ctbuh 2021 拉赫塔中心大楼

建于俄罗斯圣彼得堡西北部芬兰湾畔的拉赫塔中心大楼为87层，高462m，建筑面积40万㎡，作为城市开发的核心项目，这座462m高的拉赫塔中心大楼不仅是欧洲最高建筑，也是圣彼得堡第一座超级摩天大楼，仅次于上海中心大厦（Shanghai Tower），是世界第二高的扭曲型摩天大楼，也是世界“最北”的摩天大楼。该大楼的建成为芬兰湾海岸地区打造了一个新的地标性建筑。随着圣彼得堡体育场、海港客运码头，以及包括圣彼得堡300周年纪念公园在内的多个公园的建成，该地区近年来在城市建设中取得了长足的进步。

拉赫塔中心大楼约2/3的空间用作为俄罗斯天然气工业股份公司Gazprom的新总部，预计将会有约8,000名员工在此工作。除了办公空间之外，该大楼在360m高的地方打造了一个观景台和一间全景餐厅，其它部分还包括1个科学与教育中心、1个天文馆、1个音乐厅、1个圆形剧场和一些公共广场。因此，拉赫塔中心大楼将成为一个拥有众多公共职能的跨国公司总部的不可多得的案例。拉赫塔中心大楼由总部位于苏格兰的著名建筑事务所RMJM设计，大楼外形非常有特点，风格前卫，底部横切面为五边形，螺旋上升，交汇于顶点塔尖。从形状比例和侧面纹路来看，非常像秋葵这种蔬菜，也犹如燃烧的火焰。大楼底部搭配有不规则形状的裙楼。拉赫塔中心大楼的整体设计年轻化且有活力，就如同广州的“小蛮腰”一样，它也有一个亲切的昵称，叫“小秋葵”。这栋大楼由5座塔楼组成，每一个塔楼都在上升的过程中扭曲、变细，这样从大楼底部开始到顶端整个大楼旋转了90°。就像大楼的概念设计师Tony Kettle所描述的那样，“这座大楼就是一个造型简单的尖顶建筑，它通过其外表不对称的形状，成为了该城市的一个独特的地标建筑。”从结构上看，这座大楼有一个中央核心，通过5个“悬臂梁”可以将水平荷载分配给15个组合立柱。这种方法让建筑能够在400m高的地方抵抗风速高达140km/h的风荷载。该建筑的第二个主要部分是一个260m长的回旋形多功能结构，其中包含许多具有公共功能的空间。这部分建筑的屋顶和倾斜的外墙的最高高度为80m，设计上尽量减少视觉冲击，以掩盖这部分结构的大小。

圣彼得堡是俄罗斯的第二大城市，与首都莫斯科相距600km，被称为俄罗斯的“北方首都”，是俄罗斯欧洲地区的政治经济中心。这一座城市对俄罗斯这个国土面积巨大的国家来说是非常有影响力的。同时，它也是俄罗斯的历史文化名城，有众多名胜古迹，其中历史中心古迹群被联合国教科文组织列为世界遗产。由于拉赫塔中心大楼跟这座城市的整体风格并不是很协调，所以在项目规划阶段遭到了严重质疑，后来把建造地址改在了市中心之外比较偏远的地方，方案最终才通过了。当然，圣彼得堡也一直被认为是俄罗斯通往欧洲的窗口城市，非常多的外国领事馆、金融服务机构都设立于此。为了让圣彼得堡更为国际化，政府也非常重视城市建设。此次为了夺得“欧洲第一高楼”的头衔，当地政府甚至修改了城市限高法规，从而使其可以合法地建造起来。可以说，拉赫塔中心大厦的象征意义在整个俄罗斯乃至欧洲都是相当具有代表性的。欧洲国家在全球文明发展史上是一方热土，很多城市建设是跟随第一次工业革命之后开始形成的雏形，大部分的欧洲城市中的很多建筑都是在18世纪后就已经完工，这就是欧洲早期文明的成果，除了很多具有代表性的欧式风格建筑以外，现代的高层楼宇并没有我们想象的那么多，但是很多新的摩天大楼都是在近些年建造的，特别是高度在300m以上的建筑，大都是最近十多年间建造的。因此，这栋位于俄罗斯圣彼得堡的拉赫塔中心大厦在整个欧洲都具有深远意义，它更像是一栋展现俄罗斯最高建筑风格的现代楼宇，也是体现建筑建造难度的先驱样板楼。建造这样的建筑，需要真正有创造力的工程思维来克服建筑和环境各方的巨大挑战。该项目由莫斯科设计公司Gorproject负责具体的建筑和结构设计。Gorproject设计公司的首席执行官Sergey Lakhman博士是俄罗斯建设部指定的荣誉建造师，Sergey Lakhman博士把拉赫塔中心大楼称为Gorproject众多建筑项目中最为复杂的一个，它醒目地高耸于一座新型可持续的经济中心城市之上，不仅需要耐受欧洲最恶劣的气候，还要超越俄罗斯严格的能源和安全要求（并获得LEED白金认证），这无疑是一项大胆的工程壮举。

