浅析超高层综合体建筑设计的技术体系

浅析超高层综合体建筑设计的技术体系

田建光

成都基准方中建筑设计有限公司 湖南 长沙 410000

摘要：随着城市中超高层建筑越来越多，针对超高层建筑设计如何才能更加高效更加集约更加合理的设计，本文针对超高层建筑设计中的问题进行了梳理，也提出了一些相关的建议。

关键词：超高层；设计；流线；体量；层高；柱网；电梯

前言：

超高层，英文词条名：Ultra High-rise Building。1972年8月在美国宾夕法尼亚洲的伯利恒市召开的国际高层建筑会议上，专门讨论并提出高层建筑的分类和定义：超高层建筑指40层以上，高度100米以上的建筑物。

一、超高层建筑分类

根据超高层建筑功能的不同：纯办公楼超高层；纯酒店超高层；纯住宅类超高层；综合型超高层（办公酒店综合体超高层；办公公寓综合体体超高层；酒店及公寓综合体超高层；办公，酒店及公寓综合体超高层）

根据超高层建筑高度对整体建筑建设难度的不同：100米-250米之间超高层；≥250米超高层（需要进行消防性能化设计）。

二、超高层建筑技术体系

1.总平面交通

1.1交通规划分析要点：

a.交通流量研究 b.周边道路等级

c.公交/地铁位置 d.周边重要建筑

e.未来可能发生的区域规划

上述因素对整体交通组织带来的影响：

1.2交通流线分析组织

流线分析的两个重点：

车流——内部办公(方便快速的进入地下车库)

外来访客(私车—落客后进入地下室/的士—落客后迅速离开)

货运/后勤(与正常车辆混用出入口—分时控制/单独设置)

落客区(下车后方便迅速的进入建筑)

停车区

等候区(地面临时车位的设置)

人流——公交、地铁、轨道交通接驳

2.体量研究

2.1建筑高度

影响建筑高度的因素：a规划条件书中规划限高要求;b建筑专业规范要求;c结构专业规范要求;d避难层设置与电梯分区的要求；其中后三个因素可用下图表示：

2.2体量分析

举例体量为5万、8万、10万平米的塔楼，标准层分别为2000平米和1500平米的对比。从图可以看出，10万平不会选择1500平米做标准层；即使8万方一般也不选取，核心筒占据面积大，不经济。如下表（按标准层4米层高估算统计）：

3.标准楼层

3.1影响标准楼层的因素

a标准层面积因素。

b结构因素：影响平面开间/进深比，核心筒的布局。

c建筑的使用方式：

办公：

自用(多为总部大厦，经济受限因素小一些)

出租(不同租户不同的需求，考虑划铺的灵活性)

出售(短期商业利益，配套上会有不同)

兼有(低区出售，高区出租，利益最大化）

功能混合的办公楼(办公+酒店/办公+公寓)

酒店：

公寓式酒店

常规酒店

d建筑的等级：

办公：智能型甲级、甲级、乙级(少有)

酒店：经济型商务酒店（较少置于超高层建筑内）

4星级酒店

5星级酒店

超五星级豪华酒店（5星及5星以上豪华酒店超置于超高层建筑内，作为城市地标性建筑的一部分。可以有利于提高办公和酒店的相互品质和影响力）

3.2标准层层高

办公：影响办公标准层层高的因素：

架空地板——100~150mm之间

净高的要求——2.6~2.9m之间

机电占据高度——主要与空调系统的选取有关，一般在300~500mm之间

梁高——800mm左右

结论：因涉及的因素都有上下浮动值，故层高不是一成不变的值，但一般甲级写字楼常用层高为4.1及 4.2m。 办公案例标准层层高分析：

酒店：影响酒店标准层层高的因素：

各个品牌酒店对客房的要求有各自的规定，常见要求室内休息区净高需2.9-3.1米，因酒店客房内部需要走管道，因此层高相对于办公较低，常用的超高层内部的五星级酒店层高为3.5-3.7米。

