迎接挑战，畅想天空城镇

江欢成

（上海江欢成建筑设计有限公司，上海 200070）

迎接挑战，畅想天空城镇

江欢成

（上海江欢成建筑设计有限公司，上海 200070）

安全、宜居和高效是高层和超高层建筑的三大突出问题，也是对设计师的严峻挑战。针对这些问题，该文提出以修建天空城镇为解决方案，即高层建筑多层化、纵向设施城市基础设施化。基于此理念，高层建筑通过大平台被水平分割为若干个叠放的多层建筑，平台能外伸一定宽度，以阻断火灾蔓延。若干座高层建筑形成一个建筑群，其中一座作为交通核，用于垂直运输和水电风的输送，并且与诸如地铁这样的交通中心相连，避免过多核心筒的设置，最大程度实现了可用楼面面积的使用效率和交通网络的良好组织。交通核、平台和多层建筑的内部交通相互配合，形成一张混合交通网。最后，我们以重庆来福士项目为例为天空城镇设计了一个具体方案。

天空城镇；高层建筑；纵向设施城市基础设施化；交通核；交通网络；巨型框架；巨型桁架；阻尼装置

1 挑战

国际会议“超高层建筑设计施工所面临的挑战”在重庆召开，这一主题让我心潮澎湃，“挑战”一词激励着我去积极面对！而得以参观来福士项目尤其让我兴致盎然。

首先，我赞成兴建高楼。因为这样可以解决建设用地短缺的问题。相较而言，这比发展地下空间更便宜、更安全。当然，也比占用耕地强多了。一言概之，这有益于国民经济和民生。

图1 拔地而起的高层建筑群

然而，随着大量高层建筑拔地而起，所带来的问题也日趋严重。主要有以下三种：

一是安全问题。我们一直高度重视高层建筑的结构安全，但实际情况是，高层建筑的火灾爆发更为严重，许多建筑物因此毁于一旦，比如中央电视台文化中心、上海胶州路公寓楼和伦敦公寓楼等火灾，人民生命财产受到重大损失。太多血的教训了！

图2 典型的建筑物火灾事故

二是舒适度低。高层建筑易引发孤独感和社会壁垒。常见的电梯故障让人在电梯里深感不安，而接二连三的翻修让人在家也难以放松。

图3 舒适度低

三是使用效率低。核心筒区域占了建筑面积的四分之一以上。电梯的使用效率低——人们在高峰时段排长队等待，而在工作时间电梯经常闲置。

图4 低效问题

我认为这三个问题是高层建筑设计师面临的严峻挑战。相比我们正在研究的其他问题，如结构的振动控制和结构加速的限制，这三大问题显得更为重要。

2 梦想

为了解决这些问题，设计人员做出过诸多努力，如设计连接桥，阳台上栽培绿植等等，但这些仅仅是一些局部改进，或单纯为了好看。因此，要解决高层建筑的这些问题，有必要对建筑体系做一些巨大改变。那就是我一直梦想的“天空城镇”。

图5 设计师的尝试

有很多人梦想过或梦想着建立“天空城镇”。

早在2600年前，伊拉克便流传着修建巴比伦空中花园的传说——因为公主想念山村生活，国王便为她修建了一座空中花园。

图6 巴比伦空中花园

（1）涪陵城市剖面图

我曾在机缘巧合之下参观了涪陵——一座位于重庆的城市，古代巴国的发源地（图7）。我十分钦佩那里人们的智慧。他们沿着山坡修建了很多平台，供人们休闲娱乐、闲话家常，生活在那里十分惬意。那种场景简直堪称现实版巴比伦空中花园！

图7 山城涪陵

20世纪60年代，著名建筑师矶崎新(Arata Isozak)曾设想在密集的建筑物之间修建若干大柱子，并将这些柱子像枝叶一样连成一片，从而形成天空城镇。

图8 矶崎新设计的天空城镇

万通集团、远大集团等一批中国企业也曾为实现天空城镇做出过巨大努力。然而，这些雄心皆已付诸东流，而且饱受非议。

图9 修建“天空城镇”尝试

3 逐梦

冒着风险，近年来我一直在中国宣讲我的梦想。我提议以修建“天空城镇”作为传统产业对“国家创新驱动发展战略”的响应。让“天空城镇”矗立于世这一梦想成真吧！我得到了很多积极的回应，有人甚至说这是高层建筑的一次革命。

我的创新想法可以归结为两句话：第一，高层建筑多层化；第二，纵向设施城市基础设施化。“多层化（multi-storised）”和“基础设施化（municipal-infrastructurised）”，这两个词大概是我个人发明的吧。

首先，我希望可以通过大型平台将高层建筑水平切割为若干个多层建筑，而天空花园则坐落于平台之上。居住在多层建筑中的人们可以轻松上下平台，欣赏花园或进行社区活动。平台结构的内部空间用于设置公共设施，如学校、医院、俱乐部、科研院所、办公室等，人们在附近生活和工作。平台能延伸一定的宽度以阻止火势蔓延。

其次，高层建筑连成一片形成建筑群。其中一座作为交通核，用于垂直运输和水电风输送，并与诸如地铁这样的交通中心相连，这样极大地免除了其他高层建筑核心筒的设置，从而最大程度实现了可用楼面面积的使用率和交通网络的良好组织。众所周知，城市道路繁忙、高效，而高层建筑也保有一定量的电梯和楼梯。这些设施也完全可以供人们通行之用。所有这些交通方式便形成了一张交通网络。

图10 天空城镇概念图

为了更好地表达我的设想，我画了一些关于此创新的平面图、截面图和一些细节图。如自平衡大电梯、天空起重机、直升机停机坪，以及高层风能的利用，通过栏板进行光伏发电，使用吊板让屋顶花园漂浮（而且吊板比直柱便宜），采用支柱住宅将土地退还公众、退还自然。

