台北101结构概念体系分析

台北 101 大厦概念设计引言对人类而言，高度代表雄伟、开阔。

站的越高，越接近天空，更易于让心灵产生崇敬感。

古时候．人类的建造技术不发达．对自然地貌的高山仰止之情油然而生《。

吕氏春秋·离俗篇》中的”愈穷愈荣,虽死,天下愈高之”指的就是对于高的崇敬,对天的顶礼膜拜。

如今，高层建筑逐渐成为世界都市化进程中的趋势，而高楼中的高楼一一摩天楼更是成为了风靡世界的体现财富与科技实力的标志。

虽然其自身具有经济性差、能耗高、产生废弃物量大等缺点，欧美等发达国家已经较少建造，但是许多经济处于崛起阶段的地区仍然对其趋之若鹜，因为摩天楼已经超越了其自身的物质功能，代表了一种人类文明的成就。

成为了展示信心与实力的平台，化身为记录人类追求梦想的纪念碑。

设计一栋有代表性、地标性的超高层建筑，我认为技术方面,建造方面的要求固然很高，但是文化表现更为引人。

高层建筑，在西方象征对未知的崇仰、征服和追求，在东方则代表着对未来更宽阔的视野和包容。

“登高”是为了“望远”，高，追求的不应该是一蹴而就，而是逐渐生长，宛如花开般节节登至富贵顶峰。

纵观世界众多高层，最让我留心的就是那全球独特的多节式超高层摩天大楼----台北 101设计理念1 0 1 大厦的创作构思溯源深层文化，秉承传统的东方哲学思想，以现代科技的建筑语言加以诠释，取吉祥高升、富贵饱满之含义。

追求回归传统，探索地方主义精神在摩天楼中的体现，试图以中国传统之木构架重塔楼的建筑形态来塑造现代观念的摩天大厦。

塔楼平面呈正方形，符合唐代四方形平面宝塔的型制，并且四隅有小阶角。

这是种常见于须弥座和喇嘛塔的装饰手法以免形体过于庞大而显得呆板。

平面下小上大，塔身向上收分，墙面散发着琉璃绿光。

大厦外观分为九段，暗示着九级浮屠之制，塔楼顶部则接近塔刹的形状。

每级分段的分解采用花瓣式对开。

主塔形式较接近阿育王塔的山花蕉叶形，花也向外翻开，中央突出花蕊，是唐宋营造法较为常见的形式。

如今在我国泉开元寺内仍有留存。

西方基督教尖塔有通向天堂之意．东方的佛塔则成为沟通人与极乐世界的桥梁。

除礼佛之外，又兼有祈圣纳福之义。

在本案的造型中．设计师舍弃了传统的习惯于将摩天楼统一大体量化的概念，而是采用多节式的外观，斗呈上大狭小的形状．层层相接形成竹节状．宛如竹子节节升高．柔韧有余，象征生生不息的中国传统的建筑含义。

