《山地建筑看山城》系列之三：深钻细研山地建筑设计之“器”（技术应用篇）

　　工欲善其事，必先利其器。

　　山城重庆，山地丘陵占市域面积90%以上，地势起伏大，高低相差悬殊，地貌类型复杂多样，坡地面积大，区域性差异显著，河流与山地相互作用，地貌成层性明显……独特的地理特性给建筑设计和施工带来了诸多技术挑战，需要多种专业技术整合，资源集成运用。

　　重庆市设计院以其深厚的历史底蕴，勇于开拓的创新精神，不断强化核心竞争力，通过多年的实践探索和经验积累，形成了独具特色的山地建筑设计技术体系，在山地建筑设计、岩土及结构设计、给排水设计等方面有自己的核心技术能力，设计了一大批安全可靠、经济适用、低碳环保的经典山地建筑作品，不断为城市发展书写荣光。

　　山地建筑常常会遇到场地狭窄、地形高差大、地形地貌和基础条件复杂多变等山地建设场地条件。如何解决好建筑水平和垂直交通组织、总图竖向设计、功能布置、空间组织、交通流线组织等问题，给山地建筑设计带来了极大挑战。通过多年对山地建筑设计的探索与实践，重庆市设计院在特色空间节点、空间层次、在地文脉保留与发扬、建筑故事性话题度等方面，总结了一系列成功经验，并得到广泛应用。

　　根据场地地形特点，多层次、多标高设置人行和车行交通，在不同标高进入建筑不同楼层，形成多接地首层，提供更便捷的交通体验，提高业态价值，营造山地城市特色空间。

　　磁器口后街项目，就是充分利用上述手段，设计多层次的人行交通体系，充分展示出山地建筑空间特色。

磁器口后街项目剖面示意与实景

　　长嘉汇弹子石老街项目地下车库，打破传统垂直方向布置车库的思路，基于场地山势高差，将车库呈阶梯状垂直布置于场地山体等高线，不仅最大限度减少了土石方开挖，而且极大地优化了台地建筑交通组织，提升了公共交通便利性。

长嘉汇弹子石老街项目剖面示意

　　根据场地地形特点，适当拓展设计边界，整合市政配套设计内容，打造下沉式城市公园、城市阳台、下穿通道、空中连廊等公共空间节点，从城市整体而非单一项目的角度设计区域配套，展现山地城市空间特色和温度。

　　通过上述方式，长嘉汇弹子石老街项目结合南滨路上盖空间，打造成为了独具特色的城市公园，并和重庆市规划展览馆一起，形成重庆市两江交汇位置的重要空间节点。

长嘉汇弹子石老街项目

　　山城重庆的极限高边坡、防空洞、立体交通等，既是建筑设计中的难点，也是留住城市记忆、体现城市特性的看点。因此，设计师在制定综合解决方案时，肩负着传播地域文化、留存社会集体记忆的特殊使命。

　　重庆三洞桥PARK项目，通过保留项目场地内的桥洞，既巧妙地解决了竖向交通联系，又让体验者和场地之间产生情感互动。

项目开始施工时的“三洞桥”桥洞

三洞桥PARK项目内外街竖向交通联系

三洞桥PARK项目桥洞内视角 

　　山地建筑多接地层、疏散救援条件复杂，重庆市设计院基于多年山地项目的实践经验，提出了诸多满足国家规范又契合山地建筑消防设计的建议性意见，引领了山地建筑消防设计的技术方向。早在2004年，重庆市设计院在全国率先提出并主导编制了《重庆坡地高层民用建筑设计防火规范》并得到广泛应用。

　　山地地形条件下，能布置消防疏散和救援场地的位置往往非常局促。在极限场地条件下，消防扑救场的设计和建筑竖向设计互为制约条件。需要充分利用建筑场地周边市政道路创造消防环道和救援条件。

