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中圖分類號：TU241.8
文獻標識碼：B
文章編號：1008-0422(2010)10-0118-03
1前言
高層住宅無論從平面形式還是從外部形態上，都有別于高層公共建筑，這是受到內在功能特性限定的。在現代建筑設計理念中，住宅建筑始終是與實用經濟原則緊密相聯的，平面和外觀都不能脫離功能而獨立存在。
當今住宅平面的功能組織原則是將不同性質的用房劃分為或私密或開放的區域，私密的區域是指個人的居住區域，包括每個家庭成員的臥室；開放的公共居住區域包括起居、餐廳、進廳、工作或娛樂區域，以及單元所屬的室外空間如陽臺等。
2高層建筑概述
2.1高層建筑定義
高層住宅屬于高層建筑范疇，但是，由于居住建筑的特殊性，高層住宅并沒有嚴格采用高層建筑廣義上的定義標準，而是根據自身特點制定其相應的標準。我國根據先行住宅建筑設計規范規定七層及以上的住宅或住戶入口層樓面距室外實際地面的高度超過16m以上的建筑必須設置電梯。各類建筑按層數劃分如下：1至3層的住宅為低層住宅、4至6層的住宅為多層住宅、7至9層的住宅為中高層住宅、10層以上的住宅為高層住宅。從2002年4月起，全國部分地區調整地方住宅設計規范，修改了中高層住宅的范圍，把7到12層的住宅定義為中高層住宅，把12層以上的住宅定義為高層住宅。
2.2高層建筑平面分類
2.2.1高層住宅的上部住戶。日常出入完全要依賴電梯，根據電梯的位置、消防樓梯的位置和形式，以及水平交通走廊的有無和形式，住宅被分為單元式、獨立式、走廊式和組合式。
對于一般的家庭型住宅，不論采用何種形式都可以滿足要求：超高層住宅由于在結構上追求合理性和確保容積率的必要性，所以尋求簡潔緊湊的平面。在交通方面，中央核心筒式、面對中庭的廊式比較多。
2.2.2根據平面的形狀，不同的住宅平面布局可以歸結于以下的基本形式：板式住宅一同進深相比開間較長的住宅、點式住宅一同平面規模相比高度較高的住宅。
2.2.3根據住戶形式，不同的住宅平面布局可以歸結于以下的基本形式：面層住宅，是指所有的住宅功能位于同一平面層上：雙平面層或多平面層住宅，是指所有的住宅功能位于不同平面層上。
3 高層住宅平面布局與功能設計探討
3.1臥室區域設計
3.1.1設計基本原則
臥室區域主要包括家庭成員的臥室及附屬的浴廁區域，需要考慮的一是房間的安靜，二是好的朝向，三是浴廁的管道設備單元。若希望保持臥室的好朝向，我們所以必須要有取舍。將輔助房間放到北面，包括書房，必要的時候也需要犧牲一間臥室的南朝向換取起居室的日照。
臥室與浴廁區域連接的緊密程度，主要取決于家庭單位的大小和平面條件。在供1―2人小家庭居住的平面布局中，浴室和廁所通常可由公共活動區域直接通達：在面積較大的住宅平面中，單獨的臥室區域與浴室聯系越緊密，浴廁就越遠離入口區域，勢必造成獨立的管道設備單元。
3.1.2設計手法
兩間以上的臥室相互連接，形成較為獨立的區域，通常位于起居區的后部，遠離人口，這是住宅平面設計中常用的手段，有利于動靜分離，并自然形成白天與夜間活動的分隔。臥室可以一宇排開、房門直接開向公共區域，也可以相對設置、房門通過共用前區聯系公共區域，或是所有房門開向一條內走道。以此聯系私密區與公共區。
由于不同家庭成員的臥室總是采取就近原則布置，反而提供了另一種靈活性，即與人口區域相聯的獨立臥室猶如一套附加的單元，與其他臥室隔著起居區域相對而立。這個臥室可以被用作兒童房、客房、工作室等，無論喧嘩或是夜間使用，都不會對主臥室造成太大影響。這問臥室還可以結合入口的洗手區及衛生間布置，有三間臥室以上的住宅平面尤其適臺臥室區域的再分隔。
3.2起居區域設計
開放的起居區域主要包括起居室、餐廳、進廳、工作或娛樂區域，空間如陽臺等。起居區域的組織方式主要考慮的是房間的進深、朝向以及使用功能便利等。貫穿式起居的好處在于不僅使起居區域有均勻的日照，而且便利了組團轉角處平面的布局。
一般情況下，人們并不愿意展示未經整理的廚房，開放式的廚房僅在沒有工作壓力的情況下才受人歡迎：同時由于中餐的烹飪方式帶來大量的油煙，直接對外的開窗以及與其他功能區域的分隔門受到使用者的歡迎，這種平面多用于面積較大的戶型。
就餐區域功能退化，縮小至廚房的一個區域，而起居室則擁有了更為完整和開闊的視覺空間。此種布局多用于2人家庭住宅中，居住者有職業無小孩，做飯只是出于興趣愛好偶爾為之，對起居區需求更大：還有一種情況是高層住宅結構造成了廚房面積過大，結合就餐區可以達到更高的面積利用率。
這種組合形式在滿足中式廚房對油煙隔離的要求的同時，廚房后部的就餐區設置在平面中自然采光最弱的區域，借助客廳及廚房兩個方向的間接采光達到照明目的。在高層住宅中，有限的外墻勢必造成內部采光的匾乏，此種平面以其采光及封閉廚房特有的優勢得到了最廣泛的應用。
3.3交通區域設計
高層住宅平面的交通聯系包括兩部分，一是聯系高層內部住戶與室外空間以及各住戶之間的交通形式，戶內交通與住宅單元的平面布局的關系，主要體現在流線組織方面。高層住宅相對于多層住宅而言，交通區域需要得到更多的重視。設計師很容易把注意力集中到住宅的使用功能上，而對它們之間的流線組織輕描淡寫，以至于交通面積過大造成浪費，或是穿越式交通破壞房間完整形態等。戶間交通主要指住戶從室外到進入戶門前這段流線，它包含有室內外空間過渡、垂直交通聯系、水平交通聯系等部分。
3.3.1戶內交通
3.3.1.1內走道式
內走道式一交通空間脫離房間獨立存在的平面形式，早期的內走道為所有房間的連系通道，起居室、餐廳均為獨立封閉房間。現在起居區域開放，使得內走道更多的應用于臥室區，因此此種布局主要適用于雙朝向開間多的板式高層。
3.3.1.2包廂式
包廂式一公共性的生活區域同時也是內部交通的結合區域，由此通達各個獨立的房間的平面形式。
3.3.1.3入口分流式
入口分流式―通過入口區將主要居室分離，一部分朝南，一部分朝北，所有用水房間都集中在居住性能最差的中央區段，從而使各居室都有與戶外的接觸面。
3.3.2戶間交通
在高層住宅中，可使用的戶間交通聯系方式有單元式、獨立點式、廊式、組合式等。我
們需要以基礎調查的資料為依據，明晰居住者的生活意象，并根據高層住宅的高度、結構性能、經濟性等條件來選擇不同的交通組織方式。
由于高層住宅的垂直交通以電梯為主、樓梯為輔，在建筑高度為24m的范圍內，消防云梯可以起到第二條逃生通道的作用；超過24m并且低于32m的時候，可利用安全樓梯間進行疏散：超過這個建筑高度則必須安裝第二座電梯。在小高層住宅中，單元式住宅形式較為普遍，住宅平面的設計很大程度上繼續沿用多層住宅的設計手法；12層以上的住宅則更多的選用獨立點式或廊式等連接方式；超高層住宅為了追求結構合理性和確保容積率，以獨立點式及面向中庭的廊式較多。
4 高層住宅平面布局與戶型設計探討
隨著社會經濟的發展，住宅平面發展至今歷經了很多次變革，一方面居住模式在改變，另一方面家庭成員結構也在改變。住宅對社會的發展是極為敏感的，但是由于住宅的高度耐用性(住宅結構、材料壽命50～100年)，也最容易落后干社會發展的步伐。落后于居住模式的發展更新。
4.1一室戶戶型
一室戶通常是指65m2以下，具有一間臥室的戶型。由于高層住宅電梯井及設備問分攤面積較大，一室戶的建筑面積相對多層住宅而言略高，可以達到70m2。由于一室戶住宅僅供單身漢或年輕夫妻居住，起居室與臥室的私密性在程度上相當，所以不需要象其他戶型一樣加以分隔。各區域緊密結合成一個寬敞的空間整體，可以大大改善小住宅的空間質量。
一室戶平面設計的基本原則是食寢分離。通常情況下，起居與就餐結合成起居就餐區，而當面積低于40m2時，多采取將起居與睡臥結合、餐桌并八廚房、廚房簡化為開放式烹調臺等方式，達到面積的緊縮化。
4.2二室戶戶型
二室戶通常是70-90m2的，具有兩間臥室的戶型。二室戶較一室戶而言，是面積緊縮型家庭住宅的代表，它提供了更為靈活的居住形式，滿足了2-4人居住的可能性由于居住人數的增多，各自需要獨立的私密空間，分戶門成為必須。衛生間視需求可與廚房分離，服務于臥室區域。在面積較為寬裕的情況下，餐廳從起居室中脫離出來，靠近廚房，形成餐廚區域。兩室套由于面積緊湊，多用于塔式高層住宅中，僅有個別高標準住宅使用單元式交通聯系。
