探究超高層辦公樓建筑設計

王西峰

【摘 要】本文以某超高層建筑辦公樓設計為例，對基地選址、總體布置、結構選型進行詳細闡述，并介紹了超高層建筑設計的相關要點，提出了在設計過程中應注意的問題。

【關鍵詞】超高層；建筑設計；核心筒

一、項目設計概述

隨著城鎮化的發展，城市人口急劇增加，導致了城市土地的供應緊張，建筑開始向空中發展，全國各地超高層建筑建設如雨后春筍。某建筑工程項目總建筑面積為947 152.5 m2 ，規劃地上建筑面積615 301.5 m2 ，容積率4.3。其中6 號辦公塔樓面積65 400 m2 ，高度145.50 m（屋面高度144.60 m） 。項目預計于2014 年竣工。對本項目設計做一個總結，有著必要的理論實踐意義，同時為諸多有志于或即將踏入超高層辦公建筑設計的年輕建筑師提供了有益參考。

二、基地選址、總體布置、結構選型

1） 超高層辦公樓基地選址特點。對于超高層辦公樓的選址來說，基本上集中在城市中心區域或規劃新區。以本工程為例，該辦公樓項目緊鄰市政府東側，為新區行政中心核心地段。2） 超高層辦公樓總平面布置特點。像超高層這種類型的建筑往往以其宏偉的尺度和巨大的體量，給觀者以強烈的視覺感受，同時也決定和影響著所在城市區域的藝術風格和美學價值。根據基地條件、項目規模等因素，總平面布置時一般采用集中式或分散式。本項目采用集中式布置，總體規劃布局清晰，分區明確。沿城市主干道的北部地塊作為項目形象展示的主要區域，考慮大尺度的城市設計，以展示連續大氣的城市界面； 在整體空間上，設置了一條由東向西的綠谷軸線，從東面的濱水空間開始一直延展穿越整個金融區域，在視線上形成一條綠色的視覺通廊，中部穿插的屋頂綠地和建筑增強了南北地塊的對話（見圖1，圖2） 。3） 結構選型。結構選型是超高層設計中重要的一個環節，在結構設計時抗震設計是重中之重。在設計初期，結構設計人會根據建筑的高度、高寬比、體型來選擇采用何種結構形式。本項目采用型鋼混凝土框筒結構。

三、平面設計

（一）核芯筒設計

高層建筑與其他建筑之間的最大區別，就在于它是有一個將垂直交通和設備管井集中在一起的，同時又在結構體系中起著重要作用的“核”（ core） 。本項目采用核芯筒位于辦公樓中心布置的常規方式，爭取了盡量寬敞的使用空間，將電梯、樓梯、設備用房以及衛生間、茶水間等服務性用房向平面的中央集中，使功能空間能夠占據最佳的采光位置，力求視線良好，交通便捷。設計特點： 1） 辦公核芯筒的大小是判定辦公樓硬標準中“平均得房率”的重要指標之一。辦公樓的平均得房率為70% ～80%。本項目工程6 號樓得房率見表1。2） 合理布局核芯筒的公共空間和各種功能用房是達到高得房率的關鍵因素之一。建筑師需將垂直交通疏散設施、附屬用房和機電設備用房、不同功能的設備管井、分區電梯設置等問題，結合建筑平面的形式，合理安排，將核芯筒的效率發揮到最大化。

（二）核芯筒電梯設計

電梯是高層建筑各樓層聯系的主要交通工具。電梯的等候時間和電梯的運輸能力（5 min 內運送人員占總人數的比例：HC5） 是一項重要的指標，對其產生直接影響的是電梯的速度、數量和載客人數。而電梯的數量和大小又直接影響著核芯筒面積的大小，因此關于電梯的設置非常重要。電梯的設計主要涉及到電梯廳、客用電梯、貨運電梯、消防電梯等4 個方面。

一般電梯廳以大于3. 0 m（進深） × 2. 7 m（凈高） 為宜，項目選用3. 0 m（進深） × 2. 7 m（凈高） 。1） 電梯設計。電梯設計在高層建筑的核心筒平面設計中應該說占有最大的比重。這不僅是由于其在面積上所占比例較大，更是因為垂直交通在高層建筑設計中極為關鍵。2） 豎向分區。高層辦公建筑的電梯一般每12 層～ 15 層分一個區。電梯速度隨分區所在部位的增高而加快，每個分區的電梯自成一組，互相連成一排布置，每排不超過4 臺，各不同分區電梯位于不同的平面位置。以6 號樓為例，辦公層分成2 分區，低區20 個樓層，高區15 個樓層，每個分區各設4 臺客梯。3）電梯數量的確定。確定辦公樓的電梯臺數期望值N* 往往和建筑物類型、規模、轎廂額定載重量、額定速度和轎廂行程有關（見表2） 。

