标准层核心体设计.ppt

第五节 高层建筑核心体设计,5.1、核心体的组成部分 核心体是高层建筑向高空发展的最基本的结构构件。通常为纵、横交错的剪力墙围合成的筒体。核心体也是高层建筑重要的功能空间，通常布置以下内容。5.1.1 垂直交通与疏散系统 核心体的位置往往是垂直交通和水平交通的转换站，核心体内设有电梯厅、电梯（客梯、货梯、消防电梯）、楼梯间、走道等垂直与水平交通设施，承担正常时期交通疏导功能及紧急时期疏散功能。因此，各交通设施的布局除满足紧凑高效、易于识别、便于集散等基本要求外，还必须满足防火要求。,5.1.2 设备空间 指与主要使用空间相关的各种设备空间，如水箱、强弱电配电房、小型空调机房以及水、电、暖通的各种管道井等。强电、弱电室一般每层设置。强电室面积约3m2左右，弱电室1.52.5m2左右。电器及水管井，考虑检修需要，净空深度一般不超过800mm，宽度则视设备数量定。电缆井、水管井需在管道安装好后用与楼板耐火极限相同的材料封堵，每层管井总面积少则45m2，多则10m2以上。如防烟楼梯间和消防电梯不具备自然通风排烟条件，则必须设置独立的正压防烟系统。正压送风风道面积约0.61m2。设备空间在核心体内的合理设置，能确保主要空间最大程度地满足使用功能的要求。,5.1.3 服务空间 主要使用空间以外的服务空间如洗手间、垃圾间、开水间、服务台等房间，往往由于有管道或管线竖向连通的要求而设置于核心体内。综上所述，核心体既是高层建筑结构的重要组成部分，又是交通、水、电、通讯、空调等设施集中的地方。各种设施内容随楼面面积、楼层数以及设备选型的不同而变化。因此，核心体的基本尺度是比较灵活的，通过大量统计得到的经验数值：当以上三部分均设置于核心体内时，其总面积约为标准层面积的20%30%。高层住宅核心体所占的比值更小些。,5.2 核心体的位置,如前所述，高层建筑标准层由核心体和壳体组成。核心体即为“核”，主要由服务空间和交通枢纽组成，往往设在建筑朝向、采光、通风等方面的最不利区域，并高度集中以留给主要使用空间最佳部位。而壳体则由办公、旅馆、居住等生活与工作部分组成。核与壳体的不同组合，可以构成多样的标准层形式。按核心体在标准层中的位置关系分为以下形式,5.2.1 中心核心体,核心体位于平面的中心，围绕其四周的使用空间可占有最佳位置，采光、视线良好，交通路线简捷，其结构多采用框筒体系。核心体与平面几何中心一致，结构平面对称，是最理想的结构布置方式，因而是高层建筑采用最多的一种平面形式。常用于办公楼、旅馆建筑，也用于高层住宅。中心核心体标准层的外墙到核心体距离W一般为1015m。因交通疏散系统位于中心部位，其标准层面积较大，一般可做到10002500m2。,5.2.2 单侧核心体,核心体位于建筑的一侧，使用空间可避免不利朝向，并增大使用空间的进深。当核心体位于标准层长边时则外墙至核心体距离W为1020m，若核心体位于标准层短边，则外墙间距离W为2025m，可布置大空间景观办公室。核心体内楼梯间、电梯厅可靠外墙开窗，利于自然通风和排烟。其缺点为交通中心偏于一侧，路线较长，因而标准层面积较小。另外，由于结构偏心较大，为使重心与刚心一致，应有防止偏心的设计，因此在结构上不适于太高的建筑。单侧核心体多用于板式住宅，也可用于办公建筑。,5.2.3 双侧核心体,核心体位于建筑的两端，使用空间较大而方整，可布置高度灵活的大空间景观式办公间。双侧核心使高层建筑底层大厅通透、宽敞。交通系统位于两端，分布均匀，路线短捷，可分区组织不同使者的交通，并确保双向疏散。