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時(shí)間：2023-06-15 17:25:19
序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇高層建筑平面設(shè)計(jì)范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
1.標(biāo)準(zhǔn)層的相關(guān)概念
在建筑水平與垂直系統(tǒng)中,有由大多數(shù)相同的樓層重疊起來的空間,這些空間的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等性質(zhì)均相同,稱之為標(biāo)準(zhǔn)層。建筑標(biāo)準(zhǔn)層的有效水平重疊與合理垂直貫穿是建筑設(shè)計(jì)的基本精髓,它揭示出多、高層建筑的實(shí)質(zhì)構(gòu)成。有效水平重疊,即無數(shù)個(gè)不同高度上的最佳水平面,以有效方式組織成大致輪廓相同并滿足人們工作和生活需要的使用空間;合理垂直貫穿,即在這樣若干個(gè)水平面之間,用一定形式、內(nèi)容的垂直體以某種形式貫穿其中,垂直體通常包括電梯井、樓梯間和設(shè)備管道井以及結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)等內(nèi)容構(gòu)成水平面與水平面之間、水平面與地面之間的支撐和聯(lián)系。截取這種水平面和垂直體交匯處的任一單元段,即得到所謂的標(biāo)準(zhǔn)層。
在高層中,建筑除了受豎向荷載作用外,還要考慮風(fēng)力或地震力引起的水平荷載,這在很大程度上限制了標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)的自由度。高層建筑的豎向交通系統(tǒng)以電梯為主,樓梯只是一個(gè)消防疏散和短距離運(yùn)輸?shù)妮o助手段,這點(diǎn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層平面布局的靈活性構(gòu)成了極大影響。
2.標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)的基本原則
2.1.重復(fù)性原則
標(biāo)準(zhǔn)層的豎向積層,向空中發(fā)展是含有標(biāo)準(zhǔn)層建筑的固有屬性。有效水平重疊與合理垂直貫穿是建筑標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)的基本精髓,揭示出高層建筑的實(shí)質(zhì)構(gòu)成。為此,重復(fù)性是標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)要遵守的最為基本原則。這種重復(fù)可從以下兩方面來考慮:完全重復(fù)和部分重復(fù)。完全重復(fù)是最為常見和最簡(jiǎn)單的重復(fù)原則,即標(biāo)準(zhǔn)層平面的各項(xiàng)要素都完全一致,隨著建筑的日新月異,完全機(jī)械式的重復(fù)所帶來的空間單調(diào)、形式乏味被人們所重視,而部分重復(fù)原則在標(biāo)準(zhǔn)層的設(shè)計(jì)中表現(xiàn)了更為強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。
2.2.高效性原則
高效、集約是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì),針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層這樣一個(gè)容納豐富社會(huì)活動(dòng)的場(chǎng)所來說,更加具有現(xiàn)實(shí)性,提高標(biāo)準(zhǔn)層空間的高效利用率、使用率等關(guān)系到整棟建筑的綜合效益,充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)層高效性原則是現(xiàn)在以至將來標(biāo)準(zhǔn)層所必須遵守和充分重視的基本設(shè)計(jì)原則。
2.3.安全性原則
標(biāo)準(zhǔn)層的安全性原則主要指交通組織、消防疏散的安全性以及結(jié)構(gòu)材料的堅(jiān)固性。
(1)交通疏散的安全性由于標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積一般都較大,使用功能復(fù)雜,各種設(shè)備管線繁多,人員密度大,人和各種物品的流動(dòng)量大,引起火災(zāi)的潛在因素頗多。發(fā)生火災(zāi)時(shí),將被火情圍困人員迅速安全地疏散到地面安全地帶是防火疏散設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。疏散設(shè)計(jì)的原則是路線簡(jiǎn)單明了,便于人們?cè)诰o急時(shí)進(jìn)行判斷,同時(shí)提供從室內(nèi)任何位置向兩個(gè)方向疏散的可能性。
(2)結(jié)構(gòu)材料的堅(jiān)固性不同性質(zhì)的建筑等級(jí)都有規(guī)定的使用年限,這種劃分主要就是從建筑的結(jié)構(gòu)、材料的耐久性來確定的。在合理的結(jié)構(gòu)選型基礎(chǔ)上,要保證建筑材料的可靠性,保證標(biāo)準(zhǔn)層的使用壽命。由于我國經(jīng)濟(jì)條件的制約,很多建筑不能完全按照規(guī)范的使用年限進(jìn)行維修和拆除,所以,在標(biāo)準(zhǔn)層的結(jié)構(gòu)選取、材料配比上要放寬限度,盡量為延長建筑的使用周期做出富余,這也是保障標(biāo)準(zhǔn)層安全性的重要一點(diǎn)。
2.4.經(jīng)濟(jì)性原則
標(biāo)準(zhǔn)層的經(jīng)濟(jì)性長期以來一直是設(shè)計(jì)者和投資者最為關(guān)心的問題,標(biāo)準(zhǔn)層形狀的經(jīng)濟(jì)效益主要從長寬比予以考慮。相對(duì)來說,隨著建筑層數(shù)、規(guī)模的增大,辦公、商務(wù)等需要有較大進(jìn)深的建筑更適合用點(diǎn)形的塔式;旅館、住宅、醫(yī)院等更適合用條形的板式,由于在大規(guī)模時(shí)進(jìn)深受限,如果要采取塔式不得不采用內(nèi)天井,而損失使用效率。在這種情況下,標(biāo)準(zhǔn)層長寬比較小(≤2)的寬板式高層得到了廣泛的采用,如果利用得當(dāng)常能有效地利用塔式和板式的長處,避開短處。
2.5.人本性原則
“以人為本”的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)成為當(dāng)代建筑師創(chuàng)作的基本原則,是以人的基本生活、心理、行為和文化物質(zhì)為出發(fā)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。
(1)人性化建筑的目的就是為人服務(wù),人性化是建筑的生命,在今
天智能化水平不斷提高的背景下,強(qiáng)調(diào)人性化設(shè)計(jì)更有必要。標(biāo)準(zhǔn)層人本性設(shè)計(jì)就是要有利于人的身心健康。新一代建筑標(biāo)準(zhǔn)層空間布局更為靈活,空間設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)應(yīng)向營造寬松舒適的工作、生活環(huán)境轉(zhuǎn)變。在設(shè)計(jì)中“中庭空間”、“景觀空間”、“交往空間”、“共享空間”的概念不斷被采納,并與功能空間相結(jié)合,為標(biāo)準(zhǔn)層人性化設(shè)計(jì)鋪開道路。
(2)可持續(xù)性對(duì)自然的渴望是人的本性,注重標(biāo)準(zhǔn)層生態(tài)化設(shè)計(jì)是
人本性的重要體現(xiàn)。要保持生態(tài)必然要做到節(jié)能,兩者互為因果關(guān)系?？沙掷m(xù)性建筑標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)工程,設(shè)計(jì)中要緊緊把握“注重效益、崇尚自然、尊重科學(xué)”三個(gè)生態(tài)建筑基本點(diǎn)。“注重效益”就是“建造房屋少用資源,使用房屋節(jié)約能源”,“崇尚自然”就是通過建筑設(shè)計(jì)和構(gòu)造的處理手法,實(shí)現(xiàn)建筑標(biāo)準(zhǔn)層平面高效自然通風(fēng)、自然采光、隔熱和遮陽?！白鹬乜茖W(xué)”就是在可持續(xù)發(fā)展的框架下,采用現(xiàn)代科技手段,使建筑標(biāo)準(zhǔn)層的設(shè)計(jì)達(dá)到生態(tài)建筑的要求。
3.標(biāo)準(zhǔn)層的平面構(gòu)成手法
3.1組合連接
組合連接簡(jiǎn)稱組接,可分為硬連接和軟連接,都是將相同或不同的若干個(gè)形狀有序連成一體的構(gòu)成方式。
3.2復(fù)合疊加
復(fù)合疊加是將相同或不同的幾何平面采用“交集”相疊形成新的平面形式。如方形的疊加、圓形的疊加、方與圓的疊加等。采用這種方法,可在基本幾何形體的基礎(chǔ)上以復(fù)合方式衍生出多樣化的建筑體形。
3.3網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)
這種組合方式往往是利用單一的幾何形平面單元在平面構(gòu)成網(wǎng)格上進(jìn)行圓周式轉(zhuǎn)動(dòng),以簡(jiǎn)單元素做平面進(jìn)行立體構(gòu)成的變形處理,可以打破簡(jiǎn)單形體重復(fù)的單調(diào)、乏味,獲得非同一般的效果。也可將不同的形以幾何中心為圓心進(jìn)行多角度旋轉(zhuǎn)。此種構(gòu)成方式雖然平面形式簡(jiǎn)單,但邏輯性很強(qiáng),對(duì)構(gòu)件尺寸設(shè)計(jì)及施工的精度要求很高。這些處理都能產(chǎn)生光怪陸離的平面及立體形態(tài)。
3.4邊角切割
邊角切割是在完整基本幾何形上做局部的簡(jiǎn)單剪切,是標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)成及建筑造型上最為常用的手法之一,是在簡(jiǎn)單幾何形平面基礎(chǔ)上,用直線或曲線為“刀”對(duì)其進(jìn)行切削,構(gòu)成新的平面形式
3.5 多向扭曲
扭曲是將基礎(chǔ)幾何形標(biāo)準(zhǔn)層平面隔層按著某種規(guī)律進(jìn)行不同角度的扭曲變異或在“力”的作用下整體變化,如矩形彎成弧形,扭成S形等,這些均可產(chǎn)生奇妙的新型平面空間關(guān)系和賦有雕塑感的建筑形象。
3.6 自由成形
自由成形就是適形的平面形式,是依據(jù)場(chǎng)地環(huán)境條件和造型上的需要,充分利用鋼筋混凝土的可塑性,創(chuàng)造出與眾不同的平面形式。復(fù)雜的基地形狀,不規(guī)則的邊緣條件,采用不規(guī)則圖形設(shè)計(jì)的方式布置建筑,使建筑的體型與基地相呼應(yīng),是建筑師設(shè)計(jì)的基本手法。這種構(gòu)成方式雖然不能有明顯章法可循,但一定是有機(jī)的、整體的、符合形式美物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的。
4.各類建筑標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)
4.1居住類建筑以居住為使用主體的建筑標(biāo)準(zhǔn)層平面多以單元(住宅單元、客房單元)形式出現(xiàn),各單元空間劃分方式基本相同,規(guī)模大小差別不大,基本表現(xiàn)均質(zhì)空間效果。建筑外觀也呈均勻變化趨勢(shì),很少出現(xiàn)大面積體快及材質(zhì)的對(duì)比處理
中圖分類號(hào)：TU241 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（b）-0055-01
1 高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)的原則
通常情況下，在對(duì)高層住宅建筑進(jìn)行平面設(shè)計(jì)的過程時(shí)我們應(yīng)主要遵循四大設(shè)計(jì)原則：首先是建筑的布局必須合理，功能應(yīng)較為齊全；其次是房間的類型要齊全并且各尺寸應(yīng)適中；然后是為了充分的保證使用用戶的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)充分的利用有效的面積，即設(shè)計(jì)時(shí)要盡量保證有較少的交通面積，較多的使用面積；最后則是要保證平面的規(guī)整性，這樣也更有利于后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，降低了工程的整體成本。由于住宅建筑平面設(shè)計(jì)的質(zhì)量對(duì)于建筑整體的體形、體量以及其他很多特性都是有著至關(guān)重要的影響的，因此我們必須充分的認(rèn)識(shí)到平面設(shè)計(jì)工作的重要性。
2 高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)中存在的問題
在一個(gè)高層住宅建筑工程的所有設(shè)計(jì)工作中，平面設(shè)計(jì)工作應(yīng)是最基礎(chǔ)的工作。由于我國不同地方區(qū)域的天氣條件、地理環(huán)境以及人文條件都是存在了較大的差異的，因此不同區(qū)域住宅建筑平面設(shè)計(jì)工作的出發(fā)點(diǎn)也是有著顯著的不同的，南方區(qū)域?yàn)榱吮ＷC更好的散熱和通風(fēng)，設(shè)計(jì)時(shí)通常都是采取十字型、雙十字型或是井字型的；而北方區(qū)域則要保證向陽和保溫的需求，因此其設(shè)計(jì)時(shí)就采取蝶式平面或是蛙式平面。在此基礎(chǔ)上，高層住宅建筑又多了一個(gè)“高”的特點(diǎn)，因此其主要的交通工具就是垂直上下的電梯。另外與多層建筑相比，高層住宅建筑在供電、供水、供氣等方面的要求都是更高的，并且其平面布局的規(guī)劃工作也更為復(fù)雜，因此其設(shè)計(jì)時(shí)也更容易出現(xiàn)問題。與多層住宅建筑相比，高層住宅建筑每個(gè)單元需要服務(wù)的戶數(shù)肯定是要更多的，因此高層住宅建筑在散熱、采光以及通風(fēng)等方面的效果就要差一些，而噪音污染以及視線干擾也是高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)中存在的問題。
