探究超高层办公楼建筑设计

王西峰

【摘 要】本文以某超高层建筑办公楼设计为例，对基地选址、总体布置、结构选型进行详细阐述，并介绍了超高层建筑设计的相关要点，提出了在设计过程中应注意的问题。

【关键词】超高层；建筑设计；核心筒

一、项目设计概述

随着城镇化的发展，城市人口急剧增加，导致了城市土地的供应紧张，建筑开始向空中发展，全国各地超高层建筑建设如雨后春笋。某建筑工程项目总建筑面积为947 152.5 m2 ，规划地上建筑面积615 301.5 m2 ，容积率4.3。其中6 号办公塔楼面积65 400 m2 ，高度145.50 m（屋面高度144.60 m） 。项目预计于2014 年竣工。对本项目设计做一个总结，有着必要的理论实践意义，同时为诸多有志于或即将踏入超高层办公建筑设计的年轻建筑师提供了有益参考。

二、基地选址、总体布置、结构选型

1） 超高层办公楼基地选址特点。对于超高层办公楼的选址来说，基本上集中在城市中心区域或规划新区。以本工程为例，该办公楼项目紧邻市政府东侧，为新区行政中心核心地段。2） 超高层办公楼总平面布置特点。像超高层这种类型的建筑往往以其宏伟的尺度和巨大的体量，给观者以强烈的视觉感受，同时也决定和影响着所在城市区域的艺术风格和美学价值。根据基地条件、项目规模等因素，总平面布置时一般采用集中式或分散式。本项目采用集中式布置，总体规划布局清晰，分区明确。沿城市主干道的北部地块作为项目形象展示的主要区域，考虑大尺度的城市设计，以展示连续大气的城市界面； 在整体空间上，设置了一条由东向西的绿谷轴线，从东面的滨水空间开始一直延展穿越整个金融区域，在视线上形成一条绿色的视觉通廊，中部穿插的屋顶绿地和建筑增强了南北地块的对话（见图1，图2） 。3） 结构选型。结构选型是超高层设计中重要的一个环节，在结构设计时抗震设计是重中之重。在设计初期，结构设计人会根据建筑的高度、高宽比、体型来选择采用何种结构形式。本项目采用型钢混凝土框筒结构。

三、平面设计

（一）核芯筒设计

高层建筑与其他建筑之间的最大区别，就在于它是有一个将垂直交通和设备管井集中在一起的，同时又在结构体系中起着重要作用的“核”（ core） 。本项目采用核芯筒位于办公楼中心布置的常规方式，争取了尽量宽敞的使用空间，将电梯、楼梯、设备用房以及卫生间、茶水间等服务性用房向平面的中央集中，使功能空间能够占据最佳的采光位置，力求视线良好，交通便捷。设计特点： 1） 办公核芯筒的大小是判定办公楼硬标准中“平均得房率”的重要指标之一。办公楼的平均得房率为70% ～80%。本项目工程6 号楼得房率见表1。2） 合理布局核芯筒的公共空间和各种功能用房是达到高得房率的关键因素之一。建筑师需将垂直交通疏散设施、附属用房和机电设备用房、不同功能的设备管井、分区电梯设置等问题，结合建筑平面的形式，合理安排，将核芯筒的效率发挥到最大化。

（二）核芯筒电梯设计

电梯是高层建筑各楼层联系的主要交通工具。电梯的等候时间和电梯的运输能力（5 min 内运送人员占总人数的比例：HC5） 是一项重要的指标，对其产生直接影响的是电梯的速度、数量和载客人数。而电梯的数量和大小又直接影响着核芯筒面积的大小，因此关于电梯的设置非常重要。电梯的设计主要涉及到电梯厅、客用电梯、货运电梯、消防电梯等4 个方面。

一般电梯厅以大于3. 0 m（进深） × 2. 7 m（净高） 为宜，项目选用3. 0 m（进深） × 2. 7 m（净高） 。1） 电梯设计。电梯设计在高层建筑的核心筒平面设计中应该说占有最大的比重。这不仅是由于其在面积上所占比例较大，更是因为垂直交通在高层建筑设计中极为关键。2） 竖向分区。高层办公建筑的电梯一般每12 层～ 15 层分一个区。电梯速度随分区所在部位的增高而加快，每个分区的电梯自成一组，互相连成一排布置，每排不超过4 台，各不同分区电梯位于不同的平面位置。以6 号楼为例，办公层分成2 分区，低区20 个楼层，高区15 个楼层，每个分区各设4 台客梯。3）电梯数量的确定。确定办公楼的电梯台数期望值N* 往往和建筑物类型、规模、轿厢额定载重量、额定速度和轿厢行程有关（见表2） 。

