时间：2023-06-01 11:33:03
导语：在高层建筑平面设计的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
中图分类号：TU241.8
文献标识码：B
文章编号：1008-0422(2010)10-0118-03
1前言
高层住宅无论从平面形式还是从外部形态上，都有别于高层公共建筑，这是受到内在功能特性限定的。在现代建筑设计理念中，住宅建筑始终是与实用经济原则紧密相联的，平面和外观都不能脱离功能而独立存在。
当今住宅平面的功能组织原则是将不同性质的用房划分为或私密或开放的区域，私密的区域是指个人的居住区域，包括每个家庭成员的卧室；开放的公共居住区域包括起居、餐厅、进厅、工作或娱乐区域，以及单元所属的室外空间如阳台等。
2高层建筑概述
2.1高层建筑定义
高层住宅属于高层建筑范畴，但是，由于居住建筑的特殊性，高层住宅并没有严格采用高层建筑广义上的定义标准，而是根据自身特点制定其相应的标准。我国根据先行住宅建筑设计规范规定七层及以上的住宅或住户入口层楼面距室外实际地面的高度超过16m以上的建筑必须设置电梯。各类建筑按层数划分如下：1至3层的住宅为低层住宅、4至6层的住宅为多层住宅、7至9层的住宅为中高层住宅、10层以上的住宅为高层住宅。从2002年4月起，全国部分地区调整地方住宅设计规范，修改了中高层住宅的范围，把7到12层的住宅定义为中高层住宅，把12层以上的住宅定义为高层住宅。
2.2高层建筑平面分类
2.2.1高层住宅的上部住户。日常出入完全要依赖电梯，根据电梯的位置、消防楼梯的位置和形式，以及水平交通走廊的有无和形式，住宅被分为单元式、独立式、走廊式和组合式。
对于一般的家庭型住宅，不论采用何种形式都可以满足要求：超高层住宅由于在结构上追求合理性和确保容积率的必要性，所以寻求简洁紧凑的平面。在交通方面，中央核心筒式、面对中庭的廊式比较多。
2.2.2根据平面的形状，不同的住宅平面布局可以归结于以下的基本形式：板式住宅一同进深相比开间较长的住宅、点式住宅一同平面规模相比高度较高的住宅。
2.2.3根据住户形式，不同的住宅平面布局可以归结于以下的基本形式：面层住宅，是指所有的住宅功能位于同一平面层上：双平面层或多平面层住宅，是指所有的住宅功能位于不同平面层上。
3 高层住宅平面布局与功能设计探讨
3.1卧室区域设计
3.1.1设计基本原则
卧室区域主要包括家庭成员的卧室及附属的浴厕区域，需要考虑的一是房间的安静，二是好的朝向，三是浴厕的管道设备单元。若希望保持卧室的好朝向，我们所以必须要有取舍。将辅助房间放到北面，包括书房，必要的时候也需要牺牲一间卧室的南朝向换取起居室的日照。
卧室与浴厕区域连接的紧密程度，主要取决于家庭单位的大小和平面条件。在供1―2人小家庭居住的平面布局中，浴室和厕所通常可由公共活动区域直接通达：在面积较大的住宅平面中，单独的卧室区域与浴室联系越紧密，浴厕就越远离入口区域，势必造成独立的管道设备单元。
3.1.2设计手法
两间以上的卧室相互连接，形成较为独立的区域，通常位于起居区的后部，远离人口，这是住宅平面设计中常用的手段，有利于动静分离，并自然形成白天与夜间活动的分隔。卧室可以一宇排开、房门直接开向公共区域，也可以相对设置、房门通过共用前区联系公共区域，或是所有房门开向一条内走道。以此联系私密区与公共区。
由于不同家庭成员的卧室总是采取就近原则布置，反而提供了另一种灵活性，即与人口区域相联的独立卧室犹如一套附加的单元，与其他卧室隔着起居区域相对而立。这个卧室可以被用作儿童房、客房、工作室等，无论喧哗或是夜间使用，都不会对主卧室造成太大影响。这问卧室还可以结合入口的洗手区及卫生间布置，有三间卧室以上的住宅平面尤其适台卧室区域的再分隔。
3.2起居区域设计
开放的起居区域主要包括起居室、餐厅、进厅、工作或娱乐区域，空间如阳台等。起居区域的组织方式主要考虑的是房间的进深、朝向以及使用功能便利等。贯穿式起居的好处在于不仅使起居区域有均匀的日照，而且便利了组团转角处平面的布局。
一般情况下，人们并不愿意展示未经整理的厨房，开放式的厨房仅在没有工作压力的情况下才受人欢迎：同时由于中餐的烹饪方式带来大量的油烟，直接对外的开窗以及与其他功能区域的分隔门受到使用者的欢迎，这种平面多用于面积较大的户型。
就餐区域功能退化，缩小至厨房的一个区域，而起居室则拥有了更为完整和开阔的视觉空间。此种布局多用于2人家庭住宅中，居住者有职业无小孩，做饭只是出于兴趣爱好偶尔为之，对起居区需求更大：还有一种情况是高层住宅结构造成了厨房面积过大，结合就餐区可以达到更高的面积利用率。
这种组合形式在满足中式厨房对油烟隔离的要求的同时，厨房后部的就餐区设置在平面中自然采光最弱的区域，借助客厅及厨房两个方向的间接采光达到照明目的。在高层住宅中，有限的外墙势必造成内部采光的匾乏，此种平面以其采光及封闭厨房特有的优势得到了最广泛的应用。
3.3交通区域设计
高层住宅平面的交通联系包括两部分，一是联系高层内部住户与室外空间以及各住户之间的交通形式，户内交通与住宅单元的平面布局的关系，主要体现在流线组织方面。高层住宅相对于多层住宅而言，交通区域需要得到更多的重视。设计师很容易把注意力集中到住宅的使用功能上，而对它们之间的流线组织轻描淡写，以至于交通面积过大造成浪费，或是穿越式交通破坏房间完整形态等。户间交通主要指住户从室外到进入户门前这段流线，它包含有室内外空间过渡、垂直交通联系、水平交通联系等部分。
3.3.1户内交通
3.3.1.1内走道式
内走道式一交通空间脱离房间独立存在的平面形式，早期的内走道为所有房间的连系通道，起居室、餐厅均为独立封闭房间。现在起居区域开放，使得内走道更多的应用于卧室区，因此此种布局主要适用于双朝向开间多的板式高层。
3.3.1.2包厢式
包厢式一公共性的生活区域同时也是内部交通的结合区域，由此通达各个独立的房间的平面形式。
3.3.1.3入口分流式
入口分流式―通过入口区将主要居室分离，一部分朝南，一部分朝北，所有用水房间都集中在居住性能最差的中央区段，从而使各居室都有与户外的接触面。
3.3.2户间交通
在高层住宅中，可使用的户间交通联系方式有单元式、独立点式、廊式、组合式等。我
们需要以基础调查的资料为依据，明晰居住者的生活意象，并根据高层住宅的高度、结构性能、经济性等条件来选择不同的交通组织方式。
由于高层住宅的垂直交通以电梯为主、楼梯为辅，在建筑高度为24m的范围内，消防云梯可以起到第二条逃生通道的作用；超过24m并且低于32m的时候，可利用安全楼梯间进行疏散：超过这个建筑高度则必须安装第二座电梯。在小高层住宅中，单元式住宅形式较为普遍，住宅平面的设计很大程度上继续沿用多层住宅的设计手法；12层以上的住宅则更多的选用独立点式或廊式等连接方式；超高层住宅为了追求结构合理性和确保容积率，以独立点式及面向中庭的廊式较多。
4 高层住宅平面布局与户型设计探讨
随着社会经济的发展，住宅平面发展至今历经了很多次变革，一方面居住模式在改变，另一方面家庭成员结构也在改变。住宅对社会的发展是极为敏感的，但是由于住宅的高度耐用性(住宅结构、材料寿命50～100年)，也最容易落后干社会发展的步伐。落后于居住模式的发展更新。
4.1一室户户型
一室户通常是指65m2以下，具有一间卧室的户型。由于高层住宅电梯井及设备问分摊面积较大，一室户的建筑面积相对多层住宅而言略高，可以达到70m2。由于一室户住宅仅供单身汉或年轻夫妻居住，起居室与卧室的私密性在程度上相当，所以不需要象其他户型一样加以分隔。各区域紧密结合成一个宽敞的空间整体，可以大大改善小住宅的空间质量。
一室户平面设计的基本原则是食寝分离。通常情况下，起居与就餐结合成起居就餐区，而当面积低于40m2时，多采取将起居与睡卧结合、餐桌并八厨房、厨房简化为开放式烹调台等方式，达到面积的紧缩化。
4.2二室户户型
二室户通常是70-90m2的，具有两间卧室的户型。二室户较一室户而言，是面积紧缩型家庭住宅的代表，它提供了更为灵活的居住形式，满足了2-4人居住的可能性由于居住人数的增多，各自需要独立的私密空间，分户门成为必须。卫生间视需求可与厨房分离，服务于卧室区域。在面积较为宽裕的情况下，餐厅从起居室中脱离出来，靠近厨房，形成餐厨区域。两室套由于面积紧凑，多用于塔式高层住宅中，仅有个别高标准住宅使用单元式交通联系。
4.3三室户户型
