云南建筑/本期特稿/YUNNAN ARCHITECTURE/SPECIAL ARTICLES 2023.3
项目信息：
2023 年度云南省优秀工程设计一等奖
项目名称：海源财富中心1#，2#塔楼及裙房
项目类型：公共建筑
获奖信息：2023 年度云南省优秀工程设计一等奖
获奖机构：云南省设计院集团有限公司
合作机构: 广州市科城建筑设计有限公司
主要设计人：普 柬 王宇舟 杨 欣 李 昆 李德民 黄秋彬 苏奇荣 梁 佶 陈宗琳 李天智 谢泽峻 解茹玲 蔡世泽 王 博 刘 芬 杨之奎 金 超 肖云峰 谭映彬 赵 能
建设地点：昆明市高新区
建设规模：140657.53 ㎡
工程设计起止时间：2014.07.21~2015.08.09
竣工时间：2020.05.07
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超高层建筑是一个都市的标志性建筑，促进土地利用、经济发展的同时，也反映出经济、技术水平及现代转型。根据理论和经验分析，一般150 m左右，是超高层建筑设计的敏感高度，建筑物的尺度特性将引起建筑设计概念的变化，这种变化促使建筑师必须提出有效的设计对策，调整设计观念，综合的解决问题。海源财富中心设计的全过程中，我们以节能为核心目标，以适宜的技术手段，应用创新技术，并对成熟的技术进行创新应用，从“城市性、开放性和集合性”的层面出发，致力于打造“科技的建筑、绿色的建筑和文化的建筑”。把城市功能与城市发展之间的逻辑关系通过建筑实体与城市其它空间有机结合，从而形成新的城市实体。
昆明西市区最高楼 适宜的技术 生态节能
超高层建筑是一个都市的标志性建筑，促进土地利用、经济发展的同时，也反映出经济、技术水平及现代转型。“作为摩天大楼建设领头羊的中国，它过去二十年的爆炸性增长是有参考价值的”；处于后疫情时代，我们的城市逐渐复苏，大楼建设也会逐渐回潮。在此我们以云南昆明的海源财富中心项目为例，谈一谈超高层办公楼设计。1 项目概况
地理位置优越-项目位于昆明市高新技术产业开发区东部，距离昆明市中心约5km ，规划区东临海源中路，北接科光路，区位交通便利。![]()
产业依托较好-在国家科技部、云南省委省政府、昆明市委市政府的领导下，昆明高新区以“发展高科技、实现产业化”为旗帜，已成为我国高新技术产业发展的重要基地，国际知名、国内一流的创新型特色园区建设已扬帆起航。海源财富中心总面积约35，0000㎡ ，我们此次讨论的超高层办公楼为位于基地东南角的2#写字楼，其建筑面积约9，0000㎡ ，楼高246m（结构高度177.9m）。2 面临的问题
根据理论和经验分析，一般150m 左右，是超高层建筑设计的敏感高度，建筑物的尺度特性将引起建筑设计概念的变化，这种变化促使建筑师必须提出有效的设计对策，调整设计观念，综合的解决问题。![]()
图5 海源财富中心总图，红圈所示为2#写字楼）
3 做出的解答
我们从结构体系、建筑平面、建筑层高、垂直交通体系、幕墙体系、机电选型、消防体系等几个方面作为切入点，讨论超高层办公建筑的技术设计思路。在该项目的设计、研究和总结过程中，我们提出“适宜的技术”这一概念。图6 巨型钢管混凝土斜交网格外筒与钢筋混凝土剪力墙内筒组成的筒中筒结构体系
3.1 适宜的结构体系
超高层建筑中，结构专业与多层建筑相比占有更重要的位置，不同结构体系的选择直接关系到建筑平面的布置、立面形体、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、工期长短和投资造价的高低等。目前国内的应用上，从形式上一般分为框架+核心筒，巨型框架+核心筒，筒中筒等。从材料上分为钢筋混凝土框架体系，钢结构体系，混合结构体系等。而昆明属于八度区，高烈度地区的超高层结构选型对项目的推进提出了更高的要求。![]()
