超高层设计要点

中图分类号： S611 文献标识码： A

随着中国经济的快速发展导致的地价飞升和投资能力加大，以及各大城市对于地标性建筑的追求，超高层建筑在最近几年开始快速出现在全国各地。超高层建筑，是指建筑高度超过100M的建筑，一般以公建居多，其功能多为下部商业，上部办公或办公+住宅（或酒店）。由于其体量庞大，功能复杂，对城市规划、竖向功能布置、结构布置、消防疏散以及设备选型均提出了更高的要求。2011年6月~2012年底，本人有幸主持了贵阳黎阳大厦的设计工作，结合对其它超高层的研究，以及项目的进展过程，尝试着对超高层建筑的设计要点和注意事项进行归纳总结。

项目概况

黎阳大厦位于贵阳市金阳区，它由两栋塔楼（分别为34层和30层）和两栋裙房组成，塔楼部分主要为科研办公用房，裙房部分主要为商业用房，并设有下沉广场，利用地形高差将部分地下室也做成商业用房。建设用地2.6万平米，总建筑面积约为17万平米，最大建筑高度为149米。其形象清新大气，有望成为金阳区的地标建筑。

进行这样一个大体量建筑的设计工作，其过程是繁杂和反复的，设计过程的每一步都包含着建设方、规划部门、设计方的慎重考虑和反复讨论，其中艰辛不足为外人道也。本文专就超高层设计的技术要点方面，进行一个较为全面的总结

规划部门对超高层的要求

建筑高度的限高问题

作为一个重要的城市景观节点，超高层的体形与建筑高度格外受到关注，也是规划部门在审查方案时重点关注的内容。其中，体形更多是表现建筑的美感，而建筑高度更多的是对周边环境的影响。为了满足公共空间安全（一般航空限高最为常见）、卫生及景观视线的要求，同时结合城市景观考虑，规划部门多数会对建筑高度进行限制。这一点一般都会写在选址规划意见书内，但值得注意的是：关于建筑高度的计算规则，《民用建筑设计通则》虽有规定，但具体执行时，各地仍有不同。因此在进行方案设计前，需要与当地规划部门沟通明确。在本项目中，为了立面造型效果，幕墙部分高出混凝土女儿墙，经过与规划部门沟通，其建筑高度以混凝土女儿墙至室外地面高度为准。

对城市交通的影响

超高层建筑容纳了大量的使用者，必然对城市交通会造成一定的影响。虽然规划部门在规划时已经进行了相关的考量，但作为一个好的建筑师，应在场地设计时，结合城市规划对交通影响进行细致的思考，力争使建筑出入口与城市人流节点相对应，使得城市人流到达建筑物的流线顺捷流畅，同时避免上下班人流对城市交通造成过大的冲击。

与其它规划要素结合考虑

超高层建筑作为一个重要的规划节点，规划部门可能会与其它规划要素结合考虑。如：为满足大量人流上下班需求，将地铁站点高以超高层内（如苏州的东方之门），或将地铁出入口设在本场地附近（如本项目）；为创造良好环境，在超高层相邻地块设置大型广场或公园。一个好的建筑方案必须也是一个好的规划方案，与城市规划相协调、与周边环境产生良好的对话关系是好的规划方案必须具备的特点。

标准层面积的确定

标准层面积的概算

标准层面积的限制因素－－防火分区、柱距、核心筒面积、得房率

结构选型

超高层，作为高层建筑的一个特殊形式，其对结构选型提出了更高的要求。超高层的结构选型主要考虑以下几个因素：1〉抗震性能。由于其建筑高度很高，根据现行的《建筑设计抗震规范》，可供选择的结构形式一般为：框－剪结构、框架核心筒结构、筒中筒结构。2〉标准层平面对于灵活布置或分隔的要求。超高层的体量巨大，其销售策划显然不能采用单一规划，而针对于相对单一的标准层平面，只能在平面分隔上采取灵活措施以弥补不足。这就意味着，标准层平面应采取灵活的大空间策略。当然如果在设计前期，建设方的销售策划已经论证完备，那么提前对平面进行划分，对结构设计是十分有利的，其不足之处在于将来万一调整平面分割，可能面临诸多困难。

