邵韦平:新时代背景下建筑的技术与方法

人物邵韦平

05-23

2020

邵韦平

北京市建筑设计研究院有限公司总建筑师

方案创作工作室主任

教授级高级工程师

全国工程勘察设计大师

国家一级注册建筑师

中国建筑学会注册建筑师分会主任委员

清华大学兼职导师



01  新时代背景

      新中国在过去70年中取得巨大的进步。中国的经济总量排名世界第二,几亿人摆脱贫困,中国的城市化率超过50%。中国城市建设成就举世瞩目。


      从社会层面看,人类社会也出现了重大的转变——新的技术革命给我们整个生活带来很多新的变化,特别是数字技术的成就,使得我们今天的生活和以往完全不一样。互联网、手机等无线通讯让我们的生活更加便捷,交流更加顺畅。


      在这种条件下,我们也创造了很多优秀的建筑作品,比如北京当代十大建筑(第四届),这里面很多建筑都代表了时代建筑的最高水平。


北京当代十大建筑



02  建筑学面临的问题

      虽然我们的城市有很多令人自豪的建筑成就,建筑文化也异常繁荣,但高质量的建筑作品还是少数,高品质的城市环境所占比例还十分有限。我们的城市存在 “千城一面,千篇一律”的尴尬局面。


      产生这种情况的原因是可能是多方面的,除去非技术因素,表现在建筑技术、方法与时代需要脱节。一方面是设计与建造、创意与实现、策划与运维等多方面的不协调;另一方面是快餐式的设计建造、菜单式的技术选择,使大量建筑都停留在一些简单概念上。


      此外,还存在一些问题。我们已经不缺少科技的建造,而是缺少让建造技术转变成建筑文化的设计方法,缺少有想象力的建构逻辑的美学表达,导致大部分建筑品质不高。


      因此,我们在当前背景下需要重新思考建筑的当代意义,需要思考什么是建筑设计,什么是更加科学的建筑设计方法。



03  整体设计观

      现代技术传统依据是来自于牛顿力学经典物理的概念,它强调了世界的可知性和可还原性。现代建筑对建筑师也有较高的期待,希望通过一种主观的思辩去掌握建筑的规律,为社会提供一种高质量的产品。


      但是随着科技的进步,特别是系统科学的发展,在科技界产生了一种复杂性的理论,它支持一种新的世界观——这个世界是一个动态的、不可分割的庞大整体,整体中的各部分是相互联系的。基于这种复杂性的思维,我们把建筑看成一个生命体,它有很多独立的子系统来构成一个动态的整体。


   

青蛙生理系统与建筑分系统的对比


      比如建筑空间里有结构的支撑、机电系统、电器控制系统,各系统不但各自独立存在,同时还会产生互相的联系,互相影响。


      因此,设计在一开始就应该对建筑内在的逻辑构架进行构建,按照各自整体的性能效果进行安排,利用多专业协同设计的方法,以整体设计原则和系统化思想去创造高品质的建筑作品。


专业协同工作示意


      今天,我们提出整体设计和以性能为导向的建筑控制方法,它在很大程度上来自于数字技术的支撑。由于数字科技的推进,使得建筑师可以有条件在一个更加宏观的领域里对建筑的所有内容进行统筹管控,使得建筑更加精美;也正是由于数字技术的支持,使得建筑师可以不再仅仅关注设计,还可以关注建造,关注运行,关注建筑的整体寿命。


各系统从基础控制到幕墙生成过程

(以凤凰中心为例)


04  基于整体设计观的实践

CBD核心公共空间及中信大厦


      CBD核心区基础设施工程位于中央公共绿地以及道路下方,是集交通、市政、景观以及综合防灾功能为一体的综合设施,项目完工后将为区域提供宜人的地上空间、便捷的交通网络和安全高效的市政基础设施。本项目是特大型地下综合工程,在设计中着重对道路空间的综合开发与利用进行了探讨,道路结构的设计打破了以往建筑和市政专业相互分裂的局面,全面整合了城市空间,具有很强的示范意义。


