摘要：文章首先从高层建筑的形体造型与结构设计间的关系着手，重点对形体造型与结构设计的有机结合方式进行分析，以期能够为同行带来一些启发。
关键词：高层建筑；形体造型；结构设计
近几年来，建筑师和工程师开始重点关注高层建筑的形体造型与结构设计。在对高层建筑进行设计时，建筑师需要理解并且掌握结构概念设计的各种要素，为高层建筑造型创意提供保障。在文章中，首先简要介绍了高层建筑的形体造型和结构设计的重要联系，再对制约高层建筑形体构成的主要结构要素进行了探讨，希望能够为高层建筑的设计带来一些灵感。
一、在高层建筑中，形体造型和结构设计的关系
高层建筑有着巨大的体量，能够表现建筑的力度与体魄，是人们关注的焦点。在对高层建筑的造型进行设计时，不但要能够满足人们的生理与心理需求，而且还要让其发展成为城市环境的重要部分。在设计高层建筑的形体造型时，需要考虑以下几个问题：第一，当前高层建筑的形体样式比较单一，主要有方形、圆形和变形三种样式，建筑形体在设计造型时，一般采用的手法有水平划分、垂直划分和坡屋面运用等，建筑形象没有表现力，感染力也不强；第二，高层建筑的形体比较复杂，主要采用的是多层建筑的处理方法，而且形体变化较多，不利于高层建筑的力度表现。
为了有效解决上述几个问题，不但要充分采用高层建筑多变的造型手段，还必须要满足美学原则，在高层建筑结构概念的设计思维中寻找创作灵感。不同形态的高层建筑在结构构架方面也有不同的设计方式，这些不同形式的结构支撑着高层建筑，并保证其稳定性与坚固性。每一种建筑的形式和造型需要特定的结构体系来表征，形体独特的结构方式构成与之互相对应的建筑平面和形体。在设计高层建筑的过程中，设计师需要科学灵活的分析高层建筑结构形式的受力特点，充分了解后再对建筑形体进行塑造。
二、在高层建筑中，制约形体构成的结构要素
（一）建筑结构的形体设计必须要规则
为了保证高层建筑的安全性，必须首先考虑高层建筑的形体抗震性。高层建筑的内部结构体系为形体塑造的骨骼提供保障，规则的建筑形体的结构体系比较规则，而且能够直接传力。但是，当前的高层建筑有了变化多端的形体，有扭转形式，也有弯折形式，因此结构布置常常处于不规则的形态。这导致结构的受力状况过于复杂，不但影响了高层建筑的安全性，而且还会使工程造价大幅度增加。若是能够正确的理解高层建筑的结构性能，不但能够有效识别不规则结构，而且还能够减缓或者避免负面的影响，进而采取相应的补救措施。
为了加强建筑结构的刚度，必须要选择和建筑形体相应的结构形式，从而降低水平荷载，使高层建筑的侧移得以减少。根据空气动力学原理分析，建筑的平面体型为圆形或者椭圆形的时候，能够有效减少风荷载，而且合理的截面惯性线保证了建筑物结构的均匀受力。若体型是上窄下宽的形式，承受水平力引起的弯矩会产生较好的效果。该种建筑体型和悬臂梁的弯矩图比较相似，从而减少侧移，使构件充分发挥其受力性能。为了不让风压过于集中，可以在平面的转角位置使用平角或者圆角的处理方式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆比如，在对北京贸易中心塔楼设计方案时，设计师对水平荷载进行了分析，考虑到风力会对塔楼造成的影响，最后选择的是从上到下逐渐缩小的截圆锥体型。
（二）形体变化要保证建筑结构的竖向均匀性
高层建筑在塑造形体时，主要采用的造型手法有：组合、穿插、集聚、加减和切削等等，因此建筑形体会产生形式多样的变化，还需要对结构进行布置。在对高层建筑进行竖向布置时，会出现结构均匀性问题。如果结构不均匀布置，那么就会使建筑的强度和刚度发生变化，从而会集中竖向的应力或者变形，在中小型地震中，高层建筑就会发生损坏；在大地震的情形下就会倒塌。然而，为了完全保证结构的均匀性，在具体设计过程中也会存在各种困难。高层建筑在造型处理过程中，最常见的方式就是竖向收进，但是这种结构会让建筑形体凹进去的地方集中应力。因此，高层建筑在对造型进行高度竖向收进退台处理时，建筑物的体型应该随高度的不断增加而逐渐减小，以免建筑体型突然收进，从而使应力集中。
（三）形体设计必须要严格控制建筑结构的高度比
建筑物的高度比能够对抗侧刚度的大小进行反映，高层建筑若是有着较大的高宽比，那么建筑的形体就会比较细长，而且会产生较大的侧移；若是高宽比较小，那么建筑形体就会显得粗矮，侧移也相对较小。所以为了保证侧移值适中，那么就需要控制建筑的高宽比，使其不会超出某一限值。我国高层建筑最常见的结构形式为矩形棱柱体，在对其进行造型设计时，必须要高度重视高宽比的控制。若是高宽比较大，那么一旦发生地震或者强风，就会在水平力的作用下，导致弯曲变形不断增大。因此，一定要好好处理外柱倾覆轴向力问题，并且科学选择结构体系，增加侧移的刚度，进而使建筑的侧移得以减小。综上所述，工程的投入资金也会随着此种建筑高度的增加而不断提高。
（四）保证建筑刚度与质量分布的对称性
高层建筑的立面高度和质量如果不能对称的分布，那么一旦发生地震，就会发生扭转破坏。所以，在对建筑结构进行设计时，必须要保证其对称性。当前设计师主要在高层建筑的周围安装抗推构件，从而为其提供充足的抗扭力矩。其次，也可以在房屋的四角集中布置抵抗倾覆力矩的构件，在转角的位置会产生一个巨柱，使用交叉斜杠就可以建构立体支撑体系。在对倾覆力矩进行抵抗时，巨型角柱会在各个方向产生最大力臂，使结构与材料的潜力能够充分发挥出来；再者，在周边布置构件还能够产生空间结构，从而抵抗更大的倾覆力矩。
三、总结
高层建筑在形体造型中，有着艺术美的表现形式与内容，而在结构设计中展现出科学美的形式与内容。设计师在对高层建筑的形体造型和结构构思进行创造时，不但要在结构科学美的内容中展示艺术美的形式，而且还要在高层建筑艺术美的形式中表现结构科学美的内容，从而让结构技术和形体造型达到和谐统一的境界。
参考文献：
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[4]袁秋平.基于几何学的超高层建筑造型设计研究[D].青岛理工大学,2013.
论文作者:祁玉华,郭福
论文发表刊物:《基层建设》2015年14期
论文发表时间:2015/11/17
标签：高层建筑论文; 形体论文; 结构论文; 造型论文; 建筑论文; 在对论文; 建筑结构论文; 《基层建设》2015年14期论文;