高層建筑設計方法-高層建筑設計方法標準層設計

高層辦公建筑標準層設計

構(gòu)架高層建筑標準層“核”（服務區(qū)）“殼”（被服務區(qū)）裙房地下室目錄標準層1.概念2.功能3.形式

“核”（核心體）1.交通樞紐2.服務空間“殼”1.辦公空間2.配套空間標準層概念高層建筑是在一定場地條件下實行豎向空間拓展，爭取獲得更多樓層建筑面積和總建筑面積一種建筑途徑。這種按豎向空間積層的相同樓層即構(gòu)成高層建筑的標準層。

高層建筑標準層的平面布局和空間組織，不僅關(guān)系到高層建筑主體的大部分乃至絕大部分面積，而且決定著高層建筑形體的造型藝術(shù)效果。

建筑的設計受到來自經(jīng)濟條件、使用功能、結(jié)構(gòu)要求、設備組織、防火規(guī)范等各方面的限制和約束。這些約束在很大程度上集中地反映在標準層上。

高層建筑構(gòu)成的實質(zhì)（基本精神）是：有效的水平重疊加上合理的垂直貫穿——標準層積層方式。概念

有效的水平重疊——指很多個標準層在垂直向的層層積累。

合理的垂直貫穿——是在層層累疊的標準層之間，用一定形式、內(nèi)容的垂直體以某種方式貫穿其中。

垂直體通常包含有結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)、維護構(gòu)件、內(nèi)部分隔構(gòu)件、電梯井、樓梯井和設備管道井等內(nèi)容。通過垂直體的貫穿，使各水平面（標準層）之間、水平面與地面之間形成支撐和聯(lián)系，才形成高層建筑。功能

高層建筑標準層由“核”和“殼”組成。形式

（一）塔形平面

矩形、三角形、圓形

（二）板型平面

平板形、錯接板形、弧形

（三）交叉型平面Y字形、十字形高層辦公建筑標準層平面規(guī)模因素

平面規(guī)模即標準層面積大小。它將對高層建筑內(nèi)環(huán)境、效益、效率、功能合理性、經(jīng)濟性等方面的優(yōu)劣產(chǎn)生重要影響，設計中應參照以下因素考慮：

采光要求市場需求防火要求結(jié)構(gòu)要求人均面積要求標準層平面利用率要求采光要求：就小空間辦公室而言，采用單面采光其進深不應大于7m；大空間辦公室、單面采光其進深不大于12m，雙面采光的辦公室相對兩面的窗間距不應大于24m。市場需求：在經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，宜采用較小的進深；經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，宜采用較大的進深。增加標準層面積以適應大、中型公司需求，又可提高有效使用面積系數(shù)。防火要求：安全疏散要求我國《高層民用建筑防火規(guī)范》（BG50045-95）中關(guān)于辦公樓的安全疏散有以下規(guī)定。（1）房間門至最近的外部出口或樓梯間的最大距離，位于兩個安全出口之間的房間為40m，位于袋形走道兩側(cè)或盡端的房間為20m。（2）大空間辦公室內(nèi)任何一點至最遠的疏散口的直線距離應≤30m。防火分區(qū)要求高度超過50m或重要辦公樓（屬一類高層），每個防火分區(qū)最大面積為1000m2，不超過50m的普通辦公樓（屬二類高層），每個防火分區(qū)最大面積為1500m2；設有自動滅火系統(tǒng)的防火分區(qū)，其最大建筑面積可增加一倍。根據(jù)防火分區(qū)的要求，通常標準層只分為一個防火分區(qū)，若盲目擴大面積，將標準層分為兩個防火分區(qū)，則徒然增加交通面積和消防電梯數(shù)量，造價也會隨之增加。根據(jù)我國已建高層辦公建筑標準及實踐分析：平均樓面面積一般選用8~18平方米／人，這樣的幅度便于依據(jù)高層辦公樓的規(guī)模層數(shù)、辦公內(nèi)容、辦公布局方式、辦公有效面積等具體情況進行調(diào)整。標準層平面利用率即指有效使用面積與標準層面積的比率。通常，高層辦公建筑標準層平面利用率可控制在70%左右，小空間辦公室因其交通面積較多可低于70%，大空間辦公室可高于70%。標準層理想面積

