高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及改進(jìn)策略

周 君

（天津中怡建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，天津 300190）

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 舒適度和體驗(yàn)感

高層建筑是為人服務(wù)的，所以建筑設(shè)計(jì)要符合一個(gè)原則，即以人為本的核心理念。建筑不僅要安全合理，還要滿足人們的需求和審美，使建筑更好地為人們服務(wù)。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可以先對(duì)當(dāng)前主流建筑群體進(jìn)行簡(jiǎn)單的調(diào)查，推斷出人們的需求和偏好，然后根據(jù)人們的需求和偏好進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)。

1.2 與時(shí)俱進(jìn)

社會(huì)是隨著時(shí)間的推移而逐漸發(fā)展的，建筑業(yè)也是如此，人們?cè)诓煌臅r(shí)期有不同的需求。對(duì)于高層建筑的設(shè)計(jì)，也必須與時(shí)俱進(jìn)地進(jìn)行創(chuàng)新，使高層建筑能夠隨時(shí)滿足人們的生活需要。目前，具有代表性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念屬于概念設(shè)計(jì)范疇。運(yùn)用概念設(shè)計(jì)方法對(duì)當(dāng)前高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅可以提高建筑設(shè)計(jì)的規(guī)律性，而且可以保證建筑與建筑之間有作用力。應(yīng)體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)上，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，促進(jìn)高層建筑向科學(xué)可持續(xù)發(fā)展邁進(jìn)。

1.3 計(jì)算荷載數(shù)據(jù)

與其他普通建筑相比，高層建筑在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)方面的要求更為嚴(yán)格，荷載是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)力和變形的外力。荷載數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接影響到高層建筑的安全穩(wěn)定，對(duì)于高層建筑，一般的自然荷載有風(fēng)、雪、地震等不同的作用，以及結(jié)構(gòu)自重、灰分荷載、車輛荷載、家具荷載等各種力的作用，影響著高層建筑的安全穩(wěn)定。為了保證高層建筑的安全穩(wěn)定，有必要對(duì)這些影響因素進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析。特別是一些因素有變數(shù)，如風(fēng)荷載，樓層越高，建筑物承受的風(fēng)荷載越大。因此，在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，必須根據(jù)建筑高度考慮風(fēng)荷載因素的影響，使高層建筑更加安全穩(wěn)定。

2 設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)存在的問(wèn)題

2.1 抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題

我國(guó)大部分地區(qū)不位于地震帶上，地震災(zāi)害發(fā)生的頻率也不太高，但在高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮地震因素。目前，地震仍是影響高層建筑的主要因素之一。高層建筑與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一定的區(qū)別，但有些高層設(shè)計(jì)師將高層建筑等同于常規(guī)高層建筑，將常規(guī)高層建筑的設(shè)計(jì)模式應(yīng)用于高層建筑，這必然會(huì)引起高層建筑的安全穩(wěn)定問(wèn)題。高層建筑結(jié)構(gòu)具有承載復(fù)雜性。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須考慮這一因素，以保證高層建筑結(jié)構(gòu)的安全。在此基礎(chǔ)上，對(duì)高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)。

2.2 消防設(shè)計(jì)問(wèn)題

在一些高層建筑中，防火設(shè)計(jì)質(zhì)量不高，忽視了關(guān)鍵問(wèn)題，材料劃分不清，導(dǎo)致易燃材料和不易燃材料防護(hù)措施雷同。如果出現(xiàn)問(wèn)題，易燃物很難采取有效措施，也會(huì)導(dǎo)致火勢(shì)蔓延，增加風(fēng)險(xiǎn)。二是高層建筑疏散出入口設(shè)計(jì)。無(wú)論發(fā)生什么災(zāi)害，重點(diǎn)疏散出入口設(shè)計(jì)仍存在缺陷。一旦發(fā)生火災(zāi)，切斷電源，電梯不能使用。高層建筑用戶如何逃生？這是高層建筑原設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題。對(duì)地下車庫(kù)和地上建筑的排煙系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是十分必要的。在消防通道建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)預(yù)留較大的疏散空間，為人員逃生提供充分的條件。

