浅析超高层建筑核心筒设计

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1、浅析超高层建筑核心筒设计ANALYSIS ON THE CORE TUBE DESIGN OF SUPER BUILDINGS孟丽姣 Meng LijiaoHIGH-RISE摘要 核心筒是超高层建筑中极为重要的部分，以单核中央型核心筒居多。本文结合超高层建筑实例，从竖向及平面交通组织等方面阐析单核中 央型核心筒的设计。关键词 核心筒 电梯 竖向交通 平面组织Abstract The core tube is a very important component element in the design of high-rise buildings, which mostly is a sin

2、gle central core.Combined with the projects of super high-rise buildings, this article will analyzes the core tube design from the vertical and horizontal traffic organization.Core tube, Elevator, Vertical transportation, Plan organizationKeywords核心筒是超高层建筑中极为重要的部分， 竖向交通、 结构支撑以及能 源输送等一系列支持建筑正常运行的功能都需

3、要在核心筒内解决， 同时建 筑标准层使用效率也与之紧密相关。 本文依托超高层建筑项目实例， 对单 核中央型核心筒进行分类归纳， 从竖向及平面交通组织方面浅析核心筒的 设计。加电梯井道将导致核心筒面积无限增大、 电梯使用效率降低。“穿梭+层 间” 电梯组织方式可以有效提高电梯使用率， 即在建筑的上部设一个或几 个空中大堂， 乘客从首层搭乘穿梭电梯至空中大堂， 再从该层电梯厅换乘 层间电梯到达目的楼层。电梯竖向转换方式包括以下几种（图1） ：“单层穿梭 + 单层层间” 的转换方式， 即穿梭电梯和层间电梯均为单 轿厢电梯， 出发层和空中转换层均为单层大堂 ；“双层穿梭 + 单层层间 ” 的转换方式

4、， 即穿梭电梯为双轿厢电梯 ， 层 间电梯为单轿厢电梯， 出发层和空中转换大堂均需两层， 供上、 下轿厢分 别换乘区间电梯。“双层穿梭 + 双层层间” 的转换方式， 即穿梭电梯和转换层间电梯均 为双轿厢电梯， 出发层和空中转换大堂均为两层， 供上、 下轿厢分别换乘 不同区间电梯（表1） 。电梯分区的目的在于提高电梯的运行效率， 尽量减小芯筒面积。 一般 甲级办公楼对电梯运行效率的要求是 ： 平均间隔时间 30 s， 5 min 输送效 率 10%， 到达时间 100120 s。 基于此， 一般每 815 层为一个分区， 当 分区数量 4 时， 可以采用 4 组直达电梯组织方式 ； 当分区数量

5、4 时， 可考 虑采用 “穿梭+层间” 电梯的转换方式组织竖向交通。一、 核心筒的选型超高层建筑呈现出日趋复杂多变的发展态势 ， 平面形式日益丰富， 核心筒的形状也随之变化。 但核心筒的平面选型并不能随心所欲， 因为核 心筒不仅是至关重要的结构元素， 也是平面交通组织的核心， 并且决定了 塔楼的关键经济指标得房率。 核心筒的平面形状有矩形、 方形、 三角 形 、 多边形 、 梭型 、 梯形 、 圆形及组合形等 ， 但无论何种形式 ， 其选型都 与塔楼平面形式相匹配。 从已建成的超高层建筑实例来看， 多数采用单核 中央型核心筒， 其平面形状又以矩形、 方形、 三角形相对较多。二、 核心筒电梯竖向

6、交通组织方式电梯的组织方式与计算当量关乎其实际运行效率， 同时影响着核心筒 的规模和得房率， 因此合理选择电梯的组织方式在超高层建筑项目设计初 期尤为重要。 超高层建筑中的电梯竖向交通组织包括直达和转换两种主要 方式。 1 直达电梯系统 直达电梯系统包括单层轿厢直达和双层轿厢直达两种形式。单层轿厢直达系统是将电梯分为几组， 各自分担不同区间的垂直运 输。 根据标准层平面规模， 每组电梯 48 台， 分担 815 层， 均设置在出 发层， 几组电梯厅并列， 路线简明流畅。双层轿箱直达是在同一梯井内安装上、 下两层重叠在一起的双层轿 箱， 分奇数、 偶数层使用， 使每次运行具有大于一台电梯的运载力

