对现代高层建筑设计的探讨

张彦彪

摘要：对于高层建筑的设计，要考虑使用者的需要，以城市的公众利益为追求的目标。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，是每个建筑设计者都要考虑到的。这样才可实现建筑与现代城市未来的可持续发展。本文对现代高层建筑设计进行了探讨。

关键词：现代；高层建筑；设计；策略

中图分类号：TU208文献标识码： A

高层建筑影响一座城市环境的平衡，集中注意高层建筑对环境质量的责任，对城市及周围的影响，这和建筑本身的功能方案一样，对设计者都是根本的问题。高层建筑设计必须用协调其形声的方法以尝试保持最少的环境干扰性。高层建筑是城市的主要建筑大厦，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。

一、高层建筑结构设计的特点

1、 水平荷载成为决定因素

一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值， 仅与楼房高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力， 是与楼房高度的两次方成正比;另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用， 其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

2、 轴向变形不容忽视

高层建筑中，竖向荷载数值很大， 能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，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。

3、 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。

4、 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。

二、现代高层建筑设计的策略

1、高层建筑主体设计

高层建筑承担着城市的高级偶像的作用。高层建筑有提供天际线视觉趣味的独特的城市设计机会，能够创造壮丽的天际线。建筑物的顶部一般服务于天际线，衬在天空上的形状是高层建筑" 联系于无限" 之点，是塔楼的一个特色。没有天际线的摩天楼大概就像空间里一大堆不引人注目的体块。像高度发达的纽约和弹丸之地的香港，都由高楼大厦堆砌起来的，且看这两大城市的天际线，错落有致的城市建筑间穿插的塔楼，为城市的天空勾画了优美的轮廓，线条生动活泼、色彩缤纷多变。城市的天际线只是一维的立面边线为主的轮廓线，正如一幅艺术摄影，照片是单向面的，可它反映的是三维的城市空间，以及整个城市风貌的特点。也就是说，三维城市空间的布局，不仅仅是功能性的问题，也有个审美意向在内——对建筑风貌的选择与城市风貌的构建。城市天际轮廓线是城市规划宏观把握中必不可少的参照，也是一座城市的文化与美学的体现。

2、建筑朝向设计

建筑朝向的被动设计与建筑的平面形态、基址上的位置及对太阳光路径的朝向和当地的风向有关。例如，根据热带地区的太阳路径，建筑形态应该是以东西向为轴线的矩形， 以减少建筑开阔面的太阳辐射。这是因为获得热量最大的来源是通过窗户的太阳辐射。当然， 热量获得随着时间和角度的不同而不同。建筑朝向的决定将影响后续的每个设计决策。每个建筑基址都有其特殊性， 因此高层建筑的设计毫不例外也与基址相关。在决定如何使基址内的新建筑有利于环境时，必须考虑两个主要的基址因素:当地气候和基址内建筑的环境影响。当地气候的影响可以是正面的也可以是负面的建筑朝向可以通过遮阳带植物或渗透性墙体加以缓和。通过仔细研究基本微观气候条件，就可以确定最合适的基址和建筑外形，消除不适合的基址区域（如被污染的和过于遮避的区域）； 通过建筑形式、植被和遮避带最大限度地开发基址剩余区域的潜能。

3、高层建筑的外界面设计

高层建筑的外界面设计与一般建筑相比有其特殊性。首先高层建筑拥有得天独厚的通风优势，而且随着高度的不断增加，上面的风速和风压越来越大，会导致建筑与外界热交换迅速增加，不利于建筑中的能量保存，热工能耗增多。此外高层建筑较少受到临近的建筑遮挡，所以投射在其上的日照包括直射的、漫射的或被低层建筑屋顶反射的辐射，要比照射在多层建筑上的日照辐射强度高，这在冬季是有利的，但在夏季却是不利的。

另外，气候是由多重对立要素综合决定的，各种气候要素总是在舒适要求的两极之间摆动变化， 建筑随着气候的变化， 要面临采暖与制冷、通风与防风等相互矛盾的要求， 因此建筑外墙应该结合被动系统、混合模式和主动系统的优化来加以设计。因此， 理想的外墙应该是对气候“用”和“防”的辨证统一， 是有利于环境的过滤器。外墙上应该像过滤器一样提供自然通风，控制交叉通风，提供对外景观，予以太阳光保护，调节风雨，在寒冷季节提供保温，在炎热的夏天提供通风、隔热， 使得与外部环境有更直接的关系。双层立面系统是目前处理高层建筑外界面比较理想的手段。

4、高层建筑顶部造型处理

造型独特的顶部设计对高层建筑的整体形象起着画龙点睛的作用，并成为林立在建筑群中区别于其他建筑的一个重要标志，即是城市的标志。在十分重视城市空间设计的今天，高层建筑顶部造型在保护传统街道空间特色和维护城市空间形态方面发挥着重要的作用。但是一段时间以来存在着一种错误的认识，肤浅甚至盲目地把它仅仅当作权利、财富和技术的象征，极力追求所谓的个性，而产生了一批极尽奢华甚至怪异的高层建筑顶部，或者为了眼前的利益而制造了大量平庸的复制品。这个结果导致了整个城市空间的破坏、城市整体性的支解和“千城一面”的局面。

5、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个广场空间，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。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。

总之，高层建筑是城市空间的元素，优秀的高层建筑并不是排斥城市空间的明星建筑而是能一个创造人性的场所，又融入文脉的关系，不去破坏城市空间的和谐。

参考文献：

[1] 夏祖华，黄伟康． 城市空间设计［M］． 南京: 东南大学出版社， 2008．

[2] 孙伟.  高层建筑设计原理[J]. 经营管理者. 2009(04)

[3] 魏国，李楠.  高层建筑设计存在的问题[J]. 价值工程. 2011(06)