关于超高层建筑的一些思考
十八世纪末，十九世纪处的的产业技术革命带来了生产力发展与经济的繁荣，大工业兴起使人口集中到城市中来，造成用地紧张，地价上涨，城市范围逐步扩大仍感局促，为了在较小的土地范围内建造更多的建筑面积，建筑物不得不向高层发展——这是高层发展的最根本原因。其次，由于高层建筑技术的进步，使许多不可能的高层建筑形体得以实现，这也是高层建筑发展的重要原因之一。今天，我们将来讨论一下后者在当今高层建筑中的应用。根据所学的房屋建筑学知识可知，我国规定：超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑 ，当建筑高度超过100m时，称为超高层建筑。高层建筑绝对不是简单地把建筑物的高度往上升就可以了，当高层建筑的层数和高度增加到一定程度时，它与多层建筑相比，在设计上、技术上都有许多新的问题需要加以考虑和解决， 下面就一一分别叙述。
技术突破一：机动性
当我们站在一栋高楼大厦前，我们应该思考的第一件事是：我们的目的地在几楼？我们该如何上去？这是人们在使用高层建筑时应面对的一个首要障碍，因为人们不愿意爬太多层楼梯，一般走超过5层就已经会感到厌烦。传统大楼的楼梯在高层建筑中很难取得人们的青睐。因此，为了解决这个问题，电梯就应运而生了。1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明。他站在装满货物的升降梯平台上，命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度，然后发出信号，令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。令人惊讶的是，升降梯并没有坠毁，而是牢牢地固定在半空中——奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。“一切安全，先生们。”站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意，这就是人类历史上第一部安全升降梯。奥的斯先生的发明揭开了高层建筑的发展历程。从那以后，升降梯在世界范围内得到广泛应用。1889年12月，美国奥的斯电梯公司制造出了名副其实的电梯，它采用直流电动机为动力，通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索，悬挂并升降轿厢。1892年，美国奥的斯公司开始采用按钮操纵装置，取代传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式，为操纵方式现代化开了先河。一部性能优越且安全性高的电梯在一个高层建筑中是十分重要的，电梯能使人们在极短的时间内到达大楼里的任意一层，且最重要的是不需耗费人们的体力，这使得人们有兴趣在一栋大楼里工作、学习、居住，使人们对高层建筑不会感到畏惧，使得高层建筑的使用变得便利起来。电梯彻底地改变了都市景观，大城市里的建筑物拔地而起，且一栋比一栋高，这全得感谢与电梯的使用，没有电梯就不可能建造摩天大楼，电梯的加入完全改变了高层建筑的全盘概念。世界上第一座使用电梯的大楼是位于美国纽约的公平保险公司的总部大楼，直至今日，世界上有使用电梯的建筑物多达1.5亿座。其中，现今世界第一高楼，超高层建筑“迪拜塔”更是将电梯的使用发挥到了极致。迪拜塔内共设有53座电梯同时运作，最大的可同时容纳46人，最快的时速可达53公里/小时，不到50秒便可到达120层.。如此快的速度以及如此大容量的人数，使得整座电梯在运行过程中拥有极高的动能，如果此时电梯下坠，要想煞住它，就如同把一辆18轮的大卡车冲出悬崖后凌空停住，这是一项莫大的挑战，但迪拜塔的电梯设计师们也想到了这点。迪拜塔的电梯一旦超出了时速限制，就会立即自动触发紧急刹车系统，强大的制动系统能产生足够大的摩擦力使得高速的电梯在几秒内停下。正是由于有了这种高效、安全的电梯，让人们打破了对建筑物5层楼的限制，使得人们越来越热衷于在高层建筑里工作、居住，众多建造高层建筑拔地而起。
