談超高層建筑精細(xì)化設(shè)計(jì)實(shí)踐

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摘要：超高層建筑因具備多種現(xiàn)代化建筑的優(yōu)勢(shì)，故其設(shè)計(jì)過程涉及內(nèi)容多且情況復(fù)雜。本文結(jié)合具體項(xiàng)目，從建筑專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)出發(fā)，充分考慮設(shè)計(jì)過程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，務(wù)求達(dá)到復(fù)合、統(tǒng)一、和諧的設(shè)計(jì)理念。借此分享設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以期對(duì)同類設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；精細(xì)化；復(fù)合；統(tǒng)一；和諧

1引言

作為現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，超高層建筑以其挺拔的造型和直插云霄的氣勢(shì)，逐漸成為高容積率地塊的必然之選。本文以150m左右超高層建筑的實(shí)操案例為例，探討超高層建筑的精細(xì)化設(shè)計(jì)實(shí)踐工作。

2工程概況

本項(xiàng)目位于杭州市蕭山區(qū)錢江世紀(jì)城內(nèi)，與錢江新城僅一江之隔。基地西臨錢江二路，北靠規(guī)劃支路，南依景觀河道，東側(cè)B-02-02地塊為兩棟商務(wù)辦公樓，周邊均為規(guī)劃中的特色產(chǎn)業(yè)區(qū)。項(xiàng)目交通便利，距離慶春隧道及地鐵2號(hào)線約300m。本項(xiàng)目定位為甲級(jí)5A寫字樓，建筑限高150m，總用地面積10694m2，地塊呈現(xiàn)出較為規(guī)整的長(zhǎng)方形，南面景觀河道有較高的景觀價(jià)值，西面、北面沿道路擁有較高的商業(yè)價(jià)值。

3建筑設(shè)計(jì)

3.1理念引領(lǐng)

通過對(duì)眾多制約因素的謹(jǐn)慎分析，有針對(duì)性地提出以下設(shè)計(jì)理念作為項(xiàng)目方案的切入點(diǎn)。

3.1.1復(fù)合：最有效的商務(wù)模式隨著商務(wù)模式的多元化發(fā)展，人們對(duì)于集辦公商業(yè)于一體的建筑提出了更高的要求。因此，必須在辦公與商業(yè)之間建立起一種相互依存、資源共享的能動(dòng)關(guān)系，從而形成一個(gè)多功能、高效率、復(fù)雜而統(tǒng)一的有機(jī)體。

3.1.2統(tǒng)一：塑造形神合一的城市標(biāo)志150m的高度已具備一定的標(biāo)示性，項(xiàng)目定位為甲級(jí)5A寫字樓，外形不宜過分追求夸張的表象，而應(yīng)注重體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)原則，故建筑外表面采用豎向連續(xù)構(gòu)件使得建筑體型愈加高聳，簡(jiǎn)潔的風(fēng)格在挺拔中洋溢著一種陽(yáng)剛向上的激情。

3.1.3和諧：城市與建筑的關(guān)系理想的建筑應(yīng)與城市保持融洽的從屬共生關(guān)系，要合理分析基地周邊環(huán)境、自然脈絡(luò)及人文優(yōu)勢(shì)，使得建筑的各項(xiàng)功能都能得到充分的利用和發(fā)揮。

3.2精細(xì)設(shè)計(jì)