（三）货运电梯设计

超高层的综合楼往往有多种功能的组合，商场、会议、办公、宾馆、观光等设施。这些设施均为对外服务的，因此存在如何将后勤物品运往各分区的问题，这个问题也是在垂直交通设计时会忽视的问题。

（四）消防电梯设计

消防电梯是发生火警时，消防人员进入塔楼失火楼层进行扑救的重要交通工具之一。数量应符合高规第6. 3. 2 条的规定。6 号楼的货梯的技术参数统计见表3。

（五）消防疏散设计

1） 楼梯设计。楼梯的形式、宽度、踏步大小应满足规范要求。6 号楼选用2 部楼梯，梯宽1. 2 m，踏步270 mm × 160 mm。2） 辅助用房设计。辅助用房包含设备用房、卫生间、茶水间。3） 办公平面设计。办公室是人们工作的重要场所，办公室本身功能是满足一个组织一群人在工作中的群体行为。在进行塔楼设计时，办公楼层除了要求达到一定的得房率，对于办公区的进深也是评判其优劣的重要指标之一。6 号楼进深为11 050 mm。4） 主要办公空间： 是办公空间设计的核心内容。一般有小型办公空间、中型办公空间和大型办公空间三种。5） 公共接待空间： 主要指用于办公楼内进行聚会、展示、接待、会议等活动需求的空间。6） 交通联系空间： 主要指用于楼内交通联系的空间。一般有水平交通联系空间及垂直交通联系空间两种。7） 配套服务空间： 通常有资料室、档案室、文印室、电脑机房、晒图房、员工餐厅、开水以及卫生间和后勤、管理办公室等。8） 附属设施空间： 通常为变配电室、中央控制室、水泵房、空调机房、电梯机房、电话交换房、锅炉房等。

（六） 办公平面疏散设计

1） 防火分区设置。在现有新建高层办公楼中，基本都设有自动灭火装置和火灾自动报警设备，能达到及早发现初期火灾和及时予以扑灭，相应地提高了建筑内的安全程度。在这种条件下，防火分区面积可以增大到2 000 m2。

2） 合理布置疏散流线。根据建筑平面不同，常见的消防疏散分为大空间办公和有公共走道隔间办公。疏散距离详见高规。

（三）办公平面设计其他条件

随着技术和需求的不断发展，在结构和设备方面的新要求也影响着办公标准平面的设计。1） 关于办公楼荷载要求。随着办公设备的更新，原有对于办公标准层荷载（2. 0 kN/m2 ） 的考虑可能无法满足现有部分公司的设备重量要求。2） 预留设备空间。在超高层的办公楼往往设有24 h 工作的机构，在此类办公中，设有24 h 运行的设备。因此，在平面设计时，需要预留为其服务的空调机的冷凝水管的位置。

四、超高层办公楼其他问题

1） 办公楼舒适度（ 主动式阻尼器） 。超高层办公楼因受到水平荷载的作用，结构会产生横向的位移。在经过高度上的累加后，在大楼的高处会产生很大的水平位移，由于风的强度和方向经常改变，住在高区的租户容易感觉大楼在摇晃，在生理上和心理上都会有很大的不适，甚至会有“晕船”之感。为了使“玉树临风”依然能“稳如泰山”，必须增强大楼的安全性和舒适性。结构的减振系统不仅是重要的削弱地震影响的措施，而且对提高大楼内人的舒适感也起到一定作用。2） 办公楼防恐、防灾设计。一幢办公楼往往有数十家甚至上百家租户，而且访客众多，大楼内的人员和财物安全问题十分突出，如果仅依靠传统的安保登记系统显然早已不堪重负。门禁系统为解决以上问题创造了条件。3）停机坪。超高层顶设置停机坪，可以解决紧急突发事件，设计时需注意将消防电梯通至屋顶，方便人员到达停机坪。4） 擦窗机。超高层建筑需考虑平时幕墙的清洗，宜在屋顶设置轨道式或固定悬挂式擦窗机。

五、结语

随着大城市土地资源的稀缺，超高层建筑将会随着经济的发展和科学技术的进步而不断增加，这是社会和经济发展的必然。当然，我们也必须充分地意识到，高层建筑的发展给我们带来了标志，形象，空间，容量，但同时也带来了社会，生态，防灾，安全，维护，管理等等的负面影响。所以，高层建筑建设至今，一直争议不断，特别是当前世界能源和经济的不景气，使人们对高层和超高层建筑越来越持怀疑态度，引发了众多的讨论。这些是每个建筑师都需思考的问题。