7、。 其优 点在于提高井道的运载能力， 节省了核心筒的面积 ；缺点是双层轿厢上、 下轿厢的停层会互相干扰， 并不能成倍提高运行效率， 所以目前双层轿厢 大多用于穿梭电梯。2 转换电梯系统 随着建筑高度的增加， 电梯数量和分区也会相应增加， 如果一味地增三、 核心筒电梯平面交通组织方式超高层建筑电梯厅的组织方式决定了核心筒的平面交通形式， 同时也 影响着机电设备的布局 。 从平面上看 ， 电梯厅的组织 方 式 有 “一 ” 字式、 “T” 字式、“十” 字式、“井” 字式、“Y” 字式及组合式型等几种。 1 核心筒标准层交通组织方式内廊式的交通组织方式， 基本依靠芯筒内部走道， 包括 “一” 字式

8、及 “十” 字式两种， 常用于大空间办公楼层， 得房率相对较高。环廊式的交通组织方式 ， 主要依靠核心筒外圈走道 ， 芯筒内部没有 连通的走道， 标准层得房率相对较低。 图 2 是超高层建筑标准层可能出现 的几种走道形式以及在芯筒平面规模一致的前提下各自的得房率， 可以看 出 ，“一 ” 字式 及 “十 ” 字式内廊式走道得房率相对较高 ， 环廊式走道得 房率最低。 为了提高得房率， 应尽量避免在标准层将核心筒平面设计为环 形走道的形式。内廊式一字十字办公二区空中大堂空中大堂 设备空中大堂 避难层设备避难层得房率44.2%得房率76.14% 办公一区酒店穿梭环廊式穿梭三穿梭二穿梭四穿梭一 二层

9、大堂 首层大堂首层大堂 单层穿梭单层层间双层穿梭单层层间双层穿梭双层层间得房率70.84%FEATURE THEME | 主题专栏1超高层建筑竖向电梯转换系统示意（图片来源： 笔者自绘）2超高层建筑标准层走 道形式及得房率比较 （图片来源：笔者自绘）3上海中心大厦核心筒首层平面 （图片来源：笔者改绘）2 核心筒首层交通组织方式 超高层建筑的平面组织要基于建筑体形和竖向业态的分布， 提高一次 得房率及二次得房率， 尽可能减少浪费空间是设计需要予以重点关注的问 题。 首层核心筒电梯数量最多， 因而该层平面组织方式非常关键， 影响着总 体布局， 以下将探讨最常见的矩形、 方形及三角形核心筒的平面组织

10、方式。 （1） 矩形核心筒矩形芯筒的长宽比通常与建筑的平面轮廓形态相匹配， 电梯厅常为 “一” 字平行式组织方式， 具体组织方式需根据芯筒平面的长宽比确定， 标准层一般 为 “工 ” 字 或 “一 ” 字环形走道 ， 其首层平面有以下几 种组 织方式 ：其一， 芯筒内部每组最多布置4台电梯， 每组电梯依次平行并列布置。 一种形式是将电梯与楼梯及设备用房在核心筒短边分区设置， 形成的芯筒平面长宽比相对较小， 如上海浦江双辉大厦， 核心筒北区布置不同区 段办公电梯厅， 南区布置机电用房及疏散系统， 电梯厅区域相对完整、 明 确， 机电设备管线相对集中对位 ； 还有一种形式是各列电梯之间为设备管 井

11、， 楼梯位于核心筒的长边两侧端头， 适用于平面长宽比较大的核心筒， 如上海华敏帝豪大厦， 各功能电梯厅分区明确， 设备用房自下而上位置不 变， 减少了机电管线的转换。其二， 芯筒内部每列布置电梯多于 4 台， 分别设置服务不同业态的电 梯厅。随着建筑高度的增加及建筑功能的复合， 首层所需电梯厅数量增多， 核心筒受限于标准层平面的长宽比不能一味将芯筒沿某一方向排列， 故核 心筒内电梯成组并列布置。 如天津响螺湾恒富大厦南塔， 芯筒北区布置有 办公电梯， 南区布置有酒店及公寓电梯， 各电梯厅相对独立， 设备管线分 散布置。（2） 方形核心筒方形核心筒的平面布局受建筑高度 、 竖向业态类型 、 电梯

