高層建筑設計與規(guī)劃的方法探討

（陜西省土地工程建設集團，陜西西安 710075）

高層建筑設計規(guī)劃工作是建筑工程項目安全施工建設的基礎保障，在當代高層建筑設計與規(guī)劃過程中，設計師應結合城市環(huán)境與時代發(fā)展趨勢，促進高層建筑與城市形象的有機融合，減少高層建筑對城市空間環(huán)境的破壞，全面優(yōu)化高層建筑造型與風格，使高層建筑群體能充分融入城市體系。本文將簡單介紹高層建筑的概念，分層探討高層建筑設計與規(guī)劃方法。

1 高層建筑的基本概念

《民用建筑設計通則》指出超過100 m的建筑均為高層建筑。進入21世紀后，高層建筑群體已成為城市化建設的重要標志，高層建筑對建筑產(chǎn)業(yè)與城市化建設的發(fā)展起到了積極的推動作用，高層建筑本身擁有較高的經(jīng)濟價值，為市民居住、辦公和各行業(yè)的發(fā)展提供了充足的空間。

首先，多數(shù)公司辦公室以及重要辦公場所均位于高層建筑內(nèi)，對促進相關的行業(yè)發(fā)展有持續(xù)性推動作用。

其次，高層建筑能夠緩解用地緊缺問題，有效提高了土地資源利用率，可改善城市環(huán)境，使建筑群體與城市空間更和諧。

最后，高層建筑集合了多種功能，能夠為市民提供諸多便利。當代城市建設在改造舊城區(qū)的過程中會拆除危房與舊建筑，興建高層建筑群體，以改善市民生活環(huán)境，賦予城市新風貌，加快城市化建設的進程。

高層建筑群體已成為象征城市文化風貌、景觀結構與經(jīng)濟繁榮的重要標志，城市建筑景觀優(yōu)美、極具藝術性，建筑內(nèi)部有各種服務功能，尤其是位于商業(yè)圈的綜合型高層建筑，內(nèi)部水景觀、植物景觀優(yōu)美，外形結構和諧，可為市民提供各種優(yōu)質(zhì)服務，展示城市文化，對城市經(jīng)濟發(fā)展起到了重要的推動作用。隨著高層建筑數(shù)量的增加，城市人口密度不斷增長，使城市擁有更多高素質(zhì)勞動力。

2 高層建筑設計與規(guī)劃方法

2.1 深度融入高層建筑設計理念

優(yōu)化高層建筑設計與規(guī)劃方法，首先應深度融入高層建筑設計理念。目前，我國已經(jīng)在中西結合的基礎上成功設計了大量高層建筑，如銀泰中心、賽格國際中心、中央電視臺辦公樓、天然商廈、華聯(lián)商廈、上海精品商廈、上海第一百貨商店等大型建筑工程項目。設計人員在設計高層建筑項目的同時注重保護城市文脈與原有的特色文化風貌，旨在做好古城保護工作。設計人員應兼顧城市熱島效應、聲環(huán)境、光環(huán)境、風環(huán)境、人口壓力與建筑成本問題，以改善高層建筑散熱效果，控制噪聲污染與光污染，保持良好的通風條件，緩解人口壓力，節(jié)約建筑成本。

設計人員融入了美國康奈爾大學特蘭西克教授總結的三種理論，即“圖-底”空間理論、“鄰接”理論、“場所”理論。

“圖-底”空間理論主要研究城市內(nèi)部建筑群體與所處城市開放空間的關系，有效處理城市虛實關系，使建筑群體能夠與周邊空間和諧相處。

“鄰接”理論是研究城市建筑與其他形體元素的聯(lián)系規(guī)律，保持城市建筑與周邊群體的有機聯(lián)系，構建合理的城市建筑組織系統(tǒng)，使城市空間網(wǎng)絡更完整。

“場所”理論研究城市建筑形體環(huán)境、建筑文化、城市文化內(nèi)涵與市民生活特征的理論，旨在將城市建筑、城市文化、社會文化與市民生活元素融入城市建筑形體中，不斷增強建筑的城市文化內(nèi)涵。

設計人員融入了建筑環(huán)境心理學、城市社會學、認知心理學、人本主義心理學等理念，通過改善城市建筑環(huán)境激發(fā)市民的積極心理因素，充分體現(xiàn)建筑的人本主義色彩，為市民提供舒適的辦公環(huán)境與生活環(huán)境，使城市建筑設計更具人文性、綠色性。

2.2 運用BIM技術做好高層建筑施工模擬設計工作

BIM技術指建筑信息模型，應用期間需要建筑工程施工單位對本次建設工程的全部信息資料進行收集整理，再利用信息資料與計算機程序進行建筑信息模型解釋，達到建設管理建筑工程全生命周期的目的，使建筑工程項目施工過程中的各項資源得到科學合理利用，降低建設成本。發(fā)現(xiàn)施工期間存在的施工問題應及時進行解決，能夠有效提升工程項目的節(jié)能效果。BIM技術具有可視化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、模擬性等特點，在現(xiàn)階段城市高層建筑工程設計工作中，可輔助設計人員依據(jù)準確數(shù)學模型直觀分析本次建設工程存在的設計問題，及時進行優(yōu)化完善，可以對工程項目建筑工程質(zhì)量進行提前評估分析。

