高科技让人类重新燃起“摩天梦”

从左到右分别为希尔顿大厦、吉隆坡双子塔和帝国大厦，都是建筑史上里程碑式的杰作     广州日报报道，2月26日通过的新世贸大厦设计方案，以542米的高度大大超过了原110层的世贸双子楼。而最近以来，东京、汉城、迪拜等城市纷纷宣布了在2007年或2008年建成世界第一高楼的计划。一场新的“高度竞赛”正悄悄拉开帷幕，摩天大楼经历了“9·11”事件后的低潮与反思，再次复兴。在这一复兴的背后，是人类建筑技术和设计思路的长足进步。 　　2001年9月，纽约市的开发商唐纳德·汤朴正梦想着建一座600米高的大楼，以使被马来西亚的国家石油公司双塔夺去的世界第一高楼称号重新回到美国。  　　正当汤朴与欧文斯、美林等世界著名建筑公司的建筑师们齐聚芝加哥，计划着如何让这栋200层的高楼划破天际时，电视上出现了纽约世贸大厦被撞的画面。不久，汤朴的合作伙伴纷纷表示改变主意，不再想建世界第一高楼。  　　毫无疑问，“9·11”事件对全球的建筑师们都是当头一棒。各方面对于摩天大楼的批评纷至沓来，建筑师们也开始反思高楼的经济和安全性等问题。更有悲观者认为，“9·11”标志着建筑史上一个时代的结束，而摩天大楼的回归至少需要一代人的时间。  　　事实上并不需要那么久。2月26日，纽约通过了新的世贸大厦设计方案，其542米的高度大大超过了原110层的双子楼。不过，新世贸要重夺“世界一高”称号恐怕并不容易———最近以来，东京、汉城、迪拜等城市纷纷宣布了在2007年或2008年建成世界第一高楼的计划。  　　在全球范围内，一场新的“高度竞赛”正悄悄拉开帷幕，摩天大楼在经历了低潮与反思之后再次复兴，而在这复兴背后，是人类建筑技术和设计思路的长足进步。  　　我们的大楼到底可以造多高？建筑师们的答案是结构上没有限制。现代摩天大楼采用了高强度钢筋骨架和幕墙，将巨大的重量分散传递到地基中去。再加上不断运用更轻巧坚实的材料，你即使想造两三百层，一公里高的楼都没问题。然而，结构技术上没有限制并不意味着任何高度的大楼都是可行的。摩天大楼的问题更多来自经济和安全的考量。尤其是在“9·11”以后，安全成为最核心的问题。纽约市著名建筑师事务所 K PF的资深合伙人寇恩认为，“9·11”事件带来的摩天大楼市场的萧条只是建筑史上一个令人难过的插曲。“长远来看，人们还会回到高层建筑中来。”寇恩说，“只要市场允许，美国还将建造超高层建筑。”他指出，世贸双子楼只代表20世纪60年代后期的最先进技术。它虽然极其坚固，但却没有考虑加强钢架的防火能力。而亚洲最新的超高层建筑（如目前世界最高的马来西亚双子塔）已经采用了钢筋混凝土核心的超稳定性结构。专家认为，这样的结构能更好地抵抗被劫飞机的撞击。“在这种情况下，建筑物可以坚持更长时间，人们有足够的时间逃生。”芝加哥工程师约瑟夫·伯恩斯说，“美国的发展商和大楼拥有者应该可以从亚洲的新一代超高层建筑中学到许多经验。”  　　当然，我们也不能把所有的安全难题都交给建筑设计师。毕竟，没有人能保证他的大楼能经受任何未知的灾难。因此除了利用建筑技术和设计的改进来增加摩天大楼的安全系数之外，“9·11”之后人们又逐渐设计出了各种高层建筑逃生手段，以在建筑本身的设计不足以支持所有人员顺利撤离时，寻求其他直接出楼的方法。高楼救生伞随时“破楼而出”  　　受到航空跳伞的启发，科学家们把高楼跳伞这一紧张刺激的运动引入到高楼自救中来，让人们在灾难降临的一刻迅速“破楼而出”，节省了疏散和撤离的时间。安全滑道  　　20秒内“安全着陆”  　　“9·11”之后，紧急撤退滑道就应运而生。它看起来就像娱乐主题公园中的滑水梯，由一种质地牢固重量轻的纤维制成，平时固定在建筑物的外墙上。一旦遭遇紧急情况，就弹开延展到地面上。只需从11层高的楼上安全着地只需要不到20秒。逃生气垫利用航天技术“迫降”  　　这种充气装置由俄罗斯研制，是基于航天飞行器进入稠密大气层时减速的工艺开发的。设计形状为圆锥形的巨大气垫，遇危险时打开，自动充气，逃生人员躺在其中，利用其巨大的展开面积减速下降，并依靠气垫减轻落地的冲击，可保从高处落下时安然无恙。救援飞行器随处悬停快速撤离  　　由于其巨大的螺旋桨，要依靠直升飞机接近摩天大楼实施救援十分困难。而新一代的小型可悬停飞行器却提供了空中救援的可能。虽然发生大灾难时，空中救援的规模有限，但其反应速度和安全性仍然十分诱人。  　　最近，一家名叫“城市航空”的以色列公司就研制出了这种飞行器。飞行器起名叫“鹰”，体积很小，除驾驶员外一次可搭载2~3人。“鹰”以涡轮发动机驱动，采用封闭的、体积较小的前后双螺旋桨，操控稳定，能够挤进大都市中拥挤的摩天大楼间，在任何一层的窗口外悬停，展开救援。      为何难舍“摩天梦”？  　　