生態(tài)·生活·文化：超高層建筑形體與幕墻設計
——以中海成都天府新區(qū)超高層項目為例

文／宋良聃、蔡蜀雅、胡松、李明 中國建筑西南設計研究院有限公司 四川成都 610000

引言：

超高層建筑因其巨大的規(guī)模與尺度，使其往往作為一個地區(qū)的標志性符號而存在，其創(chuàng)作呈現(xiàn)出多元化發(fā)展的趨勢，包括展示城市文化、發(fā)揮地域特色、營造生態(tài)建筑環(huán)境等[1]。從而創(chuàng)造出對城市空間以及每個生活在城市中的居民的生態(tài)性、生活性以及文化性價值。

1.設計實踐綜述

1.1 超高層建筑形體設計趨勢演變

我國超高層建筑的發(fā)展開始于二十世紀80年代，主要集中在大中城市，在其城中心區(qū)高速建設的背景下，超高層建筑也相應的迅速發(fā)展[2]。其中，超高層建筑形體設計是其設計的關鍵之一，超高層建筑型體是指建筑的整體外形，輪廓，比例和尺寸。

1.2 超高層建筑幕墻設計趨勢演變

玻璃幕墻伴隨現(xiàn)代主義的蓬勃發(fā)展，在我國作為超高層建筑的外圍護結構應用于建筑設計并迅速推廣開來。超高層建筑已逐漸成為城市中心人類生活與工作的重要載體，其巨大規(guī)模影響了外部環(huán)境的生態(tài)平衡也改變了原有的微氣候條件，使得其生態(tài)化設計尤為緊迫[3]。

2.設計項目解析

2.1 項目概況

中海成都天府新區(qū)超高層項目是國內目前中西部在建最高摩天大廈，建成高度將達到489 米，成為成都第一高樓、天府新區(qū)新地標。項目位于成都市天府新區(qū)興隆街道廈門路西側，夔州大道東側，興康一街南側。

2.2 項目形體設計解讀

2.2.1 項目體型設計理念

項目位于成都天府新區(qū)中央商務區(qū)的核心區(qū)域，是天府新區(qū)景觀軸線“望山廊”的重要節(jié)點，其采用了“山路旅程”的設計理念，建筑形體上通過退臺式的處理模擬山峰的狀態(tài)，使用體驗上通過空中花園設置不同種類植被模擬隨海拔升高植物種類變化的效果（見圖1）。其獨特的建筑造型為天府新區(qū)中央商務區(qū)的城市風貌強化了現(xiàn)代與綠色的基調，契合了“公園城市”的城市核心價值觀。通過對場地內不同高度塔樓的景觀和流線設計，創(chuàng)造“山的旅程”路徑，串聯(lián)城市空間的公共開放活動場地和城市綠地，使得城市空間和綠帶具有統(tǒng)一和延續(xù)性。（見圖2）

圖1 山的設計理念

圖2 綠帶延續(xù)理念

2.2.2 項目體型設計生成基本邏輯與控制方法

（1）生成基本邏輯

項目采用下大上小，四個立面從底到頂斜向收小的整體體型。整個建筑外立面的輪廓通過體型輪廓控制面來進行控制，整個建筑各樓層被包絡在體型輪廓控制面之中。各個樓層外立面幕墻為豎向垂直，由各個樓層標高與體型輪廓面相交得到的平面向下延伸形成。（見圖3）

圖3 形體生成邏輯

（2）體型與結構關系

項目體型與結構關系密切。體型上，控制面的斜率統(tǒng)一為4/450，形成初步塔式形體，再在結合大堂、空中大堂等特殊樓層進行退臺處理，塔冠進行層層跌落的造型，最終形成完整的體型控制面。巨柱則在建筑體型控制面的基礎上，根據(jù)體型的斜率、退臺位置、結構合理性等綜合因素確定巨柱的布置；環(huán)帶桁架、伸臂桁架、重力柱的設置，則主要考慮結構合理性和建筑功能的使用，復核與體型控制面有無沖突。（見圖4）

