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1、高层建筑形式与技术创新摘 要：本文从生态技术、信息技术、仿生技术等方面探讨了技术创新背景下的高层建筑形式创作中所蕴含的技术创新理念，并指出高层建筑形式设计必将走技术创新的可持续发展之路。关键词：高层建筑 形式 技术创新进入21世纪，高层建筑发展日新月异，“社会多学科的互相交叉融合与多技术系统的综合集成构成了推动高层建筑发展的整合力量，使得高层建筑以更深、更广、更直观和更具综合性的方式，拓展功能内涵、空间模式和审美形态，从而增加了新的功能维度、空间维度和审美维度。”1 在新的发展形势下，高层建筑形式创作呈现出以技术创新为特点的发展趋势，技术创新逐渐成为建筑创作过程中最重要的环节之一。在形式创作中
2、，建筑师往往充分发挥技术的强有力作用。走技术创新的可持续发展之路。技术创新与高层建筑发展之间也呈现出多层次。多系统的协同共生，主要表现在以下几个方面： 第一，坚持高新技术的科学创新。当今世界的高新技术革命不仅涉及科学技术本身，而且对传统产业的生产方式和人类的生活方式产生了空前的影响。高层建筑作为一种特殊的建筑类型，一直以来就是高新技术的最佳代表之一，早期表现高技术的高层建筑主张用最新的材料来制造体量轻、用料少，能够快速与灵活的装配，拆卸和改建的结构。在设计上往往强调系统设计和参数没计，不仅在建筑中坚持采用高新技术，同时也茌美学上极力鼓吹表现新技术，将高科技的结构、材料、设备转化为表现其自身的手
3、段。当代许多高层建筑，越来越多地采用技术创新成果，来实现设计师的设计理念。马岩松设计的中钢国际广场(图1)，建筑高度约320m、立面采用“六棱窗”作为母题，这种造型取决于中国古典田林建筑，正是由于六棱窗的层层叠加。整栋大厦就像是由无数生命细胞构成的，不断生长的有机整体。除造型作用，六棱窗还是支撑这栋高层建筑的主要结构系统。六边形的不断叠加使高层外筒自身就具备明显高于普通梁柱结构的抗侧力稳定性。使整栋大厦不再需要柱子，外墙本身就是承重结构，同时满足了办公标准空间使用效率的最大化，这种结构形式减 图1 图2少了用钢量，节约了结构建造成本。 该结构已经经过全国超高层建筑结构专家的可行性伦证。在世界高
4、层建筑领域也属于领先结构体系。另外，西班牙建筑师卡拉特拉瓦（Santiago Calatrava)设计的杰作瑞典最高摩天住宅大厦“旋转中心”的灵感来自一件扭动身体形态的人体雕塑，所以大楼外形犹如扭动的身躯。该大厦体现了一种结构的理性扭转(图2)。这些新型结构体系满足了功能上安全、实用、高效的要求，最大限度地保障了设计师的创作意图。这种结构技术创新所带来的动态适应性，不仅为高层建筑形式创作提供了强有力的技术支撑，也使得建筑形象与技术完美结合。 第二，倡导生态技术的优化创新。在人们为不断征服一个又一个建筑高度而兴奋时，也逐渐意识到生态环境危机和能源危机等问题。为此，未来的高层建筑设计应尽最大可能采
5、用符合生态原则的设计方法，把建筑对环境的负面影响减少至最低程度，将高层建筑根植于自然生态环境中，采取积极的技术措施有效利用环境，保护环境和修正环境。生态技术的引进，使得生态型的高层建筑室内与外界环境之间建立起了关联性。根据室外温度、湿度、风速、日照、空气质量等因素的变化，与室内的人员流动与负荷波动，建立及时的反馈机制，使得室内的各项物理指标始终处于目标值，并且将能源消耗降为最低。大都会建筑事务所为墨西哥设计的Bicentenario塔(图3)在设计中就充分利用可持续和综合设计方法发挥建筑最大的生态效能，其塔楼的“最宽处设有一段贯穿空间，既便于自然采光和通风，同时也使得内部空间不再孤立”2。大楼
