淺析超高層綜合體建筑設(shè)計的技術(shù)體系

淺析超高層綜合體建筑設(shè)計的技術(shù)體系

Summary：隨著城市中超高層建筑越來越多，針對超高層建筑設(shè)計如何才能更加高效更加集約更加合理的設(shè)計，本文針對超高層建筑設(shè)計中的問題進(jìn)行了梳理，也提出了一些相關(guān)的建議。Keys：超高層；設(shè)計；流線；體量；層高；柱網(wǎng)；電梯前言：超高層，英文詞條名：UltraHigh-riseBuilding。1972年8月在美國賓夕法尼亞洲的伯利恒市召開的國際高層建筑會議上，專門討論并提出高層建筑的分類和定義：超高層建筑指40層以上，高度100米以上的建筑物。一、超高層建筑分類根據(jù)超高層建筑功能的不同：純辦公樓超高層；純酒店超高層；純住宅類超高層；綜合型超高層（辦公酒店綜合體超高層；辦公公寓綜合體體超高層；酒店及公寓綜合體超高層；辦公，酒店及公寓綜合體超高層）根據(jù)超高層建筑高度對整體建筑建設(shè)難度的不同：100米-250米之間超高層；≥250米超高層（需要進(jìn)行消防性能化設(shè)計）。二、超高層建筑技術(shù)體系1.總平面交通1.1交通規(guī)劃分析要點：a.交通流量研究b.周邊道路等級c.公交/地鐵位置d.周邊重要建筑e.未來可能發(fā)生的區(qū)域規(guī)劃上述因素對整體交通組織帶來的影響：1.2交通流線分析組織流線分析的兩個重點：車流——內(nèi)部辦公(方便快速的進(jìn)入地下車庫)外來訪客(私車—落客后進(jìn)入地下室/的士—落客后迅速離開)貨運/后勤(與正常車輛混用出入口—分時控制/單獨設(shè)置)落客區(qū)(下車后方便迅速的進(jìn)入建筑)停車區(qū)等候區(qū)(地面臨時車位的設(shè)置)人流——公交、地鐵、軌道交通接駁2.體量研究2.1建筑高度影響建筑高度的因素：a規(guī)劃條件書中規(guī)劃限高要求;b建筑專業(yè)規(guī)范要求;c結(jié)構(gòu)專業(yè)規(guī)范要求;d避難層設(shè)置與電梯分區(qū)的要求；其中后三個因素可用下圖表示：2.2體量分析舉例體量為5萬、8萬、10萬平米的塔樓，標(biāo)準(zhǔn)層分別為2000平米和1500平米的對比。從圖可以看出，10萬平不會選擇1500平米做標(biāo)準(zhǔn)層；即使8萬方一般也不選取，核心筒占據(jù)面積大，不經(jīng)濟(jì)。如下表（按標(biāo)準(zhǔn)層4米層高估算統(tǒng)計）：3.標(biāo)準(zhǔn)樓層3.1影響標(biāo)準(zhǔn)樓層的因素a標(biāo)準(zhǔn)層面積因素。b結(jié)構(gòu)因素：影響平面開間/進(jìn)深比，核心筒的布局。c建筑的使用方式：辦公：自用(多為總部大廈，經(jīng)濟(jì)受限因素小一些)出租(不同租戶不同的需求，考慮劃鋪的靈活性)出售(短期商業(yè)利益，配套上會有不同)兼有(低區(qū)出售，高區(qū)出租，利益最大化）功能混合的辦公樓(辦公+酒店/辦公+公寓)酒店：公寓式酒店常規(guī)酒店d建筑的等級：辦公：智能型甲級、甲級、乙級(少有)酒店：經(jīng)濟(jì)型商務(wù)酒店（較少置于超高層建筑內(nèi)）4星級酒店5星級酒店超五星級豪華酒店（5星及5星以上豪華酒店超置于超高層建筑內(nèi)，作為城市地標(biāo)性建筑的一部分。