高层建筑分析篇1
关键词:绿色建筑，超高层建筑，仿生形态，光照
1研究背景
随着城市化进程的不断推进，越来越多的人口向城市聚集，伴随着城市经济发展所带来的负面影响是土地资源供应的紧张，超高层建筑也随之应运而生，这很好的解决了土地资源供不应求的现状。超高层建筑被视为城市的地标，体现着现代技术、材料的最新成就，同时也是形式美，结构技术，地域文化等综合的体现。但是随着城市超高层建筑的增加，其负面影响也越来越突出，例如建筑层高，交通拥堵，环境破坏，人与自然的隔绝，建筑微环境较差等等，这开始使得人们越来越重视超高层建筑的绿色化，如何减少建筑成本，减少对环境的影响等等，成为十分值得研究的课题，因此将绿色建筑理念融入到超高层设计当中是十分必要的。
2国内外研究现状
2．1国外的相关研究
在国外对于绿色建筑的研究相对于比较完善，马来西亚建筑师杨经文，他是生态建筑的倡导者和生态建筑理论的创立者，出版了大量关于绿色建筑的文献及专著，其中《设计结合自然》《绿色摩天大厦》等专著都十分有针对性的对绿色建筑的理论及其设计要点做出了研究和分析。在他的建筑作品中也从多方面体现了他对绿色建筑的理念。除此之外，许多发达国家建立了自己国家特色的绿建评价体系:美国能源部建筑技术《联邦零能耗高性能绿色建筑研究发展规划》《能源安全与独立法案》《联邦零能耗高性能绿色建筑研究发展规划》《建筑技术项目2008—2012规划》;瑞典能源署自助机构(FEBY)颁布低能耗方面法规文件;日本建筑无综合环境评价体系等。
2．2国内的相关研究
相较于国外在这方面的研究，国内的相关研究起步较慢，始于20世纪80年代左右，虽然提出了一系列关于此类的法规、评价体系、标准以及经营模式，但研究依旧处于初级阶段。随着研究的不断深入，我国在绿色建筑方面做了很多深入的研究和分析，并借鉴和引用了大量国外的理念和实践。并陆续的出台了适应于我国气候条件等各方面因素的评价体形，包括《中国生态住宅技术评估手册》《绿色奥运建筑评估体系》《绿色建筑技术导则》等等。另外我国也有许多专家学者对于该课题也进行了研究，2010年沈驰发表的《“建筑”行为———绿色建筑的空间策略》以我国南方地区为例，通过案例的分析详细的概括了5种绿色设计策略。刘煜发表的《青海省地域适宜性绿色建筑设计标准的构建研究》通过对青海气候、资源、文化等方面的分析，并结合实例，探索了适合青海地域特点的绿建标准。
3绿色建筑的设计理念
所谓的绿色建筑，是指在建筑的使用周期之内，在能源、用地、用水、用材等方面进行节约处理，建造出对于环境污染较少、利于人健康以及高效使用，并且能可持续与自然共处的建筑。设计出来的绿色建筑更符合人类目前的生存状态，它不但减少了建筑物对自然环境的影响，提高了建筑的节能减排，同时也可以使得使用者更贴近自然。
4绿色建筑设计理论对于超高层建筑设计的优化策略
4．1仿生形态优化策略
在现代科技的飞速发展下，许多设计师已经将仿生形态理论实践于许多造型以及结构复杂的高层建筑。对于那些复杂扭曲的建筑形态以及对于常规结构的挑战，他们能通过电脑模拟分析出合理的结构形态以及如何更加与当地环境相适宜，从而设计并建造出更多绿色生态以及造型新颖的建筑出来。日建设计公司设计建造的名古屋Mode学园螺旋塔楼，造型借鉴了DNA双螺旋结构，配合螺旋上升的自然形态，建筑高度达到了170m。考虑到整体造型要求，建筑的围护结构是大块的玻璃幕墙，并采用三维的构架拼接，同时其通流系统为方式。三维构架利用了2000多块造型、角度各异的玻璃，并且在风洞中进行周密的实验，最终选择出最佳的玻璃构建角度，针对曲面的玻璃设计师采用了可滑动的窗格，以对应不同形态的玻璃幕墙。放式空气流通系统，外窗框和内窗进行组合，在提升空调能耗的利用率的前提下，还明显的提高了室内空气质量。
4．2建筑基底以及场地优化策略
建筑所在场地是建筑内部的私密空间与城市外部的公共空间的过渡区域，只要将外部城市的各种交通空间通过建筑的场地基底与建筑内部发生联系，就能部分缓解城市与建筑空间联系的拥挤问题。超高层建筑的基底可以分为裙房以及地下室两个部分，通过对这两个部分进行交叉优化设计，就能有效的提高基地与场地的使用效率，从而让城市以及建筑更为高效且具有更大的发展潜力。KPF建筑事务所设计的香港环球贸易广场是一座118层高的绿色综合式大楼。其可持续性表现在它是与我国香港最大的交通系统之一的九龙地铁站一起进行设计的，该建筑很好的与周围场地以及城市空间进行了联系以及回应，与周围建筑以及城市交通空间联系了起来。香港环球贸易广场拥有庞大复杂的立体交通网络，通过计算机建立的绿色建筑设计策略体系以及精确地计算将整个交通网络内部的商业空间和周围的城市空间有秩序的组织起来，整个立体交通网络以环球贸易广场为中心，周围建筑以及公共空间的人们都能迅速的到达目的地。
