ctbuh.org/papers Title: Author: Subject: Keywords: Kingdom Tower: A New Icon for Saudi Arabia Talal Al Maiman, Chairman, Kingdom Real Estate Development Company Architectural/Design Construction Design Process Structure Sustainability Publication Date: 2012 Original Publication: Paper Type: CTBUH 2012 9th World Congress, Shanghai 1. Book chapter/part chapter 2. Journal paper 3. Conference proceeding 4. Unpublished conference paper 5. Magazine article 6. Unpublished Council on Tall Buildings and Urban Habitat / Talal Al Maiman
Kingdom Tower: A New Icon for Saudi Arabia 王 国 大 厦 : 沙 特 阿 拉 伯 新 标 志 Abstract Talal Al Maiman Talal Al Maiman Kingdom Real Estate Development Co. Kingdom Center, Floor 66, P.O. Box 1 Riyadh 11321 Saudi Arabia tel ( 电 话 ): +966 1.211.1111 email ( 电 子 邮 箱 ): TIM@kingdom.com.sa kingdom.com.sa Talal Al Maiman is a member of the board and executive committee of Jeddah Economic Company, a corporation established in 2009 to develop Kingdom Tower in Jeddah, Saudi Arabia. Mr. Al Maiman is also Chairman and CEO of Kingdom Real Estate Development Company, based in Riyadh. KREDC is a division of Kingdom Holding Company, whose chairman is His Royal Highness Prince Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Alsaud, nephew of Saudi Arabia s King Abdullah. Talal Al Maiman 是 吉 达 经 纪 公 司 董 事 会 和 执 行 会 员 会 成 员 创 建 于 2009 年 的 吉 达 经 济 公 司 开 发 了 位 于 沙 特 利 雅 得 的 王 国 大 厦 Al Maiman 先 生 也 是 位 于 利 雅 得 的 王 国 房 地 产 开 发 有 限 公 司 主 席 兼 CEO 王 国 房 地 产 开 发 有 限 公 司 是 王 国 地 产 公 司 的 一 个 子 公 司, 公 司 主 席 是 王 子 殿 下 Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Alsaud, 他 是 沙 特 阿 拉 伯 国 王 的 侄 子 This paper provides an introduction to, and overview, of Kingdom Tower - expected to be the world s tallest building, at over 1,000 meters, when completed in 2017 in Jeddah, Saudi Arabia. The paper outlines the project s history, including the competitive process that led to the selection of the design scheme; its architectural and structural designs by Adrian Smith + Gordon Gill Architecture and Thornton Tomasetti respectively; its sustainability features; and its construction schedule. Keywords: Kingdom Tower, Talal Al Maiman, Jeddah Economic Company, Adrian Smith, Gordon Gill 摘 要 本 文 介 绍 了 位 于 沙 特 阿 拉 伯 利 雅 得 的 王 国 大 厦, 其 高 度 超 过 1000 米,2017 年 竣 工 时 有 望 成 为 世 界 第 一 高 楼 文 章 概 述 了 项 目 的 历 史 ( 包 括 从 竞 赛 阶 段 到 设 计 方 案 的 选 择 ) 来 自 Adrian Smith + Gordon Gill 建 筑 设 计 事 务 所 和 Thornton Tomasetti 的 建 筑 设 计 与 结 构 设 计 可 持 续 性 特 点 以 及 施 工 进 度 关 键 词 : 王 国 大 厦 Talal Al Maiman 吉 达 经 纪 公 司 Adrian Smith Gordon Gill It has been the author s great pleasure to be involved in the planning of Kingdom Tower, which, at more than 1,000 meters, will be the world s tallest building when completed in 2017 in Jeddah, Saudi Arabia (see Figure 1). The intention of His Royal Highness Prince Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Alsaud and Jeddah Economic Company (JEC), on whose executive committee the author serves, is for this magnificent soaring structure to express the vitality, the aspirations and the greatness of our Kingdom and its people for generations to come. At a total construction area of 550,000 square meters, Kingdom Tower will be the centerpiece and first construction phase of the 5.3 million-square meter Kingdom City development in north Jeddah, overlooking Obhur Creek and the Red Sea (see Figure 2). Expected to be constructed at a cost of US$1.2 billion, Kingdom Tower will be a mixed-use building featuring a luxury hotel, office space, serviced apartments, luxury condominiums and the world s highest observatory. Kingdom Tower s height will be at least 173 meters taller than Burj Khalifa, the world s current tallest building (see Figure 3), which was designed by Adrian Smith while at Skidmore, Owings & Merrill. 