超高层住宅建筑结构设计经验总结

与普通高度住宅相比，超高层住宅高度高，具有强烈的标志性和可识别性，住户具有尊贵感；视线无遮挡，景观视野开阔，高处湿度小，空气质量优良，受干扰小。超高层住宅土地利用率高，能够承载更多的居家。

1. 超高层住宅特点

超高层住宅体型巨大，功能复杂，存在着安全、内部交通、能耗等多种问题，对建筑、结构、消防、设备等设计工种要求高。建设和维护投资大，低区的实用率相对低，如果无此方面设计经验，容易造成不必要的浪费。

2. 中建国际在华润“幸福里”项目上的一些经验

由三栋49层的超高层住宅所组成，总高度160米，总建筑面积为106000㎡，会所建筑面积1000㎡，底层架空面积为1375.5㎡,共有住户768户。

A.超高层建筑经验

一座全面优化的超高层住宅建筑是一座人类社会高科技水平的综合汇集体，同时也是人类科技智慧结晶的全面展示！

a. 平面形式的选取：

不宜凹凸过多，平面整齐，利于使用、结构布局和节能，同时避免高区风烟囱效应的影响，有效减少施工周期。

b.  与结构密切配合：

结构竖向体系和平面功能合理搭配，减少浪费空间、提高效率。户型设计充分考虑梁柱的影响、规避和利用。

c.  核心筒设计：

多方案比较后仍采用中心布局形式，以减少公摊。垂直交通经过计算布置四部电梯和一部剪刀楼梯。

d.  综合考虑结构层、设备以及超高层住宅空间使用等因素，层高为3.15米。

e.  户内采用高级材料精装修。

f. 重视消防设计：消防设计是一个由建筑、设备及电气等专业构成的整体，专业间的密切配合及统筹安排十分重要。这些应是保证超高层建筑安全的基本思路。新版《高层民用建筑设计防火规范》对超高层住宅明确规定：住宅户内不要求做喷淋设施，但保留火灾自动报警系统，同时分户门必须为甲级防火门，前室及风井加压送风（都有别于普通高层住宅）。此外在平面设计中重点保证消防通道的便捷、预留足够消防宽度 、消防登高面的畅通等。

g. 重视细节设计：落地窗外设计花池或挑板、减少超高层视线的畏惧感；运用双层玻璃的立面外墙为最高档的豪宅创造顶级的居住品质，同时，这一设计既能满足遮阳、节能又能调节气流。内凹阳台能有效避免侧向风的影响

h. 考虑超高层建筑后期维护费用较高，优先考虑节省原则：采用高品质优良材料、延长使用年限；节能材料、节能工艺、节能设备广泛运用；优化建筑位置及朝向设计、优化围护结构墙体设计等方式来达到降低能耗的效果。

B.超高层结构经验

1. 方案优化

重视结构概念设计，在建筑方案初始阶段，结构工程师就与建筑师密切配合，确定合理的竖向构件布置，最大限度发挥每个结构构件的效能，使结构造价最低，这对于超高层结构尤为重要。

2. 细节优化

a. 方案优化举例：

对于超高层住宅，概念设计时重点关注如下几点：

（1）束筒体系

（2）墙布置尽量均匀

（3）翼缘墙

（4）墙体横向宜对齐

b. 细节优化举例：

（1）对小户型情况下超高层地区得房率较低的改善办法；大间距、高强混凝土。

（2）所有外墙均采用混凝土，不采用砖墙,防止渗水。

（3）常规多高层住宅的优化措施：准确的荷载、合理的结构断面、充分挖掘结构构件的潜力。

C.超高层给排水经验

a.  建筑特点

超高层建筑为建筑高度超过100m的高层建筑，具有高度高、人员密集、火灾危险性大、疏散困难、管道系统承压要求高、消防车扑救困难的特点。

高规明确规定超高层建筑的消防以自救为主。

室内消防设计应该更多考虑消防的安全性。

b.  给水设计系统

结合不同建筑性质，设置不同的供水方式。对于超高层住宅一般我们采用的供水方式是：中转水箱 +变频供水，这样水质较好。

c.  排水系统

分为雨水系统与污水系统，塔楼的排水管材应优先考虑采用金属管材或承压给水管材要考虑消能措施排水设专用通气立管。超高层建筑由于竖向高度高，管道垂直方向长度长，横管与立管存在竖向偏移量，管道连接须采用柔性接口。地下室部分的排水一般靠集水井和潜污泵提升来解决。