4．3建筑自遮阳优化策略
建筑遮阳的相关理论最早可以起源到古希腊的作家赞诺芬，他的著作里描述了如何通过柱廊的设计来遮挡阳光照射到建筑内部的相关研究。现代建筑的遮阳主要可以分为窗口遮阳、墙面遮阳、屋面遮阳、绿化遮阳等形式。在这些遮阳措施当中，窗口遮阳是无疑起到了最重要的作用。AlHamra塔是科威特市最高的建筑，建筑设计成一种特殊的向内部进行折叠的空间形式，在增强了建筑内部的视野范围的前提下，还能降低太阳对于不同楼层的热辐射。为了使太阳的光照辐射对建筑产生最小的影响，设计师采用了清晰的材料句法，南面的墙被设计得高大而厚重，在开口的设计上，遵循建筑的光照情况来进行具有针对性的设计，这面墙起到了主要的承重作用，还能将建筑与当地恶劣的环境所隔绝开来，极大的降低了太阳对于建筑内部的热辐射。并通过石材装饰的处理，让阳光与墙面产生坚实和厚重的安全感。
5结语
要实现高层建筑的可持续发展，设计出符合可持续性发展的绿色生态建筑，必须针对建筑的能耗损失进行全面详细的分析和研究。只有做到了以上几点才能因地制宜的选择适合的绿色建筑设计策略与方法进行超高层建筑的设计。本文选取了世界各地一些具有代表性的优秀作品，从各个方面进行了细致的分析，并总结出仿生形态优化策略、融合场地的基底优化策略、建筑自遮阳优化策略三项基于绿色建筑理念的优化策略，为今后的创作提供了思路。希望更多的建筑设计师发挥自己的创造力和想象力，在科学技术发达的今天，将新的绿色的、可持续性的建筑设计理念与传统的设计方法相结合，设计并建造出更多的绿色超高层建筑，为实现当前社会的可持续性发展做出自己的一份贡献。
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高层建筑分析篇2
【关键词】高层建筑，结构转换层，结构设计
1结构布置
带转换层结构的结构布置除应符合《建筑抗震设计规范》《高规》等对于建筑结构的平面及竖向布置的规定外，还应满足以下规定：
1）不应对边榀剪力墙进行框支转换;不应在结构底部抽取角柱，形成托柱转换，不应在角部剪力墙的底部开设转角大洞形成框支转换。
2）纯框架结构抗侧刚度小，地震力作用下侧向变形大，下部为大空问且带转换层框架下柔上刚在地震力作用下非常容易破坏，所以必须设置落地剪力墙来提高建筑物抗震性能。落地剪力墙和框支柱应符合下列条件：a.落地剪力墙应对称、成对布置，优先采用型钢混凝土剪力墙，相对普通混凝土剪力墙，型钢混凝土剪力墙抗震性能好，耗能系数高，减少了截面面积，提高了承载力，能有效降低层最大剪
力、最大位移和层间位移角。b.框支柱可以选用型钢混凝土柱、钢管混凝土柱、柱内部设置芯柱的钢筋混凝土柱，这些柱能有效降低轴压比，具有承载力大，延性好的优点。c.转换层周围楼板不应错层布置，不应在大空间范围内开大洞口。楼梯间、电梯间处周围的落地剪力墙应围成筒体。
3）转换层上下结构刚度的突变对建筑物抗震非常不利，结构设计时首先应该增强转换层下部结构的抗侧刚度，同时减小转换层上部的抗侧刚度，最终要使转换层上下结构刚度相差不大。抗震设计时，结构的地震作用效应不仅与刚度有关，还与其质量有关。结构的动力性能取决于结构质量、阻尼和刚度。在转换层结构中，转换层一般集中较大的质量，其质量对下部结构的动力特性影响较大，但对上部结构的动力特性影响较小，结构设计中采用的等效抗侧刚度比意义就不大了。转换层位置越高，转换层上下部结构在地震作用下的变形效应越大，转换层上下部结构等效侧向刚度比的作用更加有限。
综上所述，根据地震作用效应来控制比较合理。因此建议采用转换层下、上层结构层间位移角比来控制转换层下上部结构构件内力和位移突变。转换层上下结构层间位移角比能准确反映转换层上下部结构楼层侧向刚度比、质量比、楼层层间抗侧力结构的受剪承载力比，对抗震设计有重要的意义。
2楼盖结构
2.1楼盖作用及选型原则
楼盖对于建筑结构作用非常重要，作用有：1）承受竖向荷载，将竖向荷载传递给梁、柱、墙、基础。2）提供足够的面内刚度，传递水平荷载到各个竖向抗侧力构件，使得整个结构协调工作。
楼盖的选型原则：1）应有足够的承载力和面外刚度。2）应有足够的面内刚度，且整体性好。3）楼盖自重要轻。
2.2楼盖构造
1）转换层楼板在平面内承受并传递很大的内力，其面内刚度大小对大空间层竖向构件的内力分配影响很大，所以楼板应当加厚，厚度不小于180cm，且应双向双层配筋，楼板中的钢筋应锚固在边梁或墙体中，楼盖建议选用双向组合梁楼盖，这种楼盖自重轻，抗震性能好，能有效发挥钢梁抗拉和混凝土抗压作用。
