高层建筑中建筑设计问题分析及有效措施探讨

高层建筑中建筑设计问题分析及有效措施探讨

Summary：伴随着城市的发展，高层建筑已成为城市发展的重要组成部分，同时也是国民经济水平发展的重要体现。但在高层建筑工程发展中，也有一些因为设计问题，建成了一些失败的建筑，同时也影响了高层建筑工程的发展，为了有效的促进工程建筑工程的发展，本文在此将通过简要阐述高层建筑工程中的建筑设计问题，而后根据问题提出几点措施，以供大家参考。关键词：高层建筑；建筑设计；问题；措施；抗震；1、高层建筑中建筑设计的问题1.1、高层建筑工程设计中的超高层问题；作为设计人员，在进行建筑工程设计时，大都是在一定的限制条件下进行设计，比如规划用地限制，规划条件的要求，业主的要求等，为了满足各种限制条件，一个项目推导下来最终能满足各方要求的方案就变成了超高层建筑才能满足各方要求。而对于超高层建筑的设计，其中的结构安全问题就是一个重要的问题。例如：地基的荷载与侧向风荷载问题。大家都清楚，楼层叠加的越高，相应的整体荷载就越大，对地基的要求就越大；同时，建筑高度的加大，势必使建筑结构所承受的垂向负荷增加，使其大于地基所能承受的最大负荷，建筑物便会出现抗风性弱、无法抵御恶劣天气及地震灾害的侵袭；此外消防救援问题也是制约超高层发展的一个重要因素，超高层建筑由于其特殊的构造和功能要求，致使其内部火灾荷载大，火势蔓延迅速，人员疏散困难，救援难度大，形成重大火灾的隐患大，美国911恐怖袭击世贸大厦起火就是一个很好的例子。故此，在进行高层设计中，应该避免超高层设计，或者采取多种防范措施进行有效的预防超高层设计中的问题，从而保证安全性。1.2、高层建筑设计中的抗震问题；强烈地震是一种破坏作用很大的自然灾害，会导致建筑物发生严重破坏，使结构丧失整体性、承重构件强度破坏和地基失效。高层建筑水平荷载是设计的主要考虑因素，侧移是结构设计的主要控制指标之一，对于一般的建筑物，其结构方案及材料、造价主要是由竖向荷载控制，而在高层建筑结构中，由于高宽比的增大，水平力所引起的内力和侧移增大。相对低层、多层建筑而言，高层建筑受多种变形影响高层建筑的结构，不仅需要考虑构件的弯曲变形，而且还需要考虑轴向变形和剪切变形产生的影响。高层建筑扭转效应大高层建筑的质量分布、刚度分布通常不均匀，此时水平荷载很容易产生较大的扭转作用，这种扭转将引起建筑的侧移，从而影响到抗侧力结构构件的剪力分布，进而影响各个抗侧力构件及其他构件的内力与变形。由于高层建筑的高宽比很大，因此，设计时除了需要考虑正常使用时的竖向荷载、风载外，还需要对结构的抗震性能进行评估，做到大震不倒，小震不坏。抗震设计存在问题，也是造成影响抗震效果的一个主要问题。抗震工程设计中常有平面不规则的问题、竖向不规则的问题等。例如：平面规则的问题；关于平面规则的问题，国家在相应的规范设计中明确指出：建筑及其抗侧力结构平面布置宜规则、对称并具有良好的整体性。层间的布置、划分属于建筑平面的布置。内墙结构的布置、可活动的空间面积、楼梯与通道的布置位置、楼层间的变化布置等。但是在各建筑工程设计中，还是存在建筑平面中，墙体不对称布置，柱子与墙体不协调、不对称分布，在平面上将会造成建筑结构质量与刚度不协调、不对称分布，如果发生地震，其在地震时极易使建筑物发生扭转地震作用。同时还发现，现在有的高层建筑工程为了利用空间，将电梯设计的不够合理，如有的建筑物的电梯井筒的刚度很大，却被布置在建筑平面的一侧或角部，发生地震时，使得靠电梯井筒一侧建筑物破坏严重，这是由于地震作用的主要部分被电梯井筒很大的抗侧力刚度吸引了；因为部分建筑物在布置平面时一侧墙少，一侧墙多，內隔墙中断或不对称，所以在地震发生时，地震力传递受阻和刚度发生突变等，这些都表明平面布置影响结构抗震是非常明显的。1.3、高层建筑工程设计中的消防问题；在高层建筑工程中，消防问题，是当前高层建筑的最为严重的安全问题。伴随着国家推行高层建筑工程开始后，火灾现象也是层出不穷，不仅给居住者带来了严重的财产损失，同时还有付出生命的例子。由于高层建筑本身建筑面积大，功能复杂，使用单位多，人员集中，内部装修易燃材料多，火灾隐患大；蔓延途径多高层建筑各专业竖井林立，发生火灾时，这些竖井就像高耸的烟囱，构成火势迅速蔓延的主要途径。试验证明，烟气竖向扩散速度为3～4m/s，100m的高层建筑在25～35m/s左右，烟气即顺垂直通道从底层扩散到顶层，与此同时，火势也将蔓延扩大；疏散困难，高层建筑层数多，人员集中，垂直疏散距离远，火灾发生后容易出现拥挤碰撞，造成伤亡事故；

