第三章 高层办公建筑的平面布局

第三章 高层办公建筑的平面布局

一、标准层设计 高层建筑与其它建筑之间的最大区别，就在于它有一个垂直交通和管道设备 集中在一起的、在结构体系中又起着重要作用的“核”(Core)。而这个“核”也恰恰在形态构成上举足轻重，决定着高层建筑的标准层平面布局模式。 、内核布局模式 1 在高层建筑的建设刚刚开始出现的时候，由于人们对结构体系认识的局限，设备设计经验的不足，以及建筑功能需求的单一等客观原因，使得早期的高层建 筑设计并没有形成“核”的概念。垂直交通、设备空间和结构体系带有明显的随意性和分散性，均按各自具体的要求分别布置。 随着高层建筑的发展、高度的增加和技术的进步，在高层设计过程中，逐渐演化出了核心筒式的“内核”平面布局模式，这是各专业共同探索优化设计 的结果。在建筑处理上，为了争取尽量宽敞的使用空间，将电梯、楼梯、设备用房及卫生间、茶炉间等服务用房向平面的集中，使功能空间占据最佳的采光 位置，以求视线良好、交通便捷。在结构方面，随着筒体结构概念的出现，也希望能有一个刚度更强的筒来承受剪力和抗扭，而这些恰好与建筑师的要求不谋而 合。在建筑的部分，利用那些功能较为固定的服务用房的围护结构，形成核心筒，而筒体处于几何位置中心，还可以使建筑的质量重心、刚度中心和型 体核心三心重合，更加有利于结构受力和抗震。这种“内核”空间构成模式，经 图3－1 中环广场大厦 1 图3－2 深圳赛格广场 高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局

过长期的实践检验，以其结构合理、使用方便和造价相对低廉的优势，很快便成 为高层建筑中最为流行的空间布局形式(如图3－1，3－2)。 尽管核心筒式布局的筒体周围的房间需要人工采光和机械通风，总会多少给人带来不适感。但是直至本世纪80年代以前,“内核”式的布局形式一直占 据着主导地位。“内核”式的布局形式及其变种不仅在数量上占有绝对优势，而 且大多数著名的高层建筑也都采用这种形式。如30年代建成的美国纽约的“帝国大厦”(EmpireState Building,1930),50年代建成的“西格拉姆大厦”(Seagram Building,1958),70年代建成的芝加哥“汉考克大厦”(John Hancock Center, 1970)和纽约“世界贸易中心”(World TradeCenter,1973)等等。就是在今天， 世界上最高的几座高层建筑，马来西亚的“石油大厦”（Petronas Towers,1998）、上海的“金茂大厦” (JinMaoBuilding,1998)等，也仍然采用的是这种“内核”式的平面布局模式(如图3－3，3－4)。 2、核的分散与分离 图3－3 上海金茂大厦 图3－4 马来西亚石油大厦 随着时代的发展、技术的进步，人们对建筑需求的变化和设计侧重点的不同，以核心筒为主流的高层办公建筑“内核”平面布局模式开始受到了挑战。 第一次变革主要是出于造型上的需要和建筑设计理念的变化，如70年代前后出现的“双核”构成模式。双侧外核心筒的布局，不仅有利于避难疏散，而且也使高层建筑的外观造型产生了巨大的变化。贝聿铭设计的新加坡“华侨银行中心”(Oversea Chinese Banking Center,1976)和日建设计设计的日本“IBM本社大楼”(IBM Head Office Building,1972)等等就是当年风行一时的双侧外核 设计手法的代表(如图3－5，3－6)。 2 高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局

