第三章高层办公建筑工程的平面布局.doc

第三章 高层办公建筑平面布局一、原则层设计高层建筑与其他建筑之间最大区别，就在于它有一种垂直交通和管道设备集中在一起、在构造体系中又起着重要作用“核”(Core)。而这个“核”也恰恰在形态构成上举足轻重，决定着高层建筑原则层平面布局模式。1、内核布局模式在高层建筑建设刚刚开始浮现时候，由于人们对构造体系结识局限，设备设计经验局限性，以及建筑功能需求单一等客观因素，使得初期高层建筑设计并没有形成“核”概念。垂直交通、设备空间和构造体系带有明显随意性和分散性，均按各自详细规定分别布置。随着高层建筑发展、高度增长和技术进步，在高层设计过程中，逐渐演化出了中央核心筒式“内核”平面布局模式，这是各专业共同摸索优化设计成果。在建筑解决上，为了争取尽量宽敞使用空间，将电梯、楼梯、设备用房及卫生间、茶炉间等服务用房向平面中央集中，使功能空间占据最佳采光位置，以求视线良好、交通便捷。在构造方面，随着筒体构造概念浮现，也但愿能有一种刚度更强筒来承受剪力和抗扭，而这些正好与建筑师规定不谋而合。在建筑中央某些，运用那些功能较为固定服务用房围护构造，形成中央核心筒，而筒体处在几何位置中心，还可以使建筑质量重心、刚度中心和型体核心三心重叠，更加有助于构造受力和抗震。这种“内核”空间构成模式，经图32 深圳赛格广场图31 香港中环广场大厦过长期实践检查，以其构造合理、使用以便和造价相对低廉优势，不久便成为高层建筑中最为流行空间布局形式(如图31，32)。尽管中央核心筒式布局筒体周边房间需要人工采光和机械通风，总会多少给人带来不适感。但是直至本世纪80年代此前,“内核”式布局形式始终占据着主导地位。“内核”式布局形式及其变种不但在数量上占有绝对优势，并且大多数知名高层建筑也都采用这种形式。如30年代建成美国纽约“帝国大厦”(EmpireState Building,1930),50年代建成“西格拉姆大厦”(Seagram Building,1958),70年代建成芝加哥“汉考克大厦”(John Hancock Center,1970)和纽约“世界贸易中心”(World TradeCenter,1973)等等。就是在今天，世界上最高几座高层建筑，马来西亚“石油大厦”（Petronas Towers,1998）、上海“金茂大厦” (JinMaoBuilding,1998)等，也依然采用是这种“内核”式平面布局模式(如图33，34)。图33 上海金茂大厦图34 马来西亚石油大厦2、核分散与分离随着时代发展、技术进步，人们对建筑需求变化和设计侧重点不同，以中央核心筒为主流高层办公建筑“内核”平面布局模式开始受到了挑战。第一次变革重要是出于造型上需要和建筑设计理念变化，如70年代先后浮现“双核”构成模式。双侧外核心筒布局，不但有助于避难疏散，并且也使高层建筑外观造型产生了巨大变化。贝聿铭设计新加坡“华侨银行中心”(Oversea Chinese Banking Center,1976)和日建设计设计日本“IBM本社大楼”(IBM Head Office Building,1972)等等就是当年风行一时双侧外核设计手法代表(如图35，36)。图36 日本IBM本社大楼图35新加坡华侨银行中心第二次变革最先对核心筒提出革命性建议是设备专业，她们以为随着建筑设备日趋增多和越来越复杂，如果把设备用房和管道井从核心筒中分离出来，也许会更有助于管理和维修。而80年代后来，智能化建筑普及和电信设施不断增长，导致了在高层建筑中大量应用计算机和电信通讯设备，甚至许多建筑在竣工之后，依然频繁地改造布线系统和增添新设备。智能化办公楼中光缆与电脑网络管道井、配线箱以及中继装置等，每层都必要设立三处以上才算合理。这样，建筑上为了满足机电设备经常变动需要，便开始将“核”分散化，分置多处设备用房和管道井，以便于局部更改。对于构造专业来说，加强建筑周边刚度也会有效地抵抗地震对高层建筑破坏，因此如果将垂直交通和设备用房等分散地布置在周边，则无疑也会对构造抗震有利。同步,这种分散各种外核空间构成模式，也正好合用于新兴巨型构造(Super Frame)，使这种构造体系中巨型支撑柱具备了使用功能。