綜上種種因素，高層辦公建筑標準層面積以1000~2000m2較為理想，采用細胞型或小組型空間的辦公樓可取低值，而采用開放式辦公空間的辦公樓可取上值。應注意無論采用何種辦公空間，其標準層面積不宜小于600m2，由于防火分區(qū)的規(guī)定，最好不要超過2000m2。標準層組成元素一、功能學角度從功能學角度來講，組成要素可以由以下兩部分組成:服務部分和受服務部分。1.服務部分：一般包括電梯、樓梯、電梯廳等垂直交通系統(tǒng)；水電管井、空調(diào)等設備系統(tǒng)；衛(wèi)生間、茶水間、垃圾間等輔助服務空間。2.受服務部分：人們大多數(shù)時間里主要工作和活動的空間。主要是指辦公空間、客房空間、商業(yè)活動空間、會議空間等。二、結(jié)構(gòu)學角度從結(jié)構(gòu)學角度來講，標準層主要是由核心筒部分和框架部分所組成。核心筒部分：電梯、樓梯、設備間、管井、衛(wèi)生間等，核心筒空間主要是用以抵抗絕大部分水平向風荷載和地震力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。2.框架部分：指由梁柱組合而成的用以抵抗大部分豎向荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。核心體目錄核心體的位置核心體的功能核心體位置

