高層建筑設(shè)計(jì)存在的問題

王萌 馬素平

【摘要】加強(qiáng)對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)存在的問題的研究，不僅能促進(jìn)我國(guó)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作水平的提高，還能促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。本文筆者對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)存在的問題進(jìn)行了探討，希望對(duì)相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；設(shè)計(jì)；問題

前言： 高層建筑已經(jīng)成為我國(guó)建筑業(yè)的主要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并且這種設(shè)計(jì)方式在今后的城市化進(jìn)程中一定會(huì)有更加良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，但其發(fā)展過程中也必然要求設(shè)計(jì)質(zhì)量不斷提高。

1 高層建筑設(shè)計(jì)的基本原則

1.1 高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)工作時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，所以各種不同目標(biāo)所依照的根本設(shè)計(jì)原則卻是大同小異的：第一，要考慮到建筑整體可以承受的最大負(fù)荷，有垂向及橫向負(fù)荷兩類，還要考慮可能發(fā)生的強(qiáng)風(fēng)、地震等惡劣自然條件的影響；第二，要把握好高層建筑的高寬比，這樣可以提高高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；第三，要盡可能地使高層建筑的平面或里面的質(zhì)量及剛度對(duì)稱和勻稱，這是為了保證建筑整體具有較好的穩(wěn)定性；第四，要事先考慮狂風(fēng)、地震、溫差、建筑地基沉降對(duì)建筑產(chǎn)生的不利影響，還要設(shè)計(jì)一系列平衡措施。

1.2 高層建筑的綜合設(shè)施設(shè)計(jì)原則

各個(gè)高層建筑的實(shí)際地理位置和附近建筑的影響都是有很大差異的，所以設(shè)計(jì)人員在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)一定要考慮到建筑的實(shí)際地理環(huán)境：第一，設(shè)計(jì)好平面布局。在設(shè)計(jì)建筑的平面布局時(shí)必須以有關(guān)建設(shè)規(guī)定為依據(jù)，并在建筑周圍完善各種配套設(shè)備，例如能夠滿足居民需求的停車場(chǎng)、大型超市等。第二，建設(shè)高層建筑時(shí)不僅要滿足建筑的功能需求，還要使建筑每層的平面布局都有同一性，這樣能使建筑的電氣線路設(shè)計(jì)方案、取暖設(shè)備、管道設(shè)計(jì)及防火疏散出口等能夠大量的開展設(shè)計(jì)。第三，合理地確定高層建筑中電梯及樓梯的數(shù)量及位置，這樣才能確保生活工作的順利性以及逃生時(shí)的時(shí)效性。

2高層建筑設(shè)計(jì)常會(huì)出現(xiàn)的問題

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，對(duì)于建筑的可靠性有很大影響。首先是消防方面的問題，這就要考慮消防結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。高層建筑在施工時(shí)有一定的繁瑣性與困難性，想要保證高層建筑結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜多樣，設(shè)計(jì)人員就要在功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行規(guī)劃。首先在選用功能材料時(shí)，為避免或減少火災(zāi)情況的發(fā)生，工作人員必須選擇合適且安全的材料，嚴(yán)禁易燃材料的使用。由于高層建筑自身特點(diǎn)，使得建筑間空氣流動(dòng)性較低，風(fēng)力較低層建筑更大，因此一旦發(fā)生火災(zāi)后果將非常嚴(yán)重。除此之外，高層建筑的層數(shù)增多時(shí)，會(huì)延長(zhǎng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員的疏散時(shí)間，從而加大了消防設(shè)計(jì)的難度。一般的消防設(shè)計(jì)，比如消防門，消防栓，防火墻等結(jié)構(gòu)，在高層建筑結(jié)構(gòu)中是不可或缺的，為了更好的完善建筑的消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還要考慮火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣排出處理系統(tǒng)，煙氣的排放量直接影響到火災(zāi)的蔓延情況。

其次是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震方面的問題。因?yàn)榭拐鸾Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是整個(gè)高層建筑設(shè)計(jì)中較難實(shí)施且相對(duì)薄弱的部分，而高層建筑本身具有的復(fù)雜性，使得地震一旦發(fā)生，就會(huì)出現(xiàn)許多不確定因素的影響，和不和估量的破壞，因此建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，絕對(duì)不能忽視地震發(fā)生所帶來的巨大破壞性，必須掌握一定的減震、避震的原理。不僅如此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中必須對(duì)抗震參數(shù)進(jìn)行精確的核算分析，確?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)無誤。高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如忽略地震結(jié)構(gòu)的重要性，將造成建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)方面失效，并且降低建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，甚至威脅到高層建筑居民的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。

地基的選擇。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)還要考慮到地基合理的選擇問題。地基的選擇應(yīng)該要根據(jù)建筑的需求選擇土況較好的地帶，如果沒有非常適合的，那就退而求次選擇地基土質(zhì)相對(duì)下能夠穩(wěn)定安全的地基。千萬不要將地基選在靠近河岸或者是容易在下雨時(shí)就發(fā)生泥石流、滑坡或者是坍塌等情況的事故地帶，在選擇時(shí)還要注意，不要在一個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中選擇兩種不同土質(zhì)的地基，這樣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題不能進(jìn)行合適的協(xié)調(diào)。

