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1、上海市建筑科学研究院“莘庄综合楼” 深圳市盐田区万科中心总部,绿色节能建筑案例分析,上海市建筑科学研究院“莘庄综合楼”,概况,基地位于建科集团在上海近郊的一个不到20 000m 的分园区内。 园区呈西宽东窄的梯形，沿边界一圈建筑大多已建成，仅留下东南角一块L 形基地，共同围合出中心绿地。 西面的城市干道为正南北走向，南面的城市道路为东偏北向西偏南走向，与园区的矩形合院成8的夹角。 项目初步计划沿南面道路建主楼（办公楼），为几个独立的部门或子公司分层使用的普通办公楼；沿东面小河建副楼（研究楼）； 两楼可以联系，但不宜太便捷直接。,构思,1 对当代文明特征的理解设计方案试图表达对当前多元化和多极性
2、时代的理解：新的、更高层次的和谐与发展，不再依赖统一的价值体系，而正是基于不同个体或群体之间的差异性；平等共存、互补共赢，每个人的价值都值得肯定、每个方向都有它的意义。于是，一些扁长的“盒子”，分别体现石材、木材、涂料、玻璃、金属等质感和色彩，似乎来自不同的建筑（甚至象征不同时期的建筑特征），被“随意”地叠放在一起，然而又形成一种发散、开放和旋转上升的整体动势。每一层“盒子”都不能代表这座建筑，但它们集成在一起的关系却定义出一种独特的建筑性格。 2 表达企业文化特质 上海建科集团是由多个相对独立、各具特色的事业部和子公司构成，都围绕建筑这一领域，并统一于集团整体战略和文化。集团上下都对这些自由
3、叠合出一种整体感的“盒子”感到惊喜；员工普遍对自己部门 所在楼层易于识别的个性感到满意，认为这正是他们想要的办公楼。 3 吻合园区格局、尊重城市肌理 主副楼的底层融入园区的矩形格局，主楼层层偏转后，最终顶层与南面城市道路平行。旋转并非简单的向着一个方向，主楼二三层先顺时针逐层向内转，以上再反时针转出来，因此四层回到了底层的正向方位，再向上才逐渐旋转到城市道路的走向。,4 响应气候，改善环境建筑如果不呼应气候，就谈不上“绿色”。上海属于亚热带季风性气候，处于夏热冬冷地区，但具有一定的海洋性 气候特点，比如风频率与风速高于内地夏热冬冷地区；风温较低；全年 平均空气相对湿度亦低于中国内地。北面逐层退
4、台，一方面减小了对园区内部空间的压迫感；另一方面，避免了以光滑楼体迎向北风，产生涡流，影响园区内的风环境质量，可以大大改善本建筑门厅入口处的小气候。,热风,4 自然通风 小体量建筑的自然通风较容易实现，每层均经过计算设计足够的可开启外窗。 但是本项目还是有两个问题要解决：一是主楼的进深较大，如果设中走廊的话，北部通风会较差；二是副楼为东西向，夏季主导风东南风不易进入。 针对前者的策略是：南面每层均“掏空”一个开间做空中花园，既给办公室提供共享的半室外休息空间，又通过这个大“阳台”给中走廊增加风压，改善北部房间的自然通风；针对后者的策略是：中走廊南端向外开口放大，让更多的东南风进入副楼。主楼南北
5、朝向，总平面布置与上海当地春夏季主导风向一致。反L 型的建筑布局加大了迎风面的面积，有利于过渡季节的自然通风。立面和外窗设计上做了细致处理，例如南向的休憩露台和北向错落退台设计，可作为自然通风的引风口。经分析，过渡季节建筑内部通风条件顺畅，主要功能房间能形成良好的 “穿堂风”效果,热风,5 响应气候，改善环境 上海的气候特点，使得建筑的夏季防晒和冬季阳光利用对室内环境舒适性和空调与采暖节能具非常重要的意义。太阳入射角夏季高、冬季低，全年辐射较充足。 主楼逐层向外旋转挑出的“盒子”，给南立面大部分外窗和外墙提供了夏季自遮阳，在冬季则对阳光进入室内影响甚小。,热光,5 遮阳与自然采光 除此之外，东
