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        邵韋平:新時代背景下建筑的技術與方法

        人物邵韋平

        05-23

        2020

        邵韋平

        北京市建筑設計研究院有限公司總建筑師

        方案創作工作室主任

        教授級高級工程師

        全國工程勘察設計大師

        國家一級注冊建筑師

        中國建筑學會注冊建筑師分會主任委員

        清華大學兼職導師



        01  新時代背景

              新中國在過去70年中取得巨大的進步。中國的經濟總量排名世界第二,幾億人擺脫貧困,中國的城市化率超過50%。中國城市建設成就舉世矚目。


              從社會層面看,人類社會也出現了重大的轉變——新的技術革命給我們整個生活帶來很多新的變化,特別是數字技術的成就,使得我們今天的生活和以往完全不一樣。互聯網、手機等無線通訊讓我們的生活更加便捷,交流更加順暢。


              在這種條件下,我們也創造了很多優秀的建筑作品,比如北京當代十大建筑(第四屆),這里面很多建筑都代表了時代建筑的最高水平。


        北京當代十大建筑



        02  建筑學面臨的問題

              雖然我們的城市有很多令人自豪的建筑成就,建筑文化也異常繁榮,但高質量的建筑作品還是少數,高品質的城市環境所占比例還十分有限。我們的城市存在 “千城一面,千篇一律”的尷尬局面。


              產生這種情況的原因是可能是多方面的,除去非技術因素,表現在建筑技術、方法與時代需要脫節。一方面是設計與建造、創意與實現、策劃與運維等多方面的不協調;另一方面是快餐式的設計建造、菜單式的技術選擇,使大量建筑都停留在一些簡單概念上。


              此外,還存在一些問題。我們已經不缺少科技的建造,而是缺少讓建造技術轉變成建筑文化的設計方法,缺少有想象力的建構邏輯的美學表達,導致大部分建筑品質不高。


              因此,我們在當前背景下需要重新思考建筑的當代意義,需要思考什么是建筑設計,什么是更加科學的建筑設計方法。



        03  整體設計觀

              現代技術傳統依據是來自于牛頓力學經典物理的概念,它強調了世界的可知性和可還原性。現代建筑對建筑師也有較高的期待,希望通過一種主觀的思辯去掌握建筑的規律,為社會提供一種高質量的產品。


              但是隨著科技的進步,特別是系統科學的發展,在科技界產生了一種復雜性的理論,它支持一種新的世界觀——這個世界是一個動態的、不可分割的龐大整體,整體中的各部分是相互聯系的。基于這種復雜性的思維,我們把建筑看成一個生命體,它有很多獨立的子系統來構成一個動態的整體。


           

        青蛙生理系統與建筑分系統的對比


              比如建筑空間里有結構的支撐、機電系統、電器控制系統,各系統不但各自獨立存在,同時還會產生互相的聯系,互相影響。


              因此,設計在一開始就應該對建筑內在的邏輯構架進行構建,按照各自整體的性能效果進行安排,利用多專業協同設計的方法,以整體設計原則和系統化思想去創造高品質的建筑作品。


        專業協同工作示意


              今天,我們提出整體設計和以性能為導向的建筑控制方法,它在很大程度上來自于數字技術的支撐。由于數字科技的推進,使得建筑師可以有條件在一個更加宏觀的領域里對建筑的所有內容進行統籌管控,使得建筑更加精美;也正是由于數字技術的支持,使得建筑師可以不再僅僅關注設計,還可以關注建造,關注運行,關注建筑的整體壽命。


        各系統從基礎控制到幕墻生成過程

        (以鳳凰中心為例)


        04  基于整體設計觀的實踐

        CBD核心公共空間及中信大廈


              CBD核心區基礎設施工程位于中央公共綠地以及道路下方,是集交通、市政、景觀以及綜合防災功能為一體的綜合設施,項目完工后將為區域提供宜人的地上空間、便捷的交通網絡和安全高效的市政基礎設施。本項目是特大型地下綜合工程,在設計中著重對道路空間的綜合開發與利用進行了探討,道路結構的設計打破了以往建筑和市政專業相互分裂的局面,全面整合了城市空間,具有很強的示范意義。