结论：因涉及的因素都有上下浮动值，故层高不是一成不变的值，但一般超高层内酒店常用层高为3.5-3.7。 超高层内酒店案例标准层层高分析：

3.3标准层深

办公建筑影响进深的因素：

室内采光——单面进深采光≯12m，双面采光时≯24m。

结构因素——核心筒到柱的轴线距控制在13m以内，否则结构成本增加。

朝向、景观——南北向办公单元价值最高，可适当增大进深；景观好的方向也可适当增大进深。（办公进深包括走道宽度1.8m，南北向进深宜大于东西向）

酒店建筑影响进深的因素：

五星级酒店对客房的要求较为严格，一般五星级酒店客房的轴网大小为10mX4.5m,加上走廊宽度，一般在12m-13m之间，不同的酒店品牌对标间的面宽和进深都有相对应的要求，因此在位于超高内部的混合功能部分的酒店在建筑满足办公进深的要求时需同时考虑满足酒店要求。

3.4柱网排布

影响柱网的因素：

办公空间的感受和使用---有利于首层入口大堂出入口的设置：考虑标准层四角景观，如果周围城市环境有利者，四角尽量不设柱柱距与幕墙龙骨匹配。

综合体建筑中考虑酒店客房空间的布置---对品牌酒店要求的客房面宽匹配

结构因素---柱距的尺寸应兼顾结构的合理性以及因此带来对室内净高的影响

地下室停车---有利于最大化地设置停车位

结论：9m的柱网与幕墙常用龙骨1.5m相匹配，结构也合理，并且与最经济的停车位柱网8.4m相差不大。建议方案阶段选用9m柱网。

3.5核心筒的构成

超高层办公核心筒的基本构成：

客梯和电梯厅（客梯是一般核心筒内部最重要的组成部分，客梯数量的多少直接决定了核心筒的大小和组成方式）。

疏散楼梯(疏散楼梯的位置设置要考虑整个标准层的疏散距离）

消防电梯和货梯（一般两者兼用，需要设置符合消防前室要求的消防设施要求）

设备机房（主要为有需要的空调机房）

机电管井（利用核心筒内的边角及其他次要空间进行设置）

卫生间（办公部分的卫生间可结合在当个分区内未使用的电梯前厅设置，从而节省空间。酒店部分标准层不需要设置公共卫生间）

酒店部分的布草间，污衣井等服务空间。

超高层酒店核心筒的基本构成：

酒店部分标准层核心筒一般还需要设置布草间以及可能需要的污衣井（现代很多酒店品牌已经取消了污衣井的设置，改为直接使用酒店的货梯输送需要清洗更换的衣物）

酒店部分的机电设备（因为在综合体超高层中，酒店部分和办公部分一般为不同的业主及管理方，因此酒店及办公的机电设备会采用各个单独的系统）

若酒店客房直接位于办公空间的上一层，还需设置酒店部分的设备转换设施进行设备转换，例如设置设备夹层。（设备夹层层高考虑维修以及其他问题建议至少采用1.8-2.1m层高

）

4.电梯系统

4.1电梯设计数量

电梯类型

高层建筑中常见的电梯类型按照功能分：

客梯——电梯中量最大最重要的部分

消防梯——数量应按照规范要求设置

货梯——可以与消防梯合用，载重量一般按照2吨考虑

服务梯——设置酒店时，应设计服务梯

餐梯——酒店配套的餐饮空间，应考虑设专门的餐梯

观光梯——超高层的顶部设置对公共开放的观景平台时，可结合设观光梯

按照梯速分：

低速电梯——0.5~1.75m/s；中速电梯——2.5~4.0m/s；高速电梯——5.0~10.0m/s。

衡量电梯的重要参数：

高层建筑以电梯井道为核心的交通服务区的核心筒，占标准层面积的20%~30%，而电梯系统的造价与用电量又占据总投资的10%~12%，故这部分从使用和经济上来说，都是设计的重中之重。而衡量电梯设置是否合理的两个参数：a.乘客高峰期5分钟内最大运输量；

b.平均运行间隔。

要达到甲级写字楼的标准，则 a值应在11%~15%，其值越大越好。b值应＜40秒，其值越小越好。这两个参数需要专业的电梯公司计算，故设计伊始，可以转换为另一个预估标准，即5000平米/台。

