高度為275米超高層建筑的幾個問題
——論上海SK大廈項目的建筑體型、消防疏散和消防電梯泄壓設計

文/許沁 上海寶冶集團有限公司 上海 200000

1、項目概況

1.1 項目位置

上海SK 大廈位于浦東世博板塊浦江耀華商務區的核心地段，高度275m,距離地鐵7 號線后灘站70m。

1.2 技術參數

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2、筆者崗位和職責

2.1 筆者自2013年2月21日至2019年3月31日受雇于建設單位任主管建筑師。負責上海SK 大廈項目設計協調優化與施工管理工作。

現行規范一般適用于建筑高度250m 以下的超高層建筑。對于超過250 米的建筑,需要結合實際情況采取更加嚴格的防火措施，其防火設計應提交國家消防主管部門組織專題研究、論證。

2.2 工作難點

建筑體型、消防疏散和消防電梯泄壓是超高層建筑考慮的重要方面。筆者最深切的感受有如下三點：

2.2.1 建筑體型

由于受到風力和地震力的影響，超高層的建筑平面應力求簡潔對稱，立面效果以豎向線條為主較合理。本項目平面為五邊形，三面臨江，兩邊望海，充分享受自然風光。立面為魚鱗狀三維體單元式幕墻玻璃，形似鯉魚躍龍門。平面和立面設計都比較復雜。

2.2.2 消防疏散

本項目高度為275m，標準層面積為2200m2，總建筑面積20 萬m2，體量巨大，因此需要根據規范要求在合適的位置設置避難層。對于避難區的設置規則規范眾多，審查嚴謹。

2.2.3 消防電梯泄壓設計

電梯井道按照規范需要設置泄壓口。本項目消防電梯運行高度為289.8 m，梯速5m/s,載重量1600kg,重量大，速度高，井道壓力大。而消防電梯考慮到防火要求，不允許在井道內開設洞口，需要考慮合理的泄壓方式來平衡井道內壓力，保障消防電梯安全運行。

2.3 本項目在建筑體型，消防疏散和消防電梯泄壓設計方面執行現行規范的困難性。

2.3.1 建筑物體型設計的困難性

規范要求：平面形狀最好是方形，圓形，對稱布局。立面設計簡潔，減少凹凸面，玻璃面積盡量少，減少光污染，節能環保。

業主要求：臨江展開面盡量大，平面布局增加可視面。魚鱗狀單元式玻璃幕墻立面設計復雜，幕墻向外傾斜，立面效果有進深層次感。玻璃面積多，增加通透感。

2.3.2 消防疏散暨避難層設計的困難性

規范要求：根據規范需要設置避難層，避難層間隔與距離有明確要求，超過250 米需要專題討論。

業主要求：本項目為5A 甲級寫字樓，盡量減少附屬面積，爭取商業使用面積的最大化。

2.3.3 消防電梯暨泄壓設計的困難性

規范要求：消防電梯按照規范規定井道應由無孔的墻、底板和頂板完全封閉起來，以防止火焰蔓延。

業主要求：井道距離長，梯速高達5m/s,井道內壓力大，需要合理考慮泄壓方式。

3、超高層建筑在建筑體型、消防疏散和消防電梯泄壓設計方面的現行規范

3.1 《高層民用建筑設計防火規范》 GB50045-95（2005年版）

（2015年5月1日作廢）

3.2 上海市《關于超高層建筑工程消防設計若干問題的處理意見》滬消發（2002）333 號

3.3 《建筑設計防火規范》GB50016-2014（2018年版）（新規范）

3.4 《電梯制造與安裝安全規范》-GB7588-2003

4、本項目在建筑體型，消防疏散和消防電梯泄壓設計過程的復雜和曲折

4.1 建筑體型設計

本項目緊鄰黃浦江，若以常規的四邊形平面布局，會使得朝向景觀展開面很窄，造成對良好景觀朝向的浪費。建議應在保證平面面積不變的條件下，將四邊形調整為一個等邊三角形和一個矩形的五邊形組合，保證在對稱圖形的基礎上，增加其景觀展開面。

原四邊形沿江面寬為47m，見圖1。

調整后五邊形沿江面寬為47+35.3++33.2=115.5m。見圖2

調整后的五邊形塔樓平面使各面最大限度向周圍展開，由一邊臨江調整為三面臨江，不僅有利于辦公空間的自然采光及通風，更提供了更多的景觀朝向，以獲取最佳的使用品質。見圖3

圖1

圖2

圖3

4.2 消防疏散暨避難層設計

4.2.1 本項目于2013年3月初啟動設計工作，依據《高層民用建筑設計防火規》GB50045-95（2005年版）（以下簡稱舊規）進行了設計。相關規定如下：

總則1.0.5 當高層建筑的高度超過250m 時，建筑設計采取的特殊的防火措施，應提交國家消防主管部門組織專題研究、論證。

6.1.13.1避難層的設置，自高層建筑首層至第一個避難層或兩個避難層之間，不宜超過15層。

本項目在15 層，30 層，45 層分別設置避難層兼設備層。

避難層間隔14層，避難區的面積及與非避難區之間的防火門設置符合規范要求。

4.2.2 2015年5月1日起實施《建筑設計防火規范》GB50016-2014（以下簡稱新規）。將專家評審要求列入正文。相關規定如下：

1.0.6建筑高度大于250m 的建筑，除應符合本規范的要求外，尚應結合實際情況采取更加嚴格的防火措施，其防火設計應提交國家消防主管部門組織專題研究、論證。

5.5.23第一個避難層（間）的樓地面至滅火救援場地地面的高度不應大于50m，兩個避難層（間）之間的高度不宜大于50m。

本項目施工和竣工驗收應按照新規執行。

依據新規，第15層樓地面距離滅火救援場地地面的高度為：6+5.5+5.5+4.4＊11=65.4(m)＞50(m)

