淺析高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓設(shè)計(jì)要點(diǎn)

季逍

上海市建工設(shè)計(jì)研究總院有限公司 上海 200235

改革開放四十年，社會(huì)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也促進(jìn)了社會(huì)對(duì)建筑要求的提高與建筑技術(shù)的進(jìn)步。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市化進(jìn)程加速，用地緊張的情況逐漸凸顯。同時(shí)，由于社會(huì)對(duì)辦公環(huán)境要求的提高，對(duì)建筑設(shè)計(jì)建造提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)與要求。隨著建筑技術(shù)的進(jìn)步，全國各地開始大量出現(xiàn)高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓。

1 項(xiàng)目背景

上海普實(shí)醫(yī)療儀器設(shè)備及器械研制基地項(xiàng)目位于上海市普陀區(qū)，總用地面積22326.40平方米。項(xiàng)目?jī)?nèi)包含了4棟高層辦公樓。本次討論的辦公樓為1#辦公樓。1#辦公樓總建筑面積27576平方米，地上十七層，建筑高度79.90米，標(biāo)準(zhǔn)層面積1596平方米，標(biāo)準(zhǔn)層核心筒面積283平方米。建筑形體規(guī)整，一層至二層設(shè)置局部通髙的入口大堂，八層半層設(shè)置暖通設(shè)備區(qū)，其余空間為標(biāo)準(zhǔn)辦公空間。一層層高5.00米，其余樓層層高均為4.35米。

2 項(xiàng)目特點(diǎn)與難點(diǎn)

作為一棟80米左右的高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓，本次設(shè)計(jì)上遇到的問題非常具有代表性。

2.1 消防設(shè)計(jì)

由于本建筑核心筒采用居中布置，首層疏散無法直通室外，需通過采取一定措施以滿足《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》相關(guān)要求。

2.2 入口大堂設(shè)計(jì)

本建筑一層至二層有一個(gè)占標(biāo)準(zhǔn)層面積一半的通髙入口大堂，為了保證大堂的室內(nèi)空間美觀規(guī)整，暖通空調(diào)新風(fēng)設(shè)備需盡可能隱蔽設(shè)置。

2.3 機(jī)電設(shè)備布置

由于建筑高度較高，暖通設(shè)備管路長度過長，相當(dāng)一部分的暖通設(shè)備無法設(shè)置在屋頂，需要在建筑中間層另外設(shè)置一個(gè)設(shè)備層[1]。無論是平面的設(shè)計(jì)，還是核心筒管井的排布，都面臨著不小的挑戰(zhàn)。

2.4 外立面規(guī)整設(shè)計(jì)

本次項(xiàng)目作為上海市普陀區(qū)地標(biāo)項(xiàng)目，對(duì)外立面美觀規(guī)整的要求較高。由于建筑采用了上下連貫通髙的豎直線條的玻璃幕墻，為了保證外立面玻璃幕墻完整性，需要盡可能減少或者避免在東側(cè)南側(cè)城市展示面出現(xiàn)暖通百葉，規(guī)整門窗洞口與百葉的開啟[2]。

3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)要點(diǎn)

從前面提到的項(xiàng)目特點(diǎn)與難點(diǎn)，以本項(xiàng)目為例，可以從下面這些角度論述一棟高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

3.1 消防設(shè)計(jì)

高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓的設(shè)計(jì)過程中，除了遵循普通高層民用建筑的各項(xiàng)防火設(shè)計(jì)規(guī)定，還存在一些比較特殊的情況。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》相關(guān)要求，樓梯間與消防電梯前室或合用前室應(yīng)直通室外，或者在首層采用擴(kuò)大的樓梯間前室直通室外。《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中，也要求增壓送風(fēng)的地下室樓梯間頂部有可擊碎的固定扇外窗。然而，由于平面布置時(shí)為了保證空間完整性，很多辦公樓樓梯間與消防電梯位于建筑中間不貼鄰?fù)饬⒚妗４藭r(shí)，需要在建筑首層設(shè)置擴(kuò)大的合用前室，并在前室上方做土建夾層以滿足暖通專業(yè)的防排煙要求。這種處理措施會(huì)破壞首層平面的空間完整性，需要在平面布置時(shí)充分考慮這一措施對(duì)首層平面功能布置的影響。

圖1 首層合用擴(kuò)大前室橫剖面與縱剖面

3.2 平面設(shè)計(jì)

