现代高层办公建筑设计

现代高层办公建筑设计（精选10篇）

现代高层办公建筑设计 篇1

摘要：近年来,我国经济发展快速增长,但是为此付出了环境及自然资源方面的代价。为了确保经济的可持续发展,我国政府开始在建筑行业中引进各种绿色技术。文章主要针对我国高层办公建筑中绿色建筑技术的使用情况进行了研究,以供参考。

关键词：高层办公建筑,绿色建筑技术,研究

随着我国土地资源越来越少,及高层建筑的数量与日俱增,加剧了我国资源浪费及环境污染等问题,影响到人们的生活,损害了我国的生态环境。如何让我国建筑行业朝着绿色环保的方向发展,是目前建筑行业中最重要的研究课题之一。

1 绿色施工技术概述

(1)绿色施工技术的概念。绿色技术,作为我国近年来降低建筑行业资源浪费、减少环境破坏行为的重要手段,能够帮助建筑企业减少能耗,并提高资源的使用效率,实现废物利用,进而实现我国节能减排的效果。从生态环境的角度出发,使用绿色技术一方面能够将建筑行业的发展给生态环境带来的危害降至最低;另一方面,还能尽可能减少有害气体、建筑垃圾的产生。想要做到以上几点,除了使用绿色技术外,还需要建筑设计进行以下几方面的配合,从而将建筑行业的绿色环保发挥到极致:1在施工过程中,采购一些绿色材料,减少对环境的污染;2确保建筑项目中通风设计的合理性,进而提高建筑中空气的流动性,为人们打造一个绿色健康的生活家园;3通过提高项目的采光效果,来提高对太阳能的利用率,进而有效降低能源的消耗。

(2)当前我国高层建筑施工中存在的问题。1资源消耗过大且对环境污染严重。从我国高层办公建筑施工现状来看,我国大部分高层办公建筑,都存在对材料使用缺乏规划的问题,如钢材的利用率仅是发达国家的60%,而水资源的回收利用更是不超过发达国家的50%。这一问题直接导致施工材料严重地浪费,不仅大大增加了建筑企业的施工成本,同时也不利于我国建筑行业的良好发展,大大增加了我国能源使用的负担。2缺少有效地管理。随着我国科学技术水平的不断提高,我国建筑行业的绿色建筑技术开始逐渐成熟。但是,由于建筑绿色技术的施工成本要高于普通的建筑技术。同时,在企业内部缺乏完善的管理机制作为绿色建筑技术推广的基础,导致我国大部分高层办公建筑在施工时,依然以经济效益作为决定是否使用绿色建筑技术的依据。通常情况下,经济效益和绿色建筑技术两者不能兼顾的前提下,大部分建筑企业会选择前者,导致绿色施工成为一句空话,并没有将其落实到位。

2 高层建筑施工中绿色施工技术的应用

(1)外墙保温技术的应用。在高层办公建筑施工中,外墙保温结构作为提高整个建筑项目节能型的最重要的因素,其性能的好坏对于整个建筑项目而言有着巨大的影响。而高分子保温浆料,作为传统建设中常见的保温材料,其具有低成本、保温性能佳、化学性质稳定等优点,但是该材料在使用后回收使用率较低,不符合我国建筑行业经济可持续发展的要求。基于此,为了提高高层办公建筑中外墙保温结构材料的二次利用率,一些建筑企业开始在施工中,使用复合保温隔热墙面板作为外墙保温结构的主要材料。该种材料在提高施工便捷性的同时,还能有效地增加建筑外墙结构的稳定性,因此该种材料受到了我国建筑企业的广泛青睐。

(2)双层皮幕墙技术的应用。由于在高层办公建筑中,使用玻璃幕墙作为建筑维护结构会导致大量能源的消耗,因此我国建筑企业开始对双层皮幕墙技术进行研究。双层皮幕墙技术的工作原理与双层薄膜原理是相同的,主要是在两层玻璃中留出一层空气层,为幕墙中的温度提供缓冲的空间。在高层办公建筑中,使用该技术能够有效吸收阳光,进而提高建筑对太阳能的使用效率。此外,双层皮结构还具有透光性好的特性,能够弥补单层幕墙热工性能差的缺陷:在炎热的夏季,双层皮结构中空气层能够提高热空气的流动性,以此降低室内的温度;在寒冷的夏季,可以将维护结构中的间层关闭,进而减缓热空气流失的速度,以此来提高建筑内部温度。这样就可以有效地减少建筑在夏季和冬季空调以及供暖装置能源的消耗量,实现节能减排、减低能源消耗的目标。

(3)通风技术的应用。建筑设计中通风系统设计的好坏,与建筑性能的高低有着十分紧密的联系,同时也与人们的身体健康息息相关。一旦通风系统设计不合理,则不利于建筑内空气的流通,进而降低内部空气的质量,增加空气中病毒的传播速度。同时,一旦冬季空气流动量过大,就无法将热空气留在建筑内部,人们会加大供暖设施的工作量,进而增加能源消耗量。由此可见,确保建筑设计中通风系统设计合理性,对于高层办公建筑而言比较重要。比如说,在某建筑高层办公建筑中,可以分别在其屋脊、屋檐中分别开一道天窗、气窗以及一道高侧窗,并在该窗2.5m以下增设一道百叶窗。这样的设计,不仅能够在炎热的夏季中提高空气流动性,满足建筑对通风的需求,同时也能在寒冷的冬季中,通过及时将天窗、气窗以及百叶窗的关闭,来减少热空气的流动性,确保建筑的热量。除此之外,这些窗口的设置还具备了采光的功能,不管气窗处于关闭还是张开的状态,都能够保证光线的充足,进而提高建筑内部的亮度。可以说该设计在满足通风要求的基础上,也大大提高了建筑采光的能力,并进一步增强了建筑物的节能性。

(4)水资源利用技术的利用。绿色节能技术除了应用于建筑本身,在水资源利用方面也发挥着十分重要的作用,尤其是在缺水地区。1对市政中水管网进行改造,将市政中水作为常规水用到室外绿化灌溉等用途上。这种方法不仅能够大大提高循环水的利用率,同时还能通过简单的生物反应器以及消毒处理等方式,进一步清理循环水,从而实现其循环使用。2为了降低循环水对建筑物的影响,在建立循环水水池时,通常建设地点都选择在地下建设,并配备一些能耗小、噪音小的设备,在降低能源消耗的同时,减少其对人们生活的影响。

3 结束语

综上所述,绿色建筑技术的使用对于我国高层办公建筑而言,不仅能够降低其能源消耗、减少环境污染,同时还能提高建筑材料的使用效率。文章主要从外墙保温技术、双层皮幕墙技术、通风技术以及水资源利用技术等几方面入手,详细地说明了绿色建筑技术使用对于高层办公建筑的影响,其主要目的在于进一步增强建筑企业绿色环保的意识,提倡积极推动绿色环保技术的重要性。

参考文献

[1]施海国.论新时期建筑工程施工技术管理与创新[J].住宅与房地产,2016,(1):149.

[2]魏素文.关于新时期建筑工程施工技术管理创新的思考[J].佳木斯职业学院学报,2015,(5):393.

现代高层办公建筑设计 篇2

关键词：高层办公建筑；电气设计问题；分析；研究

高层办公建筑电气设计需要实现的目标，分析在设计高层办公建筑物电气时，需要我们有长远的规划，可以参考使用者在未来的一段长时间内所需的电负荷进行合理的电路设计，避免使用者在后期使用时会因为设计不好的问题而导致浪费大量的资源。除此之外，还要保障使用者的高层办公建筑电气系统在有效期内正常使用，并且不用进行修改，还要确保是合格的电能质量以及用电设备在高层办公建筑物内部能正常工作。

1 高层办公建筑电气设计和安装中出现的问题分析

1.1 设计理念不清晰，不遵循施工规范

在进行高层办公建筑电气设计的过程中，设计理念不够清晰，造成施工人员不明白设计人员的设计思路，给电气安装造成了一定的困难。不仅如此，在高层办公建筑电气施工现场，出现很多施工人员并没有按照预先设计好的电气方案进行施工，造成了很多的误差，导致很多安全隐患[1]。比如：线路在走线时相互碰撞、电线管道位置偏差、电气设备安装位置不正确等，由于这些不规范的操作，这不仅影响到高层办公建筑的良好使用，还容易造成使用者的生命财产的损失。另外，由于不符合规范的高层办公建筑电气设计和安装无法满足使用者的使用需求，因而导致后期工程被迫返工，对国家的经济资源也造成了很大的浪费。

1.2 设计人员自身问题影响设计质量

另外，设计人员自身的问题，也影响着高层办公建筑电气设计的质量。在高层办公建筑电气设计当中，设计人员的设计水平非常的重要，设计水平较高的设计人员才能设计出更科学更合理的设计方案。大多数设计人员认为高标准的电气设计就是好的电气设计，这样就大错特错了。高标准的設计不一定是好的设计，但是好设计一定是高标准的设计。在高层办公建筑电气设计中，大多数设计人员都将高标准的设计死搬硬套的放在设计方案中，虽然设计是高标准，但是其中有很多设计不具有相互的协调性，一个好的高层办公建筑电气设计是需要设计理念相互配合的，这就需要设计人员必须更详细的了解设备信息以及用途，对于市场上新的电气系统产品进行了解，然后进行科学的设计，才能够促进电气设计工作的顺利进行。

1.3 部分高层办公建筑企业过于重视经济效益

由于现今的经济市场导致大部分设计院都过分的重视经济效益，最终导致在高层办公建筑电气设计时出现很多的纰漏。在经济效益的促使下，很多设计院在进行高层办公建筑电气设计的时候，经常会偏移规定的设计规范，投机取巧，这不仅对使用者人身财产安全造成了威胁，而且还对资源经济造成了严重的浪费和损失[2]。例如：在选取变配电所的安装位置时，JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》第4.2.1条已经明确的指出应该选择设备吊装以及运输方便的位置安装，选择这样的位置安装的好处在于更方便维修。但是，在很多电气设计上都违背了规范要求，导致工程在后期维修的时候，出现了很多破坏高层办公建筑物的现象，既影响了高层办公建筑的美观，又造成了经济损失，远远失去了高层办公建筑电气方便维修、方便管理、可靠性的设计理念。

