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“竖着的外滩”将创上海新高度

来源: 科技日报

建筑总高度632米,主体结构高度580米,总建筑面积约57万平方米(地上面积37万平方米),楼内安装垂直电梯91部……正在建设中的上海中心大厦,被大家称为“竖着的外滩”。2015年竣工后,它将创造上海的新高度,与金茂大厦、环球金融中心等超高建筑群组成小陆家嘴中心区新的天际线。

自2008年“上海中心”开始建设以来,同济大学特别是建筑设计研究院的一大批专家、学者组成科研团队或设计团队,与建筑设计方美国晋思建筑事务所合作,为“上海中心”提供了技术支撑,承担了大量工作。

穿衣戴帽强筋骨

夏林、杨民、周瑾、张鸿武……自2008年开始,同济建筑设计院的一大批设计、科研人员将智慧和心血融入上海中心大厦的建设过程中。

上海中心大厦建设施工过程中面对的难题有给水和排水、地基的承重、台风天气的应对、消防问题等,都是不得不解决的棘手问题。它们的顺利解决,除了科研项目的保驾护航外,同样得益于建筑设计院的各项优化配合设计。巢斯、姜文辉、丁洁民、赵锡宏、朱合华等人主持的各项研究为上海中心大厦直径121米、厚度6米的大底板浇注提供了可靠的技术保障。

针对上海中心大厦外观设计,晋思建筑事务所提供的“龙型”方案像一条盘旋上升的龙,龙的顶部上翘,如同一支祥云火炬;大厦横截面类似一个圆角的三角形,以顺时针方向往上旋转,一直延伸到顶端,而顶端是开放式的顶棚。作为概念方案,上海中心大厦在全球范围内确实独一无二。但是它通体晶莹剔透的外观、呈120度扭转着上升的造型、核心筒与外表的连接等,都给结构设计带来了巨大的难题,主要表现在尺度巨型化、幕墙问题和塔冠三方面,用专家的话说就是强筋骨、穿衣裳、戴帽子。

先说强筋骨。普通建筑钢筋直径两厘米就很粗壮了,但上海中心的钢筋直径是40厘米。至于钢板,普通的两三厘米就够厚的了,可是这里的厚度是10厘米;还有巨柱,上海中心有8根,从地面直通545米的高空,每根柱子的截面积就有20多平方米,比一般的客厅还大。

再说穿衣裳。外面看,尤其是在晚上,大楼核心筒与表层之间的灯光会把建筑蝉翼般的轻盈诠释得淋漓尽致,塔冠则是巨型显示屏,再加上数百米的“龙沟”——“V”型槽的奇幻灯光秀,上海中心大厦一定会夺人眼球。可是,要用桁架和圈梁把刚劲的核心筒与相对柔性的“衣裳”连到一起,且保证安全地使用,里面有很多问题需要解决。同济人何志军介绍说,随着研究的深入,设计方案一再优化,最后确定“每层25个点,伸出的桁架挑起圈梁,犹如人伸直手臂提水,让其步伐一致地提起2500吨的幕墙”。幕墙的玻璃被装上自由活动的“关节”,防止大楼摇晃时玻璃被挤碎。此外,美方为了保险系数大,采用军工产品,整个幕墙造价逾10亿元,最后同济团队将这些“关节”成功国产化,节约资金2亿多元。

三是戴帽子。塔冠之难,不仅是自身结构的形状、材质变化多端,建造极难,塔冠上还要放下千余吨的阻尼器、风力发电机组等等各种巨大尺度的设备,这些设备把塔冠空间几乎塞满。美方的初始设计很干净,离落地施工也很远。现在经过无数次修改,同济人将其难以落地的“症结”找到,初始方案中很多理想化的设计现在都优化变成了实施方案。

BIM技术梦幻模拟

同济建筑设计院院长丁洁民在一次学术会议上介绍,上海中心建设至现在,还没有发生一个构件、一块玻璃返工的事情,而这正是得力于BIM技术的全面运用。BIM全称建筑信息模型,是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础,在电脑中构建建筑模型,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。负责大楼外层设计优化的建筑设计院的高一鹏让记者看电脑中的BIM模型,随着鼠标的游动,一会儿就到了建成后的观光层121层,一会儿又来到塔冠那条窄窄的、蜿蜒盘旋愈旋愈上的坡道上,在建筑里外自由进出、俯仰盘旋着看图。“这都是BIM给我们带来的体验。”

翅片,是一种在密闭式高楼内用散热方式消除玻璃雾化的装置,其形如同翅膀,故有此名。翅片的研发正是同济大学的设计团队主导完成的。“上海中心大厦外层全是玻璃,如果蒙上一层牛奶一样的薄雾,就称不上美丽优雅了。有了躲在钢构件里边的翅片,大楼就会时刻保持通明透亮了。”同济人周瑾笑着说。

伴随着大厦结构封顶,是参与人员无数的付出,还有数不清的研究争论。“经过上海中心大厦设计的锻炼,同济建筑设计院内又有一大批年轻人成长起来了。”丁洁民说,“这批经过项目洗礼的人才,是我们最可宝贵的财富。”


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