技术突破二：建材
但是，当建筑物的高度接近25米时，传统的建筑材料石块已经不能承受建筑物如此高
度的重量了，因此，建筑师们如果想继续往上建造他们的作品，就不得不另辟蹊径。1939年，纽约傅勒大厦的建筑师丹尼尔·伯恩罕想到了一个新办法来解决这一问题。他用钢柱和钢梁固定成一个钢骨架，钢材比石块轻薄且坚固，又能承受整个结构的重量，最后只需将外层薄薄的砖石墙套在钢骨架上。这样一来，高层建筑的高度就从原来的25米成功提升到87米以上。而丹尼尔·伯恩罕所开创的这种建筑史上最重要的技术，正是当今所广泛使用的钢筋混凝土的始祖，因为这是一种新形态的建筑技术，这种钢结构的形体一旦稳定下来，理论上你的大楼要盖多高就盖多高。除此之外，大楼外观所用的材料也非常讲究，玻璃幕墙是一般高层建筑的首选，因为玻璃既有良好的采光功能，又能遮风挡雨，还能呈现出令人赏心悦目的外观，加上现今的许多高层建筑大都结合了最好的钢材和石材，建筑师们利用这些材料以及钢筋混凝土技术，打造了一栋又一栋坚固、轻巧和美观的摩天大楼。
技术突破三：散热
但大量运用玻璃幕墙技术来装饰高层建筑的同时，也存在着一个致命缺点。那就是在炎热的夏天时，美丽的玻璃高层建筑物有可能成为一座烤炉。因为在夏天，玻璃能然让建筑物光线充足，但同时热气也会侵入，人们在获得光线的同时也受到大量太阳辐射的影响，辐射会被室内的物体吸收散热，然后再辐射到周围的空气中，造成温度上升，并且，密封的玻璃窗使热气无法外泄，室内很快就热得让人受不了了。因此，散热就成为了高层建筑的建筑师们又一大难题，要解决这一问题，建筑物才能顺利运营，而唯一的办法就是给建筑物降温。一位名为威里斯卡瑞尔的美国工程师解决了冷却的问题，他发明了一种机器，可藉由湿度的增加，使潮湿的热空气冷却、干燥。机器首先把细微的冷水雾注入一个密闭空间，接着把炎热、潮湿的空气吸入这股冷水雾里，这样一来，热空气就变得凉爽、干燥，很明显，这就是如今我们所使用的空调。空调的出现，使得高层建筑不仅仅向着高的方向发展，而且还使得体积庞大的高层建筑成为可能。但是仅仅依靠空调的使用，有些时候仍不足以抵消外界辐射的热量。于是乎建筑师们必须一些新型的技术。如迪拜塔的玻璃幕墙所使用的玻璃，分成外部表面和内部表面，各涂有特殊的涂层。外部涂有一层薄薄的金属，其作用是反射每天太阳直接照射到建筑物表面的太阳热能，如同防晒乳液，金属涂层转移会使室内增温的紫外线辐射，但这层防晒乳液档不住火热沙漠的沙粒辐射的红外线，因此就需在玻璃内侧涂上一层薄银以阻挡热射线。这样一来，高层建筑的玻璃幕墙便可堪称完美，使得高层建筑的发展又上升了一层。
技术突破四：施工速度
空调的出现让越来越多的人喜欢在大楼里舒适地工作，于是乎大楼便被盖得越来越高。可是，若想盖更高的建筑物，意味着所耗费的时间就需要更长，所花费的金钱也会更多，这绝对是开发商最不想见到的局面。要想留住投资商，就必须加快施工速度。大楼一旦开工，几乎每分每秒都在花钱，建筑师必须想办法把施工期缩短，而一个不错的解决方案就是预制大楼组件，然后再像巨型模型一样把各组件组装起来。建筑师们先在别处打造大楼组件，等一切准备就绪，再把组件运抵工地，进行快速组装。然而，又有问题出现了。高层建筑的各个组件重量几乎都超过了十顿以上，要想把如此巨大沉重的家伙快速地运吊组装起来，是个不小的难题。建筑师的施工团队在澳洲找到了一种称为跳升式袋鼠起重机，这种起重机可以吊起超过50顿的重物，每当组装完3层楼后，起重机的底部松开，向上滑行3层楼再锁紧，这使得整个起重机往上跳了一层。有了这两种关键技术的帮助，整个大楼的施工速度大大加快，这正是整个施工团队以及开发商所渴望的。
技术突破五：防风
