摘要：核心筒是超高层建筑中最为重要的部分，其竖向交通及结构支撑、能源设备输送等一系列支持建筑物正常运行的功能都需在核心筒内实现。通常而言，核心筒主要是指建筑中央部分（由于地块或朝向等特殊原因，少数建筑的核心筒位于建筑物侧边），其分别由电梯井道、设备用房、卫生间、楼梯等组成，并与超高层建筑外围框架组成外框内筒结构。其由钢筋混凝土浇筑，因此核心筒结构对于超高层建筑的总体受力非常有利，且能发挥其良好的抗震性。目前，已形成完善的结构体系，其在超高层写字楼设计中广泛得到应用。
关键词：超高层；写字楼；核心筒；设计
前言：
超高层写字楼核心筒设计中，首要问题是竖向交通，不但要确保写字楼人流与日常办公所需各类物资竖向运输顺畅，还需在紧急情况下成为人群的避难通道。且要尽可能在设计中对核心筒面积进行有效控制，以提高建筑平面综合利用率。通常超高层建筑核心筒由电梯分区、结构构件、机电设备、消防疏散及公共卫生间模块等组成，在设计时需全面分析，重点处理好超高层写字楼电梯分区组合及转换问题。
1.超高层写字楼核心筒总体布设
在超高层建筑总体结构设计中，核心筒设计至关重要，其不仅与整个建筑物的科学运行密切相关，且与建筑标准层的使用率紧密联系。本文就结合我国某地写字楼核心筒设计相关要点进行阐述。
该超高层写字楼建筑总高度为300m，在具体设计中，结合写字楼实际营运特点与需求，标准层形式可分为异型、分塔式及板式三类，而相对应的核心筒布设形式也有多核及单核、双核三种不同类型。核心筒在布设时，要遵循以下设计原则[1]：
（1）确保写字楼竖向交通便捷；
（2）在保证写字楼具有相对灵活及完整使用空间的前提下，尽可能减少公摊；
（3）写字楼核心筒设计要满足建筑消防与安全疏散需求；
（4）核心筒布设要与整个写字楼建筑整体结构相协调。
总之，因不同超高层写字楼具体结构设计情况不同，因此核心筒设计侧重点也有所区别。本文着重就某地超高层写字楼楼为例，对单核设计要点进行阐述，如下为核心筒总体布设示意图：
图1：写字楼标准层核心筒内交通面积示意图.png)
2.超高层写字楼电梯竖向组织结构设计
一般而言，超高层写字楼电梯运输效率高低与写字楼内人员分布密度及电梯层数、电梯类型和数量相关。因此，结合上述相关因素，本文认为电梯在150m左右范围内运行最为高效。对于高度超过150m的超高层写字楼而言，在电体竖向结构设计中，要通过分段式运行或空中大堂复合电梯分段运行模式进行结构设计，而本工程主要选用前一种方式。
另外，按照设计要求，建筑高度超过100m需设计避难层，且首层至避难层及两避难层之间不宜超过15层；本写字楼层高为65层，总高度约300m，因此需设六个避难层。因电梯在避难层中的位置不需停靠，因此电梯分段结合避难层可分为六段，确保了每个区域电梯服务层层数均衡。在对核心筒进行设计时，在该建筑5、16、27、38、49及53层分别设置六个避难层，塔高300米，65层。首层为办公及公寓大堂，层高15米。2~4层为交易楼层，层高6米。5~48层均为办公，层高4.5米，由5层、16层、27层、38层及49层设置的层高5米避难层划分为4个区。50~52层为办公会议楼层，层高4.5米。53层设置公寓避难层，层高5米。54层~65层为公寓楼层，层高3.6米。
