探析超高层建筑设计中存在的问题及对策

摘要：随着社会的不断进步，城市化进程在逐步加快的同时，建筑行业的发展也发生了很大的变化。而随着城市建筑用地的大幅减少，现代建筑开始朝向高层及超高层方向发展，这也成为了改善城市形象的一道靓丽的风景线。由于超高层建筑的高度不断增加，其结构形式也在不断发生变化，这对于建筑整体设计提出了更高的要求。基于此，文中笔者在论述了高层建筑的主要设计特点的基础上对当前超高层建筑在结构设计中存在的问题展开分析，并针对这些问题给出了相应的控制措施，以期能够与各同行之间相互参考借鉴，实现共同进步。

关键词：超高层建筑、建筑设计、问题

中图分类号：TU2文献标识码： A

一、前言

现如今，在城市发展的同时，随着超高层建筑的不断涌现，超高层建筑已经成为城市形象的标志性建筑，但由于超高层建筑过分追求其美观度及个性化，在其结构设计上难免出现一些偏差，进而导致超高层建筑存在一定的安全隐患。因此，加强对超高层建筑设计的研究力度，对保证超高层建筑设计的稳定非常具有意义。

二、高层建筑设计的论述

高层建筑的建筑设计对于一个城市而言是非常重要的，很多高层建筑往往是一座城市的象征，具有城市的代表性，例如美国芝加哥西尔斯大厦等。同时高层建筑也会反映一个城市的经济发展水平和现代化程度。对于高层建筑来说，选择合理的造型至关重要，因为其体量、高度巨大，且是城市的有机组成部分，对城市的形象和发展有很大影响。21世纪以来，随着我国钢筋混凝土高层建筑的飞速发展和当代科学技术的不断进步，高层建筑的建筑设计问题日益凸显，从基本的框架到建筑构造以及高层的叠加，每层都会存在诸多的设计问题尚待解决，这些问题会严重威胁到人们的财产生命安全。

图1：世界上最高建筑美国芝加哥西尔斯大厦之一

三、高层建筑的主要设计特点

高层建筑的主要特征是不仅要承受在垂直方向上的重力负荷，还要承受大自然环境的风力水平压力，同时高层建筑在抗震方面也要求有一定的抵抗力，相对于低层建筑高层建筑在这些方面的要求要高得多。其次随着高层建筑的高度增加，其水平位移也会越来越大，如果水平位移达到一定的程度就会对整个建筑物的安全性构成威胁。高层建筑的建筑设计相对于低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。不同的建筑类型和高度等都对结构体系的选择产生影响，关系到整个建筑的平面布局、立体形态、管道机电和施工技术等，在工程造价和施工时间上都会有一定的要求。

四、高层建筑结构设计中存在的问题

1、高层建筑结构设计不合理

在目前一些高层建筑结构设计中，过分地追求美观度和个性化，从而忽略了其设计的科学性和合理性。同时高层建筑的结构设计是多种多样的。但是在选择过程中存在一定的不合理性。另外在高层建筑的整体结构设计中，要注重考虑水平载荷中的风荷载以及地震作用，做好抗震设防系统，以能够提高建筑安全性，但是在实际建筑结构设计中，还存在对这些问题不注重问题，考虑不全面问题，从而导致高层建筑存在一定的安全隐患。

表1：高层建筑结构设计中风荷载和地震考虑标准

2、没有处理好高层建筑结构的均衡关系

高层建筑结构在布局时还应把握高层建筑的整体尺度、城市和街道尺度、细部尺度。一个造型完美的高层建筑必须很好地均衡主体、裙房和顶部的尺度关系。高层建筑是城市形态的关键因素和重要景点，因此要规划好城市的结构中高层建筑的位置，以及高层建筑与城市街道的关系，保证高层建筑不能对街道行人和正常活动造成影响，也不能造成视觉上的影响。目前高层建筑在这一方面还具有一定的薄弱性，没有处理好高层建筑结构的均衡关系。

