对高层建筑的设计相关问题

【摘 要】随着我国城市建设进入快速发展阶段,高层建筑也逐渐成为人们日益关注的焦点,对于解决城市土地和空间短缺问题,实现城市的现代化发展,具有重要的意义.我国高层建筑发展尚处于初级阶段,高层建筑设计还存在着很多不足,需要改善和提高.本文结合实际的工作经验,对当前高层建筑设计的现状进行了分析,针对问题分析了高层建筑设计的要点,以期促进现代高层建筑设计的发展.

【关 键 词】高层建筑；设计；要点分析

高层建筑是城市现代化建设的重要标志,是实现城市资源高效利用和土地资源节约的重要措施.我国城市对高层建筑的需求随着经济建设的不但发展而不断提高,在当前形势下对高层建筑设计的相关问题进行研究,具有重要的实践指导意义.

一、高层建筑设计概述

现代城市建设由于人口密度的不断增大和建筑用地的减少,导致城市建筑不得不向更高的空间发展,高层建筑,既是指占地面积下,建筑面积大和集约化程度高的现代化建筑,可以有效的实现城市资源的高效利用.近年来,随着我国经济的快速发展,对高层建筑的需求不断增加,高层建筑发展的同时,由于设计不合理所导致的防火问题、质量问题、高能耗问题和城市热岛问题等,对城市的发展造成了负面的影响,成为高层建筑设计发展必须面对的问题.在当前形势下,高层建筑设计需要通过设计理念的更新、设计水平的提升和经验的总结,实现对高层建筑防风设计、抗震设计、消防安全设计和节能设计等各个方面的水平的提升,以保证高层建筑安全、可靠的发展.

二、高层建筑的设计特点分析

1.高层建筑结构受力分析

受力是建筑结构的首要任务,在高层建筑中的表现更为突出.高层建筑由大量的构件组成,建筑自重和其他重量都需要建筑结构进行承担和传递到地面.高层建筑的受力包含竖向和横向两个方面的受力,在竖向上,建筑重量所引起的轴力和弯矩数值与建筑的高度成正比,一般变化较小；横向上,荷载所产生的倾覆力矩和轴力与建筑的高度的两次方成正比,容易受到风力或者地震等的影响产生较大幅度的变化,从而导致高层建筑出现侧向的位移,是结构设计需要特别注意的问题.

2.高层建筑的扭曲破坏和轴向变形问题

高层建筑的轴向变形和扭转破坏,既是由于上述的建筑水平和竖向两方面的受力因素决定的.在高层建筑中,竖向的荷载很大,这会导致较大的轴向变形问题,导致连系梁等构件出现竖向的变形,存在不安全因素；在水平方向,高层建筑受到风力和地震等的作用后产生的很大的受力的变动,容易导致扭转破坏问题.因此,高层建筑结构设计要求建筑结构的几何中心、结构重心和刚度中心三个中心点交汇于一处,保证建筑结构安全.

3.高层建筑结构的延伸性设计

延伸性是指高层建筑在受到最大的承载力时所表现出的变形能力,如在抗震的设计中利用建筑结构的延伸性吸收地震带来的受力,防治建筑出现结构破坏.现代高层建筑的结构不但复杂,高度也不但增加,做好其结构的延伸性设计,是保证高层建筑在受到大风或者地震等外力作用时的建筑安全重要保障.

三、高层建筑设计的要点和应该注意的问题

高层建筑作为城市空间的重要组成部分,要注意高层建筑与城市空间之间的协调统一.高层建筑是城市的轮廓线,应该注意高层建筑之间的高度协调和距离协调,避免其互相干扰,形成和谐和城市天际线；单栋的高层建筑宜选择在道路交汇或者拐弯处,丰富城市空间；高层建筑之间要做好整体统一,避免彼此之间失去联系导致向心凝聚力的缺失；高层建筑的顶部装饰应减少雷同,增强轮廓的线条美感；高层建筑设计应该考虑到城市街道、整体尺度、近人尺度等的协调,实现高层建筑与城市空间之间的有机结合.