可供超高层选择的结构形式

各结构形式的特点

电梯数量及区间设计

作为框架－核心筒结构，其核心筒承担了交通、疏散、各类管井上下流通的任务。而交通功能，在日常生活中主要是由电梯来承担。按理说它是属于核心筒的一部分，我们应该先考虑核心筒的布置，再来考虑电梯，但在超高层中，电梯数量会很多，电梯加上候梯厅的面积往往占到核心筒面积的一半，因此，电梯数量的多少直接影响到核心筒的布置。同时，超高层的电梯成本要高于一般电梯成本，因此从投资效益方面考虑，在满足使用人员的舒适度的同时，我们总是希望能尽量减少电梯数量。因此，在核心筒设计前，我们有必要考察一下：如何在满足舒适性的前提下，使电梯数量尽量少。

客梯的服务人数及客梯数量计算

理论上讲，要准确、合理、经济地确定电梯的数量、载重量和速度，应计算出全部电梯所要服务的建筑物内总人数、乘梯高峰期某一限定时间内所需服务的最大客运量、乘客候梯时间或电梯平均间隔时间、以及乘客从唤梯起至到达其目的地的全行程时间。但在方案阶段，进行如此细致的计算几乎是不可能的，而且没有必要，毕竟电梯的数量是以台计算的，微小的数据差异不会对电梯数量造成影响。我们可以按照传统的经验数据，对其进行概估。

根据《全国民用建筑工程设计技术措施》所提供的参考数据：

高层办公楼的每人使用面积为4~10平米/人，或按总建筑面积的67%~73%（一般取70%）计算使用面积；一般办公楼1台额定载重量1000KG的电梯，服务面积可为5000平米；高级办公楼1台额定载重量1000KG的电梯，服务面积可为4000平米；超高级办公楼1台额定载重量1000KG的电梯，服务面积可为3000平米。

考虑到本项目的定位，我们选取了4000平米/台这个数据，经过测算，塔楼部分约需要12台客梯。同时，为了便于上部楼层的使用者及时到达，客梯考虑分为高、低区间，低区服务1~18层，其电梯机房设在第19层的避难层内。

消防电梯兼货梯的设计

考虑到楼上装修及日常家具搬运，设置货梯是必要的。货梯一方面要求荷载大，另一方面要求有一个单独的卸货空间以利于使用，不致对正常人流产生干扰。从经济性考虑，我们可以结合消防电梯满足这些需求。

电梯设计的其它考虑因素

电梯井道的大小，受其荷载及速度影响。一般来说，荷载越大，井道截面越大；速度越快，其截面越大。目前比较可靠的设计方法是：根据项目的需要，从电梯厂家提供的样本中选取合适型号，以其提供的土建参数为参考进行设计。即使后期不采用此厂家电梯问题也不大，各家厂商相同参数的电梯，其井道尺寸也相差无几。

候梯厅的进深。这个数据往往会被设计者忽略而造成无谓的返工，依据《民用建筑设计通则》第6.8.1条，公共建筑内多台双侧排列的候梯厅，其深度应该不小于两侧电梯的最大轿厢深度之和，并小于4.50M。

标准层平面设计

标准层面积概估

在设计初期，我们已经知道了建筑高度限高要求，知道了容积率，也可能根据前期讨论知道了层高，那么，塔楼的标准层面积应该是多大呢？在确定标准层面积方面，有两个主要的限制因素：

根据防火规范，超高层作为一类高层，其防火分区不应超过1000平米，设置自动灭火系统后，其防火分区面积最大不应超过2000平米。如果标准层超出一个防火分区，就需要增设防火墙，增加至少两部疏散楼梯，其它设备相应增加，从经济性方面考量，这是不合理的。因此，在可能的情况下，尽量使一个标准层面积不超过2000平米。

从经济效益最大化角度出发，在设计初期，我们假设用足容积率，因而计算出总建筑面积，扣除裙房的概算面积，剩下的就是塔楼可建面积。然后除以层数，可以得到标准层的大概面积。

在标准层不超过2000平米的情况下，其核心筒的内容不会随面积变化，这就意味着，在核心筒面积不变的情况下，标准层面积越接近防火分区面积上限（即2000平米），得房率会越大。因此，在满足建筑造型及体形要求的同时，标准层的面积尽量加大。