2 优化电气设计和安装

2.1 做好照明设计和安装

在进行照明设计的时候，需要考虑到照明灯具的使用寿命，每个照明灯具的使用寿命都是不一样的，要充分的了解照明灯具的工作电压，降低其工作电压，能更有效的延长照明灯具的使用寿命。然后根据照明灯具的配光曲线、三相平衡计算、照度计算等几点因素，以及根据高层办公建筑施工现场的实际情况，选择合适类型的灯具，比如：功率消耗能源、灯具照度值、灯具的照明效率等。与此同时，还要与高层办公建筑的美观性相结合，保证照明灯具与周边的环境有着较好的协调性。另外，在进行照明设计的时候，还要考虑到使用中发生的紧急情况，比如：照明灯具线路中断、电路引起的火灾、大规模停电等，为了确保使用者的人身财产安全，在进行高层办公建筑电气设计时，必须设计并且实施安装安全照明灯具、疏散照明灯具、备用照明灯具等应急照明系统。

2.2 完善电视、电话、网络等电气设计

高层办公建筑电气设计人员，应该把高层办公建筑物内的固定线路如电话、电视、网络等设计好，更好的满足使用者的需求。电话系统的室内布线管道是设计人员需要结合实际情况设计的，对于电话、电视、网络等这些弱电线路来说，要把他们汇聚到一起，设计人员可以在进户门附近设计弱电箱，把所有的弱电电缆都聚集到这里，方便管理和维修。在电视线路管道的设计上，应注意电视输入端的电平范围，以及高频插接口、分配器、分支器、视频同轴电缆等都是需要合理的设计，在设计的过程中，要注意选择产品的类型以及相互之间的匹配程度。在室内的网络电缆管道铺设也需要注意选择恰当的位置，不能交叉式铺设，线路交叉会出现干扰现象，导致线路不稳定，容易发生故障。

2.3 做好三防电气系统的设计

在进行高层办公建筑电气设计时，都必须遵循着使用者的安全使用第一位的原则，确保使用者的生命财产安全。因此，我们必须做好防雷、防火、防盗三防电气系统的设计。①防雷设计，由于很多地区是多雷雨的天气，为了防止雷击事件的发生，高层办公建筑都需要采用接闪器的方式来控制雷击造成的灾害。另外，还有些高层办公建筑采取接闪带、接闪杆或接闪网等防雷设施。而在现今的高层高层办公建筑当中大多数的防雷方法都是采用钢筋混凝土的剪力墙和楼板的连接，其中最关键的要做好金属管线的接地，才能达到更有效的防雷效果。②防火设计。在高层办公建筑当中防火设计也是尤为重要的，尤其是由于电线管道等引起的火灾，一定要重视起来。其中主要设计自动灭火系统以及火灾自动报警系统和漏电火灾报警系统，包含分区消防报警的控制器、气体自动喷射灭火器、消防中心以及火灾探测器等相关防火系统，充分实现防火自动化的效果。③防盗设计。在高层办公建筑当中还有一点就是防盗。防盗系统设计相对于防火和防雷就比较简单，主要就是设计闭路监控系统以及保安巡查系统。在科技发达的现今来说，新型的防盗设施也非常的有效，对现今的防盗设计也有着一定的帮助。不断的促进促进电气设计的顺利进行，确保使用者的生命财产的安全。

3 高层办公建筑电气设计中注意的事项

在高层办公建筑电气设计时，需要系数与功率因数是非常重要的，所以在选择的时候一定要进行正确合理的选择，它不仅影响了电缆和保护开关的大小，而且在需要系数的取值上也对变压器容量的大小的选择有着很大的影响。如果在取值的时候稍微偏大的话，那对于变压器来说，会增大它的损耗。并且在实际的设计中，一定要研究调查同类设备运行时的情况，合理选出计算系数。在进行电气设计的时候，设计人员对设计中注意的问题进行高度的重视，有利于提高高层办公建筑电气设计的水平，提高高层办公建筑的使用效率，促进高层办公建筑使用功能更好的实现。

参考文献

[1]赵天华，卫威.浅析新型学生公寓的电气设计[J].中国新技术新产品，2009（07）.

[2]石峰.建筑电气设计中的节能措施[J].科技资讯，2009（33）.

[3]郭新珍.星级酒店精装修阶段的电气设计[J].技术与市场，2011（08）.

超高层办公建筑核心筒设计研究 篇3

关键词：超高层办公建筑,核心筒,平面设计,竖向设计

0 引言

在用地日益紧张的今天, 人们对超高层办公楼的需求量不断增加, 超高层办公建筑正向着智能化、综合化、灵活性趋势发展。对超高层办公建筑的核心筒来讲, 其设计水平与办公建筑的整体品质有着直接联系。因此对核心筒设计进行研究, 不但是建筑自身的必需, 也是时代发展的要求。

1 超高层办公建筑核心筒布局设计的重要性

核心筒是超高层建筑的基础受力结构, 影响着建筑的经济性及安全性。通常在核心筒内分布着垂直交通和公共用房, 这种布局决定着建筑整体流线的合理性。如果出现不合理的布局, 会造成电梯等候时间过长、客用与后勤流线混合、噪声干扰等不良影响, 直接关系到办公建筑的整体形象和经济收益。另一方面, 超高层办公建筑的主要疏散方式是楼梯疏散, 它的位置是否合理直接关系着用户的安全, 也是防火设计的重中之重。同时核心筒的面积和形状对标准层的实用率有着很大影响。如果说超高层办公建筑的幕墙是其外观设计重点, 那么核心筒就是它的内部设计重点。

2 超高层办公建筑核心筒的布局原则

核心筒指的是办公场所外的公共部分的统称。它包含疏散走道、电梯、楼梯、卫生间、设备管井、设备机房等。超高层办公建筑往往要求有较高的实用性, 但提升实用效果势必会对舒适性造成影响。这时候需要从使用者的角度出发, 在人员使用率较高的部位如电梯轿厢及电梯厅, 采用合理舒适的尺度, 而在管井、设备用房的布局上尽量紧凑, 避免无效空间, 如此抓大放小, 使核心筒的总体面积控制在合理的范围内。一般情况下, 核心筒占标准层总面积的比例以25%为宜, 当核心筒面积占比达到28%时, 则表明有效使用面积降低, 不够经济。

根据核心筒在标准层平面所在位置, 可分为中央型、外围型和分散型, 其中以中央型最为常见。该布置方式不仅可以使办公空间获得采光最大化, 也利于结构形成框筒形式, 具有较高的抗侧移刚度, 因此被广泛应用。本文提及的核心筒均以中央型为例。为提高使用空间的利用率, 中央型核心筒又往往以标准层平面轮廓为基础进行设计。根据形状的不同分为方形、矩形、三角形等, 方形和矩形核心筒根据短边布置的电梯数量, 又可分为“三梯筒”“四梯筒”“五梯筒”等。在设计时要对建筑的使用性质和整体布局进行全面考量, 反复推敲设计效果, 才能使核心筒设计趋于合理。

3 超高层办公建筑核心筒平面设计

3.1 电梯井道设计

电梯井道在核心筒面积中占据了相当大的比重, 电梯的数量和分区形式直接决定了核心筒中其他功能部分的分布形式。当客梯数量较多、采用群控方式时, 单面不宜超过4部, 最好采用面对面的布置方式, 避免使用者因不能及时看到信号而错过电梯。在高档办公楼中应避免采用载重量1000kg的客梯, 因其厅门仅有1m宽, 轿厢尺寸也过于紧凑, 容易使人产生压抑感, 建议采用1150kg以上的客梯, 梯门1.1m宽可以提高人员进出的速度, 轿厢也有较为宜人的尺度。同时相同载重量和速度的电梯, 不同电梯品牌要求的井道尺寸、底坑深度、冲顶高度等各不相同, 在设计时应对比不同品牌的电梯参数, 使土建预留至少满足三个品牌的要求, 便于日后电梯厂家的招标。

由于超高层建筑中电梯往往采用高低分区的方式, 为保证电梯故障时人员逃生, 电梯规范中要求未停站的楼层每隔11m应设置电梯逃生门, 有条件时可在厅门处每三层设置, 但往往未设置电梯厅的楼层该区域已被作为他用, 如卫生间等, 开启逃生门影响洁具布置, 因而需要提前介入考虑。如确有困难也可采用轿厢侧向逃生门的方式, 利用相邻轿厢进行逃生, 此种做法轿厢的造价相对较高, 要求电梯井道之间仅留结构梁, 当井道之间设置了剪力墙时还应考虑逃生洞口的预留。

3.2 电梯厅设计

堂层核心筒是整个建筑电梯最密集的地方, 因此要从大堂电梯厅出发, 综合考虑各竖向分区电梯厅的分布, 以此确定电梯的布置形式。电梯厅常见的布置方式有“一”字型、“T”字型和“十”字型等。“一”字型布置使得各电梯厅相互之间处于独立状态, 在竖向分区中不使用的电梯厅可以作为开水间、卫生间等无需上下贯通的房间, 提高核心筒使用率, 也是矩形核心筒最常见的布置形式。“T”字型电梯厅则多用于方形核心筒, 在高区时当低区电梯终止后可通过掏空该区域楼板而形成挑高的高区电梯前厅。“十”字型也是超高层建筑中方形核心筒常见的布置形式, 在“十”字走道两侧布置电梯, 利用走道形成电梯厅, 可以使平面布局显得更为紧凑。一般来说, 电梯厅不宜太窄, 也不宜过宽, 太窄了空间感受过于压抑, 太宽了来回走动不便且经济性差, 单面布梯时建议宽度在2.5~3m之间, 双面布梯时建议宽度在3~4m之间。

3.3 消防疏散走道及楼梯间设计

在超高层建筑中火灾时的疏散极为重要, 疏散走道作为日常使用空间的一部分, 有必要提高其舒适度。因此一般超高层建筑中走道宽度的决定性因素是其舒适度而非疏散要求, 反而楼梯间的位置对疏散起到了决定性的作用。一般塔楼部分两个楼梯间应分散布置, 避免过于集中, 当低区面积较大需要增加疏散楼梯时, 可在核心筒以外布置, 避免对核心筒的整体布局造成影响。依据防火规范要求, 通往避难层的防烟楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开, 使人员都必须经过避难层才能上下, 杜绝人员在混乱的情况下因为慌乱而找不到避难层, 错过救援, 因而疏散楼梯间的布置方式还需要考虑在避难层进行转换的可能性。

3.4 卫生间、开水间及清洁间设计

卫生间的设计可采用男女卫紧邻布置的方式, 不仅可以共用前室以节省空间, 也有利于给排水设计, 使得管线相对集中。为避免对卫生间使用的造成干扰, 清洁间建议紧邻卫生间独立设置。每层开水间面积也不宜过大, 设置一个台面用于放置电开水炉、饮水机及一个洗池即可。由于以上用水房间常随着不同的电梯分区变换位置, 会带来两个问题, 一是管线的不断转换, 横管增加, 这是管道布置较为忌讳的, 但与提高楼层实用率相比, 这样的牺牲在所难免;二是排水管会落到下层电梯机房的上方, 最佳解决方案是在机房上方设置小夹层, 管道在夹层中便于检修, 但此时需要特别注意下方电梯的顶层高度和机房高度受到夹层的影响是否仍满足电梯厂家的要求。在高度受限的情况下, 亦可采用结构降板300~400mm、同层排水的方式将横管接入竖向管井中。