4.3三室戶戶型
三室戶通常是指90-160m2、具有三間臥室的戶型。三室戶是當今國內家庭住宅的主流戶型，滿足了最廣泛的3口之家居住需求。
在功能方面，除主臥、次臥外增加了書房(客房)，根據需要還可增設主衛，餐廳的地位有所上升，一般與客廳有明確的空間分隔。臥室數量增多，可進行臥室區域再劃分等。
對于面寬小于進深長度的實例，通常情況下正面僅有二開間寬度，進深可達15m，用于雙側采光或三側采光的單元式條形住宅中。
4.4四室戶及以上戶型
本文主要介紹160m2以上的，具有四間臥室以上的超大戶型。若是所有房間置于同一平面層，過大的單元面積勢必影響到標準層的布置，將二者合并考慮是比較理想的解決辦法，如果所有房間分布在不同平面層，則可大大縮減單元占地面積以及室內流線，較中小戶型而言有無可比擬的優勢。
關鍵詞:平面不規則；結構；構件設計；結構整體計算；設計措施
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
隨著建筑行業的迅速發展，建筑高度也不斷增加，建筑類型與功能也越來越復雜，人們的思想觀念不斷更新，出現了一批平面或立面不規則建筑。平面不規則建筑指的是扭轉不規則、凹凸不規則以及樓板局部不連續。它們的出現既給城市建筑帶來了嶄新的面貌，同時又給結構設計人員提出了嚴峻的挑戰。因此，如何遵循規范精神，對平面不規則建筑結構進行設計與計算分析，使結構的安全性得以保證，從而滿足建筑的使用功能和安全，成為工程設計中必須解決的重要課題。
1 工程概況
某建筑工程，建筑面積11457.2m2，地下1層，地上21層，建筑總高度66.24m，地下層1～地上層3為商業廣場，層高3.6m，層4～21為住宅，層高3.0m。地下層1至地上層2近似為矩形平面，外輪廓尺寸約為25.8m×24.1m，層4以上樓層平面局部收進成“凸”形平面。
工程采用框架-剪力墻結構，存在平面不規則、扭轉不規則、樓板不連續、豎向體型收進等抗震不利因素，為不規則高層建筑，須進行抗震設防專項審查。合理布置剪力墻以減弱結構的不規則程度，緩解豎向剛度突變部位和平面薄弱環節在地震作用下應力和變形的集中程度，對薄弱部分進行中震不屈服分析并采取適當的抗震構造措施，提高結構在強烈地震作用下的抗震性能。
2 結構和構件設計
2.1 結構形式
工程設計利用樓、電梯間設置核心筒，在框架柱內嵌入剪力墻形成框架-剪力墻結構，該結構形式在較好地滿足下部商場和上部住宅建筑功能的同時，保證了結構豎向抗側力構件的連續，具有良好的抗側剛度和抗扭性能。
2.2 結構平、立面布置
核心筒剪力墻布置時，縱、橫向剪力墻力求均勻對稱并互為翼墻，并保證筒體角部墻肢的完整性，提高核心筒的抗震性能。通過優化調整建筑物周邊剪力墻墻肢長度和厚度，實現結構質量中心和剛度中心的接近或重合，減小結構的扭轉效應。
2.3 地下室設計
地下室頂板作為上部結構的嵌固部位，板厚為180mm，樓面鋼筋雙層雙向配置，配筋率為0.25%。地下層1柱的配筋按《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)(簡稱抗規)第6.1.14的規定加強。
2.4 上部結構主要構件設計
(1)剪力墻的設計
核心筒周邊和結構剪力墻厚度從下往上分別為350，300，250，200mm，對應的剪力墻端柱及框架柱的截面尺寸分別為700，600，500mm，混凝土強度等級分別為C40，C35，C30。
(2)框架梁、暗梁和次梁的設計
嵌入框架柱之間的剪力墻在樓面位置設暗梁，暗梁寬度為墻寬，高度取墻寬的兩倍且不小于600mm，該暗梁參與結構整體計算并按框架梁計算配筋。核心筒區域剪力墻設邊框暗梁，寬度為墻寬，高度為墻寬的兩倍，該暗梁按抗震構造配筋。
(3)樓板設計
豎向體型突變部位及上下1層的樓板厚度分別為150，130mm，雙層雙向配筋，配筋率取計算值且不小于0.25%。
3 結構整體計算分析
3.1 結構計算參數
該工程設計使用年限50年，抗震設防烈度為8度、第三組，設計基本地震加速度值0．2g，抗震設防類別為丙類，建筑場地類別為Ⅱ類，特征周期為0.45s，多遇地震影響系數最大值0.16，罕遇地震影響系數最大值0.9，抗震等級為一級。50年重現期基本風壓0.30kN/m2，地面粗糙度B類。樓面恒荷載按實際計算:活荷載臥室、起居室樓面2.0kN/m2，樓梯間及前室3.5kN/m2，電梯機房7.0kN/m2，衛生間2.0kN/m2，廚房2.0kN/m2，陽臺2.5kN/m2，上人屋面2.0kN/m2，不上人屋面0.5kN/m2。
3.2 計算結果分析
結構整體分析采用SATWE(2010版)軟件。
(1)振型數與周期比
結構計算振型數取15個，X向的有效質量系數98.66%，Y向的有效質量系數99.92%，滿足高規第5.1.13規定。
結構第1振型為X向平動，第2振型為Y向平動，第3振型為扭轉，T3/T1=0.7761，滿足高規第3.4.5規定。前3階振型周期結果見表1。
表1 SATWE整體分析的振型和周期
(2)風荷載和地震作用下的結構層間位移
風荷載和地震作用下的結構層間位移計算結果見表2，可見結果滿足高規第3.7.3條的規定。
表2 風荷載和地震作用下結構層間位移角
(3)總質量和最小剪力系數
結構總質量為15104.859t。X向最小剪力系數5.09%，Y向最小剪力系數5.26%，滿足抗規第5.2.5條最小剪力系數≥3.2%的規定。
(4)平面規則性分析
在雙向地震作用和考慮偶然偏心的地震作用下最大彈性層間位移和樓層平均層間位移之比的最大值為1.32(X向)，1.16(Y向)，滿足抗規第3.4.5條的規定。
(5)豎向規則性分析
結構各層側向剛度與相鄰上一層的側向剛度比的范圍為0.979～1.2833(X向)、1.0～1.3321(Y向)，滿足高規第3.5.2條該值不宜小于0.9的要求。結構豎向無薄弱層。底部嵌固層(地下層1)與地上層1側向剛度比為2.3465(X向)、2.3662(Y向)，滿足高規第3.5.2條該值不宜小于1.5的要求。
(6)下、上樓層抗剪承載力之比驗算
本工程結構各樓層其上一樓層抗剪承載力與本樓層抗剪承載力的比值范圍為0.900～1.340(X向)、0.900～1.330(Y向)，滿足高規第3.5.3條關于A級高度高層建筑的樓層抗側力結構的層間受剪承載力不宜小于其相鄰上一層層間受剪承載力的80%的規定。
(7)結構整體穩定性分析
工程結構X向最小剛重比為10.08，Y向最小剛重比10.09，均大于1.4，建筑的整體穩定性滿足高規第5.4.4條的要求。
(8)抗傾覆驗算
Mr/Mov計算值見表3，結果滿足高規第12.1.7條在重力荷載代表值與水平地震作用標準值作用下，高層建筑基礎底面不宜出現零應力區的要求。
表3 Mr/Mov計算值
4 結構的不規則情況和設計措施
4.1 樓板不連續
為提高樓板削弱區域抗震性能，豎向體型突變部位的樓板在該區域的厚度取180mm，其他樓層的板厚在該區域分別增加30mm，該薄弱區域樓板鋼筋采用雙層雙向通長設置，配筋率不小于0.30%。樓板邊緣設扁梁，扁梁上部縱筋直錨入樓板內，錨固長度按照抗震要求確定。
4.2 凸凹不規則
本工程層4～21平面凸出長度為11.3m，大于平面突出方向結構總長度(22m)的51.4%，按照高規判別為凸凹不規則。結構設計時對平面尺寸突變位置的樓板厚度和配筋進行加強。
關鍵詞：高層建筑；不規則；平面；結構設計
中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號：
一、工程概況