三室户通常是指90-160m2、具有三间卧室的户型。三室户是当今国内家庭住宅的主流户型，满足了最广泛的3口之家居住需求。
在功能方面，除主卧、次卧外增加了书房(客房)，根据需要还可增设主卫，餐厅的地位有所上升，一般与客厅有明确的空间分隔。卧室数量增多，可进行卧室区域再划分等。
对于面宽小于进深长度的实例，通常情况下正面仅有二开间宽度，进深可达15m，用于双侧采光或三侧采光的单元式条形住宅中。
4.4四室户及以上户型
本文主要介绍160m2以上的，具有四间卧室以上的超大户型。若是所有房间置于同一平面层，过大的单元面积势必影响到标准层的布置，将二者合并考虑是比较理想的解决办法，如果所有房间分布在不同平面层，则可大大缩减单元占地面积以及室内流线，较中小户型而言有无可比拟的优势。
关键词:平面不规则；结构；构件设计；结构整体计算；设计措施
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
随着建筑行业的迅速发展，建筑高度也不断增加，建筑类型与功能也越来越复杂，人们的思想观念不断更新，出现了一批平面或立面不规则建筑。平面不规则建筑指的是扭转不规则、凹凸不规则以及楼板局部不连续。它们的出现既给城市建筑带来了崭新的面貌，同时又给结构设计人员提出了严峻的挑战。因此，如何遵循规范精神，对平面不规则建筑结构进行设计与计算分析，使结构的安全性得以保证，从而满足建筑的使用功能和安全，成为工程设计中必须解决的重要课题。
1 工程概况
某建筑工程，建筑面积11457.2m2，地下1层，地上21层，建筑总高度66.24m，地下层1～地上层3为商业广场，层高3.6m，层4～21为住宅，层高3.0m。地下层1至地上层2近似为矩形平面，外轮廓尺寸约为25.8m×24.1m，层4以上楼层平面局部收进成“凸”形平面。
工程采用框架-剪力墙结构，存在平面不规则、扭转不规则、楼板不连续、竖向体型收进等抗震不利因素，为不规则高层建筑，须进行抗震设防专项审查。合理布置剪力墙以减弱结构的不规则程度，缓解竖向刚度突变部位和平面薄弱环节在地震作用下应力和变形的集中程度，对薄弱部分进行中震不屈服分析并采取适当的抗震构造措施，提高结构在强烈地震作用下的抗震性能。
2 结构和构件设计
2.1 结构形式
工程设计利用楼、电梯间设置核心筒，在框架柱内嵌入剪力墙形成框架-剪力墙结构，该结构形式在较好地满足下部商场和上部住宅建筑功能的同时，保证了结构竖向抗侧力构件的连续，具有良好的抗侧刚度和抗扭性能。
2.2 结构平、立面布置
核心筒剪力墙布置时，纵、横向剪力墙力求均匀对称并互为翼墙，并保证筒体角部墙肢的完整性，提高核心筒的抗震性能。通过优化调整建筑物周边剪力墙墙肢长度和厚度，实现结构质量中心和刚度中心的接近或重合，减小结构的扭转效应。
2.3 地下室设计
地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，板厚为180mm，楼面钢筋双层双向配置，配筋率为0.25%。地下层1柱的配筋按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(简称抗规)第6.1.14的规定加强。
2.4 上部结构主要构件设计
(1)剪力墙的设计
核心筒周边和结构剪力墙厚度从下往上分别为350，300，250，200mm，对应的剪力墙端柱及框架柱的截面尺寸分别为700，600，500mm，混凝土强度等级分别为C40，C35，C30。
(2)框架梁、暗梁和次梁的设计
嵌入框架柱之间的剪力墙在楼面位置设暗梁，暗梁宽度为墙宽，高度取墙宽的两倍且不小于600mm，该暗梁参与结构整体计算并按框架梁计算配筋。核心筒区域剪力墙设边框暗梁，宽度为墙宽，高度为墙宽的两倍，该暗梁按抗震构造配筋。
(3)楼板设计
竖向体型突变部位及上下1层的楼板厚度分别为150，130mm，双层双向配筋，配筋率取计算值且不小于0.25%。
3 结构整体计算分析
3.1 结构计算参数
该工程设计使用年限50年，抗震设防烈度为8度、第三组，设计基本地震加速度值0．2g，抗震设防类别为丙类，建筑场地类别为Ⅱ类，特征周期为0.45s，多遇地震影响系数最大值0.16，罕遇地震影响系数最大值0.9，抗震等级为一级。50年重现期基本风压0.30kN/m2，地面粗糙度B类。楼面恒荷载按实际计算:活荷载卧室、起居室楼面2.0kN/m2，楼梯间及前室3.5kN/m2，电梯机房7.0kN/m2，卫生间2.0kN/m2，厨房2.0kN/m2，阳台2.5kN/m2，上人屋面2.0kN/m2，不上人屋面0.5kN/m2。
3.2 计算结果分析
结构整体分析采用SATWE(2010版)软件。
(1)振型数与周期比
结构计算振型数取15个，X向的有效质量系数98.66%，Y向的有效质量系数99.92%，满足高规第5.1.13规定。
结构第1振型为X向平动，第2振型为Y向平动，第3振型为扭转，T3/T1=0.7761，满足高规第3.4.5规定。前3阶振型周期结果见表1。
表1 SATWE整体分析的振型和周期
(2)风荷载和地震作用下的结构层间位移
风荷载和地震作用下的结构层间位移计算结果见表2，可见结果满足高规第3.7.3条的规定。
表2 风荷载和地震作用下结构层间位移角
(3)总质量和最小剪力系数
结构总质量为15104.859t。X向最小剪力系数5.09%，Y向最小剪力系数5.26%，满足抗规第5.2.5条最小剪力系数≥3.2%的规定。
(4)平面规则性分析
在双向地震作用和考虑偶然偏心的地震作用下最大弹性层间位移和楼层平均层间位移之比的最大值为1.32(X向)，1.16(Y向)，满足抗规第3.4.5条的规定。
(5)竖向规则性分析
结构各层侧向刚度与相邻上一层的侧向刚度比的范围为0.979～1.2833(X向)、1.0～1.3321(Y向)，满足高规第3.5.2条该值不宜小于0.9的要求。结构竖向无薄弱层。底部嵌固层(地下层1)与地上层1侧向刚度比为2.3465(X向)、2.3662(Y向)，满足高规第3.5.2条该值不宜小于1.5的要求。
(6)下、上楼层抗剪承载力之比验算
本工程结构各楼层其上一楼层抗剪承载力与本楼层抗剪承载力的比值范围为0.900～1.340(X向)、0.900～1.330(Y向)，满足高规第3.5.3条关于A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层层间受剪承载力的80%的规定。
(7)结构整体稳定性分析
工程结构X向最小刚重比为10.08，Y向最小刚重比10.09，均大于1.4，建筑的整体稳定性满足高规第5.4.4条的要求。
(8)抗倾覆验算
Mr/Mov计算值见表3，结果满足高规第12.1.7条在重力荷载代表值与水平地震作用标准值作用下，高层建筑基础底面不宜出现零应力区的要求。
表3 Mr/Mov计算值
4 结构的不规则情况和设计措施
4.1 楼板不连续
为提高楼板削弱区域抗震性能，竖向体型突变部位的楼板在该区域的厚度取180mm，其他楼层的板厚在该区域分别增加30mm，该薄弱区域楼板钢筋采用双层双向通长设置，配筋率不小于0.30%。楼板边缘设扁梁，扁梁上部纵筋直锚入楼板内，锚固长度按照抗震要求确定。
4.2 凸凹不规则
本工程层4～21平面凸出长度为11.3m，大于平面突出方向结构总长度(22m)的51.4%，按照高规判别为凸凹不规则。结构设计时对平面尺寸突变位置的楼板厚度和配筋进行加强。
关键词：高层建筑；不规则；平面；结构设计
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
本工程帝宝花园为吴江市汽车站西侧地块住宅区，本项目用地面积92113平方米，总建筑面积为138169㎡(未包括地下部分)。其中高层住宅建筑面积为75040.1㎡，多层住宅建筑面积为38461.9㎡，低层住宅建筑面积为16969㎡，商业建筑面积为6380㎡，物管用房建筑面积为968㎡，社区服务用房建筑面积为350㎡。地块内布置了9幢11-17层高层住宅楼、数幢5-6层多层住宅、数幢2-5户的低层住宅及一幢4层的商业，另结合绿化和商业布置4处配电房和燃气调压站等附属建筑。高层建筑地下一层作为自行车库、储藏和设备用房，多层及部分高层设置半地下车库。结构高度37.65m,建筑长度57.2m,宽度11.3m,建筑的长宽比L/B=5.1,高宽比H/B=3.3。二层以上平面在建筑南侧存在凹口，为实现这种底部大开间与上部剪力墙之间的转换，在主楼2层设置结构转换层，以传递竖向荷载和水平荷载。室外地坪以上主体高度为65m。建筑平面如图（1-3）：