就“核體”與“殼體”的相對布局和組合而言，反映在標準層平面中，可有：

集中式

分散式綜合式

三種主要形式。集中式

中心核心體標準層的外墻到核心體距離W一般為10-15m。因交通疏散系統(tǒng)位于中心部位，其標準層面積較大，一般可做到1000-2500㎡

（1）

中心式

中心式標準層的布局整體上最均衡，有效使用空間與核體的接觸最充分，適合于不同面積大小、平面形狀、縱橫比例的標準層構(gòu)成。

有效使用面積與主要核體面積的比例可調(diào)性好，易于滿足不同功能、規(guī)模、層數(shù)的建筑布置。其應用十分普遍。

（缺點是：常需要空調(diào)，旅館尤甚）（圖）

（2）

對稱集中式

對稱集中式是將核體置于標準層平面中部，兩端布置有效使用空間，構(gòu)成左右對稱的功能格局。

特點是：核體不影響房間采光、通風，橫向剛度好，交通方便。（如日本大阪阪急豪華大樓標準層——圖）

（3）

偏心集中式

將核體集中布置在標準層的一端或一側(cè)，形成偏心集中式布置。

當核體位于一端時，則另一端為使用空間，使用空間很集中、空敞，且自由性強。能較好地適應局促、不規(guī)則用地，或?qū)ㄖ矫婧涂臻g有特殊設計要求的情況。

當建筑基地較小，總平面布置中人流、車流受到一定限制時，常采用核體偏于一側(cè)的布置方式。

（圖：一端——可為任意多邊形；美國紐約共和銀行——場地限制，立面需采用豎向線條；一側(cè)——香港愛群大廈）

（4）

獨立集中式

將核體部分集中獨立布置于高層建筑主體之外，則集中偏心式就變成為獨立偏心式。

核體成為高層主體的附帖式獨立體量。有效空間靈活、完整，有利交通、防火和疏散，且使總體造型有變化。（圖：沙特阿拉伯吉加國家銀行）分散式

核心體位置在主體空間的外部，有利于創(chuàng)造大面積完整開敞空間多用于大公司的辦公樓獨家使用，這種形式的標準層面積可達到3000㎡以上。

因為核體分散均勻布置，使交通短捷，有利于組織雙向或多向疏散路線，且可以使平面布局靈活、造型豐富。

分散式分：

對稱分散式（兩端式）、自由分散式、獨立分散式。

（1）

對稱分散式

將核體一分為二或一分為四，對稱布置于兩端或四角。

特點：交通路線可多向選擇、不交叉干擾、符合防火疏散要求、中區(qū)空間靈活完整、結(jié)構(gòu)剛度好。（圖：兩端設核體；東京都新市政大樓—兩大兩小）

（2）

自由分散式

根據(jù)標準層平面形式與功能組織需要，在兼顧防火疏散和結(jié)構(gòu)合理性的前提下，靈活自由地安排核體布局，呈自由分散式布局。（圖：上海華亭賓館平面）

（3）

獨立分散式

為了使建筑內(nèi)部功能更為靈活或建筑形體塑造具有較大的可塑性，有時將核體移出平面以外，獨立分散布置，可使建筑產(chǎn)生獨特的藝術(shù)效果。綜合式

“因勢利導，因地制宜”是建筑設計的成功之道。實際工程中由于建筑不同環(huán)境、場地、規(guī)模、層數(shù)、使用功能、結(jié)構(gòu)、設備等綜合因素影響，平面布局方式更多見的是前面幾種方式的綜合。核心體服務空間交通樞紐核心體功能服務空間設備空間

指與主要使用空間相關(guān)的各種設備空間，如強弱電配電房、小型空調(diào)機房以及水、電、暖通的各種管道井等。設備空間在核心體內(nèi)的合理設置，能確保主要空間最大程度地滿足使用功能的要求。

主要使用空間以外的服務空間

如洗手間、垃圾間、開水間、服務臺等房間，往往由于有管道或管線豎向連通的要求而設置于核心體內(nèi)。衛(wèi)生間設置衛(wèi)生間應設前室，內(nèi)設洗手盆、鏡子、紅外線烘手器、觸滴式肥皂液等，并保證前室和衛(wèi)生間內(nèi)通風、排氣。各樓層衛(wèi)生間位置應統(tǒng)一，以便集中安裝上下水管道以及排氣管道井。衛(wèi)生間內(nèi)器具間尺寸如下：大便器小格間尺寸（單位mm）：900～1000x1200～1500;小便器中心間隔：700～800;洗手盆中心間隔：700～800;衛(wèi)生器具的數(shù)量應按照各層辦公樓核定人員指標計算，并符合《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》辦公樓每一衛(wèi)生器具的使用人數(shù)：大便器，男，50人/個，女，25人/個。小便器，男，50人/個。交通樞紐核心體的位置往往是垂直交通和水平交通的轉(zhuǎn)換站，核心體內(nèi)設有電梯廳、電梯（客梯、貨梯、消防電梯）、樓梯間、走道等垂直與水平交通設施，承擔正常時期交通疏導功能及緊急時期疏散功能。因此，各交通設施的布局除滿足緊湊高效、易于識別、便于集散等基本要求外，還必須滿足防火要求。電梯電梯數(shù)量電梯布置電梯數(shù)量的確定（一）估算法

