超高层住宅核心筒平面布置的研究-2011-04-15

1/11超高层住宅核心筒平面布置的研究引言：在国外，超高层住宅位于城市核心区域，并有着良好的景观资源，所以与别墅一样成为财富人群权利和身份的象征。在香港，寸土寸金导致的超高层建筑逐渐“传染”给内地；在上海、深圳、广州等一线城市，超高层住宅从起初出现时客户的抗拒，发展到现在的逐渐接受；近年来二三线城市超高层住宅开始出现了“井喷”。随着城市的迅猛发展和人口的集中，住宅的需求量扩大，城市中心地段的土地越来越稀缺。超高层住宅建筑通过“竖向型”增长，对有限土地高效集约的利用，提高了规模效益，为城市发展创造了新的空间。因此，对超高层住宅设计的探讨和研究在建筑设计行业具有十分重要的意义。国内对超高层住宅的设计目前还处在摸索阶段，规范和标准的制定、执行还不成熟。套型设计和公共区域的设计都具有一定的研究性。高层建筑与其它建筑之间的最大区别，就在于它有一个垂直交通和管道设备集中在一起的、在结构体系中又起着重要作用的“核（Core）”。而这个“核”也恰恰在形态构成上举足轻重，决定着高层建筑的空间构成模式。概念：1.超高层——1.1根据我国现行国家标准《民用建筑设计通则（GB50352—2005）》（下文简称《通则》）条文“3.1.2民用建筑按地上层数或高度分类划分应符合下列规定：……3建筑高度大于1OOm的民用建筑为超高层建筑。注：本条建筑层数和建筑高度计算应符合防火规范的有关规定。”1.2根据我国现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005版）》（下文简称《高规》）条文“1.0.3本规范适用于下列新建、扩建和改建的高层建筑及其裙房：1.0.3.1十层及十层以上的居住建筑（包括首层设置商业服务网点的住宅）；1.0.3.2建筑高度超过24m的公共建筑。”2.住宅——2.1根据我国现行国家标准《住宅建筑规范（GB50368—2005）》（下文简称《住建规》）条文“2.0.1住宅建筑residentialbuilding供家庭居住使用的建筑(含与其他功能空间处于同一建筑中的住宅部分)，简称住宅。”2.2根据我国现行国家标准《住宅设计规范GB50096-1999（2003年版）》（下文简称《住规》）条文“2.0.1住宅residentialbuildings供家庭居住使用的建筑。”3.核心筒——核心筒就是在建筑的中央部分，由电梯井道、楼梯、通风井、电缆井、公共卫生间、部分设备间围护形成中央核心筒，与外围框架形成一个外框内筒结构，以钢筋混凝土浇筑。此种结构十分有利于结构受力，并具有极优的抗震性。是国际上超高层建筑广泛采用的主流结构形式。同时，这种结构的优越性还在于可争取尽量宽敞的使用空间，使各2/11种辅助服务性空间向平面的中央集中，使主功能空间占据最佳的采光位置，并达到视线良好、内部交通便捷的效果。在本文主要是指住宅建筑中的公共部位。4.超高层住宅核心筒是指供家庭居住使用，高度大于1OOm的建筑的公共部位。内容和限定：1.交通空间1.1垂直交通包括电梯和楼梯间1.1.1电梯的设置数量需根据户数（使用人数）的量来确定。超高层住宅由于层数通常超过40层以致使用人数较多，至少需要3部以上的电梯来满足日常使用。1.1.2依据《高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005版）》（下文简称《高规》）的要求需设置至少一部消防电梯，载重量不应小于800kg。消防电梯可与客梯或工作电梯兼用，但应符合消防电梯的要求。1.1.3依据《城市道路和建筑物无障碍设计规范JGJ50-2001》（下文简称《无障碍规范》）电梯轿厢按无障碍设计要求深度不小于1.40m，宽度不小于1.10m。1.1.4依据《高规》需独立设置两座疏散楼梯，均应设防烟楼梯间。