核心筒的设计

核心筒既是框架－核心筒结构体系的一部分，也是人员流线的重要组成部分，也就是说，它兼备结构功能和建筑功能。从建筑角度讲，它承担了日常交通（电梯）、消防疏散（疏散楼梯、消防电梯）功能，以及各类设备管井（上下水、强弱电、防排烟、空调新风管井）的布置要求。

基本上，为了满足疏散距离要求，疏散楼梯会分布于核心筒的两端，中间则可以考虑电梯的布置、空调机房的布置、卫生间的布置，管井则可以布置在核心筒的外侧，其进深一般有600即可满足使用要求。

卫生间是每个项目都有，但少有设计到位的，其中最主要的问题就是视线遮挡问题。卫生间的布置足以让人对本栋建筑、乃至本项目的形象产生怀疑。在东北地区，很多厕所是男女穿套的，男士上厕所时必然要穿过女厕，这让人情何以堪，不禁让人对东北的豪爽多了另一层理解。还有一些男卫生间，一开门就看到了小便斗；有的男女卫生间经常门对门而无任何遮挡。作为私密活动，如此布置难以使人有被尊重感，至于人性化更是谈不上了。因此，在核心筒内布置卫生间时，不能因为可使用面积太小而随意布置，相反，这更是考验我们设计水平的时刻。一个项目的良好形象，是由无数个良好细节组成的。

作为经验数据，一般情况下，核心筒的面积占标准层面积的30%，在标准层布置完成后，我们可以检察一下此数值是否偏离很多。如果偏离很多，则需要慎重检察原因，毕竟核心筒的调整会带来一系列的相应调整，越到后期，调整会越困难，甚至产生疏漏。

层高与空调选型

规范对净高的要求

《办公建筑设计规范》里，对于办公室的净高要求是：一类办公建筑不应低于2.70米，二类不应低于2.60米，三类不应低于2.50米。作为超高层建筑，我们以一类办公建筑套用，即2.70米，加上梁高0.9米（1/10跨距），再加上设备管线及吊顶高度（取0.6米），推算下来，层高为4.2米是比较合理的。

空调不同类型的特点及选型考虑因素

不同类型的空调系统，对于设备空间高度的要求是不一样的，从而间接影响到建筑的层高。目前公建中常用的空调系统有：中央空调、VRV空调、风机盘管加新风系统。从建筑角度来看，中央空调所用管道最大，其占用的设备空间的高度也最高，风机盘管加新风系统次之，VRV空调最小。同时，不同的空调系统需要配备大小、数量不一的机房，也可能对外立面产生直接影响（通风口）。因此，尽早确定空调系统，有利于合理、经济地确定层高，避免无谓的浪费。

避难层设计

避难区面积的计算

根据高规的要求，超高层建筑必须设置避难层（间）。自高层建筑首层至第一个避难层或两避难层之间，不宜超过15层。避难层的净面积应满足避难人员的避难要求，宜按0.2㎡/人考虑。

所需避难的人数，可以根据《办公建筑设计规范》第4.2.3条，即“普通办公室每人使用面积不应小于4㎡，……”考虑，然后根据每个所需避难面积进行计算。即：办公面积÷每人办公面积×避难层数×每人避难面积＝避难层净面积。

避难层层高

在避难层有许多的设备用房，如空调机房、水泵房等，它们的高度决定了避难层的层高。因此，在确定避难层层高时，应同水、暖通专业协商，同时要考虑梁高，满足设备净高要求、结构梁高要求，最终才能确定避难层层高。一般情况下，避难层层高约为4.5米。

避难层面积是否计入容积率？

在容积率卡死的情况下，避难层面积是否计入容积率，意味着数千平米的建筑面积差额，这对于建设方无疑是具有很大吸引力的。经过咨询，各地对于避难层面积是否计入容积率意见不一，在本项目中，根据新版的《贵阳市城市规划技术管理办法（试行）》（2013年实行），避难层的避难间部分可以不计容积率，其它部分要计入容积率。

结言

一个好的建筑方案，必须综合考虑各专业的要求，也可以说，它是多方协调的结果，作为体量庞大、功能复杂的超高层，更是如此。这就要求我们不但要具备各专业的基础知识，而且还要具备灵活运用、积极协调的能力，如此，才有可能使得项目既满足建设方要求，又满足各项目技术条件。