高層辦公樓按每3000—5000㎡一部客梯進行估算，而服務梯（貨梯、消防梯）按客梯數(shù)的1/3—1/4進行估算。

例如某30000㎡的高層辦公樓。

客梯總數(shù)=30000/3000—5000=10部—6部

服務梯數(shù)=10—6/3—4=3部—2部

經(jīng)濟型高層辦公樓每5000㎡左右設一部客梯；

常用型高層辦公每4000—4500㎡設一部客梯；

舒適型高層辦公每3000—4000㎡設一部客梯。

（二）統(tǒng)計參照法

對已建成實例規(guī)模，層數(shù)相當?shù)霓k公樓進行調(diào)研，針對其電梯使用情況加以分析比較，確定新設計建筑的電梯規(guī)模，包括數(shù)量、載重量、速度等等。電梯布置核心體的電梯是高層建筑垂直交通與水平交通的轉(zhuǎn)換樞紐，也是進入樓層的“門戶”。因此，它既有作為轉(zhuǎn)換交通的空間尺度要求，又有作為樓門總體面貌的形象要求。從運行效率、縮短侯梯時間以及降低建筑費用與良好的空間環(huán)境來考慮，電梯應集中設置，組成電梯廳。其位置應布置在門廳中容易看到的地方，并使各使用部門的步行路徑短截、均等。電梯廳的面積與電梯數(shù)量、布置方式有直接的關(guān)系。當建筑超過一定層數(shù)時，為了提高電梯的運載能力與運行速度，減少人在轎廂內(nèi)的停留時間，提高運行效率，電梯應分區(qū)運行。分區(qū)一般按每15層左右作為一區(qū)。對于特別高的超高層建筑，采用以上方法分區(qū)就不夠經(jīng)濟合理了。因為每組電梯均要占用下部的層層建筑面積，越往下部，電梯井道所占用面積越多，且電梯效率極低，投資龐大，從技術(shù)上、經(jīng)濟上都是極不合理，甚至不可能的。為此，這類建筑從高度上分2—3個區(qū)域，稱為低區(qū)、中區(qū)、高區(qū)，在區(qū)域交接處設轉(zhuǎn)換電梯的空中大堂。樓梯安全疏散設計疏散樓梯間設計疏散樓梯間防火設計消防電梯設計樓電梯間的防排煙設計安全疏散設計1.高層建筑每個防火分區(qū)和地下室的安全出口不少于兩個。2.大空間設計必須做到雙向疏散，即有兩個方向的安全疏散出口，且室內(nèi)任何一點至最遠的疏散出口直線距離不超過30米。3.安全出口之間的距離不應小于5米。4.每個防火分區(qū)不少于兩個安全出口，即具備兩座獨立設置的疏散樓梯。但塔式高層建筑當布置兩座樓梯確有困難時，可設置一剪刀樓梯間。剪刀樓梯間應為防煙樓梯間，兩梯段之間應設置耐火極限不低于1.00h的實體墻。疏散樓梯間設計1.高層建筑疏散樓梯間根據(jù)建筑高度和樓梯間位置的不同分為防煙樓梯間和封閉樓梯間。疏散樓梯間防火要求

高層建筑為什么要設置避難層？高層建筑特別是超高層建筑一旦發(fā)生火災，外逃十分困難，設置避難層是十分必要的。避難層按其形式可分為敞開式，半敞開式與封閉式三種，應從設置范圍，設置高度和數(shù)量、面積等方面確定避難層的設置，其防火構(gòu)造要考慮到耐火極限，隔熱層等要求，并設置安全疏散設施、防排煙系統(tǒng)、固定滅火系統(tǒng)。避難層refugestorey是高層建筑中用作消防避難的樓層。一般建筑高度超過1OOm的高層建筑，為消防安全專門設置的供人們疏散避難的樓層。通過避難層的防煙樓梯應在避難層分隔、同層錯位或上下層斷開，但人員均必須經(jīng)避難層方能上下。使得人們遇到危險時能夠安全逃生目的。避難層的設置自高層建筑首層至第一個避難層或兩個避難層之間，不宜超過15層。避難層（間）的凈面積應能滿足設計避難人員避難的要求，并宜按5人/㎡計算。通向避難層的防煙樓梯間應在避難層分隔、同層錯位或上下層斷開。綜上所述，核心體既是高層建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分，又是交通、水、電、通訊、空調(diào)等設施集中的地方。各種設施內(nèi)容隨樓面面積、樓層數(shù)以及設備選型的不同而變化。因此，核心體的基本尺度是比較靈活的，通過大量統(tǒng)計得到的應驗數(shù)值：當以上三部分均設置于核心體內(nèi)時，其總面積約為標準層面積的20%—30%。高層住宅核心體所占的比值更小些。怎樣使核心體更好的服務于殼體（即如何組織好核心體和殼體的關(guān)系）是高層建筑標準層設計的重點。核心筒布局高層建筑內(nèi)部主要垂直交通和設備功能房間均設計在核心筒內(nèi)部，其布局直接影響項目整體流線的合理性和檔次感。主要內(nèi)容：電梯、疏散樓梯、交通、設備房設計原則：緊湊、位置合理、結(jié)構(gòu)堅固1、“一”字形核心筒把標準層一分為二，各電梯組群的電梯廳串聯(lián)起來，形成內(nèi)走道，走道的兩端布置疏散樓梯間，整個交通組織清晰明了，非常簡潔。2、“二”字形核心筒形成“魚骨”狀交通流線，各組成部分依附于這個骨架布置。管井集中在核心筒中部，上下對齊；利用電梯上下分區(qū)節(jié)省的空間作為新風機房、衛(wèi)生間等功能，提高實用率。疏散樓梯與消防電梯占角布置，均衡合理。3、“L”字形兩組電梯互相垂直，電梯廳之間既相互獨立，又聯(lián)系方便，一個疏散單元位于“L”型內(nèi)側(cè)，另一個位于外側(cè)，均衡布置，利于疏散。衛(wèi)生間位置固定，有利管道上下對位，管井沿著核心筒外圍布置，走管方便，避免穿越剪力墻，利用電梯上下分區(qū)節(jié)省的空間作為新風機房以及會議室等用途，提高實用率。4、“T”字形