3.2.1總平面設(shè)計(jì)地塊南面緊鄰40m水系和15m濱水綠化帶，有較好的景觀面和開闊的視野，與東側(cè)地塊的高層板樓距離較近，有一定的壓迫感，若要突出本項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)，勢(shì)必建超高層為最佳選擇。經(jīng)過多方案比較，設(shè)計(jì)方案確定由一個(gè)150m高的超高層主塔樓從豎向控制全局，主塔樓布置在地塊商業(yè)性較弱，但是環(huán)境較好的南側(cè)，臨近后解放河，設(shè)計(jì)中結(jié)合河岸綠地，打造出比實(shí)際用地大很多的辦公主入口和前廣場(chǎng)。項(xiàng)目的商業(yè)用房考慮沿主要道路以裙房形式布置，與道路交叉口緊密結(jié)合，底層商鋪依次排開，充分考慮小商業(yè)的入口便利及視線無干擾，二三層為餐飲娛樂大商業(yè)功能，在東側(cè)設(shè)計(jì)了單獨(dú)出入口，并配以兩部電梯。有效地解決了大商業(yè)需要把小商業(yè)及辦公的人流兼顧引入，又不互相產(chǎn)生干擾的問題。建筑整體向錢江二路緊靠，與B02-02號(hào)地塊之間形成一個(gè)中心景觀廣場(chǎng)，作為與相鄰地塊的空間分割，也兼顧了本地塊辦公與商業(yè)的功能獨(dú)立。

3.2.2地面建筑設(shè)計(jì)主塔樓首層為大堂、主次入口及部分物業(yè)用房。主入口處設(shè)計(jì)為三層通高，吊頂后尚有10m高度，充分彰顯出星級(jí)寫字樓對(duì)于大氣及品質(zhì)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。二、三層與裙房的商業(yè)空間緊密結(jié)合，經(jīng)濟(jì)效益得到最大的發(fā)揮。作為超高層寫字樓，標(biāo)準(zhǔn)層布局非常重要，本項(xiàng)目按業(yè)主要求每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層分為四個(gè)辦公單元，每個(gè)單元不少于400m2，設(shè)計(jì)中最大限度地減少走廊面積，得房率達(dá)到80.5%。核心筒設(shè)了八部客梯，高區(qū)、低區(qū)各四部，均為高速梯。另外，設(shè)計(jì)了兩部擺渡電梯直達(dá)地下三層，大大提高了豎向通行的效率同時(shí)節(jié)約了結(jié)構(gòu)成本。

3.2.3地下室設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)車數(shù)量按照杭州市蕭山區(qū)城市建設(shè)工程的機(jī)動(dòng)車停車位配建標(biāo)準(zhǔn)2012配置。本項(xiàng)目共設(shè)三層地下室，在綜合設(shè)計(jì)了人防的前提下，三層地下機(jī)動(dòng)車庫(kù)總面積23961m2，停車數(shù)量為633個(gè)，每車占用面積僅37.8m2，其中機(jī)械停車位（115個(gè)）只占用了1725m2，非常高效。

3.2.4場(chǎng)地交通設(shè)計(jì)交通流線組織高效，整個(gè)基地由4m寬消防車道結(jié)合鋪裝建筑物環(huán)通，車輛在基地出入口附近考慮道路雙向通行，需要到達(dá)辦公主樓南面的車輛則采用單相循環(huán)的模式進(jìn)入地塊內(nèi)部。廣場(chǎng)部分不僅對(duì)車輛形成了很好的停放條件，在基地內(nèi)外空間的過渡與商業(yè)辦公的功能分割上也起到很大的作用。

3.2.5建筑立面設(shè)計(jì)本項(xiàng)目建筑立面設(shè)計(jì)，緊扣時(shí)代特征，采用金屬鋁板、玻璃幕墻及少量石材的有機(jī)結(jié)合，采用橫向隱框?qū)ΣＡ粔M(jìn)行技術(shù)處理，豎向線條流暢簡(jiǎn)潔，很好地突出了主樓形體的利落與挺拔。設(shè)計(jì)中既注重形式的美感，又注重細(xì)部的推敲和材質(zhì)的精心選擇。強(qiáng)調(diào)光影、顏色、質(zhì)地等要素，與環(huán)境景觀相互映襯，使得項(xiàng)目建成后即為區(qū)域地標(biāo)。

4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本工程主樓36層，裙房3層，地下3層。主樓為型鋼混凝土框架—核心筒結(jié)構(gòu)，框架抗震等級(jí)為三級(jí)、核心筒抗震等級(jí)為二級(jí)。為了有效節(jié)約結(jié)構(gòu)建造成本，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，采取了如下優(yōu)化設(shè)計(jì)措施。

