智能办公楼的层高设计.pdf

设 计 研 究智能办公楼的层高设计窦志 提要 本文对智能化办公楼的层高设计做了较深入的探讨,从使用功能、吊顶设计、智能化布线、生理心理卫生四个影响层高的主要因素展开分析,并附大量图例加以说明。同时,对国内外典型实际工程的层高做了分析比较,最后对智能办公楼层高的发展趋势提出见解。关键词:智能办公楼层高设计典型工程发展趋势1一、智能办公楼的层高设计在智能办公楼的设计中,往往首先需要考虑的就是层高。这是因为在现代智能办公楼内,为了满足高智能化的需求往往需要布设比普通办公楼多出许多倍的管线,为了保持室内良好的观瞻,并同时起到保护作用,这些管线通常被隐藏在吊顶以上或地板以下,这就意味着只有通过提高层高尺寸来加大吊顶以上或地板以下的空间才能容纳这些日益增长的、名目繁多的管线。但一味盲目地提高层高是不可取的,据国外资料的框算:如果层高增加10%,造价就要增加24%,层 高 由410m增 至411m,层 高 增 加 为215%,而造价就要增加015110%。因此,合理地确定层高不仅可以避免不必要的材料浪费,减少先期投资;而且对于空间的有效利用、节省能源花费,甚至是调节办公人员心理、消除疲劳都会大有裨益。通常,智能办公楼的层高可由以下四个方面的因素来决定,它们是:11 使用功能对层高的要求;21 吊顶设计对层高的要求;31 智能化布线对层高的要求;41 生理、心理卫生对层高的要求。以下将分别给于讨论:(一)使用功能对层高的要求在确定层高时,房间的净高尺寸是最主要的决定因素。根据使用者不同的要求和实际情况来决定净高尺寸是第一原则,也就是使用功能对层高的要求。不同的使用者对办公楼的净高尺寸要求不尽相同,即使同一座办公楼不同的区域净高尺寸也不会相同。而净高的不同必然影响到层高尺寸的确定。净高空间过低会使人产生精神压抑感,同时也不利于空气的流通,办公人员在其中工作,非常容易产生疲劳感。但净高太高又会增加空调与照明能源的消耗,同时也难以满足声学的要求,不利于噪音的控制。此外,净高还与每人所占有的空气容积量及自然采光度有关。综合考虑以上因素,并结合国内外的实际工程经验和习惯作法,我们可以给智能办公楼内各类房间的净高确定一个大致的范围。11 办公室的净高办公人员一天中的大部分时间是在办公室内度过的,因此办公室的净高需符合人体工学的要求,并更多地考虑环境心理因素。按照我国国民的平均身高状况及当前智能办公楼内通常采用的空调和采光方式来看,办公室适宜的净高数值一般在214310m之间,实际工程中多取216m。当然,净高的确定还要考虑办公室的面积大小,面积越大,净高也应该相应地有所提高(这主要是考虑环境心理因素)。以下是办公室净高与办公室楼面面积的大致关系:办公室净高与楼面面积关系表1办公室楼面面积(m2)100以下1005005001000100015001500以上办公室净高(最小值)(m)214216218310315基于多种因素的考虑,通常认为大空间办公室的理想面积在400m2左右,加之考虑开窗、家具尺度、设备高度、造价等其他因素,所以在实际工程中,大多数办公室的净高尺寸取216m左右(图1)。34建筑学报1999221 会议室的净高在现代办公方式中,开会再也不只是一张桌子、几把椅子,大家围在一起讨论的概念了。会议室中常常需要设有投影仪、计算机、闭路电视、远程会议通讯系统等等设备(图2)。各种多媒体方式在会议过程中会被大量采用,以利于领导者的决策,因此也有称这类办公室为专用功能室的。会议室的人员通常较集中,密度要高于办公室,所以室内净高也应当较办公室有所增加,一般应不低于216m。如设置投影仪等大型设备时,净高应结合设备尺寸决定。31 大堂及门厅的净高大堂与门厅在办公楼中虽不是主要部分,但却是非常重要的部分,是人流交叉集中的场所,来访者、会见者、等候者及工作人员上、下班都要经过这里,大堂与门厅的设计往往体现着整幢办公楼的档次与风格,给人以强烈的第一印象,因此其空间通常要求较高。但同时也必须注意,智能办公楼的大堂及门厅设计不能过于奢华和商业气。否则,将对大楼内的办公气氛造成不利影响。所以,具体的净高尺寸需要在设计中考虑所要营造的氛围并结合室内设计一并确定。