超高层写字楼楼核心筒研究

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1、超高层办公楼核心筒设计研究 垂直交通 水平交通 辅助空间 设备空间研究内容纲纲要要垂直交通垂直交通纲要1. 核心筒的竖向收进1.1按电梯分区逐区消减1.2核心筒整体缩小2. 电梯的竖向分区系统2.1电梯类别2.2电梯分区的优点2.3单区电梯系统2.4多区电梯系统2.5区中区电梯系统2.6电梯转换层的位置3. 电梯数量的计算4. 楼梯的设计4.1楼梯的作用4.2疏散楼梯的设计4.3楼梯位置与电梯的关系垂直交通垂直交通1.核心筒的竖向收进对于超高层的核心筒，几乎不可能是上从上到下一成不变的，核心筒基于以下原因在竖向会有变化：1. 随着电梯分区的变化而变化。基于电梯分区的缘故，超高层建筑的电梯井道越

2、往上就越少，核心筒截面自然产生变化。2. 随着竖向空间形态的变化而变化。3. 随着体形的变化而变化。垂直交通垂直交通1.核心筒的竖向收进当标准层处于低区时，电梯井道最多，处于中区时，低区的电梯井道及候梯厅就可以另作他用了，同样，到了高区时中区的电梯井道及候梯厅也可以腾出来了。随着标准层越来越小，核心筒平面也越来越小。1.1按电梯分区逐区消减香港中银大厦平面香港中银大厦平面垂直交通垂直交通1.核心筒的竖向收进由于体形的变化，有些建筑物越往上越小，核心筒按分区逐区消减当然也是可行的。但是容易造成核心筒各向刚度不均衡，引起偏心。应该设法使它能够以中心为基点整体缩小，就像剥了一层“年轮”，面积减少了但

3、依然是居中布置，各向刚度保持一致。1.2核心筒整体缩小东塔竖向分区示意图东塔竖向分区示意图l 每个分区的穿梭电梯（从基层直通中区、高区的电梯转换层）l 各分区的电梯l 各功能区独立的服务梯（部分兼消防电梯）l 观光厅或顶层餐厅的专用电梯l VIP电梯（根据需要设置）垂直交通垂直交通2.电梯的竖向分区系统2.1电梯类别垂直交通垂直交通2.电梯的竖向分区系统2.2电梯分区的优点1) 停站数减少，设备费降低；2) 电梯服务层站减少，运行时间缩短，电梯数量减少；3) 将人员流量大的部门设在低层，提高经济效益；4) 分区停站，使得高速电梯有效使用； 5) 低层区电梯机房上部或者高层区候梯厅下部的面积，可

4、另作他用，提高实用率。垂直交通垂直交通2.电梯的竖向分区系统2.3单区电梯系统适用于层数不多，建筑面积不大的高层建筑，不分区但可分为逐层停或者单双层停两种方式。对于超高层建筑来说，采用这种系统无疑是效率低下且投资巨大的，因此几乎没有超高层采用单区电梯系统的例子。垂直交通垂直交通2.电梯的竖向分区系统2.4多区电梯系统分区原则分区原则：1. 每约10层或十几层分作一区.；2. 低层区层数宜多些，高层区层数宜少些，建筑竖向空间布局时注意，把人多的空间布置在低层区，人多的空间布置在中高层区；3. 电梯的速度可随着分区所在部位的增高而加快，即高层区电梯比中低层区的快。根据分区数量的不同，可以分为以下几

5、种不同分区方式根据分区数量的不同，可以分为以下几种不同分区方式：垂直交通垂直交通2.电梯的竖向分区系统2.4多区电梯系统1. 高低二区电梯系统高低二区电梯系统 将建筑垂直方向分为高低二区，电梯分区服务，既安全、方便，又经济、快速。例如广州富力盈隆大厦；广东国际贸易大厦。垂直交通垂直交通2.电梯的竖向分区系统2.4多区电梯系统2.高中低三区电梯系统高中低三区电梯系统将建筑分为三区，高区电梯、中区电梯及低区电梯。不仅可用于规模较大的建筑.规模不大的建筑也可使用。如日本第一劝业银行大厦。 标准层约2700，三区电梯，每区8台，低层区1-13层，中层区14-23层，高层区24-32层。又如深圳国际贸易

