央视大楼

中央电视台总部大楼
——世界第二大办公楼
工程总投资:50亿元
工程期限:2005年——2009年


中央电视台总部大楼(CCTV Headquarters) 位于北京东三环CBD。当这座梯形结构完工时,它将成为世界上设计最激进的建筑。它被美国《时代》周刊(2007年12月24日提前出版)评选为2007年世界十大建筑奇迹之一。

中央电视台大楼耗资50亿元人民币,由中央电视台(CCTV)主楼、服务楼、电视文化中心(TVCC)及室外工程组成。用地面积总计18.7万平方米,总建筑面积约55万平方米,其中主楼高234米,地上52层、地下3层,设10层裙楼。主楼的两座塔楼双向内倾斜6度,在163米以上由“L”形悬臂结构连为一体,建筑外表面的玻璃幕墙由强烈的不规则几何图案组成,造型独特、结构新颖、高新技术含量大,在国内外均属“高、难、精、尖”的特大型项目。

 从技术上讲,这座建筑存在很大难度。建筑外形就像是一只被扭曲的正方形油炸圈;两座竖立的塔楼向内倾斜,倾角很大;塔楼之间被横向的结构连接起来,总体形成一个闭合的环。这样一种回旋式结构在建筑界还没有现成的施工规范可循。


塔楼连接部分的结构借鉴了桥梁建筑技术,不同的是,如果把那部分看作“桥”,它将是一座大得出奇、非常笨重的桥。这个桥的某些部分有整整11层楼高,桥上还包括一段伸出75米的悬臂,前端没有任何支撑。

北京建筑行业对建造这个设计方案并无现成的规范可用,于是,北京市政府组织13位结构专家成立了一个特别小组。在设计方案确定两年后,CCTV新总部大楼获准开工建设。接下来,专家组做了一个3层楼高的钢结构模型用来研究。它被放在一个能模拟地震的液压平台上,上面安装了数百个传感器,用来监控“塔楼”上1万多条钢梁的位移,并测量在不同情况下哪个部位承受的压力最大。

  CCTV大楼外面由大面积玻璃窗与菱形钢网格结合而成,作为大楼主体架构,这些钢网格暴露在建筑最外面,而不是像大多数建筑那样深藏其中。这样压力基本都能沿着系统传递下去,并到导入地面的最佳路径。从外观上看,大楼有一部分钢网结构(包括拐角等压力较大部位)比较密集,它们也是整体设计思想的一部分。此外,大楼外面将采用特种玻璃,其表面被烧制成灰瓷釉,能更有效遮蔽日晒。
CCTV项目占地575,000平方米,分为三个区域:电视节目制作区、公共设施区以及大楼服务区。每一区域都有其独特的构造,考虑了各个楼层的通道和安全,各存          中央电视台大楼共包括四个结构,这四个部分一起又构成了一个连续的矩形筒体结构。大楼一共使用了100,000吨的钢材。其中外部筒体结构占55%,地板占20%,竖向核心及内柱占16%,传力桁架占7%。
连续的矩形管道和斜格网是大楼的主体结构系统。三种构件组成了筒网状结构:斜杆,柱体以及周边横梁。
交叉的斜拉杆主要用来承载大楼日常的倾斜力以及重力,并且在发生地震的时候抵御震力。它们是大楼结构中关键的部分,是由厚度从35mm到100mm的钢板在箱体上焊接而成。
第二个层次是柱体,它们给作用在塔楼上的推力和拉力提供了直接有效的重量释放路径,由此对结构重量和灵活性产生极大的良性影响。由于柱体边界力的显著差异,大楼使用了六种柱体来优化承受力,从简单的H型钢到嵌入了H型钢的钢筋混凝土。H型钢部分由厚度从35mm到100mm的钢板焊接而成。
最后,地板周边的横梁主要用来承载地板的重量,同时也在筒体结构的三角形部分,尤其
是悬挑部分中起到一定的作用。
总体来讲,这些轧制的H型钢无论从尺寸上还是结构上都是整个筒状体中最小的构件。
如果说从一个传统的角度来解决这么一个造型的结构的话,可以想象把这个楼分成几个孤立的结构体系,我们也在为这个大楼的造型来寻一种适合它的结构,而且适合它这种环路,形体之间能够不断循环的概念。最后的结构是菱形的网筒体结构,代替这种普通的统一菱形网状结构遍布整个建筑表面的做法的,和我们的欧亚那的设计顾问,一起研究了整个大楼外表皮受力的情况,经过这样一个全面的分析以后,我们决定在这个大楼受力不同的地方,哪个地方受力比较小,就把这个杆件拆除,如果哪个地方受力比较大,就增加大的结构杆件。这样分析的结果出来,可能看起来这个外表的图案有点非理性,但是实际上它代表了实际受力的一个分析,这个分析的过程也是非常有挑战的一个过程,我们的工程师也承认在五年前,这种的结构体系还不能够产生,因为那时候的计算机还没有像现在这么先进,这样一个过程产生的这样的结构,可以说是在世界上的结构精确度最高的一个结构之一,它的这个结构不仅是在设计团队之内经过了检验,而且还经过了中国的政府和当地的政府的检验
方案最终全票通过,库哈斯一举击败包括 SOM、KPF和西萨·佩里在内的强劲对手,他们分别是 420 米的上海金茂大厦、492米的上海环球金融中心和452 米的吉隆坡双子大厦的作者。但为此他也不得不放弃了美国纽约世贸中心的重建方案。然而,CCTV新楼在建造过程中一直褒贬不一。首先,它的主楼高234米,两座塔楼双向内倾斜6度,在163米以上由L型结构连为一体,旋挑部分如此巨大,完全打破了现有的建筑常规。支持这样一个史无前例的实验代价极其昂贵。由于重力的作用,倾斜塔楼与悬臂自重产生的荷载,很可能会让两座塔楼在建的过程中会不断变形,这就决定了它必须花比平常建筑多出许多的技术和材料来支撑。它将面临建筑史上最严峻的力学考验。还有人认为,它造型疯狂、表达新奇、只顾标新立异,根本没有考虑中国的文化,与历史毫无传承,是中国人盲目浮躁的暴发户心态的产物。新楼的存在价值备受质疑。