图1（底部1层建筑平面图 ） 图2（2层以上建筑平面图）
图3（结构平面图）
二、结构方案的确定
竖向不规则高层建筑中，经常被采用的方法是带转换层的复杂结构，这样的设计理念能够满足其建筑功能，同时也符合建筑美学的结构要求。但是，在结构上，转换层结构存在着自身的弱点，在结构上荷载不能传递给下部对应的结构构件，会造成总体结构竖向构件传力不连续性，转换结构的内力重分配向下传递。可见，转换构件受力复杂，在保证转换结构正常地、可靠地、有效地工作中尤为重要，是结构设计的重点之所在。根据《建筑抗震设计规范》和《钢筋混凝土高层建筑结构设计规程》的严格规定与严格的高位转换结构规定，帝宝花园工程建筑方案转换进行全方位的比较。
1、厚板转换层
上图的图1、图2所示，本建筑工程的特殊功能要求，使得上部框支剪力墙轴线与底部框支框架存在较大的凹进，为了解决众多轴线错开的现实问题，初步将方案拟定为板式转换层，综合柱网尺寸、上部结构荷载来确定出厚板的厚度。
（1）厚板转换层优势：由于下部柱网不会受上部结构布局影响太大，板式转换层的凸显出灵活布置的优势。由于厚板刚度大，就能够形成整体性较好的承台，能够为施工带来更大的方便。但是不能明确厚板转换的传力走向，受力分析上较为复杂，在实现抗剪和抗冲切时，需要计算板厚，初步预设为2.2～2.8m。这样看来，厚板重量大无形中就增大了下部竖向构件在设计上的强度要求。
（2）厚板转换层对抗震严重的不利：由于厚板结构中部是质量集中之所在点，这样就出现结构整体振动性能变得复杂了，转换层刚度上，厚板比下层的刚度会大很多，就会出现应力的集中，这样一旦出现地震时，反应就会强烈，这样的设计明显的表现是对抗震严重的不利。再有，这样的设计会造成材料的耗很大，给工程的经济造价增加很多。综上，厚板转换层对本工程是不适用的。
2、梁式转换层
使用梁式转换层能够表现出传力直接而明确的特点，最大的优点就是说传力途径清晰。在受力性能方面，转换梁也能表现出较好的特性。这对于施工来说方便很多。
基于以上分析，曾与建筑开发商与小区的准业主协商，对建筑图进行较大的调整，目的就是减少主次梁的复杂转换次数，使转换梁直接承托上部剪力墙得到有效的保障。框支主次梁平面图如下图：
（灰色---底部框支结构，黑色---上部框支剪力墙）
三、对整体结构的计算与分析
用SATWE、PMSAP方法通过对该结构的整体对比与计算，分析得出主次梁方案的可行性。
1、抗震等级：抗震一级包括：框支框架、底部加强区；假设百年一遇，风荷载：基本风压0.4KN/ M2；考虑到扭转耦联按剪弯刚度计算地震作用，计算得出振型24个（但是图中的为前三个振型数据），计算结果具体为下表。
表A(结构整体计算的部分结果)
2、由上表数据计算结果得出结论为：
A—振型：结构的振型1、振型2为平动振型，振型3为扭转振型。
结构扭转为主的第一自振周期：平动为主的第一自振周期
B--转换层侧向刚度的计算方法：可以采用剪切刚度、剪弯刚度和地震剪力与地震层间位移的比这三种方法。
利用剪弯刚度计算，转换层上部：γe=下部结构的等效侧向刚度比
C—位移值：最大层间位移：平均层间位移
四、不规则高层建筑物的结构设计技术方法
1、确定建筑方案
框支剪力墙在结构上，存在上下刚度的突变，但是由于存在竖向构件的不连续行就造成了传力的复杂性。在地震出现时，下框支层产生巨大内力造成塑性变形的震害，这样的结构对于抗震不利。框支剪力墙结构可以实现建筑物上下不同使用功能。
2、合理的设计
确定了建筑方案，下一步是合理的设计，减轻自重，节省投资改善抗震性能。结合该工程的实践谈梁式转换结构设计技术方法。
（1）底部大开间柱网的布置。为了减少转换的次数，缩短传力的路径和主次梁的不规则转换，将转换梁直接承托上部剪力墙。
（2）结构竖向刚度匀变。将足够多的上下贯通构件，使落地剪力墙的厚度加大，和混凝土强度等级提高，同时要使洞口的尺寸减小，这样的纵横墙在连接上会形成一个筒体，就能够使得底部的大空间刚度不断增大。
（3）侧向刚度比的控制。为保证底部大空间层的刚度，转换层上下结构需要控制侧向刚度比，以防竖向刚度变化差距过大。
（4）结构设置。弱化上部剪力墙结构，强化下部框剪结构。根据开间的大小，扩大上部剪力墙的间距，可以减少混凝土的用量，从而使刚度减小。在上部墙体上，设结构洞用轻质墙体填充，减小剪力墙结构的刚度。使结构质心和刚心接近，避免扭转。
（5）结构层间位移角的控制。风荷载和地震作用下结构层间会发生角度的位移。严格控制住地震基底剪力与重力荷载代表值的比值。剪力墙结构底部加强区与其它部分框支柱的比值需要准确的控制。
综上，平面不规则的高层结构具有扭转效应，结构设计时要充分发挥剪力墙的作用，使结构具有较大的抗扭刚度。以吴江市帝宝花园为例，对平面不规则结构的设计进行了探讨，要通过构造措施提高结构竖向构件的变形能力。带转换层复杂高层建筑结构可以实现建筑物上、下不同使用功能，当在结构上，上下刚度突变出现竖向构件连续差不利于抗震。转换层结构设计是关键，需要在设计上研究比较。本文通过以吴江市帝宝花园为例的不同分析模型，计算分析某高层商住楼框支剪力墙结构，对结构转换层转换优缺点进行比对，提出了转换层结构布置分析与设计计算方法。
参考文献
[1]建筑抗震设计规范GB50011-2001 ，北京：[D].中国建筑工业出版社，2001
[2]李国胜.关于底部大空间剪力墙结构的转换层设计[J].建筑结构.2001.31(7)：39-42
[3]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].中国建筑工业出版社.2002(1)：27-41
[4]曾波,杜咏.南京市某高层商住楼框支剪力墙结构设计[J].建筑科学.2000.16(5):30~35
关键词：结构体系；结构类型；抗震设计
在高层建筑结构设计中，概念设计与结构措施至关重要。一定程度上它反映了一个结构工程师的设计水平。随着人们对建筑功能要求的多样化，高层建筑类型和功能愈来愈复杂，结构体系日趋多样化，出现了各种形式的多塔、错层、带转换层、楼板局部开大洞的结构类型，其中立面布置也越来越复杂，所有这些都对高层建筑的结构提出了更高的要求。但目前建筑结构设计当中墨守成规的现象还是相当普遍，对此我们应该提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性，推动结构设计的发展。
1 概念设计的重要性
概念设计是展现先进设计思想的关键，一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天，对计算机结果明显不合理、甚至错误而不能及时发现。随着年龄的增长，导致他们在大学学的那些孤立的概念都被逐渐忘却，更谈不上设计成果的不断创新。
强调概念设计的重要，主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性，比如对混凝土结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远，为了弥补这类计算理论的缺陷，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。
2 认识高层建筑受力特点，选择合理结构类型
高层建筑的受力特点不同于低层建筑，对于同时承受垂直荷载和水平荷载的结构，从结构内力看，在低层建筑中，水平荷载产生的内力较小，结构以抵抗垂直荷载产生的轴力为主，弯矩和剪力的影响较小。随着高度的增加，水平荷载（风载或地震作用）产生的内力和位移迅速增加。
高层建筑上常用的结构类型主要有钢结构和钢筋硷结构，钢结构具有整体自重轻，强度高、抗震性能好、施工工期短等优点，并且钢结构构件截面相对较小，具有很好的延性，适合采用柔性方案的结构。其缺点是造价相对较高，当场地土特征周期较长时，易发生共振。
与钢结构相比，现浇钢筋砼结构具有结构刚度大，空间整体性好，造价低及材料来源丰富等优点，可以组成多种结构体系，以适应各类建筑的要求，在高层建筑中得到广泛应用，比较适用于提供承载力，控制塑性变形的刚性方案结构。其突出缺点是结构自重大，抵抗塑性变形能力差，施工工期长，当场地土特征周期较短时，易发生共振。