拉赫塔中心大楼的有机形态由5个几乎扭转90°（每层0.82°）的侧翼形成，89层没有一层重复。这种极其复杂的几何形状只能通过3D建模和建筑信息模型（BIM）软件处理，Gorproject设计团队采用参数建模的方法，优化了幕墙拼板过程，通过增加标准11㎡嵌板的使用数量，降低了成本、减少了安装失误。Gorproject设计公司的总建筑师Philipp Nikandrov是圣彼得堡本地人，建筑设计的灵感来源于这座城市历史悠久的塔尖和穹顶结构。Gorproject设计公司的另一个螺旋式摩天大楼项目——莫斯科标志性的“进化塔”，也是出自Philipp Nikandrov的手笔。借鉴那次的经验，他通过冷弯工艺来实现同样的效果。由于钢化玻璃可以安全地弯曲到一定程度，幕墙嵌板在挤压成型时可以构成凸曲弧面，实现流畅的外观。Sergey Lakhman说：“冷弯的能耗远低于热弯，如此一来，也就降低了建筑施工过程的成本，提高了可持续性。”300m以上的超高层建筑表皮采用曲面的不在少数，如何实现曲面表皮是幕墙设计方法的重点。常见曲面表皮成型法有：冷弯弹性成型法、热塑性成型法、退台成型法、折面成型法或两种/多种混合法等几种。冷弯弹性成型法是玻璃面板通过夹持点拉弯产生塑性变形，是一种建造成本较低、建筑效果较好的建造方法。大部分的曲面建筑幕墙的曲率较小（≤20mm），只需采用特殊的幕墙玻璃冷弯安装工具，冷弯弹性成型法比较容易实现。因此，冷弯弹性成型法适用于曲率较小且不能够接受折面的曲面建筑。冷弯弹性成型法的关键点在于玻璃面板冷弯，即冷弯玻璃。冷弯玻璃就是利用平板玻璃本身具有一定弹性、可弯曲的特点，在工地现场通过合理夹持点压弯安装到位的。

在整个项目生命周期中使用AutoCAD、Revit等2D和3D技术后，Gorproject设计公司将BIM模型移交给业主进行运作和维护。Sergey Lakhman说：“BIM有助于避免安装过程的大量严重失误。我们在设计过程中不断地解决不同构件和系统之间的几何冲突。独特的建筑、结构和工程构件太多了，我们需要开发6,000多个新的Revit系列。”这座大楼复杂的幕墙系统不能使用传统方法进行维护，因此Gorproject团队从头开始重新思考了相关概念。Sergey Lakhman说：“幕墙上有15个弧形‘花瓣’面，每一个都在两个垂直边上有独立的一对导轨。每个导轨都有一台电车在上面行驶，导轨之间设有固定的伸缩平台，以便补偿非平行度。”电车可以承载维修人员、重型设备和用于更换的幕墙嵌板（重量可达近817kg）。