12、数量及分 区、 转换设置等多种因素限制而形式各异， 大致有以下几种形式 ：1其一是 “一” 字式。 其中， 凹入式电梯厅不连通布置的特点为各组电 梯厅相对独立、 互不连通， 如南通润华国际中心， 不停层电梯厅可作为卫 生间、 机房或服务间使用， 标准层核心筒周围需设置环形走道到达各个功 能空间， 核心筒自下而上基本保持不变 ； “一” 字式电梯厅连通布置的案 例如上海北外滩白玉兰广场， 电梯厅连通为 “一” 字走道， 在标准层可实 现 “工” 字式走道， 电梯不停层的电梯厅同样可作为卫生间、 机房或服务 间使用， 核心筒自下而上也基本保持不变 ； 一字平形式核心筒内增加内部 走道布置， 案例如

13、天津周大福滨海中心， 核心筒面积略增， 但卫生间、 机 房及设备用房的检修门均朝向芯筒内部， 通过内部走道到达， 减少对外的表1 超高层建筑中办公业态电梯分区配置案例（均双轿厢）注：表中数据为笔者统计干扰， 标准层也可减少环形走道的设置。 其二 是“T ” 字式 。 核心筒内电梯厅 呈“T ” 字形布置 ， 平面左右对 称， 如南昌绿地中心， 核心筒内布置 3 组电梯厅， 机电设备用房及疏散楼梯 布置在中心线的两侧。“T” 字式核心筒， 设置 3 组电梯厅， 可用于塔楼竖 向三区段， 每区段均为直达电梯系统 ；或用于竖向四区段， 芯筒内一组为 穿梭电梯， 两组为层间电梯。其三 是 “十 ” 字

14、式 。 一种形式是将电梯布置 在 “十 ” 字形走道两侧， 电梯井道毗邻设置， 中间无通向疏散楼梯或设备机房的走道空间， 布局紧 凑， 但使得疏散楼梯、 机房及设备用房的检修门均朝向芯筒四周开门， 如 大连期货大厦 ；还有一种形式是将电梯布置在 “十” 字形走道两侧， 但核 心筒内不同电梯组中间留有通向疏散楼梯或设备机房的走道空间， 此布局 方式会使核心筒较前者面积略增， 但疏散楼梯、 机房及设备用房的检修门 均有朝向核心筒内部开启的可能， 减少对功能空间的干扰， 如上海国际金 融中心。无 论“T ” 字式还 是 “十 ” 字式的布局方式都限制了核心筒内排列电 32序 号项目 名称办公 区段区

15、段服务 层数电梯配置 电梯组织模式穿梭电梯 数量/台层间电梯 数量/台1上海会 德丰国 际广场4区段111 5单层层间 213 6单层层间 313 6单层层间 411 6单层层间2上海 国际金 融中心4区段111 4单层层间 212 4单层层间31464单层穿梭 +单层层间41464单层穿梭 +单层层间3上海北 外滩白 玉兰广 场4区段117 7单层层间 212 7单层层间 3176 （双轿厢）7双层穿梭 +单层层间41274武汉 绿地 中心6区段低区2区段9，9 6+6单层层间中区2区段10，965+6单层穿梭 +单层层间高区2区段10，865+5单层穿梭 +单层层间5上海环 球金融 中心6

16、区段低区2区段11，94+4 （均双轿厢） 双层穿梭+双层层间中区2区段11，94 （双轿厢）4+4 （均双轿厢）高区2区段11，114 （双轿厢）4+4办公高区电梯厅服务电梯厅办公一区公寓电梯 办公低区电梯厅 酒店大堂电梯厅办公三区穿梭电梯酒店电梯消防电梯 办公服务酒店电梯办公二区穿梭一区穿梭二区办公二区办公一区城市建筑 2014.8 | URBANISM AND ARCHITECTURE Aug. 20144南京绿地紫峰大厦核心筒首层平面 （图片来源：华东建筑设计研究总院）5广州珠江新城西塔核心筒首层平面（图片来源： 孔祥勇的超高层办公建筑核心筒设计研究一文）6武汉绿地中心核心筒首层平面 （图片来源：华东建筑设计研究总院）表2 超高层建筑首层核心筒电梯厅组织形式案例概况梭至塔楼观光层， 中间不停层， 由南向北随空间逐渐宽敞依次布置疏散楼 梯及消防电梯， 布置 “一” 字平行式电梯厅， 电梯与墙体的空余处布置设 备管井 （图4） 。其二， 走道成 “Y”