高層辦公建筑設計常見問題探討

唐敏哲

（上海市房屋建筑設計院有限公司 上海 200062）

0 引言

隨著中國城市化進程的不斷加快，城市建筑用地面積越來越稀缺，因此高層辦公樓的數(shù)量和規(guī)模也在不斷擴大。但是，由于技術(shù)，工藝和設計的限制[1]，不能有效保證高層辦公樓的安全性和耐久性，不能有效發(fā)揮建筑物的功能。因此，有必要提高高層辦公樓設計的質(zhì)量和效果，并提高高層辦公樓的性能。

1 高層辦公建筑設計的必要原則

1.1 原則之功能適應性

具有不同用途的建筑物具有不同的功能要求，因此具有不同功能用途的高層辦公建筑對其空間設計和不同功能的空間特征有不同的要求。具有不同功能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設計的高級設計也具有不同的空間布置，而不同的空間特征必須適應相應的空間結(jié)構(gòu)[1]。

1.2 原則之科學合理性

對應于不同構(gòu)造系統(tǒng)的設計結(jié)構(gòu)，一般力學的性能和特點也有所不同，與具有不同構(gòu)造特點的系統(tǒng)差別很大，構(gòu)造功能集成在其集合中發(fā)揮作用的前提是在合適的高度范圍內(nèi)。

1.3 原則之場地適應性

適應性原則是什么？場地適應性原則意味著高層建筑的基礎必須具有足夠的抗震性和防震能力，并且必須滿足這兩個基本要求，然后才能在后續(xù)建筑物中使用。

1.4 原則之空間整體

與其它建筑設計相比，高層辦公建筑的的建筑高度超過24m，超高層建筑超過100m，建筑空間設計時要求盡量規(guī)整，結(jié)合不同的辦公需求，設計出符合要求的核心筒設計方案，同時，在設計建筑空間設計的時候要重點考慮結(jié)構(gòu)設計的重要性。

2 辦公樓建筑常遇到的四個問題

2.1 建筑設計中的高度問題

為了提高高層辦公樓的建造效率，一些建設單位經(jīng)常在設計高度的基礎上提高建筑物的高度，這導致擬議的項目違背了有關(guān)建筑物高度的規(guī)則。此外，建筑物高度的不斷增加將導致高層辦公建筑中垂直載荷的顯著增加，如果垂直載荷超過極限載荷容量，則會對建筑物的基礎安全性和耐久性產(chǎn)生影響。同時，建筑物的抗風性，抗震性和對自然地質(zhì)災害的抗性也將降低[2]。因此，建筑質(zhì)檢部門對高層辦公建筑的高度有嚴格的檢查制度，并對高層辦公建筑的抗震性有嚴格的要求和標準。在審查過程中，當檢測到建筑物的高度任意增加時，將施加嚴厲的處罰以有效遏制這種不當行為。

2.2 平面設計問題

在分配和設計高層辦公大樓時，可以通過良好的規(guī)劃來顯著提高建筑物的圖形設計質(zhì)量，并提高建筑工地的能源效率。例如，可以通過在高層辦公樓的北側(cè)放置諸如樓梯，機房和電梯之類的結(jié)構(gòu)來增加陽光的利用率，做到高效節(jié)能。同時，通過改善高層辦公樓的寬度和深度指標，還可以提高空間利用率，從而有助于提高能源效率。

2.3 防火設計問題

隨著高層辦公樓數(shù)量的增加，城市人口密度增加與土地資源稀缺之間的矛盾得到了明顯解決。然而，隨著建筑物的高度增加，防火問題變得越來越重要[2]，并且高層辦公建筑物使得防火問題變得困難。為了減少火災引起的受害者人數(shù)和損失，設計必須充分注意火災和疏散問題。