最终,结构工程师们提出了解决方案:根据各部分的荷载特点来组织结构网络。结构框架由一系列不同大小的三角形结构杆件组成,杆件密度大的地方往往是荷载密集的位置。相互平衡,相互补充和依存。这是一座设计周全的大厦。各系统的组成部分可以被分离和替换,保证了当取暖、制冷、通风,给排水其中的一环处于停顿时其余部分仍能正常运作。
区域内电梯和直达电梯结合使用,双层轿箱电梯既节省了交通面积,又节省了用于交通的时间。原本,政府希望造一座校园式的建筑——四面围墙围拢。但库哈斯则建议,把整个城市打通,还原街区,引进绿地,纳入更多的城市状态,形成一个开放式的媒体公园。“我对建筑占用多少空间毫无兴趣,我关心的是它能创作多少空间。”为保持建筑外形像雕刻那样具有纯粹性,库哈斯还大胆地抛开了任务书中对主要空间安排的要求,把大部分演播空间放到地下,以达到释放大部分地面空间的目的。

随着这座全球最昂贵的单体建筑的逐渐落成。争议之声渐渐淡去。库哈斯成功在中国踏出了他的第一步。他借此向整个中国甚至全世界发出了他的声音,也公布了他的中国宣言:“谁说结构不能重新设计?谁说重力是不可战胜的?建筑的形式并不是最重要的,甚至这栋我们想方设法实现的建筑本身也不是最重要的,重要的是这种实践将解放数以百计的建筑师,使他们勇于尝试新的建筑形式,更勇于去挑战!
“央视新楼”的安全问题的第一个问题是最终选址地质勘探揭示的问题是否全部获得妥善解决,以及提交的地质勘探报告是否将最终选址地质状况客观存在的所有问题全部揭示出来建议了令人满意妥善解决的方案?
到目前为止,公众没有机会见到北京市勘察设计研究院承担提交的央视新楼最终选址地质勘探报告,但是《京华时报》2003年8月15日《央视新大楼好看难建、各难点均有初步解决方案》披露了部分事实:[2]
两个巨大的“Z”字交叉缠绕,一片由钢铁与玻璃组成的云,中间是一个巨大的洞。央视新台址———这个类似巨型城市雕塑的设计一出台,就以其新颖、前卫的造型设计立刻吸引了众人关注。但北京市勘察设计研究院近日出示的地质勘察报告显示,央视新楼新颖的结构对地基施工和结构施工都带来了很大难度。目前各难点均已到初步解决方案,正待敲定最终实施方案。
一难 土
  压力不平衡可致地陷
  就像跷跷板两边分别放坦克和书桌
  “好看难建”。北京市勘察设计研究院的国家级勘察大师张在明用了这四个字简单概括了央视新址的工程特点。
  具体负责央视新址勘察的耿一然工程师介绍说,央视新楼的怪异形状导致了对地基压力的极端不平衡。“两座巨型塔楼和旁边的低矮建筑位于同一个地基之上,这就像把一辆坦克和一张书桌放在跷跷板的两边”。
  据测算,央视新楼的地基将承受三种截然不同的压力:两座塔楼的地上层数分别为51层和45层,高约230米。由于塔楼主体并不是垂直于地面的,而是呈84度斜角向天空延伸,其压力相当于约300米高楼的压力,超过200吨/平方米;地上建筑为9层的裙楼,下压力较为正常,大约是40吨/平方米;而主塔楼的旁边是地上1层、地下3层的低矮建筑,这部分地基的压力仅有15吨/平方米,甚至还没有挖掉的土的压力大。
大冲辣椒  耿一然介绍,在同一个地基上的三种压力竟然相差十多倍,这在北京的建筑史上是非常罕见的。塔楼的压力足以使地基下陷超过一米,如解决不好,可致使建筑物出现结构变形、管线爆裂、玻璃幕墙脱落等问题。
  二难 水
  反弹力可致地基上浮
  地基就像漂起来的空盒子
  危险性不止在于土,地基压力极小的低矮建筑部分还要受到地下水的严重影响。
  耿一然介绍说,由于低矮建筑部分压力过小,在地下水反弹力的影响下,地基肯定要上浮;另一方面,目前央视工程的地下水位在地下15米左右,但其历史最高水位曾达到地下3米。“如果地下水位上升,低矮建筑就会像‘空盒子’在水里漂起来。”
  三难 悬梁
  百米空中建楼罕见
  就像半空出现海市蜃楼
