第一章 緒論 

“關(guān)于什么是摩天大廈的起因，人們有不同的概念……可是我們的商業(yè)摩天大廈，是競(jìng)爭(zhēng)性商業(yè)世界啟動(dòng)和推進(jìn)的結(jié)果�！薄�1】菲利普·約翰遜在《摩天大廈——世界最著名與最重要摩天大廈的歷史》緒言中指出了超高層建筑與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的聯(lián)系。從歷史上看來，超高層建筑從初生開始，就與經(jīng)濟(jì)和效率密不可分。用地緊張、商業(yè)化和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)超高層建筑的發(fā)展。 本世紀(jì)開始，隨著總?cè)丝诘闹本�上升，城鎮(zhèn)化的加速，城市人口的比例越來越大，促使建筑不得不縱向發(fā)展以尋求更多的使用空間。 

1.1 選題原因 
在工作中，作者近年參加了數(shù)項(xiàng)超高層建筑的設(shè)計(jì)，分別是位于天津響螺灣的云濱大廈、天津市區(qū)海河兩岸的渤海銀行辦公樓和津?yàn)硰V場(chǎng) 9 號(hào)樓項(xiàng)目。 作為建筑師，能夠參與超高層建筑的設(shè)計(jì)全過程，機(jī)會(huì)難得。因此，希望在有限的設(shè)計(jì)周期內(nèi)，將設(shè)計(jì)工作盡量完善，為開發(fā)者和使用者創(chuàng)造美觀、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的建筑。作者在方案設(shè)計(jì)階段投入大量時(shí)間閱讀和研究，希望找到設(shè)計(jì)的突破口和入手點(diǎn)。市場(chǎng)的需求和開發(fā)商的關(guān)注點(diǎn)，要求建筑師為他們提供既滿足規(guī)劃要求，又具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的建筑產(chǎn)品。因此，方案設(shè)計(jì)階段中分心的重點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)層規(guī)模、核心筒面積、垂直交通效率等問題，而這些都與標(biāo)準(zhǔn)層的使用效率緊密相關(guān)。 國(guó)內(nèi)對(duì)于超過 200 米以上的超高層建筑的研究，重點(diǎn)集中在超高層與城市的共生、綠色建筑、建筑表皮造型、結(jié)構(gòu)選型等方面。相反，對(duì)于超高層建筑方案創(chuàng)作最基本的標(biāo)準(zhǔn)層效率的研究和分析，能夠找到的參考文獻(xiàn)很有限。 因此作者在選題時(shí)結(jié)合工作實(shí)踐，研究超高層標(biāo)準(zhǔn)層平面效率問題，結(jié)合研究論文的撰寫將設(shè)計(jì)過程中的數(shù)據(jù)研究與思考過程以及參數(shù)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算分析加以記錄和整理，梳理其中的規(guī)律性和可以借鑒的設(shè)計(jì)參數(shù)，匯總成文。
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1.2 研究意義
超高層建筑是區(qū)域經(jīng)濟(jì)的晴雨表，是城市經(jīng)濟(jì)前進(jìn)的助推劑。金融業(yè)、高端服務(wù)、高附加值的加工業(yè)在中國(guó)的發(fā)達(dá)城市云集，高地價(jià)使得超高層建筑成為城市商務(wù)中心的唯一選擇。超高層建筑作為高水準(zhǔn)的商業(yè)服務(wù)載體，逐漸發(fā)展成為一種集約型、高密度的經(jīng)濟(jì)形態(tài)—樓宇經(jīng)濟(jì)。通過廣泛招商與龐大稅收，增加城市收入，帶動(dòng)區(qū)域發(fā)展，形成良性循環(huán)。許多城市，正在將發(fā)展樓宇經(jīng)濟(jì)作為城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要舉措。以上海陸家嘴為例，據(jù)新地標(biāo)網(wǎng)數(shù)據(jù)：金茂大廈、上海環(huán)球金融中心辦公部分的日租金達(dá) 13 元/平方米，出租率高達(dá) 90%，僅一座超高層建筑入駐公司每年的稅收超過 100 億。由此可見一斑，超高層建筑對(duì)于城市區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。建筑師在建筑高度的和體量造型角逐中，更需要關(guān)注超高層建筑對(duì)城市和區(qū)域帶來的經(jīng)濟(jì)策動(dòng)。需要巨大經(jīng)濟(jì)投入的超高層建筑的建設(shè)初衷是提高土地的利用率，在有限的空間創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。超高層建筑能否給人們帶來寬松舒適的工作和生活環(huán)境，能否給人們帶來便利高效的垂直交通，能否在大尺度的建筑規(guī)模中提高每一平方米的使用價(jià)值，這些尤為重要。超高層建筑在誕生和發(fā)展的歷程中始終將功能性、安全性和經(jīng)濟(jì)性作為衡量建筑設(shè)計(jì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。  
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第二章 超高層建筑歷史沿革

