超高层建筑核心筒设计实例分析与探讨
发表时间：2019-05-09T15:44:16.190Z 来源：《建筑模拟》2019年第9期作者：班秋艳
[导读] 本文通过工程实例对超高层建筑核心筒设计要点进行了分析与探讨，以供同仁参考。
班秋艳
悉地国际设计顾问（深圳）有限公司
摘要：超高层建筑是城市综合实力的体现，目前在我国超高层建筑设计是一项崭新的设计内容，是一个复杂的系统工程，针对建筑核心筒的形式特点，应有相应的设计理念和技术手段。本文通过工程实例对超高层建筑核心筒设计要点进行了分析与探讨，以供同仁参考。
关键词：超高层建筑；核心筒设计
一、前言
随着我国经济的快速发展，农村人口大量涌入城市，市区用地日趋紧张，迫使建筑不得不向高空发展。超高层建筑能以较小的占地，在给定用地条件下最大限度地增加建筑面积，有利于节地、增加城市绿化，改善环境质量，因此它不仅是一个国家技术力量的象征，也是一个城市发展水平的标志。核心筒结构是目前国际超高层建筑中采用的主流结构形式，而且该结构还能够提高楼体内部的空间、提高空间利用率。核心筒结构是利用楼梯建筑内的电梯井道、通风井、公共卫生间等构建中央核心筒，同时采用外围框架形成框架核心简结构。这一结构形式不仅有利于结构的受力、以此提高了楼体结构的抗震性。而且还能够利用自身优势在楼层增加的过程中减少框架水平荷载的承担比重，实现建筑使用面积的增加，提高城市土地利用率、提高建筑工程建设投资效益。某超高层建筑核心筒设计项目，其建筑总高度248.65m。塔楼层数 56层，裙楼4层。裙楼主要功能为商业，主楼为办公。整体建筑形象简洁、挺拔，具有很强的标志性。塔楼标准层为正方形，采用核心筒和桁架结构。根据《建筑设计防火规范》，标准层单层面积控制在 2000m2以内，每层为一个防火分区。核心筒面积为460m2，占标准层面积的23%。办公空间进深为 10～13m，去掉公共走道，办公的使用率为 70%。核心筒内共设电梯19部，侯梯厅深度为3.2m。两部楼梯位于核心筒的中心，南北各一个，均匀布置使疏散距离降至最短，并结合消防电梯设置前室。建筑形象如下图：
二、超高层核心筒的设计要点
超高层核心筒设计包含很多内容：电梯的数量、电梯运行方式、疏散楼梯、设备管线、候梯厅、服务用房等。如何将各种因素和需求在设计中合理体现，是核心筒设计的关键。本设计核心筒采用的是中心筒式，标准层平面近似正方形，核心筒在正方形的中心。本着节约空间的原则，电梯采用平行布置，设两处侯梯厅。
（1）电梯设计。在超高层建筑核心筒设计中电梯设计是核心，电梯作为垂直交通工具，其数量的配置、控制方式及有关参数的选定不仅直接影响了建筑物的一次投资，而且还将影响建筑物的使用安全和经营服务质量。因此，恰当地选用电梯的台数、容量、运行速度、控制方式非常重要。因为电梯井道一经施工，就无法更改。因此在设计中，对电梯的配置应予以充分重视。电梯的数量和运行方式取决于很多因素：建筑的层数和使用性质、服务人数、电梯速度、服务品质、等候时间等。对于超高层建筑而言，如何配置电梯数量、如何设计停靠方式、最大化地提高电梯的使用效率，是核心筒设计的重中之重。常见的电梯运行方式有：分区停靠、穿梭梯、双层轿厢、空中换乘大堂等形式。本设计通过学习和对比各种已建成的超高层案例，经过不断地比选和分析，最终确定了采用分区运行式。本工程塔楼主要作为办公使用，功能比较单一，故使用人数、使用时间相对稳定。早高峰和中午用餐以及下班时，是电梯使用高峰期。该大夏的电梯设计采用的是分区停靠，即将电梯分为高中低及 VIP 区。其中，低区三部，高区中区各五部，VIP 区四部。另设两部层层停靠的消防梯，共计19 部电梯。消防梯楼梯间设置合用前室，与其他电梯区别开。