作 者 一 直 非 常 高 兴 参 与 王 国 大 厦 的 规 划 王 国 大 厦 高 度 超 过 1000 米,2017 年 竣 工 时 将 成 为 世 界 第 一 高 楼 ( 图 1) 王 子 殿 下 Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Alsaud 和 作 者 作 为 执 行 委 员 会 成 员 所 在 的 吉 达 经 纪 公 司 决 定 建 造 这 一 宏 壮 美 而 直 达 云 霄 的 建 筑 来 表 达 王 国 以 及 世 世 代 代 人 民 的 活 力 雄 心 和 伟 大 总 建 筑 面 积 为 55 万 平 方 米 的 王 国 大 厦 将 成 为 吉 达 北 边 王 国 城 530 万 平 方 米 发 展 的 核 心 和 第 一 建 设 阶 段 大 厦 可 以 俯 瞰 Obhur 河 以 及 红 海 ( 见 图 2) 建 造 预 算 为 12 亿 美 金 的 王 国 大 厦 将 成 为 涵 盖 豪 华 酒 店 办 公 空 间 酒 店 式 公 寓 豪 华 公 寓 和 世 界 最 高 的 观 光 厅 的 综 合 体 项 目 王 国 大 厦 将 会 至 少 现 在 的 世 界 第 一 高 楼 比 哈 利 法 塔 高 173 米 ( 见 图 3) 哈 利 法 塔 由 SOM 建 筑 设 计 事 务 所 设 计 由 Adrian Smith + Gordon Gill 建 筑 事 务 所 设 计 的 王 国 大 厦 既 体 现 了 高 技 术, 同 时 也 明 显 带 有 有 机 性 其 纤 细 又 略 显 不 对 称 堆 叠 的 形 态 让 人 联 想 起 如 同 从 地 上 突 然 生 长 的 一 束 枝 叶 预 示 着 将 激 发 出 地 上 周 围 更 多 新 的 生 活 光 滑 并 呈 流 线 型 的 塔 楼 形 式 可 以 比 作 沙 漠 中 茁 壮 成 长 的 植 物 的 折 叠 状 叶 状 体 叶 状 体 从 地 上 以 单 一 的 形 式 向 上 冒 出, 然 后 在 顶 端 开 始 彼 此 分 离, 这 比 喻 新 的 增 长 伴 随 技 术 的 融 合 82
Figure 1 : Kingdom Tower, Jeddah, Saudi Arabia. (Source: Jeddah Economic Company/AS+GG) 图 1. 王 国 大 厦, 吉 达, 沙 特 ( 出 自 : 吉 达 经 济 公 司 / AS+GG 建 筑 事 务 所 ) Figure 2 : Aerial view of the tower overlooking Obhur Creek. (Source: Jeddah Economic Company/AS+GG) 图 2. 鸟 瞰 三 瓣 状 的 地 面 印 记, 王 国 大 厦, 吉 达, 沙 特 ( 出 自 : 吉 达 经 济 公 司 / AS+GG 建 筑 事 务 所 Figure 3 : Burj Khalifa, Dubai. (Source: AS+GG/ Tim Griffith) 图 3. 哈 利 法 塔, 迪 拜, 阿 拉 伯 联 合 酋 长 国 ( 出 自 : AS+GG 建 筑 事 务 所 / Tim Griffith 摄 影 ) Adrian Smith + Gordon Gill Architecture s design for Kingdom Tower is both highly technological and distinctly organic. With its slender, subtly asymmetrical massing, the tower evokes a bundle of leaves shooting up from the ground a burst of new life that heralds more growth all around it. This symbolizes the tower as a catalyst for increased development around it. The sleek, streamlined form of the tower can be interpreted as a reference to the folded fronds of young desert plant growth. The way the fronds sprout upward from the ground as a single form, then start separating from each other at the top, is an analogy of new growth fused with technology. While the design is contextual to Saudi Arabia, it also represents an evolution and a refinement of an architectural continuum of skyscraper design. The three-petal footprint (see Figure 2) is ideal for residential units, and the tapering wings produce an aerodynamic shape that helps reduce structural loading due to wind vortex shedding. The result is an elegant, cost-efficient and highly constructible design that is at once grounded in built tradition and aggressively forwardlooking, taking advantage of new and innovative thinking about technology, building materials, life-cycle considerations and energy conservation. For example, the project will feature a high-performance exterior wall system that will minimize energy consumption by reducing thermal loads. In addition, each of Kingdom Tower s three sides features a series of notches that create pockets of shadow that shield areas of the building from the sun and provide outdoor terraces (see Figure 4) with stunning views of Jeddah and the Red Sea. The great height of Kingdom Tower necessitates one of the world s most sophisticated elevator systems. The Kingdom Tower complex will contain 59 elevators, including 54 single-deck, 3 double-deck, and 2 triple-deck elevators, along with 10 escalators. Elevators serving the observatory will travel at a rate of 10 meters per second in both directions. 