        CBD核心區基礎設施工程總平面圖


              地下一層通過快速步道直接與地鐵接駁,并把二級地塊人行出入口串聯起來,中部設置下沉廣場與步行街,步行到達各商業區域或疏散到地面中央公園。


        CBD核心區基礎設施工程地下空間剖切圖


              中信大廈的設計將現代科技與傳統文化相結合, 從中國傳統禮器“尊”的形體特征中汲取造型的靈感, 經過抽象處理和比例優化,形成高雅秀美的獨特造型。建筑方正舒朗、莊重恢弘,底部穩重大氣,與結構要求相得益彰, 從底向上逐漸收分, 提供合理舒適的辦公空間,頂部逐漸放大形成雙曲線造型。曲線的建筑造型不僅打破了常規高層建筑直線形態, 建筑圓潤精巧的造型也有效減少了風荷載對超高層建筑的影響。


        中信大廈


              如果說航天飛機是人類能夠建造的最復雜的工程類型,那么摩天樓則可以被稱為建筑中最復雜的工程類型。除了形式問題,超高層建筑面臨的技術挑戰是巨大的:高度造成規模壓力、樓體荷載重力挑戰、大人流聚集交通組織、反恐、消防安全性能、能源消耗與環保節能、成本與經濟平衡、使用者體驗感受、公眾與政府高度關注等。



        精確控制基礎控制面到幕墻系統生成過程

              

              為了保證建造的精確性,設計團隊基于三維數字模型對所有重要系統、結構構件進行了幾何控制,幫助后續設計建造環節提高精度和效率。


        建筑平面系統


        建筑體系策劃


              基于模塊劃分,在條件允許的情況下,所有系統應按照模塊劃分的原則進行設置。在設計中,首先基于模塊概念構建關于建筑整體運行的基礎性系統,通過基礎性系統的建立保證每個模塊具有相對獨立的運行和安全保障條件,每個模塊之間具有可靠的安全分隔,局部的突發事件的處理優先被控制在模塊內部解決。外框筒幾何控制系統為外框筒及二次鋼結構的精確化定義和定位提供依據。


        建筑形態精確控制


              為降低結構重心,建筑頂部30米造型巨構外筒提前結束,由內筒逐漸出挑支撐頂部空間造型,建筑外幕墻上只有幕墻的二次結構,大大提升建筑頂部的觀光條件。


        基于建筑性能的結構優化


              四臺機房可提升的躍層式電梯在主體結構施工到三分之一時就提前投入使用,用普通施工電梯的4倍速度運載工人。工程首次嘗試大大提高建造效率。在消防策略中采用了永臨結合的方式,在土建工程進行之中就部分啟用永久的消防設施,確保了工程不出現消防盲區時段,開創了超高層建設領域的先河。為了提高效率和品質,本項目許多建筑部品,包括疏散樓梯、衛生間、天花、架空地板系統都進行了系統集成設計與安裝。



        奧南商務區公共空間及城奧大廈


              城奧大廈項目地塊與正在建設的2022 年冬奧村緊臨,也是奧南商務園的點睛之筆,方案創意取自于花樣滑冰的運動軌跡,通過層層流動的滑動軌跡生成建筑形象,呼應了冬奧會運動主題,與中央綠地自由流動曲線融為一體。


        總平面圖


        夜景效果圖


              地上建筑面積7萬㎡,包含辦公、商業及配套服務,地下為車庫及附屬配套設施。地下3層,地上18層,屋頂為穹頂觀光層。

        剖面圖


              復雜建筑的關鍵在于三維幾何控制,通過邏輯清晰可描述的體系來進行定義形體、板邊線、結構柱軸線、幕墻基礎定位線等。本項目利用放射軸面和弧形平行軸面的組合軸網進行整體控制,前者控制幕墻及外圍幕墻柱的形式一致,后者控制核心筒及功能平面,兩者相對獨立又相互關聯,所有幾何元素都在軸網和控制體的基礎上通過計算得到。


        方案比選模型


        幾何控制系統


              蛇形坡道從B1 環繞到二層,巧妙地與邊庭空間融合。通過蛇形坡道可以在建筑東南角12 層通高邊庭內漫游,感受獨特的公共空間。


        蛇形坡道


              內外幕墻均通過設計手法,諸如鋸齒幕墻、蓑衣幕墻等方式,通過錯位和折疊來消化誤差,提升施工精度同時也提升了建筑表現力 。


        幕墻錯位和折疊模型


              鋼結構以Rhino模型為基礎在Tekla中進行施工模型建構,然后返回中心模型和土建施工、機電施工模型進行檢查。


        鋼結構模型


             

