高層建筑設(shè)計(jì)的安全性影響因素與原則問(wèn)題

李秋玲+李曉蕾

【摘要】改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的不斷進(jìn)步，城市化水平越來(lái)越高。然而隨著城市人口的不斷增加以及城市土地資源的緊張，現(xiàn)代城市化建設(shè)化已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足急劇膨脹的城市人口的需求。因此城市建設(shè)對(duì)高層建筑的要求也越來(lái)越高，而高層建筑也源源不斷的在城市中崛起。高層建筑有其自身的特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題是安全性問(wèn)題，本文將就高層建筑設(shè)計(jì)的安全性問(wèn)題進(jìn)行探討，并提出相關(guān)有效措施。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；建筑設(shè)計(jì)；安全性問(wèn)題

【Abstract】Since the reform and opening up， with the continuous progress of China's socialist modernization， the level of urbanization is getting higher and higher. However， with the increasing population of cities and the tension of urban land resources， modern urbanization has been far from being able to meet the needs of the rapidly expanding urban population. So the requirements of urban construction on high-rise buildings are also getting higher and higher， and high-rise buildings are also rising in the city. High-rise buildings have their own characteristics， the design of the primary problem is the security issues， this article will be high-rise building design security issues to explore and put forward relevant effective measures.

【Key words】High - rise buildings；Architectural design；Safety issues

隨著我國(guó)城市建設(shè)的不斷加快，城市中建筑物的數(shù)量逐年增多。近年來(lái)我國(guó)的房?jī)r(jià)高居不下，開(kāi)發(fā)商不斷追求高容積率，在此形勢(shì)下，為了提高建筑物居住環(huán)境質(zhì)量和建筑物的吸引力，高層建筑應(yīng)運(yùn)而生，它具有高度大、容量高等優(yōu)點(diǎn)，能較好地滿足日益增長(zhǎng)的城市化需求，逐漸成為城市建筑發(fā)展的主流趨勢(shì)，同時(shí)也對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)提出了更高的要求。相對(duì)于多層建筑，高層建筑在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、安全性及經(jīng)濟(jì)可行性分析方面有其自身的特點(diǎn)，導(dǎo)致其設(shè)計(jì)過(guò)程中存在諸多問(wèn)題，其首要問(wèn)題便是安全性問(wèn)題。

1. 高層建筑安全設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)

高層建筑因其高度和層數(shù)明顯增加，不僅要承受豎向重力荷載，還要承受大自然水平向的風(fēng)力和地震力，相對(duì)于低層建筑高層建筑在抗力方面存在著更高的要求。在建筑設(shè)計(jì)的方案階段就必須對(duì)主要的承重柱和承重墻的數(shù)量和分布作出總體設(shè)想。高層建筑側(cè)向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多，其安全行問(wèn)題更加突出，問(wèn)題嚴(yán)重時(shí)會(huì)威脅到人們的財(cái)產(chǎn)生命安全。因此高層建筑在專業(yè)程度上要求更高，并且在專業(yè)中的地位更加重要。高層建筑的消防安全和防護(hù)安全問(wèn)題也十分突出，應(yīng)合理地布置建筑平面和總平面，合理布置安全疏散路線，完善火災(zāi)自救系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2. 高層建筑安全性設(shè)計(jì)的基本原則

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。

高層建筑物的結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，設(shè)計(jì)師需要從多個(gè)層面和角度來(lái)考慮建筑結(jié)構(gòu)的影響因素，并通過(guò)綜合分析來(lái)選擇最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。例如，設(shè)計(jì)師與考慮高層建筑物抵抗暴風(fēng)、地震等自然災(zāi)害的能力，合理確定建筑物的高度、寬度，以保證高層建筑穩(wěn)定。在立體結(jié)構(gòu)上，應(yīng)保證各樓層結(jié)構(gòu)統(tǒng)一。如果高層各樓層結(jié)構(gòu)不一致，劇烈變動(dòng)時(shí)，建筑物會(huì)出現(xiàn)受力不均勻情況而引發(fā)嚴(yán)重后果。建筑設(shè)計(jì)師在合理設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，積極采用新型且穩(wěn)定性較高的結(jié)構(gòu)，如圓錐形結(jié)構(gòu)等。