2）顶层楼板厚度不小于120cm，加厚顶层楼板可有效约束整个高层建筑，使其能整体工作;普通地下室顶板厚度不小于160cm;作为上部结构嵌固部位的地下室的顶层楼板应采用梁板结构，厚度不小于180em，混凝土强度等级不小于C30，采用双向双层配筋。
3）采用预应力楼板时，应考虑合理的施工方案，采用板边留缝以张拉和锚固预应力钢筋，或者在板中部预留后浇带，待张拉预应力钢筋后再浇筑。
4）工程实际表明：在楼板上开楼梯间、电梯间、管道井以及厨房、卫生间等的小洞，只要洞口均匀分散，则楼盖在自身平面内仍具有足够的刚度和良好的整体性，能很好的传递水平荷载，可以按照自身平面内刚度为无限大的假定来分析建筑结构的内力和位移。
5）设计中应避免在剪力墙两侧楼板开洞。由于假定楼板刚度无限大，计算中认为已发挥作用，但由于剪力墙两侧楼板全部开洞，造成楼板并不能将水平力有效传递给此片剪力墙，实际受力和计算假定差异很大，可能会引起其他抗侧力构件的承载力不安全，所以应使楼板洞口尽可能小，并应采取其他有效构造措施保证水平力能可靠地传递到该片剪力墙上。
6）楼板开大洞削弱后，可采取以下构造措施：加厚洞口附近楼板，提高楼板的配筋率，采用双层双向配筋，每层、每向配筋率不少于0.25%;洞口边应设边梁、暗梁，暗梁宽度为板厚的2倍，纵向钢筋配筋率不小于1%;在楼板洞口角部集中配置斜向钢筋。
3整体转换和局部转换
整体转换就是某一层全用作转换，局部转换就是某一层仅局部用来转换。
整体转换缺点明显：间接传力，传力路径不直接，结构被转换层分为上下两部分，上下结构刚度发生突变，结构抗震性能差，地震力作用下容易形成薄弱层，大震时易倒塌。局部转换同样存在间接传力、传力路径复杂的缺点，但由于只是楼层局部用来转换，楼层刚度变化不明显，结构整体侧向刚度变化不大，故而局部转换对建筑的抗震性能影响不大。
由框支剪力墙和其他落地剪力墙满足一定间距要求组成的底部大空间部分框支一剪力墙结构，当地面以上的大空间层数越多即转换层位置越高时，转换层上下刚度突变越大，层间位移角的突变越大，结构的扭转也严重。同时造成落地墙或筒体易受弯产生裂缝，引起框支柱内力增大，转换层上部的墙体易于破坏，不利于抗震。
整体转换时，转换层的高度对建筑结构抗震性能影响很大，相对而言，转换层越高，转换层以下各层构件的受力越不合理，延性越差，因此，剪力墙底部加强部位越高，对构件的抗震等级要求越高。
总之，整体转换时，对转换层楼板及相邻层楼板的面内刚度和整体性有很高的要求。而对局部转换结构，对楼板的这个要求是局部性的，只要满足局部转换部位的水平力传递和整体性要求即可。
4建筑转换层的结构设计策略
1、设计战略
首先转换层要与建筑设计相互协调，结合封闭式开间的布置，均匀对称设置落地构件，尽量使其质量中心与刚度中心相近。通过提高落地构件的强度等级，并适当加大截面尺寸，采用钢与混凝土组合构件等方法，增强抗侧力构件在转换层以下的抗弯、抗剪刚度。
2、构件选择
转换层可供选择的构件形式有梁、桁架、空腹桁架、箱形结构，斜撑、厚板等，结合工程具体情况可具体选择转换构件。
3、配筋设计
一般高层建筑梁跨中正弯矩向支座减弱的速度比较缓慢，而支座负弯矩则衰减得很快，针对这一特点，在进行配筋设计时，框支梁下部钢筋应全部伸入支座锚固，不设弯筋，当梁跨不大时，上部支座负筋宜拉通。同时沿梁高应配置间距不大于200mm，直径不小于16的腰筋。
4、空间设计
高层建筑一般是结构转换层和设备转换层合在同一层中，如果设计成一般层高2.9m，有些浪费空间;如果设计层高低于2.2m以下，则该层的侧移刚度和扭转刚度过大。我们建议可以将结构转换层放在2-3层，设备转换层放在4-5层，既实现了上下层结构的转换，又节约了空间。
高层建筑分析篇3
主题词：高层建筑设计分析
Abstract:Inthispaper,analysisandresearchfromthehigh-risebuildingstructure,discussionsaremadefromthefoundationofhigh-risebuildingdesign,thesecuritydesignandintegrationwiththesurroundingenvironmentdesignandotheraspectsoftheconcept,andstrivetosummarizesafety,scientific,convenient,user-friendlystructuredesign.
