高層建筑設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題與對(duì)策

■楊 娜 ■南京典筑建筑設(shè)計(jì)有限公司，江蘇 南京 210000

1 高層建筑的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

高層建筑的主要特征是不僅要承受在垂直方向上的重力負(fù)荷，還要承受大自然環(huán)境的風(fēng)力等水平壓力，同時(shí)高層建筑在抗震方面也要求有一定的抵抗力，相對(duì)于低層建筑高層建筑在這些方面的要求要高得多。其次隨著高層建筑的高度增加，其水平位移也會(huì)越來(lái)越大，如果水平位移達(dá)到一定的程度就會(huì)對(duì)整個(gè)建筑物的安全性構(gòu)成威脅。高層建筑的建筑設(shè)計(jì)相對(duì)于低層建筑在專業(yè)程度上要求更高，并且在專業(yè)中的地位更加重要。不同的建筑類型和高度等都對(duì)結(jié)構(gòu)體系的選擇產(chǎn)生影響，關(guān)系到整個(gè)建筑的平面布局、立體形態(tài)、管道機(jī)電和施工技術(shù)等，在工程造價(jià)和施工時(shí)間上都會(huì)有一定的要求。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)受力問(wèn)題

建筑物底面對(duì)建筑物空間形態(tài)的水平方向和垂直方向的穩(wěn)定性都是十分重要的，由于建筑物是鋼筋水泥等重物的砌筑而成，因此結(jié)構(gòu)荷載必須能將其重量向下作用于地面，而建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)基本要求就是要檢測(cè)地基是否能承載所選擇的結(jié)構(gòu)體系中向下的作用力(如圖1)。因此，在建筑設(shè)計(jì)最初階段就需要對(duì)主要的承重墻和承重柱的分布和位置作出總體考量。豎向和水平向結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)在低層、多層和高層建筑中設(shè)計(jì)基本原理都是一致的。豎向結(jié)構(gòu)體系成為設(shè)計(jì)的控制因素有兩個(gè)：①較大的垂直荷載要求有較大的墻、柱或井筒;②側(cè)向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。側(cè)向荷載與豎向的荷載相比，其對(duì)建筑物的效應(yīng)不是線性增加的，而隨建筑物的增高迅速增大。例如，在所有條件相同時(shí)，在風(fēng)荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側(cè)向位移與高度的四次方成正比。在高層建筑中，不僅是抗剪，而更重要的是抵抗變形和整體抗彎，可見，高層建筑在結(jié)構(gòu)受力性能方面比低層建筑更加復(fù)雜。

3 高層建筑設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

高層建筑在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)為了更好地滿足對(duì)大客流量和開闊的視野空間的要求，通常在樓梯設(shè)計(jì)時(shí)是以寬大的敞開樓梯來(lái)作為主要的客流通道，同時(shí)，為了更好的滿足建筑防火方面的要求，高層建筑在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候要采用封閉的樓梯間或者是防煙樓梯間，如圖2。

因此，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員通常采用防火卷簾來(lái)作為封閉方式，這樣能夠更好的達(dá)到防火方面的要求。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候?yàn)榱烁玫臐M足相關(guān)規(guī)范要求，同時(shí)確保樓梯的數(shù)量和形式滿足使用方面的要求，但是，這種設(shè)計(jì)方案是一種不可取的方式，在出現(xiàn)火災(zāi)的時(shí)候，人員在疏散方面存在著一定的安全隱患。在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候還是存在著一個(gè)非常明顯問(wèn)題，就是地上層和地下層共用樓梯的問(wèn)題，在防火方面，為了避免在出現(xiàn)火災(zāi)的情況下建筑內(nèi)的人員由地上層進(jìn)入到地下層，不應(yīng)該出現(xiàn)共用樓梯的情況。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面要考慮的問(wèn)題非常多，因此，在樓梯設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地上和地下貫通的情況，這樣能夠在結(jié)構(gòu)上面更加便利，但是也是會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)一定的安全隱患。在很多的高層建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員對(duì)樓梯的設(shè)計(jì)方案并沒(méi)有得到很多施工人員的注意，同時(shí)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)κ枭⑼ǖ赖膶挾纫泊嬖谥欢▎?wèn)題，疏散通道的寬度在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候通常是會(huì)受到疏散門的影響，因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要對(duì)防火審核非常重視。

圖1 高層建筑結(jié)構(gòu)受側(cè)向荷載和豎向荷載示意

圖2 典型的防煙樓梯間設(shè)計(jì)