本工程帝寶花園為吳江市汽車站西側地塊住宅區，本項目用地面積92113平方米，總建筑面積為138169㎡(未包括地下部分)。其中高層住宅建筑面積為75040.1㎡，多層住宅建筑面積為38461.9㎡，低層住宅建筑面積為16969㎡，商業建筑面積為6380㎡，物管用房建筑面積為968㎡，社區服務用房建筑面積為350㎡。地塊內布置了9幢11-17層高層住宅樓、數幢5-6層多層住宅、數幢2-5戶的低層住宅及一幢4層的商業，另結合綠化和商業布置4處配電房和燃氣調壓站等附屬建筑。高層建筑地下一層作為自行車庫、儲藏和設備用房，多層及部分高層設置半地下車庫。結構高度37.65m,建筑長度57.2m,寬度11.3m,建筑的長寬比L/B=5.1,高寬比H/B=3.3。二層以上平面在建筑南側存在凹口，為實現這種底部大開間與上部剪力墻之間的轉換，在主樓2層設置結構轉換層，以傳遞豎向荷載和水平荷載。室外地坪以上主體高度為65m。建筑平面如圖（1-3）：
圖1（底部1層建筑平面圖 ） 圖2（2層以上建筑平面圖）
圖3（結構平面圖）
二、結構方案的確定
豎向不規則高層建筑中，經常被采用的方法是帶轉換層的復雜結構，這樣的設計理念能夠滿足其建筑功能，同時也符合建筑美學的結構要求。但是，在結構上，轉換層結構存在著自身的弱點，在結構上荷載不能傳遞給下部對應的結構構件，會造成總體結構豎向構件傳力不連續性，轉換結構的內力重分配向下傳遞。可見，轉換構件受力復雜，在保證轉換結構正常地、可靠地、有效地工作中尤為重要，是結構設計的重點之所在。根據《建筑抗震設計規范》和《鋼筋混凝土高層建筑結構設計規程》的嚴格規定與嚴格的高位轉換結構規定，帝寶花園工程建筑方案轉換進行全方位的比較。
1、厚板轉換層
上圖的圖1、圖2所示，本建筑工程的特殊功能要求，使得上部框支剪力墻軸線與底部框支框架存在較大的凹進，為了解決眾多軸線錯開的現實問題，初步將方案擬定為板式轉換層，綜合柱網尺寸、上部結構荷載來確定出厚板的厚度。
（1）厚板轉換層優勢：由于下部柱網不會受上部結構布局影響太大，板式轉換層的凸顯出靈活布置的優勢。由于厚板剛度大，就能夠形成整體性較好的承臺，能夠為施工帶來更大的方便。但是不能明確厚板轉換的傳力走向，受力分析上較為復雜，在實現抗剪和抗沖切時，需要計算板厚，初步預設為2.2～2.8m。這樣看來，厚板重量大無形中就增大了下部豎向構件在設計上的強度要求。
（2）厚板轉換層對抗震嚴重的不利：由于厚板結構中部是質量集中之所在點，這樣就出現結構整體振動性能變得復雜了，轉換層剛度上，厚板比下層的剛度會大很多，就會出現應力的集中，這樣一旦出現地震時，反應就會強烈，這樣的設計明顯的表現是對抗震嚴重的不利。再有，這樣的設計會造成材料的耗很大，給工程的經濟造價增加很多。綜上，厚板轉換層對本工程是不適用的。
2、梁式轉換層
使用梁式轉換層能夠表現出傳力直接而明確的特點，最大的優點就是說傳力途徑清晰。在受力性能方面，轉換梁也能表現出較好的特性。這對于施工來說方便很多。
基于以上分析，曾與建筑開發商與小區的準業主協商，對建筑圖進行較大的調整，目的就是減少主次梁的復雜轉換次數，使轉換梁直接承托上部剪力墻得到有效的保障。框支主次梁平面圖如下圖：
（灰色---底部框支結構，黑色---上部框支剪力墻）
三、對整體結構的計算與分析
用SATWE、PMSAP方法通過對該結構的整體對比與計算，分析得出主次梁方案的可行性。
1、抗震等級：抗震一級包括：框支框架、底部加強區；假設百年一遇，風荷載：基本風壓0.4KN/ M2；考慮到扭轉耦聯按剪彎剛度計算地震作用，計算得出振型24個（但是圖中的為前三個振型數據），計算結果具體為下表。
表A(結構整體計算的部分結果)
2、由上表數據計算結果得出結論為：
A—振型：結構的振型1、振型2為平動振型，振型3為扭轉振型。
結構扭轉為主的第一自振周期：平動為主的第一自振周期
B--轉換層側向剛度的計算方法：可以采用剪切剛度、剪彎剛度和地震剪力與地震層間位移的比這三種方法。
利用剪彎剛度計算，轉換層上部：γe=下部結構的等效側向剛度比
C—位移值：最大層間位移：平均層間位移
四、不規則高層建筑物的結構設計技術方法
1、確定建筑方案
框支剪力墻在結構上，存在上下剛度的突變，但是由于存在豎向構件的不連續行就造成了傳力的復雜性。在地震出現時，下框支層產生巨大內力造成塑性變形的震害，這樣的結構對于抗震不利。框支剪力墻結構可以實現建筑物上下不同使用功能。
2、合理的設計
確定了建筑方案，下一步是合理的設計，減輕自重，節省投資改善抗震性能。結合該工程的實踐談梁式轉換結構設計技術方法。
（1）底部大開間柱網的布置。為了減少轉換的次數，縮短傳力的路徑和主次梁的不規則轉換，將轉換梁直接承托上部剪力墻。
（2）結構豎向剛度勻變。將足夠多的上下貫通構件，使落地剪力墻的厚度加大，和混凝土強度等級提高，同時要使洞口的尺寸減小，這樣的縱橫墻在連接上會形成一個筒體，就能夠使得底部的大空間剛度不斷增大。
（3）側向剛度比的控制。為保證底部大空間層的剛度，轉換層上下結構需要控制側向剛度比，以防豎向剛度變化差距過大。
（4）結構設置。弱化上部剪力墻結構，強化下部框剪結構。根據開間的大小，擴大上部剪力墻的間距，可以減少混凝土的用量，從而使剛度減小。在上部墻體上，設結構洞用輕質墻體填充，減小剪力墻結構的剛度。使結構質心和剛心接近，避免扭轉。
（5）結構層間位移角的控制。風荷載和地震作用下結構層間會發生角度的位移。嚴格控制住地震基底剪力與重力荷載代表值的比值。剪力墻結構底部加強區與其它部分框支柱的比值需要準確的控制。
綜上，平面不規則的高層結構具有扭轉效應，結構設計時要充分發揮剪力墻的作用，使結構具有較大的抗扭剛度。以吳江市帝寶花園為例，對平面不規則結構的設計進行了探討，要通過構造措施提高結構豎向構件的變形能力。帶轉換層復雜高層建筑結構可以實現建筑物上、下不同使用功能，當在結構上，上下剛度突變出現豎向構件連續差不利于抗震。轉換層結構設計是關鍵，需要在設計上研究比較。本文通過以吳江市帝寶花園為例的不同分析模型，計算分析某高層商住樓框支剪力墻結構，對結構轉換層轉換優缺點進行比對，提出了轉換層結構布置分析與設計計算方法。
參考文獻
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關鍵詞：結構體系；結構類型；抗震設計
在高層建筑結構設計中，概念設計與結構措施至關重要。一定程度上它反映了一個結構工程師的設計水平。隨著人們對建筑功能要求的多樣化，高層建筑類型和功能愈來愈復雜，結構體系日趨多樣化，出現了各種形式的多塔、錯層、帶轉換層、樓板局部開大洞的結構類型，其中立面布置也越來越復雜，所有這些都對高層建筑的結構提出了更高的要求。但目前建筑結構設計當中墨守成規的現象還是相當普遍，對此我們應該提倡采用概念設計思想來促進結構工程師的創造性，推動結構設計的發展。
1 概念設計的重要性
概念設計是展現先進設計思想的關鍵，一個結構工程師的主要任務就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結構總體方案的設計，并能有意識地處理構件與結構、結構與結構的關系。大部分工程師在一體化計算機結構程序設計全面應用的今天，對計算機結果明顯不合理、甚至錯誤而不能及時發現。隨著年齡的增長，導致他們在大學學的那些孤立的概念都被逐漸忘卻，更談不上設計成果的不斷創新。
強調概念設計的重要，主要還因為現行的結構設計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性，比如對混凝土結構設計，內力計算是基于彈性理論的計算方法，而截面設計卻是基于塑性理論的極限狀態設計方法，這一矛盾使計算結果與結構的實際受力狀態差之甚遠，為了彌補這類計算理論的缺陷，或者實現對實際存在的大量無法計算的結構構件的設計，都需要優秀的概念設計與結構措施來滿足結構設計的目的。
2 認識高層建筑受力特點，選擇合理結構類型
高層建筑的受力特點不同于低層建筑，對于同時承受垂直荷載和水平荷載的結構，從結構內力看，在低層建筑中，水平荷載產生的內力較小，結構以抵抗垂直荷載產生的軸力為主，彎矩和剪力的影響較小。隨著高度的增加，水平荷載（風載或地震作用）產生的內力和位移迅速增加。
