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摘要:伴隨著社會(huì)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(duì)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(lái)越突出。而在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)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(wèn)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(duì)高層建筑設(shè)計(jì)中的安全設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)分析。
關(guān)鍵詞:高層建筑;安全設(shè)計(jì);安全措施
1高層建筑設(shè)計(jì)中安全設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)意義
(1)在高層建筑工程造價(jià)中,合適的安全設(shè)施設(shè)備所占比例相對(duì)較小,甚至不會(huì)對(duì)建筑工程造價(jià)造成影響,但是,安全設(shè)施設(shè)備的購(gòu)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(jì)的安全性,是確?,F(xiàn)代化建筑需求的重要措施,同時(shí)也是現(xiàn)代化建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)。(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(jì)的安全性,適當(dāng)增加安全設(shè)計(jì)投入力度,可以有效延長(zhǎng)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(jì)的安全性,直接影響著我國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)代化建筑設(shè)計(jì),加強(qiáng)對(duì)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(jì)的安全性與風(fēng)險(xiǎn)控制、施工安全控制息息相關(guān),而且都會(huì)直接導(dǎo)致工程額外成本明顯增加。所以,高層建筑設(shè)計(jì)的安全性對(duì)工程造價(jià)和質(zhì)量控制有著直接性影響。
2高層建筑設(shè)計(jì)中的安全設(shè)計(jì)問(wèn)題
2.1缺乏避難層
高層建筑造價(jià)成本比較高,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(lái),很容易導(dǎo)致在高層發(fā)生火災(zāi)的時(shí)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(shí)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(shí),高層建筑在外施救難度相對(duì)較大。在此形勢(shì)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(guó)部分高層建筑的避難層中防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(guò)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(shí),存在密度大、空地少等不良現(xiàn)象,這樣一來(lái)就會(huì)導(dǎo)致無(wú)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(chǎng),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(shí)消防車無(wú)法順利通過(guò),進(jìn)而還會(huì)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(duì)較高,其中集中供應(yīng)空調(diào)與冷熱水都會(huì)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(wèn)題相對(duì)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(duì)火場(chǎng)環(huán)境的時(shí)候,應(yīng)對(duì)反應(yīng)明顯不同,其中大多數(shù)疏散人員此時(shí)都會(huì)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(jì)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(jì)中安全設(shè)計(jì)建議
3.1堅(jiān)持三項(xiàng)原則,落實(shí)安全設(shè)計(jì)理念
在高層建筑設(shè)計(jì)中,為了進(jìn)一步落實(shí)安全設(shè)計(jì)理念,在安全設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)嚴(yán)格遵守三項(xiàng)原則,也就是計(jì)算簡(jiǎn)圖的適當(dāng)性,設(shè)計(jì)基礎(chǔ)方案的科學(xué)性,高層建筑方案的合理性。對(duì)此,在設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)全面做好各項(xiàng)工作。①遵守安全設(shè)計(jì)的計(jì)算簡(jiǎn)圖適當(dāng)性原則,需要嚴(yán)格控制計(jì)算中的誤差,盡量縮減計(jì)算誤差比重。在計(jì)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(jì)算誤差。②遵守安全設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)方案科學(xué)性原則,在制定方案的時(shí)候,設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)中地基的最大潛力對(duì)地基承載力的影響等等,通過(guò)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(jì)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(jì)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(wèn)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(jì)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(lái)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(jì)。目前在高層建筑施工過(guò)程中,大多數(shù)地基利用的都是天然地基。在此形勢(shì)下,設(shè)計(jì)人員需要對(duì)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(jì)方式方法,強(qiáng)化地基承載力。其中可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)深埋地基設(shè)計(jì)手段,增強(qiáng)地基穩(wěn)定性與堅(jiān)固性,或者通過(guò)人工修正完善地基,滿足建筑對(duì)地基承載力的相關(guān)要求。②合理設(shè)計(jì)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(jì)中,外墻大多數(shù)會(huì)設(shè)計(jì)成鋼筋混凝土墻結(jié)構(gòu)。在此環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)過(guò)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(jì)
我國(guó)相關(guān)部門在建筑規(guī)范中,明確規(guī)定長(zhǎng)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(jì)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(duì)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(jì)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(jì)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(jì)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(duì)高層建筑的安全性造成威脅。
3.4在安全設(shè)計(jì)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(jì)過(guò)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(jì)過(guò)程中,科學(xué)合理設(shè)計(jì)懸挑梁具有十分關(guān)鍵的現(xiàn)實(shí)意義。在懸挑梁設(shè)計(jì)中,科學(xué)計(jì)算并選擇建筑梁的具體高度,是確保建筑安全設(shè)計(jì)的重要因素。在安全設(shè)計(jì)過(guò)程中:①在計(jì)算梁高度時(shí),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(guò)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(jì)算時(shí),應(yīng)最大程度上降低誤差,并在計(jì)算結(jié)束之后,針對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算,有效防止在整個(gè)計(jì)算過(guò)程中由于誤差太大,直接影響懸挑梁的安全性。③在計(jì)算過(guò)程中,還需要對(duì)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(duì)懸挑梁的安全性有著直接性影響,因此在計(jì)算和設(shè)計(jì)梁高時(shí),設(shè)計(jì)師應(yīng)切實(shí)依據(jù)建筑物所在區(qū)域的地質(zhì)狀況,對(duì)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(jì),確保高層建筑設(shè)計(jì)的安全性
在高層建筑設(shè)計(jì)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(guó)家對(duì)高層建筑的抗震要求。在進(jìn)行安全設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)師則應(yīng)做好全過(guò)程工作。①在設(shè)計(jì)分析的時(shí)候,進(jìn)一步確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指數(shù)與國(guó)家建筑物抗震規(guī)定要求是否相符,一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)采取措施加以修正。②在設(shè)計(jì)之前,全面做好施工區(qū)域場(chǎng)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(dòng)參數(shù)等等。③在設(shè)計(jì)過(guò)程中,還需要詳細(xì)分析建筑的彈性與彈塑性計(jì)算工作,并采取有效的計(jì)算、審核途徑,對(duì)計(jì)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(jì)中,明確建筑結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),以及在建設(shè)過(guò)程中所需強(qiáng)化的重要部分,通過(guò)采取多元化設(shè)計(jì)方式,制定抗震性能設(shè)計(jì)對(duì)策。⑤想要對(duì)設(shè)計(jì)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(shí)候,設(shè)計(jì)人員需要對(duì)建筑構(gòu)件、模型、節(jié)點(diǎn)等做抗震試驗(yàn),從而為設(shè)計(jì)方案的有序?qū)嵤┑於▓?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4結(jié)語(yǔ)
總而言之,在現(xiàn)代化建筑行業(yè)的發(fā)展影響下,對(duì)高層建筑的安全設(shè)計(jì)進(jìn)行全面控制,直接影響著建筑工程質(zhì)量與造價(jià)等整個(gè)過(guò)程。所以,高層建筑安全設(shè)計(jì)人員需要具備較好的安全責(zé)任意識(shí),根據(jù)工程施工特性,在需要的時(shí)候,選擇高標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求,并充分考慮建筑的堅(jiān)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(lái)良好的綜合效益。同時(shí),還需從建筑體系、材料選擇、構(gòu)造、施工等各個(gè)階段,全方位確保建筑的安全性,以保證居民人身財(cái)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