高层建筑设计常见问题分析

■刘俊才 ■佛山市城匠建筑设计院有限公司，广东 佛山 528000

根据我国《民用建筑设计通则》(GB50352—2005)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045－95)2005对高层建筑的定义，高层建筑是指10层及10层以上的住宅建筑和高度超过24米的公共、综合性建筑。越来越多的社会实践证明，高层建筑可以为社会发展带来显著的经济利益。高层建筑可以大幅降低建筑用地面积，从而减少城市建筑所占用地面积，减少市政建设投入;其次，可以明显缩短建筑工期，提高社会效率。但是，相比于多层建筑，高层建筑由于其建筑的高度和层数明显增长，从而导致其建筑结构设计、功能应用设计以及经济可行性均发生根本的改变。因此，在高层建筑设计过程中，存在一系列问题亟待解决。

1 高层建筑设计的基本原则

1.1 高层建筑的结构设计原则

高层建筑结构的设计是一个融合多学科、多领域的复杂科学问题。针对高层建筑功能性、美观性、经济性、综合性等具体实现目标，设计人员应制定不同的机构设计方案。但是，结构设计作为高层建筑设计的核心内容，其设计过程遵循根本设计原则大致相同:(1)充分考虑高层建筑所承载的垂向负荷和横向负荷，以及其可能遇到风力和地震应力等各项不可抗力;(2)严格控制高层建筑高宽比例，以保证其结构稳定性及美观性。(3)高层建筑的平面或立面的质量和刚度应尽量保持对称和匀称，使整体结构中不存在薄弱环节。(4)提前考虑风力、地震、温度变化或基础沉降对建筑结构带来的影响，并制订相应的平衡措施。

1.2 高层建筑的综合设施设计原则

每一个高层建筑所出的地理环境及其周围建筑的影响都是各不相同的，这也就需要设计人员在进行结构设计时需结合实际条件综合考虑:(1)建筑平面布局:整体建筑结构平面布局应严格遵守建筑间距(防火间距、采光间距)标准，并在周边配套设施中配置有足够空间的停车场等设施。(2)在满足高层建筑对于所需功能的要求外，应该保证建筑各层的平面布局具有一致性，以满足高层建筑的电气线路规划、取暖装备、而告终设计管线和防火疏散措施可以批量进行设计。(3)科学规划高层建筑的电梯、楼梯的数量和位置，以保证正常的生活工作秩序以及危险发生时的逃生效率。(4)高层建筑所需的各项建筑材料类型、配置等对于风力、温度变化以及震动具有一定的抵抗能力。(5)在满足高层建筑的使用性之后，高层建筑在设计过成中还应考虑周围建筑的设计风格以及自身的美观效果。

2 高层建筑设计常见问题分析

2.1 高层建筑结构设计中的高度问题

由于部分建筑施工单位片面追求经济利益的最大化，私自在建筑设计标准所规定的原有高度基础上加大建筑高度，已达到所赚取利润最大化的目的，从而导致一些高层建筑存在高度超标问题。由于高度的增高，增加了建筑结构的垂向负荷，超过了原有的地基所能承受的应力，导致建筑存在抗风力、恶劣天气以及地震等自然灾害能力差等一系列问题，严重危害建筑使用者的安全。因此，国家相关监督审查部门应该加强对于高层建筑高度的审查力度，健全建筑设计抗震规范和高度规范，加大对于私自增加设计高度的施工方的惩罚力度，保障高层建筑的结构稳定性。

2.2 高层建筑的嵌固端确定问题

高层建筑结构的嵌固端的确定对结构设计整体计算结果的真实性和准确性有很大的影响，因此正确选取结构嵌固端的设置位置，并使其做到与高层建筑的结构抗震性相协调，是高层建筑设计的一个重要环节。在合理确定嵌固端位置这个问题上，建筑施工方通常忽视了嵌固端的放置带来的一系列次生问题，如嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题。因此，在确定嵌固端的位置时，应该综合考虑多方面的因素，从而对嵌固端的位置做出最优设置，避免由于嵌固端的错误放置带来的一些施工安全隐患。

2.3 高层建筑设计中的抗震问题

从地理位置上讲，我国处于地震频发区，并且我国泥石流、滑坡、地面塌陷等自然灾害发生率较高。因此，在高层建筑设计中，如何提高高层建筑的抗震性，成为建筑设计中最核心的问题。在抗震设计中存在的常见问题如下:(1)抗震构造柱布置不当。如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置;以构造柱代替砖墙承重;山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱;过多设置抗震构造柱等;(2)结构的平面布置。外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀、不对称，平面长度过长等。

2.4 高层建筑防火安全问题

随着现代高层建筑高度的不断增大，一旦发生火灾，往往导致涉及范围较广，殃及整栋建筑，造成重大的财产和人身安全损失，因此如何解决高层建筑的防火规范问题是需要建筑方首当其冲解决的问题。

(1)高层建筑墙体防火材料的耐火强度和阻燃性。高层墙体的使用材料必须具有足够的耐火强度和阻燃性，才能保证发生火灾时墙体结构具有足够的抗火能力和防火分区能力，从而将火灾控制在最小的影响范围。

(2)建筑整体布局应该畅通、安全。高层建筑必须配置有能够保证一定人流量的楼梯设施，从而保证火灾发生，电梯不能使用时，建筑内所有人员可以流畅的从该楼梯进行逃生。另外，楼道中还应配有相应的照明设施以及逃生指示图，从而保证人员撤退时不会发生踩踏等事故，使得居民安全逃离危险。

(3)做好建筑物室内、外消防给水系统的设计，保证火灾发生时，配备有足够的消防用水量以及灭火设备所需的水压。

2.5 高层建筑防雷击的问题

为了加强高层建筑抵御雷电能力，高层建筑的设计方案必须针对雷电这一自然现象采取一系列防御措施，尤其是对于广州这种多雷雨天气的城市。事实上，在防雷系统设计问题上，通常按照“综合治理，整体防御，突出重点，多重保护”的原则，充分依据高层建筑自己的建筑结构特点以及周边配套设施，对高层建筑的顶端以及其它易受雷击位置装配避雷针或避雷网等有效设施，并辅以钢筋混凝土这一接地装置，将雷电对建筑的安全威胁降到最低。

3 结语

本文通过对高层建筑设计中出现的建筑设计高度、嵌固端放置、抗震、防火、防点击等一系列常见问题进行分析研究，提出了相应的解决措施。高层建筑，作为我国建筑行业发展的主流设计类型，必将在以后的城市建设中占据越来越大的比例，这也就对高层建筑结构设计提出了更高的要求。在高层建筑的设计过程中，结构设计者必须严格遵守高层建筑的设计原则，综合多方面的条件因素，全面提高高层建筑的实用性、功能性、经济性以及美观等方面的标准。这对于建筑结构设计工作者本身的结构设计能力有着提高作用，同时也对于房屋建筑结构设计和施工的顺利完成以及我国建筑行业的健康发展都有着促进作用。

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