对于一座超过400m高的建筑，其防火系统是非常复杂的，无论是结构支撑还是消防系统，每一部分都需要经过设计和测试，符合严格的安全标准。拉赫塔中心大楼可以经受4h的火灾而不会发生结构性损坏，即使10个支柱倒塌，整座大楼也会依然挺立。该项目于2011年开始兴建，此时已是911事件发生后的第十年。因此，大楼必须具备保障措施，确保楼内人员有时间撤离。Sergey Lakhman说：“我们需要问自己，假如发生这样的撞击，大楼到底有多安全，是否依然能屹立不倒？”为了测试这一点，Gorproject建立了3D模型来模拟各种场景。为防止大楼发生连续性倒塌，设计方案增强了抗冲击能力。Sergey Lakhman说：“假如发生了撞击导致一个垂直承载构件断裂，大楼一定要撑住。大楼可以发生大变形，甚至之后可以被重建。但无论如何，楼内人员应当活下来且要有时间撤离。”Gorproject规定采用钢管混凝土组合柱，其强度比传统柱高5倍，而且占地面积较小。结构钢形成了一种“悬链线”效应，就算哪一层倒塌，上面和下面的楼层也会相安无事。在基础方面，拉赫塔中心大楼的地基采用了264个基桩打入地下约279m处， 15个稳定性边柱将大楼的重量分散开来，即使顶部区域风速达到近140km/h，摩天大楼也依然稳固。为了不断检查垂直度，Sergey Lakhman和他的团队设计了一个前所未有的自动监控系统：在整座大楼内安装了3,000个传感器。拉赫塔中心大楼为了实现在外形上与Gazprom徽标相似而设计了火焰状轮廓，掩饰了圣彼得堡每年有7个月温度接近冰点的气候。极度寒冷和潮湿的环境可使围绕着高约100m塔尖的云层在塔尖表面上凝结成冰，从而导致存在冰柱坠落的潜在危险。为防止过度结冰，设计团队提出了一种用辐射性网状金属板包覆塔尖区域的防冰系统。然而在夏天，夏日温度会超过21℃，极端天气和温差对节能供暖和制冷系统构成了重大挑战。大楼的双层通风幕墙配有自动百叶窗，可提供自然通风，防止层间天然缓冲区过热。在阳光明媚的冬日，缓冲区可利用温室效应减少热负荷。

作为一家全球能源公司，Gazprom希望其总部大楼能够为LEED可持续发展标准树立典范。Gorproject满足了能效、节水和回收利用方面的苛刻要求，最终为大楼取得了LEED白金认证。拉赫塔中心大楼的高效节能型设计，亮点在于先进的供暖、垃圾处理和照明系统，以及降低能耗的智能幕墙。在大楼内部，红外辐射器取代了传统的加热器，将大楼的机械、电气和管道设备所产生的多余热量引入供暖系统。雨水被回收用于灌溉，大楼使用了气动真空式垃圾处理系统。计算机化的LED照明系统可最大限度地利用内外部光能。Sergey Lakhman说：“每个灯具每延米消耗的能量比白炽灯低10倍。”由于拉赫塔中心大楼位于候鸟迁徒路线上，Gorproject在设计时还需考虑驱散鸟群，防止鸟群撞击反光幕墙。Sergey Lakhman说：“鸟类之所以通常会撞上摩天大楼的镜面玻璃窗，是因为在某种角度的时候，它们分不清天空及其在玻璃中的反射。我们提议采用少量的建筑照明，以免让鸟类眼花目眩。”

在建成了拉赫塔中心大厦之后，俄罗斯天然气工业股份公司又计划在圣彼得堡建造全球第二高的摩天大楼。2021年5月，该公司展示了拉赫塔中心2号大楼，该塔高703m。建成后将代替上海中心大厦的排名，成为仅次于迪拜哈利法塔的超级摩天楼。该项目由苏格兰建筑师Kettle Collective设计。塔楼采用复杂多变的“DNA”螺旋状结构，呈现“生命、科技与自然共生”的理念。流线型曲线减少了空气阻力，最大程度地降低了高度给建筑带来的风险。拉赫塔中心2号大楼分为三个部分，顶部590m处设有一座世界最高的观景平台，中间部分集酒店、公寓、办公于一体，底部配套商场、休闲娱乐及公共设施。在电力供给上，大楼采用太阳能、风力发电等新能源措施，在一定程度上具备自给自足的能力。大楼内配置的超高速电梯，也将由多个轿厢的运动产生再生能量来提供动力。拉赫塔中心2号大楼除了造型奇特外，其工程结构、建筑材料及功能、设计美学同样突破了传统建筑的桎梏，形成了别样的科幻未来感，将为圣彼得堡天际线再添一处世界级的标志性建筑。

注：部分内容选自建筑设计2019年6月刊。

业主：俄罗斯天然气工业股份公司

建筑设计：RMJM建筑事务所；Gorproject设计公司；三星公司

结构工程设计：Gorproject设计公司；Inforceproject

机电工程设计：Setec Btiment；三星公司

总承包商：Renaissance建筑公司

立面设计：奥雅纳工程咨询有限公司；Priedemann Facade Experts；United Faade公司；Permasteelisa集团

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高层建筑幕墙工程最具人气奖

Brunel 大楼，伦敦，英国

业主/开发商：Derwent London

建筑设计：Fletcher Priest Architects

结构工程设计：奥雅纳工程咨询有限公司

机电工程设计：Cundall

总承包商：Laing O'Rourke

幕墙设计：奥雅纳工程咨询有限公司