某两栋超高层建筑的纵向设计思维

2022-12-08施鸣

山西建筑 2022年23期

施鸣

(南京市园林规划设计院有限责任公司，江苏南京 210000)

1 概述

建筑高度大于100 m为超高层建筑。超高层是建筑集约用地、纵向发展的形态。设计实践的一栋超高层建筑位于苏州工业园区CBD核心地带，为148 m高、带3层商业裙房、具有办公功能的35层建筑(见图1)。设计实践的另一栋超高层建筑位于无锡锡西城铁国际商务区核心位置，为145 m高、带5层商业裙房、具有办公、公寓、酒店功能的37层建筑(见图2)。这两栋超高层建筑设计从内部功能、交通、核心筒到外部造型、顶冠、城市环境构建，均把握超高层向上发展空间的特点，注重从纵向维度审视和思考。以下从超高层建筑的内部至外部分析其纵向设计思维。

2 内部的纵向设计思维

2.1 纵向功能

超高层建筑纵向上的层数多，动辄几十层，而地上标准层面积通常不大于3 000 m2，功能是在建筑纵向上布局和发挥的。超高层建筑的功能可分为办公、商业、酒店、公寓、住宅以及附属车库等，随着社会经济的发展，超高层越来越倾向于具备综合性复合功能。首先，有超高层纵向的价值分布原因，越接近地面商业价值越高，越往上私密和景观价值越高。底部几层一般会做商业，发挥近地商业价值，越向上就设置越高端的其他功能。其次，复合功能带来多元化经营，抵御单一业态周期波动的同时也能产生1+1>2的效应，不同功能各自独立也可以相互作用[1]。

纵向功能的最底部是地下部分。超高层建筑基地面积一般较小，苏州和无锡的两个项目均如此，考虑到减少城市停车压力和保持地面环境美观，车库功能设置在地下。除了车库，地下也布置了各类设备用房。

超高层建筑应设置避难层，避难层至室外地面或两个避难层之间的高度不大于50 m，地上功能往往利用避难层进行纵向划分。两个超高层项目的地上功能都纵向分布在三十多层里。苏州项目纵向布置为：1层～3层是商业裙房，4层～11层是低区办公，13层～23层是中区办公，25层～35层是高区办公，12层和24层是避难层，低、中、高三个办公区正是利用避难层进行划分的。无锡项目纵向布置是：1层～5层为商业裙房，6层～12层为低区办公，14层～22层为中区公寓，24层～37层为高区酒店，13层和23层是避难层。这两栋超高层建筑都是近150 m高，都有两个避难层，把建筑功能纵向分为低区、中区和高区。

纵向功能的定位决定了建筑层高。苏州项目的低区、中区办公层高为4 m，而高区办公定位相对高一些，层高为4.1 m。无锡项目的办公层高为3.7 m，定位相对一般；单身公寓的层高为3.6 m；酒店24层～35层的层高为3.6 m，顶部36层和37层属于定位较高端的客房，层高为3.9 m。从这两个项目可以看出，纵向可比较的功能定位越高端则层高越高，所占据的纵向楼层位置也越高。

2.2 纵向交通

超高层建筑的功能需通过纵向交通实现人的可达，消防疏散与救援也需通过纵向交通实现。超高层建筑设计通过电梯、楼梯等实现纵向交通，要兼顾纵向的客流、货流以及消防流线，力求做到流线明确、客货分离。

地下空间是纵向交通的最底部。两地项目的地下均设置了塔楼用的电梯厅，通过电梯可通达塔楼各层。无锡项目高区有酒店，存在日常比较大的货流，所以地下1层设置了酒店卸货区和货梯，方便货物运达塔楼高区的酒店。

地上几十层的日常纵向交通重任由电梯担当，电梯的数量、载重、速度与停靠楼层等直接影响超高层建筑运行的品质，同时对成本投入的影响也比较大。电梯数量偏少、载重偏小的话，人员等待电梯时间长，纵向运力不足，但电梯数量与载重也不是越大越好，毕竟受核心筒面积和成本投入制约，必须找到一个平衡点。一般而言达到这个平衡点时，超高层建筑电梯井面积占到核心筒面积的30%左右[2]。电梯速度的原则是服务楼层越高，选择的速度越快，以满足运力需求和人使用的便捷性。电梯停靠楼层可以利用避难层进行纵向上的分区，每个分区停靠十多个楼层，有效提升电梯运行效率，同时也能巧妙利用避难层设置电梯冲顶和机房。两个超高层实践项目的客梯都是平行式双侧布置，拥有宽大的电梯厅，位于醒目位置。苏州项目有12部客梯，其中3部在低区停靠、3部在中区停靠、6部在高区停靠。无锡项目有8部客梯，其中3部在低区办公停靠、2部在中区公寓停靠、3部在高区酒店停靠。可以看出，超高层客梯在地上楼层可以分区停靠且位置比较醒目。货梯位置则比较隐蔽，相对独立。两项目的消防电梯都由货梯兼做，每层都可停靠。

