千年“海丝”扬新帆
——厦门中心大厦的设计与建造
2019-04-25韩成林牛利强许盼盼
■ 韩成林 牛利强 许盼盼
厦门中心大厦效果图
“海者,闽人之田也”,被誉为“海上花园”的福建省厦门市,更是因海而生、向海而荣。明末清初,厦门港从东南沿海崛起,一艘艘商船满载着异域的香料、药物和奇珍异宝来到这里,又将中国的茶叶、丝绸、瓷器等运往海外,厦门由此成为“海上丝绸之路”的重要起点。据说英文称“茶”为Tea,正是借用了“茶”字在厦门方言中的发音。
400多年过去,如今的厦门港已成为世界性大港,被国家定位为四大国际航运中心之一,2018年集装箱吞吐量跃升至全球第14位。在这种大背景下,厦门迫切需要建设一座与其国际航运中心定位相匹配、具备国际一流水准的航运中心总部大楼。
厦门中心大厦(原东南国际航运中心总部大厦)应运而生。这座总建筑面积61万平方米、由6栋建筑错落组成的美丽建筑,是中国建筑大师崔愷的得意之作,于2017年金砖国家峰会召开时曾接受各国领导人的检阅,一亮相便惊艳世界。
厦门中心大厦的建筑设计由第四届梁思成奖获得者、中国工程院院士、中国建筑设计研究院副院长崔恺先生领衔设计,以“山与海的对话”为设计理念,展示厦门海上花园的城市特征。项目整体建筑轮廓如同海浪潮汐,又似层层船帆,体现出“海”的气势;梯田般层层叠叠的退台提供了天然的观海平台,给人以“山”的宏伟。
作为厦门全新建筑地标,厦门中心大厦的建设采用众多环保节能技术,并成为中国的绿色建筑典范。
山与海的对话
顺应自然,还是征服自然?在看待人与自然关系的问题上,中西文明有着截然不同的意见。西方认为人高于自然,甚至与自然对立。而在中国文化中,无论儒家、道家,主张的都是“天人合一”“道法自然”的思想。崔愷“本土设计”的理念即源于此。
崔愷将厦门中心大厦的设计理念阐述为“山与海的对话”。在海沧湾畔,建筑以闽南丘陵和梯田为灵感,通过层层退台的形式,从裙房到塔楼自下而上逐层收缩,形成“山”的意象。
从空中俯瞰,退台一层层叠加起来,犹如数十层切片,将建筑整体形态化整为零。退台疏密有致的曲度渐变带来了一种流动的韵律感,实现了建筑高与低的重构。因此,即使站在建筑脚下仰望,高达163米的塔楼也不会让人感到有任何压迫感。
远远望去,厦门中心大厦既像是卷积翻腾的层层海浪,又像是盘旋而升的座座梯田,还像是迎风起航的只只帆船,让城市天际线与海岸景观形成呼应与互动,真可谓“海外青山山外海”。
建筑的外立面由单元式玻璃幕墙与金属铝板挑檐组成,出挑的屋檐、延展的平台、通透的幕墙增强了室内外的连通感,让你无论站在哪一层,都能透过带状的玻璃幕墙,看到脚下的平台和远处的海湾,获得一种如在顶层的感觉。
建筑夜景照明设计也是从厦门城市特点出发,光色由暖至冷渐变,暖色代表沙滩、岩石,蓝白色代表大海、蓝天,在“山”“海”的形体意向下,灯光犹如一波波潮水,不断涌向天际,营造出厦门独有的滨海风情。
月光下的厦门,华灯初上,漫步于海沧湾畔,你的目光一定会被这一座座“仙山”所吸引,它们流淌在半空中,倒映在大海里,随着水波晃动,流光溢彩,如梦如幻,让人不禁想起郭小川写厦门的那首诗——“大湖外、海水中,忽有一簇五光十色的倒影;那是什么所在呀,莫非是海底的龙宫?”