高層建筑上常用的結構類型主要有鋼結構和鋼筋鹼結構，鋼結構具有整體自重輕，強度高、抗震性能好、施工工期短等優點，并且鋼結構構件截面相對較小，具有很好的延性，適合采用柔性方案的結構。其缺點是造價相對較高，當場地土特征周期較長時，易發生共振。
與鋼結構相比，現澆鋼筋砼結構具有結構剛度大，空間整體性好，造價低及材料來源豐富等優點，可以組成多種結構體系，以適應各類建筑的要求，在高層建筑中得到廣泛應用，比較適用于提供承載力，控制塑性變形的剛性方案結構。其突出缺點是結構自重大，抵抗塑性變形能力差，施工工期長，當場地土特征周期較短時，易發生共振。
3 結構體系設計
3.1 結構平面設計原則 建筑平面的形狀宜選用風壓較小的形式，并應考慮鄰近高層建筑對其風壓分布的影響，還必須考慮有利于抵抗水平和豎向荷載。在地震作用下，建筑平面要力求簡單規則，風荷載作用下則可適當放寬。另外，建筑平面的長寬比也不宜過大，一般宜小于 6，以避免兩端相距太遠，振動不同步，產生扭轉等復雜的振動，而使結構受到損害。在規則平面中，如果結構平面剛度不對稱，仍然會產生扭轉。因此，簡潔、規整、均勻對稱的平面設計，對于合理布置抗側力結構是有利的。
3.2 結構形式與特點 高層建筑對內部空間的要求，因其使用性質和功能不同，建筑平面布置也就隨之變化。
懸掛結構：是指采用吊桿將高樓各層樓蓋分段懸掛在主構架上所構成的結構體系。主框架與矩形框架相類似，承擔全部側向和豎向荷載，并將它直接傳至基礎。除主框架落地外，其余部分均從上面吊掛，可以不落地。
巨型結構：一般有矩形框架結構和矩形析架結構。矩形框架結構由樓、電梯井組成大尺寸箱形截面矩形柱，有時也可以是大截面實體柱，每隔若干層設置一道 1―2 層樓高的矩形梁。它們組成剛度極大的矩形框架，是承受主要的水平力和豎向荷載的一級結構；上下層矩形框架梁之間的樓層梁柱組成二級結構，其荷載直接傳遞到一級結構上，其自身承受的荷載較小，構件截面較小，增加了建筑結構布置的靈活性和有效使用面積。矩形析架結構以大截面的豎桿和斜桿組成懸臂析架，主要承受水平和豎向荷載。樓層豎向荷載通過樓蓋、梁和柱傳遞到析架的主要桿件上。因此，矩形結構亦被稱為“超級框架結構”。
懸挑結構：體型獨特，外觀新穎，在建筑藝術上有特色，加之外柱截面很小、四周開敞，很受建筑師的歡迎。其特點是圍繞核心筒在各個方面作出懸挑，由核心承受所有的荷載，圍繞核心筒可以創造出沒有任何垂直支撐的平面形式，這使室內空間的使用更加方便、靈活。
3.3 選擇合理結構布置，協調建筑與結構的關系 高層建筑結構體系確定之后，結構布置的合理與否很大程度影響著建筑的使用，結構的經濟性和施工的合理性，特別是地震區會影響結構的抗震性能，結構布置不當，常常造成薄弱環節，引起震害。在高層建筑的設計中，結構布置一般應考慮以下幾點：3.3.1 應滿足建筑功能要求，做到經濟合理，便于施工。建筑物的開間、進深、層高、層數等平面關系和體型除滿足使用要求外，還應盡量減少類型，盡可能統一柱網布置和層高，重復使用標準層。
3.3.2 高層建筑控制位移是主要矛盾，除應從平面體型和立面變化等方面考慮提高結構的總體剛度以減少結構的位移。在結構布置時，應加強結構的整體性及剛度，加強構件的連接，使結構各部分以最有效的方式共同作用。
3.3.3 在地震區為了減少地震作用對建筑結構的整體和局部的不利影響，建筑平面形狀宜規正，避免過大的外伸或內收，沿高度的層間剛度和層間屈服強度的分部要均勻，主要抗側力豎向構件，其截面尺寸、鹼強度等級和配筋量的改變不宜集中在同一樓層內，在設計和施工中不宜盲目改變鹼強度等級和鋼筋等級以及配筋量。平面的長寬比不宜過大，以避免兩端相距太遠，振動不同步，應使荷載合力作用線通過結構剛度中心，以減少扭轉的影響。
4 高層結構設計的控制參數與應用
高層結構設計中各控制參數的選取直接影響結構的安全性、合理性等。因此。合理的選取各控制參數，有助于提高結構整體控制的效率，也有助于使結構設計更加安全、經濟合理。
4.1 軸壓比：限制結構的軸壓比，以保證結構的延性要求。當不滿足規范要求時可以通過增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度的辦法調整。
4.2 剪重比：限制各樓層的最小水平地震剪力，確保周期較長的結構的安全。當偏小且與規范限值相差較大時，可通過增強豎向構件，加強墻、柱等豎向構件的剛度的辦法調整。
4.3 剛重比：規范上限主要用于確定重力荷載在水平作用位移效應引起的二階效應是否可以忽略不計。當不滿足規范下限要求時，可以通過調整增強豎向構件，加強墻、柱等豎向構件的剛度的辦法調整。
4.4 層間位移角：限制結構在正常使用條件下的水平位移，確保高層結構應具備的剛度，避免產生過大的位移而影響結構的承載力、穩定性和使用要求。當不滿足規范要求時，只能通過調整增強豎向構件，加強墻、柱等豎向構件的剛度的辦法調整。
4.5層間位移比：限制結構平面布置的不規則性，以避免產生過大的偏心而導致結構產生較大的扭轉效應。
當不滿足規范要求時，可以改變結構平面布置，減小結構剛心與質心的偏心距達到規范要求。
4.6周期比：限制結構的抗扭剛度不能太弱，使結構具有必要的抗扭剛度，減小扭轉對結構產生的不利影響。當不滿足規范要求時，只能通過調整改變結構布置，提高結構的抗扭剛度。
4.7 剛度比：主要為限制結構豎向布置的不規則性，避免結構剛度沿豎向突變，形成薄弱層。
當不滿足規范要求時，可以適當加本層墻、柱和梁的剛度，或適當削弱上部相關樓層墻、柱和梁的剛度以滿足要求。
5 提高結構的抗震性能
由于高層建筑的受力特點不同于低層建筑，因此在地震區進行高層建筑結構設計時，除應保證結構具有足夠的強度和剛度外，還應具有良好的抗震性能。通過合理的抗震設計，使建筑物達到小震不壞，中震可修，大震不倒。
對于框架結構，梁柱節點是保證框架有效地抗御地震作用的關鍵部件，它的破壞是剪切脆性破壞，變形能力差，且同時使交于節點的梁、柱失效，所以應保證其不發生太重的剪切裂縫。為了保證鋼筋鹼結構在地震作用下具有足夠的延性和承載力，應按照“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、’“強節點弱構件”的原則進行設計，合理地選擇柱截面尺寸，控制柱的軸壓比，注意構造配筋要求，特別是要加強節點的構造措施。
對于框架一剪力墻結構和剪力墻結構中各段剪力墻（包括小開洞墻和聯肢墻）高寬比不宜小于 2，使其在地震作用下呈彎剪破壞，且塑性屈服盡量產生在墻的底部。連梁宜在梁端塑性屈服，且有足夠的變形能力，在墻段充分發揮抗震作用前不失效，按照“強墻弱梁”的原則加強墻肢的承載力，避免墻肢的剪切破壞，提高其抗震能力。
6 結語
基于以上幾方面的認識，作為建筑工作者在今后高層建筑的研究與設計中，應從宏觀的角度出發，采用由大到小、自頂向下的原則選定結構型式，使所選結構型式在適當條件下能使建筑具有形體美和環境美，并且滿足地形、地質、材料、施工等條件，綜合處理好功能、技術、藝術、經濟等方面的矛盾。而結構工程師應研究建筑師提出的構思方案，努力保證構思方案具有必要的安全可行性，并及時反饋信息，使結構方案更趨于合理，從而才能創造出更加適用、安全、經濟、美觀的高層建筑。由此可見，高層建筑結構設計、計算是一項復雜的工作，它要結構設計人員既要有扎實的理論功底，又要有豐富的工程經驗，并且結合概念設計，這樣設計出來的建筑物才能達到既安全、可靠，又經濟、合理。
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關鍵詞：現代建筑設計；原則；要求；地域性表達
1現代建筑設計的原則
隨著城市化建設的快速推進，使得現代建筑不斷增多，建筑設計也變得日益重要。現代建筑設計原則主要表現為：①以人為本的原則。現代建筑設計的原則是在減少能源消耗的前提下確保使用者的健康，要保證室內空氣質量、熱環境、噪音和電磁場輻射等綜合環境因素。盡可能地采用低毒或無毒材料，如使用無毒或低毒性涂料，采用陶瓷、硬木等硬裝修地面等。選擇材料時盡量減少木制品、地毯、涂料、密封膏、織物等潛在的對健康不利的污染物，合理組織自然通風，設置進風口和必需的出風口。改善室內熱環境，提高人體舒適性。合理設計、引導自然采光，即滿足人類健康的需要，又滿足視覺美學的需求，同時達到節能的效果，采用吸聲材料來提高建筑的隔音效果。②安全原則。現代建筑設計應樹立安全觀念，充分重視建筑消防設計，從防、堵、滅、逃、救幾個環節進行綜合考慮。不但注重單體建筑消防設施、通道、疏散距離的設計，還要注重居住區消防設施配套設計，相關專業密切配合，設計出安全、可靠、合理的消防系統。
