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中国,高速发展的四十年,伴随基建能力、材料科学,以及幕墙设计、施工技术的突飞猛进,已成为世界上超高层幕墙建筑数量最多和增长最快的国家。然而成本、能耗、安全、环境等问题,却也成为了城市发展时的“成长烦恼“,自2021年10月住建部推出“限建250米、停建500米”最严限高令以来,各地”在建“高层建筑的高度得到一定的约束,但在城市化进程的推动下,高层建筑并不会退出。
环境和健康是最基本的因素,加上安全因素,对整个超高层幕墙建筑的设计都提出来相当严峻的挑战,在某种程度上来讲,“新冠疫情”是时下最恐怖的威胁,每个国家都想方设法,以不同的策略对付疫情,作为与人类生存密切相关的建筑,也不例外。作为建筑的首选外围护——幕墙,以及相关的建筑玻璃、铝型材、五金配件,密封胶,还有隔热条与密封胶条等材料,将会在节能降耗、城市更新、保障健康等方面找到新的突破点。
同时,中国幕墙网ALwindoor.com从资深专家处了解到:未来 20 年,新冠疫情和气候变化这两个因素,将对超高层幕墙建筑的设计带来深远的影响。
超高层幕墙建筑是当下部分城市人口高度集中、土地严重不足、地价昂贵的产物,从建筑设计的角度来看,由于结构工程的进步、幕墙技术的成熟,以及安全高效的轻型电梯产品,也让实现超高层幕墙建筑的难度显著降低。
这也就不难理解,各大城市都对超高建筑无比狂热
尽管超高层建筑在土地资源利用上确有优势,但在实用性和安全性方面的风险也更高。去年5月,总高356米的深圳赛格广场大楼出现晃动引发住户(或租户)担忧,随后大厦暂停营业,直至9月8日才全面恢复运营,封闭近4个月。此外,高层建筑市场的“喜新厌旧”现象极为明显,以东莞为例,虽然始终面临土地稀缺的问题,但是随着中心区的迁移,新的办公楼不断崛起,而旧的办公楼空置率居高不下,面临年年亏损的境地。
据相关数据反映:中国共有81幢“未完成”和“暂停施工”的摩天大楼,细分下来更有多达 66幢“烂尾”楼。
限高新政颁布之后,有不少在建项目都不得不重新修改方案:吕元祥建筑事务所(RLP)将武汉周大福金融中心的高度,由原本的648米调整为475米;Gensler设计的苏州中南中心的高度最终定格在499.15米;由SOM设计,目前正在施工中的南京绿地金茂国际金融中心,将成为江苏第一高楼,高度为499.8米。
珠海横琴国际金融中心(IFC),摄影|CreatAR Images
“即便是被限高,也不会影响建筑实现对土地的高利用”
由温子先设计,深圳三鑫(塔楼)和珠海晶艺(裙楼)共同承建幕墙的珠海横琴国际金融中心(IFC),目前是珠海和澳门(词条“门”由行业大百科提供)第一高楼,建筑整体外形如同“蛟龙出海”,塔楼的四个部分由裙楼的外侧体块喷薄而出,象征着横琴汇集了珠海、澳门、香港和深圳的城市精华。由于深圳、珠海等南方沿海城市有较长的台风季,建筑通常采用流线造型,以降低塔楼风荷载(词条“风荷载”由行业大百科提供),并精心考量建筑坐向和裙房开口朝向,有效降低风阻,减少阵风,提高行人区的舒适性,并确保安全无忧。
节能通风的超高层建筑既是机会也是挑战
南京绿地金茂国际金融中心创新性地在塔楼首层,及空中大堂采用拱形结构外框,将重力传导到塔楼的四个角部巨柱,极大地提高了结构的效率,同时在每个空中大堂创造了开阔的景观视野,不禁让人也联想到南京的拱形古城门。
南京绿地金茂国际金融中心,图片来源|SOM
高层建筑设计的技术挑战在于,如何用更少的建筑材料,即更少的混凝土和钢材来建造高层建筑,从而减少对地球资源的影响。南京绿地金茂国际金融中心的建筑SOM,在设计中充分考虑——效率和智能,而干净利落的玻璃幕墙,早已经成为现代摩天大楼的标配,项目由北京希绎希担任幕墙顾问咨询。
基于疫情后时代建筑节能的考虑,建筑对自然通风的需求越来越高,但在高层建筑中并不太容易实现,所以摒弃了将建筑作为全密封空间的想法,依托新的幕墙技术,开始大力推动”会呼吸的建筑”。
即将完工的微众银行深圳总部,SOM的设计模糊了建筑室内外的界限,让在室内办公的人们,可以随时接触到自然环境。该建筑是一栋“会呼吸的”大楼,建筑内部分布的中庭(词条“中庭”由行业大百科提供)网络,宛如人体的肺,为每个楼层提供充足的自然采光和通风。
