【关键词】超高层办公建筑；核心筒内部空间；标准层使用率
1项目简介
项目概况：广州琶洲A区AH040233地块项目位于广州市海珠区琶洲电商A区，场地南侧为琶洲东大街，西侧与东侧为城市规划干道。项目总用地面积4269m2，总建筑面积73183m2，使用功能以办公为主。建筑高度为172.5m，地上33层、地下4层。
2研究本项目核心筒内部空间设计的必要性分析
本项目用地较为紧凑，且由于规划要点限制，首层需在南侧、东侧与西侧留出连续的骑楼界面，首层退骑楼柱中的要求也达到了8m、6m及4.5m，使得首层面积仅为1580.7m2，而塔楼45m×45m的边界限制，更是将塔楼面积压缩到了2025m2这样经济性较低的范畴。同时，由于造型上水晶”的理念，建筑塔楼自下而上有一定变化，又进一步压缩了标准层面积，所有因素都与业主对于建筑使用率，建筑室内空间效果等的要求相去甚远。而核心筒空间历来是影响标准层乃至裙房空间的功能组织及使用率的关键之一。因此合理高效的核心筒功能空间设计，是本项目需要着重考量的问题（见图2）。
3本项目核心筒内部空间设计的布局策略
3.1案例调研
在设计开展之初，我们调研了一些超高层案例，如表1所示，虽然总体高度及电梯数量都有所不同，但核心筒内空间布局方式大致可以分为，平行式、发散式及紧凑式三种，其中平行式布局形态呈现川”或三”字型，各区电梯组平行排列，楼梯及附属空间紧靠核心筒并列布置。发散式布局以Y”及十”字型为代表，适用于需要组织多组电梯的超高层建筑，能够产生足够多的电梯厅入口且互相独立，一般为中心对称，但由于核心筒内联系性通道较多，在低区往往需要比较大的面积。而紧凑式布局形式，往往适用于标准层面积较小，高度在100~150m左右，电梯组数量及分区都较少的的超高层建筑，这种布局形式除了必要的电梯厅外，其它核心筒内空间基本以密集市的排列方式布置。三种方式相比，在本项目各种条件的制约下，紧凑式核心筒设计使用率更高，经济性更好。
3.2核心筒总体布置原则
根据以上案例的分析，且在本项目用地紧凑，标准层面积较小，群房也需优先考虑企业大堂及价值较高的商铺位置的条件制约下，核心筒设计应尽量节省面积，减小核心同内联系通空间，除必要的电梯厅外，其余疏散楼梯及辅助空间以密集组织的方式排列在各类电梯厅周边，利用核心筒外环走道进行核心筒内功能联系，此种组织方式，可有效的控制核心筒面积，且电梯厅空间较平行式、井字式、发散式布置电梯组具有更为私密及舒适的优点。当然从电梯组相对于标准层办公空间的可达性来说，这种紧凑式布局可达性相对较长且单一。但站在业主的角度，本项目由业主自持的部分较少，大部分物业将会进入销售流程，经济效益的最大化，是较为重要的设计目标之一。因此，经过权衡使用率、经济性、总体建筑功能布局等因素，本项目核心筒内空间设计优先采用紧凑式的布置方式。
3.3核心筒内空间功能布局设计
