高層科研辦公大樓設計中綠色建筑理念的應用
——以十一科技西北大廈為例

王 沖，徐文卓

（信息產業電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司，四川 成都 610021）

0 引言

隨著建筑行業發展，城市建設用地不斷減少，建筑空間趨向立體化發展，節約用地及綠色設計理念應運而生且已融入高層建筑設計。本文以信息產業電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司（以下簡稱“十一科技”）西北大廈為例，分析提升建筑布局設計合理性、提高建筑結構的穩固性、減少資源浪費、節約能源等手段在高層建筑設計中的具體應用，對促進高層建筑可持續發展有著積極意義。

1 項目概況

項目位于西安國家民用航天產業基地內，雁塔南路以東、航創路以北，地上23層，地下3層，有效解決了航天城缺少大型科研寫字樓的現狀，緩解了周邊停車難問題，高效利用了土地資源。

2014年，十一科技與合作方共同建設西北大廈。合作方撤資后，以十一科技為使用主體，按照原使用權出讓合同及規劃條件書，沿用原有規劃許可證進行設計，同時技術上需要考慮原有支護、基坑及開挖深度及已施工基礎樁等現狀問題。若破壞現有基坑范圍，需要重新支護，增加基坑深度。經過多輪技術討論，最終決定合理利用現有基坑及深度進行設計，利用原有部分混凝土樁，采用柱下樁基承臺加止水板、承臺及止水板板頂標高平齊的基礎方案。

2 總體布局

建設用地東西長95m，南北寬61m，東側神舟三路為現有市政道路，市政接口均在此路上，西側、南側、北側為園區內規劃道路。神舟三路東側即場地對面為中湖公園入口，分析研究后，將主入口設置在神舟三路東北角，東南側設置次要出入口，貼近主樓西側設置地下車庫雙車道出入口，南側設置車庫單車道出口，環形消防車道環繞園區四周設置，寬6m。項目占地總面積約5 800m2。從尊重與禮讓的設計角度出發，在對建筑形體進行各種推敲后，主樓后退神舟三路用地紅線30m，形成內部的活動廣場并使其與公園呼應（見圖1）。

圖1 鳥瞰效果（圖片來源：十一科技）

3 功能與空間

塔樓平面近似方正的核心筒布局，交通核、衛生間、電井、排煙井均布置在核心筒，周邊形成可任意分割的大空間，所有辦公空間不與易產生噪聲的電梯間、衛生間等毗鄰，利用走道隔開，功能上動靜分區明確。核心筒中的衛生間開門方向朝向候梯廳，并用隔斷將此區域與候梯廳隔開，避免衛生間直對辦公區。裙房預留大空間，以適應未來客戶的多元化需求。地下室范圍在裙房輪廓基礎上，根據基坑范圍，在滿足退紅線要求前提下向四周擴大，盡可能做到最大。地下3層主要功能為停車庫；將消防水池、消防水泵房、生活水泵房、高低壓配電室、柴油發電機房等設備用房設置于負一層，人防功能設置于負三層，負二層設計機械車庫。

4 設計創作理念及特點

4.1 立面造型

建筑高度控制為99.6m，設計1棟建筑單體。為了塑造出建筑的體塊感，通過長時間的推敲，塔樓立面設計最終采用顯豎隱橫框架式結構的玻璃幕墻，利用豎向線條的肌理，塑造出更修長、更有雕塑感的建筑形態，同時玻璃幕墻具有極強的現代立面風格，體現簡潔、高效、時尚的特點。在屋頂處理上設計9m高的女兒墻、玻璃幕墻及鏤空比合適的方鋼構件，以半虛半實的隱蔽手法有效隱藏頂部的功能用房（見圖2）。

圖2 屋頂透視效果（圖片來源：十一科技）

裙房的白色鋁板與主樓的體塊穿插，與整體體塊玻璃幕墻交疊，凸凹的形制形成裙房簡潔的立面，與主樓全玻璃幕墻在立面處理手法上相互尊重、相互呼應。幕墻與鋁板、石材相互穿插的手法，具有變化及精巧的細節，使立面整體統一、簡潔明快，達到功能、節能、環保、美學的完美效果（見圖3）。

圖3 立面效果（圖片來源：作者自攝）

設計幕墻的另外一個原因是充分利用東側毗鄰中湖公園景色的優勢及南邊遠處秦嶺山色的便利，引景入境，為樓內辦公人員可在工作之余站在窗邊看向湖景、翹望遠方，放松心情（見圖4）。

圖4 室內實景（圖片來源：作者自攝）

4.2 無梁樓蓋技術應用

基坑深度13.5m，均分會造成各層高度的浪費，將地下2層設計無梁樓蓋，層高設計5.6m，安全又經濟。近期設計機械停車，遠期為目前不成熟的架空格柵樓層預留實施的可能性。同時利用層高、排煙機房做雙層，上層用于本層排煙，下層通過樓板穿風管，解決地下3層的排煙問題，節省機房占用空間。