不滿足新規要求，必須重新設置避難層，并基于以下4點考慮：

a為了滿足新規范關于第一個避難層（間）的樓地面至滅火救援場地地面的高度不應大于50m的要求。

b為了使已完成的設計不做大的變動，而保證項目設計與施工的連續性。

c為了盡量減少輔助用房的使用面積。

d為了利用裙房屋頂層的敞開空間。

故而在裙房屋頂層，主樓第四層增設避難層，其余避難層位置不變。原位于其他樓層的物業用房和低區設備用房統一集中放置在第4層，結合裙房屋頂作為低區避難層。見圖4，第4層樓地面距離滅火救援場地地面的高度為：

6+5.5+5.5=17(m)＜50(m),滿足新規要求。

4.2.3 依據上海市《關于超高層建筑工程消防設計若干問題的處理意見》滬消發（2002）333號規定：

1.4.1當利用裙房屋面設置避難層時，主樓面向裙房屋面一側外墻不得設置玻璃幕墻。

據此四層幕墻在面向裙房的一側由原有的封閉式幕墻調整為敞開式幕墻。考慮到外立面的幕墻整體性，保留立面鋁板造型元素，玻璃取消，作為開敞空間處理。

圖4

圖5

根據暖通專業技術要求，設備機房的正壓送風防雨百葉要求通過率為60%。結合造型，仍舊保留鋁板造型，在其表面開設符合面積要求的圓孔以滿足規定通過率。見圖5

4.3 消防電梯暨泄壓設計

4.3.1 本項目消防電梯速度為5m/s，屬于高速電梯，需要考慮泄壓設計。供應商三菱電梯公司也提出此要求，按照常規電梯泄壓設計需要在井道頂部開設泄壓口。但是消防電梯有防火要求，井道需要全封閉，因此需要另辟蹊徑考慮泄壓設計。

4.3.2 本項目在主樓核心筒內布置了兩部消防電梯，如圖6。因為消防電梯井道的全封閉性，因此無處泄壓。根據本項目兩部消防梯相對布置的特點，結合泄壓的基本原理，可以考慮利用消防電梯Ⅰ的井道作為消防電梯Ⅱ運行時的泄壓空間, 消防電梯Ⅱ的井道作為消防電梯Ⅰ運行時的泄壓空間。如果在兩個井道的底層消防前室和頂層消防前室上空處補一個全封閉夾層，并同時在夾層兩側的井道壁上開洞，以形成O形全封閉環通泄壓空腔，那么對方井道就可以作為本方電梯的泄壓空間使用。

此提議經過三菱電梯廠家征詢日本總部而獲得批準，但要求環通泄壓空腔截面積不小于消防電梯井道截面積。故結合原有結構樓板在消防電梯前室適當的上空處補板。

圖6

4.3.3 結構處理

井道下部泄壓空腔選取在地下室。考慮到消防前室有人員通行要求，上空處補板后剩余凈高需要滿足通行要求。B1層高7.4m，B2層高3.8m，B3層高3.6m，故在選取層高較高的B1層消防前室，在適當位置補板以形成泄壓空腔。。

井道上部泄壓空腔選取59層和設備夾層。結合原有結構樓板位置,考慮消防前室凈高和設備檢修空間，在適當位置補板以形成泄壓空腔。

a：地下一層層高7.4m，電梯門高2.8m，保證電梯前室凈高3m要求，在消防前室上空標高-4.000m補混凝土樓板增加夾層空腔,見圖7。消防電梯井道兩側開洞口:

寬＊高=1.2m＊3.1m，通道截面積1.2＊3.1=3.72(m2)

圖7

b：59層消防電梯前室標高259.600m，電梯門高2.8m，保證電梯前室凈高3.3m要求，在標高263.000m處補混凝土樓板，與設備夾層標高264.500m處形成夾層空腔。消防電梯井道兩側開洞口:

寬＊高=1.8m＊1m，通道截面積1.8＊1=1.8(m2)

c：設備夾層底板標高264.500m，根據設備安裝空間要求，保證凈高2.6m要求。在上空處標高267.200m處補混凝土樓板，與設備夾層頂板結構標高268.850m處樓板形成夾層空腔。見圖8。消防電梯井道兩側開洞口:

寬＊高=1.8m＊0.85m，通道截面積1.8＊0.85=1.53(m2)

圖8

4.3.4 環通井道泄壓截面積復核

消防電梯井道尺寸：深＊寬=2.65m＊2.65m=7.02(m2)

增加的三處夾層空腔井道泄壓洞口面積：3.72+1.8+1.53=7.05(m2)〉7.02(m2)

滿足井道環通泄壓要求，符合電梯安全舒適運行條件。

結語：

建筑體型、消防疏散、消防電梯泄壓是超高層建筑設計的一個重要方面。建設單位希望商業使用面積越多越好，而政府規劃部門要求消防設計越安全合理越好，最終設計成果是各方利益博弈的產物。

作為建設單位的雇員，要做到建設單位的商業利益與社會效益保持一致性。工作守法，依規設計才是一個有責任有擔當的建筑師的立身之本。