　　磁器口后街项目的消防设计，就充分利用现有市政道路，通过坡度调整、重新铺设面层、调整建筑竖向交接关系等方式，巧妙布局，形成消防车到达和救援条件。

磁器口后街项目消防场地设计示意

　　根据山地地形多接地层条件，明确室外安全区域疏散条件，再根据接地层对外疏散条件，灵活对建筑进行消防定性。利用不同标高的室外接地场地，作为不同楼层可以直接通向室外的安全区域，相应防火分区的区域可以直接对外疏散。在满足疏散要求的前提下，节约了楼梯和疏散通道数量。

　　经过多年山地建筑消防设计实践运用，重庆市设计院有效解决了建筑消防定性、消防间距控制、消防车道及消防救援场地设置等重难点问题，引领了山地建筑消防设计的技术方向。

　　重庆市设计院因地制宜优化地基基础设计，灵活运用多种边坡支护形式，将建筑与边坡有机统一起来，为山地城市中的建筑结构提出了“市院解决方案”。

　　岩土与结构融合设计，是解决山地建筑设计的有效手段。这就要求设计师同时具备岩土和结构等多专业知识，其中涉及结构工程、岩土工程、给排水工程、环境工程等多个学科的协同合作，以实现山地建筑结构设计的有效性、全面性和可持续性。

　　龙湖·春森彼岸和磁器口后街，设计中采用多级分台处理、架空与支挡结合、自挡与支护结合等技术手段，依山就势消解30~40米的场地高差，既节约了大量建造成本，又使边坡支护与景观绿化融为一体，构建出独特的山水风貌和人居环境。

住宅项目龙湖·春森彼岸项目剖面示意

商业项目磁器口后街项目剖面示意 

　　重庆市设计院从老一辈的工程师开始，就注重积极吸收国内外先进的技术，针对山地建筑边坡的特点，创造性地提出了适用于各类岩石边坡支护问题的解决办法。

　　上世纪八十年代初，重庆市设计院设计了全国首个将高层建筑修建于有潜在滑坡风险的地段之上的项目——“川东电业局调度楼”。该项目是国内首次在超高挡墙中采用板肋式预应力精轧螺纹钢锚杆挡墙，也是国内首次在建设工程中采用桩顶加设水平预应力锚杆的框架式抗滑基础。

全国首个建于滑坡之上的高层建筑

——川东电业局调度楼 手绘施工图 1985年

　　上世纪八十年代末九十年代初，重庆市设计院设计了一大批国内或市内首创的特色项目。在“中山三路危改工程”“重庆市太平洋广场”等项目中，国内首次利用“带斜锚桩的钢筋混凝土地下桁架式抗滑桩”基础方案消除了滑坡体导致的土体变形及房屋倾斜隐患，市内首度采用锚碇板挡土墙、排桩灌浆锚杆挡墙、复合式排桩预应力锚索挡墙对高填方边坡支护；市内首次将岩体裂隙灌浆技术与锚固技术结合治理大体积的危岩。这些技术在当时处于国内或市内领先地位，为岩土工程领域的技术革新和广泛应用提供了宝贵的经验，具有里程碑意义。

重庆市内首次实施高填方锚碇板挡土墙施工照片

重庆太平洋广场 1989年

　　在大量工程技术成功实践的基础上，通过系统地归纳与总结，重庆市设计院主编了重庆市地方标准《建筑边坡支护技术规范》DB50/5018及国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB50330，为行业的发展提供了示范和指导。

　　随着时代的发展，重庆市设计院不断探索创新，根据不同项目的特点，因地制宜，精准施策。

　　系统集成技术在复杂情况下的应用：在重庆来福士广场（基坑深度约32米）和国华天平大厦（边坡高度约48米）项目中，由于现场地势高差大，地块狭小，基坑顶面和周围存在重要建筑物及市政管线等复杂情况，设计方案通过采用锚杆挡墙、桩板挡墙、双排桩挡墙、对拉锚索、抗侧移框架以及高压旋喷桩止水帷幕等多种技术手段，确保了边坡安全和建筑主体结构的顺利实施及其功能的实现。