3 高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)的方法
3.1 私人區(qū)域的平面設(shè)計(jì)工作
在對(duì)私人區(qū)域進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)，要充分的保證使用用戶的生活質(zhì)量，所以需要對(duì)功能進(jìn)行合理的分區(qū)，合理的劃分睡眠、餐飲以及活動(dòng)等區(qū)域，防止它們出現(xiàn)互相干擾的現(xiàn)象，同時(shí)還必須重視私人區(qū)域中衛(wèi)生間的干濕功能分區(qū)的設(shè)計(jì)工作，充分的保證其使用性能。（1）臥室的設(shè)計(jì)。對(duì)此區(qū)域的設(shè)計(jì)就是要充分的保證住戶有一個(gè)良好的休息環(huán)境，所以設(shè)計(jì)時(shí)就要防止內(nèi)部和外部的環(huán)境對(duì)屋內(nèi)造成干擾，而在位置上臥室應(yīng)盡量選擇在平面的深處。另外，如果臥室空間面積是足夠的話，還是留有衣柜以及更衣室的空間。（2）廚房的設(shè)計(jì)。對(duì)廚房進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將其設(shè)計(jì)在入戶門附近的位置處，這樣就能最大限度的降低不必要的人力浪費(fèi)，同時(shí)也縮短了日常用品以及食物的運(yùn)輸時(shí)間。廚房平面設(shè)計(jì)工作中最重要的問題應(yīng)是油煙的處理問題，因此我們建議應(yīng)選擇質(zhì)量?jī)?yōu)異的排煙設(shè)備，并科學(xué)的鋪設(shè)排煙管道。最后就是平面設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到廚具以及廚電設(shè)備的擺放問題，應(yīng)以使用方面和安全可靠為設(shè)計(jì)原則。（3）衛(wèi)生間的設(shè)計(jì)。對(duì)衛(wèi)生間進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)知道其是由明廁和暗廁的分別的，顧名思義兩者的區(qū)別就是前者是直接采光的。在我國的南方區(qū)域，本身的天氣條件就是濕熱的，如果再加上暗廁的效果就會(huì)給人帶來不好影響，從而引起一定的問題。所以在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，我們應(yīng)盡量避免設(shè)計(jì)暗廁，而對(duì)于一些確實(shí)沒有外窗的暗廁，最關(guān)鍵的問題就是串味和通風(fēng)的問題，要想解決這個(gè)問題，設(shè)計(jì)時(shí)就要鋪設(shè)變壓式排氣管道，并且在其入口處還應(yīng)加裝一個(gè)防火止回閥。
3.2 公共區(qū)域的平面設(shè)計(jì)工作
（1）垃圾收集空間的設(shè)計(jì)。在高層住宅建筑的每一層樓的公共空間內(nèi)，都是要有一個(gè)特定的區(qū)域作為垃圾收集空間的。這個(gè)區(qū)域的面積要求不需要很大，還是應(yīng)能夠放下一個(gè)中型的垃圾桶，而在選擇垃圾桶擺放的位置時(shí)應(yīng)盡量選擇在貨梯附近，這樣在運(yùn)輸垃圾以及清理垃圾時(shí)，就能省下很多的人力和物力。（2）一樓大堂的設(shè)計(jì)。在大堂的入口處應(yīng)進(jìn)行人性化的設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到居住用戶的行為需求，如為了保證殘疾人以及嬰兒車的順利通行，并且方便局面搬運(yùn)物品，就可以在入口處設(shè)置坡道。在對(duì)大堂的內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下3個(gè)方面的工作：首先是采暖的設(shè)計(jì)，因?yàn)楸狈蕉斓臍鉁睾艿?，所以在北方尤其需要；其次是電梯廳的通風(fēng)設(shè)計(jì)和采光設(shè)計(jì)；最后則是信報(bào)箱的設(shè)計(jì)工作。（3）電梯的設(shè)計(jì)。高層住宅建筑公共區(qū)域的最重要的組成部分就是電梯的部分，因?yàn)闉槠渲苯雨P(guān)系著居住用戶的日常生活，因此平面設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)的研究。在高層的公共建筑中，電梯時(shí)最主要的垂直交通工具，因此每棟樓的設(shè)置都應(yīng)至少兩臺(tái)電梯。在對(duì)電梯進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)排緊并緊湊布置，因此這樣居民在等電梯時(shí)，觀察和操作就都更為方便了。電梯是一類整個(gè)建筑用戶都能共享使用的交通工具，是絕不允許單獨(dú)霸占使用的。對(duì)電梯進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)居住用戶房間的大門直接面對(duì)電梯大門的情況。另外從消防的角度考慮，不應(yīng)將兩臺(tái)電梯遠(yuǎn)離設(shè)置，這樣人們?cè)谶x擇電梯時(shí)就會(huì)很容易忽略遠(yuǎn)離的那一臺(tái)電梯。同時(shí)設(shè)計(jì)電梯時(shí)還應(yīng)保證消防電梯和客梯的組合模式，從而提高電梯的使用效率。如一個(gè)30多層的住宅建筑類型，通常情況下每臺(tái)電梯都只為30戶左右服務(wù)，這類電梯的服務(wù)水平已經(jīng)是很高的了。
通過以上的論述，我們對(duì)高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)的原則、高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)中存在的問題以及高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)的方法3個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。在對(duì)高層住宅建筑進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)認(rèn)真的分析并研究其平面設(shè)計(jì)中存在的主要問題，同時(shí)將其分為公共區(qū)域以及平面區(qū)域兩個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究，研究出科學(xué)合理并且實(shí)用有效的設(shè)計(jì)建議和改善對(duì)策，從而真正的提高我國高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)的水平，促進(jìn)我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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在對(duì)私人區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要注意的就是必須保證用戶的生活質(zhì)量，這就要求設(shè)計(jì)師必須合理分配空間，將睡眠、餐飲等區(qū)域合理安排，避免出現(xiàn)互相干擾的情況，當(dāng)然還要重視各個(gè)區(qū)域的使用功能是否發(fā)揮到極致。
(1)起居廳。起居廳通常用來會(huì)客、家庭會(huì)談及娛樂等活動(dòng)，像狹長、異型類的設(shè)計(jì)不宜采用，寬敞明亮的設(shè)計(jì)會(huì)好一點(diǎn)。起居廳設(shè)計(jì)的需要處理好交通的問題，它主要要處理的就是戶門、廚衛(wèi)臥室門以及活動(dòng)區(qū)劃分的關(guān)系，應(yīng)盡量避免通道面積大、房門過多現(xiàn)象。其空間設(shè)計(jì)還需要考慮家具的擺放，根據(jù)室內(nèi)活動(dòng)和功能性進(jìn)行擺放，力求落落大方，精致簡(jiǎn)潔。而且，要注意的是交通線不應(yīng)貫穿起居廳的中心，門戶位置也最好偏向角落或墻端，這樣就可以有適當(dāng)?shù)目臻g布置家居，形成較為獨(dú)立的空間。
(2)臥室。對(duì)臥室的設(shè)計(jì)主要是要為住戶提供一個(gè)良好的休息環(huán)境，就要避免內(nèi)外部對(duì)臥室造成任何的干擾，應(yīng)盡量選在平面深處，如果可以的話，衣柜和更衣室的空間也要保留。
(3)廚房。廚房就是用來存儲(chǔ)、烹調(diào)食物的地方，一般有存儲(chǔ)、洗滌和烹飪?nèi)齻€(gè)區(qū)域。廚房一般可以稱作是家庭中心，在社會(huì)發(fā)展中也越來越重視廚房，對(duì)廚房的位置、面積等進(jìn)行更加合理的設(shè)計(jì)，可以為效率的提高、時(shí)間的節(jié)約等提供很大的便利。廚房的主要設(shè)備一般就是灶臺(tái)、洗滌槽和操作臺(tái)，這三者通常會(huì)形成工作三角形，面積不超過兩平米，而其他的設(shè)備根據(jù)需求來自行放置即可。而現(xiàn)在時(shí)展迅速，家庭電器的更新?lián)Q代也變的快速起來，家庭的電氣化程度也越來越高，設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮水管、電線、煤氣管道等等的走線，還要給這些預(yù)留專用空間才可以。
(4)餐廳。餐廳時(shí)一戶住宅的核心地方，在餐廳的時(shí)間是人們就餐、放松儲(chǔ)能的時(shí)間，因而對(duì)餐廳的設(shè)計(jì)需要格外關(guān)注。餐廳家具的擺放和布置需要符合人們的活動(dòng)空間需求，也是平面設(shè)計(jì)的依靠。餐廳在住宅中的位置，除了一些具備餐廳功能的空間外，那些獨(dú)立的餐廳大多數(shù)應(yīng)該在客廳和廚房之間，這樣可以避免互相干擾的現(xiàn)象，而且在餐廳和客廳共處一地時(shí)，可以用一些類似矮柜的隔斷來隔開形成兩個(gè)空間，存在各自的獨(dú)立性就行，也并非一定分開，只要餐廳緊鄰廚房即可。
(5)衛(wèi)生間。衛(wèi)生間一般有廁所、浴室、化妝、存儲(chǔ)和洗滌等組成，在一定程度上具有私密性，所以衛(wèi)生間最好不要正對(duì)客廳等較為開放的地方。衛(wèi)生間的面積一般根據(jù)設(shè)備的大小、數(shù)量以及人體活動(dòng)所需的空間來確定的，而且它需要一定的采光通風(fēng)面積，如果缺少通風(fēng)條件的，就需要裝置通風(fēng)設(shè)備，門下最好留有20毫米左右的高度進(jìn)風(fēng)。衛(wèi)生間是用水較多的地方，因而排水是十分重要的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)格外注意以排為主，防為輔，其地面應(yīng)低于一般高度25毫米左右，放置積水外流，還要設(shè)計(jì)好，避免潮氣滲透。(6)陽臺(tái)。陽臺(tái)在人們的生活中有著十分重要的地位，因?yàn)樗苯咏佑|到室外，與客廳連接的陽臺(tái)，可以延伸客廳空間。陽臺(tái)可以根據(jù)戶主不同的喜好來設(shè)計(jì)成一個(gè)多樣化的空間，面積雖然小但可以進(jìn)行綠化、休息、觀景等行為，如果有條件的話，可以設(shè)計(jì)多個(gè)陽臺(tái)、或陽臺(tái)面積較大，露天的也可以，設(shè)計(jì)成私人的空中小花園，讓生活變得更加多姿多彩。
1．2公共區(qū)域的設(shè)計(jì)
(1)大堂。大堂的設(shè)計(jì)應(yīng)具有人性化，這就需要充分考慮住戶的需求，比如殘疾人士和嬰幼兒的專用通道，或者局部的搬運(yùn)工作，這些等等都可以在入口的地方設(shè)計(jì)出一定的坡道。在其內(nèi)部，注意的就是一是采暖設(shè)計(jì)，如果在北方，就需要尤其重視;二是電梯的通風(fēng)和采光空間設(shè)計(jì);最后就是，信報(bào)箱的設(shè)計(jì)位置、大小等等。
(2)電梯。高層建筑中，公共區(qū)域最主要的就要數(shù)電梯了，因?yàn)樗秦炌菍由舷碌囊粋€(gè)主要交通工具，關(guān)系著人們的日常的生活，因而對(duì)電梯的設(shè)計(jì)也就要格外的關(guān)注和研究。每棟樓最好安裝兩部電梯，且布置緊湊一點(diǎn)更為方便，在消防的角度看來如果分離較遠(yuǎn)不是很好，而且就會(huì)很容易忽略另一臺(tái)電梯，緊湊設(shè)計(jì)令住戶在等電梯時(shí)更方便操作。在設(shè)計(jì)時(shí)要注意，電梯的大門不要直對(duì)住宅的門戶，要注意保護(hù)住戶的隱私。同時(shí)，還要保證消防電梯和客梯的組合模式，進(jìn)而提高電梯的使用效率。
(3)垃圾收集。高層建筑中，每一層的公共空間都應(yīng)該留有一定的垃圾收容區(qū)域，面積要求不需太大，一個(gè)垃圾桶的大小即可，但最好放置在距離貨梯附近的地方，這樣方便清潔工作人員在工作時(shí)的清理，省下較多的人力和物力。
在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)理念中，住宅建筑始終是與實(shí)用經(jīng)濟(jì)原則緊密相聯(lián)的，平面和外觀都不能脫離功能而獨(dú)立存在。建筑、結(jié)構(gòu)、技術(shù)三者之間聯(lián)系緊密，并有著相互促動(dòng)的效果。科學(xué)的結(jié)構(gòu)形式、先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，都會(huì)為平面設(shè)計(jì)開啟嶄新的創(chuàng)作思路，重要的是為提高平面使用效率提供了可能性。
二、高層建筑平面分類
