高層科研辦公大樓設(shè)計中綠色建筑理念的應(yīng)用
——以十一科技西北大廈為例

王 沖，徐文卓

（信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計研究院科技工程股份有限公司，四川 成都 610021）

0 引言

隨著建筑行業(yè)發(fā)展，城市建設(shè)用地不斷減少，建筑空間趨向立體化發(fā)展，節(jié)約用地及綠色設(shè)計理念應(yīng)運而生且已融入高層建筑設(shè)計。本文以信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計研究院科技工程股份有限公司（以下簡稱“十一科技”）西北大廈為例，分析提升建筑布局設(shè)計合理性、提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、減少資源浪費、節(jié)約能源等手段在高層建筑設(shè)計中的具體應(yīng)用，對促進(jìn)高層建筑可持續(xù)發(fā)展有著積極意義。

1 項目概況

項目位于西安國家民用航天產(chǎn)業(yè)基地內(nèi)，雁塔南路以東、航創(chuàng)路以北，地上23層，地下3層，有效解決了航天城缺少大型科研寫字樓的現(xiàn)狀，緩解了周邊停車難問題，高效利用了土地資源。

2014年，十一科技與合作方共同建設(shè)西北大廈。合作方撤資后，以十一科技為使用主體，按照原使用權(quán)出讓合同及規(guī)劃條件書，沿用原有規(guī)劃許可證進(jìn)行設(shè)計，同時技術(shù)上需要考慮原有支護(hù)、基坑及開挖深度及已施工基礎(chǔ)樁等現(xiàn)狀問題。若破壞現(xiàn)有基坑范圍，需要重新支護(hù)，增加基坑深度。經(jīng)過多輪技術(shù)討論，最終決定合理利用現(xiàn)有基坑及深度進(jìn)行設(shè)計，利用原有部分混凝土樁，采用柱下樁基承臺加止水板、承臺及止水板板頂標(biāo)高平齊的基礎(chǔ)方案。

2 總體布局

建設(shè)用地東西長95m，南北寬61m，東側(cè)神舟三路為現(xiàn)有市政道路，市政接口均在此路上，西側(cè)、南側(cè)、北側(cè)為園區(qū)內(nèi)規(guī)劃道路。神舟三路東側(cè)即場地對面為中湖公園入口，分析研究后，將主入口設(shè)置在神舟三路東北角，東南側(cè)設(shè)置次要出入口，貼近主樓西側(cè)設(shè)置地下車庫雙車道出入口，南側(cè)設(shè)置車庫單車道出口，環(huán)形消防車道環(huán)繞園區(qū)四周設(shè)置，寬6m。項目占地總面積約5 800m2。從尊重與禮讓的設(shè)計角度出發(fā)，在對建筑形體進(jìn)行各種推敲后，主樓后退神舟三路用地紅線30m，形成內(nèi)部的活動廣場并使其與公園呼應(yīng)（見圖1）。

圖1 鳥瞰效果（圖片來源：十一科技）

3 功能與空間

塔樓平面近似方正的核心筒布局，交通核、衛(wèi)生間、電井、排煙井均布置在核心筒，周邊形成可任意分割的大空間，所有辦公空間不與易產(chǎn)生噪聲的電梯間、衛(wèi)生間等毗鄰，利用走道隔開，功能上動靜分區(qū)明確。核心筒中的衛(wèi)生間開門方向朝向候梯廳，并用隔斷將此區(qū)域與候梯廳隔開，避免衛(wèi)生間直對辦公區(qū)。裙房預(yù)留大空間，以適應(yīng)未來客戶的多元化需求。地下室范圍在裙房輪廓基礎(chǔ)上，根據(jù)基坑范圍，在滿足退紅線要求前提下向四周擴(kuò)大，盡可能做到最大。地下3層主要功能為停車庫；將消防水池、消防水泵房、生活水泵房、高低壓配電室、柴油發(fā)電機(jī)房等設(shè)備用房設(shè)置于負(fù)一層，人防功能設(shè)置于負(fù)三層，負(fù)二層設(shè)計機(jī)械車庫。

