发布日期：2024-04-08 来源: 网络 阅读量（ ）
BWIN官方平台摩天楼简史——超高层建筑的百年风云自19世纪末摩天楼在芝加哥兴起，超高层建筑在过去百年间剧烈地改变了各国大城市的面貌。每隔几十年，新经济体的崛起都预示着又有一波超高层建筑将会刷新城市的天际线。从竞相追逐到理性建设，今天就来聊聊这段属于摩天楼的建筑史。 其实直到19世纪中后期，在建筑高度上名列前茅的依旧还是来自古代世界的建筑奇迹（比如金字塔和大教堂）。 古代达到百米以上的建筑除了宫殿陵寝就是宗教建筑，就其高层空间而言象征意义远大于实际使用意义。 工业革命后随着大量人口向城市聚集，城市化进程大大加快，工商业发展对于建筑物密度和高度的要求越来越高。城市土地价值的升高使得向上发展成为了更有经济效率的选择。 限于结构和建造技术，大部分近代楼房的高度不超过六层。但工业革命带来的成果已经逐渐显现。最早的摩天楼除了1884年芝加哥建筑师威廉·勒巴伦·詹尼设计的家庭人寿保险大楼，还有1889年更加著名的埃菲尔铁塔。前者首创了由铁架支撑的整体结构，后者不但把铁质建筑的高度极限提高到300米，还证明了金属框架足够抵御风力。 的建立是为了1889年第四次在法国巴黎举办的世界博览会，同时纪念法国大革命100周年。设计师亚历山大·古斯塔夫·埃菲尔(Alexandre Gustave Eiffel)在主导设计埃菲尔铁塔之前，已经是经验丰富的桥梁和铁路的施工承包商了。除此以外他的施工承包公司还负责了自由女神像内部框架这样的大型项目。 限制高层和超高层建筑发展的也不仅仅是金属框架和混凝土，其中一个很重要的议题是如何让人更有效地抵达高层空间，电梯就成了必不可少的选项。古代的中国及欧洲各国都有以辘轳等工具垂直运送人和货物。现代的升降机是十九世纪蒸汽机发明之后的产物。1845年，第一部液压升降机诞生，当时使用的液体为水，但这种电梯能提升的高度只有15米。1853年，美国人艾利莎·奥的斯发明自动安全装置，大为提高钢缆曳引升降机的安全。自此以后，升降机的使用得到了广泛的接受和高速的发展。最初的升降机是由蒸汽机推动的，因此安置的大厦必须装有锅炉房。1880年，德国人西门子发明使用电力的升降机，从此名副其实的“升降机”正式出现。 由 Elisha Otis 于 1853 年在纽约首次设计和展出的安全电梯彻底改变了电梯的概念。升降机自罗马时代就存在，通过手动使用绳索操作，但这些不安全且不可靠。Elisha Otis 的“安全升降机”设计仍然使用绳索，但还配备了自动安全装置，以防止绳索失效时坠落。1853 年，奥蒂斯以巨大的戏剧效果展示了他的突破，当时他安全地从高处坠落，令观众惊叹不已。这个聪明的公关噱头有助于引起人们对奥蒂斯和他的发明的关注，并最终使建筑师能够设计出不断上升到越来越高的建筑物。 与此同时，芝加哥大火之后不仅为高层建筑发展腾出了空间，也提高了设计者对于防火的安全意识。在19世纪的下半叶，火灾报警系统和自动喷淋系统陆续登上舞台，时至今日已经成为大多数建筑物的标配。 早在 1852 年，William F. Channing 博士和 Moses Farmer 就发明了第一个火灾报警系统。该系统由两个火警箱组成，每个火警箱都有一个电报钥匙和一个把手。如果在家庭或企业中检测到火灾，则必须有人伸手进入其中一个盒子并摇动把手，以便向附近的警报站发送有关火灾的警报。然后，车站的操作员会收到该消息并向消防部门发出警报，以便他们提供帮助。如您所见，这是一个相当大的过程，需要几个步骤。 第一个电气火灾报警系统是近四年后的 1890 年由弗朗西斯·罗宾斯·厄普顿发明的。他认识到，在大多数情况下，当火灾发生时，人们没有时间站着转动箱子内的把手。