高层建筑设计中有关安全设计问题的思考

刘宁

（延安大学西安创新学院土木工程学院 陕西西安 710100）

1 高层建筑设计中安全设计的现实意义

（1）在高层建筑工程造价中，合适的安全设施设备所占比例相对较小，甚至不会对建筑工程造价造成影响，但是，安全设施设备的购买与安全性考虑，可以在很大程度上保证建筑工程综合质量。因此，提高建筑工程设计的安全性，是确保现代化建筑需求的重要措施，同时也是现代化建筑发展的必然趋势。

（2）现阶段大部分建筑工程在提高结构耐久性上的投入明显不足，但是，保证建筑工程设计的安全性，适当增加安全设计投入力度，可以有效延长建筑工程的使用寿命，大大降低工程整体工作量。

（3）充分考虑高层建筑设计的安全性，直接影响着我国建筑行业的可持续发展。通过进一步优化现代化建筑设计，加强对建筑材料和施工工艺水平的严格控制，都可以明显提高建筑的安全性。

（4）高层建筑设计的安全性与风险控制、施工安全控制息息相关，而且都会直接导致工程额外成本明显增加。所以，高层建筑设计的安全性对工程造价和质量控制有着直接性影响。

2 高层建筑设计中的安全设计问题

2.1 缺乏避难层

高层建筑造价成本比较高，其结构设计与住宅面积都需要充分考虑，但是，在建筑中避难层的设置却并不完善，这样一来，很容易导致在高层发生火灾的时候，由于缺乏避难所，导致居民的生命安全备受威胁。这主要是由于高层建筑在遇到突发火灾的时候，救援的消防云梯车根本不能达到其楼层高度，从而使得在发生火灾时，高层建筑在外施救难度相对较大。在此形势下，居民只能依靠自身能力进行自救。而在高层建筑合理设置避难层便可以有效解决这一难题，为居民自救提供有力帮助。然而现阶段我国部分高层建筑的避难层中防烟系统设计严重缺乏合理性，主要是因为风口位置不合理，导致烟气经过风口流进避难层。

2.2 消防通道不健全

大多数高层建筑开发商为了获得最大利益，在商用高层建筑建设时，存在密度大、空地少等不良现象，这样一来就会导致无法合理设置消防通道，这一现象不只是商用建筑，高层住宅建筑中也比较突出。其中一些高层建筑中消防通道主要是以环形车道为主，部分车道不平坦，也未合理设置回车场，少数高层住宅建筑还设置了挡车柱，从而直接影响了安全疏散与火灾扑灭等工作，导致发生火灾时消防车无法顺利通过，进而还会阻碍居民安全疏散，造成火灾抢救工作备受影响。

2.3 装修及配套设施不全面

高层建筑建设要求相对较高，其中集中供应空调与冷热水都会造成建筑自身压力明显增大，而且部分建筑中的消火栓箱为了进一步满足建筑要求，追求美观，将消火栓箱嵌入墙体内部，导致墙体的耐火极值明显下降。

2.4 安全疏散问题相对突出

在高层建筑安全疏散方面主要包含两大部分：①疏散人员自身素质较差，其在面对火场环境的时候，应对反应明显不同，其中大多数疏散人员此时都会发生容易混乱的现象；②开发商为了追求更多利益，在安全设计中存在一些不足，即疏散出口较少，总宽度与要求不符，楼梯间面积不足，自然通风条件未充分考虑等等。

3 高层建筑设计中安全设计建议

3.1 坚持三项原则，落实安全设计理念

在高层建筑设计中，为了进一步落实安全设计理念，在安全设计过程中，应严格遵守三项原则，也就是计算简图的适当性，设计基础方案的科学性，高层建筑方案的合理性。对此，在设计过程中，应全面做好各项工作。①遵守安全设计的计算简图适当性原则，需要严格控制计算中的误差，尽量缩减计算误差比重。在计算完成之后，还需要有序开展验算与审核，有效避免出现计算误差。②遵守安全设计的基础方案科学性原则，在制定方案的时候，设计人员应充分全面了解相关内容，其中主要涉及整体设计方案中相邻建筑施工条件与环境，建筑所在地区土体特性以及设计中地基的最大潜力对地基承载力的影响等等，通过详细分析并深入探究相关因素，据此制定安全设计基础方案才更加科学合理。③遵守高层建筑方案的合理性，设计人员应提前分析方案的可行性与实用性，避免方案在建筑施工中遇到相关问题，导致难以顺利实施，从而直接影响高层建筑的安全施工。

