超高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)

與普通高度住宅相比，超高層住宅高度高，具有強烈的標志性和可識別性，住戶具有尊貴感；視線無遮擋，景觀視野開闊，高處濕度小，空氣質(zhì)量優(yōu)良，受干擾小。超高層住宅土地利用率高，能夠承載更多的居家。

1. 超高層住宅特點

超高層住宅體型巨大，功能復(fù)雜，存在著安全、內(nèi)部交通、能耗等多種問題，對建筑、結(jié)構(gòu)、消防、設(shè)備等設(shè)計工種要求高。建設(shè)和維護投資大，低區(qū)的實用率相對低，如果無此方面設(shè)計經(jīng)驗，容易造成不必要的浪費。

2. 中建國際在華潤“幸福里”項目上的一些經(jīng)驗

由三棟49層的超高層住宅所組成，總高度160米，總建筑面積為106000㎡，會所建筑面積1000㎡，底層架空面積為1375.5㎡,共有住戶768戶。  

A.超高層建筑經(jīng)驗

一座全面優(yōu)化的超高層住宅建筑是一座人類社會高科技水平的綜合匯集體，同時也是人類科技智慧結(jié)晶的全面展示！

a.  平面形式的選�。�

不宜凹凸過多，平面整齊，利于使用、結(jié)構(gòu)布局和節(jié)能，同時避免高區(qū)風煙囪效應(yīng)的影響，有效減少施工周期。

b.   與結(jié)構(gòu)密切配合：

結(jié)構(gòu)豎向體系和平面功能合理搭配，減少浪費空間、提高效率。戶型設(shè)計充分考慮梁柱的影響、規(guī)避和利用。

c.   核心筒設(shè)計：

多方案比較后仍采用中心布局形式，以減少公攤。垂直交通經(jīng)過計算布置四部電梯和一部剪刀樓梯。

d.   綜合考慮結(jié)構(gòu)層、設(shè)備以及超高層住宅空間使用等因素，層高為3.15米。

e.   戶內(nèi)采用高級材料精裝修。

f. 重視消防設(shè)計：消防設(shè)計是一個由建筑、設(shè)備及電氣等專業(yè)構(gòu)成的整體，專業(yè)間的密切配合及統(tǒng)籌安排十分重要。這些應(yīng)是保證超高層建筑安全的基本思路。新版《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》對超高層住宅明確規(guī)定：住宅戶內(nèi)不要求做噴淋設(shè)施，但保留火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，同時分戶門必須為甲級防火門，前室及風井加壓送風（都有別于普通高層住宅）。此外在平面設(shè)計中重點保證消防通道的便捷、預(yù)留足夠消防寬度 、消防登高面的暢通等。

g.  重視細節(jié)設(shè)計：落地窗外設(shè)計花池或挑板、減少超高層視線的畏懼感；運用雙層玻璃的立面外墻為最高檔的豪宅創(chuàng)造頂級的居住品質(zhì)，同時，這一設(shè)計既能滿足遮陽、節(jié)能又能調(diào)節(jié)氣流。內(nèi)凹陽臺能有效避免側(cè)向風的影響

h.  考慮超高層建筑后期維護費用較高，優(yōu)先考慮節(jié)省原則：采用高品質(zhì)優(yōu)良材料、延長使用年限；節(jié)能材料、節(jié)能工藝、節(jié)能設(shè)備廣泛運用；優(yōu)化建筑位置及朝向設(shè)計、優(yōu)化圍護結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計等方式來達到降低能耗的效果。

B.超高層結(jié)構(gòu)經(jīng)驗

1.  方案優(yōu)化

重視結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，在建筑方案初始階段，結(jié)構(gòu)工程師就與建筑師密切配合，確定合理的豎向構(gòu)件布置，最大限度發(fā)揮每個結(jié)構(gòu)構(gòu)件的效能，使結(jié)構(gòu)造價最低，這對于超高層結(jié)構(gòu)尤為重要。

2.  細節(jié)優(yōu)化

a. 方案優(yōu)化舉例：

對于超高層住宅，概念設(shè)計時重點關(guān)注如下幾點：

（1）束筒體系

（2）墻布置盡量均勻

（3）翼緣墻

（4）墻體橫向宜對齊

b. 細節(jié)優(yōu)化舉例：

（1）對小戶型情況下超高層地區(qū)得房率較低的改善辦法；大間距、高強混凝土。

（2）所有外墻均采用混凝土，不采用磚墻,防止?jié)B水。

（3）常規(guī)多高層住宅的優(yōu)化措施：準確的荷載、合理的結(jié)構(gòu)斷面、充分挖掘結(jié)構(gòu)構(gòu)件的潛力。

C.超高層給排水經(jīng)驗

a.   建筑特點

超高層建筑為建筑高度超過100m的高層建筑，具有高度高、人員密集、火災(zāi)危險性大、疏散困難、管道系統(tǒng)承壓要求高、消防車撲救困難的特點。

高規(guī)明確規(guī)定超高層建筑的消防以自救為主。

室內(nèi)消防設(shè)計應(yīng)該更多考慮消防的安全性。

b.   給水設(shè)計系統(tǒng)

