超高层建筑设计的影响因素

  • 来源:建筑网   2019-12-02 17:08
摘要:

建筑的平面形式与功能互动是建筑设计构思的法则和规律。超高层建筑的平面形式大致有以下几种基本形状:方形、圆形、三角形、多瓣形、Y形、十字形等。

1影响千米级超高层建筑设计的宏观性因素

1.1建筑高度对千米级超高层建筑的影响

从世界范围来看,各个国家为了展示自己的经济实力和有效节约建筑用地,不断兴建超高层建筑,世界第一高楼的高度纪录也不断被刷新。2003年10月封顶的台北国际金融中心(又名台北101大楼),高508m,共101层,成为当时世界第一高楼。2010年1月4日竣工的哈利法塔(迪拜塔),高828m,共162层,是到目前为止的世界第一高楼。而日本在20世纪90年代初期,就已经筹划了800~4000m高的建筑,韩国正在筹划建造高度超过1000m的摩天大厦,沙特想建1600m的高楼,科威特也计划建一个1001m的大楼,土耳其想建一个600m的高楼……综观国内外的发展,超高层建筑向1000m甚至更高的高度发展已经成为今后国际建筑发展的一个必然趋势。伴随超高层建筑高度的不断发展,超高层建筑的体量随之扩大,占地面积和建筑面积不断增加,功能的需求也就越来越呈现出多样化的趋势。办公、酒店、住宅等超高层建筑最常见的功能已经不能满足千米级摩天大楼庞大的使用人群,“城市综合体”的概念应运而生。所谓“城市综合体”,就是将城市中的商业、办公、旅店、居住、餐饮、展览、娱乐、会议等城市生活空间进行组合,并在各功能空间中建立一种相互助益、相互依存的能动关系,既而形成一个多功能、高效率的综合体。

1.2新材料、新技术的发展对千米超高层建筑的影响

当超高层建筑发展到千米级的高度,新材料、新技术在设计中的运用就显得尤为重要。超高层建筑自重大、受风力和外界自然条件的影响也大,所以选择自重轻、强度高、能耗低的环保材料是千米级摩天大楼在新材料选用上的一个发展方向。生态建材将会成为千米超高层建筑新材料选用的一个重要倾向,施工效率高、污染小的标准化组合型建材将成为千米超高层建筑新材料发展的必然趋势。有了新型的建筑材料和先进的科学技术作为有力支撑,千米超高层建筑的功能得以丰富和发展。娱乐和观光项目继而在千米的高度实现,出现了高空的旋转餐厅,全玻璃地面的高空栈道,甚至塔顶桅杆的高空蹦极。在以后的设计中,我们还可以结合避难层来设计空中花园,建设高空健身球场,甚至空中游泳池等。

1.3人文因素对千米级超高层建筑设计的影响

1.3.1经济发展、国家政策法规对千米级超高层建筑设计的影响

在社会经济快速发展的推动下,建筑高度早已突破百米并向千米级发展,国标《高层民用建筑设计防火规范》对我国不超过250m的超高层建筑的严格约束对千米级超高层建筑已不再适用,这就要求我们建筑工作者在原有规范的基础上,结合国内外大量实例和多方面科学研究,对千米超高层建筑进行科学分析,得出合理的结论并制定新的规范来保证千米高层建筑的安全性和使用的舒适性。

1.3.2人们日益增长的物质文化需求对千米超高层建筑的影响

在社会高度发展的今天,人们对于高品质舒适生活的追求与日俱增。由于摩天大楼建筑高度的不断增加,大楼的规模更加宏大,使用人群就更加复杂,这必然要求大楼的使用功能更加丰富和全面。常见的办公、酒店、住宅等功能仍可能占据着大楼使用功能的大部分比例,同时我们也应该考虑超市、邮局、银行、诊所、影院、健身、会所、甚至幼儿园等功能的加入,来为大楼的业主和共享者提供便利。与此同时,和谐有序的治安环境、快捷便利的交通系统、安全有效的火灾避险等要求也越来越凸显出其重要性和必然性。这就要求我们在千米级摩天大楼的设计与研究过程中,更加注重人性化,紧跟时代潮流,创造出更适宜人居的建筑新环境。

