。
4)目前国内消防登高车数量还达不到要求，最大工作高度有限，不利于高层火灾的疏散抢救。
2走道疏散设置
有些高层旅馆、办公楼、多功能大楼等建筑，将疏散楼梯、电梯和空调设备、服务用房等布置在建筑平面中心部位，其走道成环行或双走道。国内外采用这种布置方法的日趋增多，采用这种布置，即将垂直疏散楼梯、电梯和辅助用房等布置在建筑平面的中央，而将办公、客房等用房布置在建筑物的四周，形成环行或双向走道。这两种形式的疏散走道，其优点在于不论走道何处被火堵截，人们都能顺利地疏散到楼梯间和其他安全地点，从而为人们安全疏散提供良好的条件。因此在设计中，宜结合疏散平面的具体布置，积极采用直接、简捷、便于疏散的走道。
3安全疏散距离设置
安全疏散距离一般指高层建筑的房门或住宅门到最近的外部出口或楼梯间的最大距离。限制这个距离的目的，在于缩短疏散时间，尽快疏散到安全地点，避免造成严重损失和人员伤亡。确定安全疏散距离，要考虑到房间的使用性质，人员密集程度和疏散能力等因素。例如，医院中的病人，行动困难，重病人还要人扶着或推着走。又如，旅馆的客人来往频繁，不熟悉疏散路线和疏散设施，紧急疏散时容易惊慌，走错路，延误疏散时间；再如教学楼的学生，人员较密集，又是青少年，火灾时容易失去理智，出现混乱拥挤情况；还有，袋形走道两旁或尽端的房间，因只有一个出口，如这种走道过长，被火封住的可能性增多，则允许最大安全疏散距离应严些，因此，确定安全疏散距离必须根据不同情况和条件，区别对待。具体应符合表2的要求。
表2安全疏散距离
4疏散楼梯设置
高层建筑由于垂直疏散距离长，在建筑设计中必须予以充分重视。在平时，垂直交通的通道，一是电梯，二是楼梯。发生火灾时，工作电梯往往因为断电而停止运行，疏散楼梯则成为人们从上而下的唯一通道，设计上必须保证疏散楼梯的安全，具体应满足以下安全疏散距离条件。
4.1防烟防火效果好
火灾实例和试验结果表明，防烟楼梯间阻挡烟火效果最好，因为这种楼梯间在入口处设有前室，并设有防烟和排烟投施，或者设有排烟用的阳台、凹廊等，且通向前室和楼梯间的门均采用防火门。封闭楼梯间次之，因为这种楼梯间设有自行关闭的单向防火门，在一定时间内能阻挡烟气窜入楼梯间；敞开楼梯间仅三面有墙，而面向走道和房间一面全敞开，一旦起火，往往成为火势蔓延的途径。因此，一类高层建筑和建筑高度超过32m的二类高层建筑宜采用防烟楼梯间；建筑高度在32m以下的二类高层建筑，宜采用封闭楼梯间。考虑到高层住宅都设防烟楼梯间或封闭楼梯间，不利于节约投资，加上住宅的防火分隔一般都比较好，住宅内的人员对疏散路线比较熟悉，因此，可分别不同情况，区别对待。如11层及11层以下的单元住宅，可设敞开楼梯间，但开向楼梯间的户门应采用耐火极限不低于0.90h的防火门，12～18层的上述住宅，应采用封闭楼梯间，19层及19层以上的住宅，应采用防烟楼梯间。
4.2楼梯通道应明确、简捷
为了避免人员在紧急疏散时不迷失方向，贻误疏散时间，造成不应有的伤亡事故，高层建筑的疏散楼梯在各层不应改变位置，上下直通，在首层应有直通室外的出口。高层建筑在首层应采用耐火极限不低于2.00h的隔墙与其他部位隔开，当必须在隔墙上开门时，应采用乙级防火门。通向地下室、半地下室与地上层不宜共用楼梯间，当必须共用时，宜在首层与地下层或半地下层入口设置耐火极限不低于2.00h的隔墙和乙级防火门隔开，并应有明显标志。这样，一可避免从上层向下疏散的人员误入地下室而不能脱险，二是万一地上层或地下室起火，在一定时间内可以阻止火势相互蔓延。
4.3疏散楼梯宜直通屋顶平台
高层建筑层数多，垂直疏散距离长，发生火灾时楼梯被烟火封住的可能性很大，当下部楼层起火时，烟火向上蔓延快，容易切断人员向下疏散的通路，则上层人员不得不向上疏散。如果疏散楼梯能通向平屋顶，人们跑到屋顶平台，借助其他安全疏散设施予以脱险，如跑到另一疏散楼梯进行安全疏散，设有直升飞机停机坪，借助直升飞机安全疏散等。因此，每栋高层建筑至少应有两座疏散楼梯宜直通屋顶平台，是十分必要的。
4.4楼梯间不应设有危险物
在楼梯间内用汽油清洗、储存可燃物、设置煤气炉等都发生过火灾爆炸事故，有的造成了严重损失和伤亡事故。为了保障高层建筑内疏散楼梯间及其前室的安全，利于人员安全疏散，楼梯间和防烟楼梯间前室，不应设烧水间、可燃物品储存室、可燃气体管道、易燃或可燃液体管道和影响疏散的突出物。考虑到高层住宅铺设煤气管道的实际需要，如必须在楼梯间设置时，只能局部水平通过，但通过的管段必须加设保护套管。
