表皮的呼吸
——紅土創(chuàng)新廣場(chǎng)幕墻設(shè)計(jì)

王浪 孫志浩

CCDI 悉地國(guó)際21 工作室

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于深圳市后海總部片區(qū)的核心區(qū)域，與華潤(rùn)總部比肩而立，東臨科苑南路、南鄰海德三路、北鄰濱海大道，處于金融核心區(qū)南區(qū)的門(mén)戶位置，周邊交通便利，總建筑面積167 325m2，塔樓幕墻高261.3m。

項(xiàng)目有三個(gè)特征：1）邊界——背靠辦公商務(wù)區(qū)，面向深圳灣；2）樞紐——地鐵線、街道及二層步行系統(tǒng)穿越基地；3）連接器——綜合了眾多要素的樞紐。區(qū)位、規(guī)模、交通資源決定了其獨(dú)特的商業(yè)定位——一個(gè)綜合了商業(yè)、交通、濱?；顒?dòng)、屋頂花園等元素的“樞紐公園”。

2 設(shè)計(jì)策略

紅土創(chuàng)新廣場(chǎng)的幕墻表皮采用隱藏式開(kāi)啟扇，巧妙地解決了自然通風(fēng)與排煙問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了可呼吸式折疊建筑表皮，其設(shè)計(jì)與落地經(jīng)歷了一波三折的過(guò)程。

2.1 折疊表皮

折疊表皮的靈感源自設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)建筑形體的研究。我們?cè)诹⒚婵刂凭€的基礎(chǔ)上尋找三角形基本單元，該單元可以組合成鉆石的形狀，通過(guò)立體化處理形成折疊表皮。折疊表皮的獨(dú)特形式體現(xiàn)了濱海建筑（波浪）和金融大廈（鉆石）的建筑形象，給人以穩(wěn)定、輕盈、優(yōu)雅的感受。

2.2 結(jié)構(gòu)與立面

項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土斜交網(wǎng)格外框架+伸臂+混凝土核心筒體系，外立面采用由若干單元組成的鉆石形幕墻，結(jié)構(gòu)外框架采用鋼結(jié)構(gòu)菱形斜交網(wǎng)格，立面形式、內(nèi)部空間、結(jié)構(gòu)體系一體化設(shè)計(jì)，營(yíng)造了獨(dú)特的室內(nèi)外辦公空間。外框架能夠承擔(dān)30%～50%作用重力及水平力，斜交網(wǎng)格的外框具有較好的抗側(cè)向剛度和延性，但其節(jié)點(diǎn)受力及施工復(fù)雜。所以，深入研究斜交網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)受力性能，使斜交外框架結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)、合理，是整個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵。通過(guò)計(jì)算得出，斜交網(wǎng)格框架比普通框架的側(cè)向剛度大，能夠起到結(jié)構(gòu)的抗震和抗風(fēng)作用，同時(shí)斜交叉柱為頂部和底部的公共空間提供了大跨度的開(kāi)敞空間，打破了傳統(tǒng)辦公空間的局限性。

2.3 尖角玻璃

2018年2月，紅土創(chuàng)新廣場(chǎng)項(xiàng)目原施工圖方案通過(guò)消防審查，項(xiàng)目土建開(kāi)始施工，同期由業(yè)主進(jìn)行幕墻施工單位招標(biāo)。2018年6月，幕墻施工單位——三鑫科技發(fā)展有限公司（以下簡(jiǎn)稱“幕墻施工單位”）介入幕墻深化與施工。由于原招標(biāo)設(shè)計(jì)過(guò)于理想化，沒(méi)有充分考慮中國(guó)目前的建造工藝，施工過(guò)程中幕墻施工單位與幕墻顧問(wèn)——華納工程咨詢（北京）有限公司（以下簡(jiǎn)稱“幕墻顧問(wèn)”）產(chǎn)生分歧。幕墻施工單位提出塔樓折角的立面造型存在大量尖角玻璃（共計(jì)512塊，窄邊寬度小于200mm、高4 500mm，最銳角度僅為2.45°），原定三層的夾膠中空Low-E玻璃尖角小于30°，難于加工、成品率低，而且運(yùn)輸安裝過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量損耗；幕墻顧問(wèn)則認(rèn)為尖角玻璃可以通過(guò)特殊定制的方式加工。

業(yè)主：深圳市創(chuàng)新投資集團(tuán)有限公司

建設(shè)地點(diǎn)：廣東省深圳市

建筑設(shè)計(jì)：CCDI 悉地國(guó)際

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：王浪

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)：金艾、張震、孫志浩、李偉、I.IBRAGIMOVA Elvira、馮顯杰、孟慶燕、湯峰、杜雪松、劉義俊