高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓的標(biāo)準(zhǔn)層往往平面較規(guī)整，但是其中還是有很多需要注意的細(xì)節(jié)。

3.2.1 軸網(wǎng)布置

如果辦公樓標(biāo)準(zhǔn)層平面是比較規(guī)整的類軸對(duì)稱形狀（比如矩形），為了美觀，宜在有軸對(duì)稱設(shè)計(jì)的立面采用奇數(shù)跨，這樣比較容易保證首層的大門居中設(shè)置時(shí)不被柱子遮擋，保持建筑外立面的對(duì)稱美感。

3.2.2 柱子與核心筒的對(duì)位關(guān)系

在設(shè)置柱子與核心筒位置時(shí)，需要考慮柱子與核心筒的對(duì)位關(guān)系，盡量縮短承重梁跨度，從而避免梁跨度過大增加結(jié)構(gòu)梁高度，影響標(biāo)準(zhǔn)層凈高。

3.2.3 柱子縮截面時(shí)的技巧

當(dāng)建筑高度較高時(shí)，由于結(jié)構(gòu)自重較大，剪力墻與柱子往往會(huì)隨著建筑高度增加截面逐漸縮小。在建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)的溝通中，往往會(huì)忽視截面縮小原則的把控，不同的縮截面方案會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)的美觀性合理性經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生很大影響[3]。在確定縮截面方案時(shí)，建筑專業(yè)需要充分考慮柱子與外立面門窗洞口或者幕墻的對(duì)位關(guān)系，柱子與核心筒的對(duì)位關(guān)系以及屋面排水管等給排水管道的上下層對(duì)位關(guān)系。

3.3 入口大堂設(shè)計(jì)

現(xiàn)代高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓往往會(huì)有一個(gè)非常氣派的兩層通髙入口大堂，作為建筑重要的對(duì)外形象展示。然而入口大堂有大量的墻面裝飾與頂棚裝飾，對(duì)于機(jī)電尤其是暖通專業(yè)空調(diào)新風(fēng)口的隱蔽設(shè)置有很高的要求[4]。比較主流的處理方式是采用踢腳線埋地式空調(diào)機(jī)與側(cè)墻出風(fēng)，兩者往往結(jié)合使用。建筑專業(yè)需要統(tǒng)籌室內(nèi)專業(yè)的室內(nèi)效果設(shè)計(jì)與暖通專業(yè)暖通設(shè)計(jì)，達(dá)到比較理想的最終建成效果。

3.4 設(shè)備轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)中，會(huì)將大量暖通專業(yè)的設(shè)備機(jī)組全部設(shè)置于樓頂。當(dāng)建筑高度較高時(shí)，由于管線長度過長，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)荷載過大，降低設(shè)備運(yùn)行可靠性。為此，需要將機(jī)電設(shè)備與管線高低分區(qū)，在建筑中部設(shè)置若干設(shè)備轉(zhuǎn)換層放置暖通設(shè)備機(jī)組。在設(shè)計(jì)設(shè)備轉(zhuǎn)換層時(shí)，由于暖通設(shè)備機(jī)組往需求的凈高較高，而且有一定的管線交叉走管要求，會(huì)嚴(yán)重影響層高。為此，需要充分考慮暖通機(jī)組的高度，為該層留出足夠的層高[5]。當(dāng)建筑高度比較緊張時(shí)，可以通過在梁高范圍內(nèi)局部降低結(jié)構(gòu)樓板標(biāo)高的方式在有限的建筑總高度內(nèi)，為設(shè)備轉(zhuǎn)換層留出最大的可利用凈高。

3.5 核心筒設(shè)計(jì)

在高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓的設(shè)計(jì)建造過程中，核心筒是設(shè)計(jì)的重中之重。它承載了建筑的豎向交通，管線，服務(wù)，疏散等重要功能。現(xiàn)代高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓的核心筒，主要由疏散樓梯，電梯（消防電梯），附屬用房（衛(wèi)生間，茶水間，洗滌間等）以及各種設(shè)備管井組成。在現(xiàn)代高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓的平面設(shè)計(jì)中，為了提高得房率并在建筑內(nèi)形成一個(gè)比較規(guī)整的空間，核心筒設(shè)計(jì)講究極致的空間利用，在一個(gè)有限的空間內(nèi)完美解決所有除了辦公功能以外的所有問題[6]。核心筒過大不僅會(huì)影響標(biāo)準(zhǔn)層的辦公空間得房率，根據(jù)各地規(guī)劃局的相關(guān)規(guī)定與《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定，也會(huì)導(dǎo)致屋頂機(jī)房層面積過大從而影響建筑高度的計(jì)算。

