高層建筑設(shè)計(jì)常見問題分析

■劉俊才 ■佛山市城匠建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 佛山 528000

根據(jù)我國《民用建筑設(shè)計(jì)通則》(GB50352—2005)、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045－95)2005對高層建筑的定義，高層建筑是指10層及10層以上的住宅建筑和高度超過24米的公共、綜合性建筑。越來越多的社會實(shí)踐證明，高層建筑可以為社會發(fā)展帶來顯著的經(jīng)濟(jì)利益。高層建筑可以大幅降低建筑用地面積，從而減少城市建筑所占用地面積，減少市政建設(shè)投入;其次，可以明顯縮短建筑工期，提高社會效率。但是，相比于多層建筑，高層建筑由于其建筑的高度和層數(shù)明顯增長，從而導(dǎo)致其建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能應(yīng)用設(shè)計(jì)以及經(jīng)濟(jì)可行性均發(fā)生根本的改變。因此，在高層建筑設(shè)計(jì)過程中，存在一系列問題亟待解決。

1 高層建筑設(shè)計(jì)的基本原則

1.1 高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個融合多學(xué)科、多領(lǐng)域的復(fù)雜科學(xué)問題。針對高層建筑功能性、美觀性、經(jīng)濟(jì)性、綜合性等具體實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)制定不同的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。但是，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為高層建筑設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，其設(shè)計(jì)過程遵循根本設(shè)計(jì)原則大致相同:(1)充分考慮高層建筑所承載的垂向負(fù)荷和橫向負(fù)荷，以及其可能遇到風(fēng)力和地震應(yīng)力等各項(xiàng)不可抗力;(2)嚴(yán)格控制高層建筑高寬比例，以保證其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及美觀性。(3)高層建筑的平面或立面的質(zhì)量和剛度應(yīng)盡量保持對稱和勻稱，使整體結(jié)構(gòu)中不存在薄弱環(huán)節(jié)。(4)提前考慮風(fēng)力、地震、溫度變化或基礎(chǔ)沉降對建筑結(jié)構(gòu)帶來的影響，并制訂相應(yīng)的平衡措施。

1.2 高層建筑的綜合設(shè)施設(shè)計(jì)原則

每一個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等設(shè)施。(2)在滿足高層建筑對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發(fā)生時的逃生效率。(4)高層建筑所需的各項(xiàng)建筑材料類型、配置等對于風(fēng)力、溫度變化以及震動具有一定的抵抗能力。(5)在滿足高層建筑的使用性之后，高層建筑在設(shè)計(jì)過成中還應(yīng)考慮周圍建筑的設(shè)計(jì)風(fēng)格以及自身的美觀效果。

2 高層建筑設(shè)計(jì)常見問題分析

2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的高度問題

由于部分建筑施工單位片面追求經(jīng)濟(jì)利益的最大化，私自在建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的原有高度基礎(chǔ)上加大建筑高度，已達(dá)到所賺取利潤最大化的目的，從而導(dǎo)致一些高層建筑存在高度超標(biāo)問題。由于高度的增高，增加了建筑結(jié)構(gòu)的垂向負(fù)荷，超過了原有的地基所能承受的應(yīng)力，導(dǎo)致建筑存在抗風(fēng)力、惡劣天氣以及地震等自然災(zāi)害能力差等一系列問題，嚴(yán)重危害建筑使用者的安全。因此，國家相關(guān)監(jiān)督審查部門應(yīng)該加強(qiáng)對于高層建筑高度的審查力度，健全建筑設(shè)計(jì)抗震規(guī)范和高度規(guī)范，加大對于私自增加設(shè)計(jì)高度的施工方的懲罰力度，保障高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2.2 高層建筑的嵌固端確定問題