厦门中心大厦实景图
厦门中心大厦夜景
这是一个奇迹
在人类建筑史上,设计师与建造师就像是一对“欢喜冤家”。设计师天马行空的想象,常常给工程师带来各种难题,却也同时推动施工技术不断进步,促进新技术、新工艺、新材料、新设备的产生。
退台式悬挑结构设计
厦门中心大厦幕墙 抗台风设计
厦门中心大厦的独特设计,中建三局南方公司的建设者们带来了两大难题。
第一个难题是钢结构悬挑的安装控制问题。由于建筑大规模采用退台式悬挑结构,悬挑构件数量约占构件总数的2/5,其中悬挑长度最长达24米,如此之长的悬挑结构,要分三层逐步向外倾斜,使得支撑钢柱倾斜角度达61度,在高空中安装的难度不亚于用吊臂“穿针引线”。与此同时,悬挑结构重达285.4吨,仅仅是自重就能导致结构产生严重变形,无法实现设计效果。
中建三局项目技术负责人邓孝璐介绍,为解决这些难题,项目建立了由8名技术骨干组成的BIM团队,在钢结构精细化BIM模型的基础上进行深化设计,利用模型生成10万张加工图纸,大大提高钢构件工厂化制作精度。在钢结构安装前,利用有限元分析软件“排兵布阵”,确定悬挑结构安装时的预起拱值,并采用三维动画全过程展现钢结构安装,指导施工,确保施工方案安全可行。该项技术为项目赢得了中国钢结构金奖、中国建设工程BIM大赛卓越工程项目一等奖,并推动项目承办了全国钢结构住宅产业化、装配式钢结构技术应用观摩会。
第二个难题是大面积多曲面玻璃幕墙安装精度控制。建筑幕墙面积达22.6万平方米,相当于31个足球场大小,它们随“梯田”外立面变化而呈现多曲面的形态,单面最大沿长达331米,累积误差将带来“差之毫厘,谬以千里”的后果。因此,消除累积误差,实现上下层幕墙分隔统一是施工的难点。
针对这一难题,项目在深化设计时,通过计算机预先分析测量数据,针对性地在设计阶段消除误差,并综合考虑施工安装时的可行性;在幕墙加工阶段,采用国际先进的数控设备,大大提高幕墙构件的加工精度;安装时则按照“总测误差,分段吸收,单元调整”的原则,在测量中先确定幕墙的总体定位基准,然后将单栋主体进行分区域放线,在分区内即消除累积误差,最终实现整体立面效果。
2016年9月15日,新中国成立以来闽南最大台风、当年全球最强台风“莫兰蒂”在厦门登陆,登陆时最大风力达17级,65万株行道树被拦腰折断或连根拔起,许多建筑屋顶和幕墙被掀翻刮飞。
而正面迎接台风的厦门中心大厦却毫发无损,已建成的8.5万平方米玻璃幕墙,8.9万平方米水平挑檐铝扣板、3700平方米百叶格栅,没有一处松动损毁。尤为难得的是,项目当时还在建,幕墙抗风环境尚未完全形成“闭环”,在巨大正负风压持续3个小时的“两面夹击”下,幕墙依然岿然不动,让时任厦门市建设局副局长、总工程师林树枝赞叹——“这是一个奇迹!”
拿什么与城市分享
古巴比伦“空中花园”的传说令人神往,如果你行走在海沧湾畔,也看到一座座花园在“空中”绽放,请一定不要惊讶,它们就生长在厦门中心大厦的退台和屋顶上。
毋庸置疑,屋顶是崔愷所设计建筑的重要元素,厦门中心大厦项目竣工后,一层层退台将种上本土花木,每栋楼屋顶上都会覆盖绿化植物,总面积达上万平方米,室外则采用复层绿化体系,种植乔木、灌木、草本植物,打造区域微生态系统……
试想一下,身处在大楼退台之上,身边被鸟语花香所萦绕,阳光洒落,海风轻拂,不远处的蓝天白云下,海浪翻卷,轻抚着金色的沙滩,宛然一幅和谐美好的画面!
这种分享是一种以人为本的善意,它体现在建筑的每一个细节中。比如厦门中心大厦布局整体规整集中,和各方向道路保持良好呼应,方便人流与公共交通接驳;比如大楼每一层都采用挑檐,解决了大面积玻璃幕墙的遮阳问题;比如充分利用地形特点,将自然光引入室内,大大提高主要功能空间室内采光系数;比如建筑基本呈南北向布置,底部设通风廊道,夏季有利于形成清凉的“穿堂风”,冬季景观绿化则可遮挡冷风……在这里行走,总会不经意地放慢脚步,或停下来深深呼吸,在城市中心感受一份难得的惬意与清爽。
从另一个侧面看,这种分享观也是一种对自然的关照,意味着对有限资源更少的索取。厦门中心大厦是全国首个国家级绿色建筑和建筑工程科技双项示范工程,建筑采用海水源热泵系统,将海水中存在的大量低位能收集起来,在冬季把海水中的能量“取”出来,给建筑物供热,夏季则把建筑物内的能量“送”出去,释放到海水中,以降低室内温度,而大量使用的Low-E中空玻璃,具有良好的保温隔热性能。建筑还建立了屋顶绿化渗透系统、中水回用系统和雨水收集系统,为极度缺水的厦门节约宝贵的水资源。
厦门中心大厦退台设计
千年潮未落,风起再扬帆。“21世纪海上丝绸之路”的浩荡东风,从海西一路吹来,鼓起厦门中心大厦的片片风帆,厦门正从这里出发,向着建设东南国际航运中心的美好未来扬帆远航!