管井及機房靠核心筒外圍布置，管線不穿越剪力墻，走管方便，設備機房空間完整，面積寬松，利于檢修及日后設備升級改造；衛(wèi)生間利用上下區(qū)的電梯廳或者電梯井道的位置布置，節(jié)省空間，提高實用率。疏散單元雖然集中在下方，但疏散口分散，不影響疏散距離的制約。5、“十”字形

電梯組呈“十”字布置，各組群之間分區(qū)明確，但又聯(lián)系方便，既分又合，疏散單元占角布置，中心對稱，可使平面各點疏散距離均衡。機房空間完整，面積寬松，利于檢修及日后設備升級改造；管井靠核心筒外圍布置，管線不穿越剪力墻，走管方便，利用上下電梯分區(qū)的候梯廳或電梯井道空間，作為衛(wèi)生間、茶水間及會議室等功能，節(jié)省面積，提高實用率。6、“Y”字形

電梯組群垂直核心筒外墻，交通組織直接明了。疏散單元占角布置，均衡合理。

核心筒中心為空調(diào)機房，空間完整，面積寬松，管井沿核心筒外圍布置，管線不穿越剪力墻，走管方便，衛(wèi)生間利用上下區(qū)的電梯廳或者電梯井道的位置布置，節(jié)省空間，提高實用率。

根據(jù)辦公室的功能要求、辦公室行為特點，辦公空間類型一般存在以下四種空間類型與之相適應：細胞型空間、小組型空間、開放型空間、景觀型空間。

根據(jù)審美心理要求、建筑功能要求、管理使用要求、基地狀況要求、環(huán)境氣候要求、技術(shù)條件要求等不同，高層辦公建筑標準層平面形式包括塔型平面、板型平面、交叉型平面。

