高層建筑設計的安全性影響因素與原則問題

李秋玲+李曉蕾

【摘要】改革開放以來，隨著我國的社會主義現代化建設的不斷進步，城市化水平越來越高。然而隨著城市人口的不斷增加以及城市土地資源的緊張，現代城市化建設化已經遠遠不能滿足急劇膨脹的城市人口的需求。因此城市建設對高層建筑的要求也越來越高，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，其設計的首要問題是安全性問題，本文將就高層建筑設計的安全性問題進行探討，并提出相關有效措施。

【關鍵詞】高層建筑；建筑設計；安全性問題

【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

隨著我國城市建設的不斷加快，城市中建筑物的數量逐年增多。近年來我國的房價高居不下，開發商不斷追求高容積率，在此形勢下，為了提高建筑物居住環境質量和建筑物的吸引力，高層建筑應運而生，它具有高度大、容量高等優點，能較好地滿足日益增長的城市化需求，逐漸成為城市建筑發展的主流趨勢，同時也對高層建筑設計提出了更高的要求。相對于多層建筑，高層建筑在建筑結構設計、功能設計、安全性及經濟可行性分析方面有其自身的特點，導致其設計過程中存在諸多問題，其首要問題便是安全性問題。

1. 高層建筑安全設計的主要特點

高層建筑因其高度和層數明顯增加，不僅要承受豎向重力荷載，還要承受大自然水平向的風力和地震力，相對于低層建筑高層建筑在抗力方面存在著更高的要求。在建筑設計的方案階段就必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布作出總體設想。高層建筑側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多，其安全行問題更加突出，問題嚴重時會威脅到人們的財產生命安全。因此高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。高層建筑的消防安全和防護安全問題也十分突出，應合理地布置建筑平面和總平面，合理布置安全疏散路線，完善火災自救系統設計。

2. 高層建筑安全性設計的基本原則

2.1 結構設計原則。

高層建筑物的結構是設計環節中重點考慮的內容，設計師需要從多個層面和角度來考慮建筑結構的影響因素，并通過綜合分析來選擇最佳的結構設計方案。例如，設計師與考慮高層建筑物抵抗暴風、地震等自然災害的能力，合理確定建筑物的高度、寬度，以保證高層建筑穩定。在立體結構上，應保證各樓層結構統一。如果高層各樓層結構不一致，劇烈變動時，建筑物會出現受力不均勻情況而引發嚴重后果。建筑設計師在合理設計建筑結構時，應注意結構創新，積極采用新型且穩定性較高的結構，如圓錐形結構等。

2.2 綜合設施設計原則。

每一個高層建筑所出的地理環境及其周圍建筑的影響都是各不相同的，這也就需要設計人員在進行結構設計時需結合實際條件綜合考慮： （ 1） 建筑平面布局： 整體建筑結構平面布局應嚴格遵守建筑間距（ 防火間距、采光間距） 標準，并在周邊配套設施中配置有足夠空間的停車場等設施。（ 2） 在滿足高層建筑對于所需功能的要求外，應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劃、取暖裝備、而告終設計管線和防火疏散措施可以批量進行設計。（ 3） 科學規劃高層建筑的電梯、樓梯的數量和位置，以保證正常的生活工作秩序以及危險發生時的逃生效率。（ 4） 高層建筑所需的各項建筑材料類型、配置等對于風力、溫度變化以及震動具有一定的抵抗能力。（5）高層建筑防護安全問題十分突出，應重視臺階、樓梯、坡道、欄桿的安全防護設計，防止高空墜物傷人等。

3. 高層建筑安全性設計存在的基本問題

3.1 結構抗震安全問題。

高層建筑承受著較大的水平向的風力和地震力等側向荷載，與豎向荷載相比，側向荷載對建筑物的效應不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有條件相同時，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，地震的作用效應更加明顯。因此，在高層建筑設計中，如何提高高層建筑的抗震性，成為建筑設計中的一個核心問題，盡量減小外形不規則、凹凸變化尺度大、形心質心偏心大，平面長度過長等對抗震不利的平面布置形式。

3.2 防火安全問題。

隨著現代高層建筑高度的不斷增大，一旦發生火災，往往導致涉及范圍較廣，殃及整棟建筑，造成重大的財產和人身安全損失，因此如何解決高層建筑的防火規范問題是需要建筑方首當其沖解決的問題。（ 1） 高層建筑墻體防火材料的耐火強度和阻燃性。高層墻體的使用材料必須具有足夠的耐火強度和阻燃性，才能保證發生火災時墻體結構具有足夠的抗火能力和防火分區能力，從而將火災控制在最小的影響范圍。（ 2） 建筑整體布局應該暢通、安全。高層建筑必須配置有能夠保證一定人流量的樓梯設施，從而保證火災發生，電梯不能使用時，建筑內所有人員可以流暢的從該樓梯進行逃生。另外，樓道中還應配有相應的照明設施以及逃生指示圖，從而保證人員撤退時不會發生踩踏等事故，使得居民安全逃離危險。（ 3） 做好建筑物室內、外消防給水系統的設計，保證火災發生時，配備有足夠的消防用水量以及滅火設備所需的水壓。

3.3 電氣安全問題。

高層建筑的電氣安全問題主要分為四個方面，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。四是高層建筑的防雷擊問題，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。

4. 結束語

隨著高層建筑設計的不斷發展，高層建筑的設計安全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，要求設計師樹立正確的責任感，從安全原則出發，謹慎處理設計中的各項安全問題。，保證高層建筑的質量和人們的生命財產安全。

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[文章編號]1619-2737（2017）07-18-617