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2016高层建筑空间构成模式研究

http://www.fang668.com 日期:12-02 22:15:10| 结构设计|人气:143

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  摘要: 近几十年来高层建筑在造型形式不断翻新、高度记录一再被打破的同时,其空间构成模式也发生了很大的变化。本文即是从建筑计划学的角度,对近些年来世界高层建筑空间构成模式的演变和发展趋向进行分析和探讨,并指出核的变化和中庭空间的介入,已引发了高层建筑空间构成模式的重大变革。

  关键词: 高层建筑 空间构成模式 核 中庭 底部空间

  高层建筑自出现以来已有 100 多年的历史,而随着经济的发展、技术的进步和人们观念的改变,高层建筑在本世纪未,又迎来了新一轮的建设热潮。近一、二十年高层建筑在造型形式不断翻新,高度记录一再被打破的同时,其空间构成模式也发生了很大的变化,并致使高层建筑的设计理念也发生了重大的变革。当然,建筑空间构成模式的变化并非一日之功,是需要有一个演变过程的,而且在相当长的一段时间内,还会多种模式共存。所以,我们在回顾总结近一个时期世界高层建筑发展状况的基础上,仅对高层建筑空间构成模式的发展趋势及其作用进行剖析,以求就教于各位读者。

  一、内核的形成

  高层建筑与其它建筑之间的最大区别,就在于它有一个垂直交通和管道设备集中在一起的、在结构体系中又起着重要作用的“核” ( Core )。而这个“核”也恰恰在形态构成上举足轻重,决定着高层建筑的空间构成模式。

  上个世纪未,在高层建筑的建设刚刚开始的时候,由于人们对结构体系认识的局限(当时最先进的结构体系是钢框架结构),设备设计经验的不足,以及建筑功能需求的单一等客观原因,使得早期的高层建筑设计并没有形成“核”的概念。垂直交通、设备空间和结构体系带有明显的随意性和分散性,均按各自具体的要求分别布置。

  进入本世纪,随着高层建筑建设的发展、高度的增加和技术的进步,在高层建筑的设计过程中,逐渐演化出了中央核心筒式的“内核”空间构成模式,这是各专业共同探索优化设计的结果。在建筑处理上,为了争取尽量宽敞的使用空间,希望将电梯、楼梯、设备用房及卫生间、茶炉间等服务用房向平面的中央集中,使功能空间占据最佳的采光位置,力求视线良好、交通便捷。在结构方面,随着筒体结构概念的出现、高度的增加,也希望能有一个刚度更强的筒来承受剪力和抗扭,而这些恰好与建筑师的要求不谋而合。在建筑的中央部分,有意识地利用那些功能较为固定的服务用房的围护结构,形成中央核心筒,而筒体处于几何位置中心,还可以使建筑的质量重心、刚度中心和型体核心三心重合,更加有利于结构受力和抗震。

  这种“内核”空间构成模式,经过长期的实践检验,以其结构合理、使用方便和造价相对低廉的优势,很快便成为高层建筑中最为流行的空间布局形式。当然,除了中央核心筒式的“内核”布置方式之外,高层建筑还有其它的布局方式,如“外核式布局”和“多核式布局”等等。尽管中央核心筒式布局的筒体周围的房间需要人工采光和机械通风,总会多少给人带来不适感,但是直至本世纪 80 年代以前,“内核”式的布局形式一直占据着主导地位。“内核”式的布局形式及其变种不仅在数量上占有绝对优势,而且,大多数著名的高层建筑也都采用这种形式。如 30 年代建成的美国纽约的“帝国大厦”( Empire State Building , 1931 ), 50 年代建成的“西格拉姆大厦”( Seagram Building , 1958 ), 70 年代建成的芝加哥“汉考克大厦”( John Hancock Center , 1970 )和纽约“世界贸易中心”( World Trade Center , 1973 ),以及日本的“阳光大厦”( Sumshine 60 , 1978 )等等。就是在今天,世界上最高的几座高层建筑,马来西亚的“石油大厦”( Petronas Towers , 1998 )、上海的“金茂大厦”( JinMao Building , 1998 )和香港的“中环广场大厦”( Central Plaza , 1992 )等等,也仍然采用的是这种“内核”式的空间构成模式。

  二、核的分散与分离

  然而,随着时代的发展、技术的进步,人们对建筑需求的变化和设计侧重点的不同,以中央核心筒为主流的高层建筑“内核”空间构成模式开始受到了挑战。

  第一次变革主要还是出于造型上的需要和建筑设计理念的变化,如 70 年代前后出现的“双核”构成模式。双侧外核心筒的布局,不仅有利于避难疏散,而且也使高层建筑的外观造型产生了巨大的变化。贝聿铭设计的新加坡“华侨银行中心”( Oversea Chinese Banking Center , 1976 )和日建设计设计的日本“ IBM 本社大楼”( IBM Head office Building, 1972 )等等就是当年风行一时的双侧外核设计手法的代表。

