SOM | 超高层建筑 | 场地、结构与建筑

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SOM建筑设计事务所（Skidmore, Owings and Merrill）成立于1936年，是世界顶级设计事务所之一。SOM在建筑技术与设计品质方面颇有建树，在世界建筑领域有着非常大的贡献。公司一直站在世界建筑设计和建筑工程业的最前沿。本次讲座来自SOM公司的LEO CHOW先生和MARK SARKISIAN先生

LEO CHOW

AIA, Design Partner

MARK SARKISIAN

PE, SE, LEED®AP, Structural and Seismic Engineering Partner

建筑作为技术与艺术的交叉点，其建造工艺和结构技术支持能为建筑本身的具体实现和美感塑造提供极大的帮助。采用哪种结构形式、怎样实现建筑与结构的统一，这些都是建筑师在完成自己精巧构思的时候需要考虑的。在这之上，怎样将建筑的结构美感发挥到极致也是许多优秀建筑师所思考的方向。而高层建筑这种对结构要求极高的建筑形式也可以很好地展现建筑技术的动人一面，从理性出发，又易感性地展现结构美学。

在此次SOM公司所涉及的数个案例里，将展现结构如何辅助实现建筑、升华建筑，以给人不同的体验，以实现天马行空的建筑构想，以丰富建筑形态之美学。

回归设计原则，一个优秀的公司一般都有着自己所坚持的特点和设计方式。SOM公司主要强调了：以人为中心（human centric）、通过建筑改善场所和环境（transforming place）、独特的空间体验和身心（spatial highrise）、以及功能性整合设计（integrated design）；在这些原则的框架下，SOM公司的确在结构和设计整合的过程中，产生了大量有趣的设计方法，用别出心裁的建筑构造创造出前人所未有的建筑空间。

中国保利集团总部

在首个案例里，SOM在这座保利总部高层上就采用了与传统不同的办公模式，并奇思妙想地设计出了非常有意思的“灯笼”结构。

这座保利总部大厦将传统建筑形式转化，将建筑重组为传统办公部分、空中花园部分和灯笼博物馆。而灯笼结构无疑是这个建筑最有意思的空间，亦是整个结构最大的挑战。

在功能布置上，这座大楼削减立面，让日照充分进入（opening to daylight）；同时建筑折叠的形态，使得建筑都有好的朝向；花园式的办公方式，又与旧总部遥相呼应；灯笼的形态则与藏品展览的功能非常贴切。

而从结构上讲，灯笼部分的构造从蜘蛛网获得了灵感。通过拉索结构进行悬吊，利用索作为支撑。同时斜撑保持一致，让内力变化更易监测。通过测试，次要索的直径达到26mm。但整个悬挂灯笼结构体系仍存实现的可能。

为了达到这个设计目标，SOM提出了摇摆支座的构造方式。可以在地震时候伸长缩短，利用转动杠杆的原理来处理内力。这也用到了滑轮的概念，以调节两边的长度。

要实现这个一个有趣的结构，震动实验也必不可少。SOM之所以能够实现很多有趣的结构构造，与其具有创造力的力学实验室分不开。通过制作1:1的大模型来探讨结构可行性，也是SOM常见的方式之一。这也使得SOM能够在设计中有能力运用一些新颖的结构构造去实现看似难以完成的目标。

在这个设计里，I型框架，配以索网幕墙(cable-net glass wall)，使得内部空间整洁而轻盈。结构实验表明，22层高的玻璃中庭不可能只用两个常规的双方向索网实现。不过，如果这个90米高、60米宽的外表皮分成更小的个体，则有可能是实现这一复杂的结构。

与此同时，另一个有着两个大直径的平行绞索系统也被引入，它们以斜着的折叠线的形式悬挂着博物馆结构，而反之，博物馆结构也起到了让整个受力平衡、提供压力和所需的刚度的作用。

从结果看，这构造产生的通透的视野也保留了景观的观赏面。平台上可以观看、对望，有着极其开阔的开敞面。

而这座建筑的背面，为了塑造永久的感觉，采用了600mm的石材，在玻璃幕墙之外。远看比较密，近看却有很好的视野和有规律的排布。同时，白天夜晚更替，建筑立面又能呈现不同的变化，让办公楼像一个展品架，陈列着典雅。

保利地产总部（广州）

另一案例是保利地产的广州总部。这个案例里SOM尝试将江景引入内部庭院，使得每个高楼都有好的江景。而内部庭院也为建筑提供了丰富的公共空间，给使用者更加舒适的办公环境。

