超高層塔冠施工圖與施工配合設(shè)計與思考

錢文華

【摘要】本文主要通過項目案例，對250米高度以下超高層塔冠設(shè)計與施工階段可能遇到的問題進(jìn)行研究，主要從結(jié)構(gòu)體系與墻體材料，設(shè)備機(jī)房與擦窗機(jī)，屋面景觀與景觀屋面等幾個方面進(jìn)行說明闡述，通過實例分析，總結(jié)歸納。

【關(guān)鍵詞】超高層塔冠;施工;標(biāo)識性

隨著城市化進(jìn)程日益迅速，各地超過100米超高層數(shù)量明顯增多。由于超高250米超高層受限于防火要求及更優(yōu)的結(jié)構(gòu)要求，250米左右的超高層成為性價比較高的標(biāo)志性建筑代表。無論從經(jīng)濟(jì)價值及標(biāo)識性，高度小于等于250米的超高層都是更優(yōu)選擇。而作為標(biāo)志性目的所設(shè)立的超高層，其塔冠所起的標(biāo)志性，識別性，設(shè)立與矚目性質(zhì)都是其余部位所不能比擬的，可以說如同燈塔一般的效果，同時可以最大范圍的展現(xiàn)整個設(shè)計方案的概念與意圖。因此超高層塔冠的設(shè)計經(jīng)常投入更多的設(shè)計心力，更高的技術(shù)要求，更多的對于未來使用情況的預(yù)判。本文將通過總結(jié)回顧現(xiàn)有部分項目的設(shè)計經(jīng)驗，分析歸納塔冠部分設(shè)計與施工配合中的部分問題，思考未來設(shè)計的調(diào)整與把控方向。

1、結(jié)構(gòu)體系與墻體材料

由于高空位置風(fēng)環(huán)境復(fù)雜，無論下層結(jié)構(gòu)形式為何，塔冠部分通常都會選擇鋼結(jié)構(gòu)，以提供更多造型、空間、強(qiáng)度等可能性。裸露鋼結(jié)構(gòu)塔冠選擇圍護(hù)墻體材料或以夾心板/幕墻形式更為有益，如使用砌體墻體則需在墻體位置、高度、防水構(gòu)造等方面做更多考量。砌塊墻因其特性，自身有更好的防水、防火及整體性能，但相較于塔冠復(fù)雜的風(fēng)環(huán)境、結(jié)構(gòu)形式、與形態(tài)變化需求，常見的砌體材料在此高度位置受限于拉結(jié)強(qiáng)度對墻體自身高度、厚度及其與鋼結(jié)構(gòu)拉結(jié)關(guān)系，只能用作鋼砼結(jié)構(gòu)體系或局部出屋面管井，對于大量頂層獨(dú)立機(jī)房（設(shè)備、電梯）及樓梯間等常見需求無能為力。

出于美觀效果考慮，塔冠部分一般會延續(xù)外墻的透明幕墻，內(nèi)部設(shè)置造型幕墻或發(fā)光幕墻等強(qiáng)調(diào)設(shè)計效果。需注意，根據(jù)幕墻設(shè)計規(guī)范，雖然臨空高度一般<60m但由于高空氣溫、氣流變化復(fù)雜，塔冠部分幕墻不可使用人造板材。此限制可能對塔冠效果造成一定影響。同時由于工作流程與時間限制，風(fēng)洞試驗報告可能并未包含具體的塔冠設(shè)計內(nèi)容，對于幕墻設(shè)計、選材、強(qiáng)度要求存在一定不確定因素。綜合考量，無論是裝飾幕墻或圍護(hù)幕墻，金屬幕墻的靈活性、裝飾性能、防水性能使用高度，都成為最優(yōu)解，需要注意的是幕墻與鋼結(jié)構(gòu)體系的金屬電化學(xué)反應(yīng)與連接方式，防火構(gòu)造以及圍護(hù)幕墻體系的防排水構(gòu)造。

2、機(jī)房與擦窗機(jī)

