超高层办公建筑设计要点与思考

胡永超

中国联合工程有限公司 浙江 杭州 310000

引言

超高层建筑设计，首先要从场地条件、业主需求、建筑形象等基本要素出发，基本确定塔楼和裙房的位置关系和形体关系。其次基本确定地下室、裙房和塔楼的平面功能布置。最后，在确定建筑高度、标准层面积、核心筒形式、标准层层高、避难层位置等具体问题时，必须要明确设计原则，从关键要素的梳理到各专业协同、内外兼修来最好设计控制。

1 超高层建筑设计原则

超高层建筑设计是综合分析问题和解决问题的一个过程，是各专业协同的一个过程，最终的目的是做好设计控制，得到最优的结果。

1.1 关键要素

超高层建筑塔楼的业态可分为办公、酒店、公寓三大类。因业态以及定位不同，对平面形式、核心筒布置、单元面积、净高要求、空调系统等有不同的要求，这些都是决定塔楼设计的关键要素，应在尽早确定。

1.2 协同设计

塔楼内的设备机房、各类管井、核心筒留洞、结构的可行性，以及净高的保证，都需要各专业间有良好的沟通与配合。

1.3 内外兼修

考虑结构构件（柱、斜撑）对建筑空间和外立面的影响，在设计中加以消化，使建筑、结构有机结合。外立面设计应结合建筑节能设计、泛光照明设计，使外立面的效果与内在要求相互结合[1]。

1.4 设计控制

设计前期先列出各专业的主要问题和基本要求；对关键要素先确定原则，其他问题再作协调，以此来做好整体设计控制。

2 设计要点的分析与思考

2.1 标准层面积

根据《建规》要求，每个防火分区面积可以做到3000m2，每个防火分区至少设一台消防电梯 。结合平面尺寸和使用需求，超高层办公建筑标准层面积一般控制在1500m2到2000m2。具体来说，建筑高度150m以下时可以选择1500m2，建筑高度150m至200m时可以选择1700m2至2000m2。

250m的超高层公建，按标准层2000m2的正方形平面考虑比较合适，平面尺寸为45m×45m，高宽比约为 5.5∶1。这样的形体挺拔优美，具备地标性建筑的基本要求。

2.2 核心筒面积的控制

2.2.1 建筑高度150m以下，标准层1500m2时，核心筒占标准层面积的比例一般为18%～20%，超出时有必要优化及控制

2.2.2 建筑高度200m以下，标准层2000m2时，核心筒占标准层面积的比例一般为20%～23%，超出时有必要优化及控制。

2.2.3 高度250m、标准层2000m2的超高层办公建筑，核心筒占标准层面积的比例一般为22%～25%，超出时有必要优化及控制。170m、标准层1700方的公建，核心筒占标准层面积的比例通一般为16%～18%左右。

2.2.4 优化核心筒一般有以下几种方式：①优化电梯布局；②减少走道长度；③控制电梯厅和走道宽度；④优化楼梯、卫生间、设备管井。

2.3 核心筒布置方式

根据竖向分区的数量，核心筒的排布方式主要有以下几种类型：

平行式：是指核心筒内的两组电梯平行布置的形式，一般竖向分2个区（高区和低区或者奇数区和偶数区）时采用。

十字式：是指核心筒内3组或4组电梯垂直布置，电梯厅或走道形成十字形；一般竖向分3个区及以上（高区、中区和低区）时采用。

组合式：组合式是平行式和十字式结合的一种核心筒布置方式，一般竖向分4区以上（超高区、高区、中区和低区）时采用。

双筒式：是指塔楼内设置两个核心筒，分别置于两侧的布置方式，适合竖向分2个区时使用；优点是中心区域开敞、空间通透，利于平面灵活分隔。

2.4 电梯的数量、载重与速度

2.4.1 电梯的数量是根据人数、高峰等候时间来决定的，一般办公为1台/5000m2，舒适性办公为1台/4000m2，豪华性办公为1台/3000m2以下。

2.4.2 电梯的载重由大楼人流量和等候时间等确定。一般超高层办公楼客梯载重量为1350kg（18人）和1600kg（21人）为宜，后勤电梯一般设计为1台，载重为1150kg或1350kg比较合适。

2.4.3 电梯的速度与建筑层数有直接关系，一般低区电梯速度为2.5～3.0m/s（80m以下），中区电梯速度为4.0～6.0m/s（150m以下）， 高区电梯速度为6.0m/s（200m以下），超高区（转换梯）电梯速度为2.5～3.0m/s，裙房部分的电梯速度为1.5～1.75m/s。