图11 天空城镇原理图

2016年10 月底，此提议在厦门举办的“世界城市日”国际论坛和展览会引起了人们的广泛关注。

图13 “世界城市日”上展出的天空城镇模型

4 天空城镇的结构

由于高层建筑物的绝大部分核心筒被省去而浓缩为一个垂直的交通核，每一栋高层建筑的刚度便明显减弱。所以，该建筑群的结构体系必须异常宏大，就像一座太空桥。各座建筑都矗立于其中一个或几个大柱子或桥墩之上，这个巨大的结构体系就是由这些大柱子，桥墩和大平台的钢桁架组成的。这个结构系统可以是一个大型框架，也可以是一个大型桁架，如果有阻尼装置就再好不过了。作为大型结构，平台桁架的支撑不可移动，由温度变化引起的内力可以计算出来。温度应力不会很大，因为柱的刚度不是很大。

图14 天空城镇的结构

该大型结构的高度与宽度的比例不大，例如小于2∶1，因此整体稳定性不成问题。

这个大型结构需要多少费用？这是每个人都关心的一个问题。为了了解清楚，我假设了一个结构，如图15所示，这是一个16万㎡的综合体，占地面积为16000m2，占地面积比为10。它由五座高建筑物组成，高度为200m，间距为60m左右。结构成本估约5000元/m2（楼层面积）。符合高层建筑钢材量通常约150kg/m2的大概念，即结构成本约为1500元/m2。在这个例子中，钢的用量为500kg/m2，约为5000元/m2。大型结构的成本肯定比普通的结构要高，主要是由于平台的跨度大、载重大。因此，有必要保持大平台的大深-跨比，减轻平台的载荷，特别是中跨的载荷。

图15 为计算结构成本的假定结构

这样看来，即使比普通结构贵，巨型结构似乎也相当符合成本效益，因为它从天空借来了大量“土地”，在这个例子中大约是10万㎡。由于土地是大城市中最珍贵的资源，每平方米的楼面高达数万元，而整体结构仅为数千元。所以，为什么不这样做呢？而且这会为公众和大自然退还很多土地。因此，只要政府给开发商一些补偿，如每增1㎡的人造土地便奖励1㎡的建筑面积，这样开发商就会有热情，那么天空城镇就有望实现。我希望我的呼吁能得到政府和开发商的支持。

5 参考重庆来福士项目设计，勾勒天空城镇

我想对Safdie Moshe先生表示祝贺，因为他在即将迈入80高龄的时候，仍出色地完成了重庆来福士项目。无巧不成书，我和Moshe先生同龄，我们都出生于1938年。我想以他的方案为例来呈现我的想法。

减少电梯数量和所有建筑物核心筒的占用面积，并在这些建筑物之间建立交通核。所有机械地板与大型桁架连接在一起，同时与交通核相连。交通核中的每副大电梯可以容纳50人以上，也可以与不同尺寸的电梯组合，就像公共汽车和小巴士一样。这些电梯只在平台上停下，平台上只允许行人或小型电池车停驻。平台上的多层建筑使用少量小型电梯进行微循环。这样，每个高层建筑的楼面面积就会减小，使用效率得到提高，房间朝向也会更好。草图如下图所示。

图16 重庆来福士广场

图17 基于重庆来福士城的天空城镇草图

6 接受创新的挑战

JAE公司尝试将天空城镇的设计应用于我们最近正在开展的“上海真如城市副中心”项目。你可能会发现75%的土地成为了城市花园。

JAE公司的总经理兼设计总监姜春先生曾应用这一设计理念为碧桂园公司提供设计方案，获得了专家们的高度评价。他还于2016年在深圳高层建筑和城市住区理事会论坛发表演讲。建筑的整体建筑效果完成得很好，但仍未淋漓尽致体现我的设计意图。就功能点而言，再设置两个平台会更好，而且平台也应该延伸开来以阻止火势蔓延，诸如此类。

图18 传统设计与天空城镇设计对比图

任何创新都会面临许多新的挑战，会产生一些需要进一步研究的问题，涉及心理学、社会学、城市规划、建筑、结构、水电风、景观设计、交通、消防、材料、节能、互联网+、施工成本等等。我相信工程师将从这些挑战中获得无限乐趣！

Welcome the Challenges and Imaging the Sky Town

Safety,livability,and efficiency are the three prominent problems of tall buildings,which are also the severe challenges to designers.We proposed the idea of building sky town to solve these problems,which can be summarized in two sentences,one is tall building multi-storised,and another one is vertical facilities municipal-infrastructurised.The tall building can be horizontally cut into several large multi-storey buildings by some large platforms.The platform extends a certain width to block the fire from spreading.Tall buildings are connected together as a group.One of them is a traffic core,which is used for vertical transportation and MEP.It connects to metro etc.,while most of the other tall buildings'cores can be very much released,so as to achieve maximum efficiency of floor usable area and to give good traffic organization.By combining traffic core,platforms,and multi-storey buildings'inner traffic,a transportation network is formed.Finally,we refer to the plan of Raffles City Chongqing to make a sketch of sky town.

sky town;tall building multi-storised;vertical facilities municipal-infrastructurised;traffic core;transportation network;mega frame;mega truss;damping device

TU972

A

1671-9107（2017）11-0012-06

10.3969 ／j.issn.1671-9107.2017.11.012

2017-09-17

江欢成（1938-），男，广东梅州人，中国工程院院士，上海东方明珠广播电视塔总设计师，主要从事高层住宅结构优化设计工作。

责任编辑：孙苏，李红