衝破最高綠色建築的天花板｜上海中心大廈

上一期，咱們從風水的角度聊了下上海中心的智慧與謀略，本期小E聚焦科學與技術，跟大家探討下上海中心大廈這座

超級工程。上海中心大廈位於上海市浦東新區的陸家嘴功能區，項目工程佔地面積30370㎡，總建築面積為558806㎡；建築高度為632m，結構高度565.6m；總重量約80萬噸。

作為浦東最後一座摩天大樓，設計的一個重要方面即是要考慮新建上海中心（632m）的建築高度與金茂大廈（420m）、環球金融中心（492m）的形體關係問題。如何才能使這三者形成完整而和諧的關係？設計團隊Gensler經過建立模型與函數分析，最終確定建築高度為632m，比環球金融中心高出140m。通過這幢建築的高度函數曲線可以看出，三者的高度之差所具有的數列關係形成一條平緩上升的曲線，不僅產生了視覺上的和諧效果，同時也象徵著踏實進步、不斷追求卓越的精神。

建築的造型為盤旋上升的形態，其最初構想來源於哲學“發展的螺旋式”這一邏輯概念。這種“螺旋式曲線”包涵了一切事物的變化規律，是事物自身發展，經過曲折的過程由低級階段向高級階段回覆性前進的過程。在此理念的基礎上，建築的形態與中華文化中象徵宇宙螺旋塔的造型相結合，象徵著中國與世界、空間和時間的聯繫，即始終以開放自由的心態面對世界的變化與發展，同時也表達了中國對未來發展的信心。

為什麼是這樣的形狀？Gensler 設計團隊的設計有三個關鍵因素，塔身不對稱的形狀、逐漸收縮的體態和圓角。這三者的結合讓建築可以抵禦上海常見的颱風風力。由三段圓弧構成的圓導角三邊形（其中之一切角）作為上海中心外圍幾何的基本構形，旋轉上升並均勻縮小，演進為一個平滑光順的非線性扭曲面，形成了大廈獨特的立面造型。外皮做成旋轉收縮上升的樣式，讓大樓更加具有動感，將尖角改為圓弧狀，以減小風壓的影響，圓潤的角度能包容硬朗的環球和金茂，而最終玻璃的消耗僅增加18%。

632m，這是中國人第一次把建築造到600米以上！位於長江入海口，建造在衝擊平原之上的上海，下面有280多米的鬆軟土壤，含水量高，就像豆腐一樣。對於所有希望在上海實現高樓夢想的建築師來說，這座城市特有的軟土地基是噩夢般的存在。

# 岩土專家用一塊豆腐和一件重物示範 #

解決這個問題的辦法是在土壤中打入堅固的可以與土壤產生摩擦力，承載建築重量的基樁，然後澆築結實的可以分攤建築壓力的鋼筋混泥土底板，再在上面建造大樓。負重80萬噸，相當於70座埃菲爾鐵塔的重量，其體量之大，對混凝土的供應和澆築工藝都是極大的挑戰。

主樓深基坑是全球少見的超深、超大、無橫樑支撐的單體建築基坑，其大底板是一塊直徑121米，厚6米的圓形鋼筋混凝土平臺，

11200㎡的面積相當於1.6個標準足球場大小，厚度則達到兩層樓高，上海中心大廈是世界民用建築底板體積之最。作為632米高的摩天大樓的底板，與其下方的955根長達86米的主樓樁基一起承載上海中心121層主樓的負載，被施工人員形象地稱為“定海神座”。

上海中心大廈依靠3個相互連接的系統保持直立。中心是九宮格式的混凝土核心筒，提供垂直支撐力；外部用8根巨柱，4根角柱構成一個環，圍繞核心筒，通過鋼承力支架與之相連，負責支撐大樓，抵禦側力。最後一個是每14層採用一個2層高的帶狀桁架，環抱整座大樓，每一個桁架帶標誌著一個新區域的開始。建築從下至上劃分為9個區域，在結構上以設備轉換層的析架結構加以劃分，同時，這一析架結構作為“箍梁”在體系中還起到結構穩定作用。

雙層外表皮系統的荷載通過連繫杆件附加在主體結構上，建築的基本平面形式為圓形，由對稱均衡的體系，包括組合巨柱、核心筒、帶型析架與鋼製懸臂析架實現主要的結構功能， 而由三角形平面的扭轉而形成的建築造型主要依靠最外層的幕牆來實現，外層的玻璃幕牆以鋼製聯繫杆件與建築主體連結，內外幕牆中間的空腔形成共享空間，向內部開放。

上海中心大廈不是最高的建築，是最高的綠色建築！一共19種綠色技術可以讓大廈每年節省25%的能源費用。

首先是水循環，大廈的塔冠有一個巨大的雨水收集槽，將雨水收集儲存在蓄水池裡，處理後作為大樓的中水使用，一年可以節省250個標準游泳池的水量。

然後是風力發電，在大廈頂部的風洞口安裝有3組共計15颱風力發電機，利用600米高處每秒6米的風能，可以提供大廈的照明用電。

此外，“上海中心”的造型也極大程度地滿足了節能的需要。它擺脫了高層建築傳統的外部結構框架，以旋轉、不對稱的外部立面使風載降低24%，減少大樓結構的風力負荷，節省了工程造價。同時，與傳統的直線型建築相比，“上海中心”的內部圓形立面使其眩光度降低了14%，且減少了對能源的消耗。

其中最具變革性的是雙層玻璃幕牆。隨著全球變暖和碳排放問題日益嚴重，在摩天大樓中廣泛使用的玻璃幕牆因為巨大的熱損失為人們所詬病。雙層玻璃幕牆緩解了這種困境，雙層幕牆就像熱水瓶一樣，之間的空腔成為一個溫度緩衝區，避免室內直接和外界進行熱交換，起到冬暖夏涼的作用，使採暖和製冷的能耗比單層幕牆降低50%左右。

不過這樣的幕牆結構從未出現在350m以上的超高層建築中，這是工程師們關於垂直城市的大膽想象，

第一次在超高層建築中使用雙層玻璃幕牆，亦是世界上首次在超高層安裝14萬平方米的柔性幕牆。

位於上海中心大廈126層的“上海慧眼”，是重達1000噸的“超級巨無霸”，它由吊索、質量塊、阻尼系統和主體結構保護系統四個部分組成，是目前世界上最重的擺式阻尼器質量塊。 質量塊和吊索構成一個巨型復擺，它與主體結構的共振，能消減大樓晃動。

和以往阻尼器利用機械原理不同，上海中心首創了世界上第一個引入電磁原理的阻尼器。

如今，上海中心的高度已經超越了其物理意義上的高度，重新定義了不斷髮展的建築界，作為世界最高的綠色建築，完全彰顯了我國“大國工匠”的精神，同時也為上海新一代地標建築，增添了全新活力。