4.5疏散楼梯和走道上的阶梯不应采用螺旋梯和扇形踏步
这种踏步由于宽度的变化，在紧急情况时人流密集拥挤，容易使人摔倒，出现踩死踩伤人员和造成堵塞楼梯通路的情况。但考虑到有的高层建筑的螺旋梯和扇形踏步，其踏步上下两级所形成的平面角不大于10度，而且每级离扶手0.25m的地方，深度又大于0.22m，快速疏散与一般楼梯情况大体相似，不易出现摔倒情况，可以不加限制。
4.6室外楼梯可作为辅助的防烟楼梯
实践证明，这种楼梯一是可以节省建筑面积，二是在发生火灾时，因不易受到楼内的烟火威胁，可供人员紧急疏散和消防战士直接从室外进入建筑内部起火部位进行扑救。但这种楼梯应有较严格的要求，楼梯的最小宽度不应小于0.9m，倾斜度不应大于45度，扶手高度不应小于1.1m。为了防止火灾时火焰从门窜出将楼梯烧坏，影响安全疏散，楼梯和每层出口处平台应采用不燃材料制作，平台的耐火极限不应低于1.00h，在楼梯周围2.00m内的墙上除设置疏散门外，不应开设其他洞口，疏散门应采用乙级防火门且不应正对梯段。
5避难层和避难间设置
避难层和避难间是保障高层建筑内人员在火灾时安全脱险的一项有效的措施。国内外规模大、层数多的综合性高层建筑，一般都设有避难层和避难间。从保障高层建筑内人员安全脱险、避免伤亡事故出发，结合我国目前具体情况，总高度超过100m的高层公共建筑，应设避难层和避难间，并宜满足相关要求。
6应急照明和疏散指示标志设置
为保证高层建筑在火灾时人员能快速疏散到安全场所，高层建筑内应按以下要求合理设置应急照明和疏散指示标志。
1)楼梯间、防烟楼梯间前室、消防电梯间及其前室、合用前室、避难层、配电室、消防控制室、消防水泵房、防排烟机房、电话总机房以及发生火灾时仍需坚持工作的房间，观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅和商业营业厅等人员密集场所、长度超过20m的内走道等，均应设置应急照明。
2)疏散用的应急照明，其地面的最低照度不应低于0.55Lx，发生火灾时仍需坚持工作的其他房间的应急照明应保证正常照明的照度。
3)应急照明灯宜设置在墙面上或顶棚上。安全出口标志宜设在出口的顶部，疏散走道的指示标志宜设在疏散走道及其转角处距地面1.0m以下的墙面上；走道疏散指示灯的间距不应大于20m。
4)应急照明和疏散指示标志采用蓄电池作备用电池时，其连续供电时间不应少于20min，建筑高度超过100m时连续供电时间不应少于30min。
7消防电梯设置
消防电梯是火灾时运送消防人员、消防器材以及抢救伤员的重要垂直交通工具。发生火灾时，为了保障消防人员的安全，必须切断电源，普通电梯即停止运转。如没有考虑设置消防电梯，消防人员只好穿着战斗服、带灭火器材攀登高楼，这不但要消耗消防人员的大量体力，更重要的是贻误灭火战机。因此，高层建筑必须按相关要求设置消防电梯。
8屋顶直升飞机停机坪设置
目前，国内外许多层数多、规模大、人员多的旅馆和多功能高层建筑都设有屋顶直升飞机停机坪，为发生火灾时直升飞机疏散人员用，其作用非常大。建筑高度超过100m且建筑面积超过1000m2的公共建筑，宜按以下要求设置屋顶直升飞机停机坪。
1)屋顶直升飞机停机坪距设备机房、电梯机房、水箱间、共用天线等突出物的距离不应小于5m。
2)停机坪出口不应少于两个，每个出口宽度不应小于0.9m。
3)应在停机坪的适当位置设消火栓。
4)停机坪四周应设置航空障碍灯和应急照明灯。
9结束语
随着城市发展的需要，建筑科学技术的不断进步，高层建筑已成为近代城市发展的必然趋势，而由于自身的许多特点，它的安全疏散设计也成为重中之重。高层建筑消防安全疏散设计是一个系统工程，涉及到的远远不及上述内容，为了使得安全疏散达到安全适用、技术先进、经济合理，仍要求设计人员在今后的工作中继续共同努力研究。
参考文献
现代高层建筑设计篇7
关键词：现代城市空间；高层建筑；设计；形态；尺度