除此之外，因该超高层写字楼内各区间电梯实际停靠层数存在差异，因此井道竖向位置也各不相同，故低、中区电梯和中高区、高区电梯分别从门厅及空中大堂乘坐，门厅和空中大堂通过空中穿梭梯串联。为了提高整个建筑平面的使用效率及尽可能减少井道数量，该超高层建筑物的低、中和中高区共用电梯井道。
3.超高层写字楼电梯平面组织结构设计
电梯平面组织可分为布局紧凑的“一字型”、适应性强的“十字型”、稳定性好的“井字型”和便于有效转换的“混合型”几种类型。该写字楼电梯平面组织设计采用“混合式”。为了使低、中、中高及高区人员分流，空中穿梭梯及各区间电梯通过“一字型”结构布设；因空中穿梭梯仅到达29层，行程较短，因此将其置于核心筒外侧，便于30层之上的空间合理转化为有效利用面积。地库电梯及消防电梯则与疏散电梯共用电梯厅，形成合用前室。另外，为了节省建筑空间面积，电梯厅只从两个方向开口设计标准层走道呈“工字型”结构布设。
4.超高层写字楼疏散和消防安全设计
本超高层写字楼核心筒还需科学设计疏散梯及消防电梯。疏散梯平面设计要遵循“若即若离”原则[2]，为了共用加压送风井道以节省面积，尽可能相邻设置疏散梯平面，且两安全出口间有效距离应在5m以上，确保建筑平面各个不同方向疏散距离均衡。具体设计时，要结合上述要点，将两部相邻疏散楼梯设于核心筒内，通过防火墙隔离；两楼梯前室开口方向不同，则分别开向核心筒两侧走道，既可兼顾两侧走道人员疏散，也可使加压送风井道共用；但垂直方向上的疏散梯要保持连续，避难层疏散楼梯除了通过避难层上下外，其余位置不得转换。在设计过程中，疏散楼梯应在同层避难层实现同层错位；本写字楼设计时在梯井处封墙，同时分设楼梯前室，保证人流可从避难层上下。
5.超高层写字楼附属空间布置
本写字楼核心筒附属空间主要包括井道及各类设备机房等。因此，在结构布设时，需充分利用核心筒边角部位，且要在核心筒外侧布设设备机房及井道，避免建筑设备管道穿过建筑剪力墙结构；同时，也可大大降低核心筒设计难度与提升整个写字楼的结构强度。
除此之外，在核心筒附属空间设计时，应在核心筒内布设卫生间，确保办公室大空间具有灵活性；本写字楼在设计时，主要采用“见缝插针式”的结构布设方式提升建筑空间利用率。
综上可知，超高层核心筒设计涉及到各种综合问题，应在总体方案设计前就谨慎选择，避免后期改动设计方案，从而影响整体结构设计体系的稳定性。因此，不同设计类型的核心筒各有利弊，如何取舍需建筑师及甲方、各专业电梯公司等进行积极沟通配合，从而选择最佳的设计方案进行科学设计。
6.结语
总之，在超高层写字楼全设计生命周期中，核心筒结构设计至关重要。对于大型写字楼而言，核心筒设计贯穿始终。为了使整个建筑结构布置舒适、流畅，同时起到良好的节约空间作用，核心筒设计变得更为重要。对此，本文主要针对国内超高层写字楼的结构特点，分别就超高层写字楼的核心筒总体布设原则、电梯竖向组织及横向组织和疏散、消防安全、附属空间设计等相关重点内容进行了探讨，以供业内同行参考。
参考文献：
[1]朱川海，方朔，赵昕，丁鲲.超高层建筑核心筒超前施工结构性能分析与设计[J].建筑结构，2013，v.43 S1：985-990.
[2]杨欣荣.超高层办公建筑核心筒设计研究[J].南方建筑，2013，No.158 06：68-72.
论文作者:李翔
论文发表刊物:《基层建设》2016年19期
论文发表时间:2016/11/25
标签：核心论文; 写字楼论文; 电梯论文; 高层论文; 建筑论文; 结构论文; 层高论文; 《基层建设》2016年19期论文;