2現代建筑設計的要求
現代建筑設計的要求主要表現為：①舒適性的要求。建筑不僅要考慮美觀和耐用，同時也要將舒適性列為建筑設計的首要問題。對于居住在建筑物里的使用者來說，不僅有健壯的青年人，還有年邁的老者和幼小的孩童，類似這些問題都是在進行建筑設計時務必要考慮的問題。因此對于建筑設計來說，不只要求建筑要達到質量安全要求，而且還要在很多功能空間具備合理的、舒適的利用價值。②適應性的要求。a.多樣性。由于人群對居住條件需求的差異，對建筑功能空間的需求也不同，因此建筑設計要對不同人群的需求進行充分的考慮，以滿足特定群體對特定建筑功能空間的需求。例如，對于樓層的要求：別墅、小高層、高層建筑以及復式建筑等。b.抗震性。隨著現代網絡技術的日益發達，全世界有關地震的報道被媒體廣泛的傳播。因此人們也開始對建筑抗震性能的要求日益增加。現代越來越多新型抗震技術不斷地被運用于建筑設計中，既能滿足人們的需求，又可以給人們建造出舒適、高質量的建筑。
3現代建筑設計中的地域性表達
（1）建筑平面設計的地域性表達。①場地因素在平面設計中的地域性表達。建筑的平面形狀多受基地大小、形狀、位置的影響。小塊的方整地多適宜建造塔樓，窄條狹長場地適合建板式高層，地處十字路口、丁字路口、銳角交叉路口時，建筑平面要針對地形、地理位置的特點加以苦心經營，除滿足功能要求外，對其體塊的推敲要能在各方面爭取良好的視覺效果。此外所在地的氣候條件、周邊建筑與交通現狀及景觀等環境因素均會對建筑的平面和形體產生直接或間接的影響。②平面形式在建筑平面設計的地域性表達。平面設計除考慮基本功能外，還要對結構的可行性、經濟性、施工的方便性等方面有所考慮。建筑標準層平面形態的構成主要分兩種：簡單幾何形體構成，如方形、長方形、圓形等；由簡單幾何形變化組合構成，常用的有切割法、剪切法、平移法、疊加法。隨時間的推移，建筑造型呈現多元化的發展，但平面的基本形式卻逐漸在不同的地區形成一些穩定的風格，比如“井”型、倒“豐”型、蛙形平面經久不衰，因為采用這些類型的平面形式每戶的大小房間均可以獲得自然采光和對流通風。（2）立面設計的地域性表達。①立面細部元素及裝飾工藝的地域性表達。從立面細部元素入手，傳統地域建筑和民俗建筑細部元素的借鑒對建筑的整體藝術形象的創造具有不可小覷的作用，其建筑立面的細部元素可以表現歷史傳統中的某些回憶、片斷，表達地域的精神特征。盡管早期建筑的先驅曾激烈地反對建筑中的裝飾，但裝飾從來就是建筑的一個重要內容，得體的地域性裝飾使建筑更有親和力、更具人性。比如熱帶地區建筑的遮陽就常常結合裝飾藝術成為地方建筑的重要特征。②立面設計中色彩運用的地域性表達。色彩是建筑設計中的重要語言和因素，在立面設計中，有序的建筑色彩搭配，不僅能帶給人一種賞心悅目的感覺，而且也使城市獨具個性。并且色彩的運用對城市意象的形成具有很大的影響。
4結束語
隨著綠色建筑概念的逐步深入，現代建筑設計必須遵循地域性表達，提高能源的有效利用率，更好的融入環境，從而促進建筑業的健康發展。
參考文獻
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近年來，人們的生活水平逐漸提高，對于建筑平面設計的要求也越來越高，在建筑平面設計中融入視覺審美元素，能夠在保證建筑工程使用功能的基礎上提升其審美價值。對此，本文首先介紹了建筑平面的形態構成，然后對建筑平面設計中的幾種視覺審美元素進行了分析，并對視覺審美元素在建筑工程平面設計中的構建方式進行詳細探究。
【關鍵詞】
建筑；平面設計；視覺審美元素
1引言
隨著經濟的發展，科技的進步，人們的審美要求也越來越高，對于藝術美的要求也逐步提高，如何在建筑工程平面設計中突出美，表現美，已經成為人們關注的熱點問題。因此，對建筑平面設計中的視覺元素構建要點進行詳細探究至關重要。
2建筑平面的形態構成
（1）基本幾何形態。在建筑工程平面設計中，幾何形態較為常見，其具有較強的邏輯性，常見的建筑平面幾何形態包括三角形、矩形、圓形等等。建筑平面幾何形態周圍，一般都有墻體包圍，在墻體上留有門或者窗，展現出一種半封閉狀態。（2）基本幾何的變形組合。在進行建筑工程平面設計過程中，如果采用多種基本幾何形態，則可以采用扭曲、旋轉、傾斜等方式對幾何形態進行組合，從而豐富建筑平面形態特征，比如迪拜阿聯酋的旋轉塔等，用卷曲、外翻等手法，將建筑物本身的主題語言表達出來，如圖1所示。（3）基本幾何原形的分割組合。在建筑平面設計中，通過對幾何形態進行平行處理、交錯處理等，能夠營造出更加豐富的平面空間結構。
3建筑平面設計中的常用視覺審美元素
3.1圖片元素
圖片是最基本的審美元素，圖形主要由點，線，面構成的，可以直接表現內容，淺顯易懂。圖片具有較高的識別性，不受地域，民族的限制，可以直接有效的傳達設計意圖。在進行圖片元素的應用中，要注重圖片的設計，圖片的設計要有層次感，加強視覺沖擊。色彩和圖片的合理搭配突出作品的主題。
3.2應用色彩
色彩在建筑平面設計中具有非常重要的作用。它可以形成鮮明的視覺效果，還可以營造一種感性上的視覺沖擊，吸引人的眼球。設計師通過對色彩明暗程度，以及色彩的飽和度的把握中來表達對于建筑平面的設計思想。在建筑平面設計中融入獨特的色彩，可以塑造出獨特的設計美感，在表現美的同時還可以表達作者的思想，充分展現出建筑平面設計的內涵和文化特色。
4視覺審美元素在建筑平面設計中的構建方式
4.1有秩序地排列審美元素
在建筑平面設計中，各種視覺審美元素之間應當遵循規律進行排列組合，而不是任意進行擺放，如果不能有秩序地排列平面設計中所使用到的視覺審美元素，這些元素所能發揮出的作用不僅會大大降低，更是會使人們產生視覺上的抵觸。建筑平面設計設計師應當把握好各類視覺審美元素之間的關系，合理地、有秩序地對這些元素進行排列，充分體現出建筑平面設計的秩序之美，讓人們看起來更加的舒服，更愿意深入了解設計中的信息。
4.2營建視覺沖擊
一件優秀的平面設計作品，往往能夠給觀者帶來視覺沖擊與內心震撼，視覺沖擊對作品質量的評價來說，也極為重要。因此，在有效發揮構建圖形的功能性時，視覺沖擊的營造不可或缺。可以從以下兩個方面展開：①在建筑平面設計過程中，將色彩與內容進行和諧搭配，當然，色彩與內容的不和諧搭配本身也可以有藝術觀賞性。在作品中對色彩的斟酌，既包括色彩的種類，也包括色彩之間的搭配，色彩是建筑平面設計的的一種形式。②要隨時了解色彩的市場熱度。不同時期、不同地域，人們對同種色彩的感知是不同的，因此，在進行建筑工程平面設計過程中，也應該注意緊隨市場步伐，在色彩處理上同樣如此。
4.3重點突出功能性和經濟性
建筑工程平面設計在現代商業中有廣泛應用，而這其中最大的優勢就是具有很強的經濟性和功能性，要讓設計出的作品具有很明顯的經濟目的，就必須要在其設計功能中進行融合，這在視覺審美元素中的體現就是功能性。當前，市場經濟競爭日益激烈，平面設計作品中所要體現的就是其獨特的功能性，那么要想把平面設計作品所包含的價值完全體現出，就需要在設計作品上獲得消費者的認可和接受。由于市場經濟所具有的開放性特征，在進行建筑平面設計設計中，有些建筑平面的相似性比較高，為了充分展現建筑平面設計的獨特性，必須跟上時展步伐的前提下，針對消費者需求差異制定合理的設計方案，并對所設計出的設計作品進行優化處理。比如譬如美國紐約的古根海姆博物館，設計師在對博物館進行平面設計過程中，綜合考慮博物館人流線路需求功能，并在此基礎上，打破了傳統的博物館平行正交的建筑平面形態特征，并采用彎曲的螺旋平面形態設計形式，并將博物館展品布置在博物館螺旋形態的墻壁上，為人們營造出一種耳目一新的感覺。另外，設計師在進行博物館平面設計過程中，還應用了在同一個平面中，將線面的向心性和離心性進行有效結合的設計辦法，采用螺旋式上升平面形態設計形式，并充分塑造了螺旋式展覽的內部功能，將博物館的平面性形態與博物館的使用功能進行有效結合，通過應用這種巧妙的設計形式，不僅充分的展現出建筑平面形態的藝術性，而且通過利用藝術性的形態特征，能夠更加科學合理地突出實用價值。