41 走廊的净高走廊的主要作用是通行,因此对净高要求较低,通常不低于211m即可。因此在实际工程中,可将截面较大的干线、干管布设于走廊的吊顶内,以充分利用走廊空间。(二)吊顶设计对层高的要求在普通办公楼内,吊顶高度对层高的影响就比较大;在智能办公楼内,由于其对舒适性、安全性、可靠性及自动化程度的要求更高,吊顶内所要安排的内容相应的也就更多,其吊顶设计也就更为复杂(图3),所需高度当然也有所增加。通常吊顶内应容纳以下几个部分:11 空调系统:包括各种形式的送风管、回风管、顶装式风机盘管等;21 消防系统:各类防火报警器、消防喷淋器、紧急照明灯、紧急广播设备等;31 照明系统:各种暗装或半暗装的照明灯具及各类电缆、电线等;41 自控系统:各类自控设备(如温度感应控制设备、通风量感应控制设备等)。以上这些设备都要安排在吊顶以上的空间内,因此只有从以下几个方面来合理地统筹设计才能有效地控制吊顶高度。11 梁高的确定目前,我国在施工中大部分采用的是梁板结构体系,梁高一般取跨度的1?121?10,照这样计算:8m的柱距就需要0167018m的梁高,占去了吊顶的大部分空间。因此要减少吊顶尺寸,就首先要从结构设计上降低梁高尺寸,考虑能否采用无梁楼板、双向密肋等有利于减小梁板厚度的结构形式,从而减小吊顶高度。国外有采用组合楼板设计的,即把混凝土浇在折形钢板上。这样不但减小了结构高度,而且又便于安装吊顶内部的其他设施(图4)。如果结构高度每层能够降低20cm,那么20层便可降低4m,也就是一层。如果一层使用面积有1000m2的话,按照北京的房地产市场价格,仅此一项就意味着甲方可增加10002000万的经济收入。可见,设计中微小的改变可以换来多么大的经济效益。21 空调系统所需高度目前,国内办公楼采用的空调系统大多为风机盘管加新风的形式。所需高度在800mm左右,是决定吊顶高度的主要因素之一。设计中在不影响新风量的情况下,可采用增大新风管的宽度、减小其高度的做法来适当降低吊顶高度。当然,也可根据具体的工程情况选用一些对高度要求较低的空调系统,如将楼板结构与风管相结合(图5)、VRV空调系统等等。31 其他吊顶设施的安放梁高与空调管的高度是影响吊顶高度的主要因素,但其他设施如果处理不好,同样会加大吊顶尺寸。因此,为了有效地控制吊顶高度,对吊顶进行全面考虑、设计是非常必要的。首先要在平面上确定梁与空调管的位置,然后再依次安排吊顶龙骨、灯具、出风口、进风口、烟感探测器、消防喷淋口等设施。但仅有平面设计是不够的,还需要有剖面设计以确定梁、空调管、灯具、电缆桥架、消防喷淋管的竖向位置,并优化组合它们之间的位置关系,从而取得吊顶的最小尺寸(图6)。目前,按照国内外实际工程中的作法,随着建筑梁高的不同,智能办公楼的吊顶高度一般多在111m116m之间取值。相信随着各类建筑设备及配件的发展,吊顶高度将会逐渐减小。(三)智能化布线对层高的影响智能办公楼与普通办公楼最大的差别莫过于智能化布线这一点了。由于办公自动化(OA)水平的不断提高,办公自动化设备的大量应用(如计算机、文字处理机等的普及),使得办公楼内各种线路的数量得以猛增。因此,需要一种能够将这些线路有序、有效组织在一起的方式,这就是智能化布线。智能化布线是一个比较广泛的概念,通常是指在智能办公楼内为了满足智能化的需求而采用的设置各类电线、电缆、馈线的方式。智能化布线是针对智能办公楼提出的全新概念,它是智能办公楼的“神经系统”,它不仅与办公楼内的自动化工作站息息相关,和室内的陈设及装修紧密相联,更和建筑物的层高、总高及主体建筑结构选型密切地结合在一起。因此,作为智能办公楼的建筑设计人员必须对建筑物中的智能化布线有深入了解。目前,国内外的智能化布线方式归纳起来大致有以下八种类型,即:11预埋管布线方式(图7);21 架空双层地板布线方式(图8);31 地坪线槽布线方式(图9);41 单元式线槽布线方式(图10);51 干线式布线方式(图11);61 扁平电缆布线方式(也可称地毯下布线方式)(图12);71 网络地板布线方式(图13);81 顶棚布线方式(图14)。