本项目核心筒由于受到造型影响，在标准层西北及东南角会出现局部悬挑，核心筒若根据景观视野在平面布置上偏置，结构经济性会减弱，增大建设投资。所以，从结构经济性角度看，本项目核心筒在标准层居中布置。同时，在裙房的定位则偏居于东南部，结合建筑周边场地因素，将首层办公主次入口分别布置在南侧及东侧，便于办公人流快速从琶洲东大街进入建筑，到达核心筒区域。主要电梯组靠南侧布置，根据电梯分区的一般原则，结合本项目功能定位23层以下为产业式办公（人员相对密集），23层以上为总部式办公（人员密度较低），分为高区及低区两个区。其中，低区电梯运行区间为1~22层，高区电梯运行区间为23层至屋面层，10层及22层为避难层。为合理化电梯区间运行时长，降低人流在轿厢中停留时间，提高电梯组效率，在电梯速度选取上，高区电梯提升速度为6m/s，低区电梯为4m/s。在电梯组布置上，高低区电梯并列布置，办公人流进入建筑后可迅速到达共用侯梯厅，减少人流辨识目标电梯的难度。由于采用紧凑式的布局，电梯厅宽度达到3.6m，且高低区电梯厅不像十字形及发散式电梯厅兼做走道，具有比较好的私密性及舒适性。在紧靠电梯组的北侧布置两部疏散梯，疏散梯在首层可通过北侧及东侧扩大前室直通室外，但由于首层扩大前室的出现，核心筒内设备房门无法向前室开启，且向首层大堂开启会影响大堂界面的完整性增加二次装修的难度，此情况下，我们利用了首层7.2m的层高做出了一个设备夹层，并利用裙房楼梯解决此区域设备房的疏散问题。在疏散梯北侧布置两部层层停靠的消防电梯及其电梯厅，同时兼做建筑运营以后的货运电梯。除此之外，核心筒其余空隙位置布置设备等辅助空间，三层餐饮功能之上塔楼屋面的排烟井紧靠核心筒西侧布置（见图3）。由于项目北侧景观视野最好，为了更进一步争取临江办公区面积，我们将面积较大的空调机房，在低区移出了核心筒，放置在景观较差的东侧区域，并做防震及隔声处理。为保证办公区域的净高，空调风管沿走廊布置向办公区域送排风。同时，将高区电梯厅空间在低区位置布置为男卫，积极利用空隙空间。这些措施有效的控制了核心筒面积及进深，朝向较好的办公区域争取了更多的空间。而在高区，随着低区电梯的取消，我们又将空调机房移回核心筒内，并将男卫也布置在该位置，对核心筒进行合理的重组，使得办公空间在高区得以增加（见图4~5）。由于外形变化及核心筒剪力墙的缩进，低区标准层面积为1657~1668m2，核心筒面积为296~310m2，使用率约为81.3％，而高区由于企业通高大堂的存在，准层面积为1519~1657m2，核心筒面积为296m2，按无企业大堂的标准层面积计算使用率约为81.3％。由此可见，采用紧凑式核心筒内部空间布置方式，塔楼使用率较高，标准层经济性较好。因此，合理根据项目具体情况，选择适宜的核心筒内部空间设计方式，并对核心筒空间及功能进行有效组织和利用，对于业主经济效益最大化的实现大有裨益。
4结语
随着土地资源日益匮乏，超高层建筑必将作为解决这一问题最有有效的建筑形式而日渐增多，而历来核心筒作为超高层建筑垂直枢纽的心脏，影响着建筑功能布局及经济性，因此，本文试图通过对广州琶洲A区AH040233地块项目核心筒内部空间设计方法及设计过程的分析，得到在紧凑型用地中，如何使超高层建筑核心筒更为合理高效，有效节约资源，提高建筑投资及运营的经济性。
参考文献
[1]范跃虹，黄宗襄，林振声.超高层和大型公共建筑、施工与研究.同济大学出版社，2007.
[2]何锦超.高层建筑标准层平面设计100例.中国建筑工业出版社，2005.
[3]刘建荣.高层建筑设计与技术.中国建筑工业出版社，2005.