3 结构体系设计
3.1 结构平面设计原则 建筑平面的形状宜选用风压较小的形式，并应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响，还必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载。在地震作用下，建筑平面要力求简单规则，风荷载作用下则可适当放宽。另外，建筑平面的长宽比也不宜过大，一般宜小于 6，以避免两端相距太远，振动不同步，产生扭转等复杂的振动，而使结构受到损害。在规则平面中，如果结构平面刚度不对称，仍然会产生扭转。因此，简洁、规整、均匀对称的平面设计，对于合理布置抗侧力结构是有利的。
3.2 结构形式与特点 高层建筑对内部空间的要求，因其使用性质和功能不同，建筑平面布置也就随之变化。
悬挂结构：是指采用吊杆将高楼各层楼盖分段悬挂在主构架上所构成的结构体系。主框架与矩形框架相类似，承担全部侧向和竖向荷载，并将它直接传至基础。除主框架落地外，其余部分均从上面吊挂，可以不落地。
巨型结构：一般有矩形框架结构和矩形析架结构。矩形框架结构由楼、电梯井组成大尺寸箱形截面矩形柱，有时也可以是大截面实体柱，每隔若干层设置一道 1―2 层楼高的矩形梁。它们组成刚度极大的矩形框架，是承受主要的水平力和竖向荷载的一级结构；上下层矩形框架梁之间的楼层梁柱组成二级结构，其荷载直接传递到一级结构上，其自身承受的荷载较小，构件截面较小，增加了建筑结构布置的灵活性和有效使用面积。矩形析架结构以大截面的竖杆和斜杆组成悬臂析架，主要承受水平和竖向荷载。楼层竖向荷载通过楼盖、梁和柱传递到析架的主要杆件上。因此，矩形结构亦被称为“超级框架结构”。
悬挑结构：体型独特，外观新颖，在建筑艺术上有特色，加之外柱截面很小、四周开敞，很受建筑师的欢迎。其特点是围绕核心筒在各个方面作出悬挑，由核心承受所有的荷载，围绕核心筒可以创造出没有任何垂直支撑的平面形式，这使室内空间的使用更加方便、灵活。
3.3 选择合理结构布置，协调建筑与结构的关系 高层建筑结构体系确定之后，结构布置的合理与否很大程度影响着建筑的使用，结构的经济性和施工的合理性，特别是地震区会影响结构的抗震性能，结构布置不当，常常造成薄弱环节，引起震害。在高层建筑的设计中，结构布置一般应考虑以下几点：3.3.1 应满足建筑功能要求，做到经济合理，便于施工。建筑物的开间、进深、层高、层数等平面关系和体型除满足使用要求外，还应尽量减少类型，尽可能统一柱网布置和层高，重复使用标准层。
3.3.2 高层建筑控制位移是主要矛盾，除应从平面体型和立面变化等方面考虑提高结构的总体刚度以减少结构的位移。在结构布置时，应加强结构的整体性及刚度，加强构件的连接，使结构各部分以最有效的方式共同作用。
3.3.3 在地震区为了减少地震作用对建筑结构的整体和局部的不利影响，建筑平面形状宜规正，避免过大的外伸或内收，沿高度的层间刚度和层间屈服强度的分部要均匀，主要抗侧力竖向构件，其截面尺寸、硷强度等级和配筋量的改变不宜集中在同一楼层内，在设计和施工中不宜盲目改变硷强度等级和钢筋等级以及配筋量。平面的长宽比不宜过大，以避免两端相距太远，振动不同步，应使荷载合力作用线通过结构刚度中心，以减少扭转的影响。
4 高层结构设计的控制参数与应用
高层结构设计中各控制参数的选取直接影响结构的安全性、合理性等。因此。合理的选取各控制参数，有助于提高结构整体控制的效率，也有助于使结构设计更加安全、经济合理。
4.1 轴压比：限制结构的轴压比，以保证结构的延性要求。当不满足规范要求时可以通过增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度的办法调整。
4.2 剪重比：限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周期较长的结构的安全。当偏小且与规范限值相差较大时，可通过增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。
4.3 刚重比：规范上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应是否可以忽略不计。当不满足规范下限要求时，可以通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。
4.4 层间位移角：限制结构在正常使用条件下的水平位移，确保高层结构应具备的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。当不满足规范要求时，只能通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。
4.5层间位移比：限制结构平面布置的不规则性，以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。
当不满足规范要求时，可以改变结构平面布置，减小结构刚心与质心的偏心距达到规范要求。
4.6周期比：限制结构的抗扭刚度不能太弱，使结构具有必要的抗扭刚度，减小扭转对结构产生的不利影响。当不满足规范要求时，只能通过调整改变结构布置，提高结构的抗扭刚度。
4.7 刚度比：主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免结构刚度沿竖向突变，形成薄弱层。
当不满足规范要求时，可以适当加本层墙、柱和梁的刚度，或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的刚度以满足要求。
5 提高结构的抗震性能
由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑，因此在地震区进行高层建筑结构设计时，除应保证结构具有足够的强度和刚度外，还应具有良好的抗震性能。通过合理的抗震设计，使建筑物达到小震不坏，中震可修，大震不倒。
对于框架结构，梁柱节点是保证框架有效地抗御地震作用的关键部件，它的破坏是剪切脆性破坏，变形能力差，且同时使交于节点的梁、柱失效，所以应保证其不发生太重的剪切裂缝。为了保证钢筋硷结构在地震作用下具有足够的延性和承载力，应按照“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、’“强节点弱构件”的原则进行设计，合理地选择柱截面尺寸，控制柱的轴压比，注意构造配筋要求，特别是要加强节点的构造措施。
对于框架一剪力墙结构和剪力墙结构中各段剪力墙（包括小开洞墙和联肢墙）高宽比不宜小于 2，使其在地震作用下呈弯剪破坏，且塑性屈服尽量产生在墙的底部。连梁宜在梁端塑性屈服，且有足够的变形能力，在墙段充分发挥抗震作用前不失效，按照“强墙弱梁”的原则加强墙肢的承载力，避免墙肢的剪切破坏，提高其抗震能力。
6 结语
基于以上几方面的认识，作为建筑工作者在今后高层建筑的研究与设计中，应从宏观的角度出发，采用由大到小、自顶向下的原则选定结构型式，使所选结构型式在适当条件下能使建筑具有形体美和环境美，并且满足地形、地质、材料、施工等条件，综合处理好功能、技术、艺术、经济等方面的矛盾。而结构工程师应研究建筑师提出的构思方案，努力保证构思方案具有必要的安全可行性，并及时反馈信息，使结构方案更趋于合理，从而才能创造出更加适用、安全、经济、美观的高层建筑。由此可见，高层建筑结构设计、计算是一项复杂的工作，它要结构设计人员既要有扎实的理论功底，又要有丰富的工程经验，并且结合概念设计，这样设计出来的建筑物才能达到既安全、可靠，又经济、合理。
参考文献
[1] 赵西安.钢筋混凝土高层建筑结构设计[M].第2版.北京：中国建筑工业出版社，1995.
[2] 刘大海.高层建筑结构方案优选[M].北京：中国建筑工业出版社，1996.
[3] 林同炎.结构概念和体系[M].高立人，译.北京：中国建筑工业出版社，1999.
[4] 陈 峰，陈 纲.世界高层建筑[M].北京：中国计划出版社，2000.
[5] 本格尼#S#塔拉纳特.高层建筑钢混凝土组合结构设计[M].罗福午，译.北京：国建工业出版社，1999.
[6] 包世华，方鄂华.高层建筑结构设计[M].北京：清华大学出版社，1990.
[7] 赵西安.现代高层建筑结构设计[M].北京：科学出版社，2000.