以上的八种布线方式各有优缺点,很难一概而论,因此在具体的工程设计中到底采取何种布线方式(也许是一种布线方式单独使用,也许是多种布线方式混合使用)(图15),都必须要从实际需要出发,实事求是,通过充分的调查研究,综合考虑建筑的规模、使用要求,认真比较各种布线方式的利与弊,最终确定适合于该建筑的布线方式。作为建筑设计人员,在考虑满足智能化需求的同时,还要考虑满足建筑其他方面的要求;不但要考虑近期的使用效果,更要以长远的、发展的眼光来判断日后的使用效果,考虑到对44建筑学报19992不同布线方式的比较表2布线方式性能预埋管布线方式架空双层地板布线方式地坪线槽布线方式单元式线槽布线方式干线式布线方式扁平电缆布线方式网络地板布线方式顶棚布线方式经济智能化布线系统投资少较大一般较少一般大大一般土建工程投资一般一般一般较多较多一般小一般日常维护花费一般较多较少较少较少较多一般较多功能配线容量小大一般大大大大大出线口的灵活性差强一般较强较强极强强较强对改建、扩建的适应性差强较差较差一般极强强较强对层高的要求低高较高低一般很低低一般可靠性易损坏程度不易一般不易不易不易易不易易抗震性良好较差良好良好一般差良好一般抗干扰性良好一般良好良好良好一般良好一般施工土建施工难易度容易容易一般一般一般容易较难容易布线安装难易度一般一般一般一般一般极易一般容易不同布线方式所需空间尺寸表3布线方式所需高度备注预埋管布线方式没有要求架空双层地板布线方式通常在60150mm之间当高度小于60mm时,地板造价相对较高地坪线槽布线方式现浇结构时:板厚不小于200mm预制结构时:垫层不小于70mm板厚、垫层高度视线槽所需的截面面积而定单元式线槽布线方式楼板厚:155mm左右干线式布线方式楼板厚:155mm左右电缆沟处楼板厚度不小于180mm,并视电缆沟截面面积而定扁平电缆布线方式扁平电缆厚度:2mm左右网络地板布线方式楼板厚:150mm左右国内尚未见采用顶棚布线方式吊顶高度要增加100mm以上需与其他吊顶内设施协调处理注:以上数据仅供初步设计时参考使用。办公区(会议室及工作站)计算机及前端处理机用房区数字型专用式电话分组交换机及局域网、配线盘用房区设备机房区局域网络配线吊顶内配线双层地板内配线未来变化的适应性。并应及时了解各类布线方式的最新发展变化,以便能够在设计中采用先进技术以符合日益发展的办公自动化的需要。为了能够更简便直观地判断和评价各种布线方式,我们可以从以下几个方面用表格的形式粗略地作一下比较(表2)。以上8种智能布线形式对智能办公楼的层高有一定影响,但影响程度的大小是随着所采用的布线方式而变化的。不同布线方式通常所需高度现总结见表3。随着人类对智能系统的深入研究,各种高科技材料的应用,新的布线方式必定会不断产生(如网络地板布线方式的出现),而原有的布线方式也会有新的发展和改善。目前,许多国家都在研制造价更低、占用空间更小、而使用效果更佳的智能化布线方式,而这一切也必将推动智能办公楼的技术走向更加成熟、功能走向更加完善。(四)生理、心理卫生对层高的影响前述的三个方面只是影响智能办公楼层高的主要因素,还有一些其他因素同样对层高有着或多或少的影响,在设计过程中同样需要给予一定的重视。办公楼智能化的最终目的是服务于人,使用者在其中不仅要体验到办公的高效性,同时在心理与生理上也需要一定的舒适感。在经济条件许可的情况下,适当提高办公室的层高会使人产生轻松感,有利于消除工作疲劳。当办公室开间较大时,通过加大层高改变房间的高宽比,可调节人的视野范围,从而减小视觉紧张感、令人放松。智能办公楼的层高是一个与建筑的各个方面都有着密切关系的环节。可以说,它的确定既受到了建筑其他方面的影响,同时它的确定也深深影响着建筑的其他方面。因此,作为设计者在确定智能办公楼的层高时,务必要综合考虑到经济条件、技术水平、施工能力、布线方式、环境协调以及人的生理、心理等等诸多因素,而只有考虑了这些因素后确定的层高才能真正成为办公楼智能化的坚实基础,并为日后智能办公楼的发展创造良好的条件。二、国内外实际典型工程层高的分析与比较从前文的论述中我们了解到,智能办公楼净高的取值范围一般在214m310m之间,吊顶高度通常在111m116m左右,而地面布线所占高度随布线方式的不同可以在0102m0135m之间取值。照这样计算,层高的理论取值范围应在3152m4195m之间。