3.2 完善基础结构设计方式，强化地基承载力

就高层建筑安全相关影响因素来讲，建筑地基承载力的作用十分关键。只有做好相关各项工作，才能够确保地基承载力的科学性与合理性。①做好天然地基加固设计。目前在高层建筑施工过程中，大多数地基利用的都是天然地基。在此形势下，设计人员需要对天然地基的实际情况进行综合考察，并充分合理利用设计方式方法，强化地基承载力。其中可以在设计过程中通过深埋地基设计手段，增强地基稳定性与坚固性，或者通过人工修正完善地基，满足建筑对地基承载力的相关要求。②合理设计钢筋混凝土墙。为了保证高层建筑地基承载力，在地下室设计中，外墙大多数会设计成钢筋混凝土墙结构。在此环节设计过程中，利用钢筋混凝土墙结构，不仅能够确保地基外侧层间刚度良好，而且还可以从基础结构上，有效提高建筑地基的稳固性。③保证地下室设置的合理性。在高层建筑地下室设计过程中，合理设置地下室的承重与高度等相关因素，能够在很大程度上提高建筑地基结构的稳定性与可靠性，而且科学设置地下室还能够进一步协调高层建筑的整体结构，从而促使建筑安全结构得以顺利实现。

3.3 充分利用剪力墙开洞方法，优化建筑安全设计

我国相关部门在建筑规范中，明确规定长剪力墙最好开设洞口，并以高层建筑建设具体情况为依据，严格规定洞口开设的相关要求。在建筑安全设计中，根据剪力墙洞口沿着竖向水平排列布置要求，以及洞口分布和大小因素等，对剪力墙进行划分，主要分为五大类，即实体剪力墙、联肢剪力墙、框支剪力墙、整体小开口剪力墙、多联单独剪力墙。在开洞设计环节，为了确保剪力墙的实际承载力与安全性、可靠性，在确保建筑质量与实现设计要求的基础上，应严格遵循相关规定，即尽量缩减剪力墙洞口数量和面积，最好采取单排开洞方式作业，剪力墙开洞的位置应该放置在墙体中间。以上设计要求主要目的是避免由于剪力墙洞口数量、面积、位置等相关因素对高层建筑的安全性造成威胁。

3.4 在安全设计中，科学合理选定建筑梁的具体高度

在高层建筑安全设计过程中，悬挑梁的重要作用不可替代。因此，在高层建筑安全设计过程中，科学合理设计悬挑梁具有十分关键的现实意义。在悬挑梁设计中，科学计算并选择建筑梁的具体高度，是确保建筑安全设计的重要因素。在安全设计过程中：①在计算梁高度时，应充分考虑梁绕度的影响作用，适当增加梁高指数，避免在建筑使用过程中挂梁由于绕度影响，造成变形，生成裂缝，从而影响高层建筑的安全性与稳定性。②在计算时，应最大程度上降低误差，并在计算结束之后，针对结果进行验算，有效防止在整个计算过程中由于误差太大，直接影响悬挑梁的安全性。③在计算过程中，还需要对非水平地震在悬挑梁中的影响进行全面考虑，这主要是由于非水平地震对悬挑梁的安全性有着直接性影响，因此在计算和设计梁高时，设计师应切实依据建筑物所在区域的地质状况，对地震在悬挑梁安全中的影响作用进行综合考虑。

3.5 进一步加强抗震性能设计，确保高层建筑设计的安全性

在高层建筑设计中，想要保证建筑具备良好的抗震性能，必须全面考虑满足国家对高层建筑的抗震要求。在进行安全设计时，设计师则应做好全过程工作。①在设计分析的时候，进一步确定结构设计指数与国家建筑物抗震规定要求是否相符，一旦发现问题，及时采取措施加以修正。②在设计之前，全面做好施工区域场地地质条件和环境的调研工作，科学设置建筑物抗震设防类别与地震动参数等等。③在设计过程中，还需要详细分析建筑的弹性与弹塑性计算工作，并采取有效的计算、审核途径，对计算结果进行判断，确保其与相关建筑规定的安全性要求相符。④在建筑安全设计中，明确建筑结构的薄弱环节，以及在建设过程中所需强化的重要部分，通过采取多元化设计方式，制定抗震性能设计对策。⑤想要对设计结构与建筑抗震要求的符合程度做进一步判定论证，在必要的时候，设计人员需要对建筑构件、模型、节点等做抗震试验，从而为设计方案的有序实施奠定坚实的基础。

4 结语

总而言之，在现代化建筑行业的发展影响下，对高层建筑的安全设计进行全面控制，直接影响着建筑工程质量与造价等整个过程。所以，高层建筑安全设计人员需要具备较好的安全责任意识，根据工程施工特性，在需要的时候，选择高标准的规范要求，并充分考虑建筑的坚固性与耐久性需求，在保证建筑工程安全与质量的基础上，为建设企业带来良好的综合效益。同时，还需从建筑体系、材料选择、构造、施工等各个阶段，全方位确保建筑的安全性，以保证居民人身财产安全为根本。