淺談250m 超高層核心筒設計
——以昆明某超高層設計為例

吳若晨

（德國GMP 國際建筑設計有限公司，上海 200030）

本項目總計容建筑面積13 萬m2，結構頂板限高200m，規劃限高250m，根據辦公標準樓層4.2m 層高，結合避難層5.2m 底層9m 通高，整體建筑層數為45 層。

在功能分布上，應業主要求，除了主體部分為辦公外，業主希望在該樓下部設置三層會議層，頂部設置會所層和Skybar，如圖1 所示。

圖1 昆明250m 超高層功能分區

作為一個典型的功能混合的超高層辦公樓，核心筒設計是重中之重，涉及標準層效率、垂直交通設計、結構設計、機電設計等眾多方面，筆者將在下面的章節中抽絲剝繭，一一道來。

1 標準層輪廓及電梯廳布置形式

從項目的一開始，13 萬m2的建筑容量及200m 的結構高度便已經被鎖定，結合建筑造型上部區域出現切削，產生空中露臺及垂直綠化，得出每層的建筑面積接近3000m2。此面積也是建筑防火規范對高層建筑一個防火分區可允許的最大值，大于此值將增設兩個疏散樓梯，降低平面效率。

項目最初階段考慮使用方形平面設計，采用54m×54m 平面輪廓，核心筒布置采用十字式的電梯廳布置，將核心筒切為四塊，由于電梯廳過長使得房率降低明顯，且場地不適宜方形平面，遂改為矩形平面進行嘗試。

矩形平面采用43m×68m，使從幕墻外輪廓到核心筒邊界約有14m 進深，為較為舒適的辦公空間尺度（常規高層塔樓辦公進深控制在10～16m 范圍），在此基礎上電梯廳有過兩稿方案，方案一為穿通式電梯廳，如圖2 所示；方案二為不穿通式電梯廳，如圖3 所示，不穿通式電梯廳在得房率上相較于穿通式略有優勢，但是造成使用上的極為不便，未穿通部分背后的辦公人群需從電梯廳出來繞核心筒半圈才能到達辦公室，效率極低，且大量的設備管線集中在未穿通的一側，容易相互交叉，對走廊凈高的影響較大。

圖2 穿通式電梯廳方案

綜合標準層得房率、辦公樓層使用便捷性、辦公進深控制等因素，最后選擇了穿通式的電梯廳模式配合矩形標準層輪廓，使得整棟樓的綜合得房率達到79.8%，總凈辦公面積7.8 萬m2。

表1 五區（三區直達二區轉換）方案垂直交通計算數據

表2 四區（二區直達二區轉換）方案垂直交通計算數據

圖3 不穿通式電梯廳方案

2 垂直分區及電梯設置

垂直分區是超高層核心筒設置的核心，在項目初期我們提供了多種方案，和垂直交通顧問進行深入討論，來來回回產生了多種方案，綜合起來大致分為以下三類方案。

五區，其中三區直達，一組穿梭梯轉兩分區。前三區分別配置6 臺 1.6t 載重電梯，梯速為 2.5～4m/s，分別服務 11、10、9 個樓層，穿梭梯采用6 臺1.8t 載重電梯，梯速6m/s，直達第32 層，四五區分別配置 5 臺 1.35t 載重電梯，梯速 2.5～3.5m/s，分為服務 10、11個樓層。總電梯數34 臺，核心筒井道數24 個，計算結果如表1所示。

四區，其中兩區直達，一組穿梭梯轉兩分區。前兩區分為配置8 臺 1.6t 載重電梯，梯速為 3～4m/s，分別服務 14、10 個樓層，穿梭梯采用8 臺1.8t 載重電梯，梯速6m/s，直達第38 層，三四區分別配置 4、5 臺 1.6t 載重電梯，梯速 2.5～3.5m/s，分別服務 9、14 個樓層。總電梯數33 臺，核心筒井道數24 個，計算結果如表2 所示。

三區，其中兩區直達，一組穿梭梯轉一分區。前兩區分別配置6、8 臺 1.6t 載重電梯，梯速 2.5～4m/s，分別服務 14、12 個樓層，穿梭梯采用4 臺1.8t 載重電梯，梯速6m/s，直達28 層，三區配置6臺1.6t 載重電梯，梯速2.5m/s，服務13 個樓層。總電梯數24 臺，核心筒井道數18 個，計算結果表3 所示。

表3 三區（二區直達一區轉換）方案垂直交通計算數據

以上方案均為穿梭梯方案，即考慮上部分區和下部分區井道重疊，節省核心筒內井道數量。從數據上看，兩個電梯計算重要指標，5min 運載率均在15%以內，平均等候時間也在30s 以內，僅五分區四五區略有超過，但均在合理范圍。從電梯和井道數上看，三區加轉換方案明顯優于另外兩個。從電梯參數來看，區間電梯均采用普通電梯，穿梭梯采用載重略大高速電梯。綜合看來，三區轉換方案更優。

除此之外，業主希望在屋頂層增加觀光層，因此將附加2 臺高速電梯直達45 層。而考慮到貨運及裝修等考慮，消防電梯數也變為2 臺，總電梯數最終確定為28 臺。

3 樓梯及消防疏散

按照最大標準層面積計算疏散寬度，辦公人員密度按照經驗值9.3m2/人（項目進行時防火規范并未更新超高層辦公人員密度要求），根據《建筑設計防火規范（GB 50016—2014）》5.5.21.1條，該樓耐火等級為一級，疏散寬度按照1m/100 人的要求，得到總需要的疏散寬度為3.2m。按照一個防火分區兩個疏散樓梯布置，每個樓梯滿足1.6m。同時盡量分散在核心筒兩端，使大空間辦公盡端滿足防火規范37.5m 的雙向疏散要求。