4 設(shè)計創(chuàng)作理念及特點

4.1 立面造型

建筑高度控制為99.6m，設(shè)計1棟建筑單體。為了塑造出建筑的體塊感，通過長時間的推敲，塔樓立面設(shè)計最終采用顯豎隱橫框架式結(jié)構(gòu)的玻璃幕墻，利用豎向線條的肌理，塑造出更修長、更有雕塑感的建筑形態(tài)，同時玻璃幕墻具有極強的現(xiàn)代立面風(fēng)格，體現(xiàn)簡潔、高效、時尚的特點。在屋頂處理上設(shè)計9m高的女兒墻、玻璃幕墻及鏤空比合適的方鋼構(gòu)件，以半虛半實的隱蔽手法有效隱藏頂部的功能用房（見圖2）。

圖2 屋頂透視效果（圖片來源：十一科技）

裙房的白色鋁板與主樓的體塊穿插，與整體體塊玻璃幕墻交疊，凸凹的形制形成裙房簡潔的立面，與主樓全玻璃幕墻在立面處理手法上相互尊重、相互呼應(yīng)。幕墻與鋁板、石材相互穿插的手法，具有變化及精巧的細(xì)節(jié)，使立面整體統(tǒng)一、簡潔明快，達(dá)到功能、節(jié)能、環(huán)保、美學(xué)的完美效果（見圖3）。

圖3 立面效果（圖片來源：作者自攝）

設(shè)計幕墻的另外一個原因是充分利用東側(cè)毗鄰中湖公園景色的優(yōu)勢及南邊遠(yuǎn)處秦嶺山色的便利，引景入境，為樓內(nèi)辦公人員可在工作之余站在窗邊看向湖景、翹望遠(yuǎn)方，放松心情（見圖4）。

圖4 室內(nèi)實景（圖片來源：作者自攝）

4.2 無梁樓蓋技術(shù)應(yīng)用

基坑深度13.5m，均分會造成各層高度的浪費，將地下2層設(shè)計無梁樓蓋，層高設(shè)計5.6m，安全又經(jīng)濟(jì)。近期設(shè)計機(jī)械停車，遠(yuǎn)期為目前不成熟的架空格柵樓層預(yù)留實施的可能性。同時利用層高、排煙機(jī)房做雙層，上層用于本層排煙，下層通過樓板穿風(fēng)管，解決地下3層的排煙問題，節(jié)省機(jī)房占用空間。

4.3 屋面綠化及太陽能光伏屋面設(shè)計

1）設(shè)計有裙樓，就不可避免地產(chǎn)生裙樓屋面，通過空調(diào)室外機(jī)的集中布置，為屋面空出2/3的空間布置休閑活動空間，將屋面建成第二地面層。

2）作為建筑“第五立面”的屋頂，經(jīng)常有被廢棄閑置或者堆積雜物的現(xiàn)象。大廈設(shè)計屋頂花園，將水箱間設(shè)于電梯機(jī)房上，空調(diào)室外機(jī)架空，減少占用屋面面積，對整個屋面進(jìn)行綠化，用于員工的休閑活動及單位聚餐等。優(yōu)美舒適的屋面環(huán)境成為十一科技對外宣傳的名片（見圖5）。

圖5 屋頂花園實景（圖片來源：作者自攝）

設(shè)計充分考慮屋頂承載力要求，核算屋頂上人及綠化所需要的荷載，包括耐根穿刺防水層、排（蓄）水層、土工過濾層、種植土層和植被層，以及植物生長過程中增加的荷載、屋頂綠化及種植土含水后增加的荷載等。在屋面防水方面，屋頂綠化防水層按照一級防水設(shè)計，并且針對植被根系具有生長穿透性強的特性進(jìn)行二次防水處理，即在普通防水層基礎(chǔ)上增加耐根穿刺防水層，防止植物根刺的穿透，避免發(fā)生滲漏現(xiàn)象。

3）設(shè)置太陽能光伏屋頂。陜西省西安市屬于太陽能資源三類地區(qū)，全年平均日照時數(shù)為1 912.8h，全年輻照量在 4 771MJ/m2·a。大樓頂部架空安裝設(shè)計44.66KWp分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，通過太陽能發(fā)電裝置的光伏組件吸收太陽光能，將部分太陽能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生的電能可用于建筑自身部分用電負(fù)荷，可以減少化石能源的使用，減輕能源負(fù)擔(dān)，有效節(jié)約能耗。晝間光伏組件可減少直接通過屋頂進(jìn)入建筑的熱量，夜間光伏組件遮擋屋頂長波輻射，可減少屋頂失熱。