其最典型实例就是丹下健三设计新加坡华联银行中心(1986) 和日本东京都新都厅(1991) (如图37，38)。图38日本东京都新都厅图37新加坡华联银行中心而从建筑设计角度来看，核移动、垂直交通、服务性房间和管道井分散到建筑周边，对于高层建筑空间构成模式和立面造型上变化也是极具革命性。它不但适应了其他专业需求，并且尚有助于避难疏散，创造更大使用空间和使高层建筑底部获得解放。这种空间构成模式所具备灵活性和先进性，不久便被推崇技术体现欧洲建筑师们所发现，并创造性地应用在她们作品之中。罗杰斯设计英国88木街办公楼(88Wood Street,LondonEC2,1999)和福斯特设计“香港汇丰银行”(New Headguarters for the HongKong Bank,1986)等等即是分散式核心筒杰作，它们从内部空间构成到外部立面，均与中央核心筒式高层建筑大相径庭 (如图39，310，311，312)。图310英国88木街办公楼平面图39香港汇丰银行平面图312英国88木街办公楼鸟瞰图311香港汇丰银行外观此外，在规模较小高层建筑中，近年来还浮现一种核与重要使用空间分离化现象，垂直交通、服务性用房和设备管道井均分别独立，与建筑主体分开。重要使用空间更加完整，四周对外，核与重要使用空间之间以连廊相接。从构造角度来看，核刚度较大，而主体较柔，两某些各自分别工作，既受力合理又相对经济。固然，连接某些设计是此类高层建筑设计核心所在，但是这种设计方式给建筑外观带来变化，已引起了建筑师们关注，并不久在欧洲和亚洲流行起来。德国埃森RWE公司办公楼(RWE AG Corporate HeadguaItem,1996),以及上海军械大厦（Shanghai armoury tower,1994）就是核与主体相分离极有特色建筑实例(如图313，314，315，316)。图314上海军械大厦平面图313德国埃森RWE公司办公楼平面图315德国埃森RWE公司办公楼外观图316上海军械大厦外观核分散和分离还可以使楼梯间、卫生间等直接对外自然采光通风，既节约能源，又省去消防所需加压送风设备，更符合低能耗，可循环当代设计原则。因而，近几年强调生态、节能高层建筑多采用这种布局方式。马来西亚建筑师杨经文设计高层建筑，不但楼梯、卫生间等所有对外，并且电梯筒壁还被刻意用来遮挡日晒，可谓“分散外核空间构成模式生态设计方式”。“梅那拉大厦”(1992)及其最新设计“新加坡展览大厦”(ExhibitionTower,1999)就都反映出这一设计特性。而另一位欧洲建筑师赫尔佐格(T.Hetzag)设计德国汉诺威建筑博览会管理办公楼(Verwahurlgsgebaude der De11tSCher1Messe AG,),也以其全新生态观念而引人注目(如图317，318)。图318德国汉诺威建筑博览会管理办公楼图317梅那拉大厦3、中庭空间浮现最早将中庭引进高层建筑是美国建筑师波特曼。出于商业上需要，她在70年代先后设计建造几座高层旅馆旧金山“海特摄政饭店”(1974)等建筑中都加入了一种十分华丽、氛围热烈大中庭。这种中庭既起着统合空间流线作用，又是人们休闲交往场合，中庭中还设立喷泉叠水、种植各种植物，可创造出一种激动人心欢快氛围。因此它一浮现便深受人们爱慕，并不久风靡全球。80年代后来，中庭空间开始应用于高层办公建筑。受高层旅馆影响，某些办公大楼为了追求气派和空间变化，便在入口处附设一种中庭，如贝聿铭设计新加坡来福中心（Raffles City,1986，图319，320)。图319新加坡来福中心外观图320新加坡来福中心中庭而随着人们环境观念增强，以及各国政府对由于在办公楼内长时间从事VDT操作，所引起情绪紧张，视觉疲劳和心理上孤单感等“办公室综合症”关注，高层办公建筑内部空间设计也越来越为人们所注重。提供自然化休息空间和改进封闭室内环境，成为高层办公楼设计必要解决重要问题。于是，在高层办公建筑中插入一种或在不同区域插入数个封闭或开敞中庭设计手法开始浮现。福斯特设计“香港汇丰银行”和东京“世纪塔”(Century Tower,1991)等等，便是将中庭置于建筑之中，以取代中央核心筒实例（如图321，322，323，324）。