自20世纪初摩天大楼在人类的城市中普及以来，反对的声音也一直不断。生态主义者认为摩天大楼会带来许多环境问题，后现代主义者认为它是落后的工业文明的产物。“9·11”之后，人们更是受到高层建筑安全性问题的困扰。尽管这样，摩天大楼还是迅速回归，并更加蓬勃地发展。人类到底为什么钟情于摩天大楼呢？这里有许多十分现实的原因：  　　节约有限资源  　　毫无疑问，投资高层建筑可以在有限的用地内，获得较多的建筑面积，促使城市道路、市政管线等公共设施相对集中，节约市政总投资，提高城市土地利用率。尤其是在人口密集的亚洲，摩天大楼更是最现实的选择。  　　加强整体经济效益  　　摩天大楼以办公为中心，综合各种配套设施，使用者足不出户便可完成绝大部分活动，将人们不同的活动有机地连续起来，创造了高效率。商业、办公的便利给旅馆增加了竞争力；旅馆、办公为商业提供了消费保证；旅馆、商业又增加了办公空间的吸引力。这种互惠互利的结果，就使得整体的经济效益不是简单的相加。  　　提高综合科技实力  　　与人类的航天活动一样，摩天大楼的设计建造也是综合科技实力的体现，同时推动相关科技的发展。随着建筑的高度增加、规模加大、功能增多，其所涉及到的城市规划、建筑设计、结构工程、材料设备、电气、施工技术等各方面的问题愈加复杂，这些问题的解决也推动了人类科学的进步。  　　提升城市形象  　　相对于不同的历史文化背景，不同城市的摩天大楼都有自己的特点，在整个城市景观环境中处于重要地位，对城市整体形象影响巨大。超高摩天大楼往往位置显要、造型突出，成为吸引视线的中心和城市的象征，也就是所谓的“标志性建筑”。世贸双子塔就曾是纽约的象征。      更新的科技＋更好的设计思路＝更安全的摩天楼  　　本报综合报道未来的超高摩天大楼将综合采用多种科技手段和更新的设计思路来增加安全性，尤其是抗火能力：  　　●更多使用混凝土包裹钢材，起到防火绝缘的作用。  　　●为了对付大火引发的连锁反应，各楼层像轮船一样隔离起来，阻止支架崩溃与大火蔓延。  　　●每30层楼安装可转移负重的坚固梁架，使结构破坏局限在一处。  　　●利用通风系统在起火楼层上下加压，将烟与热气聚集在一处，由排放管道排出。  　　●屋顶装设大型储水槽，除了可以用于扑火外，还起到质量阻尼器的功能，抵消侧面负载过重导致的倾斜。  　　●更宽敞的楼梯间和分设的防火梯，以增加逃生机会。  　　●每15层开设一个排气系统独立，结构经过特别强化的逃生区域，供人等待救援。  　　●专供消防人员使用的电梯。这种电梯的气压栅门可以防止浓烟涌入，使消防员可以迅速到达火场。  　　●让几座摩天大楼利用天桥相连，互相支撑增加稳定性，同时可在其中之一发生灾难时提供逃生途径。      未来高楼令人耳目一新  　　没有钢筋混凝土不用柱子用碳缆编织“摩天时代”  　　本报综合报道50岁的建筑师彼得·泰斯塔早在三年前就形成了一个构想，那就是建一座40层的摩天大楼，全部使用复合材料，主要是碳素纤维。泰斯塔坚信在未来10到20年中，复合材料将从根本上改变建筑行业。他把这种用碳素纤维建成的摩天大楼称作“织起来的大楼”，它不仅比美国现在的摩天大楼要小巧，外观漂亮，而且更加环保，建筑成本也更低。  　　浑然一体的建筑  　　泰斯塔的碳素纤维高楼是不断发展的计算机辅助工程设计和材料科学研究的成果，其中糅合了建筑学、先进的工程学、材料科学以及专门的软件系统设计。但是，它的基本框架并不复杂。几十层高的圆柱形建筑，用数十根碳素纤维缆线以螺旋状交叉排列方式将圆柱体穿起来。建筑外层的一对斜面使空气更加流通，同时加固了整个建筑结构。  　　最令人耳目一新的是，大楼里的每个主要组成部分，除了地基之外，包括地板和建筑外斜面都是由某种复合材料构成，整座建筑内部没有钢筋，没有混凝土，也没有普通的玻璃。更重要的是，整个建筑是由一直延续的碳缆编织起来形成的一个整体，开创了一个泰斯塔所谓的符合“最简有机审美要求”的建筑前景——一个表里如一浑然一体的建筑。  　　像蜘蛛织网一样盖楼  　　碳缆将由一个被成为自动拉挤成型机的机器安装成形。按照泰斯塔的构想，这个机器可以像蜘蛛一样沿着建筑结构往上爬，在大楼的侧面编织碳缆。泰斯塔说：“你只带来一捆碳缆和塑胶制品到工地，然后就可以直接在那里起建摩天大楼。每一根碳缆都有各自的挤压成型机器。”  　　空调系统节能50％  　　这种新方法明显比传统建筑方式省力，但是它还有一个更大的优点。按照泰斯塔的构想，这样盖成的摩天大楼不需要垂直支撑结构：地板之间没有柱子，也不像其他摩天大楼一样有一个中央地带。电梯散布在楼层表面，而不是像其他摩天大楼那样挤在中央地带。整个大楼的通风系统由一对一直延伸的开放式圆柱体承担，中央空调系统将比其他同样高度的摩天大楼少用50％的能源。