小高层建筑结构设计探讨
关键词：高层,建筑,设计,造型,结构,外部尺度
引言
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，其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。造成这种现象的主要原因是缺乏对高层建筑外部尺度的认真仔细推敲，因此对高层建筑造型设计的研究是很有必要的。
1、高层建筑结构特点
1.1水平荷载成为决定性因素,建筑物自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑物高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力，是与建筑物高度的二次方成正比;另外，对某一定高度建筑物而言，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
1.2轴向变形不容忽视。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
1.3侧移成为控制指标。与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
1.4结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
2、高层建筑设计思路
2.1几何学的思路
几何形态是直线、规则曲线、直线与曲线的结合,具有明快性、数量性、秩序性等特点,表现出很强的几何规律性。而对建筑而言,建筑中的体块是由面包裹的,面被体的走向和体的形成线所分割。现代主义者认为几何形式有简洁而又特殊的美学特征,他们创造抽象几何纯形式美所运用的词汇是:点、线、面、体、空间、质感和色彩等。可以说,几何形体是物质世界的概括和缩影,即利用三维空间的认识和理解来分析点、线、面、体的多变性,并进行分割与组合搭配,由此产生丰富的美感形态。一个单纯的正方体通过直线、曲线、对称与自由分割的方法可改变原有形态,产生出几个甚至几十个不同的形态, 再通过美感形态法则中的单纯与简化、对比与调和、对称与均衡、稳定与重心、比例与排列、节奏与韵律、联想与意境、多样与统一、加之材料工艺上的合理运用,就可以获得心理与视觉上的美感,形成建筑形态多样又统一的变化。图一体现方形体的高层建筑造型。
2.2符号学的思路
在造型设计中,建筑符号的运用是重要的思路之一。以符号出现的造型方式往往以拼贴设计方法进行构思,从历史和传统中选取某种或数种典型建筑形式母题、部件或元素,随后对其进行发展、变化和重新组合。
美国哲学家皮尔斯把符号分为指示性、图像性和象征性3 类;建筑造型中的符号通常对应地分为这3 类。指示性符号:能指与所指之间存在着内在的因果关系的符号,如窗户的形象表达着采光、通风、眺望的功能意义;门的形象表达着出入交通、开启闭合的功能意义;这种所指和能指的因果关系,实质上反映着作为符号载体的构件本身的内容和形式的统一关系。图像性符号:能指与所指物之间具有图像的相似形符号,高层建筑中应用的简化、变形、抽象的传统构件、具体的图案、文饰、门式、窗式以及装饰部位都属于图像性符号或它的复合体。象征性符号:能指与所指之间存在着约定俗成的联系的符号,通过这种约定了的、可以通过联想得到暗示的关系;象征性符号给特定文化的某些东西赋予意义。高层建筑造型中的符号呈现着多种多样的复合形态与交叉方式,以指示性符号为干、图像性与象征性符号为辅助的符号系统也是创造丰富建筑造型的重要思路之一。
3、高层建筑设计应遵循的原则
3.1建筑与城市环境在尺度上的统一
3.1.1高层建筑聚集在一起布置，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。
3.1.2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。
3.1.3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。
3.2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、细部尺度这些尺度的序列，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。
3.3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。
4、高层建筑设计中的外部尺度
4.1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。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。
4.2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。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：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，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。
4.3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。
4.4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。
5.结束语
总而言之，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。
参考文献
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