超高层建筑的电梯是日常纵向交通的主角，而楼梯是日常的配角。一旦发生火灾，客梯会停止运行，楼梯转而担当起纵向交通的主角：低区通过楼梯向地面疏散，中区通过楼梯向避难层疏散，高区通过楼梯向避难层或屋顶直升机坪疏散。楼梯下至避难层后，不能直接继续往避难层以下走，应该先使人进入避难区，如果人要继续向下，则经过避难区再进入防烟楼梯间往下走。

2.3 核心筒的纵向考量

超高层建筑设计除了注重纵向功能、交通以外，还要注重以纵向视角考量核心筒设计。核心筒集中布置了电梯、楼梯、厕所、茶水间、设备间、管井等辅助部分，作为一个整体从下至上的纵向伸展，即是超高层建筑各楼层的公共服务核心，也是主要的受力结构体，与其他结构构件共同形成结构体系[3]。苏州和无锡两个超高层实践项目的核心筒都设置在了建筑平面中间位置，产生了纵向的钢筋混凝土筒，与外围主要功能空间的框架形成了框筒结构。

对核心筒影响很大的是电梯的布置，不是仅在平面上考虑电梯，一定需要竖起来纵向的考虑。高区电梯从底层到顶层一竖到顶，而低区、中区电梯纵向升到相应避难层就结束了。电梯在停靠楼层有相应的电梯厅，而在其不停靠的楼层则不需要电梯厅了。用纵向思维不难发现，核心筒在低、中、高区被释放出了部分电梯或电梯厅空间。两个实践项目的核心筒设计均巧妙利用了这些被释放的空间，作为休息室、厕所、设备间等，对整合布置非常有利，取得了良好效果。

核心筒其他的辅助空间均需要纵向的审视，上下层联系起来设计。厕所和茶水间位置选择时，要关注其楼下的空间，需回避电梯的直接上方，也要回避电气设备房间的直接上方。核心筒里结构墙肢多，可以布置出小型设备间，而大型设备的设备间本来是无法在核心筒内布置的，但核心筒顶层可以抽去部分结构墙肢，设计出更大更整的房间，可以布置出大型设备间。核心筒起着在超高层建筑里纵向联系设备管线的作用，其内部的管井是给设备专业纵向上跨层使用的，要理清楚各管井发挥作用的具体楼层，在上下层之间严格对位。

超高层建筑的核心筒结构墙肢厚度在纵向上会有变化，每隔几层就减薄一些，使得结构体系更加合理，也能节约材料。两个超高层实践项目把核心筒上部减薄墙肢腾挪出来的空间让给了楼层主要功能区，降低了核心筒形成的公摊面积，提升了“得房率”。

3 外部的纵向设计思维

3.1 纵向造型

建筑是科学与艺术的结合，是人们生产生活及活动的场所和容器，建筑外观则是在一定的人文与理念之下建筑的外在表现。建筑师在满足建筑内部使用需求的同时，对建筑外观要不懈的优化与丰富，追求高品质[4]。超高层建筑在纵向上叠加了很多形状、尺度相近的楼层，整体上在外部产生了纵向造型。超高层建筑的纵向造型是人们对超高层的第一印象,其向上伸展、高耸醒目，往往具有城市地标和视觉引导的作用。纵向造型要有时代特征，强化地域特点、文化继承，可以使用隐喻等手法融合文脉。幕墙在超高层建筑上得到了广泛采用，具有造型塑造上的技术优势，可以实现丰富的立面设计。

苏州超高层项目在体量上进行了纵向分割，打造雕塑感的造型，强调纵向形体，从而突出塔楼的挺拔感，外观更富张力。立面采用玻璃幕墙，彰显出精湛的现代工艺、通透的视觉效果。立面幕墙的纵横肌理萃取自苏州古地图《平江图》。这幅古地图的街道与河道呈现出极富美感的传统肌理，将这种传统肌理萃取到立面幕墙设计中来，进行纵向展现，象征苏州繁华的城市景象。