在設計階段客觀分析影響建筑工程施工建設質(zhì)量的風險因素并盡快處理，全面優(yōu)化建筑工程施工流程，保障建筑工程每一個環(huán)節(jié)的施工建設質(zhì)量。BIM技術可利用三維化模型指導建筑工程施工建設，及時發(fā)現(xiàn)工程中存在問題，并進行調(diào)整、處理，以降低施工風險，不斷提升城市高層建筑工程建設價值。

高層建筑設計運用BIM技術進行高層建筑設計工作，確保高層建筑工程施工項目的順利開展，設計人員應提前對建筑工程全體規(guī)模、投資額、立項書等內(nèi)容進行分析。

深入施工建設場所，對相應功能區(qū)域的地理地貌、水文活動、氣候、地質(zhì)災害等情況進行有效調(diào)查分析，依次完成建筑工程項目施工方案的編制、圖紙繪制與施工模型設計等工作。將收集的信息輸入計算機程序中，可全方位研究建筑工程的項目方案，客觀評價建筑工程施工設計方案的應用可行性。

在當代城市高層建筑設計規(guī)劃工作中，設計人員應設計多個施工方案，對所有施工方案進行可行性的分析，研究各方案的設計缺陷，制定改進策略，對比選擇最佳的施工方案，確保施工方案在施工期間具有質(zhì)量好、成本低、進度快、安全事故發(fā)生率低等特性，保障工程項目能夠順利通過驗收。

設計人員應正確運用BIM技術的三維建模功能、圖紙整合功能，精確設計三維施工圖紙，不斷增強圖紙的可視性效果，將直觀化圖紙呈現(xiàn)給施工技術人員。設計人員應將高層建筑工程項目設計需要的材料，直接標注在直觀化圖紙、模型中，以便施工技術人才、采購人員、供料管理人員了解用料狀況。初步完成圖紙設計作業(yè)后，須及時開展詳細的技術交底，審核通過后，圖紙方能在高層建筑工程項目施工建設中使用。

設計人員應充分借助BIM技術構建完善的建筑模型。城市高層建筑模型主要是由建筑參數(shù)化模型、高層建筑內(nèi)部結構模型、建筑空間模型、局部模型、預埋件模型和鋼筋結構模型共同組成。在運用BIM技術設計建筑參數(shù)化模型的過程中，應做好參數(shù)計算工作，為建筑空間結構設置相應的參數(shù)。通過調(diào)節(jié)參數(shù)組建數(shù)據(jù)庫建立參數(shù)化模型，根據(jù)建筑總體模型與局部模型設計相應的圖紙，運用CAD技術開展三維圖紙繪制與審核工作，有助于提高圖紙精度。

在建筑內(nèi)部結構模型設計工作中，設計人員應兼顧橫梁頂板、底板、梁板、節(jié)點板、底板橫肋翼緣的組合關系，處理高層建筑內(nèi)部復雜的交叉結構，標注各結構的連接精度。橫梁頂板應在模型中標注橫撐、橫向連接與頂板；節(jié)點板應標注斜撐；底板須標注縱向支撐，設置剪力釘。

在運用BIM技術設計建筑預埋件模型的過程中，應設置完整的模型族庫，按照標準圖紙，對梁板、聲屏障、剪力墻、排水管和箱梁等實施建模。在設計鋼筋結構模型的過程中，應緊密結合圖紙并運用Navisworks對鋼筋結構內(nèi)部構件進行全面分析，準確計算鋼筋參數(shù)、混凝土等級、立柱高度和梁板結構的重量，將重要數(shù)據(jù)輸入模型中。

2.3 實現(xiàn)建筑空間立體化與多樣化

城市高層建筑已具備立體化、多樣化特色，設計人員應在此基礎上優(yōu)化，進一步融合建筑空間、城市交通、市民活動空間。高層建筑通常按照標準層次進行疊加，從地面沿豎直方向利用空間資源，將多種功能集中于空間實體中，改善城市建筑服務質(zhì)量。

城市高層建筑尺寸、結構存在差異，使城市空間類型更為豐富，建筑群體具有高低錯落的美感，空中走廊可實現(xiàn)各建筑的相互連接。

當代高層建筑并非完全獨立的個體，而是整座城市體系的重要組合部分。因此，設計人員在設計建筑工程項目的過程中應兼顧城市風貌、建筑群體、周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性，促進高層建筑群體與周邊道路、交通、綠化工程的有機融合，使高層建筑更便利化、綠色化。

2.4 把握高層建筑安全設計要點

高層建筑一旦發(fā)生火災或遇到水災、地震、坍塌等突發(fā)事件，會造成重大損失。如高層建筑大多在100 m以上，消防云梯只能達到50 m，直接消防供水可達150 m，如果高層建筑高度超出此范圍，會給消防救援工作帶來較大困難。

設計人員應著重把握高層建筑安全設計要點，在設計施工方案的過程中使用高質(zhì)量不燃材料與防水防滲、防震材料，科學設計安全逃生通道，適當擴大逃生樓梯的空間結構，為市民提供便于疏散的安全路線。

3 結語

綜上所述，全面做好城市高層建筑設計規(guī)劃工作，須深度融合新理念，充分利用BIM技術設計精確的建筑模型、施工圖紙與施工方案，進一步實現(xiàn)高層建筑的功能多樣化與結構立體化。