首页 >> 绿色科技 >> 正文
  • 探访中国第一高楼的高科技 看看绿色建筑“之最”是啥样?    2017/8/17 9:11:54  上海科技报 陈怡 章华平
  • 作为陆家嘴地区摩天大楼的收官之作,总高632米的上海中心大厦已经于近日全部完工。这幢将集垂直社区、绿色社区、智慧社区和文化社区于一体的新生代高层建筑,在规划、设计、建设和未来运营管理方面借鉴了小陆家嘴地区20多年来超高层建设经验,并在“可持续发展”和“以人为本”的时代建筑理念下,对各领域的尖端技术进行了创造性应用,实现了多项看得见和看不见的业界“之最”。上海中心大厦建设发展有限公司董事长孔庆伟向媒体表示:“上海中心并不是简单地复制一座更高的高楼,我们要真正实现伟大城市需要的伟大建筑。”

    掌握技术“云端”,施工“云中漫步”

    结构封顶当天,记者随施工电梯十几分钟抵达上海中心主楼核心筒顶部施工钢平台时,见到上海建工集团上海中心工程总承包项目经理部副总经理卞若宁正拿着一个iPad上下奔波——他的机子里装了一个虚拟的上海中心。这个浑身由密密麻麻设计线条组成的“上海中心”是采集了建筑全方位数据信息后,用数字化技术建起的建筑三维模型,建筑界称其为BIM(BuildingInformationModeling),即建筑信息模型。


    打开卞若宁所在部门最新的BIM月报,一幅幅彩色三维图准确地透视出摩天大楼各部位的“骨骼”。图中有些显眼的红色块,技术人员说,这是提示设计发生了“碰撞”,如风管“撞”了钢梁、擦窗机“碰”到了外幕墙支撑、钢结构“触及”了内幕墙……这在以往的二维图纸上很难辨别,而在BIM的三维世界里,建筑的各个细节都直观可见并能准确定位,而且还能通过计算机检验建筑部件有没有错漏,彼此是否“碰撞”“打架”,若发现异常,可以随时进行优化、纠偏,使设计趋于完美。这是BIM技术在上海超高层建筑中的首次全面运用。

    上海建工集团副总裁、上海中心工程总承包项目经理部总经理房庆强表示,上海建工方面一开始就意识到了工程的复杂性:632米的超高度、近85万吨的重量、旋转的外形、庞大的信息量、众多学科的交汇、多路的参与方、较长的建设周期、建造高峰时期整座大楼有3500多名工人同时施工等,这些对于施工方都是高难度的挑战。“BIM技术保障了施工的顺利推进,堪称上海中心施工技术的‘云端’。”

    据介绍,当年建造金茂大厦时,为了得到一张显示各类管线走向的三维图纸,上海建工集团的设计师要画上几十张施工图,才能模拟出实景。如今,BIM的运用使问题的解决简单了许多。在上海中心BIM工作室里,记者看到上海建工机施集团的俞晓萌正在电脑前忙着输入各种数据。工作室的4位成员每天要处理的“大数据”不仅包含描述几何形状的参数,还有涉及材料性能、建筑造价等的各种信息,这样,才能确保上海中心的BIM模型每两周更新一次,实现对施工的动态管理。

    BIM中的“M”原先是“Model(模型)”的缩写,但在上海中心建设者眼中,它更可理解为“Manage(管理)”。因为在上海中心,BIM技术已覆盖了建筑的全生命周期。从深化设计、施工组织,到进度管理、成本控制、质量监控等方面,它深刻地改变着传统的建筑业工作方式。比如,双层幕墙结构的上海中心,2万多块幕墙构件无一相同,按照传统施工法,很难高精度安装。此次施工方采用了柔性分区吊挂系统,选择在建筑支撑结构体系的关键点上安装允许结构伸缩的“可滑移支座”的方案,赋予了外幕墙在外界作用下能在设计允许范围内发生竖向或水平位移的空间,避免了结构因应力过大而受到破坏。通过BIM预先技术在电脑中进行三维演示和精确计算,每块构件到了施工现场,就能按先后顺序精准地一步安装到位。又如,在施工进度管理中,可先将各个专业的施工计划输入电脑,用BIM技术在计算机中模拟一遍,考察是否合理。此外,上海中心在今后近百年生命周期里的运营、使用和维修等,也都通过BIM进行了充分论证。

