表皮的呼吸——红土创新广场幕墙设计

王浪 孙志浩

CCDI 悉地国际21 工作室

1 项目概况

项目位于深圳市后海总部片区的核心区域，与华润总部比肩而立，东临科苑南路、南邻海德三路、北邻滨海大道，处于金融核心区南区的门户位置，周边交通便利，总建筑面积167 325m2，塔楼幕墙高261.3m。

项目有三个特征：1）边界——背靠办公商务区，面向深圳湾；2）枢纽——地铁线、街道及二层步行系统穿越基地；3）连接器——综合了众多要素的枢纽。区位、规模、交通资源决定了其独特的商业定位——一个综合了商业、交通、滨海活动、屋顶花园等元素的“枢纽公园”。

2 设计策略

红土创新广场的幕墙表皮采用隐藏式开启扇，巧妙地解决了自然通风与排烟问题，实现了可呼吸式折叠建筑表皮，其设计与落地经历了一波三折的过程。

2.1 折叠表皮

折叠表皮的灵感源自设计团队对建筑形体的研究。我们在立面控制线的基础上寻找三角形基本单元，该单元可以组合成钻石的形状，通过立体化处理形成折叠表皮。折叠表皮的独特形式体现了滨海建筑（波浪）和金融大厦（钻石）的建筑形象，给人以稳定、轻盈、优雅的感受。

2.2 结构与立面

项目的结构采用钢管混凝土斜交网格外框架+伸臂+混凝土核心筒体系，外立面采用由若干单元组成的钻石形幕墙，结构外框架采用钢结构菱形斜交网格，立面形式、内部空间、结构体系一体化设计，营造了独特的室内外办公空间。外框架能够承担30%～50%作用重力及水平力，斜交网格的外框具有较好的抗侧向刚度和延性，但其节点受力及施工复杂。所以，深入研究斜交网格的节点受力性能，使斜交外框架结构安全、经济、合理，是整个项目的关键。通过计算得出，斜交网格框架比普通框架的侧向刚度大，能够起到结构的抗震和抗风作用，同时斜交叉柱为顶部和底部的公共空间提供了大跨度的开敞空间，打破了传统办公空间的局限性。

2.3 尖角玻璃

2018年2月，红土创新广场项目原施工图方案通过消防审查，项目土建开始施工，同期由业主进行幕墙施工单位招标。2018年6月，幕墙施工单位——三鑫科技发展有限公司（以下简称“幕墙施工单位”）介入幕墙深化与施工。由于原招标设计过于理想化，没有充分考虑中国目前的建造工艺，施工过程中幕墙施工单位与幕墙顾问——华纳工程咨询（北京）有限公司（以下简称“幕墙顾问”）产生分歧。幕墙施工单位提出塔楼折角的立面造型存在大量尖角玻璃（共计512块，窄边宽度小于200mm、高4 500mm，最锐角度仅为2.45°），原定三层的夹胶中空Low-E玻璃尖角小于30°，难于加工、成品率低，而且运输安装过程会产生大量损耗；幕墙顾问则认为尖角玻璃可以通过特殊定制的方式加工。

业主：深圳市创新投资集团有限公司

建设地点：广东省深圳市

建筑设计：CCDI 悉地国际

项目负责人：王浪

设计团队：金艾、张震、孙志浩、李伟、I.IBRAGIMOVA Elvira、冯显杰、孟庆燕、汤峰、杜雪松、刘义俊

总建筑面积：167 639m2

设计时间：2014

建成时间：2021

摄影：曾天培

1 塔楼收腰一侧立面

2 剖面图

3 总平面图

4 折叠表皮形体控制线找形

5 原方案尖角玻璃存在问题

6 三角形的金属装饰线条遮挡玻璃

7 新旧方案对比

据玻璃生产方反馈，若将中空玻璃替换成夹胶镀膜玻璃，最小加工尺寸可减小为50～100mm（2.5×D），角部仍需金属材料填充，且两种玻璃存在色差。夹胶中空三银Low-E超白玻璃最小加工尺寸为280～300mm，考虑目前国内的工艺水准，尖角玻璃的加工会受到以下因素影响：1）三银镀膜工艺小于300mm时表面易花，无法保证质量；2）尺寸小于300mm的玻璃在机床加工时易漏到缝隙中；3）钢化玻璃过于尖锐，生产过程易自爆。

为此，设计团队做了大量关于尖角玻璃的项目调研。比较有代表性的是华润深圳湾总部，该项目在低楼层采用2mm不锈钢板替代尖角玻璃，在高楼层采用3mm铝板替代尖角玻璃。但与本项目不同的是，华润总部存在交角的位置较少并且夹角较大，替代的金属板很短；而本项目存在大量交角，如果采用金属材料代替尖角玻璃会使得整个立面出现大量“补丁”，影响折叠表皮的整体效果。同时，业主也担心大量的上悬外开窗在台风天存在安全及漏雨隐患（塔楼特殊的造型存在上仰面，与其他项目相比漏水风险加大）。

