高層建筑設(shè)計中安全設(shè)計問題思考
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摘要：伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)步與發(fā)展，城市人口規(guī)模不斷擴(kuò)大，使得居住條件日益緊張，由此城市居民對高層建筑要求也隨之提高，為了進(jìn)一步滿足城市居民的多元化住房需求，高層建筑的重要作用越來越突出。而在高層建筑設(shè)計過程中，首先要考慮的就是安全，以及維護(hù)和管理等，高層建筑在不斷演化過程中，形成了其自身的獨(dú)特風(fēng)格，高層建筑所需考慮的安全問題主要就是消防通道、配套設(shè)施、安全疏散等。據(jù)此，本文主要對高層建筑設(shè)計中的安全設(shè)計問題進(jìn)行了詳細(xì)分析。
關(guān)鍵詞：高層建筑；安全設(shè)計；安全措施
1高層建筑設(shè)計中安全設(shè)計的現(xiàn)實(shí)意義
（1）在高層建筑工程造價中，合適的安全設(shè)施設(shè)備所占比例相對較小，甚至不會對建筑工程造價造成影響，但是，安全設(shè)施設(shè)備的購買與安全性考慮，可以在很大程度上保證建筑工程綜合質(zhì)量。因此，提高建筑工程設(shè)計的安全性，是確保現(xiàn)代化建筑需求的重要措施，同時也是現(xiàn)代化建筑發(fā)展的必然趨勢。（2）現(xiàn)階段大部分建筑工程在提高結(jié)構(gòu)耐久性上的投入明顯不足，但是，保證建筑工程設(shè)計的安全性，適當(dāng)增加安全設(shè)計投入力度，可以有效延長建筑工程的使用壽命，大大降低工程整體工作量。（3）充分考慮高層建筑設(shè)計的安全性，直接影響著我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)代化建筑設(shè)計，加強(qiáng)對建筑材料和施工工藝水平的嚴(yán)格控制，都可以明顯提高建筑的安全性。（4）高層建筑設(shè)計的安全性與風(fēng)險控制、施工安全控制息息相關(guān)，而且都會直接導(dǎo)致工程額外成本明顯增加。所以，高層建筑設(shè)計的安全性對工程造價和質(zhì)量控制有著直接性影響。
2高層建筑設(shè)計中的安全設(shè)計問題
2.1缺乏避難層
高層建筑造價成本比較高，其結(jié)構(gòu)設(shè)計與住宅面積都需要充分考慮，但是，在建筑中避難層的設(shè)置卻并不完善，這樣一來，很容易導(dǎo)致在高層發(fā)生火災(zāi)的時候，由于缺乏避難所，導(dǎo)致居民的生命安全備受威脅。這主要是由于高層建筑在遇到突發(fā)火災(zāi)的時候，救援的消防云梯車根本不能達(dá)到其樓層高度，從而使得在發(fā)生火災(zāi)時，高層建筑在外施救難度相對較大。在此形勢下，居民只能依靠自身能力進(jìn)行自救。而在高層建筑合理設(shè)置避難層便可以有效解決這一難題，為居民自救提供有力幫助。然而現(xiàn)階段我國部分高層建筑的避難層中防煙系統(tǒng)設(shè)計嚴(yán)重缺乏合理性，主要是因?yàn)轱L(fēng)口位置不合理，導(dǎo)致煙氣經(jīng)過風(fēng)口流進(jìn)避難層。
2.2消防通道不健全
大多數(shù)高層建筑開發(fā)商為了獲得最大利益，在商用高層建筑建設(shè)時，存在密度大、空地少等不良現(xiàn)象，這樣一來就會導(dǎo)致無法合理設(shè)置消防通道，這一現(xiàn)象不只是商用建筑，高層住宅建筑中也比較突出。其中一些高層建筑中消防通道主要是以環(huán)形車道為主，部分車道不平坦，也未合理設(shè)置回車場，少數(shù)高層住宅建筑還設(shè)置了擋車柱，從而直接影響了安全疏散與火災(zāi)撲滅等工作，導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)時消防車無法順利通過，進(jìn)而還會阻礙居民安全疏散，造成火災(zāi)搶救工作備受影響。
2.3裝修及配套設(shè)施不全面
高層建筑建設(shè)要求相對較高，其中集中供應(yīng)空調(diào)與冷熱水都會造成建筑自身壓力明顯增大，而且部分建筑中的消火栓箱為了進(jìn)一步滿足建筑要求，追求美觀，將消火栓箱嵌入墻體內(nèi)部，導(dǎo)致墻體的耐火極值明顯下降。
2.4安全疏散問題相對突出