3.5 强弱电间设计

强弱电间在超高层办公建筑中一般应分开独立设置, 分别需要大约5m2, 且需与用水房隔离开, 如若贴邻, 可采用双墙或混凝土墙进行分隔。其中弱电较为繁杂, 它涉及电视、网络、消防等方面, 在现代超高层建筑中智能化也是不可或缺的, 而弱电设计的系统化及专业化就呈现于智能化设计当中, 所以弱电间还需预留一定的空间以满足建筑本身可持续发展的需求。设计时为避免强磁场对信号产生干扰, 强弱电间最好分离设置, 这样也可避免强弱电桥架进出线过于集中, 影响走道净高。

3.6 空调管井、水管井及排烟井设计

从核心筒的利用率出发, 尽量所有的管井都在核心筒范围内解决。空调管井、水管井等首要考虑其垂直关系。由于超高层建筑中设备用房往往不仅限于设置在地下室而是需要分布于避难层, 避难层的上下两部分对于设备来说相当于独立的分区, 井道在不同分区是可以不贯通的, 因而需要综合考虑管井的竖向空间关系而不能仅限于平面布置。走道排烟井则必须在核心筒外围贴临走道处分散布置, 其目的为直接利用井道上的百叶进行走道排烟, 避免接管, 尽量减少对吊顶高度的影响, 同时还应考虑井道百叶洞口对剪力墙的影响, 避开剪力墙的端部进行设置。

4 超高层办公建筑的竖向设计

4.1 超高层建筑电梯交通流量分析

电梯交通流量分析结果主要体现在两个重要指标:5min运输效率和平均运行间隔时间。5min运输效率为电梯系统在5min内能运输的人数占整个建筑人数的百分比, 该参数代表了电梯的总体运输能力;平均运行间隔时间为不同电梯到达同一特定楼层 (通常为主要楼层) 的平均时间, 该参数对乘客的耐心和情绪有重大影响。它们有各自的评价标准:5min运输效率应大于10%, 平均运行间隔控制在40s以内。

以上方式为方案确定后用以复核电梯设置的合理性。在方案初期, 如何快速大致确认电梯的数量呢?《全国民用建筑工程设计技术措施》表9.2.2建议办公电梯按建筑面积考虑, 经济级为6000 m2/部, 常用级为5000 m2/部, 舒适级为4000m2/部 (不包含消防和服务电梯) 。因此在方案阶段可以根据建筑面积来大致确定客梯的数量。表1为笔者收集的厦门地区近年来超高层办公项目设置的客梯数量和单部客梯的服务面积, 可作为参考。

4.2 超高层建筑电梯的竖向分区系统

为了使电梯的运行速度与运载能力得到提升, 以此节约电梯数量, 提升标准层的实用效率, 对电梯布置进行竖向分区已是主流做法。其优点如下: (1) 可以减少停站数, 缩短运行时间; (2) 可以把人员流动较大的使用空间设于低层, 降低电梯运行能耗; (3) 通过分区停站, 电梯利用率得到提升; (4) 对于高区候梯厅下部或低层区电梯机房上部, 可用作其他用途, 实用率大大提高。

在电梯高低分区时, 基本以避难层作为划分的界限。因为电梯运行速度越高, 其顶层高度越高, 以梯速4m/s的电梯为例, 其顶层高度需要5m左右, 加上机房高度3m多, 相当于两层楼高, 因此最好利用避难层消化掉顶层高度和机房高度以免对办公楼层的使用造成影响。

随着建筑高度的不断增加, 电梯的分区和数量也会随之增加, 超过200m以上的超高层建筑, 通常考虑增设转换电梯和空中转换大堂, 将电梯分区服务于各个区间, 并通过转换电梯串联地库及各个大堂, 提供高效的垂直输送。在没有设置转换电梯的建筑当中, 也不必让所有电梯都下至地下室, 通常只有消防梯和货梯 (服务电梯) 有这方面的硬性需求, 而客梯一般每个竖向分区只需一部到达地下室即可, 其目的也是提高电梯的整体使用效率。

4.3 超高层建筑核心筒的竖向收进

超高层建筑的核心筒是不可能从下到上没有变化的, 其原因归结为以下几点:首先它会随电梯分区的变动而改变, 由于竖向分区的原因, 电梯井道数量随着高度不断上升而减少;二是核心筒的剪力墙截面厚度也会随着建筑高度的增加而递减;再而它会随着竖向空间形态而改变, 超高层建筑内外部空间设计往往富于变化, 尤其是近些年人们把中庭不断引入超高层建筑当中, 对于核心筒来讲, 必须与其平面空间相协调, 通常是把核心筒化整为零或偏心布置, 这对于竖向空间变动的超高层来讲并不合理。因此从结构经济角度考虑, 核心筒不建议在形体上发生太大的变化, 利用超高层结构影响较小的顶部楼层来进行空间上的突破也不失为一个好的方法。

5 结论

以上仅为笔者根据自身参与的几个超高层办公楼项目总结分析所得。相信未来建筑对核心筒的要求会越来越高, 为提高设计效率, 在方案阶段就应该对核心筒设计方向做出准确判断。希望能以抛砖引玉的方式引起同行们的深入思考, 共同努力总结出更为准确高效的设计方法。相信随着社会和科技的进步, 核心筒的设计将会日趋合理, 达到新的高度。

参考文献

[1]陈长春.超高层核心筒结构分析[J].建筑工程, 2011 (5) :12-13

[2]黄广良.分析高层办公建筑核心筒的设计内容[J].建设发展, 2012 (8) :58-59

现代高层办公建筑设计 篇4

【关键词】超高层建筑；供电方案；供电可靠性

引言： 国民经济的不断发展带动着高层建筑不断的拔地而起。特别是超高层的建筑，一般有着竞争的模式出现，“深圳平安国际金融中心”，总高度660m，之后将可能会成为中国最高的建筑，在这其中技术的环节有着很多的因素，主要也是局限于土地资源的紧张。不过国际的会议上针对于亚洲来说，高层建筑的起步仍然是比较晚的。没有西方发达国家先进，在研究高层建筑工作的方面，近十几年才开始展开，因此，有很多的地方需要进一步学习和研究。

例如，某办公楼地上27层，地下三层，主要的地下使用是设备方面的用房。电气设备和汽车车库等都需要。而地上的各有分布，前几层是对外的服务，比如银行等。往上就是电子信息处理集中处的机房。各办公室的数据和档案库房中，14层作为避难层。建筑的面积大概是在7.5万m2，建筑总高度为134m。这个工程是个典型，无论从哪方面的特征考虑，供电的稳定都是设计的基础，也是核心内容。

1. 电气设计在超高层建筑中所受影响及原则

1.1电气设计在超高层建筑中所受影响

高层建筑在电气的设计上有一些影响，也就是建筑的密度方面，很多情况下，高层建筑如果发生诸如火灾之类的意外事故，就需要完善的安全保障。能保障供电完善的就是电气设计的可靠性。因此，超高层的建筑根据供电的时间和距离，有可能会使得压降变得较大，设备的启动不能够正常。

1.2 高层建筑电气节能设计应坚持的原则

（1） 满足建筑物的功能

即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。

（2） 考虑实际经济效益

节能应考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。

（3）节省无谓消耗的能量

节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，而量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。因此，高层建筑节能设计应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

2. 确定负荷的等级

用电的负荷根据供电的损失和影响来确定，因此分为不同的负荷模式。不同的级别有着不同的负荷，主要的内容可以参照《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008相关章节的说明。根据相关的建筑特点，表1给工程的负荷等级分类。

3.高低压供电方案

1）本工程高压部分采取双路10KV（不同区域开闭站）供电，单母线分段运行，两段母线之间设置母联开关。平时两段母线分列运行，当1路电源发生故障时，通过手/自动操作母联开关，另1路电源承担全部负荷。两路电源的主进开关与母联开关设置机械电气连锁，任何情况下只能闭合其中的两个开关。

2）工程采用的是单母线的分段运行。因此母线之间有一定的开关设置。需要根据开关设置自投自复/自投不自复/手动转换三种转换方式。在自投的情况下要求降低，因此开关之间有着较为密切的关联性，在不同的情况下能够实现其中两个开关的闭合。本工程之中，大量的符合需要采用放射的供电模式，比较分散的采取二级配电的模式。

4.照明设计

（1） 光源

大多数的场所都是采取节能光源的模式，所以荧光灯基本上都会补偿。

（2） 應急照明与疏散指示

在很多人群密集的办公场所，需要设立应急照明和疏散指示，要采用一定的应急照明装置才能够满足应急疏散的要求，比如大堂等场所设置应急照明灯，用 220V电源供电，在出现意外的情况下可以点亮，能够实现开关的控制，在走廊以及安全出口的位置，应该安置相关的疏散指示信号，采取集中照明的模式，供电的时间不能够小于三十分钟，这样才能够保证完善的应急措施稳定。

（3） 照明配电系统

采用母线配置的模式，用树干的形式进行配电，应急照明和疏散照明一般都是采用发电机供电的模式，即采用NHYJV-1KV 电缆，并在末端互投。

5.防雷措施

大气之中的雷云距离地面高度大约100 ～300m时，地面容易出现集中的电负荷情况，大多数的高层一般都已经接近了雷电，所以有可能会受到雷电的攻击，在建筑物的侧面来看，一般的避雷措施难以起到保护的作用，所以需要采取其他的模式，实现雷电的意外防范，本工程采取了一定防雷措施。

5.1 安全措施

研究的工程之中，我们采用了TN-S 系统；避免出现电压过高的情况，有其他的设施配备，各种配电箱的分类明确。按照雷区的设置，分为不同的保护装置模式。其中的关键保护地线（PE ）能够严格进行分隔，如果出现不正常的带点情况，那么电压的设备和金属外壳的模式都能够可靠接地； 防雷接地、变压器中性点接地及电气设备这些内容的保护是有着统一的装置的，配电室以及卫生间等地方需要进行电位的合理结合；在工程之中我们采用的电位联结方式实现了干线和设备进线总管的模式，建筑物的金属构件也有了联系。

