超高層辦公建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)與思考

胡永超

中國(guó)聯(lián)合工程有限公司 浙江 杭州 310000

引言

超高層建筑設(shè)計(jì)，首先要從場(chǎng)地條件、業(yè)主需求、建筑形象等基本要素出發(fā)，基本確定塔樓和裙房的位置關(guān)系和形體關(guān)系。其次基本確定地下室、裙房和塔樓的平面功能布置。最后，在確定建筑高度、標(biāo)準(zhǔn)層面積、核心筒形式、標(biāo)準(zhǔn)層層高、避難層位置等具體問(wèn)題時(shí)，必須要明確設(shè)計(jì)原則，從關(guān)鍵要素的梳理到各專(zhuān)業(yè)協(xié)同、內(nèi)外兼修來(lái)最好設(shè)計(jì)控制。

1 超高層建筑設(shè)計(jì)原則

超高層建筑設(shè)計(jì)是綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的一個(gè)過(guò)程，是各專(zhuān)業(yè)協(xié)同的一個(gè)過(guò)程，最終的目的是做好設(shè)計(jì)控制，得到最優(yōu)的結(jié)果。

1.1 關(guān)鍵要素

超高層建筑塔樓的業(yè)態(tài)可分為辦公、酒店、公寓三大類(lèi)。因業(yè)態(tài)以及定位不同，對(duì)平面形式、核心筒布置、單元面積、凈高要求、空調(diào)系統(tǒng)等有不同的要求，這些都是決定塔樓設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素，應(yīng)在盡早確定。

1.2 協(xié)同設(shè)計(jì)

塔樓內(nèi)的設(shè)備機(jī)房、各類(lèi)管井、核心筒留洞、結(jié)構(gòu)的可行性，以及凈高的保證，都需要各專(zhuān)業(yè)間有良好的溝通與配合。

1.3 內(nèi)外兼修

考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件（柱、斜撐）對(duì)建筑空間和外立面的影響，在設(shè)計(jì)中加以消化，使建筑、結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合。外立面設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合建筑節(jié)能設(shè)計(jì)、泛光照明設(shè)計(jì)，使外立面的效果與內(nèi)在要求相互結(jié)合[1]。

1.4 設(shè)計(jì)控制

設(shè)計(jì)前期先列出各專(zhuān)業(yè)的主要問(wèn)題和基本要求；對(duì)關(guān)鍵要素先確定原則，其他問(wèn)題再作協(xié)調(diào)，以此來(lái)做好整體設(shè)計(jì)控制。

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)的分析與思考

2.1 標(biāo)準(zhǔn)層面積

根據(jù)《建規(guī)》要求，每個(gè)防火分區(qū)面積可以做到3000m2，每個(gè)防火分區(qū)至少設(shè)一臺(tái)消防電梯 。結(jié)合平面尺寸和使用需求，超高層辦公建筑標(biāo)準(zhǔn)層面積一般控制在1500m2到2000m2。具體來(lái)說(shuō)，建筑高度150m以下時(shí)可以選擇1500m2，建筑高度150m至200m時(shí)可以選擇1700m2至2000m2。

250m的超高層公建，按標(biāo)準(zhǔn)層2000m2的正方形平面考慮比較合適，平面尺寸為45m×45m，高寬比約為 5.5∶1。這樣的形體挺拔優(yōu)美，具備地標(biāo)性建筑的基本要求。

2.2 核心筒面積的控制

2.2.1 建筑高度150m以下，標(biāo)準(zhǔn)層1500m2時(shí)，核心筒占標(biāo)準(zhǔn)層面積的比例一般為18%～20%，超出時(shí)有必要優(yōu)化及控制

2.2.2 建筑高度200m以下，標(biāo)準(zhǔn)層2000m2時(shí)，核心筒占標(biāo)準(zhǔn)層面積的比例一般為20%～23%，超出時(shí)有必要優(yōu)化及控制。

2.2.3 高度250m、標(biāo)準(zhǔn)層2000m2的超高層辦公建筑，核心筒占標(biāo)準(zhǔn)層面積的比例一般為22%～25%，超出時(shí)有必要優(yōu)化及控制。170m、標(biāo)準(zhǔn)層1700方的公建，核心筒占標(biāo)準(zhǔn)層面積的比例通一般為16%～18%左右。