高层建筑基础埋深设计,是增强高层建筑抗风和抗震性能的有效保障.基础埋深可以提高有效的提高高层建筑的地基承载力,因为随着地基埋深的不但增加,地基修正后的承载力也随之增加,满足现代高层建筑对地基承载能力的高要求；基础埋深有利于高层建筑整体结构的稳定,合理的地下室设计,可以有效的增加高层建筑结构的整体稳定性,特别对于高层建筑上部结构的稳定性具有重要作用.地下室外墙的施工要采用钢筋硷墙,顶板厚度的选择应该在160mm以上,保证地下室具有很强的刚度.此外,地下室外墙周边的土层也应该进行相应的处理,保证其能够为建筑提供侧向的约束.采用地下室设计进行埋深设计,可以有效的保证高层建筑结构稳定和防止结构变形,提高地基的整体荷载能力.

现代高层建筑的高度不断升高,建筑上部风力和空气流动以及地震等外界作用对其稳定性和安全性的影响也随之加强,高层建筑设计需要做好抗风设计,保证建筑物的安全.高层建筑由于高度和自身重量的原因,会在水平方向出现很大的荷载,当建筑物受到大风等外力作业时,水平方向的荷载与风力作用相结合,会对建筑物结构产生很大的危害,出现墙体的破裂等严重的问题.加强抗风设计需要通过加强基础设计和阻尼减震设计来实现.基础设计既是指做好地下室桩基的设计和建设,选择合适的埋深和基础形式以及对基础周边地基做好砂石加固处理；阻尼减震设计既是指在建筑物顶端使用高收缩性的阻尼装置实现对风力的吸收和消耗,采用梁柱和剪力墙等减少风力作用,实现抗风抗震的效果.

4.消防安全设计

消防设计是现代建筑预防火灾,减少火灾危害的重要措施.高层建筑由于其过高的高度,对消防设计提出了严峻的挑战,火灾的易蔓延性和疏散时间长,是高层建筑消防设计的难点之一.消防安全设计,应该根据高层建筑的结构特点对防火间隔进行准确的计算；优化消防疏散设计,减少由于其垂直状态带来的时间过长问题；减少对易燃建筑材料的使用；设置避难间或者避难层；做好隔离层的设计,对公共空间和单位内部空间的隔断做好控制,可以起到抑制火灾蔓延的作用；做好排烟系统设计,减少火灾危害.

5.高层建筑电气设计

高层建筑的电气设计重点主要包括有配电设计、消防电源设计、应急照明设计和电梯的设计.配电的设计必须采用双电源设计,即供电电源来自于两个不同的电场,或者来自不同区域的变电站或者选择设置自备发电设备,双电源设计是为了保证当一个供电来源出现故障时,可以选用另一个电源作为代替,保证高层建筑的正常运转.应急照明系统是高层建筑消防安全的有效保证,是为了保证人们在火灾、断电等极端情况下可以进行照明,方便人们进行疏散或者进入避难场所.应急照明的设计应该以人性化和实效性为原则,一般在消防楼梯、消防控制室、消防器材、电源室、水泵室等消防重点位置进行安装,保证醒目和正确.电梯是现代高层建筑的必备结构,对其设计要保证其满足高层建筑较大的人流量和使用安全,保证高层建筑安全运行.

6.高层建筑节能设计

高层建筑在实现城市资源高效利用的集约化效果的同时,其所带来的高能耗问题也日益受到人们的关注.首先,要合理的规划建筑的布局和设计建筑物外形,保证建筑物最大限度的接收自然光的照射以减少照明系统用电消耗；合理安排建筑间距保证通风效果；最大限度减少建筑物表面结构,减少建筑物内部温度与外部空气之间的交换.其次,做好建筑外墙保温设计,建筑外墙保温是建设建筑使用能源的重要技术,采用双层幕墙或者保温材料等实现建筑物保温,减少冬季和夏季高层建筑对空调的依赖；最后,做好建筑物的门窗设计,高层建筑的表面积大,建筑物上部受到大风等气候变化的影响,良好的门窗设计可以实现建筑物的密闭性,减少外界环境变化对建筑物内部环境带来的影响.

四、总结

高层建筑是城市现代化建设的产物,是现代城市建设的重要标志.我国高层建筑的发展尚处于初级阶段,需要对高层建筑设计加强研究,提高技术和不断总结经验,以促进高层建筑的健康发展.