徐嘉，符東升，鮮吉成，黃小玲，顏華

(機(jī)械工業(yè)第三設(shè)計(jì)研究院，重慶 400039)

0 引言

某綜合辦公樓是一個(gè)集車庫、游泳池、超市、辦公、酒店、網(wǎng)球場、餐飲、運(yùn)動(dòng)場所為一體的綜合性辦公樓。

1 建筑設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目為雙塔設(shè)計(jì)。兩個(gè)塔樓相互獨(dú)立、互不干擾，便于功能上的獨(dú)立管理，但又能通過裙房將兩棟塔樓有機(jī)地聯(lián)系在一起。兩塔之間退讓的城市廣場將辦公樓對城市的壓迫和道路對辦公樓的噪音影響減少到最低；并且兩棟塔樓錯(cuò)開垂直布置，減少了視線干擾，將每個(gè)方向的景觀面均能引入塔樓內(nèi)，同時(shí)將2棟塔樓對彼此的壓迫感減至最低。

圖1 辦公大樓雙塔布置示意圖

1.1 核心筒設(shè)計(jì)

在施工圖設(shè)計(jì)中，首先要解決的就是核心筒設(shè)計(jì)。第一，樓梯能否滿足層高的要求。在該項(xiàng)目中，由于甲方希望盡可能減少核心筒面積，并且希望在面積不變的情況下盡量增高整體建筑的高度，以成為江北嘴的代表性建筑。所以我們將方案階段中局部的5.1m層高改為5.4m的層高。這樣即可將長的雙跑樓梯改成4跑樓梯，減少樓梯的長度，從而減少核心筒的面積，又可以提高建筑物的高度，以達(dá)到甲方的要求。

第二，核心筒中的管道井的位置。在前期設(shè)計(jì)的過程中將所有的管道井布置于核心筒內(nèi)，這樣在施工圖階段時(shí)就有“管道穿剪力墻”或“風(fēng)洞開口”對結(jié)構(gòu)的影響與破壞，并且在首層時(shí)還有電纜的進(jìn)出線和風(fēng)管交叉重疊影響層高的現(xiàn)象。后來通過重新調(diào)整管道井的位置，盡量將開洞位置離剪力墻墻跺600遠(yuǎn)，并且利用該項(xiàng)目坡地建筑的高差特點(diǎn)，將電纜的進(jìn)出線和風(fēng)管的進(jìn)風(fēng)口錯(cuò)層布置，解決了管道“打架”的問題[1]。

1.2 外立面設(shè)計(jì)

整個(gè)建筑體采用現(xiàn)代簡約的建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格，建筑立面主要以石材和玻璃幕墻為主，在建筑主體量的邊角處以石材墻面為主，中間輔以大面積的玻璃幕墻，突出強(qiáng)調(diào)建筑體量的虛實(shí)對比以獲得強(qiáng)烈的視覺感受，并使不同方向的視線均能獲得豐富、完整、靈動(dòng)的建筑立面，立面的豎向線條更強(qiáng)調(diào)出建筑物的挺拔感。建筑色彩主要以暖色石材和深灰色型鋼為主，強(qiáng)調(diào)色彩的對比且具有鮮明個(gè)性，同時(shí)與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。

在施工圖的設(shè)計(jì)中，為了充分表現(xiàn)方案設(shè)計(jì)凹槽的進(jìn)深感，筆者最開始考慮直接用幕墻和石材的外掛來體現(xiàn)，但這樣就必須做0.6m長的鋼龍骨來支撐。但通過與幕墻公司的溝通，發(fā)現(xiàn)這樣做一是造價(jià)很高，二是高層建筑的風(fēng)荷載很大，過長的鋼龍骨對建筑幕墻本身的安全性也存在危險(xiǎn)。所以在后面的設(shè)計(jì)中就通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變化來達(dá)到立面效果。

圖2 辦公大樓立面設(shè)計(jì)圖

該建筑的豎向線條是表現(xiàn)其立面風(fēng)格的靈魂。在設(shè)計(jì)其立面構(gòu)架時(shí)，為了不讓豎向線條顯得“單薄”，選用了400寬的厚度。但是如果采用一般的混凝土結(jié)構(gòu)，雖然成本相對較低，但該構(gòu)架的自重增加也會增加相應(yīng)結(jié)構(gòu)方面的造價(jià)。所以通過多方面的比較選用了中空的鋁合金構(gòu)件。一是施工方便；二是中空的設(shè)計(jì)可以減少其自重；三是可以與立面的燈飾效果統(tǒng)一設(shè)計(jì)，達(dá)到美化建筑、點(diǎn)綴城市的作用。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 鋼梁-壓型鋼板混凝土組合樓蓋設(shè)計(jì)

