小蛮腰如何防晃?扒一扒广州“地标”背后的高科技

南方+  2016-08-19 08:41

世界著名建筑师和规划师,不仅给广州带来现代化的建筑风格,还要让这些地标建筑,达到结构安全、功能实用、绿色环保的目的。

珠江新城摩天大楼的钢结构和玻璃幕墙下,就汇集了当今世界上最先进的建筑科技:

最新的建筑材料;

最先进的绿色环保技术;

最全面的安全监测系统。

几乎可以说,整个珠江新城是用全球最先进的建筑科技打造出来的广州城市客厅,而这一点往往被很多只留意建筑外表的游客忽略。这一次,南都从这些地标建筑的内部细节入手,通过还原和展示其中独一无二的建筑高科技,让读者能够通过放大镜、从微观层面领略珠江新城的科技之美。

广州塔

塔身腰部太细,“小蛮腰”如何防晃

“电视塔的审美疲劳已经延续了很长时间。历史上的摩天建筑都很阳刚,棱角分明,简洁沉重,楼层重复。而我们设计的电视塔曲线轻盈,空间和楼层平面的尺度具有多样性,具有阴柔的感觉,简单地说就是性感和复杂兼备。”正是荷兰设计师马克·海默尔的这一创意,才有了如今站在珠江边曲线婀娜的广州塔。它外形是用数十根钢柱子连接的两个椭圆平面,以及腰部扭转的形态。这种设计的结构安全问题是塔身的腰部太细,导致在地震和大风中晃动过大。

为了解决这个问题,广州大学工程抗震研究中心主任周福霖院士率领团队进行专门研究。很多有类似问题的超高层建筑往往选择在结构内部安装一个阻尼器,这样当外力导致建筑晃动时,阻尼器能够自动向反方向移动以对冲外力的作用。广州塔也借鉴了这一思路,但是又在技术上做了新突破。

周福霖团队为广州塔设计的阻尼装置,是国内首创的“主被动混合调谐控制系统”,兼有“被动”“主动”控制的混合控制系统。靠近塔顶的两个各540吨容量的铁制消防水箱,水箱的下面安装有轨道,以便水箱可以滑动。当塔身晃动时,水箱可以通过传感器向反方向滑动,以此来消减塔身的晃动幅度,这可以使晃动位移降低40%。水箱一直在工作;小的主动控制系统则处于待机状态。只有在极端天气或灾难导致建筑反应特别大时才会启动,它“推着水箱动”,将水箱的缓振效果再加强8%到10%。通过这种技术创新,使得广州塔在保持曲线外形的同时满足安全的需求。

东塔

赤陶材料的外墙让建筑回归中国风

美国KPF建筑事务所的建筑师设计了广州第一高楼530米的东塔。设计师将东塔的塔顶设计成了非对称形式的浮雕塔顶,浮雕形成的梯级型后退(高层建筑物上部外墙逐层缩进,使底处获得更多的光线和空气)可以给塔顶提供出平台屋顶和室外空间,这一设计使得从东南西北各个角度看,东塔的外形是完全不同的。

东塔的建筑外立面,刻意选取赤陶这种中国传统材料。摩天大楼选用玻璃材质作为外墙已经流行了20多年,而超级大楼的外墙基本就是不同颜色玻璃的集合。所以KPF想让东塔和它们不一样。选择中国传统材料是在外墙材料上想回归中国风,让时尚的建筑造型与中国古老文化联系起来。

另外,广州阴雨天气较多、天空常常呈灰色,也是东塔放弃玻璃外墙的重要原因。玻璃外墙的超级高楼在晴朗天空下会非常漂亮,但是如果是灰色天空,效果则没那么好。而东塔赤陶材料是白色系,使它即便是在阴天也能看起来很明亮。

西塔

玻璃幕墙,12级台风也吹不落

来自英国的WilkinsonEyre建筑事务所,把西塔设计成一栋晶莹剔透的水晶柱。支撑起西塔432米庞大身躯的是一个筒中筒结构。其中巨型斜交网格外筒,一共有30根直径由底部1.8米渐变为0.7米的大直径厚壁钢管柱构成,这相当于西塔的骨架。而钢筋混凝土内筒,成为输送大楼水电风系统的命脉。

整个西塔主塔楼玻璃幕墙,面积达8 .5万平方米,需要1万多块玻璃板块。西塔成为世界上最高的采用全隐框玻璃幕墙的建筑。从外观上看,整座建筑将被玻璃幕墙完整包裹,不露痕迹。1万多块大型玻璃板块安装在4 32米的高楼上,其中最大的单体板块重达700斤。为了保证安全,西塔的玻璃幕墙最大承受压力可达9203帕,相当于每平方米可承受近1吨的压力。此外,粘合玻璃和内部框架的特殊胶水十分牢固,连12级台风也吹不落。西塔的玻璃幕墙还属于“低反射、高透明”的双银LOW-E玻璃,比普通玻璃的隔热效率高,可减少空调消耗,这使西塔的建筑显得更加绿色节能。此外,这种玻璃幕墙的反射率低,较普通镜面玻璃反射少40%,减少了对周边建筑的反射污染。

珠江城大厦

全球首次在建筑上应用风洞进行风力发电

美国SOM建筑事务所设计的珠江城大厦被誉为世界上最节能环保的建筑。它引入了11项环保技术,每年能减少3000吨二氧化碳的排放量,相比传统建筑减少了30%左右。

作为低纬度地区的广州,在风力资源方面也有着明显的开发与利用优势。正是基于这样的条件,珠江城大厦在节能新技术中考虑并最终采纳了风力发电这一项技术。根据广州全年风向以偏南风、东南风和偏北风、东北风为主的气候特点,珠江城的朝向设计为南偏东13度,目的是充分利用广州地区的风力资源。

与之前国内外种种风力发电的建筑有所不同,珠江城的风力发电采取了与建筑一体化的方式。即根据珠江城项目造型与结构特点,分别于24- 25层、50- 51层与大厦结构集成进行风洞设计,设置了4个贯通南北的风洞,用来安装风力发电机。这也是世界上首次在建筑上应用风洞进行风力发电。除了风洞发电之外,珠江城大厦还在屋顶、幕墙、建筑外墙安装了光伏发电设备,利用太阳能为建筑本身供电。

广州大剧院

流线型室内拥有最佳反音效果

扎哈·哈迪德对广州大剧院的设计理念为“圆润双砾”,意义来自于海珠石的传说。寓意一对被珠江水冲刷形成的“砾石”,一大一小、一黑一白安然坐落于珠江畔。所以,剧院的主体设计成石头一样,让建筑物与环境融为一体。作为剧院,无论外观如何漂亮,其室内的音效才是关键,否则根本不能够满足它作为大剧院的功能。一般的剧院都会在剧院的天花板加上反音板来控制回音,反音板协助声音传至剧院的后方,特别是在一楼座位之下的空间。

但是扎哈大力反对使用反音板,因为反音板会破坏剧院室内流线型的装饰,破坏了整个设计,这个难题靠最新的技术才得以破解。澳大利亚人、国际声学界最高奖“塞宾奖”的获得者马歇尔贡献了他最新的声学技术:他利用剧院座位本身的外形和内墙上的物料来实现反音效果,因此大剧院的座位和内墙上大量使用了新型的GRG (玻璃纤维加强石膏)的材料。和造型单调的反音板相比,新材料高度吸音,还可以随意拉伸做成任何光滑的曲面,兼顾了美观和实用,但缺点是价格昂贵。为了达到最佳效果,最后广州大剧院还是采用了它。

【来源】南方都市报

编辑 刘自如

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