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（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 510010）

0 引言

傳統(tǒng)氣象站以觀測(cè)功能為主，建筑高度基本為30m 左右，體量敦實(shí)。近現(xiàn)代氣象塔隨著技術(shù)的進(jìn)步及功能的需求逐步增高，造型更趨向于多元，有一定的形象作用?，F(xiàn)代的氣象站高度接近100m，有了更多的地域性和精神內(nèi)涵。從氣象站的發(fā)展歷程我們可以看到技術(shù)的進(jìn)步，那么188m 的氣象塔究竟應(yīng)該是什么樣？如何達(dá)到這樣的高度下氣象站要求的設(shè)備穩(wěn)定性，以及地域范圍內(nèi)人們對(duì)它造型的期待成了廣州天氣雷達(dá)站改建項(xiàng)目的難題。翻閱無(wú)數(shù)資料，搜索國(guó)內(nèi)外，至今未發(fā)現(xiàn)有前例可尋，188m高度的氣象站攻克重重困難后將成為世界第一例，將會(huì)給后行探索者無(wú)限思路。那么188m 的氣象塔建成后能帶來(lái)什么？在限定的條件下產(chǎn)生的氣象塔建成后能解放區(qū)域范圍內(nèi)的容積率，釋放周邊土地價(jià)值，帶動(dòng)區(qū)域周邊發(fā)展。

1 項(xiàng)目概況

廣州天氣雷達(dá)站改建項(xiàng)目位于番禺區(qū)大鎮(zhèn)崗山頂處（原廣州市天氣雷達(dá)基地旁），用地西側(cè)鄰近城市主干道番禺大道，南側(cè)面向興業(yè)大道。建設(shè)用地局促，場(chǎng)地高差大，用地周邊被林地覆蓋。大鎮(zhèn)崗山頂處海拔高度147.25m，擬建雷達(dá)站設(shè)計(jì)高度突破180m，建成后海拔高度將超過(guò)300m。新建廣州天氣雷達(dá)站與廣州塔隔江相望，又位于番禺區(qū)萬(wàn)博中心主軸線上，建成后將成為標(biāo)志性的區(qū)域建筑。

由于萬(wàn)博地區(qū)部分建筑物海拔高度超過(guò)200m，已高于廣州氣象雷達(dá)高度，對(duì)現(xiàn)有雷達(dá)數(shù)據(jù)接收產(chǎn)生破壞，雷達(dá)數(shù)據(jù)接收的破壞使萬(wàn)博商務(wù)中心部分建筑物建設(shè)停滯，阻礙周邊區(qū)域的發(fā)展，因此建設(shè)新的天氣雷達(dá)站迫在眉睫。

2 設(shè)計(jì)理念

設(shè)計(jì)提取中國(guó)舞獅活動(dòng)中的一個(gè)固定環(huán)節(jié)“采青”為設(shè)計(jì)寓意?！安汕唷笔俏瑾{活動(dòng)的高潮，在舞獅過(guò)程中，“獅子”通過(guò)一系列的套路表演，登高采摘“利是”寓意四方安寧、祥和喜慶，登高者圖得平安吉利、強(qiáng)壯生猛?！安汕唷钡倪@一寓意與氣象塔保國(guó)泰民安、風(fēng)調(diào)雨順的寓意不謀而合。取“采青”中舞獅登高之勢(shì)，與塔身造型循環(huán)上升的趨勢(shì)暗合。塔身循環(huán)不斷螺旋登高步梯，象征著生生不息的動(dòng)態(tài)，上升到最高處寓意登頂、望遠(yuǎn)、取得圓滿。

3 項(xiàng)目難點(diǎn)

本項(xiàng)目有兩大突出難點(diǎn)，第一點(diǎn)為建筑技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)雷達(dá)站設(shè)備的使用要求，如何使結(jié)構(gòu)諧振頻率大于1Hz 的需求，第二點(diǎn)為如何讓建筑造型成為標(biāo)志性區(qū)域建筑。

