通讯员 程国政 本报记者 吴苡婷
上海中心位于小陆家嘴核心区，东泰路、银城南路、花园石桥路交界处，预计于2015年竣工。届时，它将成为上海最高的摩天大楼，与金茂大厦、环球金融中心组成超高层建筑群，形成小陆家嘴中心区新的天际线。
自2008年上海中心开始建设以来，同济大学有一大批专家、学者组成科研团队或设计团队，为大厦建设提供技术支撑。近日，记者走访了同济大学，探寻同济团队深度参与上海中心大厦建设的幕后故事。
为上海中心大厦立课题
上海中心的建筑总高度达632米，主体结构高度580米，楼层数地上125层、地下5层，总建筑面积约576000平方米（地上面积373000平方米），楼内安装垂直电梯91部，设9个避难层，而与之相比，外滩上21栋历史建筑的总面积也不过为37200余平方米，因此上海中心大厦也被媒体戏称为“竖着的外滩”。
按照计划，这栋摩天大楼将被打造成为环保节能的绿色建筑、可持续发展的大楼，要达到“垂直社区、绿色社区、智慧社区、文化社区”的目标。建筑业内的专家普遍认为，超高层建筑要成为绿色建筑，难度非常大，因为很多百米以下建筑中常见的问题在高层建筑中都可能成为难以逾越的障碍。比如600多米的高度，水如何送上去？遇上台风天气，如何排水？整个大楼面积相当于2座金茂大厦或1.5座环球金融中心，自重达85万吨，地基每平方米要承受1.9吨的自重。而大楼所在的陆家嘴地区本就是个滩，往地下钻几百米都难见到岩石层，很多外国建筑师都说在那里“修高楼、修地铁，几乎不可能”。还有，上海经常受台风侵袭，大风天气里如何保证上海中心大厦的“从容淡定”？如此高耸的大楼，消防问题如何解决？大楼的“衣衫”是成千上万块玻璃拼起来的，楼体在大风中摇摆时如何避免玻璃被挤碎？
上海中心建设这场“大会战”仅靠热情和斗志是不行的，当建筑设计方美国晋思建筑事务所选中了同济建筑设计研究院作为中方配合单位之后，校长助理、建筑设计院院长丁洁民首先想到的就是为这栋超高层大楼的攻坚克难申请课题，让严谨的实验、计算来为大楼建设保驾护航。
2009年3月，上海市科委批准了丁洁民牵头的“500米以上超高层建筑设计关键技术研究”课题，按照室内空间环境、地下空间的规划与整合、风荷载、复杂建筑外形的优化设计等数十个课题，邀请学校相关学科数十位著名学者，组成强大的科研团队，开展科研攻关，分课题数量达到58项。
支撑大楼的直径121米、厚度6米的大底板就凝聚了同济大学建筑设计院巢斯、姜文辉、丁洁民、赵锡宏、朱合华等教授的心血，他们分别主持的注浆技术实用计算方法、基础筏板内力计算及施工全过程分析、大体积混凝土施工过程中水化热的控制、深基坑开挖回弹及再压缩、深基坑施工数字化安全监控等多项研究为上海中心大厦底板浇注提供了可靠的保障。上海中心整个建筑就是站在这块面积1.5个足球场大小的底板上，在它的下方还有955根桩基，每根长度达87米。“这些桩基就好比在豆腐上插入许多筷子，有了它，大楼才能端端正正‘浮’在地平线上。”建筑设计院上海中心项目经理陈继良告诉记者，大底板的混凝土浇筑是一次成型的，当时的场面非常壮观，8台个头巨大的布料机轰鸣着，8台大卡车喂料，后面还有8台卡车在等待，一次性浇筑方量约61000立方米，持续时间达60小时。
结构之三难
晋思建筑事务所提供的上海中心大厦外观设计的“龙型”方案像一条盘旋上升的龙，龙的顶部上翘，如同一支祥云火炬；大厦横截面类似一个圆角的三角形，以顺时针方向往上旋转，一直延伸到顶端，而顶端是开放式的顶棚。作为概念方案，确实在全球范围内独一无二，但是它通体晶莹剔透的外观、呈120度扭转着上升的造型、核心筒与外表的连接等，都给结构设计带来了巨大的难题。事实上，上海中心结构之难，主要难在尺度巨型化、幕墙问题和塔冠三方面，用通俗的话来说，就是强筋骨、穿衣裳、戴帽子。
先说强筋骨。常规建筑，我国都有规范，按照规范就能把水泥、钢筋、玻璃等一一用妥帖，所以建筑设计方案出来之后，一句话“按相应规范操作”就好了。可是上海中心没有现成规范可以套用。就说钢筋吧，普通建筑钢筋直径两厘米就很粗壮了，但上海中心的钢筋直径是40厘米。还有钢板，普通的两三厘米就够厚的了，可是这里的厚度是10厘米。还有巨柱，上海中心有8根，从地面直通545米的高空，每根柱子的截面积就有20多平方米，比一般的客厅还大。