1.2平面交通包括公共走道和电梯厅（前室）1.2.1依据《无障碍规范》公共走道满足轮椅通行最小宽度，居住建筑不小于1.20m1.2.2依据《高规》居住建筑前室的面积不应小于4.50m2；其合用前室的面积不应小于6.00m21.2.3依据《无障碍规范》候梯厅深度不小于1.80m1.2.4依据《高规》安全出口应分散布置，两个安全出口之间的距离不应小于5.00m1.2.5由于扑救难度的提高，各地消防部门通常要求超高层住宅交通的楼梯间前室必须独立，消防电梯前室只可与一部楼梯间的前室合用。而在长三角区域高层住宅两部防烟楼梯间的前室和消防电梯的前室允许三室合一（虽然不鼓励使用）。2.配套辅助2.1供住户使用的辅助管井，包括电缆管井、电信网络等弱电管井、生活给水管井、以及寒冷地区的供暖管井等2.2消防相关设置超高层建筑的消防设计应立足于建筑内部的消防系统建设，在智能化的旗帜下，努力完善火灾探测、报警、扑救等自动功能，将火险消灭在萌芽状态。另外，消防系统是一个由建筑、设备及电气等专业构成的整体，专业间的密切配合及统筹安排十分重要。这些应是保证超高层建筑安全的基本思路。2.2.1一类高层建筑应按一级负荷要求供电。2.2.2火灾自动报警系统保护对象为特级。除游泳池、溜冰场、卫生间外，均应设火灾自动报警系统2.2.3应急照明和疏散指示标志，超高层建筑连续供电时间不应少于30min2.2.4应设消防卷盘2.2.5除游泳池、溜冰场、建筑面积小于5.00m2的卫生间、不设集中空调且户门为甲级防火门的住宅的户内用房和不宜用水扑救的部位外，均应设自动喷水灭火系统。2.2.6对防烟楼梯间及合用前室分别设置机械加压送风系统，并分段设计。3/11核心筒布置：超高层住宅的核心筒（公共部位）会随着户型的数量和排布方式有各种布置方式。在以下各种设计中为便于比较，均以轴线尺寸计算面积，电梯均为2.4mX2.4m，剪刀梯均为2.8mX7.2m，疏散梯均为2.7mX4.8m，电梯厅进深均为2.1m，走道进深均为1.5m。★标准层2户标准层仅设2套住宅，设置三部电梯，通常是大套型的设计，是为了彰显豪宅的气势。核心筒布置可以利用套型内双流线的设计满足规范要求的双向疏散，前室直接兼做入户通道减少公共走道的公摊面积。方案一是左右对称的核心筒布置，三部电梯分开设置。消防电梯前室两户共用，可兼做住宅第二流线的门厅，前室独立的布置分别作为套型主流线的门厅，电梯直接入户的方式，省略了公共走道。4/11方案二是不对称的核心筒布置，电梯并排设置。两个前室均两户共用，住宅的二条流线分别设置门厅（前室），电梯直接入户的方式，省略了公共走道。核心筒布置方正，利于结构，机电专业的布置，户型设计自由度高。★标准层3户标准层设3套住宅，设置三部电梯，通常是大、中套型的组合设计。户型设计自由度高，可利用地形及各种景观资源，设置户型的朝向及大小。5/11方案三是三部电梯并排设置。两个前室均开设大套住宅户门，利用大套户型的二条流线双向疏散；公共走道连接其他两套住户，减少公共走道的长度。核心筒布置方正，利于结构，机电专业的布置，户型设计自由度高。方案四是三部电梯并排设置。通过公共走道连接三套住户户门和两个分开的前室。相比于方案三的核心筒约增加了10%的面积,其核心筒布置方正，利于结构，机电专业的布置，户型设计自由度高。A套和C套可对称设计。6/11★标准层4户标准层设4套住宅，设置三至四部电梯，通常是南北通透和全南向套型的组合设计。户型设计对称，核心筒位于整体平面的背部。方案五是三部电梯并排设置与剪刀梯紧靠。通过公共走道连接三套住户户门和两个分开的前室。在合用前室与走道间设防火卷帘代替防火墙。平时开启，电梯厅大气方正；火灾时关闭，满足双向疏散。其核心筒布置方正，利于结构，机电专业的布置。7/11方案六是四部电梯并排设置。相比方案四的布置多出一部电梯，通过公共走道连接四套住户户门和两个分开的前室。其核心筒布置方正，利于结构，机电专业的布置。方案七是四部电梯对面布置。三个前室分开独立设计，通过公共走道连接四套住户户门和三个独立的前室。