4.4形態設計中融入傳統符號
在建筑平面設計中，傳統符號主要指的是建筑工程所在區域的歷史文化特色，在進行建筑平面設計過程中，強調對于建筑特色的塑造，而傳統符號具有明顯的地域特色，承載力區域歷史文化的發展，將其應用于建筑平面設計中，能夠充分展現出建筑工程的文化內涵。比如印度的博帕爾邦，建筑師在對該建筑工程進行平面設計過程中，首先對建筑工程所在區域的歷史文化特色進行實地勘查了解，根據實地勘察，設計師發現，該建筑工程周邊自然條件優美，擁有藍天和青山，并且擬建工程項目坐落于穆斯林建筑工程中。根據實地勘察，設計師獲得了豐富的設計靈感，在對該建筑工程進行平面設計過程中，綜合應用了古印度和伊斯蘭文化曼荼羅圖案的傳統符號元素，最終確定采用九宮格形式建筑平面設計形式，并將圓形作為該建筑工程平面的基礎形態，然后在此基礎上，對該建筑工程進行功能分區，包括圖書館、庭院、綜合廳、上議院、下議院等等，在各個功能風趣之間，采用十字形布局形式。在該建筑工程內部行走，能夠充分領會到獨特的伊斯蘭建筑物的傳統符號藝術魅力。
4.5適當融入情感表達
在建筑平面設計中融入視覺審美元素，并不是重點強調應用在單個圖形區域中，也不是在這種應用中加入設計情感，在大多數情況下，設計人員關注的是在潛移默化中，色彩元素對人們的視覺影響效果。據此，為了實現色彩的和諧化處理效果，滿足色彩運用的最佳化，就可以將冷色調和暖色調與人們的情感進行有機融合，這樣不僅符合人們的審美規律，而且也可以提高人們對建筑工程的接受程度。通常情況下，采用暖色調可以使設計作品在自然光源下，受光的一部分會隨著光線的漸強而變暖，建筑工程表面也會展現出明顯的暖色特征。設計人員在對視覺元素進行運用時，還需要考慮到背光部分可能會呈現出補色的冷色傾向，冷色調所呈現出的視覺效果和暖色調正好相反。
5結語
綜上所述，在建筑工程設計過程中，平面造型設計是十分重要的設計內容，建筑平面造型設計應該是豐富多樣的，對于建筑內的不同分區，可以采用點線面等方式進行有效組合，為人們營造出良好的建筑設計效果。視覺審美元素有很多種，比如幾何形態、顏色、傳統符號等等，在建筑平面設計過程中，應該注意綜合應用各種視覺審美元素，并對其進行組合利用，最終形成完整的建筑元素。設計師通過應用視覺審美元素，不僅能夠展現出獨特的設計意圖，而且還能夠提升建筑工程的審美價值和文化內涵，因此值得廣泛應用。
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【關鍵詞】高層建筑；風環境；設計
1 建筑•氣候
1.1 氣候
中國古代，氣候一詞意指時節，戰國時期的《皇帝內經•素問》一書中載有：“五日謂之候，三候謂之氣，六氣謂之時，四時謂之歲”。到了后來，氣候一詞意義逐漸發生變化，成為“天氣之綜合。”氣候(dimate)一詞在希臘語和拉丁語中解釋為傾斜、斜度，暗示太陽投射角對環境條件的控制，表明古希臘人很早就已經帶有樸素的科學思想從能流觀點上分析出了氣候的形成與太陽的關系。這一來自希臘古典時期的學術理念鼓舞了后來的天文學家和地理學家，這些學者將地球劃分為氣候(dimate)或地帶(z0nes)，對應于太陽高度角的變化導致的氣溫差異。在西方古代，人們對氣候的體驗一直與觀察太陽密不可分。
1.2 建筑與氣候
氣候的差異性導致自然環境的多樣性，自然環境的多樣性產生人類文化及建筑形式的豐富性，建筑是對氣候環境、地形、地貌條件的被動適應與主動創造的結合。可見，建筑的設計與建造除滿足功能需求之外，還應適應氣候的主觀性創造；熱帶沙漠地區，高密度建筑布局及形式上的選擇主要是基于對室外炎熱的防御，減弱太陽輻射量；寒冷地區，建筑的高密度緊湊式布局、空間緊縮的特征最大程度地減小護面積，減小建筑與室外環境的熱量交換。
2 高層建筑與風環境
從整個生態系統觀念上，隨著建筑高度的不斷增加，高層建筑具有多層建筑不具有的優勢，但也加劇了一系列生態問題，高層建筑的風環境問題也逐漸突出。
2.1 室內風環境問題
高層建筑室內風環境的影響因素：1)城市高度梯度風效應，一定高度限定內，隨著建筑高度不斷的增加，作用在建筑外表面的室外風速及風壓也相應增大。建筑直接對外開窗會造成過大的氣流進入室內，使人無法正常工作。2)現代技術的發展，空調的使用，建筑完全可以依靠自身機械系統運轉來滿足人在室內空間的舒適性需求。為了避免室外過大的氣流對室內空間帶來的不利影響，現代高層建筑外界面越來越趨向于封閉。外墻技術的發展使建筑的表皮與界面徹底分離，封閉的圍護結構無視外界氣候狀況，獨立的利用不可再生資源維護著建筑高能耗的運轉。
2.2 室外風環境問題
高層建筑室外風環境問題表現在：1)建筑高度及體量造成建筑風影，對下風向建筑及室外空間帶來一定的負面影響；2)氣流在高層建筑上部受阻，轉而順建筑表面向下運動，到達建筑底部，與地面水平向氣流混合，造成建筑底部空間風環境復雜化；3)群體建筑空間規模及布局在建筑外部空間形成的狹管效應，導致局部空間某點風速過大、過強等問題，不利于街道上行人活動。
3 基于風環境影響的建筑設計方法研究
3.1 基于風環境影響的建筑平面設計
3.1 基于風環境影響的建筑平面設計
在現代高層建筑平面常用的幾種形式中，方形、圓形、矩形及三角形4種形式的選擇與高層建筑能耗之間存在著一定的關系。高層建筑中，交通核心的位置決定建筑室內空間的安排，不同的平面布置對夏熱冬冷地區建筑的室內風環境帶來不同的影響，交通核心筒的布置包括四種模式，分別布置在建筑北向、東西
向或靠面幾何中心，不同的位置產生的風環境效果是不同的。核心交通布置在北向有利于冬季室內熱量的穩定，夏季也同樣降低了縱向穿堂風的通過；布置在東西向對建筑抵抗室外熱輻射造成的室內溫度的上升具有一定的積極意義；但在冬季，南北向的開敞貫通增加了室內熱量的散失，使室內空間額外能耗增加；核心筒及附屬空間布置在建筑的幾何中央時，南北空間劃分
及中部走廊的相隔阻礙了氣流的串通，對建筑的通風最不利。
3.2 基于風環境影響的建筑剖面設計
3.2.1 建筑單層護表面開口
高層建筑單層護結構的開窗方式中應首先解決兩個問題：1)對氣流形成一定的遮擋，減小原有風速；2)設置擋板及運用開窗方式使進入室內空間的氣流改變運動方向，減小人行高度的風速。滿足這兩個條件的高層建筑正常開窗方式分為：單面平開式、下懸式及上懸式三種模式。單面平開式：窗戶平開，最大開窗角度較緩，洞口較小，風從側面進入，開啟方向避開人在室內空間坐立位置。下懸式：氣流從底部進入室內后向上部方向移動，減少對人在站立點高度的影響。上懸式：氣流進入室內后，由于窗戶的開啟使氣流進入室內后向下部空間移動，這種方式對人坐立位置及高度影響較大。
3.2.2 雙層墻面的應用
雙層墻面的應用對于調節建筑與環境的關系具有一定的優勢，減小建筑窗戶的直接開啟帶來風速過大及建筑能耗增加等問題，雙層墻面可控制性自然通風方式的選擇適應高層護界面設計。按照使用者舒適性需求靈活開啟及關閉，根據室內物理環境狀況間接調節由室外進人室內空間的氣流量大小。雙層墻面的可調節性，在滿足高層建筑自然通風的同時，化解了不利風的影響，通過護界面的可變性滿足不同時間內人在室內空間的舒適性需求。
3.2.3 豎向綠化的引入
豎向綠化作為軟質景觀引入建筑室內，形成多方位、多層次的綠化系統，對高層建筑上部水平向強氣流具有一定的緩沖作用。夏季，植物綠化的蒸發作用使進入建筑室內空間的氣流在此過濾，降低夏季進人室內空間的空氣溫度，為蒸發散熱提供水分。冬季，氣流運動速度與建筑失熱量成正比關系，植物綠化緩沖層降低了氣流運動速度、阻擋寒冷氣流對建筑室內空間熱工的影響。綠化在建筑中的配置降低了建筑能源消耗；同時，綠化的引入增加高層建筑表面對氣流的阻尼，粗糙的建筑表面質感增加了建筑對氣流運動的摩擦阻力，使氣流朝不同方向反射，降低高層建筑外界面處風荷載(見圖1)。