2.3 抗風(fēng)設(shè)計(jì)問(wèn)題

在高層建筑設(shè)計(jì)中，風(fēng)荷載是一個(gè)比較突出的問(wèn)題。隨著樓層的增加，風(fēng)荷載的重量也隨之增加，給高層建筑帶來(lái)不穩(wěn)定。目前，高層建筑設(shè)計(jì)普遍采用高層建筑的設(shè)計(jì)理念，導(dǎo)致高層建筑設(shè)計(jì)中不能考慮氣動(dòng)效應(yīng)的特點(diǎn)。在風(fēng)荷載作用下，安全隱患增大，超高層建筑風(fēng)險(xiǎn)增大。

3 如何優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 加強(qiáng)抗震功能

建筑潛力必須建立在安全的基礎(chǔ)上，才能為人們提供服務(wù)。因此，必須加強(qiáng)高層建筑的抗日功能，提高高層建筑的安全性。在高層建筑的設(shè)計(jì)中不僅要注意這一點(diǎn)，而且可以采用多種方法來(lái)提高高層建筑的抗日效果。例如可以采用鋼結(jié)構(gòu)，與混合結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)重量輕，可以減少地震對(duì)建筑物的破壞，提高高層建筑的安全性。根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，高層建筑還可增設(shè)一定數(shù)量的鋼筋作為支撐點(diǎn)，提高其支撐能力，以便更好地應(yīng)對(duì)各種災(zāi)害。

3.2 提高消防設(shè)計(jì)水平

在高層建筑的設(shè)計(jì)中，必須注重對(duì)消防安全的分析，使消防結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠?yàn)檎麄€(gè)建筑的安全提供服務(wù)。首先，對(duì)影響超高層建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素進(jìn)行了綜合分析，即超高層建筑的所有設(shè)計(jì)均能符合國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范，并能在合理合法的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其次，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)消防環(huán)節(jié)的分析，結(jié)合高層建筑的具體特點(diǎn)，設(shè)計(jì)完善的消防環(huán)節(jié)，確保超高層建筑的安全。最后，通過(guò)對(duì)高層建筑使用易燃材料的分析，對(duì)模擬火災(zāi)場(chǎng)景下的安全管理要求進(jìn)行了評(píng)估和檢查，全面落實(shí)了消防安全理念，實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)的預(yù)防和控制工作，并保證各消防設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)均在建筑排煙系統(tǒng)建設(shè)的要求范圍內(nèi)，促進(jìn)高層建筑消防環(huán)節(jié)的優(yōu)化。

3.3 加強(qiáng)抗風(fēng)性設(shè)計(jì)

高層建筑最重要的考慮因素之一是抗風(fēng)險(xiǎn)。由于超高層建筑層高較大，受風(fēng)的影響較大，將產(chǎn)生不同的風(fēng)荷載。因此，在高層建筑的設(shè)計(jì)中，一定要把握建筑的抗風(fēng)性，特別是高層建筑的頂部，要注意和重視，因?yàn)楦邔咏ㄖ捻敳渴浅惺茱L(fēng)壓最大的地方，所以需要用其他方法來(lái)幫助建筑提高抗風(fēng)性。通過(guò)加強(qiáng)梁柱或加固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以提高高層建筑的抗風(fēng)性能。在設(shè)計(jì)初期，根據(jù)高層建筑的具體情況，結(jié)合當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)壓指標(biāo)，設(shè)計(jì)風(fēng)壓規(guī)范圖，并對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，即可進(jìn)行高層建筑的抗風(fēng)設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)今時(shí)代，高層建筑已成為必然的發(fā)展趨勢(shì)，也受到越來(lái)越多的關(guān)注。在保證高層建筑安全性能的基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮滿足人們舒適、美觀的要求。因此，在高層建筑設(shè)計(jì)中，要貫穿以人為本的核心理念，堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)的原則，注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足人們的需求，促進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)的和諧發(fā)展。