一种超高层建筑的设计方法与流程

1.本发明涉及建筑技术领域，尤其是一种超高层建筑的设计方法。


背景技术：

2.我国是基建大国，对于超高层建筑的设计具有扎实的经验和基础。所以现有设计方法在主体框架设计、承重、抗震方面具备很高的性能。本文要讨论的是：如何在现有的主流设计基础上提高诸如抗风、防火以及施工便利性等细节处的进一步改进。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供一种使得建筑具备较强抗风、防火性能且利于施工的建筑设计方法。
4.本发明的技术方案为：
5.一种超高层建筑的设计方法，其特征在于：它包括以下步骤：
6.步骤一，将建筑主体框架3d建模；
7.步骤二，对其进行外形设计；
8.步骤三，对其进行防火设计；
9.步骤四，对其进行预制件设计；
10.其中步骤一，使用3dmax构建建筑主体框架3d模型；
11.其中步骤二，外形设计方法包括以下步骤：
12.s11确定建筑外形的最大纵截面轮廓线和横截面轮廓线的初步形状，采用cst参数化方法确定最大纵截面轮廓线的初始参数矩阵和横截面轮廓线的初始参数矩阵；
13.s12根据步骤一得到的建筑主体框架的交点数据确定建筑外形约束函数以及约束矩阵；
14.s13根据最大纵截面轮廓线和横截面轮廓线的初步形状确定建筑初始外形，计算该外形的气动特性；
15.s14建立建筑外形优化代理模型；
16.s15根据最大纵截面轮廓线的初始参数矩阵、横截面轮廓线的初始参数矩阵、建筑外形的约束函数以及约束矩阵，利用建筑外形优化代理模型，采用遗传优化算法得到最大纵截面轮廓线的优化参数矩阵和横截面轮廓线的优化参数矩阵；
17.s16根据最大纵截面轮廓线的优化参数矩阵和横截面轮廓线的优化参数矩阵，采用cst参数化方法，求优化后建筑外形的类型函数、轮框函数和主函数，进而绘制出建筑外形的轮廓线；
18.其中步骤三，防火设计包括以下步骤：
19.s21判定建筑类型：若建筑为住宅建筑，则进入步骤2；若建筑为公共建筑或者工业建筑，则跳至步骤3；
20.s22判断建筑高度是否大于100m，若是，则得出机械加压送风结论，并得到楼梯间
的提资条件和前室的提资条件，若否，则进入步骤4；
21.s23判断建筑高度是否大于50m，若是，得出机械加压送风结论，并得到楼梯间的提资条件和前室的提资条件，若否，则进入步骤4；
22.s24判断建筑内的楼梯间类型，若楼梯间为封闭楼梯间，则进入步骤5；若楼梯间为防烟楼梯间，则跳至步骤8；判断独立前室是否满足条件四，若是，则得出自然通风结论，若否，则跳至步骤9；判断合用前室是否满足条件五，若是，则得出自然通风结论，若否，则得出机械加压送风结论，并得到前室的提资条件；判断消防电梯前室是否满足条件五，若是，则得出自然通风结论，若否，则得出机械加压送风结论，并得到前室的提资条件；
23.s25判断封闭楼梯间类型，若封闭楼梯间为地下封闭楼梯间，则进入步骤6，若封闭楼梯间为地上封闭楼梯间，则跳至步骤7；
24.s26判断地下封闭楼梯间是否满足条件一，若是，则得出自然通风结论，若否，则得出机械加压送风结论，并得到楼梯间的提资条件；
25.s27判断地上封闭楼梯间是否满足条件二，若是，则得出自然通风结论，若否，则得出机械加压送风结论，并得到楼梯间的提资条件；
26.s28判断防烟楼梯间是否满足条件三中的任一条，若是，则得出自然通风结论，若否，则得出机械加压送风结论，并得到楼梯间的提资条件；
27.s29判断独立前室是否满足条件五，若是，则得出自然通风结论，若否，则得出机械加压送风结论，并得到前室的提资条件。
28.具体的，所述步骤一中3d建模后将形状、面积相同的楼层标记为同一个系列，得到多个系列，将预先设计好的户型投射在各个系列的楼层平面图上，通过有限次的随机排列得到楼层利用率最高的组合作为该系列的户型图，从而便利的实现各个楼层的户型图。
29.具体的，所述步骤三中所述条件一为，1.地下封闭楼梯间不与地上封闭楼梯间共用；2.地下仅为一层；3.首层设有有效面积不小于1.2m 2的可开启外窗或直通室外的疏散门；所述条件二为，1.每五层有总面积不小于2m 2的可开启外窗或开口；2.布置间距不大于3层；3.其中1m 2位于最高部位；所述条件三为，1.前室是全敞开的阳台或凹廊；2.独立前室设有2个及以上的不同朝向的2m 2开窗；2.合用前室设有2个及以上的不同朝向的3m 2开窗；所述条件四为，1.独立前室仅有一个门与走道相通；2.楼梯间设有机械加压送风；所述条件五为，1.独立前室和消防电梯前室可开启外窗或开口面积不小于2m 2；2.共用前室和合用电梯前室可开启外窗或开口面积不小于3m 2。
30.具体的，所述步骤四，预制件设计方法包括以下步骤：
31.根据建筑主体框架、户型图以及防火设计选择预制件(三维模型)对建筑(三维模型)外表进行填充。
