淺談高層建筑設計

張瑞斌

摘要：隨著我國城市的不斷發(fā)展，人口密度的不斷增加以及節(jié)地問題的日益凸顯，高層建筑設計勢必是當今建筑設計領域的主流。東嶺新天地項目為寶雞市重點規(guī)劃項目，基地分南北兩區(qū)，區(qū)域位置非常重要。項目規(guī)劃中結(jié)合寶雞市整體規(guī)劃特點，布局嚴謹，軸線關(guān)系明確。商業(yè)，公寓等多種功能元素相結(jié)合，并根據(jù)用地特點合理劃分功能區(qū)域，形成寶雞市最具代表性的建筑之一。

關(guān)鍵詞：高層建筑;消防設計;成本控制;疏散救援

1高層建筑的核心筒設計

1.1公共建筑核心筒設計

安全疏散是公共建筑設計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，高層公共建筑的核心筒的布置顯得尤為重要。以東嶺新天地項目的4號公寓為例，標準層面積849.3㎡（不大于3000㎡），每層為獨立的防火分區(qū)，安全出口設計2個，疏散走道凈寬度1.8m走道內(nèi)任一疏散門至最近安全出口的距離均不大于25m，每部樓梯的疏散寬度凈尺寸為1.3m，疏散走道呈“工”字型，消防電梯與其中一部防煙樓梯間結(jié)合使用防煙前室，核心筒整體布局緊湊均衡。

1.2住宅建筑核心筒設計

建筑高度大于54m的住宅建筑，其每個單元每層用以逃生疏散的安全出口應≥2個。出于節(jié)省交通空間考慮或當兩部樓梯分散設置確有困難且滿足任何一戶門至最近的疏散樓梯間入口不大于10米的距離時，可采用空間交叉的“剪刀”樓梯間。該樓梯間應滿足：1.采用防煙樓梯間;2.梯段與梯段之間應當設置耐火極限≥1.00h的防火隔墻進行防火分隔處理;3.其共用防煙前室的凈使用面積應≥6.0㎡;4.樓梯間的共用防煙前室與消防電梯的防煙前室結(jié)合使用時，結(jié)合使用的防煙前室的凈使用面積應≥12.0㎡，且其短邊長度應≥2.4m。

所謂兩個安全出口，即在火災發(fā)生時，每戶均應有兩個方向的安全出口，以防其中一個安全出口堵塞或其它特殊情況發(fā)生而影響逃生，從而可順利選擇另外一個安全出口進行疏散。但是在實際設計過程中，往往會誤入歧途，比如穿套前室的情況，

其實并不符合規(guī)范要求，如下圖核心筒：

以東嶺新天地項目1號、2號住宅樓的核心筒為例，戶門正對疏散走道，通過疏散走道分別進入兩個不同方向的前室（安全出口），滿足兩個安全出口的雙向疏散要求，如下圖：

2高層建筑的成本控制

在當前時代和全球社會的綠色、環(huán)保、節(jié)能宏觀發(fā)展戰(zhàn)略下，我們的建筑設計工作必須要積極地做出轉(zhuǎn)變和調(diào)整，不僅要遵循傳統(tǒng)思想理念，滿足人類活動對建筑的功能性需求，確保建筑結(jié)構(gòu)的合理性、安全性，同時提高建筑的美觀性。高層建筑多元化發(fā)展的同時，成本控制顯得尤為重要。工程造價的影響因素是多方面的，就設計而言，平面的布置是否規(guī)則合理、混凝土標號的選用、鋼筋含量等都會嚴重影響建造成本。

2.1混凝土設計

由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式耐火性能良好，所以在高層建筑設計中經(jīng)常被采用，其具備便于現(xiàn)場澆筑的特性，且能夠澆筑成為各種斷面比較復雜的結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件，因此這種建筑結(jié)構(gòu)具有相對較高的結(jié)構(gòu)承載能力，同時也能夠節(jié)約大量的建筑鋼材，不僅具有較好的結(jié)構(gòu)受力性能，還能夠節(jié)省一定的建造成本。再加之更加科學合理的設計，同樣具備良好的抗擊地震沖擊的性能。誠然，鋼筋混凝土建材的使用在高層建筑設計過程中的重要性及使用價值顯而易見，混凝土標號等級使用不合理不僅會影響工程造價，還會對其安全性起著決定性作用。高層建筑混凝土標號不宜高于C50，由于混凝土標號越大，其收縮性越強，容易產(chǎn)生裂縫;若混凝土標號太小，則強度不滿足要求。東嶺新天地項目1-3號樓的混凝土標號區(qū)間為C45-C55，地下室及塔樓低區(qū)為C55，高區(qū)為C50。

2.2含鋼量的控制

隨著社會的發(fā)展及經(jīng)濟的不斷增速，城市的土地使用價格也逐漸上漲，因而建筑的建造成本也是不斷攀升?？傮w而言，單位建筑面積內(nèi)的用鋼量是決定建造成本的一個關(guān)鍵參考指標。尤其在高層建筑的設計階段，首先要面臨含鋼量的合理控制問題，完善的含鋼量控制措施及有效的方案能夠產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益和社會效益，從而高層建筑設計的含鋼量勢必得到有效控制。高層住宅的含鋼量宜控制在50kg/㎡以內(nèi)，從而使得建設成本控制在合理范圍內(nèi)。