4.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計

外墻、屋面采取保溫隔熱性能較強的節(jié)能措施。立面由大面積玻璃幕墻構(gòu)成，通過增大實虛比和平衡玻璃本身系數(shù)優(yōu)化幕墻的節(jié)能性。幕墻外開啟扇比例為6%，西安擁有良好的室外風(fēng)環(huán)境，辦公區(qū)域的自然通風(fēng)可有效改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，降低過渡季節(jié)的空調(diào)能耗。

4.5 空調(diào)設(shè)計

地上部分空調(diào)方案采用VRV多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)作為冷、熱源，并設(shè)置一體化全新風(fēng)空調(diào)—排風(fēng)冷凝熱回收新風(fēng)系統(tǒng)?？照{(diào)新風(fēng)通過設(shè)置于吊頂、裙房屋面、塔樓屋面的全熱交換器預(yù)冷或預(yù)熱，將排風(fēng)中的能量回收，實現(xiàn)高效節(jié)能；其熱回收率大于60%，回收效率高。

室外機(jī)1～6層置于裙房屋面，5～20層分層布置，21～23層置于塔樓出屋面樓梯間上的水箱間屋面。其優(yōu)點是無市政接口費、初投資低、系統(tǒng)簡單靈活、管理方便、節(jié)省室內(nèi)建筑面積、冷媒管管長較短、多聯(lián)機(jī)制冷量衰減少、減少能耗損傷。5～20層靠西側(cè)中間位置外墻處設(shè)計約15m2室外機(jī)空調(diào)機(jī)房，外立面采用方鋼構(gòu)建，既作為通風(fēng)百葉，又優(yōu)化建筑外立面效果。變配電室、消防控制室、弱電機(jī)房、電梯機(jī)房及消防電梯機(jī)房設(shè)置分體空調(diào)，均可根據(jù)需要進(jìn)行分室調(diào)節(jié)，部分房間可隨時開窗通風(fēng)，節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)能耗，并且在辦公區(qū)及地下室設(shè)置了CO2、CO濃度監(jiān)測與通風(fēng)聯(lián)動系統(tǒng)等。

4.6 降噪設(shè)計

建筑的噪聲主要來自水泵房、風(fēng)機(jī)房、空調(diào)室外機(jī)等，設(shè)備均位于地下室，設(shè)計選型除選用低噪設(shè)備外，還采用消聲、隔聲措施，并對產(chǎn)生振動的設(shè)備設(shè)防震支座，以減震降噪。

4.7 節(jié)水設(shè)計

節(jié)水方面采用非傳統(tǒng)水源的市政中水，用于綠化澆灌、道路地面沖洗、洗車及1～13層室內(nèi)沖廁；景觀采用微噴灌的方式，可極大地高效利用水資源，緩解市政供水緊張問題，節(jié)水意義巨大。潔具均采用陶瓷制品，用水器具均采用節(jié)水型產(chǎn)品，衛(wèi)生間的潔具和配件為二級節(jié)水型，大便器采用自閉式?jīng)_洗閥，小便器、洗手盆采用光電感應(yīng)控制。

4.8 能耗監(jiān)測系統(tǒng)

設(shè)計實現(xiàn)對電、水、熱等分類計量和空調(diào)用電、照明用電、動力用電和特殊用電的分項計量。該能耗監(jiān)測系統(tǒng)通過在變配電室的配電柜中設(shè)置獨立電表進(jìn)行計量，然后利用數(shù)據(jù)采集器采集各支路的能耗數(shù)據(jù)，再上傳至能耗監(jiān)控平臺存儲和分析。

大樓安裝設(shè)計門禁感應(yīng)系統(tǒng)、電梯智能系統(tǒng)、語音控制系統(tǒng)等，同步關(guān)注智能系統(tǒng)的更新，力求在與使用人群緊密相連的空間融入適宜的智能化設(shè)計，為人們帶來互聯(lián)網(wǎng)時代的智能化體驗。

5 結(jié)語

十一科技西北大廈被評定為綠色建筑二星。其設(shè)計創(chuàng)作將綠色建筑設(shè)計理念與高層建筑設(shè)計相融合，充分體現(xiàn)綠色建筑設(shè)計理念在高層建筑中結(jié)合環(huán)境進(jìn)行切合實際的節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能等實踐的成果。其建筑體量趨于人性化，融入城市肌理和脈絡(luò)，打造可持續(xù)、綠色的工作、休閑和生活場所。綠色建筑技術(shù)落地實施對綠色建筑的發(fā)展起到推動作用，有利于提升高層建筑對城市環(huán)境的積極影響。