王煜珊
合肥工业大学
摘要：广州塔又称广州新电视塔，昵称小蛮腰，位于中国广州市海珠区（艺洲岛）赤岗塔附近，距离珠江南岸125米，与海心沙岛和广州市21世纪CBD区珠江新城隔江相望。广州塔塔身主体450米（塔顶观光平台最高处454米），天线桅杆150米，总高度600米。
一、广州塔建筑设计概述
广州电视塔曲线轻盈，空间和楼层平面的尺度具有多样性，具有阴柔的感觉，简单地说就是性感和复杂兼备。试图在结构与建筑效果之间形成一个新的和谐关系。
1．1广州塔设计工程背景
除了电视塔还包括了一个地块的总体规划，其中包含了购物中心、酒店、电视中心及电视塔基座周围的公园或广场。广州新电视塔还将为2010年在广州召开的第十六届亚洲运动会提供转播服务。
1．2广州塔设计理念及灵感
日前，被命名为“海心塔”、有“小蛮腰”之称的世界最高电视观光塔——广州新电视塔设计师、荷兰著名建筑设计师马克?赫梅尔（Mark Hemel）在荷兰驻广州总领事馆召开新闻发布会时表示，设计灵感源于人体髋关节骨的形态，想表达“人与自然和谐共处”的“天人合一”理念。
1．3.广州塔的建筑造型
建筑造型上，广州塔的平滑、曲线轻盈、亲近，空间和楼层平面尺度具有多样性，简单地说就是性感和复杂性兼备由外筒钢立柱、斜撑、圆环所交织产生的肌理美。两个椭圆扭转在腰部收缩变细。格子式结构底部比较疏松向上到腰部则比较密集，腰收紧了，像编织的绳索，因而透度降低，向外的视野受限。再向上格子式结构放开，由逐渐变细的管状结构柱支撑。一开始进入宽敞明亮的壳体，而后向上进入逐渐收细的网中。在塔腰高度上的体验和开始时完全相反，最终到达宽敞明亮的塔顶。配合色彩上，广州塔由24根锥形钢柱组成的外筒钢结构将采用浅灰色，46个圆环采用中灰色，而最里面的混凝土核心筒采用深灰色；色彩由浅入深，具有比较强的层次感，白日的自然光线可令塔身产生挺拔高耸和晶莹剔透的视觉美感，在色彩与建筑效果之间形成一个极其的和谐关系。
塔身设计结合建筑、结构和美学，构成了一个纤细、挺拔、镂空、开放的外形效果。“小蛮腰”由开放的格栅式结构组成，沿着轴心扭转，在建筑中部形成细腰。这种扭转形成了优雅的外型。柱子尽管向某个方向倾斜，但完全是直的，产生出动态的扭曲效果。从下到上的粗细变化进一步强化了电视塔的透视效果。广州塔建筑中大量的管构成了简单但多面的体量。这种简单的逻辑形成了连贯的外表形式，但是每一个立面都不一样，具有自身特有的与环境之间的关系。这样塑成的外表在每个立面都形成了不同的图案。在一个立面上，图案是循环的；在另一个立面上，它们是由伸展的椭圆管构成。图案构成的屏幕包裹了建筑，过滤耀眼的光，把光线反射到内部，创造了美丽明亮，非直射光线的室内空间。
1．4．广州塔的建筑功能
广州塔内部的功能也是极为强大的。广州塔塔座的甲板隐藏起建筑的巨大功能部分。它的所有基础设施的连接：地铁、车站以及连接到北侧河堤的步行道，都在地下交汇。地下层也具有其他设施，包括博物馆、美食广场、扩建的商业空间、停车场。在两个标高上都有入口，一层在地面与景观相连，另一层与大容量交通和地下停车设施相连接。
电视塔大致分为五个功能区，塔底层设有展览馆和综合的商业空间，还有一个大型停车场和公交车站。入口分两层，一层连接地面，另一层连接公共交通。中间的部分，从80~170m包括一座立体影院、游乐场、餐厅、咖啡厅和室外花园。170m以上设有一段高约200m的空中走廊，它是一座开放式楼梯，在这里，公众可以到达塔身最细的地方；在350~395m处是贵宾酒店和豪华餐厅。两个入口都设有慢速观光电梯和高速双层电梯可供使用，高速电梯的提升高度将达到438米，单次提升高度为世界上最高，一分半钟即可到达顶层。楼梯之上就是塔顶，塔顶同时包含了技术区和观光区：一个双层的旋转餐厅，一个风阻尼器和一个上层观景台。从上面的观光区还可以通过楼梯攀到塔顶天台广场。位于广州塔顶部的世界上最高的横向摩天轮将面向公众开放。
1.5广州塔的建筑结构
广州塔主塔结构体系由内、外两个筒体构成，上下粗细不变的混凝土核心筒加上钢结构的外围筒，后者由24根扭转的柱、46个倾斜环梁和起支撑作用的斜撑组成。共有4个透空区，建在有楼层的区域，内外筒通过楼面梁相互联系，透空区除腰部（第4透空区）设有4道支撑外，内外筒之间相互无联系。这个结构的优点在于，核心筒满足了塔的多元功能空间的需要，容纳了5个功能区相当于37个楼层，这在其他的电视塔上是难以做到的。广州塔的外筒如同一个巨大的钢网壳，在底部外筒承担了整个结构60%的竖向荷载、85%左右的倾覆力矩，巨型钢网壳的稳定性对结构的整体稳定性起控制作用。