尽 管 设 计 考 虑 沙 特 阿 拉 伯 的 地 域 性 特 征, 但 同 时 展 现 了 超 高 层 建 筑 设 计 进 程 中 的 不 断 进 化 与 完 善 三 个 花 瓣 状 的 地 面 印 记 ( 见 图 2) 是 居 住 单 元 的 理 想 形 态, 尖 细 的 侧 翼 呈 现 出 空 气 动 力 学 形 态 则 有 助 于 减 少 由 风 力 漩 涡 脱 落 产 生 的 结 构 荷 载 最 后 的 结 果 呈 现 出 一 个 优 雅 高 成 本 效 益 并 具 备 高 水 准 的 构 造 设 计, 一 经 建 成 必 将 重 塑 传 统 同 时 体 现 前 瞻 性, 并 表 达 对 于 技 术 建 造 材 料 生 命 周 期 以 及 节 能 等 方 面 的 创 新 性 思 考 的 进 步 性 例 如, 本 项 目 独 具 特 色 的 高 性 能 外 墙 系 统 会 通 过 减 少 热 负 荷 最 大 限 度 地 减 少 能 量 消 耗 此 外, 王 国 大 厦 在 其 三 个 面 上 都 独 具 特 色 地 设 置 了 一 系 列 凹 口 从 而 创 造 出 阴 影 区 来 遮 蔽 阳 光, 同 时 提 供 了 室 外 露 台 ( 见 图 4) 来 欣 赏 吉 达 以 及 红 海 的 壮 丽 景 象 超 高 的 王 国 大 厦 需 要 世 界 上 最 先 进 的 电 梯 系 统 大 厦 有 59 个 电 梯, 其 中 54 个 单 轿 厢 电 梯 3 个 双 轿 厢 电 梯 以 及 2 个 三 轿 厢 电 梯, 还 有 10 个 自 动 扶 梯 直 达 观 光 厅 的 电 梯 双 向 都 可 保 持 每 秒 10 米 的 速 度 运 行 设 计 上 另 外 一 个 独 具 特 色 的 部 分 是 在 157 层 有 一 个 直 径 大 约 为 30 米 高 空 露 台 ( 见 图 5), 这 是 一 个 利 用 大 厦 顶 部 的 阁 楼 而 创 造 出 的 舒 适 的 室 外 空 间 值 得 注 意 的 它 最 初 被 设 计 为 直 升 机 停 机 坪 之 后 经 过 设 计 团 队 的 研 究 认 定 在 这 一 高 度, 大 厦 四 周 的 风 力 具 有 不 可 预 知 的 运 动 性, 因 此 设 置 直 升 机 停 机 坪 是 无 法 实 现 的 然 而 在 那 个 时 候, 设 计 团 队 和 吉 达 经 纪 公 司 (JEC), 特 别 是 王 子 殿 下 Alwaleed 已 经 喜 欢 上 了 这 一 独 特 的 设 计 元 素, 所 以 决 定 保 留 它 项 目 历 史 王 国 大 厦 的 规 划 过 程 大 约 在 四 年 前 在 Alwaleed 王 子 的 授 意 下 开 始 展 开 Alwaleed 王 子 一 直 设 想 在 吉 达 建 造 超 高 层 建 筑 作 为 王 国 的 象 征 以 及 作 为 国 际 社 会 一 份 子 的 卓 越 地 位 为 此, 吉 达 经 纪 公 司 于 2009 年 成 立 成 为 开 发 王 国 大 厦 的 法 人 实 体 吉 达 经 纪 公 司 (JEC) 最 初 的 合 伙 人 是 王 国 地 产 公 司 (KHC), 其 主 席 是 Alwaleed 王 子 和 吉 达 杰 出 的 商 人 Samaual Bakhsh 和 Abdulrahman Hassan Sharbatly 2011 年, 沙 特 历 史 最 悠 久 最 富 83
Another unique feature of the design is a sky terrace, roughly 30 meters in diameter, at Level 157 (see Figure 5). It is an outdoor amenity space intended for use by the penthouse floor. It s worth noting that this feature was originally designed as a helicopter pad. Later, research by the design team determined that the unpredictable movement of wind around the tower at that altitude made a helicopter pad impractical. By that time, however, the design team and JEC in particular His Highness Prince Alwaleed had become attached to the feature as a design element. And so it was decided to keep it. The History of the Project The planning process for Kingdom Tower began about four years ago at the instruction of Prince Alwaleed, who has long envisioned a great tower to be built in Jeddah as a symbol of the Kingdom and its place of eminence as a member of the international community. To that end, Jeddah Economic Company was formed in 2009 as the corporate entity charged with developing Kingdom Tower. The initial partners of JEC were Kingdom Holding Company (KHC), whose chairman is Prince Alwaleed, and prominent Jeddah businessmen Samaual Bakhsh and Abdulrahman Hassan Sharbatly. In 2011, the Saudi Binladin Group (SBG), Saudi Arabia s oldest and most established contractor, was selected as general contractor for the project, and subsequently joined JEC as the fourth partner in the venture. Beginning in 2009, JEC conducted a multi-stage competitive process in which several international firms were invited to submit design schemes for Kingdom Tower. Besides Adrian Smith + Gordon Gill Architecture, the invited firms included Skidmore, Owings & Merrill, Pickard Chilton, Kohn Pedersen Fox, Pelli Clarke Pelli and Foster + Partners. After the process of elimination and a lengthy deliberation that lasted more than six months, the author was entrusted to give the shareholders the final recommended design. All of the entries were beautiful, innovative and impressive. But ultimately the scheme by AS+GG was selected (see Figure 6), whose partners on the design team included the structural engineer Thornton Tomasetti and MEP engineer Environmental Systems Design (ESD). Prince Alwaleed, Mr. Bakhsh, Mr. Sharbatly and the client team were impressed by the recommended design of the AS+GG team, which showed boldness and simplicity. Kingdom Tower s height is remarkable, obviously, but the building s iconic status will not depend solely on that aspect. Its form is brilliantly sculpted, making it one of the most beautiful buildings in the world of any height. Kingdom Tower is intended to become both an economic engine and a proud symbol of the Kingdom s economic and cultural stature in the world community. The tower will be a landmark structure that will greatly increase