德國法蘭克福商業(yè)銀行和瑞士再保險塔的建筑熱工分析-諾曼福斯特

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1、1 德國法蘭克福商業(yè)銀行 2 瑞士再保險塔 主要內容 大師簡介 建筑概況 通風 熱工分析 遮陽 保溫 設計師簡介諾曼福斯特諾曼福斯特特別強調人類與自然的共同存在，而不是 互相抵觸，強調要從過去的文化形態(tài)中吸取教訓，提倡那些適合人類生活形態(tài)需要的建筑方式。他使建筑形體在強調對材料和結構率真表達的同時，重視建筑的人性表達；強調建筑與周圍環(huán)境 的和諧和與城市文脈的整合，賦予工業(yè)主義建筑以人文化 諾曼福斯特：建筑學學士（曼徹斯特大學），建筑學碩士（耶魯大學），英國皇家建筑師學會會員，國際上最杰出的建筑大師之一，被譽為“高技派”的代表人物，1999年第21屆普利策建筑獎得主。 諾曼福斯特特別強調人類與自

2、然的共同存在，而不是互相抵觸，強調要從過去的文化形態(tài)中吸取教訓，提倡那些適合人類生活形態(tài)需要的建筑方式。 其代表作品有：德國議會大廈、德國法蘭克福的商業(yè)銀行大樓 、德國商務促進中心和遠程技術中心 、香港匯豐銀行總部大樓 、法國加里藝術中心 、西班牙巴侖西亞會議中心等 生態(tài)思想 充分利用自然采光。 充分利用自然通風。 空中花園 建筑遮陽。 高效節(jié)能的外窗和幕墻系統(tǒng)。 地下蓄水層的循環(huán)利用。 NO.1 德國法蘭克福商業(yè)銀行整座大廈除非在極少數(shù)的嚴寒或酷暑天氣中，全部采用自然通風和溫度調節(jié)，將運行能耗降到最低，同時也最大程度地減少了空氣調節(jié)設備對大氣的污染。該建筑平面為邊長60米的等邊三角形，其結構

3、體系是以三角形頂點的三個獨立框筒為“巨型柱”，通過八層樓高的鋼框架為“巨型梁”連接而圍成的巨型筒體系，具有極好的整體效應和抗推剛度，其中“巨型梁”產(chǎn)生了巨大的“螺旋箍”效應。49層高的塔樓采用弧線圍成的三角形平面，三個核(由電梯間和衛(wèi)生間組成)構成的三個巨型柱布置在三個角上，巨型柱之間架設空腹拱梁，形成三條無柱辦公空間，其間圍合出的三角形中庭，如同一個大煙囪。為了發(fā)揮其煙囪效應， 組織好辦公空間的自然通風，經(jīng)風洞試驗后，在三條辦公空間中分別設置了多個空中花園。這些空中花園分布在三個方向的不同標高上，成為“煙囪”的進、出風口，有效地組織了辦公空間自然通風。據(jù)測算，該樓的自然通風量可達60%。三角

4、形平面又能最大限度地接納陽光，創(chuàng)造良好的視野，同時又可減少對北鄰建筑的遮擋。因此，大廈被冠以“生態(tài)之塔”、“帶有空中花園的能量攪拌器”的美稱 Buliding Construction 建 筑 構 造 分 析 Commerzbank,Frankfurt am Main 六 人 組 建 筑 社 制 作 三 個 幾 組 垂 直 交 叉 剛 梁 的 鋼 筋混 凝 土 核 心 筒 布 置 建 筑 的 交 通和 小 空 間 通 風 采 光 的 中 庭 每 隔 十 二 層設 置 一 層 玻 璃 網(wǎng) 架 四 層 通 高 的 綠 色 休 息 空 間 內 部 無 柱 的 通 透 辦 公 空 間 每八 層 為 一