Keywords:high-risebuilding;design;analysis
中国分类号：TU-9文献标识码：A文章标号：2095-2104（2012）03-0001-02
前言：
城市空间是人类生产和生活所需要的重要因素，它为居民提供各种活动的可能。在当今社会经济高速发达的前提下，城市发展也不断的快速、科学、高效化，随着科学技术的发展，尤其是高科技建筑材料的出现，城市建筑高度不断在刷新，同时由于城市空间及建筑土地等条件的限制，高层建筑就成了实用性较强的综合性建筑。那么，如何使高层建筑的功能性、安全性发挥到最大化，同时又能与周边环境完美融合就成了设计师们最大的问题。下面，我就结合高层建筑的设计需要从几个方面进行浅述。
一、高层建筑的基础设计
所谓高层建筑，就是指超过一定高度和层数的多层建筑。我国自1982年起规定超过10层的住宅建筑和超过28米高的其他民用建筑为高层建筑。其结构以钢结构和钢筋混凝土结构为主，对钢材的强度及钢筋混凝土的标号、比例都有严格的要求。
高层建筑的基础设计包括地基（桩）、建筑主体、运载通行（含水电暖使用、通风等设备设施）设计。
1、地基设计。在高层建筑的地基设计中，要根据工程地质和水文地质条件、建筑体型与功能要求、荷载大小和分布情况、相邻建筑基础情况、施工条件和材料供应以及地区抗震烈度等综合考虑，选择经济合理的基础型式。常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。
2、高层建筑的主体结构设计
高层建筑的主体结构可分为框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、筒体体系。下面详细介绍一下各体系的特点。
框架结构体系是由梁、柱构件通过接点连接组成的结构，是多层房屋的主要结构形式，也是高层建筑的基本结构单元。它的优点是建筑平面布置灵活，可形成较大空间；缺点是属于柔性结构，抗水平荷载及抗震性较差。
剪力墙结构体系是利用建筑物的外墙和内墙作为承重骨架构成的剪力墙结构体系，这种体系侧向刚性强，可承受较大的侧向水平方向的荷载，缺点是主体被分割成小的封闭空间。
框架-剪力墙结构体系平面布置灵活，又能较好的承受水平荷载，且抗震性能较好。
筒体体系是指由一个或几个筒体作为承重结构的高层建筑结构体系，又可分为筒中筒结构体系和多筒体系。它的整个筒体就像一个固定于基础上的封闭的空心悬臂梁，不仅可以抵抗很大的弯矩，也可以抵消扭矩，是非常有效的抗测力体系，同时这种体系结构布置灵活，单位面积结构耗材少。上海金茂大厦、迪拜塔等建筑就是典型的筒体体系。
运载通行设计
⑴高层建筑的运载通行主要依赖于电梯，同时辅以步梯，同时根据建筑用途不同还可以设置货运电梯。在大楼电梯规划中须考虑如下因素：①大楼的种类及用途。②电梯服务楼层数量。③楼层高度及电梯的行程。④入口楼层。⑤每层人数。
一般建筑物层数超过25层时，电梯宜采用垂直分区设置。目前形式主要有：①奇偶层停站。②高中低分区。③单双层双轿厢。④高空转换大堂。总之，电梯的设计要考虑到实用性、舒适化、人性化和节能化。
⑵水电气暖设施的设计。设计供暖和给水排水系统时，必须考虑因建筑高度增大的压力，保证管道、炉片具有耐压能力；在供暖、通风中考虑因高处风力增大而增加的空气渗透和中合面以上、以下的热压变化对于散热量计算的重要影响；用电方面要考虑由于增加了电梯、水箱供水和消防动力用电，对电气设计的区域配电和干线、支线布置提出的要求。
高层建筑的安全设计
高层建筑作为一个封闭的区域，如何保证安全运行是历年来各设计师殚思竭虑进行研究的。高层建筑的安全包括消防安全管理、防雷电安全管理、防强风安全管理及防震安全管理等内容。
（一）消防安全是高层建筑的软肋，我们看过了太多的悲惨案例。因此在高层建筑中要设计科学、高效的消防设施杜绝惨案的发生。
建筑中火灾自动报警系统的设计必须遵循国家有关方针、政策、规范和公安消防部门的有关法规，针对保护对象的特点，做到安全可靠、技术先进、经济合理、使用方便。首先要明确建筑本身的建筑和功能特点，了解与火灾报警系统工程设计有关的相关专业的硬件设施，尤其是设备通风、给排水专业对于电气专业的设计要求，然后根据有关规范确定消防报警系统的总体结构形式。如设置火灾自动报警器、光烟感应喷淋系统、应急逃生通道、消防栓、避难层、电源、天燃气总控室。同时要间隔一段距离就要设置防火墙或闸门。
（二）高层建筑抗震措施
在对结构的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性（限制结构类型和结构材料使用）等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震（结构延性）结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）来减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
高层建筑的防强风设计
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。
