談超高層建筑精細化設計實踐

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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，故其設計過程涉及內容多且情況復雜。本文結合具體項目，從建筑專業(yè)和結構專業(yè)出發(fā)，充分考慮設計過程中的每一個細節(jié)，務求達到復合、統(tǒng)一、和諧的設計理念。借此分享設計經(jīng)驗，以期對同類設計提供參考。

關鍵詞：超高層建筑；精細化；復合；統(tǒng)一；和諧

1引言

作為現(xiàn)代工程技術發(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，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操案例為例，探討超高層建筑的精細化設計實踐工作。

2工程概況

本項目位于杭州市蕭山區(qū)錢江世紀城內，與錢江新城僅一江之隔?；匚髋R錢江二路，北靠規(guī)劃支路，南依景觀河道，東側B-02-02地塊為兩棟商務辦公樓，周邊均為規(guī)劃中的特色產(chǎn)業(yè)區(qū)。項目交通便利，距離慶春隧道及地鐵2號線約300m。本項目定位為甲級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)整的長方形，南面景觀河道有較高的景觀價值，西面、北面沿道路擁有較高的商業(yè)價值。

3建筑設計

3.1理念引領

通過對眾多制約因素的謹慎分析，有針對性地提出以下設計理念作為項目方案的切入點。

3.1.1復合：最有效的商務模式隨著商務模式的多元化發(fā)展，人們對于集辦公商業(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、資源共享的能動關系，從而形成一個多功能、高效率、復雜而統(tǒng)一的有機體。

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

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

3.2精細設計

3.2.1總平面設計地塊南面緊鄰40m水系和15m濱水綠化帶，有較好的景觀面和開闊的視野，與東側地塊的高層板樓距離較近，有一定的壓迫感，若要突出本項目的優(yōu)勢，勢必建超高層為最佳選擇。經(jīng)過多方案比較，設計方案確定由一個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，臨近后解放河，設計中結合河岸綠地，打造出比實際用地大很多的辦公主入口和前廣場。項目的商業(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，在東側設計了單獨出入口，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號地塊之間形成一個中心景觀廣場，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)的功能獨立。

3.2.2地面建筑設計主塔樓首層為大堂、主次入口及部分物業(yè)用房。主入口處設計為三層通高，吊頂后尚有10m高度，充分彰顯出星級寫字樓對于大氣及品質的高標準要求。二、三層與裙房的商業(yè)空間緊密結合，經(jīng)濟效益得到最大的發(fā)揮。作為超高層寫字樓，標準層布局非常重要，本項目按業(yè)主要求每個標準層分為四個辦公單元，每個單元不少于400m2，設計中最大限度地減少走廊面積，得房率達到80.5%。核心筒設了八部客梯，高區(qū)、低區(qū)各四部，均為高速梯。另外，設計了兩部擺渡電梯直達地下三層，大大提高了豎向通行的效率同時節(jié)約了結構成本。

3.2.3地下室設計機動車數(shù)量按照杭州市蕭山區(qū)城市建設工程的機動車停車位配建標準2012配置。本項目共設三層地下室，在綜合設計了人防的前提下，三層地下機動車庫總面積23961m2，停車數(shù)量為633個，每車占用面積僅37.8m2，其中機械停車位（115個）只占用了1725m2，非常高效。

3.2.4場地交通設計交通流線組織高效，整個基地由4m寬消防車道結合鋪裝建筑物環(huán)通，車輛在基地出入口附近考慮道路雙向通行，需要到達辦公主樓南面的車輛則采用單相循環(huán)的模式進入地塊內部。廣場部分不僅對車輛形成了很好的停放條件，在基地內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建筑立面設計本項目建筑立面設計，緊扣時代特征，采用金屬鋁板、玻璃幕墻及少量石材的有機結合，采用橫向隱框對玻璃幕墻進行技術處理，豎向線條流暢簡潔，很好地突出了主樓形體的利落與挺拔。設計中既注重形式的美感，又注重細部的推敲和材質的精心選擇。強調光影、顏色、質地等要素，與環(huán)境景觀相互映襯，使得項目建成后即為區(qū)域地標。

4結構設計

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—核心筒結構，框架抗震等級為三級、核心筒抗震等級為二級。為了有效節(jié)約結構建造成本，在結構設計時，結合本項目的實際情況，采取了如下優(yōu)化設計措施。

4.1優(yōu)化基礎形式

根據(jù)地質勘察資料，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，設計時充分驗算了水浮力對樁基的有利作用，優(yōu)化減少了樁基數(shù)量。

4.2減少地下室埋深

1）總圖設計時考慮了土方平衡需求，盡可能地提高了正負零的絕對標高。2）地下室地下二層和地下三層采用無梁樓蓋結構頂板，降低地下室層高。3）地下室管線布置時采用BIM技術進行碰撞測試，盡可能地壓縮管線布置高度，必要時在負一層結構梁上預留管線洞口來達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

結構樓蓋常規(guī)設計有：單向板樓蓋、雙向板樓蓋、空心樓蓋、無梁樓蓋、預應力樓蓋，各種樓蓋在不同邊界條件下，具有不同的經(jīng)濟性，根據(jù)已完成的樓蓋專項經(jīng)濟性分析比較結果，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，既可以減少結構自重，還可以節(jié)省鋼筋混凝土：剪力墻邊緣構件的配筋率也是結構優(yōu)化的一個重點，區(qū)分不同軸壓比，嚴格控制構造配筋率，是提高剪力墻配筋經(jīng)濟性的有效手段。

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)建設方的要求采用分離式配筋，采用高強鋼筋梁、墻、柱、板的主要受力筋及箍筋均可考慮采用HRB400鋼筋，尤其是墻邊緣構件、柱、梁的箍筋，HRB400鋼防較傳統(tǒng)HR8300鋼筋經(jīng)濟性明顯勝出。有些梁截比較寬的梁，按常規(guī)設計，不能采用兩肢箍筋，就是采用四肢箍筋，但我們設計為三肢箍筋，即滿足了規(guī)范，又節(jié)省了成本。精心設計，精益求精結構設計的態(tài)度和經(jīng)濟性密切相關，根除“多放筋，少操心”設計態(tài)度，明確“按需配筋”的原則，嚴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、多計算、多畫圖。經(jīng)過一系列的優(yōu)化設計，結構含鋼量控制在了68kg/m2，項目成本比預計節(jié)省了約6千萬元。

5結語

經(jīng)本項目的設計實踐，我們得出了超高層建筑精細化設計的5個要點：1）總平面設計要合理，功能分區(qū)明確，交通流線順暢。2）建筑平面設計要緊湊，得房率高。3）建筑層高設計定量準確。4）結構設計要技術先進，選型正確，含鋼量低。5）設備設計要選型合理，管線綜合優(yōu)化到位。

作者：張一宏 孫楣 楊慧昕 單位：華匯工程設計集團股份有限公司高級工程師