所谓高者，登高望远也”，以达到欲穷千里目，更上一层楼；会当凌绝顶一览众山小的境界。

利用透明材料形成视觉的穿透效果。

斜立面与多层次的结构犹如花开绽放，富贵饱满，实现一花一世界，一台一如来，台台皆世界，步步是未来的东方哲学理念。

同时在细部组件中亦有咬钱龟、祥云、龙头、如意等传统图腾和中国古代建筑装饰意趣。

虽然摩天楼是西方文明的产物，但与上海的金贸大厦吉隆坡的佩重纳斯大厦一样该方案在建筑形态方面亦有着浓厚的东方意味。

可见现代摩天楼概念跨越东西方文化，艺术形式突破本土与国际的界限。

项目概况由李祖原建筑师设计的总高508米(含尖塔之高度)的台北101大厦位于台北市信义计划区。

于1997年开始规划兴建，历时7年．投入营建人力超过23万人次，于2004年12月31日正式竣工启用。

该大厦底层是商场，高层为办公区。

共101层．地下5层，裙房6层总高度达508米，被确认为目前世界第一高楼（2009）。

建筑工程造价280亿新台币。

101大厦堪称是一座垂直的城市，其空间庞大且功能完整。

内含地下停车场、购物中心健康俱乐部展览馆多功能宴会会议厅、金融服务区商务俱乐部、办公服务区、景观餐厅及观景台等。

大厦兼顾安全、防灾品质等多方面需求．与自然及周遭环境极其融合。

具有前瞻性的建筑自动化、办公自动化、通讯自动化设计使本建筑成为高科技的汇集点，以人流、资金流、信息流三重考虑，展现经济、文化、科技的辉煌成就。

除了满足金融业，证券业银行总部企业总部内上万员工的办公之外更提供崭新的生活消费空间。

底部四分之一是商业用途，以水平空间为主，顶部的四分之三是办公用途，以垂直空间为主。

由于台北多飓风、烈日．所以设计者把广场的概念移入室内空间，塑造了一个由社交广场和都市街共同构筑的大型室内空间，提供具有生活性、舒适性的活动场所。

构造特点结构设计配合建筑立面的变化而有所限制，再加上地基大小和建筑法规的限制．规划之后的建筑高宽比达到了62：1，已经接近纽约世贸大楼的65：1。

由于处于地震带、台北受飓风的影响以及911事件带给人们深刻的反思．建筑结构体的坚固性问题成为了重中之重，致使本摩天楼的结构系统方案的选择更加具有挑战性。

如采用筒中筒结构．其特点是密柱深梁，由每隔3米的外柱形成外筒，与由核心柱与核心斜撑形成的内筒通过桁架联系成为整体。

如果采用巨型桁架结构系统，则由16根巨型SRC边柱，即每隔8层设置一层楼高的巨型梁．与中央斜撑核心筒连接。

巨型构架的整体则类似由11个次结构所连接。

经计算机模拟计算、比较评估之后，决定采用巨型桁架结构。

主要考虑在相同的屋顶水平位移之下．该结构类型较为经济。

同时，无论对外开窗．内部空间使用，都较筒中筒容易。

巨型桁架系统可以满足强柱弱梁的需求．现场结合的接电焊量较少．不足之处是构件和细部设计较为不易。

实施方案中服务核内共有16支箱型柱．每8层构件成一个组，自主构成空间，如一个11层的组合建筑，以8根巨型钢结构圈梁和高性能混凝土强化建筑结构。

主楼四周每侧采用两根巨型钢柱延伸至90层．与H形梁组成抗弯构架，提供局部载重的迁移使用并提高结构强度。

62层以下的箱形柱内均灌注10000psi自充填高性能混凝土，使结构整体坚固程度远超过建筑法规之规定，可以承受2500年一遇的10级以上大地震。

台北 101 为大型多功能综合开放项目，主要用途为金融业务。

基地面积达 3 万㎡，是台北市繁华地段中绝无仅有的大规模方整地块。

为了给市民提供活动休憩的空间，本开发方案建筑红线退缩 35m，创造开放的公共空间共达 2.5 万㎡，建筑密度仅为 49.8%。

主体为 101 层摩天楼，平均单层面积为 1403~2393 平方米，皆为金融机构办公使用。

为提高抗风能力并保障最佳消防安全及机电供应效率，每 8 层设置一机械层，共有 11 层机械层。

大楼顶部为通讯塔，以顺应信息时代的需求。

大楼为 SRC 钢骨加高强度混凝土结构。

全栋建筑的外墙采用玻璃帷幕墙，使用双层隔热清水玻璃，仅底部采用石材。

大楼地 5 层，全面开挖，单层面积达 2.4 万㎡。

筏基内安放储冰槽，以提供高效经济的空调系统。

裙楼有 5 层楼高，单层面积达约 1.46 万㎡，将成为“台北101”购物中心。

裙楼上部有高达 42m 的玻璃采光罩，覆盖 2887 ㎡的室内广场，将成为台北市最大规模的室内公共空间。

其他楼层则以挑空走道贯穿店面，提供悠闲地逛街购物空间。

结构系统简介本工程之地上结构包含一栋101层的塔楼及一栋6层的裙楼，两栋结构于地上部分以伸缩缝完全断开，地下室共有五层，且塔、裙楼相连。

地上结构除了塔楼钢柱大部分皆以高强度混凝土灌注之外，其余为纯钢骨结构；地下室中B1层为SRC梁柱构造，B2至B4层为RC无梁板构造。

101层塔楼的结构系统以井字形的巨型构架(Mega Frame)为主，巨型构架在每八层楼设置一或二层楼高之巨型桁架梁，并与巨型外柱及核心斜撑构架组成近似11层楼高的巨型结构（Mega Structure）。

