时间:2022-05-24 10:55:52
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1高层建筑的建筑设计状况概述
在建筑设计的过程中药遵循节能设计的相关理念。具体来说可以从下面几个方面进行考虑:一是,充分考虑高层建筑对于城市环境产生的影响作用,综合进行考虑对高层建筑的建设位置以及朝向进行规范,如果建筑的容积率太大,就很难满足内部空间的日照要求,同时还会增加相应的采暖等方面的费用,因此在进行高层建筑的设计过程中,要充分研究建筑位置朝向与节能减排的相关关系,使建筑的方位能够接受到适量的日照,可以增加相关的开窗面积,增加南向开窗,减少相应的北向以及东向开窗面积,这样能够使建筑获得更多的光照,同时能够有效减少建筑的热量损失,使内部能够保持一个较为舒适温暖的居住环境。第二方面可以对相应的围护结构进行优化,这样也能取得良好地节能效果。在寒冷地区,较为常见的围护结构的做法为:粘土空心砖与实心砖复合砌筑的墙体;采用粘土实心砖或空心砖岩棉进行夹心砌筑的复合墙体;采用页岩陶粒混凝土空心砌块进行砌筑的墙体等,良好地建筑材料能够起到良好地保温隔热效果。第三为一些影响建筑节能的相关因素。根据相关的数据显示,在高层建筑的耗能结构中,外围护墙体耗产生的能量消耗最大,能够占到总耗能比例为25%。这与外围结构的外露面积大事分不开的,而建筑的形体变化是增加围护结构面积的主要因素,对于高层建筑来说,体形系数越大,则会产生更多的耗能,因此在进行外围结构设计时,遵循的原则为,形体变化不宜过为复杂和多变,科学合理选择相应的建筑保温材料以及建筑结构形式。
2在进行高层建筑设计过程中需要的问题
2.1建筑防火的问题
高层建筑的总体布局要遵循畅通安全的相关原则,在进行楼道设计时,能够保证人员进行畅通流动,在紧急情况下,能够及时进行人员疏散,同时应在相应的采光设施以及照明系统位置设立显眼的疏散标志这样能够实现紧急情况下,人员快速进行安全撤离,有效避免踩踏事件的发生;对相应的防火分区进行合理设置,同时合理设置相应的消防器械以及疏散通道,这样在火灾发生时候,能够及时采取相应的灭火措施,同时有效进行人员的疏散。要保证在同一层楼体的任何一个位置,两个消防栓的水枪能够同时到达。在进行建筑室内室外消防系统设计时,要充分满足相应的消防用水的要求以及灭火水压,同时消防水池的容量也要满足相应的防火要求。
2.2建筑抗风的问题
要根据建筑物周围的气流状况以及受到外力作用下,建筑物的形体变化,结构不稳定或者产生疲劳性破坏,因而建筑围护结构成为高层建筑一个重要的安全隐患。风灾损坏的主要表现形式为,破坏建筑的结构,甚至导致倒塌现象,因此在进行建筑工程的抗风设计时,能够对工程安全产生重要的影响作用。
2.3建筑电气的设计
(1)消防电源与配电的设计。在进行高层建筑消防电源的设计过程中,需要满足:①相应的供电电源要来自于两个不同的发电厂,这样一旦出现问题或者发生突发事件,能够保证建筑的电源能够正常运行。②相应的供电电源要求来源于2个不同的区域的变电站。③搞成建筑其中一个电源要来自于相应的区域变电所,而另外的一个电源为自备的发电设备。
(2)建筑应急照明设计。当高层建筑发生火灾或者其他故障时,可能会对建筑的正常照明系统产生影响,进而启动相应的应急照明系统,这被称为事故照明,进行高层建筑应急照明的安装设计时要遵循人性化的相关原则,将应急照明设施设置在相应的疏散楼梯、消防控制室、消防电梯前室、消防水泵房、电源室、变配电室或者防排烟机房的墙面位置以及顶棚位置。
(3)电梯设计。在进行高层建筑的电梯在设计时要遵循的原则为,电梯位置设置合理,运行噪音较小,不影响居民的日常生活。同时还要根据居住结构的形式对电梯的最大载荷进行调整。这样能够充分保证居民方便进行出行。在遇到紧急情况时,电梯要能够提供安全便捷的疏散方式。为了能够充分确保电梯的安全正常运行。同时便于进行人员的施救以及火灾的抢救,要设计相应的排水设施。一般会在高层建筑设计过程中,将相应的消防泵房、变配电站以及柴油电机放置在地下室位置,这样如果地下室出现积水现象,就很难进行有效的灭火措施。因此应该在充分重视地下室排水的建设与设计,在进行电梯设计时通常要设计两套相应的供电系统,一套用于正常供电,另一套时供电系统则是用于紧急情况时候,进行自备发电,进而充分保证电梯安全运行。
(4)排烟设计。在众多的高层建筑火灾事故中,很多人由于烟气产生窒息以及中毒现象,在封闭性的楼梯间可以再楼梯入口的位置设置相应的置阳台或者凹廊。这样能够及时进行排烟,能有效减少相应的人员伤亡事故。同时在设计中,可以将消防电梯前室与楼梯前室进行合并使用,同时采用相应的常闭防火门。
(5)防雷击设计。在进行高层建筑防雷系统的设计过程中,要遵循“综合治理,整体防御,突出重点,多重保护”的相关设计原则,积极做好相应的防雷设施的设计。在建筑的顶端以及其他容易受到雷击作用的部位,可以社会自设置相应的避雷针,避雷带以及避雷网,利用建筑结构中的主钢筋作相应的防雷引下线,同时在建筑物周围设置相应的避雷带;同时还要将建筑物内的金属设施以及突出屋面的金属部件进行接地处理,有效防止静电火花的产生。
3结束语
总结而言,随着全球范围内资源的紧张尤其是土地资源的日益匮乏,高层建筑的出现能够有效缓解人们的相关需求。进而在几年期间,高层建筑在我国得到了迅猛的发展,同时伴随着科学技术的进步,大量的新技术,新结构,新工艺开始涌现,这有效促进了高层建筑的发展,而相关的设计人员需要科学合理的进行高层建筑的设计,进而能够满足建筑的安全,美观以及舒适经济等方面的要求。
作者:关元源1高华2工作单位:1.浙江华越建筑设计有限公司2.湖州诚信建筑设计有限公司
1高层建筑结构受力问题
建筑物底面对建筑物空间形态的水平方向和垂直方向的稳定性都是十分重要的,由于建筑物是钢筋水泥等重物的砌筑而成,因此结构荷载必须能将其重量向下作用于地面,而建筑设计的一个基本要求就是要检测地基是否能承载所选择的结构体系中向下的作用力(如图1)。因此,在建筑设计最初阶段就需要对主要的承重墙和承重柱的分布和位置作出总体考量。竖向和水平向结构体系设计在低层、多层和高层建筑中设计基本原理都是一致的。竖向结构体系成为设计的控制因素有两个:①较大的垂直荷载要求有较大的墙、柱或井筒;②侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。侧向荷载与竖向的荷载相比,其对建筑物的效应不是线性增加的,而随建筑物的增高迅速增大。例如,在所有条件相同时,在风荷载作用下,建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比,而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比。在高层建筑中,不仅是抗剪,而更重要的是抵抗变形和整体抗弯,可见,高层建筑在结构受力性能方面比低层建筑更加复杂。图1高层建筑结构受侧向荷载和竖向荷载示意(a)受风荷载示意(+压力,-吸力)(b)在风荷载和重力荷载组合作用下结构受力示意
2高层建筑设计中存在的问题
高层建筑在进行设计时为了更好地满足对大客流量和开阔的视野空间的要求,通常在楼梯设计时是以宽大的敞开楼梯来作为主要的客流通道,同时,为了更好的满足建筑防火方面的要求,高层建筑在进行设计的时候要采用封闭的楼梯间或者是防烟楼梯间,如图2。因此,在进行高层建筑设计的时候,设计人员通常采用防火卷帘来作为封闭方式,这样能够更好的达到防火方面的要求。在进行设计的时候为了更好的满足相关规范要求,同时确保楼梯的数量和形式满足使用方面的要求,但是,这种设计方案是一种不可取的方式,在出现火灾的时候,人员在疏散方面存在着一定的安全隐患。在进行高层建筑设计的时候还是存在着一个非常明显问题,就是地上层和地下层共用楼梯的问题,在防火方面,为了避免在出现火灾的情况下建筑内的人员由地上层进入到地下层,不应该出现共用楼梯的情况。但是在实际设计时,由于在结构设计方面要考虑的问题非常多,因此,在楼梯设计时经常会出现地上和地下贯通的情况,这样能够在结构上面更加便利,但是也是会导致出现一定的安全隐患。在很多的高层建筑设计中,设计人员对楼梯的设计方案并没有得到很多施工人员的注意,同时,在进行设计的时候对疏散通道的宽度也存在着一定问题,疏散通道的宽度在进行设计的时候通常是会受到疏散门的影响,因此,在进行设计的时候,要对防火审核非常重视。
3高层建筑中建筑设计的措施
3.1高层建筑整体设计探析
(1)主体设计。当代高层建筑设计中的一个全新的要求就是实现建筑本身的生态节能,这就要求对建筑本身主体的裙房部分加强设计,裙房的设计对高层建筑周围街道的人性化空间的创造等有很大影响。对裙房的设计不仅要注重人性化,更要注重形式的多样性。(2)处理手法上的巧妙运用。高层建筑的实际建筑设计阶段,高层建筑的塔楼设计并不能有很大的变化空间,但是可以从底层部分入手运用一些巧妙地处理进行空间上的拓展,通常都是采用入口缩进和底层架空等手段进行设计。
3.2高层建筑中的分类建筑设计探析
(1)底层入口设计。底层入口相对来说很重要,在北方地区,高层建筑的底层入口在设计上首先应该避开地域内的冬季迎面风,保证冬季的底层温度。而在我国的南方地区,一定要保证底层入口设计的通风散热,因为南方的夏季较为炎热,可采用局部或全部架空的方式避免对通风的阻碍。
(2)建筑围护设计。一般来说大部分人在高处都会有一定的恐惧心理,尤其在高层建筑上。在高层建筑的设计中一定要注重防护栏的设计,良好而合理的设计可以在使用性上给人以安全感。
(3)服务设施设计。高层建筑在设计初期要充分考虑到建筑的服务设施,这对高层建筑的整体感觉非常重要。首先在底层入口处要设置值班室,方便对出入人员的管理,其中要配置先进的夜间电梯紧急呼叫装置以及公用电话等,外围还要有特定的停车处和分户信箱。
3.3高层建筑设计中的安全问题探析
(1)高层建筑的防火问题。防火问题对于大多数建筑尤其是高层建筑来说异常重要,建筑设计师要对防火问题的设计进行加强。
(2)电气的问题。高层建筑的电气问题主要分为三个方面,一是消防电源与配电问题,要求供电电源来自不同发电厂或不同的区域变电站,以保证突发事件时供电及时解决。二是应急照明问题,高层建筑发生火灾或者其他突发状况时事故照明要正常。三是高层建筑的电梯安装问题,电梯的位置设置要合理,电梯运行过程中噪音不应太大,且最大荷载量应符合高层建筑的需要,方便快捷。
(3)防雷击问题。防雷击问题也是高层建筑设计的重点,应本着“整体防御、综合治理、多重保护、突出重点”的原则,从结构设计上做好防雷工作。高层建筑的顶端是防雷设计的重点,可以安装避雷针、避雷网或者避雷带等。同时要利用建筑中的钢筋作接地装置,建筑周围也要做避雷带,内部金属物体也要接地。
4结束语
随着我国社会经济的不断进步和建筑领域的不断拓展,高层建筑的设计问题在建筑行业已越来越被重视,对其问题的研究需要设计者和技术工作者不断总结经验和努力创新,使建筑设计日趋完善,保证高层建筑的质量和人们的生命财产安全。
作者:杨娜工作单位:南京典筑建筑设计有限公司
1高层建筑后退广场与城市空间
高层建筑其体量巨大,往往给街道空间一种突然的压迫感,使人感觉好像从一个大空间突然进入一个小空间。处在街道两旁的高层建筑在设计时应该对其进行后退处理,并在其退出的用地上设计一个广场空间,这个广场空间就建筑本体来说起到了缓冲作用,并且是对建筑的场所标识;就城市空间而言,后退广场在城市空间中起到了重要作用,它往往能成为城市的共享空间,使城市空间变化丰富。有的建筑师甚至直接设计成下沉式的广场,不仅为公众提供了一个舒适的安静的休闲场所,而且使建筑塔楼的形象特征更加突出。这种下沉式的广场往往更容易给人留下印象,就空间形式而言它是一种非常富有情趣的空间。在进行高层建筑设计时广场和建筑应该作为一体来考虑。
2高层建筑主体设计
高层建筑承担着城市的高级偶像的作用。高层建筑有提供天际线视觉趣味的独特的城市设计机会,能够创造壮丽的天际线,而在街道层上却以人的尺度行事。建筑物的顶部一般服务于天际线,衬在天空上的形状是高层建筑“联系于无限”之点,是塔楼的一个特色。没有天际线的摩天楼大概就像空间里一大堆不引人注目的体快。像高度发达的纽约和弹丸之地的香港都是由高楼大厦堆砌起来的,且看这两大城市的天际线,错落有致的城市建筑,间中穿插的塔楼,为城市的天空勾画了优美的轮廓,线条生动活泼、色彩缤纷多变。城市的天际线只是一维的立面边线为主的轮廓线,可正如一幅艺术摄影,照片是单向面的,可它反映的是三维的城市空间,以及整个城市风貌的特点。也就是说,三维城市空间的布局,不仅仅是功能性的问题,也有个审美意向在内——对建筑风貌的选择与城市风貌的构建。城市天际轮廓线,是城市规划宏观把握中必不可少的参照,也是一座城市的文化与美学的体现。
3高层建筑的整体尺度
整体尺度是指高层建筑各构成部分,如:裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系以及给人的感觉。一个十分均衡匀称的建筑体,就是要通过理解和运用有数学关系的比例系统并征对实际被感受到的各种条件要求加以调节,营造出一种自然而然的愉悦、和谐的比例感受的效果。如果一座建筑的各部分比例合理且相协调,同时能够满足正常人的心里要求,那么它就很容易被人们接受,也可称之为成功的建筑。因此,建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的,在设计时要注意下面的两点:
(1)各部分尺度比例的协调
不难看出一个美的高层建筑是裙房、主体和顶部三者相结合的产物。当其三者合理的处理比例尺度的问题,同时这种尺度比例关系应是统一的,这样建筑物才会给人舒服的感觉。然后在加入适当的装饰手法,使建筑造型生动化。总之这三部分的比例关系是高层建筑形象设计的重点。
(2)高层建筑中立面细部尺度应有层次性
立面设计的结构构成必须明确划分为水平因素和垂直因素。一般都要使各要素的比例与整体的关系相配,以达成令人愉悦的观感效果。因此很自然的,较低矮而横向舒展的建筑物,其窗户开间之类,其比例必定使宽阔状为主导,而高层建筑则以修长的因素更有利于综合微型和巨型因素,使大中有小,小中有大。这一原则使高层建筑产生强烈的统一性和协调性。
除了需注意以上两点外,还应考虑细部尺度。在进行高层建筑设计时,应从城市设计的整体角度对其进行分析,高层建筑不是单个存在,而是整体存在。城市设计及城市规划应将高层建筑群集中设计,以形成城市的主节奏,使城市天际线统一且富于变化。然后根据不同街区的需要设计具有该区特色的高层建筑,最后使高层建筑与外部街道生活及周围环境相适应,最终达到城市设计的目的。
4高层建筑生态设计与城市空间
随着近几年来资源短缺问题的出现,全球提出了可持续性发展,而高层建筑就环保节能方面来说是很浪费的,随之就出现了生态型建筑的概念,这是在当今建筑设计思想中的一种新思潮。高层建筑生态设计具有一些共同特点,它们都注重把绿化引入建筑楼层,考虑日照、防晒、通风,以及与城市环境的有机结合等因素。此外,屋顶绿化也是近些年来比较流行的做法,可以看出建筑的第五立面显得尤为重要,最重要的是使城市空间更加丰富。伴随着建筑物的增加,大块的绿地面积锐减,相应的环境条件愈加恶化,致使人们对环境的关注和重视达到前所未有的程度。因此,可看到在城市的发展建设过程中,都充分利用各块绿地,增加绿地面积,即便这样,还是达不到人们预期的目的,而现代建筑物大多为平屋顶,屋顶多采用钢筋混凝土预制板结构,现代的建筑方法是在预制板上面做隔热防水层,从空中鸟瞰,一栋栋楼群好似戴着黑帽子,住在屋顶的居民也备受沥青之害,过着冬冷夏热的生活。近两年许多人开始建造屋顶花园,让死气沉沉的屋顶生机盎然。
5高层建筑顶部造型处理
造型独特的顶部设计对高层建筑的整体形象起着画龙点睛的作用,并成为林立在建筑群中区别于其他建筑的一个重要标志,即是城市的标志。在十分重视城市空间设计的今天,高层建筑顶部造型在保护传统街道空间特色和维护城市空间形态方面发挥着重要的作用。但是一段时间以来,存在着一种错误的认识,肤浅甚至盲目地把它仅仅当作权利、财富和技术的象征,极力追求所谓的个性,而产生了一批极尽奢华甚至怪异的高层建筑顶部,或者为了眼前的利益而制造了大量平庸的复制品。这个结果导致了整个城市空间的破坏,城市整体性的支解和“千城一面”的局面。
高层建筑是城市空间的元素,优秀的高层建筑并不是排斥城市空间的明星建筑而是一个创造人性的场所,又融入文脉的关系,不去破坏城市空间的和谐。优秀的高层建筑要考虑使用者的需要,以城市的公众利益为追求的目标。我们必须在高层和城市的发展中取得平衡,才能创造出更好的城市景观和适合人们生活的环境,才能沿着可持续发展的道路健康地发展下去。
摘要:高层建筑反映了现代新的技术成就,给城市带来了新的活力及形象,但是由于目前许多高层建筑设计与城市空间格格不入,使人们产生了对它的冷漠感、距离感。分析了高层建筑设计和城市空间在融合中存在的缺陷,并论述了城市空间对高层建筑设计的影响。
关键词:高层建筑;城市空间;尺度;生态
当前,我国的高层建筑外部造型设计多以追求建筑形象的新、奇、特为目标,每栋高层都想表现自己,突出自我,而这样做的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬,建筑个体外部体量失衡,缺乏亲近感,拒人于千里之外。造成这种现象的主要原因是缺乏对高层建筑的外部尺度的认真仔细推敲,因此,对高层建筑的外部尺度的研究是很有必要的。
首先定义一下尺度,所谓的尺度就是在不同空间范围内,建筑的整体及各构成要素使人产生的感觉,是建筑物的整体或局部给人的大小印象与其真实大小之间的关系问题。它包括建筑形体的长度、宽度、整体与城市、整体与整体、整体与部分、部分与部分之间的比例关系,及对行为主体人产生的心理影响。讲到尺度时应注意它与尺寸之间的区别,尺度一般不是指建筑物或要素的真实尺寸,而是表达一种关系及其给人的感觉,尺寸是用度量单位,如:公里、米、尺、厘米等对建筑物或要素的度量,是在量上反映建筑及各构成要素的大小。不同的尺度带来的感觉是不一样的,有的尺度使高层建筑显得挺拔或厚重,有的则使高层建筑显得庞大或轻飘,它直接影响人的心理感受,由此可见,尺度在高层建筑设计中处于一个至关重要的位置。