图3－5新加坡华侨银行中心 图3－6 日本IBM本社大楼 第二次变革最先对核心筒提出性建议的是设备专业，他们认为随着建筑设备的日趋增多和越来越复杂，如果把设备用房和管道井从核心筒中分离出来，可能会更有利于管理和维修。而80年代以后，智能化建筑的普及和电信设施的不断增加，导致了在高层建筑中大量应用计算机和电信通讯设备，甚至许多建筑在竣工之后，仍然频繁地改造布线系统和增添新设备。智能化办公楼中的光缆与 电脑网络管道井、配线箱以及中继装置等，每层都必须设置三处以上才算合理。 这样，建筑上为了满足机电设备经常变动的需要，便开始将“核”分散化，分置多处设备用房和管道井，以便于局部更改。 对于结构专业来说，加强建筑周边的刚度也会有效地抵抗地震对高层建筑的破坏，所以如果将垂直交通和设备用房等分散地布置在周边，则无疑也会对结构抗震有利。同时,这种分散的多个外核的空间构成模式，也正好适用于新兴的巨型结构(Super Frame)，使这种结构体系中的巨型支撑柱具有了使用功能。其最典型的实例就是丹下健三设计的新加坡华联银行中心(1986) 和日本东京都新都 厅(1991) (如图3－7，3－8)。 图3－7新加坡华联银行中心

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图3－8日本东京都新都厅 高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局

而从建筑设计的角度来看，核的移动、垂直交通、服务性房间和管道井分散到建筑的周边，对于高层建筑的空间构成模式和立面造型上的变化也是极具性的。它不但适应了其它专业的需求，而且还有利于避难疏散，创造更大的使用空间和使高层建筑的底部获得。这种空间构成模式所具有的灵活性和先进 性，很快便被推崇技术表现的欧洲建筑师们所发现，并创造性地应用在他们的作 品之中。罗杰斯设计的英国88木街办公楼(88Wood Street,LondonEC2,1999)和福斯特设计的“汇丰银行”(New Headguarters for the HongKong Bank,1986)等等即是分散式核心筒的杰作，它们从内部的空间构成到外部立面，均与核 心筒式的高层建筑大相径庭 (如图3－9，3－10，3－11，3－12)。 图3－9汇丰银行平面 图3－10英国88木街办公楼平面 图3－12英国88木街办公楼鸟瞰 4

图3－11汇丰银行外观 高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局

此外，在规模较小的高层建筑中，近年来还出现一种核与主要使用空间分离化的现象，垂直交通、服务性用房和设备管道井均分别，与建筑主体分开。主要使用空间更加完整，四面对外，核与主要使用空间之间以连廊相接。从结构的角度来看，核的刚度较大，而主体较柔，两部分各自分别工作，既受力合理又 相对经济。当然，连接部分的设计是这类高层建筑设计的关键所在，不过这种设 计方式给建筑外观带来的变化，已引起了建筑师们的关注，并很快在欧洲和亚洲流行起来。德国的埃森RWE公司办公楼(RWE AG Corporate HeadguaItem,1996),以及上海军械大厦（Shanghai armoury tower,1994）就是核与主体相分离的极 有特色的建筑实例(如图3－13，3－14，3－15，3－16)。 图3－13德国埃森RWE公司办公楼平面 图3－14上海军械大厦平面 图3－15德国埃森RWE公司办公楼外观 5 图3－16上海军械大厦外观 高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局