因此，他的电气系统消除了这一步的需要。令人惊讶的是，他的系统设计在首次推出时并没有那么受欢迎，但随着时间的推移，人们开始意识到需要像这样的更先进的火灾报警系统。 康涅狄格州纽黑文的 Henry S. Parmalee 被认为是第一个自动洒水喷头的发明者。Parmalee 改进了 Pratt 的专利并创造了更好的自动喷水灭火系统。1874 年，他将他的消防喷淋系统安装到他拥有的钢琴厂。 Frederick Grinnell 改进了 Parmalee 的设计，并于 1881 年为以他的名字命名的自动洒水器申请了专利。他继续改进该设备，并于 1890 年发明了玻璃盘式洒水器，与今天使用的基本相同。 从19世纪末到20世纪初，披着旧时代外衣和新时代骨架的装饰主义（Art Deco）建筑仍然大行其道。欧美城市的造城运动在大萧条之前一直如火如荼BWIN最新网站。很多那一时期的超高层建筑已经永远成为了失落的地标，比如我曾经写过的城市漫游系列：纽约市的失落地标中提到的胜家大楼（Singer Tower ）： 当然也有留存至今的，例如同在纽约的熨斗大厦（Flatiron Building），在1902年完工，当时为纽约市最高的大楼之一，同时也是早期摩天大楼的代表作、钢架建筑的先驱。 在大萧条和两次世界大战的背景下，现代主义风格的摩天楼开始登上舞台，这一时期涌现的重要建筑数不胜数。其中由菲利普·约翰逊与密斯·凡德罗合作设计的西格拉姆大厦(Seagram Building)是现代建筑中把功能主义美学发展到极致的最佳典范之一，也为50年代后期国际风格（International Style)的形成奠定了基础。 在20世纪末和本世纪前二十年，传统外观的超高层主要有两种设计方法：一是增加核心筒在楼面中所占的面积使得中央结构足够稳固（比如下图最下面一排的世贸双子楼），二是基于结构柱网缩减上层楼面面积来增加楼体的稳定性（比如下图第三排位于芝加哥的Willis Tower）。 纽约世贸双子楼的核心筒在平面上就足够显眼，911事件中这栋楼是因为核心筒受损严重才最终轰然倒塌。其实一般来说，不考虑飞机撞击和航空燃油泄露所产生高温的特殊情况，有三个防火防烟的逃生楼梯间以及防火逃生电梯内置在坚固的核心筒里是很稳妥的方案。坏处大家后来也知道了，就是逃生基本只能依赖核心筒，一荣俱荣一损俱损。这是超高层的通病。 威利斯大厦(Willis Tower)的本质是把好几个高度不同的细长条捆在一起，类似生活中见到的筷子筒。同时底盘大头部轻的质量分配与锥形楼体有异曲同工之妙，规矩的平面轮廓能提高顶层楼面的利用率。（可是这货头上还是装了两根天线……） 大楼采用中央核心筒+外围结构柱形成了两层的稳定结构，两者由拱肩梁连接，上层楼板加厚到18英寸，接近顶层的地方有两个 660 吨对置摆锤调谐质量阻尼器； 大楼划分出了五段供气流穿过的开放楼层，每段开放楼层占据两层的高度。由于这些楼层被定义为结构/设备层，所以其面积不被包括在容积率计算中，也变相增加了楼的高度。 超过 70,000 立方码的混凝土和大约 12,500 吨钢筋用于建造上层建筑。结构构件的指定混凝土抗压强度从较低的 38 层的 14,000 psi 到上层的 10,000 psi 不等。混凝土抗压强度的提高有两个目的。首先，减少结构元件的占地面积和整体尺寸，其次，增加刚度。此外，建筑物下部的柱子和剪力墙还需要通过机械连接器拼接的高强度钢筋。 公园大道 432 号项目中浇注的所有混凝土都旨在通过将水与胶凝材料的比例降至 0.25 来提高耐久性。此外，为了将混凝土正确放置到每个浇注位置并改善暴露结构元件的光洁度，要求混凝土是可泵送的、自固结的，并且水化热低。