the value of the hundreds of other properties around it in Kingdom City and indeed throughout North Jeddah. We are confident that, upon completion, Kingdom Tower will become one of the world s great tourist destinations as well as one of the most attractive places to live and work in the region. In the meantime, it will create thousands of jobs, spurring the local economy. In addition to these considerations, we at JEC were also guided by the fact that Kingdom Tower will enjoy great cultural significance. The tower is envisioned as an iconic new marker of Jeddah s historic importance as the traditional gateway to the holy city of Mecca. It s worth noting that the southeast leg of the tripedal base of Kingdom Tower design is on a direct line with the Ka ba, Islam s holiest site. Figure 4 : Kingdom Tower balconies. (Source: Jeddah Economic Company/AS+GG) 图 4. 王 国 大 厦 的 阳 台 ( 出 自 : 吉 达 经 济 公 司 / AS+GG 建 筑 事 务 所 ) 盛 名 的 承 建 商 沙 特 Binladin 集 团 (SBG) 被 选 定 为 项 目 的 总 承 包 商, 随 后 加 入 吉 达 经 纪 公 司 (JEC) 成 为 第 四 大 投 资 合 作 伙 伴 创 立 于 2009 年 的 吉 达 经 纪 公 司 (JEC) 举 办 了 一 个 包 含 多 阶 段 的 设 计 竞 赛, 其 中 好 几 家 国 际 设 计 公 司 受 邀 提 交 王 国 大 厦 的 设 计 方 案 除 了 Adrian Smith + Gordon Gill 建 筑 设 计 事 务 所, 受 邀 设 计 公 司 还 包 括 SOM 建 筑 设 计 事 务 所 Pickard Chilton 建 筑 事 务 所 KPF 建 筑 事 务 所 和 佩 里 克 拉 克 佩 里 建 筑 事 务 所 + 福 斯 特 建 筑 事 务 所 历 时 长 达 六 个 多 月 的 排 除 选 择 和 慎 重 考 虑, 笔 者 被 委 任 向 股 东 提 供 最 终 的 设 计 方 案 所 有 参 赛 方 案 美 观 新 颖 令 人 影 响 深 刻 但 最 终 AS+GG 建 筑 事 务 所 的 方 案 被 选 中 ( 见 图 6), 其 设 计 团 队 的 合 作 者 还 包 括 结 构 工 程 设 计 公 司 Thornton Tomasetti 以 及 机 电 水 暖 (MEP) 工 程 公 司 Environmental Systems Design (ESD) Alwaleed 王 子 Bakhsh 先 生 Sharbatly 先 生 以 及 客 户 团 队 对 AS+GG 设 计 团 队 既 富 有 张 力 又 很 简 洁 的 设 计 方 案 印 象 深 刻 王 国 大 厦 的 高 度 是 显 而 易 见 的, 但 建 筑 的 标 志 地 位 不 应 仅 限 于 此 它 迷 人 的 造 型 使 之 成 为 世 界 上 最 漂 亮 的 建 筑 ( 无 论 高 度 怎 样 ) 之 一 王 国 大 厦 目 标 成 为 经 济 引 擎 以 及 王 国 在 国 际 社 会 经 济 与 文 化 令 人 自 豪 的 象 征 大 厦 将 成 为 里 程 碑 式 建 筑, 这 必 将 极 大 地 增 加 王 国 城 内 基 地 周 边 其 他 数 百 个 房 地 产 的 价 值, 影 响 贯 穿 吉 达 北 方 区 域 84
Figure 5 : Kingdom Tower sky terrace. (Source: Jeddah Economic Company/AS+GG) 图 5. 王 国 大 厦 的 高 空 露 台 ( 出 自 : 吉 达 经 济 公 司 / AS+GG 建 筑 事 务 所 ) Figure 6 : Adrian Smith + Gordon Gill Architecture partners (from left) Robert Forest, Gordon Gill and Adrian Smith. (Source: AS+GG) 图 6. Adrian Smith + Gordon Gill 建 筑 事 务 所 合 伙 人 Robert Forest( 左 起 ) Gordon Gill Adrian Smith 与 王 国 大 厦 模 型 ( 出 自 : AS+GG 建 筑 事 务 所 ) Sustainability Both the design team and JEC are committed to sustainability as a goal. This is being pursued in a myriad of ways. For example, each of Kingdom Tower s three sides features a series of notches that create pockets of shadow that shield areas of the building from the sun, decreasing solar heat gain in those areas. The tower will also feature energy-efficient MEP systems, including condensate recovery, which captures and re-purposes moisture from the atmosphere within the building. The design team is also studying opportunities for other sustainability features, including innovative ways of generating energy, taking advantage of the building s great height, its surfaces and the space available in the spire. Water distribution within the tower is made more efficient by the creation of two primary zones, increasing economy of operations. Another strategy, affecting electrical and cooling systems, is the division of the tower into about twenty 30-story districts stacked on top of one another. This shortening of cable and ductwork runs for the building systems allows both efficiency of construction and more efficient distribution of electricity and cool air within each district a concept borrowed from urban infrastructure systems that is turned vertical here. Another context in which Kingdom Tower can be viewed as sustainable is that of land use. At over 1,000 meters high, Kingdom Tower will occupy a single footprint, which will have far less environmental impact than, for example, 10 towers of 100 meters, which would consume 10 times more land and require significantly more traffic and utilities infrastructure. Consequently, for people living in supertall buildings such as Kingdom Tower, the land footprint per resident is quite low. 