超高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
與普通高度住宅相比，超高層住宅高度高，具有強(qiáng)烈的標(biāo)志性和可識(shí)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(diǎn)
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(duì)建筑、結(jié)構(gòu)、消防、設(shè)備等設(shè)計(jì)工種要求高。建設(shè)和維護(hù)投資大，低區(qū)的實(shí)用率相對(duì)低，如果無此方面設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，容易造成不必要的浪費(fèi)。
2. 中建國際在華潤“幸福里”項(xiàng)目上的一些經(jīng)驗(yàn)
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(huì)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(yàn)
一座全面優(yōu)化的超高層住宅建筑是一座人類社會(huì)高科技水平的綜合匯集體，同時(shí)也是人類科技智慧結(jié)晶的全面展示！
a. 平面形式的選取：
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(shí)避免高區(qū)風(fēng)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(fèi)空間、提高效率。戶型設(shè)計(jì)充分考慮梁柱的影響、規(guī)避和利用。
c. 核心筒設(shè)計(jì)：
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(jì)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(jí)材料精裝修。
f. 重視消防設(shè)計(jì)：消防設(shè)計(jì)是一個(gè)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(jì)防火規(guī)范》對(duì)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(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，同時(shí)分戶門必須為甲級(jí)防火門，前室及風(fēng)井加壓送風(fēng)（都有別于普通高層住宅）。此外在平面設(shè)計(jì)中重點(diǎn)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(xì)節(jié)設(shè)計(jì)：落地窗外設(shè)計(jì)花池或挑板、減少超高層視線的畏懼感；運(yùn)用雙層玻璃的立面外墻為最高檔的豪宅創(chuàng)造頂級(jí)的居住品質(zhì)，同時(shí)，這一設(shè)計(jì)既能滿足遮陽、節(jié)能又能調(diào)節(jié)氣流。內(nèi)凹陽臺(tái)能有效避免側(cè)向風(fēng)的影響
h. 考慮超高層建筑后期維護(hù)費(fèi)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(yùn)用；優(yōu)化建筑位置及朝向設(shè)計(jì)、優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計(jì)等方式來達(dá)到降低能耗的效果。
b.超高層結(jié)構(gòu)經(jīng)驗(yàn)
1. 方案優(yōu)化
重視結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，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(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的效能，使結(jié)構(gòu)造價(jià)最低，這對(duì)于超高層結(jié)構(gòu)尤為重要。
2. 細(xì)節(jié)優(yōu)化
a. 方案優(yōu)化舉例：
對(duì)于超高層住宅，概念設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)關(guān)注如下幾點(diǎn)：
（1）束筒體系
（2）墻布置盡量均勻
（3）翼緣墻
（4）墻體橫向宜對(duì)齊
b. 細(xì)節(jié)優(yōu)化舉例：
（1）對(duì)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(qiáng)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(zhǔn)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(yàn)
a. 建筑特點(diǎn)
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(xiǎn)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(diǎn)。
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(jì)應(yīng)該更多考慮消防的安全性。
b. 給水設(shè)計(jì)系統(tǒng)
結(jié)合不同建筑性質(zhì)，設(shè)置不同的供水方式。對(duì)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(shí)高壓系統(tǒng)
優(yōu)點(diǎn)：避難層占用面積小，平時(shí)管網(wǎng)系統(tǒng)承壓小，瞬時(shí)超壓時(shí)需考慮泄壓。
缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜，控制要求高，設(shè)備房面積大。
方案二．臨時(shí)高壓系統(tǒng)＋常高壓系統(tǒng)
優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：系統(tǒng)常期處于高壓狀態(tài)，減壓閥使用較多。
e.臨時(shí)高壓系統(tǒng)
消火栓系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓系統(tǒng),系統(tǒng)分3個(gè)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(gè)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(jí)設(shè)防，地下車庫按中危ⅱ級(jí)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(bào)警閥、管道工作壓力不超過1.2mpa；技術(shù)層須設(shè)置報(bào)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(huì)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(jià)上相應(yīng)提高。
d.超高層空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)
1.設(shè)計(jì)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(jì)理念。建設(shè)綠色健康、節(jié)能、高科技的會(huì)呼吸式建筑。通過合適的系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(yùn)行費(fèi)用最小。
2.空調(diào)系統(tǒng)選擇及設(shè)計(jì)
我們建議：選用多聯(lián)機(jī)加熱回收的空調(diào)方案：
雖然建安造價(jià)會(huì)略有提高，但真正體現(xiàn)了健康綠色的社會(huì)理念，在運(yùn)行的過程中，可以使用戶在空調(diào)制冷的同時(shí)獲得免費(fèi)的生活熱水，大幅降低用戶的使用費(fèi)用。為建筑評(píng)綠色建筑或者進(jìn)行l(wèi)eed綠色認(rèn)證打下基礎(chǔ)。
變制冷劑流量熱回收多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)
優(yōu)點(diǎn)：控制簡單，運(yùn)行費(fèi)用低；無電磁輻射；室外機(jī)只有一臺(tái)，建筑立面效果容易保證。在空調(diào)制冷的同時(shí)獲得 免費(fèi)的衛(wèi)生熱水.