现行《高层民用建筑设计防火规范》对高层民用建筑防火设施作了严格规定，对建筑高度超过100M的高层建筑，即所谓超高层建筑，在遵守一般高层建筑的通用防火规定外，增加了合理的防火技术要求。
【关键词】超高层；消防弱电系统；安全
1超高层建筑的火灾危险性
超高层建筑的服务功能比较齐全，内部装修比较豪华，建筑标准都比较高，投资规模都比较大，因此涉及到的安全问题比较多，但消防安全比任何安全问题都重要，建筑其他安全问题如果真的发生，造成的损害也只是局部的，涉及的人员也是少数。但一旦发生火灾，产生的危害就非常大，后果无法估计。
超高层建筑的火灾危险性有以下几方面特点：
1.1火险隐患多
超高层建筑主体建筑高，层数多，功能复杂，大多数超高层在主体建筑底层建有裙楼，作为商场、餐饮、娱乐等商业功能使用，主体建筑多数作为住宅、办公、宾馆等使用，此外，在建筑内部用电设备多，可燃物集中，火灾荷载密度大。
1.2人员疏散困难
超高层建筑着火时，要使人员迅速疏散到地面或避难空间十分困难。由于层数多，垂直疏散距离长，疏散时间也要长许多。往往烟气的流动速度要比人员疏散的速度快上100多倍，而且，人的疏散方向与烟气蔓延方向相反，进一步增加了人员疏散的艰难和危险性。
1.3装备要求高，扑救难度大
超高层建筑与普通建筑相比，火灾扑救难度相对较大。因此，超高层建筑很难通过消防车实施人员营救，一般立足于自救，即主要依靠建筑内部自身的消防设施来保障。
于2012年1月参与投标的大连海创国际产业大厦消防项目，位于大连市高新园区，旅顺南路沿线，属于一类高层民用建筑，总建筑面积为9.7万m2，地下二层、三层平时为汽车停车库、设备用房，战时为核六级二等人员掩蔽所及区域电站。地下一层为设备用房、餐饮用房及部分停车库，地上一层为大堂、便利店、银行和餐厅；二层至五层为休闲健身、会议室和其他配套用房。六层以上为写字间出租。
本建筑地上三十五层，地下三层，建筑高度为150米，属于超高层建筑。
2超高层建筑消防设计的执行标准
按规定，我国的建筑高度为24米及以下的建筑物的消防系统设计按国标《建筑设计防火规范》执行。24～100米高的建筑物按国标《高层民用建筑设计防火规范》执行。地下工业或民用建筑按《人民防空工程设计防火规范》执行。国标是属于强制性技术规定，是约束业主、设计单位、施工单位和验收单位的共同标尺。
超高层建筑尚无相应国标，属于相应的适用设计与验收规范暂缺阶段。在实际工作中只能参照有关国标及国际标准，按照当地消防主管部门意见，本着安全第一的精神，尽量仔细周详地完成设计工作。
同时，按国标GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》要求，建筑物作为火灾自动报警系统的保护对象，共分三级，即特级、一级、二级。凡建筑高度超过100米的建筑为超高层建筑，属于特级保护对象。其火灾报警与联动控制系统的设计要求高于一般建筑，其技术方案必要时需经专家论证。
3“海创”项目消防弱电系统的设计要求
由于超高层建筑高度的特点，大连海创国际产业大厦消防项目消防设计立足于建筑内部消防系统的自身建设，努力完善火灾探测、报警、扑救等自动功能，且设计要求高、功能齐全，将火险消灭萌芽状态。特别在火灾探测器布置标准、报警手段、报警探测器安装场所、火灾报警系统智能化、避难层消防安装、挡烟垂壁设置、电动防火卷帘门、正压送风和防排烟、自动喷水灭火等方面都有了严格的配置和要求。
3.1火灾自动报警系统
3.1.1火灾探测器布置标准较高：一般高层建筑感烟探测器保护面积为60平方米，保护半径为5.8米。但超高层建筑则提高标准，此项目平层探测器的布置一般以接近正方形布置，较为经济，感烟探测器保护面积为4050平方米。