最后是抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在高層建筑的設(shè)計(jì)中，自然風(fēng)是不可避免的影響，因此高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不得不重視抗風(fēng)性能。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要了解建筑材料的抗壓性，尤其是風(fēng)壓帶來的載荷。因?yàn)楦邔咏ㄖ臉菍虞^高，雖然可以起到擋風(fēng)的作用，但當(dāng)建筑周圍的氣流發(fā)生變化時(shí)，建筑間會(huì)產(chǎn)生風(fēng)洞效應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致旁邊高層建筑的主體結(jié)構(gòu)破壞、玻璃幕墻因強(qiáng)烈振動(dòng)破裂、外部掛件掉落和建筑墻體毀壞的現(xiàn)象。這對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及居住者的人生安全是非常不利的。

3 高層建筑設(shè)計(jì)問題的解決方法

對(duì)于以上高層建筑產(chǎn)生的問題，針對(duì)消防方面，首先要優(yōu)化消防結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。為確保建筑居民的人身財(cái)產(chǎn)安全，消防設(shè)計(jì)理念以防為主，也可以設(shè)置消防應(yīng)急措施，確保最大程度的消防安全。消防設(shè)計(jì)中防火間距很重要，一定要根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行合理設(shè)置。還要根據(jù)建筑所在地的地形條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提高該高層建筑與環(huán)境的協(xié)調(diào)性。為了避免火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的人員疏散問題，一定要設(shè)置合理的疏散通道、防煙區(qū)和緊急避難場(chǎng)所。一要考慮防火墻、防火門和防排煙設(shè)備的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)有效合理并且安全可靠的消防結(jié)構(gòu)，以降低高層建筑的破壞程度，保證居住者的人身財(cái)產(chǎn)安全。

對(duì)于地震方面的設(shè)計(jì)，主要是要優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)?？拐饐栴}，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的地位是不可小覷的。高層建筑本身的高度，使得其建筑要求較高，要優(yōu)化設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件位置，使得結(jié)構(gòu)壓力均勻分給每個(gè)構(gòu)件，不會(huì)出現(xiàn)承壓不均而導(dǎo)致地震時(shí)的嚴(yán)重破壞。對(duì)于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件也要考慮其材料的安全性能。高層建筑的地震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最重要的是對(duì)地基的選擇與設(shè)計(jì)，地基是建筑的根本，一旦發(fā)生破壞，上部結(jié)構(gòu)將無所依靠。因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須重視地基的設(shè)計(jì)，優(yōu)化其抗震能力，設(shè)計(jì)出既節(jié)省材料又安全可靠的地基。以確保建筑物有足夠的強(qiáng)度和剛度抵抗地震的危害。在確保地基的強(qiáng)度后，還要考慮剪應(yīng)力的問題，采取強(qiáng)柱弱梁、加強(qiáng)梁柱節(jié)點(diǎn)抗震構(gòu)造措施、設(shè)置抗震墻等措施來抵抗水平剪力。建筑物在此基礎(chǔ)上還要考慮對(duì)稱性和穩(wěn)定性，盡量減少地震災(zāi)難的影響。

最后是抗風(fēng)方面的問題，對(duì)策是優(yōu)化抗風(fēng)結(jié)構(gòu)?？癸L(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要綜合考慮多種因素，確保建筑物的抗風(fēng)能力?？癸L(fēng)結(jié)構(gòu)中對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)時(shí)要保證在風(fēng)荷載作用下的穩(wěn)定性。確保地基穩(wěn)固的重要性不僅在抗震中有所體現(xiàn)，對(duì)抗風(fēng)載也起到重要作用。減振體系在高層建筑中的應(yīng)用受到廣泛歡迎，減震系統(tǒng)可以減少風(fēng)荷載對(duì)建筑物的影響，減振系統(tǒng)的選材將起到巨大作用，因?yàn)橛行┳枘岵牧系膽?yīng)用將大大提高高層建筑的抗風(fēng)能力。要嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)計(jì)抗風(fēng)結(jié)構(gòu)，采取措施減小風(fēng)力在建筑物上的疊加和增強(qiáng)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以減小普遍且危害頗多的風(fēng)壓破壞，為建筑物的安全性能提供安全保證。

4結(jié)語

綜上所述，進(jìn)行高層建筑的設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員一定要嚴(yán)格根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行，還要全面地考慮其他各種因素的影響，這樣可以大大提高建筑的實(shí)用性、功能性、經(jīng)濟(jì)性和美觀性，還能大大地提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的自身工作水平。做好上述工作，不僅能促進(jìn)我國(guó)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作水平的提高，還能促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 周世航.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題及解決對(duì)策[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2013，（5）.

[2]陶忠，張耀春，韓林海，王光遠(yuǎn).關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)的初步探討[J].哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào).2013（1）.