abstract:withthecityeconomyandtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,thedesignofhigh-risebuildingstylealsotenddiversification,allkindsofarchitecturalformandurbanspatialfusion,showdifferentcityspiritandfeature.thispaper,fromthehighrepeatedlybuildingandcitybasedontherelationshipbetweenthespace,pointsoutthehigh-risebuildingdesignisnotreasonabletobringthecityspace,andputsforwardsomecorrespondingcontrolprincipleofthehigh-risebuildinganddesignstrategy.
Keywords:modernurbanspace;High-risebuildings;Design;Form;scale
中图分类号：[tU208.3]文献标识码：a文章编号：
近年来，无数高层建筑拔地而起，使城市的传统空间尺度逐渐丧失，城市天际的轮廓线也已经被高耸、聚变式的高层建筑轮廓线取代，城市建筑容积的变化也改变了人们的生活轨迹，交通线路及其他的基础设施随之改变，最终彻底打破了城市空间的原有格局。高层建筑热潮的兴起给城市空间的发展带来了一系列的问题，主要体现在：一些建筑重视在高度和外观抢限度等方面的攀比，忽视了规划中容积率、绿化率、建筑密度等的控制，以及建筑设计中地域性及本土文化的研究，城市格局混乱，风貌支离破碎，环境、交通、安全等方面的品质均难以令人满意，生活在其中的人们失去了对城市空间的识别感与归属感，给城市的发展造成了不良影响。要解决这一问题，必须从城市管理和建筑规划的初期开始，对高层建筑的设计给予科学的合理化控制。
1高层建筑外部尺度设计的原则
1.1建筑与城市环境在尺度上的统一注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响，因为在城市轮廓线的组织中，起最大作用的是建筑物，特别是高层建筑，因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置：
1.1.1高层建筑聚集在一起布置，可以形成城市的“冠”，但为避免其相互干扰，可以采用一系列不同的高度，或虽采用相仿高度，但彼此间距适当，组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处，以丰富行人的视觉观赏。
1.1.2若高层建筑彼此间毫无关系，随处随地而起不到向心的凝聚感，
则不会产生令人满意的和谐整体。
1.1.3高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同，因为这会极大影响轮廓线的优美感。
1.2同一高层建筑形象中，尺度要有序高层建筑设计时，应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列，在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性，不能把几种尺度混淆使用，才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。
1.3高层建筑形象在尺度上须有可识别性
高层建筑物上要有一些局部形象尺度，能使人把握其整体大小，除此之外，也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。任意放大或缩小这些习惯的认知尺度部件就会造成错觉，效果就不好。但有时往往要利用这种错觉来求得特殊的效果。
2利用城市空间的建筑设计方法
2.1充分发挥广场的作用