3.1.2报警探测器安装场所：“海创”项目中超过5平方米以上的房间均设探测器，即使卫生间也不例外。电气竖井不论大小，因其火灾发生可能性大，作用重要而逐层进行了设置。手报的设置半径为步行距离30米，一般设于楼梯间及出口等逃生通道附近，以便人员在逃离火场方便报警。
3.2避难层的消防安排
避难层的设置是超高层建筑的特殊应急措施。它用于火灾避险时人员暂留，以弥补超高层给消防设备带来的灭火能力不足（国内尤甚）。一般每隔50米高度设一个避难层，100-200米高度设两个避难层。在避难层中一般不设日常办公或生活场所，即其建筑空间仅用于救灾应急。但为了解决超高层实际问题，也为了满足消防自身的需要，通常在保证人员躲避火灾需要的前提下，设置部分设备机房，如防烟正压风机、排烟风机、空调机组、新风机组等，并且要求避难层的正压进风系统独立设置，送风量不小于每小时30立方米。避难层的排烟风机和正压风机在火灾时用同时工作区段，排烟口和进风口不应贴邻布置。
“海创”项目共设计了两层即六层和二十层作为避难层，屋顶上设有二层设备机房层。避难层除了主要作为机房和人员避难外，在其它方面又做了详细要求：
3.2.1避难层的烟感器布置条件也是保护半径不大于5.8米（如设置温感探测器，保护面积不大于20平方米）。
3.2.2手动报警按钮也是设于出入口近旁，每个防火分区至少设置一个手报，每个手报的负责范围半径不大于30米，一般距地
1.4米左右墙上安装。
3.2.3为了保证紧急情况下的通讯畅通，避难层应每隔20米设置一个消防专用电话分机或电话插孔。
3.3挡烟垂壁的设置
超高层消防从严把握的一个体现是消防措施齐全，手段多样，互为补充。根据火灾的一般规律，初始阶段产生大量烟雾，烟雾先向上升到天花板，然后沿天花板横向蔓延。针对这一规律，在地下各层及裙房各层（这些地方一般易燃物品多）设置挡烟垂壁，当火灾发生时，挡烟垂壁下垂（一般1.5米），使产生的烟雾在短时间内限制在预先设定的区域，争取人员逃离、救火的宝贵时间、延缓火灾危害扩张的速度。显然，在超高层建筑中设挡烟垂壁，并与消防控制室的联动控制柜相连是十分必要的。
3.4电动防火卷帘门的设置
电动防火卷帘门主要起隔离作用，其设置位置一般在地下汽车库、裙房商业区及自动扶梯周围，按建筑的防火分区界限安排。一般的电动防火卷帘门内外侧各设一对烟感器、温感器，除了控制箱（一个）可设在内侧或外侧外，内外侧还应各设一个手动启停按钮，距地1.4米左右明装，而位于自动扶梯周围的电动防火卷帘门，其烟感器、温感器只设在外侧（本层工作区一侧）。
无论哪种电动防火卷帘门，在超高层建筑中整个消防系统的一个组成部分，其动作不是独立的。因此，电动防火卷帘门两侧从属于卷帘门控制箱的烟感器、温感器，均应与火灾报警系统的探测器回路相接并在一个系统内工作。
3.5正压送风系统
火灾时人员不能进入电梯内，因为火灾发生后电梯迫降一层未成而失电，便可能停留于火场中，梯中人员会为烟气窒息。此时人员的逃生通道应是楼梯问。因此，保持楼梯问的正压使烟火不得入内就十分重要了。正压风机一般处于屋顶，与各层的电动风口联动。火灾初起时打开风口，启动正压送风机，使楼梯间、电梯厅处于正压状态。
Abstract:theenergyconservationofthebuildingisthebasicstatepolicyofnationaldevelopment,oneofthetallbuildingisthelandmarkbuildingstrong,paysspecialattentiontothetallbuildingenergysavingdesign,willpromotenationalandlocalbuildingenergysaving,promotethewholesocietybuildingenergysavingtechnicalprogress.Thispaperdiscussestheenergy-savingdesignoftallbuilding.
