高层建筑设计的现状与对策探讨

聂延博

（中联西北工程设计研究院有限公司，陕西 西安 710000）

0 引言

如今，我国经济迅猛发展，高层建筑的房屋高度以及结构体系的发展与科学技术、经济以及材料科学的发展有着非常紧密的关系。近年来。我国对城市形象以及土地使用的要求的变更，再就是我国对高层建筑关键性技术的控制力度，在很多城市当中高层建筑已经非常的常见，这就使得高层建筑的设计问题逐渐的引起人们的重视。建筑行业也随着经济的发展而高度发展，高层建筑已经成为城市的主角，因此人们在高层建筑设计方面需要做出巨大的思考以及突破。高层建筑的设计工作是尤为重要的，为了能够将高层建筑的稳定性、安全性以及抗震性能提升上来，就需要将设计工作放在重中之重[1]。在对高层建筑进行设计的时候，需要确保设计方案的优良、设计简图以及分析计算结果的合理性，而且在设计的过程当中，需要把整个建筑工程的施工环节充分的考虑进去，这样才能够在一定程度上保障整个建筑工程的施工质量和效率。

1 高层建筑设计特点

1.1 水平荷载特点

在对高层建筑进行设计时，一个非常重要的环节就是水平荷载的设计，主要从两个方面来对其进行设计特点的分析：首先是高层建筑自身重要与其承受荷载作用与竖向构件当中，建筑物荷载导致的弯矩、轴力数据以及建筑高度一次方是成正比的关系；其次，对于特定的高层建筑物，它的竖向的荷载能力是一个定值，但是在水平荷载数据看来，跟随建筑物动力特性变化而变化的特点[2]。

1.2 轴向变形特点

在高层建筑物当中，其竖向荷载的数据相对来说是比较大的，所以竖向荷载的变化会减少连续梁中间制作出负弯矩值，进而使得建筑物端支座负弯矩值以及跨中正弯矩值变大。在对高层建筑进行设计的时候，需要根据轴向变形的情况来对相关的数值进行计算，而且对预制构件的下料长度数值也需要进行详细调整。

2 高层建筑设计的原则

2.1 合理的简图设计

在对高层建筑进行设计的时候，最重要的就是简图设计，简图设计的要求相对来说也比较高。在利用简图进行设计时需要有精确的数据作为支撑，如果数据有误差，就会使得设计出现一定的偏差，不合理。所以，在对其进行设计以前需要对项目场地进行详细的勘察，保证数据的精确性，将简图设计的合理性提升上来，同时也能够为后续的施工提供良好的数据支撑以及依据[3]。图1 为高层建筑简图设计。

图1 高层建筑简图设计

2.2 合理的基础结构设计

高层建筑施工的重要依据就是基础结构的设计，基础结构对于建筑结构的稳定性以及安全性有着非常重要的作用。在对其进行设计以前，不仅仅需要对周边的环境、地质条件以及水文情况进行勘探以及分析，更需要对周边的建筑影响因素进行总结，然后选择出最为合理地、可行性比较高的设计方案。

3 高层建筑设计中存在的问题

3.1 建筑高度设计问题

有很多建筑企业，为了获取更多的经济效益，会对原有的建筑设计的高度进行一定的调整，这样一来就会使得建筑设计的高度比较高，不符合相关的标准。同时，如果建筑高度比较高的话，建筑的竖向负荷力就会相应的变大，如果基地的最大承载力度超出了竖向荷载能够承受的范围，可能会存在比较大的安全隐患。另外，如果建筑的高度超出标准，那高层建筑楼的抗震能力也会相应的减弱，自然灾害的抵抗能力也会降低[4]。

3.2 防火安全问题

如今，我国高层建筑的防火设计依旧存在较多问题，像消防布局不合理、防火管理意识薄弱以及防火施工等问题。在正常情况下，高层建筑一般会设计自动灭火系统以及火灾自动报警系统，如果发生火灾，这些事故都是相互联系的。但是，有很多高层建筑因为长时间不使用这些防火系统，就是使得这些系统折旧，有的系统甚至已经被破损，相关的管理人员对于火灾系统的管理以及维护并不是很重视，这样一来防火系统就不能够充分的发挥其作用。图2 为高层建筑防火系统。

图2 高层建筑防火系统

3.3 建筑结构扭转问题

在对高层建筑结构进行设计的时候，正常情况下会涉及质量中心、几何中心自己刚度中心，在对其进行设计的时候必须要保证三心的协调与统一，这样才能够将建筑结构的设计目标实现。但是如今仍旧有很多建筑设计单位不能够保证三心的协调统一，而且高层建筑又会受到水平力的影响，这样一来就会使得高层建筑出现扭转的问题，对高层建筑的质量以及安全都会产生严重的威胁[5]。

