機械フロア

機械フロア、機械ペントハウス、機械レイヤー、または機械レベルは、機械および電子機器専用の高層ビルの階です。「機械」は最も一般的に使用される用語ですが、ユーティリティ、テクニカル、サービス、プラントなどの単語も使用されます。これらは、世界で最も高い超高層ビルを含むすべての高層ビルに存在し、構造的、機械的、美観上の重要な懸念事項です。

ほとんどの建物には機械室があり、通常は地下にありますが、高層ビルでは、さまざまな理由から、建物全体に機械室専用のフロアが必要です。機械室は貴重な床面積を消費するため (エレベーター シャフトと同様)、エンジニアは機械階の数を最小限に抑えながら、提供するサービスに十分な冗長性を持たせるように努めます。経験則として、超高層ビルではテナント フロア 10 階ごとに機械階が必要です (10%) が、この割合は大きく異なる場合があります (以下の例を参照)。機械室がグループにまとまって建物をブロックに分割している建物もあれば、建物全体に均等に分散している建物もあり、また、機械室が主に最上階に集中している建物もあります。

機械階は通常、建物の階数に数えられる（一部の建築基準法で義務付けられている）が、サービスエレベーターでのみアクセスできる。一部のゾーニング規制では、建物の最大面積の計算から機械階を除外し、建物の大幅な増加を許可している。ニューヨーク市がその一例である。^[1]建物の設計によっては、階数に関する迷信のために賃貸時に問題が発生するのを避けるため、機械階を13階に配置することもある。

超高層ビルの中には、倒壊を防ぐために安定化が必要な狭い建物コアを持つものがあります。通常、これはアウトリガー トラスを使用してコアを一定の間隔で外部スーパーコラムに結合して実現されます。支柱が三角形であるため、テナント フロアを敷設できないため、これらのセクションには、代わりに機械式フロアが通常 2 つずつ配置されます。同調質量ダンパーなどの追加の安定化要素も、それらを収容または維持するために機械式フロアが必要です。

このレイアウトは通常、エレベーターの内部のゾーニングに反映されます。ほぼすべてのエレベーターは、サービスする最終階の上に機械室を必要とするため、機械階は、スペースを節約するために、積み重ねられたシャフトを区切るために使用されることがよくあります。乗り換え階またはスカイロビーが、これらの階のすぐ下に配置されることもあります。

最上階のテナントフロアまで届くエレベーターには、頭上の機械室も必要となる。機械室はフルサイズの機械フロアに設置されることもあるが、ほとんどの場合は機械ペントハウスに設置され、通信機器や窓洗浄装置も収容できる。ほとんどの建物設計では、機械室は屋上のシンプルな「箱」になっているが、装飾的な尖塔の中に隠されているものもある。この結果、最上階の機械フロアを合計に含めると、この設計の超高層ビルに真の「最上階オフィス」は存在し得ない。

構造サポートとエレベーター管理の他に、機械室の主な目的は暖房、換気、空調（HVAC）などのサービスです。機械室には、空調ユニット、冷却塔（機械室）、発電機、チラープラント、水ポンプなどが含まれます。 ^[2]

特に、上層階に水を運び、それを維持する問題は、超高層ビルの設計における重要な制約です。水は、テナントの使用、空調、機器の冷却、スプリンクラーによる基本的な消火活動に必要です（地上の消火設備は通常、12 階程度までしか届かないため、特に重要です）。水ポンプで数百メートルの高さまで水を直接送るのは非効率的で、めったに実現不可能なので、中間ポンプと水タンクが使用されます。機械階の各グループのポンプは、次の階へのリレーとして機能し、タンクは通常および緊急時の使用のために水を蓄えます。通常、ポンプには、ある階のポンプが故障した場合に 1 階をバイパスして 2 階上に水を送るのに十分なパワーがあります。

発電機、コンプレッサー、エレベーター機械室などの機械室では燃料または潤滑剤として油が使用されるため、これらの機械室の床面の火災安全性には特別な注意が払われます。

機械階には、建物にサービスを提供する通信および制御システムも含まれており、場合によっては、屋上の大型アンテナ(これも最上階の機械階内に物理的に固定されています) などを通じて送信通信が行われることもあります。

最新のコンピュータ化されたHVAC 制御システムは、集中リモート制御を可能にすることで、フロア間の機器分散の問題を最小限に抑えます。

ほとんどの機械室の床では、換気と熱の遮断のために、周囲の大部分または全体に外部通気口またはルーバーが必要なため、ガラス窓は使用できません。その結果、目に見える「暗い帯」が、特に全面ガラス張りの場合、全体的なファサードのデザインを台無しにする可能性があります。さまざまな建築様式が、さまざまな方法でこの課題に取り組んでいます。