之所以选择分区停靠的方式，是因为使用性质比较单一，均为办公，上班人数及需求都比较稳定，且办公楼人员密度不是很大。4部电梯可以保证 15 个楼层的使用，相当于普通办公楼每5000m2一部电梯的设计，且可以保证到达的便捷性，不需要换乘。上部取消的电梯可以改为设备房、办公等用途，这种电梯形式是比较符合本项目的需求的。如果超高层的功能比较复杂，在办公、酒店、商业等综合使用的话，就需要考虑设置双层轿厢、空中大堂、换乘大厅的设计了。所有电梯的轿厢载重量均采用1600kg，电梯井道尺寸预留 2700×2600。低区电梯的运行速度为 2.5m/s，中区为 4m/s，高区及 VIP 及消防电梯区为 6m/s，可以保证 60s内到达顶层。另外，超高层电梯相对于其他电梯有一些特殊的构造要求。因为井道比普通电梯井道高很多，井道内风压很大，需要设置泄压孔，而且每隔几层还需增设设备检修孔。
（2）疏散及消防安全设计。核心筒内的疏散及消防安全主要包括疏散楼梯和消防电梯的设置。疏散楼梯布置时，应注意不同功能区的疏散楼梯垂直方向的连续性。除了在避难层疏散楼梯应通过避难区方可上下之外，其余部位楼梯不应转换。疏散楼梯布置在靠近电梯间的位置是较为有利的。因为发生火灾时，人们往往首先考虑熟悉并经常使用的电梯所组织的交通流线。当靠近电梯设置疏散楼梯时，就能使经常使用的路线与火灾时紧急使用的路线有机的结合起来，有利于迅速而安全的疏散人员。疏散楼梯在避难层需要同层错位或经避难区方
能上下。在方案初期应重点考虑。当设备层兼避难层，且层高较高时，可考虑在避难区设置转换楼梯。即需要避难区层高大于4跑所需最小高度。当层高不满足另设转换楼梯时，则可考虑：在梯井处封墙，并分设楼梯前室，使人流必须经过避难区。楼梯可在避难区转换位置。本工程属于高档办公楼，疏散人数取 8m2/人，每层的疏散人数约为 250人。根据《高层建筑防火设计规范》，疏散宽度取 100人/m，共需疏散宽度2.5m。为增加上下楼联系使用的舒适度，本案将楼梯宽度做到 1.45m。两部楼梯位于核心筒中央，南北向布置，结合消防电梯设置共用前室。核心筒内其他辅助空间设计。核心筒除电梯井道及侯梯厅外，还设有很多其他功能用房，如设备用房，卫生间等。超高层核心筒因为电梯井道的变化，可以利用空余出来的空间设置卫生间，设备用房等。如把不停靠的电梯厅位置设计为卫生间；等到高区，低区电梯井道取消，可以作为设备用房或者办公用房使用。因为设备管线一般都需要上下贯通，所以像强弱电间、水管井一般都布置在核心筒内，以保证管线路径的便捷清晰。
（3）竖向管线的合理安排。在核心筒的组织设计中，还有一项内容竖向管线的组织不容忽略。在核心筒设计中，若将设备机房及竖井布置在核心筒内，会带来大量设备管线穿剪力墙的情况，给结构设计增加了难度且降低核心筒结构刚度。因此在条件许可的情况下应尽量布置在核心筒外围，减少管线穿越剪力墙。另外，竖向管线常常会跟随电梯转换而更改平面位置，因此需考虑管线转换所需要的空间，尽量避免设备与电气机房紧邻布置而造成的管线交叉而占用更多层高。机房与竖井应充分考虑出线方便性，尽量节省层高。
三、结语
总之，在核心筒设计中，各种问题往往交织在一起，需要耐心研究各种不同的可能性，并从中权衡判断出最适合与本方案的核心筒布局。也许多种方案各有千秋，这就需要建筑师与业主共同在实用性和经济性中找到适合的方案结合点。在超高层建筑设计早期就应该进行深入的核心筒设计研究，对超高层核心筒中的电梯系统、安全疏散楼梯、避难层、设备管井、用房以及辅助用房等设计进行优化，为超高层建筑创造出经济、合理、质的使用空间。
参考文献：
[1]陶李华.超高层建筑人员安全疏散探讨[J].消防科学与技术，2010. 06：178.
[2]李岩，马成元.现代建筑设计中的核心筒设计方法[J].建筑科学，2013，12（8）.