这些材料和机械性能导致浇注程序更短、内部温度低、收缩最小、可加工期为两小时，以及在新浇注混凝土浇筑后五小时内即可接触到新浇注的水平表面。 为了达到所需的材料性能和外观，在外露的结构元件中使用了白色波特兰水泥，并在内部剪力墙芯中使用了可持续混合物，用火山灰材料替代了高达 70% 的普通波特兰水泥。毫无疑问，成功生产高强度、可泵送的白色混凝土是该项目最艰巨的施工挑战之一。 除了增加核心筒比重和削减顶层楼面面积两种方法，还可以借鉴我以前写过的一个回答，讲的是赖特从未完成的设想： 把时间拨回1956年，89岁的弗兰克·劳埃德·赖特(Frank Lloyd Wright)在芝加哥谢尔曼酒店展示了他所设计的“世界上最高的摩天大楼”的方案。该楼拥有很多称号，赖特给其取名为“伊利诺伊”（The Illinois），很多人称其为“摩天楼之王”（King of Skyscrapers)，或者“伊利诺伊一英里高塔”（the Illinois Mile-High Tower）。 该楼高度达到1609米，地面上有528层，合计76部电梯，计划容纳10万人入住，包含15000个停车位。主体材料是钢筋混凝土，地板和悬臂结构使用钢材。 的结构原则，他将这两者应用于悬臂和索支撑结构的背景下，例如细长的建筑物和桥梁。作者 Richard Cleary 报道说，赖特在他 1932 年的著作《 的使用水平上基本上是钢。建筑中的悬臂原理将细度发展为一种全新的人类表达方式，也是一种将所有负载放置在中央支撑上的手段，从而平衡 “这第一次为建筑带来了另一个建筑原则——我称之为连续性——一种可以被视为新的、有弹性的、有 的、稳定的属性。这位富有创造力的建筑师在这里找到了奇妙的设计新灵感。一种新的自由，包括更宽的间距和更细长的支撑。” “因此， 是从内向外而不是从外向内进行建造；整个建筑的比例大大提高和减轻现在是经济和自然的，空间扩展和利用比古人梦想的更自由的规划。这是现在称为有机的新建筑的主要特征。” “通过悬臂钢在 下图左侧是底层平面，可以看出这个楼有一个非常夸张的台基，内侧黑色悬臂指向的四边形才是楼体的范围，右边两个是320层和528层的平面图。 这个结构设想其实和一棵树很接近。就是有一个位于塔楼中央的混凝土核心筒作为主干，然后从核心筒伸出四根钢结构悬臂，楼板是架在这些悬臂上的（见下图右侧剖面）： 为便于理解，下图是一个双立柱横梁+悬臂结构，赖特设想的“伊利诺伊一英里高塔”就是其中的一组（当然这个图是比较简化的）…… 建筑越高，就越趋向于采用锥形设计。因为这样楼体的重心会相对偏下，对结构和稳定性有好处，其次是通过优化楼体的外形可以有效对抗风力。但问题是这样做锥形塔楼越是往上的楼层可用面积也越小，比如哈利法塔，829米的高度，实际可用最高层大致在585米左右，建筑最上部接近30%的高度基本是为了争夺高楼排名才造出来的。 有一说一，SOM在超高层的设计上是真的很有两把刷子。至少在哈里发塔的轮廓上就下了不少功夫，这种楼体表面能把直吹上去的风转变成湍流，从而帮助塔身保持直立。 如果不打算采用锥形，那就需要在楼顶安装质量阻尼器来对抗风力，台北101大厦高438米，它采用的质量阻尼器是一个重达660吨的球，这样就可以不采用顶层利用率低的锥形设计，从而提高楼层的商业价值和有效使用率。 往上发展的初衷是提高容积率，增加经济效益。但是超过了一定的高度，超高层反而并不经济。那么如何确定这个最为经济的高度呢？ 1930 年，经济学家和建筑师 WC Clark 和 JL Kingston (CK) 分别出版了一本名为《摩天大楼：现代办公楼经济高度研究》的书。