6、中心大厦。 主体高50层，每层约1300，实际上也分成高中低三区。设有14台电梯.低层区6台，从地下室运行至22层；中层区6台，从22层到43层；高层区只设2台，44-50层。电梯速度逐区加快，由3.6m/s到6.0m/s。垂直交通垂直交通2.电梯的竖向分区系统2.4多区电梯系统3.低、中低、中高、高四区电梯系统低、中低、中高、高四区电梯系统当层数达到40层或以上时，宜分成4区，低区电梯、中低区电梯、中高区电梯及高区电梯。日本的世界贸易中心大厦。地上40层，总建筑面积153841，标准层面积2470，净有效面积1770，方形核心筒里布置四组电梯，服务于四个分区，电梯分区及各项指标如下表。垂直交

7、通垂直交通2.电梯的竖向分区系统2.4多区电梯系统4.低、中低、中中、中高、高五区电梯系统低、中低、中中、中高、高五区电梯系统当层数达到60层或更高时，采用五区电梯布局。为提高运载能力与效率，采用双层厢电梯或大容量单层厢电梯。如美国汉考克大厦。60层全部采用双层厢电梯，奇数层由首层出发，偶数层由夹层出发，首层与夹层之间有扶梯连接。五个分区的层次：1-16层、15-26层、25-36层、35-48层及47-60层。每区由一组电梯服务，最高一组电梯，是由首层快速到47层，再开始逐层停靠。垂直交通垂直交通2.电梯的竖向分区系统2.5区中区电梯系统 当建筑超过一定高度的时候，不断增加分区的数量，意味着

8、低层区的电梯井道越来越多，核心筒不断增大，实用率也越来越低。当低于一定数值的时候，继续采用多区的电梯系统，就显得不经济了。这种情况下，宜将建筑在竖向再分为将建筑在竖向再分为若干大区，大区之间以空中大堂连接，首层设有高速电梯直达空中大堂后，再以若干大区，大区之间以空中大堂连接，首层设有高速电梯直达空中大堂后，再以此为出发层到达目标层此为出发层到达目标层，从而加快了电梯运行速度，缩短电梯运行周期的同时，大大减少井道空间，提高实用率。这就是区中区电梯系统区中区电梯系统产生的原因及优势了。垂直交通垂直交通2.电梯的竖向分区系统2.5区中区电梯系统广州珠江新城的西塔共103层1-66层为办公区，67-1

9、03层为酒店区；酒店独立一个分区，办公区在办公区在31层和层和49层设了两个层设了两个空中大堂空中大堂作为电梯转换，把办公区分成高中低3个大区。其中办公低区又分为办公低区又分为3个小区，办公中区和高区各分个小区，办公中区和高区各分成成2个小区个小区。a.a. 空中大堂在避难空中大堂在避难/ /设备层之间设备层之间：l 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；l 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，很可能会突出走廊，迫使办公走廊净宽变窄，影响日常使用；l 若采用电梯机房与控制柜上下叠加的方式布置，除占用

10、更多标准层面积外，由于空间狭窄，日后维护不太方便；l 为实现换乘衔接，所需电梯井道数也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，需要占用三组电梯的井道面积。垂直交通垂直交通2.6 电梯转换层的位置（与避难层的关系）2.电梯的竖向分区系统b.b. 空中大堂在避难空中大堂在避难/ /设备层下面设备层下面：l 下一段的最后一组电梯机房和穿梭梯的机房可以安排在避难/设备层中，有足够的空间布置机房；l 上一段电梯的底坑仍会占用少量的标准层面积，且因无停靠要求的避难/设备层而增加了不必要的行程；l 井道数量也是N+1。垂直交通垂直交通2.6 电梯转

11、换层的位置（与避难层的关系）2.电梯的竖向分区系统c.c. 空中大堂在避难空中大堂在避难/ /设备层上面：设备层上面：l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在布置在避难/设备层中；l当避难/设备层的总高度大于或等于电梯顶层高度+机房高度+底坑高度时（当穿梭梯为双轿厢时，避难/设备层高度只需要大于等于电梯冲顶高度+机房高度（见图2.c2），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；l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，提高标准层使用率有很大帮助；l在这种情况下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

