建筑物高層空間構(gòu)成模式的研究方法（一）

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高層建筑自出現(xiàn)以來已有 100 多年的歷史，而隨著經(jīng)濟的發(fā)展、技術(shù)的進步和人們觀念的改變，高層建筑在本世紀未，又迎來了新一輪的建設(shè)熱潮。近一、二十年高層建筑在造型形式不斷翻新，高度記錄一再被打破的同時，其空間構(gòu)成模式也發(fā)生了很大的變化，并致使高層建筑的設(shè)計理念也發(fā)生了重大的變革。當然，建筑空間構(gòu)成模式的變化并非一日之功，是需要有一個演變過程的，而且在相當長的一段時間內(nèi)，還會多種模式共存。所以，我們在回顧總結(jié)近一個時期世界高層建筑發(fā)展狀況的基礎(chǔ)上，僅對高層建筑空間構(gòu)成模式的發(fā)展趨勢及其作用進行剖析，以求就教于各位讀者。

　　一、 內(nèi)核的形成

　　高層建筑與其它建筑之間的最大區(qū)別，就在于它有一個垂直交通和管道設(shè)備集中在一起的、在結(jié)構(gòu)體系中又起著重要作用的“核” （ Core ）。而這個“核”也恰恰在形態(tài)構(gòu)成上舉足輕重，決定著高層建筑的空間構(gòu)成模式。

　　上個世紀未，在高層建筑的建設(shè)剛剛開始的時候，由于人們對結(jié)構(gòu)體系認識的局限（當時最先進的結(jié)構(gòu)體系是鋼框架結(jié)構(gòu)），設(shè)備設(shè)計經(jīng)驗的不足，以及建筑功能需求的單一等客觀原因，使得早期的高層建筑設(shè)計并沒有形成“核”的概念。垂直交通、設(shè)備空間和結(jié)構(gòu)體系帶有明顯的隨意性和分散性，均按各自具體的要求分別布置。

　　進入本世紀，隨著高層建筑建設(shè)的發(fā)展、高度的增加和技術(shù)的進步，在高層建筑的設(shè)計過程中，逐漸演化出了中央核心筒式的“內(nèi)核”空間構(gòu)成模式，這是各專業(yè)共同探索優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果。在建筑處理上，為了爭取盡量寬敞的使用空間，希望將電梯、樓梯、設(shè)備用房及衛(wèi)生間、茶爐間等服務(wù)用房向平面的中央集中，使功能空間占據(jù)最佳的采光位置，力求視線良好、交通便捷。在結(jié)構(gòu)方面，隨著筒體結(jié)構(gòu)概念的出現(xiàn)、高度的增加，也希望能有一個剛度更強的筒來承受剪力和抗扭，而這些恰好與建筑師的要求不謀而合。在建筑的中央部分，有意識地利用那些功能較為固定的服務(wù)用房的圍護結(jié)構(gòu)，形成中央核心筒，而筒體處于幾何位置中心，還可以使建筑的質(zhì)量重心、剛度中心和型體核心三心重合，更加有利于結(jié)構(gòu)受力和抗震。

　　這種“內(nèi)核”空間構(gòu)成模式，經(jīng)過長期的實踐檢驗，以其結(jié)構(gòu)合理、使用方便和造價相對低廉的優(yōu)勢，很快便成為高層建筑中最為流行的空間布局形式。當然，除了中央核心筒式的“內(nèi)核”布置方式之外，高層建筑還有其它的布局方式，如“外核式布局”和“多核式布局”等等。盡管中央核心筒式布局的筒體周圍的房間需要人工采光和機械通風，總會多少給人帶來不適感，但是直至本世紀 80 年代以前，“內(nèi)核”式的布局形式一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。“內(nèi)核”式的布局形式及其變種不僅在數(shù)量上占有絕對優(yōu)勢，而且，大多數(shù)著名的高層建筑也都采用這種形式。如 30 年代建成的美國紐約的“帝國大廈”（ Empire State Building ， 1931 ）， 50 年代建成的“西格拉姆大廈”（ Seagram Building ， 1958 ）， 70 年代建成的芝加哥“漢考克大廈”（ John Hancock Center ， 1970 ）和紐約“世界貿(mào)易中心”（ World Trade Center ， 1973 ），以及日本的“陽光大廈”（ Sumshine 60 ， 1978 ）等等。就是在今天，世界上最高的幾座高層建筑，馬來西亞的“石油大廈”（ Petronas Towers ， 1998 ）、上海的“金茂大廈”（ JinMao Building ， 1998 ）和香港的“中環(huán)廣場大廈”（ Central Plaza ， 1992 ）等等，也仍然采用的是這種“內(nèi)核”式的空間構(gòu)成模式。

　　二、核的分散與分離

　　然而，隨著時代的發(fā)展、技術(shù)的進步，人們對建筑需求的變化和設(shè)計側(cè)重點的不同，以中央核心筒為主流的高層建筑“內(nèi)核”空間構(gòu)成模式開始受到了挑戰(zhàn)。

　　第一次變革主要還是出于造型上的需要和建筑設(shè)計理念的變化，如 70 年代前后出現(xiàn)的“雙核”構(gòu)成模式。雙側(cè)外核心筒的布局，不僅有利于避難疏散，而且也使高層建筑的外觀造型產(chǎn)生了巨大的變化。貝聿銘設(shè)計的新加坡“華僑銀行中心”（ Oversea Chinese Banking Center ， 1976 ）和日建設(shè)計設(shè)計的日本“ IBM 本社大樓”（ IBM Head office Building, 1972 ）等等就是當年風行一時的雙側(cè)外核設(shè)計手法的代表。