2.2 綜合設(shè)施設(shè)計(jì)原則。

每一個(gè)高層建筑所出的地理環(huán)境及其周圍建筑的影響都是各不相同的，這也就需要設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需結(jié)合實(shí)際條件綜合考慮： （ 1） 建筑平面布局： 整體建筑結(jié)構(gòu)平面布局應(yīng)嚴(yán)格遵守建筑間距（ 防火間距、采光間距） 標(biāo)準(zhǔn)，并在周邊配套設(shè)施中配置有足夠空間的停車場(chǎng)等設(shè)施。（ 2） 在滿足高層建筑對(duì)于所需功能的要求外，應(yīng)該保證建筑各層的平面布局具有一致性，以滿足高層建筑的電氣線路規(guī)劃、取暖裝備、而告終設(shè)計(jì)管線和防火疏散措施可以批量進(jìn)行設(shè)計(jì)。（ 3） 科學(xué)規(guī)劃高層建筑的電梯、樓梯的數(shù)量和位置，以保證正常的生活工作秩序以及危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)的逃生效率。（ 4） 高層建筑所需的各項(xiàng)建筑材料類型、配置等對(duì)于風(fēng)力、溫度變化以及震動(dòng)具有一定的抵抗能力。（5）高層建筑防護(hù)安全問(wèn)題十分突出，應(yīng)重視臺(tái)階、樓梯、坡道、欄桿的安全防護(hù)設(shè)計(jì)，防止高空墜物傷人等。

3. 高層建筑安全性設(shè)計(jì)存在的基本問(wèn)題

3.1 結(jié)構(gòu)抗震安全問(wèn)題。

高層建筑承受著較大的水平向的風(fēng)力和地震力等側(cè)向荷載，與豎向荷載相比，側(cè)向荷載對(duì)建筑物的效應(yīng)不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有條件相同時(shí)，在風(fēng)荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側(cè)向位移與高度的四次方成正比，地震的作用效應(yīng)更加明顯。因此，在高層建筑設(shè)計(jì)中，如何提高高層建筑的抗震性，成為建筑設(shè)計(jì)中的一個(gè)核心問(wèn)題，盡量減小外形不規(guī)則、凹凸變化尺度大、形心質(zhì)心偏心大，平面長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)等對(duì)抗震不利的平面布置形式。

3.2 防火安全問(wèn)題。

隨著現(xiàn)代高層建筑高度的不斷增大，一旦發(fā)生火災(zāi)，往往導(dǎo)致涉及范圍較廣，殃及整棟建筑，造成重大的財(cái)產(chǎn)和人身安全損失，因此如何解決高層建筑的防火規(guī)范問(wèn)題是需要建筑方首當(dāng)其沖解決的問(wèn)題。（ 1） 高層建筑墻體防火材料的耐火強(qiáng)度和阻燃性。高層墻體的使用材料必須具有足夠的耐火強(qiáng)度和阻燃性，才能保證發(fā)生火災(zāi)時(shí)墻體結(jié)構(gòu)具有足夠的抗火能力和防火分區(qū)能力，從而將火災(zāi)控制在最小的影響范圍。（ 2） 建筑整體布局應(yīng)該暢通、安全。高層建筑必須配置有能夠保證一定人流量的樓梯設(shè)施，從而保證火災(zāi)發(fā)生，電梯不能使用時(shí)，建筑內(nèi)所有人員可以流暢的從該樓梯進(jìn)行逃生。另外，樓道中還應(yīng)配有相應(yīng)的照明設(shè)施以及逃生指示圖，從而保證人員撤退時(shí)不會(huì)發(fā)生踩踏等事故，使得居民安全逃離危險(xiǎn)。（ 3） 做好建筑物室內(nèi)、外消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)，配備有足夠的消防用水量以及滅火設(shè)備所需的水壓。

3.3 電氣安全問(wèn)題。

高層建筑的電氣安全問(wèn)題主要分為四個(gè)方面，一是消防電源與配電問(wèn)題，要求供電電源來(lái)自不同發(fā)電廠或不同的區(qū)域變電站，以保證突發(fā)事件時(shí)供電及時(shí)解決。二是應(yīng)急照明問(wèn)題，高層建筑發(fā)生火災(zāi)或者其他突發(fā)狀況時(shí)事故照明要正常。三是高層建筑的電梯安裝問(wèn)題，電梯的位置設(shè)置要合理，電梯運(yùn)行過(guò)程中噪音不應(yīng)太大，且最大荷載量應(yīng)符合高層建筑的需要，方便快捷。四是高層建筑的防雷擊問(wèn)題，應(yīng)本著“整體防御、綜合治理、多重保護(hù)、突出重點(diǎn)”的原則，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上做好防雷工作。高層建筑的頂端是防雷設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，可以安裝避雷針、避雷網(wǎng)或者避雷帶等。同時(shí)要利用建筑中的鋼筋作接地裝置，建筑周圍也要做避雷帶，內(nèi)部金屬物體也要接地。

4. 結(jié)束語(yǔ)

隨著高層建筑設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展，高層建筑的設(shè)計(jì)安全問(wèn)題在建筑行業(yè)已越來(lái)越被重視。對(duì)其問(wèn)題的研究需要設(shè)計(jì)者和技術(shù)工作者不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和努力創(chuàng)新，要求設(shè)計(jì)師樹(shù)立正確的責(zé)任感，從安全原則出發(fā)，謹(jǐn)慎處理設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)安全問(wèn)題。，保證高層建筑的質(zhì)量和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

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[文章編號(hào)]1619-2737（2017）07-18-617