采用双侧核心体的标准层，外墙间距W一般为2025m，标准层面积约为15003000m2。常用于板式办公建筑、旅馆建筑。也适用于各层功能和层高不同的复合建筑。采用双侧核心体时，中央使用部分的结构体系多采用框架结构。若在核心体之间架设大型梁，可以组成巨形框架，形成无柱使用空间，进一步增大了使用空间的灵活性。,5.2.4 体外核心体,核心体布置在主体空间的外部，以通道与之相连，有利于创造大面积、完整、开敞的房间。其核心体的数目可根据标准层的规模和交通组织而定，面积大的建筑需在多处设置疏散楼梯。多用于大公司的办公楼，独家使用，但不利于出租型的多用户办公。应注意设备管道在各层的出口受到结构制约以及核心体与使用部分结合部的变形问题。标准层进深及面积视核心体的数目与布置而变化，当只有一个核心体时，与单侧核心体形式类似，如有多个核心体时，与双侧核心体形式类似。有时在平面中心加核心体时，面积可以更大，达3000m2以上。,5.3 电梯数量,电梯是高层建筑主要的重要交通工具，电梯的选用及其在建筑物中的布局对整个大楼的正常使用及提高效率都有相当大的影响。同时，电梯一经选定和安装使用就几乎成了永久的事实，以后想增加或改型都非常困难。因此在建筑设计开始时就必须对电梯的数量及规格合理选用。电梯数量的确定是个十分复杂的问题，它涉及到高层建筑的性质、建筑面积、层数、层高、各层人数、高峰时期人员集中率、电梯停层方式、载重量、速度和控制系统等多种因素。这里介绍两种较为简便的确定电梯数量的方法。,5.3.1 估算法a、高层办公楼电梯数量的估算 高层办公楼按每30005000m2一部客梯进行估算，而服务梯（货梯、消防梯）按客梯数的1/34进行估算。例如某30000m2的高层办公楼。客梯总数=30000/30005000=10部6部 服务梯数=106/34=3部2部 从客梯服务的方便舒适程度看，经济型高层办公楼每5000 m2左右设一部客梯；常用型的办公楼每40004500m2设一部客梯，舒适型办公楼每3000 m24000 m2设一部客梯。因此，上述估算式中，档次高、层数多的高层办公楼取高限，反之取低限。,5.3.2 统计参照法 统计参照法即对已建成实例规模，层数相当的办公楼进行调研，针对其电梯使用情况加以分析比较，确定新设计建筑的电梯规模，包括电梯数量、载重量、电梯速度等等。下表为我国一些高层建筑实例，供设计者参考。,我国一些高层办公楼电梯规模,5.4 电梯布置,核心体的电梯是高层建筑垂直交通与水平交通的转换枢纽，也是进入楼层的“门户”。因此，它既有作为转换交通的空间尺度要求，又有作为楼面总体面貌的形象要求。从运行效率、缩短候梯时间以及降低建筑费用与良好的空间环境来考虑，电梯应集中设置，组成电梯厅。其位置应布置在门厅中容易看到的地方，并使各使用部门的步行路径短捷、均等。电梯厅的面积与电梯数量、布置方式有直接的关系。,候梯厅深度尺寸（B为桥厢深）,当建筑超过一定层数时，为了提高电梯的运载能力与运行速度，减少人在轿厢内的停留时间，提高运行效率，电梯应分区运行。分区一般按每15层左右作为一区，低区层数可稍多一些，高区宜少些，并在竖向空间布局时考虑将人多的空间（办公、餐饮等）布置在低层区，人少的空间（旅馆、公寓）布置在高层区或中层区。每个分区由一到数部电梯组成，每个分区的电梯自成一组，互相连成一排布置，每排不超过4部。这样，电梯的速度可随分区所在部位的增高而加快，即高层区电梯速度比中低层区为快，再加上高层区电梯在中低层不停站，大大缩短了运行时间，从而减少电梯数量。