6、、西、北向外窗均采用Low-E 玻璃 底层门厅朝西北有较大面积的玻璃外墙，离外墙一定距离设有钢结构的爬藤植物架，将落叶藤本植物作为遮阳构件来设计。实验楼为东西向，同样采取了自遮阳、构件遮阳、植物遮阳等策略。通过计算机模拟，这些策略都综合了遮阳与采光以及充分利用冬季阳光。 南向外墙开窗最大，以获取充足的自然光，但是这样一来遮阳的问题就突出了。除了建筑层层外挑形成自遮阳区域之外，还有一些南窗在夏季需要遮阳。另外，办公空间也需要窗帘调节室内光环境。结合这两方面，采取的策略是用双层窗：外层为单玻普通铝合金框，内层为中空断热铝合金框，两层中间悬挂铝合金百叶帘。唯有体现玻璃通透感的第5 层采用Low-E
7、玻璃单层中空窗，结合室内窗帘（仅用于调节自然采光）。75% 以上的主要功能区天然采光满足标准要求。,热光,绿色设计,6 节地低层高与地下空间利用 采用钢筋混凝土空心无梁楼盖结构，办公空间不设吊顶，将建筑层高降至3.3m。这样一来，在规划控高24m 的情况下，建筑可以建7 层。 与此配合的是侧送风的空调终端方案：办公层内走廊或开敞办公空间的走道部位吊顶上走新风管和空调水管等。由于没有梁，走道部位的完成净高能够做到2.35m，而无吊顶办公区域的净高可到2.85m。 主楼采用空心无梁楼板，减少了结构自重，竖向承重构件和基础的配筋量也相应减少，相比于实心楼板，节约钢材约15%。“节地”是可持续发展的重
8、要内容，可是在建筑单体设计上很难有什么策略。低层高也许是一种有益的探索。 地下部分除了设有通风采光天窗的车库之外，还在主楼地下设计了具有自然采光和通风的研究室，主楼也因此成为一幢拥有8 层办公空间的多层办公楼。,绿色设计,7 热舒适与空调节能 除了夏季遮阳、冬季引入阳光和加强自然通风，还采用以下策略提高热舒适性并减少空调能耗： （1） 利用重质材料的热惰性。由于不设吊顶，具有热惰性的混凝土楼板直接暴露，有利于室内环境的稳定和人员舒适。 （2）采用外墙内保温体系。墙体采用无机保温砂浆和挤塑聚苯板内保温综合保温措施。由于办公楼基本上只在白天使用，空调系统每天早上开启，傍晚关闭。内保温方式可以更快地
9、使室内热环境达到舒适并节省空调能耗。 （3）使用吊扇。过渡季节可以通过慢速运行的吊扇使办公人员感到舒适，缩短空调使用时段。,8 可再生能源利用 8.1 地源热泵 地下车库范围底板下设置100 个小深井，获取地能用于空调与采暖，以减少对外网电能的需求。 8.2 太阳能热水 屋顶安装平板式太阳能集热装置，集热器面积16m2，日产45热水1.2t，采用循环系统为大楼卫生间提供盥洗用热水。,绿色总部：万科中心,概况,建设单位：万科企业股份有限公司 设计单位：Steven Holl Architects(建筑/室内/景观设计) 建筑师：Steven Holl 建设地点：深圳市盐田区 设计时间：2006
10、年-2009 年 用地面积：61700m2 建筑面积：121300m2绿色标准： LEED认证的铂金级,构思,万科中心设计概念最初被其设计者斯蒂文霍尔(StevenHoll)解释为“漂浮的地平线”(另一个名字是“水平的摩天楼”) 将多个功能体以水平几何形态连接在一起，并将整个建筑抬起有如海平面升起，将基地最大程度地还原给自然。这些概念似乎可以追溯于霍尔视差(Parallax，2000)书中的一段经典：“我们的思想在地平线扩展，面对思想的无限变化，我们在各个层面的价值观也需要重新定义。” 尽管这段文字写于10 年前，但对于人口平均年龄只有27 岁的今日深圳，竟然甚为贴切。一个年轻的城市出现一座全
11、新的集团总部，本身就应该暗示着价值观上的内省与开拓。 从建成效果看，设计概念首先体现为一种开放式的场所关系：无形的“海水”悄然褪去，留下建筑架空在开阔的场地之上，架空的建筑底部形成对流通风良好的微气候，吸引着人们在炎炎夏日在此驻足休憩，成为独特的场所体验；混凝土核心筒外附的一层可透灯光的磨砂玻璃，与上部结构在材质上的对比，无疑使“漂浮”效应更为强化。建筑形态的弯转起落与零乱多变的周边环境形成戏剧性的互动，混合的功能设置也提供了使用之中进一步延伸场所体验上的多种可能性。,结构创新,作为建筑形态上的最大特征，万科中心将主体使用空间抬升至距离地面15m 的空中(上部结构跨度最大达50m，最大悬挑20