由于防排煙新規(guī)要求，原有可露天擺放的部分設(shè)備均已要求設(shè)置機(jī)房獨(dú)立安置。此項要求除卻增加塔冠部分設(shè)備機(jī)房，增加面積控制及機(jī)房整合要求。機(jī)房及室外機(jī)器設(shè)備的位置同時對擦窗機(jī)機(jī)位及其軌道位置有所限制。在平面及高度方向上統(tǒng)籌安排其關(guān)系，保證效益的最大化同時滿足各項設(shè)備運(yùn)行的要求，考慮后續(xù)日常使用中，擦窗機(jī)在超高層建筑中同時肩負(fù)清潔、更換、維護(hù)幕墻及特殊運(yùn)輸需求，擦窗機(jī)日?；顒榆壽E需經(jīng)專業(yè)廠家根據(jù)使用方要求計算獲得，適當(dāng)擴(kuò)大擦窗機(jī)軌道范圍有利于后續(xù)使用，但對塔冠美觀要求與使用舒適度相背離，調(diào)高軌道位置，將軌道布置于混凝土板以上，做升降軌道/停機(jī)位，都是一些常見的設(shè)計方案。此外考慮到室外設(shè)備與機(jī)房、擦窗機(jī)運(yùn)行時的噪聲影響，適時采用機(jī)房隔振降噪構(gòu)造、基礎(chǔ)隔振設(shè)計、浮筑基礎(chǔ)設(shè)計、隔聲墻體等都是必要而有效的措施。兼顧塔冠所需的美學(xué)標(biāo)志性要求，保證一定取景或展示空間，這一工作需要多輪的調(diào)整才能最終達(dá)到平衡。

3、屋面景觀與景觀屋面

由于塔冠部分高度一般不計入整體建筑高度內(nèi)（通常設(shè)計中會嚴(yán)格控制面積及功能，不設(shè)人員聚集功能房間作為前提），塔冠屋面除卻作為一個設(shè)備（不）上人屋面以外，更多被設(shè)計為景觀（架空）屋面，塔冠的非核心筒區(qū)域通常作為展示面又更高的空間及美學(xué)要求，考慮綠色建筑及提升建筑品質(zhì)需求，大部分會考慮設(shè)置景觀屋面。雖然此部分綠化景觀不會被設(shè)計計入綠地率，甚至不在綠化驗收范疇內(nèi)，但真實景觀綠化考慮對于提升全樓品質(zhì)，提供更生態(tài)、節(jié)能的設(shè)計與建造理念都息息相關(guān)。為實現(xiàn)高空綠化景觀，在設(shè)計前期就需要考慮預(yù)留必要的荷載重量、構(gòu)造厚度、空間尺寸，在景觀設(shè)計時應(yīng)注意高空風(fēng)環(huán)境、氣溫變化、濕度變化等對于選取植物種類，高度，樹種固定方式等做此特殊處理，注意與景觀植物相應(yīng)的噴灌/滴灌/霧化設(shè)備，景觀燈光地面、墻面等相應(yīng)設(shè)備措施管線走向與隱蔽，如深圳項目采用大面積設(shè)備夾層設(shè)計，上海項目采用架空地面形式都是常見措施，相對應(yīng)的檢修、后續(xù)管理也較為便捷，。同時此處的景觀設(shè)計應(yīng)結(jié)合考慮室內(nèi)外銜接方式，外幕墻出屋面位置防水、防結(jié)露措施等，這一部分的土建主要工作內(nèi)容與通常的高層建筑屋頂既有相似之處，也因其更多的影響因素及復(fù)雜的環(huán)境因素，導(dǎo)致更多節(jié)點(diǎn)控制，高度控制等需在設(shè)計中注意并解決。

4、高空作業(yè)

根據(jù)施工進(jìn)度安排及現(xiàn)場作業(yè)順序的不同，超高層塔冠部分的施工區(qū)間可能會持續(xù)較長一段時間，包含結(jié)構(gòu)體系，外立面幕墻安裝、大型設(shè)備安裝運(yùn)輸（吊裝）、景觀樹木尤其是大型植株、地面墻面頂面裝飾材料及其他大體量、大重量施工材料或器械裝備的垂直及水平運(yùn)輸通道、堆載位置的加固等，前期可由施工塔吊及施工組織管理解決，隨著施工進(jìn)程，在后續(xù)設(shè)計中補(bǔ)充的需求物資（如業(yè)主使用需求、設(shè)備采買變更或設(shè)計方案變更導(dǎo)致的物料變化）需在實施前嚴(yán)格考慮高空運(yùn)輸?shù)目蓪嵤┬裕菏欠駨呢涍\(yùn)電梯運(yùn)輸，是否有拆分、運(yùn)輸、組裝的可能性，是否有滿足長寬高要求的運(yùn)輸通道等，值得注意的是，除卻設(shè)計實施的變更外，更常見且不可避免的是后續(xù)維護(hù)使用保養(yǎng)過程中產(chǎn)生的替換件、設(shè)備檢修、物料更換要求，這要求設(shè)計方與使用方在前期做出預(yù)判：如上海項目中，根據(jù)景觀設(shè)計需要，前期曾考慮大尺寸（3000X1500）蜂窩石材復(fù)合板材，后根據(jù)其重量、尺寸，及單塊板材的特異性，判斷其不利于后期維護(hù)更換，業(yè)主及設(shè)計更換材料并調(diào)整設(shè)計內(nèi)容相應(yīng)配合限制條件。