5、 結 構 體 其 通 過 Buliding Construction 建 筑 構 造 分 析 Commerzbank,Frankfurt am Main 六 人 組 建 筑 社 制 作 綠 色 空 間八 層 結 構 體中 庭 采 光 通 風室內綠化以螺旋式上升“ 花 徑 ” 中 庭 該 建 筑 平 面 為 邊 長 60米 的 等 邊 三 角 形 ， 其 結 構 體 系 是 以 三 角 形 頂點 的 三 個 獨 立 框 筒 為 “ 巨 型 柱 ” ， 通 過 八 層 樓 高 的 鋼 框 架 為 “ 巨型 梁 ” 連 接 而 圍 成 的 巨 型 筒 體 系 ， 具 有 極 好 的 整 體 效 應

6、和 抗 推 剛度 ， 其 中 “ 巨 型 梁 ” 產(chǎn) 生 了 巨 大 的 “ 螺 旋 箍 ” 效 應 花 園 根 據(jù) 方 位 種 植 各種 植 物 和 花 草 , 南 面的 花 園 是 地 中 海 風 情柑 桔 樹 、 橄 欖 樹 、 香草 、 歐 薄 荷 , 西 面 的花 園 是 北 美 洲 風 情草 坪 、 楓 樹 、 石 楠 , 位 于 東 面 的 花 園 則 是亞 洲 風 情 竹 、 木 蘭 、繡 球 圖 , 花 園 的 設 計將 自 然 景 觀 引 人 建 筑內 部 , 與 內 部 環(huán) 境 相融 合 , 賦 予 人 造 環(huán) 境以 自 然 的 勃 勃 生 機 , 令 人 宛 如 回 歸

7、 自 然 。 這座世界上首座生態(tài)型高層塔樓位于法蘭克福，當?shù)貧夂驕睾?，春秋季比較潮濕，夏季炎熱，冬季寒冷，夏冬溫差很大。1月份平均氣溫-1.5，7月份平均氣溫17.5。建筑熱工分析。 形 體 分 析環(huán) 三 角 形 平 面 依 次 上 升 的 四 層高 高 架 花 園 ， 使 大 廈 又 宛 若 三葉 花 瓣 夾 著 一 枝 花 莖 。 “ 花 瓣 ”是 辦 公 區(qū) 域 ， 而 “ 花 莖 ” 則 是一 個 巨 大 的 、 自 然 通 風 的 中 庭 多 個 4層 高 的 空 中 花 園 沿 著 中庭 螺 旋 而 上 ， 不 僅 為 辦 公 人 員提 供 了 舒 適 的 綠 色 景 觀 。 同

8、時 ，塔 內 每 間 辦 公 室 都 設 有 可 開 啟的 窗 以 享 受 自 然 通 風 ， 從 而 避免 了 全 封 閉 式 辦 公 建 筑 的 昂 貴 開支 。通風 49層高的塔樓采用弧線圍成的三角形平面，三個核(由電梯間和衛(wèi)牛間組成)構成的三個巨型柱布置在三個角，巨型柱之間架設空腹拱梁，形成三條無柱辦公空間，其間圍合出的三角形中庭，如同一個大煙囪。為了發(fā)揮其煙囪效應，組織好辦公空間的自然通風，經(jīng)風洞試驗后，在三條辦公空間中分別設置了多個空中花園。這些空中花園分布在三個方向的不同標高上，成為“煙囪”的進、出風口，有效地組織了辦公空間自然通風。據(jù)測算，該樓的自然通風量可達60。三角形平面又