12、m)，在底部形成了连续的大空间。由此带来的难题是：如何以最佳的结构形式实现这样的“飘浮”概念？中国建筑科学研究院、中建国际设计顾问有限公司的结构工程师对该项目进行了专门的研究，在结构体系上一改类似结构常用的“钢桁架”，转而采用国内较少采用的“混合框架拉索结构体系”，一种采用了“斜拉桥上盖房”的理念，利用主动预应力拉索和首层钢结构楼盖承担上部45 层混凝土框架结构，传递至落地筒体、墙、柱。 从力学特征上看，相对于传统的钢桁架，索结构的“受拉”传力更为清晰直接，拉索可通过初始张拉力大小调节，主动控制相邻柱的位移高低交错，减小柱端弯矩，改善结构受力状态。 在确定基本结构体系之后，由于建筑平面布置呈狭
13、长且多分支，为加强各筒体之间的结构协同工作，保证重力作用下斜索拉力的有效传递，结构工程师还在底层和顶层楼屋面平面内设置了水平交叉斜撑，以此加强楼屋盖面内刚度，并兼作承重梁。在后期深化设计中，钢梁首层支承的混凝土柱改为钢管混凝土柱，拉索与筒体、墙、柱连接处，均埋入型钢梁、型钢柱，以适应施工过程中结构变形和索节点锚固要求。 “像造桥梁一样的造房子”，万科中心以独特的结构形式诠释了建筑概念，不仅为使用空间提供了开阔的视野，也在最大程度上实现“还绿于民”：如果算上屋顶的绿化，整个场地的绿化率大于100%，并完全向城市界面开放。,可持续设计,1) 建筑遮阳系统 首先要提及的是建筑主体立面上的遮阳系统，按
14、照太阳的不同照射角度整个建筑的外立面遮阳体系分为全玻璃幕墙、水平固定遮阳和电动遮阳等。遮阳百叶按照竹叶的形象设计为曲面穿孔铝板，在保证室内光线和温度的前提条件下，结合不同幕墙系统丰富着建筑的立面肌理，同时也给室内带来不同的阴影效果。其中电动遮阳百叶作为“表皮装置”，可根据太阳高度自动调节百叶角度，以保证室内光线和温度保持在最佳状态。,可持续设计,可持续设计,2) 再生能源利用 在太阳能利用方面，采用当前最高效的异质结电池组成光伏太阳能发电并网运行技术。屋顶安装了约4000m2 的单晶硅太阳能光伏发电板。深圳市太阳辐射量丰富，全年约80% 的白天具有采集太阳热能的条件，年太阳辐射量为5225MJ
15、/m2，年日照百分率达47%。根据建筑运转的能耗分析，万科总部电能消耗总量的12.5%(约28 万kWh)由太阳能光伏板产生。另，酒店部分所需热水的50% 可由太阳能热水器提供。 3) 照明系统 在电气系统上，万科中心尽可能利用自然采光，节约能源。安装照度探测器，检测光照度情况，根据室外采光情况对室内的灯光的开闭及开启度进行控制；安装人体感应探测器，检测独立小空间人员情况，采用人来灯亮、人走灯灭的方式进行控制。并采用了独立可寻址的数字式可调光技术，可对单个灯具独立寻址并进行精确的从0100% 变化的调光控制，给智能照明系统带来了最大的灵活性和节能空间。配合节能型光源及灯具的使用，万科总部照明能
16、耗也比同等规模同类建筑减少30%左右。,可持续设计,4) 暖通设计 在冷源方面，目前已比较成熟的冰蓄冷系统成为万科中心的空调节能主要措施。目前国内已有400 多项工程成功采用了冰蓄冷技术，其原理是在电力负荷很低的夜间用电低谷期，采用电制冷机制冰，将冷量以冰的方式储存起来，再在电价较高的白天(用电高峰期)把储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调负荷的需要。充分利用峰谷电价差节省运行费用。 此外，所采用的地板送风系统也是节能的措施，减低运行费用，更提高环境舒适度及室内办公布置的灵活性。,可持续设计,5) 水环境设计 采用与景观设计紧密结合，雨水为主的景观水体补水方式，利用水质较好的雨水资源，以中水资源为补充，实现雨水、中水、景观水的优化设计。保证绿化及景观水补水不用自来水作水源。采用最先进节水型器具，减少自来水用水量及管材用量。 项目的设计目标是改善景观与生态环境，实现水系统投资与运行的合理化和效果的优化；做到屋面雨水全部收集，地面雨水全部处理渗透；通过渗蓄等措施控制雨水径流的排放，实现项目开发后雨水的径流系数不超过开发前；控制雨水径流污染， 减少污染物的排放；节约50% 的自来水，并实现100% 的污水处理等。,