关键词：现代建筑设计；原则；要求；地域性表达
1现代建筑设计的原则
随着城市化建设的快速推进，使得现代建筑不断增多，建筑设计也变得日益重要。现代建筑设计原则主要表现为：①以人为本的原则。现代建筑设计的原则是在减少能源消耗的前提下确保使用者的健康，要保证室内空气质量、热环境、噪音和电磁场辐射等综合环境因素。尽可能地采用低毒或无毒材料，如使用无毒或低毒性涂料，采用陶瓷、硬木等硬装修地面等。选择材料时尽量减少木制品、地毯、涂料、密封膏、织物等潜在的对健康不利的污染物，合理组织自然通风，设置进风口和必需的出风口。改善室内热环境，提高人体舒适性。合理设计、引导自然采光，即满足人类健康的需要，又满足视觉美学的需求，同时达到节能的效果，采用吸声材料来提高建筑的隔音效果。②安全原则。现代建筑设计应树立安全观念，充分重视建筑消防设计，从防、堵、灭、逃、救几个环节进行综合考虑。不但注重单体建筑消防设施、通道、疏散距离的设计，还要注重居住区消防设施配套设计，相关专业密切配合，设计出安全、可靠、合理的消防系统。
2现代建筑设计的要求
现代建筑设计的要求主要表现为：①舒适性的要求。建筑不仅要考虑美观和耐用，同时也要将舒适性列为建筑设计的首要问题。对于居住在建筑物里的使用者来说，不仅有健壮的青年人，还有年迈的老者和幼小的孩童，类似这些问题都是在进行建筑设计时务必要考虑的问题。因此对于建筑设计来说，不只要求建筑要达到质量安全要求，而且还要在很多功能空间具备合理的、舒适的利用价值。②适应性的要求。a.多样性。由于人群对居住条件需求的差异，对建筑功能空间的需求也不同，因此建筑设计要对不同人群的需求进行充分的考虑，以满足特定群体对特定建筑功能空间的需求。例如，对于楼层的要求：别墅、小高层、高层建筑以及复式建筑等。b.抗震性。随着现代网络技术的日益发达，全世界有关地震的报道被媒体广泛的传播。因此人们也开始对建筑抗震性能的要求日益增加。现代越来越多新型抗震技术不断地被运用于建筑设计中，既能满足人们的需求，又可以给人们建造出舒适、高质量的建筑。
3现代建筑设计中的地域性表达
（1）建筑平面设计的地域性表达。①场地因素在平面设计中的地域性表达。建筑的平面形状多受基地大小、形状、位置的影响。小块的方整地多适宜建造塔楼，窄条狭长场地适合建板式高层，地处十字路口、丁字路口、锐角交叉路口时，建筑平面要针对地形、地理位置的特点加以苦心经营，除满足功能要求外，对其体块的推敲要能在各方面争取良好的视觉效果。此外所在地的气候条件、周边建筑与交通现状及景观等环境因素均会对建筑的平面和形体产生直接或间接的影响。②平面形式在建筑平面设计的地域性表达。平面设计除考虑基本功能外，还要对结构的可行性、经济性、施工的方便性等方面有所考虑。建筑标准层平面形态的构成主要分两种：简单几何形体构成，如方形、长方形、圆形等；由简单几何形变化组合构成，常用的有切割法、剪切法、平移法、叠加法。随时间的推移，建筑造型呈现多元化的发展，但平面的基本形式却逐渐在不同的地区形成一些稳定的风格，比如“井”型、倒“丰”型、蛙形平面经久不衰，因为采用这些类型的平面形式每户的大小房间均可以获得自然采光和对流通风。（2）立面设计的地域性表达。①立面细部元素及装饰工艺的地域性表达。从立面细部元素入手，传统地域建筑和民俗建筑细部元素的借鉴对建筑的整体艺术形象的创造具有不可小觑的作用，其建筑立面的细部元素可以表现历史传统中的某些回忆、片断，表达地域的精神特征。尽管早期建筑的先驱曾激烈地反对建筑中的装饰，但装饰从来就是建筑的一个重要内容，得体的地域性装饰使建筑更有亲和力、更具人性。比如热带地区建筑的遮阳就常常结合装饰艺术成为地方建筑的重要特征。②立面设计中色彩运用的地域性表达。色彩是建筑设计中的重要语言和因素，在立面设计中，有序的建筑色彩搭配，不仅能带给人一种赏心悦目的感觉，而且也使城市独具个性。并且色彩的运用对城市意象的形成具有很大的影响。
4结束语
随着绿色建筑概念的逐步深入，现代建筑设计必须遵循地域性表达，提高能源的有效利用率，更好的融入环境，从而促进建筑业的健康发展。
参考文献
[1]杨晓慧，等.绿色建筑技术与地域性的有效综合[J].科技尚品，2015（11）.
[2]李亦乔，等.论当前建筑设计中如何有效把握地域性特点[J].建筑建材装饰，2015（19）.
【关键词】建筑;平面设计;视觉审美元素
1引言
随着经济的发展，科技的进步，人们的审美要求也越来越高，对于艺术美的要求也逐步提高，如何在建筑工程平面设计中突出美，表现美，已经成为人们关注的热点问题。因此，对建筑平面设计中的视觉元素构建要点进行详细探究至关重要。
2建筑平面的形态构成
（1）基本几何形态。在建筑工程平面设计中，几何形态较为常见，其具有较强的逻辑性，常见的建筑平面几何形态包括三角形、矩形、圆形等等。建筑平面几何形态周围，一般都有墙体包围，在墙体上留有门或者窗，展现出一种半封闭状态。（2）基本几何的变形组合。在进行建筑工程平面设计过程中，如果采用多种基本几何形态，则可以采用扭曲、旋转、倾斜等方式对几何形态进行组合，从而丰富建筑平面形态特征，比如迪拜阿联酋的旋转塔等，用卷曲、外翻等手法，将建筑物本身的主题语言表达出来，如图1所示。（3）基本几何原形的分割组合。在建筑平面设计中，通过对几何形态进行平行处理、交错处理等，能够营造出更加丰富的平面空间结构。
3建筑平面设计中的常用视觉审美元素
3.1图片元素
图片是最基本的审美元素，图形主要由点，线，面构成的，可以直接表现内容，浅显易懂。图片具有较高的识别性，不受地域，民族的限制，可以直接有效的传达设计意图。在进行图片元素的应用中，要注重图片的设计，图片的设计要有层次感，加强视觉冲击。色彩和图片的合理搭配突出作品的主题。
3.2应用色彩
色彩在建筑平面设计中具有非常重要的作用。它可以形成鲜明的视觉效果，还可以营造一种感性上的视觉冲击，吸引人的眼球。设计师通过对色彩明暗程度，以及色彩的饱和度的把握中来表达对于建筑平面的设计思想。在建筑平面设计中融入独特的色彩，可以塑造出独特的设计美感，在表现美的同时还可以表达作者的思想，充分展现出建筑平面设计的内涵和文化特色。
4视觉审美元素在建筑平面设计中的构建方式
4.1有秩序地排列审美元素
在建筑平面设计中，各种视觉审美元素之间应当遵循规律进行排列组合，而不是任意进行摆放，如果不能有秩序地排列平面设计中所使用到的视觉审美元素，这些元素所能发挥出的作用不仅会大大降低，更是会使人们产生视觉上的抵触。建筑平面设计设计师应当把握好各类视觉审美元素之间的关系，合理地、有秩序地对这些元素进行排列，充分体现出建筑平面设计的秩序之美，让人们看起来更加的舒服，更愿意深入了解设计中的信息。
4.2营建视觉冲击
一件优秀的平面设计作品，往往能够给观者带来视觉冲击与内心震撼，视觉冲击对作品质量的评价来说，也极为重要。因此，在有效发挥构建图形的功能性时，视觉冲击的营造不可或缺。可以从以下两个方面展开：①在建筑平面设计过程中，将色彩与内容进行和谐搭配，当然，色彩与内容的不和谐搭配本身也可以有艺术观赏性。在作品中对色彩的斟酌，既包括色彩的种类，也包括色彩之间的搭配，色彩是建筑平面设计的的一种形式。②要随时了解色彩的市场热度。不同时期、不同地域，人们对同种色彩的感知是不同的，因此，在进行建筑工程平面设计过程中，也应该注意紧随市场步伐，在色彩处理上同样如此。
4.3重点突出功能性和经济性
建筑工程平面设计在现代商业中有广泛应用，而这其中最大的优势就是具有很强的经济性和功能性，要让设计出的作品具有很明显的经济目的，就必须要在其设计功能中进行融合，这在视觉审美元素中的体现就是功能性。当前，市场经济竞争日益激烈，平面设计作品中所要体现的就是其独特的功能性，那么要想把平面设计作品所包含的价值完全体现出，就需要在设计作品上获得消费者的认可和接受。由于市场经济所具有的开放性特征，在进行建筑平面设计设计中，有些建筑平面的相似性比较高，为了充分展现建筑平面设计的独特性，必须跟上时展步伐的前提下，针对消费者需求差异制定合理的设计方案，并对所设计出的设计作品进行优化处理。比如譬如美国纽约的古根海姆博物馆，设计师在对博物馆进行平面设计过程中，综合考虑博物馆人流线路需求功能，并在此基础上，打破了传统的博物馆平行正交的建筑平面形态特征，并采用弯曲的螺旋平面形态设计形式，并将博物馆展品布置在博物馆螺旋形态的墙壁上，为人们营造出一种耳目一新的感觉。另外，设计师在进行博物馆平面设计过程中，还应用了在同一个平面中，将线面的向心性和离心性进行有效结合的设计办法，采用螺旋式上升平面形态设计形式，并充分塑造了螺旋式展览的内部功能，将博物馆的平面性形态与博物馆的使用功能进行有效结合，通过应用这种巧妙的设计形式，不仅充分的展现出建筑平面形态的艺术性，而且通过利用艺术性的形态特征，能够更加科学合理地突出实用价值。
4.4形态设计中融入传统符号
在建筑平面设计中，传统符号主要指的是建筑工程所在区域的历史文化特色，在进行建筑平面设计过程中，强调对于建筑特色的塑造，而传统符号具有明显的地域特色，承载力区域历史文化的发展，将其应用于建筑平面设计中，能够充分展现出建筑工程的文化内涵。比如印度的博帕尔邦，建筑师在对该建筑工程进行平面设计过程中，首先对建筑工程所在区域的历史文化特色进行实地勘查了解，根据实地勘察，设计师发现，该建筑工程周边自然条件优美，拥有蓝天和青山，并且拟建工程项目坐落于穆斯林建筑工程中。根据实地勘察，设计师获得了丰富的设计灵感，在对该建筑工程进行平面设计过程中，综合应用了古印度和伊斯兰文化曼荼罗图案的传统符号元素，最终确定采用九宫格形式建筑平面设计形式，并将圆形作为该建筑工程平面的基础形态，然后在此基础上，对该建筑工程进行功能分区，包括图书馆、庭院、综合厅、上议院、下议院等等，在各个功能风趣之间，采用十字形布局形式。在该建筑工程内部行走，能够充分领会到独特的伊斯兰建筑物的传统符号艺术魅力。
4.5适当融入情感表达
在建筑平面设计中融入视觉审美元素，并不是重点强调应用在单个图形区域中，也不是在这种应用中加入设计情感，在大多数情况下，设计人员关注的是在潜移默化中，色彩元素对人们的视觉影响效果。据此，为了实现色彩的和谐化处理效果，满足色彩运用的最佳化，就可以将冷色调和暖色调与人们的情感进行有机融合，这样不仅符合人们的审美规律，而且也可以提高人们对建筑工程的接受程度。通常情况下，采用暖色调可以使设计作品在自然光源下，受光的一部分会随着光线的渐强而变暖，建筑工程表面也会展现出明显的暖色特征。设计人员在对视觉元素进行运用时，还需要考虑到背光部分可能会呈现出补色的冷色倾向，冷色调所呈现出的视觉效果和暖色调正好相反。
5结语
综上所述，在建筑工程设计过程中，平面造型设计是十分重要的设计内容，建筑平面造型设计应该是丰富多样的，对于建筑内的不同分区，可以采用点线面等方式进行有效组合，为人们营造出良好的建筑设计效果。视觉审美元素有很多种，比如几何形态、颜色、传统符号等等，在建筑平面设计过程中，应该注意综合应用各种视觉审美元素，并对其进行组合利用，最终形成完整的建筑元素。设计师通过应用视觉审美元素，不仅能够展现出独特的设计意图，而且还能够提升建筑工程的审美价值和文化内涵，因此值得广泛应用。
参考文献
[1]郑涛，刘宁波，黄帅，等.建筑平面设计构思分析[J].四川建筑科学研究，2015，41（2）：208~211.
