生态·生活·文化：超高层建筑形体与幕墙设计——以中海成都天府新区超高层项目为例

文／宋良聃、蔡蜀雅、胡松、李明 中国建筑西南设计研究院有限公司 四川成都 610000

引言：

超高层建筑因其巨大的规模与尺度，使其往往作为一个地区的标志性符号而存在，其创作呈现出多元化发展的趋势，包括展示城市文化、发挥地域特色、营造生态建筑环境等[1]。从而创造出对城市空间以及每个生活在城市中的居民的生态性、生活性以及文化性价值。

1.设计实践综述

1.1 超高层建筑形体设计趋势演变

我国超高层建筑的发展开始于二十世纪80年代，主要集中在大中城市，在其城中心区高速建设的背景下，超高层建筑也相应的迅速发展[2]。其中，超高层建筑形体设计是其设计的关键之一，超高层建筑型体是指建筑的整体外形，轮廓，比例和尺寸。

1.2 超高层建筑幕墙设计趋势演变

玻璃幕墙伴随现代主义的蓬勃发展，在我国作为超高层建筑的外围护结构应用于建筑设计并迅速推广开来。超高层建筑已逐渐成为城市中心人类生活与工作的重要载体，其巨大规模影响了外部环境的生态平衡也改变了原有的微气候条件，使得其生态化设计尤为紧迫[3]。

2.设计项目解析

2.1 项目概况

中海成都天府新区超高层项目是国内目前中西部在建最高摩天大厦，建成高度将达到489 米，成为成都第一高楼、天府新区新地标。项目位于成都市天府新区兴隆街道厦门路西侧，夔州大道东侧，兴康一街南侧。

2.2 项目形体设计解读

2.2.1 项目体型设计理念

项目位于成都天府新区中央商务区的核心区域，是天府新区景观轴线“望山廊”的重要节点，其采用了“山路旅程”的设计理念，建筑形体上通过退台式的处理模拟山峰的状态，使用体验上通过空中花园设置不同种类植被模拟随海拔升高植物种类变化的效果（见图1）。其独特的建筑造型为天府新区中央商务区的城市风貌强化了现代与绿色的基调，契合了“公园城市”的城市核心价值观。通过对场地内不同高度塔楼的景观和流线设计，创造“山的旅程”路径，串联城市空间的公共开放活动场地和城市绿地，使得城市空间和绿带具有统一和延续性。（见图2）

图1 山的设计理念

图2 绿带延续理念

2.2.2 项目体型设计生成基本逻辑与控制方法

（1）生成基本逻辑

项目采用下大上小，四个立面从底到顶斜向收小的整体体型。整个建筑外立面的轮廓通过体型轮廓控制面来进行控制，整个建筑各楼层被包络在体型轮廓控制面之中。各个楼层外立面幕墙为竖向垂直，由各个楼层标高与体型轮廓面相交得到的平面向下延伸形成。（见图3）

图3 形体生成逻辑

（2）体型与结构关系

项目体型与结构关系密切。体型上，控制面的斜率统一为4/450，形成初步塔式形体，再在结合大堂、空中大堂等特殊楼层进行退台处理，塔冠进行层层跌落的造型，最终形成完整的体型控制面。巨柱则在建筑体型控制面的基础上，根据体型的斜率、退台位置、结构合理性等综合因素确定巨柱的布置；环带桁架、伸臂桁架、重力柱的设置，则主要考虑结构合理性和建筑功能的使用，复核与体型控制面有无冲突。（见图4）

图4 复核形体与结构

2.3 项目幕墙设计解读

2.3.1 幕墙设计概况

外立面幕墙百叶的排列参考了斐波那契数列的排序，做成几个固定的序列，组合在一起（见图5）。并从色彩、材质、窗墙比、屋顶几个重要要素来控制整体建筑的形态。并针对性进行现场样板示意，内容主要包括普适性统一节点、材料（包括外立面标准节点、典型节点、玻璃材质、框料色彩材质、栏杆材质、门窗材质等）。（见图6）

图5 幕墙百叶排列的斐波那契数列原则

图6 现场样板搭建

2.3.2 幕墙设计解读

（1）幕墙设计生活性解读

项目根据山的旅程设计概念所形成的建筑造型，可将塔楼理解成五部分有机组合而成，包括首层办公大堂、典型办公层、通高大堂层、设备层、塔冠文旅观光层（见图7）。项目对五个部分进行针对性的幕墙设计，包括幕墙形式、分割尺寸、玻璃规格等以此满足不同的功能需求，体现了设计从使用者需求出发的生活性特征（见图8）。

图7 塔楼竖向划分

图8 不同类型幕墙图纸 （注：图表均来源于本项目）

（2）幕墙设计生态型解读

将通风、节能、维护等其它专业与幕墙集成设计，体现了设计的生态性特征。

①通风设计的生态体现

设计根据室外风场情况，将幕墙与通风进行协同设计研究，包括冬夏两季室外风场研究，室内通风研究。并考虑到烟囱效应的问题，经烟囱效应顾问模拟，确定玻璃幕墙不设开启窗扇，并使用高质量，密封好的幕墙以确保气密封性。

②节能设计的生态性体现

设计对建筑进行节能优化，通过建立合理、准确的能耗分析模型，反复调整相关参数，综合对比分析，以得到最佳且可行的节能效果。最终确定幕墙类型，包括铝板幕墙，采用厚度不小于40mm 的铝箔覆面岩棉保温；玻璃幕墙，采用断热桥铝合金双银LOW-E 中空玻璃（6 双银Low-E+12 氩气+6 透明），太阳得热系数 SHGC 为0.27，可见光透射比不低于0.40。

③幕墙清洁维护设计的生态性体现

玻璃幕墙清洁维护主要靠擦窗机工作平台将工作人员、器械和材料安全、可靠的投放到指定位置进行相关操作，而整个系统运行对幕墙设计所提出的技术支持，则是给工作平台的稳定性和安全性提供保障。

④幕墙与烟囱效应探讨

由于建筑物的高度以及中国成都寒冷的冬季气候，预计成都天府新区超高层大厦的烟囱效应情况将非常严重。全年的室外温度范围将导致正向（寒冷天气）和反向（炎热天气）烟囱效应。但是，夏季烟囱效应的驱动力会比较弱，不太可能引起烟囱效应相关的问题。

⑤消防设计探讨

针对超高层玻璃幕墙火灾特点，注重防火封堵、防火区域划分及防火材料的使用，不同部位采用相应的防火技术措施。其中，各楼层层间防火封堵，采取楼板上、下层开口之间设置总高度不小于1.5m 的1h 不燃性实体墙作为层间防火措施，且在结构楼板上的高度不小于0.6m。

（3）幕墙设计的文化性解读

在整体造型上体现山的形象，在光彩设计上通过照明效果充分展示地域特色，体现了设计的文化性特征。项目的建筑外观照明的设计目标为照明效果充分体现文化自信，地域特色；平时模式照明语言简洁干练，根据建筑形态来设计照明效果，符合建筑气质。

结语：

本项目建筑主体变形量较大，要承受更大的风力、地震力和温度变影响，结构也会产生更大的竖向变形，这些因素导致幕墙需承受复杂的受力和构件位移。首选采用单元式幕墙体系，以适应较大的变形要求、保证幕墙的原始性能、高平整度效果。