高層建筑細部設計研究

郭宗明

(中國建筑上海設計研究院有限公司 福建省福州市 350000)

引言

作為建筑整體的局部構成，建筑細部指的是整個建筑物中處理局部的連接部位，既可以表現為局部界面或空間，也可以是實在的構件，具有烘托建筑氣氛、完善年建筑功能的作用，在傳承文化方面發揮著巨大的作用。高層建筑細部構造充分體現了高層建筑藝術的豐富多樣性和高科技的特征，它提升了建筑的品質，使之更具人性化和美感。各個因素相互之間既有復雜的關聯又能給構造細部造成影響。如何從各種作為表象的高層建筑細部中探求其規律，是繼承建筑細部設計和繼續創造建筑細部的關鍵。

一、高層建筑的歷史發展及結構表現

1 高層建筑的歷史發展

作為人類文明進步的過程的一種象征，高層建筑（high-rise building,tall building）的歷史發展表達了人類對理想生存環境的構想。古觀象臺、埃及金字塔、墨西哥瑪雅人塔廟及中國古代高臺建筑等一些中西方建筑中就明顯體現出了建筑向高空發展的趨勢[1]。然而這些建筑都只是形體上的高達，但沒有達到空間立體化的要求，高層建筑的具體概念是在19世紀的工業革命發展時期提出的，作為一種新的建筑類型出現在人們面前，此后伴隨著鋼結構設計的改進，高層建筑的構造及結構技術上不斷完善。我國高層建筑事業的發展于 1990年后也逐步向先進水平邁進，高層建筑的高度和數量明顯增多，亞洲地區將成為世界的高層建筑業發展的中心。這些為高層建筑的發展奠定了堅實的基礎，為人們不斷創新高層建筑技術提供了更多的可能，使建筑師在量變的基礎上實現質變。

2 高層建筑的結構表現

哥特式建筑結構的研究始于中世紀，哥特大教堂可以看作是中世紀教堂建筑中的奇觀，隨著工農革命的開展和經濟的不斷發展，工業用鐵、鋼材、鋼筋混凝土等新型材料的出現，使得結構藝術傳統在高層建筑中得到了充分的運用[2]。根據建筑結構體系形式的不同，可以將高層建筑結構分為鋼筋混凝土結構體系、鋼結構體系及組合結構體系三大類。

步入 21世紀后，高度更大、功能全面、體量大、規模大成為高層建筑結構的發展趨勢，同時對高層建筑結構的要求也越來越高。高層建筑的結構設計理念在保證結構安全的基礎上，最大限度的減少成本投入，提出了以下四種發展方向：1）核心筒的分散和分離,中庭空間的介入；2）結構體系更具周邊化、支撐化、空間化的特點；3）聯體結構；4）創新改變建筑體形。芝加哥漢考克中心、西爾斯人廈、香港中國銀行大廈等建筑可以體現出高層建筑鋼結構體系的不同形式，詳見圖1、2、3。

二、高層建筑細部設計的研究層面

1 建筑文化層面

人文因素是確保高層建筑的細部設計和建筑整體步調相統一的前提，建筑細部的定位受不同社會文化背景下人們對建筑的不同功能和風格需求的影響，因此，在進行高層建筑的細部設計時一定要以建筑文化層面為根本。21世紀的高層建筑設計逐漸從國際化走向多元化，建筑細部設計可以表現出不同的設計理念及建筑風格。建筑師在設計過程中一方面要充分利用先進的建筑技術，另一方面還要重視建筑文化層面的細部研究，從而使高層建筑更具文化和藝術價值[3]。如果高層建筑細節沒有實現創新，知識通過拼接、抄襲的方式去塑造建筑形象，導致建筑細節過于生硬，就無法體現建筑文化。

圖1 芝加哥漢考克中心

圖2 西爾斯人廈

圖3 香港中國銀行大廈

2 建筑技術層面

建筑技術作為建筑藝術支撐，在實現建筑藝術的過程中占據著舉足輕重的地位?；诟邔咏ㄖ奶卣?，現代建筑成為感性設計和理性技術設計的綜合體，只有以技術層面為根本，才能使高層建筑細部研究獲得新的突破和進展。在對高層建筑進行細部設計時要將感性空間設計和理性技術設計融合起來，二者相輔相成，共同滲透于建筑細部設備和結構等各環節中，只有將建筑細部設計建立在技術層面上，才能體現現代建筑審美的趨勢。

3 心理感知層面

高層建筑影響著一座城市環境的平衡，在城市觀感中十分顯眼，具有很強烈的象征效果，設計過程中如果摻雜了設計者的情感，那這些情感就會隨著建筑規模的擴大而被放大，不同人對高層建筑的反應也就非常明顯[4]。高層建筑在帶給人們振奮的同時也產生一些不良影響，人們生活方式發生較大的改變，很對居民缺少互相的交流，甚至不認識隔壁的鄰居。很多人堆高層建筑產生反面或正面的反映，所以，高層建筑細部設計過程中要充分的考慮不同的空間環境傳達給不同人群的心理含義。在細部設計研究過程中一定要基于使用者的心理感受，滿足人的心理需求，創造個性化的建筑細部。在這方面，1931年建成的102層帝國大廈表現的非常到位，如圖4。