根據(jù)建筑布局，在裙房中存在會議廳、宴會廳等大跨度空間，最大跨度達(dá)23.4m，結(jié)構(gòu)擬采用鋼梁－壓型鋼板混凝土組合樓蓋或預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，通過對兩種方案的計(jì)算分析，鋼梁－壓型鋼板混凝土組合樓蓋中鋼梁減輕了結(jié)構(gòu)自重，壓型鋼板可替代模板、方便施工、避免高空支模及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次張拉的復(fù)雜工序。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，最后我們選擇鋼梁－壓型鋼板混凝土組合樓蓋，該組合樓蓋是由鋼梁和壓型鋼板組合樓蓋共同組成。通過計(jì)算，組合樓蓋的抗彎承載力高，但壓型鋼板和鋼梁之間的縱向抗剪承載力相對較低，為此需要在組合梁中布置抗剪連接件—栓釘，利用它來傳遞混凝土翼板和鋼梁之間的縱向水平剪力，抵抗翼板與鋼梁掀起的作用[2]。

圖3 鋼-混凝土組合

2.2 型鋼混凝土框架柱設(shè)計(jì)

在A棟塔樓二、三層，因功能的需要樓板開大洞，使得三根外圍框架柱通高三層共15m，柱計(jì)算長度太大，剛度不足，結(jié)構(gòu)在底部兩層外圍剛度不均衡，產(chǎn)生明顯的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對結(jié)構(gòu)抗震極為不利。根據(jù)SATWE計(jì)算結(jié)果，普通鋼筋混凝土柱，柱子計(jì)算配筋量大，為使配筋率控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，就必須大幅增加柱截面，這樣就影響建筑的使用功能。為此，將該部分柱采用勁性混凝土框架柱，勁性混凝土框架柱與普通鋼筋混凝土框架柱相比，剛度和承載力均有很大程度的提高，同時(shí)提高了延性，改善了塔樓結(jié)構(gòu)在底部的抗震性能。采用勁性混凝土柱較好地解決柱長細(xì)比大，剛度分布不均勻，有效控制了結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)等問題。

3 給排水設(shè)計(jì)

3.1 給水方式

由于該工程可以利用的市政水壓高達(dá)60m（相對于室內(nèi)±0.000），而且生活水泵房位于地下負(fù)4層，可以利用的市政水壓更高，為了貫徹節(jié)能的方針，決定采用管網(wǎng)疊壓供水[3]?？紤]到只有一路市政管網(wǎng)供水，而且B樓培訓(xùn)中心應(yīng)業(yè)主要求按四星級設(shè)計(jì)，為了提高該工程用水的保證率，決定采用差量補(bǔ)償箱式疊壓供水設(shè)備。

3.2 排水方式

建筑物內(nèi)排水系統(tǒng)按通氣方式可劃分為:不通氣的排水系統(tǒng)，設(shè)有通氣管的排水系統(tǒng)，特殊單立管系統(tǒng)，真空排水系統(tǒng)。（1）真空排水系統(tǒng):優(yōu)點(diǎn)，不依賴重力，排水管無需重力坡度節(jié)省了排水管由于坡度占用的層高空間；排水主管管徑相對較小，一般管徑DN70左右；節(jié)水。（2）特殊單立管排水系統(tǒng):是指排水管件特殊、管材特殊或管材管件都特殊的單根排水立管系統(tǒng)。特殊單立管系統(tǒng)雖然具有占地面積小，節(jié)省管材（不需設(shè)置通氣立管），降低排水噪聲的優(yōu)點(diǎn)，但需要專門的配件，對安裝人員要求高，排水能力有限。（3）自循環(huán)通氣排水系統(tǒng):排水管道不設(shè)伸頂通氣管，但設(shè)有專用通氣管，通氣立管在頂端，層間與排水立管相連，在低端與排出管相連，通過相連的通氣管道迂回補(bǔ)氣平衡排水管道內(nèi)產(chǎn)生的正負(fù)壓。由于該工程具有伸頂通氣的條件和排水管道所占用的空間，而且工程排水量較大，所以采用設(shè)置專用通氣立管排水系統(tǒng)。

4 電氣設(shè)計(jì)

經(jīng)過多次溝通交流，筆者基本了解了建設(shè)方對項(xiàng)目的定位和設(shè)計(jì)要求，該項(xiàng)目A塔樓定位為甲級寫字樓，B塔樓為出租辦公樓和培訓(xùn)中心，結(jié)合此定位要求及使用功能，我們對供配電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)確定了相應(yīng)的配置標(biāo)準(zhǔn)。

4.1 供配電設(shè)計(jì)

根據(jù)建設(shè)方的要求，在市電停電的情況下，除空調(diào)系統(tǒng)和出租辦公樓用電外，其他考慮不間斷供電，保證辦公區(qū)及培訓(xùn)中心能正常工作。因此空調(diào)系統(tǒng)和出租辦公樓用電按三級負(fù)荷考慮，其他負(fù)荷均按一、二級負(fù)荷考慮。一、二級負(fù)荷容量較大，對供電可靠性要求較高，故在供配電系統(tǒng)形式上，對此進(jìn)行了充分的考慮。該項(xiàng)目供電電源采用市電+柴油發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)應(yīng)急母線通過雙電源切換開關(guān)分別接至B1、B2變壓器低壓母線上，實(shí)現(xiàn)電源熱備用，當(dāng)兩臺變壓器均失電時(shí)，發(fā)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)向一、二級負(fù)荷供電，三級負(fù)荷則失壓脫扣切除[4]。