d.  消防系统

方案一．临时高压系统

优点：避难层占用面积小，平时管网系统承压小，瞬时超压时需考虑泄压。

缺点：系统复杂，控制要求高，设备房面积大。

方案二．临时高压系统＋常高压系统

优点：系统简单，设备房面积小，避难层占用面积小，高区可以由地下室转输泵配合，安全性高，管网压力变化小。

缺点：系统常期处于高压状态，减压阀使用较多。

e.临时高压系统

消火栓系统采用临时高压系统,系统分3个区，水池和泵房均设在地下室，并联分区。在消防车供水能力所到楼层每个区分别设置水泵接合器。

顶部考虑设置高位消防水箱及增压稳压设备，以满足火灾初期的水量及水压要求

f.自喷系统

地上建筑按中危Ⅰ级设防，地下车库按中危Ⅱ级设防。自喷系统按系统分区同消火栓系统自喷系统设报警阀、管道工作压力不超过1.2MPa；技术层须设置报警阀.各区均设置水泵结合器，在消防车供水压力范围外的自喷系统水泵结合器通过设置与技术层的接力泵接力供水。

g.超高层住宅与普通住宅的区别

在于它可设置中间避难层，这可减小管网超压的问题。如不设中间避难层生活给水由泵直接供最高层用水这样就会造成管网长期超压。在管材和配件承压能力选型上要求很高，造价上相应提高。

D.超高层空调系统经验

1.设计理念

“以人为本、绿色环保、科技领先、节能降耗”的设计理念。建设绿色健康、节能、高科技的会呼吸式建筑。通过合适的系统设计和节能手段，提高能量的利用效率。为人群提供舒适的室内环境和良好的室内空气品质。综合寿命周期最长，运行费用最小。

2.空调系统选择及设计

我们建议：选用多联机加热回收的空调方案：

虽然建安造价会略有提高，但真正体现了健康绿色的社会理念，在运行的过程中，可以使用户在空调制冷的同时获得免费的生活热水，大幅降低用户的使用费用。为建筑评绿色建筑或者进行LEED绿色认证打下基础。

变制冷剂流量热回收多联机系统

优点：控制简单，运行费用低；无电磁辐射；室外机只有一台，建筑立面效果容易保证。在空调制冷的同时获得 免费的卫生热水.

缺点：初投资较高；送风温度低，室内温度场不均匀，舒适感差。造价：550～650元/m2

3.住宅公用排油烟道的正确设置

影响住宅特别对超高层住宅公用排油烟道正常使用的因素主要有：设置位置不合适、烟道形式不理想、烟道面积不正确等。

3.1避免油烟飞起进入建筑动力阴影区内。

3.2选用正确的排烟道形式

经过多方案比较我们在华润超高层住宅中选用单风道的形式，风道面积0.6平方米。

为防止油烟倒灌，在每户接入主烟道处加设了电动阀门，电动阀门与油烟机同时启闭。

4.中央机械式通风系统（房屋呼吸系统 ）

不间断地给住宅带来充足的、有质量的新鲜空气；能有效排除室内各种污染的气体；防止物品发霉；符合建筑节能规范；具有高可靠性、低能耗、低噪音的特点。造价：30～35元/m2

5.建议

本工程在设计时按照《绿色建筑评价标准》 GB/T50378-2006或美国绿色建筑协会（USGBC）编写的《能源与环境设计先导》 LEED进行设计，作为工程一个亮点，以体现工程的高品质。

E.超高层电气设计经验

1.电气系统选择及设计

住宅用变压器按照塔楼分别设置，直接放置在塔楼下边的设备房。让用电负荷处在中心位置，大大节约由于传输所造成的电能的损耗。

优点：大大节约由于线路传输的损耗，也节省了电缆的长度。

缺点：每台变压器均需要运行，在入住率不高的情况下由于变压器自身的损耗不够灵活。

2.照明灯具、光源选择及智能照明控制系统的应用

在公共区域配合装修公司设计要求严格按照照明功率密度进行照明设计，合理选用高效率的灯具和光源，改变以往室内设计师选用白炽灯和卤素灯进行设计不利于节能的思路。在公共区域如车库和公共走道采用智能照明控制系统，减少人员管理造成的混乱和浪费，提升住区档次。

优点：合理选择灯具和光源以及采用智能照明控制系统对实际运行成本大大节约,而且可以提升住区品质。

缺点：智能照明控制系统初始成本略高。

F.超高层智能化设计经验

智能化系统在安全预警及人员疏散方面起到的独特作用，以及相比常规建筑而言，超高层建筑的智能化系统设计具有特殊性。超高层建筑的智能化弱电系统中火灾自动报警及联动控制、综合安防、广播系统与公共安全最直接相关。

