高层建筑设计与规划的方法探讨

2021-04-12

智能城市 2021年5期

（陕西省土地工程建设集团，陕西西安 710075）

高层建筑设计规划工作是建筑工程项目安全施工建设的基础保障，在当代高层建筑设计与规划过程中，设计师应结合城市环境与时代发展趋势，促进高层建筑与城市形象的有机融合，减少高层建筑对城市空间环境的破坏，全面优化高层建筑造型与风格，使高层建筑群体能充分融入城市体系。本文将简单介绍高层建筑的概念，分层探讨高层建筑设计与规划方法。

1 高层建筑的基本概念

《民用建筑设计通则》指出超过100 m的建筑均为高层建筑。进入21世纪后，高层建筑群体已成为城市化建设的重要标志，高层建筑对建筑产业与城市化建设的发展起到了积极的推动作用，高层建筑本身拥有较高的经济价值，为市民居住、办公和各行业的发展提供了充足的空间。

首先，多数公司办公室以及重要办公场所均位于高层建筑内，对促进相关的行业发展有持续性推动作用。

其次，高层建筑能够缓解用地紧缺问题，有效提高了土地资源利用率，可改善城市环境，使建筑群体与城市空间更和谐。

最后，高层建筑集合了多种功能，能够为市民提供诸多便利。当代城市建设在改造旧城区的过程中会拆除危房与旧建筑，兴建高层建筑群体，以改善市民生活环境，赋予城市新风貌，加快城市化建设的进程。

高层建筑群体已成为象征城市文化风貌、景观结构与经济繁荣的重要标志，城市建筑景观优美、极具艺术性，建筑内部有各种服务功能，尤其是位于商业圈的综合型高层建筑，内部水景观、植物景观优美，外形结构和谐，可为市民提供各种优质服务，展示城市文化，对城市经济发展起到了重要的推动作用。随着高层建筑数量的增加，城市人口密度不断增长，使城市拥有更多高素质劳动力。

2 高层建筑设计与规划方法

2.1 深度融入高层建筑设计理念

优化高层建筑设计与规划方法，首先应深度融入高层建筑设计理念。目前，我国已经在中西结合的基础上成功设计了大量高层建筑，如银泰中心、赛格国际中心、中央电视台办公楼、天然商厦、华联商厦、上海精品商厦、上海第一百货商店等大型建筑工程项目。设计人员在设计高层建筑项目的同时注重保护城市文脉与原有的特色文化风貌，旨在做好古城保护工作。设计人员应兼顾城市热岛效应、声环境、光环境、风环境、人口压力与建筑成本问题，以改善高层建筑散热效果，控制噪声污染与光污染，保持良好的通风条件，缓解人口压力，节约建筑成本。

设计人员融入了美国康奈尔大学特兰西克教授总结的三种理论，即“图-底”空间理论、“邻接”理论、“场所”理论。

“图-底”空间理论主要研究城市内部建筑群体与所处城市开放空间的关系，有效处理城市虚实关系，使建筑群体能够与周边空间和谐相处。

“邻接”理论是研究城市建筑与其他形体元素的联系规律，保持城市建筑与周边群体的有机联系，构建合理的城市建筑组织系统，使城市空间网络更完整。

“场所”理论研究城市建筑形体环境、建筑文化、城市文化内涵与市民生活特征的理论，旨在将城市建筑、城市文化、社会文化与市民生活元素融入城市建筑形体中，不断增强建筑的城市文化内涵。

设计人员融入了建筑环境心理学、城市社会学、认知心理学、人本主义心理学等理念，通过改善城市建筑环境激发市民的积极心理因素，充分体现建筑的人本主义色彩，为市民提供舒适的办公环境与生活环境，使城市建筑设计更具人文性、绿色性。

2.2 运用BIM技术做好高层建筑施工模拟设计工作

BIM技术指建筑信息模型，应用期间需要建筑工程施工单位对本次建设工程的全部信息资料进行收集整理，再利用信息资料与计算机程序进行建筑信息模型解释，达到建设管理建筑工程全生命周期的目的，使建筑工程项目施工过程中的各项资源得到科学合理利用，降低建设成本。发现施工期间存在的施工问题应及时进行解决，能够有效提升工程项目的节能效果。BIM技术具有可视化、协调性、优化性、模拟性等特点，在现阶段城市高层建筑工程设计工作中，可辅助设计人员依据准确数学模型直观分析本次建设工程存在的设计问题，及时进行优化完善，可以对工程项目建筑工程质量进行提前评估分析。

在设计阶段客观分析影响建筑工程施工建设质量的风险因素并尽快处理，全面优化建筑工程施工流程，保障建筑工程每一个环节的施工建设质量。BIM技术可利用三维化模型指导建筑工程施工建设，及时发现工程中存在问题，并进行调整、处理，以降低施工风险，不断提升城市高层建筑工程建设价值。

高层建筑设计运用BIM技术进行高层建筑设计工作，确保高层建筑工程施工项目的顺利开展，设计人员应提前对建筑工程全体规模、投资额、立项书等内容进行分析。

深入施工建设场所，对相应功能区域的地理地貌、水文活动、气候、地质灾害等情况进行有效调查分析，依次完成建筑工程项目施工方案的编制、图纸绘制与施工模型设计等工作。将收集的信息输入计算机程序中，可全方位研究建筑工程的项目方案，客观评价建筑工程施工设计方案的应用可行性。

在当代城市高层建筑设计规划工作中，设计人员应设计多个施工方案，对所有施工方案进行可行性的分析，研究各方案的设计缺陷，制定改进策略，对比选择最佳的施工方案，确保施工方案在施工期间具有质量好、成本低、进度快、安全事故发生率低等特性，保障工程项目能够顺利通过验收。

设计人员应正确运用BIM技术的三维建模功能、图纸整合功能，精确设计三维施工图纸，不断增强图纸的可视性效果，将直观化图纸呈现给施工技术人员。设计人员应将高层建筑工程项目设计需要的材料，直接标注在直观化图纸、模型中，以便施工技术人才、采购人员、供料管理人员了解用料状况。初步完成图纸设计作业后，须及时开展详细的技术交底，审核通过后，图纸方能在高层建筑工程项目施工建设中使用。

设计人员应充分借助BIM技术构建完善的建筑模型。城市高层建筑模型主要是由建筑参数化模型、高层建筑内部结构模型、建筑空间模型、局部模型、预埋件模型和钢筋结构模型共同组成。在运用BIM技术设计建筑参数化模型的过程中，应做好参数计算工作，为建筑空间结构设置相应的参数。通过调节参数组建数据库建立参数化模型，根据建筑总体模型与局部模型设计相应的图纸，运用CAD技术开展三维图纸绘制与审核工作，有助于提高图纸精度。

在建筑内部结构模型设计工作中，设计人员应兼顾横梁顶板、底板、梁板、节点板、底板横肋翼缘的组合关系，处理高层建筑内部复杂的交叉结构，标注各结构的连接精度。横梁顶板应在模型中标注横撑、横向连接与顶板；节点板应标注斜撑；底板须标注纵向支撑，设置剪力钉。

在运用BIM技术设计建筑预埋件模型的过程中，应设置完整的模型族库，按照标准图纸，对梁板、声屏障、剪力墙、排水管和箱梁等实施建模。在设计钢筋结构模型的过程中，应紧密结合图纸并运用Navisworks对钢筋结构内部构件进行全面分析，准确计算钢筋参数、混凝土等级、立柱高度和梁板结构的重量，将重要数据输入模型中。