在高層建筑安全疏散方面主要包含兩大部分：①疏散人員自身素質(zhì)較差，其在面對火場環(huán)境的時候，應(yīng)對反應(yīng)明顯不同，其中大多數(shù)疏散人員此時都會發(fā)生容易混亂的現(xiàn)象；②開發(fā)商為了追求更多利益，在安全設(shè)計中存在一些不足，即疏散出口較少，總寬度與要求不符，樓梯間面積不足，自然通風(fēng)條件未充分考慮等等。
3高層建筑設(shè)計中安全設(shè)計建議
3.1堅持三項(xiàng)原則，落實(shí)安全設(shè)計理念
在高層建筑設(shè)計中，為了進(jìn)一步落實(shí)安全設(shè)計理念，在安全設(shè)計過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守三項(xiàng)原則，也就是計算簡圖的適當(dāng)性，設(shè)計基礎(chǔ)方案的科學(xué)性，高層建筑方案的合理性。對此，在設(shè)計過程中，應(yīng)全面做好各項(xiàng)工作。①遵守安全設(shè)計的計算簡圖適當(dāng)性原則，需要嚴(yán)格控制計算中的誤差，盡量縮減計算誤差比重。在計算完成之后，還需要有序開展驗(yàn)算與審核，有效避免出現(xiàn)計算誤差。②遵守安全設(shè)計的基礎(chǔ)方案科學(xué)性原則，在制定方案的時候，設(shè)計人員應(yīng)充分全面了解相關(guān)內(nèi)容，其中主要涉及整體設(shè)計方案中相鄰建筑施工條件與環(huán)境，建筑所在地區(qū)土體特性以及設(shè)計中地基的最大潛力對地基承載力的影響等等，通過詳細(xì)分析并深入探究相關(guān)因素，據(jù)此制定安全設(shè)計基礎(chǔ)方案才更加科學(xué)合理。③遵守高層建筑方案的合理性，設(shè)計人員應(yīng)提前分析方案的可行性與實(shí)用性，避免方案在建筑施工中遇到相關(guān)問題，導(dǎo)致難以順利實(shí)施，從而直接影響高層建筑的安全施工。
3.2完善基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，強(qiáng)化地基承載力
就高層建筑安全相關(guān)影響因素來講，建筑地基承載力的作用十分關(guān)鍵。只有做好相關(guān)各項(xiàng)工作，才能夠確保地基承載力的科學(xué)性與合理性。①做好天然地基加固設(shè)計。目前在高層建筑施工過程中，大多數(shù)地基利用的都是天然地基。在此形勢下，設(shè)計人員需要對天然地基的實(shí)際情況進(jìn)行綜合考察，并充分合理利用設(shè)計方式方法，強(qiáng)化地基承載力。其中可以在設(shè)計過程中通過深埋地基設(shè)計手段，增強(qiáng)地基穩(wěn)定性與堅固性，或者通過人工修正完善地基，滿足建筑對地基承載力的相關(guān)要求。②合理設(shè)計鋼筋混凝土墻。為了保證高層建筑地基承載力，在地下室設(shè)計中，外墻大多數(shù)會設(shè)計成鋼筋混凝土墻結(jié)構(gòu)。在此環(huán)節(jié)設(shè)計過程中，利用鋼筋混凝土墻結(jié)構(gòu)，不僅能夠確保地基外側(cè)層間剛度良好，而且還可以從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，有效提高建筑地基的穩(wěn)固性。③保證地下室設(shè)置的合理性。在高層建筑地下室設(shè)計過程中，合理設(shè)置地下室的承重與高度等相關(guān)因素，能夠在很大程度上提高建筑地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠性，而且科學(xué)設(shè)置地下室還能夠進(jìn)一步協(xié)調(diào)高層建筑的整體結(jié)構(gòu)，從而促使建筑安全結(jié)構(gòu)得以順利實(shí)現(xiàn)。
3.3充分利用剪力墻開洞方法，優(yōu)化建筑安全設(shè)計
我國相關(guān)部門在建筑規(guī)范中，明確規(guī)定長剪力墻最好開設(shè)洞口，并以高層建筑建設(shè)具體情況為依據(jù)，嚴(yán)格規(guī)定洞口開設(shè)的相關(guān)要求。在建筑安全設(shè)計中，根據(jù)剪力墻洞口沿著豎向水平排列布置要求，以及洞口分布和大小因素等，對剪力墻進(jìn)行劃分，主要分為五大類，即實(shí)體剪力墻、聯(lián)肢剪力墻、框支剪力墻、整體小開口剪力墻、多聯(lián)單獨(dú)剪力墻。在開洞設(shè)計環(huán)節(jié)，為了確保剪力墻的實(shí)際承載力與安全性、可靠性，在確保建筑質(zhì)量與實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定，即盡量縮減剪力墻洞口數(shù)量和面積，最好采取單排開洞方式作業(yè)，剪力墻開洞的位置應(yīng)該放置在墻體中間。以上設(shè)計要求主要目的是避免由于剪力墻洞口數(shù)量、面積、位置等相關(guān)因素對高層建筑的安全性造成威脅。