根據(jù)CINRAD/SA-D 雷達(dá)天線系統(tǒng)對(duì)建筑物的接口要求，建筑物（安裝上天線系統(tǒng)裝置后）諧振頻率大于1Hz 以及安裝天線系統(tǒng)裝置的平臺(tái)塔的搖擺速度小于1m/s（在風(fēng)速大于25m/s），即結(jié)構(gòu)的自振周期必須不超過(guò)1s，才能保證雷達(dá)正常使用要求。目前世界上并無(wú)超過(guò)180m 高的雷達(dá)站先例，且暫無(wú)百米雷達(dá)站滿足結(jié)構(gòu)諧振頻率大于1Hz 的需求，這無(wú)形之中給結(jié)構(gòu)設(shè)置了巨大的難度。

廣州天氣雷達(dá)站改建項(xiàng)目用地西側(cè)鄰近城市主干道番禺大道，南側(cè)面向興業(yè)大道。位于番禺區(qū)萬(wàn)博中心主軸線上，建成后從番禺區(qū)的主要干道上均可看到天氣雷達(dá)站，將成為區(qū)域的標(biāo)志性建筑。如何賦予建筑具有一定意義的標(biāo)志性建筑造型成了建筑設(shè)計(jì)的又一難題。

4 特色技術(shù)

為解決面臨的兩大難題，設(shè)計(jì)采用了結(jié)構(gòu)為建筑造型表皮的表現(xiàn)方式，結(jié)合復(fù)合功能及設(shè)計(jì)理念，采用將建筑技術(shù)與建筑造型相融合的手法，探索了一條新途徑，解決諧振頻率及標(biāo)志性造型帶來(lái)的困擾。

建筑技術(shù)方面，結(jié)合建筑功能及造型需求，綜合考慮受力效率、安全、經(jīng)濟(jì)及施工的便利性。主體結(jié)構(gòu)采用密柱配合螺旋斜撐及伸臂桁架外加鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)體系，雙重體系以抵抗水平荷載。鋼架混凝土核心筒采用現(xiàn)澆混凝土，核心筒壁厚由底層1700mm 收至頂層500mm，底部樓層核心筒剪力墻內(nèi)設(shè)置加強(qiáng)型鋼，進(jìn)一步保障主體安全的同時(shí)內(nèi)筒可采用爬?？焖偈┕ぁ?/p>

整個(gè)氣象塔底層平面為直徑42m 的圓形，于30m 左右標(biāo)高處逐漸收小為直徑26m 的圓形，天面層高度約為170m。本氣象塔的外形輪廓大致為圓形，塔身形體帶有輕微的曲折變化。

混凝土內(nèi)筒不僅高寬比較大，底部樓層為保證入口的使用效果還減去一部分結(jié)構(gòu)體系，營(yíng)造出相對(duì)寬闊的主入口效果，導(dǎo)致內(nèi)核心筒體系的不完整。為保證建筑使用空間，混凝土核心筒厚度必須進(jìn)行控制，僅依靠?jī)?nèi)筒提供的水平剛度遠(yuǎn)不能滿足雷達(dá)設(shè)備運(yùn)行要求，因此建筑技術(shù)上需要盡可能提高外筒的水平剛度并采取設(shè)計(jì)措施讓內(nèi)外筒協(xié)同工作。

經(jīng)過(guò)反復(fù)多輪的小心求證及不斷地研討改進(jìn)措施，從最初的建筑方案（外框筒共24 根小截面立柱+沿豎向每30m 左右一道加強(qiáng)環(huán)）經(jīng)試算水平剛度太弱，結(jié)構(gòu)自振周期超過(guò)5.0s，到通過(guò)螺旋樓梯設(shè)置的螺旋斜撐大大提升水平剛度，結(jié)構(gòu)自振周期從超過(guò)5.0s 改善為2.0s 左右，面對(duì)困擾，我們通過(guò)將外立面的柱子由24 根改為32 根密柱同時(shí)結(jié)合建筑休息平臺(tái)，每隔約25~30m 于加強(qiáng)環(huán)位置布置密而細(xì)的水平支撐，通過(guò)水平支撐使內(nèi)外筒協(xié)同工作，進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)水平剛度。經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算，結(jié)果還是未能理想，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的探討及技術(shù)支持，我們想到了設(shè)置水平伸臂桁架的辦法，于塔身1/3 的高度及其2/3 高度設(shè)置兩道伸臂桁架效率最高，使內(nèi)外筒更充分地協(xié)同工作。同時(shí)加大各豎向構(gòu)件截面尺寸，設(shè)置加強(qiáng)型鋼的同時(shí)優(yōu)化剪力墻厚度，將結(jié)構(gòu)自重沿豎向向底部集中，終于經(jīng)過(guò)不停地反復(fù)推敲及試算，結(jié)構(gòu)諧振頻率滿足設(shè)備安裝要求。