我 们 有 信 心 王 国 大 厦 在 建 成 后 必 将 成 为 世 界 最 伟 大 的 旅 游 胜 地 之 一, 并 将 成 为 这 一 区 域 最 吸 引 人 的 生 活 和 工 作 地 点 之 一, 同 时 创 造 数 以 千 计 的 工 作 机 会, 刺 激 当 地 的 经 济 除 了 这 些 考 虑, 我 们 吉 达 经 纪 公 司 (JEC) 也 遵 循 这 一 事 实, 即 王 国 大 厦 将 享 有 重 大 的 文 化 意 义 吉 达 作 为 通 往 圣 城 麦 加 的 传 统 门 户 具 有 重 要 的 历 史 意 义, 大 厦 将 被 看 做 是 代 表 这 一 意 义 新 的 标 志 可 持 续 性 设 计 团 队 和 吉 达 经 济 公 司 (JEC) 都 致 力 于 实 现 可 持 续 性 的 目 标, 并 为 此 做 了 诸 多 努 力 例 如, 王 国 大 厦 在 其 三 个 面 上 都 独 具 特 色 地 设 置 了 一 系 列 凹 口 从 而 创 造 出 阴 影 区 来 遮 蔽 阳 光, 在 这 些 区 域 降 低 太 阳 辐 射 热 大 厦 还 采 用 高 效 节 能 的 机 电 水 暖 系 统, 其 中 冷 凝 水 回 收 可 以 收 集 再 利 用 建 筑 室 内 空 气 中 的 水 分 设 计 团 队 同 时 还 在 研 究 其 他 实 现 可 持 续 性 的 可 能, 其 中 包 括 利 用 建 筑 巨 大 的 高 度 表 面 以 及 塔 尖 可 用 空 间 产 生 能 源 的 新 方 式 通 过 建 立 两 个 主 要 的 区 域 来 提 高 大 厦 内 水 分 配 的 效 率, 使 得 运 营 起 来 的 更 经 济 另 外 一 个 策 略 是 通 过 将 大 厦 分 为 大 约 王 国 大 厦 另 外 一 个 可 持 续 性 的 背 景 是 土 地 使 用 超 过 1000 米 高 的 王 国 大 厦 只 占 用 了 一 块 土 地, 这 比 10 座 100 米 高 的 塔 楼 对 环 境 的 影 响 更 小, 因 为 10 座 100 米 高 的 塔 楼 要 消 耗 十 倍 多 的 土 地 且 需 要 更 多 的 交 通 和 基 础 设 施 相 应 地, 居 住 在 诸 如 王 国 大 厦 这 样 的 超 高 层 建 筑 中, 居 民 人 均 土 地 占 有 量 相 当 低 超 高 层 建 筑 在 规 模 上 也 更 经 济, 因 为 只 有 一 个 屋 顶 和 一 个 地 基 而 创 造 相 等 的 面 积 则 需 要 一 群 建 筑, 这 样 就 需 要 多 个 屋 顶 和 地 基 运 用 了 各 种 手 段 降 低 王 国 大 厦 的 碳 含 量, 包 括 通 过 设 计 减 少 施 工 中 废 物 的 产 生 在 钢 筋 中 增 加 可 再 生 材 料 的 比 例 用 诸 如 高 炉 矿 85
There are also economies of scale with a supertall tower. One has to build a single roof and a single foundation, rather than the multiple roofs and foundations that a group of buildings with the same cumulative area would require. The embodied carbon of Kingdom Tower will be reduced by various means, including designing it so that less waste is produced during construction, by specifying reinforcing steel with a high percentage of recycled content, and by partially replacing aggregate with supplementary materials such as blast-furnace slag and pulverized fly ash. In addition, because Jeddah is a major port city, building materials, particularly those used during fit-out, can be shipped to the construction site by sea rather than using more carbon-intensive road transport. Opportunities for using pre-cast elements are also being explored. The form of Kingdom Tower is also highly sustainable in terms of its reduction of wind forces against the building, which in turn will mean that less material will be needed to build its structure. Each of Kingdom Tower s three asymmetrical wings travels upward with a slightly different geometry and terminates at a different height from the other two, all of which further reduces effective wind forces by preventing vortices from organizing themselves around the building (see Figure 7). When wind hits the building, the modulations of cross-sectional area in the tapering form disrupt the resulting wind vortices and force them to spin off at different frequencies. The result is a significant reduction of movement in the tower due to wind forces, compared to a prismatic tower form. Solar heat gain through the exterior wall is obviously an issue, which the design team is addressing by using a high-performance, low-emissivity reflective glass that will reduce heat gain as much as possible while at the same time providing the panoramic views that building occupants want. Where the glass is not needed for viewing, the design team is planning an insulated spandrel panel that minimizes heat gain and will have essentially the same thermal performance that a stone panel would. Finally, Kingdom Tower will be sustainable from the perspective of its life cycle. Elements such as gaskets, sealants and glass panels do wear