5.2 接地系统

（l）强弱电联合的接地装置共用，要接地电阻应小于或等于l欧姆；

（2） 消防控制中心、电梯机房、弱电中心等设备为弱电配备，利用大楼统一接地装置。

（3）除此之外还有很多的接地干线。在竖井的模式下，能够排除同本层均压环相连接，还采用40x4的镀锌扁钢分别与共用接地装置连接。

6.防火和报警系统

现代化的高层建筑，除了设计方面有着不少的措施，在自动消防的报警系统上也需要不断加强，需要采取自动报警的模式，以便于实现合理的检测等。对于报警和灭火系统来说，疏散相关的系统引导，对于防火来说非常重要，因此需要加强报警系统的防范，实现集中控制和设备的完善等等。

报警的火灾控制和装置都需要不断加强，这样才能够促进完善的消防控制，要保证防火器材的正常使用，包括防火门、防火卷帘的控制装置，排烟系统也是很重要的一个部分，电梯的升降完善和控制装置，都需要加强诸多的回路改善，促进相关的联动和接口的控制器模式。多地址的联动情况也有可能出现，因此需要在联动的接口上进行报警控制器的安装，在防火区需要设置手动的按钮，以便于能够实现火灾距离的控制，进一步加强公共场所的出入口明确，以便于能够实现紧急的撤离。火灾报警的装置设置高度有一定的讲究，手动火灾报警按钮的安装高度为1. 3～1.5m，且有明显的标志。

7.结语

高层建筑有着多功能和建筑特征上的复杂，因此电气设计的工作有着一定的困难，随着科学技术的进步和生活水平的不断完善，电气设计的新要求也在不断递增，所以，电气工作者需要不断加强经验的总结，深入进行研究，这样才能够不断提升技术的水平。

参考文献

[1] 陈福全. 论建筑电气节能设计[J]. 科技致富向导. 2011（03）

高层办公楼电梯系统设计浅析 篇5

关键词：高层办公建筑,垂直交通,电梯

得益于中国经济的高速发展,高层办公建筑如雨后春笋般在城市各街区毗邻而立,不但为都市的办公提供更加舒适高效的场所,也成为该地域的地标建筑,例如上海金融环球中心(图1)、北京的国贸三期(图2)及天津的中钢国际广场(图3)等。

在高层办公楼项目设计中,建筑师将面临诸多交通问题,从场地内外的立体交通衔接到场地内各种功能、性质交通的分流,从地下停车库的出入交通到地上办公大堂的交通组织等等。这些交通问题解决的好坏,直接影响到整个办公建筑运行的效率及楼宇的品质。高层、超高层办公楼中的垂直交通是诸多交通问题中最为重要的一种类型。如果说建筑结构是高层办公楼的骨骼,那么垂直交通就是让建筑充满活力的血脉。而高层办公建筑的垂直交通系统——电梯,无疑是垂直交通的生命线,承载着成千上万办公人员的上下出入,也因此成为评价现代办公楼宇品质的重要指标之一。

建筑师应该在办公建筑设计初期,对电梯交通系统有所了解,并尽早对电梯系统做出正确选择,为形成高效、便捷的垂直交通创造有利条件。以下将对高层、超高层办公建筑设计中常见的电梯系统选择、电梯转换层位置安排及电梯数量的计算等问题作简要的介绍和分析。

一、电梯系统的组织方式

随着高层建筑高度的攀升,楼层数也不断增多,如果电梯依然逐层停靠,那么其往返一次的周期将变得极其漫长。乘客不仅要在电梯厅等候很久,还要在拥挤的电梯轿厢里呆上过长的时间(一般不宜超过90s)。为此必须针对办公楼的高度采用不同的电梯组织方式来解决这个问题。

1. 分区式

当建筑物的高度超过75m、层数超过25层时,宜采用分区的方式组织电梯(图4)。即电梯分成若干组,每组电梯服务约50m,约8~12层。整个办公楼按电梯的服务分区被划分成2~3段,分别为低区、中区和高区。由于服务于中区、高区的电梯有相当长一段距离无需停层,可以保持高速运行,这样就可以大大减少人们候梯的时间。低区电梯需要不断加速启动、连续密集的停层,所以无须采用高速电梯。即便是采用了高速电梯,也发挥不出其高速的性能。一般低区电梯速度在2.5m/s以下即可而中区则要2.5~5.0m/s,高区5m/s以上。

2. 分段式

随着建筑楼层的增多,电梯的数量不断增加,电梯井道所占的辅助面积也随之增加,导致标准层的有效使用面积严重降低(图5)。电梯分区布置对减少电梯井道面积并无太大帮助,于是产生了分段式电梯组织方式。其具体的组织方法是:超高层办公建筑在竖向上先划分为若干段,每段约25~35层,各段又包含若干个电梯分区,在各段之间设置电梯转换层。乘客先从大厦底部乘坐快速穿梭电梯到达电梯转换层,再换乘各段内的区域电梯抵达所要到达的楼层。这种组织方式的优势在于:通往转换层的快速穿梭电梯因没有中间停靠层而能以最快的速度运行;更重要的是,不同分段里面的区域电梯可以在同一个垂直投影面上运行,为办公标准层节约了可用面积,当然代价是带来了换乘的麻烦。这种组织方式在超过300m的超高层建筑里被广泛使用,比如上海环球金融中心,它有3个空中转换层,每段中又各有2组区域电梯。

在超高层办公建筑中绝大多数电梯都会集中在核心筒内部,但也有少数例外。如有些办公建筑出于安全管理的考虑,将地下室停车库的电梯单独布置在核心筒之外,访客停车后先抵达首层大堂,进行必要的登记,再换乘核心筒内的电梯。还有一种情况是低段电梯组数比其他段电梯多一组,这时会考虑单独将最低区域里的一组电梯移到核心筒外,以便上下区域电梯数量一致,这样有利于设计出更紧凑的核心筒。另外还有靠近外立面设置的观光电梯,使乘客能够在上下几百米的行程中观赏到周边的景色,不仅不会感到枯燥反而赏心悦目。

二、电梯转换层的位置

在分段式电梯系统中,由于每天会有大量的人流乘穿梭电梯经转换层换乘其他区域电梯,所以在这个转换层通常应布置一个大厅供人们短暂停留、休憩,还会布置一些休闲区域或服务功能供乘客使用,这时电梯转换层也称作空中大堂(Sky Lobby)。

另外,出于消防的要求,在超高层办公建筑中每隔15层左右会设置一个避难层,而且由于避难层一般只占1/4~1/2层左右,所以避难层往往会和设备层结合设计,形成避难/设备层(一般1~2层),这个避难/设备层与空中大堂的上下位置关系也会对电梯在核心筒内的布置产生影响:

1. 空中大堂在两个避难/设备层之间

这种情况下,下一段电梯组的机房,和上一段电梯的底坑均出现在标准层,会占用核心筒内的可用面积。当电梯厅充当核心筒内走廊时(这种情况在核心筒设计时极为普遍),电梯机房因布置控制柜的需要,很可能会占用走廊空间,迫使办公走廊净宽变窄,影响日常使用。如果采用电梯机房与控制柜上下叠加的方式布置,除占用更多标准层面积外,也因其空间狭窄造成日后维护不方便,所以这种位置关系是最不利的。为实现换乘衔接,所需电梯井道数必须比区域电梯多一组(N+1组,N为区域电梯的组数),如图例中区域电梯为两组,而核心筒内为实现换乘需要设置三组电梯(图6)。

2. 空中大堂在避难/设备层下面

避难/设备层有足够的空间,下一段的电梯机房和穿梭梯的机房可以安排在其中。然而上一段电梯的底坑仍会占用少量标准层面积,且因无需停靠的避难/设备层而增加了不必要的行程。井道数量也是N+1(图7)。

3. 空中大堂在避难/设备层上面

下一段的最后一组电梯机房和上一段第一组电梯的底坑均能布置在避难/设备层中。当避难/设备层的总高度≥电梯顶层高度+机房高度+底坑高度时(当穿梭梯为双轿厢时,避难/设备层高度只需要≥电梯冲顶高度+机房高度),意味着上一段电梯组能直接位于下一段最后一组电梯之上,共用一个电梯井道投影面积。电梯井道数量与实际需要的区域电梯组数量一致,对减少核心筒面积和提高标准层使用率有很大帮助。另外由于上一段电梯不需要避让下一段电梯突出的机房,在电梯布置上拥有更大的灵活性,可见这种空中大堂的位置是最为理想的(图8,图9)。

从表1中我们可以比较出这三种位置关系的优劣。建筑师在设计高层办公建筑的核心筒时,应争取实现第三种情况,以求核心筒更加紧凑。如果由于种种原因不能够实现最理想的状态,那么就需要多一组电梯井道来解决换乘问题。

三、客梯数量的计算方法

其一是估算法,参照规范或者电梯厂提供的电梯参数进行数量估算。《办公建筑设计规范》4.14规定:“按办公建筑面积5 000m2至少设置一部。”《全国民用建筑工程设计技术措施一规划·建筑·景观(2009)》一书中提及了更详尽的电梯数量设置要求(表2)。另外各电梯供应商也会提供不同系列产品的电梯选用表,建筑师可根据项目的建设规模,估算出所需的电梯数量。

其二是参照法,根据项目的类型、规模,多选取几个已建成的实例,对其电梯使用情况进行比较分析后,估算所需电梯的数量。

其三是计算法,按建筑设计参数进行计算。计算法首先需要收集三方面的信息:各楼层的层高/标高;各组预设电梯的速度、加速度、荷载;各楼层办公人员的定额。然后根据公式计算出下列两个指标:乘客的平均候梯时间TNT和5min内一组电梯的总运输量HC。当这两个指标同时满足设计要求时,电梯的数量、荷载、速度等整套参数被认为符合设计标准。例如我们准备设计一个10层高的办公楼,层高3.6m,标准层1 500m2,按估算法中表2选择舒适标准,则一共需要约4部电梯。而如果我们用计算法或者借助软件计算,可以得出:当采用4部荷载为1 350kg、速度2.5m/s的电梯时,能够实现平均等候时间为34.7s和5min运输量为13.8%的服务标准。当办公建筑规模足够大时,使用计算法能更准确地确定电梯数量,但这种计算法过于复杂,且电梯的详尽参数在电梯招标之前也不易获得,所以很难被建筑师广泛采用。另外,一些专业的电梯设计软件如Elevate,可以辅助建筑师运用该计算法进行快速计算,可以尽早获得一个较为准确的电梯设计方案。