关键词：超高层；建筑；节能；设计
中图分类号：TE08文献标识码：A文章编号：
近年来我国经济实力雄厚的地区竣工、在建和拟建的超高层建筑如雨后春笋，建筑新材料等技术的发展更是助长了建筑超高层化态势，高度超过100米的建筑从1990年代中期的不足200栋一跃发展到目前的近900栋。超高层建筑的高度增长还会伴随着结构工程技术的不断进步而不会休止。建筑节能是国家发展的基本国策之一，超高层建筑在城市节地、提升城市形象、拉动社会投资、扩大旅游和商贸活动等方面有其独特作用，也远非普通建筑可以比拟。
一、我国目前超高层建筑节能设计的现状
目前国内针对超高层建筑工程所探讨的关键技术问题多是结构的安全，而对于所面临的建筑节能问题研究和技术投入不够。
1、超高层建筑的建筑节能优化设计技术看，建筑的高度变化导致相关参数的变异，进而影响建筑能耗的变化是一个不争的事实，高度超过100米以上除太阳辐射可以认为基本不变以外，其它的气象参数都会发生很大的变化。而依据国内建筑节能的设计能力来看，大多数设计单位所掌握的用以优化建筑围护结构的建筑能耗模拟软件，都不能反映气象参数沿高度的变化规律，也不能够反映建筑围护结构沿高度变化的表面热交换能力的差别，这就势必无法准确地计算建筑物的能量消耗，更无从谈及科学合理地设计建筑物制冷、空调、配电等一系列设备系统。
2、建筑节能设计标准所能约束的节能技术还不能够完全适用于超高层建筑，在现行建筑节能设计标准中涉及到遮阳、通风等技术的规定，对超高层建筑无法适用，标准规定的建筑能耗的权衡判断方法也是基于建筑物全楼整体建模的一种评价方法，而受目前能耗模拟工具的计算能力所限，超高层建筑中的计算对象（如房间数量）规模远远超出了软件的计算能力。从根本上说，超高层建筑的节能设计问题，实质是一个在技术上超出了现行国家标准《公共建筑节能设计标准》所能控制的新技术问题，如果草率地执行现行标准，则工程设计的技术依据显然不足。
3、超高层建筑的节能设计仅仅局限于当前建筑节能50％的目标，不符合国家长远发展要求。应根据当地的技术经济能力，结合国家建筑节能中长期发展规划确定出工程的实际节能能目标（即节能率），只有以此为前提做出的节能设计才能体现行业进步，否则，如此重大工程，在投入使用后的不远将来，必然会面临国家节能规划目标的提高而沦为不节能建筑。
二、超高层建筑的节能设计措施
超高层建筑节能是个综合性的课题，从建筑设计角度讲，群体布局、单体设计、造构处理都是节能的关键。以下根据超高层建筑的特点谈谈节能设计策略。
1、自然通风
高层住宅与多层和低层住宅相比受到的遮挡少，随着层数增加风速更大，利用自然通风致凉具有先天的优势条件，因此如果达到65%的节能目标，高层住宅自然通风设计的节能作用显得十分重要。
（1）建筑布局的设计
建筑群的布局对自然通风的影响效果很大，但考虑到超高层建筑大多为单体建筑，所以在布局上更多考虑单体建筑的设计问题。单体建筑中户型的选择与合理设计对超高层建筑的通风影响甚大。对于单朝向户型，或者进深大、没有南北贯通的厅，实现穿堂风存在一定困难，可以通过对户型等进行局部调整，可起到一定的改善作用。但超高层建筑过高的风压会使建筑的门窗难于开启,给建筑室内的使用带来不便,而且不利于冬季保温。所以在超高层建筑布局设计中应综合考虑，通过合理门窗开启形式，具备一定的可调节性，可以加强不利条件下的通风效果。