,对于特别高的超高层建筑，采用以上方法分区就不够经济合理了。因为每组电梯均要占用下部的层层建筑面积，越往下部，电梯井道所占面积越多，且电梯效率极低，投资庞大，从技术上、经济上都是极不合理，甚至是不可能的。为此，这类超高层建筑常将建筑从高度上分为23个区域，称为低区、中区、高区，在区域交接处设转换电梯的空中大堂，在中区或高区工作者，由底层大堂分乘穿梭高速电梯直接抵达第一或第二空中大堂，再由空中大堂转乘本区内的分区电梯抵达第一或第二空中大堂，再由空中大堂转乘本区内的分区电梯抵达区内的不同楼层。采用高速穿梭电梯，大大提高了中区、高区乘客的交通效率，通常穿梭电梯从底部抵达空中大堂可控制在3050s以内。,5.5 安全疏散与防火设计,高层建筑发生火灾时，人员往往还在远离地面的位置，将他们全部迅速地疏散到安全地带是防灾的重要环节。安全疏散设计是高层建筑交通设计中不可忽视的组成部分。疏散设计的原则是路线简单明了，便于人们在紧急时进行判断，同时提供从室内任何位置向两个方向疏散（即双向疏散）的可能性。高层建筑水平与垂直方向交通体系组织，最简明、最充分的体现就在标准层平面，既表示出水平运动的规律，同时又通过楼梯和电梯在平面布局中反映出垂直运动的规律。因此，我们将高层建筑标准层防火的重点放在以下两方面：一是水平疏散流线组织；二是对水平与垂直运动交点核心体内的电梯、楼梯位置、数量、布置方式、防火安全进行重点处理。,5.5.1 安全疏散设计,5.5.1.1 安全出口数量 高层建筑每个防火分区和地下室的安全出口不少于两个。当其中一个安全出口被烟火堵住时，人流仍可由其他一个出口疏散出去。但在下列情况也可只设一个出口：（1）塔式住宅：当层数为18层及18层以下，每层不超过8户，建筑面积不超过650m2，且设有一座防烟楼梯间和消防电梯的塔式住宅，其疏散路线较短且较简捷，能够基本满足人员疏散和消防扑救，可设置一个疏散出口，即只需设置一座防烟楼梯间。（2）单元式住宅：每个单元设有一座通向屋顶的疏散楼梯，且从第10层起，每层相邻单元有连廊相连的单元式住宅，也可设一个疏散出口。（3）公共建筑：当两个相邻防火分区的防火墙上有防火门连通，且两个防火分区的建筑面积之和不超过一个防火分区面积的1.4倍（即无自动喷淋时，两个防火分区面积之和应不大于1400m2，有自动喷淋时应不大于2800m2），则每个防火分区可只设一个疏散出口。,5.5.1.2 大空间房间安全出口设计 在高层办公楼等公共建筑中常设计成大空间，即楼层内不进行分隔，由使用者按照需要进行装饰与分隔。这种大空间设计必须要做到双向疏散，即有两个方向的安全疏散出口，且室内任何一点至最远的疏散出口直线距离不超过30m。高层建筑内的观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅、营业厅、阅览室等大空间房间，其室内任何一点至最近的疏散出口的直线距离不宜超过30m，其他房间内最远点至房门的直线距离不宜超过15m。对大空间房间的开门数量也有所要求，有的房间空间大，但只有一个出口。虽然宽度足够，发生火灾时由于恐慌心理，容易发生意外事故。因此，在防火设计中应注意这一点：位于两个安全出口之间的房间，当面积不超过60m2时，可设置一个门，门的净宽不应小于0.9m。位于走道尽端的房间，当面积不超过75m2时，可设置一个门。门的净宽不应小于1.4m。反之，则均应设置两个门。