out or break, and have to be updated periodically. But with proper maintenance, the structural longevity of Kingdom Tower should easily be 100 years or more. It s worth noting that the Empire State Building, still one of the tallest buildings in the world, is almost 80 years old and as structurally sound as it was when completed in 1931. We expect that Kingdom Tower will have a life span at least as long, and perhaps significantly longer. The Structure of Kingdom Tower Designing the world s tallest tower obviously requires tremendous experience and expertise. In particular, the task requires a unique and seamless integration of architectural design and structural engineering, particularly in terms of the need to address the issue of wind forces on the building, which can lead to lateral movement within the tower that can be sensed by occupants. Fortunately, AS+GG and Thornton Tomasetti have collaborated since the very beginning of the design process (see Figure 8). As two of the world s most experienced firms in the field of supertall building design, they have anticipated and prepared for a great variety of contingencies that may come into play with Kingdom Tower. Figure 7 : Kingdom Tower wings resolving upward at three different heights. (Source: Jeddah Economic Company/Adrian Smith + Gordon Gill Architecture) 图 7. 王 国 大 厦 向 上 分 解 出 的 高 度 不 同 的 三 个 侧 翼 ( 出 自 : Adrian Smith + Gordon Gill 建 筑 事 务 所 ) 渣 和 磨 成 粉 状 的 煤 灰 的 辅 料 代 替 聚 合 材 料 此 外, 因 为 吉 达 是 重 要 的 港 口 城 市, 装 配 期 使 用 的 建 筑 材 料 可 以 通 过 海 运 到 达 施 工 现 场, 而 不 是 利 用 高 耗 碳 的 公 路 运 输 预 制 材 料 使 用 的 肯 能 性 也 在 探 索 中 在 减 少 作 用 在 建 筑 上 的 风 力 方 面 王 国 大 厦 的 形 式 具 有 高 度 的 可 持 续 性, 而 且 建 筑 结 构 需 要 的 材 料 反 而 更 少 王 国 大 厦 三 个 对 称 的 侧 翼 在 向 上 发 展 时, 几 何 形 状 略 有 不 同 且 终 止 在 不 同 的 高 度 上, 这 样 会 通 过 防 止 在 建 筑 四 周 形 成 漩 涡 而 进 一 步 降 低 有 效 风 力 ( 见 图 7) 当 风 在 冲 击 建 筑 时, 尖 端 纤 细 的 形 态 拥 有 的 不 同 横 截 面 积, 这 种 调 节 性 会 破 坏 生 成 的 风 漩 涡, 并 迫 使 其 以 不 同 的 频 率 旋 转 通 过 外 墙 获 取 太 阳 热 量 显 然 也 是 个 问 题 设 计 团 队 通 过 一 种 高 性 能 低 辐 射 率 的 反 光 玻 璃 来 尽 可 能 减 少 热 量 吸 收 同 时 给 住 户 想 要 的 全 景 式 视 野 对 于 一 些 不 需 要 观 景 的 玻 璃, 设 计 团 队 正 在 设 计 一 86
Figure 8. Kingdom Tower structural scheme. (Source: Jeddah Economic Company/ Thornton Tomasetti) 图 8. 王 国 大 厦 的 结 构 方 案 ( 出 自 : 吉 达 经 济 公 司 / Thornton Tomasetti) For the design team, the key criterion is the perception of movement by building occupants. An exhaustive program of wind tunnel testing has been performed on the building, with models at different scales and in multiple laboratories completed (see Figure 9). Based on this testing, the tower is predicted to comfortably meet the stringent International Standardization Organization (ISO) guidelines for acceleration at the upper occupied floors. Almost all of this very slender tower s structural frame will be of reinforced concrete, which gives the frame additional weight and strength to resist overturning forces on the structure caused by wind. For reasons related to aesthetics and constructability, about 30 meters of the spire at the top of the building will probably be made of steel. The exterior wall system will be an aluminum-framed, unitized system with high-performance insulating glass. Why would we use glass in a building like this in a desert climate? It s true that most buildings in a desert environment are optimally built with more solid materials because of their higher insulation values. In a supertall building such as Kingdom Tower, however, weight is a major structural issue. Using an opaque surface made of stone or precast concrete, for example, would add a tremendous amount of weight to the exterior of the building, which in a tower of more than one kilometer would be a serious issue. The amount of structural material required to support that additional weight would be significant. Construction would also be more complicated and expensive because