3. 高層建筑的消防設計

3.1高層建筑的火災特點分析

高層建筑的關(guān)鍵特征是使用人員相對密集，建筑高度較高，所使用的建筑材料比較多，火災蔓延的速度快。在給人們帶來高質(zhì)量活動場所的同時，安全性也備受人們的關(guān)注，高層建筑在很大程度上增加了消防救援的難度，需要重視建筑本身消防設施，提升救援效率。我國目前的建筑物消防安全逃生通道主要以建筑物的樓梯為主，樓層之間無設置垂直的逃生通道，一旦發(fā)生火災，樓梯、過道等將充滿濃煙及高溫氣體，能見度低，各層人員都涌向樓梯通道，部分人員甚至找不到樓梯通道，而在有限的空間下，容易出現(xiàn)堵塞、人員踩踏、呼吸困難等情況，大大降低了人員疏散的速度，使部分人員錯過了逃生的機會。

3.2高層建筑消防疏散設計與避難設施

建筑的安全疏散途徑主要包括疏散門、疏散走道、安全出口等;其避難設施主要包括避難走道、避難間（避難層）等。建筑安全疏散出口和疏散門在建筑平面中的具體位置，疏散樓梯間的形式和安全疏散距離，避難區(qū)域的防煙、防火等保護設施，對于滿足逃生人員安全疏散起到關(guān)鍵作用。對于逃生人員用以安全疏散出口和疏散門的設置，要求人員在建筑起火后逃生時能有2個及以上不同方向的疏散途徑可供選擇，并應盡量將疏散安全出口分散、均勻地布置在平面上的不同方向和位置。倘若相鄰2個安全疏散出口之間距離不滿足要求，在火災中實際上只能起到1個出口的作用。相鄰出口的間距是根據(jù)我國實際情況并參考國外有關(guān)標準確定的。目前，在一些建筑設計中存在安全出口不合理的現(xiàn)象，從而降低了火災時安全出口的有效疏散作用。另外，可將建筑的疏散樓梯間延伸至屋面，進而可使逃生人員多一條疏散途徑，以利于逃生人員的安全疏散。特別是住宅建筑，當只有1部疏散樓梯時，如樓梯間未通至屋面，人員在火災時一般就只有豎向一個方向的疏散路徑，這會對人員的疏散安全造成較大危害。

3.3關(guān)于消防救援問題的設想與思考

隨著高層建筑火災情況下人員逃生難度不斷加大的同時，消防救援問題的解決迫在眉睫，目前我國消防車最大舉高高度為80m，以消防員能到達的最高高度計算，包括消火栓水柱噴射距離，最大可能撲救高度約為90m。這樣以來，尤其是100m以上的超高層建筑的消防撲救則成為最大難題。所以超高層建筑火災發(fā)生后，主要靠疏散人員自救，即通過疏散樓梯逃生。加之鋼結(jié)構(gòu)建筑的普遍性，對建筑的耐火性能是極大的考驗，況且對于偶然的突發(fā)情況，逃生措施更是值得關(guān)注。

2001年9月11日上午8時許，兩架遭遇意外的民航客機分別先后撞向美國紐約世貿(mào)中心1號樓和世貿(mào)中心2號樓，事發(fā)不久，該遭遇襲擊的兩座超高層建筑相繼倒塌，其余5棟建筑物也因受震而不同程度坍塌并損毀，最終導致近3000人喪生。由于巨大的沖擊力導致塔樓核心筒受損嚴重，并起火。鋼構(gòu)件在火災的作用下支撐能力有限，超過構(gòu)件的耐火極限，建筑整體極有可能倒塌。核心筒破壞并起火的情況下，以上樓層的人員顯然是無法通過樓梯疏散的。屋頂起火嚴重，直升機無法靠近救援，這就意味著部分人員的生還幾率極小，因為疏散和救援都無法實現(xiàn)。再者，110層的高度，通過樓梯疏散需要足夠長的時間，在該建筑耐火極限達到之前，人員并不能保證疏散完畢。盡管目前大部分超高層建筑均會考慮利用電梯進行疏散，但是在類似突發(fā)事件的情況下，其可靠性及可行性難以得到保障。作為高層建筑，無論何種情況下，人的生命安全是首要問題，應該具備突發(fā)或特殊緊急情況下輔助疏散及救援的設備及裝置，如緊急逃生繩索，由配套裝置控制其勻速下降，并自帶速控調(diào)節(jié)器;類似降落傘的翼裝飛行服，下降到一定高度會自動打開裝置輔助降落，即便是沒有經(jīng)過專門訓練的人也能安全著陸。以上輔助逃生設施，應在超過一定高度的每個樓層的特殊部位均有設置，甚至采用專門的消防設備間。在該建筑定期的消防演練和安全教育過程中，將其列為重點演練對象，確保每個人員熟知此類設備的性能、使用方法等。

4結(jié)束語

高層建筑無疑給人們的活動帶來了極大的便利，其服務相對功能完善齊全。而為避免高層建筑中存在的消防安全、疏散救援隱患等問題，針對建筑消防安全事故發(fā)生率進行合理有效的控制，對于建筑防火及安全疏散性能就應當進行科學合理的設計，務必切實加強高層建筑的消防安全水準。因此對于高層建筑的逃生疏散設計預案及其消防救援設施進行合理調(diào)配是具有關(guān)鍵性意義的。

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