高度為275米超高層建筑的幾個(gè)問題
——論上海SK大廈項(xiàng)目的建筑體型、消防疏散和消防電梯泄壓設(shè)計(jì)

2019-10-10 05:57:20許沁上海寶冶集團(tuán)有限公司上海200000

中國房地產(chǎn)業(yè) 2019年18期

關(guān)鍵詞：規(guī)范建筑設(shè)計(jì)

文/許沁上海寶冶集團(tuán)有限公司上海 200000

1、項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目位置

上海SK 大廈位于浦東世博板塊浦江耀華商務(wù)區(qū)的核心地段，高度275m,距離地鐵7 號(hào)線后灘站70m。

1.2 技術(shù)參數(shù)

2、筆者崗位和職責(zé)

2.1 筆者自2013年2月21日至2019年3月31日受雇于建設(shè)單位任主管建筑師。負(fù)責(zé)上海SK 大廈項(xiàng)目設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化與施工管理工作。

現(xiàn)行規(guī)范一般適用于建筑高度250m 以下的超高層建筑。對(duì)于超過250 米的建筑,需要結(jié)合實(shí)際情況采取更加嚴(yán)格的防火措施，其防火設(shè)計(jì)應(yīng)提交國家消防主管部門組織專題研究、論證。

2.2 工作難點(diǎn)

建筑體型、消防疏散和消防電梯泄壓是超高層建筑考慮的重要方面。筆者最深切的感受有如下三點(diǎn)：

2.2.1 建筑體型

由于受到風(fēng)力和地震力的影響，超高層的建筑平面應(yīng)力求簡(jiǎn)潔對(duì)稱，立面效果以豎向線條為主較合理。本項(xiàng)目平面為五邊形，三面臨江，兩邊望海，充分享受自然風(fēng)光。立面為魚鱗狀三維體單元式幕墻玻璃，形似鯉魚躍龍門。平面和立面設(shè)計(jì)都比較復(fù)雜。

2.2.2 消防疏散

本項(xiàng)目高度為275m，標(biāo)準(zhǔn)層面積為2200m2，總建筑面積20 萬m2，體量巨大，因此需要根據(jù)規(guī)范要求在合適的位置設(shè)置避難層。對(duì)于避難區(qū)的設(shè)置規(guī)則規(guī)范眾多，審查嚴(yán)謹(jǐn)。

2.2.3 消防電梯泄壓設(shè)計(jì)

電梯井道按照規(guī)范需要設(shè)置泄壓口。本項(xiàng)目消防電梯運(yùn)行高度為289.8 m，梯速5m/s,載重量1600kg,重量大，速度高，井道壓力大。而消防電梯考慮到防火要求，不允許在井道內(nèi)開設(shè)洞口，需要考慮合理的泄壓方式來平衡井道內(nèi)壓力，保障消防電梯安全運(yùn)行。

2.3 本項(xiàng)目在建筑體型，消防疏散和消防電梯泄壓設(shè)計(jì)方面執(zhí)行現(xiàn)行規(guī)范的困難性。

2.3.1 建筑物體型設(shè)計(jì)的困難性

規(guī)范要求：平面形狀最好是方形，圓形，對(duì)稱布局。立面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，減少凹凸面，玻璃面積盡量少，減少光污染，節(jié)能環(huán)保。

業(yè)主要求：臨江展開面盡量大，平面布局增加可視面。魚鱗狀單元式玻璃幕墻立面設(shè)計(jì)復(fù)雜，幕墻向外傾斜，立面效果有進(jìn)深層次感。玻璃面積多，增加通透感。

2.3.2 消防疏散暨避難層設(shè)計(jì)的困難性

規(guī)范要求：根據(jù)規(guī)范需要設(shè)置避難層，避難層間隔與距離有明確要求，超過250 米需要專題討論。

業(yè)主要求：本項(xiàng)目為5A 甲級(jí)寫字樓，盡量減少附屬面積，爭(zhēng)取商業(yè)使用面積的最大化。

2.3.3 消防電梯暨泄壓設(shè)計(jì)的困難性

規(guī)范要求：消防電梯按照規(guī)范規(guī)定井道應(yīng)由無孔的墻、底板和頂板完全封閉起來，以防止火焰蔓延。

業(yè)主要求：井道距離長(zhǎng)，梯速高達(dá)5m/s,井道內(nèi)壓力大，需要合理考慮泄壓方式。

3、超高層建筑在建筑體型、消防疏散和消防電梯泄壓設(shè)計(jì)方面的現(xiàn)行規(guī)范

3.1 《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB50045-95（2005年版）

（2015年5月1日作廢）

3.2 上海市《關(guān)于超高層建筑工程消防設(shè)計(jì)若干問題的處理意見》滬消發(fā)（2002）333 號(hào)