of the weight of the stone or precast panels being hoisted to such great heights. Maintaining such a stone or masonry exterior would also be much more costly and difficult. Perhaps most important, one of the main reasons for building such a tall structure is for the spectacular views. For this reason, maximum visibility through the exterior wall is key. Additionally, the structure and systems of Kingdom Tower have been designed to address the issue of the stack effect. To that end, the Figure 9. : Kingdom Tower wind tunnel testing. (Source: Jeddah Economic Company/ Thornton Tomasetti) 图 9. 王 国 大 厦 的 风 洞 试 验 ( 出 自 : 吉 达 经 济 公 司 / Thornton Tomasetti) 种 绝 缘 的 拱 肩 面 板 来 最 大 程 度 的 减 少 热 量 吸 收, 基 本 与 石 头 面 板 的 热 性 能 一 致 最 终, 王 国 大 厦 会 在 其 生 命 周 期 的 角 度 实 现 可 持 续 一 些 像 垫 圈 密 封 胶 玻 璃 面 板 这 样 的 部 件 会 磨 损 或 者 损 坏, 所 以 必 须 定 期 更 新 通 过 适 当 的 维 护, 王 国 大 厦 的 结 构 寿 命 应 该 很 容 易 达 到 100 年 以 上 值 得 注 意 的 是 至 今 仍 是 世 界 最 高 建 筑 之 一 的 帝 国 大 厦 已 经 建 成 快 80 年 了, 但 其 结 构 的 坚 固 程 度 仍 像 1931 年 刚 建 成 时 的 样 子 我 们 希 望 王 国 大 厦 的 结 构 也 能 至 少 达 到 这 样 的 寿 命, 也 许 会 比 帝 国 大 厦 的 寿 命 长 得 多 王 国 大 厦 的 结 构 设 计 世 界 第 一 高 楼 显 然 要 求 极 为 丰 富 的 经 验 与 专 业 支 持, 其 中 建 筑 设 计 与 结 构 工 程 的 合 作 是 独 特 而 又 紧 密 的, 特 别 体 现 在 解 决 作 用 在 建 筑 上 的 风 力 的 问 题 时 作 用 在 建 筑 上 的 风 力 会 导 致 大 厦 的 水 平 移 动, 而 这 种 移 动 是 居 住 者 能 够 感 受 到 的 幸 运 的 是 AS+GG 和 Thornton Tomasetti 从 项 目 最 开 始 的 设 计 阶 段 就 展 开 合 作 ( 见 图 8) 作 为 全 球 超 高 层 建 筑 设 计 领 域 最 有 经 验 的 两 家 公 司, 他 们 预 测 并 准 备 了 作 用 在 王 国 大 厦 上 的 各 种 可 能 性 衡 量 设 计 团 队 的 一 个 重 要 标 准 是 建 筑 居 住 者 行 动 的 感 受 一 个 已 经 完 成 的 彻 底 的 建 筑 风 洞 测 试 包 含 了 在 各 种 实 验 室 建 造 的 各 种 尺 度 的 模 型 ( 见 图 9) 基 于 这 一 测 试, 预 计 大 厦 将 很 容 易 满 足 国 际 标 准 化 组 织 (ISO) 对 于 上 部 使 用 楼 层 加 速 度 的 苛 刻 标 准 几 乎 所 有 这 样 纤 细 修 长 的 塔 楼 的 结 构 框 架 都 是 由 钢 筋 混 凝 土 做 成, 材 料 本 身 会 给 框 架 增 加 额 外 的 重 量 和 强 度 抵 抗 由 作 用 在 结 构 上 的 风 力 产 生 的 倾 翻 力 从 美 学 性 和 结 构 性 出 发, 长 约 30 米 的 建 筑 顶 部 的 塔 尖 将 可 能 用 钢 做 成 外 墙 系 统 会 是 一 种 统 一 的 高 性 能 绝 缘 铝 框 玻 璃 体 系 我 们 为 什 么 会 在 沙 漠 气 候 下 在 这 座 建 筑 中 使 用 玻 璃? 事 实 上 是 这 样 的 : 大 多 数 建 筑 在 沙 漠 环 境 下 适 合 尽 可 能 多 地 使 用 密 实 的 材 料, 因 为 这 种 材 料 具 有 高 的 绝 缘 值 然 而 对 于 想 王 国 大 厦 这 样 的 87
exterior wall will be largely sealed to prevent infiltration of air into the building. Where there are openings in the wall for balconies, those openings will be air-locked between the balcony and the corridor to prevent the formation of pathways for air to travel vertically inside the shafts between floors of the building. Nuisance alarms will alert users whenever doors are left open. The stairs will be compartmented with the use of baffles within the shaft to prevent air from moving up or down. The building s concrete structure also helps with stack-effect mitigation because it s more monolithic and easily sealed than a structure in which steel beams are connected to floor slabs. The building has also been designed with earthquakes in mind. The potential for seismic activity, primarily from the Red Sea fault, was considered. However, seismic activity in Jeddah and most areas of Saudi Arabia is relatively low. The Kingdom is on the Arabian Plate, which is moving away from the African plate. The risk of earthquake is roughly comparable to New York City rather than San Francisco. Supertall buildings tend to perform well in seismic events due to their flexibility. Wind is a much more important environmental factor in the structural engineering design of Kingdom Tower. The design team has also been asked about the potential structural implications of the wide range of temperatures in Saudi Arabia. The answer is: Not as much as one might think. During temperature swings, the building simply expands a little up or down, which is not a problem because it s not highly restrained vertically. It s true that it s very hot in Saudi Arabia and other parts of the Middle East, but the temperature differential there is actually less of an issue than in