揭秘“天空城市”构想:建造共享的垂直城市生活空间

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▲一两百米的高层建筑挤占城市大部分生活空间,图片源于网络


我国自改革开放四十多年以来,所有的大中型城市都在覆盖地域及人口规模上获得了前所未有的发展,涌现出众多超级城市。据统计,2018年我国常住人口城镇化率接近60%,面对城镇化不可逆的趋势,城市对于土地的开发已经接近饱和状态,寻求更高效的土地利用方式,成为当务之急。


何谓天空城市?

在解决用地问题方面,比起向农村延展和向地下要空间,向天借地在经济、生态和舒适性方面具有更大的优势,群体高层天空城市的构想因此应运而生。它的基本概念是一座由成组的多栋高层建筑通过多个平台连结在一起所形成的空中城镇,为市民提供高品质生活的天空城镇。
 
关于天空城市的构想,历史上很多建筑师都已经提出自己的想法,较早的有日本建筑师矶崎新。但很多情况下,关于天空城市的讨论流于形式,成为难以落地的乌托邦构想,由此JAE希望从更深层次触及到天空城市的本质,提出已经酝酿五年的对于天空城市的探索和思考,在建筑体系层面进行了大胆的革新,其核心理念在于建造共享的垂直城市生活空间。

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▲上世纪六十年代初,日本建筑师矶崎新提出在现存街区上,构筑树林般的空中网络


天空城市雏形

江欢成院士提到,多年前站在上海外滩所见到的场景给了他天空城市的灵感。他大胆试想如果把川流不息的城市干道竖起来变成垂直道路,再将其中的支路变成空中平台会是怎样一番景象。

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▲天空城市草图


2014年8月21日,江院士在深圳市规划和国土资源委员会发表了题为《群体高层建筑天空城市构想》的演讲,首次将他的想法落于纸上,关于天空城市的构想已见雏形。在报告中他提出将高层建筑变成群体的多层建筑,把占用高层建筑很大面积的核心筒剥离一部分出来,并将其设置为垂直方向的市政交通。

三个核心思考

身处都市,一两百米的高层建筑挤占了城市的大部分生活空间。不仅造成了城市绿地大片的缺失,建设用地的低效利用也成为限制其发展的主要原因,主要体现在核心筒占用比过大,导致建筑实用率不高,电梯忙闲不均、资源浪费等。同时高层建筑还面临着消防避难、安全疏散困难,舒适度差等弊端。
 
JAE对于天空城市的构想主要从解决高层建筑以上不足入手,提出三大核心策略——高层建筑多层化、竖向设施市政化,和以建筑结构桥梁化。

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▲JAE在绿色天际线·碧桂园·森林城市地标建筑国际设计竞赛中运用天空城市概念


01

高层建筑多层化

在高层建筑组之间构建多个联系平台,每若干层建一个巨型平台(按目前高层建筑避难层设置规定为十五层左右),每个平台足够大且坚固,既是周围居民和上班族在此休息和活动的空中花园,又可通过增加适当的消防设施用作消防疏散层,如平台上的移动式消防水炮或水幕,这样平台之间的楼层在消防上希望被视为多层建筑,从多层建筑内跑到平台上,就到达了安全地带。

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▲每若干层建一个巨型平台


同时平台本身是个两三层高的空心结构,其内部空间可用作公共设施如医院、学校、幼托、剧场、商场、设备层以及轻型的生产空间等,这样两个平台及其之间的楼层就如同地面的一个多功能街区,拥有各种配套设施,同样也能提供各种就业机会,同时又是居住社区,这样一部分的居民可以就近生活生产,节约出行时间,减轻城市地面交通压力。平台上以步行为主,辅于小的电瓶车运输,确保人们生活的平静和安全。

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▲百米宽的空中平台拥有充足阳光和清新空气


02

竖向设施市政化

由于高层建筑的核心筒内主要是电梯楼梯和设备管线,通常楼越高,核心筒所占面积越大,实用率越低。JAE提出把原先核心筒内的大部分设施从单个大楼中剥离出来,集合在平台的中心位置,形成集约化的高速电梯和市政设施主干,其结果,必将大大提高其运行效率和减小服务设施的面积。

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▲平台中心位置形成集约化的高速电梯和市政设施主干,如同一条垂直高速公路


垂直运行的电梯仿照公交系统进行设计,高速电梯犹如公交大站车,停靠点就是每个大平台,而在平台周围的“多层建筑”中,则设小电梯和楼梯,犹如穿梭小巴,作垂直交通的微循环。如果它座落在地铁上盖,人们不出地铁,就可以转乘垂直公交直上天空城市。