整体结构形体分成几层。结构图可以看到主要结构为混凝土，而立面只有斜撑处用了钢结构。

在这里SOM也对传统的办公结构进行了有趣的提升。以前核心筒都是很厚的墙，这里却用了轻的结构.这使得核心筒变成了通透空间，没有剪力墙挡住。

同时，考虑到这是一个高层，SOM还进行了风实验，利用了诸多的手法处理风对高层的影响，比如：立面开洞，顶上开孔，减少风荷载，节省材料。

而斜撑的使用，不仅仅是结构作用，放在南侧也减少太阳光直射，起到了遮阳构件的作用。减少能源消耗。

保利国际广场

另一个有趣的结构案例是SOM设计的保利国际广场。整体形态棱角分明，而近看又有着丰富的结构层次，充满了科幻感。

在MIR的效果图里，SOM设计师们坚持使用阴天作为场景，这样更贴近北京的天气。这种气候在效果图展现里，体现了污染的挑战。并且，正是这种强烈的室内外对比，更凸显室内空间环境的重要性。的确，寒冷时候给用户塑造好的空间，给建筑使用者提供更好的办公、居住体验。

这栋建筑的周边也是保利住宅，呈放射性网格，宛如河流里的鹅卵石。但是这一个在总图上看得鹅卵石在立面上又是丰富的折叠变化，有着强烈的对比变化。

建筑周边两个中庭，中间采用混凝土，四周采用钢管混凝土和钢结构，有利于荷载分配。同时斜撑的引入也使得高层结构更加完善。虽然整体呈现为圆柱形，但是以斜网格进行划分，更利于施工。化曲线为一个个平面，这个有理化的过程使得形态设计更好的与结构、建造进行结合。

而细节里，钢管里灌了混凝土增大强度。双层幕墙的引入，也提供了好的光照，产生热风效应。

斜撑和上一个案例一样，本身也是这样构件。大的斜撑作为支撑，小的杆件划分玻璃，最终产生了不同的层次构造变化对比。

这个建筑朝向机场，处于比较特殊的地理位置。所以建筑形态采用朝上朝下的网格，有效地避免光污染干扰。

这样一座高层，好的建造、结构措施也有利于控制成本。毕竟，这座建筑高度超过当时的建成大厦。应对超高层结构，必须找到高效的方法才能解决桁架问题，阻止两边变形，阻止柱子和核心筒的变形。

每一个节点也同时非常考究，经过专门的结构试验和加工，使得能够创造更有强度的结构体

将大量的支撑结构放在外围，可以使得内部更加通透，即使是对于大堂，都有着开敞的空间；可以让人走进去，属于开放的区域。

迪拜哈里发塔

实际上，超高层建筑往往地标性意义高于实用性，这也是不同国家，不同地区常常攀比最高楼的原因。一方面是经济繁荣的象征，也是政治性的标杆。不过，对于建筑而言，其本身结构面临着许多物理挑战。比如迪拜哈里发塔，其外形便是一项挑战，如何承受风荷载至关重要。

在这个设计里，SOM又一次别出心裁，采用了混凝土流线型柱子，一方面节省了用钢量，另一方面也实现了降低风荷载作用。

施工方便也意味着地标建筑更快地建成。本身超高层是一个机遇，可以吸引游客和艺术家，带动周边经济和城市发展，为周边带来改变。在刚刚施工的时候，哈里发塔旁边都是荒漠，但自从这座超高层建成之后，附近的城市以辐射状扩散出去越发繁华，欣欣向荣。

所以超高层的外观和性能如何平衡也是设计师们所深思的。既要有创造性，也得具备合理性。为了实现这样的标志性形态，结构的深度计算和创造性结构的思索则必不可少。

而应对超高层的各种挑战，相对而言，天津的CTF经济中心 Tianjin CTF Finance Centre则采用了流线型的外形以应对风荷载和结构的压力。

这样的建筑满足了物理结构条件，又能给人以轻盈、柔美的感受，或是如同穿梭的天空火箭，象征着冲刺突破，以成为这个片区的标志性焦点。

后话

SOM公司之所以能够应对如此多超高层的各项挑战，与其在结构、建筑协调的能力和突破创新息息相关。

针对建筑与结构如何更好的结合在一起，共同发挥出建筑应有的魅力，SOM总结了一些经验。

一是必须了解当地气候，外界的物理环境和危机是对于高层各项物理系数的影响因子。二是建筑师要学和工程师、建造方紧密合作，共同配合才能更好的实现创作、完善形态结构。三是要先做好视觉样板，要打造世界级施工品质，就要对自己的产品有着全方位的视觉审视。四是对于结构、材料进行实验和性能测试，搭建小比例的模型，或是甚至打造1:1的节点来验证结构的合理性和适应性。这样才能对于结构可行性有更深刻的论证

很多建筑公司实际上在设计之初是没有将结构纳入考虑范畴的，这在后期实现的过程中就会举步维艰，或是建筑只能停留在效果图之上。但是在整个构思物化的过程中，结构的考量非常重要，甚至做的出彩的结构构造本身就是一个展品，一个工程奇迹。

拿SOM来说，之所以能够设计出那么多形态各异却各有出彩的超高层，与其反复的结构实验和创新突破分不开。其自己的结构实验室往往能够创造出一些前所未有的构造方式，辞旧迎新，创造出前沿的结构思想，用精巧无比的构造去实现建筑。