3.4在安全設(shè)計中，科學(xué)合理選定建筑梁的具體高度
在高層建筑安全設(shè)計過程中，懸挑梁的重要作用不可替代。因此，在高層建筑安全設(shè)計過程中，科學(xué)合理設(shè)計懸挑梁具有十分關(guān)鍵的現(xiàn)實(shí)意義。在懸挑梁設(shè)計中，科學(xué)計算并選擇建筑梁的具體高度，是確保建筑安全設(shè)計的重要因素。在安全設(shè)計過程中：①在計算梁高度時，應(yīng)充分考慮梁繞度的影響作用，適當(dāng)增加梁高指數(shù)，避免在建筑使用過程中掛梁由于繞度影響，造成變形，生成裂縫，從而影響高層建筑的安全性與穩(wěn)定性。②在計算時，應(yīng)最大程度上降低誤差，并在計算結(jié)束之后，針對結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算，有效防止在整個計算過程中由于誤差太大，直接影響懸挑梁的安全性。③在計算過程中，還需要對非水平地震在懸挑梁中的影響進(jìn)行全面考慮，這主要是由于非水平地震對懸挑梁的安全性有著直接性影響，因此在計算和設(shè)計梁高時，設(shè)計師應(yīng)切實(shí)依據(jù)建筑物所在區(qū)域的地質(zhì)狀況，對地震在懸挑梁安全中的影響作用進(jìn)行綜合考慮。
3.5進(jìn)一步加強(qiáng)抗震性能設(shè)計，確保高層建筑設(shè)計的安全性
在高層建筑設(shè)計中，想要保證建筑具備良好的抗震性能，必須全面考慮滿足國家對高層建筑的抗震要求。在進(jìn)行安全設(shè)計時，設(shè)計師則應(yīng)做好全過程工作。①在設(shè)計分析的時候，進(jìn)一步確定結(jié)構(gòu)設(shè)計指數(shù)與國家建筑物抗震規(guī)定要求是否相符，一旦發(fā)現(xiàn)問題，及時采取措施加以修正。②在設(shè)計之前，全面做好施工區(qū)域場地地質(zhì)條件和環(huán)境的調(diào)研工作，科學(xué)設(shè)置建筑物抗震設(shè)防類別與地震動參數(shù)等等。③在設(shè)計過程中，還需要詳細(xì)分析建筑的彈性與彈塑性計算工作，并采取有效的計算、審核途徑，對計算結(jié)果進(jìn)行判斷，確保其與相關(guān)建筑規(guī)定的安全性要求相符。④在建筑安全設(shè)計中，明確建筑結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，以及在建設(shè)過程中所需強(qiáng)化的重要部分，通過采取多元化設(shè)計方式，制定抗震性能設(shè)計對策。⑤想要對設(shè)計結(jié)構(gòu)與建筑抗震要求的符合程度做進(jìn)一步判定論證，在必要的時候，設(shè)計人員需要對建筑構(gòu)件、模型、節(jié)點(diǎn)等做抗震試驗(yàn)，從而為設(shè)計方案的有序?qū)嵤┑於▓詫?shí)的基礎(chǔ)。
4結(jié)語
總而言之，在現(xiàn)代化建筑行業(yè)的發(fā)展影響下，對高層建筑的安全設(shè)計進(jìn)行全面控制，直接影響著建筑工程質(zhì)量與造價等整個過程。所以，高層建筑安全設(shè)計人員需要具備較好的安全責(zé)任意識，根據(jù)工程施工特性，在需要的時候，選擇高標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求，并充分考慮建筑的堅固性與耐久性需求，在保證建筑工程安全與質(zhì)量的基礎(chǔ)上，為建設(shè)企業(yè)帶來良好的綜合效益。同時，還需從建筑體系、材料選擇、構(gòu)造、施工等各個階段，全方位確保建筑的安全性，以保證居民人身財產(chǎn)安全為根本。
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作者：劉寧 單位：延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院土木工程學(xué)院