引自《全国民用建筑工程设计技术措施-规划·建筑·景观(2009)》

其四是模拟法,通过计算机软件模拟大楼内电梯的运行状况来决定电梯配置方式。由于计算法没有涉及多台电梯的负载及运行间隔时间的问题(群控调度),所以它仅是粗略的计算。20世纪90年代,人们开始利用计算机专家系统、模糊逻辑、神经网络等人工智能技术来描述电梯交通系统的动态特性,进而更有效地完成大楼电梯的整体配置。

在建筑方案设计的初始阶段,建筑师可根据估算法或者参照法初步确定电梯的数量。之后,当电梯设计顾问公司或者电梯供应商参与到设计中时,则采用更加科学的计算法或模拟法来最终确定电梯的数量和速度。必须注意的是,电梯一旦建成,将很难在整个高层办公建筑的使用寿命中(100年甚至更长)再被改变,所以在决定电梯服务标准、数量和乘用方式时一定要慎重,具有一定的前瞻性。

四、电梯技术的发展

超高层办公建筑的发展离不开电梯技术的支持,当摩天楼的建设不断达到新的高度时,人们对电梯的运输能力也提出新的要求。这种要求来自多方面:

其一是速度,速度的增加意味着在同样的时间内电梯往返周期次数的增多,意味着乘客等候时间的缩短。但是电梯的速度不能一直增加,过大的加速度会使乘客产生不适感。所以电梯速度的选择须依据电梯停靠的楼层数及总运行高度来确定。目前世界上速度最快的电梯是台北101大厦的观光电梯,达到16.83m/s。

其二是容量,毋庸置疑,大荷载的电梯能容纳更多的乘客,但更多的乘客会导致更长的进出轿厢的时间,于是人们很早就发展出了双轿厢电梯(Double deck elevator)(图10)。这种双轿厢电梯犹如双层巴士一样,是在同一电梯井道中共同运行的两个上下重叠的轿厢,分别为奇数层和偶数层服务。这种电梯在出发层必须有明确、清晰的指引,以避免乘客误乘电梯。尽管会给外来访客带来一定的不便,投资也高于传统的单轿厢电梯,但因其运载能力及服务楼层数量的增加(单轿厢一般不超过15~16层,双轿厢18~20层)、核心筒面积的高效利用,而广泛应用于近年新建的超高层办公项目中。比较一下2004年建成的台北101大厦和1973年建成的纽约世界贸易中心,前者最高屋面449m(不包括塔尖)、后者417m,同样采用分段式电梯模式,都设有两个空中换乘大堂。台北101大厦(图11)采用双轿厢系统,其中10部高速穿梭电梯、24部区域双轿厢电梯及3部单轿厢,一共34部客梯。而纽约世界贸易中心(图12)全部采用传统单轿厢电梯,一共104部客梯,47个电梯井道。对比显示出双轿厢电梯的强大优势。

其三是节能,在对宾馆、写字楼等高层建筑的用电情况调查统计中我们发现,电梯用电量占建筑总用电量的17%~25%以上,仅次于空调,高于照明、供水等。中国电梯行业协会认为,在2005年我国所有电梯中,如果80%采用节能电梯,全年可节电122亿度。如果在2015年全部采用节能电梯,将节电800亿度,几乎相当于三峡大坝一年的发电量。在全球可持续发展的大趋势下,选用更节能环保的电梯将为办公楼的整个生命周期省下可观的运行费用。

德国亚琛工业大学研发的磁动力电梯系统及福斯特在东京千年塔(Millen Tower,840m)中的“电梯厢”设计,都对电梯新技术进行了积极探索。相信电梯新技术的突破将为超高层办公建筑创造更广阔的前景。

参考文献

[1]刘建荣.高层建筑设计与技术.北京:中国建筑工业出版,2004

[2]三栖邦博.超高层办公楼.刘树信译.北京:中国建筑工业出版社,2003

[3]翁如壁.现代办公楼设计.北京:北京市建筑设计研究院,1995

某高层综合办公楼结构设计 篇6

拟建某高层综合办公楼位于广州市, 西面为7 m规划支路, 南面为26 m规划路。建筑物地下3层, 地上26层, 总建筑面积63 251 m2。其中地下室建筑面积13 273 m2。地下室层高4.00 m、3.60 m, 首层层高4.00 m, 标准层层高3.80 m, 建筑物总高98.80 m。主体结构采用框架一剪力墙结构, 楼面为钢筋硅梁板体系。建筑物士0.00相当于绝对标高14.00 m。

2 基础及地下室设计

2.1 基础选型

根据本工程的岩土工程勘察报告, 工程地质自上而下为:人工填土、粉质粘土、淤泥、粉质粘土 (可塑) 、粉质粘土 (硬塑) 、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、微风化泥质粉砂岩。地下水埋深介于0.80 m～1.16 m之间, 对混凝土结构不具腐蚀性。场地为中软土场地, 属Ⅱ类, 抗震不利地段。地基基础设计等级为乙级。

工程主楼采用钻孔灌注桩 (墩) 基础, 桩 (墩) 径。Φ1200～Φ2400, 桩混凝土强度等级C30。桩 (墩) 基持力层选用微风化泥质砂岩, 桩 (墩) 端进入持力层不少于600 m m, 桩长约3.0 m～7.0 m。

单桩 (墩) 的竖向承载力特征值按广东省《建筑地基基础设计规范》 (DBJ15-31-2003) 有关公式计算:

Ra=Rra+Rpa=UpC2frshr+C1frpAp

地下室底板采用平板式结构, 板厚1 000 mm;地下室侧壁厚度450 mm～350 mm;地下室顶板室外露天部份板厚200 mm, 其余板厚180 mm, 主梁截面400 mm×1000 mm、500 mm×1 000 mm, 次梁截面300 mm×700 mm, 250 mm×700 mm。地下室混凝土抗渗等级S12。

2.2 地下室杭浮设计

三层地下室部份由于荷载较轻, 若地下室底板己位于强或中风化泥质砂岩上, 可采用天然地基上的独立基础形式, 另加抗浮措施:在地下室底板设置Φ150抗拔锚杆, 锚杆进入中风化泥质砂岩3 m。使地下室抗浮稳定性安全系数大于1.05。

3 主体结构设计

3.1 结构选型

本建筑采用钢筋混凝土框架一剪力墙结构体系。由于建筑平面狭长, y向扭转效应严重, 因此在结构布置上, 经过多次调整, 利用建筑物角部梯间设置剪力墙, 并加大角柱截面及端部y向框架梁截面以增加结构抗扭刚度。为减少结构刚度的不对称性, 使结构刚心和质心尽量靠近, 适当加厚①、②轴梯间剪力墙厚度, 降低结构的扭转效应。

3.2 主要构件截面尺寸 (见表1)

3.3 混凝土强度等级 (见表2)

3.4 结构内力分析及主要结果

结构采用中国建筑科学研究院PKPM建筑工程软件《多高层空间有限元分析SATWE》进行计算分析, 然后用该院《特殊多高层建筑结构分析程序PMSAP) ) 对主要计算结果进行校核。具体做法:

(1) 本工程计算时考虑了扭转偶连作用。

(2) 建筑物局部楼层平面凹进尺寸大于相应投影方向总尺寸的50%, 因此在程序计算中分别按刚性楼板和弹性膜楼板进行计算, 考虑了楼板变形对结构抗侧力的影响。

(3) 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》规定, 本工程刚度分布明显不对称, 所以计算了双向水平地震作用下和单向地震加偶然偏心作用下的扭转影响。两者取较大值。

(4) 根据同一规程, 本工程采用弹性时程分析法对构进行多遇地震下的补充计算, 选用两条实际地震波和一条人工波的加速度时程曲线, 地震波持续时间大于12 s, 时间间隔0.01 s, 输入地震加速度35 cm/s2。

(5) 主要计算结果 (见表3)

3.5 计算结果分析

Satwe和PmsaP两种分析软件的力学模型均用杆单元模拟梁、柱, 壳单元模拟剪力墙, 因此均能反映结构构件实际受力情况。两者计算结果相近。

(1) 根据SATWE结果, 本工程满足 ( (高层建筑混凝土结构技术规程》规定的各项位移及刚度要求。

(2) 根据PMSAP计算结果, 各层平面的楼板弹性拉应力一般小于0.4 MPa, 局部应力集中处拉应力最大为0.5 MPa。该最大值小于混凝土抗拉强度。地震作用下, 各层平面的楼板弹性剪应力一般小于0.4 MPa, 局部应力集中处剪应力最大为0.90 MPa。可见所采用楼板厚度满足要求。

(3) 广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3-2002) 辛卜充规定:

①本工程部分楼层平面凹进尺寸大于相应投影方向总尺寸的50%, 属于楼板局部不连续, 平面不规则。

②本工程有两条上部结构柱通过转换梁转换到下部结构, 属于竖向抗侧力构件工类不连续, 竖向不规则。

③本工程部分楼层的扭转位移比大于1.2, 但所有楼层的扭转位移比均小于1.35, 属于工类扭转不规则。

④综上所述, 本工程属于不规则结构, 但不属于特别不规则结构, 不属于超限高层建筑。

4 设计上的一些特殊处理

针对前面所述工程特点, 设计采取如下措施:

4.1 超长混凝土结构处理

本工程横向长度已超过规范规定设置伸缩缝的限值, 因此通过控制混凝土配合比, 减少水泥用量和用水量, 掺加粉煤灰和合适的外加剂, 降低硅水化热, 适当增加楼板配筋率以防止温度应力导致混凝土开裂。除上述措施外, 在结构平面分别设置两条加强带减少混凝土干缩带来的影响。

4.2 结构平面不规则的处理措施

本工程结构平面楼板开洞或平面凹进较大, 因此在计算中引入弹性板假定, 用有限元计算程序计算楼板正应力和剪应力, 在应力集中部位采取加厚楼板, 提高配筋率, 洞口边缘设置边梁等措施予以加强。4.3转换梁处理措施

由于建筑功能的要求, ⑦～⑧x (C) 轴的两条框架柱不能直接落地 (影响地下室车道的使用) , 设计利用地下一层层高较大的条件设转换梁将上部柱荷载转换至下部结构上。对于本工程地下一层所设置的转换梁, 通过加宽梁截面, 来满足梁的受剪截面承载力要求, 确保转换梁硅不产生脆性破坏。

为满足使用功能, 局部柱子采用C60高强混凝土, 既减小柱截面又满足轴压比限值要求。

5 设计体会

当前, 高层建筑设计中的超限问题越来越多。为保证建筑造型和功能两方面的要求, 结构设计要对梁柱截面、楼板厚度、剪力墙布置、材料、局部位置的加强等进行多次调整才最终确定满足规范要求的结构方案。

参考文献

[1]吕西林, 李学平.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].建筑结构学报, 2002, 23 (2) .