再说穿衣裳。外面看，尤其是在晚上，大楼核心筒与表层之间的灯光会把建筑蝉翼般的轻盈诠释得淋漓尽致，塔冠则是巨型显示屏，再加上数百米的“龙沟”——“V”型槽的奇幻灯光秀，上海中心大厦一定会夺人眼球。可是，要用桁架和圈梁把刚劲的核心筒与相对柔性的“衣裳”连到一起，且保证安全地使用，里面的难题不少。万一衣服穿得不合适，上海中心掉下一块玻璃来，后果不堪设想。设计人员最开始以为解决主体，核心筒做好，把圈梁挂上去就好了。可是，圈梁呈不规则的三角形，还开了一个V槽，围着中心一圈绕过来是300米，拎着圈梁的钢悬臂长的十几米、短的三四米；整个圈梁叠起的高度是60米，糖葫芦一样一层层、一圈圈垂下来。由于悬臂长短不一，其受力情况根本无法一致，会拉着扯着外面的“衣裳”像锯齿一样参差不齐。这样的衣裳如何穿？设计院在总课题中专门设置了5个幕墙子课题，其中包括玻璃幕墙的支撑体系和安全，超高层建筑自身变形与幕墙系统的协同设计，特殊形态幕墙舒适度，超高层建筑维护清洗体系等。随着研究的深入，设计方案一再优化，最后确定每层25个点，伸出的桁架挑起圈梁，犹如人伸直手臂提水，让其步伐一致地提起2500吨的幕墙。整个幕墙原造价逾10亿元，同济团队将很多环节成功国产化，节约资金2亿多元。
三是戴帽子。塔冠建设之难，难在核心筒先是混凝土结构，后变钢结构；先是圆角的三角形，然后将八角钢结构筒套上去并长高，从562米处开始一直长到632米。塔冠之难，不仅是自身结构的形状、材质变化多端，塔冠上还要放下千余吨的阻尼器、风力发电机组等等各种巨大尺度的设备。现在经过无数次修改，研究人员将很多难以落地的“症结”找到，初始方案中很多理想化的设计现在都优化变成了实施方案。
出彩之处众多
上海中心建设至现在，还没有发生一个构件、一块玻璃返工的事情，而这正是得力于BIM技术的全面运用。BIM全称建筑信息模型（Building Information Modeling），是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，在电脑中构建建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。但当初是否采用这项技术，各方的争议较大，以同济为主的设计方力主应用，理由是：如此巨量、复杂的异型建筑，往往改动一根桁架牵动的就是全身的筋骨，修改一块玻璃的形状，成千上百块玻璃就跟着改变形状，BIM的多方联动、可视、可模拟等特性正可为这样的工程开路架桥。
“有一次会议我们改动的钢结构方案，一次就节约了一万多吨钢，没有BIM，这些都是难以实现的。”陈继良介绍，上海中心的受力钢圈梁根都生在结构层，由伸臂桁架撑起来，就如同女性穿的大伞裙，结构层上的圈梁如同伞裙的“腰”，它提着的15层楼的玻璃重约2500吨左右。关键是这栋楼外面的伞裙是渐上渐收缩的，并且几乎每层一度旋转着往上。这样一来，可以说外面的“衣服”没有任何一块玻璃是一模一样的。
翅片，是一种在密闭式高楼内用散热方式消除玻璃雾化的装置，其形如同翅膀，故有此名。翅片的研发正是同济大学设计团队主导完成的。上海中心大厦外层全是玻璃，如果蒙上一层牛奶一样的薄雾，就称不上美丽优雅了。设计团队通过半年多努力，攻克了如何在有限的截面空间内安置超常规数量的除雾设备，如何保持百米内45台设备单元的散热量均控制在一定数值内，如何保证接头部分一次安装无泄漏、30年无泄漏等一系列技术难题。最后，上海中心大厦所有的翅片都躲在钢构件里边，大楼得以时刻保持通明透亮。
精彩的故事还有很多。让我们来看看上海中心的成长记录吧：
2008年6月，上海中心方案撩开面纱，紧接着同济受邀成为中方设计协作单位；
2008年11月29日，工程桩施工开始；
2009年10月，主楼基坑开挖；
2010年3月29日，主楼大底板混凝土浇筑完成；
2013年8月3日，上海中心结构封顶。
伴随着这些数字，是参与人员无数的付出、无数的汗水，还有数不清的会议、争论。在同济建筑设计研究院，记者随机抽取了几分会议记录进行详细了解。
日期为2009年8月5日的“绿色建筑第八次例会”讨论的内容包括：中水回用、电机耗损、雨水收集计算、中庭换气等。与会方包括业主、设计管理、美方设计、同济建筑设计院等8家单位。“经讨论，建议首先在8月中旬的绿色三星预评估专家会议上先与专家确定中水回用率的计算方式、处理方法，然后根据确定后的计算方法来计算需多少中水来补冷却塔。”“晋思建筑事务所应在下周五下班前将中庭换气装置的工作原理及说明提供给业主。”
这样的会议纪要，还有上千份，从桩基设计风荷载取值、83层以上施工图、垂直交通、消防专题、机电问题、幕墙、塔冠、擦窗机、中庭翅片散热、结构协调、供电、防雷、室内优化、阻尼器、反光照明，到观复博物馆的进场等等，内容十分广泛。
“经过上海中心大厦设计的锻炼，这些年同济建筑设计院内又有一大批年轻人成长起来了。”丁洁民说，“这批经过上海中心项目洗礼的人才，是我们最可宝贵的财富。”
http://www.duob.cn/pdfview/default.aspx?nDate=131113&nPage=6