2.2.4 優(yōu)化核心筒一般有以下幾種方式：①優(yōu)化電梯布局；②減少走道長(zhǎng)度；③控制電梯廳和走道寬度；④優(yōu)化樓梯、衛(wèi)生間、設(shè)備管井。

2.3 核心筒布置方式

根據(jù)豎向分區(qū)的數(shù)量，核心筒的排布方式主要有以下幾種類(lèi)型：

平行式：是指核心筒內(nèi)的兩組電梯平行布置的形式，一般豎向分2個(gè)區(qū)（高區(qū)和低區(qū)或者奇數(shù)區(qū)和偶數(shù)區(qū)）時(shí)采用。

十字式：是指核心筒內(nèi)3組或4組電梯垂直布置，電梯廳或走道形成十字形；一般豎向分3個(gè)區(qū)及以上（高區(qū)、中區(qū)和低區(qū)）時(shí)采用。

組合式：組合式是平行式和十字式結(jié)合的一種核心筒布置方式，一般豎向分4區(qū)以上（超高區(qū)、高區(qū)、中區(qū)和低區(qū)）時(shí)采用。

雙筒式：是指塔樓內(nèi)設(shè)置兩個(gè)核心筒，分別置于兩側(cè)的布置方式，適合豎向分2個(gè)區(qū)時(shí)使用；優(yōu)點(diǎn)是中心區(qū)域開(kāi)敞、空間通透，利于平面靈活分隔。

2.4 電梯的數(shù)量、載重與速度

2.4.1 電梯的數(shù)量是根據(jù)人數(shù)、高峰等候時(shí)間來(lái)決定的，一般辦公為1臺(tái)/5000m2，舒適性辦公為1臺(tái)/4000m2，豪華性辦公為1臺(tái)/3000m2以下。

2.4.2 電梯的載重由大樓人流量和等候時(shí)間等確定。一般超高層辦公樓客梯載重量為1350kg（18人）和1600kg（21人）為宜，后勤電梯一般設(shè)計(jì)為1臺(tái)，載重為1150kg或1350kg比較合適。

2.4.3 電梯的速度與建筑層數(shù)有直接關(guān)系，一般低區(qū)電梯速度為2.5～3.0m/s（80m以下），中區(qū)電梯速度為4.0～6.0m/s（150m以下）， 高區(qū)電梯速度為6.0m/s（200m以下），超高區(qū)（轉(zhuǎn)換梯）電梯速度為2.5～3.0m/s，裙房部分的電梯速度為1.5～1.75m/s。

2.5 層高分析與選擇

高等級(jí)辦公樓的層高一般為4.1～4.2m。層高主要取決于以下幾方面因素：凈高要求、梁高、設(shè)備管線高度（含安裝空間）、吊頂和地面面層厚度[2]。

2.5.1 高等級(jí)辦公樓的凈高都至少需要在2.7m以上，國(guó)內(nèi)超高層辦公樓凈高一般為2.8～3.0m。

2.5.2 結(jié)構(gòu)梁高度（柱跨12m以內(nèi)梁高一般700～750高，寬扁梁550高×700寬）。

2.5.3 設(shè)備管線高度（走廊部位700，辦公區(qū)中央空調(diào)高500，VRV加新風(fēng)高350，不含吊頂）。

2.5.4 地面面層厚度（防靜電地板90或120、石材地板50若有地暖150）。

2.5.5 吊頂高度按100計(jì)算。

2.6 柱跨尺寸

現(xiàn)在的超高層辦公樓設(shè)計(jì)追求大尺度，大面寬的辦公空間。往往設(shè)計(jì)單跨無(wú)柱的室內(nèi)空間。而從辦公層高、室外自然光線可照到的最大室內(nèi)距離等綜合因素考慮，超高層建筑的柱跨尺寸建議控制在12m之內(nèi)，這樣梁高可控制在0.7m之內(nèi)?？缍瘸^(guò)12m之后，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性和空間凈高都有明顯的不利影響。

圖1 柱跨尺寸示意圖

2.7 避難層設(shè)計(jì)原則

根據(jù)《建規(guī)》要求，從地面到第一個(gè)避難層的高度不應(yīng)大于50m，兩個(gè)避難層之間不高度不宜大于50m。結(jié)合建筑功能，一般避難層的設(shè)置有如下3種方式。