来福士广场项目旁九号宾馆北侧边坡示意图

来福士广场项目旁九号宾馆北侧边坡现场实景

国华天平大厦项目采用的支护桩+对拉锚杆方案示意

　　数字化技术在边坡设计中的应用：在重庆国瑞·环贸广场项目中，由于存在锚杆支护交错复杂的情况，设计方案通过利用数字化模拟和三维可视化分析技术来定位锚杆，有效避免了锚杆与建筑物基础、锚杆与锚杆之间的冲突矛盾，确保了边坡和建筑的安全。

通过三维可视化

分析解决锚杆（索）错综复杂的设计和施工难题

　　超大吨位锚索在建筑工程中的首次应用：在重庆市江北区公共人防工程项目中，通过对相关力学响应机制、变形时空效应和锚索施工等关键技术的研究，采用设计轴向拉力5000kN、锚索长度超70米的大吨位、超长锚索方案，有效解决了顺层高边坡下滑力巨大的难题，为大吨位、超长锚索在建筑边坡工程中的应用提供了技术支撑和实践经验。

大吨位、超长锚索基本试验采用的10000 kN定制千斤顶

　　针对重庆复杂的山地地质条件，重庆市设计院总结了一系列行之有效且具有山地特色的地基基础设计方法。

　　不断探索发挥岩石地基的承载潜力。通过对嵌岩基础长期的试验研究和工程应用，不断探索发挥岩石地基的承载潜力，使基础设计在保证安全的同时也更加经济合理，为重庆市设计院主编的重庆市地方标准《建筑地基基础设计规范》DBJ50-047 及《建筑桩基础设计与施工验收规范》DBJ50-200 提供了有力支撑。

由重庆市设计院主编的重庆地方标准《建筑地基基础设计规范》和《建筑桩基础设计与施工验收规范》

　　灵活的洞室处理技术。重庆特殊的历史背景和渝东南渝东北的喀斯特地貌，地下空间存在大量的人工硐室和溶洞，给工程建设带来了极大挑战。

　　在重庆解放碑八一路综合楼项目中，为解决房屋基底与轻轨隧道顶和人防硐室顶距离不足4米的高难度设计难题，首次在国内采用了“钢筋混凝土—岩石迭合拱”的设计方法。

国内首次采用的设计方法

“钢筋混凝土－岩石迭合拱”手绘施工图 1987年

　　在重庆解放碑邹容广场项目中，通过理论分析和有限元数值模拟计算，设计方案直接将结构筏板基础置于硐室之上；在华润·二十四城住宅项目中，针对建设场地之下人防硐室四通八达纵横交错的情况，地基基础设计综合采用了封填加固、衬砌加固、贯穿、跨越和顶撑等多种灵活的技术手段。这些硐室处理方式在保障工程安全的前提下，大幅减少了工程造价。

将筏板基础直接置于人防硐室之上

重庆邹容广场项目基础施工图 1997年

　　一个个案例和一组组数字，是重庆市设计院在超高层建筑设计领域的缩影和生动实践，体现了重庆市设计院在山地城市超高层建筑设计上的技术实力。

　　依托对重庆地区岩石地基基础的长期应用研究以及重庆低烈度、山地的地理特性，重庆市设计院探索了一系列独具重庆特色的超高层设计技术方法，成效斐然。

　　比如，通过增大基础的嵌岩深度与锚固措施并辅以详尽的数字分析技术，解决了中新城上城项目（无地下室）和上海城嘉发中心项目（仅一层全埋地下室）基础埋置深度无法满足规范要求的难题，确保了山地超高层建筑的抗倾覆、抗滑移；通过采用桩基结合天然基础，并采用高大联系梁形成深梁来加强约束等措施，解决了诸如南岸区招商云邸（高度216米）等超高层项目中由于基础不等高嵌固造成的结构受力复杂的难题。因地就势，充分发挥岩石地基承载力，既保证了建筑安全，又节约了建造成本。

　　重庆市设计院还率先在低烈度山地城市超高层建筑中应用钢管混凝土叠合柱，在重庆环球金融中心、天和国际中心、西南证券和时代中心等项目中采用了创新型的钢管混凝土叠合柱节点。这些创新型的节点被纳入了行业标准，丰富了叠合柱技术。叠合柱技术的应用也为超高层结构建造技术提供了更多的选择，降低了超高层建筑的结构建造成本和施工难度。