可以有利于提高辦公和酒店的相互品質(zhì)和影響力）3.2標(biāo)準(zhǔn)層層高辦公：影響辦公標(biāo)準(zhǔn)層層高的因素：架空地板——100~150mm之間凈高的要求——2.6~2.9m之間機(jī)電占據(jù)高度——主要與空調(diào)系統(tǒng)的選取有關(guān)，一般在300~500mm之間梁高——800mm左右結(jié)論：因涉及的因素都有上下浮動值，故層高不是一成不變的值，但一般甲級寫字樓常用層高為4.1及4.2m。辦公案例標(biāo)準(zhǔn)層層高分析：酒店：影響酒店標(biāo)準(zhǔn)層層高的因素：各個品牌酒店對客房的要求有各自的規(guī)定，常見要求室內(nèi)休息區(qū)凈高需2.9-3.1米，因酒店客房內(nèi)部需要走管道，因此層高相對于辦公較低，常用的超高層內(nèi)部的五星級酒店層高為3.5-3.7米。結(jié)論：因涉及的因素都有上下浮動值，故層高不是一成不變的值，但一般超高層內(nèi)酒店常用層高為3.5-3.7。超高層內(nèi)酒店案例標(biāo)準(zhǔn)層層高分析：3.3標(biāo)準(zhǔn)層深辦公建筑影響進(jìn)深的因素：室內(nèi)采光——單面進(jìn)深采光≯12m，雙面采光時≯24m。結(jié)構(gòu)因素——核心筒到柱的軸線距控制在13m以內(nèi)，否則結(jié)構(gòu)成本增加。朝向、景觀——南北向辦公單元價值最高，可適當(dāng)增大進(jìn)深；景觀好的方向也可適當(dāng)增大進(jìn)深。（辦公進(jìn)深包括走道寬度1.8m，南北向進(jìn)深宜大于東西向）酒店建筑影響進(jìn)深的因素：五星級酒店對客房的要求較為嚴(yán)格，一般五星級酒店客房的軸網(wǎng)大小為10mX4.5m,加上走廊寬度，一般在12m-13m之間，不同的酒店品牌對標(biāo)間的面寬和進(jìn)深都有相對應(yīng)的要求，因此在位于超高內(nèi)部的混合功能部分的酒店在建筑滿足辦公進(jìn)深的要求時需同時考慮滿足酒店要求。3.4柱網(wǎng)排布影響柱網(wǎng)的因素：辦公空間的感受和使用---有利于首層入口大堂出入口的設(shè)置：考慮標(biāo)準(zhǔn)層四角景觀，如果周圍城市環(huán)境有利者，四角盡量不設(shè)柱柱距與幕墻龍骨匹配。綜合體建筑中考慮酒店客房空間的布置---對品牌酒店要求的客房面寬匹配結(jié)構(gòu)因素---柱距的尺寸應(yīng)兼顧結(jié)構(gòu)的合理性以及因此帶來對室內(nèi)凈高的影響地下室停車---有利于最大化地設(shè)置停車位結(jié)論：9m的柱網(wǎng)與幕墻常用龍骨1.5m相匹配，結(jié)構(gòu)也合理，并且與最經(jīng)濟(jì)的停車位柱網(wǎng)8.4m相差不大。建議方案階段選用9m柱網(wǎng)。3.5核心筒的構(gòu)成超高層辦公核心筒的基本構(gòu)成：客梯和電梯廳（客梯是一般核心筒內(nèi)部最重要的組成部分，客梯數(shù)量的多少直接決定了核心筒的大小和組成方式）。疏散樓梯(疏散樓梯的位置設(shè)置要考慮整個標(biāo)準(zhǔn)層的疏散距離）消防電梯和貨梯（一般兩者兼用，需要設(shè)置符合消防前室要求的消防設(shè)施要求）設(shè)備機(jī)房（主要為有需要的空調(diào)機(jī)房）機(jī)電管井（利用核心筒內(nèi)的邊角及其他次要空間進(jìn)行設(shè)置）衛(wèi)生間（辦公部分的衛(wèi)生間可結(jié)合在當(dāng)個分區(qū)內(nèi)未使用的電梯前廳設(shè)置，從而節(jié)省空間。