高層建筑中建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題分析及有效措施探討

Summary：伴隨著城市的發(fā)展，高層建筑已成為城市發(fā)展的重要組成部分，同時(shí)也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展的重要體現(xiàn)。但在高層建筑工程發(fā)展中，也有一些因?yàn)樵O(shè)計(jì)問(wèn)題，建成了一些失敗的建筑，同時(shí)也影響了高層建筑工程的發(fā)展，為了有效的促進(jìn)工程建筑工程的發(fā)展，本文在此將通過(guò)簡(jiǎn)要闡述高層建筑工程中的建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題，而后根據(jù)問(wèn)題提出幾點(diǎn)措施，以供大家參考。關(guān)鍵詞：高層建筑；建筑設(shè)計(jì)；問(wèn)題；措施；抗震；1、高層建筑中建筑設(shè)計(jì)的問(wèn)題1.1、高層建筑工程設(shè)計(jì)中的超高層問(wèn)題；作為設(shè)計(jì)人員，在進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)時(shí)，大都是在一定的限制條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如規(guī)劃用地限制，規(guī)劃條件的要求，業(yè)主的要求等，為了滿(mǎn)足各種限制條件，一個(gè)項(xiàng)目推導(dǎo)下來(lái)最終能滿(mǎn)足各方要求的方案就變成了超高層建筑才能滿(mǎn)足各方要求。而對(duì)于超高層建筑的設(shè)計(jì)，其中的結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題就是一個(gè)重要的問(wèn)題。例如：地基的荷載與側(cè)向風(fēng)荷載問(wèn)題。大家都清楚，樓層疊加的越高，相應(yīng)的整體荷載就越大，對(duì)地基的要求就越大；同時(shí)，建筑高度的加大，勢(shì)必使建筑結(jié)構(gòu)所承受的垂向負(fù)荷增加，使其大于地基所能承受的最大負(fù)荷，建筑物便會(huì)出現(xiàn)抗風(fēng)性弱、無(wú)法抵御惡劣天氣及地震災(zāi)害的侵襲；此外消防救援問(wèn)題也是制約超高層發(fā)展的一個(gè)重要因素，超高層建筑由于其特殊的構(gòu)造和功能要求，致使其內(nèi)部火災(zāi)荷載大，火勢(shì)蔓延迅速，人員疏散困難，救援難度大，形成重大火災(zāi)的隱患大，美國(guó)911恐怖襲擊世貿(mào)大廈起火就是一個(gè)很好的例子。故此，在進(jìn)行高層設(shè)計(jì)中，應(yīng)該避免超高層設(shè)計(jì)，或者采取多種防范措施進(jìn)行有效的預(yù)防超高層設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，從而保證安全性。1.2、高層建筑設(shè)計(jì)中的抗震問(wèn)題；強(qiáng)烈地震是一種破壞作用很大的自然災(zāi)害，會(huì)導(dǎo)致建筑物發(fā)生嚴(yán)重破壞，使結(jié)構(gòu)喪失整體性、承重構(gòu)件強(qiáng)度破壞和地基失效。高層建筑水平荷載是設(shè)計(jì)的主要考慮因素，側(cè)移是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制指標(biāo)之一，對(duì)于一般的建筑物，其結(jié)構(gòu)方案及材料、造價(jià)主要是由豎向荷載控制，而在高層建筑結(jié)構(gòu)中，由于高寬比的增大，水平力所引起的內(nèi)力和側(cè)移增大。相對(duì)低層、多層建筑而言，高層建筑受多種變形影響高層建筑的結(jié)構(gòu)，不僅需要考慮構(gòu)件的彎曲變形，而且還需要考慮軸向變形和剪切變形產(chǎn)生的影響。高層建筑扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大高層建筑的質(zhì)量分布、剛度分布通常不均勻，此時(shí)水平荷載很容易產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)作用，這種扭轉(zhuǎn)將引起建筑的側(cè)移，從而影響到抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剪力分布，進(jìn)而影響各個(gè)抗側(cè)力構(gòu)件及其他構(gòu)件的內(nèi)力與變形。