1、高層住宅的上部住戶，日常出入完全要依賴電梯，根據(jù)電梯的位置、消防樓梯的位置和形式，以及水平交通走廊的有無和形式，住宅被分為單元式、獨(dú)立式、走廊式和組合式。對(duì)于一般的家庭型住宅，不論采用何種形式都可以滿足要求 ； 超高層住宅由于在結(jié)構(gòu)上追求合理性和確保容積率的必要性，所以尋求簡(jiǎn)潔緊湊的平面。在交通方面，中央核心筒式、面對(duì)中庭的廊式比較多。
2、根據(jù)平面的形狀，不同的住宅平面布局可以歸結(jié)于以下的基本形式：板式住宅----同進(jìn)深相比開間較長的住宅、點(diǎn)式住宅----同平面規(guī)模相比高度較高的住宅。
3、根據(jù)住戶形式，不同的住宅平面布局可以歸結(jié)于以下的基本形式：面層住宅，是指所有的住宅功能位于同一平面層上；雙平面層或多平面層住宅，是指所有的住宅功能位于不同平面層上。
三、高層住宅平面布局與功能設(shè)計(jì)分析與研究
1、臥室區(qū)域設(shè)計(jì)
①設(shè)計(jì)基本原則。一是房間的安靜，二是好的朝向，三是浴廁的管道設(shè)備單元。若希望保持臥室的好朝向，我們所以必須要有取舍。將輔助房間放到北面，包括書房，必要的時(shí)候也需要犧牲一間臥室的南朝向換取起居室的日照。臥室與浴廁區(qū)域連接的緊密程度，主要取決于家庭單位的大小和平面條件。
②設(shè)計(jì)手法。兩間以上的臥室相互連接，形成較為獨(dú)立的區(qū)域，通常位于起居區(qū)的后部，遠(yuǎn)離入口，這是住宅平面設(shè)計(jì)中常用的手段，有利于動(dòng)靜分離，并自然形成白天與夜間活動(dòng)的分隔。臥室可以一字排開、房門直接開向公共區(qū)域，也可以相對(duì)設(shè)置、房門通過共用前區(qū)聯(lián)系公共區(qū)域，或是所有房門開向一條內(nèi)走道，以此聯(lián)系私密區(qū)與公共區(qū)。由于不同家庭成員的臥室總是采取就近原則布置，反而提供了另一種靈活性，即與入口區(qū)域相聯(lián)的獨(dú)立臥室猶如一套附加的單元，與其他臥室隔著起居區(qū)域相對(duì)而立。這個(gè)臥室可以被用作兒童房、客房、工作室等，無論喧嘩或是夜間使用，都不會(huì)對(duì)主臥室造成太大影響。這間臥室還可以結(jié)合入口的洗手區(qū)及衛(wèi)生間布置，有三間臥室以上的住宅平面尤其適合臥室區(qū)域的再分隔。
2、起居區(qū)域設(shè)計(jì)
開放的起居區(qū)域主要包括起居室、餐廳、進(jìn)廳、工作或娛樂區(qū)域，空間如陽臺(tái)等。起居區(qū)域的組織方式主要考慮的是房間的進(jìn)深、朝向以及使用功能便利等。貫穿式起居的好處在于不僅使起居區(qū)域有均勻的日照，而且便利了組團(tuán)轉(zhuǎn)角處平面的布局。一般情況下，人們并不愿意展示未經(jīng)整理的廚房，開放式的廚房?jī)H在沒有工作壓力的情況下才受人歡迎：同時(shí)由于中餐的烹飪方式帶來大量的油煙，直接對(duì)外的開窗以及與其他功能區(qū)域的分隔門受到使用者的歡迎，這種平面多用于面積較大的戶型。就餐區(qū)域功能退化，縮小至廚房的一個(gè)區(qū)域，而起居室則擁有了更為完整和開闊的視覺空間。此種布局多用于 2 人家庭住宅中，居住者有職業(yè)無小孩，做飯只是出于興趣愛好偶爾為之，對(duì)起居區(qū)需求更大；還有一種情況是高層住宅結(jié)構(gòu)造成了廚房面積過大，結(jié)合就餐區(qū)可以達(dá)到更高的面積利用率。這種組合形式在滿足中式廚房對(duì)油煙隔離的要求的同時(shí)，廚房后部的就餐區(qū)設(shè)置在平面中自然采光最弱的區(qū)域，借助客廳及廚房?jī)蓚€(gè)方向的間接采光達(dá)到照明目的。
3、交通區(qū)域設(shè)計(jì)
①戶內(nèi)交通。一是內(nèi)走道式。內(nèi)走道式—交通空間脫離房間獨(dú)立存在的平面形式，早期的內(nèi)走道為所有房間的連系通道，起居室、餐廳均為獨(dú)立封閉房間?，F(xiàn)在起居區(qū)域開放，使得內(nèi)走道更多的應(yīng)用于臥室區(qū)，因此此種布局主要適用于雙朝向開間多的板式高層。二是包廂式。包廂式—公共性的生活區(qū)域同時(shí)也是內(nèi)部交通的結(jié)合區(qū)域，由此通達(dá)各個(gè)獨(dú)立的房間的平面形式。三是入口分流式。入口分流式—通過入口區(qū)將主要居室分離，一部分朝南，一部分朝北，所有用水房間都集中在居住性能最差的中央?yún)^(qū)段，從而使各居室都有與戶外的接觸面。
②戶間交通。在高層住宅中，可使用的戶間交通聯(lián)系方式有單元式、獨(dú)立點(diǎn)式、廊式、組合式等。我們需要以基礎(chǔ)調(diào)查的資料為依據(jù)，明晰居住者的生活意象，并根據(jù)高層住宅的高度、結(jié)構(gòu)性能、經(jīng)濟(jì)性等條件來選擇不同的交通組織方式。由于高層住宅的垂直交通以電梯為主、樓梯為輔，在建筑高度為 24m 的范圍內(nèi)，消防云梯可以起到第二條逃生通道的作用；超過 24m并且低于 32m 的時(shí)候，可利用安全樓梯間進(jìn)行疏散；超過這個(gè)建筑高度則必須安裝第二座電梯。在小高層住宅中，單元式住宅形式較為普遍，住宅平面的設(shè)計(jì)很大程度上繼續(xù)沿用多層住宅的設(shè)計(jì)手法；12 層以上的住宅則更多的選用獨(dú)立點(diǎn)式或廊式等連接方式；超高層住宅為了追求結(jié)構(gòu)合理性和確保容積率，以獨(dú)立點(diǎn)式及面向中庭的廊式較多。
4、高層住宅平面布局
① 一室戶戶型一室戶通常是指 65m2以下，具有一間臥室的戶型。由于高層住宅電梯井及設(shè)備間分?jǐn)偯娣e較大，一室戶的建筑面積相對(duì)多層住宅而言略高，可以達(dá)到 70m2。由于一室戶住宅僅供單身漢或年輕夫妻居住，起居室與臥室的私密性在程度上相當(dāng)，所以不需要象其他戶型一樣加以分隔。各區(qū)域緊密結(jié)合成一個(gè)寬敞的空間整體，可以大大改善小住宅的空間質(zhì)量。一室戶平面設(shè)計(jì)的基本原則是食寢分離。通常情況下，起居與就餐結(jié)合成起居就餐區(qū)，而當(dāng)面積低于 40m2時(shí)，多采取將起居與睡臥結(jié)合、餐桌并入廚房、廚房簡(jiǎn)化為開放式烹調(diào)臺(tái)等方式，達(dá)到面積的緊縮化。
②二室戶戶型。二室戶通常是 70-90m2的，具有兩間臥室的戶型。二室戶較一室戶而言，是面積緊縮型家庭住宅的代表，它提供了更為靈活的居住形式，滿足了2-4人居住的可能性.由于居住人數(shù)的增多，各自需要獨(dú)立的私密空間，分戶門成為必須。衛(wèi)生間視需求可與廚房分離，服務(wù)于臥室區(qū)域。在面積較為寬裕的情況下，餐廳從起居室中脫離出來，靠近廚房，形成餐廚區(qū)域。兩室套由于面積緊湊，多用于塔式高層住宅中，僅有個(gè)別高標(biāo)準(zhǔn)住宅使用單元式交通聯(lián)系。
③三室戶戶型。三室戶通常是指 90-160m2、具有三間臥室的戶型。三室戶是當(dāng)今國內(nèi)家庭住宅的主流戶型，滿足了最廣泛的 3 口之家居住需求。在功能方面，除主臥、次臥外增加了書房（ 客房 ），根據(jù)需要還可增設(shè)主衛(wèi)，餐廳的地位有所上升，一般與客廳有明確的空間分隔，臥室數(shù)量增多，可進(jìn)行臥室區(qū)域再劃分等。對(duì)于面寬小于進(jìn)深長度的實(shí)例，通常情況下正面僅有二開間寬度，進(jìn)深可達(dá) 15m，用于雙側(cè)采光或三側(cè)采光的單元式條形住宅中。
④ 四室戶及以上戶型。主要介紹 160m2以上的，具有四間臥室以上的超大戶型。若是所有房間置于同一平面層，過大的單元面積勢(shì)必影響到標(biāo)準(zhǔn)層的布置，將二者合并考慮是比較理想的解決辦法，如果所有房間分布在不同平面層，則可大大縮減單元占地面積以及室內(nèi)流線，較中小戶型面言有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。
建筑設(shè)計(jì)所涉及的問題不僅僅是某一個(gè)單獨(dú)的方面，而是相互聯(lián)系的、大規(guī)模的學(xué)科背景。建筑貫穿于城市發(fā)展的整個(gè)過程，隨著城市發(fā)展水平的不斷提高，建筑的建筑也逐漸趨向集中和大規(guī)模，并且還會(huì)涉及到其他的領(lǐng)域，比如：環(huán)境、人口等。所以現(xiàn)代的建筑學(xué)科也在不斷地細(xì)化，之前單獨(dú)的、集中型的建筑學(xué)已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代的需求了。
1 高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)的原則
住宅作為一種最常見的建筑類型，在我們的建筑設(shè)計(jì)中占了一個(gè)非常大的比重。而且目前高層住宅建筑不斷增多，其平面設(shè)計(jì)工作涉及的問題也越來越多。通常情況下，我們將高層住宅建筑的平面設(shè)計(jì)工作分為公共區(qū)域的平面設(shè)計(jì)和私人區(qū)域的平面設(shè)計(jì)，而要想有效地解決所存在的這些問題，就必須從高層住宅建筑的平面設(shè)計(jì)原則入手，弄清出現(xiàn)問題的原因并制定合理的解決方法，從而真正做好高層住宅建筑的平面設(shè)計(jì)工作。
通常情況下，在對(duì)高層住宅建筑進(jìn)行平面設(shè)計(jì)的過程時(shí)我們應(yīng)主要遵循四大設(shè)計(jì)原則：首先是建筑的布局必須合理，功能應(yīng)較為齊全；其次是房間的類型要齊全并且各尺寸應(yīng)適中；然后是為了充分保證用戶的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)充分利用有效的面積，即設(shè)計(jì)時(shí)要盡量保證有較少的交通面積，較多的使用面積；最后則是要保證平面的規(guī)整性，這樣也更有利于后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，降低了工程的整體成本。由于住宅建筑平面設(shè)計(jì)的質(zhì)量對(duì)于建筑整體的體形、體量以及其他很多特性都是有著至關(guān)重要的影響的，因此我們必須充分認(rèn)識(shí)到平面設(shè)計(jì)工作的重要性。
2 高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)中存在的問題
在一個(gè)高層住宅建筑工程的所有設(shè)計(jì)工作中，平面設(shè)計(jì)工作應(yīng)是最基礎(chǔ)的工作。由于我國不同地方區(qū)域的天氣條件、地理環(huán)境以及人文條件都是存在了較大的差異的，因此不同區(qū)域住宅建筑平面設(shè)計(jì)工作的出發(fā)點(diǎn)也是有著顯著的不同的，南方區(qū)域?yàn)榱吮ＷC更好的散熱和通風(fēng)，設(shè)計(jì)時(shí)通常都是采取十字型、雙十字型或是井字型的；而北方區(qū)域則要保證向陽和保溫的需求，因此其設(shè)計(jì)時(shí)就采取蝶式平面或是蛙式平面。在此基礎(chǔ)上，高層住宅建筑又多了一個(gè)“高”的特點(diǎn)，因此其主要的交通工具就是垂直上下的電梯。另外與多層建筑相比，高層住宅建筑在供電、供水、供氣等方面的要求都是更高的，并且其平面布局的規(guī)劃工作也更為復(fù)雜，因此其設(shè)計(jì)時(shí)也更容易出現(xiàn)問題。與多層住宅建筑相比，高層住宅建筑每個(gè)單元需要服務(wù)的戶數(shù)肯定是要更多的，因此高層住宅建筑在散熱、采光以及通風(fēng)等方面的效果就要差一些，而噪音污染以及視線干擾也是高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)中存在的問題。
3 高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)的方法
3.1 私人區(qū)域的平面設(shè)計(jì)工作
在對(duì)私人區(qū)域進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)，要充分的保證使用用戶的生活質(zhì)量，所以需要對(duì)功能進(jìn)行合理的分區(qū)，合理的劃分睡眠、餐飲以及活動(dòng)等區(qū)域，防止它們出現(xiàn)互相干擾的現(xiàn)象，同時(shí)還必須重視私人區(qū)域中衛(wèi)生間的干濕功能分區(qū)的設(shè)計(jì)工作，充分的保證其使用性能。
3.1.1 臥室的設(shè)計(jì)。對(duì)此區(qū)域的設(shè)計(jì)就是要充分的保證住戶有一個(gè)良好的休息環(huán)境，所以設(shè)計(jì)時(shí)就要防止內(nèi)部和外部的環(huán)境對(duì)屋內(nèi)造成干擾，而在位置上臥室應(yīng)盡量選擇在平面的深處。另外，如果臥室空間面積是足夠的話，還是留有衣柜以及更衣室的空間。
3.1.2 廚房的設(shè)計(jì)。對(duì)廚房進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將其設(shè)計(jì)在入戶門附近的位置處，這樣就能最大限度的降低不必要的人力浪費(fèi)，同時(shí)也縮短了日常用品以及食物的運(yùn)輸時(shí)間。廚房平面設(shè)計(jì)工作中最重要的問題應(yīng)是油煙的處理問題，因此我們建議應(yīng)選擇質(zhì)量?jī)?yōu)異的排煙設(shè)備，并科學(xué)的鋪設(shè)排煙管道。最后就是平面設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到廚具以及廚電設(shè)備的擺放問題，應(yīng)以使用方面和安全可靠為設(shè)計(jì)原則。
3.1.3 衛(wèi)生間的設(shè)計(jì)。對(duì)衛(wèi)生間進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)知道其是由明廁和暗廁的分別的，顧名思義兩者的區(qū)別就是前者是直接采光的。在我國的南方區(qū)域，本身的天氣條件就是濕熱的，如果再加上暗廁的效果就會(huì)給人帶來不好影響，從而引起一定的問題。所以在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，我們應(yīng)盡量避免設(shè)計(jì)暗廁，而對(duì)于一些確實(shí)沒有外窗的暗廁，最關(guān)鍵的問題就是串味和通風(fēng)的問題，要想解決這個(gè)問題，設(shè)計(jì)時(shí)就要鋪設(shè)變壓式排氣管道，并且在其入口處還應(yīng)加裝一個(gè)防火止回閥。