高层建筑的防雷电设计
雷击引起的上万伏的过电压（过电流）及极强的交变电磁场是损坏楼内弱电设备的主要原因，雷电入侵楼内设备的途径有供电线路引入雷电，通信控制线路引入雷电，地电位反击、雷电电磁场。。因此，为了使高层建筑内各设施能正常运作以及保障大楼内人员的安全，防止雷击而带惨重损失，有必要对大楼进行综合雷电防护措施，除了要安装良好的避雷针、避雷带，还必须在电源系统、信号系统进行可靠、有效的雷电防护工作，并具备可靠的接地装置。
三、高层建筑与环境的关系
高层建筑对其所在的城市街区具有很大的影响。仅以它的人口和规模，就对城市街区的行人及街景本身都具有明显的重要性。将这些可以归纳于高层建筑的环境关系，它有效的成为城市设计方面的主题。在这方面高层建筑的发展将由规划者通过规划来加以控制。一座高层建筑设计首先要与城市达成协议，就是那里的现状：既与周边环境相融合，又相辅相成，形成一个独立的自然建筑群，而不会给人以压抑、突兀的感觉。
结束语：在目前能源短缺的国情下，对高层建筑系统不断开发、研究并追求最优化、最节约能耗、最安全的设计方案是相当有意义的。特别是对商业比较发达而能源来源有限的城市，通过合理设计，更能为城市的商业繁荣提供更好条件，为经济发展和人文发展奠定基础。
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高层建筑分析篇4
【关键词】高层建筑；外部尺度；体量失衡
引言
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。
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。城市高层建筑外部造型设计多以追求建筑形象的新奇，每栋高层都想立新意、凸现自我，然而这样的结果只能使整个城市规划建设容易产生视觉生硬，建筑个体外部体量失衡，缺乏亲近感，给人拒之于千里之外的感觉。造成这种现象的主因归终还是缺乏对建筑外部尺度的认真研究。
1.外部尺度设计的阐述
城市高层建筑设计时，不能只单单重视建筑本身的立面造型设计，而应以人的尺度为参考，充分考虑人的观察视点、视距、视角，和高层建筑使用亲近度，从城市环境的规划到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感，城市高层建筑的外部尺度可从以下几个方面进行研究
1.1高层建筑是一座城市组成部分有机体，因其体量巨大，必定成为城市的重要景点，对城市产生重大的影响。
从对城市整体影响的角度来看，表现在对城市天际轮廓线的影响，而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决定性的作用，因城市的天际轮廓线从一个城市很远的地方就可以看见，也是一座城市给人的第一印象。因此，高层建筑尺度的确定应与整个城市的尺度保持一致，而不能脱离城市主线，自我夸耀，唯我独尊，不利于优美、良好天际线的形成，直接影响到城市整体景观。高层建筑对城市局部产生的影响，是指在市区比较开阔的地方，从广场、主干道、开放式水系和绿地所看到的天际线，也直接影响人们的日常生活。因此，城市天际轮廓线不仅影响人从城市所看的景观，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巨大的影响，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。
1.2关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种，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，整体尺度也是建筑师们十分注重的，面对一栋建筑物时，人的本能渴望是能把握该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，人们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亦十分重要，在设计时要注意以下两点：
（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素，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，这样易使整个建筑难以把握。
（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人对高层建筑近距离的感知，也是高层建筑设计中的重要环节。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。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它建筑相一致宜有所呼应。
1.4近人尺度是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，不宣过大或过小，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。