總建筑面積：167 639m2

設(shè)計(jì)時(shí)間：2014

建成時(shí)間：2021

攝影：曾天培

1 塔樓收腰一側(cè)立面

2 剖面圖

3 總平面圖

4 折疊表皮形體控制線找形

5 原方案尖角玻璃存在問(wèn)題

6 三角形的金屬裝飾線條遮擋玻璃

7 新舊方案對(duì)比

據(jù)玻璃生產(chǎn)方反饋，若將中空玻璃替換成夾膠鍍膜玻璃，最小加工尺寸可減小為50～100mm（2.5×D），角部仍需金屬材料填充，且兩種玻璃存在色差。夾膠中空三銀Low-E超白玻璃最小加工尺寸為280～300mm，考慮目前國(guó)內(nèi)的工藝水準(zhǔn)，尖角玻璃的加工會(huì)受到以下因素影響：1）三銀鍍膜工藝小于300mm時(shí)表面易花，無(wú)法保證質(zhì)量；2）尺寸小于300mm的玻璃在機(jī)床加工時(shí)易漏到縫隙中；3）鋼化玻璃過(guò)于尖銳，生產(chǎn)過(guò)程易自爆。

為此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)做了大量關(guān)于尖角玻璃的項(xiàng)目調(diào)研。比較有代表性的是華潤(rùn)深圳灣總部，該項(xiàng)目在低樓層采用2mm不銹鋼板替代尖角玻璃，在高樓層采用3mm鋁板替代尖角玻璃。但與本項(xiàng)目不同的是，華潤(rùn)總部存在交角的位置較少并且?jiàn)A角較大，替代的金屬板很短；而本項(xiàng)目存在大量交角，如果采用金屬材料代替尖角玻璃會(huì)使得整個(gè)立面出現(xiàn)大量“補(bǔ)丁”，影響折疊表皮的整體效果。同時(shí)，業(yè)主也擔(dān)心大量的上懸外開(kāi)窗在臺(tái)風(fēng)天存在安全及漏雨隱患（塔樓特殊的造型存在上仰面，與其他項(xiàng)目相比漏水風(fēng)險(xiǎn)加大）。

面對(duì)這些問(wèn)題與風(fēng)險(xiǎn)，我們對(duì)辦公塔樓幕墻立面進(jìn)行了修改，最終選定800mm寬裝飾線條方案：用三角形的金屬裝飾線條遮擋玻璃，玻璃實(shí)際為梯形（最窄處滿足三銀夾膠Low-E中空玻璃大于300mm的最小加工尺寸），露出的完成面由三角形尖角玻璃交接，保證了原有的“鉆石”立面設(shè)計(jì)概念；同時(shí)，利用800mm寬的裝飾線條隱藏開(kāi)啟扇，玻璃也由原來(lái)的2 100mm高變?yōu)? 500mm高。這種作法不僅讓立面更簡(jiǎn)潔，還排除了臺(tái)風(fēng)天因開(kāi)啟扇剝落而造成的安全隱患，提高了整個(gè)項(xiàng)目的幕墻抗風(fēng)安全級(jí)別。2018年12月初，修改后的幕墻方案通過(guò)業(yè)主集團(tuán)的審議。

8 與華潤(rùn)總部比鄰的紅土創(chuàng)新廣場(chǎng)

2.4 防排煙

修改幕墻方案時(shí)，恰逢《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51251-2017）正式實(shí)施，新的防排煙規(guī)范對(duì)于煙氣的清晰高度有了新的規(guī)定：若房間采用自然排煙，則清晰高度以上的開(kāi)窗面積需達(dá)到房間地板面積的2%以上，如果外部有穿孔板則需要折減穿孔率。

修改后塔樓幕墻開(kāi)啟扇的開(kāi)啟方式與原幕墻方案存在差異（原幕墻為上懸窗外開(kāi)啟，新方案為平開(kāi)窗內(nèi)開(kāi)啟），且改變了防排煙方式，需重新申報(bào)消防審查。當(dāng)時(shí)土建已經(jīng)施工至十一層，管線綜合預(yù)留的管道尺寸僅符合舊規(guī)要求，新規(guī)排煙管道尺寸更大，經(jīng)核算會(huì)影響辦公區(qū)域及走道凈高，且需增加額外的機(jī)械排煙，設(shè)備費(fèi)用高達(dá)1 000萬(wàn)元。