塔楼的结构系统分为垂直系统及侧力系统。

垂直系统：楼层中混凝土直接承载于兼具模板及结构用途之钢承板上，并与钢承板结合成复合楼板，剪力钉则将钢梁及混凝土连结成合成梁（Composite Beam），荷重传递路径则经由复合楼板、合成梁、柱及基础。

柱位之规划简单归纳为内柱与外柱，服务核心内共有16支箱型内柱，箱型内柱由4片钢板经由电焊组合而成，中低层部分并以内灌注混凝土增加劲度和强度；外柱则随着楼层高度而有不同的配置，在26层以下均为与帷幕墙平行的斜柱，其每侧各配置两支巨柱及两支次巨柱，其中巨柱及次巨柱皆为内灌混凝土之长方形钢柱，另外每层配置4支双斜角柱。

角柱为内灌混凝土之方形钢柱。

而26层以上则在每侧配置二支铅直巨柱及6支H形斜柱，其中H形斜柱与外围边梁组成之构架配合每8层建筑立面形成一独立单元，并在建筑“斗底”处经由巨型桁架梁传递垂直力予巨柱。

另外因91层至101层楼地板面积明显减下，每侧配置方形钢柱并将载重直接传递至91层以下之服务核心钢柱。

侧力系统：侧力由服务核心内之斜撑构架、内外柱之间的巨型桁架梁、外柱及外围平行帷幕墙面之抗弯矩构架共同承担，其中巨柱、斜撑构架及巨型桁架梁提供主要的侧向劲度。

服务核心内的梁柱则大部分均以斜撑相连结以提供劲度，其中外侧的正中间跨度设置一倒V形同心斜撑，边跨则配置单一斜撑，另外部分边跨的斜撑为了配合建筑楼梯或电梯开门之需求而有些微偏心，另外在八楼以下，服务核心内之斜撑构架外则设计包覆60cm厚的RC剪力墙。

服务核心与巨柱及次巨柱之间，则配合建筑规划之11处机械层设置巨型桁架梁。

结构系统在设计过程以抗弯构架及同心斜撑构架组成之二元系统视之。

地上结构体系本工程之地上结构体包含1栋101层的塔楼及1栋6层的裙楼，两栋结构体于地上部份以伸缩缝形式完全断开，地下室共有5层且塔、裙楼相连。

在平面配置上，服务核内共有16根箱型柱，主楼四周每侧采用2根巨型钢柱(Mega column)延伸至90层，其最大尺寸达2．4 m × 3m× 80 mm。

主楼四周于26 F以下并另外配置1．2 m× 2．6 m～1．2 m × 1．6 m及1．4 m × 1．4 m ～1．6 m× 1．6 m等两种尺寸箱型柱，27 F以上则配合建筑斜面造型而使用H900 mm×400 mm～H1000 mm×500 mm之H形斜柱(Sloping Column)并与H型梁组成抗弯构架，主要在于提供局部载重之传递使用。

又为提高抗风劲度与强度，62层以下的箱型钢柱均内灌10000 psi自充填高性能混凝土，在立面配置上，图5为本工程之3种主要立面构架，其中X、Y方向各配置两组合计6道立面构架，服务核心的钢柱间以钢骨大梁、斜撑相连，斜撑主要为同心斜撑与V型斜撑，部分斜撑因开门需求而为偏心斜撑型式，但基于抗风劲度之需求予以加劲补强而未依偏心斜称细部设计之。

9楼以下之同心斜撑并与600mm厚之剪力墙浇灌一体以形成良好的水平力传递系统，机械层上下大梁问则以斜撑相接所形成的外伸桁架梁作为内外柱间的主要垂直剪力传递机构。

从宏观的角度；主楼结构主要是由巨柱、核心系统与外伸桁架梁等构件所组成的101层巨形构架(Mega frame)。

市民广场的屋顶结构为了满足建筑大空间与采光罩的设计要求，其屋顶结构为一水平跨径约76 m 之立体刚构架；藉由结构构件外露的方式所表现的特殊建筑造型，随着群楼电扶梯向上行进的动线中，视线仰望时的视觉惊艳则是一般商业大楼所无法提供的建筑与结构结合之空间美学。