建筑造型方面，整體造型以建筑技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合“采青”的設(shè)計(jì)元素，象征節(jié)節(jié)高升、生生不息的動(dòng)態(tài)。整個(gè)建筑造型以近似圓形為主題，這樣無(wú)論從番禺大道還是興業(yè)大道或者事萬(wàn)博中心遠(yuǎn)觀氣象塔都是一個(gè)完整的形象面。一節(jié)節(jié)的節(jié)點(diǎn)造型隨著內(nèi)筒往上緩緩升起，如同一顆茁壯成長(zhǎng)的生命之樹(shù)，隨著向上的動(dòng)勢(shì)帶來(lái)了登頂及取得圓滿的寓意。整體空間外表皮以建筑技術(shù)和建筑造型手法相結(jié)合，營(yíng)造通透的空間感受。功能以氣象探測(cè)為主外，融入科普宣教、運(yùn)動(dòng)健身以及休閑觀光的功能。用于氣象探測(cè)的主要設(shè)備均放置于塔頂，塔身三層設(shè)置與氣象科學(xué)相配套的氣象科研和辦公用房。用于科普宣教的氣象博物館設(shè)置在塔身二層，集氣象科普展示、道具模擬、三維互動(dòng)體驗(yàn)于一體的科普宣教站。首層設(shè)計(jì)步道順勢(shì)可直達(dá)二層屋面觀景平臺(tái)，同時(shí)也可以進(jìn)入二層的科普展覽區(qū)。圍繞塔身設(shè)置全民健身的運(yùn)動(dòng)螺旋步道，整個(gè)登高步道圍繞塔身循環(huán)向上，猶如在生命體中置入的血脈管道，生生不息，運(yùn)動(dòng)不止。在步道的中間部分間隔一定距離設(shè)置多種趣味，帶來(lái)豐富的空間感受，見(jiàn)圖1。

圖1 廣州天氣雷達(dá)站改建項(xiàng)目效果展示

平面布局以“生長(zhǎng)之樹(shù)”的理念，通過(guò)有機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)，構(gòu)成一個(gè)個(gè)靈活多變的空間組合。結(jié)合不同高度的休息平臺(tái)平面，組合成了多變的可生長(zhǎng)的空間模式。夜晚燈帶沿著螺旋步道環(huán)繞，形成有活力的螺旋上升的光帶，結(jié)合以塔體核心筒為主的縱向光帶及為連接新舊建筑的橫向光帶，營(yíng)造一顆于夜間冉冉升起的光景。新舊塔一高一矮形成對(duì)話的空間形態(tài)。在氣象塔底座設(shè)置直通二層的綠化景觀平臺(tái)，讓大鎮(zhèn)崗的山體自然的景觀滲透進(jìn)氣象塔，氣象塔內(nèi)錯(cuò)落布置綠化飄臺(tái)，既能將綠化景觀在垂直方向上得到延續(xù)，又能給登塔觀光的市民一個(gè)舒適的休息空間。建筑技術(shù)與建筑造型的完美融合，通過(guò)成熟的設(shè)計(jì)手法共同為設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的難題提供不一樣的思路，解決了硬性的雷達(dá)站設(shè)備功能要求及人們對(duì)于建筑外觀的需求。

5 結(jié)語(yǔ)

人們對(duì)建筑功能及造型需求的提高以及人們對(duì)美的定義發(fā)生改變，去繁從簡(jiǎn)。如何通過(guò)建筑本身的美及日久彌新的設(shè)計(jì)手法去引導(dǎo)人們發(fā)現(xiàn)不一樣的建筑美。建筑技術(shù)不再是深藏于建筑造型內(nèi)的組成，而成為建筑造型的一部分，向人們展示建筑構(gòu)成的同時(shí)又為建筑造型增加了不一樣的美感，源自最原始的建筑美。建筑設(shè)計(jì)從業(yè)者在以后的建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注重如何將建筑技術(shù)及建筑造型相結(jié)合，展現(xiàn)建筑的美的同時(shí)賦予其更多的精神內(nèi)涵。