世界上，自古以來就有教堂佛塔等超過 100 米的建筑物。我們所講的超高層建筑的歷史背景是，在 19 世紀(jì)末，歐洲和美國(guó)的工業(yè)革命帶來經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)繁榮，城市人口的集中導(dǎo)致城市用地緊張，在美國(guó)逐步建造的高度超越 100 米的建筑。從歷史上第一個(gè)被公認(rèn)的結(jié)構(gòu)意義上的超高層建筑出現(xiàn)——芝加哥家庭人壽保險(xiǎn)大樓，到迄今為止世界第一高度的建筑——迪拜塔，超高層建筑發(fā)展的源動(dòng)力是社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步與價(jià)值驅(qū)使。從歷史演進(jìn)發(fā)展的角度來講，，超高層建筑可以分為四個(gè)主要階段：形成衍生時(shí)期，黃金發(fā)展時(shí)期，戰(zhàn)后發(fā)展時(shí)期，以及轉(zhuǎn)變時(shí)期。 

2.1 形成衍生時(shí)期（19 世紀(jì)） 
1871 年芝加哥被大火燒去三分之一城市街區(qū)，當(dāng)時(shí)這座美國(guó)首位商業(yè)城市面臨如何重建的重大課題。芝加哥學(xué)派的建筑師們?cè)O(shè)計(jì)出了多層鋼結(jié)構(gòu)體系，利用鑄鐵的柱子和梁替代傳統(tǒng)厚重的磚石結(jié)構(gòu)，從而使墻壁從承重結(jié)構(gòu)之中獨(dú)立出來成為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加靈活，分隔自由。這種輕量化的結(jié)構(gòu)技術(shù)使得高層建筑得以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)保證了建筑的使用效率。 一般認(rèn)為，1885 年建成的芝加哥家庭生命保險(xiǎn)大樓（圖 2-1）是第一座采用了此種輕量結(jié)構(gòu)的高層建筑。大樓建筑層數(shù)為 10 層。從此之后，高層建筑邁進(jìn)了歷史舞臺(tái)。   
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2.2 黃金發(fā)展時(shí)期（19 世紀(jì)末-20 世紀(jì)初）
1894 年美國(guó)紐約曼哈頓人壽保險(xiǎn)大廈，建筑層數(shù) 18 層，建筑高度 106 米，建筑的落成標(biāo)志著進(jìn)入超高層建筑發(fā)展的階段。這座建筑與同時(shí)期的世界大樓，并列當(dāng)時(shí)的最高建筑。 鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，電梯技術(shù)的發(fā)展（最早引入電梯的辦公樓是 1856 年在紐約建成的 5 層的豪奧特大樓）以及冷暖設(shè)備的技術(shù)發(fā)展，使得建造更高層的、更大規(guī)模的建筑成為可能【1】。從 19 世紀(jì)末到第一次世界大戰(zhàn)時(shí)，短時(shí)期內(nèi)涌現(xiàn)的超高層建筑，證明了其建造技術(shù)的巨大進(jìn)步。帝國(guó)大廈的落成標(biāo)志著世界超高層建筑在戰(zhàn)前發(fā)展的巔峰。隨后，由于經(jīng)濟(jì)大蕭條，超高層建筑進(jìn)入緩慢發(fā)展期。 帝國(guó)大廈（圖 2-2）是世界上第一座超過 100 層樓的建筑。建筑高度 381 米，建筑層數(shù) 102 層【2】。從 1931 年竣工后，保持世界最高大樓記錄達(dá) 40 年，直到1971 年世界貿(mào)易中心建成后，在高度上才被超越。 
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第三章  超高層建筑標(biāo)準(zhǔn)層效率影響因素 ........... 11 
3.1  標(biāo)準(zhǔn)層平面使用系數(shù) ........... 11 
3.1.1  標(biāo)準(zhǔn)層平面使用系數(shù)分析的意義 ........ 11 
3.1.2  標(biāo)準(zhǔn)層平面使用系數(shù)的定義 ....... 11 
3.1.3  標(biāo)準(zhǔn)層平面使用系數(shù)的影響因素 ........ 11 
3.1.4  超高層建筑平面使用系數(shù)建議 ............ 16 
3.2  超高層建筑的垂直交通設(shè)計(jì)......... 18
第四章  超高層建筑標(biāo)準(zhǔn)層效率優(yōu)化策略 ........... 27 
4.1  超高層建筑平面使用系數(shù)優(yōu)化策略 ...... 27 
4.1.1  結(jié)構(gòu)體系 ........... 27 
4.1.2  建筑布局 ........... 30 
4.1.3  機(jī)電系統(tǒng) ........... 31 
4.2  超高層建筑垂直交通優(yōu)化策略 ..... 36 
第五章  超高層建筑標(biāo)準(zhǔn)層效率優(yōu)化工程實(shí)踐 ......... 44 
5.1  平面使用系數(shù)優(yōu)化措施 ....... 44
5.2  垂直交通優(yōu)化措施 ...... 50 

