第三章住栋设计第二节高层建筑

1、第三章 住栋设计第三节 高层和中高层住宅设计33 高层和中高层住宅设计n由于当前城市日益受到土地、交通和人口等各方面的压力，高层住宅已经成为我国大、中城市普遍采用的一种主要居住形式。按照(住宅设计规范的规定：79层的住宅为中高层，10层及以上的住宅为高层。n因高度增加而相应地增加了建筑在结构、设备、消防等方面的设计难度，所以高层和中高层住宅在设计时比多层住宅更多地受到各项技术因素的限制，而决非是多层住宅的简单叠加。 331高层和中高层住宅的优点n 1、 与多层和低层住宅相比高层住宅土地利用率高土地利用率高，在占地率较低的情况下能达到较高的容积率，从而有条件在高密度的城市中建设较大的室外公共空间

2、和设施。n2、高层住宅上层住户视野开阔视野开阔，空气质量较好；n3、因设置电梯提高了居住的舒适性，建筑管线集中可节约市政工程的投资，还有双路供水、供电系统等，为住户提供更有保障的供应；n4、此外高层住宅还有利于组织规模化的管理服务，提供集中、安全的住宅环境，以及具有良好的采光和通风条件等优势。n。高层住宅存在着一些不利因素n1、比如公摊面积大，得房率低公摊面积大，得房率低，造价高，运行成本高，体形尺度巨大等。n2、高层住宅为了做到明室、明厅、明厨、明卫并兼顾各种套型的主要房间尽量朝南等，所以容易出现不规整形状的套型，为了提高电梯的使用效率还可能将主要房间布置在不利朝向上，降低了住户的居住条件。

3、n3 高层和中高层住宅因特殊的结构、设备和交通组织给平面布局和空间组合带来的影响，使得高层住宅的设计具有其自身的独特性。 332高层住栋平面类型及特点n高层住宅的平面布局受到结构选型和消防要求的制约，其灵活性不如多层住宅，交通面积较大，得房率较低。其平面类型通常可分为下列几种。n1板式高层住栋n2塔式高层住栋1,板式高层住栋平面类型及特点n (1)单元组合式高层住栋n (2)通廊式高层住栋(1)单元组合式高层住栋n单元组合式高层住栋是由多个住宅单元拼接而成，各单元相对独立，均设有楼梯和电梯(图3一11 1)。各个单元的设计应满足建筑规范的相关规定。n高层住栋单元平面形式与多层住宅相似，但在平面

4、形式及尺度上应考虑高层建筑结构的特点。n利用单元式可以组合成多种平面形式，如板式、“T”形、“Y”形和“Z”形等，也可以将楼电梯组成的交通核作为单元间的插入体，这种连接方式组成的住栋平面更为灵活。 (2)通廊式高层住栋n 与多层住宅相似，通廊式也是高层住宅的一种主要平面形式，可分为na内廊式nb外廊式nc跃廊式等十八层以上的住宅单元内若仅设置一座疏散楼梯则相邻单元楼梯之间应设置阳台或凹廊连通。连廊的位置可以设在上下两层之间，对上下层的北窗不产生遮挡，减少对住户视线、噪声干扰。a 内廊式nGB 5018093(2002年版)中关于住宅建筑日照标准的规定。n内廊的形式除了常见的“一”字形之外，还可

5、采用“L”形、“Z”形、“Y”形、门形、“十”字形、“工”字形、“回”形等，n有助于增加采光面，减少内廊式布局对住户的干扰，改善长走廊的空间环境(图3113、图3一114)。b外廊式n利用外廊作为住户的主要入户通道，规范规定在高层住宅中作主要通道的外廊宜做封闭外廊外廊宜做封闭外廊。n 由于沿外廊一边常常布置厨房、卫生间，需要良好通风，同时考虑防火排烟，故规定封闭外廊应有能开启的窗扇或通风排烟设施。n 外廊按方位可分为南廊和北廊南廊和北廊，各有利弊。为了改善外廊式住宅可能对户内产生的干扰，可以通过对外廊进行一些特殊的处理加以避免。n如改变门窗的开启方式，走廊采取变标高设计，设置住户私家庭院，调整