随着大楼的高度不断上升，新的问题也就不断出现。因为高层建筑越盖越高，且多采用钢结构框架，设计重量越来越轻，在高处，对高层风的作用力越来越敏感。尽管建筑师能保证结构承受风荷载是安全可靠的，但强大高层风所导致的震动，使大楼产生摇摆，造成室内
物体移动，且这种摇摆类似于坐船的感觉，容易使人产生晕眩不适。不过，建筑师们自有防风的应对策略。他们把大楼内部的钢结构架转移到外部，这所谓的外露骨架很难把大楼吹弯，这种外露骨架是史上防风技术最杰出的发明。但如果对于超高层建筑来说，不能光靠刚性的外露骨架防风，为了防止高楼层用户发生晕船现象，其解决方法是与风进行互动。建筑师在建造是不断进行风动测试，把风洞纳入设计的过程中。建筑师主要在建筑物的外型上下功夫，他们把大楼的每一段设计都以不同的方式偏移风向，扰乱强风在建筑物周围所形成的漩涡，消除了风对建筑物的影响力，达到了与风进行互动的目的。
技术突破六：抗震
大自然对人类建筑的考验还不只这些，其中，最具破坏力的要数地震了。地震永远是高层建筑的头号杀手，地震比风的破坏力高出许多，因为风很少能把建筑物吹倒，但地震要想摧毁一栋建筑物是轻而易举的事情。建筑师们运用物理知识来应对地震，那就是给建筑物增加弹性，因此建筑师在设计刚性的大楼同时，在容许范围内增加弹性。如台北101大楼，为了度过快而剧烈的地震，建筑师在大楼中央竖起了36根刚性的钢管，其中注入混凝土赋予大楼强度，当巨柱在地震时屹立不摇，结构其它部分弹性相连，可随着外力作用而伸缩。并且，实践也证明这一方案的可行性，因为在台北101建造途中，地震就袭击了它。周围的小建筑物几乎不堪一击，但台北101依然挺立。这样，建筑师们就克服了地震对于高层及超高层建筑的影响。
技术突破七：疏散
克服了种种大自然对建筑物的考验后，建筑师们还得思考最后一个问题，那就是人为引起的火灾以及恐怖袭击，而最重要的是如何疏散大楼内的人。要疏散一栋高层建筑里的人可不简单，大楼越高越大，就有更多的人要走更多的路才能到达安全地点，千万不要以为下楼梯比爬楼梯简单得多，其实不然，每个人的速度各有不同有些人走得很快，有些人身体比较好，但也有些人受了伤，也可能没穿鞋子，沿路落东落西的，这对任何人都是个严峻的考验。因此，高层建筑内必须设有消防设施及安全通道。在全球第一高楼迪拜塔里，有内建的消防设备，因为混凝土骨干原本就防火，可是逃生呢？对于迪拜塔，答案是人们根本就不需要逃出去，迪拜塔内设有9个很特殊的房间，避难室。这是用一层层强化混凝土和防火护墙板打造而成的，避难室的墙壁能在火灾的高温中支撑两个小时，每间避难室有独特的空气供应，从防火的管线注入，密封的防火们阻止浓烟内泄，人们能在避难室里躲避火宅，等到消防人员控制火势以及救援人员的到来，且每隔30层楼就有一间避难室，应该能让全体住户安全轻松抵达。
除了以上所提及的几个要素，高层建筑需要解决的问题还有很多。如电磁波的问题，高层建筑的日益增多,造成了对电磁环境的破坏，引起电视收看效果的变差和通信质量的降低，这一问题在高楼林立的大都市尤为突出。解决这种因建筑物自身产生电磁波反射而破坏电磁环境的有效方法之一是研究应用一种新型的、能吸收电磁波能量，从而减少乃至消除对电磁波反射的建筑材料。 铁氧体材料是一种具有良好吸收电磁波能量的材料，曾广泛应用于军事上，并达到了实用化。目前日本等发达国家已开发出各种类型的铁氧体吸波材料，并作为一种新型建筑材料应用于许多高层建筑上，取得了良好的效果。
高层建筑的发展经过了近一个世纪的磨砺，至今基本成型。将来的发展趋势也许高度不会是主要目标，人们也许更注重建筑物的内部空间构成，强调底部空间的重要性，普及一体化设计，如智能建筑。并且，未来建筑应该会偏向环保节能技术与可持续发展的设计理念，促进建筑空间与城市空间的相互融合。我相信，随着科学技术的日益发展，人类的建筑史定会翻开新的篇章。
（关键字：机动性、建材、散热、施工速度、风、地震、疏散） （注：部分数据案例
摘抄自一下资料，《超大建筑狂想曲：迪拜塔》、《新建筑与新技术》、《建筑、环境与土木工程》、《高层建筑技术难题攻关》、《高层建筑发展史》