塔冠部分因其特異性，除了自身高度位置外，還有操作空間覆蓋面廣（主要為高度），空間形態(tài)多樣復(fù)雜的問題。與跨層中庭設(shè)計相類似，塔冠部分燈光、機(jī)械吊鉤等設(shè)施都會在>10米的高度上，與室內(nèi)中庭不同的是，這些操作區(qū)域為露天環(huán)境（根據(jù)消防設(shè)計要求，塔冠部分如不計入設(shè)計高度，則不應(yīng)設(shè)置為封閉空間，應(yīng)按照室外屋面設(shè)計），考慮全天候環(huán)境有更密集的清洗、更換需求，要求更高效率的高空作業(yè)設(shè)備：除經(jīng)專業(yè)廠家計算后全覆蓋的擦窗機(jī)軌道外，部分項目因其特殊要求還可能增設(shè)蜘蛛車、雙支撐/四支撐升降設(shè)備、頂部軌道+吊籃、工作馬道甚至側(cè)墻掛鉤等特殊設(shè)計。

5、其他

設(shè)計過程中，常見業(yè)主對于塔冠部分的后續(xù)使用要求與法規(guī)要求的250米高度以上不應(yīng)有人員密集使用功能相背離的情況。由于塔冠的裝飾、展示作用，其設(shè)計精度與精力基本與空中大堂類似，業(yè)主難免會對其功能定位有一些其他的計劃。在嚴(yán)格遵守設(shè)計規(guī)范作為底線的前提下，仍應(yīng)保證塔冠部分設(shè)計提供與之相稱的環(huán)境品質(zhì)，仍可建議業(yè)主采取一些必要的，甚至先進(jìn)的技術(shù)手段，來保證塔冠部分公共空間的品質(zhì)及展示要求，而相對封閉的后勤區(qū)域，則以使用便捷保障基本防水、防火、隔振、防噪，易檢修易搬運(yùn)易更換為設(shè)計原則，有的放矢，針對性的控制設(shè)計投入：在塔冠保持室外環(huán)境的前提下，可取消與主體結(jié)構(gòu)無關(guān)的（如只為幕墻支撐作用服務(wù)）鋼結(jié)構(gòu)桿件的外表面防火涂料，僅做裝飾涂料，滿足公共空間的美觀平整度要求。

為保證全天候環(huán)境，可考慮在塔冠頂部局部設(shè)置可自動閉合的遮陽簾，考慮塔冠長時間日照影響也可增加側(cè)向遮陽簾或變色玻璃等措施。室外架空設(shè)備間設(shè)計檢修馬道環(huán)通，便于后期維護(hù)管理，降低建造運(yùn)維成本且靈活性較大。通過樓梯間出屋面，解決樓梯頂部設(shè)置固定窗扇緊急排煙問題。每個項目的設(shè)計施工過程中，仍會有一些意想不到的問題會發(fā)生，上海項目中，施工人員對圖紙誤讀，取消了塔冠部分核心筒墻體外保溫;深圳項目中幕墻構(gòu)件受限于不均等的結(jié)構(gòu)梁布置高度，塔冠部分幕墻水平分隔不均;廣州項目因其規(guī)劃限制條件及標(biāo)準(zhǔn)層尺寸限制只能設(shè)置有限的景觀屋面空間，擦窗機(jī)軌道與景觀屋面及室外設(shè)備距離接近……不一而足。

結(jié)語：

不同項目，不同的限制條件與設(shè)計施工人員，應(yīng)運(yùn)而生不同的問題、措施、解決辦法，超高層塔冠部分的設(shè)計也會隨之不斷進(jìn)步。通過總結(jié)已有項目的各項問題與，避免發(fā)生基礎(chǔ)性問題及漏洞，將更多的精力投注到轉(zhuǎn)而探討新技術(shù)、新材料、新設(shè)備的應(yīng)用手段，更為高效、精準(zhǔn)的提升塔冠設(shè)計品質(zhì)，提升設(shè)計效率，為少走設(shè)計彎路提供更多幫助或解題思路。

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