結(jié)合不同建筑性質(zhì)，設(shè)置不同的供水方式。對于超高層住宅一般我們采用的供水方式是：中轉(zhuǎn)水箱 +變頻供水，這樣水質(zhì)較好。

c.   排水系統(tǒng)   

分為雨水系統(tǒng)與污水系統(tǒng)，塔樓的排水管材應(yīng)優(yōu)先考慮采用金屬管材或承壓給水管材要考慮消能措施排水設(shè)專用通氣立管。超高層建筑由于豎向高度高，管道垂直方向長度長，橫管與立管存在豎向偏移量，管道連接須采用柔性接口。地下室部分的排水一般靠集水井和潛污泵提升來解決。

d.   消防系統(tǒng)

方案一．臨時高壓系統(tǒng)

優(yōu)點：避難層占用面積小，平時管網(wǎng)系統(tǒng)承壓小，瞬時超壓時需考慮泄壓。

缺點：系統(tǒng)復(fù)雜，控制要求高，設(shè)備房面積大。

方案二．臨時高壓系統(tǒng)＋常高壓系統(tǒng)

優(yōu)點：系統(tǒng)簡單，設(shè)備房面積小，避難層占用面積小，高區(qū)可以由地下室轉(zhuǎn)輸泵配合，安全性高，管網(wǎng)壓力變化小。

缺點：系統(tǒng)常期處于高壓狀態(tài)，減壓閥使用較多。

e.臨時高壓系統(tǒng)

消火栓系統(tǒng)采用臨時高壓系統(tǒng),系統(tǒng)分3個區(qū)，水池和泵房均設(shè)在地下室，并聯(lián)分區(qū)。在消防車供水能力所到樓層每個區(qū)分別設(shè)置水泵接合器。

頂部考慮設(shè)置高位消防水箱及增壓穩(wěn)壓設(shè)備，以滿足火災(zāi)初期的水量及水壓要求

f.自噴系統(tǒng)

地上建筑按中危Ⅰ級設(shè)防，地下車庫按中危Ⅱ級設(shè)防。自噴系統(tǒng)按系統(tǒng)分區(qū)同消火栓系統(tǒng)自噴系統(tǒng)設(shè)報警閥、管道工作壓力不超過1.2MPa；技術(shù)層須設(shè)置報警閥.各區(qū)均設(shè)置水泵結(jié)合器，在消防車供水壓力范圍外的自噴系統(tǒng)水泵結(jié)合器通過設(shè)置與技術(shù)層的接力泵接力供水。

g.超高層住宅與普通住宅的區(qū)別

在于它可設(shè)置中間避難層，這可減小管網(wǎng)超壓的問題。如不設(shè)中間避難層生活給水由泵直接供最高層用水這樣就會造成管網(wǎng)長期超壓。在管材和配件承壓能力選型上要求很高，造價上相應(yīng)提高。

D.超高層空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)驗

1.設(shè)計理念

“以人為本、綠色環(huán)保、科技領(lǐng)先、節(jié)能降耗”的設(shè)計理念。建設(shè)綠色健康、節(jié)能、高科技的會呼吸式建筑。通過合適的系統(tǒng)設(shè)計和節(jié)能手段，提高能量的利用效率。為人群提供舒適的室內(nèi)環(huán)境和良好的室內(nèi)空氣品質(zhì)。綜合壽命周期最長，運行費用最小。

2.空調(diào)系統(tǒng)選擇及設(shè)計

我們建議：選用多聯(lián)機加熱回收的空調(diào)方案：

雖然建安造價會略有提高，但真正體現(xiàn)了健康綠色的社會理念，在運行的過程中，可以使用戶在空調(diào)制冷的同時獲得免費的生活熱水，大幅降低用戶的使用費用。為建筑評綠色建筑或者進行LEED綠色認證打下基礎(chǔ)。

變制冷劑流量熱回收多聯(lián)機系統(tǒng)

優(yōu)點：控制簡單，運行費用低；無電磁輻射；室外機只有一臺，建筑立面效果容易保證。在空調(diào)制冷的同時獲得 免費的衛(wèi)生熱水.