面对这些问题与风险，我们对办公塔楼幕墙立面进行了修改，最终选定800mm宽装饰线条方案：用三角形的金属装饰线条遮挡玻璃，玻璃实际为梯形（最窄处满足三银夹胶Low-E中空玻璃大于300mm的最小加工尺寸），露出的完成面由三角形尖角玻璃交接，保证了原有的“钻石”立面设计概念；同时，利用800mm宽的装饰线条隐藏开启扇，玻璃也由原来的2 100mm高变为4 500mm高。这种作法不仅让立面更简洁，还排除了台风天因开启扇剥落而造成的安全隐患，提高了整个项目的幕墙抗风安全级别。2018年12月初，修改后的幕墙方案通过业主集团的审议。

8 与华润总部比邻的红土创新广场

2.4 防排烟

修改幕墙方案时，恰逢《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251-2017）正式实施，新的防排烟规范对于烟气的清晰高度有了新的规定：若房间采用自然排烟，则清晰高度以上的开窗面积需达到房间地板面积的2%以上，如果外部有穿孔板则需要折减穿孔率。

修改后塔楼幕墙开启扇的开启方式与原幕墙方案存在差异（原幕墙为上悬窗外开启，新方案为平开窗内开启），且改变了防排烟方式，需重新申报消防审查。当时土建已经施工至十一层，管线综合预留的管道尺寸仅符合旧规要求，新规排烟管道尺寸更大，经核算会影响办公区域及走道净高，且需增加额外的机械排烟，设备费用高达1 000万元。

为了使新的立面幕墙方案满足防排烟新规，项目主创建筑师与业主特地去往天津消防所与专家共同研究，进一步优化幕墙构造方式。经计算，红土创新广场项目若按现有净高套用公式，排烟窗的有效高度为1 190mm，较多楼层无法满足规范要求，若套用室内净高不大于3m的情况，则可满足规范要求，故设计高度取3m。塔楼部分五层至五十五层均采用自然排烟的方式，标准层室内净高设计值为3m。

假设计算排烟有效面积的高度受A 与B 控制，当平开窗大于等于70°时，透过窗的排烟面积SA=D（窗宽）×HA；透过穿孔板的有效排烟面积SB=D（穿孔板宽）×2（两个穿孔板面）×HB×50%（穿孔率）；SA与SB两者取小值作为该开启扇排烟有效面积；当平开窗小于70°时，窗的有效排烟面积与穿孔板的有效排烟面积两者取小值作为该开启扇的有效排烟面积。

9 八层平面图

10 二十四层平面图

11 五十层平面图

12 计算排烟有效面积示意图

13 幕墙选材

14 塔楼主入口效果图

五十四层、五十五层通高区域室内净高设计值为7.9m。根据《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251-2017）4.6.3条：该储烟仓高度为3.4m，设计排烟量为88 800m3/h，自然排烟侧窗风速为0.64m/s，自然排烟窗开窗面积不小于38.5m2。自然排烟窗算法同五十四层、五十五层通高区域。结合最新室内设计方案，我们对通高区域进行防排烟面积核算，可完全通过装饰线条的隐藏式开启扇满足防排烟要求。2019年3月，红土创新广场项目消防报规一次通过。

2.5 选材

项目的选材体现了设计师对材料效果的把控力，以及业主对品质的高要求。塔楼及裙房采用金属质感的阳极氧化板，强调金融建筑稳定、有力的独特气质；塔楼装饰线条折角处进行铝材收边，兼作泛光隐藏式灯槽，既让装饰线条笔直，又解决了阳极氧化板折弯易爆边的问题；装饰线条侧面设计三角形穿孔铝板，满足自然通风与排烟需求；超白基片的银灰色膜系夹胶中空三银Low-E玻璃在阳光下如同钻石般晶莹，阴天如同湖水般宁静；裙房暗金色的阳极氧化板与淡香槟色膜系的夹胶中空Low-E玻璃相互衬托，显得低调而淡雅。

3 结语

红土创新广场项目的高质量落地离不开业主及CCDI设计团队的共同努力，不仅实现了设计应有的效果，还巧妙地解决了工艺中遇到的难题，建成了一栋可呼吸的超高层建筑。

在新旧排烟规范交替之际，面对小于30°的尖角玻璃难以加工的难题，设计团队创造性地利用800mm宽的装饰线条隐藏平开的开启扇，不仅解决了塔楼标准层的自然排烟与通风问题；，还遮挡了尖角交接处的玻璃，保证了原有塔楼折叠表皮的立面效果，提高了幕墙在极端气候条件下的安全性。项目建成后取得了不错的社会反响。