　　消防给水系统和排水系统的设计是山地建筑设计的又一重要技术关键。消防给水系统设计必须合理选择消防水池的设置部位，并结合水池及泵房所处的高程复核系统的设置形式。排水系统设计结合场地自然地形坡度和道路标高来敷设排水管线，达到低碳节能，降低成本，便于施工，保证排水通畅。

　　山地城市由于其独特的地形、地貌，消防给水、排水等方面较平原城市，有其鲜明的工程特点。

　　山地复杂的地形地貌条件，以及建筑周边复杂的环境，对消防设计的安全性可靠性经济性提出了更高要求。重庆市设计院早在2004年主编了《重庆市坡地高层民用建筑设计防火规范》DB 50/5031-2004，在国内首次提出坡地建筑中的吊层部分与上层建筑分别按照各自类别进行防火设计，比国家相关规定早了近十年，而在2014年发布的《建筑设计防火规范》GB 50016-2014也吸纳了“坡规”这一理念。

重庆市坡地高层民用建筑设计防火规范

　　山地城市消防设计主要有两个基本特点：一是典型的坡地建筑可划分为上段建筑和吊层建筑，视两者为组合建造，室内消防水量可按各自的标准分别计算，室外消防水量则按建筑总高度及总体积确定。二是按平原城市设计逻辑以及国家相关规范规定，消防水泵房必须设置于地下二层及以上楼层，而坡地建筑存在多个首层的情况，将泵房设置于地下二层以下的案例比比皆是。

　　比如，在重庆来福士广场项目中，室内消防水池及泵房设于地下车库内。消防水池及泵房设置楼层较临岸侧市政道路是位于地下五层，但较于临江侧市政道路仅为地下二层。

重庆来福士广场项目消防水池泵房设置示意图

　　山地城市排水管网承受着较平原城市更快的水流速度、更大的跌水高度，这对山地城市中排水管网的设计、施工、维护都提出了更高要求。重庆市设计院的前身“重庆市政府工务处”早在1929年已经致力于研究山地城市的排水设计方案，通过采用阶梯跌水的方式，消化山地陡坡带来的排水流速过快的问题。

重庆市新市区十二号涵洞图1930年9月

　　国家标准中，针对山地城市排水特点相关的技术措施鲜有提及。例如，现行的国家标准图集《钢筋混凝土及砖砌排水检查井》，跌水井仅适用于跌落差6米以内的跌水，这对于山地城市排水管网而言难以有效使用。

　　上世纪80年代，重庆市设计院在国内首次总结编撰了适用范围更广、针对山地城市排水特点的排水检查井地方图集《渝下8401》。这本图集为后来重庆地区排水技术的发展产生了深远的影响，现行的重庆地方图集已将跌落井适用范围扩大至跌落差20米以内。

　　随后，重庆市设计院陆续编制了《民用建筑雨水利用工程技术规程》DBJ50/T-260-2017以及《山地城市内涝防治技术标准》DBJ50/T-427-2022，为山地城市给排水设计作出了特殊贡献。

　　山地城市建筑巧妙运用山地地形特点，建造了独有的“吊层建筑”景观。在山地建筑中，为减少建筑内排水横管和节约工程造价，通常采用建筑排水分区域排至不同室外标高，甚至地下室排水仍能重力自流排至室外。重庆市设计院设计的重庆来福士广场项目，临江侧建筑的排水管道就充分利用了吊层建筑的优势，将水排至低侧市政排水管网。

重庆来福士广场项目建筑排水示意图

　　山地建筑室内也有着不一样的风景。重庆来福士广场在200m高空横跨塔楼顶部，建造了长度为300m的空中水晶连廊，其长度和高度均创世界之最。而水晶连廊内部的无边际恒温游泳池，成为山城重庆的打卡胜地，为国内首创。

　　为了确保游泳池水质清澈，泳池水净化系统巧妙地设置于泳池下方的设备夹层之中，可以24小时不间断地循环净化泳池水。

重庆来福士广场项目立面及泳池实景图

重庆来福士广场项目连廊剖面图