缺點：初投資較高；送風溫度低，室內(nèi)溫度場不均勻，舒適感差。造價：550～650元/m2

3.住宅公用排油煙道的正確設(shè)置

影響住宅特別對超高層住宅公用排油煙道正常使用的因素主要有：設(shè)置位置不合適、煙道形式不理想、煙道面積不正確等。

3.1避免油煙飛起進入建筑動力陰影區(qū)內(nèi)。

3.2選用正確的排煙道形式

經(jīng)過多方案比較我們在華潤超高層住宅中選用單風道的形式，風道面積0.6平方米。

為防止油煙倒灌，在每戶接入主煙道處加設(shè)了電動閥門，電動閥門與油煙機同時啟閉。

4.中央機械式通風系統(tǒng)（房屋呼吸系統(tǒng) ）

不間斷地給住宅帶來充足的、有質(zhì)量的新鮮空氣；能有效排除室內(nèi)各種污染的氣體；防止物品發(fā)霉；符合建筑節(jié)能規(guī)范；具有高可靠性、低能耗、低噪音的特點。造價：30～35元/m2

5.建議

本工程在設(shè)計時按照《綠色建筑評價標準》 GB/T50378-2006或美國綠色建筑協(xié)會（USGBC）編寫的《能源與環(huán)境設(shè)計先導(dǎo)》 LEED進行設(shè)計，作為工程一個亮點，以體現(xiàn)工程的高品質(zhì)。

E.超高層電氣設(shè)計經(jīng)驗

1.電氣系統(tǒng)選擇及設(shè)計

住宅用變壓器按照塔樓分別設(shè)置，直接放置在塔樓下邊的設(shè)備房。讓用電負荷處在中心位置，大大節(jié)約由于傳輸所造成的電能的損耗。

優(yōu)點：大大節(jié)約由于線路傳輸?shù)膿p耗，也節(jié)省了電纜的長度。

缺點：每臺變壓器均需要運行，在入住率不高的情況下由于變壓器自身的損耗不夠靈活。

2.照明燈具、光源選擇及智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用

在公共區(qū)域配合裝修公司設(shè)計要求嚴格按照照明功率密度進行照明設(shè)計，合理選用高效率的燈具和光源，改變以往室內(nèi)設(shè)計師選用白熾燈和鹵素燈進行設(shè)計不利于節(jié)能的思路。在公共區(qū)域如車庫和公共走道采用智能照明控制系統(tǒng)，減少人員管理造成的混亂和浪費，提升住區(qū)檔次。

優(yōu)點：合理選擇燈具和光源以及采用智能照明控制系統(tǒng)對實際運行成本大大節(jié)約,而且可以提升住區(qū)品質(zhì)。

缺點：智能照明控制系統(tǒng)初始成本略高。

F.超高層智能化設(shè)計經(jīng)驗

智能化系統(tǒng)在安全預(yù)警及人員疏散方面起到的獨特作用，以及相比常規(guī)建筑而言，超高層建筑的智能化系統(tǒng)設(shè)計具有特殊性。超高層建筑的智能化弱電系統(tǒng)中火災(zāi)自動報警及聯(lián)動控制、綜合安防、廣播系統(tǒng)與公共安全最直接相關(guān)。

超高層建筑的高度特點是帶來消防弱電系統(tǒng)設(shè)計特點的根本原因�，F(xiàn)實的看，機動消防車輛的消防能力不可能跟上超高層建筑的發(fā)展，因此，超高層建筑的消防設(shè)計應(yīng)立足于建筑內(nèi)部的消防系統(tǒng)建設(shè)，在智能化的旗幟下，努力完善火災(zāi)探測、報警、撲救等自動功能，將火險消滅在萌芽狀態(tài)。

在一般建筑中可通融的問題在超高層中是應(yīng)嚴格執(zhí)行規(guī)定的。超高層消防從嚴把握的一個體現(xiàn)是消防措施齊全，手段多樣，互為補充。對火災(zāi)報警系統(tǒng)外部而言，智能化的含義主要指系統(tǒng)聯(lián)動。超高層建筑一般為重要建筑，其政治、經(jīng)濟價值巨大，如果滅火不及時，損失將是慘重的。因此，采用系統(tǒng)聯(lián)動方式，就成為爭取火災(zāi)前期時間和主動權(quán)的有效手段。

一、火災(zāi)自動報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)

(1)超高層建筑火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)從提高火災(zāi)報警系統(tǒng)的智能化和可靠性這兩方面入手。

1 提高火災(zāi)報警系統(tǒng)智能化程度

1）對火災(zāi)報警系統(tǒng)內(nèi)部而言，超高層建筑一般采用全智能火災(zāi)報警系統(tǒng)。鑒于超高層建筑體量大和面積多，其使用面積的分割具有較大的不確定性，因此為了適應(yīng)房間形狀、面積和使用性質(zhì)的變化，每條報警回路應(yīng)留出30％左右的探測器數(shù)量裕量。