2.4 抗震問題

近年來，我國地震和其他自然災害頻發(fā)，嚴重威脅著居民財產(chǎn)、生命和安全。此外，泥石流和滑坡等地質(zhì)災害也對山區(qū)人口構(gòu)成了巨大威脅。因此，在進行設計工作時，有必要提高高層辦公樓的抗震性能。通常，抗震設計工作中存在以下問題：①一些高層辦公樓，在設計工作中沒有注意對稱設計，這反過來導致磚墻的承載能力大大降低。②在縱向墻的設計中，接頭處未建立抗震構(gòu)造柱，在平面布置中沒有注意對稱設計，導致存在較大的凹凸變形結(jié)構(gòu)。

3 高層辦公樓核心筒設計的形式及結(jié)構(gòu)

針對以上出現(xiàn)的問題，核心筒結(jié)構(gòu)能夠很好的適應時代發(fā)展，能夠良好的解決面臨的問題，為高層辦公樓的安全提供技術(shù)安全保證。結(jié)合南通中央商務區(qū)A03項目討論一下核心筒在高層辦公建筑的設計及其重要性。南通中央商務區(qū)A03項目主要由六幢高層辦公樓組成，中間兩幢建筑高度為125m，邊上4幢為145m。

圖1 南通中央商務區(qū)A03項目效果

3.1 核心筒的設計形式

核心筒的核心元素是樓梯，電梯，前室，等候室，公共通道，管井等[3]。其中，樓梯，電梯，管道井根據(jù)規(guī)格及使用需要等原因。設計數(shù)據(jù)基本上趨于標準化，而諸如前室，等候室和公共大廳之類的組件與立面的方向，照明，通風等因素有關(guān)。它決定了核心筒建筑的設計質(zhì)量，并影響辦公環(huán)境。

核心筒的設計是現(xiàn)代高層辦公建筑中使用的主要思想?；驹O計要求是在工廠之間的施工泵的建造中，將混凝土和鋼筋一起施工的技術(shù)，這些結(jié)構(gòu)主要用于浴室，樓梯，電梯和管道運輸?shù)?，對于運輸而言，這些基本設施在建造之前是必需的，即作為建造的基礎，對于高層建筑物而言，建造核心筒也具有同等重要的地位[3]。

3.2 核心筒的設計

建筑平面圖的形狀以及核心的布局和位置應規(guī)則且對稱，例如，圖2為南通中央商務區(qū)A03項目A#辦公樓平面圖，共41層，建筑高度145m，標準層面積1185m2，采用對稱核心筒設計；建筑平面的長寬比約為2.25，并且單個核心筒的建筑平面長寬比約為1.0，核心筒位于建筑物北側(cè)，外框各列之間的距離為6～12m。

圖2 對稱核心筒設計

3.3 核心筒設計問題以及要點

作為高層辦公樓的主要框架，在設計核心框架時必須考慮到樓梯，電梯，公共通道以及消防通道等各個方面。必須根據(jù)核心框架的設計標準以科學有效的方式設計核心框架，以便為確保核心工作質(zhì)量奠定重要基礎。

3.3.1 樓梯設計要點

（1）樓梯是上下連通的通道，是高層辦公建筑的重要組成部分，按樓梯形式分為單跑樓梯、兩跑樓梯、多跑樓梯及剪刀梯，高層辦公樓通常采用兩跑樓梯及剪刀梯兩種形式，為了辦公空間的高效利用，樓梯間建議采用剪刀梯，可以節(jié)省核心筒的面積，使用剪刀梯的注意事項：高層公共建筑的疏散樓梯，當分散設置確有困難且從任一疏散門至最近樓梯間入口的距離不大于10m時，可采用剪刀梯。從消防上是看高層辦公建筑是不建議采用剪刀梯的，只有在實際設計中，充分考慮消防與經(jīng)濟之間的關(guān)系，做出最為合理的設計。