图322香港汇丰银行平面图321东京世纪塔平面图324香港汇丰银行中庭图323东京世纪塔中庭中庭空间介入还使得楼层间自然通风换气成为也许，福斯特设计德国“法兰克福商业银行大楼”(CommerzbardE Headguarters,1997)就是这方面最为典型实例。该建筑平面呈三角形，核分散布置在三个角上，中间是通高中庭，周边办公空间每隔4层还设有环绕着中庭螺旋上升空中庭园。中庭和空中庭园既有通风采光作用，又为建筑内部创造了丰富景观，给每一种角落都带来了绿色和阳光。大楼内办公室均有可以启动窗户，气流从窗户及空中庭园进入，在中庭形成对流自然通风，明显地减轻了环境负荷，因而而被人们称作是“世界上第一座生态型超高层建筑”。可比同步期兴建普通高层办公楼节约能耗近40%(图3-25,3-26,3-27,3-28)。图326中庭空气流动图图325法兰克福商业银行大楼外观图328法兰克福商业银行大楼平面图327自然通风示意图此外，福斯特设计另一种具备代表性实例上海久事大厦空中花园空间创造手法则是另具一格，15-17、26-28层楼板由圆弧面开始向后层层退台，形成三层高空间，36层至40层久事内部办公某些楼板也同样退台，形成更高大室内流动空间，由此构成了三个颇具个性弧形空中花园，使大厦使用者在紧张工作间陆可在花园内小憩、沟通联谊，并眺望外滩及浦东新区美景(图3-29，3-30)。图329上海久事大厦平面图330上海久事大厦外观二、底层平面设计初期高层建筑多直接面对街道，从街道进入门厅，再由门厅进入电梯厅，乘坐电梯至各楼层，这是高层建筑中最为普遍空间流线组织方式。建筑空间与都市空间之间缺少过渡，没有“中间领域”概念，在人流集散高峰期，对都市交通环境影响也较大。尽管许多高层建筑都在门厅艺术解决上颇费心机，设计得非常富丽壮观，但是由于空间组织方面缺陷，形不成公共活动空间，而入口处也常浮现人流拥塞现象。70年代后来高层建筑设计开始注重底部空间与都市环境关系，随着着各种商业服务性功能渗入，许多高层建筑都以扩大底部公共活动空间、形成入口广场和将底部架空把都市空间引入建筑内部设计办法，来解决建筑空间与都市空间过渡关系。其中最有代表性实例是美国纽约“花旗银行大厦”(Citicorp Center,1977)。该建筑由4根巨柱支撑，底部架空7层，下沉式广场伸入到建筑内部与共享大厅相通，使都市空间和建筑空间有机地交织在一起(图3-31，332)。而反过来，该建筑底部公共空间对都市环境整合，也起到了积极作用。为理解决人流集散和都市交通与建筑内部交通相衔接问题，当前高层建筑经常采用各种出入口和立体化组织交通流线办法。通过首层、地下层和地上架图331美国花旗银行底层平面图332美国花旗银行底部透视空廊道与不同层面都市交通网络相连接，以达到畅通便捷和步行、车行互不干扰。可见，当今高层建筑底部空间设计，已从单纯考虑建筑与周边环境之间关系，发展到进行整体都市空间设计，其交通组织和公共活动领域创造也日趋立体化、开放化，如1998年建成香港中心大厦(图3-33)和H赛德勒设计悉尼菲尼克斯大厦。菲尼克斯大厦将第一种原则层升高至距离街平面20m层面上，以此营造出一处尺度巨大开敞空间，悬挂式构造形式运用略去了开敞门廊空间中一系列支承柱。多部自动扶梯和楼梯从街平面上升起直抵大厦门厅，此门厅空间满足了由扩大上层广场进出大厦人流需要(图334)。图334悉尼菲尼克斯大厦图333香港中心大厦1998自20世纪40年代初，世界上第一种一体化设计建设美国洛克菲勒中心(The Rockefeller Center)高层建筑群建成以来，综合性多功能高层大楼便深受人们欢迎，随着近年来高层建筑建设与都市开发结合越来越为人们所注重，超大规模数幢高层建筑一体化建设综合项目便再度悄然兴起。此类高层建筑设计最大特色，就是以一种公共活动中心将高层大楼底部连结成一种整体。公共活动中心多为一种巨大中庭或室内步行商业街，它既是人们购物、休闲、交往场合，又有组织内部空间流线、连接各栋建筑作用。同步，它还是建筑空间与都市空间结合部，是机动车、轨道交通和步行系统与建筑多层次多重衔接结点。美国纽约“世界金融中心”(World Financial Center,1985)和“香港九龙车站规划”即是这种超大规模综合开发项目范例(图3-35，336)。