高层建筑设计中尺度的确难以把握,因它不同于日常生活用品,日常生活用品很容易根据经验做出正确的判断,其主要原因有:一是高层建筑物的体量巨大,远远超出人的尺度。二是高层建筑物不同于日常用品,在建筑中有许多要素不是单纯根据功能这一方面的因素来决定它们的大小和尺寸的,例如门,本来可以略高于人的尺度就可以了,但有的门出于别的考虑设计得很高,这些都会给辨认尺度带来困难。
高层建筑设计时,不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造,而应以人的尺度为参考系数,充分考虑人观察视点、视距、视角,和高层建筑使用亲近度,从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感,把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度:城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。
1、高层建筑设计中的外部尺度
1.1城市尺度
高层建筑是一座城市有机组成部分,因其体量巨大,高度很大,是城市的重要景点,对城市产生重大的影响。从对城市整体影响的角度来看,表现在高层建筑对城市天际轮廓线的影响,城市的天际轮廓线有实、虚之分,实的天际线即是建筑物的轮廓,虚的天际线是建筑物顶部之间连接的光滑曲线,高层建筑在城市天际线创造中起着重要的作用,因城市的天际轮廓线从一个城市很远的地方就可以看见,也是一座城市给一个进入它的人第一印象。因此,高层建筑尺度的确定应与整个城市的尺度相一致,而不能脱离城市,自我夸耀,唯我独尊,不利于优美、良好天际线的形成,直接影响到城市景观。高层建筑对城市局部或部分产生的影响,是指从市内比较开阔的地方,如:广场、干道、开放的水系和绿地所看到的天际线,也直接影响人民的日常生活。因此,城市天际轮廓线不仅影响人从城市外围所看的景观,也直接影响到市内居民的生活与视觉观赏。
高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响,高层建筑的位置、高度的确定,也应充分地考虑该城市尺度、传统文化,不当的尺度会对城市产生不良的影响,改变了城市传统的历史文化,也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系,如:上海市,黄浦江可谓是城市一条重要水系,原先具有宽大、雄壮的气势。但由于东方明珠塔的建成,又过于靠近黄浦江,其他高层建筑也跟着靠近黄浦江建设,使黄浦江的尺度感变小了,失去了原有的雄壮,而改变了老上海的历史与文化,从这一角度讲,东方明珠塔的建成又是一件憾事。
1.2整体尺度
整体尺度是指高层建筑各构成部分,如:裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的,关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种,但都强调整体尺度均衡的重要性。面对一栋建筑物时,人的本能渴望是能把握该栋建筑物的秩序或规律,如果得到这一点,就会认为这一建筑物容易理解和掌握,若不能得到这一点,人对该建筑物的感知就会是一些毫无意义的混乱和不安。因此,建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的,在设计时要注意下面的两点:
1.2.1各部分尺度比例的协调
高层建筑一般由三个部分组成的——裙房、主体和顶部,也有些建筑在设计中加入了活跃元,以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系,而这三个部分尺度的确定,应有一个统一的尺度参考系(如把建筑的一层或几层的高度作为参考系),不能每一部分的尺度参考系都不同,这样易使整个建筑含糊、难以把握。
1.2.2高层建筑中各部分细部尺度应有层次性
高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的,各个主要部分应有更细的划分,尺度具有等级性,才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分(裙房、主体和顶部),最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸,使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1~2个尺度等级,也不易过多,太多易使建筑造型复杂而难以把握。
1.3街道尺度
街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知,也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定,主要考虑到街道行人的舒适度,高层建筑主体因为尺度过大,易向后退,使底层的裙房置于沿街部分,减少了高层建筑对街道的压迫感。例如:上海南京路两边的高层建筑置于后面,裙房置于前使两侧的建筑高度与街道的宽度的比例为1∶12,形成良好的购物环境。
为了保持街道空间及视觉的连续性,高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致,宜有所呼应。如:在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧,为了不致造成新区高层和老区低层截然分开,沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房,高层稍后退,形态效果良好的对话关系。
1.4近人尺度
近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触,也易被人们仔细观察,也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系,不宜过大或过小,过大易使建筑缺少亲近性,过小则减小了建筑的尺度感,使建筑犹如玩具。
在近人尺度处理中,应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分,檐口、门、窗及装饰的处理,使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定,创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间,使人的心理有一个逐渐变化的过程。如:上海图书馆门前采用柱廊的形式,使出入馆的人有一个过渡区,这样使建筑更具有近人及亲人性。
1.5细部尺度
细部尺度是指高层建筑更细的尺度,它主要是指材料的质感。在生活中,有的事物我们喜欢触摸,有的事物我们不喜欢触摸——我们通过说“美妙”或“可怕”来对这些事物做出反应,形成人的视觉质感,建筑设计师在设计过程中要充分运用不同材料的质感,来塑造建筑物,吸引人们亲手去触摸或至少取得同我们的眼睛亲近感,或者换言之,通过质感产生一种视觉上优美的感觉。勒。柯布西埃在拉托尔提建造的修道院是运用或者确切地说是留下大自然“印下”的质感的优秀典范,这里的质感,也就是用斜撑制作在混凝土上留的木纹。
2、高层建筑外部尺度设计的原则
2.1建筑与城市环境在尺度上的统一
注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响,因为在城市轮廓线的组织中,起最大作用的是建筑物,特别是高层建筑,因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置:
(1)高层建筑聚集在一起布置,可以形成城市的“冠”,但为避免其相互干扰,可以采用一系列不同的高度,或虽采用相仿高度,但彼此间距适当,组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处,以丰富行人的视觉观赏。
(2)若高层建筑彼此间毫无关系,随处随地而起不到向心的凝聚感,则不会产生令人满意的和谐整体。
(3)高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同,因为这会极大影响轮廓线的优美感。
2.2同一高层建筑形象中,尺度要有序
高层建筑设计时,应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列,在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性,不能把几种尺度混淆使用,才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。
2.3高层建筑形象在尺度上须有可识别性
高层建筑物上要有一些局部形象尺度,能使人把握其整体大小,除此之外,也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。任意放大或缩小这些习惯的认知尺度部件就会造成错觉,效果就不好。但有时往往要利用这种错觉来求得特殊的效果。
3、结语
高层建筑的外部尺度影响因素很多,设计师在设计高层建筑中充分地把握各种尺度,结合人的尺度,满足人的使用、观赏的要求,必定能创造出优美的高层建筑外部造型。
高层建筑的建造和发展已有百余年的历史,是人们生活中一种重要的建筑类型。高层建筑体量巨大,视觉冲击力强,充分体现了现代建筑技术、美学、文化等魅力,对城市形态也有重要的影响。因此,人们倍加关注高层建筑的发展。高层建筑风格的转变一直是人们研究、探讨的焦点,其中西萨。佩里和阿达。路易斯。赫克斯泰布针对高层建筑风格演进的特点,提出四个“摩天楼时期”,清晰地概括了百余年高层建筑美学发展历程,是有关高层建筑风格演进的极有价值的论著。笔者认为高层建筑设计理念的更新是引起高层建筑风格变化的主要因素,同样的设计理念也可以促进不同风格的高层建筑的出现,这一倾向在20世纪60年代以后的高层建筑发展中体现得最为显著。因此,探讨高层建筑设计理念的更新与高层建筑设计风格变化的相互关系,将有利于现代高层建筑的发展。
高层建筑设计理念主要有两种:工业主义建筑设计理念和工业主义建筑人文化设计理念。工业主义建筑设计理念主要表现为以适应大工生产为基本出发点,讲究建筑功能,在建筑设计中注重对材料和结构的率真表达。工业主义建筑人文化设计理念,是工业主义建筑设计理念的补充与完善,建筑形体在强调对材料和结构的率真表达的同时,也重视建筑的语义表达;不单单关注建筑本身的纯粹形式或理想的秩序,更强调建筑与周围环境和城市文脉的整合。
从1853年到20世纪30年代,是高层建筑设计的曲折探索阶段,工业主义建筑设计理念虽处于支流地位,但对后来高层建筑设计的影响最大。20世纪30年代到20世纪60年代,现代主义风格的高层建筑风靡全球,工业主义建筑设计理念得到了完美诠释。从1909年开始到20世纪30年代,工业主义建筑设计人文化设计理念处于萌芽阶段,20世纪60年代以后逐渐深入人心,它丰富了高层建筑创作手段和方法,极大地促进了高层建筑呈现多元化、个性化的趋势。
从1853年到20世纪30年代,由于高层建筑刚刚出现,人们对高层建筑的理解和认识还需进一步深入和完善,设计上也缺乏经验,因此,借鉴历史传统和美学理论成为当时时尚,以学院派为代表的复古主义占上风。但是,欧洲和美国的少数建筑师,坚决反对抄袭历史形式,坚信工业主义建筑设计理念,认为一幢新建筑应符合新功能、新材料、新社会制度和新技术的要求,并对高层建筑设计进行了积极探索,奠定了20世纪30年代到60年代现代主义高层建筑的设计原则和形式基础。如由伯姆和鲁特设计的瑞莱斯大厦,其水平带几乎全是玻璃,强调围护结构的轻质透明,表达框架结构的美学特点,建筑的美学特色有别于官邸式三段式建筑的沉重感,影响了密斯。凡。德。罗的设计。格罗皮乌斯和伊里尔。沙利宁参加1922年举行的芝加哥《论坛报》大厦设计竞赛的设计方案对后来的高层建筑设计影响最大。格罗皮乌斯的设计方案形式简洁,没有多余的装饰,充分展现框架结构的美学品位,无论是在结构上还是功能上都是杰出的,极其适合办公楼要求,成为第二次世界大战后流行的高层办公楼形式的早期萌芽。伊里尔。沙利宁的方案强调建筑建垂直上升的表现,顶部收缩、跌落,但形式同样地简洁和反对繁琐装饰,是体现工业主义建筑设计理念的成功作品。
20世纪30年代到60年代高层建筑最完美地体现了工业主义建筑设计理念。这一时期的建筑所关心的问题聚焦在如何开发材料、结构的表现力,如何单纯的抽象表达使用功能、表达空间组合。密斯。凡。德。罗设计的湖滨路公寓、西格拉姆大厦都充分展现了钢框架结构和围护墙体玻璃材料的表现力;汉考克大厦着力挖掘了结构构件X型支撑的美学特色;利华大厦开创了灵活空间的模式;贝聿铭设计的约翰。汉考克大厦的艺术重点则转向追求由镜面玻璃反射所引起的感官愉悦。
从1909年开始到20世纪30年代是工业主义建筑人文化设计理念的萌芽阶段。这一时期的高层建筑设计,由于建筑师们认识到高层建筑将成为城市天际线的主宰因素,而十分重视高层建筑冠部设计的标志性,如大都会人寿保险公司,这是建筑与城市文脉整合的早期表现。工业主义建筑人文化设计理念主要体现在20世纪60年代以后的高层建筑设计中。20世纪60年代后期,人们开始对工业主义建筑设计理念进行反思,并意识到工业主义建筑设计理念以适应大工业生产为目标,强化“以物为中心”,缺乏对人性的关怀,因此,许多设计也暴露出严重的缺陷。如密斯式的方盒子建筑在世界范围流行,地方特色受到严重冲击;世界贸易中心大而失度的形体,导致曼哈顿繁华区的空间尺度失去平衡等等。正是基于对这些问题的反思,人们开始认识到建筑设计的核心问题是为“人”服务。20世纪60年代以后,高层建筑设计理念发生了巨大转变,建筑形体在强调对材料和结构的率真表达的同时,也重视建筑的语义表达;同时注重强调建筑与周围环境的和谐和与城市文脉的整合,工业主义建筑人文化设计理念开始深入人心。高技派、后现代主义、晚期现代主义、生态建筑、可持续性建筑等各种建筑流派和思潮,都是工业主义建筑人文化设计理念某些观念的具体体现。
如菲利浦约翰逊设计的美国电话电报公司总部、矶崎新设计的日本筑波中心与贝聿铭设计的香港中国银行大厦都十分重视建筑的语义表达,但建筑风格迥异,实现的手段也不同。电话电报公司总部、日本筑波中心都是借用历史符号,而香港中国银行“芝麻开花节节高”的隐寓则是通过有意识地强化结构支撑构件而实现的。O.M.翁格尔斯设计的德国托豪斯大厦隐寓的“大门”形象,同样没有借鉴历史符号,而是通过建筑的虚实对比实现的。
诺曼。福斯特设计的香港汇丰银行表现了“材料—结构—设备”的高技风格,同时,采用悬挂结构体系实现大楼底层完全敞开,与楼前的皇后广场连成一片,充分体现了建筑与城市文脉的整合意识。
理查德迈耶设计的美国步里奇波特中心,极力追寻建筑的尺度与形态同城市的整体结构相适应。为表示对相邻的巴纳姆博物馆的尊重,其体量打散处理,形成一个轮廓线丰富、由低矮和中等高度体量组成的连续体。这与世界贸易中心大而失度的体量形成鲜明的对比,探究其深层次原因是设计理念的差异所致。
诺曼福斯特事务所设计的法兰克福商业银行总部大厦在强调象征意义和功能的同时,又引入生态的概念,是世界上第一座“生态型”超高层建筑。其建筑平面呈三角形,宛如三叶花瓣夹着一支花茎:花瓣部分是办公空间,花茎部分为中空大厅。中空大厅起自然通风作用,同时还为建筑内部创造了丰富的景观。
高层建筑已走过百年的发展历程,其风格是不断变化的,任何风格的建立和兴起,都有它存在的道理和意义,也有它的局限性和负面效果。探究高层建筑风格的发展变化的深层原因,可以看到高层建筑设计理念的更新是推动建筑风格变化的重要因素。因此,重视对高层建筑设计理念的探讨,进一步完善高层建筑设计理念是推动高层建筑设计健康发展的有效途径。
[论文关键词]高层建筑尺度设计原理
[论文摘要]高层建筑外部造型设计多以追求建筑形象的新、奇、特为目标,每栋高层都想表现自己,突出自我,而这样做的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬,建筑个体外部体量失衡,缺乏亲近感,拒人于千里之外,因此,对高层建筑的外部尺度的研究是很有必要的。
所谓的尺度就是在不同空间范围内,建筑的整体及各构成要素使人产生的感觉,是建筑物的整体或局部给人的大小印象与其真实大小之间的关系问题。它包括建筑形体的长度、宽度、整体与城市、整体与整体、整体与部分、部分与部分之间的比例关系,及对行为主体人产生的心理影响。讲到尺度时应注意它与尺寸之间的区别,尺度一般不是指建筑物或要素的真实尺寸,而是表达一种关系及其给人的感觉,尺寸是用度量单位,如:公里、米、尺、厘米等对建筑物或要素的度量,是在量上反映建筑及各构成要素的大小。它直接影响人的心理感受,由此可见,尺度在高层建筑设计中处于一个至关重要的位置。高层建筑设计时,不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造,而应以人的尺度为参考系数,充分考虑人观察视点、视距、视角,和高层建筑使用亲近度,从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感,把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度:城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。
