揭秘你不知道的广州塔 “回眸一笑”这么难 “小蛮腰”有点粗

天线桅杆455米-485米处的“极速云霄”速降游乐项目，是世界最高的垂直速降游乐项目。 据网络 塔身顶部450—454米处的摩天轮，是世界最高摩天轮。 据网络

绝大多数的人都知道，广州塔的方案设计师是来自荷兰IBA事务所的马克·海默尔夫妇，但很少有人知道，如果没有广州市设计院、广东省建筑科学研究院、广州大学、华南理工大学、中山大学以及何镜堂、周福霖、吴硕贤三位院士的鼎力相助，可能就不会有今天的广州塔。

面对广州塔，

连设计师都内心忐忑

“对，从竞标开始就有很多质疑，包括我自己，都担心能不能顺利建起来。”广州塔项目中方的设计总负责人、广州市设计院副总建筑师吴树甜回忆10多年前参与广州塔设计的时候，记忆犹新。

当年，马克·海默尔夫妇只有30多岁，在建筑设计这个行当也没有什么名气。马克在伦敦建筑联盟学院担任本科教学，他们的荷兰IBA事务所较小，基本相当于一个夫妻档，有项目的时候就找些学生来帮忙。而合作投标的英国ARUP顾问公司在内地声名远播，像央视大楼、鸟巢，他们都是中标者。

最终“小蛮腰”的设计方案从13家国际竞标者中进入最后的决赛时，他们找到了广州市设计院寻求合作。

广州塔设计创意

来自一把筷子

关于广州塔的创意灵感，有说创意来源于一张人体髋关节的切面图，也有说来自两个椭圆形的木盘，“其实都不是，就像一把长筷子，一手握住中间靠上的位置，一手顺时针扭动。”吴总从饭堂拿来一把金属筷子，给记者演示。方案中标后，在深化方案设计阶段，马克·海默尔经常在广州，几乎天天和他们的团队在一起工作。

“从事建筑设计这个行业30多年，我没有见过这么复杂的建筑方案。”吴树甜告诉记者，当时详细看了设计方案后，自己也傻眼了。直到现在，他都认为，如果再早10年，这个项目有可能做不出来——因为建筑三维定位和结构运算的数量太大、太复杂。

让广州塔“回眸一笑”

竟这么难！

广州塔当时作为世界第一高塔，建筑体型独特、平面功能复杂、结构体系特殊，与世界同类高塔相比独一无二。超高、扭转、偏心、透空、收腰这些复杂结构特征都是前所未有的设计和建造难题。

首先是高。

其实最初马克·海默尔夫妇的投标方案整体高度只有475米，但广州市设计院参与深化方案设计时，整体高度已经被要求调整610米（后因航空要求缩短10米），部分设计依据超出规范范围，比如消防疏散、风载荷取值。

其次是两头大中间细，-10米标高外筒椭圆为80米×60米，450米标高外筒椭圆为54米×40.5米，位于278.8米处腰部尺寸只有27.5米×20.65米，形成“细腰”不对称的体型。

吴树甜告诉记者，历史上的摩天建筑都很阳刚，棱角分明，简洁沉重，而广州塔的设计曲线轻盈，宛如少女的纤纤细腰，相当性感。

最难的是广州塔的“回眸一笑”。

上下两个定位椭圆形，一个在基础-10米平面，一个在假想的450米高的平面上，彼此旋转45°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，腰部收紧固定了，像编织的绳索，呈现“纤纤细腰”，再向上格子式结构放开，由逐渐变细的圆锥形钢管结构柱支撑，这也是后来很多人叫它“小蛮腰”的原因。

广州塔结构体系是由钢管混凝土斜柱和钢管斜撑、环杆组成的网格外筒及钢骨混凝土内筒构成，如果是同一轴心的扭转，难度还没那么大，最关键的是，内外筒椭圆还是偏心设置，内筒是一个笔直的椭圆形，墙内尺寸长轴17米，短轴14米，但由于外筒沿塔高圆心沿45°偏移，因此形成从底到顶层层不同的偏心。

“最开始马克提出内筒要倾斜，但经过计算比较，否决了他的提议，告诉他只能垂直向上。”吴树甜说，其中的一个重要原因，就是要在这个被称为核心筒的内筒里安装6台电梯，其中4台双层电梯，2台消防电梯。如果核心筒倾斜，电梯设计难度相当大，造价也非常高。

记者在最初的投标方案中看到，马克·海默尔当初是将广州塔放在珠江边，但400多米宽的珠江，肯定剩不下610米高的广州塔的倒影，而且阻挡了40米宽的滨江路，将广州塔与南广场分开，人车交叉。广州市设计院结合专家意见，建议将广州塔向南移到滨江路的南面，最终使广州塔中心点距离珠江边约125米。同时在主塔的四周设置不规则的架空大平台，南面缓坡延至绿化广场，北面跨越滨江路，通过绿化阶梯过渡，形成一个面向珠江的亲水平台。这样不仅解决人车分流问题，也为广州塔组织合理的交通体系提供了方便。

