超高層住宅核心筒平面布置的研究-2011-04-15

1、引言：在國外，超高層住宅位于城市核心區(qū)域，并有著良好的景觀資源，所以與別墅一樣成為財(cái)富人群權(quán)利和身份的象征。在香港，寸土寸金導(dǎo)致的超高層建筑逐漸“傳染”給內(nèi)地；在上海、深圳、廣州等一線城市，超高層住宅從起初出現(xiàn)時(shí)客戶的抗拒，發(fā)展到現(xiàn)在的逐漸接受；近年來二三線城市超高層住宅開始出現(xiàn)了“井噴”。 隨著城市的迅猛發(fā)展和人口的集中，住宅的需求量擴(kuò)大，城市中心地段的土地越來越稀缺。超高層住宅建筑通過“豎向型”增長，對有限土地高效集約的利用，提高了規(guī)模效益，為城市發(fā)展創(chuàng)造了新的空間。因此，對超高層住宅設(shè)計(jì)的探討和研究在建筑設(shè)計(jì)行業(yè)具有十分重要的意義。國內(nèi)對超高層住宅的設(shè)計(jì)目前還處在摸索階段，規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制

2、定、執(zhí)行還不成熟。套型設(shè)計(jì)和公共區(qū)域的設(shè)計(jì)都具有一定的研究性。高層建筑與其它建筑之間的最大區(qū)別，就在于它有一個(gè)垂直交通和管道設(shè)備集中在一起的、在結(jié)構(gòu)體系中又起著重要作用的“核（Core）”。而這個(gè)“核”也恰恰在形態(tài)構(gòu)成上舉足輕重，決定著高層建筑的空間構(gòu)成模式。概念：1.超高層根據(jù)我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)民用建筑設(shè)計(jì)通則（GB 503522005）（下文簡稱通則）條文“3.1.2 民用建筑按地上層數(shù)或高度分類劃分應(yīng)符合下列規(guī)定：3 建筑高度大于1OOm的民用建筑為超高層建筑。注：本條建筑層數(shù)和建筑高度計(jì)算應(yīng)符合防火規(guī)范的有關(guān)規(guī)定?！备鶕?jù)我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB 50045-95（20

3、05版）（下文簡稱高規(guī)）條文“1.0.3 本規(guī)范適用于下列新建、擴(kuò)建和改建的高層建筑及其裙房：1.0.3.1 十層及十層以上的居住建筑（包括首層設(shè)置商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的住宅）；1.0.3.2 建筑高度超過24m的公共建筑?！?.住宅2.1 根據(jù)我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)住宅建筑規(guī)范（GB 503682005）（下文簡稱住建規(guī)）條文“2.0.1 住宅建筑 residential building供家庭居住使用的建筑(含與其他功能空間處于同一建筑中的住宅部分)，簡稱住宅?！?.2 根據(jù)我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)住宅設(shè)計(jì)規(guī)范GB50096-1999（2003年版）（下文簡稱住規(guī)）條文“2.0.1   住宅

4、   residential buildings供家庭居住使用的建筑?！?.核心筒核心筒就是在建筑的中央部分，由電梯井道、樓梯、通風(fēng)井、電纜井、公共衛(wèi)生間、部分設(shè)備間圍護(hù)形成中央核心筒，與外圍框架形成一個(gè)外框內(nèi)筒結(jié)構(gòu)，以鋼筋混凝土澆筑。此種結(jié)構(gòu)十分有利于結(jié)構(gòu)受力，并具有極優(yōu)的抗震性。是國際上超高層建筑廣泛采用的主流結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性還在于可爭取盡量寬敞的使用空間，使各種輔助服務(wù)性空間向平面 的中央集中，使主功能空間占據(jù)最佳的采光位置，并達(dá)到視線良好、內(nèi)部交通便捷的效果。在本文主要是指住宅建筑中的公共部位。4.超高層住宅核心筒是指供家庭居住使用，高度大于1OOm

