淺談高層建筑設(shè)計

李呈遠 江西省土木建筑設(shè)計院有限公司，江西 南昌 330038

城市空間不僅可以給城市生產(chǎn)和生活帶來活動場地、環(huán)境，它還節(jié)省了城市土地面積，使綠化面積變得更加廣闊，同時也為城市創(chuàng)造了更多的空間，使城市景觀變得更加多姿多彩。然而隨著城市化的快速發(fā)展，人口的不斷增長，建筑用地的緊張，與此同時，在城市規(guī)劃中，對于建筑用地的要求越來越嚴格，如何才能高效的，集約的利用好有限的土地，已經(jīng)成為城市發(fā)展中不可避免的問題之一，而高層建筑的應(yīng)運而生正是人們解決這一問題的重要舉措。然而，高層建筑的設(shè)計在保證高層建筑的可靠性，安全性，長久性上始終扮演著重要的角色。

1 高層建筑設(shè)計的原則

1.1 場地適應(yīng)性原則

場地適應(yīng)性原則主要指的是高層建筑的地基承載能力和其防震能力能夠符合建筑的整體需要。

1.2 空間整體原則

高層建筑的設(shè)計不是一個單一的結(jié)構(gòu)體系，而是由許多子結(jié)構(gòu)與若干的組成部件構(gòu)成的一個整體的空間結(jié)構(gòu)體系。只有這些子結(jié)構(gòu)與部件能夠協(xié)同與配合，才能保證整個建筑的空間整體性與其整體的穩(wěn)定性。而一個結(jié)構(gòu)的整體抗震能力與其各自的子結(jié)構(gòu)與部件的剛度，強度，受力狀態(tài)分不開。

1.3 功能適應(yīng)性原則

高層建筑的設(shè)計因其功能不同，一般具有不同的功能空間特征。因此分別具有不同的結(jié)構(gòu)體系模式，它們相互之間的空間布置也會有很大差別。要求不同的內(nèi)部空間特征與不同的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。

1.4 高度合理性原則

建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系不同，其力學(xué)特征與整體性能也不盡相同，不同的結(jié)構(gòu)體系有其各自能夠適應(yīng)的的高度范圍，在其合適的高度范圍內(nèi)，才能使得整體的綜合性能得以發(fā)揮。

1.5 施工方便性原則

建筑設(shè)計的施工方便性原則指的是建筑設(shè)計的不同將會影響甚至決定著施工的工藝，難度，施工工期乃至施工質(zhì)量。

2 高層建筑設(shè)計的特點

2.1 結(jié)構(gòu)延性

高層建筑不同于普通建筑，高層建筑柔性更好，當它受到外界環(huán)境影響時，更容易產(chǎn)生變形的現(xiàn)象。因此，在高層建筑的設(shè)計中就要充分考慮高層建筑的延性問題，把建筑結(jié)構(gòu)延性作為重要的設(shè)計指標進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證在高層建筑進入塑性變形階段后變形能力仍然良好，以防止樓層的坍塌，保證建筑的安全性和穩(wěn)定性。

2.2 水平載荷

高層建筑不同于普通建筑，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要充分考慮水平載荷和豎向載荷的影響。水平載荷的考慮是為了使高層建筑在遭遇側(cè)向力時能夠保持建筑的平衡性和穩(wěn)定性，因此，水平載荷的作用不容忽視。通常來說，豎向載荷是一個定值，而水平載荷會隨著結(jié)構(gòu)動力特性的不同而浮動變化。

2.3 軸向變形

建筑結(jié)構(gòu)在外力作用下會產(chǎn)生位移，包括軸向變形、剪切變形和彎曲現(xiàn)象。高層建筑與普通建筑不同，其建筑軸力相對較大，因此軸向變形就會更加顯著，而軸向變形會影響到建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中軸向變形不容忽視。

3 高層建筑設(shè)計的常見問題與對策

3.1 在高層建筑中設(shè)計的作用

高層建筑一般都設(shè)置在城市中的商業(yè)區(qū)，也就是比較繁華的地段，這些地段由于交通系統(tǒng)比較龐雜，而高層建筑要承載這些街道交通的壓力，因此在設(shè)計中，高層建筑應(yīng)當考慮其交通因素，因而要限制建筑的高度與層數(shù)。除此以外，在城市的規(guī)劃設(shè)計中要對這些重要的交通通道進行擴寬，增強其通行能力。就目前國內(nèi)外的抗震研究成果而言，結(jié)構(gòu)彈塑性的分析會是抗震設(shè)計中的一項重要項目。然而結(jié)構(gòu)的彈塑性分析不僅較復(fù)雜，而且其計算方法與具體的應(yīng)用在各個國家也不盡相同，就抗震設(shè)計而言，建筑的立體與平面設(shè)計應(yīng)當對稱而且規(guī)整。建筑的剛度變化以及質(zhì)量分布也應(yīng)當均勻。