酒店部分標(biāo)準(zhǔn)層不需要設(shè)置公共衛(wèi)生間）酒店部分的布草間，污衣井等服務(wù)空間。超高層酒店核心筒的基本構(gòu)成：酒店部分標(biāo)準(zhǔn)層核心筒一般還需要設(shè)置布草間以及可能需要的污衣井（現(xiàn)代很多酒店品牌已經(jīng)取消了污衣井的設(shè)置，改為直接使用酒店的貨梯輸送需要清洗更換的衣物）酒店部分的機(jī)電設(shè)備（因為在綜合體超高層中，酒店部分和辦公部分一般為不同的業(yè)主及管理方，因此酒店及辦公的機(jī)電設(shè)備會采用各個單獨的系統(tǒng)）若酒店客房直接位于辦公空間的上一層，還需設(shè)置酒店部分的設(shè)備轉(zhuǎn)換設(shè)施進(jìn)行設(shè)備轉(zhuǎn)換，例如設(shè)置設(shè)備夾層。（設(shè)備夾層層高考慮維修以及其他問題建議至少采用1.8-2.1m層高）4.電梯系統(tǒng)4.1電梯設(shè)計數(shù)量電梯類型高層建筑中常見的電梯類型按照功能分：客梯——電梯中量最大最重要的部分消防梯——數(shù)量應(yīng)按照規(guī)范要求設(shè)置貨梯——可以與消防梯合用，載重量一般按照2噸考慮服務(wù)梯——設(shè)置酒店時，應(yīng)設(shè)計服務(wù)梯餐梯——酒店配套的餐飲空間，應(yīng)考慮設(shè)專門的餐梯觀光梯——超高層的頂部設(shè)置對公共開放的觀景平臺時，可結(jié)合設(shè)觀光梯按照梯速分：低速電梯——0.5~1.75m/s；中速電梯——2.5~4.0m/s；高速電梯——5.0~10.0m/s。衡量電梯的重要參數(shù)：高層建筑以電梯井道為核心的交通服務(wù)區(qū)的核心筒，占標(biāo)準(zhǔn)層面積的20%~30%，而電梯系統(tǒng)的造價與用電量又占據(jù)總投資的10%~12%，故這部分從使用和經(jīng)濟(jì)上來說，都是設(shè)計的重中之重。而衡量電梯設(shè)置是否合理的兩個參數(shù)：a.乘客高峰期5分鐘內(nèi)最大運輸量；b.平均運行間隔。要達(dá)到甲級寫字樓的標(biāo)準(zhǔn)，則a值應(yīng)在11%~15%，其值越大越好。b值應(yīng)＜40秒，其值越小越好。這兩個參數(shù)需要專業(yè)的電梯公司計算，故設(shè)計伊始，可以轉(zhuǎn)換為另一個預(yù)估標(biāo)準(zhǔn)，即5000平米/臺。優(yōu)化調(diào)整方案：一般按照5000平米/臺計算的梯數(shù)基本能達(dá)到甲級寫字樓的標(biāo)準(zhǔn)，如不能達(dá)到，在不增加電梯井道的情況下(核心筒所占面積如超過標(biāo)準(zhǔn)層面積的30%，非常不經(jīng)濟(jì))，可以通過以下幾種方式：a.提高電梯的運行速度，梯速對電梯價格影響大：2.5m/s30-50萬、3~4m/s約100萬、5~7m/s需進(jìn)口，約200~400萬（經(jīng)驗值，具體造價因不同電梯廠商會有較大的差異）b.