解密超高层建筑的物理极限
美国最高的建筑真的是世贸中心一号楼的1776英尺(609.6米)高吗?设计师们只要再等上几周就能知道答案了。理论上，世贸中心1号楼已经达到了这个高度，但是其中408英尺(102.4米)是塔尖，这部分显然不能划归为建筑部分。不过，算还是不算，还要看CTBUH(高层建筑与城市住宅委员会)这家高层建筑裁定机构所做的裁定。 如果把1号楼的塔尖部分视作天线而非建筑本身，那么世贸1号楼将成为全北美第三高，仅次于芝加哥的威利斯塔和芝加哥特朗普国际大厦酒店。好吧，就算这样，1号楼还是忒你妹高了——1368英尺(417米)，这个高度还没算塔尖。美国人又给恐怖分子修了个固定靶，嗯? 无论1号楼的高度是417米还是609.6米，威利斯塔的实际高度都要比1号楼更高：假设有两个人各自爬上这两栋建筑的最高层，那么在威利斯塔里的人会比世贸1号楼的人高出83英尺(25.3米)。 但是看到这里你以为这两栋建筑就已经很逆天了么?瞧瞧中东和亚洲吧，已建成的、在建的、规划中的都可以轻松秒掉北美的高楼。 那么，摩天大楼的极限在哪里?可以建造出一英里(约合1609米)高的建筑么?比喜马拉雅山还高的呢?我们来看看物理是如何解答的。 防风安全和地震安全 全球建筑目前的最高纪录是位于迪拜的哈利法塔，高度828米，遥遥领先于第二名的苏丹麦加皇家钟塔饭店，两者相差227米。要建造如此高的大楼，需要采用一种全新的构造设计，称之为“扶壁核心”。这种概念有点类似三脚架或者三足鼎，由三条足支撑中心核心，建筑物的大部分支撑由中心核心完成，每条足都会挤压另外两足。哈里发塔的稳固与其说是依靠超强钢结构和混凝土，不如说是采用了这种新式设计。 不过在某种意义上来说，即便采用了这种设计优势，太高的建筑所需要的钢材势必会更重，因此越高的地方，建筑物势必越瘦窄。这样做也是出于防风的考虑。哈利法塔的楼层高度错落不一，各个顶端部分也不在一个水平面，正是这样的设计减轻了阵风的威胁，同时也避免了高楼旋风的形成。 保护超高建筑的另一大难题是抗震。为研究建筑物在地震中的运动模式，建筑师们通过将微缩建筑模型置于风洞和震动平台，来观察混凝土在震动中是如何变形。超高建筑必须能挺过特定震级下的地面晃动，这取决于建筑物的抗震需求。 今年早些时候，中国的研究人员在《建筑钢材研究杂志》发表了他们的研究结果。这些中国研究者用计算机模拟了超强地震中超高建筑的晃动，结果是大楼就像煎饼做的一样晃动，最后倒塌。然而，研究者也指出，这种剧烈的强震几乎不可能发生。 2012年秋天，CTBUH委员会询问了一部分精英建筑设计师目前建造1公里甚至1英里高的建筑最大的难关。Sauerbruch Hutton事务所的Matthias Sauerbruch表示：“人们的创意和想象力是最大的难题，无论是工程师、设计师还是客户都会想方设法造更高的大楼。” 排开这种对超高大楼的热衷，目前超高建筑的主要难题还是取决于人们能爬多高。 |
