淺析高層辦公建筑設(shè)計問題
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摘要：我國科學技術(shù)的進步與發(fā)展突飛猛進，眾所周知，目前我國人民的生活水平有了很大提高，這在很大程度上促進我國建筑業(yè)的快速發(fā)展。同時，隨著人們生活水平的提高，對辦公空間的靈活性，舒適性和廣闊視野的景觀提出了更高的要求，高層辦公建筑面對眾多的建筑問題在設(shè)計上得到了解決方法，本文在此對現(xiàn)代高層建筑的核心筒設(shè)計進行了具體的分析，為今后的建筑工程設(shè)計提供參考。
關(guān)鍵詞：高層辦公建筑；核心筒；問題；措施
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(shè)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(shè)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(shè)計的必要原則
1.1原則之功能適應(yīng)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(shè)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(shè)計的高級設(shè)計也具有不同的空間布置，而不同的空間特征必須適應(yīng)相應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)[1]。
1.2原則之科學合理性
對應(yīng)于不同構(gòu)造系統(tǒng)的設(shè)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(yīng)性
適應(yīng)性原則是什么？場地適應(yīng)性原則意味著高層建筑的基礎(chǔ)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(shè)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(shè)計時要求盡量規(guī)整，結(jié)合不同的辦公需求，設(shè)計出符合要求的核心筒設(shè)計方案，同時，在設(shè)計建筑空間設(shè)計的時候要重點考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性。
2辦公樓建筑常遇到的四個問題
2.1建筑設(shè)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(shè)單位經(jīng)常在設(shè)計高度的基礎(chǔ)上提高建筑物的高度，這導(dǎo)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(dǎo)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(chǔ)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(zāi)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(shè)計問題
在分配和設(shè)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(shè)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(shè)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(zāi)引起的受害者人數(shù)和損失，設(shè)計必須充分注意火災(zāi)和疏散問題。
2.4抗震問題
近年來，我國地震和其他自然災(zāi)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(zāi)害也對山區(qū)人口構(gòu)成了巨大威脅。因此，在進行設(shè)計工作時，有必要提高高層辦公樓的抗震性能。通常，抗震設(shè)計工作中存在以下問題：①一些高層辦公樓，在設(shè)計工作中沒有注意對稱設(shè)計，這反過來導(dǎo)致磚墻的承載能力大大降低。②在縱向墻的設(shè)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(shè)計，導(dǎo)致存在較大的凹凸變形結(jié)構(gòu)。
3高層辦公樓核心筒設(shè)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(yīng)時展，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(wù)區(qū)A03項目討論一下核心筒在高層辦公建筑的設(shè)計及其重要性。南通中央商務(wù)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。
3.1核心筒的設(shè)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(shè)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(shè)計質(zhì)量，并影響辦公環(huán)境。核心筒的設(shè)計是現(xiàn)代高層辦公建筑中使用的主要思想?；驹O(shè)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)龋瑢τ谶\輸而言，這些基本設(shè)施在建造之前是必需的，即作為建造的基礎(chǔ)，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(shè)計
建筑平面圖的形狀以及核心的布局和位置應(yīng)規(guī)則且對稱，例如，圖2為南通中央商務(wù)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(shè)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。
3.3核心筒設(shè)計問題以及要點
作為高層辦公樓的主要框架，在設(shè)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(shè)計標準以科學有效的方式設(shè)計核心框架，以便為確保核心工作質(zhì)量奠定重要基礎(chǔ)。
3.3.1樓梯設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計。（2）高層辦公建筑的樓梯間寬度應(yīng)經(jīng)過計算確定，最小寬度不應(yīng)小于1.2m，普通辦公室每人使用面積不應(yīng)小于4m2,單間辦公室凈面積不應(yīng)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(yīng)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(shè)置避難層，避難層的設(shè)置對樓梯的要求，通向避難層的疏散樓梯應(yīng)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(yīng)分層分區(qū)?？?，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(shè)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(shè)置消防電梯，消防電梯應(yīng)分別設(shè)置在不同的防火分區(qū)內(nèi)，且每個防火分區(qū)不應(yīng)少于1臺，高層辦公建筑應(yīng)至少設(shè)置1臺消防電梯，建議設(shè)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(yīng)小于6m2；與防煙樓梯間合用時，合用前室的使用面積不應(yīng)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(shè)計，電梯消防等布置如圖3所示。
3.3.3公共走道（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(shè)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(shè)計規(guī)范的走道要求高于建筑設(shè)計防火規(guī)范，應(yīng)按辦公建筑設(shè)計規(guī)范進行設(shè)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(yīng)設(shè)置排煙設(shè)施，優(yōu)先采用自然排煙，如不能采用自然排煙的，應(yīng)采用機械排煙。
4總結(jié)
總之，對于高層辦公樓，核心筒設(shè)計是建筑物整體技術(shù)設(shè)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(shè)計至關(guān)重要，這就要求建設(shè)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(shè)計方法來加強設(shè)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(shè)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。
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作者：唐敏哲 單位：上海市房屋建筑設(shè)計院有限公司