[2]董金梁.上南花苑城D区平面不规则高层建筑结构设计[J].建筑结构, 2002, 32 (4) .

[3]GB50011-2001, 建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2001.

[4]GB50010-2002, 混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[5]JG J3-2002, J186-2002, 高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑业出版社, 2002.

[6]中国建筑科学研究院.PKPM系列, 多层与高层建筑结构空间有限元分析与设计软件 (墙元模型) SATWE[M].2005.

超高层办公楼供配电系统设计 篇7

本工程为一类超高层多功能综合楼,主要功能为商业、商务办公楼、中高档公寓和五星级酒店。总建筑面积约为15万m2,高度160 m2。建筑主体分为高低塔组合形式,并在低区相互连接,其中A栋23层,B栋40层。

本工程电气设计方面的主导思想是节能、环保、舒适、品位、安全。

节能:当前,节能已成为一项重要的国策,并纳入了建设工程管理程序加以监管,因此,对本工程电气节能设计以《公共建筑节能设计标准》为依据,系统的构成和产品选用充分考虑节能因素,并采取最佳的控制方式,以便在硬件和软件方面,均获得良好的节能效果。

例如:变压器选用低损耗型变压器;合理设置供配电路由,以减少线路的损耗;选用高光效灯具、光源和相关附件;采取智能型照明控制系统;利用建筑设备监控系统对建筑内的机电设备进行合理控制和管理等等。

环保:选择符合绿色环保要求的电气产品,达到环保规定的要求。在照明设计方面,创造舒适的光环境,注意避免眩光,减少光污染。采用可回收或可重复利用的电气设备与材料,以节约社会资源。采用低烟无卤产品,已达到环保、安全的目的。

舒适:以人为本,创造舒适、方便、快捷和安全的工作环境,并为物业管理提供良好的管理平台,节省人力、财力、物力。采取良好的控制系统和技术,设置高效的通信和高速宽带计算机网络,使工作人员充分利用信息时代带给他们的便利。

品位:电气系统构成及设置,要与本项目的高品位相适应。与品位的适应,并不是所采用的系统或产品必须是最高配置或全部是最昂贵的产品,而是针对本项目的实际功能和需求,量身定制出既符合需求,又具有最佳性价比的系统。

安全:遵守国家及地方的法律、法规及规范要求,保障人员及国家财产安全,设置必备及适用的安全防范系统,确保建筑中的安全环境。

2 负荷分类及容量

2.1 负荷等级

一级负荷:消防系统(含消防控制室内的火灾自动报警及控制设备、消防泵、消防电梯、排烟风机、加压送风机、消防补风机等)、安防监控系统、应急及疏散照明指示、通讯机房等用电负荷,为特别重要负荷。

二级负荷:客梯、生活泵、污水泵等;

三级负荷:其他电力负荷及一般照明。

2.2 负荷统计

Pe=20165 kW(不含消防设备)

3 35kV供电系统设计

根据本工程的负荷等级及天津塘沽地区供电部门的要求,本工程采用35kV/0.4kV变配电系统。从城市两个变电站,分别引来一路35kV电源,两路电源分别引自不会同时损坏的两个上级电源,每路均能承担本工程二级以上负荷,两路35kV电源同时工作,互为备用,两路35 kV电缆从建筑物A座南西侧穿管埋地引入设在地下1层的开闭站。

4 变电所数量及位置

本工程变配电所的数量和位置主要依据建筑功能分区情况、负荷计算及供电半径。

全楼共设3个变配电室,其中总变配电室位于建筑物的地下2层,分配电室设置在15层(避难层)和27层(避难层)。

总变配电室内设有1T、2T,3T、4T和5 T、6T三组变压器。其中1T、2T变压器组2×2000kVA,主要为地下4层制冷机房供电;3T、4T变压器组2×2500kVA,主要为全楼地下室及B栋1～14层供电;5T、6T变压器组2×2500kVA,主要为A栋1～23层供电。总变配电室值班室内设模拟显示屏。

15层(避难层)分配电室,内设7T、8T变压器组2×1250kVA,为B栋15～26层高档公寓供电。

27层(避难层)分配电室,内设9T、10T变压器组2×1250kVA,为B栋27～40层五星级酒店供电。

变压器安装总容量19000kVA,负荷率约为:72%～86%。

供电关系见图1。

5 应急电源

本工程选用两台主用功率为2000kW柴油发电机组作为第三路电源,为一级负荷及特别重要负荷供电。当35 kV市电停电,或同一变配电所两台变压器同时故障时,可从各变配电室拾取柴油发电机的延时启动信号,送至柴油发电机房,信号延时0〜10s(可调)自动启动柴油发电机组,柴油发电机组30s内达到额定转速、电压、频率后,投入额定负载运行。此时,若发生火灾,应切断应急母线段上的非保证负荷。

当市电恢复30～60s(可调)后,自动恢复市电供电,柴油发电机组经冷却延时后,自动停机。

另外,应急照明、疏散照明等采用区域集中式蓄电池供电EPS应急照明系统,要求持续供电时间大于30min。避难层要求持续供电时间大于60min。

6 低压配电系统

低压配电系统采用220/380V放射式与树干式相结合的方式,对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式供电;对于照明及一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式。

一级负荷:采用来自两台变压器不同母线段的两路电源供电,并在末端互投。

二级负荷:采用来自两台变压器不同母线段的两路电源供电,在末端互投或在适当位置互投。

三级负荷:采用单电源供电。

标准层采用封闭式插接母线供电,较为分散的负荷采用电缆或导线供电。

典型电力平面见图2。

此部分设计涵盖内容很多,在此不一一赘述,主要介绍工程中个别部位的设计方法,以供探讨。

冷冻站电力设计:因冷冻站供电负荷较大,且设备位置相对集中,专设T1、T2变压器组为其供电。由地下2层总变配电室直供地下4层冷冻站,4台制冷机组及水泵房电源进线采用封闭母线供电。

防火卷帘供电:本工程中防火卷帘数量众多,且位置极为分散,其负荷等级为一级,必须采用双电源末端互投方式供电。本设计考虑在地下2层设置两台防火卷帘电力总柜(一主一备),出线回路就近链接,为所有地下部分的防火卷帘供电。地上部分于7层、22层、33层,各设置两台防火卷帘电力总柜,为各自区内防火卷帘供电。

7 照明设计

本工程照明设计的特色是大空间办公照明采用设备带布置,即满足照度及舒适度要求,又有效避免眩光,减少光污染。

典型照明平面见图3。

8 防雷接地系统

本工程防雷等级为二类。建筑的防雷装置满足防直击雷、侧击雷、防雷电感应及雷电波的侵入,并设置总等电位联结。

接闪器:在屋顶女儿墙上采用Ф10热镀锌圆钢作避雷带,明敷,支撑跨距1.0m。屋顶避雷网连接线采用Ф10热镀锌圆钢通长焊接,暗敷,网格不大于10m×10m或12m×8m。

引下线:外墙利用建筑物钢筋混凝土柱子或剪力墙内两根Ф16以上主筋通长焊接作为引下线,图中用a表示。间距不大于18m,引下线上端与避雷带焊接,下端与建筑物基础底板轴线上的上下两层钢筋内的两根主筋焊接。所有外墙引下线在室外地面1m以下处引出,预留给室外接地线。

为防止侧向雷击,从2层开始,每层设均压环。均压环均与该层外墙上的所有金属窗、构件、引下线连接;玻璃幕墙或外挂石材的预埋件及龙骨的上下端均应与防雷引下线焊接。均压环利用圈梁内两根Ф16以上主筋通长焊接形成。

接地极:接地极为结构基础底板轴线上的上下两层主筋中的各两根Ф16通长焊接及基础桩基内钢筋形成的基础接地网,要求接地电阻不大于1Ω,实测不满足要求时,增设室外接地极。

建筑物的部分外墙引下线在距室外地面上0.5m处设测试卡子。

凡突出屋面的所有金属构件,如电视天线金属杆、金属通风管、屋顶风机、金属屋面、擦窗机、金属屋架等均应与避雷带可靠焊接。

通讯接地与防雷接地共用接地装置。

防雷接地系统图见图4。

9 结束语

综上所述,一个大型复杂工程的供配电系统设计,既要考虑项目的具体情况及对供电可靠性的要求,注意关键技术细节的把握,又要结合当地电力部门的具体要求和有关规定,才能建立一个合理、可行的供配电系统。

摘要：本文主要根据具体设计阐明了办公建筑的变配电系统的设计要求和方法,针对设计中的特殊之处提出讨论,并详细阐述了本工程设计的主导思想。

关键词：35kV,供配电系统,负荷等级,应急电源,低压配电系统

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[2]中华人民共和国公安部.GB50045-95高层民用建筑设计防火规范(2005年版)[S].中国计划出版社,2005.

[3]中华人民共和国机械工业部.GB50052-95供配电系统设计规范[S].中国计划出版社,2004.

某高层办公建筑双内天井排烟研究 篇8

1 建筑概况

1.1 平面布置

某办公建筑共18层,一层为商店,二至十八层为办公用房,建筑长67.2 m,宽36 m,高99.5 m,采用钢筋混凝土框剪结构,建筑设有2个内天井,平面布置如图1所示。按照GB 50045-1995(2005年版)《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称“高规”)进行防火设计。

1.2 防火设计难点

(1)疏散走道排烟。

“高规”第8.1.3条规定,一类高层建筑和建筑高度超过32 m的二类高层建筑的下列部位应设排烟设施:长度超过20 m的内走道。第8.4.1条规定,一类高层建筑和建筑高度超过32 m的二类高层建筑的下列部位,应设置机械排烟设施:无直接自然通风,且长度超过20 m的内走道或虽有直接自然通风,但长度超过60 m的内走道。

由图1可以看出,该建筑的内走道呈回字形布置,疏散走道总长度为140 m,按照规范,长度超过20 m的内走道应设置排烟设施,又因为长度超过60 m应设置机械排烟设施。该建筑内走道环绕天井设置,该天井为内天井不受外部风向等自然条件的直接影响,且每层均开有面积为43.2 m2的排烟窗,占内走道面积的15.4%,具有较好的自然排烟条件。因此,笔者将结合数值模拟,分析该建筑内走道采用可开启外窗自然排烟的可行性。

(2)内天井排烟。

该办公建筑设有2个天井,面积分别为179.3、220.3 m2,短边尺寸均为10.7 m,长边尺寸分别为16.7、20.5 m,高度均为93.6 m。虽然该天井未设置屋顶,不属于中庭,但其高度达到93.6 m,该类天井在火灾情况下自然排烟的可行性,需要进一步分析。