5、的建筑的公共部位。內(nèi)容和限定：包括電梯和樓梯間1.1.1 電梯的設(shè)置數(shù)量需根據(jù)戶數(shù)（使用人數(shù)）的量來確定。超高層住宅由于層數(shù)通常超過40層以致使用人數(shù)較多，至少需要3部以上的電梯來滿足日常使用。1.1.2 依據(jù)高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB 50045-95（2005版）（下文簡稱高規(guī)）的要求需設(shè)置至少一部消防電梯，載重量不應(yīng)小于800kg。消防電梯可與客梯或工作電梯兼用，但應(yīng)符合消防電梯的要求。1.1.3依據(jù)城市道路和建筑物無障礙設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ 50-2001（下文簡稱無障礙規(guī)范）電梯轎廂按無障礙設(shè)計(jì)要求深度不小于1.40m，寬度不小于1.10m。1.1.4依據(jù)高規(guī)需獨(dú)立設(shè)置兩座疏散樓梯，均應(yīng)

6、設(shè)防煙樓梯間。1.2 平面交通包括公共走道和電梯廳（前室）1.2.1 依據(jù)無障礙規(guī)范依據(jù)高規(guī)居住建筑前室的2；其合用前室的21.2.3 依據(jù)無障礙規(guī)范依據(jù)高規(guī)1.2.5由于撲救難度的提高，各地消防部門通常要求超高層住宅交通的樓梯間前室必須獨(dú)立，消防電梯前室只可與一部樓梯間的前室合用。而在長三角區(qū)域高層住宅兩部防煙樓梯間的前室和消防電梯的前室允許三室合一（雖然不鼓勵(lì)使用）。2.配套輔助2.1 供住戶使用的輔助管井，包括電纜管井、電信網(wǎng)絡(luò)等弱電管井、生活給水管井、以及寒冷地區(qū)的供暖管井等2.2 消防相關(guān)設(shè)置超高層建筑的消防設(shè)計(jì)應(yīng)立足于建筑內(nèi)部的消防系統(tǒng)建設(shè)，在智能化的旗幟下，努力完善火災(zāi)探測、報(bào)警

7、、撲救等自動(dòng)功能，將火險(xiǎn)消滅在萌芽狀態(tài)。另外，消防系統(tǒng)是一個(gè)由建筑、設(shè)備及電氣等專業(yè)構(gòu)成的整體，專業(yè)間的密切配合及統(tǒng)籌安排十分重要。這些應(yīng)是保證超高層建筑安全的基本思路。2.2.1 一類高層建筑應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷要求供電。2.2.2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)保護(hù)對象為特級(jí)。除游泳池、溜冰場、衛(wèi)生間外，均應(yīng)設(shè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)急照明和疏散指示標(biāo)志，超高層建筑連續(xù)供電時(shí)間不應(yīng)少于30min應(yīng)設(shè)消防卷盤2的衛(wèi)生間、不設(shè)集中空調(diào)且戶門為甲級(jí)防火門的住宅的戶內(nèi)用房和不宜用水撲救的部位外，均應(yīng)設(shè)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。2.2.6 對防煙樓梯間及合用前室分別設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，并分段設(shè)計(jì)。核心筒布置：超高層住宅的核心筒（公共

8、部位）會(huì)隨著戶型的數(shù)量和排布方式有各種布置方式。在以下各種設(shè)計(jì)中為便于比較，均以軸線尺寸計(jì)算面積，電梯均為2.4mX2.4m，剪刀梯均為2.8mX7.2m，疏散梯均為2.7mX4.8m，電梯廳進(jìn)深均為2.1m，走道進(jìn)深均為1.5m。標(biāo)準(zhǔn)層2戶標(biāo)準(zhǔn)層僅設(shè)2套住宅，設(shè)置三部電梯，通常是大套型的設(shè)計(jì)，是為了彰顯豪宅的氣勢。核心筒布置可以利用套型內(nèi)雙流線的設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求的雙向疏散，前室直接兼做入戶通道減少公共走道的公攤面積。方案一是左右對稱的核心筒布置，三部電梯分開設(shè)置。消防電梯前室兩戶共用，可兼做住宅第二流線的門廳，前室獨(dú)立的布置分別作為套型主流線的門廳，電梯直接入戶的方式，省略了公共走道。方案二

