关于高层建筑设计及其设计要点的思考

关于高层建筑设计及其设计要点的思考 摘要：本文作者结合多年工作及理论研究经验，主要就高层建筑设计理念及高层住宅设计要点进行了简单探讨，仅供同行参考。

关键词：高层建筑；设计理念；核心筒；设计要点 引言

近年来，为了更好地利用有限的土地资源，高层建筑如雨后春笋般拔地而起，其中高层住宅的设计更是重中之重。高层住宅一般指10层及10层以上的建筑，其设计的核心主要是核心筒以及围绕核心筒的住户设计，设计主要包括由楼梯间、电梯间、前室、走道、设备管井组成的核心筒和住户等内容。下面，本人结合多年工作和理论研究经验，主要就高层建筑设计理念及高层住宅设计要点进行简单阐述，仅供同行参考。

1 高层建筑的发展背景 从世界范围来看，现代高层建筑是与工业化、城市发展密不可分的。18 世纪中叶由蒸汽机的发明引发的工业革命，完成了从工厂手工劳动到机器大工业生产的巨大飞跃，历史进入了机器时代。大工业的兴起使人口急剧集中到城市中来，用地紧张，地价飙升，为节约城市用地，在较小的土地上建造更多的建筑面积，缩短公用设施和市政管网的开发周期，建筑物不得不向高层空间发展，高层建筑随即应运而生。

我国传统上是一个农业大国，工业化进程起步较晚。自实行改革开放政策以来，城市化进程加速推进，现代高层建筑就雨后春笋般迅速在各大城市出现。正是由于城市人口的增长与城市土地资源的日趋紧张，才需要在较小的用地上得到较多的建筑面积，这是高层建筑迅速兴起的根本原因，也是其最主要的价值和意义。

2 高层建筑的设计理念 2.1高层建筑的尺度设计。主要包括：一是整体尺度。整体尺度的均衡非常重要，设计时要注意以下几点：一个造型美的高层建筑是建立要很好地处理裙房、主体和顶部的尺度关系；高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的，各个主要部分应有更细的划分，尺度具有等级性，才能使各个部分造型构成丰富。二是城市和街道尺度。高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响，是城市的重要景点，不当的尺度会对城市产生不良的影响。街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响，高层建筑主体因为尺度过大，易向后退，使底层的裙房置于沿街部分，减少了高层建筑对街道的压迫感。三是细部尺度。设计师在设计高层建筑中充分地把握各种尺度，结合人的尺度，满足人的使用，观赏的要求，必定能创造出优美的高层建筑外部造型。 2.2高层建筑的生态设计。其主要内容为：高层建筑营运系统的生态性设计，建筑平面与体型系数影响建筑采暖能量的需求，它不仅仅是一个热工性能参数，这意味着减少体型系数可以降低舒适空间的平均成本在常见的平面形式中，圆形平面可以拥有最小的外围面积，其次是方形。每个建筑基址都有其特殊性，因此，高层建筑的设计毫不例外也与基址相关，通过建筑形式，植被和遮避带最大限度地开发基址剩余区域的潜能。我们可以利用规划建筑的平面形态和外墙以达到自然通风和更有效的制冷，以减少对空调系统的依赖。因此，高层建筑的“生态性”具有实现的意义，我们应该从城市的宏观层面、建筑本身的营运系统的中观层面. 建筑室内环境的微观层面进行综合考虑，实现建筑与现代城市未来的可持续发展。