Chicago, where the swings from the mean temperature because it gets very cold in the winter are wider. The biggest issue with the high temperatures in Saudi Arabia is the construction aspects of concreting and curing of the material under these conditions. Finally, we have closely studied the soil on the construction site in preparation for building Kingdom Tower. The soil in Jeddah and elsewhere in Saudi Arabia is composed mostly of fairly uniform strata of coralline limestone and sandstones; there is no bedrock layer near the surface. That will require a series of about 270 reinforced concrete piles, ranging in length from 45 to 105 meters long, to be drilled into the ground. This brings the load of the building into the ground through friction along the sides of the piles. It s a complex process, in part because of the issue of soil settlement, but the technology is welldeveloped in the region. We at JEC have every confidence that all of these challenges will be met brilliantly by the design team and the contractor, and that the end result will be one of the greatest artistic, architectural and technological wonders of the world. Construction Schedule Work began on the construction site on January 1, 2012. On February 21, Prince Alwaleed announced that JEC had received the final license to construct Kingdom Tower. The soil and pile testing programs were completed by the end of April. Installation of the piles was scheduled to begin in June, and the foundation of the building is expected to be complete by next spring. At this point, we are confident that with the help of the design team and our contractor, Kingdom Tower will be ready to open as scheduled in 2017. 超 高 层 建 筑, 重 量 是 结 构 的 一 个 大 问 题 例 如, 表 面 使 用 石 材 或 预 制 混 凝 土 这 样 不 透 明 的 材 料 将 极 大 地 增 加 建 筑 外 墙 的 重 量, 这 对 于 超 过 1 千 米 的 塔 楼 来 说 是 非 常 严 重 的 问 题, 同 时 支 持 这 些 额 外 重 量 所 需 的 结 构 材 料 的 数 量 也 会 明 显 增 加 这 些 要 被 悬 挂 在 高 空 的 石 材 或 者 预 制 板 的 重 量 会 令 结 构 变 得 更 复 杂 更 昂 贵 维 护 这 样 的 石 材 或 者 砌 块 外 墙 也 将 更 加 昂 贵 更 加 困 难 也 许 最 重 要 的 是 : 建 造 这 样 的 超 高 层 建 筑 的 一 个 主 要 原 因 是 为 了 观 看 壮 丽 的 景 色 出 于 这 个 目 的, 外 墙 最 大 程 度 地 可 视 性 是 关 键 此 外, 王 国 大 厦 的 结 构 和 系 统 也 有 设 计 来 解 决 烟 囱 效 应 的 问 题 为 此, 外 墙 将 在 很 大 程 度 上 密 封 以 阻 挡 空 气 渗 入 建 筑 内 部 阳 台 处 外 墙 的 开 口 会 把 空 气 封 锁 在 阳 台 与 走 廊 之 间 防 止 形 成 空 气 在 建 筑 楼 层 之 间 的 井 道 内 垂 直 流 通 的 通 路 滋 扰 警 报 将 提 醒 用 户 什 么 时 候 门 没 有 关 楼 梯 被 带 有 井 道 的 隔 板 分 隔 开 以 防 止 空 气 向 上 或 向 下 流 通 同 时, 建 筑 的 混 凝 土 结 构 因 为 比 带 有 钢 梁 的 楼 板 结 构 更 具 整 体 性 和 密 封 性 也 有 助 于 降 低 烟 囱 效 应 建 筑 在 抗 震 方 面 的 设 计 也 格 外 用 心, 考 虑 了 主 要 来 自 红 海 断 层 的 潜 在 的 地 震 活 动 然 而 在 吉 达 和 大 多 数 沙 特 阿 拉 伯 地 区, 地 震 活 动 相 对 较 低 吉 达 王 国 位 于 阿 拉 伯 板 块, 远 离 非 洲 板 块 移 动 地 震 风 险 大 概 相 当 于 纽 约 而 不 是 旧 金 山 超 高 层 建 筑 因 其 挠 性 而 在 地 震 发 生 时 会 有 好 的 表 现 风 是 影 响 王 国 大 厦 结 构 工 程 设 计 更 为 重 要 的 环 境 因 素 设 计 团 队 一 直 被 问 到 有 关 在 沙 特 阿 拉 伯 大 温 差 对 结 构 潜 在 的 影 响 答 案 是 : 并 不 像 人 们 想 象 的 有 那 么 大 的 影 响 在 温 度 骤 变 的 时 候, 建 筑 只 是 稍 稍 向 上 活 向 下 延 展 一 点, 因 为 在 垂 直 方 向 上 没 有 很 高 的 收 缩 限 制 所 以 不 是 问 题 沙 特 阿 拉 伯 和 中 东 其 他 地 方 确 实 非 常 炎 热, 但 实 际 上 温 差 造 成 的 问 题 比 芝 加 哥 小, 因 为 芝 加 哥 的 温 度 较 其 平 均 值 波 动 很 大 冬 天 非 常 寒 冷 在 沙 特 阿 拉 伯 的 高 温 对 结 构 影 响 最 大 的 问 题 是 在 这 些 条 件 下 材 料 的 浇 筑 与 固 化 最 后, 我 们 仔 细 研 究 了 王 国 大 厦 施 工 现 场 的 土 壤 吉 达 和 沙 特 阿 拉 伯 其 他 地 方 的 土 壤 主 要 由 包 含 珊 瑚 石 灰 岩 和 砂 岩 的 比 较 均 匀 的 岩 层 组 成, 表 层 附 近 没 有 基 岩 这 需 要 约 270 个 长 度 为 45 米 到 105 米 的 一 系 列 钢 筋 混 凝 土 桩 来 钻 到 地 下 这 一 过 程 会 把 建 筑 荷 载 通 过 桩 侧 边 的 摩 擦 带 到 地 下 造 成 这 一 复 杂 的 过 程 的 部 分 原 因 是 土 地 沉 降, 但 在 这 一 地 区, 技 术 已 经 非 常 成 熟 我 们 吉 达 经 济 公 司 (JEC) 对 设 计 团 队 与 承 建 商 能 出 色 应 对 所 有 这 些 挑 战 非 常 有 信 心, 最 终 结 果 将 成 为 世 界 上 最 伟 大 的 艺 术 建 筑 和 技 术 奇 迹 之 一 施 工 进 度 建 造 工 作 于 2012 年 1 月 1 号 在 施 工 现 场 启 动 2 月 21 号,Alwaleed 王 子 宣 布 吉 达 经 济 公 司 (JEC) 获 得 建 造 王 国 大 厦 的 最 终 许 可 证 4 月 底 完 成 了 土 壤 和 打 桩 测 试 桩 的 安 装 计 划 于 6 月 开 始, 建 筑 的 地 基 预 计 明 年 春 季 完 成 这 一 方 面, 我 们 有 信 心 在 设 计 团 队 和 承 建 商 的 配 合 下, 王 国 大 厦 将 在 2017 年 如 期 竣 工 投 入 使 用 88