高層建筑空間構成模式的發展趨勢及其作用剖析

　　摘要：高層建筑自出現以來已有100多年的歷史，并且隨著技術的進步和社會觀念的改變，高層建筑在本世紀中，又迎來了新一輪的建設熱潮。近20年來高層建筑在造型形式方面不斷翻新，高度記錄一再被打破，其空間構成模式也發生了很大的變化，致使高層建筑的設計理念也發生了重大的變革。
　　關鍵詞：高層建筑；內核空間構成模式；分散式；施工組織與管理
　　
　　高層建筑與其它建筑之間的最大區別，就在于它有一個集中在一起的垂直交通和管道設備，這樣的交集在結構體系中又起著重要的“核”作用。而這個“核”也恰恰在形態構成上起著舉足輕重的作用，決定著高層建筑的空間構成模式。
　　一、“內核”空間構成模式
　　上世紀末，高層建筑剛剛出現的時候，由于人們對結構體系認識的局限性，設備設計經驗的不足，以及建筑功能需求的單一性等客觀原因，使得早期的高層建筑設計并沒有形成“核”的概念。其中垂直交通、設備空間和結構體系帶有明顯的隨意性和分散性，均按各自具體的要求分別布置。
　　進入新時代，隨著高層建筑建設高度的增加和技術的進步，在高層建筑的設計過程中，逐漸演化出了中央核心筒式的“內核”空間構成模式，這是各專業共同探索優化設計的結果。在建筑處理上，為了爭取盡量寬敞的使用空間，希望將電梯、樓梯、設備用房及衛生間、茶爐間等服務用房向平面的中央集中，使功能空間占據最佳的采光位置，力求視線良好、交通便捷。
　　在結構方面，隨著筒體結構概念的出現、高度的增加，也希望能有一個剛度更強的筒來承受剪力和抗扭，而這些恰好與建筑師的要求不謀而合。在建筑的中央部分，有意識地利用那些功能較為固定的服務用房的圍護結構，形成中央核心筒，而簡體處于幾何位置中心，還可以使建筑的質量重心、剛度中心和型體核心，三心重合，更加有利于結構受力和抗震。這樣的布局，形成了所謂的“內核”空間構成模式。“內核”空間構成模式，經過長期的實踐檢驗，以其結構合理、使用方便和造價相對低廉的優勢，很快便成為高層建筑中最為流行的空間布局形式。
　　當然，除了中央核心筒式的“內核”布置方式之外，高層建筑還有其它的布局方式，如“外核式布局”和“多核式布局”等等。盡管中央核心筒式布局的筒體周圍的房間需要人工采光和機械通風，總會多少給人帶來不適感，但是直至上世紀80年代以來，“內核式”的布局形式一直占據著主導地位。“內核”式的布局形式及其變種不僅在數量上占有絕對優勢，而且，大多數著名的高層建筑也都采用這種形式。如30年代建成的美國紐約的“帝國大廈”，50年代建成的“西格拉姆大廈”，70年代建成的芝加哥“漢考克大廈”和紐約“世界貿易中心”以及曰本的“陽光大廈”等等。就是在今天，世界上最高的幾座高層建筑，馬來西亞的“石油大廈”、上海的“金茂大廈”和香港的“中環廣場大廈”等等，也仍然采用這種“內核式”的空間構成模式。
　　二、新時期的空間結構模式變革
　　隨著時代的發展、技術的進步，人們對建筑需求的變化和設計側重點的不同，以中央核心筒為主流的高層建筑“內核”空間構成模式開始受到了挑戰。
　　第一次變革主要還是出于造型上的需要和建筑設計理念的變化，如70年代前后出現的“雙核”構成模式。雙側外核心筒的布局，不僅有利于避難疏散，而且也使高層建筑的外觀造型產生了巨大的變化。貝聿銘設計的新加坡“華僑銀行中心”和日建設計的日本“IBM本社大樓”等等就是當年風行一時的雙側外核設計手法的代表。
　　第二次變革最先對“核心筒”提出革命性建議的是設備專業，他們認為隨著建筑設備的日趨增多和越來越復雜，如果把設備用房和管道井從核心筒中分離出來，可能會更有利于管理和維修。而80年代以后，智能化建筑的普及和電信設施的不斷增加，導致了在高層建筑中大量應用計算機和電信通訊設備，甚至許多建筑在竣工之后，仍然頻繁地改造布線系統和增添新設備。智能化辦公樓中的光纜與電腦網絡管道井、配線箱以及中繼裝置等，每層都必須設置三處以上才算合理。這樣，建筑上為了滿足機電設備經常變動的需要，便開始將“核”分散化，分置多處設備用房和管道井，以便于局部更改。