圖l 高層建筑形體與風環境圖
3.3 基于風環境影響的高層建筑的形體設計
3.3.1 立面開口處理
自然界中許多物體的形體是自然力作用的結果，風、雨及陽光是構成自然力作用的原始動力，體現出對自然氣候的適應性反應。建筑形體的選擇規定著氣流的運動方向，使其朝著對室內及室外環境有利方向發展。高層建筑由于結構的原因不可能通過大的形體變化來優化室內外風環境狀況，形體表面的局部處理如陽臺、遮陽板等韻律性開口將會有效地阻尼高層建筑表面不利氣流，使氣流在遇到不同的開口及不規則的立面特征時，水平方向上的作用力逐漸得以消解。風力有所減弱。
3.3.2 形體退臺
為了減小上部風受到高層建筑界面阻擋后下行，對地面及街道造成的影響，高層建筑的形體還可以依據高度做退臺處理。相關城市規劃法規中規定，沿街建筑高度應依據街道寬度而定，滿足一定的比例關系(見圖1)。隨著建筑不斷增高，形體上應做退臺處理，減小高層建筑對街道形成的壓抑感。這種退臺處理緩解
了高層建筑下風向的能量，在退臺處風力不斷的受阻，進而能量不斷衰竭。高層上部退臺后，街道底部峽谷風力有所減弱，并化解了街道上不利的風環境狀況。
參考文獻：
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關鍵詞：蝶形平面；高層；商住樓；布置特點
1、蝶形平面高層商住樓的建筑特征
近年房地產熱持續升溫，住宅建筑平面設計選型經過多年的實踐應用，目前已發展到趨于以實現居住條件的實用和室內外環境的優美為目標。房地產開發商從市場需求出發，特別注重購房者對住宅的全方位要求，包括住宅平面動靜分區明確，各功能用房面積分配合理；每一戶型甚至每一廳房都能自然通風采光，景觀視線開闊，干擾少且公攤面積盡可能減少；豎向交通的消防前室安全度有保障，其防煙防火問題必須滿足規范要求等，因此若干年前曾較為流行的正交井字八戶型塔式住宅已漸被摒棄。
取而代之的建筑平面設計較復雜的蝶形平面從建筑使用功能方面考慮也許是較為完美的，但對于結構專業來說則會產生諸多不利因素，主要包括以下方面：豎向交通構成的核心部位在平面中成為“縮頸”，兩側凹口較深，樓板在其橫斷方向凈寬度過小，無法滿足樓層平面無限剛度的要求；各戶型外伸翼塊長寬比過大，翼塊與核心部位不能形成有效的連系，其連接的根部便形成抗震的薄弱部位；在平面的轉角處設轉角凸窗，會削弱結構的抗側力剛度尤其是抗扭剛度，使結構的扭轉效應難以消除；因屬商住樓就必然設有轉換層，有的還需進行高位轉換，形成豎向不規則。
以上建筑特征對于抗震結構來說，往往造成平面不規則甚至大多情況下是相當不規則；豎向上則造成豎向主要抗側力構件即剪力墻不連續。這種平面和豎向的不規則性形成了超限高層建筑，不僅增大了結構設計難度，而且在技術審查手續上還可能增加一道程序，故需比其它規則型建筑在報審過程中耗費更多的時間和人力物力。
2、蝶形平面結構的選型及合理布置
根據此類建筑商住兩用的特點及建筑平面布置和住宅室內空間內梁柱盡量不外露等要求，蝶形平面高層商住樓的結構選型基木上只能選擇框支剪力墻結構體系。住宅標準層大多為剪力墻結構，由于剪力墻豎向承載能力高、側向剛度大，為了充分發揮其內在能力，剪力墻的分布應盡量拉大間距，一般應采用大開間、大進深，這種布置為框支柱取得合理柱網尺寸創造了有利條件，同時為轉換層下的商業用途及地下車庫的有效使用提供了可能。
就剪力墻類型的受力性能優劣而論，一般以剪力墻最優、短肢剪力墻次之、異形柱較差，因此應盡量布置成一般剪力墻和少量的短肢剪力墻，避免采用異形柱，由于異形柱要使墻體厚度與填充墻或間隔墻相同，其墻肢必定較長，故此類建筑幾乎不出現異形柱甚至是短肢剪力墻。為了發揮剪力墻平面外的剛度潛力，提高墻體的穩定性，對厚度較小的剪力墻應使其成為帶翼緣的T、L型，若為一字型墻則宜在其端部利用窗側邊或門垛處加設端柱，當墻肢很短時可結合建筑平面位置處理成矩形柱，如在陽臺或次要房間的拐角處，因一般矩形柱受力較好，施工也方便。
框支層處宜采用傳力明確、施工方便、經濟性好的梁式轉換結構，避免采用其他形式的轉換結構。轉換層的上部剪力墻宜直接落在轉換層主結構上，當局部為主次梁轉換時，則應選擇傳力路徑較短的方案，如為解決墻肢翼緣的支承，采取不布置次梁而加設斜梁的方式，為方便轉換層下部設備管線架設，轉換梁截面高度宜大體一致，其經濟合理的高度應由所承受的跨中彎矩和框支梁之上剪力墻不因框支梁撓度而產生受彎超限來控制，剪切承載力不足時可通過加大梁截而寬度、梁端部加腋或在梁柱節點處加設抗剪鋼板等措施加以解決。
框支柱在平面布置上應盡量成行成列，使商業用房及地下室的平面柱網較有規律，有利于提高平面使用率，通常采用矩形截面，其大小由軸壓比控制，寬度一般大于轉換梁的截面寬度。框支剪力墻結構的樓梯、電梯間剪力墻必須落地，為了滿足轉換層上下層剛度比和剪切承載力比的要求，通常需將此落地剪力墻厚度在轉換層以下加大，有時候還需將樓、電梯間以外位置的某些剪力墻直接落地或另加設剪力墻。對于樓蓋，一般選取普通梁板樓蓋，大面積空間及需提供靈活分隔的空間則可選擇結構自重小、隔音性能較優越的現澆空心樓板或有填充塊的雙向密肋樓板。
3、結構抗震計算的共同特征
按現行《抗規》和《高規》有關結構計算方面的規定，蝶形平面高層商住樓結構的計算結果必須滿足以下要求：①各振型的自振周期應在正常數值內，T≈0.08n（n為計算層數），其中第1振型的周期甚至第2周期應為平動周期而非扭轉周期且扭轉為主的第1自振周期與平動為主的第1周期之比T1/T1≤0.85（有轉換的商住樓屬復雜結構）；②結構樓層層間最大位移與層高之比u/h≤1/1000；③對于一、二級抗震結構，各剪力墻墻肢的軸壓比分別不宜大于0.5和0.6，框支柱的軸壓比分別不宜大于0.6和0.7；④在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移不宜大于該層平均值的1.2倍，不應大于該層平均值的1.5倍；⑤轉換層下層的側向剛度不宜小于其上層的70%或其上相鄰3層側向剛度平均值的80%；⑥轉換層下層層間抗側力結構的受剪承載力不宜小于其上層的80%，不應小于其上層的65%。
結構計算與結構布置必須反復進行，轉換梁之上的剪力墻截而首先取決于墻體軸壓比限值和樓層層間位移限值，同時為了此類結構類型的計算滿足上述第①④點的要求，往往必須對最初確定的剪力墻截面進行調整，其一般規律是周邊尤其是角部的剪力墻需強化，樓梯和電梯間處的剪力墻則有時需相應弱化；當調整后仍無法滿足要求時，需采取角部框架梁作反梁加高的措施，這是一種相當有效的方法，可大幅度減小剪力墻的軸壓比，提高結構整體剛度和減小層間位移，即剪力墻的數量比通常預計的多，這種現象對于這類結構是正常的，混凝土和鋼筋的用量也需相應增加，造價會有所提高，但這一代價是這種建筑類型所決定的，發展商對此應有思想準備。
為了滿足轉換層上下剛度比和受剪承載力比，需在轉換層以下加大落地剪力墻厚度或另設剪力墻，也是此類型建筑結構計算所必需的。但加大墻厚或加設剪力墻時需不斷進行調整試算，在基木滿足第⑤⑥點要求的前提下不宜任意放大，否則將會妨礙轉換層以下商業用房的使用且對造價控制不利。
上述結構計算結果定量控制數據①～⑤可在計算程序中直接反映出來，唯獨第⑥點需經手工驗算，可按《混凝土結構設計規范》中的公式進行計算。當單體建筑由若干個典型蝶形平面組合而成時，為了使扭轉位移較易滿足規范要求，宜將各典型平面用防震縫隔開，即使是建筑平面較規則，長寬較大的矩形組合平面也需按此方法進行處理，否則結構計算便很難過關。
4、結語
蝶形平面高層商住樓是當前房地產市場上較為流行的一種類型，雖然其體型的不規則性對結構抗震較為不利，但在客觀使用上較為合理。結構工程師有責任在充分了解其建筑特征的基礎上嫻熟運用結構概念進行合理的結構布置，借助先進的計算手段使結構計算過關。因屬抗震超限工程，如何做到減少超限項目和降低超限程度成為此類建筑結構設計的重點。要使蝶形平面高層商住樓的結構設計達到理想的效果，還有賴于與建筑師的宏觀配合。