2.5 层高分析与选择

高等级办公楼的层高一般为4.1～4.2m。层高主要取决于以下几方面因素：净高要求、梁高、设备管线高度（含安装空间）、吊顶和地面面层厚度[2]。

2.5.1 高等级办公楼的净高都至少需要在2.7m以上，国内超高层办公楼净高一般为2.8～3.0m。

2.5.2 结构梁高度（柱跨12m以内梁高一般700～750高，宽扁梁550高×700宽）。

2.5.3 设备管线高度（走廊部位700，办公区中央空调高500，VRV加新风高350，不含吊顶）。

2.5.4 地面面层厚度（防静电地板90或120、石材地板50若有地暖150）。

2.5.5 吊顶高度按100计算。

2.6 柱跨尺寸

现在的超高层办公楼设计追求大尺度，大面宽的办公空间。往往设计单跨无柱的室内空间。而从办公层高、室外自然光线可照到的最大室内距离等综合因素考虑，超高层建筑的柱跨尺寸建议控制在12m之内，这样梁高可控制在0.7m之内。跨度超过12m之后，结构经济性和空间净高都有明显的不利影响。

图1 柱跨尺寸示意图

2.7 避难层设计原则

根据《建规》要求，从地面到第一个避难层的高度不应大于50m，两个避难层之间不高度不宜大于50m。结合建筑功能，一般避难层的设置有如下3种方式。

2.7.1 选择裙房的上一层做避难层（该层和屋面同层，受屋面设备影响使用条件较，适合做避难层），再从下往上按50m高度逐个设置避难层。

2.7.2 从地面往上按50m高度逐个设置避难层。

2.7.3 根据建筑总高度、上下使用分区灵活设置避难层，控制好首个避难层离地高度和避难层之间的高度就行。

2.8 电梯分区与避难层层高

避难层的高度与设备用房的高度和下层电梯冲顶加机房高度有直接联系。

低区电梯（速度2.5m/s）顶层高度加电梯机房高度一般为=8.0m左右；避难层和下层办公总高为8.0m～8.2m，刚好满足高度要求。而中、高区电梯（速度4.0～6.0m/s）顶层高度加电梯机房高度一般为9.5～10.5m。避难层层高需要做到5.5～6.0m。

增加避难层层高会而加大成本，而且会降低建筑刚度。为控制避难层层高，可以将电梯机房置于避难层的上一层，带来的问题是可能影响上一层的平面布置，需要综合考虑。也可以将下区的最顶层归入上区，使用上区的电梯而不影响上区建筑的使用空间。

2.9 超高区电梯是否转换

超高层建筑根据建筑高度和建筑功能确定是否需要进行电梯转换，高度250m时一般不考虑电梯转换；高度250m以上时，电梯一般分为3～4个区，有4个分区时，如超高区功能与下部相同，电梯可不转换，否则应该设置转换电梯，这样才能提高电梯运行效率。

电梯转换设计一般在首层设独立门厅，通过穿梭电梯直达转换层。这样的设计有节省空间，电梯使用便捷的特点。转换层也可以设在避难层的下一层，可减少电梯机房对标准层的影响。

2.10 排烟与通风

塔楼内的大空间以及超100m2的房间都需要考虑排烟，同时所有功能区域即使设有新风系统，从节能、使用舒适度上考虑仍然需要有自然通风，那么设置开启外窗同时满足自然通风和自然排烟是否是合理的选择？因为自然排烟的开窗面积要不小于房间面积的2%，以一个9m跨度10m进深的房间为例，就要做到1.8m2的开启净面积，相当于上悬窗推出0.3m时，开启扇的总长度要达到6m；这么多的开启扇会对立面造成较大影响；另外，超高层建筑的风压大，对开启扇五金件的要求也高，使得开启扇造价高经济型差；所以综合考虑后应该选择机械排烟[3]。

设置机械排烟后，外窗仅需考虑通风，对开窗形式、开窗面积、开启位置基本没有限制，这样有利于立面造型设计。可以采用通风柱（结合幕墙竖向构件来设计）、内倒窗等形式来满足自然通风的需求。

图2 内倒窗立面和室内效果示意

3 结束语

综上所述，超高层办公间设计时，先要梳理出影响设计落地性的这些关键要素，再结合项目自身要求和特点，在分析、比较的基础上综合解决问题。