第五章 超高層建筑標(biāo)準(zhǔn)層效率優(yōu)化工程實(shí)踐——以津?yàn)硰V場(chǎng) 9 號(hào)樓為例

工程簡(jiǎn)介：津?yàn)硰V場(chǎng) 9 號(hào)樓位于天津市和平區(qū)解放北路，總建筑規(guī)模為 21萬平方米，地上 16.3 萬平方米，塔樓標(biāo)準(zhǔn)層面積 2350 平方米。結(jié)構(gòu)形式為框筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外框架柱為矩形鋼管混凝土柱，外框內(nèi)筒之間的跨度為 12 米，結(jié)構(gòu)采用型鋼梁。 方案階段塔樓功能為辦公及公寓。實(shí)施階段僅保留辦公功能。建筑層數(shù)為地上 70 層。普通辦公層高 4.15 米，行政辦公層高 4.5 米，避難層層高 4.8 米，建筑總高度 300 米。塔樓設(shè)置電梯 19 部，其中 6 部穿梭電梯為雙子電梯。塔樓于27 層及 50 層設(shè)置兩個(gè)空中大堂。 標(biāo)準(zhǔn)層使用系數(shù)的提升、垂直交通的優(yōu)化作為主線貫穿設(shè)計(jì)的全過程。從2009 年方案策劃階段直至本文撰寫期間，雖然項(xiàng)目已經(jīng)施工但是設(shè)計(jì)者與開發(fā)商的探討仍然圍繞標(biāo)準(zhǔn)層平面效率的課題。 方案初期建筑師就提出了平面使用系數(shù)和垂直交通兩個(gè)影響標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)的重要參數(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，參考當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)和天津地區(qū)的實(shí)例，設(shè)計(jì)者建議建筑施工階段能夠達(dá)到以下指標(biāo)：辦公區(qū)室內(nèi)凈高達(dá)到國(guó)內(nèi)甲級(jí)寫字樓 2.7 米的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；垂直交通效率達(dá)到甲級(jí)寫字樓標(biāo)準(zhǔn)——5 分鐘載客率(HC5)達(dá)到 12%，間隔發(fā)車時(shí)間  (INT)30-40 秒；標(biāo)準(zhǔn)層平面使用系數(shù)達(dá)到 70%。 結(jié)合本文重點(diǎn)分析的內(nèi)容以及優(yōu)化策略，以本工程為例分析具體的設(shè)計(jì)措施應(yīng)用及其為項(xiàng)目帶來的影響。 

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結(jié)語(yǔ)

作者在分別于 2009 年、2010 年、2013 年作為建筑專業(yè)和工程主持人完成了建筑高度分別為 150 米的云濱大廈、270 米的渤海銀行、300 米的津?yàn)?9 號(hào)樓的設(shè)計(jì)工作。目前云濱大廈和渤海銀行結(jié)構(gòu)封頂，進(jìn)行機(jī)電安裝、幕墻安裝和室內(nèi)設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合室內(nèi)設(shè)計(jì)的消防申報(bào)仍在進(jìn)行中；津?yàn)?9 號(hào)樓尚在地下室施工階段。在設(shè)計(jì)以及施工的過程中，我逐步認(rèn)識(shí)到超高層建筑對(duì)于城市、開發(fā)者和使用者的深遠(yuǎn)影響，很多遺憾留在建筑中，很多問題和經(jīng)驗(yàn)將對(duì)于今后的工作有所裨益。 真誠(chéng)的感覺到，在這個(gè)注重形式的時(shí)代，建筑師對(duì)于建筑的影響是很有限的，再越來越多的扭轉(zhuǎn)曲線和標(biāo)志性的建筑構(gòu)成的城市景象中，建筑和人都有所迷失，作為建筑師，我認(rèn)為自己應(yīng)該更注重建筑本身的功能和技術(shù)措施，盡力做到牢固、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀。本文所論述的內(nèi)容都是具體的技術(shù)問題，基于有限的眼界，提出一般性建議和優(yōu)化措施。隨著超高層建筑新技術(shù)日新月異的進(jìn)步和發(fā)展，相信很多設(shè)計(jì)問題會(huì)有更完善的解決方法。這些就作為作者今后工作和學(xué)習(xí)的一個(gè)開端。 
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參考文獻(xiàn)(略)

本文編號(hào)：193914