參考文獻：
關鍵詞：高層住宅；結構體系；抗震性能
中圖分類號：TU241.8 文獻標識碼：A 文章編號：
隨著人口的增多，人們對房地產行業的要求也愈來愈高，而人類日益增長的剛需與目前城市土地資源稀缺現狀相矛盾，所以現在的居住房屋以高層住宅為主。對于高層住宅該如何進行結構設計，到底什么樣的結構體系在適用性、抗震性方面最好，是擺在每個結構設計師面前的急需解決的問題，也是目前社會發展的需要解決的問題。基于對以上問題的考慮，本文將對某小區的某棟住宅型建筑物的結構型式具體展開分析和研究，以目前業內普遍存在的在進行高層房屋建筑時所使用的幾種建筑結構進行了解和解析，希望通過這些數據和材料能得出解決以上問題的方式，而該論點將為工程行業的建筑師們和房子業主們在進行房屋結構設計時針對其方案和對住房結構的確定提供一些比較有實際意義的參考。
1、結構方案概述
樓層的基本概況是：住宅樓層為12層，機構模式為一梯為兩戶兩單元，采用的對稱結構。土地類別為3類，基本風壓為0.60kn/m,。抗震系數為6度。每樓層高為2.9m，整棟樓的高度為34.8m，長為34.20m,寬14.7m,每層的面積是490m2，總面積5880m2。對于他的分析比較采用的是SATWF軟件，即“多層及高層建筑機構三維分析與設計軟件”還有有關的規范。
1.1框架結構
框架結構在多層及小高層的運用廣泛，使用這種結構，雖然存在建筑物的高度不能超過60.0m的缺點,但它也有自己顯著的優勢，采用框架結構，室內空間較大，方便使用，在填充墻的選擇上可以使用輕質隔墻，這樣能夠減輕機構本身產生的重量。但它的缺點是會有內凸的框架柱，這種柱子會直接影響到戶型的實際使用面積，以及業主以后家具的擺放。
1.2異型柱框架結構
異型柱框架結構是在框架結構的基礎上改進而成的，除了有框架結構的優點外，因為采用了與墻同寬的異形柱，很好的解決了建筑平面的使用問題。行業標準規定，當抗震設計要達到6度的時候，這種結構可以使用在高度為24M以下的房屋建筑上，因為這棟大樓高度達到了34.8m,因此異性框架結構沒有使用在這棟大樓中。
1.3框架剪力墻結構
框架剪力墻結構在現在的高層建筑中使用的比較的多，其優勢表現在框架柱主要承受的是豎向荷載，它是利用電梯間做鋼筋砼核心筒抵抗大部分水平荷載，具有較大的剛度和抗震能力。但他和框架式機構一樣，內凸的框架柱影響到了實際的使用面積和業主對家具的布置。因此，這種結構會造成業主的使用面積的減少，對于業主室內的家具擺放等都會造成一定的影響，并且有可能影響室內的美觀度。
1.4異型柱框架剪力墻結構
異型柱框架剪力墻結構是在框架剪力墻結構上改進而來的，除了具備框架剪力墻結構的優點，還更好的解決建筑平面使用的問題。
1.5普通剪力墻結構
普通剪力墻結構在設計30層高度的住宅中比較常見，它是根據建筑平面布局而設置鋼筋砼墻，與墻同寬的剪力墻解決了建筑平面使用問題，但是在設計上只采用剪力墻結構，造價很高。因此在這棟建筑中，不應該將這種結構作為首選。
1.7短肢剪力墻結構
短肢剪力墻結構是為了剪力墻能更好的適應建筑要求而形成的，在建筑物的凹凸轉角處，需要布置各種形式的短墻肢，數量和如何布置，就要根據建筑的要求。
2、結構抗震性能的比較
2.1框架結構
框架結構一般用于10層以下的建筑物，它的抗震性能不高，“多層及高層建筑機構三維分析與設計軟件”程序計算結果表明，框架結構在水平荷載、風荷載及地震荷載的作用下，水平位移和層間位移最大。在實際的住宅建造時，對建筑的平面使用和立體面造型的有具體的要求，經常會出現單跨框架等現象，使得抗震效果很差。如果建筑采用的是砌體填充墻，要是在地震中出現損害，維修費用相當的高。因此只建議使用在多層和小高層中，超過10層的建筑不建議使用。以避免因為框架不在同一條軸線上造成的抗震效果減弱的現象出現，危及建筑物的安全。
2.2異型柱框架結構
異型柱框架結構相比其它的結構來說，抗震的性能是最差的，當建筑物高度較高的情況下，異形柱無法滿足建筑物的軸力和抗側力的要求，同時應為它的各種受力性能比普通矩形柱差，水平地震作用時，柱內鋼筋的粘結錨易遭受破壞，根據以上的表述，證明這種結構只適應24m以下的住宅建筑。
2.3框架剪力墻結構
框架剪力墻結構其剛性和抗震能力比其他的結構有很大的改善，在近幾年的住宅高層建筑中比使用的比較多，因為主要承受的豎向的荷載，水平位移和層間位移的問題是大大減少了，但是在把這種結構使用在住宅建筑時，還要考慮到使用面積和業主使用的感受。所以在使用這種結構的時候，要充分考慮到業主的意愿，否則可能造成房屋的出售不理想，或者業主與之發生糾紛。
2.4異型柱框架剪力墻結構
異型柱框架剪力墻結構相比框架剪力墻結構，因為采用了同寬的異形柱，很好的解決了建筑面積和家具布置的問題，但是在抗震等級達到6度的地區，最好在框架剪力墻結構總高度不得超過45．0m，柱中距不大于7．20m的住宅建筑中使用這種結構。
2.5普通剪力墻結構
在30層上下的高層住宅結構設計中被廣泛的應用到，它的抗震性能好，而且水平位移和層間位移不大，但是因為造價高，結構自重比較重，因此在設置鋼筋砼墻時要在適當部位開結構洞，并且以輕質填充墻代替。
2.6短肢剪力墻結構
目前短肢剪力墻結構應用的還是比較的少，因為它的抗震性能差，在地震地區的使用經驗也不多，這種結構在使用范圍，最大高度等等有非常嚴格的限制。就目前而言，使用的范圍不是太廣泛。
3、結構設計應注意的問題
3.1結構的平面布置剛度應該適宜均勻，盡量減少扭轉
結構簡單直接的平面布置規則和方式應該是設計師在設計多高層建筑方案時應該遵守的。簡單性并不是指技法或者構思，而是說在進行結構平面的布置設計時，要盡量的降低出現一些類似凹進和突出的比較復雜的平面設計方式，而一系列的復雜設計最好也不要出現，結構的平面布局對整個建筑的穩定性有重要影響，這不是做藝術，所以一定要注意到要嚴格遵守簡單和直接的原則。另外還有一個需要嚴格遵守的就是，在進行結構平面的布置時和設計時，剛度均勻也是設計師和建筑隊需要注意到的重點問題，一般來說這個表現為結構的質心和剛心一定要盡量的充分靠近，雖然不能完全的重合，但是盡量的靠近可以減少結構在受到地震力作用時所出現的扭轉損害，因為地震而出現的扭轉對結構的破壞力很大。對于降低結構的扭轉，可以從兩個角度出發，一種是盡量去降低因為地震而出現的扭轉，一種是通過對結構的加強來增加可以對抗扭轉的能量。而布置相對完美而均勻的平面剛度，對大大的減少因為地震而引發的結構扭轉。剪力墻的布置在此就非常的重要，因為它對平面剛度能否被均勻布置有著很重要的作用和影響。不要在結構平面的一側或者一端來進行剪力墻的集中布置，這不利于結構均勻分布。在地震的作用下大剛度抗側力的單元偏置結構會出現大扭轉，而井筒和剪力墻的對稱布置可以做到降低扭轉。在周邊進行剪力墻的布置，或在周邊進行剛度相對較大的框筒布置等措施，可以對結構的抗扭剛度起到很大作用，也對抵抗扭轉產生很大幫助。在平面上進行質量均勻分布可以降低因為地震作用而產生的扭轉，另外，因為質量的偏心將會誘發扭轉，而質量一旦在周邊集中對扭轉則具有增強的效果。
3.2結構豎向剛度宜均勻，避免薄弱層，減少鞭梢效應
結構的體型可以做成由下向上再向心逐漸降低的或者上下等寬的，沿著結構高度進行均勻的抗側剛度分布是非常具有必要性的，沿結構高度而向心慢慢變小也可以。結構豎向剛度能否均勻是以各層的剪力墻布置為重要依據的。豎向剛度去突變結構是框支剪力墻典型的結構，因為框支層是薄弱層，它的變形比較大，更容易產生地震的震災。因此在進行結構設計之前，不能將大部分或全部的剪力墻做出框支式，要有一定數量剪力墻落地設計，這樣就可以把框支剪力墻的轉換層之上的剪力可以比較穩妥的傳遞到落地剪力墻上，軟弱層產生的震害就可以避免了。
結論
通過具體的住宅建筑對各類型結構進行優缺點的分析，每種類型在住宅建筑中需要考慮到高度和抗震級別，因此設計人員應該根據當地的實際情況、業主的要求和國家規范性和強制性文件進行設計。
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