一、高层建筑设计中的外部尺度
(一)城市尺度
高层建筑是一座城市有机组成部分,因其体量巨大,高度很大,是城市的重要景点,对城市产生重大的影响。高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响,高层建筑的位置、高度的确定,也应充分地考虑该城市尺度、传统文化,不当的尺度会对城市产生不良的影响,改变了城市传统的历史文化,也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系,如:上海市,黄浦江可谓是城市一条重要水系,原先具有宽大、雄壮的气势。但由于东方明珠塔的建成,又过于靠近黄浦江,其他高层建筑也跟着靠近黄浦江建设,使黄浦江的尺度感变小了,失去了原有的雄壮,而改变了老上海的历史与文化,从这一角度讲,东方明珠塔的建成又是一件憾事。
(二)整体尺度
整体尺度是指高层建筑各构成部分,如:裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的,关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种,但都强调整体尺度均衡的重要性。因此,建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的,在设计时要注意下面的两点:高层建筑一般由三个部分组成的裙房、主体和顶部,也有些建筑在设计中加入了活跃元,以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系,而这三个部分尺度的确定,应有一个统一的尺度参考系(如把建筑的一层或几层的高度作为参考系),不能每一部分的尺度参考系都不同,这样易使整个建筑含糊、难以把握;高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的,各个主要部分应有更细的划分,尺度具有等级性,才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分(裙房、主体和顶部),最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸,使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1~2个尺度等级,也不易过多,太多易使建筑造型复杂而难以把握。
(三)街道尺度
街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知,也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定,主要考虑到街道行人的舒适度,高层建筑主体因为尺度过大,易向后退,使底层的裙房置于沿街部分,减少了高层建筑对街道的压迫感。例如:上海南京路两边的高层建筑置于后面,裙房置于前使两侧的建筑高度与街道的宽度的比例为1∶12,形成良好的购物环境。
为了保持街道空间及视觉的连续性,高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致,宜有所呼应。如:在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧,为了不致造成新区高层和老区低层截然分开,沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房,高层稍后退,形态效果良好的对话关系。
(四)近人尺度
近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触,也易被人们仔细观察,也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系,不宜过大或过小,过大易使建筑缺少亲近性,过小则减小了建筑的尺度感,使建筑犹如玩具。在近人尺度处理中,应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分,檐口、门、窗及装饰的处理,使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定,创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间,使人的心理有一个逐渐变化的过程。如:上海图书馆门前采用柱廊的形式,使出入馆的人有一个过渡区,这样使建筑更具有近人及亲人性。二、高层建筑外部尺度设计的原则
(一)建筑与城市环境在尺度上的统一
注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响,因为在城市轮廓线的组织中,起最大作用的是建筑物,特别是高层建筑,因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置:(1)高层建筑聚集在一起布置,可以形成城市的“冠”,但为避免其相互干扰,可以采用一系列不同的高度,或虽采用相仿高度,但彼此间距适当,组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处,以丰富行人的视觉观赏;(2)若高层建筑彼此间毫无关系,随处随地而起不到向心的凝聚感,则不会产生令人满意的和谐整体;(3)高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同,因为这会极大影响轮廓线的优美感。
(二)同一高层建筑形象中,尺度要有序
高层建筑设计时,应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列,在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性,不能把几种尺度混淆使用,才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。
(三)高层建筑形象在尺度上须有可识别性
高层建筑物上要有一些局部形象尺度,能使人把握其整体大小,除此之外,也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。
三、结语
高层建筑的外部尺度影响因素很多,设计师在设计高层建筑中充分地把握各种尺度,结合人的尺度,满足人的使用、观赏的要求,必定能创造出优美的高层建筑外部造型。
当前,我国的高层建筑外部造型设计多以追求建筑形象的新、奇、特为目标,每栋高层都想表现自己,突出自我,而这样做的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬,建筑个体外部体量失衡,缺乏亲近感,拒人于千里之外。造成这种现象的主要原因是缺乏对高层建筑的外部尺度的认真仔细推敲,因此,对高层建筑的外部尺度的研究是很有必要的。
首先定义一下尺度,所谓的尺度就是在不同空间范围内,建筑的整体及各构成要素使人产生的感觉,是建筑物的整体或局部给人的大小印象与其真实大小之间的关系问题。它包括建筑形体的长度、宽度、整体与城市、整体与整体、整体与部分、部分与部分之间的比例关系,及对行为主体人产生的心理影响。讲到尺度时应注意它与尺寸之间的区别,尺度一般不是指建筑物或要素的真实尺寸,而是表达一种关系及其给人的感觉,尺寸是用度量单位,如:公里、米、尺、厘米等对建筑物或要素的度量,是在量上反映建筑及各构成要素的大小。不同的尺度带来的感觉是不一样的,有的尺度使高层建筑显得挺拔或厚重,有的则使高层建筑显得庞大或轻飘,它直接影响人的心理感受,由此可见,尺度在高层建筑设计中处于一个至关重要的位置。
高层建筑设计中尺度的确难以把握,因它不同于日常生活用品,日常生活用品很容易根据经验做出正确的判断,其主要原因有:一是高层建筑物的体量巨大,远远超出人的尺度。二是高层建筑物不同于日常用品,在建筑中有许多要素不是单纯根据功能这一方面的因素来决定它们的大小和尺寸的,例如门,本来可以略高于人的尺度就可以了,但有的门出于别的考虑设计得很高,这些都会给辨认尺度带来困难。
高层建筑设计时,不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造,而应以人的尺度为参考系数,充分考虑人观察视点、视距、视角,和高层建筑使用亲近度,从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感,把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度:城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。
1、高层建筑设计中的外部尺度
1.1城市尺度
高层建筑是一座城市有机组成部分,因其体量巨大,高度很大,是城市的重要景点,对城市产生重大的影响。从对城市整体影响的角度来看,表现在高层建筑对城市天际轮廓线的影响,城市的天际轮廓线有实、虚之分,实的天际线即是建筑物的轮廓,虚的天际线是建筑物顶部之间连接的光滑曲线,高层建筑在城市天际线创造中起着重要的作用,因城市的天际轮廓线从一个城市很远的地方就可以看见,也是一座城市给一个进入它的人第一印象。因此,高层建筑尺度的确定应与整个城市的尺度相一致,而不能脱离城市,自我夸耀,唯我独尊,不利于优美、良好天际线的形成,直接影响到城市景观。高层建筑对城市局部或部分产生的影响,是指从市内比较开阔的地方,如:广场、干道、开放的水系和绿地所看到的天际线,也直接影响人民的日常生活。因此,城市天际轮廓线不仅影响人从城市外围所看的景观,也直接影响到市内居民的生活与视觉观赏。
高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响,高层建筑的位置、高度的确定,也应充分地考虑该城市尺度、传统文化,不当的尺度会对城市产生不良的影响,改变了城市传统的历史文化,也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系,如:上海市,黄浦江可谓是城市一条重要水系,原先具有宽大、雄壮的气势。但由于东方明珠塔的建成,又过于靠近黄浦江,其他高层建筑也跟着靠近黄浦江建设,使黄浦江的尺度感变小了,失去了原有的雄壮,而改变了老上海的历史与文化,从这一角度讲,东方明珠塔的建成又是一件憾事。
1.2整体尺度
整体尺度是指高层建筑各构成部分,如:裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的,关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种,但都强调整体尺度均衡的重要性。面对一栋建筑物时,人的本能渴望是能把握该栋建筑物的秩序或规律,如果得到这一点,就会认为这一建筑物容易理解和掌握,若不能得到这一点,人对该建筑物的感知就会是一些毫无意义的混乱和不安。因此,建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的,在设计时要注意下面的两点:
1.2.1各部分尺度比例的协调
高层建筑一般由三个部分组成的——裙房、主体和顶部,也有些建筑在设计中加入了活跃元,以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系,而这三个部分尺度的确定,应有一个统一的尺度参考系(如把建筑的一层或几层的高度作为参考系),不能每一部分的尺度参考系都不同,这样易使整个建筑含糊、难以把握。
1.2.2高层建筑中各部分细部尺度应有层次性
高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的,各个主要部分应有更细的划分,尺度具有等级性,才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分(裙房、主体和顶部),最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸,使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1~2个尺度等级,也不易过多,太多易使建筑造型复杂而难以把握。
1.3街道尺度
街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知,也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定,主要考虑到街道行人的舒适度,高层建筑主体因为尺度过大,易向后退,使底层的裙房置于沿街部分,减少了高层建筑对街道的压迫感。例如:上海南京路两边的高层建筑置于后面,裙房置于前使两侧的建筑高度与街道的宽度的比例为1∶12,形成良好的购物环境。
为了保持街道空间及视觉的连续性,高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致,宜有所呼应。如:在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧,为了不致造成新区高层和老区低层截然分开,沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房,高层稍后退,形态效果良好的对话关系。
1.4近人尺度
近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触,也易被人们仔细观察,也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系,不宜过大或过小,过大易使建筑缺少亲近性,过小则减小了建筑的尺度感,使建筑犹如玩具。
在近人尺度处理中,应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分,檐口、门、窗及装饰的处理,使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定,创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间,使人的心理有一个逐渐变化的过程。如:上海图书馆门前采用柱廊的形式,使出入馆的人有一个过渡区,这样使建筑更具有近人及亲人性。
1.5细部尺度
细部尺度是指高层建筑更细的尺度,它主要是指材料的质感。在生活中,有的事物我们喜欢触摸,有的事物我们不喜欢触摸——我们通过说“美妙”或“可怕”来对这些事物做出反应,形成人的视觉质感,建筑设计师在设计过程中要充分运用不同材料的质感,来塑造建筑物,吸引人们亲手去触摸或至少取得同我们的眼睛亲近感,或者换言之,通过质感产生一种视觉上优美的感觉。勒。柯布西埃在拉托尔提建造的修道院是运用或者确切地说是留下大自然“印下”的质感的优秀典范,这里的质感,也就是用斜撑制作在混凝土上留的木纹。
2、高层建筑外部尺度设计的原则
2.1建筑与城市环境在尺度上的统一
注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响,因为在城市轮廓线的组织中,起最大作用的是建筑物,特别是高层建筑,因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置:
(1)高层建筑聚集在一起布置,可以形成城市的“冠”,但为避免其相互干扰,可以采用一系列不同的高度,或虽采用相仿高度,但彼此间距适当,组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处,以丰富行人的视觉观赏。
(2)若高层建筑彼此间毫无关系,随处随地而起不到向心的凝聚感,则不会产生令人满意的和谐整体。
(3)高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同,因为这会极大影响轮廓线的优美感。
2.2同一高层建筑形象中,尺度要有序
高层建筑设计时,应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列,在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性,不能把几种尺度混淆使用,才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。
2.3高层建筑形象在尺度上须有可识别性
高层建筑物上要有一些局部形象尺度,能使人把握其整体大小,除此之外,也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。任意放大或缩小这些习惯的认知尺度部件就会造成错觉,效果就不好。但有时往往要利用这种错觉来求得特殊的效果。
3、结语
高层建筑的外部尺度影响因素很多,设计师在设计高层建筑中充分地把握各种尺度,结合人的尺度,满足人的使用、观赏的要求,必定能创造出优美的高层建筑外部造型。
摘要:随着高层建筑技术的迅速发展,高层建筑已经成为城市空间中不可缺少的元素,然而高层建筑与城市空间的融合依然存在一些缺陷,从建筑设计和规划设计两个方面介绍了城市空间对高层建筑的影响.
关键词:建筑设计;城市规划;高层建筑
O概述
随着结构理论和技术的发展,高层建筑结构形式趋于多样化,高层建筑的表现形式也多种多样,在成为城市风景的同时如何恰当的融人城市空间成为高层建筑设计的一个重要任务,也是使高层建筑设计趋于完善所追求的一种理念.