2 防火设计方案

针对该高层办公建筑的防火设计难点,同时考虑其功能需求,提出以下防火设计方案,并将进一步论证调整后方案的可行性。

(1)增加挡烟垂壁。

在办公楼层内走道每层中间部位设置挡烟垂壁,将内走道分成两个防烟分区,如图2所示。根据“高规”第2.0.16条,挡烟垂壁为用不燃材料制成,从顶棚下垂不小于500 mm的固定或活动挡烟设施。结合该办公建筑的实际情况,其层高为5.6 m,建议设置固定挡烟垂壁,其高度提高到1 000 mm。

(2)可开启外窗。

“高规”第8.2.4条规定,排烟窗宜设置在上方,并应有方便开启的装置。考虑到火灾产生的烟气和热气,其密度一般较空气小,会上升到着火层上部。因此,排烟窗设置在上方,以利于烟气和热气排出。规范要求设置在上方的排烟窗有方便开启的装置。为便于火灾情况下及时将蔓延到内走道的烟气排到室外,要求内走道每层沿天井设置的排烟窗设置可开启装置。

(3)办公房间分隔。

“高规”第3.0.2条规定,一级耐

火等级建筑房间隔墙应为耐火极限不低于0.75 h的不燃烧体,疏散走道两侧的隔墙应为耐火极限不低于1.00 h的不燃烧体。为将火灾限制在着火房间内,为人员疏散提供有利的条件,建议办公楼层各房间之间及其与疏散走道之间采用耐火极限不低于2.00 h的隔墙进行防火分隔,门采用甲级防火门。

(4)通风百叶窗设置。

为提高内天井通风的效果,在二层夹层部位均设置连通天井与建筑外侧的百叶通风口,百叶通风口的有效面积为50%。

3 计算模拟分析

3.1 防火设计目标

运用消防安全工程学的思想和方法,分析该高层办公建筑的结构、用途和内部可燃物等具体情况后,结合防火设计方案,提出如下消防安全目标。

(1)办公楼层发生火灾后,内走道的烟气能够得到有效控制;

(2)建筑内的人员都能够安全疏散;

(3)将火灾控制在设定的办公房间内。

在建筑消防安全分析实践中,通常根据火灾危险性设定合理的火灾场景;然后对设定火灾场景下的火灾烟气、温度等参数进行模拟计算,得到人员可用疏散时间TASET;再根据设定火灾场景设置相应的人员安全疏散场景,并利用人员安全疏散模拟软件对设定疏散场景下的人员疏散情况进行计算,得到人员必需疏散时间TRSET;最后证明TASET>TRSET是否成立。若TASET>TRSET,则可以认为:在设定火灾场景条件下,人员能够在火灾产生的不利因素影响到生命安全以前全部疏散到安全区域。反之,则判定消防设计方案不能满足人员安全疏散的要求,需要进行修改。

3.2 烟气蔓延分析

3.2.1 火源位置

在设计火灾场景时,综合考虑该办公建筑火灾可能的规模、建筑内各功能区域的空间特点、疏散出口分布、起火楼层以及烟控措施等因素,在建筑内共设置4个火源位置,分别为:

火源位置A/C:火源位于二层/十层办公室内,办公家具及用品发生火灾,考虑火灾位于通往疏散走道的一出口附近,使该出口无法使用的情形,同时考虑通往疏散走道的部分疏散门未正常关闭,烟气蔓延至走道的情形。

火源位置B/D:火源位于二层/十层疏散内走道,考虑火灾位于走道内时烟气蔓延对人员安全疏散的影响。

3.2.2 火灾增长系数

建筑办公室内可能会有办公桌、座椅等可燃物。在设计时,选择美国国家标准与技术研究院NIST曾进行的一组办公家具组合单元的火灾试验作为火灾增长速率分析的依据。试验办公家具组合单元包括两面办公单元的分隔板(由包玻璃纤维的硬质纤维板和金属框架组成)、组合书架、软垫塑料椅、高密度层压板办公桌以及一台电脑,还有98 kg纸张和记事本等纸制品。将试验所得火灾热释放速率曲线与标准火灾曲线进行比较可知,办公室内发生火灾后的初期火灾发展规律与火灾增长系数α=0.046 89的t2快速火较相近。

3.2.3 设定火灾场景

该高层办公建筑内设置了自动喷水灭火系统和排烟系统,考虑系统的可靠性及天井的通风情况,选择了15个具有代表性的设定火灾场景进行分析,见表1所示。

3.2.4 烟气蔓延模拟结果

采用火灾动力学模拟软件FDS对该高层办公建筑内火灾及烟气蔓延情况进行模拟计算,可得如下结论。

(1)发生火灾时,若仅打开火源点附近天井的自然排烟窗,虽然烟气能通过天井排出室外,但烟气会很快充满环廊,致使环廊内的人员安全疏散受到影响。

(2)发生火灾时,若开启着火层的所有自然排烟窗,则离火源点较远的天井会起到补风作用,流入着火层的新鲜空气会阻止烟气蔓延,并促使烟气较快排出,烟气蔓延范围仅限于着火房间附近区域,不会对人员安全疏散造成影响。

(3)设置通风百叶后,虽然二层的自然补风能对烟气蔓延起到一定的控制作用,如可以控制烟气向着火楼层以下蔓延,但火灾时仍需打开所有环廊的自然排烟窗,才能为人员创造较好的疏散环境。

(4)发生火灾后,若着火层之上有窗户开启,则烟气会通过窗户蔓延至上层走道,但着火层会有较长的人员可用疏散时间。

3.3 安全疏散

3.3.1 疏散场景

疏散场景设计原则为找出火灾发生后最不利于人员安全疏散的情况。通常考虑火灾发生在某一疏散出口附近,使该出口堵塞不能用于人员疏散。结合前面设定的火灾场景,相对应考虑2个疏散场景,见表2所示。

3.3.2 疏散模拟分析

选用疏散软件PathFinder进行疏散模拟分析。计算得到的人员所需疏散时间TRSET,与各火灾场景下的环境人员可用疏散时间TASET进行比较,以判断各区域内人员疏散的安全性,见表3所示。

通过比较建筑内人员的可用疏散时间和必需疏散时间可知,当办公层发生火灾时,若开启着火层的所有自然排烟窗,能够为人员疏散提供更加充裕的时间,从而为人员安全提供更加可靠的保障。

4 结 论

综上所述,该高层办公建筑在设有双内天井,底部设有通风百叶同时两个天井互为补风的条件下,烟气和人员安全疏散数值计算表明,火灾时着火层的自然排烟窗全部开启的条件下,该双内天井的平面布置可在较长时间内为建筑内的人员提供安全的疏散环境,满足火灾初期人员安全疏散的需要。因此,笔者提出的防火设计方案可以满足该高层办公建筑消防安全的要求。

参考文献

[1]GB50045-1995(2005年版),高层民用建筑设计防火规范[S].

[2]GB/T50504-2009,民用建筑设计术语标准[S].

[3]张威,何嘉鹏,李静娴,等.高层建筑L形走廊火灾烟气控制模拟[J].消防科学与技术,2010,29(12):1065-1067.

现代高层办公建筑设计 篇9

摘要：绿色生态建筑设计已然成为现代高层建筑设计的一种潮流和发展趋势。本文详细阐述了现代城市绿色生态型高层建筑设计理念和具体思路，从多方面对绿色生态型高层建筑设计要点探析进行了探析和说明。

关键词：高层建筑；绿色生态；建筑设计

1 概述

高层建筑发展到今天已成为业内外人士争论的焦点，因为高层建筑在施工建造过程中的确消耗大量的资源和材料，在运行过程中也耗费大量的能源并排出大量的废弃物，从节能的角度存在较大的弊端。但是在当前土地资源紧缺情况下，因为高层建筑占地更少，可以节省更多空间进行绿化，并改善城市环境，尤其是高层建筑在城市的标志性和象征性使人们对它难以忘怀，它的作用是其它建筑形式无法取代的，因此，有利的一面也相当明显。

当今高层建筑创作中技术表现的一种倾向，就是生态环保观念和可持续发展观念的介入，高层建筑设计开始“绿色”化，许多建筑师都在以各种方法尝试着将“绿色”技术运用到建筑设计之中。日光反射材料、光控遮阳构件及各种新奇的控制阳光辐射和热量进入的外墙做法，不但有效地起到节能功效，而且还增添了建筑外观的魅力，给人以强烈的“科技感”。

应当指出，这种技术表现并不是简单地利用人工设备和各种新型材料去建筑一个“绿色” 建筑，而是运用生态学的原理，以高信息、低能耗，可循环性和自调节性的设计理念去创造一个节能的系统，通过“技术性思维”来改变传统的设计观念。事实上，当今城市的高层建筑，不论其外在表象的价值取向如何，也不论其从属于哪一流派，都或多或少地寻求通过技术表现的手段，去表达信息社会的审美意象，利用新材料和新技术去体现时代感。因此，绿色生态建筑设计已然成为现代高层建筑设计的一种潮流和发展趋势。

2 绿色生态型高层建筑设计理念

笔者认为，所谓绿色生态型高层建筑设计是充分利用环境和资源所提供的条件，将生态策略应用到建筑设计中，采取相应的建筑技术和措施，创造出符合生态规律的建筑形态，从而创造一种崭新的、健康的、富于生气的办公或居住的建筑模式。因此，现代城市绿色生态型建筑设计应具备以下设计理念：

2.1 舒适化的设计理念

随着时代的发展和技术的进步，人们对生活和工作环境的品质要求也逐步提高，关注建筑功能的舒适性，以改善人们的生活工作环境，提高人们的生命质量成为建筑智能化的主要发展方向。高质量和高效率建筑环境的创造，始终应当是建筑创作的目标。当代建筑学、生态学及其它科学技术成果的综合，为建筑创作提供了新的设计思维。健康舒适的环境概念是指：优良的空气质量，优良的温湿度环境，优良的光、视线环境，优良的声环境；应对的建筑设计方法：使用对人体健康无害的材料，减少 VOC（挥发性有机化合物）的使用，对危害人体健康的有害辐射、电波、气体的有效抑制，充足的空调换气，对环境温湿度的自动控制，充足合理的桌面照度，防止建筑间的对视以及室内尴尬通视，建筑防噪声干扰，吸声材料的应用等等。