3.3 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014（2018年版）（新規(guī)范）

3.4 《電梯制造與安裝安全規(guī)范》-GB7588-2003

4、本項(xiàng)目在建筑體型，消防疏散和消防電梯泄壓設(shè)計(jì)過程的復(fù)雜和曲折

4.1 建筑體型設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目緊鄰黃浦江，若以常規(guī)的四邊形平面布局，會(huì)使得朝向景觀展開面很窄，造成對(duì)良好景觀朝向的浪費(fèi)。建議應(yīng)在保證平面面積不變的條件下，將四邊形調(diào)整為一個(gè)等邊三角形和一個(gè)矩形的五邊形組合，保證在對(duì)稱圖形的基礎(chǔ)上，增加其景觀展開面。

原四邊形沿江面寬為47m，見圖1。

調(diào)整后五邊形沿江面寬為47+35.3++33.2=115.5m。見圖2

調(diào)整后的五邊形塔樓平面使各面最大限度向周圍展開，由一邊臨江調(diào)整為三面臨江，不僅有利于辦公空間的自然采光及通風(fēng)，更提供了更多的景觀朝向，以獲取最佳的使用品質(zhì)。見圖3

圖1

圖2

圖3

4.2 消防疏散暨避難層設(shè)計(jì)

4.2.1 本項(xiàng)目于2013年3月初啟動(dòng)設(shè)計(jì)工作，依據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)》GB50045-95（2005年版）（以下簡(jiǎn)稱舊規(guī)）進(jìn)行了設(shè)計(jì)。相關(guān)規(guī)定如下：

總則1.0.5 當(dāng)高層建筑的高度超過250m 時(shí)，建筑設(shè)計(jì)采取的特殊的防火措施，應(yīng)提交國家消防主管部門組織專題研究、論證。

6.1.13.1避難層的設(shè)置，自高層建筑首層至第一個(gè)避難層或兩個(gè)避難層之間，不宜超過15層。

本項(xiàng)目在15 層，30 層，45 層分別設(shè)置避難層兼設(shè)備層。

避難層間隔14層，避難區(qū)的面積及與非避難區(qū)之間的防火門設(shè)置符合規(guī)范要求。

4.2.2 2015年5月1日起實(shí)施《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014（以下簡(jiǎn)稱新規(guī)）。將專家評(píng)審要求列入正文。相關(guān)規(guī)定如下：

1.0.6建筑高度大于250m 的建筑，除應(yīng)符合本規(guī)范的要求外，尚應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況采取更加嚴(yán)格的防火措施，其防火設(shè)計(jì)應(yīng)提交國家消防主管部門組織專題研究、論證。

5.5.23第一個(gè)避難層（間）的樓地面至滅火救援場(chǎng)地地面的高度不應(yīng)大于50m，兩個(gè)避難層（間）之間的高度不宜大于50m。

本項(xiàng)目施工和竣工驗(yàn)收應(yīng)按照新規(guī)執(zhí)行。

依據(jù)新規(guī)，第15層樓地面距離滅火救援場(chǎng)地地面的高度為：6+5.5+5.5+4.4＊11=65.4(m)＞50(m)

不滿足新規(guī)要求，必須重新設(shè)置避難層，并基于以下4點(diǎn)考慮：

a為了滿足新規(guī)范關(guān)于第一個(gè)避難層（間）的樓地面至滅火救援場(chǎng)地地面的高度不應(yīng)大于50m的要求。

b為了使已完成的設(shè)計(jì)不做大的變動(dòng)，而保證項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工的連續(xù)性。

c為了盡量減少輔助用房的使用面積。

d為了利用裙房屋頂層的敞開空間。

故而在裙房屋頂層，主樓第四層增設(shè)避難層，其余避難層位置不變。原位于其他樓層的物業(yè)用房和低區(qū)設(shè)備用房統(tǒng)一集中放置在第4層，結(jié)合裙房屋頂作為低區(qū)避難層。見圖4，第4層樓地面距離滅火救援場(chǎng)地地面的高度為：

6+5.5+5.5=17(m)＜50(m),滿足新規(guī)要求。

4.2.3 依據(jù)上海市《關(guān)于超高層建筑工程消防設(shè)計(jì)若干問題的處理意見》滬消發(fā)（2002）333號(hào)規(guī)定：

1.4.1當(dāng)利用裙房屋面設(shè)置避難層時(shí)，主樓面向裙房屋面一側(cè)外墻不得設(shè)置玻璃幕墻。

據(jù)此四層幕墻在面向裙房的一側(cè)由原有的封閉式幕墻調(diào)整為敞開式幕墻。考慮到外立面的幕墻整體性，保留立面鋁板造型元素，玻璃取消，作為開敞空間處理。