CBD核心区基础设施工程总平面图


      地下一层通过快速步道直接与地铁接驳,并把二级地块人行出入口串联起来,中部设置下沉广场与步行街,步行到达各商业区域或疏散到地面中央公园。


CBD核心区基础设施工程地下空间剖切图


      中信大厦的设计将现代科技与传统文化相结合, 从中国传统礼器“尊”的形体特征中汲取造型的灵感, 经过抽象处理和比例优化,形成高雅秀美的独特造型。建筑方正舒朗、庄重恢弘,底部稳重大气,与结构要求相得益彰, 从底向上逐渐收分, 提供合理舒适的办公空间,顶部逐渐放大形成双曲线造型。曲线的建筑造型不仅打破了常规高层建筑直线形态, 建筑圆润精巧的造型也有效减少了风荷载对超高层建筑的影响。


中信大厦


      如果说航天飞机是人类能够建造的最复杂的工程类型,那么摩天楼则可以被称为建筑中最复杂的工程类型。除了形式问题,超高层建筑面临的技术挑战是巨大的:高度造成规模压力、楼体荷载重力挑战、大人流聚集交通组织、反恐、消防安全性能、能源消耗与环保节能、成本与经济平衡、使用者体验感受、公众与政府高度关注等。



精确控制基础控制面到幕墙系统生成过程

      

      为了保证建造的精确性,设计团队基于三维数字模型对所有重要系统、结构构件进行了几何控制,帮助后续设计建造环节提高精度和效率。


建筑平面系统


建筑体系策划


      基于模块划分,在条件允许的情况下,所有系统应按照模块划分的原则进行设置。在设计中,首先基于模块概念构建关于建筑整体运行的基础性系统,通过基础性系统的建立保证每个模块具有相对独立的运行和安全保障条件,每个模块之间具有可靠的安全分隔,局部的突发事件的处理优先被控制在模块内部解决。外框筒几何控制系统为外框筒及二次钢结构的精确化定义和定位提供依据。


建筑形态精确控制


      为降低结构重心,建筑顶部30米造型巨构外筒提前结束,由内筒逐渐出挑支撑顶部空间造型,建筑外幕墙上只有幕墙的二次结构,大大提升建筑顶部的观光条件。


基于建筑性能的结构优化


      四台机房可提升的跃层式电梯在主体结构施工到三分之一时就提前投入使用,用普通施工电梯的4倍速度运载工人。工程首次尝试大大提高建造效率。在消防策略中采用了永临结合的方式,在土建工程进行之中就部分启用永久的消防设施,确保了工程不出现消防盲区时段,开创了超高层建设领域的先河。为了提高效率和品质,本项目许多建筑部品,包括疏散楼梯、卫生间、天花、架空地板系统都进行了系统集成设计与安装。



奥南商务区公共空间及城奥大厦


      城奥大厦项目地块与正在建设的2022 年冬奥村紧临,也是奥南商务园的点睛之笔,方案创意取自于花样滑冰的运动轨迹,通过层层流动的滑动轨迹生成建筑形象,呼应了冬奥会运动主题,与中央绿地自由流动曲线融为一体。


总平面图


夜景效果图


      地上建筑面积7万㎡,包含办公、商业及配套服务,地下为车库及附属配套设施。地下3层,地上18层,屋顶为穹顶观光层。

剖面图


      复杂建筑的关键在于三维几何控制,通过逻辑清晰可描述的体系来进行定义形体、板边线、结构柱轴线、幕墙基础定位线等。本项目利用放射轴面和弧形平行轴面的组合轴网进行整体控制,前者控制幕墙及外围幕墙柱的形式一致,后者控制核心筒及功能平面,两者相对独立又相互关联,所有几何元素都在轴网和控制体的基础上通过计算得到。


方案比选模型


几何控制系统


      蛇形坡道从B1 环绕到二层,巧妙地与边庭空间融合。通过蛇形坡道可以在建筑东南角12 层通高边庭内漫游,感受独特的公共空间。


蛇形坡道


      内外幕墙均通过设计手法,诸如锯齿幕墙、蓑衣幕墙等方式,通过错位和折叠来消化误差,提升施工精度同时也提升了建筑表现力 。


幕墙错位和折叠模型


      钢结构以Rhino模型为基础在Tekla中进行施工模型建构,然后返回中心模型和土建施工、机电施工模型进行检查。


钢结构模型


     