,5.5.1.3 安全出口距离 高层建筑若设置两个以上安全疏散出口时，应分散布置，且安全出口间距离应符合以下要求：（1）安全出口之间的距离不应小于5m，距离太近，安全出口集中，人流疏散不均，造成拥挤。还可能因两个出口同时被烟堵住，使人员不能脱离危险地区而造成重大伤亡。（2）安全出口之间的最大距离应根据建筑物类别区别对待。例如，建筑环境和疏散路线熟悉的建筑，疏散距离可以远一点，如住宅、办公楼等；相反，建筑环境不熟，疏散路线生疏，疏散的距离可近一些，如旅馆等。医疗用房火灾时病员疏散速度慢，这一类建筑的特殊性要求安全疏散的距离应短一些。,高层民用建筑的安全疏散距离,5.5.1.4 剪刀楼梯间的应用 每个防火分区不少于两个安全出口，即具备两座独立设置的疏散楼梯。但塔式高层建筑当布置两部楼梯确有困难时，可设置一剪刀楼梯间。剪刀楼梯间是在同一楼梯间设置一对相互重叠，又互不相通的两部楼梯，在其楼层之间的梯段一般为单跑直梯段。剪刀楼梯的特点是在同一楼梯间内设有两部楼梯，具有两条垂直方向疏散通道的功能，在平面设计中既节约空间又达到双向疏散的作用。,（1）剪刀楼梯间应为防烟楼梯间，两梯段之间应设置耐火极限不低于1.00h的实体墙分隔为两座独立的梯间，保持两条疏散通道成为各自独立的空间。（2）高层旅馆、办公楼等公共建筑的剪刀楼梯间，要求每个楼层都布置两个防烟前室。（3）塔式高层住宅受面积指标控制，若设置两个防烟前室确有困难时可设置一个。但两座楼梯间应分别设加压送风系统。若考虑公共走道及电梯厅空间简洁、明快，也可将住户共同使用的过道作为剪刀楼梯扩大前室，则应采用相应的防火措施。所有的住户和过道、楼梯间、电梯井、相邻的墙都是有足够厚度的钢筋混凝土结构，具有防火墙的作用。各住户之间的分户墙，应有足够高的耐火极限。各住户开向走道的户门，应采用乙级防火门，防火门上应设有闭门器。,5.5.2 疏散楼梯间设计,电梯、楼梯是高层建筑主要的垂直交通工具，遇有火灾时，电源往往切断，电梯也就无法使用，这时楼梯则成为高层建筑垂直疏散的主要途径，因此，合理设计疏散楼梯间是十分重要的。高层建筑疏散楼梯间根据建筑高度和楼梯间位置的不同分为防烟楼梯间和封闭楼梯间两类。,防烟楼梯间 防烟楼梯间是指从走道进入防烟前室或阳台、凹廊，再进入楼梯间，因而能够有效地阻止烟气进入楼梯间。（1）防烟楼梯间的设置范围一类高层建筑。除单元式、通廊式住宅外的建筑高度超过32m的二类高层建筑。超过11层的通廊式住宅。超过18层的单元式住宅。高层塔式住宅。,（2）防烟楼梯间的设计要求 防烟楼梯间入口处应设前室，阳台或凹廊等。前室的面积公共建筑不应小于6m2，居住建筑不应小于4.5m2。前室和楼梯间的门应为乙级防火门，并向疏散方向开启。楼梯间与前室应自然通风、自然排烟，否则应设置独立的机械加压送风的防烟设施。建筑高度超过50m的一类公共建筑笔建筑高度超过100m的居住建筑，无论其能否自然通风，防烟楼梯间及前室均应设置机械防烟与排烟设施。,封闭楼梯间 封闭楼梯间是四面有墙通过防火门进入的楼梯间。这种楼梯间隔烟阻火的效果比防烟楼梯间差。（1）封闭楼梯间的设置范围 高层建筑裙房。除单元式、通廊式住宅外的建筑高度不超过32m的二类高层建筑。12层至18层的单元式住宅。11层及11层以上的通廊式住宅。（2）封闭楼梯间设计要求 封闭楼梯间应靠外墙，并应直接天然采光和自然通风，当不能天然采光和自然通风时，应按防烟楼梯间设置。楼梯间应设乙级防火门，并应向疏散方向开启。值得注意的是，当楼梯间的首层紧接主要出口时，若做成封闭楼梯间影响首层大厅空间处理，可将走道和门厅等包括在楼梯间内，形成扩大的封闭楼梯间，但应采用乙级防火门等防火措施与其他走道和房间隔开。