在这项工作中，他们假设自己是曼哈顿摩天大楼的开发商。他们的目标是在给定租金以及土地和建筑成本的情况下，确定使回报最大化的结构高度。 这个研究的目的是证明 1920 年代后期在曼哈顿拔地而起的超高层建筑并不是“怪胎”建筑，而是建立在合理的经济基础之上。毕竟，如果超高层真的一无是处谁还愿意去建造它呢？ 通过对美国40座城市185栋办公大楼的研究，他们列出了毛利和净利两条折线。从斜率来简单判断，毛利的增长速度超过净利的增长速率，也就意味着在某个节点上最高的经济回报到达之后，继续增加高度只会使收益下降。（假定土地价值是固定的$200每平方英尺）经过一系列的计算之后，63层被认为是一个理想的高度。在此高度，净利润占总投资的10.25%。在高度达到131层时，净利润会完全消失。 而在不同的土地价值标准下，这个最为经济的高度也会产生变化。比如土地价值在$400-$600每平方英尺时，这个最为经济的高度是75层。 这两位作者还把想象中的“曼哈顿大楼”真的画了出来。随着楼层的增加，需要的结构和电梯数量也会增加，相应的每一层的可租赁面积就会减少。 总体而言，真正的经济高度是许多可变因素的结果。其中最重要的两个因素是地块的大小和土地的价值。这种经济高度必须根据每个特定地点来确定。 1999年，英国经济学家安德鲁·劳伦斯提出了超高层建筑的发展与金融衰退之间存在正相关的理论。其主要观点是： 下图就是CTBUH 2012年对安德鲁·劳伦斯访谈时展示的按照经济衰退和最高建筑之间的联系。 ，在恐慌之前在纽约开工，分别于 1908 年和 1909 年竣工。Met Life 一直是世界上最高的建筑，直到 1913 年。另一串超高层塔楼—— 之后开放，并保持了五年的世界高度纪录。劳伦斯将这种现象与过度投资投机货币扩张联系起来，但没有详细说明这些潜在问题。 2015年，Jason Barr、Bruce Mizrach和Kusum Mundra对摩天大楼高度与商业周期的关系进行了深入研究和分析。 经济学家认为，如果建造最高的建筑物表明商业周期已经见顶，那么建造这些建筑物的计划也可用于预测 GDP 增长。 研究人员将四个不同地区（美国、加拿大、中国大陆和中国香港）的人均 GDP 增长与这些地区最高建筑物的高度进行了比较，并假设这两个因素相互跟踪BWIN最新网站。 这意味着在经济繁荣时期，建筑开发商倾向于增加建筑高度，以利用对更多办公空间需求增加而带来的收入增加。 研究得出的结论是，虽然楼高不能用来预测 GDP 的变化，但 GDP 可以用来预测楼高的变化。换句话说，建筑物的建造高度取决于经济增长的速度，但并不表示即将出现衰退。 高层建筑和城市人居委员会(CTBUH)曾经给过一个叫做虚荣高度（Vanity Height)的定义，指代的是摩天大楼的顶峰与最高可用楼层之间的高度差。 CTBUH要求超高层结构的虚荣高度低于50%才能被定义为“建筑物”，否则它将被认为是一个通讯塔，没有资格进入排名。因此你会发现高楼竞赛的常见做法就是鸡贼地在楼顶加一根杆子…… 其中最难的就是面对火灾、地震、或者的逃生问题。2007年上海在造环球金融中心的时候就曾经发生过火灾。 昨日下午5时10分，早报记者在现场发现，环球金融中心面对金茂大厦尚未安装玻璃幕墙的一侧，中上段的几十层楼面漫着黑烟。尽管未见明火，但东泰路世纪大道拐角处，不断有烧焦的物品和爆裂的玻璃坠落。早报记者初步数了数约有70多块玻璃已经爆裂。 早报记者注意到，警方已在东泰路两端拉起警戒线，防止过往车辆和路人靠近。而近20辆各式消防车则停满了整条东泰路，甚至延展到了银城南路上。另外还不断有拉着警报的消防车赶来增援。 