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1、建筑造型、空间与结构体系-以上海中心大厦为例,上海新地标,中国绿色建筑体系认证,美国绿色建筑体系认证,世界最高绿色建筑,幕墙设计、安装难度世界之最,世界最大体积民用建筑底板浇筑,中国第一高楼,我国安装最高的能源中心,软土基上建造的85万吨单体,该项目位于陆家嘴核心区Z32地块，东泰路、银城南路、花园石桥路交界处，地块东邻上海环球金融中心，北面为金茂大厦。场地四周高楼林立，是众多跨国企业、上市公司及金融机构驻地。早在20年前，上海规划了在金融贸易区建设三栋标志性建筑。上海中心为最后一块“拼图”。,区位环境分析：,项目建成后需展现浦东改革开放成果和陆家嘴金融贸易区的时代风貌。,建成后的“上海中心”
2、将与金茂大厦、环球金融中心等组成和谐的超高层建筑群。,作为陆家嘴“三驾马车”中最重要的一驾，上海中心大厦必须与现有的两座大厦形成互补。,对所建“上海中心”的要求：,高大且造型时尚,与环球、金融相搭,2006年上海市政府启动全球方案征集计划，项目立项之后，由全国知名建筑专家组成的评审团体将在全球征集的19个方案中初步筛选出9个初选方案，此后再从9个方案中选出4个，最终圈定两个方案作为最终实施候选方案。最后一次招标，两个设计方案获得入围资格，分别为英国福斯特建筑事务所“尖顶型”方案以及美国Gensler建筑设计事务所的“龙型”方案及。,尖顶型方案，由英国设计，大厦在交错的钢筋掩映下，犹如一只摩登“
3、竹笋”破土新生。尖顶型呈笋型结构，下部宽阔，由三点支撑，到最高处变成一个尖顶。尖顶型方案外观新颖漂亮，不过，整个建筑只依赖3个支撑点承载，对施工将是个考验。,美国Gensler建筑设计事务所的“龙型”方案外观像一条盘旋上升的龙，“龙尾”顶部上翘，又如同一支倒放着的祥云火炬。上海中心的横截面类似一个三角形，以顺时针方向向上旋转并一直延伸到顶端，而顶端是开放式顶棚的设计。,作为一幢综合性超高层建筑，上海中心大厦以办公为主，其他业态有会展、酒店、观光娱乐、商业等。大厦分为5大功能区域，包括大众商业娱乐区域，低、中、高、办公区域，企业会馆区域，精品酒店区域和顶部功能体验空间。其中“世界之巅”即是功能体
4、验区，有城市展示观看台，娱乐，VIP小型酒吧、餐饮、观光会晤等功能。另外，在本项目的裙房中还设有容纳1200人的多功能活动中心。,主要功能:,大厦造型来源-中国传统的图案-龙,两个立方体的旋转,内圆外方,内圆外三角,外皮做成旋转收缩上升的样式，让大楼更加具有动感。将尖角改为圆弧状，以减小风压的影响。圆润的角度能包容硬朗的环球和金茂。而最终玻璃的消耗仅增加18%。,建筑体量生成：,由三段圆弧构成曲边三角形（其中一边切角）作为上海中心外围几何的基本构形，旋转上升并均匀缩小，演进为一个平滑光顺的非线性扭曲面，形成了大厦独特的立面造型。,各区域平面轮廓：,这种圆润三角形的结构，在照顾造型的前提下，极大
5、的减少了建筑物的表面积，从而减少了与外界的能量交换和能量损失，是一种十分有效的手段。,Zone3:5643,Zone1:6432,Zone5:4750,Zone7:2056,Zone9:2110,相对于金茂大厦、环球金融中心 的近似正方形的平面布局，这样的布局少了视线和光线死角，不仅可以让办公人员能在更多的角度欣赏大厦周围的美景，而且在冬季阳光可以更多的进入建筑内部，减少了建筑的能耗。,上海中心大厦结构地下5层 地上121层总建筑面积为 574058m2地上总建筑面积为 410139m2建筑总高度 632m,上海中心大厦建筑大楼集商业 办公 酒店 观光于一体是一座综合性超高摩天大楼,2-7区：
6、办公区,两层高的设备层,空调设备电力设备逃生区域电梯设备维修保养设备,世界超高层建筑比较：,裙房商业区透视图:,商务休闲层中庭功能排布，中庭悬挑近14米。,平面功能分区：,上海中心大厦为钢筋混凝土和钢结构组合而成的混合结构体系，竖向结构包括核心筒和巨型柱，水平结构包括楼层钢梁、楼面桁架、带状桁架、伸臂桁架和组合楼板。,结构体系：,钢筋混凝土核心筒,巨型柱,环带桁架,伸臂桁架,核心筒,核心筒+巨柱,核心筒+巨柱+伸臂桁架,核心筒+巨柱+伸臂桁架+环带桁架,本工程核心筒在立面上共分为9个区域，墙体厚度随高度上升而递减，其厚度从1200mm变化至500mm。其中在4区、5区避难及设备层墙厚发生突变。
7、核心筒截面在1区至4区呈正方形九宫格筒体。到第5区后，四个角部的墙体开始向两边收缩，形成切角方形布置。至第7区时，原有的九宫格变为十字型五宫格筒体。,1-4区方形布置,5-6区切角方形布置,7-8区十字形布置,巨型柱构造分析:,上海中心钢管混凝土巨柱构造,巨型柱断面示意图,巨型框架柱由8根钢骨混凝土主柱、4根次柱。主柱截面尺寸最大为3.7X5.3米。,主巨柱设于核心筒内隔墙对应位置，通过伸臂桁架协同抗侧力，可获得相对较大的力臂。,次巨柱主要作用是减小环带桁架跨度，故不设伸臂桁架与核心筒连接，避免伸臂与核心筒角部连接构造的困难。,1-5区：8根主柱+4根次柱,6-8区：8根主柱,在外框柱与核心筒