6、外廊位置，使外廊远离住宅外墙或位于两层之间等(图3一115)。n n 在外廊式高层住宅中楼梯和电梯的布置有多种组合形式，如图3一116，可以集中在中部也可以分散设置在两端，集中设置可以减少相互的视线和噪声干扰，还可以在人流少时停开部分电梯节省运行费用。n 在外廊式高层住宅中走廊的形式除了常见的“一”字形，还可以采用“L”形和“U”形等(图3117图3120)。c跃廊式。为节省交通面积，提高电梯运行速度，将走廊隔层设置(图3一121)n住宅套型采用跃层式，通过户内楼梯联系室内空间(图3122、图3123)。n跃廊式住宅的安全疏散距离，应从户门算起，小楼梯的一段距离按其150倍水平投影计算。跃廊式

7、高层分为内跃廊式住宅和外跃廊式住宅，以公共交通通道在平面中的位置确定。2塔式住宅n塔式住宅是指标准层平面在长宽两个方向的尺寸比较接近，而高度又远远超过其平面尺寸的高层住宅。n塔式高层住宅围绕以楼梯和电梯等组成的垂直交通核心布置套型空间。n与板式高层相比用地灵活和节省；它所形成的阴影区小、且阴影覆盖时间短；抗风能力强，能发挥结构材料的优越性；体型高耸挺拔，造型活泼，易于组成视觉空间丰富的建筑群体。n在塔式高层住宅标准层平面设计中，常将电梯、楼梯、各种设备管井和公共通道等功能集中，形成一组上下贯通的垂直核心体，以解决楼层间、同层各户间的交通联系及安全疏散。楼梯是塔楼安全疏散的主要通道.n塔式高层住

8、宅标准层面积一般在1000m2以下，所以通常按楼层分防火区。n在核心体中，通过设置两部双跑楼梯或一部剪刀式楼梯来实现两个安全出口的要求。采用两部双跑楼梯其疏散方向明确，而剪刀梯上下楼梯层的方向性不如前者明确，在紧急情况时易造成跑错楼层的现象。因此必须在两个方向的楼梯口安装指示标志，表明楼层及上下方向，以确保疏散安全可靠。 塔式住宅的标准层平面受结构、使用功能和视觉形象的影响，可分为方形、圆形、三角形等基本的组合型平面以及由此产生的变形体和相互组合的几何形平面(图3124)。常用的有以下几种。n1)方形 n2)井字形 n3)蝶形。n4)“Y”形n5)风车形 n6)塔楼组合 1)方形(图3125)

9、。平面为方形或近似方形，用地节省，平面利用系数高，体形方正，结构稳定 2)井字形: 平面形似井字，四面中部各有一开口天井平面形似井字，四面中部各有一开口天井。布局紧凑，外伸的各翼可长可短，伸缩性与灵活性较大，容纳户数多，每套住宅都有良好采光与通风，容积率高，平面规整对称，有利于结构受力(图3一126、图3一127)。 3)风车形。因平面近似风车而得名，大部分住户能得到较好的采光、通风和朝向(图3130)。 4)“Y”形。“Y”形是高层塔式住宅中的日照条件最好的平面形式，保证各户都有良好的采光、通风朝向(图3129)。5)蝶形。因平面形似蝴蝶而得名，蝶形平面可使蝶形平面可使每户均有良好的朝向每户

10、均有良好的朝向，且每户最重要的房间(客厅、主卧室)均处在景观朝向好的位置，有效地解决了井字形平面中部分住户朝向不佳的难题(图3128)。6)塔楼组合。由于受到用地的限制，为了提高容积率可以将塔式高层住宅连接起来，形成一种有别于板式和塔式的特殊平面形式，即连塔式(图3131)。 n连塔有利于丰富居住建筑的形体和立面设计，节约用地，降低成本。各塔体自成单元独立交通，克服了高层板楼交通廊对住户的干扰；但在连塔设计时应尽量扩大塔体前翼间的距离或采用斜向拼接等，以避免塔楼间的视线干扰，并保证其后翼各户有较充足的日照和通风(图l132)。 3小高层住宅目前在住宅建设中出现了一种介于中高层和高层之间的居住建