3.2 公共區(qū)域的平面設(shè)計(jì)工作
3.2.1 垃圾收集空間的設(shè)計(jì)。在高層住宅建筑的每一層樓的公共空間內(nèi)，都是要有一個(gè)特定的區(qū)域作為垃圾收集空間的。這個(gè)區(qū)域的面積要求不需要很大，還是應(yīng)能夠放下一個(gè)中型的垃圾桶，而在選擇垃圾桶擺放的位置時(shí)應(yīng)盡量選擇在貨梯附近，這樣在運(yùn)輸垃圾以及清理垃圾時(shí)，就能省下很多的人力和物力。
3.2.2 一樓大堂的設(shè)計(jì)。在大堂的入口處應(yīng)進(jìn)行人性化的設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到居住用戶的行為需求，如為了保證殘疾人以及嬰兒車的順利通行，并且方便局面搬運(yùn)物品，就可以在入口處設(shè)置坡道。在對(duì)大堂的內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下3個(gè)方面的工作：首先是采暖的設(shè)計(jì)，因?yàn)楸狈蕉斓臍鉁睾艿?，所以在北方尤其需要；其次是電梯廳的通風(fēng)設(shè)計(jì)和采光設(shè)計(jì)；最后則是信報(bào)箱的設(shè)計(jì)工作。
3.2.3 電梯的設(shè)計(jì)。高層住宅建筑公共區(qū)域的最重要的組成部分就是電梯的部分，因?yàn)闉槠渲苯雨P(guān)系著居住用戶的日常生活，因此平面設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)的研究。在高層的公共建筑中，電梯時(shí)最主要的垂直交通工具，因此每棟樓的設(shè)置都應(yīng)至少兩臺(tái)電梯。在對(duì)電梯進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)排緊并緊湊布置，因此這樣居民在等電梯時(shí)，觀察和操作就都更為方便了。電梯是一類整個(gè)建筑用戶都能共享使用的交通工具，是絕不允許單獨(dú)霸占使用的。對(duì)電梯進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)居住用戶房間的大門直接面對(duì)電梯大門的情況。另外從消防的角度考慮，不應(yīng)將兩臺(tái)電梯遠(yuǎn)離設(shè)置，這樣人們?cè)谶x擇電梯時(shí)就會(huì)很容易忽略遠(yuǎn)離的那一臺(tái)電梯。同時(shí)設(shè)計(jì)電梯時(shí)還應(yīng)保證消防電梯和客梯的組合模式，從而提高電梯的使用效率。如一個(gè)30多層的住宅建筑類型，通常情況下每臺(tái)電梯都只為30戶左右服務(wù)，這類電梯的服務(wù)水平已經(jīng)是很高的了。
4 結(jié)束語
通過以上的論述，我們對(duì)高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)的原則、高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)中存在的問題以及高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)的方法3個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。在對(duì)高層住宅建筑進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)認(rèn)真的分析并研究其平面設(shè)計(jì)中存在的主要問題，同時(shí)將其分為公共區(qū)域以及平面區(qū)域兩個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究，研究出科學(xué)合理并且實(shí)用有效的設(shè)計(jì)建議和改善對(duì)策，從而真正的提高我國高層住宅建筑平面設(shè)計(jì)的水平，促進(jìn)我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展。
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[2] 徐建品.淺析高層住宅建筑空間的人性化設(shè)計(jì)[J].作家，2010，（10）.
前言
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,平面布置規(guī)則性是必須仔細(xì)考慮的因素,由于不規(guī)則平面布置結(jié)構(gòu)使其平面質(zhì)量中心同剛度中心不重合,使結(jié)構(gòu)繞剛心發(fā)生扭轉(zhuǎn),導(dǎo)致同層構(gòu)件同一方向上產(chǎn)生不同位移,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體破壞,所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,必須對(duì)結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則扭轉(zhuǎn)問題提起足夠重視。
一、關(guān)于平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的定義
1、若干規(guī)范關(guān)于平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的定義
關(guān)于結(jié)構(gòu)規(guī)則與否的定義及規(guī)定,不同國家的標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)點(diǎn)是不相同的。歐洲規(guī)范比較定量地規(guī)定了規(guī)則結(jié)構(gòu)的指標(biāo),如表1所示[3]。美國規(guī)范和澳大利亞規(guī)范卻從相反的角度定義了結(jié)構(gòu)的規(guī)則性,即不規(guī)則結(jié)構(gòu)的量化指標(biāo),如表2所示。
類型 定義
平面
規(guī)則
準(zhǔn)則 建筑結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)沿兩正交方向上側(cè)向剛度和質(zhì)量分布接近對(duì)稱
平面輪廓簡(jiǎn)潔緊湊,即無諸如H,L,X等形狀,總的凹角或單一方向凹
入尺寸不超過對(duì)應(yīng)方向建筑總外部平面尺寸的25%
樓板平面內(nèi)剛度同豎向結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度相比足夠大,以致于樓板變形
對(duì)豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件間力的分配影響很小
在采用基底剪力法給出地震力的情況下,加上偶然偏心,任一樓層沿
地震作用方向的位移不超過平均樓層位移的20%
表1規(guī)則結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)則
2、不對(duì)稱與不規(guī)則之間的關(guān)系
如前所述,關(guān)于不規(guī)則結(jié)構(gòu)的定義,目前為止尚無明確嚴(yán)格的定義。但不對(duì)稱結(jié)構(gòu)較為嚴(yán)格意義上的定義為,結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)的某一振型同時(shí)出現(xiàn)平動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振型,即平動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振型耦聯(lián),對(duì)應(yīng)的平動(dòng)振型方向因子及扭轉(zhuǎn)振型方向因子均不為零時(shí),即為不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的要求出發(fā),以對(duì)稱與不對(duì)稱結(jié)構(gòu)分類,實(shí)際的工程意義似乎不大,因?yàn)榭陀^上存在的大量不對(duì)稱但經(jīng)過結(jié)構(gòu)布置調(diào)整的建筑,其振動(dòng)特性仍與對(duì)稱結(jié)構(gòu)類似,可以歸入規(guī)則結(jié)構(gòu),而其余的則歸入不規(guī)則結(jié)構(gòu)。我國規(guī)范規(guī)定了平面不規(guī)則的三種類型,凡符合至少其中任意一條的結(jié)構(gòu)均為不規(guī)則結(jié)構(gòu)的范疇。需要指出的是,扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的定義是在剛性樓蓋假定的前提條件下得出的。換句話說,即便是不對(duì)稱結(jié)構(gòu), 但由于其不對(duì)稱性較弱,算得的扭轉(zhuǎn)位移比小于規(guī)定值1.2時(shí),仍可歸為規(guī)則結(jié)構(gòu)。由此可見,不對(duì)稱結(jié)構(gòu)規(guī)則與否,不僅與其形狀的對(duì)稱性強(qiáng)弱有關(guān),而且與其質(zhì)量分布和剛度分布密切相關(guān)。也就是說,結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性是一個(gè)綜合的概念,包含平面形狀的對(duì)稱,質(zhì)量、剛度的對(duì)稱等,這些因素決定了結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題。而這正好與前述若干規(guī)范關(guān)于不規(guī)則結(jié)構(gòu)的定義實(shí)質(zhì)是一致的。更為嚴(yán)格或更為科學(xué)的說法應(yīng)該采用規(guī)則與不規(guī)則的說法,而不是對(duì)稱、不對(duì)稱的概念。
非規(guī)則類
型和定義 美國規(guī)范 澳大利亞規(guī)范
扭轉(zhuǎn)非規(guī)
則性―――當(dāng)
橫隔板為
非柔性時(shí) 當(dāng)垂直于某軸線結(jié)構(gòu)物一端的最
大層偏移大于結(jié)構(gòu)物二端層偏移
平均的1.2倍時(shí),則應(yīng)考慮扭轉(zhuǎn)的
非規(guī)則性。在計(jì)算端最大層偏移
時(shí),要考慮偶然扭矩的影響 當(dāng)結(jié)構(gòu)的重心與剛心之間
的距離大于沿地震力作用
方向結(jié)構(gòu)尺寸的10%時(shí)
則應(yīng)考慮扭轉(zhuǎn)的非規(guī)則性
凹角 結(jié)構(gòu)物的平面外形及其抗倒向力
體系具有凹角,且凹角兩邊的突出
部分均大于該方向結(jié)構(gòu)物平面尺
寸的15% 同上
橫隔板
不連續(xù) 橫隔板突然不連續(xù)或剛度變化,包
括挖去的或開口的面積大于橫隔
板毛面積50%或某樓層到相鄰層
的橫隔板有效剛度的變化大于50% 同上
平面
外分支 側(cè)向力路線不連續(xù),例如,垂直單
元的平面外分支 同上
不平
行的體系 垂直抗側(cè)力單元與抗側(cè)力體系的
主正交軸不平行也不對(duì)稱 同上
表2結(jié)構(gòu)的平面非規(guī)則性
二、關(guān)于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)產(chǎn)生的原因分析
1、外來干擾。地震波通過地面時(shí)的運(yùn)動(dòng)是極其復(fù)雜的,各點(diǎn)的周期和相位是不同的。由于地面質(zhì)點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)的差別,可使地面的每一部分不僅產(chǎn)生平動(dòng)分量,而且也產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)分量,這種轉(zhuǎn)動(dòng)分量迫使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)效應(yīng),而不論結(jié)構(gòu)對(duì)稱與否。
2、建筑結(jié)構(gòu)自身的特性。在一般的結(jié)構(gòu)抗震分析中,通常是將建筑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成平面模型,分別在其兩個(gè)主軸方向進(jìn)行計(jì)算嚴(yán)格來說,這樣的分析方法只適用于質(zhì)量中心和剛度中心相重合且在一條直線上的四平八穩(wěn)、莊重對(duì)稱的建筑結(jié)構(gòu)。而對(duì)體型多樣化、質(zhì)量中心和剛度中心不重合的不規(guī)則結(jié)構(gòu)顯然是不適用的。這主要是因?yàn)榈卣饡r(shí)作用在質(zhì)量中心的慣性力將對(duì)剛度中心產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩,迫使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的空間振動(dòng)。
三、關(guān)于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的控制
1、有關(guān)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的相關(guān)討論