图7 香港环球贸易广场/ICC，外框筒+核心筒 图8 海源财富中心2#楼标准层平面，剖面
海源财富中心结构体系的确定——本项目结构高度在170m左右，高宽比为5。高宽比是一个粗略的指标。一般7以下结构设计难度较低。超过9就非常困难。还要取决于项目所在地的自然条件，抗震设防要求等。水平荷载（风荷载）是超高层确定结构形式的控制性因素。通过多方案的反复比较，最终确定采用型钢混凝土框架+核心筒的形式。该结构形式不利因素是梁柱较大，对机电管线布置有一定影响。其优点是施工简便，造价较低。最终较混合结构用钢量降低30%左右。3.2 适宜的建筑平面
高层办公建筑中，平面的布置关键是控制核心筒的布局，一般归纳有如下几种：![]()
有利于获得灵活性的大空间，主要适用于功能不同、层高不同的复合结构。本项目采用核心筒中间布置的方式，结构体系明晰，同时有利于办公空间的通风采光和灵活分隔。超高层办公楼的标准层规模取决于场地、投资、使用需求、有效使用率、建筑形体等多方面因素。综上因素，通常高度250m 左右建筑的标准层面积在2200㎡ ~2500㎡ 左右。面积更大时需根据有效使用率来综合判断。超高层建筑由于垂直交通的关系，所需核心筒面积较大。标准层过小，会造成使用效率降低；过大则会影响内部交通流线组织，办公空间的舒适度等。通常情况下核心筒占标准层总面积25%以下是经济合理的。当达到28%以上时，表明有效使用面积在降低。本项目核心筒占标准层面积22.3%，标准层面积1650㎡ 左右。另一个平面布置的关键指标是标准层的空间进深。根据使用功能、规模、有效使用面积、室内空间尺度的重组灵活性与实用性，自然采光、视觉空间感受等综合因素，超高层办公建筑的标准层房间进深尺度以10m~15m为宜。本项目通过合理的核心筒布置，空间进深控制在12m 左右，获得了较好的空间效果。![]()
图12 海源财富中心2#楼标准层平面，蓝色区域为核心筒图 13 房间进深示例图
3.3 适宜的建筑层高
超高层建筑设计中，建筑的层高确定非常重要。层高的增加对建设成本有很大的影响；但一味控制层高往往又难以满足建筑功能要求。而从使用角度和建设标准的角度看，办公室净高与楼面面积有关，一般合适的高度：同时，我们普通意义上的甲级（5A级）写字楼要求办公区域净高在2.6m以上。根据本项目的结构形式、机电方案综合考虑，标准层层高确定为4.2m，保证了室内主要区域净高≥2.9m。![]()
超高层建筑标准层层高的确定没有绝对的标准，应该结合项目的结构体系、综合管线和使用需求确定。图15 结构、水暖电管线等对建筑层高的影响
3.4 适宜的垂直交通体系
超高层建筑日常使用最主要的垂直交通方式是电梯，电梯的投资往往达到楼宇投资的10%以上。同时电梯的运行方式和布置会直接影响核心筒的布置，建筑的使用效率。因此超高层建筑电梯系统的布局方案非常重要。图16 标准层建筑剖面图
建筑在不断增高，势必带来电梯数量的增加，但是建筑平面和核心筒不能无限的扩大。因此如何提高电梯运行效率是超高层电梯设置必须解决的难点。随着电梯技术的进步，电梯的速度已经可以到达18m/s 。但是解决超高层垂直运输是一个综合问题。无法简单地依赖增加数量和提高速度。一般来说，分区设置电梯是解决垂直交通的主要手段。大体来说分为三种方式：1）多区系统
2）双层轿厢
3）快速梯与分区梯结合+立体电梯厅
其中采用双层轿厢电梯，停靠站数省一半，缩短运行进间，与单层轿厢电梯相比，在相同时间内多运输75%人，另外可减少井道空间25%。从经验上，200m 左右的超高层（尤其是写字楼）电梯布置以多区系统为主最经济。![]()
图17 海源财富中心2#楼剖面，绿色区域垂直交通体系
而单梯服务面积是一个粗略指标，有助于方案阶段估算电梯部数。一般写字楼不超过5000㎡ ，5A写字楼接近3000㎡ 。海源财富中心项目采用的“三区系统”——穿梭梯2部，提升地下室至一层的办公人流。-低区电梯5部（3.5m/s），服务15层办公，单梯服务面积3750㎡ ；-中区电梯3部（5.0m/s），服务10层办公，单梯服务面积4160㎡ ；-低区电梯3部（6.0m/s），服务9层办公，单梯服务面积3750㎡ 。3.5 适宜的幕墙体系