2影响千米级超高层建筑设计的微观性因素

2.1千米超高层建筑平面形式与设计的密切联系

建筑的平面形式与功能互动是建筑设计构思的法则和规律。超高层建筑的平面形式大致有以下几种基本形状:方形、圆形、三角形、多瓣形、Y形、十字形等。我们暂且称方形、圆形、三角形和多瓣形平面为内敛式平面,这种平面形式内部空间利用系数高,结构简洁,平面均匀对称,功能布局经济合理。通常把服务空间(包括垂直交通系统、管道系统、卫生间等)放置在平面的正中,把受服务部分(即建筑的平面功能空间)环绕在服务部分的周围。常见的功能空间有办公、酒店、住宅等。而Y形和十字形平面属于发散式平面,这种平面形式功能布局灵活分散,造型挺拔多变,各个功能空间的通风采光良好。由于其各个端头远离核心,在结构设计中往往会在端头设置较为刚性的筒体,形成多筒的联合筒体形式。多体现在办公楼、客房等功能空间中。对于千米级摩天大楼,结构的难度远远超出普通的超高层建筑,所以在进行建筑方案的设计时,应该考虑选择更加有利于结构设计的平面形式,造型设计也要充分考虑风阻的影响,设计出更加节能和坚固的时代新建筑。

2.2千米超高层建筑交通系统与设计的密切联系

超高层建筑的交通系统直接影响着一栋建筑的效率和安全,同时,在某种程度上来说,也影响着建筑的空间使用布局。设计合理的交通系统组织,能使建筑的各部分功能正常、高效的运转,同时又不占用过多的交通设施和使用空间。因此,在进行超高层建筑设计之初,确立合理、高效的交通系统组织,是做好超高层建筑设计的必要和先决条件。在超高层建筑的垂直交通上,不断提高的电梯设计工艺给千米超高层建筑交通系统的设计带来了新的可能,大大提高了垂直交通系统的效益。目前,对超高层交通系统产生较大影响的电梯技术主要有几种,包括:超高速电梯、“空中巴士”、无机房电梯、智能群控电梯、双轿厢电梯、磁悬浮电梯等。在进行千米级高层垂直交通系统的设计时,应本着以下原则:1)了解电梯产品的技术水平,立足现有技术,积极采用最新电梯技术。2)合理确定服务人数。3)考虑垂直交通系统与结构需要的衔接。4)注重垂直交通系统与建筑功能及布置的衔接。5)充分利用核心筒空间,扩大使用面积。

2.3千米超高层建筑防火疏散与设计的密切联系

千米级摩天大楼防火疏散上的特点,就是疏散难、疏散慢的问题。通常情况下防火规范的要求是有足够的疏散楼梯,而且在发生火灾的情况下人们常识的反应就是不乘电梯,通过楼梯逃生。而摩天大楼一旦达到了1000m的高度,发生火灾时,位于大楼顶部的人员即使有足够的时间通过楼梯疏散,也不一定有体力从1000m的高度步行逃生到1层地面。那么我们在考虑千米超高层建筑的设计时,就必须合理设计避难层,并充分发挥避难层的作用,要做到让人们疏散到避难层的位置必须是安全的,是可以逃生的。甚至在设计合理的前提下,还可以大胆地运用消防电梯进行火灾时的人员疏散。值得注意的是,如今很多公共建筑内都喜欢设置中庭,利用贯通上下几层的大空间,在室内形成一个较为开阔的共享空间。但是由于中庭上下贯通,且多与走道直接相连,如果没有采取有效的防火措施,不仅满足不了防火分区等要求,还会造成疏散困难。而建筑物内一旦发生火灾,更会由于其烟囱效应而导致烟火大面积蔓延。所以在设计中庭共享空间这一使用功能时,要特别注意其火灾隐患,采取必要的防火措施。

3结语

千米级摩天大楼是一个城市、一个国家建筑实力和经济实力的象征,是当今建筑技术高度发达的重要标志,同时也是人类梦想的一种寄托,体现着人类挑战建造能力极限的勇气。每座超高层建筑都是一个复杂且极具挑战性的项目,从大的功能组成到场地和竖向的交通组织,从地下车库的收费方式到顶部的停机坪方案,从标准层的核心筒布置到平面的模数规划,处处都是建筑师值得仔细研究、仔细推敲的课题。千米级超高层建筑层数多,面积大,只有在充分搜集资料的基础上,对其进行系统的分析和研究,才能把握设计的方向,更合理、更快捷的进行建筑设计。