微众银行深圳总部,图片来源|SOM
作为一种减少建筑的制热与制冷能耗,帮助降低城市热岛效应和辐射、噪音等污染的建筑形式,“垂直森林”在过去的十年间也成为高层建筑设计、幕墙转型升级的一股新趋势。
深圳“建木中心”,图片来源|Carlo Ratti Associati
Carlo Ratti Associati 近日公布了在深圳建造一栋名为“建木中心”的218米高的摩天大楼设计。51层高的大楼将辟出约一万平米用于农作物栽培,可满足大约4万人的食物需求。
Treehouse,图片来源|RLP
RLP设计的Treehouse是一栋220米高的甲级办公大楼,其设计建筑绿化率超过130%,大量的绿色植物不仅是视觉上的一大亮点,更在上层形成自遮阳的立面,加以屋顶光伏系统(词条“光伏系统”由行业大百科提供),能产生每年约50万千瓦时的可再生能源。带有日照反光板和建筑整合太阳能光伏板的大型悬吊结构(词条“悬吊结构”由行业大百科提供),把更多自然光线引至室内空间从而降低能耗。
同时,大楼设置了一个能够捕捉离地200米冷空气的捕风器,将高空低温且清新的空气,通过陶土覆层的干燥作用,带到地面的人造湿地进行热能转换,系统更连接到西立面的太阳能烟囱,作为自然通风的助力,建筑整个生命周期的碳排放量减少74%以上。
探索TOD、低层高密度城市、城市更新等新建筑形态
武汉周大福金融中心作为国内最新“公共交通导向型开发”(transit-oriented development,TOD)的代表作之一,该项目无缝衔接2条城市轨交,包含1栋475米的超高层办公塔楼,2栋高端公寓塔楼,以及涵盖D-Park多元智能儿童购物乐园的全新商业群落。
武汉周大福金融中心,图片来源|RLP
SOM的建筑师们正在使用一套参数化工具,对建筑能耗(词条“建筑能耗”由行业大百科提供)、碳足迹和热舒适度进行优化来探索低层高密度的城市形态。巴黎和巴塞罗那的人口密度较高,但是建筑高度却不是很高。
另一种形式是考虑存量建设用地优化再利用的策略,针对城市中闲置未利用土地以及利用不充分、不合理、产出效率低的建设用地,采用一定的手段和措施实现高效再利用,包括生态修复、三旧改造(旧厂房、旧城镇、旧村庄)、城市更新等形式盘活现有土地资源,合理布局空间,改善人居环境。
广州海珠区南箕村片区更新改造,图片来源|RLP
(效果只是意向表达,具体以开发商发布为准)
以RLP做的广州海珠区南箕村片区更新改造为例,改造前的南箕村是广州“城中村”的典型缩影,交通配套和水利设施老旧,雨季常常淹水。此次整体改造并不是简单地推倒重来,而是在改造过程中充分考虑到历史文化的传承,为南箕村传统民俗文化的延续留足了空间。设计师既保留了部分旧广钢船厂、宗族祠堂、北帝庙等历史建筑,又考虑到极具岭南文化风情的榕树、鸡蛋花、龙舟、醒狮等民俗活动,特意新增了民俗展示文化馆、集中广场等更多紧密邻里情感的场所。重构社区生态廊道,引入滨水步道,引入玻璃幕墙、金属幕墙等建筑外立面的升级方案,将水岸边的公共空间,打造成市民与来客共享的休闲生活场所。
城市地标(词条“地标”由行业大百科提供)需要融入当地的人文和气候条件
在高层建筑的设计对当地具备文化和历史价值的前提下,追求高度和数量没有任何问题。城市地标首先需要具有强大的外形和形式,同时要想成为地标又必须融入相关文化、事件及历史。
苏州西郊利物浦大学中心楼,图片来自|Aedas
温子先设计的苏州西郊利物浦大学中心楼,从苏州园林里重要的景观元素“太湖石”获得灵感,用太湖石的意象建立了建筑与所在地的联系。由于常年在河湖中经水波冲击,太湖石上产生许多孔洞,形状奇特俊俏。建筑以其内部空间的组织形态为概念,“孔洞”的设计让各个功能空间相互独立,又彼此连接。
在限高和疫情的双重影响下,接下来的中国超高层幕墙建筑,会发生什么样的变化呢?中国幕墙网ALwindoor.com为您分享:
超高层幕墙建筑的通风问题
