危樓高百尺，科學(xué)可摘星

顏士州

“828”的夜晚

2010年1月4日的夜晚注定屬于迪拜。

巨大的激光投影在迪拜的天空中勾勒出一個(gè)又一個(gè)轉(zhuǎn)瞬即逝的數(shù)字，洋溢著濃郁阿拉伯氣息的音樂在人們耳邊回放，璀璨的燈光從迪拜各式鬼斧神工的建筑物中放射出來，將迪拜的夜空渲染得燦爛輝煌。此刻，迪拜似乎在等待著什么。

“825”“826”“827”……

激光投射的數(shù)字凝固在“828”上， 828米！曾經(jīng)引起無數(shù)人揣測的迪拜塔的高度，終于揭開了最后的面紗！霎時(shí)間，音樂聲起，無數(shù)煙花從迪拜塔中迸射出來，煙火映襯之下，迪拜塔仿佛連通了天空與大地。

1月4日凌晨，迪拜酋長謝赫穆罕默德在揭幕式上正式宣布，迪拜塔更名為哈利法塔，以向阿聯(lián)酋總統(tǒng)哈利法表達(dá)敬意，因?yàn)楣ㄔ诘习菹萑雮鶆?wù)危機(jī)時(shí)伸出援手。

迪拜酋長的努力還是收到了一定的成效。在當(dāng)?shù)仉娨暸_的采訪中，35歲的迪拜商人蘇爾坦表示， “作為一個(gè)迪拜人，我由衷地感到自豪，盡管現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)形勢糟糕透頂，但我們依然能夠完成這么偉大的建筑，未來一定會(huì)好起來的?！?/p>

從歷史的角度看，很多事情其實(shí)并不陌生。1931年5月1日，美國總統(tǒng)胡佛走進(jìn)白宮的電報(bào)室按下電鈕，遠(yuǎn)在紐約的帝國大廈頓時(shí)燈火輝煌，彼時(shí)美國正深陷大蕭條之中，帝國大廈成為美國人民信心的化身。帝國大廈與哈利法塔，二者分別在自己時(shí)代的高層建筑中睥睨天下，又由于歷史的巧合分享著相同的境遇。

正如尼采所說：“在建筑中，人的自象感、人對萬有引力的勝利和追求權(quán)力的意志，都呈現(xiàn)出看得見的形狀?！?/p>

結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵

作為人類進(jìn)入工業(yè)社會(huì)之后建筑行業(yè)的新品種，人們對摩天大樓的要求從未變過，那就是——比最高更高！

想做到這一點(diǎn)，“堆土包”的方法肯定不行，設(shè)計(jì)者需要找到特殊的筒體結(jié)構(gòu)才能完成。比如，美國芝加哥市的象征性建筑西爾斯塔，它首創(chuàng)了“成束筒”這種超高層結(jié)構(gòu)。它的原理很簡單：一根樓筒是單個(gè)簡體，在大風(fēng)中容易彎曲，如用一捆樓筒聯(lián)合一起，就有很強(qiáng)的抗風(fēng)能力。

這不禁讓人聯(lián)想到中國的一句諺語：“一根筷子容易折斷，一把筷子就變得堅(jiān)固無比。”

西爾斯塔高442米，完工于1974年，此后的22年一直是世界的最高樓。它是由9個(gè)23米寬的正方形筒體組合成的大廈，外觀看起來就像一捆參差不齊的混凝土筷子，其中兩個(gè)筒體在第五十二層結(jié)束;兩個(gè)筒在第六十七層結(jié)束，3個(gè)筒體在第九十二層結(jié)束，最后是兩個(gè)筒到頂。這樣，它的外觀就形成高低不一、錯(cuò)落有致的獨(dú)特造型。

其實(shí)，現(xiàn)今建成的摩天大樓千奇百怪，很大程度上并不是因?yàn)榭桃庾非笤煨蛣e致，而是出于結(jié)構(gòu)需要。

位于我國香港中區(qū)的香港中國銀行，高315米，有70層高。它的平面和立面都由三角形組合而成，這一幾何形體的風(fēng)格，正是設(shè)計(jì)大師貝聿銘的偏好。香港中國銀行平面在底部是每邊50米的正方形，用對角線劃分成4個(gè)等腰三角形，上升到20層減少一個(gè)三角形;到38層時(shí)呈兩個(gè)三角形;51層開始就只有一個(gè)三角形。到樓頂部我們可以看到，在結(jié)構(gòu)上它采用的也是成束筒體形式。

