試析高層建筑設計常見問題

胡猛　趙鳴之

摘要：我國城市化進程的不斷加快促使了各種問題的產(chǎn)生，如人口密集、房價飛漲等，而高層建筑在緩解人口壓力方面發(fā)揮著重要的作用。高層建筑已經(jīng)成為我國建筑業(yè)的主要設計結(jié)構(gòu)，在今后的城市化進程中一定會有更加良好的發(fā)展態(tài)勢。文章主要闡述了高層建筑的設計原則，并分析了其中存在的一些普遍性問題。

關鍵詞：高層建筑；建筑設計；常見問題；建筑業(yè)；設計結(jié)構(gòu) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU318 文章編號：1009-2374（2015）03-0028-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0207

根據(jù)我國《民用建筑設計通則》（GB50352-2005）、《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（GB50045-95）對高層建筑的定義，凡是層數(shù)超過十層或高度超過24米的公共及綜合性建筑都屬于高層建筑。第一，高層建筑的飛速發(fā)展及城市化進程的飛速發(fā)展表明，高層建筑能夠給企業(yè)和社會創(chuàng)造巨額的經(jīng)濟利益。高層建筑主要具有下述優(yōu)勢：廣泛應用高層建筑可以占用較小的土地面積而建設更大的居住面積，能降低市政部門在建設方面的投入。第二，高層建筑的建設工期相對較短，能夠顯著減少施工用時。但是，將高層建筑和多層建筑比較可以發(fā)現(xiàn)，其在建筑總高度和樓層數(shù)方面都有了大幅度增大，這會使其建筑結(jié)構(gòu)設計、建筑功能和建筑的經(jīng)濟可行性產(chǎn)生巨大的變化。所以，在進行高層建筑的設計工作時，必須解決好其中存在的諸多問題。

1 高層建筑設計的基本原則

1.1 高層建筑的結(jié)構(gòu)設計原則

進行高層建筑結(jié)構(gòu)設計工作時，要涉及到很多學科和領域，是具有較大難度的。高層建筑需要滿足的目標是較多的，如功能性、美觀性、實用性、綜合性、經(jīng)濟性等，針對目標的差異應制定與其最適應的建設方案。并且，進行建筑設計工作時結(jié)構(gòu)設計是最關鍵的環(huán)節(jié)，所以各種不同目標所依照的根本設計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荷，有垂向及橫向負荷兩類，還要考慮可能發(fā)生的強風、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、地震、溫差、建筑地基沉降對建筑產(chǎn)生的不利影響，還要設計一系列平衡措施。

1.2 高層建筑的綜合設施設計原則

各個高層建筑的實際地理位置和附近建筑的影響都是有很大差異的，所以設計人員在開展結(jié)構(gòu)設計工作時一定要考慮到建筑的實際地理環(huán)境：第一，設計好平面布局。在設計建筑的平面布局時必須以有關建設規(guī)定為依據(jù)，并在建筑周圍完善各種配套設備，例如能夠滿足居民需求的停車場、大型超市等。第二，建設高層建筑時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計方案、取暖設備、管道設計及防火疏散出口等能夠大量的開展設計。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的時效性。第四，建設高層建筑中所使用的各種原材料、設備以及風力、溫差和震動等有較強的抵抗能力。第五，建筑設計滿足了人們的使用要求后，還要盡可能地提高建筑物的美觀程度，并盡量體現(xiàn)建筑的自身特色。

2 高層建筑設計常見問題分析

2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的高度問題

有些建筑企業(yè)在進行高層建筑的施工時常常一味地追求企業(yè)利潤的最大化，經(jīng)常會隨意地在設計高度基礎上增加建筑的高度，盲目地將經(jīng)濟利益作為高層建筑施工的目標，最終會使建成的高層建筑高度不符合相關規(guī)定。同時，建筑高度的加大，勢必使建筑結(jié)構(gòu)所承受的垂向負荷增加，使其大于地基所能承受的最大負荷，建筑物便會出現(xiàn)抗風性弱、無法抵御惡劣天氣及地震災害等諸多問題，這會嚴重影響建筑物使用者的安全。所以，國家有關審查機構(gòu)必須對高層建筑的高度進行嚴格的審查，并在抗震及建筑高度方面制定嚴格的規(guī)定，針對隨意加大建筑高度的行為制定嚴厲的處罰措施，以遏制這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2.2 高層建筑的嵌固端確定問題