32.本发明的有益效果为：通过空气动力预估并进行相应优化，使得建筑防风性能进一步优化；通过科学严谨的防火安排使得建筑可以在较低成本的送风系统下得到充分的防火防烟性能；最后通过预制件提前预设，便于施工方采用现有或者市场主流产品进行外表施工，减少非标预制件的需求，降低施工难度。
具体实施方式
33.下面结合具体实施方式作进一步说明：
34.一种超高层建筑的设计方法，其特征在于：它包括以下步骤：
35.步骤一，将建筑主体框架3d建模；
36.步骤二，对其进行外形设计；
37.步骤三，对其进行防火设计；
38.步骤四，对其进行预制件设计；
39.其中步骤一，使用3dmax构建建筑主体框架3d模型；
40.其中步骤二，外形设计方法包括以下步骤：
41.s11确定建筑外形的最大纵截面轮廓线和横截面轮廓线的初步形状，采用cst参数化方法确定最大纵截面轮廓线的初始参数矩阵和横截面轮廓线的初始参数矩阵；
42.s12根据步骤一得到的建筑主体框架的交点数据确定建筑外形约束函数以及约束矩阵；
43.s13根据最大纵截面轮廓线和横截面轮廓线的初步形状确定建筑初始外形，计算该外形的气动特性；
44.s14建立建筑外形优化代理模型；
45.s15根据最大纵截面轮廓线的初始参数矩阵、横截面轮廓线的初始参数矩阵、建筑外形的约束函数以及约束矩阵，利用建筑外形优化代理模型，采用遗传优化算法得到最大纵截面轮廓线的优化参数矩阵和横截面轮廓线的优化参数矩阵；
46.s16根据最大纵截面轮廓线的优化参数矩阵和横截面轮廓线的优化参数矩阵，采用cst参数化方法，求优化后建筑外形的类型函数、轮框函数和主函数，进而绘制出建筑外形的轮廓线；
47.其中步骤三，防火设计包括以下步骤：
48.s21判定建筑类型：若建筑为住宅建筑，则进入步骤2；若建筑为公共建筑或者工业建筑，则跳至步骤3；
49.s22判断建筑高度是否大于100m，若是，则得出机械加压送风结论，并得到楼梯间的提资条件和前室的提资条件，若否，则进入步骤4；
50.s23判断建筑高度是否大于50m，若是，得出机械加压送风结论，并得到楼梯间的提资条件和前室的提资条件，若否，则进入步骤4；
51.s24判断建筑内的楼梯间类型，若楼梯间为封闭楼梯间，则进入步骤5；若楼梯间为防烟楼梯间，则跳至步骤8；判断独立前室是否满足条件四，若是，则得出自然通风结论，若否，则跳至步骤9；判断合用前室是否满足条件五，若是，则得出自然通风结论，若否，则得出机械加压送风结论，并得到前室的提资条件；判断消防电梯前室是否满足条件五，若是，则得出自然通风结论，若否，则得出机械加压送风结论，并得到前室的提资条件；
52.s25判断封闭楼梯间类型，若封闭楼梯间为地下封闭楼梯间，则进入步骤6，若封闭楼梯间为地上封闭楼梯间，则跳至步骤7；
53.s26判断地下封闭楼梯间是否满足条件一，若是，则得出自然通风结论，若否，则得出机械加压送风结论，并得到楼梯间的提资条件；
54.s27判断地上封闭楼梯间是否满足条件二，若是，则得出自然通风结论，若否，则得出机械加压送风结论，并得到楼梯间的提资条件；
55.s28判断防烟楼梯间是否满足条件三中的任一条，若是，则得出自然通风结论，若
否，则得出机械加压送风结论，并得到楼梯间的提资条件；
56.s29判断独立前室是否满足条件五，若是，则得出自然通风结论，若否，则得出机械加压送风结论，并得到前室的提资条件。
57.具体的，所述步骤一中3d建模后将形状、面积相同的楼层标记为同一个系列，得到多个系列，将预先设计好的户型投射在各个系列的楼层平面图上，通过有限次的随机排列得到楼层利用率最高的组合作为该系列的户型图，从而便利的实现各个楼层的户型图。
58.具体的，所述步骤三中所述条件一为，1.地下封闭楼梯间不与地上封闭楼梯间共用；2.地下仅为一层；3.首层设有有效面积不小于1.2m 2的可开启外窗或直通室外的疏散门；所述条件二为，1.每五层有总面积不小于2m 2的可开启外窗或开口；2.布置间距不大于3层；3.其中1m 2位于最高部位；所述条件三为，1.前室是全敞开的阳台或凹廊；2.独立前室设有2个及以上的不同朝向的2m 2开窗；2.合用前室设有2个及以上的不同朝向的3m 2开窗；所述条件四为，1.独立前室仅有一个门与走道相通；2.楼梯间设有机械加压送风；所述条件五为，1.独立前室和消防电梯前室可开启外窗或开口面积不小于2m 2；2.共用前室和合用电梯前室可开启外窗或开口面积不小于3m 2。
59.具体的，所述步骤四，预制件设计方法包括以下步骤：
60.根据建筑主体框架、户型图以及防火设计选择预制件对建筑外表进行填充。
61.上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。