杜拜 828 公尺高的哈利法塔是人類建築高度的極限嗎？ 人類可以建造超過1公里高的建築物嗎？
為了建造一座超高層摩天大樓，你需要解決哪些問題？
我今天要和你談談如何從高層建築的地面上公升起
這些建築目前是世界上最高的 10 座建築，在杜拜的哈利法塔位居榜首，該塔高 828 公尺，有 169 層，耗資 15 億美元。
在哈利法塔建成之前，世界最高建築的稱號經常被打破，記錄僅略高於前者。 哈利法塔建成時，比當時世界上最高的建築台北101高60%，這一紀錄至今仍未被打破。
那麼，哈利法塔是人類建築高度的極限嗎？ 人類可以建造超過1公里高的建築物嗎？
並建造一座超高層摩天大樓，需要解決哪些問題？
今天就和大家聊聊成千上萬的高層建築是如何拔地而起的。
1956年，89歲的建築大師弗蘭克·勞埃德·賴特弗蘭克·勞埃德·賴特（Frank Lloyd Wright）在芝加哥謝爾曼酒店（Sherman Hotel）提出了“世界上最高的摩天大樓”的提案。
賴特將其命名為“伊利諾州”和“伊利諾州一英里高的塔樓”。 顧名思義，這座高樓有一英里高，高 1609 公尺。
據說伊利諾州有 528 層，76 部電梯，計畫容納 130,000 人，包含 15,000 個停車位，總面積是五角大樓的三倍，是帝國大廈的七倍。
所以賴特在新聞發布會上把它拿出來了7.6公尺設計圖紙嚇壞了現場的人。
在他的設計中，“伊利諾州”就像一棵有四個樹枝的大樹。 該建築**是乙個深深嵌入地下的混凝土核心筒，從核心筒伸出四個鋼懸臂，樓板豎立在上面。
這樣的結構在當時看來無疑是一種幻想，所以當時很多人都認為賴特老了，糊塗了，當然“伊利諾”號最終並沒有建成。
但在“伊利諾州”的結構中，有一件非常重要的事情它幾乎承載了20世紀60年代以來所有超高層建築設計的核心，深深嵌入地下的核心。
十九世紀末，工業用鋼已經變得非常流行，所以建築物開始大量使用鋼材來減輕荷載，在節省石材的同時也減少了建築物的荷載，這也使得樓層越來越高於是“摩天大樓”的概念開始出現。
世界上第一座摩天大樓誕生於芝加哥它高 10 層，高 42 公尺，是當年最高的建築之一，也是第一座用鋼建造的建築，重量是相同體積的石頭建築的三分之一。
但是，鋼結構建築需要立體鋼框架，因此鋼結構會占用大量的內部空間，並且建築物的空間利用率非常低。 當建築物建得越來越高時，它被發現了鋼結構建築由於表面積大、密度低，更容易受到風的影響。
此時，SOM Architects 的建築師法茲勒汗我想，如果把鋼架建築內部的鋼梁網換成鋼筋混凝土組成的外部承重結構，能不能提高建築的抗風能力？ 此外，外剪力牆和緻密的框架柱承受了大部分荷載，因此可以拆除空間內部的支撐柱，釋放出更多的可用空間。
法茲勒將這種結構命名為圓柱體結構它最大的特點是建築物內部有乙個核心管一般設計為電梯井、樓梯、通風井等，周圍有封閉空間。 這種結構對橫向風荷載非常有效，用人類的話來說，非常抗風。
圓柱體結構發明後，幾乎所有的超高層建築都採用了這種結構，比如著名的紐約世界中心雙子塔、上海環球金融中心等，包括同樣由SOM公司設計的哈利法塔。
建築師還圍繞圓柱體結構創造了一系列新的結構體系，如束管結構、內管結構和管內管結構。
可以說，圓柱體結構造就了我們今天許多高層建築的城市景觀。
除了結構水平荷載外，還有乙個需要解決的豎向荷載，即建築物在重力作用下如何承受自身的重量。
隨著樓層越來越高，每層樓的結構都必須能夠承受上面的所有樓層，因此堅實的基礎非常重要。
許多摩天大樓選擇建在基岩上，即以基岩為基礎，在基岩上鋪設鋼筋混凝土基礎，這樣可以保證整個建築的穩定性。
但基岩並不是無處不在的，它可以分布在地下幾公尺到幾百公尺，所以土木工程兄弟不可能做幾百公尺的地基，這不是從摩天大樓到井。 因此，還有另一種使用摩擦力的常用方法。
例如，杜拜的哈利法塔（Burj Khalifa）是脆弱的砂岩，因此不可能直接錨定在上面。 因此，建築師使用了 192 根鋼筋混凝土製成的柱子，並將它們打入地下 50 公尺。 利用砂岩和地樁之間的摩擦來穩定哈利法塔。
此外，高強度混凝土也是超高層建築承重的重要工具。 混凝土一般分為C80-C14的15個強度等級，數字越高，抗壓強度越高普通住宅樓的標線在C30和C50之間，而像哈利法塔這樣的建築，在127層以下使用所有C80混凝土，在127層以上使用C60，每平方公尺混凝土可以承受8,000噸壓力，這幾乎是1,185根金箍棒的重量。
還有乙個問題不知道大家有沒有注意到，超高層摩天大樓一般看起來很奇怪，很少有方形的。 事實上，這些建築標誌性外觀的第乙個要素是抗風性。
正如我們之前所說，樓層越高，側向風荷載越大，在超高層建築上，風會引起一種叫做“渦流脫落”的特殊現象。