院士护航！

特一级抗震设计GET

“如果按照马克·海默尔夫妇当初的设计，这个新电视塔可能有点风险。”经过繁复的计算和实验，广州大学工程抗震研究中心主任周福霖院士给出了结论。

2005年初，当时的广州新电视塔建设有限公司找到广州大学工程抗震研究中心，希望他们能对这个新电视塔进行抗震研究。当时，由院士周福霖挂帅，他的副手谭平研究员任项目负责人，博士后、副研究员刘彦辉全程参与了广州塔的抗震设计工作。

都希望腰细，但是细到什么程度，用什么样的钢材才能屹立不倒，是最重要的问题。

刘彦辉告诉记者，他们最初接到的设计方案中，最细的腰部是280米的位置，椭圆的短矩不到20米。他们制作了一个1/50的比例尺模型，然后让模型在地震台上，接受7.8度的地震烈度测试，结果细腰部和主塔和天线桅杆连接部均发生局部损坏。他们将相关情况告知了甲方和设计单位——细腰必须加粗、天线必须加强。这才有了后来的广州塔尺寸。

广州是台风频发的区域，相比地震，最难的要数广州塔面临的风震——因为越高的建筑，风比地震对它的危害性更大。

“没有可资参考的对象，有些连参考标准都没有，一切从头开始摸索，包括每个构件怎么实现，每一个都是新问题。”特别在400到600米的高空，因为强风导致的建筑摇摆位移可能达到一两米。“位移不怕，就怕来回猛烈荡。”

经过无数次试验，广州塔创新设计出世界领先的TDM两级主被动复合调谐减振控制系统——在438—448米标高层利用核心筒两边各一个650吨容量的铁制消防水箱作为TDM减振系统块，在水箱下面安装滑轮和轨道。

当塔身晃动时，水箱通过传感器向反方向滑动，以此来消减塔身的晃动幅度。加上这个系统，广州塔减掉了40%的风振，同时保证了塔内通信设施、娱乐设施的正常使用。

即使遇到百年一遇的大风和8级地震，也可保证高塔安然无恙。

水、气、云、星

成就室内设计理念

2007年下半年，广州塔开始室内设计招标。8家竞标，入围4家，最后华南理工大学建筑设计研究院一举夺魁，由院士何镜堂老先生挂帅，博士陈建华主要负责。

有一天，天上飘着小雨，他在看到正在崛起的广州塔时隐时现在烟雾缭绕中，“你不得不相信大自然的力量，就像马良的神笔一样，让建设中的广州塔景观变得极像一幅写意的国画。”他当即写下了“水”“气”“云”“星”四个大字，这最终成了广州塔室内设计的理念。

在室内设计过程中，华南理工大学的吴硕贤院士也加入其中。他带领团队实地调查了35个住区、22所高校、10个文化广场以及很多的城市街区，借助虚拟仿真及问卷、访谈等手段，再通过数理分析，做使用后仿真的评价，模使设计成果更加科学、理性，极大地优化整个广州塔的物理空间舒适性。

古代的塔之所以要建得高，目的就是要“上接天气”，故塔顶多为尖形。但因受高度所限，除非建于山上，否则不会有云雾缭绕，披星戴月的景象。小蛮腰突破了这一局限，虽立于平地之上，塔尖插入云端，“水、气、云、星”四字将高塔“上接天气”的理念发挥到淋漓尽致。

广州塔背后的设计大咖

周福霖，中国工程院院士，广州大学工程抗震研究中心主任，著名的隔震减震控制专家。由周福霖亲自挂帅，他的副手谭平研究员任项目负责人，博士后副研究员刘彦辉全程参与了广州塔的抗震设计工作。周福霖团队创新设计出世界领先的TDM两级主被动复合调谐减振控制系统，实现了广州塔特一级的抗震设计。

何镜堂，中国工程院院士、华南理工大学建筑学院院长兼设计院院长。华工的室内设计团队由何镜堂挂帅，博士陈建华主要负责。“水”“气”“云”“星”最终成了广州塔室内设计的理念，现代、淡雅、精致和写意被当作室内设计不可逾越的框架，没有按照马克·海默尔夫妇最初的分段法，而是在每一个功能段分层设计。

吴硕贤，中国科学院院士，华南理工大学建筑技术科学研究所所长。硕贤院士掌管着全国唯一的一个亚热带建筑科学国家重点实验室。在广州塔的室内设计上，吴硕贤院士首次将环境心理学融进标识系统的设计之中，开拓性地在建筑及建成环境领域展开使用后评价的研究，并加以广泛的应用。

吴树甜，广州市设计院副总建筑师、广州塔项目中方负责人。在广州塔项目中，建筑专业的方案深化、初步设计和所有专业的施工图设计，都由广州市设计院负责完成。“设计师可以天马行空，但创意和艺术能不能实现，完全看深化设计的能力。”

据广州日报

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