由于高層建筑的高寬比很大，因此，設(shè)計(jì)時(shí)除了需要考慮正常使用時(shí)的豎向荷載、風(fēng)載外，還需要對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行評(píng)估，做到大震不倒，小震不壞。抗震設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，也是造成影響抗震效果的一個(gè)主要問(wèn)題。抗震工程設(shè)計(jì)中常有平面不規(guī)則的問(wèn)題、豎向不規(guī)則的問(wèn)題等。例如：平面規(guī)則的問(wèn)題；關(guān)于平面規(guī)則的問(wèn)題，國(guó)家在相應(yīng)的規(guī)范設(shè)計(jì)中明確指出：建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)平面布置宜規(guī)則、對(duì)稱(chēng)并具有良好的整體性。層間的布置、劃分屬于建筑平面的布置。內(nèi)墻結(jié)構(gòu)的布置、可活動(dòng)的空間面積、樓梯與通道的布置位置、樓層間的變化布置等。但是在各建筑工程設(shè)計(jì)中，還是存在建筑平面中，墻體不對(duì)稱(chēng)布置，柱子與墻體不協(xié)調(diào)、不對(duì)稱(chēng)分布，在平面上將會(huì)造成建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量與剛度不協(xié)調(diào)、不對(duì)稱(chēng)分布，如果發(fā)生地震，其在地震時(shí)極易使建筑物發(fā)生扭轉(zhuǎn)地震作用。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在有的高層建筑工程為了利用空間，將電梯設(shè)計(jì)的不夠合理，如有的建筑物的電梯井筒的剛度很大，卻被布置在建筑平面的一側(cè)或角部，發(fā)生地震時(shí)，使得靠電梯井筒一側(cè)建筑物破壞嚴(yán)重，這是由于地震作用的主要部分被電梯井筒很大的抗側(cè)力剛度吸引了；因?yàn)椴糠纸ㄖ镌诓贾闷矫鏁r(shí)一側(cè)墻少，一側(cè)墻多，內(nèi)隔墻中斷或不對(duì)稱(chēng)，所以在地震發(fā)生時(shí)，地震力傳遞受阻和剛度發(fā)生突變等，這些都表明平面布置影響結(jié)構(gòu)抗震是非常明顯的。1.3、高層建筑工程設(shè)計(jì)中的消防問(wèn)題；在高層建筑工程中，消防問(wèn)題，是當(dāng)前高層建筑的最為嚴(yán)重的安全問(wèn)題。伴隨著國(guó)家推行高層建筑工程開(kāi)始后，火災(zāi)現(xiàn)象也是層出不窮，不僅給居住者帶來(lái)了嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)還有付出生命的例子。由于高層建筑本身建筑面積大，功能復(fù)雜，使用單位多，人員集中，內(nèi)部裝修易燃材料多，火災(zāi)隱患大；蔓延途徑多高層建筑各專(zhuān)業(yè)豎井林立，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，這些豎井就像高聳的煙囪，構(gòu)成火勢(shì)迅速蔓延的主要途徑。試驗(yàn)證明，煙氣豎向擴(kuò)散速度為3～4m/s，100m的高層建筑在25～35m/s左右，煙氣即順垂直通道從底層擴(kuò)散到頂層，與此同時(shí)，火勢(shì)也將蔓延擴(kuò)大；疏散困難，高層建筑層數(shù)多，人員集中，垂直疏散距離遠(yuǎn)，火災(zāi)發(fā)生后容易出現(xiàn)擁擠碰撞，造成傷亡事故；

加上發(fā)生火災(zāi)時(shí)的煙氣，火勢(shì)豎向蔓延快。給高層建筑人員安全疏散帶來(lái)困難。據(jù)統(tǒng)計(jì)，50層高的建筑，人員全部由樓梯疏散到地面需要2時(shí)11分。因此，火災(zāi)時(shí)容易發(fā)生有人被燒死、熏死甚至冒險(xiǎn)跳樓摔死的情況；撲救困難高層建筑火災(zāi)的撲救由于受到消防設(shè)施條件的限制，給滅火工作帶來(lái)很大難度。

