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来福士广场“横向摩天大楼”:现象级景点的幕后故事

建筑学院 建筑学院

作者:奥雅纳


© CapitaLand Ltd_China

奥雅纳与美国萨夫迪建筑事务所合作,在朝天门两江交汇、城市诞生的原点实现了一座城中之城——“朝天扬帆”的重庆来福士广场。来福士广场250米高空中的水晶连廊向公众开放后持续大热。这条由4座南塔共同托起的300米长天桥,也为山城托起了新的现象级景点。

© CapitaLand Ltd_China

© CapitaLand Ltd_China

  • 实现中国第一座“横向摩天大楼”

  • 打造270度全玻璃观景台

  • 将高空花园引入城市空间

架设在摩天楼上的“横向摩天楼”构想大胆出位,而结构抗震、减振、消防以及景观采光、通风等工程设计却需要细致周全。我们与塑造这项建筑奇观的工程师聊了聊如何在设计中兼顾公众的安全与舒适,来听他们分享的幕后故事。


1

250米高透明观景台,稳

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© Arup

王源

结构工程师

半圆型的玻璃观景台设在连廊东西两侧,游客可以从这两个室外平台俯瞰脚下的街道,远眺山城全貌。我们考虑到观景台本身是从连廊两端伸出的轻盈悬挑结构,行人正常走动可能会使其产生轻微振动。虽然这类振动并不会对结构造成任何损伤或者破坏,但是当你身处250米高空的室外空间、脚下是完全透明的玻璃地板时,仍有可能因微小的振动而感到惊慌……

于是,我们采用调频质量阻尼器(Tuned Mass Damper)对玻璃观景台进行减振,提升游客的观景体验。同时,我们巧妙地将量身定制的调频质量阻尼器藏在箱型梁的内部,避免对观景台的外观造成影响,并且通过严密计算保证了减振效果。

© Arup

减振阻尼器安装中

© CapitaLand Ltd_China

减振效果优化游客体验

这是我加入奥雅纳后参与的第一个减振项目,站在空间使用者的角度超前考虑,既确保结构安全又保证使用体验,成为我工作中一直秉承的理念。

2

小连桥抗震,能屈能伸

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© Arup

王伟

结构工程师

水晶连廊在南塔楼处悬挑出小连桥,在250米高空延伸到北塔楼(中央高塔),小连桥与北塔楼属于两个独立的结构体系。在地震作用下,细长的超高塔楼就像一根鱼竿,顶部晃动变形比较大。

© iStock

北塔楼(中央高塔)、小连桥及南塔楼位置关系

如何从结构上解决小连桥与北塔楼之间的抗震缝,尤其是在大震作用下超大抗震缝的结构需求,而正常使用时又满足无缝(常规抗震缝)连接?两种情形的功能需求看似矛盾——我们是这样解决的:

抗震设计基于小震不坏、中震可修、大震不倒的基本原则。为了避免地震时小连桥与北塔楼之间的互相伤害,我们一方面加强两者结构的抗震性能,另一方面则巧妙设置了一个结构缓冲区来吸收大震变形。

© Arup

结构缓冲区示意图:正常情况下

© Arup

结构缓冲区示意图:大震情况下

(推入小连桥结构内)

结构缓冲区可以简单理解为抽屉原理,在不同状况下“能屈能伸”:正常情况下,它固定在小连桥的结构上,满足正常承载力以及小震和风荷载下的变形要求;在大震情况下,它可以像抽屉一样被北塔楼轻轻推进小连桥结构内,满足大震下的变形要求而不损伤主体结构。

© Arup

© Arup

结构缓冲区施工中

© Liu Xing / Safdie Architects

3

疏散转换方案保障天桥疏散安全

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© Arup

孙晓乾 博士

中国区风险与韧性业务负责人

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© Arup

杜璐露

高级工程师

空中连廊长约300米,宽约30米,如同一座摩天楼平放在支撑它的几座超高建筑上。如何在这样体量庞大的建筑中将人员安全疏散到地面?是否存在疏散瓶颈现象?都是消防工程师需要解决的难题。我们提出了利用避难层转换方案:楼梯从空中连廊转到避难层,再从避难层转到塔楼里面。避难层转换方案将竖向疏散变为横向疏散,可以起到缓冲作用,因为避难层面积足够大,这种缓冲效应减弱了疏散瓶颈效应。我们的模拟实验也证明了转换层的设计,效果优于传统的垂直疏散。

© Arup

水晶连廊疏散转换示意图

(粉色为转换层)

为进一步提高空中连廊的疏散安全性,我们还采用了穿梭电梯辅助疏散技术——这是奥雅纳自主研发的技术。这项技术有两大明显优势:第一是辅助疏散不需要额外增设电梯,第二是大大提高了疏散人员的安全性,还照顾到孕妇、婴儿、老人和特需人士。这一疏散技术的应用,也大幅提高了空中连廊的疏散效率。

© Arup

人员疏散模拟分析

奥雅纳早在2003年率先将电梯辅助疏散概念引入中国,这一技术在我们的超高层建筑中有众多成功的实例,包括上海环球金融中心、深圳平安金融中心、深圳京基大厦、越南最高建筑地标塔81等等。美国的消防工程现已采纳这一技术,将它编入了美国消防规范。我们也期待这一概念的成熟应用能够推动中国消防领域的技术进步。

© Zhou Ruogu Architecture Photography / © Arup

深圳平安金融中心消防安全策略

© Arup

上海环球金融中心(492米)

是中国运用电梯辅助疏散的首例

4

健康、舒适、节能三合一

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© Arup

Antony Ho

可持续建筑主任工程师

水晶连廊之于来福士广场,相当于皇冠上的宝石。这样独特的场景,需要匹配非凡的视野和极佳的建筑环境体验。

© CapitaLand Ltd_China

重庆不仅是雾都,还是个“火炉”,年平均相对湿度可达80%,史上最高的环境温度有43 度,调控环境舒适度并不容易。天桥设计采用100%全玻璃围护结构,四周也没有具备遮荫优势的超高建筑群。因此,我们需要强而有力的设计手段,一体化集成到连廊上,最大程度优化健康环境、提升视觉舒适度、热舒适度——更重要的是同步达到节能减排

© Legend Zhou / Arup

基于连廊太阳得光分析,我们对幕墙进行不同透光比例的设计,以减少空间得热量与空调能耗

© Safdie Architects

交叉式围护结构组合

首先,连廊外壳的几何形状启发了独特的交叉式围护结构组合,实现天窗可见度与遮阳效果的平衡。此外,在深入研究眩光情况后,我们为幕墙顶部的玻璃设计密度变化的遮阳图案,改善视觉舒适度。

© Safdie Architects / © Arup

幕墙玻璃遮阳图案密度变化示意图

连廊外壳也采用整体被动设计,将设计优化与访客区的暖通空调相结合,为水晶连廊奠定健康舒适的室内环境,而且与原设计方案相比,能耗也降低了15%

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