,5.5.2.3 疏散楼梯间防火要求（1）楼梯间及防烟楼梯间前室的内墙上，除开设通向公共走道疏散门及符合防火要求的户门外，不应开设其他门、窗、洞口。（2）为了保证高层建筑发生火灾时安全疏散的畅通，疏散楼梯的最小净宽应符合表3-4-6的要求，且疏散楼梯和走道上的阶梯不应采用螺旋楼梯和扇形踏步。（3）为确保楼梯间安全及疏散通畅的需要，楼梯间及前室内不应敷设可燃气体管道和甲、乙、丙类液体管道，并不应有影响疏散的突出物。（4）除通向避难层错位的楼梯外，其余疏散楼梯间在各层位置不应改变。首层应有直通室外的出口，以免火灾发生时安全疏散出现误导。（5）地下室或半地下室楼梯间与地上层不宜共同，如必须设共用楼梯间时，应在首层与地下层的入口处设置耐火极限不低于2h的隔墙和乙级防火门隔开，并应设有明显的标志。以免发生火灾时，人员因惊慌失措误入地下室。（6）居住建筑煤气管道不应穿过楼梯间。当必须局部水平穿过楼梯间时，应穿钢套管保护。,5.5.2.4 消防电梯设计 消防电梯是在火灾发生时供运送消防人员、消防器材以及抢救受伤人员的交通工具。火灾时，普通客梯应立即降到首层停驶，普通人员通过疏散楼梯间疏散至高层建筑底层，消防人员及消防器材则通过消防电梯迅速到达起火层进行扑救工作。因此，消防电梯对于减少高层建筑火灾损失和人员伤亡具有重要的作用。,1、消防电梯的设置范围下列高层建筑必须设消防电梯：一类公共建筑。塔式住宅。12层及12层以上的单元式住宅和通廊式住宅。高度超过32m的其他二类公共建筑。2、消防电梯设置数量 建筑面积不大于1500m2时，应设一部；当大于1500m2但不大于4500m2时，应设二部；当大于4500m2时应设三部。消防电梯可与客梯或服务电梯兼用，但应符合消防电梯的要求。,5.5.2.5 楼电梯间的防排烟设计 当高层建筑发生火灾时，疏散楼梯间是高层建筑内部人员惟一的垂直疏散通道，而消防电梯是消防队员进行扑救的主要垂直运输工具。为了疏散和扑救的需要，必须确保在疏散和扑救过程中疏散楼梯间和消防电梯井内无烟。为保证这一要求，首先，防烟楼梯间和消防电梯间必须设前室。前室的作用：可作为火灾时的临时避难场所；阻挡烟气直接进入防烟楼梯间和消防电梯井；作为消防队员进行扑救工作的安全区；降低建筑本身由热压在楼梯间和电梯井内引起的烟囱效应。其次，要在防烟楼梯间和消防电梯间设置防、排烟设施，因为烟气在这些竖向的井道内流动的速度很快（34m/s），远远超过人的疏散速度，因此应在防烟楼梯间和消防电梯间采用防、排烟设施，以阻止烟气进入或把进入的烟气排出高层建筑外，从而保证人员安全疏散和扑救。,1、自然排烟 自然排烟即利用建筑的阳台、凹廊或在外墙上设置便于开启的外窗进行无组织的自然排烟。自然排烟的优点是：不需要专门的排烟设备；火灾时不受电源中断的影响；构造简单、经济；平时可兼作换气用。其不足之处是受室外风向、风速和建筑本身的密封性或热压作用的影响，排烟效果不太稳定。自然排烟设置条件 除建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑外，可靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室，采用自然排烟方式。这些部位可通过开启窗进行自然排烟，但开启窗面积不能太小，防烟楼梯间前室、消防电梯间前室可开启外窗面积不应小于2.00m2，合用前室不应小于3.00m2。,