2）對火災(zāi)報警系統(tǒng)外部而言，智能化的含義主要指系統(tǒng)聯(lián)動。消防系統(tǒng)是一個由建筑、設(shè)備及電氣等專業(yè)構(gòu)成的整體，專業(yè)間的密切配合及統(tǒng)籌安排十分重要。采用系統(tǒng)聯(lián)動方式，就成為爭取火災(zāi)前期時間和主動權(quán)的有效手段。

提高火災(zāi)報警系統(tǒng)可靠性的措施有：

A）采用控制中心報警系統(tǒng)；

B）系統(tǒng)具有完善的自檢功能；

C）關(guān)鍵部件冗余可采用具有雙主機熱備份的系統(tǒng)等；

D）報警回路采用環(huán)形總線；

E）探測器與模塊分開回路設(shè)置，每15~20個探測器設(shè)1個短路隔離模塊。

當火災(zāi)報警系統(tǒng)與保安監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，在火災(zāi)之初，火場的攝像機可將現(xiàn)場畫面迅速傳至中央控制室，通過實景畫面，值班人員可以立即確認是火災(zāi)還是探測器誤報，從而馬上采取廣播、排煙、正壓送風、啟動消防泵、噴淋、向消防局119臺報警、降客梯、切換消防電源等一系列應(yīng)急措施。

當火災(zāi)報警系統(tǒng)與車庫管理系統(tǒng)聯(lián)動，一旦發(fā)現(xiàn)火情，便可聲光報警，強制抬起進出口欄桿，使車輛盡快逃出車庫。另外火災(zāi)報警系統(tǒng)還可與樓控、廣播音響和門禁系統(tǒng)等聯(lián)動。只要這些措施可靠得力，超高層建筑的火災(zāi)便可被消滅在萌芽狀態(tài)，將損失減至最小

2  提高聯(lián)動控制系統(tǒng)的可靠性

提高聯(lián)動控制系統(tǒng)的可靠性的措施有：

1）對于重要的滅火和防排煙設(shè)施，應(yīng)考慮多種、多地聯(lián)動和手動控制方式，以增加被控設(shè)備的可靠動作。盡量采用多線制的手動控制柜，并處理好接口問題；

2）合理設(shè)計各類管線的走向、敷設(shè)方式和敷設(shè)場所，采取必要的防火措施，避開可能對線路造成損壞的熱源，確保消防電氣線路處于安全環(huán)境中；

3）與建筑專業(yè)協(xié)調(diào)，合理確定消防控制中心的位置，以使其盡量靠近弱電管道井，使消防電氣管線以最短距離匯入弱電管道井；

二、廣播系統(tǒng)（早期預(yù)警語音疏散系統(tǒng)）

緊急廣播系統(tǒng)能夠及時通知火災(zāi)建筑物內(nèi)人員發(fā)生火災(zāi)的位置,應(yīng)當朝哪個方向疏散。但普通緊急廣播系統(tǒng)存在信息單一、不能同時對不同區(qū)域播放不同內(nèi)容和智能化程度低等缺點。針對超高層建筑的更具智能的早期預(yù)警語音疏散系統(tǒng)應(yīng)運而生。該系統(tǒng)對于超高層建筑來說是至關(guān)重要的

三、安全技術(shù)防范系統(tǒng)

3.1 車庫入口安檢系統(tǒng)

3.2 人員安檢和訪客管理系統(tǒng)

3.3 特殊場所的安防末端設(shè)備的設(shè)置

1）強電和弱電豎井、各消防相關(guān)設(shè)備房、直飲水間和開水間、新風機房、生活水機房、給中庭送風的風機房和空調(diào)機房、變配電室、發(fā)電機房和鍋爐房等重要機房、、、加裝門禁。

2）衛(wèi)生間是視頻監(jiān)控的盲點，安防的薄弱環(huán)節(jié)。建議在衛(wèi)生間門外走廊安裝攝像機，衛(wèi)生間內(nèi)安裝報警按鈕和傳聲器。

3）停車場是安全事故的多發(fā)地區(qū)，應(yīng)加強停車場的管理，不但對車道監(jiān)控，還應(yīng)對車位進行監(jiān)控。

4）疏散樓梯設(shè)置攝像機和傳聲器，以便對突發(fā)事件時的疏散人流進行觀察，獲取現(xiàn)場情況。

3.4 加強消防控制室的安全

總結(jié)：

超高層建筑的智能化系統(tǒng)的設(shè)計，不但要考慮到建筑物及業(yè)主的復(fù)雜的功能需求，使其具備可靠性、先進性及擴展性；還應(yīng)當站在城市安全的高度，充分考慮超高層建筑有可能面臨的來自方方面面的威脅，提供有效的解決方案 。