為了控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),我國《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》均規(guī)定了結(jié)構(gòu)的位移比限值后者同時(shí)還給出了周期比的控制指標(biāo)。文獻(xiàn)[4]指出了規(guī)范判別結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的位移比計(jì)算方法―――完全平方和的不盡合理之處,相應(yīng)給出了三種補(bǔ)充計(jì)算方法,并通過實(shí)例驗(yàn)證了補(bǔ)充方法的可靠性和有效性。文獻(xiàn)[5]詳細(xì)分析了耦聯(lián)反應(yīng)及相對(duì)偏心距、平動(dòng)周期與扭振周期的比值對(duì)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響,但它采用的是一階振型,沒有考慮高階振型的影響。文獻(xiàn)[6]指出:國內(nèi)外有關(guān)抗震規(guī)范均未提到結(jié)構(gòu)各樓層在地震作用下產(chǎn)生的樓層(構(gòu)件)扭轉(zhuǎn)角度對(duì)豎向構(gòu)件造成扭轉(zhuǎn)所帶來的不利影響,也沒有提出層間扭轉(zhuǎn)角的限值及如何控制的措施。文中給出了扭轉(zhuǎn)位移比與層間扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系、樓層扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算方法、豎向構(gòu)件的扭矩計(jì)算方法以及抗扭計(jì)算。文獻(xiàn)[7]指出了《規(guī)范》及《規(guī)程》中關(guān)于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則判別界限存在的問題,提出用樓層轉(zhuǎn)角來反映框架結(jié)構(gòu)及框剪、剪力墻結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則實(shí)際狀況,并給出了各自作為判別扭轉(zhuǎn)不規(guī)則界限的樓層轉(zhuǎn)角值。需要指出的是,文中給出樓層轉(zhuǎn)角界限值時(shí)沒有考慮樓層層高的變化及剪力墻厚度的變化所帶來的影響。
2、扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的控制方法及措施
1 高層建筑中不規(guī)則建筑的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著我國科技技術(shù)水平的逐步提升，我國建筑行業(yè)也在不斷的發(fā)展。隨著城市的不斷擴(kuò)建，設(shè)計(jì)者們?yōu)榱擞铣鞘薪ㄔO(shè)的發(fā)展需求，他們已經(jīng)逐步更新了自己以往建筑物必須要對(duì)稱、規(guī)則的觀念，他們正試著建造一些標(biāo)新立異、新穎別致、獨(dú)樹一幟的建筑，如非對(duì)稱、不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)物。隨著人們的觀念的轉(zhuǎn)變，現(xiàn)如今大城市中出現(xiàn)了許許多多復(fù)雜體型和不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，這種趨勢(shì)在某種程度上代表了我國建筑的發(fā)展方向。
2 某工程平面不規(guī)則構(gòu)件設(shè)計(jì)及其設(shè)計(jì)措施
工程采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，存在平面不規(guī)則、扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、樓板不連續(xù)、豎向體型收進(jìn)等抗震不利因素，為不規(guī)則高層建筑，須進(jìn)行抗震設(shè)防專項(xiàng)審查。合理布置剪力墻以減弱結(jié)構(gòu)的不規(guī)則程度，緩解豎向剛度突變部位和平面薄弱環(huán)節(jié)在地震作用下應(yīng)力和變形的集中程度，對(duì)薄弱部分進(jìn)行中震不屈服分析并采取適當(dāng)?shù)目拐饦?gòu)造措施，提高結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震作用下的抗震性能。
2.1 結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計(jì)
2.1.1 結(jié)構(gòu)形式
工程設(shè)計(jì)利用樓、電梯間設(shè)置核心筒，在框架柱內(nèi)嵌入剪力墻形成框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形式在較好地滿足下部商場(chǎng)和上部住宅建筑功能的同時(shí)，保證了結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件的連續(xù)，具有良好的抗側(cè)剛度和抗扭性能。
2.1.2 結(jié)構(gòu)平、立面布置
核心筒剪力墻布置時(shí)，縱、橫向剪力墻力求均勻?qū)ΨQ并互為翼墻，并保證筒體角部墻肢的完整性，提高核心筒的抗震性能。通過優(yōu)化調(diào)整建筑物周邊剪力墻墻肢長度和厚度，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心和剛度中心的接近或重合，減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
2.1.3上部結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件設(shè)計(jì)
（1）剪力墻的設(shè)計(jì)
核心筒周邊和結(jié)構(gòu)剪力墻厚度從下往上分別為350，300，250，200mm，對(duì)應(yīng)的剪力墻端柱及框架柱的截面尺寸分別為700，600，500mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)分別為C40，C35，C30。
結(jié)構(gòu)總質(zhì)量為15104.859t。X向最小剪力系數(shù)5.09%，Y向最小剪力系數(shù)5.26%，滿足抗規(guī)第5.2.5條最小剪力系數(shù)≥3.2%的規(guī)定。
（2）框架梁、暗梁和次梁的設(shè)計(jì)
嵌入框架柱之間的剪力墻在樓面位置設(shè)暗梁，暗梁寬度為墻寬，高度取墻寬的兩倍且不小于600mm，該暗梁參與結(jié)構(gòu)整體計(jì)算并按框架梁計(jì)算配筋。核心筒區(qū)域剪力墻設(shè)邊框暗梁，寬度為墻寬，高度為墻寬的兩倍，該暗梁按抗震構(gòu)造配筋。
（3）樓板設(shè)計(jì)
豎向體型突變部位及上下1層的樓板厚度分別為150，130mm，雙層雙向配筋，配筋率取計(jì)算振型數(shù)與周期比。
振型數(shù)與周期比簡(jiǎn)單計(jì)算：結(jié)構(gòu)計(jì)算振型數(shù)取15個(gè)，X向的有效質(zhì)量系數(shù)98.66%，Y向的有效質(zhì)量系數(shù)99.92%，滿足高規(guī)第5.1.13規(guī)定。結(jié)構(gòu)第1振型為X向平動(dòng)，第2振型為Y向平動(dòng)，第3振型為扭轉(zhuǎn)，T3/T1=0.7761，滿足高規(guī)第3.4.5規(guī)定。值且不小于0.25%。
2.2 結(jié)構(gòu)的不規(guī)則情況和設(shè)計(jì)措施
2.2.1 樓板不連續(xù)
為提高樓板削弱區(qū)域抗震性能，豎向體型突變部位的樓板在該區(qū)域的厚度取180mm，其他樓層的板厚在該區(qū)域分別增加30mm，該薄弱區(qū)域樓板鋼筋采用雙層雙向通長設(shè)置，配筋率不小于0.30%。樓板邊緣設(shè)扁梁，扁梁上部縱筋直錨入樓板內(nèi)，錨固長度按照抗震要求確定。
2.2.2 凸凹不規(guī)則
本工程層4～21平面凸出長度為11.3m，大于平面突出方向結(jié)構(gòu)總長度（22m）的51.4%，按照高規(guī)判別為凸凹不規(guī)則。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)平面尺寸突變位置的樓板厚度和配筋進(jìn)行加強(qiáng)。
2.2.3 豎向體型收進(jìn)
（1）豎向體型收進(jìn)的判別
因建筑使用功能變化，本工程層4以上結(jié)構(gòu)平面部分收進(jìn)，體型收進(jìn)位置的高度為11.1m，為建筑總高度的17%，接近高規(guī)第3.5.5條20%的限值。收進(jìn)后的平面寬度為12.7m，為下部樓層對(duì)應(yīng)寬度的49.6%。按照高規(guī)第3.5.5條收進(jìn)后的平面尺寸不宜小于下部樓層平面尺寸75%的規(guī)定，本工程為結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則。
（2）豎向體型收進(jìn)建筑的抗震加強(qiáng)措施
結(jié)構(gòu)薄弱層在多遇地震作用下的剪力設(shè)計(jì)值乘以1.25的增大系數(shù)。該樓層剪力墻的墻肢名義剪應(yīng)力的控制和剪力墻水平抗剪鋼筋的配置采用中震不屈服分析的計(jì)算剪力。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)上部收進(jìn)樓層和相鄰下部樓層對(duì)應(yīng)位置剪力墻和框架柱的截面尺寸不變，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不變，以減小兩個(gè)樓層的抗側(cè)移剛度和承載力的差異。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)豎向體型收進(jìn)樓層及地上層4設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，提高墻肢的抗震性能。對(duì)豎向體型突變部位及其上、下一層樓板的厚度和配筋采取加強(qiáng)措施。
3 不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)采取的措施
3.1 減小建筑結(jié)構(gòu)的相對(duì)偏心距。
相關(guān)研究表明建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與相對(duì)偏心距在一定程度上是成線性關(guān)系的，如果想要改善建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，以及進(jìn)一步的縮小樓層的位移比，則可以通過調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的平面布置，進(jìn)而使得建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心可以更加的接近。實(shí)踐工程中減小建筑結(jié)構(gòu)偏心距的常用方法有：① 調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)平面的不規(guī)則性布置應(yīng)該是在初步計(jì)算分析后才進(jìn)行，通過初步計(jì)算的結(jié)果找到建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)心、剛心，同時(shí)需要做的便是通過相關(guān)數(shù)據(jù)以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)比較準(zhǔn)確的判斷建筑結(jié)構(gòu)的剛度分布，最后在適當(dāng)?shù)脑鰷p距質(zhì)心較遠(yuǎn)的抗側(cè)力構(gòu)件。
3.2 調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度和抗扭剛度比。
由相關(guān)研究表明：建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與結(jié)構(gòu)周期比的平方的關(guān)系基本上是線性的關(guān)系，所以在設(shè)計(jì)建筑物時(shí)，可以考慮適當(dāng)?shù)臏p小建筑結(jié)構(gòu)的周期。在做剪力墻時(shí)，則需要在合理的范圍內(nèi)盡量的加長或者增厚周邊剪力墻，特別需要重視的是那些離剛心最遠(yuǎn)處的剪力墻。加大結(jié)構(gòu)抗扭剛度的一般做法是在建筑結(jié)構(gòu)邊上設(shè)拉梁，同時(shí)縮小建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)周期，還可以通過增加周邊連梁的剛度來實(shí)現(xiàn)。
3.3 提高周邊抗扭構(gòu)件抗剪力。
要保證建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈震動(dòng)下依然安全，只靠調(diào)整結(jié)構(gòu)布置是不夠的。相關(guān)技術(shù)人員通過實(shí)驗(yàn)得到了如下的結(jié)論，即：當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)處于非彈性時(shí)期時(shí)，對(duì)稱的建筑結(jié)構(gòu)受到雙向水平地震作用便會(huì)隨形態(tài)變化的而偏心。如果考慮建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，則應(yīng)該強(qiáng)化那些受抗扭效應(yīng)制約構(gòu)件的抗剪性能，以便使得建筑結(jié)構(gòu)可以在強(qiáng)震作用下保持整體彈性狀態(tài)。