圖4 帝國大廈

三、高層建筑的"結"(knot)

作為一項古老的建造技術，“結”最初的起源是將不同的構件通過繩索進行綁扎，不同結點互相聯系，構成結構。細部在建筑物中主要存在于樓梯、柱、燈具、梁等室內細部和陽臺、女兒墻、臺階、門、窗、欄桿等室內細部，這些細部均位于建筑物的聯結部位。

1 細部聯結部位

細部聯結部位包括以下幾種結構：1）結構性聯結部位在建筑結構中發揮著聯結作用，一方面是操作中形態變化的重點部位，另一方面在設計過程中也作為應理性解決的技術部位；2）功能性聯結部位，指的是將不同建筑需求及功能聯合起來，產生新形態的部位，也是一種必要的收頭，能夠延伸建筑整體功能，具備雙重特性，所以同其他物質的聯結形態和方式各不相同； 3）形態性聯結部位，指的是不同建筑形態的聯結部位，是不同形態系統的交匯點，也可以作為不同結構形態的過渡部位，具有協調知覺秩序的重要作用。

不同建筑需求和建筑功能進行連接，從而出現不同功能部位的連接處，比如，窗是建筑物采光需求及墻體功能的連接；門是居民進入室內及墻體維護功能的連接；窗。門的刻畫也可以作為建筑細部設計的一個重要內容，這些部位在建筑結構中都發揮著連接作用。

2 高層建筑細部設計的重要部位

高層建筑的細部設計過程中，形態層面是結構性及功能性聯結細部的最終體現，形態性聯結部位作為形態處理的主要內容，在細部設計中占有非常重要的地位。按照構件間聯結關系的差異，高層建筑細部的形態性聯結部位包括構件交接節點、構件銜接節點及構件連接節點。

基于聯結部位的概念，能夠將聯結部位定義為秩序發生轉化的部位，在邊界狀況、尺度及方向等形態特征方面同參與作用的雙方具有一定的關系[5]。建筑細部主要產生于建筑不同結構部位、不同功能部位和不同形態部位的連接處，細部設計的重要部位為形體的轉折處及變化處、體量的結合處、材料的交接處、色彩的過渡區、新舊的銜接和構件穿插處。

建筑細部具有的功能主要體現在以下幾個方面：1)符號功能，不同人的審美觀念大不相同，通過建筑細部設計能夠將人們的信仰、文化傳統和價值關等信息傳遞出來，可以體現時代的信息；2）突出功能，建筑細部設計具有很強的表現性，建筑細節將建筑主題體現出來，使建筑具有很強的感染力；3)實用功能，墻、門、窗、屋頂等建筑細部可以避免人收到外界自然的傷害，陽臺可以讓人更加貼切于自然；4)審美功能，建筑細部構造起到美化和裝飾的作用，還能夠凸顯建筑物的氣氛和意境，提升美感。

3 細部的設計邏輯

細部設計邏輯分為三種形式：1）結構的邏輯，建筑結構包括剪力墻體系、框筒體系、框架體系、空間析架體系、框架一剪力墻體系及框筒束體系等多種形式，但相同點是連接方式都為鉸接或剛接，受力狀態為受拉、受彎、受壓或受扭；2）建造的邏輯，工廠制造構件是現代高層建筑最顯著的特點，在設計節點時，要注重彼此間的層次關系，不僅要符合現場裝配及批量生產的工藝標準，還要體現建造過程；3）自然的邏輯，設計高層建筑工作中的一項重要內容就是引入自然的邏輯，保證設計的高效性，滿足環保、節能、可持續發展等各項技術指標，將其作為一個有機整體，保證結構系統和功能的統一。

在具體設計過程中，要基于建筑整體出發，慎重對結構暴露和隱藏進行處理，以最合理、最經濟的方式運用多種形式處理手法，領悟結構的內在聯系。此外，要通過構造手段對通風、采光、保溫、排水、防潮等建筑細部設計進行處理，在滿足構造要求的基礎上，設計、創造和完善細部形式，達到技術要求，使細部形象更豐富。最后，要認真的選擇合適的材料，掌握不同種類材料紋理、質地和色彩等性能，合理的應用到細部設計中。

四 總結

在科技飛速發展的時代，建筑細部主題多種多樣，高層建筑的細部設計要基于建筑理念的基礎，根據不同使用對象、不同使用功能和不同空間環境等因素，從建筑文化層面、建筑技術層面及心理感知層面對細部設計進行研究，掌握高層建筑“結”的構成，利用多種建筑材料，不斷進行創新，研制出新型的建筑細部，創造出風格鮮明、杜絕個性的建筑細部，完善建筑細部形象，從而實現高層建筑同城市、人類生活和環境的可持續發展。

[1] 沈曉舟.現代建筑立面造型細部設計[D]. 合肥工業大學 2010

[2] 高原.建構視野下的建筑細部設計研究[D]. 大連理工大學 2010

[3] 朱琳.細部作用下的建筑整體形象設計研究[D]. 哈爾濱工業大學2013

[4] 邵建偉.基于節能新技術應用下建筑細部設計研究[D]. 北方工業大學 2012

[5] 沈曉舟.現代建筑立面造型細部設計[D]. 合肥工業大學 2010