[2]张海祥，沈映，陆建飞.高层建筑施工爬架平面布置方案设计[J].施工技术，2013，42（2）：65~67.
【关键词】高层建筑；风环境；设计
1 建筑•气候
1.1 气候
中国古代，气候一词意指时节，战国时期的《皇帝内经•素问》一书中载有：“五日谓之候，三候谓之气，六气谓之时，四时谓之岁”。到了后来，气候一词意义逐渐发生变化，成为“天气之综合。”气候(dimate)一词在希腊语和拉丁语中解释为倾斜、斜度，暗示太阳投射角对环境条件的控制，表明古希腊人很早就已经带有朴素的科学思想从能流观点上分析出了气候的形成与太阳的关系。这一来自希腊古典时期的学术理念鼓舞了后来的天文学家和地理学家，这些学者将地球划分为气候(dimate)或地带(z0nes)，对应于太阳高度角的变化导致的气温差异。在西方古代，人们对气候的体验一直与观察太阳密不可分。
1.2 建筑与气候
气候的差异性导致自然环境的多样性，自然环境的多样性产生人类文化及建筑形式的丰富性，建筑是对气候环境、地形、地貌条件的被动适应与主动创造的结合。可见，建筑的设计与建造除满足功能需求之外，还应适应气候的主观性创造；热带沙漠地区，高密度建筑布局及形式上的选择主要是基于对室外炎热的防御，减弱太阳辐射量；寒冷地区，建筑的高密度紧凑式布局、空间紧缩的特征最大程度地减小护面积，减小建筑与室外环境的热量交换。
2 高层建筑与风环境
从整个生态系统观念上，随着建筑高度的不断增加，高层建筑具有多层建筑不具有的优势，但也加剧了一系列生态问题，高层建筑的风环境问题也逐渐突出。
2.1 室内风环境问题
高层建筑室内风环境的影响因素：1)城市高度梯度风效应，一定高度限定内，随着建筑高度不断的增加，作用在建筑外表面的室外风速及风压也相应增大。建筑直接对外开窗会造成过大的气流进入室内，使人无法正常工作。2)现代技术的发展，空调的使用，建筑完全可以依靠自身机械系统运转来满足人在室内空间的舒适性需求。为了避免室外过大的气流对室内空间带来的不利影响，现代高层建筑外界面越来越趋向于封闭。外墙技术的发展使建筑的表皮与界面彻底分离，封闭的围护结构无视外界气候状况，独立的利用不可再生资源维护着建筑高能耗的运转。
2.2 室外风环境问题
高层建筑室外风环境问题表现在：1)建筑高度及体量造成建筑风影，对下风向建筑及室外空间带来一定的负面影响；2)气流在高层建筑上部受阻，转而顺建筑表面向下运动，到达建筑底部，与地面水平向气流混合，造成建筑底部空间风环境复杂化；3)群体建筑空间规模及布局在建筑外部空间形成的狭管效应，导致局部空间某点风速过大、过强等问题，不利于街道上行人活动。
3 基于风环境影响的建筑设计方法研究
3.1 基于风环境影响的建筑平面设计
3.1 基于风环境影响的建筑平面设计
在现代高层建筑平面常用的几种形式中，方形、圆形、矩形及三角形4种形式的选择与高层建筑能耗之间存在着一定的关系。高层建筑中，交通核心的位置决定建筑室内空间的安排，不同的平面布置对夏热冬冷地区建筑的室内风环境带来不同的影响，交通核心筒的布置包括四种模式，分别布置在建筑北向、东西
向或靠面几何中心，不同的位置产生的风环境效果是不同的。核心交通布置在北向有利于冬季室内热量的稳定，夏季也同样降低了纵向穿堂风的通过；布置在东西向对建筑抵抗室外热辐射造成的室内温度的上升具有一定的积极意义；但在冬季，南北向的开敞贯通增加了室内热量的散失，使室内空间额外能耗增加；核心筒及附属空间布置在建筑的几何中央时，南北空间划分
及中部走廊的相隔阻碍了气流的串通，对建筑的通风最不利。
3.2 基于风环境影响的建筑剖面设计
3.2.1 建筑单层护表面开口
高层建筑单层护结构的开窗方式中应首先解决两个问题：1)对气流形成一定的遮挡，减小原有风速；2)设置挡板及运用开窗方式使进入室内空间的气流改变运动方向，减小人行高度的风速。满足这两个条件的高层建筑正常开窗方式分为：单面平开式、下悬式及上悬式三种模式。单面平开式：窗户平开，最大开窗角度较缓，洞口较小，风从侧面进入，开启方向避开人在室内空间坐立位置。下悬式：气流从底部进入室内后向上部方向移动，减少对人在站立点高度的影响。上悬式：气流进入室内后，由于窗户的开启使气流进入室内后向下部空间移动，这种方式对人坐立位置及高度影响较大。
3.2.2 双层墙面的应用
双层墙面的应用对于调节建筑与环境的关系具有一定的优势，减小建筑窗户的直接开启带来风速过大及建筑能耗增加等问题，双层墙面可控制性自然通风方式的选择适应高层护界面设计。按照使用者舒适性需求灵活开启及关闭，根据室内物理环境状况间接调节由室外进人室内空间的气流量大小。双层墙面的可调节性，在满足高层建筑自然通风的同时，化解了不利风的影响，通过护界面的可变性满足不同时间内人在室内空间的舒适性需求。
3.2.3 竖向绿化的引入
竖向绿化作为软质景观引入建筑室内，形成多方位、多层次的绿化系统，对高层建筑上部水平向强气流具有一定的缓冲作用。夏季，植物绿化的蒸发作用使进入建筑室内空间的气流在此过滤，降低夏季进人室内空间的空气温度，为蒸发散热提供水分。冬季，气流运动速度与建筑失热量成正比关系，植物绿化缓冲层降低了气流运动速度、阻挡寒冷气流对建筑室内空间热工的影响。绿化在建筑中的配置降低了建筑能源消耗；同时，绿化的引入增加高层建筑表面对气流的阻尼，粗糙的建筑表面质感增加了建筑对气流运动的摩擦阻力，使气流朝不同方向反射，降低高层建筑外界面处风荷载(见图1)。
图l 高层建筑形体与风环境图
3.3 基于风环境影响的高层建筑的形体设计
3.3.1 立面开口处理
自然界中许多物体的形体是自然力作用的结果，风、雨及阳光是构成自然力作用的原始动力，体现出对自然气候的适应性反应。建筑形体的选择规定着气流的运动方向，使其朝着对室内及室外环境有利方向发展。高层建筑由于结构的原因不可能通过大的形体变化来优化室内外风环境状况，形体表面的局部处理如阳台、遮阳板等韵律性开口将会有效地阻尼高层建筑表面不利气流，使气流在遇到不同的开口及不规则的立面特征时，水平方向上的作用力逐渐得以消解。风力有所减弱。
3.3.2 形体退台
为了减小上部风受到高层建筑界面阻挡后下行，对地面及街道造成的影响，高层建筑的形体还可以依据高度做退台处理。相关城市规划法规中规定，沿街建筑高度应依据街道宽度而定，满足一定的比例关系(见图1)。随着建筑不断增高，形体上应做退台处理，减小高层建筑对街道形成的压抑感。这种退台处理缓解
了高层建筑下风向的能量，在退台处风力不断的受阻，进而能量不断衰竭。高层上部退台后，街道底部峡谷风力有所减弱，并化解了街道上不利的风环境状况。
参考文献：
[1] [德]普林茨．建筑与环境[M]．[日]小蟠一日，李维荣，译．天津：天津大学出版社，20叭．
[2] 袁莹，苏粤．关于建筑设计中环境影响评价因素的几点思考[J]．华中建筑，2005(1)：39―40．
关键词：蝶形平面；高层；商住楼；布置特点
1、蝶形平面高层商住楼的建筑特征
近年房地产热持续升温，住宅建筑平面设计选型经过多年的实践应用，目前已发展到趋于以实现居住条件的实用和室内外环境的优美为目标。房地产开发商从市场需求出发，特别注重购房者对住宅的全方位要求，包括住宅平面动静分区明确，各功能用房面积分配合理；每一户型甚至每一厅房都能自然通风采光，景观视线开阔，干扰少且公摊面积尽可能减少；竖向交通的消防前室安全度有保障，其防烟防火问题必须满足规范要求等，因此若干年前曾较为流行的正交井字八户型塔式住宅已渐被摒弃。