11、筑形式，俗称为“小高层”。小高层住宅是指七十二层设有电梯的住宅。n按照住宅设计规范G B 50096999的规定，十二层及以上的高层住宅，每栋楼设置电梯不应少于两台，其中宜配置一台可容纳担架的电梯。n而小高层住宅的入户层因控制在十一层以下，每单元仍然仅需设置一台电梯并且可不设封闭楼梯间(但开向楼梯间的户门应为乙级防火门，且楼梯间应靠外墙，直接天然采光和自然通风)，这样既可发挥电梯运力又可节约交通面积。n若是在顶层采用跃层式套型则住栋的层数可达十二层，在满足规范的前提下实现了较高的容积率。n 小高层住宅通常利用住栋单元拼接成板式、“L”形等，平面布局形式灵活(图3一134)。中高层住栋平面类型及

12、特点n中高层住宅的层数在79层之间，是介于多层和高层之间的一种居住形式，与多层住宅相比增加了电梯，在提高居住舒适性的同时相应增加了住宅的交通面积，且提高了造价。n但中高层住宅土地利用率比多层高，相对占地面积小，尺度尚为宜人，减小了高层住宅给人的压迫感，能在高容积率的条件下塑造较为宜人的居住区空间环境；n同时中高层住宅相对高层住宅其造价和技术要求较低，属于性价比相对较高的一种居住形式。由于设置了电梯，更容易适应老龄化社会的居住需求。n 在防火和安全疏散方面，虽然按照规范要求中高层住宅应当设置电梯，但尚可低于高层建筑所要求的消防标准，电梯和楼梯的设置要求相对较低。n 中高层住栋平面设计中必须同时设

13、置楼梯和电梯，通常将它们组合在一起，以节省交通面积，最大限度地发挥交通核心的作用。楼电梯常见的平面布置形式有以下几种(图3133)。n 332垂直交通设计n(1)电梯的设置 在高层住宅中电梯取代楼梯成为垂直交通的主要方式。根据规范的要求，7层及以上的住宅或住户入口层楼面距室外设计地面的高度超过16 m以上的住宅必须设置电梯。n为了提高垂直公共交通体系的使用效率，需要组织安全、迅速、方便、舒适而又经济的电梯系统。电梯的数量和规模电梯的数量和规模n 高层住宅的标准层通常围绕以电梯井道和楼梯间等组成的交通核心进行设计，所以电梯的数电梯的数量和规模量和规模对建筑平面的布置会产生重要的影响。n高层建筑中

14、电梯的设置台数关系到住宅建筑的服务水平和经济效益，影响到住宅的居住标准。要准确、合理、经济地确定电梯的数量、容量和速度，可依据电梯所要服务的乘客人数、乘客候梯时间和平均行程时间等合理选用，并应满足消防要求。据现有资料表明：每台电梯的服务户数一般为：n板式住宅在66120户之间；塔式住宅在5684户之间，一台电梯适宜的服务户数应是8090户。为了满足消防及居民的使用要求，n7层到11层的高层住宅，每栋设置电梯不应少于1台。n12层及12层以上的高层住宅，每栋设置电梯不应少于2台。n18层以下或18层以上每层不超过8户的高层住宅，一般采用2台电梯；n18层以上，每层8户和8户以上的高层住宅，一般应

15、设置3台以上电梯。n高层住宅若电梯数量过少极易因故障或检修等情况影响居民使用。如果将两台或两台以上大小容量搭配的电梯成组集中布置，就能同时或交替使用，便于管理，并能节省日常维修管理费用，节约能源。电梯轿厢尺寸的选择应考虑到家具搬运及急救担架的使用。n 电梯在建筑平面中的位置应考虑到住户的使用方便和结构安全。高层住宅电梯宜每层设站以方便住户，也允许隔层设站，但设站间隔不超过两层。减少电梯设站有利于节约电梯造价，缩短运行时间，简化电梯管理及减少损坏率。 (2)交通核心的布置n在高层和中高层的平面设计中，常将电梯、楼梯、各种设备管井和公共通道等功能集中，形成一组上下贯通的垂直核心体，以解决楼层间、同