城市空间是人类生活和生产所需要的重要因素,它为居民提供各种活动的可能.这个可以说是城市空间比较科学性的定义,而本文提到的城市空间则更具体更形象,主要指城市内的建筑物、道路、绿地、广场、公共服务设施等实体以及由这些实体所构成的立体空间,也是人处在其中能真实、直观感受到的空间.高层建筑是否与所处的城市空间融洽,其评价标准相当一部分取决于公众的感受,简单的说就是人处在所创造空间中的感受.所以建筑设计者在进行高层建筑设计时要充分考虑所创造出来的空间(无论是内部还是外部)给予使用者的感受.这些是理论上要求一位建筑设计师要考虑的因素也是作为一名建筑师应该承担的责任,而且还可以据此评价一位建筑师的设计能力及其职业道德.事实上在进行一项高层建筑设计时,开发商受利益的驱使往往不会考虑建筑与环境的关系,此时,规划部门所出台的各种条文政策及规范将扮演着重要角色,它强制性的要求必须顾及城市环境,营造舒适的城市空间.可以看出,高层建筑设计与城市空间的协调以及城市空间的营造是通过两方面的共同作用来完成的,即建筑设计和规划.下面就从建筑设计和城市规划两方面谈谈城市空间对高层建筑设计的影响.
1建筑设计
1.1充分发挥广场的作用
高层建筑由于其体量的巨大,往往给街道空间一种突然的压迫感,使人感觉好像从一个大空间突然进入一个小空间,这是由于高层建筑的体量所造成的对比.因此凡是处在街道两旁体量巨大的高层建筑在设计时应该对其进行后退处理,并在其退出的用地上设计一广场空间,这个广场空间将起到空间的缓冲作用;而且由于高层建筑的建筑面积远远超出其用地面积,容纳的人员较多,出入口人流密度相对较大,后退出的广场空间也起到缓解交通压力的作用.从另外一方面讲,广场空间往往在街道空间以及城市空间中起到非常重要作用,能够给公众留下较深的印象,也往往能成为城市的节点,这就是共享空间的好处.有的建筑大师甚至直接设计成下沉式的广场,如13本建筑大师叽崎新设计的13本筑波中心的下沉式广场,独特的广场空间造型,以人和环境为设计重点,不仅为公众提供了一个舒适的安静的休闲场所,而且使建筑塔楼的形象特征更加突出..这种下沉式的广场往往更容易给人留下印象,就空间形式而言它是一种非常富有情趣的空间.因此在进行高层建筑设计时广场和建筑应该作为一体来考虑.
1.2高层建筑主体设计
对于一个城市而言,高层建筑往往具有一定的代表性和象征性,可以反映一个城市经济水平和发展程度,选择合理的造型就显得尤为重要.高层建筑由于其结构形式的限制以及使用功能的要求,在造型上往往追随于建筑的结构形式,而不能有太多的变化,有的高层建筑甚至直接将结构形式外露不加修饰.高层建筑的主体部分是它的塔楼,塔楼的表现形式对高层建筑的造型起着决定性的作用,现今国外和国内的许多高层建筑都有着独特的外形和明显的识别性,对一个城市具有一定的代表性,这可以说是高层建筑存在的一个原因.随着近年来资源短缺问题的出现,全球提出了可持续发展,而高层建筑就环保节能方面来说是很浪费的,随之就出现了“生态型”建筑的概念,如生态建筑师诺曼·福斯特设计的法兰克福商业银行总部大厦在强调象征意义和功能的同时,就引人生态的概念,是世界上第一座”生态型”超高层建筑.其建筑平面呈三角形,宛如三叶花瓣夹着一支花茎:花瓣部分是办公空间,花茎部分为中空大厅.中空大厅起自然通风作用,同时还为建筑内部创造了丰富的景观.而气候设计大师杨经文设计的马来西亚吉隆坡梅纳拉大厦则体现了利用空中开放空间连通建筑内外,贯彻“生物气候大楼”思想,引入了大量的植物,立面上螺旋上升的垂直绿化和底部斜坡的绿化都有助于调节气候,尽可能地拉近了人与自然的距离,较好地完成了室内外空间的过渡与衔接.同时对形成良好的城市空间环境也是一种深化.可以看出目前高层建筑设计的一个新要求就是要实现“生态节能型”.
高层建筑主体的下部分一裙房虽然对整个城市影响较小,但它对于街道的尺度和人情化空间的创造等方面却有着重要的影响.建筑的裙楼立面设计一般不同于上部立面,需要进行细致的设计,从而使下部空间丰富多彩而不至于感到苍白,并要体现人的尺度,因为裙房部分跟公众视觉接触较密切,对街道空间感影响也较大.而高层建筑的最上部分~屋顶对整个建筑形象起到强化个性的作用,虽然它较少影响到生态环境,但对塑造建筑的标志性、丰富城市天际线具有重要的作用,因此应根据建筑的基座、楼身等因素加以塑造.1.3巧妙的运用一些处理手法
高层建筑的塔楼部分虽然变化的余地不大,但是底层部分却可以进行一些巧妙的处理来丰富空间形式.一般可以采用底层架空和入口缩进的手法.底层架空的处理手法是现代建筑的特征之一,它可以在高密度的环境中争取到宝贵的用地,把城市的道路、广场和建筑有机地结合在一起,形成通透的、公共的开放空间,给市民以小憩之地;同时还可以改善人流、视觉拥挤的状况,连通几个主要的公共场所,以增加城市空间的层次.高层建筑临近城市道路布置时,人口空间凹人建筑下部可以避免主体的被迫后退(用地非常紧张的情况下),争取基地面积的有效使用,缓解人1:3处各种矛盾冲突;并有可能在建筑的形体设计、空间组织等方面形成新颖的构思,这种人口后退架开的处理不仅空间层次丰富而且给人的印象也深刻.
2规划设计
2.1避免高层建筑密集
高层建筑的密集虽然对于城市办公等条件方便有利,却给城市空间带来很多压力,造成城市空间和城市交通的拥挤,甚至是一些始料不及的污染和危害,比如一些高层建筑玻璃幕墙的大面积使用造成以前未出现过的光污染;还有就是形成高压风带和风1:3,这些会造成意想不到的后果.因此在规划设计中要对区域内的高层建筑密度进行限制,避免高层建筑的集中分布.
2.2高层建筑与城市街道
高层建筑一般分布在城市中商业发达的地段,这些地段的街道本身交通荷载就较大,高层建筑将大大增加这些街道的交通压力,分布在这些街道两侧的高层建筑要尽量控制其层数和高度,同时在规划设计时要对这些街道进行扩展,加大其通行能力.
2.3控制超高层建筑数量
超高层建筑往往以其象征性和代表性而存在,实际上这类建筑既不经济又不合理,一些已建成的超高层建筑投人使用后表明收益并不乐观,可以说仅仅是体现城市形象,提高城市知名度.
3结束语
高层建筑已走过百年历史,从其出现之日起就成为城市的焦点,其形式和风格也不断的发展变化着,我国的高层建筑虽然相对发达国家起步较晚,但已经取得了很大的成就,像北京、上海、深圳等城市的高层建筑可以说代表了中国高层建筑的发展史,高层建筑设计与城市空间的融合也正不断的完善发展.
当前,我国的高层建筑外部造型设计多以追求建筑形象的新、奇、特为目标,每栋高层都想表现自己,突出自我,而这样做的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬,建筑个体外部体量失衡,缺乏亲近感,拒人于千里之外。造成这种现象的主要原因是缺乏对高层建筑的外部尺度的认真仔细推敲,因此,对高层建筑的外部尺度的研究是很有必要的。
首先定义一下尺度,所谓的尺度就是在不同空间范围内,建筑的整体及各构成要素使人产生的感觉,是建筑物的整体或局部给人的大小印象与其真实大小之间的关系问题。它包括建筑形体的长度、宽度、整体与城市、整体与整体、整体与部分、部分与部分之间的比例关系,及对行为主体人产生的心理影响。讲到尺度时应注意它与尺寸之间的区别,尺度一般不是指建筑物或要素的真实尺寸,而是表达一种关系及其给人的感觉,尺寸是用度量单位,如:公里、米、尺、厘米等对建筑物或要素的度量,是在量上反映建筑及各构成要素的大小。不同的尺度带来的感觉是不一样的,有的尺度使高层建筑显得挺拔或厚重,有的则使高层建筑显得庞大或轻飘,它直接影响人的心理感受,由此可见,尺度在高层建筑设计中处于一个至关重要的位置。
高层建筑设计中尺度的确难以把握,因它不同于日常生活用品,日常生活用品很容易根据经验做出正确的判断,其主要原因有:一是高层建筑物的体量巨大,远远超出人的尺度。二是高层建筑物不同于日常用品,在建筑中有许多要素不是单纯根据功能这一方面的因素来决定它们的大小和尺寸的,例如门,本来可以略高于人的尺度就可以了,但有的门出于别的考虑设计得很高,这些都会给辨认尺度带来困难。
高层建筑设计时,不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造,而应以人的尺度为参考系数,充分考虑人观察视点、视距、视角,和高层建筑使用亲近度,从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感,把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度:城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。
1、高层建筑设计中的外部尺度
1.1城市尺度
高层建筑是一座城市有机组成部分,因其体量巨大,高度很大,是城市的重要景点,对城市产生重大的影响。从对城市整体影响的角度来看,表现在高层建筑对城市天际轮廓线的影响,城市的天际轮廓线有实、虚之分,实的天际线即是建筑物的轮廓,虚的天际线是建筑物顶部之间连接的光滑曲线,高层建筑在城市天际线创造中起着重要的作用,因城市的天际轮廓线从一个城市很远的地方就可以看见,也是一座城市给一个进入它的人第一印象。因此,高层建筑尺度的确定应与整个城市的尺度相一致,而不能脱离城市,自我夸耀,唯我独尊,不利于优美、良好天际线的形成,直接影响到城市景观。高层建筑对城市局部或部分产生的影响,是指从市内比较开阔的地方,如:广场、干道、开放的水系和绿地所看到的天际线,也直接影响人民的日常生活。因此,城市天际轮廓线不仅影响人从城市外围所看的景观,也直接影响到市内居民的生活与视觉观赏。
高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响,高层建筑的位置、高度的确定,也应充分地考虑该城市尺度、传统文化,不当的尺度会对城市产生不良的影响,改变了城市传统的历史文化,也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系,如:上海市,黄浦江可谓是城市一条重要水系,原先具有宽大、雄壮的气势。但由于东方明珠塔的建成,又过于靠近黄浦江,其他高层建筑也跟着靠近黄浦江建设,使黄浦江的尺度感变小了,失去了原有的雄壮,而改变了老上海的历史与文化,从这一角度讲,东方明珠塔的建成又是一件憾事。
1.2整体尺度
整体尺度是指高层建筑各构成部分,如:裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的,关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种,但都强调整体尺度均衡的重要性。面对一栋建筑物时,人的本能渴望是能把握该栋建筑物的秩序或规律,如果得到这一点,就会认为这一建筑物容易理解和掌握,若不能得到这一点,人对该建筑物的感知就会是一些毫无意义的混乱和不安。因此,建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的,在设计时要注意下面的两点:
1.2.1各部分尺度比例的协调
高层建筑一般由三个部分组成的——裙房、主体和顶部,也有些建筑在设计中加入了活跃元,以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系,而这三个部分尺度的确定,应有一个统一的尺度参考系(如把建筑的一层或几层的高度作为参考系),不能每一部分的尺度参考系都不同,这样易使整个建筑含糊、难以把握。
1.2.2高层建筑中各部分细部尺度应有层次性
高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的,各个主要部分应有更细的划分,尺度具有等级性,才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分(裙房、主体和顶部),最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸,使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1~2个尺度等级,也不易过多,太多易使建筑造型复杂而难以把握。
1.3街道尺度
街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知,也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定,主要考虑到街道行人的舒适度,高层建筑主体因为尺度过大,易向后退,使底层的裙房置于沿街部分,减少了高层建筑对街道的压迫感。例如:上海南京路两边的高层建筑置于后面,裙房置于前使两侧的建筑高度与街道的宽度的比例为1∶12,形成良好的购物环境。
为了保持街道空间及视觉的连续性,高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致,宜有所呼应。如:在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧,为了不致造成新区高层和老区低层截然分开,沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房,高层稍后退,形态效果良好的对话关系。
1.4近人尺度
近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触,也易被人们仔细观察,也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系,不宜过大或过小,过大易使建筑缺少亲近性,过小则减小了建筑的尺度感,使建筑犹如玩具。
在近人尺度处理中,应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分,檐口、门、窗及装饰的处理,使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定,创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间,使人的心理有一个逐渐变化的过程。如:上海图书馆门前采用柱廊的形式,使出入馆的人有一个过渡区,这样使建筑更具有近人及亲人性。
1.5细部尺度
细部尺度是指高层建筑更细的尺度,它主要是指材料的质感。在生活中,有的事物我们喜欢触摸,有的事物我们不喜欢触摸——我们通过说“美妙”或“可怕”来对这些事物做出反应,形成人的视觉质感,建筑设计师在设计过程中要充分运用不同材料的质感,来塑造建筑物,吸引人们亲手去触摸或至少取得同我们的眼睛亲近感,或者换言之,通过质感产生一种视觉上优美的感觉。勒。柯布西埃在拉托尔提建造的修道院是运用或者确切地说是留下大自然“印下”的质感的优秀典范,这里的质感,也就是用斜撑制作在混凝土上留的木纹。
2、高层建筑外部尺度设计的原则
2.1建筑与城市环境在尺度上的统一
注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响,因为在城市轮廓线的组织中,起最大作用的是建筑物,特别是高层建筑,因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置:
(1)高层建筑聚集在一起布置,可以形成城市的“冠”,但为避免其相互干扰,可以采用一系列不同的高度,或虽采用相仿高度,但彼此间距适当,组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处,以丰富行人的视觉观赏。