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一广场空间，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，出人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。有的建筑大师甚至直接设计成下沉式的广场，如日本建筑大师叽崎新设计的日本筑波中心的下沉式广场，独特的广场空间造型，以人和环境为设计重点，不仅为公众提供了一个舒适的安静的休闲场所，而且使建筑塔楼的形象特征更加突出。这种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。
2.2高层建筑主体设计
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，选择合理的造型就显得尤为重要。高层建筑由于其结构形式的限制以及使用功能的要求，在造型上往往追随于建筑的结构形式，而不能有太多的变化，有的高层建筑甚至直接将结构形式外露不加修饰。高层建筑的主体部分是它的塔楼，塔楼的表现形式对高层建筑的造型起着决定性的作用，现今国外和国内的许多高层建筑都有着独特的外形和明显的识别性，对一个城市具有一定的代表性，这可以说是高层建筑存在的一个原因。随着近年来资源短缺问题的出现，全球提出了可持续发展，而高层建筑就环保节能方面来说是很浪费的，随之就出现了“生态型”建筑的概念，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，就引入生态的概念，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。而气候设计大师杨经文设计的马来西亚吉隆坡梅纳拉大厦则体现了利用空中开放空间连通建筑内外，贯彻“生物气候大楼”思想，引入了大量的植物，立面上螺旋上升的垂直绿化和底部斜坡的绿化都有助于调节气候，尽可能地拉近了人与自然的距离，较好地完成了室内外空间的过渡与衔接。同时对形成良好的城市空间环境也是一种深化。可以看出目前高层建筑设计的一个新要求就是要实现“生态节能型”。高层建筑主体的下部分一裙房虽然对整个城市影响较小，但它对于街道的尺度和人情化空间的创造等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，需要进行细致的设计，从而使下部空间丰富多彩而不至于感到苍白，并要体现人的尺度，因为裙房部分跟公众视觉接触较密切，对街道空问感影响也较大。而高层建筑的最上部分——屋顶对整个建筑形象起到强化个性的作用，虽然它较少影响到生
态环境，但对塑造建筑的标志性、丰富城市天际线具有重要的作用，因此应根据建筑的基座、楼身等因素加以塑造。
2.3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人口缩进的手法。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，人口空间凹人建筑下部可以避免主体的被迫后退(用地非常紧张的情况下)，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、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。
现代高层建筑设计篇8
1、影响结构设计的主要因素是建筑物的水平力。以重力为代表的竖向荷载控制，在建设底层房屋、多层房屋及高层的结构设计中都起到了至关重要影响。虽然竖向荷载控制对高层建筑结构设计产生重要影响，但是水平荷载控制在高层建筑中起到决定性的作用。这是因为高层建筑在竖向构件中，建筑物本身的重量和楼面使用荷载所引起的轴力和弯矩的数值，比水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及在竖向构件中由此所引起的轴力数值比例大出了一倍。
2、影响结构设计的另一个关键因素是建筑物的侧移。建筑物的侧移在高层和底层建筑物中的结构设计区别在于控制重点不同，高层侧重于侧移的控制。随着建筑物的建筑高度增加侧移的速度和变形而迅速而加快。所以一定要在规定的高度范围内控制住水平荷载下的建筑物的结构侧移。
二、高层建筑在建筑结构设计中的问题
1、设计质量下降