結(jié)束語：地震災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)卻大量涌現(xiàn)，這對(duì)新時(shí)期背景下的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求。建筑結(jié)構(gòu)之所以分為規(guī)則結(jié)構(gòu)和不規(guī)則結(jié)構(gòu)，主要是因?yàn)椴煌慕Y(jié)構(gòu)下，地震的作用受力特點(diǎn)和震害特點(diǎn)不同。引起不規(guī)則的因素比較復(fù)雜，對(duì)不規(guī)則的準(zhǔn)確界定及具體指標(biāo)仍然存在不足，不能完全依賴結(jié)構(gòu)的規(guī)則性規(guī)范下的定量指標(biāo)。設(shè)計(jì)人員要結(jié)合高層建筑設(shè)計(jì)采取針對(duì)性的措施，加強(qiáng)不規(guī)則的應(yīng)用，提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全有效性，為整個(gè)高層建筑工程質(zhì)量奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
1.工程概況
某住宅綜合樓，地上32層，地下2層，標(biāo)準(zhǔn)層平面布置為L形（見圖1），總建筑面積為20680.800O。地上1層為商鋪，2層為社區(qū)健身中心，3～32層為住宅；結(jié)構(gòu)主體高度為99.600米，高寬比為4.5。主樓地下1層為管道夾層，地下2層戰(zhàn)時(shí)為甲類核6級(jí)防空地下室，平時(shí)為戊類庫房；裙樓為地下1層車庫，板頂有2.100m的覆土。結(jié)構(gòu)嵌固端的位置為主樓地下1層樓面（±0.000m）處；主樓地下2層樓面（-2.100m，裙樓頂板）與裙樓樓板連為一體（見圖2）。結(jié)構(gòu)主體采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等級(jí)及設(shè)計(jì)參數(shù)（詳見表1）
3.結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)
3.1結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性分析
根據(jù)建設(shè)單位對(duì)建筑造型、功能的要求及規(guī)劃場(chǎng)地的現(xiàn)狀，結(jié)構(gòu)平面呈L型，屬于《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3--2010）第3.4.3條中圖3.4.3（c）類情況。
3.1.1根據(jù)《高規(guī)》表3.4.3的規(guī)定，可知：本建筑物平面中
（1）L/B=33.6m/13.4m=2.5
（2）l/Bmax=10.8m/24.2m=0.45>0.30，2≥[（L-b）/b=20.4m/13.2m=1.5]>1，（L-b）/L=20.4m/33.6m=0.61≥0.3，不滿足要求；
（3）l/b=10.8m/13.2m=0.8
3.1.2根據(jù)《高規(guī)》第3.4.6條中“有效樓板寬度不宜小于該層樓面寬度的50%”的規(guī)定及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011--2010）表3.4.3-1中第三種類型的定義和參考指標(biāo)，本建筑平面中1-4～1-10/1G～1F部位，樓面總寬度為13.4m，總的開洞尺寸為4.45m+3.40m=7.85m，有效樓板寬度為13.4m-7.85m=5.55m，而5.55m /13.4m=41%
有上述兩條可知，建筑平面布置有不規(guī)則的情況，造成樓板平面內(nèi)剛度降低，樓蓋整體性較差，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震產(chǎn)生不利影響。
3.2結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性分析
本工程結(jié)構(gòu)采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻體系，建筑的豎向體型規(guī)則、均勻，無過大的外挑和收緊（見圖2）。為使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度按照下大上小的規(guī)律均勻變化，剪力墻截面尺寸等均沿豎向逐漸減少，混凝土強(qiáng)度等級(jí)也逐漸減少。
根據(jù)2010年版《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》及相關(guān)規(guī)范、規(guī)程的中的規(guī)定，本工程屬于平面一般不規(guī)則，豎向規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系。
4.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
根據(jù)場(chǎng)地的地層結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)，并結(jié)合上部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，綜合分析后采用整體性好的平板式筏型基礎(chǔ)。主體筏板的厚度為1.500m，地下二層的層面標(biāo)高為-7.800m，基礎(chǔ)的埋深為9.300m，埋置深度為結(jié)構(gòu)主體高度的1/10.7，大于1/15。
5.結(jié)構(gòu)分析
5.1分析軟件及主要計(jì)算參數(shù)
根據(jù)《高規(guī)》第5.1.12條及《抗規(guī)》第3.6.6.3條的規(guī)定，本工程應(yīng)采用不少于兩個(gè)的不同力學(xué)模型，并對(duì)其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析比較。
本工程因現(xiàn)場(chǎng)地形等建筑要求而造成平面一般不規(guī)則，根據(jù)上述現(xiàn)行規(guī)范的要求，采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM CAD工程部編制的結(jié)構(gòu)分析程序（高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件）SATWE（2010網(wǎng)絡(luò)版）進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并采用PMSAP軟件進(jìn)行補(bǔ)充分析，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
在以空間結(jié)構(gòu)振型分解法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，計(jì)算振型數(shù)為18個(gè)，周期折減系數(shù)為0.95，考慮5%的偶然偏心和雙向水平地震作用。中梁剛度增大系數(shù)為2.00，梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)為0.85，連梁剛度折減系數(shù)為0.55，梁扭矩折減系數(shù)為0.40。
5.2計(jì)算分析內(nèi)容
計(jì)算分析主要包括以下幾方面：
（1）整體結(jié)構(gòu)多遇地震及風(fēng)荷載作用下的彈性分析
進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)多遇地震及風(fēng)荷載作用下的彈性分析，并對(duì)SATWE和PMSAP兩種軟件的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，目的在于確定結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸，保證整體結(jié)構(gòu)具備必要的承載力、合適的剛度、良好的變形能力和消耗地震能量的的能力，各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范的要求。
（2）整體機(jī)構(gòu)的彈性時(shí)程分析
根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體的彈性時(shí)程分析，與振型分解反應(yīng)譜法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，以確保結(jié)構(gòu)分析的全面性，保證結(jié)構(gòu)受力安全可靠。
（3）罕遇地震作用下彈塑性靜力分析
5.3計(jì)算模型及基本假定
在使用SATWE和PMSAP程序進(jìn)行分析時(shí)，均按照實(shí)際結(jié)構(gòu)建立的準(zhǔn)確的模型，包括屋面的構(gòu)架。結(jié)構(gòu)計(jì)算分析的過程中，考慮了以下的設(shè)計(jì)假定，以模擬結(jié)構(gòu)真實(shí)的受力狀態(tài)：
（1）地下1層抗側(cè)剛度大于地上1層抗側(cè)剛度的2倍，計(jì)算時(shí)假定結(jié)構(gòu)嵌固端在地下1層頂板處。
（2）結(jié)構(gòu)整體的施工模擬，依照施工順序，分層加載。
（3）開洞較大的樓層洞口周邊樓板設(shè)置為彈性樓板。
5.4主要結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果及分析
5.4.1多遇地震作用下的彈性分析
（1）周期等指標(biāo)計(jì)算結(jié)果詳見表2：
（2）內(nèi)力與位移計(jì)算結(jié)果詳見表3。
結(jié)果分析：
（1）計(jì)算結(jié)果表明，兩種軟件分析的結(jié)構(gòu)周期基本接近，結(jié)構(gòu)周期合理。
（2）結(jié)構(gòu)具有良好的抗扭剛度，第一扭轉(zhuǎn)周期（T3）與第一平動(dòng)周期（T1）的比值均小于0.90，滿足規(guī)范要求；剪重比均大于規(guī)范限值3.200%；剛重比均大于2.7；有效質(zhì)量系數(shù)均大于規(guī)范限值90%。
（3）結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特征相近，第二平動(dòng)周期（T2）與第一平動(dòng)周期（T1）的比值不小于0.80。
（4）根據(jù)《高規(guī)》第3.7.3.1條，高度不大于150m的高層建筑，當(dāng)采用剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，其樓層層間最大位移與層高之比Δu/h的限值為1/1000，計(jì)算結(jié)果均滿足要求。
（5）層間位移均符合規(guī)范、規(guī)程限值要求，平面扭轉(zhuǎn)規(guī)則。
（6）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，剪力墻軸壓比最大值為0.46（0.47），滿足規(guī)范要求。
（7）結(jié)構(gòu)計(jì)算的有效質(zhì)量系數(shù)均大于90%，振型數(shù)已經(jīng)選夠。
經(jīng)比較：兩種程序的電算結(jié)果非常接近，各類參數(shù)反應(yīng)出PMSAP模型僅僅比SATWE的剛度有所變化，是因?yàn)镻MSAP開發(fā)了樓板用的多邊形樓板單元，計(jì)算時(shí)進(jìn)入整體結(jié)構(gòu)分析，嚴(yán)格考慮了樓層之間構(gòu)件之間的耦合作用，使得結(jié)構(gòu)整體剛度有所不同。但SATWE中考慮全樓彈性樓板時(shí)，也可以計(jì)算樓板平面內(nèi)、外剛度，故計(jì)算結(jié)果相差甚微。
5.4.2整體機(jī)構(gòu)的彈性時(shí)程結(jié)果分析計(jì)算結(jié)果
計(jì)算結(jié)果表明，彈性動(dòng)力時(shí)程分析每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%，七條時(shí)程分析曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%，且振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果曲線均能包絡(luò)時(shí)程分析曲線的平均反應(yīng)曲線。
5.4.3罕遇地震作用下的彈塑性靜力分析
與需求點(diǎn)對(duì)用的頂點(diǎn)位移為145.89mm，層間彈塑性位移角最大為1/229，小于規(guī)范限值1/120，滿足規(guī)范要求；該樓層在持續(xù)加載下變形平滑，具有充足的強(qiáng)度和變形能力安全儲(chǔ)備，可保證大震不倒。
6.本工程采取的結(jié)構(gòu)抗震加強(qiáng)措施
根據(jù)結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則的情況，本工程采用了如下的抗震加強(qiáng)措施：
6.1構(gòu)件布置在滿足建筑專業(yè)的要求下，采用將外邊緣梁加寬及加高的做法，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性和抗扭剛度（抗扭縱筋及箍筋沿梁長加密），較少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
6.2在外伸端及結(jié)構(gòu)的細(xì)腰處均增加板厚，樓板配筋率適當(dāng)增大以減少樓板較窄對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利的影響，使外伸端與主體及細(xì)腰兩側(cè)結(jié)構(gòu)能變形調(diào)諧。
6.3在二層層頂，擴(kuò)大樓板加厚的部位，并采用雙層雙向配筋，使二層成為加強(qiáng)層，起套箍的作用，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。
6.4在樓板有較大開洞的部位兩側(cè)采用雙層雙向配筋，以抵抗該部位的應(yīng)力集中，增強(qiáng)其抵抗變形的能力。建筑平面有較大凹槽處設(shè)置拉梁，并且適當(dāng)增大周邊梁板剛度（圖1陰影部分為加強(qiáng)區(qū)）。
6.5為了加強(qiáng)地下室梁、墻的協(xié)同工作，使一層的地震力通過地下室頂板很好的擴(kuò)散至周邊的梁、墻上，增加了地下室頂現(xiàn)澆板的厚度，并采取雙層雙向配筋，每層每向配筋率不小于0.25%。
6.6在地下車庫的主裙樓間增設(shè)了沉降后澆帶，減小基礎(chǔ)的不均勻沉降對(duì)主體的影響。