然而，極致壓縮的核心筒空間帶來很多問題，疏散樓梯的寬度長度，電梯井道的大小，電梯廳的寬度，衛(wèi)生間茶水間洗滌間的大小與各種設(shè)備管井的大小互相各為矛盾。縱觀核心筒的設(shè)計(jì)過程，是一個(gè)解決各大功能矛盾的一個(gè)過程。

核心筒的設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)，可以從以下方面加以概括：

3.5.1 疏散樓梯

疏散樓梯需根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求留足梯段凈寬凈高，樓梯間疏散門開啟不得影響疏散樓梯凈寬。需特別注意當(dāng)有梁凸出時(shí)，梁對(duì)疏散樓梯凈寬的影響。當(dāng)疏散樓梯采用機(jī)械加壓送風(fēng)時(shí)，建議在樓梯剖面詳圖上復(fù)核暖通專業(yè)的送風(fēng)百葉是否和樓梯結(jié)構(gòu)梁板柱相沖突。當(dāng)核心筒在平面里居中布置時(shí)，疏散樓梯位置與疏散門位置建議均勻布置，以最大限度滿足平面疏散距離要求。

3.5.2 電梯與電梯廳

電梯寬度進(jìn)深決定了電梯井的大小與電梯廳寬度，電梯廳寬度除了需滿足相關(guān)規(guī)范要求以外，從空間合理性角度來說一般不宜小于3米。電梯布置時(shí)，為了使用者方便觀察停站情況以及控制候梯人數(shù)，一般單邊連續(xù)并聯(lián)設(shè)置不宜大于4臺(tái)。在設(shè)計(jì)消防電梯時(shí)，需注意前室短邊不得小于2.4米。此外，由于高檔辦公樓往往在電梯選型時(shí)傾向于使用較高的轎廂，轎廂門洞尺寸高大，可能對(duì)結(jié)構(gòu)專業(yè)剪力墻的設(shè)置造成影響。

3.5.3 附屬用房

核心筒的輔助用房主要由衛(wèi)生間，茶水間，洗滌間等組成。根據(jù)《辦公建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》，需注意衛(wèi)生間門不得直接朝向辦公區(qū)域，以免衛(wèi)生間異味污染辦公空間。比較常規(guī)的做法是在男女衛(wèi)生間入口設(shè)置一個(gè)合用通道形成一個(gè)過渡空間，或者采用干濕分離方法將洗手盆外置，作為衛(wèi)生間的前室。根據(jù)《無障礙設(shè)計(jì)規(guī)范》，當(dāng)單獨(dú)設(shè)置無障礙衛(wèi)生間有困難時(shí)，可在男女衛(wèi)生間各設(shè)置無障礙廁位解決。此時(shí)，需要注意衛(wèi)生間內(nèi)的無障礙通道凈寬[7]。在布置衛(wèi)生間潔具時(shí)，需考慮衛(wèi)生間給排水井道的檢修門位置，為檢修留出足夠空間與工作面。茶水間，洗滌間考慮到給排水專業(yè)的管線排布，建議靠近衛(wèi)生間設(shè)置。

3.5.4 設(shè)備管井

在排布核心筒設(shè)備管井時(shí)，需充分考慮設(shè)備管井有否有墻面出管需求，以免影響設(shè)備管井的正常使用。當(dāng)設(shè)備管井較大排布困難時(shí)，可以考慮將該管井分為2個(gè)小管井，在減小管井大小的同時(shí)，也減小了設(shè)備管線墻面出管尺寸，這樣有利于減小每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)備管線的寬度高度，從而方便控制建筑完成后的標(biāo)準(zhǔn)層凈高。由于高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓往往建筑高度過高，某些設(shè)備可能分高低區(qū)設(shè)置。為此，有些設(shè)備管井也會(huì)因樓層所處高度有所增減或合并。

3.5.5 剪力墻設(shè)置

高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓核心筒往往布置了大量非常厚實(shí)的剪力墻，對(duì)設(shè)備管井的管線出管與各種房間設(shè)備管井門洞的位置尺寸有很大的限制。在與結(jié)構(gòu)專業(yè)溝通時(shí)，可以適當(dāng)增加衛(wèi)生間，電梯井道的剪力墻比例，為樓梯間設(shè)備管井等有側(cè)墻留洞需求的部分盡量多留一些砌體墻，方便設(shè)備管井的管線出管與房間門洞布置。而機(jī)電專業(yè)在設(shè)計(jì)時(shí)，需盡量減少設(shè)備管井出管數(shù)量與尺寸，方便結(jié)構(gòu)剪力墻的布置。