2.3高层建筑的节能设计。高层建筑体形庞大，设计者往往贪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略生态环境的保护，建筑设计节能意识淡薄，造成高能耗、低效益、影响常年使用，浪费巨大，高层建筑的节能首先应为设计者重视，从以下三个方面进行考虑：一是优化建筑位置及朝向设计。高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照要求，阳光有着巨大辐射能量，寒冷地区的人们十分珍惜阳光带来的温暖，因此，建筑的方位与节能有着直接关系，建筑南向开窗面积尽可能大些，在满足采光条件下，北向、东向窗尽可能小些，从而获得更多的太阳光线，减少热损失，保持室内舒适的温度环境。二是优化围护结构墙体设计。目前，在寒冷地区常用的墙体做法有：页岩陶粒混凝土空心砌块；粘土空心砖与实心砖复合墙体；粘土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等，合适的建筑材料能够提高建筑维护结构的保温隔热性能。三是影响建筑节能的其他因素。高层建筑外围护墙体耗能量较大，占整个建筑耗能的25% 左右，建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一，体形系数越大耗能越多，高层建筑的形体变化不宜过多、复杂，建筑保温材料的选用，建筑构造的合理性应建立在科学、可靠的基础上。

3 高层住宅的设计 高层住宅是指10层及10层以上的居住建筑(包括首层设置商业服务网点的住宅)，其设计包括由楼梯间、电梯间、走道、设备管井和住户等内容。

3.1楼梯间设计 3.1.1楼梯选型。11层及11层以下的单元式住宅可不设封闭楼梯间，但开向楼梯间的户门应为乙级防火门，且楼梯间应靠外墙，直接天然采光和自然通风。当不能直接天然采光和自然通风时，应按防烟楼梯间的规定设置。11层及11层以下的通廊式住宅、12层至18层的单元式住宅应设封闭楼梯间。12层及12层以上的通廊式住宅和19层及19层以上的单元式住宅应设防烟楼梯间。

3.1.2高层住宅疏散楼梯间设置要点：18层及18层以下，每层不超过8户，建筑面积不超过650㎡，且设有一座防烟楼梯间和消防电梯的塔式住宅。18层及18层以下，每个单元设有一座通向屋顶的疏散楼梯，单元之间的楼梯通过屋顶连通。单元与单元之间设有防火墙，户门为甲级防火门，窗间墙宽度和窗槛墙 高度均大于1.2m，且为不燃烧体墙的单元式住宅。疏散楼梯间的梯段净宽≥1.1M(墙边到扶手中心线的净尺寸)；梯步净宽≥260mm;梯步净高 ≤175mm;梯步数每段≤18步。普通楼梯基本轴线尺寸：4700mmx2600mm(8x260+2400+200=4680)x(1200x2+200=2600)剪刀楼梯基本轴线尺寸：7100mmx2700mm(17x260+2400+200=7020)x(1200x2+200+100厚中间墙=2700)。剪刀楼梯间应为防烟楼梯间。剪刀楼梯间的梯段之间应设耐火极限不低于1.0h的不燃烧体隔墙分开，并分别设置前室。塔式住宅确有困难时，可设置一个前室，但两座楼梯应分别设置加压送风系统。一个防烟楼梯间可与消防电梯共用一个前室(合用前室)。若地下地上共用一个楼梯，应在首层出口处将地下地上楼梯用耐火极限≥2.0h隔墙及乙级防火门分隔开，并地下地上的楼梯对外疏散门均应向疏散方向开启，且门开启后相互不能影响疏散宽度。 防烟楼梯间前室的面积：住宅≥4.5㎡；与消防电梯合用前室的面积：住宅≥6.0㎡。楼梯间前室的门应为乙级防火门，标准层门净宽度不小于900mm,在首层疏散外门的净宽不小于1100mm(等同楼梯间梯段最小宽度)高层居住建筑的户门不应直接开向前室，当确有困难时，部分开向前室的户门均应为乙级防火门。楼梯间及其前室的外窗和其他部分的外窗水平间距应≥1.0m。单元式高层住宅每个单元的疏散楼梯应通至屋面。剪刀楼梯间通至屋面时楼梯的疏散门应通过走道等联通。