取而代之的建筑平面设计较复杂的蝶形平面从建筑使用功能方面考虑也许是较为完美的，但对于结构专业来说则会产生诸多不利因素，主要包括以下方面：竖向交通构成的核心部位在平面中成为“缩颈”，两侧凹口较深，楼板在其横断方向净宽度过小，无法满足楼层平面无限刚度的要求；各户型外伸翼块长宽比过大，翼块与核心部位不能形成有效的连系，其连接的根部便形成抗震的薄弱部位；在平面的转角处设转角凸窗，会削弱结构的抗侧力刚度尤其是抗扭刚度，使结构的扭转效应难以消除；因属商住楼就必然设有转换层，有的还需进行高位转换，形成竖向不规则。
以上建筑特征对于抗震结构来说，往往造成平面不规则甚至大多情况下是相当不规则；竖向上则造成竖向主要抗侧力构件即剪力墙不连续。这种平面和竖向的不规则性形成了超限高层建筑，不仅增大了结构设计难度，而且在技术审查手续上还可能增加一道程序，故需比其它规则型建筑在报审过程中耗费更多的时间和人力物力。
2、蝶形平面结构的选型及合理布置
根据此类建筑商住两用的特点及建筑平面布置和住宅室内空间内梁柱尽量不外露等要求，蝶形平面高层商住楼的结构选型基木上只能选择框支剪力墙结构体系。住宅标准层大多为剪力墙结构，由于剪力墙竖向承载能力高、侧向刚度大，为了充分发挥其内在能力，剪力墙的分布应尽量拉大间距，一般应采用大开间、大进深，这种布置为框支柱取得合理柱网尺寸创造了有利条件，同时为转换层下的商业用途及地下车库的有效使用提供了可能。
就剪力墙类型的受力性能优劣而论，一般以剪力墙最优、短肢剪力墙次之、异形柱较差，因此应尽量布置成一般剪力墙和少量的短肢剪力墙，避免采用异形柱，由于异形柱要使墙体厚度与填充墙或间隔墙相同，其墙肢必定较长，故此类建筑几乎不出现异形柱甚至是短肢剪力墙。为了发挥剪力墙平面外的刚度潜力，提高墙体的稳定性，对厚度较小的剪力墙应使其成为带翼缘的T、L型，若为一字型墙则宜在其端部利用窗侧边或门垛处加设端柱，当墙肢很短时可结合建筑平面位置处理成矩形柱，如在阳台或次要房间的拐角处，因一般矩形柱受力较好，施工也方便。
框支层处宜采用传力明确、施工方便、经济性好的梁式转换结构，避免采用其他形式的转换结构。转换层的上部剪力墙宜直接落在转换层主结构上，当局部为主次梁转换时，则应选择传力路径较短的方案，如为解决墙肢翼缘的支承，采取不布置次梁而加设斜梁的方式，为方便转换层下部设备管线架设，转换梁截面高度宜大体一致，其经济合理的高度应由所承受的跨中弯矩和框支梁之上剪力墙不因框支梁挠度而产生受弯超限来控制，剪切承载力不足时可通过加大梁截而宽度、梁端部加腋或在梁柱节点处加设抗剪钢板等措施加以解决。
框支柱在平面布置上应尽量成行成列，使商业用房及地下室的平面柱网较有规律，有利于提高平面使用率，通常采用矩形截面，其大小由轴压比控制，宽度一般大于转换梁的截面宽度。框支剪力墙结构的楼梯、电梯间剪力墙必须落地，为了满足转换层上下层刚度比和剪切承载力比的要求，通常需将此落地剪力墙厚度在转换层以下加大，有时候还需将楼、电梯间以外位置的某些剪力墙直接落地或另加设剪力墙。对于楼盖，一般选取普通梁板楼盖，大面积空间及需提供灵活分隔的空间则可选择结构自重小、隔音性能较优越的现浇空心楼板或有填充块的双向密肋楼板。
3、结构抗震计算的共同特征
按现行《抗规》和《高规》有关结构计算方面的规定，蝶形平面高层商住楼结构的计算结果必须满足以下要求：①各振型的自振周期应在正常数值内，T≈0.08n（n为计算层数），其中第1振型的周期甚至第2周期应为平动周期而非扭转周期且扭转为主的第1自振周期与平动为主的第1周期之比T1/T1≤0.85（有转换的商住楼属复杂结构）；②结构楼层层间最大位移与层高之比u/h≤1/1000；③对于一、二级抗震结构，各剪力墙墙肢的轴压比分别不宜大于0.5和0.6，框支柱的轴压比分别不宜大于0.6和0.7；④在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移不宜大于该层平均值的1.2倍，不应大于该层平均值的1.5倍；⑤转换层下层的侧向刚度不宜小于其上层的70%或其上相邻3层侧向刚度平均值的80%；⑥转换层下层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上层的80%，不应小于其上层的65%。
结构计算与结构布置必须反复进行，转换梁之上的剪力墙截而首先取决于墙体轴压比限值和楼层层间位移限值，同时为了此类结构类型的计算满足上述第①④点的要求，往往必须对最初确定的剪力墙截面进行调整，其一般规律是周边尤其是角部的剪力墙需强化，楼梯和电梯间处的剪力墙则有时需相应弱化；当调整后仍无法满足要求时，需采取角部框架梁作反梁加高的措施，这是一种相当有效的方法，可大幅度减小剪力墙的轴压比，提高结构整体刚度和减小层间位移，即剪力墙的数量比通常预计的多，这种现象对于这类结构是正常的，混凝土和钢筋的用量也需相应增加，造价会有所提高，但这一代价是这种建筑类型所决定的，发展商对此应有思想准备。
为了满足转换层上下刚度比和受剪承载力比，需在转换层以下加大落地剪力墙厚度或另设剪力墙，也是此类型建筑结构计算所必需的。但加大墙厚或加设剪力墙时需不断进行调整试算，在基木满足第⑤⑥点要求的前提下不宜任意放大，否则将会妨碍转换层以下商业用房的使用且对造价控制不利。
上述结构计算结果定量控制数据①～⑤可在计算程序中直接反映出来，唯独第⑥点需经手工验算，可按《混凝土结构设计规范》中的公式进行计算。当单体建筑由若干个典型蝶形平面组合而成时，为了使扭转位移较易满足规范要求，宜将各典型平面用防震缝隔开，即使是建筑平面较规则，长宽较大的矩形组合平面也需按此方法进行处理，否则结构计算便很难过关。
4、结语
蝶形平面高层商住楼是当前房地产市场上较为流行的一种类型，虽然其体型的不规则性对结构抗震较为不利，但在客观使用上较为合理。结构工程师有责任在充分了解其建筑特征的基础上娴熟运用结构概念进行合理的结构布置，借助先进的计算手段使结构计算过关。因属抗震超限工程，如何做到减少超限项目和降低超限程度成为此类建筑结构设计的重点。要使蝶形平面高层商住楼的结构设计达到理想的效果，还有赖于与建筑师的宏观配合。
参考文献：
关键词：高层住宅；结构体系；抗震性能
中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：
随着人口的增多，人们对房地产行业的要求也愈来愈高，而人类日益增长的刚需与目前城市土地资源稀缺现状相矛盾，所以现在的居住房屋以高层住宅为主。对于高层住宅该如何进行结构设计，到底什么样的结构体系在适用性、抗震性方面最好，是摆在每个结构设计师面前的急需解决的问题，也是目前社会发展的需要解决的问题。基于对以上问题的考虑，本文将对某小区的某栋住宅型建筑物的结构型式具体展开分析和研究，以目前业内普遍存在的在进行高层房屋建筑时所使用的几种建筑结构进行了解和解析，希望通过这些数据和材料能得出解决以上问题的方式，而该论点将为工程行业的建筑师们和房子业主们在进行房屋结构设计时针对其方案和对住房结构的确定提供一些比较有实际意义的参考。
1、结构方案概述