2.7.1 選擇裙房的上一層做避難層（該層和屋面同層，受屋面設(shè)備影響使用條件較，適合做避難層），再?gòu)南峦习?0m高度逐個(gè)設(shè)置避難層。

2.7.2 從地面往上按50m高度逐個(gè)設(shè)置避難層。

2.7.3 根據(jù)建筑總高度、上下使用分區(qū)靈活設(shè)置避難層，控制好首個(gè)避難層離地高度和避難層之間的高度就行。

2.8 電梯分區(qū)與避難層層高

避難層的高度與設(shè)備用房的高度和下層電梯沖頂加機(jī)房高度有直接聯(lián)系。

低區(qū)電梯（速度2.5m/s）頂層高度加電梯機(jī)房高度一般為=8.0m左右；避難層和下層辦公總高為8.0m～8.2m，剛好滿足高度要求。而中、高區(qū)電梯（速度4.0～6.0m/s）頂層高度加電梯機(jī)房高度一般為9.5～10.5m。避難層層高需要做到5.5～6.0m。

增加避難層層高會(huì)而加大成本，而且會(huì)降低建筑剛度。為控制避難層層高，可以將電梯機(jī)房置于避難層的上一層，帶來(lái)的問(wèn)題是可能影響上一層的平面布置，需要綜合考慮。也可以將下區(qū)的最頂層歸入上區(qū)，使用上區(qū)的電梯而不影響上區(qū)建筑的使用空間。

2.9 超高區(qū)電梯是否轉(zhuǎn)換

超高層建筑根據(jù)建筑高度和建筑功能確定是否需要進(jìn)行電梯轉(zhuǎn)換，高度250m時(shí)一般不考慮電梯轉(zhuǎn)換；高度250m以上時(shí)，電梯一般分為3～4個(gè)區(qū)，有4個(gè)分區(qū)時(shí)，如超高區(qū)功能與下部相同，電梯可不轉(zhuǎn)換，否則應(yīng)該設(shè)置轉(zhuǎn)換電梯，這樣才能提高電梯運(yùn)行效率。

電梯轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)一般在首層設(shè)獨(dú)立門(mén)廳，通過(guò)穿梭電梯直達(dá)轉(zhuǎn)換層。這樣的設(shè)計(jì)有節(jié)省空間，電梯使用便捷的特點(diǎn)。轉(zhuǎn)換層也可以設(shè)在避難層的下一層，可減少電梯機(jī)房對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層的影響。

2.10 排煙與通風(fēng)

塔樓內(nèi)的大空間以及超100m2的房間都需要考慮排煙，同時(shí)所有功能區(qū)域即使設(shè)有新風(fēng)系統(tǒng)，從節(jié)能、使用舒適度上考慮仍然需要有自然通風(fēng)，那么設(shè)置開(kāi)啟外窗同時(shí)滿足自然通風(fēng)和自然排煙是否是合理的選擇？因?yàn)樽匀慌艧煹拈_(kāi)窗面積要不小于房間面積的2%，以一個(gè)9m跨度10m進(jìn)深的房間為例，就要做到1.8m2的開(kāi)啟凈面積，相當(dāng)于上懸窗推出0.3m時(shí)，開(kāi)啟扇的總長(zhǎng)度要達(dá)到6m；這么多的開(kāi)啟扇會(huì)對(duì)立面造成較大影響；另外，超高層建筑的風(fēng)壓大，對(duì)開(kāi)啟扇五金件的要求也高，使得開(kāi)啟扇造價(jià)高經(jīng)濟(jì)型差；所以綜合考慮后應(yīng)該選擇機(jī)械排煙[3]。

設(shè)置機(jī)械排煙后，外窗僅需考慮通風(fēng)，對(duì)開(kāi)窗形式、開(kāi)窗面積、開(kāi)啟位置基本沒(méi)有限制，這樣有利于立面造型設(shè)計(jì)。可以采用通風(fēng)柱（結(jié)合幕墻豎向構(gòu)件來(lái)設(shè)計(jì)）、內(nèi)倒窗等形式來(lái)滿足自然通風(fēng)的需求。

圖2 內(nèi)倒窗立面和室內(nèi)效果示意

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，超高層辦公間設(shè)計(jì)時(shí)，先要梳理出影響設(shè)計(jì)落地性的這些關(guān)鍵要素，再結(jié)合項(xiàng)目自身要求和特點(diǎn)，在分析、比較的基礎(chǔ)上綜合解決問(wèn)題。