16、层各户间的交通联系及安全疏散。 n核心体的位置随标准层平面形式和套型组织方式而定，最常用的有两种形式：n中心核n偏心核n中心核核心体位于标准层中心位置，平面各向均衡对称，结构稳定性好，可使四周的居住用房获得最多的采光面(图3108)。为使各户和核心部位获得良好的自然采光和通风，常在“核”的四周加开“凹槽”，这种布置可适于各种平面形式，有良好的适应性和可调性，综合经济效益好。尽管有部分住户可能处于不利朝向，一般还可以通过市场价格来调节，用户也能接受，因而采用得较多。n 偏心核：核心体位于标准层平面一侧，左右均衡对称，各住户围绕核心体三面布置，各单元都能得到最好的朝向和最佳的景观(图3109)。同

17、时，核心体靠一侧外墙布置，有利于组织自然采光、通风和排烟。竖向筒体靠外墙，可用自然通风来解决筒体内的消防排烟问题，节省了机械通风的设备投资，节约建筑空间和面积。另外，这种布置方式还可以避免在不利朝向或方位布置住户。333结构体系对建筑设计的影响n 高层住宅的结构体系不但要承担一系列垂直荷载，而且还要承担较大的风荷载和因地震而产生的水平荷载。高层建筑如同一个悬臂梁，层数越高，刚度越差，风力和地震力影响也更大。在风和地震力的影响之下，高层建筑会产生侧位移，对内部隔墙和设备造成破坏，严重时还可能引起火灾危及到整个结构体系的安全。n因此，在高层住宅的结构设计中，抗风设计和防震设计具有极其重要的意义。要

18、保证结构具有足够的强度和刚度，应选择合理的结构体系和外形，尽量采用对称或刚度均衡的平面形状。(1)结构体系对建筑设计的影响n 1)框架结构体系布置特点。 n 2)剪力墙结构体系布置特点 n 3)地下室设置及利用 1)框架结构体系布置特点n这种体系能大幅度降低结构自重，使内部分隔具有很大的灵活性，因而在国内外被广泛使用，但由于框架体系刚度不大，建筑越高这一 弱点就越明显，其抗风荷载和抗地震的能力也较低，因而往往在框架结构体系中的适当部位增加剪力墙，以辅助框架结构的不足。 此外，框架柱尺寸较大，通常会影响到用户的家居布置，而改用异形框架柱可以有效地避免这一问题。 2)剪力墙结构体系布置特点剪力墙的

19、材料一般为钢筋混凝土，既可预制也可以现浇，墙体具有较大刚度。这是抵抗高层建筑风荷载及地震力水平荷载的有利条件。 。n剪力墙结构体系是一系列剪力墙纵横相交，既作为承重结构又作为分隔墙。利用剪力墙可以减少非承重隔墙数量，一般用钢量也比框架结构少，而且室内无外露梁柱，为充分利用建筑高度创造了条件(如可以降低层高、增加层数等)。扩大剪力墙开间尺寸可使户内隔墙布置更为灵活，为住户调整户内功能提供了较强的可变性。n这种体系的缺点是剪力墙开间较小时，虽结构的刚性较强，但平面布局的灵活性会受到影响。如能扩大开间，采用大跨度楼板，使用轻质的隔墙，则可比较自由地组织内部空间，也给建筑师在建筑造型设计上提供了更多的