3.2 高層建筑的設(shè)計要點

3.2.1 高層建筑的設(shè)計規(guī)范

高層建筑的設(shè)計規(guī)范有兩種不同的形式，即推薦性的與強制性的，現(xiàn)在在許多的發(fā)達國家，多采用的是推薦性的設(shè)計規(guī)范，由于結(jié)構(gòu)的工程各有其自身的特點，設(shè)計人員在設(shè)計時不可能完全依照規(guī)范，而是以規(guī)范為指導(dǎo)，根據(jù)自己的理論知識以及經(jīng)驗判斷，因此在推薦性的規(guī)范下，設(shè)計人員應(yīng)當負全部責任。在我國，更多的是采取強制性的規(guī)范，設(shè)計人員首先要做的就是依照法律，按規(guī)范設(shè)計，如果設(shè)計人員不遵循相關(guān)的規(guī)范，所有設(shè)計的后果將由設(shè)計人員承擔，這同時也造成了一個后果，就是許多設(shè)計人員在建筑出現(xiàn)事故時，以設(shè)計規(guī)范來推脫自己的責任。強制性的規(guī)范有其不足之處，就是設(shè)計人員無法靈活的去適應(yīng)設(shè)計中出現(xiàn)的各種情況。設(shè)計人員很難處理設(shè)計中出現(xiàn)的復(fù)雜問題。

3.2.2 高層建筑設(shè)計中的安全問題

高層建筑的安全問題涉及到防火、抗風、消防、配電、安全通道、電梯等很多方面。為了確保高層建筑運行安全，要建立健全的安保體系，引進專業(yè)的人才進行安全設(shè)計與維護，對各個環(huán)節(jié)制定嚴格規(guī)范的安全手冊與標準并嚴格執(zhí)行。此外，也要加強對高層建筑業(yè)主、租戶的宣傳教育，建立相互監(jiān)督管理機制以及各種突發(fā)事件的處理機制。

3.2.3 高層建筑設(shè)計中的垃圾處理問題

高層建筑中由于其設(shè)計在城市的繁華地段，往往人口密度也很大，這就會造成在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的生活垃圾。在這樣的背景下，這就需要高層建筑的設(shè)計者有針對性地設(shè)計出垃圾通道，使用戶可以通過垃圾通道很方便地把垃圾送進統(tǒng)一的收集間內(nèi)進行集中處理。這需要一定的技術(shù)條件。當然，如果建筑中沒有設(shè)計逐層的垃圾通道，也可以由大樓物業(yè)安排保潔人員進行逐戶收集再集中運出。這種方法看似簡單，其實會增加很多的人力成本，同時對高層建筑的管理也提出了更高的要求。因此建議采用垃圾通道的垃圾處理辦法。

3.2.4 高層建筑設(shè)計中的排煙問題

排煙問題也是高層建筑設(shè)計中的的一個重大問題，排煙不暢往往會伴隨著高層火災(zāi)事故，而且由于煙氣窒息或是中毒而造成人員傷亡事故也是時有發(fā)生。其主要原因是，很多高層建筑在設(shè)計中為了提高使用面積，將居住用電梯與消防電梯合二為一。一些不具備自然排風條件的樓梯間也沒有采取在入口處設(shè)計陽臺或凹廊促進排煙的安全措施，同時，很多高層建筑中的防火門經(jīng)常性的處于關(guān)閉狀態(tài)。這些都是造成排煙不暢的主要原因。

4 結(jié)束語

在高層建筑的設(shè)計中，要充分考慮各方面的因素，以人為本，結(jié)合人們的需要，最大限度的滿足人們使用的需求，在考慮到高層建筑外部造型的同時，也要考慮到其在安全性與垃圾處理及排煙的問題。在我國現(xiàn)有的體制下，也要求設(shè)計人員在設(shè)計時，不僅要遵循相關(guān)的設(shè)計原則，更要嚴格的要求自己，肩負起責任，靈活的運用規(guī)范，提升自己的專業(yè)知識與理論水平，不斷掌握更為合理的結(jié)構(gòu)計算方法。為我國的高層建筑的建設(shè)作出自己的貢獻。

［1］王政文.高層建筑設(shè)計與城市空間.山西建筑，2009，35(21).

［2］翁嬋瓊.關(guān)于現(xiàn)代高層建筑設(shè)計研究分析.［M］.城市建設(shè)理論研究(電子版)，2012(14).