6、大堂空间在中部折弯，底部向公园开放，顶部向城市开敞，使建筑有机地融人到周围的自然生态环境中。美国纽约的赫斯特大厦（图4)在保护生态方面也格外出色，大厦建设过程中再生钢材的使用量占总用钢量的85，比周围建筑节能约26%”3，获得美国LEED权威认证。新型的生态建筑材料的运用如透明绝热材料，玻璃材料，太阳能光电材料等也使得高层建筑外部形式更加具有科技美感和艺术美感如CCTV新总部大楼的建筑表皮采用了类似微生物皮肤肌理的外表，表皮由“细小的鳞片组成”，“多层隔热玻璃以及编织形态的细金属网组成外墙”，这样的创新是建筑”适应性”的体现。”4第三，提高信息技术的综合创新。与材料、结构等技术相比较，信息社会
7、里的高技术正渐渐向不可视化发展。它对建筑的直接影响，已不再是空间造型和功能组织的关系，而是改变了建筑的“内在中枢”。因为信息媒体技术以数码为其本质特征，其传递的是非物质性信息波，具有跳跃性和超越时空性，而网络技术则具有无限蔓延和虚拟的特征，这将成为未来高层建筑空间形态的主导力量，从而制约外观形式。高层建筑是建筑技术的集成，智能化、信息化在高层建筑的设计与运营中得到充分体现，是信息技术与建筑技术的系统集成统一。精密的计算对于高层建筑与环境的适应有着重要作用，同时也决定了建筑的体形。目前通过计算机模拟技术建立数学模型，可以预测和评估建筑的空气动力学性能，即运用CFD技术计算流体力学、进行气流和阴影
8、效果分析，最后确定建筑平面和外观。5伦敦瑞士再保险公司总部大搂(Swiss ReHeadquarters，图5)项目中应用CFD技术，进行室内外空气流场模拟， 图3 图4 图5 图6确定了该建筑纺棰形外观。由于高度信息化的社会将改变城市形态、结构、功能。交通，人们生活行为方式、建筑空间概念等，因此从建筑创作理论、设计方法和有效的运筹机制适应未来的挑战出发，将如何有意识地、科学地以超前的观念和方法去研究、去实践，这才是建筑师面对高层建筑不断发展的形势所必须具备的素质 第四，关注仿生技术的探索创新。高层建筑的诞生建立在现代科学技术发展的基础上。结构体系，材料与构造设计支撑着建筑能够向高出延伸，同时
9、也约束着它的发展。常见的建筑体系需要消耗大量的材料，缺少对空气动力学的有效利用，对自然环境产生污染和干扰，人工环境缺乏情感。 自然界是人类最好的老师，生物体自我完善，高效低耗的组织结构，令任何人工产品相形见绌，其实生命模式才是真正的“生态”模式。高层建筑的系统、结构，运营都可以模仿生物的行为，因此仿生技术在高层建筑上的应用也被越来越多的建筑师所关注。现代科技条件下的仿生巳不局限于形式上的模仿而是着重于技术化、生物化。新兴的仿生科学研究成果孕育出了仿生大厦(图6)，l992年设计的该大厦，就是要寻找有机体生长与巨型摩天大楼之间的相似之处，6 该项目引起了人们对仿生技术应用于高层建筑的极大热忱，并
10、使我们相信将来“高层建筑生命体”会成为现实。结语： 这些形式创作中所展现出的特征，都是以技术不断的进步怍为基础的，技术创新成为其不断实现突破的主要动力。高层建筑在城市中往往处于一种控制性地位，如今的建筑师有责任在高层建筑形式创作过程中，不断吸收最新技术成果，使得高层建筑走向技术创新的可持续发展之路。参考文献：1 梅洪元，陈剑飞新世纪高层建筑发展趋势及其对城市的影响城市建筑，2005(7)2 大都会建筑事务所Bicentenario塔城市建筑，2007(10)3 福斯特及合伙人事务所赫斯特大厦城市建筑，2007(10)4 许力主编，薛恩伦，李道增等著后现代主义建筑20讲上海：上晦社会科学院出版社，20055 侯兆铭，梅洪元。当代高层建筑技术创新理念研究。建筑科学，2008（3）6 伦加西亚世界名建筑抗震方案设计刘伟庆，欧谨译北京：中国水利水电出版社、中国产权出版社，20022