形態が機能に従う1960 年代と 1970 年代のモダンスタイルとインターナショナルスタイルでは、通気口の存在は望ましくないものとは見なされていません。むしろ、通気口は建物を均等なブロックにきちんと分割し、内部のエレベーターとオフィスのレイアウトを反映させることで、建物の機能的なレイアウトを強調します。これは、ワールド トレード センターのツインタワーで明確に見られ、ウィリス タワーでも見ることができます。ミネアポリスのIDS タワーでは、最下層の機械室階が、ストリート レベルとスカイウェイレベルのクリスタル コート ショッピング センターとその上のオフィス タワーとの視覚的な分離の役割を果たしています。上層の機械室階 (最上階の居住フロアである 50 階と 51 階より上) は、建物の「クラウン」の役割を果たしています。

対照的に、最近のポストモダンスタイルの高層ビルの設計者は、通気口やその他の機械的な要素をさまざまな方法で隠そうとしています。これは、複雑な壁の角度（ペトロナスツインタワー）、複雑な格子細工の 外装（金茂ビル）、または装飾のように見えるガラス以外の部分（台北101、金茂ビルの屋根）などの手段によって実現されています。

低層の住宅（通常はアパートや寮）や非住宅の建物、特に傾斜屋根や鐘楼などの要素の使用を促進する建築様式で建てられたものには、機械室の床が屋根裏や塔に見せかけられている場合があります。この場合、機械室の床の換気システムは、切妻通気口、ドーマー、またはアバトソン（鐘楼のルーバー）として見られます。例としては、屋根裏や鐘楼に見せかけた機械室の床がある UCLAの Dodd Hall などの建物があります。

これらは、世界で最も高い建物の地上機械室のフロアレイアウトの例です。いずれの場合も、機械室のペントハウスや尖塔がフロアとしてカウントされるため、合計フロア数は通常よりも多くなります。

• 台北101：7～8階、17～18階、25～26階、34階、42階、50階、58階、66階、74階、82階、87階、90階、ペントハウスの92階から100階 – 合計17/102、17%。公式の11 ^[3]という数は、オフィスセクションのグループの数に相当します。92階から100階には通信機器^[4]があり、建物自体にはサービスを提供していないため、通常は機械設備としてカウントされません。
• ワン ワールド トレード センター: 2 階～19 階、92 階～99 階、103 階～104 階 – 合計 28/104、26%)。
• 以前の WTC (ツインタワー): 7～8 階、41～42 階、75～76 階、108～109 階 – 合計 8/110、7%。1 WTC (ノースタワー) の 110 階には、テレビとラジオの送信機器が収容されていました。一部の情報源では、通気口の高さ (実際には天井の方が高かった) と、44 階と 78 階が多くの建物で機械室の真上に位置しているスカイロビーであったため、3 階ずつ 12 階と誤って記載されています。ただし、ツインタワーでは、各スカイロビーの下に 1 階ずつオフィスフロアがあり、エスカレーターでアクセスできました。
• ウィリス タワー(旧シアーズ タワー): 29～32 階、64～65 階、88～89 階、104～108 階、109 階 (ペントハウス)、110 階 (ペントハウス屋上) – 合計 15/110、13%。
• ペトロナスタワー：6～7階、38～40階、43階、84階、87～88階 – 合計9/88、10% ^[5]
• 金茂ビル：51～52階、ペントハウス89～93階 – 合計7/93、7.5% ^[6]
• ブルジュ・ハリファ：ペントハウスの17～18階、40～42階、73～75階、109～111階、136～138階、155階、160～168階 – 合計25/168、15%
• ジョン ハンコック センター: 16～17 階、42～43 階、93 階、99～100 階 (ペントハウス) – 合計 7/100、7%
• エンパイア ステート ビル: 87 階から 101 階 – 合計 15/102、14%
• 国際商業センター：6～7階、17～18階、24～25階、34階、43階、52階、61階、70階、79階、88階、97階、104階、114階 – 合計17/108、14%
• 上海ワールド ファイナンシャル センター: 6 階、18 階、30 階、42 階、54 階、66 階、78 階、89 階、90 階 – 合計 9/101、9%
• ロッテワールドタワー：3～4階、13階、21～23階、39～41階、59階、60階、72～75階、83階、84階、102～106階、115階、116階 – 合計24/123、20%

• 香港大学建築学部エネルギー機能セクションによる香港セントラルプラザのケーススタディ