核的分散和分离还可以使楼梯间、卫生间等直接对外自然采光通风，既节约能源，又省去消防所需的加压送风设备，更符合低能耗，可循环的现代设计原则。因此，近几年强调生态、节能的高层建筑多采用这种布局方式。马来西亚建筑师杨设计的高层建筑，不但楼梯、卫生间等全部对外，而且电梯筒壁还被刻意 用来遮挡日晒，可谓“分散外核空间构成模式的生态设计方式”。“梅那拉大厦” (1992)及其最新设计的“新加坡展览大厦”(ExhibitionTower,1999)就都反映出这一设计特征。而另一位欧洲的建筑师赫尔佐格(T.Hetzag)设计的德国汉诺威建筑博览会管理办公楼(Verwahurlgsgebaude der De11tSCher1Messe AG,2000), 也以其全新的生态观念而引人注目(如图3－17，3－18)。 图3－17梅那拉大厦 6 图3－18德国汉诺威建筑博览会管理办公楼 高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局 3、中庭空间的出现 最早将中庭引进高层建筑的是美国建筑师波特曼。出于商业上的需要，他在70年代前后设计建造的几座高层旅馆—旧金山的“海特摄政饭店”(1974)等建筑中都加入了一个十分华丽、气氛热烈的大中庭。这种中庭既起着统合空间流线 的作用，又是人们休闲交往的场所，中庭中还设置喷泉叠水、种植各种植物，可 创造出一种激动人心的欢快氛围。所以它一出现便深受人们的喜爱，并很快风靡全球。80年代以后，中庭空间开始应用于高层办公建筑。受高层旅馆的影响，一些办公大楼为了追求气派和空间变化，便在入口处附设一个中庭，如贝聿铭设 计的新加坡来福中心（Raffles City,1986，图3－19，3－20)。 图3－19新加坡来福中心外观 图3－20新加坡来福中心中庭 而随着人们环境观念的增强，以及各国对由于在办公楼内长时间从事VDT操作，所引发的情绪紧张，视觉疲劳和心理上的孤独感等“办公室综合症”的关注，高层办公建筑内部空间的设计也越来越为人们所重视。提供自然化的休 息空间和改善封闭的室内环境，成为高层办公楼设计必须解决的重要问题。于是， 在高层办公建筑中插入一个或在不同区域插入数个封闭或开敞的中庭的设计手法开始出现。福斯特设计的“汇丰银行”和东京的“世纪塔”(Century Tower,1991)等等，便是将中庭置于建筑之中，以取代核心筒的实例（如图 3－21，3－22，3－23，3－24）。 7 高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局

图3－24汇丰银行中庭 图3－23东京世纪塔中庭 图3－21东京世纪塔平面 图3－22汇丰银行平面 中庭空间的介入还使得楼层间的自然通风换气成为可能，福斯特设计的德国“法兰克福商业银行大楼”(CommerzbardE Headguarters,1997)就是这方面最为 典型的实例。该建筑的平面呈三角形，核分散布置在三个角上，中间是通高的中 庭，周边的办公空间每隔4层还设有环绕着中庭螺旋上升的空中庭园。中庭和空中庭园既有通风采光的作用，又为建筑内部创造了丰富的景观，给每一个角落都带来了绿色和阳光。大楼内的办公室都有可以开启的窗户，气流从窗户及空中庭 园进入，在中庭形成对流自然通风，明显地减轻了环境负荷，因此而被人们称作

是“世界上第一座生态型超高层建筑”。可比同时期兴建的普通高层办公楼节约能耗近40%(图3-25,3-26,3-27,3-28)。 8

高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局

图3－27自然通风示意图 图3－28法兰克福商业银行大楼平面 图3－25法兰克福商业银行大楼外观 图3－26中庭空气流动图 此外，福斯特设计的另一个具有代表性的实例—上海的久事大厦的空中花园的空间创造手法则是另具一格，15-17、26-28层楼板由圆弧面开始向后层层退台，形成三层高的空间，36层至40层久事内部办公部分的楼板也同样退台，形成更高大的室内流动空间，由此构成了三个颇具个性的弧形空中花园，使大厦的使用者在紧张工作的间陆可在花园内小憩、沟通联谊，并眺望外滩及浦东新区的 美景(图3-29，3-30)。 9 高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局