超高层建筑的高度特点是带来消防弱电系统设计特点的根本原因。现实的看，机动消防车辆的消防能力不可能跟上超高层建筑的发展，因此，超高层建筑的消防设计应立足于建筑内部的消防系统建设，在智能化的旗帜下，努力完善火灾探测、报警、扑救等自动功能，将火险消灭在萌芽状态。

在一般建筑中可通融的问题在超高层中是应严格执行规定的。超高层消防从严把握的一个体现是消防措施齐全，手段多样，互为补充。对火灾报警系统外部而言，智能化的含义主要指系统联动。超高层建筑一般为重要建筑，其政治、经济价值巨大，如果灭火不及时，损失将是惨重的。因此，采用系统联动方式，就成为争取火灾前期时间和主动权的有效手段。

一、火灾自动报警及联动控制系统

(1)超高层建筑火灾报警系统的设计应从提高火灾报警系统的智能化和可靠性这两方面入手。

1 提高火灾报警系统智能化程度

1）对火灾报警系统内部而言，超高层建筑一般采用全智能火灾报警系统。鉴于超高层建筑体量大和面积多，其使用面积的分割具有较大的不确定性，因此为了适应房间形状、面积和使用性质的变化，每条报警回路应留出30％左右的探测器数量裕量。

2）对火灾报警系统外部而言，智能化的含义主要指系统联动。消防系统是一个由建筑、设备及电气等专业构成的整体，专业间的密切配合及统筹安排十分重要。采用系统联动方式，就成为争取火灾前期时间和主动权的有效手段。

提高火灾报警系统可靠性的措施有：

A）采用控制中心报警系统；

B）系统具有完善的自检功能；

C）关键部件冗余可采用具有双主机热备份的系统等；

D）报警回路采用环形总线；

E）探测器与模块分开回路设置，每15~20个探测器设1个短路隔离模块。

当火灾报警系统与保安监控系统联动，在火灾之初，火场的摄像机可将现场画面迅速传至中央控制室，通过实景画面，值班人员可以立即确认是火灾还是探测器误报，从而马上采取广播、排烟、正压送风、启动消防泵、喷淋、向消防局119台报警、降客梯、切换消防电源等一系列应急措施。

当火灾报警系统与车库管理系统联动，一旦发现火情，便可声光报警，强制抬起进出口栏杆，使车辆尽快逃出车库。另外火灾报警系统还可与楼控、广播音响和门禁系统等联动。只要这些措施可靠得力，超高层建筑的火灾便可被消灭在萌芽状态，将损失减至最小

2 提高联动控制系统的可靠性

提高联动控制系统的可靠性的措施有：

1）对于重要的灭火和防排烟设施，应考虑多种、多地联动和手动控制方式，以增加被控设备的可靠动作。尽量采用多线制的手动控制柜，并处理好接口问题；

2）合理设计各类管线的走向、敷设方式和敷设场所，采取必要的防火措施，避开可能对线路造成损坏的热源，确保消防电气线路处于安全环境中；

3）与建筑专业协调，合理确定消防控制中心的位置，以使其尽量靠近弱电管道井，使消防电气管线以最短距离汇入弱电管道井；

二、广播系统（早期预警语音疏散系统）

紧急广播系统能够及时通知火灾建筑物内人员发生火灾的位置,应当朝哪个方向疏散。但普通紧急广播系统存在信息单一、不能同时对不同区域播放不同内容和智能化程度低等缺点。针对超高层建筑的更具智能的早期预警语音疏散系统应运而生。该系统对于超高层建筑来说是至关重要的

三、安全技术防范系统

3.1 车库入口安检系统

3.2 人员安检和访客管理系统

3.3 特殊场所的安防末端设备的设置

1）强电和弱电竖井、各消防相关设备房、直饮水间和开水间、新风机房、生活水机房、给中庭送风的风机房和空调机房、变配电室、发电机房和锅炉房等重要机房、、、加装门禁。

2）卫生间是视频监控的盲点，安防的薄弱环节。建议在卫生间门外走廊安装摄像机，卫生间内安装报警按钮和传声器。

3）停车场是安全事故的多发地区，应加强停车场的管理，不但对车道监控，还应对车位进行监控。

4）疏散楼梯设置摄像机和传声器，以便对突发事件时的疏散人流进行观察，获取现场情况。

3.4 加强消防控制室的安全

超高层建筑的智能化系统的设计，不但要考虑到建筑物及业主的复杂的功能需求，使其具备可靠性、先进性及扩展性；还应当站在城市安全的高度，充分考虑超高层建筑有可能面临的来自方方面面的威胁，提供有效的解决方案 。