8、之间设置伸臂桁架的主要目的是减少结构侧移。对于框架核心筒结构，设置伸臂桁架后侧移显著减少。,外伸臂桁架位于第2、4、5、6、7、8区。,为什么1、3区没有设置外伸臂桁架？研究表明，伸臂桁架数量与减小侧移并不成正比。高层结构设计中，伸臂桁架的位置及数量应做敏感性分析。,外伸臂桁架贯穿核心筒腹墙,真正的“绿色”摩天楼：,上海中心大厦采用了多项最新的绿色环保技术，工程将严格按照国家绿色建筑三星认证和美国LEED绿色建筑认证的标准和要求进行建造，将是一座真正的“绿色”摩天楼，同时也是世界上首座同时通过两大体系认证的摩天大楼。是极具全球影响力“绿色”地标。,同等面积的不同形状平面围合的建筑物的表面积变化
9、。这种圆润三角形的结构，在照顾造型的前提下，极大的减少了建筑物的表面积，从而减少了与外界的能量交换和能量损失，是一种十分有效的手段。,造型设计对节能的影响：,上海中心大厦戏称为“热水瓶”。双层幕墙像热水瓶一样，之间的空腔成为一个温度缓冲区，避免室内直接和外界进行热交换，起到冬暖夏凉的作用，采暖和制冷的能耗比单层幕墙降低50%左右。,结构示意图,内层幕墙,外层幕墙支撑体系,外层幕墙,整栋建筑,幕墙系统：,外幕墙系统采用双银LOW-E玻璃，通过热反射达到保温功能；幕墙设计了特制的彩釉，可以有效阻挡夏天的强烈阳光，抑制光污染上海中心大厦外层幕墙逐层收窄，赋予了大楼优雅的锥度造型。而幕墙上的一条V型沟
10、槽则是用来突出大楼的螺旋造型。,内层幕墙,外层幕墙,中庭,双层玻璃幕墙效果图,吊杆,水平支撑,轮辐支撑,幕墙支撑体系：,幕墙通过自身的震动消耗外力作用。实际中幕墙即能受到拉力，也能受到压力。滑移支座要确保不能被卡住，如果支座卡住，幕墙会被压爆。,14万平方米柔性幕墙，共19317块，要求能够抵御13级台风，难度系数在幕墙界堪称世界之最。,为确保在任何情况下都不会下“玻璃雨”，“上海中心”外幕墙玻璃设置了双重防护。第一道防护是使用自爆率接近于零的超白玻璃。第二道是在玻璃中加特种结构性胶，这种胶承载力更大、耐久性更强，即使玻璃在剧烈的锤击试验下慢慢破裂，所有碎片也能牢牢附着在胶片上。,设计师创新性
11、地通过对双层幕墙体系进行分区及让外幕墙呈缓慢旋转的形态，在内外墙体之间大胆创造了24个“空中花园”，不仅为在超高建筑中工作与生活的人们带来一种全新的体验，而且通过分布于“空中花园”的商店及餐厅，降低了楼内人群下到地面的交通需求，从而降低能耗。,这个巨大的空间没有一点钢筋水泥结构。钢结构臂架从内幕墙板块中穿出。,上海中心大厦高空屋顶上，平均风速估计可达到每秒8至10米，非常适合利用来风力发电。屋顶的外幕墙上安装风力发电机，产生的电力，供屋顶、观光层中的设备使用。这不仅将为大厦提供绿色能源，“空中风电场”有望成为浦东超高层建筑观光的新热点。,大厦的塔冠有一个巨大的雨水收集槽，将雨水收集储存在蓄水池
12、里，处理后作为大楼的中水使用，一年可以节省300个标准游泳池的水量。,变风量空调系统是利用改变进入空调区域的送风量来满足负荷变化的一种空调系统，与定风量系统相比最大的优点在于节能。减少空调风机运行能耗，空调风机的电力消耗全年平均可降低50%以上。利用室外新风作为冷源，降低制冷系统的运行能耗。,大楼在运营过程中，酒店、办公等会产生大量的热空气，特别是上海中心大厦有24 个直接对外营业的大空间的空中花园，在夏季会集聚温度较高的热空气 因此，热回收利用技术就是将这部分的热空气进行回收，采用热泵型热水加热器，为酒店提供生产生活热水。上海中心大厦设计成空气水热泵系统，采用带ECM电机的风机盘管机组。,上
13、海中心大厦引入健康监控系统，为安全保驾护航：该系统部署在20各个楼层上，最低地下五层，最高地上124层。大厦的沉降随着建设高度的增长而加大，最大达到45mm。系统可以检测风速、地震、倾斜度等，检测到大厦在各种情况下（地震、台风等）是否安全。,通过上述多项绿色建筑技术的实施，从理论上计算，上海中心大厦每年可以节约能源成本 1930 万元人民币，成本节约率可以达到25%左右。其中，中央机组占36%，空调通风系统占33%，灯光控制占24%，外围护系统占7%，节能成果相当可观。,三幢摩天大楼分别象征着中国的过去、现在和未来，金茂大厦代表着中国从过去奔向新世纪，整体钢结构的设计从中国古代宝塔层层叠叠的形式和向空中逐渐收缩的特征获得灵感。环球金融中心代表中国向世界开放、引进外资的当代，属于一种非常经典的现代建筑简约风格。上海中心则面向未来，以中国永恒的未来为愿景。,