（2）形成竖井空间
利用热压原理设置中庭来组织自然通风，而太高的中庭空间则会形成过大的热压,如不能有效控制,则会产生强烈的紊流,甚至在底层进气口产生令人不安的啸叫。在法兰克福商业银行的设计过程中,针对塔楼60层高度中庭空间的自然通风状况,福斯特及其合作者将每12层作为一个独立的单元，各自利用热压实现自然通风，取得良好的效果。
（3）玻璃幕墙围护结构
为了减少过高的风压和热压对高层建筑自然通风的不利影响,1990年英恩霍文在波恩电话大楼的设计中发展了双层玻璃幕墙,这一革命性的设想,在埃森RWE办公大楼得以实现。幕墙内外层玻璃间隔500mm,即形成可蓄热的空腔,提供了节能的可能性,又可以通过内层可开启的玻璃窗实现室内各层间的自然通风。由于外层的玻璃阻挡了高空的风力,人们第一次可以在高层建筑中打开窗户,让室外的新鲜空气流入室内。这一新异的构想使大楼基本上放弃了昂贵的机械空调,使自然通风率达到70%,节能30%。
2、天然采光
现代超高层写字楼中的建筑照明所消耗的电力占了总电力消耗的30%左右，而且相同照度的自然光比人工照明所产生的热量要小得多，可以减少调节室内热环境所消耗的能源。因此，采用天然采光解决照明是节能的有效途径之一。
3、超高层双层幕墙的节能技术
（1）节能原理
a)双层玻璃幕墙在夏季利用“烟囱效应”，通过自然通风换气，降低室内温度；在冬季能产生温室效应，提高保温效果，降低取暖能耗；
b)双层玻璃幕墙在夏季的阳光照射下，幕墙通道中的空气被加热，使空气自下而上地流动，从而带走通道中的热空气，达到降低房间温度的作用。同时，可以放下半透明卷帘，通过卷帘反射后除去大部分太阳辐射，降低房间温度，减少降温负荷，起到节约能源的目的；
c)在冬季，双层玻璃幕墙可关闭外层幕墙的通风口，这样幕墙内部的空气在阳光照射下温度升高，减少室内和室外的温度差，也减少了室内温度向外界传递，起到房间保温功效，降低房间取暖费用；
d)通过强化通风降温降低能耗。幕墙周边的温度往往要比气象观测温度高几度，对于每层隔断的双层玻璃幕墙，幕墙中的换气量更取决于风速和风向，而不是烟囱效应；在设计中应该将双层玻璃幕墙空间与通风口隔断防止夏季热风倒灌。
（2）节能效果
a)目前能耗的三大主要来源是建筑能耗、工业能耗、交通能耗，而建筑能耗约占总能耗的30%左右。从普通窗户中散失的能量一般为实体墙的5倍～6倍，传统的单层玻璃幕墙虽然在热工性能上比普通窗户有很大的提高，但它仍然是建筑能耗的一个薄弱环节；
b)双层幕墙的优点就充分体现于它的双层幕墙结构，在阳光照射、热辐射以及热传导等性能方
面都优于传统的单层玻璃幕墙。有关资料表明：双层幕墙与传统的单层玻璃幕墙的能源消耗相比，采暖时可节约能源42%～52%，制冷时可节约能源38%～60%。由此可见，双层幕墙具有非常优异的节能性能；
c)双层幕墙由于采用的是双层结构，而且有一层幕墙通常采用中空玻璃，其隔声效果也非常显著，可以大大改善相应的办公或者居住条件。此外双层幕墙通常采用无色玻璃，不仅可以减弱光反射，而且可以保证建筑物内外具有良好的通透性。
总之，超高层建筑是标志性极强的建筑，抓好超高层建筑的节能设计，是国家发展的基本国策之一，这一项目的发展将会极大带动国家和地方的建筑节能事业，促进全社会建筑节能的技术进步发展。
参考文献：
[1]李清.浅议建筑节能[J].商品与质量.2009(S1)