1.5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细部尺度，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木纹。
2.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尺度的有序性高层建筑设计时，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尺度的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
高层建筑分析篇5
关键词：高层建筑转换层结构设计
中图分类号：TU208文献标识码：A
前言
为了满足建筑物在功能上的需要，高层建筑的上部需要一些小开间的轴线形布置，需要比较多的墙体；而下部则需要有比较大的使用空间，柱网要大，墙体要尽可能的少。所以，在高层建筑中，上面部分的竖向杆件不能直接连续地贯通落地。需要通过水平的转换结构和下面部分的竖向杆件相连接，这种构成的高层建筑叫做带转换层的高层结构建筑。转换层结构形式包括桁架转换结构、梁式转换结构、箱形梁转换结构、空腹桁架转换结构和厚板转换结构等。
1、梁式转换层的结构形式和受力特点
1.1梁式转换层的结构形式
梁式转换层结构是一种利用下部的转换大粱，将上部剪力墙落在框支梁上，再由框支柱支撑框支梁的结构体系，也称为梁式框支剪力墙结构。其传力途径为墙一梁一柱(墙)，由于传力直接、明确，便于工程计算、分析和设计，且施工较为简单，在底部大空间的框支剪力墙结构体系中被广泛应用。但是，其不足之处在于:如果上下轴线错位布置，则需增设较多的转换次梁，空间受力就较为复杂了。实际过程中，可以依据转换梁的受力特点、工作形式以及应用方式等将转换梁进行划分。
1.2梁式转换层的受力特点
要进行梁式转换层结构的计算，就必须首先弄清楚此类转换结构传力途径以及相应的转换梁的受力特点。一般梁式转换层结构的传力路径为:墙或者柱一转换梁一柱或者墙。这种传力形式直接简单，可靠度高，较易施工，而且经济合理，设计计算简便。转换梁是梁式转换结构层的核心构件，根据现有的工程经验和分析可以得出，主要影响它受力特点的因素是只要包括梁自身的材料、尺寸形式，上部的结构类型、刚度，剪力墙等和梁的刚度比，以及上层、下层结构的类型、相对刚度大小等等。上部结构与转换梁共同工作，转换梁的影响是较大的，分析计算时将三层结构对梁受力的影响就可以满足精度要求，此外，如果上部结构的墙具有一定的尺寸时，转换梁的内力变化受到此墙体结构形式的影响很小，相对于忽略墙体的作用时其弯矩要小，而且此时会出现一定的受拉区。转换梁和上部墙体可以考虑为一个整体的受力结构，弯曲变形保持一致，同时受到拱的特有的作用影响而决定梁的内力形式。具体分析时，剪力墙可以有效地分担转换梁产生的弯矩，梁会因为位于梁、墙整体结构的受拉翼缘而内部产生拉力，另外，由于拱结构特殊的传力形式，竖向荷载作用于转换梁上时就可以被分解为水平和竖直两个方向的作用力，这样一来，转换粱的内力绪果就是中间受拉力、两端部受到压力的形式。
2、梁式转换层的设计计算要点
梁式转换层的结构方案一般是剪力墙与梁相结合，设计计算时不宜将梁分为主梁和次梁，因为这种方案增加了结构传力的复杂性，主梁是核心受力构件，如果有次梁存在的话，主梁就会承担来自剪力墙的荷载以及次梁传递来的剪力、弯矩等内力，这样一来，主梁的受力形式就会复杂多变，容易发生破坏。梁式转换层的上部楼层与下部楼层的结构刚度发生变化，为了实现内力的有效传递，就要严格地控制其混凝土材料、厚度、配筋率以及施工精细度以提高转换层的刚度和承载能力。实际过程中，多采用框支柱、主梁、剪力墙的结构方案，并且适当地加大构件的配筋率，可以有效地提高其抗力。
2.1结构布置
(1)竖向布置。在建筑物的竖向高度方向上，在确保转换层具有充足的承载力与刚度的前提下，转换层可以灵活地进行多处整层布置，也可以在某楼层的局部位置进行设置，可以采用分段布置或是间隔布置。当建筑物设计有设备层或者加强层时，可以将转换层和这些楼层搭配使用，发挥多种作用。
(2)平面布置。转换结构布置在边柱和角柱时可以使上下层柱交错布置，转换梁进行纵、横两个方向的布置时可以提供较大的使用空间等等。当对建筑结构进行抗震设计时，采取将一段长度的剪力墙与地接触并且与基础相通，即使得剪力墙与框支墙形成整体工作体系，这样提高了结构的抗震性能。
2.2上、下层侧移角比
用来表示上、下层刚度的大小变化的量值称为转换层结构上、下层结构的侧移角之比。
γ=(θi+1)/θiθi=Δui/hi式中:γ―侧移角比,θ―第i个楼层的侧移角度,Δui―第i个楼层的线性侧移hi―第i个楼层的高度实际应用时，为了保证结构的稳定性，内力直接有效地进行传递，就需要将侧移角比限定在安全范围以内，避免突变。
2.3上、下层侧移角比