  第二次变革最先对核心筒提出革命性建议的是设备专业,他们认为随着建筑设备的日趋增多和越来越复杂,如果把设备用房和管道井从核心筒中分离出来,可能会更有利于管理和维修。而 80 年代以后,智能化建筑的普及和电信设施的不断增加,导致了在高层建筑中大量应用计算机和电信通讯设备,甚至许多建筑在竣工之后,仍然频繁地改造布线系统和增添新设备。智能化办公楼中的光缆与电脑网络管道井、配线箱以及中继装置等,每层都必须设置三处以上才算合理。这样,建筑上为了满足机电设备经常变动的需要,便开始将“核”分散化,分置多处设备用房和管道井,以便于局部更改。

  对于结构专业来说,加强建筑周边的刚度也会有效地抵抗地震对高层建筑的破坏,所以如果将垂直交通和设备用房等分散地布置在周边,则无疑也会对结构抗震有利。同时,这种分散的多个外核的空间构成模式,也正好适用于新兴的巨型框架结构( Super Frame ),使这种结构体系中的巨型支撑柱具有了使用功能。其最典型的实例就是丹下健三设计的日本“东京都新都厅”( New Tokyo City Hall , 1991 )。

  而从建筑设计的角度来看,核的移动、垂直交通、服务性房间和管道井分散到建筑的周边,对于高层建筑的空间构成模式和立面造型上的变化也是极具革命性的。它不但适应了其它专业的需求,而且还有利于避难疏散,创造更大的使用空间和使高层建筑的底部获得解放。这种空间构成模式所具有的灵活性和先进性,很快便被推崇技术表现的欧洲建筑师们所发现,并创造性地应用在他们的作品之中。罗杰斯( R. Rogers )设计的英国“伦敦劳埃德大厦”( Llogd ′ s of London , 1986 )、 88 木街办公楼( 88 Wood Street , London EC 2 , 1999 )和福斯特( N. Foster )设计的“香港汇丰银行”( New Headguarters for the Hongkong Bank , 1986 )等等即是分散式核心筒的杰作,它们从内部的空间构成到外部立面,均与中央核心筒式的高层建筑大相经庭。

  此处,在规模较小的高层建筑中,近年来还出现一种核与主要使用空间分离化的现象,垂直交通、服务性用房和设备管道井均分别独立,与建筑主体分开。主要使用空间更加完整,四面对外,核与主要使用空间之间以连廊相接。从结构的角度来看,核的刚度较大,而主体较柔,两部分各自分别工作,既受力合理又相对经济。当然,连接部分的设计是这类高层建筑设计的关键所在,不过这种设计方式给建筑外观带来的变化,已引起了建筑师们的观注,并很快在欧洲和日本流行起来。德国的汉诺威建筑博览会管理办公楼( Verwaltungsgebaude der Deutschen Messe AG, 2000 )、埃森 RWE 公司办公楼( RWE AG Corporate Headguarters, 1996 ),以及日本东京的东急南大井大楼( Toku Minami—01 Building, 1994 )和大阪的凯恩斯本部办公楼( Keyence Corporation Head Office & LAB, 1994 )就是核与主体相分离的极有特色的建筑实列。

  核的分散和分离还可以使楼梯间、卫生间等直接对外自然采光通风,既节约能源,又省去消防所需的加压送风设备,更符合低能耗,可循环的现代设计原则。因此,近几年强调生态、节能的高层建筑多采用这种布局方式。马来西亚建筑师杨经文设计的高层建筑,不但楼梯、卫生间等全部对外,而且电梯筒壁还被刻意用来遮挡日晒,可谓“分散外核空间构成模式的生态设计方式”。“吉隆坡广场大厦”( Plaza Atrium , 1986 )及其最新设计的“新加坡展览大厦”( Exhibition Tower , 1999 )就都反映出这一设计特征。而另一位欧洲的建筑师赫尔佐格( T. Hetzag )设计的前述之德国汉诺威建筑博览会管理办公楼,也以其生态观念赢得了众口称赞。

