摩天大楼的挑战:为何难以突破千米大关

自半个多世纪前弗兰克·赖特提出一座高达1600米的摩天大楼设计草图以来,尽管规划宏伟,但这栋超高的摩天大楼最终并未建成。时至今日,全球范围内尚未出现超过1000米的建筑物。究竟是什么因素阻碍了人类继续建造摩天大楼的脚步?

首先,建筑高度的增加意味着面临的风力挑战也相应增大。例如,深圳赛格大厦在2021年5月发生的晃动事件,原因并非建筑质量问题,而是高处的风引发了共振。中铁建设集团下辖设计院负责人张向东表示,高层建筑最害怕的就是风,设计的难点在于如何防风。随着高度上升,感受到的风速也随之增大,如3级风在地表的风速为每秒5米,而在90米高度,风速可达到每秒15米,相当于9级风。在400米左右的高空,风速可达每秒300米左右,相当于11级甚至更高的风力。

为解决风力问题,世界各国在建设摩天大楼时主要从楼的外型和内部构造入手。如今新建的摩天大楼很少采用四四方方的矩形形状,而是选择圆形、椭圆形或棱形等流线型设计,以减小风阻。例如,上海632米高的环球金融中心大厦采用了扭曲的复杂曲面设计和镂空设计,以降低风阻。然而,即使采取了流线型的外型设计,大楼仍可能因共振而产生晃动。为防止共振幅度过大,许多摩天大楼安装了阻尼器,如斜支撑柱、墙体中的粘滞材料和内部高处的沉重圆球阻尼器等。

摩天大楼的挑战为何难以突破千米大关

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随着建筑高度的不断攀升,风力、共振等问题愈发突出,这些因素共同制约了摩天大楼向更高方向发展。

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