超高层公共建筑的前期设计分析

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　　摘 要 在城市人口不断增多、城市用地面积愈发紧张的今天，高层以及超高层建筑已经成为城市公共建筑的整体发展趋势，而超高层公共建筑的前期设计作为整个建筑工程建设的基础工作，自然也在建筑行业内得到了高度重视。为此，本文对超高层公共建筑的设计原则与设计策略分别展开了探讨，希望能够对超高层公共建筑的建设起到一定帮助。
　　关键词 超高层建筑；公共建筑；前期设计
　　引言
　　在城市化建设不断加快的背景下，超高层公共建筑虽然能够在很大程度上解决土地资源紧张、城市环境恶化等问题，但由于建筑体积巨大、功能十分复杂，很容易出现内部交通、安全、能耗等多方面的问题，因此在结构、消防、给排水、通风等方面都有着很高的要求，只有通过合理的前期设计，才能够保证建筑的功能性、舒适性以及质量安全。
　　1 超高层公共建筑的前期设计原则
　　1.1 环境友好原则
　　超高层建筑作为未来城市建筑发展的必然趋势，其本身不仅要具备良好的稳定性、安全性、舒适性以及设计合理性，同时也要与未来城市化建设的整体方向相适应。从目前上来看，在环境污染、城市人口增多等问题的影响下，城市环境开始迅速恶化，并对城市居民的生活、工作造成了巨大影响，因此超高层赶工建筑的前期设计必须要坚持环境友好原则，营造以人为本、健康高效的高质量微气候环境，在保证室内环境舒适性的同时，也要将建筑与周围生态环境融为一体，使居住者能够更加亲近自然，从而满足现代人对于生活品质的追求。另外，环境友好型原则还要重视对土地资源的利用，将超高层建筑在土地资源利用率方面的优势充分发挥出来，以解决当前城市用地紧张的问题。
　　1.2 节能环保原则
　　超高层公共建筑的规模较大，在施工、使用阶段所消耗的材料与能源也比较多，如果仍然以粗放式的模式进行施工管理与使用管理，就很容易造成严重的资源浪费，这显然是与当前城市建设的核心策略相违背的[1]。因此，超高层公共建筑在前期设计中同样需要坚持节能环保原则，在充分考虑当地气候环境以及建筑特征的前提下，对阳光、自然风等自然资源进行充分利用，从而大大提高建筑能源利用效率，实现能源的有效节约。同时，还要充分利用可再生能源，减少再生资源的使用量以及污染物的排放量，重视对污水、生活垃圾等废弃资源的回收利用，从而实现对建筑施工、运行污染排放的有效控制。
　　1.3 因地制宜原则
　　因地制宜是现代建筑设计的重要方向之一，这一理念要求设计者将恰当的建筑语言应用于合适的城市环境与生态环境之中，从而实现山、水、人文等各要素的和谐统一。而在超高层公共建筑的设计中，设计者也同样需要坚持因地制宜原则，根据当地自然生态条件对门窗朝向、通风系统等建筑细节进行设计，从而降低自然环境因素对建筑的影响，提高建筑本身的舒适性。同时，设计者还要就地取材，在当地选取各种绿色建筑材料，提高3R建材以及可回收材料的利用率，这样既可以降低高层建筑的投资建设成本，同时也能够减少建筑施工材料的浪费以及废弃材料的污染，使超高层公共建筑的环境污染问题得到有效控制。
　　1.4 技术创新原则
　　超高层公共建筑的建设难度非常之高，無论是地基工程的施工，还是给排水系统、通风系统的设计，都与常规建筑存在着很大的差异，因此在超高层公共建筑的前期设计中，设计方还要坚持技术创新原则，对各种先进的设计理念、施工技术、施工管理方法进行有效应用，在降低施工建设难度的同时，最大限度地减少资源浪费，减少施工对环境的负面影响，实现绿色施工。同时，设计方也可以利用BIM技术，为超高层公共建筑工程建立完善的BIM工程项目管理平台，以及三维立体化建筑模型，对设计方案与施工情况进行模拟，从而提高设计的合理性，减少建筑施工存在的安全隐患。
　　2 超高层公共建筑的前期设计策略