圖4 復核形體與結構

2.3 項目幕墻設計解讀

2.3.1 幕墻設計概況

外立面幕墻百葉的排列參考了斐波那契數(shù)列的排序，做成幾個固定的序列，組合在一起（見圖5）。并從色彩、材質、窗墻比、屋頂幾個重要要素來控制整體建筑的形態(tài)。并針對性進行現(xiàn)場樣板示意，內容主要包括普適性統(tǒng)一節(jié)點、材料（包括外立面標準節(jié)點、典型節(jié)點、玻璃材質、框料色彩材質、欄桿材質、門窗材質等）。（見圖6）

圖5 幕墻百葉排列的斐波那契數(shù)列原則

圖6 現(xiàn)場樣板搭建

2.3.2 幕墻設計解讀

（1）幕墻設計生活性解讀

項目根據(jù)山的旅程設計概念所形成的建筑造型，可將塔樓理解成五部分有機組合而成，包括首層辦公大堂、典型辦公層、通高大堂層、設備層、塔冠文旅觀光層（見圖7）。項目對五個部分進行針對性的幕墻設計，包括幕墻形式、分割尺寸、玻璃規(guī)格等以此滿足不同的功能需求，體現(xiàn)了設計從使用者需求出發(fā)的生活性特征（見圖8）。

圖7 塔樓豎向劃分

圖8 不同類型幕墻圖紙 （注：圖表均來源于本項目）

（2）幕墻設計生態(tài)型解讀

將通風、節(jié)能、維護等其它專業(yè)與幕墻集成設計，體現(xiàn)了設計的生態(tài)性特征。

①通風設計的生態(tài)體現(xiàn)

設計根據(jù)室外風場情況，將幕墻與通風進行協(xié)同設計研究，包括冬夏兩季室外風場研究，室內通風研究。并考慮到煙囪效應的問題，經煙囪效應顧問模擬，確定玻璃幕墻不設開啟窗扇，并使用高質量，密封好的幕墻以確保氣密封性。

②節(jié)能設計的生態(tài)性體現(xiàn)

設計對建筑進行節(jié)能優(yōu)化，通過建立合理、準確的能耗分析模型，反復調整相關參數(shù)，綜合對比分析，以得到最佳且可行的節(jié)能效果。最終確定幕墻類型，包括鋁板幕墻，采用厚度不小于40mm 的鋁箔覆面巖棉保溫；玻璃幕墻，采用斷熱橋鋁合金雙銀LOW-E 中空玻璃（6 雙銀Low-E+12 氬氣+6 透明），太陽得熱系數(shù) SHGC 為0.27，可見光透射比不低于0.40。

③幕墻清潔維護設計的生態(tài)性體現(xiàn)

玻璃幕墻清潔維護主要靠擦窗機工作平臺將工作人員、器械和材料安全、可靠的投放到指定位置進行相關操作，而整個系統(tǒng)運行對幕墻設計所提出的技術支持，則是給工作平臺的穩(wěn)定性和安全性提供保障。

④幕墻與煙囪效應探討

由于建筑物的高度以及中國成都寒冷的冬季氣候，預計成都天府新區(qū)超高層大廈的煙囪效應情況將非常嚴重。全年的室外溫度范圍將導致正向（寒冷天氣）和反向（炎熱天氣）煙囪效應。但是，夏季煙囪效應的驅動力會比較弱，不太可能引起煙囪效應相關的問題。

⑤消防設計探討

針對超高層玻璃幕墻火災特點，注重防火封堵、防火區(qū)域劃分及防火材料的使用，不同部位采用相應的防火技術措施。其中，各樓層層間防火封堵，采取樓板上、下層開口之間設置總高度不小于1.5m 的1h 不燃性實體墻作為層間防火措施，且在結構樓板上的高度不小于0.6m。

（3）幕墻設計的文化性解讀

在整體造型上體現(xiàn)山的形象，在光彩設計上通過照明效果充分展示地域特色，體現(xiàn)了設計的文化性特征。項目的建筑外觀照明的設計目標為照明效果充分體現(xiàn)文化自信，地域特色；平時模式照明語言簡潔干練，根據(jù)建筑形態(tài)來設計照明效果，符合建筑氣質。

結語：

本項目建筑主體變形量較大，要承受更大的風力、地震力和溫度變影響，結構也會產生更大的豎向變形，這些因素導致幕墻需承受復雜的受力和構件位移。首選采用單元式幕墻體系，以適應較大的變形要求、保證幕墻的原始性能、高平整度效果。