9、是不對稱的核心筒布置，電梯并排設(shè)置。兩個(gè)前室均兩戶共用，住宅的二條流線分別設(shè)置門廳（前室），電梯直接入戶的方式，省略了公共走道。核心筒布置方正，利于結(jié)構(gòu)，機(jī)電專業(yè)的布置，戶型設(shè)計(jì)自由度高。標(biāo)準(zhǔn)層3戶標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)3套住宅，設(shè)置三部電梯，通常是大、中套型的組合設(shè)計(jì)。戶型設(shè)計(jì)自由度高，可利用地形及各種景觀資源，設(shè)置戶型的朝向及大小。方案三是三部電梯并排設(shè)置。兩個(gè)前室均開設(shè)大套住宅戶門，利用大套戶型的二條流線雙向疏散；公共走道連接其他兩套住戶，減少公共走道的長度。核心筒布置方正，利于結(jié)構(gòu)，機(jī)電專業(yè)的布置，戶型設(shè)計(jì)自由度高。方案四是三部電梯并排設(shè)置。通過公共走道連接三套住戶戶門和兩個(gè)分開的前室。相比于方案三

10、的核心筒約增加了10% 的面積,其核心筒布置方正，利于結(jié)構(gòu)，機(jī)電專業(yè)的布置，戶型設(shè)計(jì)自由度高。A套和C套可對稱設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)層4戶標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)4套住宅，設(shè)置三至四部電梯，通常是南北通透和全南向套型的組合設(shè)計(jì)。戶型設(shè)計(jì)對稱，核心筒位于整體平面的背部。方案五是三部電梯并排設(shè)置與剪刀梯緊靠。通過公共走道連接三套住戶戶門和兩個(gè)分開的前室。在合用前室與走道間設(shè)防火卷簾代替防火墻。平時(shí)開啟，電梯廳大氣方正；火災(zāi)時(shí)關(guān)閉，滿足雙向疏散。其核心筒布置方正，利于結(jié)構(gòu)，機(jī)電專業(yè)的布置。方案六是四部電梯并排設(shè)置。相比方案四的布置多出一部電梯，通過公共走道連接四套住戶戶門和兩個(gè)分開的前室。其核心筒布置方正，利于結(jié)構(gòu)，機(jī)電專業(yè)的

11、布置。方案七是四部電梯對面布置。三個(gè)前室分開獨(dú)立設(shè)計(jì)，通過公共走道連接四套住戶戶門和三個(gè)獨(dú)立的前室。套型設(shè)計(jì)受到住戶開門的位置限制。標(biāo)準(zhǔn)層多戶塔式布置標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)多套住宅，設(shè)置四部以上電梯，塔式布置通常是類似公建的組合套型設(shè)計(jì)。戶型設(shè)計(jì)對稱，核心筒位于平面的中心。方案八是采用六部電梯對面布置，使用剪刀梯。二個(gè)前室分開獨(dú)立設(shè)計(jì)，兩條公共走道可以分別連接二個(gè)前室，每個(gè)套型均可已通過其中之一進(jìn)行雙向疏散。筒體設(shè)計(jì)方正，類似公建做法。方案九共使用了七部電梯，兩部單獨(dú)的疏散樓梯，消防電梯不兼做客梯使用，電梯廳獨(dú)立使用，六部客梯對面布置。二個(gè)前室分開獨(dú)立設(shè)計(jì)。公共走道與電梯廳結(jié)合，套型設(shè)計(jì)受到住戶開門的位置限