　　2.1 结构设计
　　超高层公共建筑在结构要求上存在着一定的特殊性，因此在结构设计中，必须要就对一些细节加以注意。首先，现代城市建筑大多为钢筋混凝土结构，这类建筑结构能够适应大多数建筑类型，但在面对超高层公共建筑时，由于其结构相对较长，因此钢筋混凝土很容易出现收缩裂缝。针对这一问题，设计人员既可以选择钢结构等其他建筑结构进行替换，同时也可以采用后浇带处理、大体积混凝土浇筑等措施来进行解决，避免收缩裂缝的出现。其次，超高层公共建筑的内部必须要设置梁柱，因此在结构设计过程中，还需要考虑异型柱的使用问题，办公场所及会所等设计中，通过合理的空间布局以及异形柱的规避等方式来降低其对于公共空间美观性、舒适性的影响[2]。另外，超高层公共建筑的空间结构十分复杂，受力分析的难度也比较大，这使得承重结构设计很容易出现问题，并给建筑质量安全埋下隐患。因此在建筑前期设计时，必须要保证重要承重构件具有足够的弹性，这样出现地震等突发情况时，整个建筑结构的仍然能够保持良好的稳定性，而安全事故的发生概率也会大大降低。
　　2.2 通风设计
　　受超高层公共建筑在高度、体积的影响，高楼层周围很容易形成复杂气流，这就给建筑的通风系统设计带来了很大的困难。因此在前期设计中，设计人员必须要充分考虑建筑的风影区分布情况以及下行风的方向，并在此基础上设计出合理的通风系统，以改变高层风向、减缓风速，这样一来，建筑高楼层周围的风就能够与室内通风系统形成一个整体，并起到降温、优化室内空气环境的效果。另外，在建筑空间布局与外形实际上，还要对高层风向与空气流动进行深入分析，以免对高层空气流动造成阻碍，使建筑底部气流减少。
　　2.3 消防设计
　　超高层公共建筑的人流密集、楼层较多，一旦发生火灾，灭火工作与救援工作都会比较困难，针对这一问题，超高层公共建筑在前期设计阶段需要尽可能多地使用防火材料、防火构件以及防火配件，对于易燃易爆区域，还要强化通风并设置防爆电气。另外，在消防系统的设计上，需要在中层与高层分别设置输水箱，以免底层给排水管道会加压装置被破坏后，高层无法进行灭火。
　　2.4 光环境设计
　　超高层公共建筑物普遍位于城市中心地段，其自然光照经常会被其他超高层建筑所遮挡，尤其是对于中低楼层来说，自然采光更是非常困难的，因此在前期设计中，设计人员必须要对日照间距进行合理控制，并通过斜日照的方式来降低建筑物阴影透射面积，这样就能够在保证自然光照的同时，减少对其他建筑自然采光的影响[3]。另外，超高层建筑很容易受到光污染，因此在超高层公共建筑的高楼层，应采用低辐射材料的中空玻璃幕墙，并在中空玻璃上镀上银膜，从而降低光辐射与强光对居住者日常生活的影响。
　　2.5 热岛效应控制
　　在城市中心地段，由于建筑群十分密集，人口密度也非常高，因此在人工发热等高蓄热体的影响下，位于该地段的超高层公共建筑很容易出现热岛效应，这对于人们的身体健康是非常不利的。为此，超高层公共建筑必须要在前期设计阶段选用具有保温隔热性的材料作为围护结构，同时减少人工照明、加强自然通风，以实现对热岛效应的有效控制。
　　3 结束语
　　总而言之，超高层公共建筑在结构要求、火灾隐患、室内温度等方面都存在着特殊性，因此在前期设计中，设计人员必须要坚持因地制宜、环境友好等原则，同时对光环境、消防系统、通风系统进行合理设计，从而保证建筑的稳定性与宜居性。
　　参考文献
　　[1] 李乐天.超高层公共建筑的前期设计相关技巧探索[J].智能城市，2018，4（24）：35-36.
　　[2] 孙亚丽.高层公共建筑的前期设计策略探讨[J].科技风，2016（21）：93.
　　[3] 寒军.高层建筑设计前期方案确定的重要性[J].低温建筑技术，2010，32（05）：20-22.
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