为了在工程中尽量地避免结构沿竖向刚度的变化过大，转换层结构承担了过大的任务而超过其设计能力，内力传递时遇到突变层而发生破坏，为此，要求上、下层结构的刚度九满足一定的安全限值，使得竖向相邻层结构的刚度比不至于发生突变，柱和剪力墙等抗侧力构件也能充分发挥各自的作用。设计计算时，尽可能的将控制在l～2范围之内，越接近1越好。
λ=(Gi+1)/Gi×[(Ai+1)/Ai]×[Hi/(Hi+1)]式中:Gi―第i楼层结构的剪变模量,Ai―第i楼层结构的抗剪截面面积,Hi―第i层楼的高度
2.4转换层构件的设计要点
(1)转换梁的设计要点。转换梁设计时为了防止梁休脆性破坏，箍筋配置得当，要根据梁的剪压比来确定合理的截面尺寸。当对梁进行开设洞口时，要对洞口部位进行加强处理，可以增加箍筋的配置或者设置其他加强构件。
(2)框支柱的设计要点。框支柱一般是依据其轴压比来得出截面尺寸的，当考虑地震作用时，还要对柱的内力进行一定的调整。
三、转换层设计时需考虑的施工特点
在层建筑转换层处，有些竖向构件容易被打断，从而导致竖向力传递出现转折，而实现功能转换的大型水平构件必须依靠转换层。另一方面要让建筑满足这些功能势必会给该结构本身带来多重受力、抗展效果不佳的特点。
3.1转换展构件大,
楼面承受力大假如建筑有转换层，它的承载往往要通过转化与改变构件截面内力予以实现，建筑内部应力状况较为复杂，要实现结构的水平剪力，并让其顺畅向下传导，就必须将转换层楼面的水平刚度保持在合理范围内。现阶段，转换层的构件尺寸都比较大，楼板厚度基本都在16cm以上,楼面的承载力相对来说也很大。
3.2叠加浇筑
要求高转换层的构件一般都有较大的体积,相对来说其跨比也会更大。其次，转换层截面产生弯曲变形时呈水平向，这使得其内部结构极可能产生错动。正是基于上述状况，施工时浇注的要求必须进一步提，叠加浇注时，首先应做好仔细分析与研究综合考虑分层处水平剪力可能带来的影响确保叠加浇注的质量及其构件在使用过程中的承受力。
3.3灵活布置支撑系统
要让建筑符合其应有的抗震要，我们在设计时，必须灵活调整和布置转换层的形式。其支撑系统也必须结合转换层上下结构进行设计，万不可让上下层发生剪力或者令其刚度突然发生变化。
四、转换层钢筋工程的设计
转换层钢筋工程施工前，重要的是了解图纸内容。捆绑钢筋前，技术人员应先把施工工序、操作方法及施工要求等内容告知给所有施工人员，也就是所谓的施工交底。其次，施工时，应根据图来合理确定柱插筋的位置，避免钢筋错位。钢筋捆扎好后，我们还必须仔细检查直螺纹接头与悬臂结构撑脚间是否松散，钢筋位置、绑扎方法都不能出现任何错误；第三；捆扎、搭接钢筋，需确保其符合抗震设计的相关要求及原则。第四，扎好钢筋后，接下来便可浇捣混凝土这一过程中必须安排专人进行实时监管，务必要保证钢筋的位置合理。
结语
随着现代高层建筑功能和用途的多方面发展，高层建筑上下结构之间存在着柱网、轴线交错甚至结构形式的不同，介于上下部结构之间的转换层可以保证高层建筑的整体安全性。只有加强高层建筑转换层结构设计，才能从根本上提升高层建筑的安全性，为我国实现城市现代化贡献设计者的一份力量。
参考文献
[1].白洁.浅谈高层建筑结构的转换层[J].山西建筑.2007(15)
高层建筑分析篇6
【关键词】高层建筑；结构；转换层；施工
前言
由于转换层结构起着上下连接的作用，结构复杂，施工难度大，因此，需要制定详细的施工方案，尽可能征得工程各参与方的协助，在转换层施工中，只要做好模板支撑体系，钢筋的定位，大体积混凝土等施工措施，转换层的施工质量一般就能得到保证，并可达到降低成本、取得较好的经济效益的目的。
1高层建筑结构体系的特点
从建筑使用功能而言，在设计中，通常将大柱网的购物商场、餐厅、娱乐设施设于多功能综合性高层建筑的下层部分，而将较小柱网、较小开间的住宅、公寓、旅馆、办公功能的建筑设于中、上层部分。这种建筑使用功能的特点相应决定了多功能综合性高层建筑结构体系的特点。由于不同建筑使用功能要求不同的空间划分布置，相应地要求不同的结构形式，如何将它们之间通过合理地转换过渡，沿竖向组合在一起，就成为多功能综合性高层建筑结构体系的关键技术。这对高层建筑结构设计提出了新的问题，需要设置一种称为“转换层”的结构形式，来完成上下不同柱网、不同开间、不同结构形式的转换，简单地说，就是上下两层的结构不一样，必需设置一个转换层来承上启下。结构上的转换层概念，主要是指在整个建筑结构体系中，合理解决竖向结构的突变性转化和平面的连续性变化的结构单元体系。它在主要满足结构安全功能要求的同时，多数情况下解决一些特殊技术性建筑功能要求。比如在结构转换层空间内布置管道、设备等等。这种转换层广泛应用于剪力墙结构及框架―剪力墙等结构体系中。
2转换层的常用结构形式及对比分析
2.1梁式转换层
梁式转换层是指在现浇钢筋混凝土楼板上布置单向托梁（纵向或横向）或双向托梁（纵、横向）或斜向托梁，以承托在本层落空的上面各层的承重柱或剪力墙。该种转换形式一般用于底部大空间剪力墙结构，当需要纵横向同时转换时，采用双向梁的布置。对于框筒或筒中筒结构，可以根据需要在相应楼层下做一圈转换大梁，把上部柱的荷载通过转换大梁传到下层两边的柱上。梁式转换层结构的传力途径为墙、梁、柱（墙），传力途径清楚，转换梁具有受力性能好、工作可靠、构造简单和施工方便等优点，结构分析计算也较容易，一般用于上层为剪力墙结构，下层为框架结构的转换。