如國(guó)內(nèi)消防登高車(chē)輛限于24m，深圳可達(dá)50m，超過(guò)這個(gè)高度無(wú)法從室外撲救。針對(duì)高層建筑的的火災(zāi)及救援的特性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在滿(mǎn)足防火規(guī)范要求的前提條件下，更應(yīng)該根據(jù)高層建筑的實(shí)際情況和當(dāng)?shù)叵缹?shí)際水平在人員施救、防火分區(qū)、安全疏散等方面進(jìn)行合理的個(gè)性化設(shè)計(jì)【2】2、高層建筑中建筑設(shè)計(jì)中問(wèn)題的解決措施2.1、對(duì)高層建筑進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)；為了追求高層建筑的安全性，尤其對(duì)超高層建筑的設(shè)計(jì)，盡量減少或者控制其建設(shè)，以避免其帶來(lái)的安全隱患，如果必須要建設(shè)，則應(yīng)該合理的進(jìn)行高層建筑工程設(shè)計(jì)。首先，對(duì)于超高層建筑設(shè)計(jì)，應(yīng)重視基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。在基層設(shè)計(jì)中，盡量選擇深基礎(chǔ)的形式；因?yàn)槌邔咏ㄖw量大，因此要想保證建筑的整體的穩(wěn)定安全性，則必須要達(dá)到地基的具有足夠的強(qiáng)度，所以應(yīng)該考慮深基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。其次，應(yīng)該考慮超高層建筑的層數(shù)多、地下室深度大等因素，因此必須要考慮好在施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)抗浮問(wèn)題。由此可以有效的保證高層建筑工程設(shè)計(jì)的合理性，實(shí)現(xiàn)高層建筑工程中的安全性；【3】2.2、強(qiáng)化高層建筑工程的抗震設(shè)計(jì)；為了更好的保證高層建筑工程的抗震性，設(shè)計(jì)人員必須要從設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)角度進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)。例如：在進(jìn)行高層建筑工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)該盡量保證高層建筑平面布局的對(duì)稱(chēng)性、均勻性，同時(shí)在設(shè)計(jì)中還應(yīng)該提高高層建筑地基的穩(wěn)定性和其短柱的抗壓能力；并且提高剪跨比，從而減小短柱的截面積，提高抗震性能。其主要方法是采用等級(jí)較高的混凝土材料并與其他可提高材料延展性的方法相結(jié)合，運(yùn)用于實(shí)際施工中，提高抗震性能?！?】2.3、強(qiáng)化高層建筑工程中防火設(shè)計(jì)；為了更好的保證高層建筑工程的消防安全性，則必須要加強(qiáng)防火設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)在防火設(shè)計(jì)中，除了應(yīng)該滿(mǎn)足相應(yīng)的規(guī)范要求和設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)該注意注意安全消防通道的設(shè)計(jì)，在消防通道設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分考慮排煙系統(tǒng)的重要性，從而能在有效的時(shí)間能讓人員通過(guò)安全通道進(jìn)行撤離。因此安全通道的設(shè)計(jì)是高層建筑設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)?！?】結(jié)語(yǔ)總之，在高層建筑工程設(shè)計(jì)中是存在一定的問(wèn)題的，本文在上面進(jìn)行幾點(diǎn)闡述，當(dāng)然還有很多，如高層建筑工程中的供水設(shè)計(jì)，暖通設(shè)計(jì)等，都是有一定的問(wèn)題。受文章篇幅所限，本文在此就不一一進(jìn)行闡述，謹(jǐn)以此希望能夠促進(jìn)高層建筑工程設(shè)計(jì)提高，實(shí)現(xiàn)高層建筑工程的可持續(xù)性發(fā)展。Reference：1、許秀山.高層建筑中建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題分析