(2)若高层建筑彼此间毫无关系,随处随地而起不到向心的凝聚感,则不会产生令人满意的和谐整体。
(3)高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同,因为这会极大影响轮廓线的优美感。
2.2同一高层建筑形象中,尺度要有序
高层建筑设计时,应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列,在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性,不能把几种尺度混淆使用,才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。
2.3高层建筑形象在尺度上须有可识别性
高层建筑物上要有一些局部形象尺度,能使人把握其整体大小,除此之外,也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。任意放大或缩小这些习惯的认知尺度部件就会造成错觉,效果就不好。但有时往往要利用这种错觉来求得特殊的效果。
3、结语
高层建筑的外部尺度影响因素很多,设计师在设计高层建筑中充分地把握各种尺度,结合人的尺度,满足人的使用、观赏的要求,必定能创造出优美的高层建筑外部造型。
摘要:当前,高层建筑外部造型设计多以追求新奇造型为目标。在这一背景下,本文坚持“以人为本”原则,从宏观的城市环境到微观的建筑细部角度加以分析,认为在参考人的尺度下,高层建筑设计外部形象的设计,主要处理好五种尺度关系,并试探地提出一些设计指导原则。
当前,我国的高层建筑外部造型设计多以追求建筑形象的新、奇、特为目标,每栋高层都想表现自己,突出自我,而这样做的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬,建筑个体外部体量失衡,缺乏亲近感,拒人于千里之外。造成这种现象的主要原因是缺乏对高层建筑的外部尺度的认真仔细推敲,因此,对高层建筑的外部尺度的研究是很有必要的。
首先定义一下尺度,所谓的尺度就是在不同空间范围内,建筑的整体及各构成要素使人产生的感觉,是建筑物的整体或局部给人的大小印象与其真实大小之间的关系问题。它包括建筑形体的长度、宽度、整体与城市、整体与整体、整体与部分、部分与部分之间的比例关系,及对行为主体人产生的心理影响。讲到尺度时应注意它与尺寸之间的区别,尺度一般不是指建筑物或要素的真实尺寸,而是表达一种关系及其给人的感觉,尺寸是用度量单位,如:公里、米、尺、厘米等对建筑物或要素的度量,是在量上反映建筑及各构成要素的大小。不同的尺度带来的感觉是不一样的,有的尺度使高层建筑显得挺拔或厚重,有的则使高层建筑显得庞大或轻飘,它直接影响人的心理感受,由此可见,尺度在高层建筑设计中处于一个至关重要的位置。
高层建筑设计中尺度的确难以把握,因它不同于日常生活用品,日常生活用品很容易根据经验做出正确的判断,其主要原因有:一是高层建筑物的体量巨大,远远超出人的尺度。二是高层建筑物不同于日常用品,在建筑中有许多要素不是单纯根据功能这一方面的因素来决定它们的大小和尺寸的,例如门,本来可以略高于人的尺度就可以了,但有的门出于别的考虑设计得很高,这些都会给辨认尺度带来困难。
高层建筑设计时,不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造,而应以人的尺度为参考系数,充分考虑人观察视点、视距、视角,和高层建筑使用亲近度,从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感,把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度:城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。
1、高层建筑设计中的外部尺度
1.1城市尺度
高层建筑是一座城市有机组成部分,因其体量巨大,高度很大,是城市的重要景点,对城市产生重大的影响。从对城市整体影响的角度来看,表现在高层建筑对城市天际轮廓线的影响,城市的天际轮廓线有实、虚之分,实的天际线即是建筑物的轮廓,虚的天际线是建筑物顶部之间连接的光滑曲线,高层建筑在城市天际线创造中起着重要的作用,因城市的天际轮廓线从一个城市很远的地方就可以看见,也是一座城市给一个进入它的人第一印象。因此,高层建筑尺度的确定应与整个城市的尺度相一致,而不能脱离城市,自我夸耀,唯我独尊,不利于优美、良好天际线的形成,直接影响到城市景观。高层建筑对城市局部或部分产生的影响,是指从市内比较开阔的地方,如:广场、干道、开放的水系和绿地所看到的天际线,也直接影响人民的日常生活。因此,城市天际轮廓线不仅影响人从城市外围所看的景观,也直接影响到市内居民的生活与视觉观赏。
高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响,高层建筑的位置、高度的确定,也应充分地考虑该城市尺度、传统文化,不当的尺度会对城市产生不良的影响,改变了城市传统的历史文化,也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系,如:上海市,黄浦江可谓是城市一条重要水系,原先具有宽大、雄壮的气势。但由于东方明珠塔的建成,又过于靠近黄浦江,其他高层建筑也跟着靠近黄浦江建设,使黄浦江的尺度感变小了,失去了原有的雄壮,而改变了老上海的历史与文化,从这一角度讲,东方明珠塔的建成又是一件憾事。
1.2整体尺度
整体尺度是指高层建筑各构成部分,如:裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的,关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种,但都强调整体尺度均衡的重要性。面对一栋建筑物时,人的本能渴望是能把握该栋建筑物的秩序或规律,如果得到这一点,就会认为这一建筑物容易理解和掌握,若不能得到这一点,人对该建筑物的感知就会是一些毫无意义的混乱和不安。因此,建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的,在设计时要注意下面的两点:
1.2.1各部分尺度比例的协调
高层建筑一般由三个部分组成的--裙房、主体和顶部,也有些建筑在设计中加入了活跃元,以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系,而这三个部分尺度的确定,应有一个统一的尺度参考系(如把建筑的一层或几层的高度作为参考系),不能每一部分的尺度参考系都不同,这样易使整个建筑含糊、难以把握。
1.2.2高层建筑中各部分细部尺度应有层次性
高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的,各个主要部分应有更细的划分,尺度具有等级性,才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分(裙房、主体和顶部),最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸,使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1~2个尺度等级,也不易过多,太多易使建筑造型复杂而难以把握。
1.3街道尺度
街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知,也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定,主要考虑到街道行人的舒适度,高层建筑主体因为尺度过大,易向后退,使底层的裙房置于沿街部分,减少了高层建筑对街道的压迫感。例如:上海南京路两边的高层建筑置于后面,裙房置于前使两侧的建筑高度与街道的宽度的比例为1∶12,形成良好的购物环境。
为了保持街道空间及视觉的连续性,高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致,宜有所呼应。如:在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧,为了不致造成新区高层和老区低层截然分开,沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房,高层稍后退,形态效果良好的对话关系。
1.4近人尺度
近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触,也易被人们仔细观察,也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系,不宜过大或过小,过大易使建筑缺少亲近性,过小则减小了建筑的尺度感,使建筑犹如玩具。
在近人尺度处理中,应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分,檐口、门、窗及装饰的处理,使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定,创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间,使人的心理有一个逐渐变化的过程。如:上海图书馆门前采用柱廊的形式,使出入馆的人有一个过渡区,这样使建筑更具有近人及亲人性。
1.5细部尺度
细部尺度是指高层建筑更细的尺度,它主要是指材料的质感。在生活中,有的事物我们喜欢触摸,有的事物我们不喜欢触摸--我们通过说“美妙”或“可怕”来对这些事物做出反应,形成人的视觉质感,建筑设计师在设计过程中要充分运用不同材料的质感,来塑造建筑物,吸引人们亲手去触摸或至少取得同我们的眼睛亲近感,或者换言之,通过质感产生一种视觉上优美的感觉。勒·柯布西埃在拉托尔提建造的修道院是运用或者确切地说是留下大自然“印下”的质感的优秀典范,这里的质感,也就是用斜撑制作在混凝土上留的木纹。
2、高层建筑外部尺度设计的原则
2.1建筑与城市环境在尺度上的统一
注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响,因为在城市轮廓线的组织中,起最大作用的是建筑物,特别是高层建筑,因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置:(1)高层建筑聚集在一起布置,可以形成城市的“冠”,但为避免其相互干扰,可以采用一系列不同的高度,或虽采用相仿高度,但彼此间距适当,组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处,以丰富行人的视觉观赏。(2)若高层建筑彼此间毫无关系,随处随地而起不到向心的凝聚感,则不会产生令人满意的和谐整体。(3)高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同,因为这会极大影响轮廓线的优美感。
2.2同一高层建筑形象中,尺度要有序
高层建筑设计时,应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列,在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性,不能把几种尺度混淆使用,才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。
2.3高层建筑形象在尺度上须有可识别性
高层建筑物上要有一些局部形象尺度,能使人把握其整体大小,除此之外,也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。任意放大或缩小这些习惯的认知尺度部件就会造成错觉,效果就不好。但有时往往要利用这种错觉来求得特殊的效果。
3、结语
高层建筑的外部尺度影响因素很多,设计师在设计高层建筑中充分地把握各种尺度,结合人的尺度,满足人的使用、观赏的要求,必定能创造出优美的高层建筑外部造型。
摘要:随着广州经济的迅速发展,高层建筑如雨后春笋般纷纷涌起。在多数地下室的施工中,均采用传统的正作法程序,即:开挖基坑——施工基桩——施工底板——施工地下室竖向构件——施工地下室梁板。地下室施工耗费的时间占了整栋楼相当大的比例。近几年来,一种“逆作法”施工新技术正被逐渐运用并趋于成熟。该技术适用于市区建筑密度大,邻近建筑物及周围环境对沉降变形敏感,施工场地狭窄,施工工期紧张,地基软土层厚等工程情况,对于三层及以上的地下室效果尤为明显。本文就笔者设计的一个工程作为实例介绍逆作法的应用情况。
关键词:逆作法高层建筑设计
一、工程概况
十甫名都商厦位于广州市第十甫路和第十八甫路交接处,地上十五层,地下三层,基坑深度14.3米,建筑平面约为长90米宽29米的矩形。由于场地西边为西关风情民居,距用地红线不足3米,北边为第十甫路步行街,距离约4米。规划部门明确指示,必须严格控制基坑水平位移及竖向沉降,绝不允许出现邻近房屋产生裂缝或路面开裂、下沉的情况。另一方面,甲方从商业角度出发也提出要求,一是地下室的边线应尽量贴近用地红线,以取得最大使用空间;二是要求尽量缩短工期,力求比邻近同类建筑先封顶,以便售楼。在这种情况下,逆作法施工技术便充分体现其优越性。
二、地质情况
该场地地质分布情况自上而下大致如下:
1、淤泥质粘土,流塑,饱和,平均厚度1.9米,c=10KPa,φ=6~8°;
2、中粗砂及粉砂层,饱和,松散,平均厚度7.5米,c=0,φ=28~30°;
3、粉质粘土层,饱和-稍湿,可塑-坚硬,平均厚度5米,可塑土c=30kPa,=14º。硬塑土c=31kPa,=18º;
4、全风化泥质粉砂岩,平均厚度3米;
5、强风化泥质粉砂岩,平均厚度5.5米;
三、设计思路
针对工程设计要求和地质条件,工程师结合逆作法的特点,确定了以下几个重要设计措施:
1、为了有效地控制基坑变形,采用地下连续墙作为基坑支护手段,可同时具备挡土和止水作用。利用地下室各层楼面的梁板体系作为水平侧向支撑,地下连续墙将与内衬墙一起构成地下室外墙,成为永久性构件。
2、为了争取时间,最大限度缩短工期,从首层楼面开始,向上下两个方向同时施工,争取地下室与上部结构同时完工,具体施工步骤将在下一节介绍。
3、出于逆作法施工需要,地下室竖向构件采用钢管柱。长度3层楼高,一次吊装到位。
4、人工挖孔桩从现地面开挖,为了准确安装钢管柱,钢管柱底以上的空段部分应考虑工人到桩底定位钢管柱时的操作面,一般操作面不小于60cm,故空段部分桩径为钢管柱直径加上1.2米,而基桩部分直径按承载力要求确定。
当以上几个因素明确后,设计方案便基本明朗。
四、逆作法步骤
1、施工地下连续墙。经计算地下连续墙厚度800mm,标准槽段长度6米,深度18米左右,即到达基坑底面以下3-5米,且下端进入强风化层不少于1.5米,以确保止水效果。槽段之间采用工字钢刚性接头。
2、施工人工挖孔桩。人工挖孔桩分为基桩部分与上部空段两部分。当基桩部分浇灌到桩顶设计标高以下1米时,便由工人下去安装定位环并调校水平,然后由工人在下面扶正,卡位,保证其垂直度后,在地面用十字架固定钢管柱上端,用高抛法浇筑管内高强混凝土。