3.2电梯设计 3.2.1电梯作为高层住宅的主要垂直交通工具，电梯设置台数的多少，关系到住宅建筑的电梯服务水平和经济效益。其配置数量应根据建筑层数、每层面积、使用人数、电梯的载重量、速度等主要技术参数和生活水平标准综合考虑。电梯的配置台数可以通过公式计算得出，也可以按经验确定。由于计算过程中，一些系数的取值为经验或实测数据，其计算结果也只能是近似值。因此为简化设计，往往按经验来确定乘客电梯的配置台数。一般认为，住宅约每60户配置一台。12层及12层以上的住宅楼每幢需设不少于2台电梯。住宅楼的电梯需满足无障碍要求，(电梯开门≥800mm，电梯轿厢进深≥1400mm,开间≥1100mm)。并且每单元至少有一部电梯能满足搬运床垫等大型家具的要求。 电梯厅的深度应满足无障碍设计要求≥1800mm。若多台电梯双侧排列，则电梯厅深度应不小于相对最大电梯轿厢深度之和且小于3500mm。

3.2.212层及12层以上的住宅楼需设消防电梯(消防电梯载重量应≥800KG/台，且从首层到顶层 消防电梯与客梯，其井道及电梯机房均应用耐火极限不低于2.0h的不燃烧体墙隔开，当在隔墙上开门时，应设甲级防火门。消防电梯前室的面积：住宅≥4.5㎡；与楼梯间合用的消防电梯前室面积：住宅≥6.0㎡。消防电梯前室宜靠外墙设置，在首层到室外的距离不得超过30m。消防电梯前室若直接对外开窗排烟；可开启外窗的面积不应小于2.0㎡，合用前室不应小于3.0㎡。其开窗与其他部位的开窗水平间距应不小于1.0m。消防电梯前室门口宜设挡水设施。梯井底应设容量不小于2.0立方的排水井。

3.3走道设计 公共走道最小净宽应满足无障碍设计要求，不小1200mm。长度＞20m的内 走道(两端无窗)、长度＞30m的走道(只有一端有窗)、长度＞60m的走道设机械排烟，排烟井面积依计算所得，参考值0.3m2左右。

3.4设备管井 3.4.1 水表井。高层住宅楼采用分区供水方式，一般1-4F为市政管网供水，4F以上每7层一个区，每区一根主管，主管间距通常为300mm。水表采用立式水表，水表间距150mm。按此计算，水表井的尺寸如下：注：以上尺寸不包括消防立管及减压阀门的空间，一级减压阀需占用600mm x 100mm，增加一根消防立管在水表井中长边方向需增加200~250mm宽。

3.4.2消火栓。高层住宅楼的合用前室需设一个消火栓，如果有开向该前室的功能房间(不包括管道井)，则该合用前室必须有两个消火栓。消火栓留洞尺寸：单栓(单立管、单阀、单出口)尺寸：长x宽x厚=650mmX800mmX200mm, 双栓(单或双立管、双阀、双出口)尺寸：长x宽x厚=700mmX1000mmX200mm.

3.4.3强、弱电井。强、弱电井的设置与高层住宅楼的层数有关，净尺寸通常如下：11层：强弱电一般共井1200mmx600mm；18-20层：强电井1500mmx800mm，弱电井1200mmx800mm，强弱电共井2800mmx800mm；25-33层：强电井 1500mmx800mm，弱电井 2000mmx800mm，强弱电共井3500mmx800mm；配电小间2500mmx1200mm。

3.4.4正压送风井(无自然通风情况下)。正压送风井分为楼梯间风井，楼梯前室风井，消防电梯前室风井，超过规定长度的走道风井等。当楼梯前室设风井困难时，可以加大楼梯间的风井风量来保证楼梯前室的加压要求(核心筒各部分加压压力由强至弱的顺序是：楼梯间-前室-走道)。加压送风井的大小需要通过计算来确定，其窄边净空≥500mm；内壁抹灰密封，各标准层安装正压风口的墙体尽避。若建筑楼层超过32层(含地下室)，则正压送风需分段设计，即分上段和下段，一般情况下，上段的加压风机位。于屋顶，下段的加压风机位于地下室或者1层架空层。风井在分段层要用结构板断开，设备管井门只能开在走道及各前室中，严禁将设备管井门设在防烟楼梯间内。