【門窗幕墻網(wǎng)】近日，外媒報道，沙特阿拉伯將建造一棟高達3000英尺(914米)的未來摩天大樓。這棟名為王國高樓的建筑將在吉達建造，但目前仍存在很多需要克服的巨大挑戰(zhàn)，包括如何建造高聳入云的電梯和減少整體的重量。

報道稱，研發(fā)者已經(jīng)證實高級建造科技服務(wù)公司(ACTS)已經(jīng)開始調(diào)查建造這棟摩天大樓所需要的材料。據(jù)稱需要100萬立方米的混凝土和8萬噸的鋼鐵。這棟建筑將成為王國城市的中心裝飾品，它將有200層樓，其中160層可用于居住，預(yù)計花費12.3億美元，它將比迪拜的哈利法塔高173米。

但是，對于超高建筑，總有人抱著質(zhì)疑的態(tài)度。就在2012年，我國湖南省長沙市還計劃建造一座名叫“天空之城”的超高建筑，計劃高度為838米。可惜的是，就在宣布建造一個月之后，這座超高樓就因為沒有完成相關(guān)法定的報建手續(xù)，被有關(guān)部門叫停。曾有媒體稱，被叫停并不僅是因為這個原因，事實上，“天空之城”自醞釀階段就爭議不斷。安全性與否、資金是否充裕、周邊配套等都讓“天空之城”陷入輿論的漩渦。

為何各地爭先恐后地建造世界第一高?如此超高的建筑，又有哪些建筑難點?

超高層建筑設(shè)計有要求

要了解超高建筑，首先要明確超高建筑的概念。1972年8月，在美國賓夕法尼亞州的伯利恒市召開的國際高層建筑會議上，專門討論并提出高層建筑的分類和定義，規(guī)定40層以上(高度100米以上)的為超高層建筑。

當樓層高度超過一定極限時，要解決的問題就比普通住宅多，首當其沖的就是建筑材料。中國工程院院士、東方明珠塔總負責人江歡成在接受采訪時表示：“隨著建筑材料的不斷進化，建筑的高度已經(jīng)不是技術(shù)難題。不用說沙特正在建的接近1000米高度的建筑，就算是3000米高的建筑也不是沒有實現(xiàn)的可能。”

現(xiàn)代超高建筑往往選擇鋼材作為主材料，這是因為鋼材本身強度高、自重輕、剛度大，而且材料勻質(zhì)性和各向同性好，屬理想彈性體，最符合一般工程力學(xué)的基本假定。再加上其材料塑性、韌性好，可有較大變形，能很好地承受動力荷載。因此，鋼材成為超高建筑的首選。

若想建高樓，地基也是重中之重，因此超高建筑的地基比普通建筑要求更高。江歡成進一步解釋說，超高層建筑的高度和地基的寬度有恰當?shù)谋壤螅挥羞_到一定面積，其單位面積的負荷才能被分散，不至于承載過重的壓力。

而外部結(jié)構(gòu)卻只是對超高建筑考驗的第一步。清華大學(xué)土木工程系教授錢稼茹在接受記者采訪時表示，超高建筑，抗風(fēng)的難度極大，難點在于獲得符合實際的風(fēng)荷載，結(jié)構(gòu)如何滿足規(guī)范規(guī)定的舒適度要求，以及保證設(shè)備(如電梯)的正常運行。一般來說，在正常風(fēng)壓狀態(tài)下，如果距地面高度為10米處風(fēng)速是5米/秒，那么在90米的高空，風(fēng)速就可達到15米/秒，不難看出，風(fēng)速與高度成正比。因此當超高建筑遭遇強風(fēng)，那么其如何化解?

對此，江歡成表示，高層側(cè)風(fēng)對于超高建筑確實是個難題，但是因為現(xiàn)在鋼材質(zhì)量越來越好，而且具有一定的延展性，因此超高層建筑可以通過隨風(fēng)輕微擺動化解風(fēng)力。“住在超高層建筑中的住戶，并不會因為大樓的輕微擺動感到不舒服。因為讓人感覺眩暈的不是擺動幅度，而是擺動速度的加速度。”江歡成說，“至于擺動角度，這些都會在設(shè)計之初就被考慮進去。”至于現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最廣的玻璃外墻結(jié)構(gòu)，江歡成則表示不會對超高建筑產(chǎn)生威脅，因為墻體與玻璃之間可以留出縫隙，為層間結(jié)構(gòu)變形留出余地。

但是對于地震這種自然災(zāi)害，專家表示目前沒有固定的解決方式。“對于位于地震區(qū)的900米高的建筑，結(jié)構(gòu)抗震是建筑面臨的巨大挑戰(zhàn)。”錢稼茹說。江歡成也認為，地震中如何逃生是居住在超高層建筑中居民的最大難題，目前沒有更好的解決辦法，需要人們自備逃生設(shè)備。

對于人們擔心的另一項災(zāi)害——火災(zāi)，建筑師們似乎并不那么憂心。因為在世界各地都有各自的防火設(shè)計規(guī)范。我國的《高層建筑防火設(shè)計規(guī)范》中就規(guī)定，超過100米的公共建筑應(yīng)設(shè)立避難層(間)。“火災(zāi)時，很多人都因為吸入煙氣而致命。因此在層間建造避難層是非常必要的，提供給人們相對安全的環(huán)境等待救援。”江歡成說。