前来附近游玩的学生黄昊目击并用相机记录了事发时的状况。早报记者在黄昊的相机中发现，大火首先从东泰路世纪大道拐角一侧的观光电梯井开始燃烧的，随后火势蔓延迅速，且多个层面的窗口都能看到明火。不一会儿，大楼的顶部就被黑烟笼罩。 大楼周围除了围观的市民，还聚集了大批从工地内逃生出来的工人。据一位电气工介绍，事发时，他们正在40多层干活，突然发现一侧的观光电梯井开始冒烟，往下一望还能看到明火，工人们遂急忙逃生。 “整个大楼一共6部施工电梯，一部电梯挤满大约能乘三四十人，但工地的施工队非常多，现场大约有数千名工人，发现火情后，电梯一时间都挤不上去。”这位工人说，由于大楼大部分已铺好玻璃幕墙，烟很难散去，整个层面漆黑一片，不少等不及电梯的工人都不顾楼高，直接从楼梯跑下逃生。另有一工人表示，因为实在挤不上电梯，自己是从90多层跑下来的。 事后官方给出的解释是还没来得及安装自动喷淋系统，装了以后就安全了，并且强调不会影响施工进度…… 尽管对于超高层的防火安全在报批阶段就有更加严苛的要求（比如防火逃生电梯的数量，避难层的设置，全楼装备的自动喷淋系统），我国目前最高101米的消防云梯仍然望楼兴叹…… 根据世界高层建筑与都市人居学会(简称CTBUH) 的数据到2018年全球共新建200米以上非住宅类高层建143座，其中有88座建在中国。截至2018年底，我国200米以上非住宅类高层建筑累计达到686座，占全球总数(1478座)的46％。预计至2022年，中国摩天大楼总数将达1318座，是美国的2.3倍(536座)。 二线城市或者一些准一线多年里城市扩张非常迅速。作为经济增速快，体量稍欠缺的中等生，拥有几座超过500米的超高层在未来也许并非好事。一旦经济风向转变，城市整体经济增速下滑，这些高档商业地产很快就会入不敷出。而与此同时，超过500米的超高层不仅维护费用高昂，其作为城市地标的属性也使得领导层需要考虑拆除它们带来的影响。 而且超高层建筑烂尾停工的事情也不在少数。早在90年代末，烂尾楼就在房地产市场化的初期出现在了我国的城市中，比较早的烂尾楼包括了广州中水广场和武汉金马大厦。最著名的可能是国内第二高的天津117大厦，2008年开工，2015年主体结构封顶以后就长期处于烂尾状态。差点陷入同样命运的还有武汉绿地中心，2010年开工，期间因为楼高突破限高曾一度被勒令停工BWIN最新网站，一直磨蹭到2021年底才算是封底完工。苏州的中南中心也是一路坎坷，2014年开工，一年后完成桩基工程后就陷入停滞，直到2021年才完成了底板浇筑。上海中环的烂尾楼更是矗立了将近20年才被爆破清理…… 一句话：没有足够的经济基本盘，不要轻易造超高层建筑。开工就要做好烂尾的准备，超高层的建设资金链往往比我们想象的还要脆弱。 城市风貌也许是诸多问题中最不致命的问题。随着摩天楼的拔地而起，我国一二线城市的天际线受到国际主义风格的影响，确实有日益同质化的趋势。 如果撇去少量知名度高的地标建筑，普通人很难从下图中分辨出这些都是来自哪些城市的景象。而即便是颇具雕塑感的现代地标建筑，他们中的绝大部分还是难以挣脱“国际式”的特征。这种特征也潜移默化地和一个城市的“先进”程度和“国际化”程度挂钩，而本土性在我们的城市天际线中几乎难有一席之地。 到今天按照每个城市超过300米高楼的数量来排序，全球前20名里中国的城市占据12个席位。由摩天楼所构筑的钢筋混凝土森林，真的是城市居民所期待的未来吗？ 我国的摩天楼建设在过去的三十年里是国际化的象征，我们见证了浦东崛起，深圳崛起，乃至国内的各大省会相继在高度竞赛上你追我赶。但也许站在2022年回望，那个以建设效率为最高准则，无限渴望速度与高度的时代已经悄悄过去。
