高層建筑設計中有關安全設計問題的思考

劉寧

（延安大學西安創新學院土木工程學院 陜西西安 710100）

1 高層建筑設計中安全設計的現實意義

（1）在高層建筑工程造價中，合適的安全設施設備所占比例相對較小，甚至不會對建筑工程造價造成影響，但是，安全設施設備的購買與安全性考慮，可以在很大程度上保證建筑工程綜合質量。因此，提高建筑工程設計的安全性，是確保現代化建筑需求的重要措施，同時也是現代化建筑發展的必然趨勢。

（2）現階段大部分建筑工程在提高結構耐久性上的投入明顯不足，但是，保證建筑工程設計的安全性，適當增加安全設計投入力度，可以有效延長建筑工程的使用壽命，大大降低工程整體工作量。

（3）充分考慮高層建筑設計的安全性，直接影響著我國建筑行業的可持續發展。通過進一步優化現代化建筑設計，加強對建筑材料和施工工藝水平的嚴格控制，都可以明顯提高建筑的安全性。

（4）高層建筑設計的安全性與風險控制、施工安全控制息息相關，而且都會直接導致工程額外成本明顯增加。所以，高層建筑設計的安全性對工程造價和質量控制有著直接性影響。

2 高層建筑設計中的安全設計問題

2.1 缺乏避難層

高層建筑造價成本比較高，其結構設計與住宅面積都需要充分考慮，但是，在建筑中避難層的設置卻并不完善，這樣一來，很容易導致在高層發生火災的時候，由于缺乏避難所，導致居民的生命安全備受威脅。這主要是由于高層建筑在遇到突發火災的時候，救援的消防云梯車根本不能達到其樓層高度，從而使得在發生火災時，高層建筑在外施救難度相對較大。在此形勢下，居民只能依靠自身能力進行自救。而在高層建筑合理設置避難層便可以有效解決這一難題，為居民自救提供有力幫助。然而現階段我國部分高層建筑的避難層中防煙系統設計嚴重缺乏合理性，主要是因為風口位置不合理，導致煙氣經過風口流進避難層。

2.2 消防通道不健全

大多數高層建筑開發商為了獲得最大利益，在商用高層建筑建設時，存在密度大、空地少等不良現象，這樣一來就會導致無法合理設置消防通道，這一現象不只是商用建筑，高層住宅建筑中也比較突出。其中一些高層建筑中消防通道主要是以環形車道為主，部分車道不平坦，也未合理設置回車場，少數高層住宅建筑還設置了擋車柱，從而直接影響了安全疏散與火災撲滅等工作，導致發生火災時消防車無法順利通過，進而還會阻礙居民安全疏散，造成火災搶救工作備受影響。

2.3 裝修及配套設施不全面

高層建筑建設要求相對較高，其中集中供應空調與冷熱水都會造成建筑自身壓力明顯增大，而且部分建筑中的消火栓箱為了進一步滿足建筑要求，追求美觀，將消火栓箱嵌入墻體內部，導致墻體的耐火極值明顯下降。

2.4 安全疏散問題相對突出

在高層建筑安全疏散方面主要包含兩大部分：①疏散人員自身素質較差，其在面對火場環境的時候，應對反應明顯不同，其中大多數疏散人員此時都會發生容易混亂的現象；②開發商為了追求更多利益，在安全設計中存在一些不足，即疏散出口較少，總寬度與要求不符，樓梯間面積不足，自然通風條件未充分考慮等等。

3 高層建筑設計中安全設計建議

3.1 堅持三項原則，落實安全設計理念

在高層建筑設計中，為了進一步落實安全設計理念，在安全設計過程中，應嚴格遵守三項原則，也就是計算簡圖的適當性，設計基礎方案的科學性，高層建筑方案的合理性。對此，在設計過程中，應全面做好各項工作。①遵守安全設計的計算簡圖適當性原則，需要嚴格控制計算中的誤差，盡量縮減計算誤差比重。在計算完成之后，還需要有序開展驗算與審核，有效避免出現計算誤差。②遵守安全設計的基礎方案科學性原則，在制定方案的時候，設計人員應充分全面了解相關內容，其中主要涉及整體設計方案中相鄰建筑施工條件與環境，建筑所在地區土體特性以及設計中地基的最大潛力對地基承載力的影響等等，通過詳細分析并深入探究相關因素，據此制定安全設計基礎方案才更加科學合理。③遵守高層建筑方案的合理性，設計人員應提前分析方案的可行性與實用性，避免方案在建筑施工中遇到相關問題，導致難以順利實施，從而直接影響高層建筑的安全施工。