（三）貨運電梯設計

超高層的綜合樓往往有多種功能的組合，商場、會議、辦公、賓館、觀光等設施。這些設施均為對外服務的，因此存在如何將后勤物品運往各分區的問題，這個問題也是在垂直交通設計時會忽視的問題。

（四）消防電梯設計

消防電梯是發生火警時，消防人員進入塔樓失火樓層進行撲救的重要交通工具之一。數量應符合高規第6. 3. 2 條的規定。6 號樓的貨梯的技術參數統計見表3。

（五）消防疏散設計

1） 樓梯設計。樓梯的形式、寬度、踏步大小應滿足規范要求。6 號樓選用2 部樓梯，梯寬1. 2 m，踏步270 mm × 160 mm。2） 輔助用房設計。輔助用房包含設備用房、衛生間、茶水間。3） 辦公平面設計。辦公室是人們工作的重要場所，辦公室本身功能是滿足一個組織一群人在工作中的群體行為。在進行塔樓設計時，辦公樓層除了要求達到一定的得房率，對于辦公區的進深也是評判其優劣的重要指標之一。6 號樓進深為11 050 mm。4） 主要辦公空間： 是辦公空間設計的核心內容。一般有小型辦公空間、中型辦公空間和大型辦公空間三種。5） 公共接待空間： 主要指用于辦公樓內進行聚會、展示、接待、會議等活動需求的空間。6） 交通聯系空間： 主要指用于樓內交通聯系的空間。一般有水平交通聯系空間及垂直交通聯系空間兩種。7） 配套服務空間： 通常有資料室、檔案室、文印室、電腦機房、曬圖房、員工餐廳、開水以及衛生間和后勤、管理辦公室等。8） 附屬設施空間： 通常為變配電室、中央控制室、水泵房、空調機房、電梯機房、電話交換房、鍋爐房等。

（六） 辦公平面疏散設計

1） 防火分區設置。在現有新建高層辦公樓中，基本都設有自動滅火裝置和火災自動報警設備，能達到及早發現初期火災和及時予以撲滅，相應地提高了建筑內的安全程度。在這種條件下，防火分區面積可以增大到2 000 m2。

2） 合理布置疏散流線。根據建筑平面不同，常見的消防疏散分為大空間辦公和有公共走道隔間辦公。疏散距離詳見高規。

（三）辦公平面設計其他條件

隨著技術和需求的不斷發展，在結構和設備方面的新要求也影響著辦公標準平面的設計。1） 關于辦公樓荷載要求。隨著辦公設備的更新，原有對于辦公標準層荷載（2. 0 kN/m2 ） 的考慮可能無法滿足現有部分公司的設備重量要求。2） 預留設備空間。在超高層的辦公樓往往設有24 h 工作的機構，在此類辦公中，設有24 h 運行的設備。因此，在平面設計時，需要預留為其服務的空調機的冷凝水管的位置。

四、超高層辦公樓其他問題

1） 辦公樓舒適度（ 主動式阻尼器） 。超高層辦公樓因受到水平荷載的作用，結構會產生橫向的位移。在經過高度上的累加后，在大樓的高處會產生很大的水平位移，由于風的強度和方向經常改變，住在高區的租戶容易感覺大樓在搖晃，在生理上和心理上都會有很大的不適，甚至會有“暈船”之感。為了使“玉樹臨風”依然能“穩如泰山”，必須增強大樓的安全性和舒適性。結構的減振系統不僅是重要的削弱地震影響的措施，而且對提高大樓內人的舒適感也起到一定作用。2） 辦公樓防恐、防災設計。一幢辦公樓往往有數十家甚至上百家租戶，而且訪客眾多，大樓內的人員和財物安全問題十分突出，如果僅依靠傳統的安保登記系統顯然早已不堪重負。門禁系統為解決以上問題創造了條件。3）停機坪。超高層頂設置停機坪，可以解決緊急突發事件，設計時需注意將消防電梯通至屋頂，方便人員到達停機坪。4） 擦窗機。超高層建筑需考慮平時幕墻的清洗，宜在屋頂設置軌道式或固定懸掛式擦窗機。

五、結語

隨著大城市土地資源的稀缺，超高層建筑將會隨著經濟的發展和科學技術的進步而不斷增加，這是社會和經濟發展的必然。當然，我們也必須充分地意識到，高層建筑的發展給我們帶來了標志，形象，空間，容量，但同時也帶來了社會，生態，防災，安全，維護，管理等等的負面影響。所以，高層建筑建設至今，一直爭議不斷，特別是當前世界能源和經濟的不景氣，使人們對高層和超高層建筑越來越持懷疑態度，引發了眾多的討論。這些是每個建筑師都需思考的問題。