3、高层建筑结构设计对其受力情况和水平荷载的考虑不够完善

在高层建筑结构设计中，其高度不同，那么其受力情况也就不同，其水平荷载跟竖向荷载共同作用，是对高层建筑整体设计效果进行控制的主要因素。但是随着建筑高度的不断增加，其侧向位移增加的速度也越来越快，底部弯矩也随之加大，其侧向变形过度会导致其结构在横向荷载下，附加应力明显增加，从而引起了填充墙的出现；导致电梯轨道以及装修等服务设施，出现变形或者裂缝问题，严重危及了高层建筑结构的正常使用和耐久性。

五、高层建筑中的建筑设计问题及其对策

1、高层建筑整体设计探析

（1）主体设计

当代高层建筑设计中的一个全新的要求就是实现建筑本身的生态节能，这就要求对建筑本身主体的裙房部分加强设计，裙房的设计对高层建筑周围街道的人性化空间的创造等有很大影响。对裙房的设计不仅要注重人性化，更要注重形式的多样性；

（2）处理手法上的巧妙运用

高层建筑的实际建筑设计阶段，高层建筑的塔楼设计并不能有很大的变化空间，但是可以从底层部分入手运用一些巧妙地处理进行空间上的拓展，通常都是采用入口缩进和底层架空等手段进行设计。

2、高层建筑中的分类建筑设计探析

（1）底层入口设计

底层入口相对来说很重要，在北方地区，高层建筑的底层入口在设计上首先应该避开地域内的冬季迎面风，保证冬季的底层温度。而在我国的南方地区，一定要保证底层入口设计的通风散热，因为南方的夏季较为炎热，可采用局部或全部架空的方式避免对通风的阻碍。

（2）建筑围护设计

一般来说大部分人在高处都会有一定的恐惧心理，尤其在高层建筑上。在高层建筑的设计中一定要注重护栏的设计，可以给人以安全感。同时，高层建筑的窗户设计也要注意高处风压问题，高处风压过大会对窗户开关造成一定影响，所以外窗设计可采用推拉的启闭方式以避免人们开关窗时的恐惧心理。

（3）服务设施设计

高层建筑在设计初期要充分考虑到建筑的服务设施，这对高层建筑的整体感觉非常重要。首先在底层入口处要设置值班室，方便对出入人员的管理，其中要配置先进的夜间电梯紧急呼叫装置以及公用电话等，还要有特定的停车处和分户信箱。

3、高层建筑设计中的安全问题探析

（1）高层建筑的防火问题

防火问题对于大多数建筑尤其是高层建筑来说异常重要，建筑设计师要对防火问题的设计进行加强。首先高层建筑的总体布局要保证安全通畅，出现紧急情况时能确保人员的疏散及时，采光设备和紧急照明设备要有保障。其次要有合理的防火分区，高层建筑楼道内的消防器械和疏散通道要分区合理，消火栓的位置要照顾到整个楼层。

（2）电气的问题

高层建筑的电气问题主要分为三个方面，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。

（3）防雷击问题

防雷击问题也是高层建筑设计的重点，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做接地装置，建筑周围也要做避雷带，内部金属物体也要接地。

六、结语

综上所述，随着社会的不断发展，时代的不断进步，建筑行业在发展的同时一定要做好建筑结构设计工作，加强对建筑整体设计的研究力度，同时，相关工作人员还应加强自身工作经验的总结，努力创新，确保超高层建筑设计的完善，保证高层建筑的质量和人们的生命财产安全。

参考文献：

[1] 党杰 尹尼：《超高层建筑设计――上海环球金融中心》，《建筑学报》，2009年07期

[2] 萧泽筠：《对高层建筑设计要点的探讨分析》，《四川建材》，2009年06期

[3] 黄志刚 陈瑶：《结构与设计在超高层新技术中的体现》，《山西科技》，2009年06期