高度为275米超高层建筑的几个问题——论上海SK大厦项目的建筑体型、消防疏散和消防电梯泄压设计

文/许沁 上海宝冶集团有限公司 上海 200000

1、项目概况

1.1 项目位置

上海SK 大厦位于浦东世博板块浦江耀华商务区的核心地段，高度275m,距离地铁7 号线后滩站70m。

1.2 技术参数

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2、笔者岗位和职责

2.1 笔者自2013年2月21日至2019年3月31日受雇于建设单位任主管建筑师。负责上海SK 大厦项目设计协调优化与施工管理工作。

现行规范一般适用于建筑高度250m 以下的超高层建筑。对于超过250 米的建筑,需要结合实际情况采取更加严格的防火措施，其防火设计应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证。

2.2 工作难点

建筑体型、消防疏散和消防电梯泄压是超高层建筑考虑的重要方面。笔者最深切的感受有如下三点：

2.2.1 建筑体型

由于受到风力和地震力的影响，超高层的建筑平面应力求简洁对称，立面效果以竖向线条为主较合理。本项目平面为五边形，三面临江，两边望海，充分享受自然风光。立面为鱼鳞状三维体单元式幕墙玻璃，形似鲤鱼跃龙门。平面和立面设计都比较复杂。

2.2.2 消防疏散

本项目高度为275m，标准层面积为2200m2，总建筑面积20 万m2，体量巨大，因此需要根据规范要求在合适的位置设置避难层。对于避难区的设置规则规范众多，审查严谨。

2.2.3 消防电梯泄压设计

电梯井道按照规范需要设置泄压口。本项目消防电梯运行高度为289.8 m，梯速5m/s,载重量1600kg,重量大，速度高，井道压力大。而消防电梯考虑到防火要求，不允许在井道内开设洞口，需要考虑合理的泄压方式来平衡井道内压力，保障消防电梯安全运行。

2.3 本项目在建筑体型，消防疏散和消防电梯泄压设计方面执行现行规范的困难性。

2.3.1 建筑物体型设计的困难性

规范要求：平面形状最好是方形，圆形，对称布局。立面设计简洁，减少凹凸面，玻璃面积尽量少，减少光污染，节能环保。

业主要求：临江展开面尽量大，平面布局增加可视面。鱼鳞状单元式玻璃幕墙立面设计复杂，幕墙向外倾斜，立面效果有进深层次感。玻璃面积多，增加通透感。

2.3.2 消防疏散暨避难层设计的困难性

规范要求：根据规范需要设置避难层，避难层间隔与距离有明确要求，超过250 米需要专题讨论。

业主要求：本项目为5A 甲级写字楼，尽量减少附属面积，争取商业使用面积的最大化。

2.3.3 消防电梯暨泄压设计的困难性

规范要求：消防电梯按照规范规定井道应由无孔的墙、底板和顶板完全封闭起来，以防止火焰蔓延。

业主要求：井道距离长，梯速高达5m/s,井道内压力大，需要合理考虑泄压方式。

3、超高层建筑在建筑体型、消防疏散和消防电梯泄压设计方面的现行规范

3.1 《高层民用建筑设计防火规范》 GB50045-95（2005年版）

（2015年5月1日作废）

3.2 上海市《关于超高层建筑工程消防设计若干问题的处理意见》沪消发（2002）333 号

3.3 《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）（新规范）

3.4 《电梯制造与安装安全规范》-GB7588-2003

4、本项目在建筑体型，消防疏散和消防电梯泄压设计过程的复杂和曲折

4.1 建筑体型设计

本项目紧邻黄浦江，若以常规的四边形平面布局，会使得朝向景观展开面很窄，造成对良好景观朝向的浪费。建议应在保证平面面积不变的条件下，将四边形调整为一个等边三角形和一个矩形的五边形组合，保证在对称图形的基础上，增加其景观展开面。

原四边形沿江面宽为47m，见图1。

调整后五边形沿江面宽为47+35.3++33.2=115.5m。见图2

调整后的五边形塔楼平面使各面最大限度向周围展开，由一边临江调整为三面临江，不仅有利于办公空间的自然采光及通风，更提供了更多的景观朝向，以获取最佳的使用品质。见图3

图1

图2

图3

4.2 消防疏散暨避难层设计

4.2.1 本项目于2013年3月初启动设计工作，依据《高层民用建筑设计防火规》GB50045-95（2005年版）（以下简称旧规）进行了设计。相关规定如下：

总则1.0.5 当高层建筑的高度超过250m 时，建筑设计采取的特殊的防火措施，应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证。

6.1.13.1避难层的设置，自高层建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间，不宜超过15层。

本项目在15 层，30 层，45 层分别设置避难层兼设备层。

避难层间隔14层，避难区的面积及与非避难区之间的防火门设置符合规范要求。

4.2.2 2015年5月1日起实施《建筑设计防火规范》GB50016-2014（以下简称新规）。将专家评审要求列入正文。相关规定如下：

1.0.6建筑高度大于250m 的建筑，除应符合本规范的要求外，尚应结合实际情况采取更加严格的防火措施，其防火设计应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证。