2.2板式转换层
当上下柱网、轴线有较大错位，不便用梁式转换层时，可以采用板式转换方式。板的厚度一般很大，以形成厚板式承台转换层。它的下层柱网可以灵活布置，不必严格与上层结构对齐，但板很厚，自重很大，材料用量很多。厚板转换层适用于上下柱网极不规则的结构，它的结构布置方便，从而更好地实现对高层建筑多功能的要求，但缺点也很明显。由于板式转换层一般很厚，有时可以达到3.0m，自重很大，在地震作用下，这样大的质量必将引起很大的水平地震作用。因此对于地震区的高层建筑，转换层要慎用厚板楼盖。
2.3桁架转换层
在托柱形式的梁式转换层中，当转换梁跨度很大，且承托层数较多时，由转换梁承托上部框架柱传递下来的竖向荷载会很大，致使转换梁的截面尺寸过大。这在设计理论上可以实现，但在实际实施中却不可行。再者，采用转换梁也不利于大型管道等设备系统的布置，不利于该转换层建筑空间的充分利用。此时若根据上下柱网的轴线位置设置采用桁架转换层则可巧妙的解决此问题。桁架转换的设计和施工较复杂，但是结构受力明确，传力途径清楚，使开洞与设置管道具备条件，而且它们的位置与大小都有很大的灵活性，能充分利用该转换层的建筑空间。采用桁架转换层，其钢材和混凝土的用量比采用梁式转换层要经济。
3高层建筑结构转换层施工
3.1模板工程
转换层结构的自重大，施工荷载也大，因此要根据工程实际情况选择合适的模板支撑方案，以保证支撑系统具有足够的强度、刚度、稳定性，实际工程中常用以下几种支撑体系:1）一次性支模。该支撑方式适用于现场可用的支撑材料较多，且转换层相对较低的结构体系，但此种方式支撑材料需用量很大，在材料使用上不经济。2）荷载传递法支模。该方法将转换梁板的自重和施工荷载通过支撑系统传递给以下多层楼板或把荷载传递给转换层下的支承柱，由支承柱把上部荷载向下传递。3）叠合浇筑法支模。该方法应用叠合梁原理将转换层梁、板分多次浇筑成型，支撑系统只要考虑第一次浇筑时的结构自重和施工荷载，这样可减少大量下部支撑体系的负荷，节省大量的支撑钢管。4）埋置型钢法支模。该方法是在转换结构梁中埋设型钢，与模板连成整体，用以承载全部大梁荷载，可节省大量支撑材料。
3.2钢筋工程
3.2.1在钢筋绑扎前先设置好梁底钢筋保护层，可在钢板上焊钢筋作为保护层垫块，垫块长度同梁宽，垫块放好后，在模板上固定好。
3.2.2转换梁钢筋在梁模板支撑、梁底板安装完成后进行绑扎，绑扎钢筋一次绑扎到位，绑扎完成后检查钢筋直径和数量进行复核无误后，进行梁侧板及转换层楼板安装，安装过程中注意对成品的保护。
3.2.3楼板钢筋在模板安装后在模板上按设计间距纵横向量出钢筋位置，绑扎第一层网筋、第二层网筋。再按要求在两层网筋间设置马凳支撑钢筋、设置垫块。
3.3混凝土工程
3.3.1因转换层梁混凝土体积大，为尽量减少施工缝，采用混凝土搅拌站搅拌并一次浇筑成型，混凝土用泵进行输送;按照泵送混凝土配合比进行搅拌，严格控制坍落度。
3.3.2为了减小混凝土内外温差，施工中应选用水化热较低的水泥，同时为降低水泥水化热，通常要掺入外加剂。主要使用高效减水剂、缓凝剂等。
3.3.3大截面梁的内部温度应通过计算确定，并应在其内部一定部位设置测温点，便于对混凝土温差的控制，若温差大于25℃，应采取措施，通常采用蓄热保温法，内降温外保温法，蓄水养护法等。
3.3.4在混凝土浇筑时，在表面要留有一定的泌水坡度，同时在模板上要留排水小孔，以利于提高混凝土的施工质量。
3.3.5为能使混凝土外表面温度不至于降低过快，通常先施工转换层结构和墙体;夏天施工时要注意采用温度较低的水搅拌混凝土，以降低混凝土的入模温度;
3.4转换层施工的质量控制
由于转换层具有“大、重、密”的特点，使施工难度增大，稍有不慎，就可能发生支撑系统失稳、模板变形、钢筋错位、混凝土漏浆等质量问题。因此，在进行施工时，除加强施工技术管理外，还必须加强质量控制。
3.4.1审查施工方案必须强调以计算为依据，以安全为宗旨。
3.4.2模板支撑体系不仅要进行精确计算，还要有足够的构造措施保证，并要强化检查，完善手续。对进场钢管、扣件进行三证检验并随机抽查钢管厚度及扣件螺栓拧紧扭力矩。搭设过程中随时检查弹线的准确性及立杆是否与定位点对应，在确保混凝土全部达到设计强度的100%时支架方可拆除。
3.4.3钢筋绑扎必须保证位置的准确，为后续施工打下良好的基础。钢筋的品种、质量必须符合设计要求和有关标准规定，表面必须清洁，钢筋的间距要均匀，各排上下位置要对位，预埋位置、数量及形式必须符合设计要求。
3.4.4混凝土浇筑中要严格控制钢筋密集区的浇筑，确有必要时可以采用细石混凝土浇筑，以防出现孔洞。对大体积混凝土的浇筑要采用斜面分层布料方法施工，在混凝土初凝前要进行表面二次振捣，终凝前要进行二次抹压。养护要及时，并能使混凝土始终保持湿润状态，测温应按要求进行并及时反馈温度变化情况，同时注意变形观测。
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