辦公空間標準層多形態(tài)案例柱網(wǎng)柱網(wǎng)尺寸選擇主要應考慮兩個因素：其一，標準層柱子將直落下部商業(yè)裙房及地下室，地下室多為停車庫，因此柱網(wǎng)選擇應與柱間車位數(shù)目結(jié)合考慮。在不影響標準層功能的前提下，獲得最合理、最經(jīng)濟的停車位數(shù)，二者往往并不予盾，容易協(xié)調(diào)。其二，柱網(wǎng)選擇應考慮樓板的結(jié)構(gòu)高度，如果柱距過大，梁的高度增加，則勢必增大層高，這是很不經(jīng)濟的。根據(jù)實踐經(jīng)驗，標準層柱網(wǎng)尺寸選7.2m×7.2m~8.4m×8.4m比較合適，必要時可適當加大到9~10m。當標準層采用框架一筒體結(jié)構(gòu)形式時，其進深尺寸選用8~12m為宜；當主體結(jié)構(gòu)與裙房之間設結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層時，在轉(zhuǎn)換層以上可以加柱，減少柱距，增加樓層凈高。層高建筑層高是高層建筑設計的一項重要參數(shù)。設計中應根據(jù)具體工程綜合、全面地把握問題，協(xié)調(diào)好各專業(yè)的關(guān)系，確定合理、經(jīng)濟的層高值。層高尺寸是由功能所需凈高和必要的吊頂內(nèi)容空間高度所決定的。凈高確定需考慮以下因素：（1）平面尺寸與室內(nèi)空間感；（2）自然采光及窗口大小要求；（3）空調(diào)方式；（4）排煙方式；（5）照明方式；（6）消防噴灑方式。辦公室合理凈高的選擇按照辦公樓的檔次確定辦公樓的標準層凈高，通常高檔辦公樓或5A級辦公寫字樓，凈高要達到2.7m以上，頂級辦公樓要求2.8m。為滿足此類辦公樓整層出租的可能，盡量做到走廊凈高同辦公室室內(nèi)凈高。中高檔辦公辦公室的凈高一般要求控制在2.6-2.7m，走道凈高2.4-2.5m，如同樣要求整層出租也應當保證走道凈高同辦公室凈高。一般檔次的辦公樓，一般面對分割租售的中小客戶，基本不會有整層出租的請況。辦公室內(nèi)大部分區(qū)域2.5-2.6m，空調(diào)管線可以沿辦公室內(nèi)周邊吊頂布置，局部區(qū)域可以降低凈高，但是一般應當控制在2.4m以上，走廊凈高要求達到2.2-2.3m。確定吊頂內(nèi)部空間高度考慮的因素

（1）結(jié)構(gòu)梁板高度；（2）設備管線高度；（3）吊頂構(gòu)造高度；（4）安裝高度；（5）施工誤差。一些高層辦公建筑層高舉例

案例分析大崎索尼城地處城市核心區(qū)，地上25層，地下2層，建筑面積124000平方米。建筑形態(tài)充分結(jié)合建筑的標準層高效利用的功能要求，建筑形體為板式高樓。為減弱大板樓對周邊環(huán)境的影響，采用了一系列生態(tài)措施。大崎索尼城案例圖片來源：《AC建筑創(chuàng)作，日建設計2013年末專輯》.國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN11-3161/TU郵發(fā)代號：82-884

標準層把所有輔助功能置于一側(cè)，在最好的朝向一側(cè)獲得使用高效的無柱大空間。建筑由于用地所限，為東西向板式高層。把交通設置布置在建筑西側(cè)，為西立面少開窗提供可能，阻擋西曬；交通體在立面上的進退形成凹凸，也弱化了大板樓的體量對周邊環(huán)境的壓迫感?；贐IM技術(shù)，利用數(shù)學中的泰森多邊形（細胞的膨脹）原理計算出不同種類的樹所需要的最大面積，規(guī)劃建筑西側(cè)的樹木種類和形態(tài)，讓植被達到最大效益建筑東側(cè)布置散熱“水百葉”——管狀高保水性赤陶百葉,百葉管，利用BIM作可行性測試，并推敲確定最高效的截面形狀。利用BIM分析確定熱工效率最高點的百葉間距。水循環(huán)時候，一定量的水分滲出表面汽化吸熱，達到降溫的目的，也減弱了建筑對周邊環(huán)境的熱輻射。在南側(cè)布置太陽能電池板。廣州富力中心總建筑面積16.24萬平方米用地面積8117平方米容積率15綠化率20%辦公約10萬平方米，商業(yè)約1萬平方米高度243.05米建筑層數(shù)地上54層，地下4層大堂F1，餐飲F2~F5，辦公5-54層避難層共兩個：17F/34F標