中華第一高樓——上海金茂大廈

朱　櫻

改革開放后，上海的高樓開始如雨后春筍般涌現。1988年以來，上海以年均184幢的速度遞增，1992年正式突破千幢大關。1997年突破2千幢大關。昔日長期雄居“大哥大”地位的國際飯店，在申城的高度早已排到100位以后。

大上海確實在“日長夜高”。不過，在金茂大廈封頂前，上海，或許可以說中國還沒有世界級高度的高樓。

目前，地下3層、地上88層、高420．5米、投資達5．4億美元的金茂大廈作為中國第一高樓、亞洲第二高樓和世界第三高樓已經矗立在上海浦東的陸家嘴金融區內。

上篇：SOM事務所的四大絕招

曾幾何時，中國雖然有一流的施工隊伍，可是大型建筑項目的總承包方總是外國人，而金茂大廈的主承包是中國人。

建造中華第一高樓，由中國人進行總承包，請外國人來打工，這是中國建筑史上值得自豪的一頁。中方向世界招標后，全球不少第一流的建筑設計機構都送來了代表自己最高水平的方案。經過反復論證，中方決定由采用享有國際盛譽的美國—SOM設計事務所的總設計方案。

這是由于美方的設計不僅考慮到金茂大廈的牢固要求，而且還兼顧它的美學要求和其它一些要求。下面就作具體介紹。其中不少情況鮮為人知。

牢固要求是金茂大廈設計的首要要求。高聳入云的金茂大廈容易引發一系列的“非穩定因素”。這首先表現于高樓的容易晃動，這種晃動是由自身搖晃、風力振動和潮汐振動三種因素引起的。

為了解決金茂大廈的牢固難題，SOM事務所設計了四大固化絕招。

首先是地基固化。

由于浦東地處長江最下端，地層堆積著這條中國第一大河萬里行程中數萬年來攜帶的巨量泥沙。因此金茂大廈地基固化的難度非常高。經過精確的計算，SOM事務所確定了基礎鋼管的數量為1062根。這是迄今為止地下樁基工程的“中國之最”。整幢大廈就是壓在這個巨大的鳥籠般嚴密的鋼架上。鋼管的直徑在609—914毫米之間。埋入地下的深度達47米～83．5米之間。總用鋼量達1．8萬噸。為南浦大橋主橋用鋼量的3倍。

此外，中美土木建筑專家還創造性的采用“連續墻圍護”、“鋼筋混凝土支撐”來加固地基。

其次是結構中空。

成熟的麥粒沉甸甸的，中空的麥稈為什么不會倒?這些問題曾引起過世界上不少力學家的濃厚興趣。后來，通過研究得出結論：在材料相同的情況下，中心空的“圓筒狀”結構承受的壓力和抗御倒伏或倒塌的能力要比“實心體”強得多。金茂大廈的設計就采用了中空結構。從56層200米以上的100多米中，外圈是客房，里面是直徑27米的圓筒空間。這也增強了大廈的抗震或抗振能力。到目前為止，這是中國建筑物最獨特的內部空間結構。

再次是結構固化。

美國的設計專家經過反復研究——既考慮到中國傳統建筑美學的特色，又兼顧到中國當代的建筑審美觀特點；既考慮到牢固，又兼顧美觀——最后決定將基本造型定為獨特的“寶塔型”，即從一定高度開始，一層一層由下往上逐漸收小的外型。88層的樓頂上還有78米高的4層設備層和龐大的塔尖部分。遠遠望去，高高的大廈下寬上狹，如同堅固的寶塔，非常穩定。

值得補充的是大廈的裙樓設計成波浪形屋面。它同主樓一曲一直，對比呼應，另有一番情趣。

最后是加箍固化。

美國設計人員在金茂大廈的24層(100米)、52層(210米)和85層(340米)各貫穿了1道高8米的多方位“外伸鋼桁架”。它們與16根巨型的八角形鋼筋混凝土大柱連在一起，從地下3層直到地上88層同步連接。它們如同3道力量無比的“巨箍”，不僅將大樓結構牢牢地捆綁住，而且能有效地控制著大廈的平衡體系。