20、灵活性。 3)地下室设置及利用。n高层住宅的基础类型，应根据地基性质、结构类型等因素综合选择，主要有箱型基础、桩基础、筏基和条形基础等。n由于高层建筑基础埋深较大，通常与结构设计结合将这部分空间设计成地下室加以利用。地下室可以用作停车库、设备层和人防工程等。 (2)高层住宅设备系统布置与设备空间布置n 电梯井、电缆井、管道井和排气道等竖向管井应分别独立设置，视平面情况可以集中布置或分散布置。建筑高度不超过100m的高层住宅，其电缆井、管道井应每隔23层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体做防火分隔；建筑高度超过100m的高层住宅，应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体做防火分隔。n电缆

21、井、管道井与房间、走道等相联通的孔洞，其空隙应采用不燃烧材料填塞密实。风道井应视核心体平面布置方式定，若自然通风排烟能满足防火要求，可不必设置风道井；凡不具备自然通风排烟条件的防烟楼梯间及前室、消防电梯间前室或合用前室，必须设置独立的正压防烟系统，风道尺寸要根据通风要求经计算后确定，风道断面一般约O6lm。，对于剪刀楼梯则需按此数增加一倍。334高层住宅的防火疏散问题 n 高层住宅的防火疏散问题要比多层、低层住宅更为重要。n 1高层住宅由于向空中发展竖向组织空间，垂直交通在公共交通中占行更为重要的地位。竖向交通形成的电梯井、楼梯竖向交通形成的电梯井、楼梯间以及管道井、垃圾井等众多的间以及管道井

22、、垃圾井等众多的“竖井竖井”在失火时成为火势竖在失火时成为火势竖向蔓延的主要途径。向蔓延的主要途径。而火灾蔓延的速度，竖向要比水平向快4一5倍，因此高层住宅的火灾蔓延问题更为突出。此外，高层住宅还有雷击致火及地震引起煤气管道破坏而引火等失火因素。其火灾危险性远比多层和低屁住宅严重。n 2高层住宅的火灾扑救要比多层、低层住宅困难。高层住宅的防火问题要受消防梯的云梯高度、消防水泵及水龙带的有效高度、消防队员登高能力等客观条件的制约。因而高层住宅的防火问题要立足于预防和建筑物内自救的原则。其消防设施和安全疏散系统的设计要比多层、低层住宅更为复杂和完善。n 3高层住宅的垂直交通平时主要靠电梯，而火灾时

23、电梯有可能骤然停电或电缆为消防水浸湿而失灵，火灾时垂直方向安全疏散通道是楼梯。2010杭州引进目前世界“最高”的曲臂登高消防车,这辆消防车来自芬兰，价值2200万元，曲臂完全升起时，最高工作高度达101米，为世界之最。目前全世界有5辆，亚洲只有这么1辆。n在高层住宅的内部因功能需要设有楼梯间、电梯井、管道井、排气道等竖向管井，这些井道一般贯穿若干层或整个楼层，如果在设计时没有考虑防火分隔或处理不当，发生火灾时会产生烟囱效应，使火灾快速蔓延，造成严重损失。n由于高层住宅层数多，垂直疏散距离长；人员密集，居民中有老人、孩子和病残者等，人口组成复杂，造成人员安全疏散困难；同时在扑救时还会受到消防给水

24、设施条件的限制，扑救难度大，所以消防和疏散是高层住宅设计中需要着重考虑的重要因素。n 火灾的一般规律是从“点燃”到波及整个房间的“爆燃”仅7分钟左右，这是温度最n高、烟量最大的危险时刻，安全疏散设计要在这短暂的时间里把居民疏散到安全地带。n 据测定资料表明火势的蔓延速度水平向是051米秒，垂直向是34米秒。而疏散时人流呈密度为l一5人米2的集群状态，其水平向疏散速度为06135米秒，在楼梯上的疏散速度为1536米秒。可见水平蔓延与疏散速度很接近，而竖向蔓延速度则远远快于疏散速度。因而高层住宅的楼梯不能只作为疏散通道设计，而要作为安全地带设计。因此，高层住宅楼梯间的设计要比多层、低层住宅复杂。

