探究高层建筑设计中的问题

王宁 曹钰琳

【摘要】当今，随着国民经济的发展迅速，人民生活水平不断提高，使得一些新兴产业不断的发展，从而带动了国内建筑行业的高速发展，尤其是高层建筑的发展。在众多高层建筑拔地而起的同时，它的质量问题和建筑结构样式也是设计者和施工方共同面对的问题，高层建筑设计的完善也是设计者追求的理念。笔者总结了工作中累计的经验，归纳了高层建筑设计的基本原则，并依照原则作出了合理的设计建议和意见，供业界人士参考。

【关键词】高层建筑；设计；建筑设计；问题

1.高层建筑设计的特点

楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

1.2 轴向变形不容忽视。

高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。

1.3 侧移成为控制指标。

与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

1.4 结构延性是重要设计指标。

相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

2.高层建筑设计问题的解决

一般而言，高層建筑的施工周期为两年，为了要缩短施工周期，可以采用不同的施工方法，比如现浇混泥土技术，并且合理的选择模板体系也是降低成本和缩短施工周期的主要途径之一。高层建筑往往是边设计、边准备、然后边施工，这样可能会涉及到众多部门，这样就增加了高层建筑上施工的难度，当然，高层建筑层数非常多，工作面也大，也可充分利用时间和空间，来进行流水立体交叉作业。因高层建筑施工的复杂性，所以对工程结构的设计提出了更高的要求。

3.高层建筑设计中应遵循的几个原则：

一是计算简图选择要适当。在高层建筑设计过程中首先就要选择适当的计算简图。在一定范围内充分保证建筑计算简图的有效性。如果建筑计算简图选择不当将直接影响建筑的安全性带来严重的后果。

二是基础方案选择要得当。针对基础方案的选择，要尽可能选择地基潜能较大的设计方案， 这是为了保证高层建筑地基的稳固，由于基础不稳导致高层建筑的安全风险。

三是结构方案选择要合理。针对结构方案的选择要保证同一结构单元采用相同的结构体系除此之外结构设计要与材料的应用相协调， 从而最大限度保证结构设计方案的应用效果保证高层建筑建设的安全性。

四是计算结果分析要正确。在进行高层建筑设计过程中， 大多应用现代化的计算软件和设计工具，然而不同的计算机软件有不同的计算结果这是由于现代化工具自身的局限性造成的。因此在进行高层建筑设计时要客观、正确的分析计算结果从而保证计算结果的有效性，要结合工程建设的具体实际进行全方面的分析并作出正确判断， 以保证高层建筑设计的水平。

4.高层建筑设计的要点

4.1 防火的问题

根据防火规范的相关规定，高层建筑疏散楼梯各层位置不应改变，对于高层建筑住宅楼梯只要上部楼梯与二层至底层的楼梯在同一个楼梯间内，不会造成错误疏散，就可以在同一开间底层或二层平台上下室外楼梯到地面.另外，可以通过一层屋面或通廊利用室外楼梯疏散，但其疏散宽度应符合规定。两个住宅单元以上就必须要有两个以上室外楼梯疏散。在高层建筑中规定住宅楼梯必须独立，但只要平面设计合理，电梯是可以合用的，至于电梯等具体要求，应视高层建筑的层数和住宅规范、防火规范的要求确定。

4.2 抗风的问题

预测到建筑物附近的气流情况以及建筑物所发生的状况。结构不稳定破坏，疲劳破坏，围护结构的严重破坏都可以引起高层建筑的安全隐患。风灾损坏的主要形态之一是工程结构的损坏和倒塌，因此，工程抗风设计计算的合理和全面与否是工程安全的重要关键，抗风设计也是工程结构中的重要研究课题。

4.3 电气的问题

（1）消防电源与配电

第一，供电电源必须是来自于两个不同的发电厂，保证一个要时有遇到问题或者突发事件另一个也可以正常工作，从而确保建筑的正常运行。第二供电电源来自于2 个不同的区域变电站。第三、一个电源来自于区域变电所而另一个时自备的发电设备。

（2）应急照明

当高层发生火灾及其它灾害、故障时，导致正常照明系统中断而启用的照明，也称事故照明。应急照明的安装要合理人性化，应急照明主要安装在疏散楼梯、消防电梯前室、消防控制室、自备电源室、变配电室、消防水泵房、防排烟机房的墙面上或者顶棚上。应急照明包括疏散指示照明，即标志出口位置的出口标志灯和引导只想出口的指向标志灯，满足疏散通道的照明要求。

（3）电梯

电梯在设计中要保证位置合理，让电梯的运行中的噪音不要打扰用户的正常生活。电梯的最大载荷也要根据居住结构作相应的调整，保证居住者在平时能方便的出行。电梯在遇到紧急情况是要有方便快捷的方法使人迅速撤离。为了保证电梯正常而安全的运行，以利于救人、灭火，对此还要考虑排水设施、消防泵房、变配电站、柴油发电机放至要设于高层建筑的地下室，地下室积水甚至被淹，灭火将从何谈起。所以地下室排水与电梯井底排水同等重要。电梯的供电系统要有两套，一套是正常供电系统，另一套时当有紧急情况是自备发电供电以保证电梯的正常运行。

（4）排烟的问题

高层的火灾事故中，绝大多数的人员伤亡都是因烟气窒息、中毒，在不具备自然排风条件的封闭楼梯间要设计在楼梯入口处设置阳台或者凹廊。保证在发生火灾时能排除烟，降低人员的伤亡。现在设计中为了提高使用面积，采取消防电梯与居住用电梯合用，消防电梯前室与防烟楼梯前室合用，采用常闭防火门。

（5）垃圾处理

住宅的垃圾平均每人每天约有0.5-1KG。排除垃圾的方法有两种：一种是住户将垃圾用塑料袋装好放在门外，由大楼管理人员收集，通过电梯运至楼外；另一种是住户将垃圾直接倒入楼内的垃圾道再由收集间将垃圾运出。前一种方法比较简单，但需要有良好的管理；后一种方法则要求设计专门的垃圾道及收集间。

5.结语

当前随着经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高，高层建筑越来越普遍。高层建筑不同于普通建筑由于其层高较高因此对安全性能的要求更高。做好高层建筑设计直接关系到高层建筑建设的质量和安全关系到人们的生命和财产安全同时关系到人们的满意度问题。由此只有做好高层建筑设计才能从根本上保证建筑建设的效益水平， 才能从根本上促进建筑业的良好发展。

参考文献：

[1] 范小平. 高层建筑结构概念设计中相关的几个问题应用分析[J]. 福建建材. 2008（06）

[2] 唐伟. 高层建筑设计中要注意的问题与对策[J]. 黑龙江科学. 2014（01）

[3] 施建伟. 高层建筑中的建筑设计问题[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊）. 2011（12）