楼层的基本概况是：住宅楼层为12层，机构模式为一梯为两户两单元，采用的对称结构。土地类别为3类，基本风压为0.60kn/m,。抗震系数为6度。每楼层高为2.9m，整栋楼的高度为34.8m，长为34.20m,宽14.7m,每层的面积是490m2，总面积5880m2。对于他的分析比较采用的是SATWF软件，即“多层及高层建筑机构三维分析与设计软件”还有有关的规范。
1.1框架结构
框架结构在多层及小高层的运用广泛，使用这种结构，虽然存在建筑物的高度不能超过60.0m的缺点,但它也有自己显著的优势，采用框架结构，室内空间较大，方便使用，在填充墙的选择上可以使用轻质隔墙，这样能够减轻机构本身产生的重量。但它的缺点是会有内凸的框架柱，这种柱子会直接影响到户型的实际使用面积，以及业主以后家具的摆放。
1.2异型柱框架结构
异型柱框架结构是在框架结构的基础上改进而成的，除了有框架结构的优点外，因为采用了与墙同宽的异形柱，很好的解决了建筑平面的使用问题。行业标准规定，当抗震设计要达到6度的时候，这种结构可以使用在高度为24M以下的房屋建筑上，因为这栋大楼高度达到了34.8m,因此异性框架结构没有使用在这栋大楼中。
1.3框架剪力墙结构
框架剪力墙结构在现在的高层建筑中使用的比较的多，其优势表现在框架柱主要承受的是竖向荷载，它是利用电梯间做钢筋砼核心筒抵抗大部分水平荷载，具有较大的刚度和抗震能力。但他和框架式机构一样，内凸的框架柱影响到了实际的使用面积和业主对家具的布置。因此，这种结构会造成业主的使用面积的减少，对于业主室内的家具摆放等都会造成一定的影响，并且有可能影响室内的美观度。
1.4异型柱框架剪力墙结构
异型柱框架剪力墙结构是在框架剪力墙结构上改进而来的，除了具备框架剪力墙结构的优点，还更好的解决建筑平面使用的问题。
1.5普通剪力墙结构
普通剪力墙结构在设计30层高度的住宅中比较常见，它是根据建筑平面布局而设置钢筋砼墙，与墙同宽的剪力墙解决了建筑平面使用问题，但是在设计上只采用剪力墙结构，造价很高。因此在这栋建筑中，不应该将这种结构作为首选。
1.7短肢剪力墙结构
短肢剪力墙结构是为了剪力墙能更好的适应建筑要求而形成的，在建筑物的凹凸转角处，需要布置各种形式的短墙肢，数量和如何布置，就要根据建筑的要求。
2、结构抗震性能的比较
2.1框架结构
框架结构一般用于10层以下的建筑物，它的抗震性能不高，“多层及高层建筑机构三维分析与设计软件”程序计算结果表明，框架结构在水平荷载、风荷载及地震荷载的作用下，水平位移和层间位移最大。在实际的住宅建造时，对建筑的平面使用和立体面造型的有具体的要求，经常会出现单跨框架等现象，使得抗震效果很差。如果建筑采用的是砌体填充墙，要是在地震中出现损害，维修费用相当的高。因此只建议使用在多层和小高层中，超过10层的建筑不建议使用。以避免因为框架不在同一条轴线上造成的抗震效果减弱的现象出现，危及建筑物的安全。
2.2异型柱框架结构
异型柱框架结构相比其它的结构来说，抗震的性能是最差的，当建筑物高度较高的情况下，异形柱无法满足建筑物的轴力和抗侧力的要求，同时应为它的各种受力性能比普通矩形柱差，水平地震作用时，柱内钢筋的粘结锚易遭受破坏，根据以上的表述，证明这种结构只适应24m以下的住宅建筑。
2.3框架剪力墙结构
框架剪力墙结构其刚性和抗震能力比其他的结构有很大的改善，在近几年的住宅高层建筑中比使用的比较多，因为主要承受的竖向的荷载，水平位移和层间位移的问题是大大减少了，但是在把这种结构使用在住宅建筑时，还要考虑到使用面积和业主使用的感受。所以在使用这种结构的时候，要充分考虑到业主的意愿，否则可能造成房屋的出售不理想，或者业主与之发生纠纷。
2.4异型柱框架剪力墙结构
异型柱框架剪力墙结构相比框架剪力墙结构，因为采用了同宽的异形柱，很好的解决了建筑面积和家具布置的问题，但是在抗震等级达到6度的地区，最好在框架剪力墙结构总高度不得超过45．0m，柱中距不大于7．20m的住宅建筑中使用这种结构。
2.5普通剪力墙结构
在30层上下的高层住宅结构设计中被广泛的应用到，它的抗震性能好，而且水平位移和层间位移不大，但是因为造价高，结构自重比较重，因此在设置钢筋砼墙时要在适当部位开结构洞，并且以轻质填充墙代替。
2.6短肢剪力墙结构
目前短肢剪力墙结构应用的还是比较的少，因为它的抗震性能差，在地震地区的使用经验也不多，这种结构在使用范围，最大高度等等有非常严格的限制。就目前而言，使用的范围不是太广泛。
3、结构设计应注意的问题
3.1结构的平面布置刚度应该适宜均匀，尽量减少扭转
结构简单直接的平面布置规则和方式应该是设计师在设计多高层建筑方案时应该遵守的。简单性并不是指技法或者构思，而是说在进行结构平面的布置设计时，要尽量的降低出现一些类似凹进和突出的比较复杂的平面设计方式，而一系列的复杂设计最好也不要出现，结构的平面布局对整个建筑的稳定性有重要影响，这不是做艺术，所以一定要注意到要严格遵守简单和直接的原则。另外还有一个需要严格遵守的就是，在进行结构平面的布置时和设计时，刚度均匀也是设计师和建筑队需要注意到的重点问题，一般来说这个表现为结构的质心和刚心一定要尽量的充分靠近，虽然不能完全的重合，但是尽量的靠近可以减少结构在受到地震力作用时所出现的扭转损害，因为地震而出现的扭转对结构的破坏力很大。对于降低结构的扭转，可以从两个角度出发，一种是尽量去降低因为地震而出现的扭转，一种是通过对结构的加强来增加可以对抗扭转的能量。而布置相对完美而均匀的平面刚度，对大大的减少因为地震而引发的结构扭转。剪力墙的布置在此就非常的重要，因为它对平面刚度能否被均匀布置有着很重要的作用和影响。不要在结构平面的一侧或者一端来进行剪力墙的集中布置，这不利于结构均匀分布。在地震的作用下大刚度抗侧力的单元偏置结构会出现大扭转，而井筒和剪力墙的对称布置可以做到降低扭转。在周边进行剪力墙的布置，或在周边进行刚度相对较大的框筒布置等措施，可以对结构的抗扭刚度起到很大作用，也对抵抗扭转产生很大帮助。在平面上进行质量均匀分布可以降低因为地震作用而产生的扭转，另外，因为质量的偏心将会诱发扭转，而质量一旦在周边集中对扭转则具有增强的效果。
3.2结构竖向刚度宜均匀，避免薄弱层，减少鞭梢效应
结构的体型可以做成由下向上再向心逐渐降低的或者上下等宽的，沿着结构高度进行均匀的抗侧刚度分布是非常具有必要性的，沿结构高度而向心慢慢变小也可以。结构竖向刚度能否均匀是以各层的剪力墙布置为重要依据的。竖向刚度去突变结构是框支剪力墙典型的结构，因为框支层是薄弱层，它的变形比较大，更容易产生地震的震灾。因此在进行结构设计之前，不能将大部分或全部的剪力墙做出框支式，要有一定数量剪力墙落地设计，这样就可以把框支剪力墙的转换层之上的剪力可以比较稳妥的传递到落地剪力墙上，软弱层产生的震害就可以避免了。
结论
通过具体的住宅建筑对各类型结构进行优缺点的分析，每种类型在住宅建筑中需要考虑到高度和抗震级别，因此设计人员应该根据当地的实际情况、业主的要求和国家规范性和强制性文件进行设计。
参考文献：
[1]李新，马俊凯，任少华.高层住宅中错层剪力墙结构的设计[J].陕西建筑．2011(5)
[2李娥,李志斌,袁陵,刘莹.不规则错层剪力墙刚度的研究分析[J]甘肃科学学报．2011(6)
[3]陈晓丰,赵声瑜.一种剪力墙结构设计[J].中国高新技术企业.2009(15)．
[4]姚启明.对蚌埠市高层建筑发展的几点思考[J].当代建设，2006(2).
购物车(0)