见识世界上最高的升级改造摩天大楼 Quay Quarter Tower
- BG&E 公司采用适应性再利用的创新方法，使用陈旧的高层建筑中 70% 的现有材料，将其改造成 Quay Quarter Tower，开创了历史。
- 数字孪生和云协作等技术确保了 Quay Quarter Tower 的强度和稳定性。
- 该项目有效利用了废弃物，从而节省了大量材料，显著减少了隐含碳的排放，确保符合排放要求，并荣获了六星级的可持续发展评级。
- BG&E 与欧特克合作，制定了绿色建筑的新标准，帮助塑造可持续建筑的未来。
现有结构的升级改造是当下流行的可持续发展的做法，但拆除高层建筑的一部分，使用其自身结构中 70% 的现有材料并将其改建为新建筑的情况却极为罕见。事实上，这种做法在 2022 年澳大利亚 Quay Quarter Tower 竣工之前闻所未闻，这也使位于悉尼繁忙的环形码头边的世界级工程成为开创性的典范。
BG&E 于 1970 年在澳大利亚珀斯成立。这家多学科的工程公司在全球设有 17 个办事处，以可持续发展而闻名。BG&E 使用数字孪生和云协作设计并重建了位于大桥街（Bridge Street）50 号的高楼，将其改造成 Quay Quarter Tower。该项目于 2015 年启动，并在短短七年内完成，是适应性再利用创新方法的生动展示。
保存和监测
虽然适应性再利用可节省成本并减少隐含碳，但是，这一有着近 50 年历史的结构对工程提出了独特的挑战，需要设计师跳出固有的框架，进行创新思维。
当 BG&E 最初承接 Quay Quarter Tower 项目时，团队成员的工作量很大。首先，使用现有材料对建筑物进行翻新的情况很少见，同时还有如何确保留存的元素在未来 50 年保持结构完整性的问题。这需要对所有移动和非移动部件进行严格检查。在没有造成任何损坏的前提下，BG&E就对现有的混凝土和钢筋进行了包含 1,500 多项核心测试的评估检测。
BG&E 副工程师 Leonardo Ambrogi 强调了预测和监测建筑物偏移的重要性，尤其是在如此繁忙的地区。他说：“建筑物偏移是一个重要因素，该项目位于悉尼环形码头的中心地带，而且移动比较显著。在建筑物的顶部，这种移动会后移几百毫米，然后再前移几百毫米。”
为了解决建筑物移动的问题，团队采用了各种监控技术。倾斜传感器昼夜不停地测量建筑物的倾斜度，而顶部的加速度计则测量施工过程中的移动频率。最后，该团队使用物理锤球计算了更多的变化，虽然这一设备通常被认为是一种过时的工具，但它却是该项目的最佳测量设备。Ambrogi说：“锤球证明是我们可能使用过的最精确的系统。它实际上就是一根末端挂了重物的绳子。”
结构完整性和建筑动力学
工程师们面临的另一个问题是如何在策略上最大限度地减少对现有结构中被认为是薄弱的部分进行拆除。该团队使用数字孪生在整个大楼施工过程中进行复杂的测试和状况评估。这为可以有效地重新利用的元素提供了宝贵的资料。经过初步评估，为了便于拆除和分级构建，工人在大楼中临时安装了 1,000 吨钢材，并在之后将其拆除。从本质上讲，这种方法将一座全新的建筑与现有的建筑缝合在了一起。
为了减轻建筑物的加速度，该团队安装了一个 380 吨重的调谐质量阻尼器。这个巨大的钢块位于建筑物的顶层，目的是为了减少振动并确保施工期间和施工后结构的稳定性和安全性。
“一座建筑是有生命的，”Ambrogi 说道。“它会移动，而混凝土会随着时间的推移而收缩和蠕变。我们要改造的建筑已经经历了它在整个生命周期中的变化——它缩短了，蠕变了、缩小了。而现在我们在它旁边建造了一个新的结构，这个结构也必须缩小、缩短以适应自身的重量。”
测量及量化排放
伦敦能源转型倡议（LETI）是英国建筑环境领域的专业者网络。为实现欧盟 2050 年净零排放的承诺，该组织制定了目标，其中包括到 2030 年每平方米可居住地板的二氧化碳排放量为 228 公斤。因此，Quay Quarter Tower 项目背后的国际团队需要先进的策略来实现 LETI 的目标。
