淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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摘要：高層建筑在造型形式不斷翻新、高度記錄一再被打破的同時(shí)，其內(nèi)部空間構(gòu)成的模式也發(fā)生了很大的變化。建筑產(chǎn)品的這種系統(tǒng)的密集性、交叉性及最終的整體性，最主要的表現(xiàn)還是在高層建筑上。高層建筑的顯著特性是“高”，由于其“高”而引發(fā)了它與諸多不同于其它建筑的特點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：高層；空間；構(gòu)成；施工；協(xié)調(diào)

　　引言

　　我國的高層建筑在十余年里可謂突飛猛進(jìn)，其建設(shè)速度和建造數(shù)量在世界建筑史上都是少有的。我國的理論研究多偏重于介紹國外的思潮流派，或是探討文化、藝術(shù)、美學(xué)等與外在形式相關(guān)的東西，而對(duì)于功能組織和空間構(gòu)成模式的研究卻較少有人問津。

　　1、高層建筑空間構(gòu)成模式演化

　　1.1內(nèi)核的形成高層建筑與其它建筑之間的最大區(qū)別，就在于它有一個(gè)垂直交通和管道設(shè)備集中設(shè)置，在結(jié)構(gòu)體系中又起著重要作用的“核”（Core）。而這個(gè)“核”也恰恰在形態(tài)構(gòu)成上舉足輕重，決定著高層建筑的空間構(gòu)成模式。

　　在建筑的中心部分，有意識(shí)地利用那些功能較為固定的服務(wù)用房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，形成中央核心筒，而筒體處于幾何位置中心，還可以使建筑的質(zhì)量重心、剛度中心和型體核心三心重合，更加有利于結(jié)構(gòu)受力和抗震。

　　1.2核的分散與分離隨著時(shí)代的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)建筑需求的變化和設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)的不同，以中央核心筒為主流的高層建筑“內(nèi)核”空間構(gòu)成模式開始受到了挑戰(zhàn)。

　　對(duì)于結(jié)構(gòu)專業(yè)來說，加強(qiáng)建筑周邊的剛度也會(huì)有效地抵抗地震對(duì)高層建筑的破壞，所以如果將垂直交通和設(shè)備用房等分散地布置在周邊，則無疑也會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)抗震有利。同時(shí)，這種分散的多個(gè)外核的空間構(gòu)成模式，也正好適用于新興的巨型框架結(jié)構(gòu)，使這種結(jié)構(gòu)體系中的巨型支撐柱具有了使用功能。

　　而從建筑設(shè)計(jì)的角度來看，核的移動(dòng)、垂直交通、服務(wù)性房間和管道井分散到建筑的周邊，對(duì)于高層建筑的空間構(gòu)成模式和立面造型上的變化也是極具革命性的。它不但適應(yīng)了其它專業(yè)的需求，而且還有利于避難疏散，創(chuàng)造更大的使用空間和使高層建筑的底部獲得解放。這種空間構(gòu)成模式所具有的靈活性和先進(jìn)性，很快便被推崇技術(shù)表現(xiàn)的歐洲建筑師們所發(fā)現(xiàn)，并創(chuàng)造性地應(yīng)用在他們的作品之中。

　　1.3中庭空間的出現(xiàn)受高層旅館的影響，一些辦公大樓為了追求氣派和空間變化，便在入口處附設(shè)一個(gè)中庭，實(shí)際上，核心筒的分散和分離，中庭空間的介入，已使高層建筑的空間構(gòu)成模式徹底發(fā)生了變化。新一代的高層建筑空間組織更為靈活多樣，由于空間設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)已由追求經(jīng)濟(jì)效率向營造寬松舒適的生活環(huán)境轉(zhuǎn)變，所以許多新建的高層建筑都以“景觀空間”的概念，將共享空間與功能空間相結(jié)合，把核分散向四周，垂直交通采用玻璃電梯，直接采光，給人們以開敞明亮、將動(dòng)線視覺化的空間感受?？臻g構(gòu)成模式也由封閉的“積層式”，變?yōu)樯舷仑炌ǖ?ldquo;動(dòng)態(tài)流動(dòng)空間”。

　　1.4底部空間的變化早期的高層建筑多直接面對(duì)街道，從街道進(jìn)入門廳，再由門廳進(jìn)入電梯廳，垂座電梯至各樓層，這是高層建筑中最為普遍的空間流線組織方式。建筑空間與城市空間之間缺乏過渡，沒有“中間領(lǐng)域”的概念，在人流集散的高峰期，對(duì)城市交通環(huán)境的影響也較大。盡管許多高層建筑都在門廳的藝術(shù)處理上頗費(fèi)心機(jī)，設(shè)計(jì)得非常富麗壯觀，但是由于空間組織方面的缺陷，門廳內(nèi)往往留不住人，形不成公共活動(dòng)空間，而入口處也常出現(xiàn)人流擁塞的現(xiàn)象。

　　2、我國的高層結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展

　　2.1鋼材的國產(chǎn)化國內(nèi)鋼鐵企業(yè)根據(jù)我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，制訂我國第一部高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》（YB4104-2000），比目前仍在實(shí)施的《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-94）又前進(jìn)了一步，其性能指標(biāo)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。