加上发生火灾时的烟气，火势竖向蔓延快。给高层建筑人员安全疏散带来困难。据统计，50层高的建筑，人员全部由楼梯疏散到地面需要2时11分。因此，火灾时容易发生有人被烧死、熏死甚至冒险跳楼摔死的情况；扑救困难高层建筑火灾的扑救由于受到消防设施条件的限制，给灭火工作带来很大难度。

如国内消防登高车辆限于24m，深圳可达50m，超过这个高度无法从室外扑救。针对高层建筑的的火灾及救援的特性，设计人员应在满足防火规范要求的前提条件下，更应该根据高层建筑的实际情况和当地消防实际水平在人员施救、防火分区、安全疏散等方面进行合理的个性化设计【2】2、高层建筑中建筑设计中问题的解决措施2.1、对高层建筑进行合理的设计；为了追求高层建筑的安全性，尤其对超高层建筑的设计，尽量减少或者控制其建设，以避免其带来的安全隐患，如果必须要建设，则应该合理的进行高层建筑工程设计。首先，对于超高层建筑设计，应重视基础的设计。在基层设计中，尽量选择深基础的形式；因为超高层建筑体量大，因此要想保证建筑的整体的稳定安全性，则必须要达到地基的具有足够的强度，所以应该考虑深基础设计。其次，应该考虑超高层建筑的层数多、地下室深度大等因素，因此必须要考虑好在施工过程中的结构抗浮问题。由此可以有效的保证高层建筑工程设计的合理性，实现高层建筑工程中的安全性；【3】2.2、强化高层建筑工程的抗震设计；为了更好的保证高层建筑工程的抗震性，设计人员必须要从设计专业角度进行科学、合理的设计。例如：在进行高层建筑工程设计中，应该尽量保证高层建筑平面布局的对称性、均匀性，同时在设计中还应该提高高层建筑地基的稳定性和其短柱的抗压能力；并且提高剪跨比，从而减小短柱的截面积，提高抗震性能。其主要方法是采用等级较高的混凝土材料并与其他可提高材料延展性的方法相结合，运用于实际施工中，提高抗震性能。【1】2.3、强化高层建筑工程中防火设计；为了更好的保证高层建筑工程的消防安全性，则必须要加强防火设计。设计在防火设计中，除了应该满足相应的规范要求和设计要求外，还应该注意注意安全消防通道的设计，在消防通道设计中应该充分考虑排烟系统的重要性，从而能在有效的时间能让人员通过安全通道进行撤离。因此安全通道的设计是高层建筑设计中的重点。【2】结语总之，在高层建筑工程设计中是存在一定的问题的，本文在上面进行几点阐述，当然还有很多，如高层建筑工程中的供水设计，暖通设计等，都是有一定的问题。受文章篇幅所限，本文在此就不一一进行阐述，谨以此希望能够促进高层建筑工程设计提高，实现高层建筑工程的可持续性发展。Reference：1、许秀山.高层建筑中建筑设计问题分析