这项策略从根本上解决了超高层建筑实用率以及及垂直交通的使用率低的问题。

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▲在平台周围的“多层建筑”中,设小电梯和楼梯,犹如穿梭小巴,做垂直交通的微循环


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▲建筑外部空间可以与城市轻轨连接


03

结构巨型框架化

人们多认为高层建筑的瓶颈在于结构,结构之于高层建筑确实重要,它承担着巨大的负重和风力地震的作用,对建筑安全起着至关重要的作用。但随着建筑材料以及结构技术的进步,它不起制约作用。
 
JAE设想群体高层天空城市主体结构较好的结构型式,应是带阻尼装置的巨型框架或带阻尼装置的巨型桁架。一个高层建筑群和联系大平台一起工作,形成巨型结构体,尤其有利于抗风和抵抗地震力。

可探讨的发展方向

“模块化、装配化、叠桥式”

随着我国城市化进程的加快, 相较在现场施工作业的传统建筑模式来说,一种房屋集成化的新型预制装配式建筑模式迎来了新的发展契机。江欢成院士也对于天空城市的建造方式提出了一种“模块化、装配化、叠桥式”大胆设想。
 
这种设想简而言之是用造桥的方式造房子每一个建筑模块相当于一块“桥板”, 模块通过堆叠的方式“造桥”,这样在结构上只需“桥墩子”落地即可,从而将土地还给市民。每一个模块约为十二三米宽,六十多米长,高度控制在3-4层左右,以便取消电梯,节约成本。整个叠桥结构由桥式模块和桥墩组成的巨型框架结构,而组成它的每一个模块是一个由空间桁架组成的大盒子,盒子内部是轻型的建筑结构。桥板交接处,即桥墩是由若干柱子组成的桁架筒。

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▲叠桥式天空城市平面图


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▲叠桥式天空城市分析图


盒子可以是一层二层三层(连同夹层或可为四层)灵活性大,可以用作住宅、办公、商业、研发、会所、学校,乃至轻型的生产车间。桥墩内部设楼梯可走上每个模块的屋面,屋面是可供公共活动的屋顶花园。整个结构体系选用高性能钢材,每一个模块内选用薄壁型钢或冷弯薄壁镀锌型材,组合墙板和楼地板,采用高效灵活的预制装配方式建造。

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天空城市提出的意义

党的十九大报告将“坚持人与自然和谐共生”作为新时代中国特色社会主义思想和基本方略。在很多高层建筑群中可见空中花园与垂直绿化,也有很多空中城市的设计中表现了空中平台、花园等设计,但这些创新都没有提到如何提高建筑的安全性、方便性和提高使用率,没有触及到现有的建筑形式局限性。而JAE 所提出的天空城市正是一种建筑系统创新性的表征,江春提到JAE的天空城市并没有给出一整套完全可实现的解决方案,而是提出了几个大的解决思路,但是通过概念的提出,引发了大量的创新课题,也希望借此能够引导建筑设计传统而古老的行业怎么创新。
 
天空城市相比于目前很多建筑形式具备更高的容积率,但在有限的土地上如何容纳如此多的人口,这更是规划层面需要考虑与解决的问题,“所以其实天空城市更大程度上是规划的问题,不光是单体建筑的问题,针对建筑设计也有很多的消防规范、日照规范等规范需要探讨,所以我们的这个天空城市研究更像是抛砖引玉的做法,将来怎么样真正可以解决土地紧张的问题,是需要规划部门、房地产开发公司还有建筑师通力协作的问题,我们只是抛砖引玉,抛出这个也许可行的方案。
 
问及对于天空城市的研究进度,江院士表示目前构想已经经过建筑、结构、机电等多层面的理论验证,希望政府能对此创新性建筑给予更多政策支持。正如每一颗种子都需要生根发芽的土壤,每一个大胆的构想都需要经过实践的验证来证明可实现的可能性。JAE未来需要有一个项目可以把概念的局部实现出来,作为一个先锋项目引发业内讨论。

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正如江春所言“中国人从六七十年代工人新村三层楼的房子,搬到了三十层楼,甚至四五十层楼的高层居住建筑,用了二十年的时间。在70年代你告诉人们以后住在一百米以上的楼里,他们会觉得不可思议,甚至不愿意去住,我为什么跑那么高去住?不接地气。所以你现在告诉人们,将来住在一千米以上,他可能也会觉得不可思议,但其实说不定在有生之年就成现实了。”


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