“在项目概念设计阶段的早期，我们优先考虑了对客户和利益相关者进行碳减排宣传，” BG&E 首席 BIM/绘制经理 Araj Lal 说。“我们与项目团队一起制定了明确的可持续发展目标，进行生命周期评估，并强调了潜在的对绿色建筑财务的激励措施。”
BG&E 在该项目中最可观的成果之一是显著减少了隐含碳。改造大桥街 50 号高楼而不是将其推倒并重建新结构的做法在减少隐含碳方面发挥了巨大作用。
Ambrogi 说：“作为结构工程师，我们有责任确保建筑物在 50 年设计寿命内的完整性，但实际上，我们应该将建筑物看作尽可能长久使用的结构。而且，我们应该尽一切努力来实现这一目标。”
到 2022 年，根据包括 BG&E 在内的多个机构的评估，Quay Quarter Tower 的排放性能达到 226 公斤，超过了 LETI 设定的 2030 年排放目标。这意味着该项目使用现有技术，提前八年超额两公斤实现了 LETI 目标。如果以 12,000 吨隐含碳计算减排量，这相当于 12,000 趟从伦敦飞往纽约的往返航班。这一壮举赢得了澳大利亚绿色建筑委员会颁发的建筑可持续发展6星评级 。
协作方面的挑战和 BIM
当 BG&E 着手 Quay Quarter Tower 项目时，跨办事处的协作是一个重大挑战。当时的主要工具 Autodesk Revit 服务器尚有局限性，尤其是在与英国和中东的办事处连接时。欧特克在建筑云的第一次迭代中引入 BIM 360，改变了这一状况。
“我们可以把主要的中心设在悉尼，在云环境中协作工作，”Lal 说。“但我们也可以与中东和澳大利亚各地的其他办事处合作，并能够召集我们需要的 39 名建模师来交付这一大型项目。”
从结构上看，大桥街 50 号高楼的状况良好，这是团队能够保留其中很大一部分，同时重新安排其他部分的理由。然而，由于它建于 1970 年，当时的建筑师和工程师严重依赖手工绘图，因此团队可用于重新设计的资源有限。
现有的图纸（原件的扫描副本）不包括整个建筑生命周期中所做的更改，因此现场摄影调查被证明是一个关键因素。由于 3D 勘测在 2010 年代仍处于起步阶段，因此团队成员普遍采用 2D 勘测。“我们让一名测量员坐在电梯顶部，逐层测量每个核心电梯，这样我们就可以准确地确定核心自身的位置，”Lal 说道。“由于结构的复杂性和轻微的旋转，二维测量发挥了巨大的作用。我们做了几千个二维测量。”
虽然点云检测仍然是相对较新的做法，但该团队利用 Autodesk ReCap 进行了文件管理和数据验证，并在内部使用 Navisworks 辅助冲突检测。该项目面临着保留悉尼第一座（已列入遗产名录的）高层建筑并保护现有建筑的挑战，同时该项目的分阶段和分级构建也需要精确。这一阶段大量使用了 Revit软件，并确定了如何将荷载转移到违反传统垂直轨迹的建筑物上。
重新定义适应性再利用的可能性
作为世界上最高的升级改造的摩天大楼，BG&E 承担的 Quay Quarter Tower 获得了不凡的荣誉，包括 2022 年最佳建筑奖“世界建筑节奖”、2022/2023 年国际高层建筑奖以及澳大利亚工程师协会年度最佳项目奖等。“我们为我们居住的城市感到非常自豪，”Lal 说。“我们对自己的项目感到非常自豪。每次我们的家人或海外朋友来访时，我都会自豪地说我参与了这个项目，我相信 Leo 也是这样。”
Quay Quarter Tower 改变了世界上最知名的天际线之一，并为建筑适应性再利用带来了新的可能性。在恪守对可持续发展承诺的同时，BG&E 使用 BIM 成功应对了协作方面的挑战。这一过程节省了 13 个月的工作时间，重复利用了 70% 的原有材料，显著降低了成本，并在悉尼的中心地带打造了一座升级改造的建筑杰作。（该团队在欧特克大学活动“使用 AEC 和欧特克建筑云改造建筑：Quay Quarters Tower”中详细介绍了他们的策略和成果。）
“我们从 Quay Quarter Tower 等项目中汲取的经验强调了适应性再利用、升级改造以及减少隐含碳，这些做法有望重塑未来的建筑工作流程，”Lal 说。“我们可以预期从项目一开始就会整合可持续发展的实践、广泛采用循环经济的方法以及材料和技术的创新。这些原则可以促进以社区为中心的设计，倡导严格的环保法规，并加强全球合作，以应对环境方面的挑战。”