无锡超高层项目形体方整挺拔、造型鲜明。建筑表皮以纵向伸展的玻璃幕墙和干挂石材幕墙为主，辅以纵向延伸的窄窗，强调了竖向的纵深感，使整个塔楼高耸而精致。隐框和显框结合的玻璃幕墙，让建筑更加通透精细，同时透明的玻璃幕墙也为室内带来了良好的景观视野。立面上的斜线元素起伏设计，具有山峰的寓意，体现了对项目周边历史悠久的惠山的呼应。

从这两个实践项目可以看出，超高层建筑往往运用现代手法来强调纵向的体量，用工艺细部编织纵向的精致，并提炼融合周边环境特点，打造地标级建筑外部形象。

3.2 顶冠打造

人们从很远就能看到超高层建筑，欣赏它的纵向造型之美时，目光会聚焦到它的纵向最高部位，即顶冠。超高层建筑向天空纵向伸展，其顶冠造型在城市天际线中是重要元素，要格外注重顶冠的打造，展现城市地域特色和建筑艺术品味。顶冠是对超高层建筑的画龙点睛，白天顶冠透映出天空自然的色调，夜晚顶冠好似城市灯塔的发光体，对城市天空进行华美点缀。往往利用幕墙技术，顶冠运用透明或半透明建筑材料和退台、切割、叠合等手法创造精巧的造型，并与超高层建筑纵向造型的中高段进行关联、协调和呼应[5]。

苏州超高层项目设计了行云流水纹样的顶冠，用玻璃幕墙、乳白色夹胶玻璃、云型穿孔金属板3个层次，辅以夜间照明，展现苏州水城行云流水的意向(见图3)。外侧玻璃幕墙立面同主体立面，中间选用乳白色夹胶玻璃，将照明设置在乳白色夹胶玻璃与内侧云型穿孔金属板之间打光，形成柔和均匀的漫反射效果，使内侧立柱不产生光照阴影，并尽量减弱外侧玻璃幕墙龙骨的光照阴影，从而确保内侧云型穿孔金属板的最终呈现效果。

无锡超高层项目的顶冠采用玻璃体块和石材立面对比。石材纵向伸展，在接近顶冠的时候变换了密度，并斜向切割。主体的玻璃幕墙竖直升到屋面，在其后面屋顶的上方再次升起一个玻璃幕墙体块，从而在顶冠形成内外玻璃体的两个层次，两个玻璃体顶部均做了斜切造型处理。斜向线条元素的起伏设计，有山峰的意向，呼应当地有历史积淀的惠山，产生了丰富而有特色的视觉效果。

两个项目顶冠的共同点是层次丰富、效果出彩、吸引目光，与超高层建筑的外部观感整体上协调，提升了纵向的造型效果，诠释了超高层建筑顶冠设计的要义。

3.3 城市环境构建

我们除了关注超高层建筑设计的自身诸方面，也要关注其对城市环境构建的作用。超高层建筑空间纵向延伸，高效利用土地，在城市环境中发挥了独特的积极影响。它们组成的天际线产生了城市特有的摩登视觉要素，规模与高度一定程度上表现了一个城市的经济水平，承载了城市发展的愿望。超高层建筑不是单独存在的，而是处于特定的城市环境之中，要充分考虑和尊重其所在的空间环境，有机的长在城市环境里，表现融合城市的美感。建筑师需总体把握基地环境，使超高层建筑外部形态与城市环境和谐相处，不能格格不入，甚至有损原有空间环境[6]。

另一方面，超高层建筑也带来一些问题，比如压迫感、恶化风环境等。这些都需要建筑师采用环境模拟等手段去优化设计。住房和城乡建设部与应急管理部已联合发布文件指出，有些城市脱离实际需求、攀比超高层建筑高度、浪费资源。该文件要求一般不得新建超高层住宅，城区常住人口300万人以下的城市严格限制新建高度150 m以上的超高层建筑。

苏州和无锡的两个超高层实践项目均注重城市环境构建。它们的形体和高度均做了环境分析，在城市天际线中的形象经过了整体环境推敲。苏州项目立面为玻璃幕墙，是因为考虑到其周边玻璃幕墙建筑居多。无锡项目周边不少建筑是石材饰面，因此其立面做了石材结合玻璃幕墙。它们与城市环境是和谐共处的。两栋超高层建筑在对城市道路的退让距离上，比规划要求的退让距离更大，减少纵向体量的压迫感，体现了对城市环境的尊重。风遇到高耸的超高层建筑时，产生风涡旋并发生涡旋脱落效应使得建筑振动。某城市曾发生风引起的超高层外部可见的晃动，带来一定恐慌，是对城市环境不利的影响。苏州和无锡的两栋超高层在形状上采用了方形，是最不易产生风涡旋脱落效应的形状，体现了对城市环境的呵护。