6.7要求設(shè)備預(yù)留洞在管線安裝完畢后均用混凝土封堵，加強(qiáng)樓板的整體性。
7.總結(jié)
本工程為豎向規(guī)則，平面有兩項(xiàng)超限不規(guī)則的超限高層。依據(jù)《高規(guī)》要求進(jìn)行了兩個(gè)不同程序軟件計(jì)算對(duì)比，計(jì)算結(jié)果無異常。各項(xiàng)重要指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果均滿足高規(guī)及抗震的相關(guān)要求。
中圖分類號(hào):TU972.3
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1008-0422(2010)05-0161-02
1 引言
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范明確要求,建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對(duì)稱,并應(yīng)有良好的整體性,建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則,結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化,不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案,但隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的提高,人們的思想觀念不斷更新,嚴(yán)格意義的規(guī)則建筑已經(jīng)很難見到,取而代之的是大批新穎別致、標(biāo)新立異、彰顯個(gè)性的建筑物。各地大量涌現(xiàn)的現(xiàn)代建筑物幾乎都是不規(guī)則或是嚴(yán)重不規(guī)則的,如希爾頓飯店、深圳發(fā)展中心、中央電視臺(tái)等,都是不規(guī)則建筑的典型代表,它們的出現(xiàn)既給城市建筑帶來了嶄新的面貌,同時(shí)又給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如何遵循規(guī)范精神,對(duì)不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算分析,成為工程設(shè)計(jì)中必須解決的重要課題。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則的主要形式特征分析
從現(xiàn)實(shí)的角度,綜合高層建筑各種不規(guī)則的結(jié)構(gòu)形式,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則,考慮偶然偏心的情況下位移比大于1.2;
2)凸凹不規(guī)則。①平面狹長,在抗震設(shè)防烈度為6、7度時(shí),平面長寬比大于6.0(8度抗震時(shí)大于5.0);②凹進(jìn)尺寸太多,平面凹進(jìn)一側(cè)的尺寸大于相應(yīng)投影方向總尺寸的0.35(8度時(shí)大干0.3);③凸出過細(xì),凸出部分的長寬比大于2.0(8度時(shí)大于1.5);
3)樓板局部不連續(xù),①樓板凱洞凹入后,有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%;②開洞面積大于該層樓面面積的30%:③采用細(xì)腰形平面;④有較大的樓層錯(cuò)層(樓板錯(cuò)層小于梁高不算錯(cuò)層);⑤角部重疊,重疊面積小于較小一側(cè)的25%;
4)側(cè)向剛度不規(guī)則,①樓層側(cè)向剛度小于相鄰上部樓層的70%或其上相鄰三層平均值的80%:②結(jié)構(gòu)頂部取消部分墻、柱形成空曠房間:
5)豎向尺寸突變,①高層結(jié)構(gòu)上部樓層收進(jìn)部位到室外地面高度大于房屋高度的20%,上部樓層收進(jìn)的水平尺寸大于相鄰下一層的25%:②高層結(jié)構(gòu)上部樓層外挑,下部樓層的水平尺寸小于上部尺寸的90%,且水平外挑尺寸大于4m,
6)豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù),豎向抗側(cè)力構(gòu)件(柱、抗震墻、抗震支撐)的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件(梁、桁架等)向下傳遞:
7)樓層承載力突變,A級(jí)高層建筑的層間受剪承載力比小于0.8,B級(jí)高層小于0.75;
8)結(jié)構(gòu)的周期比過大,A級(jí)高層建筑不應(yīng)大于0.9,B級(jí)高層建筑和復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85:
9)復(fù)雜高層結(jié)構(gòu),帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)、帶加強(qiáng)層的結(jié)構(gòu)、錯(cuò)層結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)、多塔樓結(jié)構(gòu)等。
3 工程項(xiàng)目實(shí)例概況
湖南某高層建筑是一集商業(yè)、酒店及辦公樓為一體的綜合性大樓,建筑層數(shù)地下2層,地上24層,其中底部裙房四層,結(jié)構(gòu)體系為框架剪力墻結(jié)構(gòu),總建筑面積約45000m2,建筑高度94.3m,地下兩層為車庫層高為4.8和5.3m,首層為酒店大堂及商鋪,層高8m,2至4層為酒店餐廳及輔助用房,層高4.8-6m,5至12層為灑店客房層高均為3.5m,12層以上為辦公樓,層高均為3.5m。
本工程為丙類建筑,使用年限為50年,抗震設(shè)防烈度為6度,剪力墻及框架梁柱抗震等級(jí)為二級(jí),基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí),采用高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁,工程結(jié)構(gòu)整體計(jì)算采用中國建筑科學(xué)院開發(fā)的設(shè)計(jì)軟件SATWE進(jìn)行計(jì)算。
4 結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則情況分析及調(diào)整處理措施
該大樓特點(diǎn)是豎向功能變化較多,筆者針對(duì)不規(guī)則平面的結(jié)構(gòu)特征及高層建筑的特征,從概念設(shè)計(jì)和計(jì)算設(shè)計(jì)兩方面人手,綜合分析各相關(guān)因素,提出適合于不規(guī)則平面特征的結(jié)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)布置方法。調(diào)整后結(jié)構(gòu)裙房及標(biāo)準(zhǔn)層平面見圖1。
4.1 建筑結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則情況分析
本工程平面體型為z字型,I/Bmax=0.56>0.35,屬于平面不規(guī)則結(jié)構(gòu),豎向有立面縮進(jìn),同時(shí)層高相差較大。初步計(jì)算結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)在地震及風(fēng)荷載作用下的位移角能滿足規(guī)范要求,周期比為0.83
調(diào)整該樓的周期比和扭轉(zhuǎn)位移比是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)工作,由于該樓平面凸凹不規(guī)則,兩個(gè)核心筒均處在兩邊,剛度極不均勻,質(zhì)心與剛心偏差較大,在地震等外力作用下極易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)破壞。周期比的控制與位移比的控制一樣,周期比側(cè)重控制的時(shí)側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度之間的相對(duì)關(guān)系,目的是抗側(cè)力的平面布置更有效、更合理,使結(jié)構(gòu)不至于出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
總之,控制周期比的目的就是使結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件布置得更合理、更均勻,并不是使結(jié)構(gòu)更剛,當(dāng)平動(dòng)第一周期與扭轉(zhuǎn)第一周期比較接近時(shí),由于振動(dòng)耦連的影響,結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)明顯增大,但該樓的第二周期扭轉(zhuǎn)因子達(dá)到0.34,可認(rèn)為扭轉(zhuǎn)剛度偏弱,同樣需要調(diào)整,不能僅僅認(rèn)為平動(dòng)第一周期/扭轉(zhuǎn)第一周期小于0.9就可以了,應(yīng)同時(shí)考慮平動(dòng)周期中的扭轉(zhuǎn)因子,不然在大震情況下,結(jié)構(gòu)可能第一周期就是扭轉(zhuǎn)周期。
4.2 平面不規(guī)則情況調(diào)整處理措施
考慮到這個(gè)薄弱環(huán)節(jié),對(duì)結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件做如下的調(diào)整:
1)在結(jié)構(gòu)的左上方和右下方各加一片較長的剪力墻,增強(qiáng)建筑周邊結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗扭承載力,同時(shí)也將結(jié)構(gòu)的剛心大大的推向左邊;
2)在右下角的核心筒開洞,削弱該處的剛度,因?yàn)樵撎幒诵暮?jiǎn)偏心較大,這也使剛度中心向左邊移:
3)取消左上部核心筒下面的一個(gè)小核心筒,削弱中部的剛度,同時(shí)將該核心筒的連梁做弱,使結(jié)構(gòu)的剪力墻更均勻,對(duì)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)位移比及周期比均有較大的好處。
首層層高8m,造成受剪承載力小于上層的80%,要解決抗剪承載力不足,主要就要
加大抗剪截面?；蛱岣呋炷翉?qiáng)度,采取的措施就是在首層以下的各層將柱截面均加大100mm,墻加厚50mm,混凝土強(qiáng)度加大一級(jí),采取措施后,‘受剪承載力比在90%以上,能滿足規(guī)范要求,本樓第四層初算為薄弱層,四層頂即裙房屋面,為此將裙房屋面梁截面加大,加厚屋面板,有效的避免了薄弱層。通過以上調(diào)整,該樓由5項(xiàng)不規(guī)則調(diào)整為2項(xiàng)不規(guī)則,即平面凸凹不規(guī)則,立面縮進(jìn)不規(guī)則,避免了申報(bào)超限。調(diào)整前后結(jié)構(gòu)裙房及標(biāo)準(zhǔn)層平面見圖1。
4.3 調(diào)整前后的周期參數(shù)
從表1的數(shù)據(jù)來看,因?yàn)槿∠粋€(gè)小核心筒,剛度有所減弱,但結(jié)構(gòu)調(diào)整的后剛度明顯比調(diào)整前均勻,抗扭剛度也得到加強(qiáng)。同時(shí)扭轉(zhuǎn)位移比也得到明顯改善,
(由于篇幅問題未全部列出)最大扭轉(zhuǎn)位移比均小于1.20,屬于規(guī)則結(jié)構(gòu),從一個(gè)平面明顯不規(guī)則的結(jié)構(gòu)通過合理的調(diào)整剛度也可以使其成為結(jié)構(gòu)上的規(guī)則結(jié)構(gòu)。
4.4 彈性時(shí)程分析
對(duì)于平面不規(guī)則高層建筑,按高規(guī)規(guī)定,應(yīng)采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地襞下的補(bǔ)充計(jì)算,本工程采用2條天然波和一條人工波,彈性動(dòng)力時(shí)程分析結(jié)構(gòu)表明,在多遇地震作用下的層間位移、角位移、總剪力、總彎矩均滿足設(shè)計(jì)要求,見圖2,CQC法是安全的,設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的效果。
4.5 采取的抗震措施
針對(duì)工程的實(shí)際,綜合分析各方面因素,采取的抗震技術(shù)措施主要有:
1)在建筑允許的情況下盡量加長加厚周邊剪力墻,尤其是離剛心最遠(yuǎn)處,將剛心和質(zhì)心偏心率調(diào)整到最小,減小扭轉(zhuǎn)周期,將結(jié)構(gòu)調(diào)整成扭轉(zhuǎn)規(guī)則結(jié)構(gòu)。
2)削弱核心筒連梁,采用弱連梁連接,使平動(dòng)周期增大,增大平扭周期比。
3)控制墻柱軸壓比,提高柱的縱筋配筋率和箍筋配筋率(特別是角部),縱筋配筋率均加大一級(jí),柱箍筋全樓加密,角柱加芯柱,來提高結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件在大震中抵抗的變形能力。
4)在凹角處增設(shè)45°斜向鋼筋,抵抗角區(qū)應(yīng)力集中,加強(qiáng)薄弱處的板厚和配筋。
5)四層雖然可以不算規(guī)范上的薄弱層,但計(jì)算仍按薄弱層計(jì)算,其地震剪力應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù),同時(shí)加強(qiáng)該層墻柱配筋,提高結(jié)構(gòu)在大震中的抵抗變形的能力。
6)加強(qiáng)裙房上層,即五層的墻柱配筋,有效抵抗立面縮進(jìn)后產(chǎn)生的鞭梢效應(yīng)。
通過采取以上措施,使該平面不規(guī)則建筑在滿足各項(xiàng)功能的前提下,結(jié)構(gòu)更安全科學(xué)和合理。
5 結(jié)語