  三、中庭空间的出现

  最早将中庭引进高层建筑的是美国建筑师波特曼( J. Portman )。出于商业上的需要,他在 70 年代前后设计建造的几座高层旅馆——旧金山的“海特摄政饭店”( Hyatt Regency Hotel ,1974 )等建筑中都加入了一个十分华丽、气氛热烈的大中庭。这种中庭既起着统合空间流线的作用,又是人们休闲交往的场所,中庭中还设置喷泉叠水、种植各种植物,可创造出一种激动人心的欢快氛围。所以它一出现便深受人们的喜爱,并很快风靡全球。

  80 年代以后,中庭空间开始应用于高层办公建筑。受高层旅馆的影响,一些办公大楼为了追求气派和空间变化,便在入口处附设一个中庭,如芝加哥的“第一国家广场 3 号大厦”( Three First National Plaza , 1981 , SOM )、体斯敦的“共和银行中心大厦”( Nations Bank Center , 1984 , J. Burgee and P. Johnson )等等。而随着人们环境观念的增强,以及各国政府对由于在办公楼内长时间从事 VDT 操作,所引发的情绪紧张,视觉疲劳和心理上的孤独感等“办公室综合症”的关注,高层办公建筑内部空间的设计也越来越为人们所重视。提供自然化的休息空间和改善封闭的室内环境,成为高层办公楼设计必须解决的重要问题。于是,在高层办公建筑中插入一个或在不同区域插入数个封闭或开敞的中庭的设计手法开始出现。日本日建设计设计的“伊藤忠商事东京本社大楼”( Tokyo C.ITOH Building , 1981 )和“新宿 NS 大楼( Shinjuku NS Building , 1982 ),以及 SOM 设计的沙特阿拉伯”国际商业银行“( National Commercial Bank , 1983 )、海蒙特 ·扬( H .Jahn)设计的芝加哥”伊利诺州中心“(State of Illinois Center,1985)、福斯特设计的”香港汇丰银行“(New Headguarters for the Hongkong Bank,1986)和东京的”世纪塔“(Century Tower,1991)等等,便是将中庭置于建筑之中,以取代中央核心筒的实例。

  实际上,核心筒的分散和分离,中庭空间的介入,已使高层建筑的空间构成模式彻底发生了变化。新一代的高层建筑空间组织更为灵活多样,由于空间设计的侧重点已由追求经济效率向营造宽松舒适的生活环境转变,所以许多新建的高层建筑都以“景观空间”的概念,将共享空间与功能空间相结合,把核分散向四周,垂直交通采用玻璃电梯,直接采光,给人们以开敞明亮、将动线视觉化的空间感受。空间构成模式也由封闭的“积层式”,变为上下贯通的“动态流动空间”。

  1994年建成的日本东京“文京区市民中心”(Bunkyo Civic Center),就在通常布置“内核”的位置设计了一个与建筑通高的“光庭”。该建筑将办公部分分作南北两处,以通道相连,设备管道井分散在塔楼的东西两侧,主要客用垂直交通工具电梯,则全部采用了透明的玻璃景观电梯,并布置在光庭之中,使垂座电梯的人可以与环境对话,看到办公室和休息空间走廊中的情景。彻底改变了以往高层办公楼内那种昏暗的又长又窄的通道和封闭的电梯给人们带来的压抑感,使人流动线可视化,增加了空间情趣。在日本,类似的新一代办公大楼还有1995年建成的“中野坂上计划” (Nakano—Sakaue Redevelopment Project)。

  中庭空间的介入还使得楼层间的自然通风换气成为可能,福斯特设计的德国“法兰克 福商业银行大楼”( Commerzbank Headguarters , 1997)就是这方面最为人们津津乐道的实例。该建筑的平面呈三角形,核分散布置在三个角上,中间是通高的中庭,周边的办公空间每隔4层还设有环绕着中庭螺旋上升的空中庭园。中庭和空中庭园既有通风采光的作用,又为建筑内部创造了丰富的景观,给每一个角落都带来了绿色和阳光。大楼内的办公室都有可以开启的窗户,气流从窗户及空中庭园进入,在中庭形成对流自然通风,明显地减轻了环境负荷,因此而被人们称作是“世界上第一座生态型超高层建筑”。其实,利用中庭节能的高层建筑并不止“法兰克福商业银行”一座,前述之“文京市民中心”、“新宿NS大楼”和“NTT幕张大楼”(NTT Makuhari Building)等等,均是利用中庭节能的典范,据称它们可比同时期兴建的普通高层办公楼节约能耗近40%.