3.6 管線綜合與層高設(shè)計(jì)

高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層，有大量的設(shè)備管線排布于梁下或者頂板下，主要有給排水消防噴淋管，電氣強(qiáng)電與弱電橋架，暖通空調(diào)系統(tǒng)及其冷媒管，新風(fēng)系統(tǒng)與排煙系統(tǒng)的風(fēng)管等。在做管線綜合設(shè)計(jì)時(shí)，需要減少各個(gè)專業(yè)管線重疊，避免局部?jī)舾哌^低。同前文提到的一樣，管井在平面上的分散均勻布置，有助于減小設(shè)備管線尤其是暖通各種風(fēng)管的寬度高度，管線在平面上的分布也更均勻，避免同一地點(diǎn)重疊交叉的管線過多。由于標(biāo)準(zhǔn)層的梁會(huì)比頂板凸出很大距離，而設(shè)備管線往往貼著梁底布置。當(dāng)遇到無法避免的局部大量重疊設(shè)備管線時(shí)，可以通過梁窩內(nèi)翻解決。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)層剖面關(guān)系示意圖

3.7 外立面規(guī)整性設(shè)計(jì)

隨著建筑技術(shù)的進(jìn)步與人們審美要求的提升，現(xiàn)代建筑尤其是高層辦公建筑往往大量采用玻璃幕墻設(shè)計(jì)。常見玻璃幕墻的主體支撐結(jié)構(gòu)由橫檔與豎挺構(gòu)成。從美觀角度，玻璃幕墻往往可以采用局部隱框設(shè)計(jì)，橫檔與豎挺可以選其中一類處理為隱框，會(huì)出現(xiàn)橫明豎隱與豎明橫隱兩種玻璃幕墻形式，提升建筑外立面的規(guī)整性。

民用建筑外立面除了門窗幕墻，往往還有大量設(shè)備對(duì)外百葉洞口，處理得當(dāng)可以得到一個(gè)比較規(guī)整的立面效果，處理不得當(dāng)會(huì)嚴(yán)重破壞立面的協(xié)調(diào)規(guī)整性，影響建筑美感。以本項(xiàng)目為例，由于建筑東面與南面為重要城市展示面，需要保證建筑外立面的完整性，在設(shè)計(jì)時(shí)采用以下方法。首先將每層的暖通設(shè)備對(duì)應(yīng)的外機(jī)設(shè)備機(jī)組集中布置于屋頂與建筑中部的設(shè)備轉(zhuǎn)換層，盡最大限度減少百葉洞口的數(shù)量。其次，設(shè)備轉(zhuǎn)換層在設(shè)計(jì)時(shí)，將外機(jī)設(shè)備機(jī)組集中設(shè)置于平面的西側(cè)與北側(cè)，這樣對(duì)應(yīng)的通風(fēng)百葉洞口也設(shè)置在平面的西側(cè)與北側(cè)。通過以上措施，建筑南面與東面的重要城市展示面的規(guī)整性得到了保證，同時(shí)建筑西面與北面的外立面也僅在設(shè)備轉(zhuǎn)換層有百葉，外立面比較協(xié)調(diào)。

4 結(jié)語

高層標(biāo)準(zhǔn)辦公樓往往有著相對(duì)規(guī)整簡(jiǎn)單的平面，但是縱觀整個(gè)設(shè)計(jì)過程別有乾坤。從消防設(shè)計(jì)，平面設(shè)計(jì)，入口大堂設(shè)計(jì)，到設(shè)備轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)，核心筒設(shè)計(jì)，再到管線綜合與層高設(shè)計(jì)，外立面規(guī)整性設(shè)計(jì)，無不考驗(yàn)著建筑專業(yè)從業(yè)者的設(shè)計(jì)把控能力與統(tǒng)領(lǐng)各個(gè)相關(guān)設(shè)計(jì)專業(yè)的統(tǒng)籌管理能力。在設(shè)計(jì)過程中，除了做好建筑專業(yè)自己本專業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，還需要充分考慮其他各專業(yè)可能的需求，保證最后項(xiàng)目的可實(shí)施性與項(xiàng)目質(zhì)量。