12、制。筒體設(shè)計(jì)手法類似公建，前室面積仍然按住宅標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。該方案相比方案八筒體面積相似，可見電梯數(shù)量增加后消防電梯獨(dú)立的做法并不會(huì)增加核心筒面積。板式布置標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)多套住宅，設(shè)置四部以上電梯，板式布置通常是類似酒店的組合套型設(shè)計(jì)，采用中間設(shè)雙邊走廊的布置。戶型設(shè)計(jì)對稱，核心筒分散。方案十采用雙核心筒的做法共使用了六部電梯，兩部單獨(dú)的疏散樓梯，消防電梯兼做客梯使用，兩個(gè)電梯廳獨(dú)立使用。二個(gè)前室分開獨(dú)立設(shè)計(jì)。公共走道通長。套型設(shè)計(jì)類似酒店標(biāo)間設(shè)計(jì)。需要注意的是走道過長時(shí)需要加設(shè)排煙設(shè)施?？偨Y(jié)：超高層住宅的核心筒設(shè)計(jì)主要承擔(dān)的使命是解決超高層住宅的交通問題，特別是針對在災(zāi)害時(shí)的逃生通道。在很多重大火災(zāi)事故

13、后，利用電梯進(jìn)行輔助疏散已作為一項(xiàng)研究內(nèi)容提了出來。實(shí)際上，相關(guān)規(guī)范之所以禁止利用電梯疏散無外乎兩個(gè)原因，一是電梯本身的安全性，這包括火災(zāi)時(shí)電梯電氣線路、部件的防火安全以及電梯機(jī)械部件是否受熱失效等等；二是電梯運(yùn)行環(huán)境的安全。高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于轎廂的“活塞效應(yīng)”和井道的“煙囪效應(yīng)”，極易將樓宇中的煙氣吸入電梯井道，危及電梯內(nèi)乘客的安全。因此，如果解決了這兩個(gè)方面的問題，再加上合理的邏輯控制方式，超高層建筑利用電梯進(jìn)行疏散不是不可能的。首先，根據(jù)建筑火災(zāi)發(fā)展的規(guī)律及其特點(diǎn)，建議只有火災(zāi)發(fā)生的初期階段才能利用電梯疏散，這是因?yàn)檫@個(gè)階段的火災(zāi)燃燒面積不大，對電梯運(yùn)行影響相對較小，可以保證電梯疏

14、散的可靠性。基于這一點(diǎn)，如何控制電梯運(yùn)行是關(guān)鍵。第二是電梯本身的安全性，“高規(guī)”第633條對消防電梯進(jìn)行了規(guī)定：消防電梯間前室的門應(yīng)采用乙級(jí)防火門或具有停滯功能的防火卷簾；消防電梯井、機(jī)房與相鄰其他電梯井、機(jī)房之間，應(yīng)采用耐火極限不低于200 h的隔墻隔開，當(dāng)在隔墻上開門時(shí)，應(yīng)設(shè)甲級(jí)防火門；消防電梯轎廂的內(nèi)裝修應(yīng)采用不燃燒材料；動(dòng)力與控制電纜、電線應(yīng)采取防水措施；消防電梯問前室門口宜設(shè)擋水設(shè)施。如果普通客梯以消防電梯的標(biāo)準(zhǔn)來要求，其防火安全性能就可大大提高。第三是電梯的運(yùn)行環(huán)境，可以通過機(jī)械加壓送風(fēng)的方式防止火災(zāi)煙氣蔓延到電梯前室或電梯豎井，從而保證電梯的安全運(yùn)行。另外，在已建成的超高層建筑中一般都會(huì)根據(jù)樓層數(shù)的多少對豎向電梯布局進(jìn)行分區(qū)，有分高低區(qū)的，還有分高中低區(qū)的。這樣的分區(qū)可以提高電梯的運(yùn)載能力與運(yùn)行速度，減少人員在轎廂內(nèi)的停留時(shí)間，對于緊急情況下的人員快速疏散也非常有利。超高層建筑由于在火災(zāi)時(shí)撲救難度較高，疏散距離較普通高層（高度）長。大量的疏散人群和煙氣垂直蔓延的迅速使得人員疏散問題格外突出，特別是對于殘障人員的疏散。故而在設(shè)計(jì)中有許多比普通高層嚴(yán)格的地方，雙向疏散的兩部樓梯間必須分開設(shè)置，樓梯間和前室均需強(qiáng)制加壓送風(fēng)，戶門設(shè)置為甲級(jí)防火門，公共部位均設(shè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)施和