為了使新的立面幕墻方案滿足防排煙新規(guī)，項(xiàng)目主創(chuàng)建筑師與業(yè)主特地去往天津消防所與專家共同研究，進(jìn)一步優(yōu)化幕墻構(gòu)造方式。經(jīng)計(jì)算，紅土創(chuàng)新廣場(chǎng)項(xiàng)目若按現(xiàn)有凈高套用公式，排煙窗的有效高度為1 190mm，較多樓層無(wú)法滿足規(guī)范要求，若套用室內(nèi)凈高不大于3m的情況，則可滿足規(guī)范要求，故設(shè)計(jì)高度取3m。塔樓部分五層至五十五層均采用自然排煙的方式，標(biāo)準(zhǔn)層室內(nèi)凈高設(shè)計(jì)值為3m。

假設(shè)計(jì)算排煙有效面積的高度受A 與B 控制，當(dāng)平開(kāi)窗大于等于70°時(shí)，透過(guò)窗的排煙面積SA=D（窗寬）×HA；透過(guò)穿孔板的有效排煙面積SB=D（穿孔板寬）×2（兩個(gè)穿孔板面）×HB×50%（穿孔率）；SA與SB兩者取小值作為該開(kāi)啟扇排煙有效面積；當(dāng)平開(kāi)窗小于70°時(shí)，窗的有效排煙面積與穿孔板的有效排煙面積兩者取小值作為該開(kāi)啟扇的有效排煙面積。

9 八層平面圖

10 二十四層平面圖

11 五十層平面圖

12 計(jì)算排煙有效面積示意圖

13 幕墻選材

14 塔樓主入口效果圖

五十四層、五十五層通高區(qū)域室內(nèi)凈高設(shè)計(jì)值為7.9m。根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51251-2017）4.6.3條：該儲(chǔ)煙倉(cāng)高度為3.4m，設(shè)計(jì)排煙量為88 800m3/h，自然排煙側(cè)窗風(fēng)速為0.64m/s，自然排煙窗開(kāi)窗面積不小于38.5m2。自然排煙窗算法同五十四層、五十五層通高區(qū)域。結(jié)合最新室內(nèi)設(shè)計(jì)方案，我們對(duì)通高區(qū)域進(jìn)行防排煙面積核算，可完全通過(guò)裝飾線條的隱藏式開(kāi)啟扇滿足防排煙要求。2019年3月，紅土創(chuàng)新廣場(chǎng)項(xiàng)目消防報(bào)規(guī)一次通過(guò)。

2.5 選材

項(xiàng)目的選材體現(xiàn)了設(shè)計(jì)師對(duì)材料效果的把控力，以及業(yè)主對(duì)品質(zhì)的高要求。塔樓及裙房采用金屬質(zhì)感的陽(yáng)極氧化板，強(qiáng)調(diào)金融建筑穩(wěn)定、有力的獨(dú)特氣質(zhì)；塔樓裝飾線條折角處進(jìn)行鋁材收邊，兼作泛光隱藏式燈槽，既讓裝飾線條筆直，又解決了陽(yáng)極氧化板折彎易爆邊的問(wèn)題；裝飾線條側(cè)面設(shè)計(jì)三角形穿孔鋁板，滿足自然通風(fēng)與排煙需求；超白基片的銀灰色膜系夾膠中空三銀Low-E玻璃在陽(yáng)光下如同鉆石般晶瑩，陰天如同湖水般寧?kù)o；裙房暗金色的陽(yáng)極氧化板與淡香檳色膜系的夾膠中空Low-E玻璃相互襯托，顯得低調(diào)而淡雅。

3 結(jié)語(yǔ)

紅土創(chuàng)新廣場(chǎng)項(xiàng)目的高質(zhì)量落地離不開(kāi)業(yè)主及CCDI設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的共同努力，不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)應(yīng)有的效果，還巧妙地解決了工藝中遇到的難題，建成了一棟可呼吸的超高層建筑。

在新舊排煙規(guī)范交替之際，面對(duì)小于30°的尖角玻璃難以加工的難題，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地利用800mm寬的裝飾線條隱藏平開(kāi)的開(kāi)啟扇，不僅解決了塔樓標(biāo)準(zhǔn)層的自然排煙與通風(fēng)問(wèn)題；，還遮擋了尖角交接處的玻璃，保證了原有塔樓折疊表皮的立面效果，提高了幕墻在極端氣候條件下的安全性。項(xiàng)目建成后取得了不錯(cuò)的社會(huì)反響。