高層建築不是完全剛性的，它們本身具有固定的振動頻率。 當風吹過建築物時，會產生渦流並從建築物的後部脫落，同時產生壓差，渦流會交替產生低壓區，將建築物吸過來，以此類推，高層建築會來回晃動。 當建築物本身的固定頻率與渦流脫落的頻率相匹配時，會產生劇烈的搖擺強度。
人體對加速度特別敏感，所以人第一時間會感覺到建築物的晃動，導致噁心、頭暈等類似暈車的效果。
為了解決這個問題，它不能僅僅依靠結構來抵抗，在造型設計上也需要一些獨創性。
例如，如果你設計了一座圓角的摩天大樓，你應該經常看到一些圓角的建築物，比如這個、這個和這個。
或者在邊緣使用小切口來達到類似的效果，例如台北101，建築師將原始設計的方角改為鋸齒形角，所以僅在風洞測試中，晃動就減少了 25%。
還有另一種方法直接在建築物的頂部打乙個洞，讓風穿過最強的地方。 最典型的是上海環球金融中心和沙地阿拉伯王國中心，它們都是這樣做的。
此外，還有：一些螺旋形的建築，如瑞典的上海中心大廈、廣州塔、馬爾默螺旋中心它們通過螺旋向上吹風來改變風向。 其原理與以前的汽車天線相似。
除了這些造型設計之外，還有乙個在建築物中新增外圍裝置的方法是調整質量阻尼器，也稱為調諧質量阻尼器它通常安裝在300公尺以上的建築物上。
當建築物搖晃時，懸掛在建築物中的重量會通過擺動傳遞到下面的阻尼桿上，然後抵消風的影響，有些建築物會使用幾噸的防濺水箱，水來回搖晃來抵消建築物的搖晃，廣州塔就是這樣做的， 建築師在“小腰”處安裝了兩個容量為540噸的鐵製消防水箱，水箱通常用作阻尼器，在發生火災時還可以噴灑滅火器。
然後是鐘擺形狀，台北 101 的熱門景點是它的風阻尼器，他們甚至為它製作了吉祥物。 （C位，這其實叫紅金寶物......
上海中心大廈125層擁有世界上最重的風門，重達1000噸，而這種風阻尼的單邊擺動極限為1公尺，2019年颱風“利奇馬”登陸上海時單邊擺動超過50厘公尺，瞬時峰值70厘公尺，是上海中心大廈開館以來最大的一次。
所以我們現在可以回答開頭的問題了，如果看現有的技術和材料，完全有可能設計和建造一幢多公里的超高層建築。
那麼，為什麼還沒有一公里高的建築呢？
原因很簡單，買地蓋房太貴了，大家都不再熱衷於建造高層建築。
在一線城市，摩天大樓的空置率並不低。根據戴德梁行的資料，2023年上半年，北京、上海、廣州和深圳的甲級寫字樓空置率分別為。 5%。在一些二線城市，寫字樓空置率甚至高達40%。 而今年美國摩天大樓空置率也接近19%，比疫情期間高出5%。
此外，超高層建築的維護成本相當高。2001年，上海金毛大廈造價為每平方公尺2萬元，日常管理維修費100多萬。 僅此維護成本就超過了節省土地的經濟價值。
除此之外，還有乙個關於摩天大樓的非常有名的經濟概念摩天大樓指數，也被稱為“勞倫斯詛咒”。
這個概念最早是由德意志銀行**的分析師安德魯·勞倫斯（Andrew Lawrence）於1999年提出的。 他認為，經濟衰退或蕭條通常發生在世界上最高的摩天大樓建造前後。
因為當這些大型專案啟動時，這意味著政策寬鬆，市場對經濟的心態過於樂觀。 隨著大樓接近完工，過度投資和投機造成的泡沫即將危及經濟，並將變成緊縮的政策反應。 因此，在某種程度上，摩天大樓反映了社會的經濟週期。
在19世紀摩天大樓興起之後，“勞倫斯詛咒”至少生效了十次。 在過去的二十年裡，這種情況已經發生了三次。 1997年，吉隆坡的雙子塔竣工，取代西爾斯大廈成為最高的建築，高452公尺，同年亞洲金融危機爆發。 台北101建於1999年，2004年竣工，正好趕上網際網絡泡沫。 哈利法塔於2009年底落成，正好趕上次貸危機引發的全球金融動盪。
當然，摩天大樓指數的實現似乎大多是事後諸葛亮，有點坐對了，當然也擋不住大家對超高層建築的熱情。 尤其是二三線城市，更容易陷入摩天大樓的狂熱，這些城市會盲目建造高層建築，以顯示自己的經濟實力。
因此，2022年7月，國家頒布了《新型城鎮化“十四五”規劃》，明確規定不允許新建500公尺以上的建築，對250公尺以上的新建建築要嚴格限制。
這是自2020年以來，該國第四次提及“限高”政策，也算是給我國的摩天大樓熱降溫了。
有人說摩天大樓是現代人對生育崇拜的圖騰，確實有一定的道理，當摩天大樓成為權力和財富的象徵，盲目攀爬高處，除了炫耀之外，建築本身並沒有更大的意義。
在當今的後工業社會中，建造摩天大樓幾乎不會直接影響生活質量，甚至可能適得其反。 在發生不可預見的情況時，建築物越大，安全性越低，控制建築物的大小是減少意外損失的重要途徑。 例如，“9·11”事件讓人們重新發現了摩天大樓的安全性。
為了人類社會的健康發展，建築不是越高越好，它存在的意義是讓人類生活更美好，而人性化設計是建築需要考慮的首要標準。
那麼，在當今的城市中，有多少建築是真正為人建造的呢？