关于超高层建筑建设一些问题的探讨

我国百米以上超高层建筑的建设始于20世纪70年代。当时突出的例子是115米高的广州白云宾馆，建于1976年。1980年代，大灾难之后，中国转向了改革开放的局面。为了适应经济发展的需要，一批百米以上的高层建筑在沿海开放地区拔地而起。首先集中在广州和深圳，上海和天津之间也有一些，现在还不能形成气候。真正的高楼群矗立在20世纪90年代。特别是1992年以后，改革开放的大局面进一步形成，巨大的高塔屹立在祖国的土地上。据中国建筑科学研究院统计，到1996年底，全国100栋建筑中，最低的一栋为120m，高度在200m以上的有8栋。到1998年底，中国100座建筑中，最低的一座为150m，300m以上的有20座，高度为420.5m，其中深圳的王迪中心大厦(325m，81层，1996年竣工，世界第11高楼)和广州的中信广场(322m，80层，1996年竣工)，这足以称得上“超高层建筑”。据不完全统计，我国共有46660座高层建筑，超百米超高层建筑有850座。
到了2000年，全国多个地方提出了超高层建筑的计划。仅在北京，就有两栋300米以上的高楼和三栋500米以上的高楼。
2000年8月，金茂大厦开业一周年之际，上海举办了超高层建筑管理国际研讨会，邀请了全球四大建筑的物业经理出席，分别是吉隆坡双子塔、芝加哥西尔斯大厦、上海金茂大厦和纽约世贸中心。纽约世贸中心物业经理艾伦·赖斯(Alan Reiss)相当细致地介绍了纽约世贸中心的管理经验，尤其是1993年恐怖分子汽车炸弹袭击后采取的一系列应对突发事件的措施。我们当时听了，很佩服他们的体贴。但当时没想到的是，仅仅过了一年，“9·11”事件就将纽约世贸中心夷为平地。里斯先生是否被杀还不知道。会议还邀请了日本第一高楼横滨地标建筑和韩国第一高楼首尔63大厦的负责人。会议开得很成功，但对国内建筑行业影响不大。【/br/】因为体量庞大，功能复杂，人数众多，投资巨大，超高层建筑。通常因为其特殊的地位，成为一个地区的标志性建筑。近些年来，把这样的建筑称为科技的集中体现、综合国力的象征、城市的象征等等都是恰当的。本身确实体现了各种物质成果。需要耗费大量的人力物力财力。金茂大厦每平方米的成本大致在2万人民币左右，日常正常运营成本在百万人民币左右。所以超高层建筑的建设和维护会耗费大量的财富。就现代超高层建筑庞大的维护成本而言，前期建造这类建筑以节省土地的意义已经丧失。根据英国DEGW在1999年发表的文件，如果将建筑物的寿命(生命周期)定为65年，则其建造成本与其维护成本的比例约为1: 3至1: 4。如果上海金茂大厦的日常维护费用为100万人民币，65年的寿命就要花费约237亿人民币，约为建设成本的4.5倍。这是一个很大的数字，任何一个建设者都要。
一、普通问题转化为特殊问题
从土木工程的角度来看，超高层建筑的建设应该不存在技术问题。中国几次提出要建500米以上的大楼，可见技术可行。有人说:“技术上，建筑？千米高的建筑也是可能的”。但是，从装备和装备体系来看，就没那么简单了。超高层建筑绝不是普通建筑的拉伸或简单叠加。一般建筑中的一般问题，变成了超高层建筑中的特殊问题，需要特别关注和处理。在这些问题中，有些问题到了超高的程度就会更加突出，甚至有些问题成为国际疑难杂症。
毫无疑问，高层建筑要承受侧向风。但是，对建筑物的影响有多大呢？一般来说，在正常风压下，距离地面10m高度时，如风速5m/s，在90m 空高度时风速可达15m/s。如果达到300-400m，风力会更强，即风速达到30m/s以上时，摩天大楼的晃动会非常剧烈。当纽约的世界贸易中心在春天有风时，它通常会偏离中心6-12英寸(15-30厘米)。在强飓风下，位移可达3英尺(1米)，根据风力设计偏差为4英尺(7.3米)。根据报道的数据，芝加哥的西尔斯大厦在强风中可以偏离中心6英尺(2米)。据说它们装上陀螺平衡装置后可以调整到5英尺。根据风洞试验，上海金茂大厦屋顶的位移可达0.9-1.2m.
纽约世贸中心的经验是首先考虑其对电梯的影响。电梯被视为超高层建筑的“生命线”。纽约世贸中心有246部电梯。当电梯高速运行时，如果建筑物晃动超过6英寸，电梯的钢索在松紧时会因受力不均而损坏，造成危险。为此，他们专门设计了一套电梯钢缆的报警系统和随动跟踪机构，可以及时调整电梯钢缆的长度和桥口的受力情况。
另一个普通住宅不会出现的现象是，冬季气温较低时(纽约世界中心的数据在-6摄氏度以下)，较低楼层(尤其是一楼大堂)和地下室的冷空空气会进入电梯井，通过烟囱效应形成强大的气流，导致电梯无法关闭。而且会把一些气味从底层带到顶层，比如厨房的味道，油烟等等。此时，如果底层或地下室有电焊作业或煤气泄漏，火源可能会随气流带到顶层，极其危险。同时，由于电梯轿厢与井道壁的间隙很小，当电梯运行时，气流的摩擦会产生啸叫，这种现象在金茂大厦也有出现。据拥有丰富超高层建筑设计经验的美国设计公司SOM称，这是一个国际难题，目前还没有找到很好的解决方案。【/br/】多个超高层建筑出现停电、跑水等事故。从管理的角度来说，除了做好预案，预防事故，做好备份系统，一旦发生事故，如何救援，是否有一个人能够掌握全局，知道这个系统的所有细节，是非常重要的。上海金茂大厦的管理层曾经觉得很遗憾，楼里14000多个阀门没人掌握。
清洁玻璃也成了管理这些庞然大物的一件麻烦事。金茂大厦幕墙面积0.8万平方米。据说两个擦窗工连续工作，只需要一年就能把玻璃全部擦干净。而且由于建筑造型起伏较大，挑檐很多，有的超过3m，清洗玻璃相当困难。