关于对高层建筑工程技术及设计思想的研究

【摘要】随着高层建筑的自身发展，人们对高层建筑中建筑设计的要求也越来越高。本文首先对高层建筑中的总体设计进行概述，对高层建筑分类设计进行分析，同时从建筑防火、电气以及防雷击等三个方面的内容，浅谈高层建筑中安全保护设计。随着高层建筑的迅速发展，结构理论和建筑技术也不断得到提高，高层建筑结构形式也开始趋于多样化发展，其表现形式也是多种多样，但是也随之出现了很多在高层建筑设计方面的问题。在作为城市风景线的同时，高层建筑还面临着如何搞好高层建筑设计的问题，如何多方面实现高层建筑设计的完善是目前高层建筑设计所追求的主要理念。

【关键词】高层建筑设计 分类建筑 超高层现状 新材料应用

一、高层建筑整体设计

（一）主体设计

高层建筑设计中的一个全新的要求就是要实现建筑本身的生态节能。首先对于高层建筑主体的下部分裙房而言，虽然其裙房的建设对整个城市影响较小，但是对街道的尺度以及人性化空间的创造等方面的影响都很大。高层建筑的下部门裙房在立面设计上一般跟高层建筑的上部立面不同，在建筑设计当中需要比较细致的设计，要将下部裙房设计的比较多样化，以免显得过于苍白。同时裙房还要进行一定的人性化处理，原因在于群众的视觉一般接触到的都是高层建筑的裙房部分，同时裙房对人们所产生的街道空间感的影响以较大。而对于高层建筑的中的楼顶对整个高层建筑的设计形象又起到了个性化体现的作用，虽然对生态环境的意想不到，但是它们体现的是高层建筑的标志性和独特性，因此在楼顶的设计上也不是不容忽视的。

（二）处理手法上的巧妙运用

在实际的建筑设计过程中，高层建筑设计中的塔楼部分虽然在设计上没有很大的变化余地，但是在高层建筑的底层部分可以通过一些巧妙的处理来实现对空间形式上的丰富，在实际的建筑设计中一般都是采用底层架空和入口缩进的处理方法。

二、高层建筑中的分类建筑设计

层入口。首先高层住宅的底层入口处一定要避免设在当地冬季主导风的迎风面，而在我国的南方地区，由于比较炎热，因此底层入口可以全部或者是局部架空，避免对夏季通风的妨碍。

建筑围护。由于人们在高层建筑商居住多半都会产生一定的恐惧心理，因此在高层建筑设计中一定要注重建筑维护的安装，从而给居民提供一定的安全感。同时在高层住宅的窗户设计上，由于高层的风压过大，一方面会对外窗开关造成影响，同时也会对人们擦玻璃的同时产生不安全因素，因此在外窗的设计上应该设计为推拉的启闭方式。

服务设施。高层住宅建筑在设计上就应该充分考虑到建筑的服务设施，要在建筑底层入口处设置大楼管理人员的值班室，在值班室中配置夜间电梯紧急呼叫装置、公用电话以及值班人员必要的生活用品；同时还要在大楼内外设计分户信箱以及车辆的存放处，在具体的分户信箱的尺寸安排上，应该大于300mm，同时要保证对墙面面积占用较小的基础上与墙面垂直。

三、超高层建筑的现状

高度超过60m的建筑物，需受到日本建筑高层评委的评审，并通过建设大臣的认定后，方可允许建造。从日本《建筑通讯》上刊载的这些建筑物的有关数据资料，可以看出，除塔状构筑物及烟囱等以外，高度超过60m的建筑物，日本现在（1998年1月）有1 000栋以上，其结构类型：纯钢结构（S结构）为60.6%；下部为钢-钢筋混凝土结构（SRC结构）、上部为S结构（S+SRC结构）为3.8%；SRC结构为21.3%，以RC（钢筋混凝土结构）高层住宅为主的建筑数量不断增加，且比率达13.9%。高度超过150m以上的建筑物，已有65栋，其中S结构占84.6%；下部为SRC结构、上部为S结构占6.2%；SRC结构占7.7%，从而可以看出超高层建筑以S结构为主的变化状况。

四、新材料在高层中的利用

TMCP钢。建筑物的高层化、大跨化等，要求使用的钢材高强度化，大断面化，极厚化。以往的冶炼方法，若保证钢材的高强度，就需加入相应的碳元素，钢材含碳量的增加会导致可焊性的降低。为了解决这个问题，开发研制了490N/mm2级的建筑结构用TMCP钢。建筑结构用TMCP钢，是通过TMCP（热处理）处理后得到的。已广泛用于超高层建筑中，如东京都新（厅）舍大厦（地上48层，檐口高241.9m）中的柱子全部采用此种钢。TMCP钢的特点是：①改善了可焊性；②保证了极厚部位的强度；③降低了屈强比。 SN钢。根据超高层建筑的抗震要求，钢材应具有足够的弹塑性性能和较好的机械性能，可焊性能，具有吸收地震能的能力，日本JIS制定了“建筑结构用钢材”（SN钢）标准。广泛用于超高层建筑。SN钢要求：①保证可焊性；②保证塑性变形能力；③保证板厚方向的性能；④保证经济性和加工方便；⑤保证与国际规格接轨。SN钢的规格有A、B、C三种，其板厚都是在6～100mm，分400N/mm2和490N/mm2两个等级。

CFT结构（钢管混凝土）。继S结构、SRC结构、RC结构之后，它形成了第四种结构体系。CFT结构体系，就是用圆形或多边形钢管内填充混凝土的柱子和S结构，钢-混凝土结构的梁连接起来而形成的结构体系，具有刚度大，耐久力大，变形能力强，防火性好等方面的优良结构性能。因此，超高层建筑，大跨结构等开始广泛采用此种结构体系。

CFT柱的优点是，混凝土填充在钢管中，在受压和受弯共同作用下，混凝土向横向扩散，然而却受到钢管的横向约束（称为钢箍效应）。所以，混凝土的强度和变形能力提高。另一方面，由于混凝土的填充，钢管的局部屈曲受到了有效的抑制。这样，CFT柱可以最充分利用高张力钢的强度。随着高强混凝土及其组合的研究不断发展，将来高度为1000m级的超高层建筑的构想实现，期待着CFT柱将起主要作用。

参考文献：

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[2]李峰.高层建筑结构概念设计[J].山西建筑，2009，（23）.

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