进行高层建筑设计所需的人力和物力资源比一般的建筑方案设计要大得多，而且其设计时间期限一般较短，所给予的设计经费较少，设计任务量又较大，因此，高层建筑设计任务经常出现无人接收问题，就算设计任务被接受，其设计质量也往往是差强人意。施工单位在承包一项工程后，往往会将这个工程的高层建筑设计任务进行转包，因为施工单位很少有具备专业高层建筑设计资格的，但是由于工程转包的设计单位可能也缺乏相应的经验和人才，此情况下往往会因为建筑市场的混乱而造成高层建筑设计工作的失败。
2、参与建设人员的素质相对不高
高层建筑设计工作本身就是一项任务繁重的工作，而当前建筑高层建筑设计行业又普遍存在设计人员专业素质缺乏的现象，这更加突出了高层建筑设计的问题。除了设计人员的专业素质缺乏之外，施工单位往往也存在施工人员和高层管理人员缺乏专业素质和职业素养的现象。
3、高层建筑的设计方案存在问题
由设计单位的设计人员等原因造成柱脚设计不符合原来的要求，柱脚设计按高层和底层建筑的不同要求分外包设计、埋入设计和外露设计三种。底层和民宅房屋常采用外露设计。在高层建筑中柱脚的刚度由底板的弹性和塑性变形决定，如果底板出现变形就会导致高层建筑的变形，建筑物的结构就会遭到破坏。所以设计人员必须对这些问题充分考虑或者是在进行内力分析时就要重点防止柱脚节点受到破坏。
三、提高建筑结构设计的措施研究
1、加强监督机制对设计要求的管理
高层建筑进行设计之前需要对承包商和设计单位的设计合法资质进行审查，对高层建筑的构件质量合格性和相关单位对于高层建筑结构制作的保证能力、施工安装能力进行检查和评价。由于高层建筑设计存在特殊性和热属性，工程主管部门必需加强高层建筑设计单位的设计管理严格进行审查，做好施工前准备工作。对于承包企业的房屋结构的施工安装能力和结构件的制作能力进行监督和评。高层建筑符合作业要求:需要设计安装资质符合规定，并保证承包企业能按照高层建筑工程建设的相关规定进行严格施工。
2、提高高层建筑设计图纸的深浅程度
在多层次、跨度较大、体型复杂还有大幅震动和高温密闭的设计时都会采用高层建筑设计。设计单位的设计资料必须满足高层建筑设计的要求。设计人员对设计的要求不断改进、尽心竭力态度决定图纸的质量。这样才能保障建筑工程的施工质量。建筑设计的工程师作为建筑结构的设计方案主要负责人，必须要对设计方案进行严格审查，把好建筑设计关，确保建筑施工的顺利进行，保证能预定的时间内开始动工。提高建筑设计的安全性、经济性，保障有效发挥设计的科学性，使得建筑设计质量得到提高。高层建筑由于长时间暴露在空气中，没有深度的防腐设计，会导致建筑中的钢材出现腐蚀现象，由于被腐蚀的钢材在用于建筑结构中促使构件截面的面积逐渐变小，使建筑物的建筑质量出现严重的问题。所以负责设计人员应该对高层建筑腐蚀问题和实际情况做出有效的有深度防腐蚀设计，一定实施最优的解决对策与最佳的设计方案来提高建筑经济性与安全性能。
3、加强高层建筑设计方案合理布局
设计方案应该根据高层建筑几个不同自身结构形式，综合考虑到建筑的形式特点。设计人员设计出最好的设计方案。前期必须对建筑的实地情况和周边的环境进行汇总和分析。组织专业的设计团队和人员对设计图纸可操作性进行确认。在进行建筑图纸编制中专业的设计人员要利用科学的设计方法进行图纸设计，反复进行论证图纸的可操作性，保证图纸设计的准确性。
4、进行高层建筑设计工作时不能只追求表面功能
要将其功能性深入化，提高其设计深度。要考虑建筑物所能遇到的多种环境状况，并根据这些环境状况来设计高层建筑的使用性能，以此提高建筑物的使用年限。这样优质的高层建筑设计成果还能够为设计单位树立品牌和提高信誉度。高层建筑设计方案完成后，不能立刻投入施工中，要对其进行重重的审查，只有满足多重审核之后，充分保证了设计方案的合理、科学性之后，才能将设计方案正式投入施工，这样能够避免设计施工的风险。
5、在进行设计工作时
现代高层建筑设计篇9
关键词：高层建筑结构概念设计设计指标
随着经济和科学技术的快速发展，城市人口逐渐增多，可利用的土地资源越来越少，势必会使建筑往高空延伸，高层建筑逐渐成为衡量一个城市发展的软指标，因此，高层建筑的结构设计也逐渐成为人们关注的焦点。结构工程师在高层设计中如何把握设计要点，直接影响到整体结构的安全性、经济性及合理性。
1概念设计
概念设计一般指对难以作出精确理性分析或规范中难以规定的问题，不经数值计算，而是依据简化力学模型、分析结构破坏机理以及日常工程实际所积累的经验，从整体角度来确定结构的总体布置和对抗震细部的宏观控制。其主要内容如下：
