高层超限设计研究

随着城市化发展推进，人民从农村涌进城市，建筑高度也在不断刷新。中国的高层建筑兴建始于二十世纪初期，代表作有上海国际饭店22层。随后在二十世纪末期，全国各大城市均开始兴起“高楼大厦”来满足人民日益提高的居住要求。高層建筑的出现可以在土地资源锐减今天，节约居住用土地，保护其他用地。但如何有效保证高层超限设计的安全性成为社会关注热点之一[1-2]。

二、高层建筑的定义及特点

当建筑超过一定层数或高度是，被认定为高层建筑。在我国住宅建筑大于等于十层时为高层住宅，除住宅外其他民用建筑的建筑高度大于24m时为高层建筑[3]。

高层建筑与低层建筑相比，其占地面积小、层数多、高度高，因此竖向载荷较大，基底负荷较高，累加效应明显。同时高度的增加也会使水平载荷急剧增加，受地震作用和风力的影响十分明显。

高层建筑密集的人口还会加大火灾的发生概率，较高的楼高也会增加火灾救援的速度和难度。同时高楼层导致的消防供水压力也会影响火灾救援[4]。

三、高层超限设计现状设计难点

目前我国高层超限设计存在一味追求高度，极力修饰建筑外观而忽略内部结构设计，建筑安全性和功能性不高，节能意识不足[5]。

（1）高层建筑的抗震性

高层建筑的抗震设计是保障建筑安全的重要环节。目前我国很多超限高层建筑工程因追求独特的外形设计，这种不规则性导致设计人员在分析和设计高层建筑抗震作用是面临极大难度。此外，部分高层建筑抗震设计施工时无法保证采用有效的抗震材料，使得建筑的安全性无法保障。

（2）高层建筑的风致

对于高层超限工程，过高的高度会导致风致影响较大。若在高层超限设计时不考虑风致作用，则生活在高层的居民会产生不适感。目前我国部分高层建筑因未分析风载荷作用，使得高层居民在风级较大时产生不适的眩晕感，甚至会造成不必要的身体伤害。因此分析不同风级对于高层建筑的影响是十分必要的。

（3）高层建筑的消防

当前高层建筑功能多样，设计复杂，使得内部设计选用的装饰性可燃材料种类较多，在火灾发生时极易蔓延，威胁高层建筑内居民的生命安全。所以高层25ed498e2c7c339c1dcbd283b6f5ddb9建筑设计时如何做好防火安全设计也是一大难点。

四、优化高层建筑设计措施

高层建筑在设计时不能只最求利益最大化，而是应该保证居住和使用的舒适性，并保障建筑的安全性。

（1）高层建筑的抗震设计

高度的增加会使地震效应成倍发大，甚至导致建筑坍塌，造成不可挽回的生命和财产损失。因此采用科学有效的设计降低高层建筑的竖向载荷是十分必要的。设计者在设计高层建筑时应提前深入了解建筑所处地区的地震历史，并提前预见不同级别的地震可能造成的灾害力。高层建筑设计时应采用质量可靠地抗震施工材料，选用弹性结构构件，使其在小震中利用较好的弹性起到抗震作用。抗震设计时应重点高层建筑中防震能力较差的部分，加强其抗震设计，避免其成为地震发生时的薄弱地带。设计方案完成后还需要根据建筑的外形、特点、地域等条件进行不断的修改完善，提高设计方案的安全性。

（2）高层建筑的防风设计

虽然我国在对高层建筑超限审查时不考虑风荷载的影响作用，但由于高层超限建筑高度较高，风致作用会被放大，因此在设计时应分析考虑风致作用。可采用风洞试验分析高层超限建筑受到顺风和横风的影响系数，并经过相关方法计算出不同风级下可能产生的位移和强度，有效控制横向风的作用，确保居民在高层生活的安全性和舒适度。

（3）高层建筑的防火设计

高层建筑应严格按照国家消防规定设计消防系统，保证充足的消防用水，配套足量的消防器材。高层建筑的墙体建议使用具有较好的耐火性和阻燃性的墙体材料。同时高层建筑设计时应尽量采用全智能的火灾报警系统，并保证布局的通透性，并配置容量事宜的逃生电梯和避难层。此外为避免火灾发生时烟雾可及时排除，建议采用自然排烟、机械排烟及机械加压送风防烟等多重防排烟方式。

（4）高层建筑的节能设计

高层建筑设计可根据当地气候特点，合理利用采光和通风，减少能耗。例如在南方地区采用天井或连廊等设计，增加透风。同时，增加绿化也可改善建筑群的周围气候，降低噪音、尾气等污染。

综上所述，高层超限设计需时刻学习，了解最新的设计方向和方法，并有效结合实际建筑情况，设计出安全、美观、功能性强的环保作品。本文根据目前我国高层超限设计中存在的抗震、风致、防火等问题，提出相应决对策，保障高层建筑稳定和安全性，使城市居民的生活得到安全保障。