目前的超高层幕墙建筑一般仍然被设计成密封环境,辅以玻璃外墙,主要依赖人工通风来预防过热。然而,由于此次疫情的影响,对能够自然通风的建筑将会有更大的需求,以创造更为健康的内部环境。重型玻璃外墙时代有可能在未来20年内终结,这绝不是陈词滥调,必须认识到新冠疫情后发生的变化,探讨的主要是通风空间,及高层建筑通风的问题。
不仅仅是能够开启的窗户,通风效果更好的外墙将会发挥作用,借助这种技术,即便身在高层,也能够吸入新鲜空气,使超高层建筑最大程度地实现自然通风,也有助于降低大厦总的“碳足迹”。
光伏玻璃更多的取代传统玻璃
若想缔造真正的景观,就应该减少对普通玻璃的使用,尝试透明性更低的外墙或者内衬光伏设备。在未来 20 年,幕墙系统甚至可以用来发电。近年来,在国家政策的指引下,以信义、南玻、耀皮、旗滨等为首的传统玻璃生产企业,在开发光伏表面方面已经取得长足的进步。
未来,将会出现借助太阳能发电的幕墙和建筑,幕墙本身就能生成更多的能量,而这些能量远远超过建筑自身的需要,可以为社会提供更多源源不绝的清洁能源。
能为建筑带来“一种工艺和质感”
在玻璃为主要面板的幕墙系统中继续发展,使摩天大楼有机会引入新的构造,使用更具实质感的材料,比如赤陶或者砖石,能够让建筑物显得更加人性化。
作为建筑师,有时会感觉到城市建设中,使用的玻璃太多了,当然这也它的优势和特性有关。
然而,鉴于建筑设计能够对我们生活产生深远的影响,当光线照射到砖石建筑上呈现出一种特别的感受……在建造高层建筑时,往往尝试在某种意义上使其更具人性化,重温在建造小型建筑时喜欢用的某些面板材料。
木质结构将变得更普遍
在建设超高层幕墙建筑时,将更加频繁地使用可持续性材料,比如木材。由于木材能够隔绝大气中的碳,因此这种建筑材料最近再度流行起来,但对于工程木材比如“交错层压木材”的改进,也使建筑师们更加青睐这种材料。
在设计高层建筑时,建筑师们将木结构建筑推向了全新的高度,从近年来全球高层建筑的获奖情况来看,已经见证了这一点,而且这一趋势仍在持续。近期,日本东京的木材公司住友林业,正在研发高达350米的W350摩天大楼。
如果最终建成,它将取代位于挪威布鲁蒙德尔的Mjstrnet大厦(85.4米),成为世界上最高的木结构建筑。而中国从古代就一直有先进的木制结构——塔,在这方面有着丰富的文化积淀,接下来是否会更多的落地开花呢?
将会出现更多的功能性
过去20年里,超高层建筑发生了翻天覆地的变化,其中之一就是愈发多功能化,多功能化有助于确保建筑成为更受社区珍视的资产。多功能摩天大楼还能帮助人们更好地实现工作与生活的平衡。例如,同时容纳工作空间及日托设施的高层建筑,可以让上班族有更多的时间陪伴自己的孩子。
多功能摩天大楼的崛起也将创造出更多的机遇,有助于提升城市的自然环境、绿化程度乃至农业发展。
摩天大楼将在坚持以人为本的原则上,不断发展进步,不断提升亲生物设计水准,不断改善设施。见证各种不同的摩天大楼项目的增加,部分垂直结构能够容纳不同程度的混合使用,公共空中花园,甚至是垂直农业。
天桥能让摩天大楼更安全
采取措施,尽量降低超高层建筑受地球影响的同时,也必须考虑到保护居住者免受气候变化的影响,其中,防洪设计将特别重要。这样的探讨始于2012年,当时,飓风桑迪袭击了纽约,造成了大面积的水灾,“人们意识到,如果你身处超高层建筑中,实际上就被困住了”。
因此,高层的“基础建筑网络”将变得普遍,包括摩天大楼之间架设的桥梁,确保底层不再是“仅有的结缔组织”。发生水灾的风险日益增加,这就要求关键的建筑服务置于洪泛区之上,而不是像以前那样隐藏在地下室中,天桥(连廊)能减少洪水对摩天楼的侵害。
摩天大楼“仍有必要”,在未来20年甚至更加久远的未来,超高层仍将是一种极其重要的建筑类型,这是因为城市必须容纳不断增长的人口,而摩天大楼是确保这一点的最有效方式。未来的城市势必变得更加稠密,以适应预计的人口增长,建造摩天大楼也是解决汽车“称霸”城市问题的有效方式。而从城市规划角度来看,摩天大楼是所有答案中最具可持续意义的。
同时,对于广大的门窗幕墙人而言,摩天大楼有种特殊的“爱”,那是一种原始的愉悦感,更是一份成就感。当我们身处参与过的项目之中,从更高角度俯瞰城市,透过玻璃幕墙远眺时,在很多方面都能体验到无拘无束的感受,这也许就是超高层的魄力,幕墙的魔力吧!