　　第二次變革最先對核心筒提出革命性建議的是設(shè)備專業(yè)，他們認為隨著建筑設(shè)備的日趨增多和越來越復(fù)雜，如果把設(shè)備用房和管道井從核心筒中分離出來，可能會更有利于管理和維修。而 80 年代以后，智能化建筑的普及和電信設(shè)施的不斷增加，導(dǎo)致了在高層建筑中大量應(yīng)用計算機和電信通訊設(shè)備，甚至許多建筑在竣工之后，仍然頻繁地改造布線系統(tǒng)和增添新設(shè)備。智能化辦公樓中的光纜與電腦網(wǎng)絡(luò)管道井、配線箱以及中繼裝置等，每層都必須設(shè)置三處以上才算合理。這樣，建筑上為了滿足機電設(shè)備經(jīng)常變動的需要，便開始將“核”分散化，分置多處設(shè)備用房和管道井，以便于局部更改。

　　對于結(jié)構(gòu)專業(yè)來說，加強建筑周邊的剛度也會有效地抵抗地震對高層建筑的破壞，所以如果將垂直交通和設(shè)備用房等分散地布置在周邊，則無疑也會對結(jié)構(gòu)抗震有利。同時，這種分散的多個外核的空間構(gòu)成模式，也正好適用于新興的巨型框架結(jié)構(gòu)（ Super Frame ），使這種結(jié)構(gòu)體系中的巨型支撐柱具有了使用功能。其最典型的實例就是丹下健三設(shè)計的日本“東京都新都廳”（ New Tokyo City Hall ， 1991 ）。

　　而從建筑設(shè)計的角度來看，核的移動、垂直交通、服務(wù)性房間和管道井分散到建筑的周邊，對于高層建筑的空間構(gòu)成模式和立面造型上的變化也是極具革命性的。它不但適應(yīng)了其它專業(yè)的需求，而且還有利于避難疏散，創(chuàng)造更大的使用空間和使高層建筑的底部獲得解放。這種空間構(gòu)成模式所具有的靈活性和先進性，很快便被推崇技術(shù)表現(xiàn)的歐洲建筑師們所發(fā)現(xiàn)，并創(chuàng)造性地應(yīng)用在他們的作品之中。羅杰斯（ R. Rogers ）設(shè)計的英國“倫敦勞埃德大廈”（ Llogd ′ s of London ， 1986 ）、 88 木街辦公樓（ 88 Wood Street ， London EC 2 ， 1999 ）和福斯特（ N. Foster ）設(shè)計的“香港匯豐銀行”（ New Headguarters for the Hongkong Bank ， 1986 ）等等即是分散式核心筒的杰作，它們從內(nèi)部的空間構(gòu)成到外部立面，均與中央核心筒式的高層建筑大相經(jīng)庭。

　　此處，在規(guī)模較小的高層建筑中，近年來還出現(xiàn)一種核與主要使用空間分離化的現(xiàn)象，垂直交通、服務(wù)性用房和設(shè)備管道井均分別獨立，與建筑主體分開。主要使用空間更加完整，四面對外，核與主要使用空間之間以連廊相接。從結(jié)構(gòu)的角度來看，核的剛度較大，而主體較柔，兩部分各自分別工作，既受力合理又相對經(jīng)濟。當然，連接部分的設(shè)計是這類高層建筑設(shè)計的關(guān)鍵所在，不過這種設(shè)計方式給建筑外觀帶來的變化，已引起了建筑師們的觀注，并很快在歐洲和日本流行起來。德國的漢諾威建筑博覽會管理辦公樓（ Verwaltungsgebaude der Deutschen Messe AG, 2000 ）、埃森 RWE 公司辦公樓（ RWE AG Corporate Headguarters, 1996 ），以及日本東京的東急南大井大樓（ Toku Minami01 Building, 1994 ）和大阪的凱恩斯本部辦公樓（ Keyence Corporation Head Office & LAB, 1994 ）就是核與主體相分離的極有特色的建筑實列。

　　核的分散和分離還可以使樓梯間、衛(wèi)生間等直接對外自然采光通風，既節(jié)約能源，又省去消防所需的加壓送風設(shè)備，更符合低能耗，可循環(huán)的現(xiàn)代設(shè)計原則。因此，近幾年強調(diào)生態(tài)、節(jié)能的高層建筑多采用這種布局方式。馬來西亞建筑師楊經(jīng)文設(shè)計的高層建筑，不但樓梯、衛(wèi)生間等全部對外，而且電梯筒壁還被刻意用來遮擋日曬，可謂“分散外核空間構(gòu)成模式的生態(tài)設(shè)計方式”。“吉隆坡廣場大廈”（ Plaza Atrium ， 1986 ）及其最新設(shè)計的“新加坡展覽大廈”（ Exhibition Tower ， 1999 ）就都反映出這一設(shè)計特征。而另一位歐洲的建筑師赫爾佐格（ T. Hetzag ）設(shè)計的前述之德國漢諾威建筑博覽會管理辦公樓，也以其生態(tài)觀念贏得了眾口稱贊。

　　三、中庭空間的出現(xiàn)

　　最早將中庭引進高層建筑的是美國建筑師波特曼（ J. Portman ）。出于商業(yè)上的需要，他在 70 年代前后設(shè)計建造的幾座高層旅館舊金山的“海特攝政飯店”（ Hyatt Regency Hotel ,1974 ）等建筑中都加入了一個十分華麗、氣氛熱烈的大中庭。這種中庭既起著統(tǒng)合空間流線的作用，又是人們休閑交往的場所，中庭中還設(shè)置噴泉疊水、種植各種植物，可創(chuàng)造出一種激動人心的歡快氛圍。所以它一出現(xiàn)便深受人們的喜愛，并很快風靡全球。