建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例

1、建筑造型、空间与结构体系 -以上海中心大厦为例建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第1页上海新地标中国绿色建筑体系认证美国绿色建筑体系认证世界最高绿色建筑幕墙设计、安装难度世界之最世界最大致积民用建筑底板浇筑中国第一高楼我国安装最高能源中心软土基上建造85万吨单体建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第2页该项目位于陆家嘴关键区Z32地块，东泰路、银城南路、花园石桥路交界处，地块东邻上海环球金融中心，北面为金茂大厦。场地四面高楼林立，是众多跨国企业、上市企业及金融机构驻地。早在前，上海规划了在金融贸易区建设三栋标志性建筑。上海中心为最终一块“拼图”。区位环境分析：建筑造型空间与结构体系以

2、上海中心大厦为例第3页项目建成后需展现浦东改革开放结果和陆家嘴金融贸易区时代风貌。建成后“上海中心”将与金茂大厦、环球金融中心等组成友好超高层建筑群。作为陆家嘴“三驾马车”中最主要一驾，上海中心大厦必须与现有两座大厦形成互补。对所建“上海中心”要求：高大且造型时尚与环球、金融相搭建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第4页 上海市政府开启全球方案征集计划，项目立项之后，由全国著名建筑教授组成评审团体将在全球征集19个方案中初步筛选出9个初选方案，今后再从9个方案中选出4个，最终圈定两个方案作为最终实施候选方案。最终一次招标，两个设计方案取得入围资格，分别为英国福斯特建筑事务所 “尖顶型”方案

3、以及美国Gensler建筑设计事务所“龙型”方案及。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第5页 尖顶型方案，由英国设计，大厦在交织钢筋掩映下，如同一只摩登“竹笋”破土新生。尖顶型呈笋型结构，下部宽敞，由三点支撑，到最高处变成一个尖顶。尖顶型方案外观新奇漂亮，不过，整个建筑只依赖3个支撑点承载，对施工将是个考验。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第6页 美国Gensler建筑设计事务所“龙型”方案外观像一条盘旋上升龙，“龙尾”顶部上翘，又如同一支倒放着祥云火炬。上海中心横截面类似一个三角形，以顺时针方向向上旋转并一直延伸到顶端，而顶端是开放式顶棚设计。建筑造型空间与结构体系以上海中心大

4、厦为例第7页 作为一幢综合性超高层建筑，上海中心大厦以办公为主，其它业态有会展、酒店、观光娱乐、商业等。大厦分为5大功效区域，包含大众商业娱乐区域，低、中、高、办公区域，企业会馆区域，精品酒店区域和顶部功效体验空间。其中“世界之巅”即是功效体验区，有城市展示观看台，娱乐，VIP小型酒吧、餐饮、观光会晤等功效。另外，在本项目标裙房中还设有容纳1200人多功效活动中心。 主要功效:建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第8页大厦造型起源-中国传统图案-龙建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第9页两个立方体旋转内圆外方内圆外三角外皮做成旋转收缩上升样式，让大楼愈加含有动感。将尖角改为圆弧状，以

5、减小风压影响。圆润角度能包容硬朗环球和金茂。而最终玻璃消耗仅增加18%。建筑体量生成：建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第10页建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第11页由三段圆弧组成曲边三角形（其中一边切角）作为上海中心外围几何基本构形，旋转上升并均匀缩小，演进为一个平滑光顺非线性扭曲面，形成了大厦独特立面造型。各区域平面轮廓：建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第12页这种圆润三角形结构，在照料造型前提下，极大降低了建筑物表面积，从而降低了与外界能量交换和能量损失，是一个十分有效伎俩。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第13页Zone3:5643Zone1:6432Z

6、one5:4750Zone7:2056Zone9:2110 相对于金茂大厦、环球金融中心 近似正方形平面布局，这么布局少了视线和光线死角，不但能够让办公人员能在更多角度观赏大厦周围美景，而且在冬季阳光能够更多进入建筑内部 ，降低了建筑能耗。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第14页9区：观光区域1区：大堂、商业和餐饮8区：酒店及精品办公上海中心大厦结构地下5层 地上121层总建筑面积为 574058m2地上总建筑面积为 410139m2建筑总高度 632m上海中心大厦建筑大楼集商业 办公 酒店 观光于一体是一座综合性超高摩天大楼2-7区：办公区两层高设备层空调设备电力设备逃生区域电梯设备

7、维修保养设备建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第15页世界超高层建筑比较：建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第16页裙房商业区透视图:建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第17页商务休闲层中庭功效排布，中庭悬挑近14米。平面功效分区：建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第18页 上海中心大厦为钢筋混凝土和钢结构组合而成混合结构体系，竖向结构包含关键筒和巨型柱，水平结构包含楼层钢梁、楼面桁架、带状桁架、伸臂桁架和组合楼板。结构体系：建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第19页钢筋混凝土关键筒巨型柱环带桁架伸臂桁架建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第20页关键筒关键筒

8、+巨柱关键筒+巨柱+伸臂桁架关键筒+巨柱+伸臂桁架+环带桁架建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第21页 本工程关键筒在立面上共分为9个区域，墙体厚度随高度上升而递减，其厚度从1200mm改变至500mm。其中在4区、5区避难及设备层墙厚发生突变。关键筒截面在1区至4区呈正方形九宫格筒体。到第5区后，四个角部墙体开始向两边收缩，形成切角方形布置。至第7区时，原有九宫格变为十字型五宫格筒体。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第22页1-4区方形布置5-6区切角方形布置7-8区十字形布置建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第23页建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第24页建筑造

