高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題及改進策略

周 君

（天津中怡建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司，天津 300190）

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

1.1 舒適度和體驗感

高層建筑是為人服務(wù)的，所以建筑設(shè)計要符合一個原則，即以人為本的核心理念。建筑不僅要安全合理，還要滿足人們的需求和審美，使建筑更好地為人們服務(wù)。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以先對當前主流建筑群體進行簡單的調(diào)查，推斷出人們的需求和偏好，然后根據(jù)人們的需求和偏好進行建筑設(shè)計。

1.2 與時俱進

社會是隨著時間的推移而逐漸發(fā)展的，建筑業(yè)也是如此，人們在不同的時期有不同的需求。對于高層建筑的設(shè)計，也必須與時俱進地進行創(chuàng)新，使高層建筑能夠隨時滿足人們的生活需要。目前，具有代表性的結(jié)構(gòu)設(shè)計概念屬于概念設(shè)計范疇。運用概念設(shè)計方法對當前高層建筑進行設(shè)計，不僅可以提高建筑設(shè)計的規(guī)律性，而且可以保證建筑與建筑之間有作用力。應(yīng)體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)上，通過合理設(shè)計，促進高層建筑向科學(xué)可持續(xù)發(fā)展邁進。

1.3 計算荷載數(shù)據(jù)

與其他普通建筑相比，高層建筑在設(shè)計數(shù)據(jù)方面的要求更為嚴格，荷載是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力和變形的外力。荷載數(shù)據(jù)的準確性直接影響到高層建筑的安全穩(wěn)定，對于高層建筑，一般的自然荷載有風(fēng)、雪、地震等不同的作用，以及結(jié)構(gòu)自重、灰分荷載、車輛荷載、家具荷載等各種力的作用，影響著高層建筑的安全穩(wěn)定。為了保證高層建筑的安全穩(wěn)定，有必要對這些影響因素進行準確的數(shù)據(jù)分析。特別是一些因素有變數(shù)，如風(fēng)荷載，樓層越高，建筑物承受的風(fēng)荷載越大。因此，在設(shè)計高層建筑時，必須根據(jù)建筑高度考慮風(fēng)荷載因素的影響，使高層建筑更加安全穩(wěn)定。

2 設(shè)計高層建筑時存在的問題

2.1 抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計問題

我國大部分地區(qū)不位于地震帶上，地震災(zāi)害發(fā)生的頻率也不太高，但在高層建筑設(shè)計時，必須考慮地震因素。目前，地震仍是影響高層建筑的主要因素之一。高層建筑與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有一定的區(qū)別，但有些高層設(shè)計師將高層建筑等同于常規(guī)高層建筑，將常規(guī)高層建筑的設(shè)計模式應(yīng)用于高層建筑，這必然會引起高層建筑的安全穩(wěn)定問題。高層建筑結(jié)構(gòu)具有承載復(fù)雜性。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須考慮這一因素，以保證高層建筑結(jié)構(gòu)的安全。在此基礎(chǔ)上，對高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了改進。

2.2 消防設(shè)計問題

在一些高層建筑中，防火設(shè)計質(zhì)量不高，忽視了關(guān)鍵問題，材料劃分不清，導(dǎo)致易燃材料和不易燃材料防護措施雷同。如果出現(xiàn)問題，易燃物很難采取有效措施，也會導(dǎo)致火勢蔓延，增加風(fēng)險。二是高層建筑疏散出入口設(shè)計。無論發(fā)生什么災(zāi)害，重點疏散出入口設(shè)計仍存在缺陷。一旦發(fā)生火災(zāi)，切斷電源，電梯不能使用。高層建筑用戶如何逃生？這是高層建筑原設(shè)計應(yīng)考慮的問題。對地下車庫和地上建筑的排煙系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計是十分必要的。在消防通道建設(shè)過程中，應(yīng)預(yù)留較大的疏散空間，為人員逃生提供充分的條件。

2.3 抗風(fēng)設(shè)計問題

在高層建筑設(shè)計中，風(fēng)荷載是一個比較突出的問題。隨著樓層的增加，風(fēng)荷載的重量也隨之增加，給高層建筑帶來不穩(wěn)定。目前，高層建筑設(shè)計普遍采用高層建筑的設(shè)計理念，導(dǎo)致高層建筑設(shè)計中不能考慮氣動效應(yīng)的特點。在風(fēng)荷載作用下，安全隱患增大，超高層建筑風(fēng)險增大。

3 如何優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 加強抗震功能

建筑潛力必須建立在安全的基礎(chǔ)上，才能為人們提供服務(wù)。因此，必須加強高層建筑的抗日功能，提高高層建筑的安全性。在高層建筑的設(shè)計中不僅要注意這一點，而且可以采用多種方法來提高高層建筑的抗日效果。例如可以采用鋼結(jié)構(gòu)，與混合結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)重量輕，可以減少地震對建筑物的破壞，提高高層建筑的安全性。根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標準，高層建筑還可增設(shè)一定數(shù)量的鋼筋作為支撐點，提高其支撐能力，以便更好地應(yīng)對各種災(zāi)害。

3.2 提高消防設(shè)計水平

在高層建筑的設(shè)計中，必須注重對消防安全的分析，使消防結(jié)構(gòu)的設(shè)計能夠為整個建筑的安全提供服務(wù)。首先，對影響超高層建筑設(shè)計質(zhì)量的因素進行了綜合分析，即超高層建筑的所有設(shè)計均能符合國家設(shè)計規(guī)范，并能在合理合法的范圍內(nèi)進行設(shè)計。其次，重點加強對消防環(huán)節(jié)的分析，結(jié)合高層建筑的具體特點，設(shè)計完善的消防環(huán)節(jié)，確保超高層建筑的安全。最后，通過對高層建筑使用易燃材料的分析，對模擬火災(zāi)場景下的安全管理要求進行了評估和檢查，全面落實了消防安全理念，實現(xiàn)了火災(zāi)的預(yù)防和控制工作，并保證各消防設(shè)計環(huán)節(jié)均在建筑排煙系統(tǒng)建設(shè)的要求范圍內(nèi)，促進高層建筑消防環(huán)節(jié)的優(yōu)化。

3.3 加強抗風(fēng)性設(shè)計

高層建筑最重要的考慮因素之一是抗風(fēng)險。由于超高層建筑層高較大，受風(fēng)的影響較大，將產(chǎn)生不同的風(fēng)荷載。因此，在高層建筑的設(shè)計中，一定要把握建筑的抗風(fēng)性，特別是高層建筑的頂部，要注意和重視，因為高層建筑的頂部是承受風(fēng)壓最大的地方，所以需要用其他方法來幫助建筑提高抗風(fēng)性。通過加強梁柱或加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計，可以提高高層建筑的抗風(fēng)性能。在設(shè)計初期，根據(jù)高層建筑的具體情況，結(jié)合當?shù)刈畲箫L(fēng)壓指標，設(shè)計風(fēng)壓規(guī)范圖，并對得到的數(shù)據(jù)進行分析，即可進行高層建筑的抗風(fēng)設(shè)計。

4 結(jié)語

在當今時代，高層建筑已成為必然的發(fā)展趨勢，也受到越來越多的關(guān)注。在保證高層建筑安全性能的基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)考慮滿足人們舒適、美觀的要求。因此，在高層建筑設(shè)計中，要貫穿以人為本的核心理念，堅持與時俱進的原則，注重結(jié)構(gòu)設(shè)計，以滿足人們的需求，促進我國建筑業(yè)的和諧發(fā)展。