12、有更大的灵活性，可见这种空中大堂的位置是最为理想的。垂直交通垂直交通2.6 电梯转换层的位置（与避难层的关系）2.电梯的竖向分区系统垂直交通垂直交通3.电梯数量的计算垂直交通垂直交通4.楼梯1.作为下面几层，特别是二、三层的主要垂直交通工具；2.作为间层之间的交通；3.作为疏散通道。4.1楼梯的作用垂直交通垂直交通4.楼梯l 核心筒在每个防火分区通常需23部疏散楼梯及相应的防烟前室和正压送风系统；l 疏散楼梯前室面积是6，每1500要一个消防电梯，前室也是6，当两种前室合并时，其合用前室面积为10；l 这些疏散楼梯应较为均匀地布置在核心筒中，以创造有利的疏散条件；4.2疏散楼梯的设计垂直交通垂

13、直交通4.楼梯4.3楼梯位置与电梯的关系楼梯放在电梯对面 楼梯环绕电梯楼梯在电梯的背面或侧面 楼梯的休息平台与电梯厅相结合垂直交通垂直交通4.楼梯4.4楼梯间在避难层的设计 通向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，但人员均必须经避难层方能上下。其目的是当火灾发生时，强制性把人流先引向避难层，避免逃难时人们慌不择路，错过了避难层。因此，楼梯间在避难层就要经过转换，其做法有二其做法有二：垂直交通垂直交通4.楼梯4.4楼梯间在避难层的设计1) 同层错位。 在楼层平台处把上下通道间隔开来，使其必须先经过避难层区域方能上下。 2) 上下层断开。 楼梯到达避难层时，上下断开，把人流强制性

14、引向避难层，通过避难层的楼梯上下，最后才重新进入核体内的疏散楼梯间进行疏散。水平交通水平交通1.核心筒内各空间走道1.1电梯与电梯厅的基本组合形式1.走道式走道式 利用走道作为候梯空间，可节省平面交通面积，提高实用率；缺点是候梯厅被走道穿越，空间不完整。2.凹室式凹室式 电梯厅为袋型空间，相对比较完整。水平交通水平交通1.核心筒内各空间走道1.1电梯与电梯厅的基本组合形式3.组团式组团式 电梯数较多时，采用组团方式将多个电梯厅组合起来。水平交通水平交通1.核心筒内各空间走道1.1电梯与电梯厅的基本组合形式水平交通水平交通1.核心筒内各空间走道1.2 电梯组的排列方式1. “一一”字形字形 电梯

15、组一字排开，分为上下两排，各组群的候梯空间串联起来，形成建筑的内 走道，核心筒的各组成部分就沿着走道布置。 特点特点：核心筒把标准层一分为二，各电梯组群的电梯厅串联起来，形成内走道，走道的两端布置疏散楼梯间，整个交通组织清晰明了，非常简洁。水平交通水平交通1.核心筒内各空间走道1.2 电梯组的排列方式2. “二二”字形字形 四组电梯分为上下左右2行2列布置，核心筒形成“鱼骨”状的交通流线，核心筒各组成部分就依附于这个骨架布置。 特点特点：电梯组群分区明确、易于识别，疏散楼梯与消防电梯占角布置，均衡合理。水平交通水平交通1.核心筒内各空间走道1.2 电梯组的排列方式3. “L”字形字形 电梯组除

16、了上述两种平行式的布置方式外，还可以呈L型布置，两组电梯互相垂直。特点特点：电梯组群L型布置，电梯厅之间既相互独立，又联系方便，一个疏散单元位于“L”型内侧，另一个位于外侧，均衡布置，利于疏散。水平交通水平交通1.核心筒内各空间走道1.2 电梯组的排列方式4. “T”字形字形 电梯组呈“T”型布置，相当于两个“L”型的组合。平面左右对称，利于交通组织、设备布置以及结构布置。特点特点：电梯组群之间分区明确，但又联系方便，既分又合。疏散单元虽然集中在下方，但疏散口比较分散，不影响疏散距离的制约。水平交通水平交通1.核心筒内各空间走道1.2 电梯组的排列方式5. “十十”字形字形 电梯组呈“十”字布

