高層建筑設計中存在的問題與對策

■楊 娜 ■南京典筑建筑設計有限公司，江蘇 南京 210000

1 高層建筑的主要設計特點

高層建筑的主要特征是不僅要承受在垂直方向上的重力負荷，還要承受大自然環境的風力等水平壓力，同時高層建筑在抗震方面也要求有一定的抵抗力，相對于低層建筑高層建筑在這些方面的要求要高得多。其次隨著高層建筑的高度增加，其水平位移也會越來越大，如果水平位移達到一定的程度就會對整個建筑物的安全性構成威脅。高層建筑的建筑設計相對于低層建筑在專業程度上要求更高，并且在專業中的地位更加重要。不同的建筑類型和高度等都對結構體系的選擇產生影響，關系到整個建筑的平面布局、立體形態、管道機電和施工技術等，在工程造價和施工時間上都會有一定的要求。

2 高層建筑結構受力問題

建筑物底面對建筑物空間形態的水平方向和垂直方向的穩定性都是十分重要的，由于建筑物是鋼筋水泥等重物的砌筑而成，因此結構荷載必須能將其重量向下作用于地面，而建筑設計的一個基本要求就是要檢測地基是否能承載所選擇的結構體系中向下的作用力(如圖1)。因此，在建筑設計最初階段就需要對主要的承重墻和承重柱的分布和位置作出總體考量。豎向和水平向結構體系設計在低層、多層和高層建筑中設計基本原理都是一致的。豎向結構體系成為設計的控制因素有兩個：①較大的垂直荷載要求有較大的墻、柱或井筒;②側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。側向荷載與豎向的荷載相比，其對建筑物的效應不是線性增加的，而隨建筑物的增高迅速增大。例如，在所有條件相同時，在風荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側向位移與高度的四次方成正比。在高層建筑中，不僅是抗剪，而更重要的是抵抗變形和整體抗彎，可見，高層建筑在結構受力性能方面比低層建筑更加復雜。

3 高層建筑設計中存在的問題

高層建筑在進行設計時為了更好地滿足對大客流量和開闊的視野空間的要求，通常在樓梯設計時是以寬大的敞開樓梯來作為主要的客流通道，同時，為了更好的滿足建筑防火方面的要求，高層建筑在進行設計的時候要采用封閉的樓梯間或者是防煙樓梯間，如圖2。

因此，在進行高層建筑設計的時候，設計人員通常采用防火卷簾來作為封閉方式，這樣能夠更好的達到防火方面的要求。在進行設計的時候為了更好的滿足相關規范要求，同時確保樓梯的數量和形式滿足使用方面的要求，但是，這種設計方案是一種不可取的方式，在出現火災的時候，人員在疏散方面存在著一定的安全隱患。在進行高層建筑設計的時候還是存在著一個非常明顯問題，就是地上層和地下層共用樓梯的問題，在防火方面，為了避免在出現火災的情況下建筑內的人員由地上層進入到地下層，不應該出現共用樓梯的情況。但是在實際設計時，由于在結構設計方面要考慮的問題非常多，因此，在樓梯設計時經常會出現地上和地下貫通的情況，這樣能夠在結構上面更加便利，但是也是會導致出現一定的安全隱患。在很多的高層建筑設計中，設計人員對樓梯的設計方案并沒有得到很多施工人員的注意，同時，在進行設計的時候對疏散通道的寬度也存在著一定問題，疏散通道的寬度在進行設計的時候通常是會受到疏散門的影響，因此，在進行設計的時候，要對防火審核非常重視。

圖1 高層建筑結構受側向荷載和豎向荷載示意

圖2 典型的防煙樓梯間設計

4 高層建筑中建筑設計的措施

4．1 高層建筑整體設計探析

(1)主體設計。當代高層建筑設計中的一個全新的要求就是實現建筑本身的生態節能，這就要求對建筑本身主體的裙房部分加強設計，裙房的設計對高層建筑周圍街道的人性化空間的創造等有很大影響。對裙房的設計不僅要注重人性化，更要注重形式的多樣性。

(2)處理手法上的巧妙運用。高層建筑的實際建筑設計階段，高層建筑的塔樓設計并不能有很大的變化空間，但是可以從底層部分入手運用一些巧妙地處理進行空間上的拓展，通常都是采用入口縮進和底層架空等手段進行設計。

4．2 高層建筑中的分類建筑設計探析

(1)底層入口設計。底層入口相對來說很重要，在北方地區，高層建筑的底層入口在設計上首先應該避開地域內的冬季迎面風，保證冬季的底層溫度。而在我國的南方地區，一定要保證底層入口設計的通風散熱，因為南方的夏季較為炎熱，可采用局部或全部架空的方式避免對通風的阻礙。

(2)建筑圍護設計。一般來說大部分人在高處都會有一定的恐懼心理，尤其在高層建筑上。在高層建筑的設計中一定要注重防護欄的設計，良好而合理的設計可以在使用性上給人以安全感。

(3)服務設施設計。高層建筑在設計初期要充分考慮到建筑的服務設施，這對高層建筑的整體感覺非常重要。首先在底層入口處要設置值班室，方便對出入人員的管理，其中要配置先進的夜間電梯緊急呼叫裝置以及公用電話等，外圍還要有特定的停車處和分戶信箱。

4．3 高層建筑設計中的安全問題探析

(1)高層建筑的防火問題。防火問題對于大多數建筑尤其是高層建筑來說異常重要，建筑設計師要對防火問題的設計進行加強。

(2)電氣的問題。高層建筑的電氣問題主要分為三個方面，一是消防電源與配電問題，要求供電電源來自不同發電廠或不同的區域變電站，以保證突發事件時供電及時解決。二是應急照明問題，高層建筑發生火災或者其他突發狀況時事故照明要正常。三是高層建筑的電梯安裝問題，電梯的位置設置要合理，電梯運行過程中噪音不應太大，且最大荷載量應符合高層建筑的需要，方便快捷。

(3)防雷擊問題。防雷擊問題也是高層建筑設計的重點，應本著“整體防御、綜合治理、多重保護、突出重點”的原則，從結構設計上做好防雷工作。高層建筑的頂端是防雷設計的重點，可以安裝避雷針、避雷網或者避雷帶等。同時要利用建筑中的鋼筋作接地裝置，建筑周圍也要做避雷帶，內部金屬物體也要接地。

5 結束語

隨著我國社會經濟的不斷進步和建筑領域的不斷拓展，高層建筑的設計問題在建筑行業已越來越被重視，對其問題的研究需要設計者和技術工作者不斷總結經驗和努力創新，使建筑設計日趨完善，保證高層建筑的質量和人們的生命財產安全。