  四、底部空间的变化

  早期的高层建筑多直接面对街道,从街道进入门厅,再由门厅进入电梯厅,垂座电梯至各楼层,这是高层建筑中最为普遍的空间流线组织方式。建筑空间与城市空间之间缺乏过渡,没有“中间领域”的概念,在人流集散的高峰期,对城市交通环境的影响也较大。尽管许多高层建筑都在门厅的艺术处理上颇费心机,设计得非常富丽壮观,但是由于空间组织方面的缺陷,门厅内往往留不住人,形不成公共活动空间,而入口处也常出现人流拥塞的现象。

  70 年代以后高层建筑的设计开始重视底部空间与城市环境的关系,伴随着多种商业服务性功能的渗入,许多高层建筑都以扩大底部公共活动空间、形成入口广场和将底部架空把城市空间引入建筑内部的设计方法,来处理建筑空间与城市空间的过渡关系。其中最有代表性的实例是美国纽约的“城市公司中心大厦”( Citicorp Center , 1977 )。该建筑由 4 根巨柱支撑,底部架空 7 层,下沉式的广场伸入到建筑内部与共享大厅相通,使城市空间和建筑空间有机地交织在一起。而反过来,该建筑底部的公共空间对城市环境整备,也起到了积极的作用。

  为了解决人流集散和城市交通与建筑内部交通相衔接的问题,现在的高层建筑常常采用多个出入口和立体化组织交通流线的方法。通过首层、地下层和地上的架空廊道与不同层面的城市交通网络相连接,以达到通畅便捷和步行、车行的互不干扰,美国、加拿大、香港、日本等地的很多高层建筑的交通组织都是如此。总而言之,当今高层建筑的底部空间设计,已从单纯考虑建筑与周围环境之间的关系,发展到进行整体的城市空间设计,其交通组织和公共活动领域的创造也日趋立体化、开放化。

  自本世纪 40 年代初,世界上第一个一体化设计建设的美国洛克菲勒中心( The Rockefeller Center )高层建筑群建成以来,综合性多功能的高层大楼便深受人们的欢迎,随着近年来高层建筑的建设与城市开发的结合越来越为人们所重视,超大规模的数幢高层建筑一体化建设的综合项目便再度悄然兴起。这类高层建筑设计的最大特色,就是以一个公共活动中心将高层大楼的底部连结成一个整体。公共活动中心多为一个巨大的中庭或室内步行商业街,它既是人们购物、休闲、交往的场所,又有组织内部空间流线、连接各栋建筑的作用。同时,它还是建筑空间与城市空间的结合部,是机动车、轨道交通和步行系统与建筑多层次多重衔接的结点。美国纽约的“世界金融中心”( World Financial Center , 1985 )和日本的“横滨皇后广场”( Queen ′ s Sguare , 1997 )即是这种超大规模综合开发项目的范例。

  “横滨皇后广场”以一条长达 300m 的立体化步行商业街将 3 幢高层办公大楼、 1 幢高层旅馆、 1 幢大型百货商店和 1 幢音乐城连成一体。商业街的一侧还设有一个地下 3 层、地上 5 层的规模巨大的中庭,新建的地铁车站也与中庭相通,自然光线可直接照射到地下,一改地铁车站封闭阴暗的感受,而给人以立体都市的印象。这种按整个街区统畴考虑交通组织和公共活动空间的设计方法,更进一步将城市公共空间“室内化”、“集约化”和“立体化”,空间设计的重点也由建筑的外部转向内部,并致使高层建筑群的使用空间服务于城市,预示了今后高层建筑设计的一种新的发展趋向。

  五、结语

  近十余年来我国的高层建筑建设可谓突飞猛进,其建设速度和建造数量在世界建筑史上都是少有的。但是,从设计质量方面来看却不容乐观,多数设计追赶流行时尚,玻璃幕墙、铝合金遮阳、尖顶、帽沿等 KPF 的设计手法随处可见,设计人员和业主也似乎都把主要精力放在了外观和顶部的造型,却很少注意内部空间的构成方式,以及使用者对于空间的感受。实际上不只是高层建筑,重视外观而忽视空间创造,已是建筑设计界的通病,国内目前设计的高层建筑就鲜有在空间构成上有所突破的作品。这一方面是由于设计人员对建筑空间的体验较少,设计时多以图书资料中的照片做参考。另一方面也说明了我国建筑理论研究方面存在着明显的不足。我国的理论研究多偏重于介绍国外的思潮流派,或是探讨文化、艺术、美学等与外在形式相关的东西,而对于功能组织和空间构成模式的研究却较少有人问津。然而,当今的建筑学早已超越了工程和艺术范畴,需要我们从更多方面对其进行的研究。本文即尝试着从建筑计划学的角度,对高层建筑的空间构成模式的演变和发展趋向进行探讨,以期对我们的设计有所帮助,并希望能够引起理论界对此类研究的重视。

2016高层建筑空间构成模式研究
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