缺點(diǎn)：初投資較高；送風(fēng)溫度低，室內(nèi)溫度場不均勻，舒適感差。造價(jià)：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(duì)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(jìn)入建筑動(dòng)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?cè)谌A潤超高層住宅中選用單風(fēng)道的形式，風(fēng)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(dòng)閥門，電動(dòng)閥門與油煙機(jī)同時(shí)啟閉。
4.中央機(jī)械式通風(fēng)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(diǎn)。造價(jià)：30～35元/m2
5.建議
本工程在設(shè)計(jì)時(shí)按照《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》 gb/t50378-2006或美國綠色建筑協(xié)會(huì)（usgbc）編寫的《能源與環(huán)境設(shè)計(jì)先導(dǎo)》 leed進(jìn)行設(shè)計(jì)，作為工程一個(gè)亮點(diǎn)，以體現(xiàn)工程的高品質(zhì)。
e.超高層電氣設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)
1.電氣系統(tǒng)選擇及設(shè)計(jì)
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(fù)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(diǎn)：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(diǎn)：每臺(tái)變壓器均需要運(yùn)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(jì)要求嚴(yán)格按照照明功率密度進(jìn)行照明設(shè)計(jì)，合理選用高效率的燈具和光源，改變以往室內(nèi)設(shè)計(jì)師選用白熾燈和鹵素?zé)暨M(jìn)行設(shè)計(jì)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(fèi)，提升住區(qū)檔次。
優(yōu)點(diǎn)：合理選擇燈具和光源以及采用智能照明控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)際運(yùn)行成本大大節(jié)約,而且可以提升住區(qū)品質(zhì)。
缺點(diǎn)：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(jì)經(jīng)驗(yàn)
智能化系統(tǒng)在安全預(yù)警及人員疏散方面起到的獨(dú)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(jì)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(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)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(diǎn)是帶來消防弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)的根本原因?，F(xiàn)實(shí)的看，機(jī)動(dòng)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(jì)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(bào)警、撲救等自動(dòng)功能，將火險(xiǎn)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(yán)格執(zhí)行規(guī)定的。超高層消防從嚴(yán)把握的一個(gè)體現(xiàn)是消防措施齊全，手段多樣，互為補(bǔ)充。對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)外部而言，智能化的含義主要指系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。超高層建筑一般為重要建筑，其政治、經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大，如果滅火不及時(shí)，損失將是慘重的。因此，采用系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)方式，就成為爭取火災(zāi)前期時(shí)間和主動(dòng)權(quán)的有效手段。
一、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)
(1)超高層建筑火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)從提高火災(zāi)報(bào)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(bào)警系統(tǒng)智能化程度
1）對(duì)火災(zāi)報(bào)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(bào)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(bào)警回路應(yīng)留出30％左右的探測器數(shù)量裕量。
2）對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)外部而言，智能化的含義主要指系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。消防系統(tǒng)是一個(gè)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(dòng)方式，就成為爭取火災(zāi)前期時(shí)間和主動(dòng)權(quán)的有效手段。
提高火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可靠性的措施有：
a）采用控制中心報(bào)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(jī)熱備份的系統(tǒng)等；
d）報(bào)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(gè)探測器設(shè)1個(gè)短路隔離模塊。
當(dāng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與保安監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，在火災(zāi)之初，火場的攝像機(jī)可將現(xiàn)場畫面迅速傳至中央控制室，通過實(shí)景畫面，值班人員可以立即確認(rèn)是火災(zāi)還是探測器誤報(bào)，從而馬上采取廣播、排煙、正壓送風(fēng)、啟動(dòng)消防泵、噴淋、向消防局119臺(tái)報(bào)警、降客梯、切換消防電源等一系列應(yīng)急措施。
當(dāng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與車庫管理系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，一旦發(fā)現(xiàn)火情，便可聲光報(bào)警，強(qiáng)制抬起進(jìn)出口欄桿，使車輛盡快逃出車庫。另外火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)還可與樓控、廣播音響和門禁系統(tǒng)等聯(lián)動(dòng)。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(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性
提高聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性的措施有：
1）對(duì)于重要的滅火和防排煙設(shè)施，應(yīng)考慮多種、多地聯(lián)動(dòng)和手動(dòng)控制方式，以增加被控設(shè)備的可靠動(dòng)作。盡量采用多線制的手動(dòng)控制柜，并處理好接口問題；
2）合理設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)通知火災(zāi)建筑物內(nèi)人員發(fā)生火災(zāi)的位置,應(yīng)當(dāng)朝哪個(gè)方向疏散。但普通緊急廣播系統(tǒng)存在信息單一、不能同時(shí)對(duì)不同區(qū)域播放不同內(nèi)容和智能化程度低等缺點(diǎn)。針對(duì)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(yùn)而生。該系統(tǒng)對(duì)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(qiáng)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(fēng)機(jī)房、生活水機(jī)房、給中庭送風(fēng)的風(fēng)機(jī)房和空調(diào)機(jī)房、變配電室、發(fā)電機(jī)房和鍋爐房等重要機(jī)房、、、加裝門禁。
2）衛(wèi)生間是視頻監(jiān)控的盲點(diǎn)，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(jī)，衛(wèi)生間內(nèi)安裝報(bào)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(qiáng)停車場的管理，不但對(duì)車道監(jiān)控，還應(yīng)對(duì)車位進(jìn)行監(jiān)控。
4）疏散樓梯設(shè)置攝像機(jī)和傳聲器，以便對(duì)突發(fā)事件時(shí)的疏散人流進(jìn)行觀察，獲取現(xiàn)場情況。
3.4 加強(qiáng)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(jì)，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(jìn)性及擴(kuò)展性；還應(yīng)當(dāng)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 。