套型设计受到住户开门的位置限制。8/11★标准层多户塔式布置标准层设多套住宅，设置四部以上电梯，塔式布置通常是类似公建的组合套型设计。户型设计对称，核心筒位于平面的中心。方案八是采用六部电梯对面布置，使用剪刀梯。二个前室分开独立设计，两条公共走道可以分别连接二个前室，每个套型均可已通过其中之一进行双向疏散。筒体设计方正，类似公建做法。9/11方案九共使用了七部电梯，两部单独的疏散楼梯，消防电梯不兼做客梯使用，电梯厅独立使用，六部客梯对面布置。二个前室分开独立设计。公共走道与电梯厅结合，套型设计受到住户开门的位置限制。筒体设计手法类似公建，前室面积仍然按住宅标准设计。该方案相比方案八筒体面积相似，可见电梯数量增加后消防电梯独立的做法并不会增加核心筒面积。板式布置标准层设多套住宅，设置四部以上电梯，板式布置通常是类似酒店的组合套型设计，采用中间设双边走廊的布置。户型设计对称，核心筒分散。10/11方案十采用双核心筒的做法共使用了六部电梯，两部单独的疏散楼梯，消防电梯兼做客梯使用，两个电梯厅独立使用。二个前室分开独立设计。公共走道通长。套型设计类似酒店标间设计。需要注意的是走道过长时需要加设排烟设施。总结：超高层住宅的核心筒设计主要承担的使命是解决超高层住宅的交通问题，特别是针对在灾害时的逃生通道。在很多重大火灾事故后，利用电梯进行辅助疏散已作为一项研究内容提了出来。实际上，相关规范之所以禁止利用电梯疏散无外乎两个原因，一是电梯本身的安全性，这包括火灾时电梯电气线路、部件的防火安全以及电梯机械部件是否受热失效等等；二是电梯运行环境的安全。高层建筑发生火灾时，由于轿厢的“活塞效应”和井道的“烟囱效应”，极易将楼宇中的烟气吸入电梯井道，危及电梯内乘客的安全。因此，如果解决了这两个方面的问题，再加上合理的逻辑控制方式，超高层建筑利用电梯进行疏散不是不可能的。首先，根据建筑火灾发展的规律及其特点，建议只有火灾发生的初期阶段才能利用电梯疏散，这是因为这个阶段的火灾燃烧面积不大，对电梯运行影响相对较小，可以保证电梯疏散的可靠性。基于这一点，如何控制电梯运行是关键。第二是电梯本身的安全性，“高规”第6．3．3条对消防电梯进行了规定：消防电梯间前室的门应采用乙级防火门或具有停滞功能的防火卷帘；消防电梯井、机房与相邻其他电梯井、机房之间，应采用耐火极限不低于2．00h的隔墙隔开，当在隔墙上开门时，应设甲级防火门；消防电梯轿厢的内装修应采用不燃烧材料；动力与控制电缆、电线应采取防水措施；消防电梯问前室门口宜设挡水设施。如果普通客梯以消防电梯的标准来要求，其防火安全性能就可大大提高。第三是电梯的运行环境，可以通过机械加压送风的方式防止火灾烟气蔓延到电梯前室或11/11电梯竖井，从而保证电梯的安全运行。另外，在已建成的超高层建筑中一般都会根据楼层数的多少对竖向电梯布局进行分区，有分高低区的，还有分高中低区的。这样的分区可以提高电梯的运载能力与运行速度，减少人员在轿厢内的停留时间，对于紧急情况下的人员快速疏散也非常有利。超高层建筑由于在火灾时扑救难度较高，疏散距离较普通高层（高度）长。大量的疏散人群和烟气垂直蔓延的迅速使得人员疏散问题格外突出，特别是对于残障人员的疏散。故而在设计中有许多比普通高层严格的地方，双向疏散的两部楼梯间必须分开设置，楼梯间和前室均需强制加压送风，户门设置为甲级防火门，公共部位均设火灾自动报警设施和自动喷水灭火系统等措施。住宅建筑相对于公共建筑有着其特殊性，由于居住着作为长期生活在该建筑物内的主要人员，对该建筑有一定的熟悉程度；以家庭为单位的居住单元使用该建筑时瞬时人员密集程度远远小于公共建筑，故而在规范要求中也有着其放宽的一面，在超高层住宅中可以不设避难层，消防电梯可以兼做平常使用的客梯等。百年大计，安全第一，超高层住宅建筑由于自身特点，消防保障是重中之重，全方位、现代化的智能消防保障是建筑本身必不可少的要素。CCDI—城市综合设计中心何丹2011-4-15