1.1结构规则性
结构的平面布置宜简单、规则、对称，使得建筑物质量分布均匀和结构刚度协调，平面规则的结构受力明确、传力简洁，具有良好的整体性。实际上，由于建筑外形及使用上的要求，要做到平面规则是比较困难的。对此，结构设计人员对整个结构模型要有宏观的把握，进行结构布置时使刚心与质心尽量重合，减小因偏心而引起的扭转。
结构竖向布置应使体型规则、均匀，结构的刚度及承载力和传力途径没有太大的变化，避免有较大的外挑或内收，避免侧向刚度和承载力的突变面形成薄弱层。
1.2结构延性
结构延性是指结构吸收地震能量后的变形能力。结构延性设计是高层结构概念设计的一项重要内容。结构主要靠延性来抵抗地震作用产生的非弹性变形。延性后的结构吸收地震能量后，出现塑性铰，从而引起结构的内力重分布，以继续抵抗地震的作用。这就要求结构满足“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的设计原则。控制竖向构件的轴压比对结构的延性至关重要，轴压比的大小反映出结构延性的好坏。轴压比越小，结构的延性越好，但会增加建筑成本。把轴压比控制在一个合理的范隔内，既能保证结构的延性，也能节约成本。
2结构选型
高层结构常见的结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构和筒体结构等。
2.1框架结构
框架结构是梁和柱通过节点构成的承载结构。框架结构由于其平面布置的灵活性，使得建筑获得较大的使用空间，能满足较多的功能要求。但是框架结构的抗侧刚度较小，在风荷载或水平地震荷载作用下，结构的整移和层间位移都较大。随着建筑高度的增加，框架结构的经济性和安全性均存在不合理的问题，因此在使用层数上受到了限制。
2.2剪力墙结构
在剪力墙结构中，剪力墙承受全部的垂直荷载和水平力。剪力墙结构相对于框架结构而言，具有良好的侧向刚度和规整的平面布置，空间整体性好，水平位移和层间位移小，有一定延性，传力直接、均匀，对抵抗水平荷载作用十分有利。但剪力墙体系的平面布置灵活性差，使用上受到很大的限制，适用范围小。
2.3框架-剪力墙结构
当框架结构的强度和抗侧刚度满足不了要求时，往往需要在适当的位置布置一些剪力墙，通过剪力墙和框架柱共同抵抗水平荷载的作用，这种结构称为框架-剪力墙结构。这种结构既具有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的延性。
2.4筒体结构
筒体结构主要包括单筒体-框架、筒中筒、多束筒等形式，能满足更多层数的要求，常见用于超高层结构中。筒体结构具有很大的刚度和强度，受力合理，在平面布置及满足功能使用上有明显的优势。随着建筑往更多层数方向发展，这种结构形式的应用会越来越广泛。
3埋深及嵌固端
高层建筑基础要求具有一定的埋置深度.其目的是为了保证结构的整体稳定性，减弱震害。确定基础埋深时，应综合考虑建筑物的高度、体型、地基土以及设防烈度等因素。基础埋深一般从室外地坪算至基础底面或承台底面。《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3―2002)》(以下简称《高规)规定基础埋深需满足以下2条规定：（1）天然地基或复合地基可取房屋高度的1／15；（2）桩基础可取房屋高度的l／l8。
正确选定结构嵌固端是结构计算模式中的一个重要假定，它关系到结构某些构件内力分配的正确性、影响结构产生位移的真实性以及结构局部的经济性：当高层建筑设有地下室时，若地下室全埋于土中，地基土对地下室有明显的约束作用，则可将地下室顶板作为上部结构的嵌同端；若地下室半埋于土中或是开敞式地下室，则需计算地下室结构的侧向刚度是否大于或等于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。当满足此条件时，则可将地下室顶板作为嵌固端。当高层建筑不设有地下室时，可将基础面作为上部结构的嵌固端，还须在纵横2个方向设基础粱加以连接。
4主要设计指标
在结构整体性能设计中，应对以下主要设计指标加以控制。
4.1位移比