优化调整方案：

一般按照5000平米/台计算的梯数基本能达到甲级写字楼的标准，如不能达到，在不增加电梯井道的情况下(核心筒所占面积如超过标准层面积的30%，非常不经济)，可以通过以下几种方式：

a.提高电梯的运行速度，梯速对电梯价格影响大：2.5m/s 30-50万、3~4m/s 约100万、5~7m/s 需进口，约200~400万（经验值，具体造价因不同电梯厂商会有较大的差异）

b.增加电梯的载重量，重量对电梯价格影响小，在同等截面井道大小下，选大值

间接(高度超过一定值)——采用双层轿厢电梯；采用区中区的方式；采用一些电梯智能化分配辅助系统（可与大堂刷卡系统结合，自动分配人流和控制电梯的使用率，减少人流候梯时间）

4.2电梯的水平布局

核心筒与标准层的位置关系：

中核——最常用的方式，结构有利/采光适中/划铺灵活；难以形成大空间。

两端核——结构不利/可建高度受限；设于东西两端/不占最佳采光面/划铺不灵活；但能得到高度灵活的大空间，适用于各层功能/层高不同的复合结构。

偏核——结构最不利/可建高度最低/占据一侧采光面，其它优缺点同两端核。

核心筒的位置与建筑的平面形式相互约束：

中核——常见塔式，板式也易形成（京基100，西塔，NEO大厦等）

两端核——常见板式，偶见塔式（腾讯大厦等）

偏核——板式或者塔式（新近较为流行使用于总部大楼等类型建筑）

其他----三核或者多核（较少见)

电梯的平面布局：

“一”字型布置——电梯厅成一字型或平行式布局

特点：比较适合300m以下的项目，垂直交通以传统式分区为主，不设穿梭梯，核心筒外设环形走道，划分单元灵活。办公首层入口可以单边或者局部设置入口大堂区域。（板式建筑不管高度多少都会使用此种布局形式，塔式建筑在300m以下也较长使用）

“十”字型布置——电梯厅成十字型布局

特点：适用于300m以上设穿梭梯，划分区中区并利用区间错位转换，尤其适于标准层租户面积大，低于1~2划分单元，可有效节省内走道。首层入口部分需环通整个作为入口大堂区域，现在较高端的写字楼在300m以下时也经常使用。整体首层入口大堂可以形成一个优越的展示空间和人流中转休闲空间。并会产生一些变体的形式比如“T”字型核心筒布局以及其他。

其他形式布置（主要以异性形体建筑形成）

4.3电梯的垂直布局

a传统分区——使用方便，电梯一次到位，但电梯数量较多，且多数电梯要求梯速较高，故适合建筑高度＜300m的塔楼。

分区方式：高/低两区(20层)；高/中/低三区以及高/中高/中/低四区(40-50层)；高/中高/中/中低/低五区(60层/少用)

电梯梯速通常以50m进阶，每隔50m升一级，加1m/s速度。即50—100m高用3.0m/s；

100—150m高用4.0m/s；150—200m高用5.0m/s； 200—250m高用6.0m/s。（此速度作为经验值参考，具体的项目需按照电梯流线计算）

电梯的分区考虑到电梯冲顶空间的问题，一般以设备避难层作为分区的界线，从而达到节省使用空间和保持层高一直的效果，但并非一定要以设备避难层为界线。现在出现跨越设备避难层设置办公分区的形式已比较常见。

b区中区——即利用空中大堂划分大区，其中再分设小区。降低了电梯的行程时间，运输效率较高，本区电梯穿越层数较少，对梯速要求不高。但需设穿梭电梯及空中大堂，转换麻烦，且穿梭电梯梯速要求很高，故适合建筑高度＞300m的塔楼，以提高150m以上的使用面积；采用办公酒店综合型且酒店置于整个建筑高区时的超高层时，为了提高酒店的体验以及整体输送速度，也会设置酒店空中大堂和酒店的穿梭梯并从酒店大堂再设置达到各个酒店客房层的客梯。

c混合分区——现在超高层一般会形成一个包括办公，酒店或者公寓一体的综合体建筑。因为不同的功能之间的业主不同，带来的管理以及其他设备系统的不同，因此酒店或者公寓会与办公部分形成不同分区，因此对酒店或者公寓处于超高层部分的竖向分区的位置一般分为两种：