9、能最大限度地接納陽光，創(chuàng)造良好的視野，同時又可減少對北鄰建筑的遮擋。因此，大廈被冠以“生態(tài)之塔”、“帶有空中花園的能量攪拌 器”的美稱。 利 用 高 層 建 筑 中 庭 拔 風 ， 實 現(xiàn) 內 部 熱 壓通 風 。1）煙囪效應拔 高 中 庭 為了能夠達到自然通風, 采用了一個隨氣候變化調節(jié)的雙層立面, 它包括一個固定的外層高壓吸熱的單層玻璃, 中間通氣層和一個可開啟的low-E中空玻璃窗?？?呼 吸 幕 墻 冬 天 關 閉 蓋 板 ， 雙 層 皮 間 的 空 氣 在 太陽 輻 射 下 可 形 成 溫 度 緩 沖 層 ， 減 少 了 室內 外 溫 差 ， 進 而 可 以 降 低 建 筑 外 立

10、面 的傳 熱 量 。 夏 天 打 開 上 下 調 節(jié) 蓋 板 ， 利 用 雙 層 空 腔 內 外 溫 差 形 成 的 煙 囪 效 應 ， 通 過 對 流帶 走 空 腔 內 蓄 存 的 太 陽 輻 射 熱 ， 減 少 太陽 輻 射 進 入 室 內 的 熱 量 。 2）設置通風間層 冬季：在寒冷的天氣，計算機系統(tǒng)將關閉內層“皮膚”上的窗戶，通過中庭來進行自然通風夏季：窗戶打開，可以獲得穿堂風，并加大室內風速 遮陽1）玻璃自身遮陽LO W-E玻璃 大 部 分 的 熱 量 都 被 隔 絕 的 室 外 板 面 應 與 墻 面 有 一 定 的 距 離 ， 以 使 大 部 分 熱空 氣 煙 沿 墻 面 排

11、走 .2）雙層幕墻 除了貫通的中庭和內花園的設計外，建筑外皮雙層設計手法同樣增加了該高層建筑的綠色性，外層是固定的單層玻璃，而內層是可調節(jié)的雙層Low-E中空玻璃，兩層之間是165毫米厚的中空部分，室外的新鮮空氣可進入到此空間，當內層可調節(jié)玻璃窗打開時，室內不新鮮的空氣也進入到這一中空部分，完成空氣交換。 3）活動遮陽 內遮陽n在中空部分還附設了可通過室內調節(jié)角度的百頁窗簾，炎熱季節(jié)通過它可以阻擋陽光的直射，寒冷季節(jié)又可以反射更多的陽光到室內。 n 具 有 易 于 調 節(jié) 、 隔 熱 、 降 噪 、 調節(jié) 采 光 、 不 易 被 污 染 的 特 點 。 法蘭克福商業(yè)銀行大廈在其三角形內庭里，多

12、個離地高度不同的空中花園在其周圍環(huán)繞，令樓內工作的人員無論走到哪里，距離大片綠色植物的間隔都不會超出幾個層面。綠化 保溫利 用 雙 層 窗 和中 空 玻 璃 增 加 玻 璃空 氣 間 層 作 用 ，將 窗 戶 做 成 雙框 雙 玻 窗 、 單框 雙 玻 窗 （ 中空 玻 璃 窗 ） ， 減 少 導 熱 傳 熱 。 1） 增 加 玻 璃 部 分 的 保 溫 能 力 2） 鍍 膜 玻 璃 玻 璃 表 面 鍍 一 層 或 多層 金 屬 或 金 屬 氧 化 物 ， 來反 射 紅 外 熱 輻 射 ， 以 減 少輻 射 傳 熱 量 ， 既 能 在 冬 季保 存 室 內 熱 量 又 能 在 夏 季阻 隔 太

13、 陽 輻 射 熱 。 如 與 中空 玻 璃 組 合 ， 則 大 大 提 高中 空 玻 璃 絕 熱 性 能 。低 輻 射 （ Low-E）中空 玻 璃 。 3） 墻 體 外 保 溫 “世界上的一座活著的能自由呼吸的高層建筑。”“ 當 員 工 下 班 離 開 時 ， 告 訴 我 們 ， 他 們 沒 有疲 憊 感 ， 這 就 是 對 我 們 的 稱 贊 ， 因 為 這 意 味著 他 們 工 作 效 率 在 提 高 ， 這 比 稱 這 座 大 樓 是偉 大 的 建 筑 或 是 空 中 花 園 對 我 們 來 說 更 為 重要 ” 諾曼福斯特 總結 生態(tài)環(huán)境設計，就是以人為本，創(chuàng)造出一個既接近自然又符合