圖4

圖5

根據(jù)暖通專業(yè)技術(shù)要求，設(shè)備機(jī)房的正壓送風(fēng)防雨百葉要求通過率為60%。結(jié)合造型，仍舊保留鋁板造型，在其表面開設(shè)符合面積要求的圓孔以滿足規(guī)定通過率。見圖5

4.3 消防電梯暨泄壓設(shè)計(jì)

4.3.1 本項(xiàng)目消防電梯速度為5m/s，屬于高速電梯，需要考慮泄壓設(shè)計(jì)。供應(yīng)商三菱電梯公司也提出此要求，按照常規(guī)電梯泄壓設(shè)計(jì)需要在井道頂部開設(shè)泄壓口。但是消防電梯有防火要求，井道需要全封閉，因此需要另辟蹊徑考慮泄壓設(shè)計(jì)。

4.3.2 本項(xiàng)目在主樓核心筒內(nèi)布置了兩部消防電梯，如圖6。因?yàn)橄离娞菥赖娜忾]性，因此無處泄壓。根據(jù)本項(xiàng)目?jī)刹肯捞菹鄬?duì)布置的特點(diǎn)，結(jié)合泄壓的基本原理，可以考慮利用消防電梯Ⅰ的井道作為消防電梯Ⅱ運(yùn)行時(shí)的泄壓空間, 消防電梯Ⅱ的井道作為消防電梯Ⅰ運(yùn)行時(shí)的泄壓空間。如果在兩個(gè)井道的底層消防前室和頂層消防前室上空處補(bǔ)一個(gè)全封閉夾層，并同時(shí)在夾層兩側(cè)的井道壁上開洞，以形成O形全封閉環(huán)通泄壓空腔，那么對(duì)方井道就可以作為本方電梯的泄壓空間使用。

此提議經(jīng)過三菱電梯廠家征詢?nèi)毡究偛慷@得批準(zhǔn)，但要求環(huán)通泄壓空腔截面積不小于消防電梯井道截面積。故結(jié)合原有結(jié)構(gòu)樓板在消防電梯前室適當(dāng)?shù)纳峡仗幯a(bǔ)板。

圖6

4.3.3 結(jié)構(gòu)處理

井道下部泄壓空腔選取在地下室。考慮到消防前室有人員通行要求，上空處補(bǔ)板后剩余凈高需要滿足通行要求。B1層高7.4m，B2層高3.8m，B3層高3.6m，故在選取層高較高的B1層消防前室，在適當(dāng)位置補(bǔ)板以形成泄壓空腔。。

井道上部泄壓空腔選取59層和設(shè)備夾層。結(jié)合原有結(jié)構(gòu)樓板位置,考慮消防前室凈高和設(shè)備檢修空間，在適當(dāng)位置補(bǔ)板以形成泄壓空腔。

a：地下一層層高7.4m，電梯門高2.8m，保證電梯前室凈高3m要求，在消防前室上空標(biāo)高-4.000m補(bǔ)混凝土樓板增加夾層空腔,見圖7。消防電梯井道兩側(cè)開洞口:

寬＊高=1.2m＊3.1m，通道截面積1.2＊3.1=3.72(m2)

圖7

b：59層消防電梯前室標(biāo)高259.600m，電梯門高2.8m，保證電梯前室凈高3.3m要求，在標(biāo)高263.000m處補(bǔ)混凝土樓板，與設(shè)備夾層標(biāo)高264.500m處形成夾層空腔。消防電梯井道兩側(cè)開洞口:

寬＊高=1.8m＊1m，通道截面積1.8＊1=1.8(m2)

c：設(shè)備夾層底板標(biāo)高264.500m，根據(jù)設(shè)備安裝空間要求，保證凈高2.6m要求。在上空處標(biāo)高267.200m處補(bǔ)混凝土樓板，與設(shè)備夾層頂板結(jié)構(gòu)標(biāo)高268.850m處樓板形成夾層空腔。見圖8。消防電梯井道兩側(cè)開洞口:

寬＊高=1.8m＊0.85m，通道截面積1.8＊0.85=1.53(m2)

圖8

4.3.4 環(huán)通井道泄壓截面積復(fù)核

消防電梯井道尺寸：深＊寬=2.65m＊2.65m=7.02(m2)

增加的三處夾層空腔井道泄壓洞口面積：3.72+1.8+1.53=7.05(m2)〉7.02(m2)

滿足井道環(huán)通泄壓要求，符合電梯安全舒適運(yùn)行條件。

結(jié)語：

建筑體型、消防疏散、消防電梯泄壓是超高層建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。建設(shè)單位希望商業(yè)使用面積越多越好，而政府規(guī)劃部門要求消防設(shè)計(jì)越安全合理越好，最終設(shè)計(jì)成果是各方利益博弈的產(chǎn)物。