3、开挖至-4.5m标高。此时地下连续墙处于悬臂状态,现场监测得最大水平位移发生顶点处,约3.7mm,平面位置在矩形长边中部。施工首层楼面梁板及上部普通混凝土柱,在平面靠近第十八甫路处预留10米X10米出土口,方便运输。
4、开挖至-7米标高,施工负一层楼面梁板及上部结构。在二层楼面梁安装吊车梁,设计该梁时应考虑吊运土方和机械时的最大荷载,负一层楼面出土口位置与首层一致。对于地下连续墙而言,首层和负一层楼面的水平刚度可视为两个铰支座。但是出土口处的槽段应设置腰梁和钢支撑。现场监测得最大水平位移发生顶点处,约5.3mm。此时上部结构施工至三层楼面。
5、开挖至-14.3米标高(地下室底板底),从-9.5米开始即采用盆式开挖,即在周边留有4.5米左右的反压土,以控制连续墙的位移,保证基坑安全。此时地下连续墙可视为下部为连续的弹性支座,上部两个铰支座的连续梁,受荷形态简化为上三角形下梯形。现场监测得最大水平位移发生在-9.7米标高处,约13.2mm。此时上部结构施工至七层楼面。
6、施工负二层楼面主梁梁格,即楼板及次梁暂不施工,以便吊土,通过主梁和腰梁系统为连续墙提供一定的侧向支承,其概念类似于对撑系统。
7、完成其余土方工作,施工底板和负二层楼面,吊出挖土机,封闭出土口。至此地下室土建主体已完工,同时上部结构也已封顶。在整个施工过程中,地下连续墙最大位移为14.3mm,位置在-11.3米标高处,远小于规范限值。基坑周边场地未发现明显下陷,邻近房屋未见明显裂缝,保护效果非常理想。
五、心得体会
在整个逆作法的设计与施工过程中,笔者从成功中获得很多经验,也碰到不少问题,现就这一工程几个关键技术问题的处理方法作了整理,以供参考:
1、设计中应进行逆向思维。在正作法中,地下室的剪力墙如核心筒、人防墙及地下室外墙等作为竖向构件承担荷载。但在逆作法中,剪力墙是先施工上一层,再施工下一层,受力模式已发生变化,故建立计算模型时应按大梁输入。
2、钢管柱与梁板的连接。本工程采用环梁节点,须预先在钢管上焊接抗剪环箍,且定位要求精确。当施工期间地下室标高发生改动时,其处理措施相当麻烦,因为现场补焊环箍操作困难,而且管内混凝土可能因温度过高而影响受力性能。
3、钢管柱吊装的垂直度控制。由于逆作法的施工工艺的特殊性,决定了地下室的竖向构件必须采用钢管柱或格构式钢柱,而吊装这一竖向构件时如何控制垂直度成为关键因素,本工程先在桩顶标高以下1米处安设一定位钢板,定位钢板有三个调节螺栓,以调节钢板水平,钢管柱中部采用钢筋制成笼状定位架,在地面也设有井字形定位木架,实践证明,这种定位方法取得较高的精度,可以满足工程需要。
4、地下室楼面梁与连续墙的连接。在逆作法工程中。内衬墙尚未完成,边跨的楼面梁一端支承在钢管柱上,另一端则必须支承在地下连续墙上。原设计思路在地下连续墙钢筋笼中预埋钢筋,地下室开挖后凿去砼保护层后,扳出钢筋与梁钢筋焊接即可,但由于施工误差及建筑方案修改,这些预埋钢筋位置偏差太大而失去作用,实际施工中采用植筋的办法解决,因连续墙中钢筋太密,将梁端弯矩适当调幅到跨中。
5、底板周边连续墙连接处止水措施。这个部位的止水成功与否对整个地下室的止水乃至使用安全有着决定性作用。本工程地下连续墙钢筋笼中与底板位置预埋一竖向钢板,浇筑底板前焊接一水平止水钢板,实际效果非常理想,底板周边未发现渗漏现象。
6、桩基类型的确定。从钢管柱安装定位的要求来看,人工挖孔桩是较好的选择,笔者曾在另一个工程中使用钻孔灌注桩,由于泥浆的扰动,钢管柱难以保证垂直度,开挖后发现偏心较大。就本工程的地质情况而言,淤泥层和砂层比较厚,本来并不适合采用挖孔桩。但是,笔者认为当连续墙进入不透水层(强风化层)并且围合之后,进行坑内抽水,在没有水压力的情况下挖桩发生涌土、流沙的可能性不大。事实证明,这一措施是有效的。
七、小结
十甫名都商厦已封顶并投入使用,从该工程实例看,逆作法与常规的施工方法相比有着不可替代的优势,例如:
1)显著地缩短了工程施工的总工期,经计算,本工程采用逆作法比采用正作法缩短了至少两个月工期,取得巨大的商业效益;
2)基坑变形小,相邻建筑物影响小,实测结果显示基坑顶点变形不足20mm,周边路面沉降量也极小,未造成不良影响;
3)可最大限度地利用城市规划红线地下空间,在允许范围内尽量扩大地下室建筑面积。
但逆作法目前仍存在一些急待解决的问题,如连续墙与基础桩间存在着不均匀沉降,连续墙槽段间的渗漏等,有待通过工程实践取得改良措施。
摘要:建筑与城市一体化设计的大背景下,高层建筑楼前广场作为建筑与城市之间的“黏贴剂”,既承载着两者之间物质与精神的交流,又为城市风貌增添亮色,发挥着十分重要的作用。所以,本文初步探讨了楼前广场在城市和建筑双重影响下的设计方法。
关键词:楼前广场;多样化;复合化;人性化
1前言——从城市设计中看待楼前广场的本质
现今城市中心区的发展,标志性的高层或超高层建筑仿佛成为一个城市和众多业主的首选,在享受其高容积率、高功率等优越性的同时,人们也在努力寻找最佳途径来解决其所带来的各种弊端,主要表现为造成交通压力陡增、给周边道路带来压迫感、使人们产生不安定情绪,从而破坏了原有城市的和谐秩序。此时,广场凭借其开放性、包容性和多样性等特点以一种特殊的形式出现在高层建筑与城市之间,使得三者达成共存互利的协议。这种特殊的广场形式多建于高层建筑周边,并与城市道路接壤,称之为高层建筑楼前广场。
然而,现状却是在寸土寸金的城市中心区,楼前广场的价值得不到体现,变成开发商追求最大商业利益的牺牲品,因此在有效行政干预的基础上,找出现有矛盾的根源,优化楼前广场设计,建造符合各方需求的广场空间,具有必要和迫切的现实意义。
2承载——楼前广场的设计方法
高层建筑楼前广场作为特定环境下的广场空间,不单涵括普通广场的基本功能,而且还应作为一把铰链将高层建筑与城市发展有机地结合起来,使高层建筑的存在不再脱离城市生活的运行轨道。因此,根据楼前广场的尺度、多样化、复合化、社会化等特性,设计方法的研究应该注意相关学科的融会贯通。
2.1尺度界定
楼前广场的规模有大有小,它的空间尺度界定是设计成败的关键之一,通常包括人与建筑、空间的关系,建筑与建筑的关系,建筑与空间的关系等等。最为直观的标准是广场空间内间距和高差对人的心理和生理所产生的影响。由于在平日生活当中,人们总是需要一种内聚的、安定而亲切的环境,所以历史上很多城市广场空间的D(建筑高度)和H(建筑间距)的比值大约为1~3之间。卡米洛·希泰(CamiSitte)在总结欧洲广场设计的手法中提出广场宽度的最小尺寸等于建筑高度,最大尺寸不超过建筑高度的两倍,可以把这一论断运用到楼前广场与高层裙楼之间的关系处理。
2.2空间多样化
楼前广场空间多样化体现在协调高层建筑与城市肌理之间的关系,减小其巨大体量对临街面带来的冲击,为人们创造出高效、实用且宜人的公共空间。日本学者芦原义信在《外部空间设计》一书中提出20~25m的模数,他认为“建筑外部空间,实际走走看就很清楚,每20~25m,或是有重复的节奏感,或是材质有变化,或是地面高差有变化,那么即使在大空间里也可以打破其单调,若单调的墙面延续很长,街道就容易形成十分非人性的”。[1]
在水平方向上,楼前广场由于受高层建筑的限制较大,因此包容性和亲和性是重点考虑对象,表现为对建筑与城市交流功能的满足和对人性需求的满足。罗布·克莱尔(RobKrier)研究了众多欧洲广场的形状,归纳总结出广场空间形状的许多形态,并指出“人”才是检验设计成败的唯一标准。所以在相对受限的场地条件下,楼前广场的设计者应该以建筑与道路的平面关系为基础,利用建筑出入口的位置、道路和场地的高差变化、简洁而有效的景观设施等元素来创造出具有独特性的平面型态,并且把人的活动作为主体进行有效引导,使之成为平面构图中最具活力的元素。
在垂直方向上,楼前广场更多是与高层建筑相结合分为上升广场、水平广场、下沉广场三种,三种形式可以独立存在也可以融合在一起。如建于1936年的纽约洛克菲勒中心广场(RockefellerPlaza)就被认为是美国城市中最有活力的广场:这个下沉式广场规模不大,但使用率很高,夏季设有咖啡座和冷饮摊,冬季则成为溜冰场,成为人们娱乐休闲的最佳场所。
2.3功能复合化
功能的复合化是指同一空间中多种功能层次的并置和交替,对于楼前广场来说,与建筑、道路等元素的相对关系是重点,系统和高效是核心,表现为如何协调好来自城市各个方面车流、人流和物流的集散问题。楼前广场相对较小的地表容量远远不能满足高层建筑的需求,因此楼前广场垂直空间的综合开发是重要手段,这样能把地表集散人流有效地分散到多个垂直交通面上,既解决了交通问题又能创造更多的公共空间,使建筑与城市的衔接由单一面变为多层面。按照垂直向的区位,楼前广场可分为:架空层、地表层、地下浅层、地下中层、地下深层等层次,这其中包括城市架空交通、地面交通、综合管线、商业、停车场、地铁等功能。以香港中环区高层建筑的楼前广场为例,可以看出越是接近地面层,其空间性质越是开放和密集,其区位价值越高,越适合发展城市公共空间。
结合我国实际国情,楼前广场的停车设计将会是功能设计中的主题,楼前广场的停车模式可分为三种:①地面停车:是最方便最有效的方式,与外部交通联系直接,能解决少量停车。②停车场与其他功能相结合布置的组合方式:例如绿地、架空底层、地下室或屋面上等等,这种形式能有效地减少停车场占用基地的面积,有助于解决大量停车。这种模式也可以有效地实现地面上的人车分离,保障交通安全。③多层的停车楼和立体车库:将水平的停车面积叠合起来成为多层构筑物,能解决最大程度的停车,但由于采用了立体式的布置,使得车辆进出变成了一种垂直运动,与外部车流衔接较为困难。考虑到城市中心区的楼前广场受场地限制通常较大,应该首先考虑后两种模式。车辆的停放方式也需要根据场地的制约而适当地选用,常用停放方式中,垂直停放和45O倾斜停放两种方式比较适合楼前广场的特点:前者常选择后退停发车,所需停车面积最小;后者采用45O交叉停放,车道无须太宽,且停车面积较小。
2.4景观照明设计
有点、线、面组成的景观系统是构成楼前广场生态系统的重要元素,这其中包括凉亭、座椅、雕塑等景观节点,绿化隔离带、欧式柱廊等景观带和水体、彩色铺地等景观面。当他们有序而合理地分布于楼前广场的时候,起到了处处有景和移步换景的景观效果。景观节点设计要考虑自身大小与广场规模的比例,不宜过大而不能突出其重要性,也不宜过小而显得拥挤。例如美国得克萨斯州威廉斯广场上的一群奔腾咆哮的野马群雕像就给人以深刻的印象。根据广场比例将马的雕塑放大半倍,经过多次试放才确定了位置,然后用喷泉模拟马踩踏水面时水花四溅的景象,使人们仿佛回到了得州早期开拓时的大草原上。景观带的运用常见于各种空间的中介面,对空间起到围合、界定的作用。成功的景观带不仅通过向人行道延展,向人们暗示他们已经进入广场之中,起到过渡作用,还能充分利用有限空间创造更多的休息空间。在景观面的设计中,喷泉以其动态的视觉和声音方面的吸引力被大家所喜爱,以长沙五一广场喷泉为例:每晚的相同时候,当喷泉开启的时候人流不断,未开启时则人烟稀少。而铺地类型的选择不仅可以界定空间范围、改变单调灰暗的地面状况,还能作为引导行人、车辆的线路标识,使其高效而有律。
楼前广场中的照明设计是利用艺术的处理手法使景观元素呈现出特殊的面貌,以达到装饰和强化环境景观的作用。在楼前广场中,对高层建筑物照明设计的整体性、层次感是重点。整体性一般是通过光的亮度变化、色彩变化来展示建筑物的特点。其设计依据是建筑物的使用功能、结构特点、风格、表面装饰材料等因素,除了单纯考虑建筑物本身因素外,还应该考虑周围其他构筑物、植物、水体等因素,以达到整体效果的完善;而层次感的产生主要是通过光线的虚实、明暗、轻重、大面积给光和轮廓勾画等手法来表现主景和配景之间的关系,需要针对被照物的造型、结构进行具体地分析。同时,对建筑物以外的元素如水体、植物、雕塑和景观艺术品的照明设计作为存托主体形象的配景,其贡献也是不可忽视的。
2.5人性化设计
楼前广场应该是一个受人们喜爱而使用率较高的公共空间,克莱尔·库珀等人在《人性场所》一书中提出:“根据对现代广场用途的调查研究,坐、站、走动以及用餐、读书、观看和倾听等活动的组合,占到所有利用方式的90%以上。”[2]因此人性化的设计是考察楼前广场设计成败的关键之一,其主要方面包括楼前广场微气候、休息设施、公共活动等方面。楼前广场微气候的设计应该考虑当地的气候特性,根据当地太阳和季风的规律确定构筑物、植物、水体等元素的位置、形态等,以便在炎热的夏天有适度的遮荫、在寒冷的冬天有足够的日照;另一方面由于临近高层建筑,受到其向下反折风的影响,有可能增强的风力对人们的步行或休闲活动造成的影响较大,因此调节容易受影响区域建筑的尺寸和形状是最有效的措施。楼前广场中的休息设施也不只是座椅的摆放那么简单,设计的时候应该考虑各式各样的座椅形式,并通过对楼前广场的使用率和使用人群的研究调查来确定座椅的数量、朝向和材质等,为不同的人群提供各种舒适的休闲场地。以使用强度适中的情况建议每30m2的广场空间至少应该有1m2的座位面积。座位的朝向应该使人们能看到不同的广场景致、在不同季节接受不同的日照程度、提供不同程度的私密性等;座位的材料以硬度适中、热容量较大的木质材料较为温暖和舒适,其他材料例如混凝土、金属、石材等作为辅助座位也可起到不同的效果,丰富场所的质感。
楼前广场中的公共活动是为整个空间注入活力的重要手段。设计人员应该考虑艺术表演、摊贩零售、商业宣传等活动场地,因此在前期设计过程中,场所可变性和灵活度的考虑也是必不可少的。
3后续——使用状况评价
现在对某个项目的建筑设计应该是一个长期的工程,因此在设计工程完毕之后,设计过程并未完成,设计人员应该从使用者的角度出发对作品进行系统评价和研究,称之为使用状况评价(PostOccupancyEvaluation,POE)。普里瑟曾指出:“使用状况评价是一种利用系统、严格的方法对建成并使用一段时间后的建筑(户外空间)进行评价的过程。POE的重点在于使用者及其需求,通过深入分析以往设计决策的影响及建筑的运作情况来为将来的建筑设计提供坚实的基础。”[2]不同于国外的大多数POE研究是由政府资助,国内的这类工作需要设计者亲力亲为,其意义在于能深刻地了解人与空间的相互作用,丰富设计成果;从各种收集到的信息中提出完善和改进建议;还可以作为项目间歇的提高。常用方法包括观察、询问、问卷调研等。例如:在实地观察过程中,试着集中至少5分钟的时间来关注每一种主要感受;亲自与使用者进行交谈,更全面地收集不同类型人的信息;发放调查问卷,题目设计尽可能直接,以方便被调查者。最后对收集到的情况进行归纳总结,成功之处运用到日后设计当中去,不足之处及时给出整改建议,再进行评价,这样才是建筑师的正确态度。
4结语
随着高层建筑日益增多及城市需求增大,楼前广场起初由经常被忽视的附属物,在设计当中出现了许多不合理的地方,设计者没有从各方面进行分析,不能获得良好的经济效益和社会效应。实际上,楼前广场是建筑设计和城市设计的重要过渡。一个经过设计者全面分析、合理选择设计手法的楼前广场,不仅能使周边建筑更加有效有序地运作,还能协调城市空间关系、增添城市亮点,使建筑和城市融为一体、共同进步、和谐发展。
1超高层建筑设计的发展趋势
我国是一个人口大国,即使资源雄厚,但经过人们无节制的使用与浪费,导致能源资源极度短缺,生态环境遭到了严重的破坏,引发能源危机。在这样的社会形势下,我们应当采取有效的技术对其进行处理,从而实现社会、环境、人口的和谐统一。建筑行业是能耗最大的行业,尤其是现代化超高层建筑工程的不断涌现,更是加剧了环境的污染。要想保护生态环境,缓解能源危机,就需要我们将绿色环保理念引入到建筑工程设计当中,通过使用新能源、节能技术,充分利用土地资源等,以此来避免能源资源的浪费,从而使建筑工程达到节能、环保的目的。