  塔楼在百米左右的空中将通过一折成直角的悬挑部分相连接,而这一悬挑部分实际就是一座约10层楼的建筑体。这个建筑体下方没有任何依托,就好像半空中出现的海市蜃楼,其空间难题可想而知。
  解决方案一 底板
  就像雪地上放木板,人站上面不下陷
北京利国电子  针对塔楼压力,专家们的解决方案围绕减压而展开。目前已经决定在塔楼下面加铺一个长宽各120米、高8米的钢筋混凝土底板,这样就可以将压力减小到110吨/平方米。耿一然说:“这就好像在雪地里放一块大木板,人站上去就不会陷进去。”
褐变度
  解决方案二 桩柱
  就像钉子钉入木头,既防下陷又防外拔
  在加铺底板的同时,专家们研究出另一个方案———打桩,将若干混凝土柱子插入地基下面一定深度。它一方面可将地下土层“挤”得更密实,增强抗压能力;另一方面可与周围土层产生强大的摩擦力,就像钉子钉入木头一样,再往下压就会很困难。耿一然介绍说:“普通桩柱已经不能满足要求,将采用一种直径达1米、长达50米的桩柱,这么深的桩柱在北京的建筑中将是首次使用。”
  在地基压力小的地方,也将采用打桩的办法。与前者不同的是,桩柱在这里的作用是“抗浮”,耿一然同样用了“钉子”来打比方:“当把钉子钉进木板后,要想把它往外拔也不是件容易的事情。”
《中国建设报》无意注意2003年11月13日《“巍楼”还是“危楼”? 聚焦央视新楼》报道:[3]
著名建筑师刘家坤说,CCTV大楼遇到地震是不会倒塌的,相信技术上是没有什么问题的。安全和安全感是两个问题。235米高对于安全感是个问题,但安全不成问题。
赵亮说,我们怎么定义结构的合理性,事实上有很多结构方式以前我们没有见到的,它是跟新的材料结合在一起,比如说我们以前没有见过“张拉模”的结构,实际上它是一个对材料消耗非常小的结构方式,现在应用越来越多。向CCTV外立面的处理,每一个定点的大小来决定它的结构密度,这样造成结构疏密不一样,本身就创造一种结构的美感。我觉得符合理性的东西就是合理的。
浙江经视新闻深呼吸
2004年9月《新京报》《央视新楼21日奠基通过安全审查可抗强震》报道:[4]
此前,央视新大楼以其“侧面S正面O”的匪夷所思的造型引起了众多争议,工程的安全性也曾被质疑。对此,昨日,央视大楼的设计者、建设部全国超限高层建筑审查委员会和地基勘察单位三方的消息均表示,工程的安全难题已基本得到解决。石志高
……央视新址从选址到建设中经历了多次波折,也引发了很多争议,其中最大的一个质疑就是对这座“外型特异”的建筑安全性的担忧。
荷兰大都会建筑事务所设计师莎瑞在中国建筑艺术双年展上的一次演讲中透露,建成后,央视新大楼每天将有超过1万名员工在其中工作,可以容纳下250个左右的频道。
新大楼加大每平方米的用钢量,技术上可以解决安全问题
在建筑艺术双年展的演讲中,莎瑞说,“央视新大楼虽然看上去很复杂,但实际上比结构简单的建筑更加稳定。”她介绍,央视新大楼的结构是由许多不规则菱形金属框架构成的。经过精密计算的框架结构成为给建筑调节受力的工具,受力大的部位,将用较多的网纹构成很多小块菱形以分解受力;受力小的部位就刚好相反,用较少的网纹构成大块的菱形。
记者昨天从设计方、地基勘察单位和建设部全国超限高层建筑审查委员会三个方面获悉,该工程的安全难点已基本有了解决方案。
对此,参与了央视安全性论证的建设部全国超限高层建筑审查委员会一位专家介绍,该委员会已经通过对央视工程安全的论证,该项目设计达到了抗地震烈度8度的标准。他介绍,虽然该设计本身存在极大的挑战,但如果有足够的投资,加大每平方米的用钢量的话,技术上是可以做到对安全性的保证的。
《北京晚报》2007年12月28日报道:访谈:“大楼安全绝对没问题”[5]

本文发布于:2024-09-22 01:26:21,感谢您对本站的认可!

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