      
建成效果

   


      对于技术的选择一定要超越机械理性,只有这样才能让这个建筑创造一种文化的精神,让技术和建筑绽放出艺术的光彩。

      新技术为建筑带来很多全新的可能。对于当代建筑师来说,确实要做好准备,未来的建筑模式与现在想象的完全不一样,我们需要有足够的思想准备,才能适应未来发展的要求。



内容节选自“高质量发展的建筑与城市——北京建院成立70周年主旨论坛”上的演讲。



邵韦平大师部分代表作品 

凤凰国际传媒中心

      凤凰国际传媒中心是一个集电视节目制作、办公、商业等多种功能为一体的综合建筑。借助莫比乌斯环的图解,将高层办公区和媒体演播室融合起来,在满足全方位提供节目制作场地及其他配套服务设施的同时形成一个完整的空间和体量,独特的建筑形态与朝阳公园自然景观有机结合为一体。



北京奥林匹克公园中心区下沉花园中国元素设计(1、3、4#院)

      北京奥林匹克中心区下沉花园位于中轴景观区东侧,规划20多万平米的商业配套、餐饮、影院设子地下,并在中心区设下沉花园联系地上地下空间,代表北京传统地方文化功能的中国元素和交通与商业休闲功能相结合。



北京奥林匹克公园中心区南区城市设计及公共空间设计

      北京北京奥林匹克中心区南区城市设计及公共空间建筑设计项目是奥南园区总体建设的公共开发项目集市政交通、景观休闲、商业配套为一体,总体规模30万平方米为园区及其他地块提供了市政基础设施和配套服务设施。其中,市政设施占6.14万平方米,为交通环隧和市政共同沟;建筑空间23.86万平方米,为商业服务军库及设备机房。



北京首都国际机场T3 航站楼

(合作设计:Foster)

      北京首都机场T3航站楼建筑形式和空间处理是诗意和理性的完美融合外形处理上采用一个具有空气动力学曲线特征的三维屋面将三座分离的建筑分别覆盖,深深悬挑出外幕墙制造了一种令人难忘的出行体验,使该建筑成为经典。



北京CBD核心区城市设计及公共空间建筑设计

      北京CBD核心区位于朝阳区国贸桥东侧,规划用地30公顷总建筑面积410万平方米,最高建筑高度500米。CBD 核心区基础设施工程是集交通、市政、景观以及综合防灾功能为一体的地下空间建设项目。主体位于中央公共绿地以及道路下方总建筑面积约50万平方米,将为区域提供景观性的地上空间、交通网络和市政基础设施。



中信大厦

(合作设计:KPF)

      中信大厦项目总建筑面积为43.7万平方米,是北京新时代的标志。建筑造型灵感来源于中国传统礼器"尊",具有收腰的造型构成了它的独特性。针对Z15的特点利用数字工具建立多专业、多部门协同工作的建筑信息平台,高效、准确、科学地解决实际工程中的技术难题,达到建筑整体性能的协调统一。



城奥大厦

      城奥大厦位于奥体南区的中央公园内的东北角,占地面积1.2273公顷,地上总建筑面积约7万平方米,建筑高度95米。项目是北京建院全专业配合完成的原创设计作品,是集办公、商业及配套服务为一体的地标性建筑。建筑主体形象呈柔和的流线造型,层层如涟漪般展开的建筑界面,宛如花样滑冰的运动轨迹。通过数字化技术提升了建筑的整体品质,设计体现绿色建筑理念,让建筑的自身能源利用与能源消耗总体平衡,实现中国绿色建筑三星认证标准。



冬奥村人才公租房

      北京冬奥村人才公租房以人的需求为出发点,以新型工业化方式为建造手段,运用绿色、健康、智慧、低能耗等集成技术,打造高品质、高舒适度、高尚的健康人文国际社区。人才公租房包括居住区、广场区和运行保障区三个部分,赛后的人才公租房还将作为各类设计理念的实施范例,引领和推动相关领域的技术进步,打造奥运遗产利用的标杆作品。