图336香港九龙车站规划图335纽约世界金融中心 “香港九龙车站规划”以一条长达300m立体化步行商业街将3幢高层办公大楼、1幢高层旅馆、连成一体。商业街一侧还设有一种地下3层、地上5层规模巨大中庭，新建地铁车站也与中庭相通，自然光线可直接照射到地下，一改地铁车站封闭阴暗感受，而给人以立体都市印象。这种按整个街区统筹考虑交通组织和公共活动空间设计办法，更进一步将都市公共空间“室内化”、“集约化”和“立体化”，空间设计重点也由建筑外部转向内部，并致使高层建筑群使用空间服务于都市，预示了此后高层建筑设计一种新发展趋向。由于各个公司、银行、公司性质不同、规模悬殊，组织各异，内容有别，因而高层办公建筑要能满足这些千差万异功能活动规定，而在这些规定中，规模大小、各部门组织状况，是最重要方面。为了便于出租给各种事先无法预计不同单位，在平面安排上灵活性就成为重要规定。为了构造简朴、施工以便、造价节约，许多办公楼在室内采用了一种将地坪平面与吊顶平面按一定模数与只度划提成网格。在这些网格中安排相似灯光、空调、电器插头.等装置，待建筑物建成后，各公司、银行公司可依照需要租用或安排自身所需要面积（按网格位置）,并依次安排隔断、廊、门等建筑配件、以划分不同空间面积，来满足安顿不同部门和内容规定。三、办公空间布局办公空间普通提成小型（不大于40平方米）、中型（40150平方米）、大型(150平方米以上)空间。有些建筑方式不易提供小型空间，而另某些则无法提供大型空间（假定空间长宽比不不不大于2：1）。进深较大矩形平面能使各分隔空间关系密切，能提供互相密切关系。而进深较小，有中间核心体平面，则容易保证小空间互相分隔。1.单间办公室：这种形式多用于高档职工或独立性较强办公空间，进深较小，通过一条走廊，连通许多小房间，这些房间以自然照明为主，辅以人工照明，房间大小有所变化，但容纳人数较少(图3-37，338)。图338华盛顿二联广场1989图337法兰克福MAX大厦，19992.开放式布局：这种是合用于需要互相密切联系,但又有一定分隔规定布置方式，适于布置在进深较大矩形平面中。可依照需要布置矮隔断、家具、绿化等。开放式平面适合布置职工办公室而不适于布置最高管理部门(图3-39，340)。图340巴塞罗那TORRE AGBAR图339沙特阿拉伯斐萨里综合楼四、原则层平面规模从平面或空间有效运用率原则分析,高层建筑原则层平面有效运用率取决于两个因素:一是对一定建筑层数和面积状况下，原则层核体面积大小(含电梯、楼梯数量和容量，以及管井及构造面积等)应有一种科学预测和预计，如果盲目压缩核体建筑面积，则会减少核体交通、疏散与设备系统正常原则，甚至会影响到整个建筑底正常使用和运转；二是对有效使用面积(壳体)空间尺度(开间、进深)合理性与经济性影响。在总建筑面积不变前提下，如果合理扩大原则层面积，可减少建筑层败、减少建筑高度，可以提高有效运用率、节约造价。普通状况下，高层建筑原则层规模每层面积不适当少于1200,以保持合理面积有效率(指使用面积在建筑面积中所占比例，普通不应低于65%)。假定建筑原则层面积一定，若增长其层数和高度，则建筑内可供办公、活动人数增长，为保证垂直运送系统畅通和人员安全疏散，必要加大垂直体在平面中所占面积，这时，原则层平面中有效使用面积减少，平面有效率减少。但是，原则层平面不能无限增大，由于它增大又将导致垂直体增大。因而，办公建筑平面规模必然有所限度，并在一定范畴内产生“最佳平面有效率”。日本建筑师就这一问题有过研究，得到如下关系(如图341所示)。从图3-39看到，当原则层面积为左右，平面有效率可接近78%；原则层面积不大于1500或不不大于3000，平面有效率均下降较快，阐明面积过小则平面相称某些被必要满足交通运送、疏散和构造功能垂直体所占有，真正有效使用办公面积不多。因而面积增大是有限度，决非越大越有效、越经济。此外，外墙周边长度按使用面积单位平均值应是对原则层经济评价原则之一(合理值应是0.080.12m/)，超高层建筑外墙造价很高，约占总造价5%7%。外墙周边过长会使建造费用增长，使用后会因热损失大而能耗量增大。图341原则层面积、有效率关系