17、置，核心筒内部形成“十”字的走道。平面中心对称，利于交通组织、设备布置以及结构布置。 特点特点：电梯组呈“十”字布置，各组群之间分区明确，但又联系方便，既分又合，疏散单元占角布置，中心对称，可使平面各点疏散距离均衡。水平交通水平交通1.核心筒内各空间走道1.2 电梯组的排列方式6. “Y”字形字形 核心筒中部为三角形空间.作为空调机房。而电梯组群垂直于三角形的三边.每边2组电梯.形成倒“Y”型布置 。 特点特点：电梯组群垂直核心筒外墙，交通组织直接明了，电梯共分为6组，其中两组为穿梭电梯，分别到达2个空中大堂，剩下4组为区间电梯。疏散单元占角布置，均衡合理。水平交通水平交通2.核心筒与外部空间

18、的位置关系1.中心筒式中心筒式 筒体位于平面的中心，围绕其四周围使用部分，使用部分占有最佳位置，采光、视线良好，交通路线短捷，筒体与平面的几何中心位置一致，有利于高层建筑的结构布置，是高层办公建筑采用最多的一种平面形式。水平交通水平交通2.核心筒与外部空间的位置关系2.分散筒式分散筒式 根据核心筒的个数，又分为单侧筒式、双侧筒式以及三侧筒式等等，他们共同的特点是筒体位于建筑的外侧，使用空间进深较大，可布置大空间景观办公室，底层大厅通透、宽敞，但是结构受力不太理想，需要加强中间区域框架的刚度。水平交通水平交通2.核心筒与外部空间的位置关系3.中长筒式中长筒式 筒体纵贯建筑的中部，两边可布置较大空

19、间的办公室，交通路线短捷，便于分组布置电梯。结构均衡规整，水平刚度大。水平交通水平交通2.核心筒与外部空间的位置关系4.外筒式外筒式 核心筒体布置在建筑的外部，用通道与建筑相连，特别有利于创造大面积、完整、开敞的办公空间。通常作为大公司的办公楼，独家使用，不利于出租型的多用户办公。为保证各使用部分满足疏散距离的要求，面积大的建筑需在多处设置疏散楼梯。水平交通水平交通2.核心筒与外部空间的位置关系5.中偏筒式中偏筒式 核心筒体位于建筑中部，紧靠外墙面，这种做法通常用于平面比较扁长的建筑，交通路线均匀、短捷。水平交通水平交通3.消防电梯的平面形式1.独立前室独立前室水平交通水平交通3.消防电梯的平

20、面形式2.前室前室+阳台阳台水平交通水平交通3.消防电梯的平面形式3.合用前室合用前室辅辅助空助空间间1.卫生间及茶水间1.1 面积要求l 标准层按每10 一个人估算，男卫生间按每40人一个蹲位计算，女卫生间每20人一个蹲位，每个蹲位大概5-6，从而推出公式： 男卫生间面积=标准层有效使用面积x（5-6）10 40 女卫生间面积=标准层有效使用面积x（5-6）10 20 残疾人卫生间面积=4-5 卫生间面积合计=5+3 x标准层有效面积/80 l 而茶水间设置与否则视乎办公楼的档次及使用者的要求，如果需要设置同时又在核心筒内，将算入核心筒的组成部分，其面积大小为10-20不等。辅辅助空助空间间

21、1.卫生间及茶水间1.2 平面设计原则卫生间及茶水间的设计有在核心筒固定一个方位布置的做法，以便管井对齐，方便走管。但是更多的做法是，灵活利用上下电梯分区的电梯厅或者电梯井道的位置，节省面积，提高实用率。茶水间一度被当作可有可无的空间，不受重视，但是随着观念的改变，人们对高品质的生活空间越来越看重。如果茶水间能有一个良好的眺望视野，再配上椅子、桌子和自动售货机等设施，它将成为一个非常舒适的休憩环境，为员工一天紧张的工作提供一个舒缓神经的好场所。辅辅助空助空间间1.卫生间及茶水间1.3 平面位置1.矩形平面矩形平面 卫生间、茶水间利用电梯上下分区节省下来的空间见缝插针，灵活布置。 辅辅助空助空间