圖4 B1、B2變壓器與發(fā)電機(jī)的接線關(guān)系示意圖

4.2 智能化設(shè)計(jì)

由于建設(shè)方對項(xiàng)目的建筑智能化水平有較高的要求，此項(xiàng)目按“5A”智能化建筑進(jìn)行打造，并充分考慮業(yè)主的各種功能要求，使設(shè)計(jì)能在總體結(jié)構(gòu)上盡量現(xiàn)代化，技術(shù)上先進(jìn)實(shí)用，經(jīng)濟(jì)上合理，同時(shí)考慮智能建筑各系統(tǒng)的可兼容性和擴(kuò)展性。

5 暖通設(shè)計(jì) （負(fù)荷特點(diǎn)和空調(diào)方式比較以及冷源的選擇）

因該工程是一座綜合性辦公樓，功能多樣，人員出入頻繁，空調(diào)使用時(shí)段不均勻、變化快，冷熱負(fù)荷波動(dòng)大；同時(shí)根據(jù)業(yè)主出售、出租的使用要求，會出現(xiàn)不同業(yè)主分層購買或租賃的情況，會要求分別控制、分別計(jì)費(fèi)。鑒于以上情況，該大樓的末端系統(tǒng)中:超市、宴會廳等大空間采用全空氣系統(tǒng)；辦公室、小會議室、客房等采用風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立的新風(fēng)系統(tǒng)。

目前常用的冷熱源形式主要有以下4種:（1）冷水機(jī)組+燃?xì)鉄崴畽C(jī)組；（2）冰蓄冷+冷水機(jī)組+燃?xì)鉄崴畽C(jī)組系統(tǒng)；（3）直燃機(jī)冷熱水機(jī)組；（4）多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)（VRV）。

下面就上述4種空調(diào)方式和冷源系統(tǒng)做分析比較。

首先，前三者都是通過冷凍水來傳遞熱量，要滿足整個(gè)大樓的使用和控制，都必須另外在管理系統(tǒng)上多加控制閥門以及變頻措施，而這樣的投入也是一筆龐大的費(fèi)用，而且從控制精度上來說，整個(gè)大樓的空調(diào)系統(tǒng)，負(fù)荷外界干擾因素太多，室外參數(shù)，功能部分使用等任何一個(gè)條件的變化都會引起整個(gè)管路水系統(tǒng)流量的變化，從而整個(gè)控制系統(tǒng)中閥門開啟，變頻調(diào)速的調(diào)整都比較大，從而影響精度。而VRV系統(tǒng)從控制精度出發(fā)，可以精確到每層，每個(gè)房間，甚至每個(gè)室內(nèi)空調(diào)機(jī)，都可以單獨(dú)控制，把系統(tǒng)的外界干擾因素分成若干個(gè)小的組成部分，減少了相互各個(gè)之間的影響，精度更高，更簡單，更有效。

其次，從運(yùn)行費(fèi)用來說，前三者是水作為載冷劑，VRV系統(tǒng)是環(huán)保冷媒R410a，且從能源利用來說，機(jī)組制冷的COP效率要高于風(fēng)冷型的VRV系統(tǒng)，但是考慮上冷凍水泵，冷卻水泵，冷卻塔的電耗，其運(yùn)行綜合費(fèi)用來比較后，還是VRV系統(tǒng)更有優(yōu)勢，由于其控制精度高，多變靈活，更能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行費(fèi)用的低能耗，節(jié)約運(yùn)行成本。

再次，根據(jù)使用業(yè)主的要求，VRV系統(tǒng)可以根據(jù)負(fù)荷單獨(dú)調(diào)節(jié)，也可以根據(jù)整個(gè)樓的使用情況實(shí)現(xiàn)分層、分房間，分別計(jì)量交費(fèi)，滿足該工程分別控制的需要。

結(jié)論:VRV系統(tǒng)的初投資均高于前三者的水作為載冷劑的系統(tǒng)，比例基本上為1.5:1，但是從運(yùn)行節(jié)約成本，以及管理方便來說，VRV系統(tǒng)更適合該工程系統(tǒng)。

6 結(jié)論

通過綜合辦公樓這個(gè)項(xiàng)目的鍛煉，為以后這類型公共建筑的設(shè)計(jì)提供了一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對各個(gè)專業(yè)在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)技術(shù)的提高、知識體系的構(gòu)建都起到一定的作用。

[1]北京建筑工程學(xué)院.JGJ 100-98汽車庫建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998.

[2]中國建筑科學(xué)研究院JGJ138-2001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[3]中華人民共和國建設(shè)部.GB50352-2005民用建筑設(shè)計(jì)通則[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50052-2009供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社，2009.