位移比是判断结构平面是否规则的重要依据。《高规》规定：在考虑偶然偏心影响地震作用下，a级高度高层建筑的位移比不宜大于1.2，不应大于1.5；B级高度高层建筑、混合结构、复杂高层结构的位移比不宜大于1.2，不应大于1.4。
4.2周期比
周期比为以结构扭转为主的第一自振周期t1与以平动为主的第一自振周期t1之比。限制周期比是为了控制结构的抗扭刚度不能太弱。可通过调整抗侧力结构的布置，减弱内筒的刚度，增加结构周圈构件的刚度等措施来增加结构的抗扭刚度。《高规》规定：a级高度高层建筑的周期比不应大于0.9；B级高度高层建筑、混合结构、复杂高层结构的位移比不应大于0.85。
4.3刚度比
刚度比指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值，调整该值主要为了控制高层结构的竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。《高规》规定：高层建筑结构其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70％或其上相邻3层侧向刚度平均值的80％。
4.4刚重比
刚重比是结构刚度与重力荷载之比。它是控制结构整体稳定的重要指标，是影响重力二阶效应的主要参数通过对结构刚重比进行控制，可使高层建筑满足稳定性要求。
4.5轴压比
轴压比指针对柱(墙)考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱(墙)的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。它是影响墙柱抗震性能的主要因素之一，是保证竖向构件具有良好延性和耗能能力的主要指标。
现代高层建筑设计篇10
关键词：高层建筑；结构；设计
1高层建筑结构设计特点
高层建筑中的竖向荷载较大，容易引起轴向变形，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。侧移成为控制指标。与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
2高层建筑的结构体系
2.1剪力墙体系
建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担时，剪力墙墙体既承担水平构件传来的竖向荷载，同时承担风力或地震作用传来的水平荷载。剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙，因此墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。剪力墙结构体系有很好的承载能力，而且有很好的整体性和空间作用，比框架结构有更好的抗侧力能力，因此，可建造较高的建筑物。剪力墙的间距应有一定限制，故不可能开间太大，对需要大空间时就不太适用、灵活性差，一般适用于住宅、公寓和旅馆。剪力墙结构的楼盖结构一般采用平板，可以不设梁，所以空间利用比较好，可节约层高。
2.2框架-剪力墙体系
框架的体系强度和刚度在某些情况下并不能达到建筑要求，这时候就需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架-剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。
2.3筒体体系
筒体体系就是一种采用作为一种抗侧力的结构体系，其中包括多种形式：单筒体、筒体-框架、筒中筒、多束筒等多种型式。筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
3高层建筑的细部结构设计
3.1结构平面的设计与布置
平面形状的结构相对简单，且规则性强，尽量使得质心和钢心重合。偏心大的结构扭转效应大，会加大端部构件的位移，导致应力集中。平面突出部分不宜过长。扭转是否过大，可用概念设计方法近似计算钢心、质心及偏心距后进行判断，还可以比较结构最远边缘处的最大层间变形和质心处的层间变形，其比值超过1.1者，可以认为扭转太大而结构不规则。高层建筑不应采用严重不规则的结构布置，当由于使用功能与建筑的要求，结构平面布置严重不规则时，应将其分割成若干比较简单、规则的独立结构单元。对于地震区的抗震建筑，简单、规则、对称的原则尤为重要。