5.5.23第一个避难层（间）的楼地面至灭火救援场地地面的高度不应大于50m，两个避难层（间）之间的高度不宜大于50m。

本项目施工和竣工验收应按照新规执行。

依据新规，第15层楼地面距离灭火救援场地地面的高度为：6+5.5+5.5+4.4＊11=65.4(m)＞50(m)

不满足新规要求，必须重新设置避难层，并基于以下4点考虑：

a为了满足新规范关于第一个避难层（间）的楼地面至灭火救援场地地面的高度不应大于50m的要求。

b为了使已完成的设计不做大的变动，而保证项目设计与施工的连续性。

c为了尽量减少辅助用房的使用面积。

d为了利用裙房屋顶层的敞开空间。

故而在裙房屋顶层，主楼第四层增设避难层，其余避难层位置不变。原位于其他楼层的物业用房和低区设备用房统一集中放置在第4层，结合裙房屋顶作为低区避难层。见图4，第4层楼地面距离灭火救援场地地面的高度为：

6+5.5+5.5=17(m)＜50(m),满足新规要求。

4.2.3 依据上海市《关于超高层建筑工程消防设计若干问题的处理意见》沪消发（2002）333号规定：

1.4.1当利用裙房屋面设置避难层时，主楼面向裙房屋面一侧外墙不得设置玻璃幕墙。

据此四层幕墙在面向裙房的一侧由原有的封闭式幕墙调整为敞开式幕墙。考虑到外立面的幕墙整体性，保留立面铝板造型元素，玻璃取消，作为开敞空间处理。

图4

图5

根据暖通专业技术要求，设备机房的正压送风防雨百叶要求通过率为60%。结合造型，仍旧保留铝板造型，在其表面开设符合面积要求的圆孔以满足规定通过率。见图5

4.3 消防电梯暨泄压设计

4.3.1 本项目消防电梯速度为5m/s，属于高速电梯，需要考虑泄压设计。供应商三菱电梯公司也提出此要求，按照常规电梯泄压设计需要在井道顶部开设泄压口。但是消防电梯有防火要求，井道需要全封闭，因此需要另辟蹊径考虑泄压设计。

4.3.2 本项目在主楼核心筒内布置了两部消防电梯，如图6。因为消防电梯井道的全封闭性，因此无处泄压。根据本项目两部消防梯相对布置的特点，结合泄压的基本原理，可以考虑利用消防电梯Ⅰ的井道作为消防电梯Ⅱ运行时的泄压空间, 消防电梯Ⅱ的井道作为消防电梯Ⅰ运行时的泄压空间。如果在两个井道的底层消防前室和顶层消防前室上空处补一个全封闭夹层，并同时在夹层两侧的井道壁上开洞，以形成O形全封闭环通泄压空腔，那么对方井道就可以作为本方电梯的泄压空间使用。

此提议经过三菱电梯厂家征询日本总部而获得批准，但要求环通泄压空腔截面积不小于消防电梯井道截面积。故结合原有结构楼板在消防电梯前室适当的上空处补板。

图6

4.3.3 结构处理

井道下部泄压空腔选取在地下室。考虑到消防前室有人员通行要求，上空处补板后剩余净高需要满足通行要求。B1层高7.4m，B2层高3.8m，B3层高3.6m，故在选取层高较高的B1层消防前室，在适当位置补板以形成泄压空腔。。

井道上部泄压空腔选取59层和设备夹层。结合原有结构楼板位置,考虑消防前室净高和设备检修空间，在适当位置补板以形成泄压空腔。

a：地下一层层高7.4m，电梯门高2.8m，保证电梯前室净高3m要求，在消防前室上空标高-4.000m补混凝土楼板增加夹层空腔,见图7。消防电梯井道两侧开洞口:

宽＊高=1.2m＊3.1m，通道截面积1.2＊3.1=3.72(m2)

图7

b：59层消防电梯前室标高259.600m，电梯门高2.8m，保证电梯前室净高3.3m要求，在标高263.000m处补混凝土楼板，与设备夹层标高264.500m处形成夹层空腔。消防电梯井道两侧开洞口:

宽＊高=1.8m＊1m，通道截面积1.8＊1=1.8(m2)

c：设备夹层底板标高264.500m，根据设备安装空间要求，保证净高2.6m要求。在上空处标高267.200m处补混凝土楼板，与设备夹层顶板结构标高268.850m处楼板形成夹层空腔。见图8。消防电梯井道两侧开洞口:

宽＊高=1.8m＊0.85m，通道截面积1.8＊0.85=1.53(m2)

图8

4.3.4 环通井道泄压截面积复核

消防电梯井道尺寸：深＊宽=2.65m＊2.65m=7.02(m2)

增加的三处夹层空腔井道泄压洞口面积：3.72+1.8+1.53=7.05(m2)〉7.02(m2)

满足井道环通泄压要求，符合电梯安全舒适运行条件。

结语：

建筑体型、消防疏散、消防电梯泄压是超高层建筑设计的一个重要方面。建设单位希望商业使用面积越多越好，而政府规划部门要求消防设计越安全合理越好，最终设计成果是各方利益博弈的产物。

作为建设单位的雇员，要做到建设单位的商业利益与社会效益保持一致性。工作守法，依规设计才是一个有责任有担当的建筑师的立身之本。