試析高層建筑設(shè)計(jì)常見問題

胡猛　趙鳴之

摘要：我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快促使了各種問題的產(chǎn)生，如人口密集、房?jī)r(jià)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(guó)建筑業(yè)的主要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在今后的城市化進(jìn)程中一定會(huì)有更加良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。文章主要闡述了高層建筑的設(shè)計(jì)原則，并分析了其中存在的一些普遍性問題。

關(guān)鍵詞：高層建筑；建筑設(shè)計(jì)；常見問題；建筑業(yè)；設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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

根據(jù)我國(guó)《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）對(duì)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(jìn)程的飛速發(fā)展表明，高層建筑能夠給企業(yè)和社會(huì)創(chuàng)造巨額的經(jīng)濟(jì)利益。高層建筑主要具有下述優(yōu)勢(shì)：廣泛應(yīng)用高層建筑可以占用較小的土地面積而建設(shè)更大的居住面積，能降低市政部門在建設(shè)方面的投入。第二，高層建筑的建設(shè)工期相對(duì)較短，能夠顯著減少施工用時(shí)。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(huì)使其建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑功能和建筑的經(jīng)濟(jì)可行性產(chǎn)生巨大的變化。所以，在進(jìn)行高層建筑的設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須解決好其中存在的諸多問題。

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

進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，要涉及到很多學(xué)科和領(lǐng)域，是具有較大難度的。高層建筑需要滿足的目標(biāo)是較多的，如功能性、美觀性、實(shí)用性、綜合性、經(jīng)濟(jì)性等，針對(duì)目標(biāo)的差異應(yīng)制定與其最適應(yīng)的建設(shè)方案。并且，進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)工作時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，所以各種不同目標(biāo)所依照的根本設(shè)計(jì)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(fù)荷，有垂向及橫向負(fù)荷兩類，還要考慮可能發(fā)生的強(qiáng)風(fēng)、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(duì)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(fēng)、地震、溫差、建筑地基沉降對(duì)建筑產(chǎn)生的不利影響，還要設(shè)計(jì)一系列平衡措施。

1.2 高層建筑的綜合設(shè)施設(shè)計(jì)原則

各個(gè)高層建筑的實(shí)際地理位置和附近建筑的影響都是有很大差異的，所以設(shè)計(jì)人員在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)一定要考慮到建筑的實(shí)際地理環(huán)境：第一，設(shè)計(jì)好平面布局。在設(shè)計(jì)建筑的平面布局時(shí)必須以有關(guān)建設(shè)規(guī)定為依據(jù)，并在建筑周圍完善各種配套設(shè)備，例如能夠滿足居民需求的停車場(chǎng)、大型超市等。第二，建設(shè)高層建筑時(shí)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(shè)計(jì)方案、取暖設(shè)備、管道設(shè)計(jì)及防火疏散出口等能夠大量的開展設(shè)計(jì)。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(shí)的時(shí)效性。第四，建設(shè)高層建筑中所使用的各種原材料、設(shè)備以及風(fēng)力、溫差和震動(dòng)等有較強(qiáng)的抵抗能力。第五，建筑設(shè)計(jì)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(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

有些建筑企業(yè)在進(jìn)行高層建筑的施工時(shí)常常一味地追求企業(yè)利潤(rùn)的最大化，經(jīng)常會(huì)隨意地在設(shè)計(jì)高度基礎(chǔ)上增加建筑的高度，盲目地將經(jīng)濟(jì)利益作為高層建筑施工的目標(biāo)，最終會(huì)使建成的高層建筑高度不符合相關(guān)規(guī)定。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、無法抵御惡劣天氣及地震災(zāi)害等諸多問題，這會(huì)嚴(yán)重影響建筑物使用者的安全。所以，國(guó)家有關(guān)審查機(jī)構(gòu)必須對(duì)高層建筑的高度進(jìn)行嚴(yán)格的審查，并在抗震及建筑高度方面制定嚴(yán)格的規(guī)定，針對(duì)隨意加大建筑高度的行為制定嚴(yán)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(shè)計(jì)計(jì)算的可信度和準(zhǔn)確度會(huì)受到高層建筑結(jié)構(gòu)嵌固端的極大影響，所以要科學(xué)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(shè)計(jì)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(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(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)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，在設(shè)計(jì)嵌固端的具體位置時(shí)，一定要充分考慮各個(gè)因素，這樣才能最科學(xué)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(shè)計(jì)中的抗震問題

研究我國(guó)地質(zhì)情況發(fā)現(xiàn)，中國(guó)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(shè)計(jì)工作時(shí)，一定要把增強(qiáng)建筑的抗震能力作為最關(guān)鍵的工作。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)立構(gòu)造柱或者未對(duì)稱設(shè)計(jì)；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(shè)抗震構(gòu)造柱。其次，設(shè)計(jì)好結(jié)構(gòu)的平面布局。不對(duì)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(zhǎng)度超過規(guī)定等。

2.4 高層建筑防火安全問題

現(xiàn)今我國(guó)高層建筑的高度日益加大，萬一出現(xiàn)火災(zāi)事故，則會(huì)影響相當(dāng)大的區(qū)域，甚至危害整體建筑，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)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(shè)中的防火問題也是極其重要的。

2.4.1 增強(qiáng)高層建筑墻體防火材料的耐火性及阻燃性。建設(shè)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(zāi)帶來的惡劣影響降到最低。

2.4.2 要保證整個(gè)建筑的通暢性、安全性。建設(shè)高層建筑時(shí)必須設(shè)置數(shù)量合理的人流量樓梯，這樣可以在火災(zāi)發(fā)生、電梯故障時(shí)，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(shè)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(qiáng)的抵抗雷電的能力，所以在設(shè)計(jì)高層建筑施工方案時(shí)必須注意雷電因素對(duì)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(shí)際上，在設(shè)計(jì)建筑防雷系統(tǒng)時(shí)，一定要本著“綜合治理，整體防御，突出重點(diǎn)，多重保護(hù)”的原則，要考慮到建筑周圍設(shè)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(shè)備，還要安裝鋼筋混凝土來進(jìn)行接地，把雷電對(duì)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(guó)建筑業(yè)的主要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并且這種設(shè)計(jì)方式在今后的城市化進(jìn)程中一定會(huì)有更加良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，但其發(fā)展過程中也必然要求設(shè)計(jì)質(zhì)量不斷提高。進(jìn)行高層建筑的設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員一定要嚴(yán)格根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)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(shí)用性、功能性、經(jīng)濟(jì)性和美觀性，還能大大地提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的自身工作水平。做好上述工作，不僅能促進(jìn)我國(guó)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作水平的提高，還能促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[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(duì)策[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2013，（5）.

作者簡(jiǎn)介：胡猛（1981-），男，湖北房縣人，十堰市建筑設(shè)計(jì)研究院建筑工程師，研究方向：建筑學(xué)；趙鳴之（1980-），女，湖北十堰人，十堰市建筑設(shè)計(jì)研究院建筑工程師，研究方向：環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：周 瓊）