3.4 给排水消防设计问题

首先，我们对高层建筑当中的水管网试压问题进行了分析。在排水系统当中最为重要的一部分就是消防给水管网，如果在给水管网当中，其设计的水压达不到规范标准，以后的排水系统就没有办法正常进行，这样一来就会发生试压问题，如果情况比较严重的话就会对高层建筑的给水系统的正常运行产生严重的影响。再就是对消防电梯的设计问题进行了分析，有很多高层建筑的消防电梯存在一系列的设计问题，就像排烟口的安装位置不合理、利用客梯代替消防电梯等等，这样就使得高层建筑的消防电梯不能够进行有效的规划。如果高层建筑当中发生了火灾，因为排烟口位置的不当就会使得烟气的走向和疏散的方向一致，对居民的疏散造成严重的影响，对消防安全造成极为不利的影响。图3 为高层建筑的给排水系统。

图3 高层建筑的给排水系统

3.5 抗风设计问题

高层建筑需要充分的考虑抗风设计的问题，特别是一些风力级数比较高的城市，刮风天气尤为频繁，这样就会影响高层建筑的整体的结构。高层建筑与多层建筑相比较，楼层高度比较高，可以改变风的流动性，在建筑设计时受到玻璃幕墙以及钢架结构的影响，就会使得高层建筑的结构刚度比较小，如果没有对风力以及建筑的抗风力度进行合理地推算，就会导致高层建筑的墙体、支撑结构以及装饰物受到风力作用的影响，进而对高层建筑的整体性能产生一定的影响。

4 高层建筑设计问题的解决对策

4.1 加强建筑高度审查力度，合理调整其受力性能

想要解决高层建筑设计高度过高的问题，首先，需要站在监管部门的角度对其进行分析，要对区域高层建筑设计高度的审核以及监管进行加强，在相关部门审核通过以后才能够进行施工。其次，为了在一定程度上避免一些建筑企业私自更改设计的高度，需要不定期的对高层建筑的施工进行核查。最后，调整好高层建筑结构的嵌固端受力值，这样一来不仅仅能够保证高层建筑的嵌固端位置满足标准受力的需求，还能够满足高层建筑的抗震标准。就像在对嵌固端楼板进行设计的时候，可以加强对具体的设计工作的管理，与此同时注意上下楼层抗震等级的设计要保持一致。

4.2 提高高层建筑防火安全水平

高层建筑的相关设计单位需要建立比较完善的防火系统，怎样在发生火灾的时候有效的控制火势的发展，在最短的时间内将火扑灭，这是我们重点要解决的问题。所以，我们需要对防火系统进行完善。在对高层建筑的防火系统进行设计的过程中，需要将内部构件的防火性能放在重中之重的位置，就能够通过增添防火卷帘的措施，而且要定期的保证高层建筑配备的防火报警系统处于良好的状态。除此之外，高层建筑设计单位也不能忽视防火工程施工的检查工作，结合国家相关部门出台的，像《建筑内部装修设计防火规范》等，规章制度对消防技术的运用情况做好严格的监督，这样才能确保各项防火规章制度有效落实到位。

4.3 提高高层建筑结构基础设计水平

在对高层建筑的基础结构正式设计之前，相关的工作人员需要提前对当地的水文条件以及周围的环境做好调查工作，结合高层建筑功能的需求，把以上的调查数据作为建筑设计的依据，这样一来就能够在一定程度上满足实际高层建筑的y 需求。另外，在对高层建筑的基础进行设计的时候，要将建筑上部的结构类型分析作为重要的内容，对分析的结果进行参考，同时和高层建筑的荷载实际分布情况进行对比，从而采取一系列措施对高层建筑的基础类型、深度等各项数据进行确定，将其作为设计的基础。图4 为高层建筑基础设计。

图4 高层建筑基础设计

4.4 重视高层建筑排水消防设计关键点

在对高层建筑的给排水消防进行设计的过程中，设计人员一定要做好充足的准备，高层建筑给排水消防设计的要点主要在于数量，就像在高度超过100m 的建筑物当中，要对水枪的流量进行适当的调整，也需要对充实的水柱高度进行合理的推算；如果建筑物的高度小于100m，水枪充实水柱的高度应该控制在13m 左右[6]。除此之外，还要对排水消防栓的设计进行全方位的考虑，使得每一个环节都做好合理、高效，这样才能将排水消防系统的作用充分发挥出来。

4.5 抗风荷载作用

在对高层建筑进行设计的时候，需要充分的考虑当地的自然气候以及地址水文因素，对高层建筑的抗风荷载能力也要做好充分的计算。想要将建筑的抗风能力提升上来，就需要做好基础部分的设计以及施工。也可以通过提升原材料的使用质量以及等级来提升基础持力层的抗压能力。在对其进行设计的时候，要提升砂石等原材料的等级，与此同时加设构件提升整体结构的稳定性。再就是，需要对楼体的轮廓以及投影的面积进行优化设计，对区域的整体布局进行合理地搭配，也能够借助周边的绿化等辅助设施改变风向以及风荷载，降低风荷载对高层建筑楼体的影响。

5 结语

总而言之，建筑工程的质量、结构的稳定性以及安全性和高层建筑的设计有着直接的关系，所以在对其进行设计的时候，相关的设计人员需要有严谨、认真的态度，分析高层建筑设计中可能存在的问题，针对这些问题需要制定行之有效的解决措施以及方案。在对高层建筑进行设计以前，相关的设计人员需要投身于建筑场地，勘察周边的环境以及地质情况，为建筑设计工作提供可靠的数据支撑，同时也为后续工程的施工给予正确的指导以及规范。