2.2 运用自然体系设计理念

高层建筑设计中运用自然体系的目的是为了最大限度地获取和利用自然采光和通风，创造一个健康、舒适的人工环境。阳光和空气始终是人类赖以生存的物质条件。但照明和空调人工技术的普及和发展，使得自然体系的运用受到忽视，同时也对建筑环境产生了负面的影响。人们如果长期处于人工环境中易出现“病态建筑综合症”及“建筑关联症”，如疲劳、头痛、全身不适、皮肤及黏膜干燥等等。因此，在现代高层建筑设计中，应注重自然采光和自然通风与高新技术手段的结合。自然通风可利用现代空气动力学原理，采用风压与热压及二者结合等多种途径实现；在自然采光方面，保证良好的光环境同时，为避免直射眩光和过量的辐射热，可采取多种创新方式。

2.3 自我调节“生命体特征”理念

从高层建筑的“生命周期”来看，从决策过程→设计过程→建造过程→使用过程→拆除过程，表现出类似生命体的那样的产生、生长、成熟和衰亡的过程。同所有生命体一样，高层建筑应当具备自我调节和组织能力以利于自身整体功能的完善。这种自调节一方面是指建筑具有调节自身采光、通风、温度和湿度等的能力，另一方面建筑又应具有自我净化能力，尽量减少自身污染物的排放，包括污水、废气、噪音等。

3 绿色生态型高层建筑设计思路

诚然，建立生态的建筑系统是一项综合的复杂的任务，实际上，建筑与自然环境的协调统一，一直都是建筑师探讨的课题。因此，在生态设计理念下，建筑设计时应注重营造完整的生态系统，注重建筑与自然生态的平衡，同时最大限度考虑建筑节能，具体思路如下：

3.1 注重生态型高层建筑空间组合设计

高层建筑空间设计，要综合考虑到建筑空间的组合，庭院空间利用，工作场所的布局特征和空间的经济性问题。而生态设计要求空间分区应进一步考虑节能和舒适度的需求。建筑内部不同的空间对温度、自然光和景观的要求是不同的。如普通办公室对温度要求苛刻，其次是会议室和多功能厅，门厅、走道和楼梯交往空间等对温度的要求相对较低。因此交往空间可以作为内外环境的缓冲区，它的设定温度可以更接近室外，从而形成了室内外温差的梯度转换。这不但可以优化能源消耗，亦能减轻人们对室内外剧烈的温度变化造成的不适感。生态设计对传统设计实践的发展是：从功能分区、动静分区进一步扩展到光、气、舒适度的环境缓冲分区。生态化设计在确定交通核位置时，不仅仅出于经济性和结构均匀性的考虑，也出于热工效应和环境舒适性的考虑。最有效的平面空间布置是东西向双核，南北为主朝向的模式。这样，电梯厅、楼梯和卫生间有了自然的采光和通风及朝外的视野。

3.2 强调建筑物结构体系的生态化

人类的建筑活动自古以来就在有意识或无意识地涉及生态问题，人类文明是在模仿自然和适应自然规律的基础上不断发展起来的，因此建筑创作需要不断地从自然界中汲取灵感。建筑结构形态对自然界的模仿不仅蕴含着高超的技术含量，而且还体现出极富张力的美学特性，采用与生长环境相适应的结构是最佳的结构形式。

1）树的结构形式：根、树干、树枝组成的支撑体系，不但可以支撑起植物的重量，抵抗水平荷载，以最合理的方式传递力，同时，还保证了植物的健康成长，在错落有致的树枝、树杆间保证每个部分充足的日照。树的形式一直在被不断地反复探索。如西班牙建筑师卡拉特拉瓦追求的是运用理性的手段传达出结构的动势，他设计的加拿大多伦多 BCE 文化广场中庭采用优雅的刚结构，他通过模擬树干分叉的生长肌理，创造出两边的支柱与顶棚的弧形肋架。结构构件传力的特点通过特定的树形组合被清晰地表达出来。使观赏者凭借着常识和经验，可以自然而然地产生这种类比的心理。

2）竹的结构形式：竹子具有外直中空、劲节挺拔的外形。从生物力学的角度来说，竹子直径与高度之比如此悬殊，而能在劲风中不屈不挠，原因是其中空和节段的结构。李祖源把从竹子“节节相生之形”“空为大川的竹之本质”应用到 101 大楼设计中。101 大楼由 8 层段组成，外形似塔，更似节节相生的竹子。正如“中空”的竹节，大楼内部挑空处理，使其结构可承受 2500 年回归周期的大地震，并可承受 17级 60m/s 以上的风速。

3.3 做好建筑物的“表皮”生态设计

现代高层办公建筑设计 篇10

1 防火分区

该大厦防火分区划分情况如下:

本工程一至三层各自分为两个防火分区, 面积均小于2000m2, 符合GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》 (以下简称《高规》) 第5.1.1条要求。地上部分四层及以上每层为一个防火分区, 且均小于2000m2, 符合《高规》第5.1.1条要求。地下部分共划分为四个防火分区, 全部符合GB50067-97《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》第5.1.2条的规定和《高规》第5.1.1条的要求。

2 自动喷水灭火系统消防设计评析

根据GB50084-2001《自动喷水灭火系统设计规范》 (以下简称《喷规》) , 该大厦火灾危险等级为中危险级Ⅰ级, 本工程按中危险级Ⅱ级设计, 大强度的喷水有利于迅速控制、扑灭火灾, 缩小喷水作用面积。系统由喷头、报警阀组、管道系统、报警控制装置、给水设备等组成。发生火灾时, 首先由水箱提供扑救初期火灾所需的水量, 消防水泵启动后, 由消防水池供水。

2.1 喷头布置

1) 该大厦采用了吊顶型闭式玻璃球喷头和直立型闭式玻璃球喷头, 型号为ZSTX15/68和ZSTZ15/68, 动作温度为68℃, 公称口径15mm, 喷头流量特性系数K=80。根据《喷规》第6.1.2条, 闭式系统的喷头, 其公称动作温度宜高于环境最高温度30℃。结合大厦的实际环境条件, 喷头的选择符合要求。2) 该大厦地下一层喷头数为1036个, 一层喷头数为241个, 二层喷头数为292个, 三层喷头数为320个, 四层喷头数为190个, 五层喷头数均为193个, 六至十二层喷头数为149个, 十三、十四层喷头数均为137个, 十五、十六层喷头数均为139个, 十七层喷头数为132个, 十八层喷头数为52个, 机房夹层喷头数为40个, 喷头总数为4088个。

2.2 管道与报警阀组

大厦地上部分采用湿式系统, 地下部分采用预作用系统, 共有4套湿式报警阀组 (DN150) , 2套预作用报警阀组 (DN150) 。地上一层至三层喷头数854只, 由一套报警阀组控制, 不符合《喷规》第6.2.3条规定, 改进措施为增设一套报警阀组。大厦自动喷水灭火系统配水管两侧每根配水支管控制的标准喷头数不超过6只, 符合《喷规》第8.0.6条的规定。系统中配水支管、配水管控制的标准喷头数最大值如下:25mm, 1个;32mm, 3个;50mm, 7个;65mm, 12个;80mm, 32个;100mm, 62个, 均小于《喷规》表8.0.7的规定值, 符合要求。大厦自动喷水灭火系统配水管道的工作压力为1.10MPa, 不大于1.20MPa, 且无其他用水设施, 符合《喷规》第8.0.1条规定。短立管及末端试水装置的连接管管径为25mm, 符合《喷规》第8.0.8条的规定。

2.3 设计流量和扬程审核

该大厦自动喷水灭火系统按中危险级Ⅱ级设计, 根据《喷规》规定, 喷水强度不小于8L·min-1·m-2, 作用面积不小于160m2。选择顶层距喷水干管最远处为最不利作用面积, 面积168.3m2。喷头采取3.15×3.05矩形布置, 小于《喷规》第7.1.2条中同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距最大值4.0m, 且大于最小值2.4m。

最不利作用面积内共有喷头17只, 每个喷头实际作用面积As=A/n=168.3/17=9.9m2, 此时流量q=9.9×8=79.2L.min-1, 最不利喷头工作压力P0=q/K2/10=0.098MPa, 大于0.05MPa, 因此P0按0.098MPa进行计算。

水力计算方法如下:1) 按式 (1) 进行作用面积内喷头的节点流量计算:, 式中q是喷头流量, L·s-1;K是喷头的流量系数, 取80;P是喷头出的水压力, MPa。2) 计算管段流量, Q=qi+Qi-1。3) 通过管道内径和流量, 计算管道水力坡度。如管段1～2, 公称直径DN25, 查表可知, 外径33.7mm, 壁厚3.2mm, 则内径为27.3mm, 流量1.32L·s-1, i=6.05Ch-1.85di-4.87qg1.85×1050.0026 (MPa) 。4) 确定管道计算长度, 为管段长度与阀门和管件当量长度之和。如管段1～2, 管段长度3.15m, 90°弯头当量长度0.6m, 异径接头当量长度0.2m, L1～2=3.15+0.6+0.2=3.95 (m) 。5) 按hg=iL式计算管段水头损失, hg1～2=0.0026×3.95=0.010 (MPa) 6) 按公式Hj=Hi+Σhgi～jLi～j计算节点水压。7) 按上述方法进行各管段水力计算, 具有相同水力特性的高压管段流量与低压管段流量, 按式 (2) 计算:Q2=Q18) 按式 (3) 计算泵的总扬程:H=Σh+Z+P0 (3) , 式中H是水泵扬程或系统入口的供水压力, MPa;Σh是管道沿程和局部水头损失之和, MPa;Z是最不利点处喷头与消防水池的最低水位之间的高程差, MPa;P0是最不利点处喷头的工作压力, MPa。

从水力计算结果得出, 泵的扬程为1.06MPa, 流量为32.28L·s-1, 该建筑选择的XBD11/25-100L水泵 (主要性能参数为:H=1.1MPa, Q=25L·s-1, N=45kW, n=2900r·min-1) , 一用一备, 扬程能够达到要求, 流量不能达到系统的要求, 不符合规范要求。

2.4 水泵接合器

大厦自动喷水灭火系统采用地上式水泵接合器, 规格DN100, PN=1.0MPa。水泵接合器的流量按10～15L·s-1计, 系统用水量为25L·s-1, 应设两套水泵接合器, 实际设有两套, 符合《高规》第7.4.5.1条规定。

3 结论

该大厦的消防设计大部分符合现行的技术规范, 消防设计合理, 设施齐全。通过审核评析, 发现该工程的消防设计仍存在不足, 主要有以下问题:一至三层报警阀组控制的喷头数超过800, 不符合GB50084-2001《自动喷水灭火系统设计规范》第6.2.3条的规定;自动喷水灭火系统消防泵流量不足, 不符合GB50084-2001《自动喷水灭火系统设计规范》第9.1.3条的规定。应督促设计单位整改。

参考文献

[1]中华人民共和国公安部.GB50045-95高层民用建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社, 2005.