25、、n 高层住宅的防火疏散设计应该符合我国高层民用建筑防火规范的有关规定，按这个规范1981年送审稿的内容高层住宅的防火疏散设计要考虑以下内容；n 一、高层住宅可按层数分为两类：十七层及十七层以上为一类高层住宅，十层至十六层为二类高层住宅，规范对两类住宅在耐火等级、防火间距、疏散系统等力面作了不同的规定。高层住宅的层数确定要考虑技术上的可能，还要考虑地区消防扑救能力的制约。n 二、高层住宅主体建筑内不允许设置一些容易导致火灾的内容， 如燃油、燃气锅炉房、高压锅炉房、氨冷冻站、油浸电力变压器室等。高层住宅应采用管道气体燃料，而不应采用瓶装液化石油气为燃料。n 三、高居住宅设计要考虑失火扑救时的条件

26、，主体建筑的底层至少有一个长边或有三分之一用边长度不设置相连的附属建筑， 以便失火时消防扑救操作和留出对外的疏散出口。建筑长度超过220米时要留出供消防车通过的过街楼。有内院和天井的高层住宅，当天井和内院的短边大于15米时，要设有供消防车进入的消防车通道。高层住宅内连通街道和住宅之间的院落的人行通道间距应不超过80米。这种通道可以利用可穿过的楼梯间设置。n 四、高层住宅往往层数高而容量大，为控制火灾的影响范围，应用防火墙将住宅划分为防火分区，每个防火分区的建筑面积：12一16层住宅不应超过1500米2， 17层及17层以上住宅不应超迫1000米2。防火墙的耐火极限应不低于4小时。一、疏散通道n

27、高层住宅的公共走廊是连接住户与安全出口的疏散通道。n其疏散距离和宽度是保证疏散安全的重要方面。1)走廊宽度和安全疏散距离n高层住宅的疏散路线由水平段和垂直段两部分组成，水平段即从住宅户门到达本层最近一个安全出口的距离，通道宽度必须满足规范要求，以保证人员在发生火灾时能够及时疏散，高层民用建筑设计防火规范G B 5004595中规定：n单面布房其走道净宽不小于13m，走道出垛处的最小净宽不应小于090m；n 双面布房则净宽必须大于14m；住户的户门至最近的安全出口外部出口或楼梯间)的最大20米；位于两个安全出口之间时为40米，位于袋形过道一侧时为20米。位于两座疏散楼梯之间的袋形走道，共安全距离

28、要求n 在跃廊式住宅内当小楼梯在户门外时，距离从户门算起，当小楼梯在户门内时，距离从房门算起，而小楼梯所占的一段则按15倍水平投影计算。n高层住宅户内房间门至户门的距离应不大于15米。n作疏散退道的公共走道宽度按人数最多一层计算每100人按1米计算。但在走道一侧布置住户时最小宽度为12米，在走道两侧布置住户时最小宽度为135米。n当疏散通道长度超过20米时应有天然的直接采光通风，否则应设排烟设施和事故照明。 2)楼梯的安全性设计n此外，高层住宅不可忽视楼梯的安全性设计。中高层、高层住宅的阳台栏杆设计应防止儿童攀爬，栏杆垂直净距不应大于01lm。净高不应低于110 m。封闭阳台栏杆也应满足阳台栏

29、杆净高要求。n中高层、高层住宅在寒冷、严寒地区其阳台宜采用实体栏板。一是防止冷风灌入室内，二是防止栏杆缝隙坠物伤人。二、安全出口n高居住宅的每个防火分区范围内至少应有两个不同疏散方向的安全出口。n 安全出口的具体要求是：n 1低于十二居的高层住宅可以普通楼梯间作为安全出口，但开向楼梯间的户门要乙级防火门。楼梯间要有直接自然采光通风。n 212一16层的单元式、走廊式住宅安全出口应为封闭楼梯间。n 317层及17层以上的住宅安全出口应为防烟楼梯间。n作为安全出口的楼梯间各层不应变更位置，而且在底层要有直通室外的外门。n 考虑到失火时居民向下和向上两个方向避难的可能性，每个作为安全出口的楼梯间要n直通屋面，但顶层