沙特王國(guó)高樓效果圖
人類建造超高樓的歷史，可以追溯到1909年，美國(guó)紐約大都會(huì)人壽保險(xiǎn)大樓主體50層，樓高213.4米，成為人類歷史上第一座200米以上的大樓。之后，這個(gè)紀(jì)錄一次又一次被打破。數(shù)字也從200米攀升至千米。
2月27日，英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，沙特阿拉伯將建造一棟高達(dá)3000英尺（914米）的未來摩天大樓。這棟名為王國(guó)高樓的建筑將在吉達(dá)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(bào)道稱，研發(fā)者已經(jīng)證實(shí)高級(jí)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(guó)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(jì)花費(fèi)12.3億美元，它將比迪拜的哈利法塔高173米。
但是，對(duì)于超高建筑，總有人抱著質(zhì)疑的態(tài)度。就在2012年，我國(guó)湖南省長(zhǎng)沙市還計(jì)劃建造一座名叫“天空之城”的超高建筑，計(jì)劃高度為838米。可惜的是，就在宣布建造一個(gè)月之后，這座超高樓就因?yàn)闆]有完成相關(guān)法定的報(bào)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?yàn)檫@個(gè)原因，事實(shí)上，“天空之城”自醞釀階段就爭(zhēng)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(zhēng)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(diǎn)？
超高層建筑設(shè)計(jì)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(guó)賓夕法尼亞州的伯利恒市召開的國(guó)際高層建筑會(huì)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(dāng)樓層高度超過一定極限時(shí)，要解決的問題就比普通住宅多，首當(dāng)其沖的就是建筑材料。中國(guó)工程院院士、東方明珠塔總負(fù)責(zé)人江歡成在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)表示：“隨著建筑材料的不斷進(jìn)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(shí)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?yàn)殇摬谋旧韽?qiáng)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(dòng)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(jìn)一步解釋說，超高層建筑的高度和地基的寬度有恰當(dāng)?shù)谋壤螅挥羞_(dá)到一定面積，其單位面積的負(fù)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(duì)超高建筑考驗(yàn)的第一步。清華大學(xué)土木工程系教授錢稼茹在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，超高建筑，抗風(fēng)的難度極大，難點(diǎn)在于獲得符合實(shí)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(yùn)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(dá)到15米/秒，不難看出，風(fēng)速與高度成正比。因此當(dāng)超高建筑遭遇強(qiáng)風(fēng)，那么其如何化解？
對(duì)此，江歡成告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，高層側(cè)風(fēng)對(duì)于超高建筑確實(shí)是個(gè)難題，但是因?yàn)楝F(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(dòng)化解風(fēng)力。“住在超高層建筑中的住戶，并不會(huì)因?yàn)榇髽堑妮p微擺動(dòng)感到不舒服。因?yàn)樽屓烁杏X眩暈的不是擺動(dòng)幅度，而是擺動(dòng)速度的加速度。”江歡成說，“至于擺動(dòng)角度，這些都會(huì)在設(shè)計(jì)之初就被考慮進(jìn)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(huì)對(duì)超高建筑產(chǎn)生威脅，因?yàn)閴w與玻璃之間可以留出縫隙，為層間結(jié)構(gòu)變形留出余地。