值得一提的是，塔樓頂層設置了Skybar，從功能上屬于輕餐飲性質，若按照防火規范中1.3m2/人的密度要求，3.2m 的疏散寬度遠遠無法滿足。根據之前項目經驗，同消防溝通該處按固定座位的1.1 倍計算人員數量，同時業主承諾進行人員控制，使樓梯間維持在合理范圍。

另樓梯間在避難層需斷開，疏散路徑必須經過避難區，設計上統籌考慮了樓梯前室和避難區的相互關系，如圖4 所示。

4 結構布置

業主結合施工工期和希望在昆明推行鋼結構的考慮，該超高層采用了較為少見的鋼結構外框架加鋼結構核心筒的結構體系，核心筒由鋼結構斜撐和阻尼墻（鋼板內灌液體）組成。并在其中兩避難層處設置環帶桁架，增加結構的整體剛性。

圖4 避難層設計

平面布置結合穿通式電梯廳自然形成五品工字形，工字形的中部或端部可伸出正交主梁同外框柱搭接。

5 機電布置

技術機房布置是核心筒內除垂直交通設計的另一大難點，在得房率要求極端苛刻的前提下，需充分了解各專業的詳盡要求，不可有任何疏漏，只是一個條件的變動也將對核心筒布置產生巨大的變化。

暖通：該辦公樓系統采用風機盤管加新風形式，每層需設置25 平新風機房，且上下對位，根據現有條件只能布置于核心筒一角，但由于緊鄰的結構墻內為斜柱，且各層的位置不一，造成新風機房每層出管需變換位置。為解決避難層走道排煙，需每層布置兩個排煙井，盡量布置在核心筒兩端，井道大小每個1.5m2。另還需設置冷媒井。

強電：每層需設置12m2強電間，10m2電纜間，其中電纜間需上下完全對位，不可移動，每跨過一個設備層大小將大幅減小，樓梯南側和二區電梯南側大小合適，且上下對應，適合布置該功能。

弱電：每層設置7m2弱電間，可分兩間布置，但需同水專業雙墻隔開。設計中同弱電專業反復溝通，最終將其中一間弱電置于空調機房內，滿足總大小需求。

給排水：每層需設置6.1m2水管井，且凈寬大于1.2m，需集中布置。

在此基礎之上，結合先前垂直交通、結構、消防等信息，整個核心筒設計進入一種華容道般的境地，不停融入新的信息，討論新的可能，最終形成如圖5 所示的布置。

圖5 一區核心筒布置

6 不同垂直分區核心筒的變化

核心筒內另一個“大戶”便是衛生間，根據《城市公共廁所設計標準（CJJ 14—2016）》得知，每層需配置男大便器5 個，小便器6 個，女大便器7 個，而這么大的面積需求無法放在核心筒外側，將大大降低得房率。結合不同垂直分區電梯廳使用情況不同的特點，其中一個無電梯停靠的廳可利用為衛生間，3.6m 電梯廳寬度正好可容納廁所隔間+洗手池+中間走道。另一個衛生間則貼合核心筒緊湊布置。

而在二區位置以及轉換后的三區，其中一組電梯井道空間已經釋放出來，衛生間即可完全利用此空間，如圖6、圖7 所示。

圖6 二區核心筒布置

圖7 三區核心筒布置

還有一個變化將影響不同樓層的核心筒布置，即為電梯沖頂高度、電梯機房和電梯基坑，某些超高層項目可將垂直分區分隔在避難層位置，用避難層高度解決電梯沖頂和基坑，但本項目考慮到各種因素后并未采用此方式，即會在使用樓層出現沖頂、機房和基坑。區間電梯為普通電梯，沖頂高度約為5.1～7.0m，機房高度2.1～3m，穿梭電梯為高速電梯，沖頂高度達到了7.5m，機房高度2.5～3.7m，另三區的基坑深度為1.5～3m。結合圖8 剖面可以看到，在26～29F 高度，即二區結束，穿梭電梯到達，三區電梯開始的位置，二區沖頂和機房，穿梭梯沖頂和機房，三區基坑均在此處出現，導致這些樓層在平面上都需要特殊處理。如28F 為二區電梯機房層，需考慮衛生間留出可進入機房的通道。

圖8 二區與三區交界處核心筒剖面

圖9 28F 核心筒布置（出現二區電梯機房）

7 結論

昆明超高層核心筒項目展現了“螺螄殼里做道場”的狀態，每一塊空間的潛力都被仔仔細細挖掘過。最終一區核心筒面積為569m2，單層得房率達到了80.6%，已經頗為高效了。

核心筒設計統籌了基地條件，功能需求、建筑容量、建筑輪廓、疏散要求、經濟性、結構選型、機電設備等多種要求，任何一個前置條件的不穩定將導致核心筒方案存在不確定性，可以說，經過從方案階段到初步設計落定，是建筑師、業主方、垂直交通顧問、結構工程師、設備工程師多方權衡妥協后的結果。

本文試圖將涉及250m 高度超高層核心筒的六大影響部分進行抽離，確定優先級，結合昆明項目案例進行逐一分析，力圖庖丁解牛得到相對清晰的設計思路，以供建筑師在類似超高層項目中起到參考作用。