3.2结构立体的设计与布置
立体的结构设计必然涉及到结构的竖向布置，结构竖向布置需要遵守规则、均匀原则。规则，主要是指体型规则，若有变化，亦应是有规则的渐变。体型沿竖向的剧变，将使地震时某些变形特别集中，常常在该楼层因过大的变形而引起倒塌。均匀是指上下体型、刚度、承载力及质量分布均匀，以及它们的变化均匀。结构宜设计成刚度下大上小，自下而上逐渐减小。下层刚度小，将使变形集中在下部，形成薄弱层，严重的会引起建筑的全面倒塌。如果体型尺寸有变化，也应下大上小逐渐变化，不应发生过大的突变。上下楼层收进使得体型较小的情况经常发生，对于收进的尺寸应当限制。
3.3建筑基础的设计与布置
高层建筑不同于多层建筑，其上层结构的载荷很大，且基础底面的压力更大。应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。根据上部结构类型、层数、载荷及地基承载力，可以用筏型基础或箱型基础；当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可以采用桩基或复合地基。筏型基础一般有两种做法：倒肋形楼盖式和倒无梁楼盖式。倒肋形楼盖的筏基，板的折算厚度较小，用料较省，刚度较好，但施工比较麻烦，模板较费。如果采用板底架梁的方案有利于地下室空间的利用，但地基开凿施工麻烦，而且破坏了地基的连续性，扰动了地基土，会降低地基承载力；采用倒无梁楼盖式的筏基，板厚较大，用料较多，刚度也较差，但施工较为方便，且有利于地下空间的利用。当地基极软且沉降不均匀十分严重时，采用筏形基础，其刚度会显得不足，在这种情况下采用箱型基础就较为合理。箱型基础刚度大、整体性好、传力均匀；能适应局部不均匀沉降较大的地基，有效地调整基地反力。在浅层地基承载力比较软弱，而坚实土层距离地面又较深的时候，采用其他类型的基础就不能满足承载力或变形控制的要求。这时应当考虑采用桩基础。桩承台的作用是将上部荷载传给桩，并使桩群连成整体，而桩又将荷载传至较深的土层中区。桩距应尽可能的大，在充分发挥单桩承载力的同时，还能发挥承台土的反力作用，以取得最佳效果。
4高层建筑的消防设计
经济的快速发展使人们在追求美观经济的同时，更加注重安全这个重要的环节，对于消防知识的普及，更代表着如今我国的高层建筑已逐步迈向了成熟发展的行列。
4.1高层建筑的室外消防设计
对于高层建筑室外防排水消防的设计主要是有关给排水管网的设计与布置，一般常见的应不少于两条管道，且管道直径要保证在100毫米以上，避免出现因一条管道引起堵塞而使全局遭到影响，保证及时整体的水用量，且管道应是从市政管道引入而至。而对于其管道的布设则应符合下面几个原则：应布置成两条管道且均为圆环状，避免因其中一条产生问题导致整个给排水系统的瘫痪，而两条则可以满足一条正在检修但另一条处于正常使用的状态。在该圆环管道的每个节点处均应设置相应的阀门对其水流量加以适当控制，通过对阀门的布设也恰好可以将每个管节有效地分为独立的互不干扰的段节，且每段内所含消火栓的数量要控制在5个以内，专用于消防管道时，应保证其被埋置在冻土层20厘米以下。其实对于整个管道铺设的全部过程都是有规定的，铺设过程中要严格按照相应的规范进行，只有这样才能真正保证在高层建筑消防设计方面能有新突破。
4.2高层建筑的室内消防设计
高层建筑室内的消防设计则更应得到深度细化，各项设备要准备齐全，一般常见有消防水枪和水带、消防的管道及消防栓和消防卷盘、消防水泵接合器、消防水池和水箱以及增压和启动消防水泵的各项设备等，对于给排水消防的方式主要有两种高压消火栓的给排水系统和临时高压的消火栓给排水系统。另外关于消防水池的布设，一般是将室内与室外的消防水池放在一起进行全面的考虑。因为如果平时的给水量很充足的话，一般是不用再另外设置的，只有对于一些水源有时会供应不上的高层建筑，则很有必要布设这样的消防水池，以备不时之需。对于高层及超高层的消防可以说难度是比较大的，所以为了避免在消防的过程中出现水源紧缺的现象，同时又能方便消防队员正常工作展开，一般要求对于高层或超高层的消防栓的存放位置要进行合理的竖向分布，且其间隔要控制在50米左右的范围，以便于消防工作的快速顺利进行。
参考文献