二、底层平面设计 图3－30上海久事大厦外观 图3－29上海久事大厦平面 早期的高层建筑多直接面对街道，从街道进入门厅，再由门厅进入电梯厅，乘坐电梯至各楼层，这是高层建筑中最为普遍的空间流线组织方式。建筑空间与城市空间之间缺乏过渡，没有“中间领域”的概念，在人流集散的高峰期，对城市交通环境的影响也较大。尽管许多高层建筑都在门厅的艺术处理上颇费心机，设计得非常富丽壮观，但是由于空间组织方面的缺陷，形不成公共活动空间，而 入口处也常出现人流拥塞的现象。70年代以后高层建筑的设计开始重视底部空 间与城市环境的关系，伴随着多种商业服务性功能的渗入，许多高层建筑都以扩大底部公共活动空间、形成入口广场和将底部架空把城市空间引入建筑内部的设计方法，来处理建筑空间与城市空间的过渡关系。其中最有代表性的实例是美国 纽约的“花旗银行大厦”(Citicorp Center,1977)。该建筑由4根巨柱支撑，底

部架空7层，下沉式的广场伸入到建筑内部与共享大厅相通，使城市空间和建筑空间有机地交织在一起(图3-31，3－32)。 而反过来，该建筑底部的公共空间对城市环境整合，也起到了积极的作用。为了解决人流集散和城市交通与建筑内部交通相衔接的问题，现在的高层建筑常常采用多个出入口和立体化组织交通流线的方法。通过首层、地下层和地上的架 10

高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局

图3－31美国花旗银行底层平面 图3－32美国花旗银行底部透视 空廊道与不同层面的城市交通网络相连接，以达到通畅便捷和步行、车行的互不干扰。可见，当今高层建筑的底部空间设计，已从单纯考虑建筑与周围环境之间的关系，发展到进行整体的城市空间设计，其交通组织和公共活动领域的创造也 日趋立体化、开放化，如1998年建成的中心大厦(图3-33)和H·赛德勒设 计的悉尼菲尼克斯大厦。菲尼克斯大厦将第一个标准层升高至距离街平面20m的层面上，以此营造出一处尺度巨大的开敞空间，悬挂式结构形式的运用略去了开敞门廊空间中的一系列支承柱。多部自动扶梯和楼梯从街平面上升起直抵大厦的 门厅，此门厅空间满足了由扩大的上层广场进出大厦人流的需要(图3－34)。 11 图3－33中心大厦1998 图3－34悉尼菲尼克斯大厦 高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局

自20世纪40年代初，世界上第一个一体化设计建设的美国洛克菲勒中心(The Rockefeller Center)高层建筑群建成以来，综合性多功能的高层大楼便深受人们的欢迎，随着近年来高层建筑的建设与城市开发的结合越来越为人们所重视， 超大规模的数幢高层建筑一体化建设的综合项目便再度悄然兴起。这类高层建筑设计的最大特色，就是以一个公共活动中心将高层大楼的底部连结成一个整 体。公共活动中心多为一个巨大的中庭或室内步行商业街，它既是人们购物、休闲、交往的场所，又有组织内部空间流线、连接各栋建筑的作用。同时，它还是建筑空间与城市空间的结合部，是机动车、轨道交通和步行系统与建筑多层次多 重衔接的结点。美国纽约的“世界金融中心”(World Financial Center,1985) 和“九龙车站规划”即是这种超大规模综合开发项目的范例(图3-35，3－ 图3－35纽约世界金融中心 图3－36九龙车站规划 “九龙车站规划”以一条长达300m的立体化步行商业街将3幢高层办公大楼、1幢高层旅馆、连成一体。商业街的一侧还设有一个地下3层、地上5层的规模巨大的中庭，新建的地铁车站也与中庭相通，自然光线可直接照射到地 下，一改地铁车站封闭阴暗的感受，而给人以立体都市的印象。这种按整个街区 统筹考虑交通组织和公共活动空间的设计方法，更进一步将城市公共空间“室内化”、“集约化”和“立体化”，空间设计的重点也由建筑的外部转向内部，并致使高层建筑群的使用空间服务于城市，预示了今后高层建筑设计的一种新的发展 趋向。 12 高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局 三、办公空间的布局 由于各个公司、银行、企业的性质不同、规模悬殊，组织各异，内容有别，因此高层办公建筑要能满足这些千差万异的功能活动要求，而在这些要求中，规模大小、各部门的组织情况，是最重要的方面。为了便于出租给各种事先无法估 计的不同单位，在平面安排上的灵活性就成为主要的要求。为了结构简单、施工 方便、造价节省，许多办公楼在室内采用了一种将地坪平面与吊顶平面按一定模数与只度划分成网格。在这些网格中安排相同的灯光、空调、电器插头......等装置，待建筑物建成后，各公司、银行企业可根据需要租用或安排本身所需要 的面积（按网格位置）,并依次安排隔断、廊、门等建筑配件、以划分不同的空 间面积，来满足安置不同的部门和内容的要求。 办公空间一般分成小型（小于40平方米）、中型（40～150平方米）、大型(150 平方米以上)的空间。有些建筑方式不易提供小型空间，而另一些则无法提供大型空间（假定空间的长宽比不大于2：1）。进深较大的矩形平面能使各分隔 空间关系密切，能提供相互密切的关系。而进深较小，有中间核心体的平面，则容易保证小空间的相互分隔。 1.单间办公室：这种形式多用于高级职员或性较强的办公空间，进深较小， 通过一条走廊，连通许多小房间，这些房间以自然照明为主，辅以人工照明，房间的大小有所变化，但容纳的人数较少(图3-37，3－38)。 图3－38华盛顿二联广场19 图3－37法兰克福MAX大厦，1999 2.开放式布局：这种是适用于需要相互密切联系,但又有一定分隔要求的布置方式，适于布置在进深较大的矩形平面中。可根据需要布置矮隔断、家具、绿化等。开放式平面适合布置职员办公室而不适于布置最高管理部门(图3-39，3 －40)。 13 高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局