和西爾斯塔不同的是，香港中國銀行用的是三角形的筒體，這些三角形的柱和構(gòu)件用鋼和鋼筋混凝土制成。如果把玻璃幕墻去掉，可以想象出它就近似于一座高壓輸電塔。其中三角形構(gòu)架，是為了抗風(fēng)抗震。一般內(nèi)部的筒體用許多電梯井筒組成較封閉的筒體，強(qiáng)度非常高。但外面的筒體由于要開窗采光和通風(fēng)，不能做成很封閉的形式，就采用框架或桁架的方式，稱為“框架筒”或“桁架筒”，它的原理和高壓輸電塔一樣。

中國的定海神針

雖然多筒結(jié)構(gòu)讓摩天大樓建出了新高度，但它有一個(gè)致命的缺陷，上窄下寬的形態(tài)讓它占用了大量的城市用地。要知道，之所以建高層，說明這個(gè)地區(qū)一定是寸土寸金。想根本解決這一難題，必須找到一個(gè)土地利用率高，且抗風(fēng)、抗震的單一筒體建筑方案才行。

2016年，上海中心大廈落成，建筑主體119層，總高632米，是我國第一、世界第二高層建筑，雖然高度不及哈利法塔，但單一筒體結(jié)構(gòu)讓它占地面積還不到哈利法塔的1/4，實(shí)現(xiàn)了土地最優(yōu)化利用。再加上筆直向上的造型，更多人喜歡稱它是“中國的定海神針”。

上海是一座臨海城市，大風(fēng)和柔軟的地基是所有建筑的大敵，所以建筑師最初設(shè)計(jì)上海中心大廈時(shí)就考慮過這個(gè)問題。他們把高層建筑設(shè)計(jì)成圓柱體，略微彎曲的外觀設(shè)計(jì)能夠有效地減小氣流，大樓底部兩端還裝有數(shù)噸重的減震器，可以在大風(fēng)或是地震時(shí)吸收震動(dòng)。還在大廈的地基中打了980個(gè)基樁，每一個(gè)深度都達(dá)到了86米，讓大廈牢牢抓住地面。

不僅如此，讓上海中心大廈實(shí)現(xiàn)針樣結(jié)構(gòu)，還需要一項(xiàng)黑科技，它就是阻尼器。

所謂的阻尼器，實(shí)際上就是一個(gè)數(shù)百噸的大砣，有的是鐵球，有的是罐裝防火液，它被安裝在大樓的中上部，4個(gè)角用鋼索吊著，讓它懸掛在大樓中央。當(dāng)遇到大風(fēng)天氣，大樓開始向一邊搖晃的時(shí)候，阻尼器就會(huì)受重力影響，朝著相反的方向擺動(dòng)，用它的重量將大樓拉回到垂直的方向上，以此緩和風(fēng)勢。所以，摩天大樓即使遇到強(qiáng)風(fēng)發(fā)生搖晃也不會(huì)倒塌，就是因?yàn)檫@個(gè)被稱為“鎮(zhèn)樓神器”的大砣在起作用。

很多摩天大樓都采用了阻尼器，比如，我國首個(gè)大型阻尼器就安裝于臺北101大廈，上海中心大廈也有這一裝置。不過，上海中心大廈這臺1000噸的電渦流阻尼器，不僅是世界上個(gè)頭兒最大、效率最高的阻尼器，而且是我國獨(dú)創(chuàng)的工程技術(shù)。

2019年，超強(qiáng)臺風(fēng)“利奇馬”席卷上海，瞬時(shí)風(fēng)速一度突破每秒40米，上海中心大廈阻尼器單邊擺幅超過50厘米，瞬時(shí)峰值一度達(dá)到了70厘米，有效降低了全樓43%以上的擺動(dòng)，讓大廈里90%的人仍能感受到較大的舒適度。

“危樓高百尺，手可摘星辰?！边@是李白在1200多年前所寫的詩，若忽視其中的藝術(shù)手法，后世人對高樓的想象力似乎就局限在330米。如今，工業(yè)發(fā)展和人們對立體城市的需求都在不斷攀升，令人仰望的超高層建筑將越來越多，它們的高度和技術(shù)也在不斷刷新。雖然哈利法塔是當(dāng)今建筑史上唯一超過800米的建筑物，但它僅僅是人類挑戰(zhàn)萬有引力征途的一個(gè)驛站。世界上從來不缺少“敢想更敢為”的人。就在哈利法塔落成之時(shí)，距離它50公里的“棕櫚島塔”已經(jīng)處于規(guī)劃之中，而它的預(yù)計(jì)高度將由750米調(diào)整至1050米。這又是人類“摘星”理想的新高度。