    重新定义超高层建筑内涵

    “摩天大楼拔地而起,创造力轰然倒地。”世界著名建筑师雷姆·库哈斯多年前对作为人类欲望“巴别塔”摩天楼的判断在今天看来应该与时俱进了。上海中心犹如一座航母,有力地整合了不同领域的先进理念和技术。在近5年时间里,设计师和建设者们用激情与梦想,在科技、环保及运营管理等方面综合采用了40余项绿色建筑适用技术,在创造有形物理高度的同时,也打造了多项无形的建筑设计和施工“智慧高度”,革新了现有超高层大楼的设计潮流。

    上海中心大厦主楼外幕墙安装是世界上首次在超高层建筑安装14万平方米的柔性双层幕墙,堪称“世界顶级幕墙工程”。像热水瓶一样,双层幕墙间的空腔可避免室内外直接进行热交换,大厦采暖和制冷的能耗比单层幕墙降低50%左右,且可在空中中庭形成独立的生物气候区,大大改善大厦内的空气质量。



    同时,最新的幕墙技术还使上海中心与传统的直线型建筑相比,眩光度降低了14%。内幕墙使用了近8万平方米的“防火玻璃”,堪称中国最大的防火幕墙体系。据悉,该系统已通过1000摄氏度烈火双面测试,并保持了60分钟的完整,可在火灾中给予人们足够的逃生时间。

    外幕墙玻璃的防自爆设计也是一大特色:第一道防护——用超白玻璃,与普通钢化玻璃相比,自爆率接近于零;第二道防护是在玻璃中加入胶片和先进的结构性胶,这样,即使玻璃在剧烈锤击下慢慢破裂,所有碎片也能牢牢附着在胶片上,不会有一星半点碎片落地。

    又如,大厦的结构横截面是圆角的三角形套圆形,外立面呈连续120度缓缓螺旋上升,这种形态较常规的矩形可减少24%的风载,较大程度减少大楼结构的风力负荷;大厦顶端被巧妙地设计成了螺旋形,用来收集江南地区丰沛的雨水,进行回收再利用;大厦顶部还将安装功率强大的风力涡轮发电机,利用自然风为这座“直立的城市”提供源源不断的绿色电能。

    为保护周边环境,在上海迄今为止开挖面积最大(2.2万平方米,相当于3.2个足球场)、开挖深度最深(最深29.3米)、土方量最大(60多万立方米)的上海中心大厦裙房地下深基坑施工中,上海建工集团还采取了独特的逆作法施工技术,成功打造了看不见的绿色施工“高度”。

    而与传统摩天楼相伴的单调感,在上海中心也将因博物馆、书店等多种文化业态的设立得到改观。据悉,未来上海中心将充分应用最前沿的互联网、物联网和云计算等信息技术,综合网络、光纤、ICT和RFID技术的基础设施,形成海量信息处理和智能过滤的综合能力,构建方便快捷、人性化的“智慧社区”,提供时尚生活方式的体验。一个设置在楼内的云计算机房可为1.5万~2万人提供信息服务。已与上海中心签订001号商业场地租赁意向书的观复博物馆创始人马未都表示:“博物馆走进上海中心,既可在高空中俯瞰黄浦江,又能使中国传统文化借助上海中心的高度传输到全世界,使中国文化有机会与科技相结合向全世界展示。”

    记者了解到,建成后的上海中心将配备3台目前世界最快、速度可达每秒18米的升降电梯,运载游客登上550多米的高度。在大厦结构封顶的同时,陆家嘴地下空间也已开建,未来上海中心、环球金融中心、金茂大厦和国金中心将在地下形成互通,轨交14号线车站也将被引入这一地下空间。