              
        建成效果

           


              對于技術的選擇一定要超越機械理性,只有這樣才能讓這個建筑創造一種文化的精神,讓技術和建筑綻放出藝術的光彩。

              新技術為建筑帶來很多全新的可能。對于當代建筑師來說,確實要做好準備,未來的建筑模式與現在想象的完全不一樣,我們需要有足夠的思想準備,才能適應未來發展的要求。



        內容節選自“高質量發展的建筑與城市——北京建院成立70周年主旨論壇”上的演講。



        邵韋平大師部分代表作品 

        鳳凰國際傳媒中心

              鳳凰國際傳媒中心是一個集電視節目制作、辦公、商業等多種功能為一體的綜合建筑。借助莫比烏斯環的圖解,將高層辦公區和媒體演播室融合起來,在滿足全方位提供節目制作場地及其他配套服務設施的同時形成一個完整的空間和體量,獨特的建筑形態與朝陽公園自然景觀有機結合為一體。



        北京奧林匹克公園中心區下沉花園中國元素設計(1、3、4#院)

              北京奧林匹克中心區下沉花園位于中軸景觀區東側,規劃20多萬平米的商業配套、餐飲、影院設子地下,并在中心區設下沉花園聯系地上地下空間,代表北京傳統地方文化功能的中國元素和交通與商業休閑功能相結合。



        北京奧林匹克公園中心區南區城市設計及公共空間設計

              北京北京奧林匹克中心區南區城市設計及公共空間建筑設計項目是奧南園區總體建設的公共開發項目集市政交通、景觀休閑、商業配套為一體,總體規模30萬平方米為園區及其他地塊提供了市政基礎設施和配套服務設施。其中,市政設施占6.14萬平方米,為交通環隧和市政共同溝;建筑空間23.86萬平方米,為商業服務軍庫及設備機房。



        北京首都國際機場T3 航站樓

        (合作設計:Foster)

              北京首都機場T3航站樓建筑形式和空間處理是詩意和理性的完美融合外形處理上采用一個具有空氣動力學曲線特征的三維屋面將三座分離的建筑分別覆蓋,深深懸挑出外幕墻制造了一種令人難忘的出行體驗,使該建筑成為經典。



        北京CBD核心區城市設計及公共空間建筑設計

              北京CBD核心區位于朝陽區國貿橋東側,規劃用地30公頃總建筑面積410萬平方米,最高建筑高度500米。CBD 核心區基礎設施工程是集交通、市政、景觀以及綜合防災功能為一體的地下空間建設項目。主體位于中央公共綠地以及道路下方總建筑面積約50萬平方米,將為區域提供景觀性的地上空間、交通網絡和市政基礎設施。



        中信大廈

        (合作設計:KPF)

              中信大廈項目總建筑面積為43.7萬平方米,是北京新時代的標志。建筑造型靈感來源于中國傳統禮器"尊",具有收腰的造型構成了它的獨特性。針對Z15的特點利用數字工具建立多專業、多部門協同工作的建筑信息平臺,高效、準確、科學地解決實際工程中的技術難題,達到建筑整體性能的協調統一。



        城奧大廈

              城奧大廈位于奧體南區的中央公園內的東北角,占地面積1.2273公頃,地上總建筑面積約7萬平方米,建筑高度95米。項目是北京建院全專業配合完成的原創設計作品,是集辦公、商業及配套服務為一體的地標性建筑。建筑主體形象呈柔和的流線造型,層層如漣漪般展開的建筑界面,宛如花樣滑冰的運動軌跡。通過數字化技術提升了建筑的整體品質,設計體現綠色建筑理念,讓建筑的自身能源利用與能源消耗總體平衡,實現中國綠色建筑三星認證標準。



        冬奧村人才公租房

              北京冬奧村人才公租房以人的需求為出發點,以新型工業化方式為建造手段,運用綠色、健康、智慧、低能耗等集成技術,打造高品質、高舒適度、高尚的健康人文國際社區。人才公租房包括居住區、廣場區和運行保障區三個部分,賽后的人才公租房還將作為各類設計理念的實施范例,引領和推動相關領域的技術進步,打造奧運遺產利用的標桿作品。

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