增加電梯的載重量，重量對電梯價格影響小，在同等截面井道大小下，選大值間接(高度超過一定值)——采用雙層轎廂電梯；采用區(qū)中區(qū)的方式；采用一些電梯智能化分配輔助系統(tǒng)（可與大堂刷卡系統(tǒng)結(jié)合，自動分配人流和控制電梯的使用率，減少人流候梯時間）4.2電梯的水平布局核心筒與標(biāo)準(zhǔn)層的位置關(guān)系：中核——最常用的方式，結(jié)構(gòu)有利/采光適中/劃鋪靈活；難以形成大空間。兩端核——結(jié)構(gòu)不利/可建高度受限；設(shè)于東西兩端/不占最佳采光面/劃鋪不靈活；但能得到高度靈活的大空間，適用于各層功能/層高不同的復(fù)合結(jié)構(gòu)。偏核——結(jié)構(gòu)最不利/可建高度最低/占據(jù)一側(cè)采光面，其它優(yōu)缺點同兩端核。核心筒的位置與建筑的平面形式相互約束：中核——常見塔式，板式也易形成（京基100，西塔，NEO大廈等）兩端核——常見板式，偶見塔式（騰訊大廈等）偏核——板式或者塔式（新近較為流行使用于總部大樓等類型建筑）其他----三核或者多核（較少見)電梯的平面布局：“一”字型布置——電梯廳成一字型或平行式布局特點：比較適合300m以下的項目，垂直交通以傳統(tǒng)式分區(qū)為主，不設(shè)穿梭梯，核心筒外設(shè)環(huán)形走道，劃分單元靈活。辦公首層入口可以單邊或者局部設(shè)置入口大堂區(qū)域。（板式建筑不管高度多少都會使用此種布局形式，塔式建筑在300m以下也較長使用）“十”字型布置——電梯廳成十字型布局特點：適用于300m以上設(shè)穿梭梯，劃分區(qū)中區(qū)并利用區(qū)間錯位轉(zhuǎn)換，尤其適于標(biāo)準(zhǔn)層租戶面積大，低于1~2劃分單元，可有效節(jié)省內(nèi)走道。首層入口部分需環(huán)通整個作為入口大堂區(qū)域，現(xiàn)在較高端的寫字樓在300m以下時也經(jīng)常使用。整體首層入口大堂可以形成一個優(yōu)越的展示空間和人流中轉(zhuǎn)休閑空間。并會產(chǎn)生一些變體的形式比如“T”字型核心筒布局以及其他。其他形式布置（主要以異性形體建筑形成）4.3電梯的垂直布局a傳統(tǒng)分區(qū)——使用方便，電梯一次到位，但電梯數(shù)量較多，且多數(shù)電梯要求梯速較高，故適合建筑高度＜300m的塔樓。分區(qū)方式：高/低兩區(qū)(20層)；高/中/低三區(qū)以及高/中高/中/低四區(qū)(40-50層)；高/中高/中/中低/低五區(qū)(60層/少用)電梯梯速通常以50m進(jìn)階，每隔50m升一級，加1m/s速度。即50—100m高用3.0m/s；100—150m高用4.0m/s；150—200m高用5.0m/s；200—250m高用6.0m/s。（此速度作為經(jīng)驗值參考，具體的項目需按照電梯流線計算）電梯的分區(qū)考慮到電梯沖頂空間的問題，一般以設(shè)備避難層作為分區(qū)的界線，從而達(dá)到節(jié)省使用空間和保持層高一直的效果，但并非一定要以設(shè)備避難層為界線?，F(xiàn)在出現(xiàn)跨越設(shè)備避難層設(shè)置辦公分區(qū)的形式已比較常見。b區(qū)中區(qū)——即利用空中大堂劃分大區(qū)，其中再分設(shè)小區(qū)。降低了電梯的行程時間，運輸效率較高，本區(qū)電梯穿越層數(shù)較少，對梯速要求不高。但需設(shè)穿梭電梯及空中大堂，轉(zhuǎn)換麻煩，且穿梭電梯梯速要求很高，故適合建筑高度＞300m的塔樓，以提高150m以上的使用面積；采用辦公酒店綜合型且酒店置于整個建筑高區(qū)時的超高層時，為了提高酒店的體驗以及整體輸送速度，也會設(shè)置酒店空中大堂和酒店的穿梭梯并從酒店大堂再設(shè)置達(dá)到各個酒店客房層的客梯。