　　2.2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國產(chǎn)化國家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ99-98）和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）等有關(guān)高層建筑最大高度和最大高寬比的規(guī)定，在一般情況下，應(yīng)遵守規(guī)范的規(guī)定，否則應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)論證或試驗(yàn)研究。建設(shè)部第111號(hào)令《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》和建質(zhì)[2003]46號(hào)文《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》，對(duì)加強(qiáng)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量控制意義重大，具有可操作性。

　　2.3高層及超高層結(jié)構(gòu)體系對(duì)于高層建筑的劃分，建筑設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范沒有一個(gè)統(tǒng)一規(guī)定，一般認(rèn)為建筑總高度超過24m為高層建筑，建筑總高度超過100m為超高層建筑。

　　對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設(shè)防烈度以經(jīng)濟(jì)、合理、安全、可靠的設(shè)計(jì)原則，選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，一般分為六大類：框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框—筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系。

　　3、高層建筑安裝施工的協(xié)調(diào)與配合

　　3.1內(nèi)部協(xié)調(diào)與配合怎樣搞好內(nèi)部協(xié)調(diào)與配合，實(shí)際上是一個(gè)怎樣處理好內(nèi)部各專業(yè)之間的矛盾，以及各專業(yè)與總體要求之間的矛盾。首先，應(yīng)從書面資料入手，對(duì)本專業(yè)圖紙、會(huì)審紀(jì)要、工藝標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量要求等加以熟悉，做到心中有數(shù)。其次，從技術(shù)方面講，搞好各專業(yè)協(xié)調(diào)配合，一定要把好熟悉圖紙、認(rèn)真會(huì)審、內(nèi)部會(huì)審、內(nèi)部技術(shù)協(xié)調(diào)的關(guān)口，務(wù)必保持解決問題的渠道暢通無阻。再者，高層建筑樓高、層數(shù)多、場地窄、專業(yè)交叉施工密度大，與工業(yè)建筑、一般民用建筑相比，其作業(yè)面尤為狹窄，難以滿足在有限的作業(yè)面內(nèi)各專業(yè)施工同步展開。

　　3.2外部協(xié)調(diào)與配合外部協(xié)調(diào)與配合主要指土建單位、裝修單位的專業(yè)之間的協(xié)調(diào)配合。

　　就高層建筑整體而言，土建和安裝構(gòu)成了軀干和內(nèi)臟；裝修則是為其著裝打扮。根據(jù)高層建筑的特點(diǎn)，土建、裝修施工階段劃分為：

　?、夙沤Y(jié)構(gòu)施工；②砌體建筑施工；③初級(jí)裝修施工；④二次裝修施工。

　　既然土建、裝修、安裝均作為高層建筑的有機(jī)組成部分，故其彼此間必然存在著密切的聯(lián)系，實(shí)際是相輔相成、缺一不可的關(guān)系。但作為一個(gè)獨(dú)立項(xiàng)目，又有各自的運(yùn)行規(guī)律，只有掌握了這些規(guī)律，并了解其間的內(nèi)在聯(lián)系，才能有理、有序、有效地搞好各項(xiàng)目之間的協(xié)調(diào)與配合。

　　對(duì)于安裝施工來講，從整體看，其成品可以說是依附于土建的半成品或成品之上，它們之間的交叉配合貫穿于整個(gè)施工過程，且配合密集處主要在“暗”處，如砼結(jié)構(gòu)、砌體內(nèi)管井等；而裝修與安裝施工的交叉配合，主要集中在“明”處，如墻面、天花板等。

　　3.3前、后方協(xié)調(diào)與配合前、后方協(xié)調(diào)與配合實(shí)際上是人、財(cái)、物、機(jī)各生產(chǎn)要素的優(yōu)化組合問題。它對(duì)于各類建筑施工是一個(gè)帶有共性的問題，這個(gè)共性問題的關(guān)鍵所在是諸生產(chǎn)要素的優(yōu)化組合決定權(quán)是在前方，還是在后方？是在項(xiàng)目上，還是在大本營里“項(xiàng)目法施工”運(yùn)用動(dòng)態(tài)管理原理很好地回答和解決了這個(gè)問題，使長期以來的前方與后方難以協(xié)調(diào)與配合的局面得到了根本轉(zhuǎn)變。

　　有共性必有個(gè)性。在高層建筑安裝施工中，諸生產(chǎn)要素的優(yōu)化組合必須緊緊圍繞高層建筑安裝施工的各項(xiàng)特性來進(jìn)行。為此，必須了解各專業(yè)施工形象進(jìn)度計(jì)劃，以便及時(shí)、合理地調(diào)配人、財(cái)、物、機(jī)各生產(chǎn)要素。

　　各專業(yè)總量、插入時(shí)間及在各階段的工程量均不盡相同，根據(jù)動(dòng)態(tài)組合原理，結(jié)合各專業(yè)階段特點(diǎn)，合理組合各生產(chǎn)要素，達(dá)到前、后方的有理、有序協(xié)調(diào)與配合。

　　高層建筑安裝施工的協(xié)調(diào)與配合涉及面十分廣泛，可以說，它本身就是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。要搞好這項(xiàng)工程，必須通過了解工程對(duì)象，掌握工程特點(diǎn)，從而采取相應(yīng)措施，保證內(nèi)外工種相互協(xié)調(diào)與配合，確保質(zhì)量與進(jìn)度，全面完成工程任務(wù)。