　　對于結構專業來說，加強建筑周邊的剛度也會有效地抵抗地震對高層建筑的破壞，所以如果將垂直交通和設備用房等分散地布置在周邊，則無疑也會對結構抗震有利。同時，這種分散的多個外核的空間構成模式，也正好適用于新興的巨型框架結構，使這種結構體系中的巨型支撐柱具有使用功能。
　　其最典型的實例就是丹下健三設計的日本“東京都新都廳”。而從建筑設計的角度來看，核的移動、垂直交通、服務性房間和管道井分散到建筑的周邊，對于高層建筑的空間構成模式和立面造型上的變化也是極具革命性的。它不但適應了其它專業的需求，而且還有利于避難疏散，創造更大的使用空間和使高層建筑的底部獲得解放。這種空間構成模式所具有的靈活性和先進性，很快被推崇技術表現的歐洲建筑師們所發現，并創造性地應用在他們的作品之中。羅杰斯設計的英國“倫敦勞埃德大廈”、88木街辦公樓和福斯特設計的“香港匯豐銀行”等等都是分散式核心筒的杰作，它從內部的空間構成到外部立面，均與中央核心筒式的高層建筑大相徑庭。
　　三、高層建筑施工的組織與管理
　　高層建筑功能復雜，子系統多，安裝工程量大，要求精度高。新技術、新材料、新工藝大量采用，對施工管理和工種工序的協調要求較高。
　　1.技術質量方面
　　現代建筑科技含量高，涉及專業多，安裝的質量技術要求越來越高。現代建筑的個性化導致每一棟建筑都是一件特有的產品，每一條管線、設備都有特定的要求，這在客觀上增加了技術工作難度，增加了各專業之間出現矛盾和問題的可能性。同時由于新技術、新產品的不斷出現和應用，施工人員不能及時掌握，也會帶來意想不到的問題。
　　2.管理方面
　　在現行管理體制下，施工單位分包現象普遍存在，分包單位在工作范圍的界定上很難做到明確具體。主觀上各單位在利益的驅使下，總希望相關單位承擔更多的工作。往往造成工序上的遺漏，人為帶來一些問題，增加了協調管理的復雜性。此外，施工組織管理不健全，施工人員、管理人員的素質水平參差不齊，給施工中各專業的協調工作帶來困難與不便，也是產生問題的重要原因。
　　3.做好施工預案
　　施工單位應針對高層建筑的特點編制嚴謹、詳盡的施工組織和管理方案。用來指導整個施工過程。內容包括：施工工序的安排，各工種進入工地的時間，關鍵部位的施工方法，對易出現的質量問題提出預控措施，制定出成品保護措施等。
　　4.做好施工階段的進度控制
　　由于現代高層建筑具有規模龐大、工程結構與工藝復雜、建設周期長及相關單位多等特點，決定了工程進度將受到許多因素的影響，要想有效地控制工程進度，就必須對影響進度的有利因素和不利因素進行全面、細致的分析和預測。這樣一方面可以促進對有利因素的充分利用和對不利因素的預防；另一方面也便于制定預防措施，事中采取有效對策，事后進度妥善補救，以縮小實際進度與計劃進度的偏差，實現對高層建筑進度的靜態控制和動態控制。
　　實施進度控制的目標就是通過有效的進度控制工作和具體的進度控制措施，在滿足投資和質量的前提下，力求使高層建筑的實際工期不超過計劃工期，以保證高層建筑按期完成。在高層建筑計劃階段所確定的工期目標，往往是綜合考慮各個方面的因素而確定的合理工期，因此，時間上的任何變化，無論是進度拖延還是超前，都可能造成其它目標的失控。例如，在一個高層建筑施工總進度設計中，由于某項工作的進度超前，致使能源的需求發生變化，而打亂原計劃對人、材、機等資源的合理安排，亦將影響資金計劃的使用和安排，特別是多個作業隊平行施工時，由此引起后續工作時間安排的變化，勢必給項目總體的協調工作帶來許多困難。
　　參考文獻：
　　［1］ 劉建榮.高層建筑設計與技術［M］.中國建筑工業出版社，2005.
　　［2］ 呂西林.復雜高層建筑結構抗震理論與應用［M］.科學出版社，2007.