14、健康要求，并且舒適的人類生活與工作的空間。福斯特的空間生態(tài)設計表現(xiàn)在了法蘭克福商業(yè)銀行開放空間的組織與設計能最大限度地通風與自然采光。良好的建筑形態(tài)并未使造型凌駕于空間之上，而是充分考慮到了實用性和舒適性，處理好了空間關系。法蘭克福商業(yè)銀行已成為“高技派”、生態(tài)建筑和可持續(xù)性建筑的代表。它將綠色生態(tài)體系移植到了建筑內部，借助其自然景觀價值成功軟化了建筑的技術硬味，在視覺上與周圍環(huán)境取得和諧，達到共生。同時協(xié)同機械調控系統(tǒng)使建筑內部有良好的室內氣候條件和較強的生物氣候調節(jié)能力，創(chuàng)造出田園般的舒適環(huán)境。這座超高層集中式辦公建筑中的自然景觀，使城市高密度的生活方式與自然生態(tài)環(huán)境相融合。這是值得我們不

15、斷學習的。 NO2 瑞士再保險塔瑞士再保險塔位于英國倫敦“金融城”。綽號“腌黃瓜”，是一座玻璃外觀的尖頂摩天大廈，這個子彈模樣的房子，蓋在倫敦內城，也就是倫敦金融城的中心地帶，由赫赫有名的福斯特設計，就蓋在他老人家業(yè)務上最大的競爭對手羅杰斯勛爵20年前設計的勞埃德大廈旁邊。 這座高180m，樓層41層,螺旋式外觀，獲得2004年的RIBA斯特林大獎，被譽為21世紀倫敦街頭最佳建筑之一。是一座十分杰出的建筑物，不但外型優(yōu)雅，而且講求高科技與環(huán)保，可說是未來建筑的典范。 周邊環(huán)境瑞士再保險總部大樓位于倫敦市的中心地帶，不遠處就是由查德羅杰斯設計的勞埃德大廈 建筑簡介 福斯特強調瑞士再保險公司沒有平

16、面上的所謂軸線.。建筑采用如松果般自然生長螺旋結構除了底層商業(yè)入口和頂層餐廳，建筑各層平面是一組軸對稱的漸變相似形，它們之間均以從底到頂?shù)穆菪谓Y構暗色條帶所確定的角度發(fā)生偏轉，辦公層中每一層的平面都由圍繞 核心均勻排布的6個分支組成。在一個標準的樓層平面中， 瑞士再保險總部大樓的底層是一個大面積的公共廣場，公眾可以穿過廣場進入大廈的服務和貿(mào)易中心。首層和二層是商場，標準層是辦公空間，最頂?shù)膬蓪邮?60度的旋轉餐廳和娛樂俱樂部?？梢园l(fā)現(xiàn)，光是在外型上，它圓弧形的設計，使底部和頂部漸漸收緊形成曲面，底層廣場由此能夠得到最多的日照。 熱工分析英國倫敦的氣候溫和，但在一年四季當中又會變化莫測，有時也

17、會出現(xiàn)寒流等狀況，因此也要考慮保暖問題。倫敦多霧，號稱“霧都”。 大廈每層的直徑隨大廈的曲度而變，它的中央有一個巨大的圓柱形主力場，作為大樓的重力支撐。大樓為旋轉型設計，所以光線并非直接照射，光線由每層旋轉型的樓層折照，有散熱的功能。另一方面，新鮮的空氣可以利用每層旋轉的樓層空位，通便全座大樓。通風（1）煙囪效應 圖 1.3-19 在 熱 壓 作 用 下 的 自 然 通 風et H 2h AA 1h 1t 2P 1P2 1中庭或風井通風通 過 中 庭 或 風 井 中 熱 空 氣 上升 的 煙 囪 效 應 作 為 驅 動 力 ， 把 室 內 熱 空 氣 通 過 風井 和 中 庭 頂 部 的 排