綜上所述,對(duì)于現(xiàn)代城市日益涌現(xiàn)的造型新穎別具一格的不規(guī)則建筑,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)細(xì)心分析各種情況,從概念設(shè)計(jì)人手。找出結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)和薄弱點(diǎn),因勢(shì)利導(dǎo)克服不利因素,使整個(gè)結(jié)構(gòu)在平面和豎向合理地布置結(jié)構(gòu)剛度,避免和減少結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的薄弱部位,同時(shí)加強(qiáng)薄弱部位的構(gòu)造措施,使建筑物從一個(gè)貌似不規(guī)則的建筑調(diào)整成一個(gè)結(jié)構(gòu)上的規(guī)則建筑,只要結(jié)構(gòu)工程師認(rèn)真分析,抓住重點(diǎn),強(qiáng)化構(gòu)造,不規(guī)則結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題是可以解決的。
參考文獻(xiàn):
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1、高層建筑各專業(yè)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)
高層建筑設(shè)計(jì)是個(gè)多專業(yè)、多程序的復(fù)雜系統(tǒng)工程，涉及“建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備”三個(gè)基本環(huán)節(jié)，參與高層建筑設(shè)計(jì)的工程師都深深體會(huì)到，對(duì)于每個(gè)專業(yè)單獨(dú)而言是最完美的設(shè)計(jì)，但結(jié)合在一起卻不是優(yōu)秀的設(shè)計(jì)。各專業(yè)之間的矛盾如不妥善處理!高層建筑就無法施工，建成后也無法使用?！敖ㄖ?、結(jié)構(gòu)、設(shè)備”是互相制約的三個(gè)有機(jī)組成部分，高層建筑設(shè)計(jì)既是各個(gè)專業(yè)自我完善的過程，也是各個(gè)專業(yè)之間互相協(xié)調(diào)的過程。提高高層建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量，不但依賴于各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)水平的提高，而且在很大程度上取決于“建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備”的協(xié)調(diào)。我們認(rèn)為在方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)階段一般應(yīng)以建筑專業(yè)牽頭進(jìn)行各專業(yè)協(xié)調(diào)，在施工圖設(shè)計(jì)階段則應(yīng)以結(jié)構(gòu)專業(yè)為主進(jìn)行各專業(yè)協(xié)調(diào)。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了采用合理的結(jié)構(gòu)體系，先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)外，大量的工作是搞好與其它專業(yè)的協(xié)調(diào)，以便保證結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的實(shí)現(xiàn)。
1.1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑專業(yè)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置時(shí)，要與建筑平面設(shè)計(jì)密切配合，使高層建筑不但美觀實(shí)用，而且結(jié)構(gòu)受力合理。施工方便、造價(jià)經(jīng)濟(jì)。
(1)柱網(wǎng)和剪刀墻的布置要滿足建筑平面功能要求。
(2)建筑平面開間進(jìn)深要盡量統(tǒng)一，便于結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化。
(3)建筑體系變化不宜復(fù)雜。柱子剪力墻不能錯(cuò)位，其截面不能明顯縮小或取消，同一樓層樓面標(biāo)高要盡量一致，不宜設(shè)計(jì)錯(cuò)層和局部夾層，防止短柱及剪力集中。
(4)樓梯間、電梯間不宜布置在受力復(fù)雜或應(yīng)力容易集中的轉(zhuǎn)角部位，如因需要無法滿足上述要求時(shí)，必須采取加強(qiáng)結(jié)構(gòu)措施。
(5)合理布置建筑平面，力求簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，使建筑平面質(zhì)心、剛心盡量一致，防止在地震作用下引起建筑扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
(6)非承重構(gòu)件要選用輕質(zhì)材料，承重構(gòu)件采用高強(qiáng)材料，以便減輕結(jié)構(gòu)自重，降低設(shè)計(jì)荷載。
(7)旋轉(zhuǎn)餐廳平面設(shè)計(jì)應(yīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切配合，共同確定平面布置、懸挑尺寸、旋轉(zhuǎn)尺寸及層高等。高層建筑基礎(chǔ)是整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要部分。為了增強(qiáng)建筑物的整體穩(wěn)定性，高層建筑基礎(chǔ)埋深一般為總高度的1/8～1/12。為了充分利用這部分空間，高層建筑通常設(shè)地下室，作為設(shè)備層及其它輔助房間。高層建筑地下室設(shè)計(jì)時(shí)，首先，根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、工程地質(zhì)及施工條件等因素選擇基礎(chǔ)型式，基礎(chǔ)型式的確定對(duì)地下室建筑平面設(shè)計(jì)及其它專業(yè)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
1.2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與給排水專業(yè)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)
給排水專用房屋包括水泵房、消防水泵房、水箱間及水處理間。這些房間由于有設(shè)備及設(shè)備基礎(chǔ)，荷載比一般房間大，特別是高位水箱間設(shè)在建筑頂部，荷載特別大，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分不利。水泵間最好設(shè)置在地下室或半地下室內(nèi)。給排水專用房間內(nèi)管道較多，應(yīng)注意預(yù)留孔洞，預(yù)埋件位置及尺寸，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)削弱部位。
給排水管道直徑粗，數(shù)量多，豎向管道應(yīng)集中于管道井中，結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)樓板孔洞局部加強(qiáng)。水平管道應(yīng)避免穿過梁、柱。對(duì)管道穿越剪力墻、簡(jiǎn)體、樓板處應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，必要時(shí)采取加固措施。結(jié)構(gòu)布置應(yīng)為管網(wǎng)系統(tǒng)創(chuàng)造條件，避免管道繞梁繞柱，增加水阻力或滿足不了水平管道坡降要求。
高層建筑消火栓較多，消防水管較粗。為不影響建筑功能，常將消火栓、水管暗設(shè)于墻內(nèi)，如果設(shè)在剪力墻內(nèi)，則必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，防止局部削弱。
1.3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與暖通專業(yè)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)
高層建筑空調(diào)設(shè)備(風(fēng)道、冷熱水管、空調(diào)箱、空調(diào)機(jī)組等)通常與電梯、電梯廳、樓梯、電氣間、衛(wèi)生間集中布置在核心區(qū)，構(gòu)成維持整個(gè)高層建筑活動(dòng)機(jī)能的關(guān)鍵部分。在豎向布置上又與給排水、電氣等集中布置在設(shè)備層。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分注意核心區(qū)及設(shè)備層的特點(diǎn)：①樓面負(fù)荷大，在內(nèi)力分析及樓板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮；②預(yù)埋管道附件多，注意局部荷載超過設(shè)計(jì)荷載；③設(shè)備層層高不同于標(biāo)準(zhǔn)層層高，而且應(yīng)力集中，是抗震薄弱環(huán)節(jié)，要考慮抗震加固措施。
1.4高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與電氣專業(yè)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)
電氣專業(yè)的室內(nèi)敷線，原則上應(yīng)以導(dǎo)線在金屬管中沿墻及樓板暗設(shè)，這對(duì)于預(yù)制裝配整體框架、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)是很困難的。穿梁的垂直管道要在預(yù)制梁制作時(shí)預(yù)留孔道，并且梁寬和墻厚盡量一致，如不一致則要求墻的一側(cè)與梁的側(cè)面平齊，使穿梁管不露墻外。
高層建筑平面電梯井道的位置確定后，電梯機(jī)房位置也就確定下來，電梯機(jī)房?jī)?nèi)孔洞、預(yù)埋件較多，電梯機(jī)房荷載也比較大，因此應(yīng)詳細(xì)了解所選型號(hào)電梯土建條件并注意單臺(tái)布置和多臺(tái)布置的差別。由于電梯井道一般作為鋼筋混凝土剪力墻，除承受豎向荷載外，還承受水平力作用，因此應(yīng)校核洞口削弱后的強(qiáng)度。
2高層建筑基礎(chǔ)沉降
高層建筑對(duì)地基基礎(chǔ)要求嚴(yán)格，為了保證高層建筑整體穩(wěn)定性，高層建筑基礎(chǔ)沉降值和傾斜值控制在允許范圍內(nèi)。對(duì)于箱形基礎(chǔ)和群樁基礎(chǔ)，其整體傾斜值至今尚未有較好的計(jì)算方法，因此通過沉降觀測(cè)了解高層建筑基礎(chǔ)的整體傾斜就更重要了。
(1)在承受自重應(yīng)力階段，基礎(chǔ)沉降量不大，沉降傾斜也不大，屬于均勻沉降。附加應(yīng)力階段，基礎(chǔ)沉降增加較快，沉降傾斜也比較明顯。工程竣工后，基礎(chǔ)沉降繼續(xù)增加，沉降傾斜也繼續(xù)變化。經(jīng)過兩年之久，基礎(chǔ)沉降才穩(wěn)定下來，沉降傾斜不再變化?？梢钥闯觯夯A(chǔ)沉降傾斜由附加應(yīng)力產(chǎn)生，附加應(yīng)力值越大，沉降傾斜值越大。
(2)在承受自重應(yīng)力階段，整體彎曲值很小，屬于均勻沉降。在附加應(yīng)力階段，整體彎曲才比較明顯?？梢钥闯觯赫w彎曲由附加應(yīng)力產(chǎn)生，附加應(yīng)力值越大，整體彎曲值越大。從觀測(cè)結(jié)果看，整體彎曲實(shí)測(cè)值都比較小，通過計(jì)算得出：引起彎曲的彎矩值大大低于箱形承臺(tái)混凝土的計(jì)算抵抗彎矩值。與基礎(chǔ)應(yīng)力測(cè)試結(jié)果一致，證實(shí)箱形承臺(tái)內(nèi)鋼筋所受整體彎曲應(yīng)力較小。
(3)地基變形不是直線，不論橫向變形還是縱向變形，都是中部下凸的曲線，地基變形不均勻。地基變形的不均勻，會(huì)引起基礎(chǔ)的不均勻下沉，使上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力，引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)分析應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)、地基、基礎(chǔ)的共同工作。
3 高層建筑基礎(chǔ)應(yīng)力測(cè)試
為了研究高層建筑結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)、地基、基礎(chǔ)的共同工作，進(jìn)行高層建筑基礎(chǔ)應(yīng)力測(cè)試十分必要。但是，目前我國進(jìn)行高層建筑基礎(chǔ)應(yīng)力測(cè)試的工程很少，缺乏應(yīng)力測(cè)試資料，不利于開展高層建筑結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)、地基、基礎(chǔ)共同工作的研究。
(1)鋼筋計(jì)測(cè)試結(jié)果看，具有群樁基礎(chǔ)的箱形承臺(tái)，受整體彎曲影響很小，局部彎曲應(yīng)力也不大。實(shí)測(cè)鋼筋應(yīng)力值均小于鋼筋的抗拉強(qiáng)度計(jì)值。因此，具有群樁基礎(chǔ)的箱形承臺(tái)，可以不考慮整體彎曲的影響，按局部彎曲設(shè)計(jì)。鋼筋計(jì)測(cè)試結(jié)果表明，箱形承臺(tái)(包括箱形基礎(chǔ))增加附加隔墻是可行的。附加隔墻既可以降低頂板、底板計(jì)算跨度，又可以增加整體剛度。
(2)土壓力盒測(cè)試結(jié)果看，具有群樁基礎(chǔ)的箱形承臺(tái)與樁間土之間的應(yīng)力值均較小、與群樁基礎(chǔ)的單樁反力相比，可以忽略不計(jì)。因此，對(duì)群樁基礎(chǔ)箱形承臺(tái)進(jìn)行反力計(jì)算時(shí)，可以不考慮樁間土的作用。