玻璃是唯一高透明、自然采光、视野好、满足人性的建筑材料。同时玻璃幕墙较其他维护材料有自重轻，抗震性能好的特点，因此天然的成为大多数超高层建筑的主要维护材料。高层建筑玻璃幕墙从制作安装上大致分为框架式幕墙和单元式幕墙。![]()
1）框架式幕墙
特点：计算、管理简易，能承受较大安装误差，安装系统有弹性。防水多为单层密封，施工周期长。图20 海源财富中心2#楼使用单元式幕墙
2）单元式幕墙
特点：对预埋安装要求高。构造可承受更多变位。精度高，施工周期短。本项目采用单元式玻璃幕墙，如何实现方案概念是本次幕墙设计的重点。图21 幕墙建成效果
面材：TP8超白（Low-E）+12A+TP6mm钢化中空Low-E玻璃图22 海源财富中心2#楼立面图
龙骨：铝合金单元横竖框，选用优质高精级铝合金型材，室外可视面氟碳喷涂处理，室内可视面粉末喷涂处理，非可视面阳极氧化处理；铝合金型材截面强度合理，满足结构安全及装饰功能要求。图23 海源财富中心2#楼单元式幕墙构造
单元挂接系统：采用钢制单元挂件，钢制单元转接件，热浸镀锌处理。挂接系统具备三维可调功能。背衬保温：2mm 粉末喷涂铝单板，80mm厚保温岩棉。层间防火：采用1.5mm镀锌钢板和100mm厚防火岩棉。嵌缝、塞口材料种类：三元乙丙胶条、硅酮耐候密封胶。幕墙外观效果的实现方案为：斜向装饰条随单元板块整体挂装，利用单元板块的正常拼接来实现装饰条交叉布置的网格化效果。共4种单元板块形式。小装饰条宽100 mm ，大装饰条宽240mm 。装饰条通过铝合金转接件与单元板块组合，随单元板块整体挂装。该幕墙系统的设置，结合不同高度、不同开窗幅度的变化，在有限的造价控制范围内，最大限度实现了绿色、生态、美观的效果。图24 项目玻璃幕墙外的风景
3.6 适宜的机电选型、消防体系等
以本项目的空调系统为例，中央空调系统结合昆明气候特征，以及该栋楼宇的使用和经营特征，在多次比较论证后采用变频多联机系统，主机分区设置在屋面或避难层。减小了对层高影响，节约了投资、降低了能耗又如消防体系中，本项目根据建筑层数、结构体系、机电布置的方案，在10/21/32层设置半敞开避难层，同时作为结构加强层，做到了消防设施与结构经济性的统一。结语：
除上述外，超高层建筑的技术设计中，还有很多体系会对设计结果产生影响，需要我们充分综合考虑各体系，才能把握设计的方向。单一专业或单一体系的优劣均不应该作为设计的唯一依据。
海源财富中心设计的全过程中，我们以节能为核心目标，以适宜的技术手段，应用创新技术，并对成熟的技术进行创新应用，从“城市性、开放性和集合性”的层面出发，致力于打造“科技的建筑、绿色的建筑和文化的建筑”。把城市功能与城市发展之间的逻辑关系通过建筑实体与城市其它空间有机结合，从而形成新的城市实体。本项目由广州市科城建筑设计有限公司完成项目策划及概念方案设计，由云南省设计院集团有限公司完成方案深化至施工图设计及后期服务。[1] https：//www.bbc.com/zhongwen/simp/world-59173637.amp 《中国限制高楼数量，全球摩天大楼建设还有未来吗？》
[2] http：//www.news.cn/video/sjxw/2021- 04/09/c_1211104154.htm 《【数· 百年】向上吧，中国》
【作者信息】
普 柬，云南省设计院集团有限公司，董事，副总经理，教授级高级工程师王宇舟，云南省设计院集团有限公司，总建筑师，教授级高级工程师杨 欣，云南省设计院集团有限公司，高级工程师
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