1、结构设计案例分析结构设计案例分析结构设计案例分析结构设计案例分析香港汇丰银行总部大厦香港汇丰银行总部大厦香港汇丰银行总部大厦香港汇丰银行总部大厦 张弛 100527 基本信息基本信息基本信息基本信息 第四代香港汇丰总行大厦是由著名建筑师诺曼福斯特（Norman Foster）设计，由构思到落成需时6年时间。整座建筑物高180米，共有46层楼面及4层地库，使用了30,000公吨钢及4,500公吨铝建成。大厦建造时所用的配件绝大部分都是预造的，结构用钢件在英国制造，玻璃、铝制外壳以及地板在美国制造，服务设施组件在日本制造。 设计特点设计特点设计特点设计特点 整个设计的特色在于内部并无任何支撑结构，
2、可自由拆卸。所有支撑结构均设于建筑物外部，使楼面实用空间更大。而且玻璃幕墙的设计，能够善用天然光；地下大堂门向着正南正北，冬夏都能保持大堂凉爽，节省不少冷气费。加上其设计灵活，可按实际需要轻易进行扩建工程而不影响原有楼层。楼内还有一部文件运输带，可每天自由传送数吨重的文件。 结构体系结构体系结构体系结构体系 结构设计的重点是“衣架计划”的设计方案。整个地上建筑用四个构架支撑，每个构架包含两根桅杆，分别在五个楼层支撑悬吊式桁架。桁架所形成的双高度空间，成为每一群楼层的焦点，同时还包含了流通和社交的空间。每根桅杆是由四根钢管组合而成，在每层楼使用矩形托梁相互连接。这种布局使桅杆违到最大承载力，同时
3、把桅杆的平面面积降到最小。另外，将建筑的钢结构特点裸露在外立面上，使得整个建筑具有现代的以及强有力的气息。另外一点，整个大厦可分为8个“箱体”，这个特点并没有在官方的设计说明中指出，但通过对整个建筑剖立面的以及钢柱桁架承重特点的分析可以得出这个结论，至于为什么会采用这种大体量的“箱体”来组成空间，一方面可能是设计师想要使得内部空间的组织也符合整个建筑的建造特点，即“预制”想呼应，再者就是，整个汇丰银行大厦所有部件可进行拆卸和重组。 总结看来，汇丰银行大楼结构体系的设计要点有： 1.主体结构的主要承重构件为自基础延伸至不同高度处的两列巨型钢立柱(每列4个共8个)，结构体系草图结构体系草图结构体系
4、草图结构体系草图 用它们承受全楼的重力荷载和水平荷载。每个立柱的平面尺寸为4.8mX 5.1m，由4个圆钢管柱组成。钢管柱间每隔39m(层高)均连以矩形截面加肋钢梁，形成空腹桁架式的竖向构件。 2.各楼层的重力荷载由5个在不同高程上设置的“两层高伸臂桁架”分别承受。具体做法是在次桁架的中部和两端部共悬吊3根吊杆分别承受47层楼盖的荷载，并将它们传递给巨型立柱。 3.全楼东西向的稳定由上述5个两层高的桁架来保证，而南北向的稳定则靠设置在巨型立柱中间的5排双层交叉支撑提供。 本工程的重点缺点是造价太高，用钢量大。 维护体系维护体系维护体系维护体系 由于整个建筑将其结构骨架裸露在外，整个结构被涂上一
5、层高强度的防腐蚀材料，同时由于当时独特的金属特色，为了与之相和谐，汇丰银行大厦的维护体系采用了大面积的玻璃，但这种玻璃并不是普通玻璃，这种玻璃的保温性能良好，由美国的一家玻璃场上专门生产，造价高大500美金每平米。另外，这种玻璃的特点就是随着楼层的升高，光照强度的不同而造成颜色深浅的不同，一方面给人以独特的视觉感受，另一方面满足了不同空间对于采光以及私密性的不同要求。 结构体系结构体系结构体系结构体系与与与与维护体系维护体系维护体系维护体系的的的的可替换性可替换性可替换性可替换性探讨探讨探讨探讨 诚然，对于香港汇丰银行总部大楼这样的超高层建筑来说，现在一般的做法是采用筒体结构。如果保证大厦的稳
6、定性的话，汇丰银行大厦完全可以用筒体结构代替现在的结构体系。即完全可以在大厦的四个角的位置设置电梯井。 但是，改成筒体结构之后，大厦就会失去现在的立面特点。它的主要承重构件就无法展现在外立面上。另外，改成筒体结构将同时无法实现现有的“可拆卸”功能，所以说，无论从外立面对于香港汇丰银行雄厚财力和勃勃野心以及香港建筑业强大实力的展现，采用现有的结构体系的确是最好的解决方案，但是前面也有提到，这种体系的最大缺陷就是用钢量非常大，造价十分昂贵。 箱式结构分析图箱式结构分析图箱式结构分析图箱式结构分析图 四根巨大的钢柱四根巨大的钢柱四根巨大的钢柱四根巨大的钢柱 至于维护体系，随着技术的发展，现代超高层建筑的维护体系一般都是采用大面积的玻璃维护，不仅满足采光保温的基本的使用功能要求，同时对于立面效果的塑造也非常有帮助。 总之，香港汇丰银行合理利用材料，顺应结构规律并兼顾到建筑的人性和美感。而在上个世纪八十年代香港汇丰银行就能斥资52亿港币打造这样一座堪称世界第一的银行建筑，也显示其雄厚的财力和在金融领域的野心。在这一作品中，福斯特同样的走在“生态建筑”和“智能建筑”开拓者的前列，为以后的新的超高层建筑树立了榜样。
