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高层建筑:高海拔的魅力

2017-06-07朱梦源

科学Fans 2017年5期
关键词:塔楼层数芝加哥

朱梦源

高层建筑是什么

别看世界各地都有高层建筑,但不同国家对于高层建筑界定的标准是不同的。在中国主要定义为建筑高度大于27米的住宅建筑和建筑高度大于24米的非单层厂房、仓库及其他民用建筑。接近20层的称为中高层,30层左右接近100米的称为高层,而50层左右200米以上的则称为超高层。

建筑高度的计算则是以建筑物室外设计地面到其屋面面层的高度为准,如果为坡屋顶建筑,则为建筑物室外设计地面到其檐口的高度。普通高层常会在建筑屋顶层放置设备,比如装置用于通风排气的设备、水池、高层电梯井等,但是这些部分是不计为建筑高度的。

发展历史和优势

现代高层建筑兴起于美国,芝加哥更是被誉为现代高层建筑的摇篮。并且由于电梯的发明和芝加哥战后城市新建的需求,芝加哥出现了一个主要从事高层商业建筑的建筑师和工程师群体,被称作“芝加哥学派”,这个学派是美国最早的建筑流派,是现代建筑在美国的奠基者。由于工业化对经济速度的追求,芝加哥学派突破了文艺复兴时期折中主义和浪漫主义建筑的束缚,开创了“芝加哥窗”,即整开间开大玻璃,以形成立面简洁的独特风格。在工程技术上的重要贡献是创造了高层金属框架结构和箱形基础,使用铁的全框架结构,使楼房层数超过10层甚至更高。在第二次世界大战以后,出现了世界范围的高层建筑繁荣时期。

顺应时代发展的高层建筑,最显著的优势在于它的社会经济效应相当高:首先是底层面积大幅度减少,容积率高,建筑容量高;其次是人口集中,主要通过内部竖向交通解决运输问题;再者是投资回报率高,建筑面积的增加使得相同占地面积的高层建筑相对一般建筑而言能卖出更多的空间,深受开发商青睐;最后一点是由于高层建筑的代表性,一般选址多位于黄金地段,高层建筑的裙楼和周边环境可以开发为商场或公共场地,一定程度上可以減少市政投资。

设计的关键:核心筒与电梯

高层建筑通常体型巨大,功能复杂,一般的框架架构无法满足它的结构需求,所以多采用筒中筒的结构,简单来说就是利用一枚或多枚巨大的混凝土核心筒作为支撑高层建筑的柱子。由于高层建筑的主塔楼平面小,层数多,核心筒布置的合理性会直接关系到建筑的品质及使用率。一般核心筒内会布置竖向电梯,逃生楼梯这类解决竖向交通的设施,同时也有设备管井及卫生间等公共设施,良好的核心筒设计有助于提高高层甚至超高层建筑的运行效率和使用效率,是设计的重中之重。

电梯设计也是高层建筑设计的重要一环,其性能与效率和建筑内人口密度,电梯数量和类型以及电梯的服务类型层数息息相关。举个例子,如果上班高峰期同时存在到达6层以下低层区和24层以上高层区的居民,电梯的每一层停靠就会花费大量时间,所以一般情况下高层建筑都会设置低速电梯和高速电梯以满足不同层数的交通需求。对办公大楼来说,早晨上班时刻出现上行高峰客流;中午午餐时间出现强度稍小的一个下行高峰及一个上行高峰;下班时刻出现一个最为强烈的下行高峰。由于办公楼的雇员大多具有严格且相同的上班时刻表,不同时段的高峰流都对电梯的荷载能力提出了考验。因此高层设计之处大多采用“五分钟运输能力”,作为衡量及测试高峰时段电梯运载能力的标准。

除此之外,高层建筑的设计还会关注到周边场地设计、地下车库布置、标准层、避难层、设备层等多方面布置设计。因此一个好的高层建筑往往非常复杂,需要多个单位和不同专业共同协调。

高层建筑中的先锋设计

除了传统的高层建筑,随着技术的发展进步,现在也涌现出了越来越多的高层建筑新形态及新类型。

过去一般认为木材本身具有脆性和不稳定性,不适合作为高层建筑材料的想法被打破,越来越多的年轻设计师开始将传统和现代技术结合到一起,产生了美妙的化学反应。日本新锐建筑师藤本壮介的超级空中花园,塔楼高50米,如果实施成功将会是世界最高的现代木结构塔楼。在这些塔楼中,遍布着大小不一的空中花园、阳台、菜园,室内外生活的界限就此被模糊。最让该项目与众不同的是附在建筑表面的诸多空中花园。居民在这些花园中不仅能饱览城市优美景观,还可以种植蔬菜瓜果,实现都市农业。

受环保理念所启发的高层绿色建筑现在也备受青睐,顾名思义就是营造类似于垂直花园和城市农场一般的高层建筑,这类建筑在技术上一般多采用绿色节能手段,空间设置上试图营造自然生态环境,已故建筑大师扎哈哈迪德在新加坡设计的“自然丛林”住宅大楼就是个绝佳的例子,住宅区通过一条室内走廊可以到达花拉路地铁站,由此公共交通枢纽可以前往新加坡中央商业区、植物园武吉知马自然保护区等地点。在新加坡温暖湿润的气候作用下,极其茂盛的植被使得一层平面看起来非常绿色。

建筑与我们的生活息息相关,从早期遮风挡雨提供保护,到现在多功能全方位地满足人们的需求,建筑早已经超越了自身原本的意义,散发出多变的魅力。在未来,随着科技和社会生活的发展,又会有怎样特别的建筑类型出现呢?或许时间会告诉我们答案。

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