（2）高層辦公建筑的樓梯間寬度應經(jīng)過計算確定，最小寬度不應小于1.2m，普通辦公室每人使用面積不應小于4m2,單間辦公室凈面積不應小于10m2，辦公建筑的人數(shù)可以按辦公區(qū)域面積4m2/每人計算，疏散樓梯的寬度按每100人最小疏散凈寬度1m計算，由此計算出建筑疏散樓梯的寬度，每個建筑不少于2部疏散樓梯。以A#辦公樓舉例，共41層，建筑高度145m，標準層面積1185m2，其中核心筒面積237m2，辦公面積948m2,標準層辦公人數(shù)為948/4=237人，標準層樓梯疏散寬度為2.4m，現(xiàn)有樓梯滿足疏散要求。

（3）樓梯應出屋頂，建議2部疏散樓梯出屋面，能有效的通過屋面進行疏散，便于人員從一部樓梯向另一部樓梯進行疏散。

（4）高層辦公建筑建筑高度大于100m的要設置避難層，避難層的設置對樓梯的要求，通向避難層的疏散樓梯應在避難層分隔、同層錯位或上下層斷開。高層辦公建筑樓梯需先進入避難層后，通過避難層后再進入原有疏散樓梯進行疏散，使需要避難的人員不錯過避難層。

3.3.2 電梯，電梯廳及消防電梯前室

（1）高層辦公建筑的的乘客電梯應分層分區(qū)停靠，根據(jù)建筑高度確定分區(qū)，可分為高、低區(qū)或高、中、低區(qū)，電梯數(shù)量按辦公建筑面積每5000m2至少設置1臺，建議電梯廠家可以提前介入，進行電梯運能計算，確定電梯的數(shù)量是否滿足實際的使用要求。

（2）高層辦公建筑（建筑高度大于32m）要設置消防電梯，消防電梯應分別設置在不同的防火分區(qū)內(nèi)，且每個防火分區(qū)不應少于1臺，高層辦公建筑應至少設置1臺消防電梯，建議設置2臺消防電梯，便于消防人員救援。

（3）消防電梯前室的使用面積不應小于6m2；與防煙樓梯間合用時，合用前室的使用面積不應小于10m2，消防電梯及防煙樓梯在布置時，要結(jié)合管井進行合理設計，電梯消防等布置如圖3所示。

3.3.3 公共走道

圖3 單個核心筒平面布置圖

（1）一幢高層辦公樓的一樓；每個外門的凈寬度大于或等于1.20m；對于單面布房，走道長度小于或等于40m，走道的最小凈寬為1.3m，走道長度大于40m，走道的最小凈寬為1.5m，對于雙面布房，走道長度小于或等于40m，走道的最小凈寬為1.5m，走道長度大于40m，走道的最小凈寬為1.8m，建筑設計防火規(guī)范中其它高層建筑走道寬度單面布房1.3m，雙面布房1.4m，辦公建筑設計規(guī)范的走道要求高于建筑設計防火規(guī)范，應按辦公建筑設計規(guī)范進行設計。

（2）公共走廊的最小凈寬度必須符合可及性要求，并且不得小于1300mm（通常，軸線的間距為1600mm，墻之間的距離的間距通常為1400mm，尤其要考慮到抹灰工作和在走廊上安裝消防栓，以確保實際凈寬度為1300mm[4]。

（3）建筑內(nèi)長度大于20m的疏散走道應設置排煙設施，優(yōu)先采用自然排煙，如不能采用自然排煙的，應采用機械排煙。

4 總結(jié)

總之，對于高層辦公樓，核心筒設計是建筑物整體技術(shù)設計的重要組成部分，對于確保高層辦公樓的穩(wěn)定性起著重要的輔助作用。因此，在施工過程中的設計至關(guān)重要，這就要求建設公司可以從建筑物本身的角度進行定位，并采用科學可靠的設計方法來加強設計。并保證其質(zhì)量和安全性，以便更好地發(fā)揮其支撐骨骼的作用。我們深信，隨著科學技術(shù)的進步，核心筒設計的觀念將越來越科學，越來越先進，并將發(fā)揮越來越重要的作用。