酒店或者公寓处于建筑低区（较少适用，酒店级别低时有可能会用到；消防压力小的酒店部分置于低区而把消防压力大的办公部分置于高区对整体建筑消防不利）。

酒店或者公寓置于整体建筑的高区，有助于整个建筑消防组织，并有利与提高酒店的识别度和整个办公的品质。

5.幕墙系统

外墙形式分类 1 窗墙系统 2 幕墙系统-玻璃幕墙，金属幕墙，石材幕墙等。

幕墙形式分类

按照安装方式分类：

单元式幕墙—有众多独立的单元组合而成，每个独立单元组件内部都有板块安装，板块间接缝密封均在工厂内加工组装完成。

框架式幕墙—幕墙的竖框和横梁先安装在主体结构上，再安装次竖框和横梁组成框架，面板材料在工厂加工成单元组件，最后再固定在框架上，对现场施工要求高。框架单元式幕墙是现代超高层建筑最常使用的方式。

按照支撑结构分类：

框支承玻璃幕墙：玻璃面板周边由金属框架支承的玻璃幕墙。分为明框玻璃幕墙，隐框玻璃幕墙，半隐框玻璃幕墙。

全玻幕墙：由玻璃肋和玻璃面板构成的玻璃幕墙。（较常使用超高层入口大堂空间，形成一个通透精致的入口空间效果）

点支承玻璃幕墙：由玻璃面板、点支承装置和支承结构构成的玻璃幕墙。分为玻璃肋点支撑，钢结构点支撑，拉杆点支撑，拉索点支撑，自平衡拉索点支撑，单层索网点支撑。（同样较常使用于入口空间以及空中大堂等需要特殊展示的空间部分）。

幕墙开窗形式：玻璃幕墙需要设置开启扇，在满足通风节能的前提下，尽可能减少开启分割。

6.屋顶设计

擦窗机

高度大于40米的幕墙需设擦窗机；设置于屋顶或避难层，擦窗机旋转轨道范围可包含塔楼的各个面。

擦窗机对建筑结构的要求：

女儿墙内侧通道宽度一般不小于2m，并且转角处应圆滑处理，以便擦窗机水平运行通畅。

擦窗机安装空间高度一般不小于3m，此空间内不允许有管道等阻隔。

女儿墙高度一般不大于2m，以便工作篮收回。

女儿墙与塔楼外立面尽可能平齐，以保证工作篮垂直升降机时能保持与塔楼外立面之间的合理距离。对于其它形式的立面形式，则需视具体情况处理。

直升机停机坪

建筑高度超过100m，且标准层面积超过2000平米的公共建筑，宜设置屋顶直升机停机坪。

停机坪距设备机房、电梯机房、水箱间、公用天线等突出物的距离不应小于5m。

通向屋顶停机坪的安全出口不应少于两个，每个出口的宽度不宜小于0.90m。

三、结语

随着经济和社会的发展，超高层建筑的数量在城市中呈现爆发式增长，这不仅体现了我国的国力也象征了中国的城市发展水平。然而超高层建筑无论是在消防救援还是平时使用，均给使用者带来较大的风险和使用上的不便。所以只有设计的源头去解决建筑设计中可能存在的问题，将来才能避免由于设计的不合理而造成需要消耗大量的人力和物力资源和财政资源去维护。

参考文献：

【1】建筑设计防火规范GB50016-2014（2018年版）；

【2】刘建荣 《高层建筑设计与技术》2005.05；

【3】超高层城市办公综合体（2017版）；

【4】徐枫 250m以上超高层综合体建筑的设计研究 2018；

【5】乔俊贤 针对超高层办公建筑设计分析 2019；