2绿色策略的设计要点
在僧多粥少的时代,人类要在越来越少的有限资源下谋求长期的生存与发展,就必须把绿色环保理念渗透到日常生产生活的各个领域中去,建筑业也不例外。随着国民经济稳步持续发展,建筑设施越来越完善,各种科学技术的兴起与发展,人们对建筑物的外在形态与内部构造都提出了越来越多的要求,而且这些要求还呈现出了一个日趋多样化的发展趋势。目前我国境内超过200米以上的超高层建筑越来越多,在城市建筑中占有很大比重,纵观这些建筑,我们可以看出,超高层建筑与传统建筑在结构结构形式上有着不同之处,它的特殊性表现在整体高度非常大。针对这样整体高度很大的建筑来讲,设计时要考虑的因素就比一般建筑要多得多,区别也很大,下面我们从空间组织和顶部的设计两方面来讨论超高层建筑设计与一般建筑设计的区别。
2.1空间组织
超高层建筑对现代城市的发展,有着非同一般的标志性意义,从某方面讲,它甚至可以代表着一个城市的发展水平高下。因此,超高层建筑的外观造型设计往往受到城市规划者的高度注重。在超高层建筑设计中,为了体现其绿色理念,达到环保节能的特殊效果,一般超高层建筑在外观上都不会采用玻璃墙,减少由于玻璃反射对城市造成的光污,同时可以起到减少高压风带和风口的作用,具有很直接的环保意义。成功且独特的建筑设计应该是突出人与环境之间的关系。如在建筑物主入口处设置一下地下式广场,与地下超市连通,这样可以有效的将地上空间引入地下,扩大了空间面积。在为公众提供一个宽敞舒适的生活工作环境的基础上,也能为枯燥呆硬的建筑起到软化与点缀的作用,增加情趣,建筑外形特征更加突出。
2.2顶部设计要求
超高层建筑顶部是构成城市天际线的重要因素之一,造型独特的顶部设计对超高层建筑的整体形象起着画龙点睛的作用,并成为林立在建筑群中区别于其他建筑的一个重要标志。运用”隐蔽”的手法:采用高高的女儿墙.精巧的屋顶,半透明的建筑材料将顶部的功能用房隐藏起来。顶部条纹在材料、色彩上和中段相呼应。主楼的平面呈切边三角形,为不等边六角形,顶部则收缩为三角形。若在顶部设置一个空中会所,集休闲、娱乐、餐饮于一体,这就达到节能、绿色、环保的目的。
3结构体系
超高层建筑高耸挺拔,但对结构设计无疑是个不小的挑战,地震作用是决定选择其结构体系的关键。显著提高工作和生活效率:超高层建筑将工作和生活设施适当集中,一般性工作和生活问题在建筑内部即可解决,极大地方便了人们工作和生活。根据超高层建筑结构的复杂程度和不规则性,确定结构抗震性能化设计的合理性能目标,采用弹性、弹塑性的方法进行分析,对结构不同部位采取不同的加强措施。
4建筑节能多元化
超高层建筑由于其特殊的结构与规模,与一般建筑在能耗上有很大出入,而且要研究它,还要综合考虑多方面的因素。在建筑设计中,单体设计与构造布局是节能的关键,在超高层建筑的设计中如何在这两方面合理合理的开发利用能源,选择耗能最低的方案进行设计,是一个亟待解决的问题。超高层建筑的能耗为一般建筑的数倍,这是个综合性的课题。包括:新能源的开发和应用,选择低能耗的设备,智能化的管理,有效利用自然资源和管理资源,使建筑和设备方面的寿命成本最小,减少污染并达到可持续发展。
5结语
作为一座城市,最具标志性的景观就是高楼大厦,看了高楼,就等于来到了城市;不论乘火车还是飞机,路过时只要看看当地的高楼,就能知道是到哪里了。随着建筑技术与建筑设备的不断更新与完善,现代都市全部高楼林立,各地的最高楼记录也在不断地被后来者所更新。在各国城市化进程不断向前推进的过程当中,超高层建筑必然是未来城市建筑的主力军,为了减少建筑对生态环境造成更快更大的破坏与伤害,绿色策略在城市超高层建筑设计中的比重大大提高,甚至占据除主体结构外最大的比例。通过对建筑内部空间的合理布局及对结构体系等方面耗能量的减少,尽量把建筑对生态的破坏降到最低程度,使超高层建筑真正成为既具时尚气息,又节能环保的城市景观特色。
作者:郭淑颖工作单位:齐齐哈尔中汇城广场房地产开发有限公司
1城市高层建筑设计所要遵循的原则
1.1整体尺度原则
城市高层建筑设计的整体尺度原则是指建筑各组成主体间的有机联系及产生的视觉效果。整体尺度原则主要强调的是建筑物整体性,在高层建筑整体性设计时要充分考虑建筑的主体、裙房以及屋面三个主要因素,将三要素有机结合在一起按照统一的尺度参考体系进行设计,而不是将三者单独地按照各自的参数体系进行设计。只有这样才能使三者有机的融合在一起,打造具有整体性的优秀建筑工程设计作品。
1.2近人尺度原则
近人尺度原则在城市高层建筑设计中的内涵是建筑物的进出口以及底层部分的尺寸大小能给人带来视觉享受的同时又能方便人们使用。其中,建筑物进出口是用户每天都要使用的部分,进出口设计质量对用户的感官刺激较大。所以在高层建筑设计时要将近人尺度设计理念充分地融入到设计思路中,合理地划分建筑物入口处的柱子、檐口、大门以及墙面的尺度,细化每一部分尺度,使每一部分尺度都能在满足用户对建筑功能性需求的基础上,又能给人们带来感官享受。
1.3细部尺度原则
细部尺度是指高层建筑所采用的施工材料的质感,是更为细腻的建筑尺度划分。在高层建筑设计时应透彻地了解人们对建筑材质的标准要求及喜好程度。一般情况下,我们对事物的评价,都是通过眼观以及手摸的方式去对事物进行进一步的了解,然后从主、客观角度对该项事物做出综合性评价。所以,设计人员应遵循细部尺度原则,采用人们能够接受的喜爱的建筑材质塑造建筑工程作品,给人们带细部尺度主要是指建筑材料的质感,指高层建筑更细分的尺度大小。
2城市建设中高层建筑设计要点
2.1高层建筑采光设计
随着人们节能减排意识的不断提高,发展节能型建筑是当今建筑工程领域发展的总体态势。高层建筑内的照明能耗比较大,如何通过有效的措施降低人工照明对能源的消耗及利用日光照明是当今建筑工程领域必须要重视的课题。目前,比较先进的日光采集系统主要有以下几种:(1)提高单位面积进光区的日光量,利用太阳光为建筑提供照明需求,可有效降低人工照明对能源消耗。(2)为了能在不增加窗户周围的阳光强度且能使其到达采光更深的工作区域,可以通过阳光发射到屋顶平面来完成。(3)在不改变建筑构造的基础上,如增大建筑窗户的面积或数量来采集更多的太阳光,而能较好地满足建筑内照明需求的同时又不会在强烈的太阳光下给用户带来不适感觉,可通过阳光直射阻挡系统来解决。该系统是利用光线的折射计反射原理为设计依据的。
2.2高层建筑的抗震设计
抗震设计是高层建筑工程设计的重要内容,抗震设计质量对提升高层建筑的抗震能力有着直接的影响。基于地震频发的现实情况,加强高层建筑抗震设计工作是现行建筑工程领域必须要关注及重视的问题。在高层建筑抗震设计时候需要注意以下要点:建筑大厅的四角及建筑外墙位置应设置构造柱,并根据高层建筑要求的具体抗震等级合理确定构造柱数量。建筑框架山墙以及纵向方向的墙体是否设置构造柱用来分担砖墙荷载;在高层建筑抗震设计前设计人员应深入到施工工地进行工程地质勘探,牢固掌握高层建筑施工所在地地质情况及发生地震灾害的频率情况,以此为依据进行高层建筑抗震设计。在抗震设计中设计人员应严格按照《建筑抗震设防分类标准》划分的设防等级进行设计不得以经验随意地更改建筑的设防等级,如果提高建筑的设防等级会额外地增加工程成本投入,而降低建筑设防等级则会降低建筑的抗震能力,一旦地震灾害来临将会对建筑及人们生命财产安全带来极大危害。
2.3高层建筑的消防问题设计
基于高层建筑楼层数多,人群分布密集,一旦因为某种原因发生火灾,高层建筑的电梯将会全部停止运行,人们只能通过逃生楼梯逃生,到达安全地带。基于高层建筑聚集人员众多,逃生楼梯空间有限,人员安全疏散难度较大,所以,如何有效快速地疏散人员至安全地带是高层建筑设计人员需注意的设计要点问题。笔者认为在高层建筑消防问题设计时,除了要在建筑工程图纸中标明各层的安全通道位置,还需要在不影响建筑整体性及安全性的基础上拓宽逃生楼梯或多设置逃生通道。当然这只是笔者的一些拙见,如何有效地在火灾发生时快速地疏散人员还需广大的高层建筑设计人员进一步地探究。
作者:刘钰单位:浙江大学城乡规划设计研究院有限公司
1关于建筑的设计
1.1建筑主体的设计随着高层建筑的不断发展,它已经不仅仅是一个建筑,高层建筑由于其体积的硕大、构型的奇妙、工程的难度,可以很好地体现一个城市的发展程度和经济水平,所以高层建筑的设计就显得非常重要。由于建筑的高度、施工的难度、结构要求、功能要求等导致了高层建筑不能很好地进行外观上的设计,有的建筑甚至会使结构形式裸露。但是,能够很好表现整个高层建筑构型的就是塔楼,它是整个高层建筑的主体部分,能够很好体现整个建筑的造型,所以塔楼的设计对于整个高层建筑的外观设计来说至关重要。世界上不同的民族、不同的国家、不同的城市都有着各自不同的建筑风格,高层建筑的设计更是不尽相同,有着各自的鲜明特点,形成了一个区域的代表、一个地方的标志,这其实也是高层建筑得以不断发展的一个重要原因。随着世界性资源短缺问题的出现,用地问题也是处于一个越来越紧张的状态,高层建筑不断发展,很多设计大师走出了创新捷径,为高层建筑的发展注入了新的活力。生态建筑的概念被更多的提起,比如气候大师杨经文就采用了“生物气候大楼”的设计理念,设计出了马来西亚吉隆坡梅纳拉大厦这一引人瞩目的建筑,其中引入了大量的植物,既有利于调节气候,还有利于人体的身心健康,很好地将建筑与自然相结合,拉近人与自然的距离,设计生态节能型建筑已逐渐成为一个趋势。高层建筑的最上层部分———顶楼———它起到了强调整个建筑设计感、个性化的作用,虽然它较少影响生态环境,但对塑造建筑的标志性、丰富城市天际线具有重要的作用,因此应根据建筑的基座、楼身等因素加以塑造。
1.2巧妙利用广场高层建筑体积非常巨大,有的建筑设计又常常追求雄伟壮观,所以常常会造成一种扑面而来的压迫感,导致人心理上的压力。在建筑设计时,设计师要考虑到这个问题,一种方法是对建筑采取后退处理的方法,另一种就是巧妙利用广场的设计,广场可以对空间的挤压感起到一个缓冲的作用。广场作为一个可以为人们提供娱乐休闲的场所,已成为一个城市的节点,一个人文活动中心。广场还可以成为一个应急避难场所,使建筑形象更加突出,与建筑合为一个相辅相成的整体,给公众留下深刻印象。
1.3运用处理方法对于建筑的底层部分还应采取一定的措施,使其更加美化、人性化、便利化。我们常用底层架空和入口缩进的方式来丰富设计空间。底层架空可以很好地利用空间,将建筑、广场、道路结合起来,形成开放空间,分散人流,缓解拥挤,为公众提供方便。而入口缩进的方法可以很好地丰富空间层次感,有效利用占地面积,缓解入口矛盾,并且容易设计出新颖感,给人留下深刻印象。
2关于规划的设计
2.1高层建筑与城市街道如今,高层建筑的身影在城市中随处可见,尤其是在一些城市发达街段,可是高层建筑由于其压迫感比较严重,再加上这些地段的人流量非常大,极容易造成交通拥挤现象,所以一定要尽量控制建筑的高度以及其与道路的距离。
2.2超高层建筑的数量超高层建筑大多作为一个城市的代表性、标志性的建筑,具有很好的观赏性。但是其经济性能、实用性能并不高,所以如果仅仅为了提升城市形象、提高城市知名度,一两座超高层建筑就可以了。
2.3高层建筑的密集度高层建筑虽然可以很好的减少占地面积,对于企业的办公行政管理等方面都有益处,但是高层建筑的密集也就意味着人群的密集、交通工具的密集,也意味着空间、交通的拥挤。此外,其造成的一些污染危害也是很严重的,比如光污染、城市垃圾污染等,所以,在进行城市规划的时候一定要避免高层建筑密集,限制其密集度。
作者:苏秀萍单位:哈尔滨市永大建筑设计有限责任公司
1目前我国高层建筑设计行业中存在的问题
建筑设计工作是建筑施工能否得以顺利完成的基础,设计的作用在高层建筑施工中尤为明显。在我国,高层建筑施工行业的起步较晚,设计的功效还远远没有发挥出来,设计人员在设计时往往只追求施工的便利而忽视了结构设计的人性化和环保性需要,这不仅造成了高层建筑施工的能源和资金的浪费,而且还给建筑使用者带来了不便,降低了高层建筑的整体社会效益。
2设计时要考虑的因素以及遵循的原则
2.1建筑设计比例要协调且要注意与周围环境的融合度
高层建筑设计与一般商品设计不同,不是只注重本身的实用性和功能性就可以了,高层建筑作为一种特殊的商品,由于其具有占地面积大,总体价值高,功能性复杂等特点,所以其设计的优劣将直接对相当大一部分消费群体产生影响,进而引起大规模的社会效应。因此设计人员在进行高层建筑设计时要从各个角度出发,注意建筑外部结构的科学性和与环境的协调性。首先,设计要遵从整体城市规划和布局结构,高层建筑较低层建筑而言其地标性更为明显,设计之前要从全体建筑群落的位置和方向考量,建筑物方向尽量与总体相一致或至少不完全相反,避免给人以繁乱或突兀的感觉;其次,对于建筑物的高度和距离远近尺度要进行科学测量和设计,高低错落的建筑群带给人以美观性享受,建筑物之间的距离要根据采光度和风力等因素来决定,距离太近会给人以窒息感并且不利于采光,距离太远则没有实现土地资源的充分利用;再次,建筑物本身楼体结构之间的位置和布局设计也要科学合理,要注意层次的划分,还要注意楼体间的造型可以适当的具有多变和另类的风格,以提升整体建筑的时代感和造型感,使建筑物外形别具一格,能够在众多的建筑物中脱颖而出。最后,建筑设计的面积和总体高度要适中,不要太庞大也不要太微缩,避免给以不舒服感和压迫感;建筑外观的材料和颜色运用也要恰当,如果是办公用楼,外观材料可以更加现代时尚,如玻璃或塑料材质,颜色也可以更为大胆和丰富;如果是居住用楼,则要体现建筑的温馨感和舒适感,材料要尽量温和低调,颜色也不宜太艳丽。建筑外观设计与周围环境的关系也是十分紧密的,现代高层建筑设计更为注重环保节能,设计时要充分考虑建筑物周边的绿化带面积,居住建筑要合理设计和扩充绿化带的面积,使整个居住环境更为宜人;建筑物朝向设计要符合采光通透的标准,在建筑材料的选择上要树立节能环保的理念,避免资源的浪费,节省总体建筑成本。
2.2设计要遵循实用性和安全性原则
高层建筑设计的科学性不仅要在外观结构上有所体现,更要充分应用于建筑的实用性设计中,首先,建筑的门窗位置设计要到位。建筑区的出入口要尽量开设在配套设施较为完备的区域,更加有利于人们的出行;房间大门设计要根据使用群体的身材状况加以综合考量;建筑物窗口设计要尽量朝阳,并设置在不同方位,以便于通风良好,保证温度适宜。其次,建筑内部高度结构和楼梯设计要科学。层级之间的高度距离要适宜人居住和使用,太高或太低都会影响人们的居住感觉;楼梯层级之间的设计距离要长短适中,中途要加设一定数量的缓台设计,避免级数过多。此外,要在建筑设计时充分考虑到降水和风力的影响,合理设计防水檐或防风加固设备的位置。根据场地所在地区的气候、地理条件、文化传统,因地制宜,以人为本,以环保化、无污染、可循环、节省能源的绿色建筑发展观念实施绿色设计。针对高层建筑的耐火等级、防火间距、防火分区、安全疏散等方面提出不同的设计要求,保证高层建筑的消防安全。高层建筑设置专供火灾时人员临时避难用的楼层。在满足人员疏散时间的要求的同时,结合高层建筑建筑面积、使用功能、人数等设置合理的避难层数量和两个避难层之间的高度。一般自建筑首层到第一个避难层或两个避难层之间不宜超过15层。在一定高度的楼层上可以设置供火灾时人员临时避难用的避难间。高层建筑设计中安全疏散通道出口的设置对于保护人身和财产至关重要。一般公共建筑不能少于两个安全出口,影剧院、体育馆等人员密集的场所要按照《高层建筑防火规范》安全出入口要求的规定计算。高层建筑设置封闭的或防烟的楼梯间应布置两个疏散方向。疏散通道设置紧急照明、疏散方向指示灯和安全出口灯。高层建筑应设置消防控制中心,建筑内部安装自动报警装置和自动灭火装置,消防控制中心对报警、疏散、灭火等控制和指挥。