金茂大廈在建造中采用加箍工藝，不僅可以使穩定性大大加強，而且也可以增加一種獨特的美感，這確實是一種出色的構想。更重要的是，美國科學家通過縝密的計算，得知應用這種世界超高層建筑的最新設計技術，比通常運用的其它技術，至少可以讓金茂大廈的用鋼量減少30％。因此，他們幽默的稱這種技術為高樓“減肥術”。

通過以上這些固化技術，金茂大廈不僅能大大減少搖晃，而且能抗7級地震和12級臺風。

值得一提的是金茂大廈的設計還考慮到了“高樓綜合癥”的預防。

高樓綜合癥是當代高樓的居民和工作人員容易得一種現代病。它表現于頭暈目眩、厭食易倦、失眠心悸等，這是由于高樓房間的空氣流通不暢，缺少新鮮氧氣造成的。金茂大廈的中空結構能有效防止這種綜合癥。

大廈宏大的空心部分不僅能大大增加大廈內部的氧氣擁有量，而且還能有效地擴大空氣流通量。此外，它還是供人散步休息的好去處。因為，中空部分有6部內部觀光電梯可以從56層的220米處升到300多米的88層。每一樓層均有內望陽臺。在陽臺上和電梯上可以看到的大樓中空部分的景象，極為壯觀。

因此，可以說作為總承包方的中方選中美國SOM事務所的設計方案是一種“慧眼識珠”。

下篇上海建設者的聰明智慧

上海的建設者不僅在選標中顯示出了智慧，而且在金茂大廈建造過程中，也顯示了令人嘆服的聰明才智。

這方面的實例實在太多了。隨手就可以舉上幾例——

根據既定的設計方案，托住金茂大廈主樓的基礎承臺64米見方，厚4米。為了能減少內外溫度差過大而引起裂縫，SOM事務所設計時，將承臺分成8塊澆搗。可是，這樣既延長了工時，質量也沒有保障。承擔施工的建工集團上海一建公司的科研人員，經過反復論證，建議采用一次性連續澆搗的方案。

為了能取得“實戰”數據，該公司的科研人員決定進行模擬演習。他們在工地上做了一塊4米見方的混凝土作試塊，中間排入自來水管，進行冷卻循環和降溫控制，并運用電腦進行測試。最后終于得出了可靠的數據，讓美國工程師不得不信服。后來，中國施工人員只用了46小時就完成了13500立方米高標號混凝土的澆搗。在場的美國設計師豎起了大姆指，由衷地說：“只有你們中國人，才能干好這樣的事。”

由于金茂大廈太高了，結構施工如果采用傳統工藝和垂直運輸方法，那么耗時將很多。這無疑將會拖滯建設的進度。上海的施工單位經過仔細論證，決定擯棄這種他們采用多年、十分熟悉的技術，專門設計并采用了“爬模”系統和“飛爬式”模板新工藝并將它們與兩臺德國產的混凝土輸送泵相結合。這樣，金茂大廈的上海建設者不僅創造了一次泵送預拌混凝土達382．5米高度的全國紀錄，還創造了結構體每月上升13層的“超高層施工”世界紀錄。

3道外伸桁架即“鋼箍”的安裝是結構安裝中最難的部分。這3道箍分別重1600噸、1400噸和1000噸。

依據設計方案，每層鋼箍都需用9728個直徑僅38毫米的高強度螺栓緊固。螺栓必須同時進行三維群孔的連接。每個箍的扭轉偏差不得大于千分之一，而且要求一次安裝成功。

上海的施工人員出色地完成了這種安裝。在吊裝對接時，螺栓的穿孔率、密貼度均達到100％。可以說“毫厘不差”。為此，美國的設計師驚嘆：“你們完全能以一流的水平來完成世界任何一幢超高層鋼結構的建設。”

1997年8月28日，中國建筑史揭開了新的一頁。一根封頂鋼梁被吊上了420．5米高的金茂大廈頂端上，順利地實現了整體結構封頂。這標志著金茂大廈在我們這顆星球上已經成為樓房高度的中國第一、亞洲第二和世界第三。它比原先的中國第一高樓——深圳的地王大廈還要高36．5米。金茂大廈不僅成為浦東和上海的標志性建筑，而且也成為中國的標志性建筑之一。

(責任編輯／韓春萌)