高層建筑結(jié)構(gòu)的嵌固端的確定對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體計(jì)算結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性有很大的影響，因此正確選取結(jié)構(gòu)嵌固端的設(shè)置位置，并使其做到與高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震性相協(xié)調(diào)，是高層建筑設(shè)計(jì)的一個重要環(huán)節(jié)。在合理確定嵌固端位置這個問題上，建筑施工方通常忽視了嵌固端的放置帶來的一系列次生問題，如嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、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(jì)算時嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問題。因此，在確定嵌固端的位置時，應(yīng)該綜合考慮多方面的因素，從而對嵌固端的位置做出最優(yōu)設(shè)置，避免由于嵌固端的錯誤放置帶來的一些施工安全隱患。

2.3 高層建筑設(shè)計(jì)中的抗震問題

從地理位置上講，我國處于地震頻發(fā)區(qū)，并且我國泥石流、滑坡、地面塌陷等自然災(zāi)害發(fā)生率較高。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)中最核心的問題。在抗震設(shè)計(jì)中存在的常見問題如下:(1)抗震構(gòu)造柱布置不當(dāng)。如外墻轉(zhuǎn)角處，大廳四角未設(shè)構(gòu)造柱或構(gòu)造柱不成對設(shè)置;以構(gòu)造柱代替磚墻承重;山墻與縱墻交接處不設(shè)抗震構(gòu)造柱;過多設(shè)置抗震構(gòu)造柱等;(2)結(jié)構(gòu)的平面布置。外形不規(guī)則、不對稱、凹凸變化尺度大、形心質(zhì)心偏心大，同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度不均勻、不對稱，平面長度過長等。

2.4 高層建筑防火安全問題

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)范問題是需要建筑方首當(dāng)其沖解決的問題。

(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，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不會發(fā)生踩踏等事故，使得居民安全逃離危險。

(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，配備有足夠的消防用水量以及滅火設(shè)備所需的水壓。

2.5 高層建筑防雷擊的問題

為了加強(qiáng)高層建筑抵御雷電能力，高層建筑的設(shè)計(jì)方案必須針對雷電這一自然現(xiàn)象采取一系列防御措施，尤其是對于廣州這種多雷雨天氣的城市。事實(shí)上，在防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題上，通常按照“綜合治理，整體防御，突出重點(diǎn)，多重保護(hù)”的原則，充分依據(jù)高層建筑自己的建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及周邊配套設(shè)施，對高層建筑的頂端以及其它易受雷擊位置裝配避雷針或避雷網(wǎng)等有效設(shè)施，并輔以鋼筋混凝土這一接地裝置，將雷電對建筑的安全威脅降到最低。

3 結(jié)語

本文通過對高層建筑設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的建筑設(shè)計(jì)高度、嵌固端放置、抗震、防火、防點(diǎn)擊等一系列常見問題進(jìn)行分析研究，提出了相應(yīng)的解決措施。高層建筑，作為我國建筑行業(yè)發(fā)展的主流設(shè)計(jì)類型，必將在以后的城市建設(shè)中占據(jù)越來越大的比例，這也就對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。在高層建筑的設(shè)計(jì)過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者必須嚴(yán)格遵守高層建筑的設(shè)計(jì)原則，綜合多方面的條件因素，全面提高高層建筑的實(shí)用性、功能性、經(jīng)濟(jì)性以及美觀等方面的標(biāo)準(zhǔn)。這對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作者本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力有著提高作用，同時也對于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的順利完成以及我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展都有著促進(jìn)作用。

［1］周世航.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題及解決對策［J］.廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2013(05).

［2］包玉坤.淺談現(xiàn)代高層建筑設(shè)計(jì)［J］.經(jīng)營管理者，2011(01).

［3］魏國，李楠.高層建筑設(shè)計(jì)存在的問題［J］.價值工程，2011(06).

［4］李波，胡文靜.高層建筑設(shè)計(jì)常見問題及應(yīng)對策略研究［J］江西建材，2014(07).

［5］宋廣然，甄艷麗.淺析鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個問題［J］.中國科技縱橫，2010(14).

［6］劉少宏，陳曉光.高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例分析［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(20).