开放的格栅式结构、沿着轴心扭转，在建筑中部形成细腰。这种扭转形成了优雅的外型。格栅的设计不仅是结需要，也是出于美学和建筑与环境的考虑。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆环梁布置在柱子内部距离较远的地方，便于空间交错和偏心方式连接。这使从建筑内部看建筑是由环梁构成，而从外部看是由竖向的柱子构成。所有环梁以15°倾角布置，既在电视台基座的第一个环梁下方是入口，同时又在塔顶最高一个环梁的上面形成一个倾斜屋面，提供了可以俯瞰全城的极佳视点。环梁之间的距离是渐变的，在塔的中部渐密，可以提供一个在结构中更为亲密和封闭的空间，同时钢材的布置更为有效。柱子，环梁和斜梁构成一个网络，随塔楼截面的变化而变换。柱子尽管向某个方向倾斜，但完全是直的，产生出动态的扭曲效果。从下到上的粗细变化进一步强化了电视塔的透视效果。所有地方的直管型斜梁直径在800mm左右，在柱子之间穿插，形成网络的稳固节点。环梁的直径是800mm。环梁是正圆形，随立面曲度布在结构内侧。电视塔底部的圆柱直径2m，用3.7m宽50mm厚钢板围圆焊接制成。顶部柱子直径降低到1100mm，壁厚30mm。最初设想是采用像望远镜那样以20mm逐级收缩最终设计决定采用完全连续渐变的锥形产生出惊人的立体效果。
二.广州电视塔工程技术
2.1.结构方案的确定
“小蛮腰的结构就是建筑本身。”不同于一些标志性建筑将结构隐藏，这个塔是把建筑的东西收进去了，特意让结构成为建筑的外在形象。这个结构的优点在于，核心筒满足了塔的多元功能空间的需要，容纳了5个功能区相当于37个楼层。
2.2．结构精密度要求
“广州塔”整个塔身是镂空的钢结构框架，24根钢柱自下而上呈逆时针扭转，每一个构件截面都在变化。令人难以想象的是，钢结构外框筒的立柱、横梁和斜撑都处于三维倾斜状态，这对钢结构件加工、制作、安装以及施工测量、变形控制都带来很大的挑战。再加上扭转的钢结构外框筒上下粗、中间细，结构稳定性设计和钢结构精度计算非常复杂。
塔身钢结构外框筒的24根钢立柱向上延伸，底部直径在2米通过缓慢地变坡，至外框筒顶端454米处直径为1.2米，其误差小于5毫米。一般的空间钢结构是整体垂直，安装节点的座标相对好控制。但是，‘广州塔’钢结构外框筒要控制横梁上下位置和斜撑管口中心点的座标。每个构件安装定位要很精确，才能确保454米处的误差小于5毫米，这就要求钢结构件从落料、放样、成形、焊接、预拼等都要达到十分精确的要求。由于‘广州塔’造型的特殊性，外框筒钢结构件每一个截面不一样。仅钢结构外框筒‘广州塔’有1104根钢柱不一样，1104根环梁不一样，1104根斜撑不一样，这么多不一样的钢结构件的加工、制作其难度可想而知。
2.2.抗风抗震
“空中漫步走道和顶上的观景台，人在走的时候是不是会感到不舒服？”这样就要进行“行人高度（2米左右）风环境实验”，此外，塔的几个入口也要进行实验，以免高楼风把行人吹倒。“空中漫步走道”这样专门提供给冒险游客娱乐的空间，要求可以更加放松。控制加速度，需要一个设施——— 阻尼器——— 一种缓和振动加速度的装置。在很多建筑上，阻尼器往往是花费巨大的金属球或混凝土块，造价高昂、浪费空间。而广州塔的阻尼装置，利用了靠近顶层的中央核心筒安装的两个各540吨容量的铁制消防水箱，水箱的下面安装有轨道，以便水箱可以滑动。当塔身晃动时，水箱可以通过传感器向反方向滑动，以此来消减塔身的晃动幅度，这可以使晃动位移降低40%。
广州大学工程抗震研究中心主任周福霖院士率领团队进行广州塔的抗震研究。周福霖团队制作了一个超过12米高的比例尺模型，是塔楼尺寸的1/50，他们让模型在地震台上，接受7.8度的地震烈度测试。在广州，建筑物设防标准是地震烈度7度，7.8度在广州会是极为罕见的。不过实验的结果是，这“24根筷子”的结构堪称巧妙，相当稳固而柔韧，只有细腰部和主塔和天线桅杆连接部发生局部损坏。实验的结果是，天线加强，细腰不得不加粗———这个设计标准则是地震烈度7.8度。
参考文献：
[1]新电视塔工程主体建筑已完成 广州电视新闻2008年1月4日
[2]广州新电视塔正式命名为“广州塔”10月起迎客.中国经济网.2010年9月29日
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[7]每个城市都需要一个图腾.《南方都市报》.2009-07-07[2012-03-04]（中文（中国大陆）?
[8]王光远，吕大刚，张世海，论结构选型的若干关键问题. 哈尔滨建筑大学学报，2000；33（1）：1-7.
[9] 刘大海，杨翠如.高层建筑结构方案优选，北京：中国建筑工业出版社，1996：35-45
论文作者:王煜珊
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/15
标签：广州论文; 电视塔论文; 结构论文; 建筑论文; 钢结构论文; 塔顶论文; 柱子论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;