这只是一个理论值,在实际工程中,由于考虑到诸如造价、模数、施工、习惯作法、业主要求、国家规范等等因素,层高的取值往往是在一个相对比较小的范围内浮动。下面从对国内外各15幢有代表性的智能办公楼层高的统计图形来分析一下实际工程中的层高取值:从图16中我们可以看出,虽然这15幢智能办公楼只占国外智能办公楼64建筑学报199921617更正111998年第10期57页“致谢”报道中所写“重庆大学建筑城规学院”,应为“重庆建筑大学建筑城规学院”,实际上该院支持本刊编辑部添置电脑设备最早最多,在此我们向贵院表示歉意。211998年第11期第31页第30行中:“35”应改为“3S”;第31页:左上角插图的图名“新设计窑洞类型之一”应改为“农民在填实的窑洞上建的房屋住宅”。总数的小部分,但都具有一定代表性。总体来说,国外智能办公楼的层高尺寸下限较高,一般都在318m以上,其中以层高在318m412m的居多,层高取值的浮动范围较小,与前述的层高理论值较接近。对国内目前15幢智能办公楼层高的统计数据来看(图17),由于受国内经济、技术等条件的制约,层高尺寸的下限较低,并且取值的浮动范围较大,呈现不规律状态。这些情况可以说是当前我国智能办公楼发展状况的真实写照,也是由我国国情所决定的。虽然改革开放以来,我国社会的各个方面都有了长足进步,但不能不承认我们的经济实力还是有限的,技术水平还是相对落后的。一方面,在工程建设中常常由于经济的原因而不得不将净高尺寸一压再压;而另一方面,由于设计、施工水平低,设备条件差,层高的大部分空间又不得不被结构、吊顶高度占去,呈现出不合理发展状况。通过上面的比较分析可以看出,在今后我国的智能办公楼设计中,层高尺寸的确定应当注意以下几点:11 智能办公楼适宜的层高尺寸在318m412m之间。21 应通过运用合理的设计及采用先进的设备与施工技术,努力减小吊顶及结构高度。31 在经济条件许可的情况下,适当增加净高尺寸。一方面可提高室内空间的舒适性,同时为今后的发展留有一定余地。三、智能办公楼层高的未来发展趋势智能化设施的大量应用不应以不断增加层高的方式来解决。这种变化增加了土建工程投资在智能办公楼总体造价中所占的比例份额。这样,无论是对投资智能办公楼的业主来说,还是对智能办公楼的承租者来说都是不利的;巨大的先期投资与缓慢的回报令投资者退避三舍,而高额的租金会使承租者望而却步。长此以往,对智能办公楼本身的发展也是不利的。智能办公楼在未来信息社会中的战略地位是不容质疑的,谁能以更少的投入建设更完善的智能办公楼,谁就能在今后的竞争中处于领先地位。为此,世界各国都投以极大的力量在智能办公楼的研究与开发之中,其中日本和美国代表了智能办公楼的两个不同的研究方向。日本由于国内的资源匮乏、人力有限,所以更偏重于研究应用那些低投入、高效益的新技术产品;而美国则更偏重于完善智能系统的整体设计以服务于人。尽管二者侧重不同,但它们是相辅相成的,二者良好的结合必将推动智能办公楼不断向前发展。对于智能办公楼的层高来说,随着研究工作的深入,大规模集成技术的应用,电缆、电线、接线盒、探测头等部件将变得更小、更薄、更集中,吊顶和地板布线所要占用的空间将不断减小。增大净高尺寸、减小层高尺寸将是智能办公楼层高的发展趋势,可以期待,一种全新的、更经济、更合理、更有效的智能办公楼层高设计概念将会随着设备技术的发展而产生。参考书目1 智能建筑设计标准(上海市标准),华东建筑设计研究院主编2与建筑专业密切相关的电气布线,机械工业部设计研究院3现代办公楼设计,翁如璧编著,熊明审定,中国建筑工业出版社4The Intelligent Building Source2book,Gerald F.Culbert5 智慧型办公大楼计划,安富重文著,崔征国译,詹氏书局6 AN IXTER布线手册7有头脑的房子21世纪的建筑,邱连璋编著,科学技术文献出版社8 智能建筑,张瑞武主编,清华大学出版社9 日光与建筑译文集,肖辉乾、林若慈等译,中国建筑工业出版社10 建筑环境心理学,常怀生编译,中国建筑工业出版社11 超高层办公大楼,总主编谷口、凡邦,崔征国译,詹氏书局作者单位:北京市建筑设计研究院 收稿时间:1998年11月74建筑学报19992