4.3 屋面綠化及太陽能光伏屋面設計

1）設計有裙樓，就不可避免地產生裙樓屋面，通過空調室外機的集中布置，為屋面空出2/3的空間布置休閑活動空間，將屋面建成第二地面層。

2）作為建筑“第五立面”的屋頂，經常有被廢棄閑置或者堆積雜物的現象。大廈設計屋頂花園，將水箱間設于電梯機房上，空調室外機架空，減少占用屋面面積，對整個屋面進行綠化，用于員工的休閑活動及單位聚餐等。優美舒適的屋面環境成為十一科技對外宣傳的名片（見圖5）。

圖5 屋頂花園實景（圖片來源：作者自攝）

設計充分考慮屋頂承載力要求，核算屋頂上人及綠化所需要的荷載，包括耐根穿刺防水層、排（蓄）水層、土工過濾層、種植土層和植被層，以及植物生長過程中增加的荷載、屋頂綠化及種植土含水后增加的荷載等。在屋面防水方面，屋頂綠化防水層按照一級防水設計，并且針對植被根系具有生長穿透性強的特性進行二次防水處理，即在普通防水層基礎上增加耐根穿刺防水層，防止植物根刺的穿透，避免發生滲漏現象。

3）設置太陽能光伏屋頂。陜西省西安市屬于太陽能資源三類地區，全年平均日照時數為1 912.8h，全年輻照量在 4 771MJ/m2·a。大樓頂部架空安裝設計44.66KWp分布式光伏發電系統，通過太陽能發電裝置的光伏組件吸收太陽光能，將部分太陽能轉化為電能，產生的電能可用于建筑自身部分用電負荷，可以減少化石能源的使用，減輕能源負擔，有效節約能耗。晝間光伏組件可減少直接通過屋頂進入建筑的熱量，夜間光伏組件遮擋屋頂長波輻射，可減少屋頂失熱。

4.4 圍護結構節能設計

外墻、屋面采取保溫隔熱性能較強的節能措施。立面由大面積玻璃幕墻構成，通過增大實虛比和平衡玻璃本身系數優化幕墻的節能性。幕墻外開啟扇比例為6%，西安擁有良好的室外風環境，辦公區域的自然通風可有效改善室內空氣質量，降低過渡季節的空調能耗。

4.5 空調設計

地上部分空調方案采用VRV多聯機空調系統作為冷、熱源，并設置一體化全新風空調—排風冷凝熱回收新風系統?？照{新風通過設置于吊頂、裙房屋面、塔樓屋面的全熱交換器預冷或預熱，將排風中的能量回收，實現高效節能；其熱回收率大于60%，回收效率高。

室外機1～6層置于裙房屋面，5～20層分層布置，21～23層置于塔樓出屋面樓梯間上的水箱間屋面。其優點是無市政接口費、初投資低、系統簡單靈活、管理方便、節省室內建筑面積、冷媒管管長較短、多聯機制冷量衰減少、減少能耗損傷。5～20層靠西側中間位置外墻處設計約15m2室外機空調機房，外立面采用方鋼構建，既作為通風百葉，又優化建筑外立面效果。變配電室、消防控制室、弱電機房、電梯機房及消防電梯機房設置分體空調，均可根據需要進行分室調節，部分房間可隨時開窗通風，節省空調系統能耗，并且在辦公區及地下室設置了CO2、CO濃度監測與通風聯動系統等。

4.6 降噪設計

建筑的噪聲主要來自水泵房、風機房、空調室外機等，設備均位于地下室，設計選型除選用低噪設備外，還采用消聲、隔聲措施，并對產生振動的設備設防震支座，以減震降噪。

4.7 節水設計

節水方面采用非傳統水源的市政中水，用于綠化澆灌、道路地面沖洗、洗車及1～13層室內沖廁；景觀采用微噴灌的方式，可極大地高效利用水資源，緩解市政供水緊張問題，節水意義巨大。潔具均采用陶瓷制品，用水器具均采用節水型產品，衛生間的潔具和配件為二級節水型，大便器采用自閉式沖洗閥，小便器、洗手盆采用光電感應控制。

4.8 能耗監測系統

設計實現對電、水、熱等分類計量和空調用電、照明用電、動力用電和特殊用電的分項計量。該能耗監測系統通過在變配電室的配電柜中設置獨立電表進行計量，然后利用數據采集器采集各支路的能耗數據，再上傳至能耗監控平臺存儲和分析。

大樓安裝設計門禁感應系統、電梯智能系統、語音控制系統等，同步關注智能系統的更新，力求在與使用人群緊密相連的空間融入適宜的智能化設計，為人們帶來互聯網時代的智能化體驗。

5 結語

十一科技西北大廈被評定為綠色建筑二星。其設計創作將綠色建筑設計理念與高層建筑設計相融合，充分體現綠色建筑設計理念在高層建筑中結合環境進行切合實際的節材、節水、節地、節能等實踐的成果。其建筑體量趨于人性化，融入城市肌理和脈絡，打造可持續、綠色的工作、休閑和生活場所。綠色建筑技術落地實施對綠色建筑的發展起到推動作用，有利于提升高層建筑對城市環境的積極影響。