4.1優(yōu)化基礎(chǔ)形式

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，本工程采用φ700~1000mm鉆孔灌注樁，以圓礫層為樁基持力層。為提高鉆孔灌注樁的單樁承載力、減少沉渣的不利影響，故在樁底進(jìn)行了壓力注漿，使得承壓樁樁基承載力平均提高30%左右。另外，設(shè)計(jì)時(shí)充分驗(yàn)算了水浮力對(duì)樁基的有利作用，優(yōu)化減少了樁基數(shù)量。

4.2減少地下室埋深

1）總圖設(shè)計(jì)時(shí)考慮了土方平衡需求，盡可能地提高了正負(fù)零的絕對(duì)標(biāo)高。2）地下室地下二層和地下三層采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)頂板，降低地下室層高。3）地下室管線布置時(shí)采用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞測(cè)試，盡可能地壓縮管線布置高度，必要時(shí)在負(fù)一層結(jié)構(gòu)梁上預(yù)留管線洞口來達(dá)到降低地下室層高的目的。經(jīng)努力，三層地下室總埋深控制在了11.4m，有效節(jié)約了地下室建造成本。

4.3合理選用樓蓋體系

結(jié)構(gòu)樓蓋常規(guī)設(shè)計(jì)有：?jiǎn)蜗虬鍢巧w、雙向板樓蓋、空心樓蓋、無梁樓蓋、預(yù)應(yīng)力樓蓋，各種樓蓋在不同邊界條件下，具有不同的經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)已完成的樓蓋專項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性分析比較結(jié)果，選用最合理的樓蓋體系。減少剪力墻數(shù)量，優(yōu)化剪力墻配筋，在滿足建筑正常使用狀態(tài)的條件下，盡可能地減少剪力墻數(shù)量，既可以減少結(jié)構(gòu)自重，還可以節(jié)省鋼筋混凝土：剪力墻邊緣構(gòu)件的配筋率也是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一個(gè)重點(diǎn)，區(qū)分不同軸壓比，嚴(yán)格控制構(gòu)造配筋率，是提高剪力墻配筋經(jīng)濟(jì)性的有效手段。

4.4合理化樓板配筋方案

樓板配筋采用了雙向雙層拉通一部分，不足處另加的配筋方案，也可根據(jù)建設(shè)方的要求采用分離式配筋，采用高強(qiáng)鋼筋梁、墻、柱、板的主要受力筋及箍筋均可考慮采用HRB400鋼筋，尤其是墻邊緣構(gòu)件、柱、梁的箍筋，HRB400鋼防較傳統(tǒng)HR8300鋼筋經(jīng)濟(jì)性明顯勝出。有些梁截比較寬的梁，按常規(guī)設(shè)計(jì)，不能采用兩肢箍筋，就是采用四肢箍筋，但我們?cè)O(shè)計(jì)為三肢箍筋，即滿足了規(guī)范，又節(jié)省了成本。精心設(shè)計(jì)，精益求精結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的態(tài)度和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，根除“多放筋，少操心”設(shè)計(jì)態(tài)度，明確“按需配筋”的原則，嚴(yán)格控制合理的梁截面高寬比，合理控制梁、擋土墻等的配筋率，多比較、多計(jì)算、多畫圖。經(jīng)過一系列的優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)含鋼量控制在了68kg/m2，項(xiàng)目成本比預(yù)計(jì)節(jié)省了約6千萬元。

5結(jié)語(yǔ)

經(jīng)本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)實(shí)踐，我們得出了超高層建筑精細(xì)化設(shè)計(jì)的5個(gè)要點(diǎn)：1）總平面設(shè)計(jì)要合理，功能分區(qū)明確，交通流線順暢。2）建筑平面設(shè)計(jì)要緊湊，得房率高。3）建筑層高設(shè)計(jì)定量準(zhǔn)確。4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要技術(shù)先進(jìn)，選型正確，含鋼量低。5）設(shè)備設(shè)計(jì)要選型合理，管線綜合優(yōu)化到位。

作者：張一宏 孫楣 楊慧昕 單位：華匯工程設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司高級(jí)工程師