建筑結(jié)構(gòu)設計計算的可信度和準確度會受到高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端的極大影響，所以要科學地確定結(jié)構(gòu)嵌固端的具體位置，并保證它的位置與建筑整體的抗震性能相協(xié)調(diào)，這也是高層建筑設計工作中極其重要的內(nèi)容。必須保證嵌固端位置的合理性，但建筑企業(yè)往往沒有重視嵌固端位置可能產(chǎn)生的諸多不利影響，如嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計算時嵌固端的設置、結(jié)構(gòu)抗震縫設置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問題。因此，在設計嵌固端的具體位置時，一定要充分考慮各個因素，這樣才能最科學地確定嵌固端的位置，防止因嵌固端位置的不合理而產(chǎn)生的施工隱患。

2.3 高層建筑設計中的抗震問題

研究我國地質(zhì)情況發(fā)現(xiàn)，中國是較易發(fā)生地震的，再加之泥石流、山體滑坡、地面塌陷產(chǎn)生的概率也較大，因此，開展高層建筑的結(jié)構(gòu)設計工作時，一定要把增強建筑的抗震能力作為最關鍵的工作。進行抗震設計時經(jīng)常遭遇的困難有：首先，抗震構(gòu)造柱的位置不合理。墻體的轉(zhuǎn)角處，屋內(nèi)的四角位置沒有設立構(gòu)造柱或者未對稱設計；這樣可以減小磚墻所承受的重量；山墻或縱墻的連接處沒有建設抗震構(gòu)造柱。其次，設計好結(jié)構(gòu)的平面布局。不對稱、無規(guī)律的平面布局，易產(chǎn)生較大的凹凸形變，即使是在相同的結(jié)構(gòu)單元，結(jié)構(gòu)的平面布局及剛度也不協(xié)調(diào)、平面的長度超過規(guī)定等。

2.4 高層建筑防火安全問題

現(xiàn)今我國高層建筑的高度日益加大，萬一出現(xiàn)火災事故，則會影響相當大的區(qū)域，甚至危害整體建筑，帶來嚴重的經(jīng)濟損失，還可能影響工作人員的安全，因此解決好高層建筑建設中的防火問題也是極其重要的。

2.4.1 增強高層建筑墻體防火材料的耐火性及阻燃性。建設高層建筑墻體所使用的材料只有一定耐火性及阻燃性，這樣才能使高層建筑整體有較好的抗火性能，并使其具有抗火分期的作用，將火災帶來的惡劣影響降到最低。

2.4.2 要保證整個建筑的通暢性、安全性。建設高層建筑時必須設置數(shù)量合理的人流量樓梯，這樣可以在火災發(fā)生、電梯故障時，樓梯內(nèi)的工作人員能夠迅速地從救生步梯中逃生。此外，樓道中還要安裝一定數(shù)量的照明設備和逃生指示圖，這樣能避免逃生過程中發(fā)生踩踏等意外，保證所有人員都能安全撤離。

2.5 高層建筑防雷擊的問題

高層建筑需要有較強的抵抗雷電的能力，所以在設計高層建筑施工方案時必須注意雷電因素對建筑產(chǎn)生的惡劣影響，特別是廣州一帶雷雨多發(fā)的地區(qū)。實際上，在設計建筑防雷系統(tǒng)時，一定要本著“綜合治理，整體防御，突出重點，多重保護”的原則，要考慮到建筑周圍設施和建筑其他易遭受雷擊的地方安裝避雷針或避雷網(wǎng)等防雷設備，還要安裝鋼筋混凝土來進行接地，把雷電對建筑的惡劣影響減到最小。

3 結(jié)語

現(xiàn)今，高層建筑已經(jīng)成為我國建筑業(yè)的主要設計結(jié)構(gòu)，并且這種設計方式在今后的城市化進程中一定會有更加良好的發(fā)展態(tài)勢，但其發(fā)展過程中也必然要求設計質(zhì)量不斷提高。進行高層建筑的設計工作時，設計人員一定要嚴格根據(jù)有關設計規(guī)定進行，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用性、功能性、經(jīng)濟性和美觀性，還能大大地提高結(jié)構(gòu)設計人員的自身工作水平。做好上述工作，不僅能促進我國房屋建筑結(jié)構(gòu)設計工作水平的提高，還能促進我國建筑行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1] 周世航.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設計存在問題及解決對策[J].廣西城鎮(zhèn)建設，2013，（5）.

作者簡介：胡猛（1981-），男，湖北房縣人，十堰市建筑設計研究院建筑工程師，研究方向：建筑學；趙鳴之（1980-），女，湖北十堰人，十堰市建筑設計研究院建筑工程師，研究方向：環(huán)境藝術設計。

（責任編輯：周 瓊）