3设计时的具体技术要点
一般建筑总高度超过24米的建筑为高层建筑,建筑总高度超过100米的建筑为超高层建筑。在满足拟建场地的抗震设防烈度和经济合理、安全、可靠的设计原则下,根据建筑使用功能的要求、建筑高度的不同选择框架结构体系、剪力墙结构体系、框架--剪力墙结构体系、框--筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系等相应的结构体系。在进行合理的结构选型前,应该尽量确保高层建筑结构平面简单、规则、对称,避免凹角和端部楼梯、电梯间,协调构件的布置以便保证与主体结构连接的可靠性。为了保证结构刚度整体稳定、承载能力、经济合理性,控制高层建筑的高宽比至关重要。时代的发展、技术的进步,以中央核心筒为主流的高层建筑拔地而起。高层建筑的筒体位于几何位置中心,将建筑的质量重心、刚度中心和型体核心三心重合,加强了结构受力和抗震。结构设计将垂直交通和设备用房等分散布置周边,以分散的多个外核空间构成模式推向新的高度。根据空间作用的计算机分析法和相关软件进行建筑空间整体结构计算和分析。选用合适的计算单元对高层建筑的转层、加强层进行分析。体型复杂、结构布置复杂的高层建筑采用两个或两个以上的结构分析软件进行计算、比较、校核,针对较不利的结果进行结构设计。高层建筑经过砼结构施工、砌体建筑施工、初级装修施工、二次装修施工建成。在高层建筑土建、装修施工阶段人、财、物、机各生产要素的优化组合。根据动态组合原理和各专业阶段特点,合理组合各生产要素,有序协调与配合完成高层建筑的建设。
4结束语
高层建筑设计需要衡量多方面设计因素,如建筑本身结构的合理性和实用性,与周围环境的协调性和美观性,最重要的是人的宜居性,设计人员在设计时要做足环境条件的考察和对目标居住群体的调研工作,在设计时发挥专业的设计技术水平,才能打造出精品的建筑设计工程。
作者:陈晖单位:厦门信达房地产开发有限公司
1高层建筑设计的策略
1.1高层建筑朝向设计
对于高层建筑设计来说,首先要考虑到的就是优化建筑位置和朝向设计。建筑位置方面主要是针对高层建筑对城市环境的影响,朝向设计方面主要考虑的还是光照的问题,因为阳光是一种很好的能源材料,有效的加以利用,完全可以满足一部分取暖需要。但是就目前的资料来看,每年接收的能量高达60多亿千瓦,如果不能够很好地利用这一部分的资源,从某种程度来说这无异于是最大的浪费。阳光不仅是一项有效的清洁能源,还有益于人的身体健康,对于城市高层建筑节能设计来说,有着重要的意义。在一些比较寒冷的地区进行城市规划的时候应该遵循日照的原理,合理的确定建筑朝向和位置问题,尽可能地使每栋建筑都能够最大限度地接受太阳辐射。所以说,建筑的方位和节能有着非常大的关系,不同的季节、不同的朝向的建筑物所得到的太阳辐射也是不同的,其损失也是不一样的;应该在确定建筑方位的时候考虑环境因素,更好地确定日照时间,同时要把建筑南向开窗面积设计的尽可能大,满足采光的同时,保证建筑能够更好地吸收阳光,保持室内舒适的环境。
1.2高层建筑门窗保温隔热问题
门窗的保温隔热问题,在建筑围护结构当中,和屋面、墙体相比较来说,门窗的保温隔热能力一般还不是很高,在实际的设计中可以通过增加窗户玻璃层数、窗板等一系列方式加以改进。除此之外,还要保证墙体的保温隔热,在高层建筑当中墙体是外围护的主体结构。就目前我国多年以来墙体外围建筑来说,都是采用单一的材料,比如说加气混凝土墙体或者是空心砌块墙体等。但是因为最近几年对于建筑节能的需求程度越来越高,其单一的材料导热系数变得越来越大,一般为高效保温材料的30倍以上,完全不能够满足隔热的要求;所以要采用承重材料和高效的保温材料组成复合的墙体,其优势就在于能够保证墙体不会过重,还能够保证承受一定的重量,保证其保温效果良好,所以一般发达国家都会采取这样的方式。如果我国想要达到节能的指标,就应该采用复合墙体,切实做好外墙保温的工作。采用外墙保温技术,是因为保温层置于建筑物围护结构的外侧,在一定程度上缓冲了季节变化而导致结构变形所产生的问题,其避免了霜冻、雨水、暴雪等循环性的破坏问题,减少了一些大气污染和有害气体的侵蚀。研究表明,墙体和屋面保温隔热材料选取很重要,只要选择恰当,厚度在合理的范围之内,其外保温就可以防止和减少墙体和屋面的温度变形现象,在一定程度上可以有效的消除常见的裂缝问题,不但提高了主体结构的使用寿命,同时还减少了长期维修的费用。合理的外保温做法改变了墙体潮湿的情况。通常情况下,内保温应该设定一定的隔汽层,然而在采用外保温的时候,因为蒸汽渗透性高的主体结构材料往往在保温层的内侧,所以要合理选择保温材料,墙体内部才不会出现冷凝的现象,而且不需要设立一定的隔汽层;其结构层的整个墙身的温度都会提高,从而降低了它的含温量,所以说改善墙体的保温性能是非常重要的。
1.3保温墙体保持室内温度平稳
在一定程度上保持室温的稳定,对于家里有老人或者孩子的家庭来说非常重要,如果室内的温差过大,就会导致老人和孩子生病。利用保温墙体,因为其蓄热能量较大的结构层在墙体内侧,当室内受到不稳定热作用的时候,其室内温度会上升或者出现下降的现象,墙体的结构层能够在一定程度上吸收热量或者是释放热量,很好地控制了室内温度的变化,所以才会出现有利于保持室内恒温的现象。另外一点就是这种节能技术有利于对旧建筑物进行改造,在一定程度上会满足节能的需求,所以对旧房进行节能改造,已经是政府计划之内的事情了,但是和室内的保温相比较来说,采用外保温的方式对旧建筑物进行改造,能够节约成本,而且可以避免拆迁的现象,不影响居民的正常生活。
2屋面保温隔热的设计
从屋面角度进行分析,其保温节能设计也是非常重要的。屋面是外围结构中的一个重要组成部分,对于这方面的设计也是非常必要的。据材料统计,目前大多数采用的都是倒置式的屋面,将传统的屋面构造中的防水层和保温层进行颠倒,并且将防水层放置到了保温层的下面从而来提高屋面保温隔热的性能。这对于提高抵抗夏季外热作用的能力显得特别重要,在一定程度上减少了空调耗能问题,而且近年来南方的一些城市也采用了城市建筑实行屋面绿化,从而降低建筑消耗。
3采暖系统的节能设计
对于城市采暖系统的节能设计可以从几个方面说起,首先其有一定的优势,就是因为城市供暖事项、城市集中供暖制度和区域供暖制度,在一定程度上能够提高其热效率。其次在管网系统当中,要设立相对应的平衡阀,这样能够使得管网系统起到一个平衡的作用,和没有安装平衡阀的不平衡系统比较来说,在这种情况下,降低室内供暖区域的平均温度,可以从一定程度上节约能源。
4结语
近年来随着我国可持续性发展战略的实施,人们的环保理念不断提高。节能降耗一直就是我们发展的重要课题。在高层建筑的设计中,充分发挥节能理念,对我们未来的建筑发展有着至关重要的作用。本文结合实际,对节能技术在高层建筑设计中的应用进行了探讨,提出了很多笔者自己的意见和想法,为我国节能技术在高层建筑设计中的应用和发展提供了一定的借鉴。笔者相信,在我们的共同努力下,不久的将来,我国节能技术在高层建筑设计中一定会取得更大的发展。
作者:姚小华单位:湖南武冈市建筑勘察设计院
1节能布局
我们经常说到“寒地建筑要像花朵一样开向阳光”,其主要是指从高层主体的建筑平面空间布局与朝向选择、建筑围护结构材料的布局等两方面来考虑建筑节能问题。寒地高层建筑的围护结构本身就应该是一种节能布局形式,主要表现在主体的外围护结构材料的节能布局方面(简称材料的节能布局)、建筑主体空间的节能布局(简称空间的节能布局)。
1.1空间的节能布局
太阳拥有巨大的辐射能量。“据有关资料分析,每年地球接收的太阳能量有60亿千瓦。……从某种意义上讲,地球本身就是巨大的太阳能接收器。”由于太阳高度角的原因,寒地住区建筑的南北向室内空间形成明显的冬暖夏凉的特点,且南北空间室内温差能够达到3℃左右。通常情况下,人们希望停留在南向空间中,因南向空间的热舒适度更加宜人。因此,在寒地住区建筑布局中,人们十分珍惜阳光所带来的温暖及舒适度,设计师应关注阳光对于寒地住区建筑节能问题的影响。在寒地住区的住宅建筑规划中,应充分考虑日照问题,尤其是住宅建筑单体的布局和朝向选择方面,应使住区建筑单体的布局和朝向能够实现接收最大量的太阳辐射热能。“如北纬40°~45°地区,冬天建筑的朝向所得到的辐射能量几乎比夏天多2倍。而在夏天,东、西向所得到的能量比南向多2.5倍,不同朝向及不同季节,建筑物所得到的太阳辐射热能量不同,热损失也不同,尤其是在冬至前后,由于太阳高度角低,房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多。”在寒地住区建筑单体及群体布局时,首先应考虑环境、气候等因素,按不同地区的太阳高度角情况进行住区建筑的日照分析,获得每日冬季日照时间。在围护结构布置时,建筑南向开窗的面积应尽可能大些,这样可以充分接纳阳光进入室内。在满足采光条件下,北向和西向的建筑开窗面积可以小些,减少热损失,保持舒适的室内热环境。这一点在东北传统民居中就有充分体现(见图1),可以在传统民居中看到的节能思想主要有:第一方面,传统房屋南、北向开窗面积的差异显著,南向开窗面积大,利于获得更多的阳光,北向开窗面积小,便于防止冬季冷风渗透,减少能量损失;第二方面,居室内设置冬季储存蔬菜的地下空间(俗称地窖或菜窖),它从调节室温的角度,可以利于冬季室内升温,夏季室内降温;第三方面是塑料大棚的围护墙体设置也考虑了南向光线的获得及北向冷空气的防护问题;另外,还有屋顶采用的木屋架及室内顶棚与屋面之间的构造层次的处理等方面,都有利于冬季保温及夏季隔热。从以上几个方面可以看到,东北传统民居中具有许多朴素的节能思想,这对于寒地住区建筑的节能设计都将产生积极有效的影响。
1.2材料的节能布局
高层建筑主体布局中应考虑建筑的功能需求,哪些空间须布置在较好的朝向,需要接收大量阳光,根据实际需要其围护构件可以尽量做得通透些,更有利于吸纳光线,阳光与景观都从这一侧被引入建筑中。相反,寒地高层建筑有些空间不需要日照,对阳光没有严格要求或不需要布置在有利朝向(南向或东向),根据实际需要其建筑围护构件可以尽量做得厚重些,可以更有利于抵御冷风渗透,具有足够的保温能力,后者就涉及到材料的节能布局问题。材料节能布局是指高层建筑的围护结构在设置时通透与厚重问题的思考。要把建筑中好的朝向尽量安排适宜接收阳光、视线无遮挡、私密性不严格的空间,如寒地住区高层住宅的起居室、书房、健身房等,就比较适合,它需要选择通透性的材料,其节能原理如同花房一样,气密性、保温性和隔声性等均较好的玻璃材料便成为设计师的首选,将其做成幕墙,不仅可将阳光全部接收进入,也可以起到一定的屏挡、围护作用。
2平面及体型的节能选择
在寒地住区高层建筑中,建筑单体的外围护墙体的耗能基本上占建筑整体耗能的1/4左右,也就是说,通过墙体、楼面、门窗等渠道,将能量从室内源源不断地运送到了室外。笔者认为,在建筑形体设计时,一定注意减少形体变化,尽量让平面做到“抱团”“紧凑”。当采用这样的平面形式后,建筑单体的外露墙体与楼板的面积会大量减少,同时,很好地控制了建筑的体形系数,建筑耗能也会相应地随之减少,如某些建筑的圆形、椭圆形、六边形等平面就是比较理想的形式。因此,基于寒地住区高层建筑的节能考虑,在住区高层建筑的形体设计时,应注意不宜复杂,减少变化与分支,尽量“抱团”处理。高层建筑的平面形状千姿百态,最基本的是正方形、矩形、三角形、圆形、菱形等,或是上述形式的变体和组合体,选用哪种平面主要取决于总体构思、设计对象的功能、技术条件和自然气候与环境等因素。作为建筑师应努力创造出新颖别致、与众不同的建筑形象,采取功能与内在性格相一致的形式,并与周围多种环境要素相协调,给建筑和城市带来生机。通常情况,寒地高层建筑平面选型要像一个“熨斗”形,它是一种节能型平面。“熨斗”形是三角形与圆形的结合形,锐角形成两条竖棱线锋刃尖利,其锐角多做切角处理,形成三短边的折面小山墙,在空间占地和体形变化上产生奇特的视觉效果。圆形是最完美的图形,以最少外墙长度得到较大面积,比同面积的方形平面的外墙长度减少10%。在体积相等时,比正方体体形的建筑外墙面积减少约8%,所受风力比类似矩形或方形少30%左右。“熨斗”形平面集中了圆、三角形的优点,具有奇特的视觉艺术效果,所受风力比其他平面形状少、外墙比同面积(或同体积)的方形或矩形的长度少。
3围护墙体的节能设计
3.1外墙采用轻质高效保温的外保温设计
寒地住区高层建筑的主体结构常采用框架或剪力墙结构,有时短肢剪力墙也应用于小高层住宅中。为减少主体结构荷载及满足保温、隔热需要,围护结构填充墙多使用轻质高效保温材料。常用做法包括:粘土多孔砖及粘土实心砖的复合墙体、陶粒混凝土空心砌块、空心砖岩棉夹心复合墙体等。住区建筑的围护结构墙体保温可分外保温和内保温等两种方式,存在的问题较多,如冷凝水、节能效果并未达到设计要求等。
3.2减少轻质保温材料的使用
寒地住区高层建筑的围护墙体不宜采用轻质保温材料,主要是指外保温的聚苯乙烯泡沫板及岩棉板等。究其原因是轻质保温材料的寿命与强度同建筑主体结构的寿命不能达到同步,一栋多层住宅寿命可以是50年,小高层、高层少则70年,多则上百年。在使用年限及强度方面,笔者认为轻质保温复合墙体存在不足:首先是抗震性能及整体性差,与建筑主体结构构件的连接不好;第二方面是饰面材料受限,因其不能承受外部装修贴、挂,材料本身不能承受较大荷载,在外墙上实现不了贴挂石材、粘外墙砖及安装装饰构件,像铁艺护杆等;第三方面是加工、装修受限,有振动的凿、刨等装修施工不能承受;第四方面是外饰面效果较差,在饰面施工不精细时,从外观上甚至能够看到保温材料的轮廓形状,很不美观,不及外墙砖及石材等的饰面效果,有时墙表面易出现裂纹,安装不好会出现大片剥落;第五方面是出现冷桥,在复合墙体中,由于钢筋混凝土的框架梁柱、剪力墙等部分构件的嵌入,墙体内容易造成冷桥,致使出现保温、隔热的薄弱环节,这部分热损失约占整个建筑的5%~13%;第六方面是安全性差,这些复合保温材料分布于建筑外墙的外保温的位置,甚至窗台外侧,在室内装修施工作业时,容易误认为是墙体的实体部分,存在不安全隐患。因此,寒地住区建筑外墙材料若采用轻质保温材料时,则上述内容应得到关注,采取有效的构造措施加以克服。
3.3采用的混凝土空心砌块
该类材料保温效果好,又具有一定强度,弥补了轻质复合材料墙体的一些缺陷,在欧、美各国采用混凝土空心砌块方面取得了不少研究成果。美国的TB型保温隔热复合砌块将砌块分成内、外两块,中间夹有1in~2in厚的高效保温材料;“芬兰研制的一种空心砌块,空隙之间填入聚氨酯保温材料,300mm厚,传热系数K=0.25W/(m2•K)~0.28W/(m2•K),某些欧美国家50%左右的建筑已应用多种形式的混凝土空心砌块。”
4新技术的节能运用
太阳能、风能等作为一种清洁的绿色能源,在建筑领域具有非常广泛的应用前景。在寒地住区的高层建筑设计中,也要尝试这些能源的应用,如被动式、主动式太阳能的利用,还有零能耗技术、地源热泵技术、生物质能技术、水资源的循环利用、屋面植被化与自然绿化等,这些新技术的应用既可以推动可持续战略走向实施,又是时代与社会发展、节能减排的必然结果。
5结语
从寒地住区高层建筑主体的空间布局、体型选择、围护结构设计、新技术运用等方面来尝试解决寒地住区高层建筑的节能问题,希望能够深刻认识高层建筑的未来节能设计方向,指导我们今后的建筑设计及工程实践。
作者:牟晓梅戴路滨孙清军单位:黑龙江科技大学建工院哈尔滨工业大学建筑学院