高层建筑设计的安全性影响因素与原则问题

李秋玲+李晓蕾

【摘要】改革开放以来，随着我国的社会主义现代化建设的不断进步，城市化水平越来越高。然而随着城市人口的不断增加以及城市土地资源的紧张，现代城市化建设化已经远远不能满足急剧膨胀的城市人口的需求。因此城市建设对高层建筑的要求也越来越高，而高层建筑也源源不断的在城市中崛起。高层建筑有其自身的特点，其设计的首要问题是安全性问题，本文将就高层建筑设计的安全性问题进行探讨，并提出相关有效措施。

【关键词】高层建筑；建筑设计；安全性问题

【Abstract】Since the reform and opening up， with the continuous progress of China's socialist modernization， the level of urbanization is getting higher and higher. However， with the increasing population of cities and the tension of urban land resources， modern urbanization has been far from being able to meet the needs of the rapidly expanding urban population. So the requirements of urban construction on high-rise buildings are also getting higher and higher， and high-rise buildings are also rising in the city. High-rise buildings have their own characteristics， the design of the primary problem is the security issues， this article will be high-rise building design security issues to explore and put forward relevant effective measures.

【Key words】High - rise buildings；Architectural design；Safety issues

随着我国城市建设的不断加快，城市中建筑物的数量逐年增多。近年来我国的房价高居不下，开发商不断追求高容积率，在此形势下，为了提高建筑物居住环境质量和建筑物的吸引力，高层建筑应运而生，它具有高度大、容量高等优点，能较好地满足日益增长的城市化需求，逐渐成为城市建筑发展的主流趋势，同时也对高层建筑设计提出了更高的要求。相对于多层建筑，高层建筑在建筑结构设计、功能设计、安全性及经济可行性分析方面有其自身的特点，导致其设计过程中存在诸多问题，其首要问题便是安全性问题。

1. 高层建筑安全设计的主要特点

高层建筑因其高度和层数明显增加，不仅要承受竖向重力荷载，还要承受大自然水平向的风力和地震力，相对于低层建筑高层建筑在抗力方面存在着更高的要求。在建筑设计的方案阶段就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。高层建筑侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多，其安全行问题更加突出，问题严重时会威胁到人们的财产生命安全。因此高层建筑在专业程度上要求更高，并且在专业中的地位更加重要。高层建筑的消防安全和防护安全问题也十分突出，应合理地布置建筑平面和总平面，合理布置安全疏散路线，完善火灾自救系统设计。

2. 高层建筑安全性设计的基本原则

2.1 结构设计原则。

高层建筑物的结构是设计环节中重点考虑的内容，设计师需要从多个层面和角度来考虑建筑结构的影响因素，并通过综合分析来选择最佳的结构设计方案。例如，设计师与考虑高层建筑物抵抗暴风、地震等自然灾害的能力，合理确定建筑物的高度、宽度，以保证高层建筑稳定。在立體结构上，应保证各楼层结构统一。如果高层各楼层结构不一致，剧烈变动时，建筑物会出现受力不均匀情况而引发严重后果。建筑设计师在合理设计建筑结构时，应注意结构创新，积极采用新型且稳定性较高的结构，如圆锥形结构等。

2.2 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）高层建筑防护安全问题十分突出，应重视台阶、楼梯、坡道、栏杆的安全防护设计，防止高空坠物伤人等。

3. 高层建筑安全性设计存在的基本问题

3.1 结构抗震安全问题。

高层建筑承受着较大的水平向的风力和地震力等侧向荷载，与竖向荷载相比，侧向荷载对建筑物的效应不是线性增加的，而随建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有条件相同时，在风荷载作用下，建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比，而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比，地震的作用效应更加明显。因此，在高层建筑设计中，如何提高高层建筑的抗震性，成为建筑设计中的一个核心问题，尽量减小外形不规则、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，平面长度过长等对抗震不利的平面布置形式。

3.2 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。

3.3 電气安全问题。

高层建筑的电气安全问题主要分为四个方面，一是消防电源与配电问题，要求供电电源来自不同发电厂或不同的区域变电站，以保证突发事件时供电及时解决。二是应急照明问题，高层建筑发生火灾或者其他突发状况时事故照明要正常。三是高层建筑的电梯安装问题，电梯的位置设置要合理，电梯运行过程中噪音不应太大，且最大荷载量应符合高层建筑的需要，方便快捷。四是高层建筑的防雷击问题，应本着“整体防御、综合治理、多重保护、突出重点”的原则，从结构设计上做好防雷工作。高层建筑的顶端是防雷设计的重点，可以安装避雷针、避雷网或者避雷带等。同时要利用建筑中的钢筋作接地装置，建筑周围也要做避雷带，内部金属物体也要接地。

4. 结束语

随着高层建筑设计的不断发展，高层建筑的设计安全问题在建筑行业已越来越被重视。对其问题的研究需要设计者和技术工作者不断总结经验和努力创新，要求设计师树立正确的责任感，从安全原则出发，谨慎处理设计中的各项安全问题。，保证高层建筑的质量和人们的生命财产安全。

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[文章编号]1619-2737（2017）07-18-617