22、间1.卫生间及茶水间1.3 平面位置2.圆形平面圆形平面 卫生间居中，上下位置不变，利于水管井布置，管井靠外围布置，利于走管。电梯上下分区后，多出的空间可作为茶水间、复印室等空间。辅辅助空助空间间1.卫生间及茶水间1.3 平面位置3.三角形平面三角形平面卫生间利用区间电梯的井道空间布置。 辅辅助空助空间间1.卫生间及茶水间1.3 平面位置4.梭形平面梭形平面梭形端部布置机房及卫生间，管井集中在电梯组两端以及机房附近，靠外围布置。电梯上下分区节省的空间用作会议室、茶水间、复印室等用途。 设备设备空空间间1.设备机房及管井1.1平面位置1.设备机房平面位置的确定设备机房平面位置的确定 超高层建筑分

23、层设置空调机房，已成为核心筒设计必须考虑的因素，因此考虑空调机房的位置对于核心筒设计来说也成为重要的一部分。其位置确定的原则主要是两点其位置确定的原则主要是两点：一是靠近负荷中心，均衡布置，以缩短空调管的长度，尽量避免空调管对楼层净高影响。二是尽量靠外墙布置，以便直接引入新风，省去新风竖井。设备设备空空间间1.设备机房及管井1.1平面位置2.管井平面布置原则管井平面布置原则 管井的位置应尽量靠近负荷中心，以利于走线和减少线路能量损耗，因此管井应靠核心筒外围布置。具体到每个管井，则略有不同：具体到每个管井，则略有不同：水管井应靠近用水单元分散布置，如卫生间、开水间以及空调机房等；电气间不管是否进

24、人检修，紧邻公共走道布置比较适宜，保证检修时不影响办公空间的使用；空调竖井则更需要沿核心筒外围布置，因其水平支管尺寸较大，为避免穿越剪力墙以及尽少影响吊顶高度，在剪力墙外侧布置最为理想。设备设备空空间间1.设备机房及管井1.2实例分析1. “一一”字形字形 主要的设备管井集中在中部，管线从管井引出后一分为二，有利于节省管线所占的空间，走道的端头分别布置了新风机房和茶水间，都能直接对外采光通风。新风机房无需新风竖井，茶水间有良好的景观视野，形成一个良好的休息环境。利用电梯上下分区节省的空间作为卫生间、会议室等功能，提高实用率。设备设备空空间间1.设备机房及管井1.2实例分析2. “二二”字形字形

25、 管井集中在核心筒中部，上下对齐，电气间空间完整，方便检修维护；利用电梯上下分区节省的空间作为新风机房、卫生间等功能，提高实用率。设备设备空空间间1.设备机房及管井1.2实例分析3. “L”字形字形 卫生间位置固定，有利管道上下对位，管井沿着核心筒外围布置，走管方便，避免穿越剪力墙，还不影响电梯厅净高，利用电梯上下分区节省的空间作为新风机房以及会议室等用途，提高实用率。设备设备空空间间1.设备机房及管井1.2实例分析4. “T”字形字形 管井及机房靠核心筒外围布置，管线不穿越剪力墙，走管方便，设备机房空间完整，面积宽松，利于检修及日后设备升级改造；卫生间利用上下区的电梯厅或者电梯井道的位置布置，节省空间，提高实用率。设备设备空空间间1.设备机房及管井1.2实例分析5. “十十”字形字形 空调机房共2个，把标准层分为内外两个负荷区域，系统合理，节能减排，设备机房空间完整，面积宽松，利于检修及日后设备升级改造；管井靠核心筒外围布置，管线不穿越剪力墙，走管方便，利用上下电梯分区的候梯厅或电梯井道空间，作为卫生间、茶水间及会议室等功能，节省面积，提高实用率。设备设备空空间间1.设备机房及管井1.2实例分析6. “Y”字形字形 核心筒中心为空调机房，空间完整，面积宽松，管井沿核心筒外围布置，管线不穿越剪力墙，走管方便，卫生间利用上下区的电梯厅或者电梯井道的位置布置.节省空间，提高实用率。