18、氣 口 排 向 室 外 。 實 際 設 計 中 ，常 用 一 些 利 用 太 陽 能 熱 作 用 的 措 施 來 加 強 熱壓 。 主 要 利 用 熱 壓 進 行 自 然 通 風原 理 辦公區(qū)域幕墻由雙層玻璃的外層幕墻和單層玻璃的內層幕墻所構成。在內外層之間是通風空道，并加有遮陽片。通風空道起到氣候緩沖區(qū)的作用，減少額外的制冷與制熱。（2）玻璃幕墻和通風間層 大樓配備有由電腦控制的百葉窗，樓外安裝有天氣傳感系統(tǒng)，可以監(jiān)測氣溫，風速和光照強度，以方便在必要的時候自動開啟窗戶，引入新鮮空氣。（3）電控百葉窗 （ 4） 生 態(tài) 螺 旋 暗 色 條 帶 曲線形在建筑周圍對氣流產(chǎn)生引導，使其和緩地通過，

19、這樣的氣流被建筑邊緣鋸齒形布局的內庭幕墻上的可開啟窗扇所”捕獲”幫助實現(xiàn)自然通風；建筑周邊氣流被內庭幕墻的開啟扇所捕獲之后，在空氣動力學曲線所帶來的上下樓層間的風壓差的驅動下。沿螺旋形排布的被分隔為1層或6層的內庭中盤旋而上。這樣的自然通風手段可以使該建筑每年減少40%的空調使用量。所以立面上的6條深色的螺旋線所標示的是6條引導氣流的通風內庭，明確地體現(xiàn)了建筑內部的邏輯。這些內庭的作用遠不止一個大號通風井，它們同時也是該建筑得以使用自然光照明的采光井和使室內保持視覺上、感官上聯(lián)系，打破層與層界限的共享空間。所以無論是在表皮，還是在建筑內每層平面的布局中這樣的螺旋狀排布都扮演著極其重要的角色。為

20、了更好地說明問題，有必要探究一下樓層平面布局 六個三角形天井，作用是增加自然光的射入，而又因為大樓的旋轉型設計，所以光線 非直接照射，光線由每層旋轉型的樓層折照，有通風、散熱 功能。 （5）天井 遮陽（1）玻璃的自身遮陽 辦公區(qū)域幕墻由雙層玻璃的外層幕墻和單層玻璃的內層幕墻隔 熱 但 又 隔 可 見 光所構成， （2）電控百葉窗大樓配備有由電腦控制的百葉窗，樓外安裝有天氣傳感系統(tǒng)，可以監(jiān)測氣溫，風速和光照強度，以方便在必要的時候自動開啟或關閉窗戶 ，進行遮陽。 保溫 采用雙層玻璃幕墻以取得隔熱保溫的效果采用灰色隔熱玻璃與高性能鍍層有效減小太陽的輻射。玻璃幕墻 模擬實驗避免由于氣流在高大建筑前受阻， 在建筑周邊產(chǎn)生的強烈下旋氣流和強風。這正是很多高層建筑周邊環(huán)境惡劣的重要原因。福斯特具體入微地實踐了對周邊環(huán)境的關照，盡力減小巨大建筑物給人帶來的不適。出于這樣的原因，其形態(tài)經(jīng)過電腦模擬和風洞試驗，由空氣動力學決定 生態(tài)的設計是非?？茖W的，而不是常規(guī)的設計，多關乎于美學，那樣隨性總結