3.2 完善基礎結構設計方式，強化地基承載力

就高層建筑安全相關影響因素來講，建筑地基承載力的作用十分關鍵。只有做好相關各項工作，才能夠確保地基承載力的科學性與合理性。①做好天然地基加固設計。目前在高層建筑施工過程中，大多數地基利用的都是天然地基。在此形勢下，設計人員需要對天然地基的實際情況進行綜合考察，并充分合理利用設計方式方法，強化地基承載力。其中可以在設計過程中通過深埋地基設計手段，增強地基穩定性與堅固性，或者通過人工修正完善地基，滿足建筑對地基承載力的相關要求。②合理設計鋼筋混凝土墻。為了保證高層建筑地基承載力，在地下室設計中，外墻大多數會設計成鋼筋混凝土墻結構。在此環節設計過程中，利用鋼筋混凝土墻結構，不僅能夠確保地基外側層間剛度良好，而且還可以從基礎結構上，有效提高建筑地基的穩固性。③保證地下室設置的合理性。在高層建筑地下室設計過程中，合理設置地下室的承重與高度等相關因素，能夠在很大程度上提高建筑地基結構的穩定性與可靠性，而且科學設置地下室還能夠進一步協調高層建筑的整體結構，從而促使建筑安全結構得以順利實現。

3.3 充分利用剪力墻開洞方法，優化建筑安全設計

我國相關部門在建筑規范中，明確規定長剪力墻最好開設洞口，并以高層建筑建設具體情況為依據，嚴格規定洞口開設的相關要求。在建筑安全設計中，根據剪力墻洞口沿著豎向水平排列布置要求，以及洞口分布和大小因素等，對剪力墻進行劃分，主要分為五大類，即實體剪力墻、聯肢剪力墻、框支剪力墻、整體小開口剪力墻、多聯單獨剪力墻。在開洞設計環節，為了確保剪力墻的實際承載力與安全性、可靠性，在確保建筑質量與實現設計要求的基礎上，應嚴格遵循相關規定，即盡量縮減剪力墻洞口數量和面積，最好采取單排開洞方式作業，剪力墻開洞的位置應該放置在墻體中間。以上設計要求主要目的是避免由于剪力墻洞口數量、面積、位置等相關因素對高層建筑的安全性造成威脅。

3.4 在安全設計中，科學合理選定建筑梁的具體高度

在高層建筑安全設計過程中，懸挑梁的重要作用不可替代。因此，在高層建筑安全設計過程中，科學合理設計懸挑梁具有十分關鍵的現實意義。在懸挑梁設計中，科學計算并選擇建筑梁的具體高度，是確保建筑安全設計的重要因素。在安全設計過程中：①在計算梁高度時，應充分考慮梁繞度的影響作用，適當增加梁高指數，避免在建筑使用過程中掛梁由于繞度影響，造成變形，生成裂縫，從而影響高層建筑的安全性與穩定性。②在計算時，應最大程度上降低誤差，并在計算結束之后，針對結果進行驗算，有效防止在整個計算過程中由于誤差太大，直接影響懸挑梁的安全性。③在計算過程中，還需要對非水平地震在懸挑梁中的影響進行全面考慮，這主要是由于非水平地震對懸挑梁的安全性有著直接性影響，因此在計算和設計梁高時，設計師應切實依據建筑物所在區域的地質狀況，對地震在懸挑梁安全中的影響作用進行綜合考慮。

3.5 進一步加強抗震性能設計，確保高層建筑設計的安全性

在高層建筑設計中，想要保證建筑具備良好的抗震性能，必須全面考慮滿足國家對高層建筑的抗震要求。在進行安全設計時，設計師則應做好全過程工作。①在設計分析的時候，進一步確定結構設計指數與國家建筑物抗震規定要求是否相符，一旦發現問題，及時采取措施加以修正。②在設計之前，全面做好施工區域場地地質條件和環境的調研工作，科學設置建筑物抗震設防類別與地震動參數等等。③在設計過程中，還需要詳細分析建筑的彈性與彈塑性計算工作，并采取有效的計算、審核途徑，對計算結果進行判斷，確保其與相關建筑規定的安全性要求相符。④在建筑安全設計中，明確建筑結構的薄弱環節，以及在建設過程中所需強化的重要部分，通過采取多元化設計方式，制定抗震性能設計對策。⑤想要對設計結構與建筑抗震要求的符合程度做進一步判定論證，在必要的時候，設計人員需要對建筑構件、模型、節點等做抗震試驗，從而為設計方案的有序實施奠定堅實的基礎。

4 結語

總而言之，在現代化建筑行業的發展影響下，對高層建筑的安全設計進行全面控制，直接影響著建筑工程質量與造價等整個過程。所以，高層建筑安全設計人員需要具備較好的安全責任意識，根據工程施工特性，在需要的時候，選擇高標準的規范要求，并充分考慮建筑的堅固性與耐久性需求，在保證建筑工程安全與質量的基礎上，為建設企業帶來良好的綜合效益。同時，還需從建筑體系、材料選擇、構造、施工等各個階段，全方位確保建筑的安全性，以保證居民人身財產安全為根本。