9、型空间与结构体系以上海中心大厦为例第25页巨型柱结构分析:建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第26页上海中心钢管混凝土巨柱结构巨型柱断面示意图建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第27页 巨型框架柱由8根钢骨混凝土主柱、4根次柱。主柱截面尺寸最大为3.7X5.3米。主巨柱设于关键筒内隔墙对应位置，经过伸臂桁架协同抗侧力，可取得相对较大力臂。次巨柱主要作用是减小环带桁架跨度，故不设伸臂桁架与关键筒连接，防止伸臂与关键筒角部连接结构困难。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第28页1-5区：8根主柱+4根次柱6-8区：8根主柱建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第29页在外框柱与

10、关键筒之间设置伸臂桁架主要目标是降低结构侧移。对于框架关键筒结构，设置伸臂桁架后侧移显著降低。外伸臂桁架位于第2、4、5、6、7、8区。为何1、3区没有设置外伸臂桁架？研究表明，伸臂桁架数量与减小侧移并不成正比。高层结构设计中，伸臂桁架位置及数量应做敏感性分析。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第30页外伸臂桁架贯通关键筒腹墙建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第31页真正“绿色”摩天楼：上海中心大厦采取了多项最新绿色环境保护技术，工程将严格按照国家绿色建筑三星认证和美国LEED绿色建筑认证标准和要求进行建造，将是一座真正“绿色”摩天楼，同时也是世界上首座同时经过两大致系认证摩天大楼

11、。是极具全球影响力“绿色”地标。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第32页 同等面积不一样形状平面围合建筑物表面积改变。 这种圆润三角形结构，在照料造型前提下，极大降低了建筑物表面积，从而降低了与外界能量交换和能量损失，是一个十分有效伎俩。造型设计对节能影响：建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第33页上海中心大厦戏称为“热水瓶”。双层幕墙像热水瓶一样，之间空腔成为一个温度缓冲区，防止室内直接和外界进行热交换，起到冬暖夏凉作用，采暖和制冷能耗比单层幕墙降低50%左右。 建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第34页结构示意图内层幕墙外层幕墙支撑体系外层幕墙整栋建筑幕墙系统：建筑造型

12、空间与结构体系以上海中心大厦为例第35页外幕墙系统采取双银LOW-E玻璃，经过热反射到达保温功效；幕墙设计了特制彩釉，能够有效阻挡夏天强烈阳光，抑制光污染上海中心大厦外层幕墙逐层收窄，赋予了大楼优雅锥度造型。而幕墙上一条V型沟槽则是用来突出大楼螺旋造型。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第36页内层幕墙外层幕墙中庭双层玻璃幕墙效果图建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第37页吊杆水平支撑轮辐支撑幕墙支撑体系：建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第38页幕墙经过本身震动消耗外力作用。实际中幕墙即能受到拉力，也能受到压力。滑移支座要确保不能被卡住，假如支座卡住，幕墙会被压爆。建筑造型

13、空间与结构体系以上海中心大厦为例第39页14万平方米柔性幕墙，共19317块，要求能够抵抗13级台风，难度系数在幕墙界堪称世界之最。为确保在任何情况下都不会下“玻璃雨”，“上海中心” 外幕墙玻璃设置了双重防护。第一道防护是使用自爆率靠近于零超白玻璃。第二道是在玻璃中加特种结构性胶，这种胶承载力更大、耐久性更强，即使玻璃在猛烈锤击试验下慢慢破裂，全部碎片也能牢牢附着在胶片上。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第40页设计师创新性地经过对双层幕墙体系进行分区及让外幕墙呈迟缓旋转形态，在内外墙体之间大胆创造了24个“空中花园”，不但为在超高建筑中工作与生活人们带来一个全新体验，而且经过分布于“

14、空中花园”商店及餐厅，降低了楼内人群下到地面交通需求，从而降低能耗。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第41页这个巨大空间没有一点钢筋水泥结构。钢结构臂架从内幕墙板块中穿出。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第42页上海中心大厦高空屋顶上，平均风速预计可到达每秒8至10米，非常适合利用来风力发电。屋顶外幕墙上安装风力发电机，产生电力，供屋顶、观光层中设备使用。这不但将为大厦提供绿色能源，“空中风电场”有望成为浦东超高层建筑观光新热点。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第43页大厦塔冠有一个巨大雨水搜集槽 ，将雨水搜集储存在蓄水池里，处理后作为大楼中水使用，一年能够节约300个

15、标准游泳池水量。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第44页 变风量空调系统是利用改变进入空调区域送风量来满足负荷改变一个空调系统，与定风量系统相比最大优点在于节能。 降低空调风机运行能耗，空调风机电力消耗整年平均可降低50%以上。 利用室外新风作为冷源，降低制冷系统运行能耗。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第45页 大楼在运行过程中，酒店、办公等会产生大量热空气，尤其是上海中心大厦有24 个直接对外营业大空间空中花园，在夏季会集聚温度较高热空气 所以，热回收利用技术就是将这部分热空气进行回收，采取热泵型热水加热器，为酒店提供生产生活热水。上海中心大厦设计成空气水热泵系统，采取带ECM电机风机盘管机组。建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第46页 上海中心大厦引入健康监控系统，为安全保驾护航：该系统布署在20各个楼层上，最低地下五层，最高地上124层。 大厦沉降伴随建设高度增加而加大，最大到达45mm。系统能够检测风速、地震、倾斜度等，检测到大厦在各种情况下（地震、台风等）是否安全。 建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第47页建筑造型空间与结构体系以上海中心大厦为例第48页 经过上述多项绿色建筑技术实施，从理论上计算，上海中心大厦每年能够节约能源成本 1930 万元人民币，