4 高層建筑中建筑設(shè)計(jì)的措施

4．1 高層建筑整體設(shè)計(jì)探析

(1)主體設(shè)計(jì)。當(dāng)代高層建筑設(shè)計(jì)中的一個(gè)全新的要求就是實(shí)現(xiàn)建筑本身的生態(tài)節(jié)能，這就要求對(duì)建筑本身主體的裙房部分加強(qiáng)設(shè)計(jì)，裙房的設(shè)計(jì)對(duì)高層建筑周圍街道的人性化空間的創(chuàng)造等有很大影響。對(duì)裙房的設(shè)計(jì)不僅要注重人性化，更要注重形式的多樣性。

(2)處理手法上的巧妙運(yùn)用。高層建筑的實(shí)際建筑設(shè)計(jì)階段，高層建筑的塔樓設(shè)計(jì)并不能有很大的變化空間，但是可以從底層部分入手運(yùn)用一些巧妙地處理進(jìn)行空間上的拓展，通常都是采用入口縮進(jìn)和底層架空等手段進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4．2 高層建筑中的分類建筑設(shè)計(jì)探析

(1)底層入口設(shè)計(jì)。底層入口相對(duì)來(lái)說(shuō)很重要，在北方地區(qū)，高層建筑的底層入口在設(shè)計(jì)上首先應(yīng)該避開地域內(nèi)的冬季迎面風(fēng)，保證冬季的底層溫度。而在我國(guó)的南方地區(qū)，一定要保證底層入口設(shè)計(jì)的通風(fēng)散熱，因?yàn)槟戏降南募据^為炎熱，可采用局部或全部架空的方式避免對(duì)通風(fēng)的阻礙。

(2)建筑圍護(hù)設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)大部分人在高處都會(huì)有一定的恐懼心理，尤其在高層建筑上。在高層建筑的設(shè)計(jì)中一定要注重防護(hù)欄的設(shè)計(jì)，良好而合理的設(shè)計(jì)可以在使用性上給人以安全感。

(3)服務(wù)設(shè)施設(shè)計(jì)。高層建筑在設(shè)計(jì)初期要充分考慮到建筑的服務(wù)設(shè)施，這對(duì)高層建筑的整體感覺非常重要。首先在底層入口處要設(shè)置值班室，方便對(duì)出入人員的管理，其中要配置先進(jìn)的夜間電梯緊急呼叫裝置以及公用電話等，外圍還要有特定的停車處和分戶信箱。

4．3 高層建筑設(shè)計(jì)中的安全問(wèn)題探析

(1)高層建筑的防火問(wèn)題。防火問(wèn)題對(duì)于大多數(shù)建筑尤其是高層建筑來(lái)說(shuō)異常重要，建筑設(shè)計(jì)師要對(duì)防火問(wèn)題的設(shè)計(jì)進(jìn)行加強(qiáng)。

(2)電氣的問(wèn)題。高層建筑的電氣問(wèn)題主要分為三個(gè)方面，一是消防電源與配電問(wèn)題，要求供電電源來(lái)自不同發(fā)電廠或不同的區(qū)域變電站，以保證突發(fā)事件時(shí)供電及時(shí)解決。二是應(yīng)急照明問(wèn)題，高層建筑發(fā)生火災(zāi)或者其他突發(fā)狀況時(shí)事故照明要正常。三是高層建筑的電梯安裝問(wèn)題，電梯的位置設(shè)置要合理，電梯運(yùn)行過(guò)程中噪音不應(yīng)太大，且最大荷載量應(yīng)符合高層建筑的需要，方便快捷。

(3)防雷擊問(wèn)題。防雷擊問(wèn)題也是高層建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，應(yīng)本著“整體防御、綜合治理、多重保護(hù)、突出重點(diǎn)”的原則，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上做好防雷工作。高層建筑的頂端是防雷設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，可以安裝避雷針、避雷網(wǎng)或者避雷帶等。同時(shí)要利用建筑中的鋼筋作接地裝置，建筑周圍也要做避雷帶，內(nèi)部金屬物體也要接地。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步和建筑領(lǐng)域的不斷拓展，高層建筑的設(shè)計(jì)問(wèn)題在建筑行業(yè)已越來(lái)越被重視，對(duì)其問(wèn)題的研究需要設(shè)計(jì)者和技術(shù)工作者不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和努力創(chuàng)新，使建筑設(shè)計(jì)日趨完善，保證高層建筑的質(zhì)量和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。