c混合分區(qū)——現(xiàn)在超高層一般會形成一個包括辦公，酒店或者公寓一體的綜合體建筑。因為不同的功能之間的業(yè)主不同，帶來的管理以及其他設(shè)備系統(tǒng)的不同，因此酒店或者公寓會與辦公部分形成不同分區(qū)，因此對酒店或者公寓處于超高層部分的豎向分區(qū)的位置一般分為兩種：酒店或者公寓處于建筑低區(qū)（較少適用，酒店級別低時有可能會用到；消防壓力小的酒店部分置于低區(qū)而把消防壓力大的辦公部分置于高區(qū)對整體建筑消防不利）。酒店或者公寓置于整體建筑的高區(qū)，有助于整個建筑消防組織，并有利與提高酒店的識別度和整個辦公的品質(zhì)。5.幕墻系統(tǒng)外墻形式分類1窗墻系統(tǒng)2幕墻系統(tǒng)-玻璃幕墻，金屬幕墻，石材幕墻等。幕墻形式分類按照安裝方式分類：單元式幕墻—有眾多獨立的單元組合而成，每個獨立單元組件內(nèi)部都有板塊安裝，板塊間接縫密封均在工廠內(nèi)加工組裝完成。框架式幕墻—幕墻的豎框和橫梁先安裝在主體結(jié)構(gòu)上，再安裝次豎框和橫梁組成框架，面板材料在工廠加工成單元組件，最后再固定在框架上，對現(xiàn)場施工要求高?？蚣軉卧侥粔κ乾F(xiàn)代超高層建筑最常使用的方式。按照支撐結(jié)構(gòu)分類：框支承玻璃幕墻：玻璃面板周邊由金屬框架支承的玻璃幕墻。分為明框玻璃幕墻，隱框玻璃幕墻，半隱框玻璃幕墻。全玻幕墻：由玻璃肋和玻璃面板構(gòu)成的玻璃幕墻。（較常使用超高層入口大堂空間，形成一個通透精致的入口空間效果）點支承玻璃幕墻：由玻璃面板、點支承裝置和支承結(jié)構(gòu)構(gòu)成的玻璃幕墻。分為玻璃肋點支撐，鋼結(jié)構(gòu)點支撐，拉桿點支撐，拉索點支撐，自平衡拉索點支撐，單層索網(wǎng)點支撐。（同樣較常使用于入口空間以及空中大堂等需要特殊展示的空間部分）。幕墻開窗形式：玻璃幕墻需要設(shè)置開啟扇，在滿足通風(fēng)節(jié)能的前提下，盡可能減少開啟分割。6.屋頂設(shè)計擦窗機(jī)高度大于40米的幕墻需設(shè)擦窗機(jī)；設(shè)置于屋頂或避難層，擦窗機(jī)旋轉(zhuǎn)軌道范圍可包含塔樓的各個面。擦窗機(jī)對建筑結(jié)構(gòu)的要求：女兒墻內(nèi)側(cè)通道寬度一般不小于2m，并且轉(zhuǎn)角處應(yīng)圓滑處理，以便擦窗機(jī)水平運行通暢。擦窗機(jī)安裝空間高度一般不小于3m，此空間內(nèi)不允許有管道等阻隔。女兒墻高度一般不大于2m，以便工作籃收回。女兒墻與塔樓外立面盡可能平齊，以保證工作籃垂直升降機(jī)時能保持與塔樓外立面之間的合理距離。對于其它形式的立面形式，則需視具體情況處理。直升機(jī)停機(jī)坪建筑高度超過100m，且標(biāo)準(zhǔn)層面積超過2000平米的公共建筑，宜設(shè)置屋頂直升機(jī)停機(jī)坪。停機(jī)坪距設(shè)備機(jī)房、電梯機(jī)房、水箱間、公用天線等突出物的距離不應(yīng)小于5m。通向屋頂停機(jī)坪的安全出口不應(yīng)少于兩個，每個出口的寬度不宜小于0.90m。三、結(jié)語隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，超高層建筑的數(shù)量在城市中呈