图3－40巴塞罗那TORRE AGBAR2003 图3－39沙特阿拉伯斐萨里综合楼2000 四、标准层平面规模 从平面或空间有效利用率原则分析,高层建筑标准层平面有效利用率取决于两个因素:一是对一定建筑层数和面积的情况下，标准层核体面积大小(含电梯、 楼梯的数量和容量，以及管井及结构面积等)应有一个科学的预测和估计，如果 盲目压缩核体建筑面积，则会降低核体交通、疏散与设备系统的正常标准，甚至会影响到整个建筑底正常使用和运转；二是对有效使用面积(壳体)的空间尺度( 开间、进深)的合理性与经济性的影响。在总建筑面积不变的前提下，如果合理扩大标准层面积，可减少建筑层败、降低建筑高度，可以提高有效利用率、节约 造价。 一般情况下，高层建筑标准层的规模每层面积不宜少于1200㎡,以保持合理的面积有效率(指使用面积在建筑面积中所占比例，一般不应低于65%)。假定建 筑标准层面积一定，若增加其层数和高度，则建筑内可供办公、活动的人数增加， 为保证垂直运输系统畅通和人员安全疏散，必须加大垂直体在平面中所占面积，这时，标准层平面中有效使用面积减少，平面有效率降低。但是，标准层平面不能无限增大，因为它的增大又将导致垂直体的增大。因此，办公建筑平面规模必 然有所限度，并在一定范围内产生“最佳平面有效率”。日本建筑师就这一问题 有过研究，得到以下关系(如图3－41所示)。 从图3-39看到，当标准层面积为2000㎡左右，平面有效率可接近78%；标准层面积小于1500㎡或大于3000㎡，平面有效率均下降较快，说明面积过小则 平面相当部分被必须满足的交通运输、疏散和结构功能的垂直体所占有，真正有 14 高层写字楼设计研究 第三章 高层建筑的平面布局

图3－41标准层面积、有效率的关系 效使用办公面积不多。因此面积增大是有限度的，决非越大越有效、越经济。 此外，外墙周边长度按使用面积单位平均值应是对标准层经济评价标准之一(合理值应是0.08～0.12m/㎡)，超高层建筑外墙造价很高，约占总造价的5%～7%。外墙周边过长会使建造费用增加，使用后会因热损失大而能耗量增大。 15