世界首座千米大楼即将诞生!沙特阿拉伯吉达大厦目前已经重启,预计2028年完工。届时,这座高楼将突破1000米的惊人高度,成为名副其实的世界第一高楼。
然而物体越高,风荷载就越大,那千米高楼该如何在大风中稳定?人类建筑高度的极限又在哪儿呢?
吉达塔
这座千米大楼原名为王国大厦,于2013年破土动工,最初计划是在2020年完工。然而事与愿违,2017年,王储穆罕默德·本·萨勒曼进行的反腐运动中,大楼的主承包商和资助这个项目的集团主席都受此影响被拘留。于是,大厦的建造就陷入了停滞。
本来这座大楼计划2020年再度开工,但疫情的爆发又让项目搁置了下来,一拖就拖到了现在,终于在今年11月份提上了日程。
吉达塔位于吉达经济城的中心,连接着麦加和麦地那。建筑底座为三角形,逐渐变细至尖顶。大楼一共252层,其中,底部三分之一为办公空间,中间是豪华酒店,顶部则是公寓。按照设计规格,大楼将需要约8万吨钢材,配备59部电梯,可以以每秒10米的速度快速运客。
虽说吉达塔的崛起预示着建筑领域即将跨入一个新时代,但很多人对这座大楼却并不看好。沙特风沙频繁,最大风力可达12级。吉达塔相当于两个半座帝国大厦那么高,千米大楼该怎么屹立在大风中而不倒呢?
摩天大楼不倒秘诀
通常来说,建筑越高,受到风的荷载就越大,因为周围没有过多的物体可以阻挡,就如同大风天被刮断的大树一样。
一方面,为了避免大楼在风中垮塌,吉达塔在外观设计上,特意采用了三角形逐渐延伸变尖顶的锥形设计,其流线型的表面能让风更加顺畅的流过,从而减少气流的分离和湍流现象,有效的降低风阻。
另一方面就要依赖镇楼神器——风阻尼器了。以我国的上海中心大厦为例,这座大楼的顶部安装了一个重达千吨的“慧眼”阻尼器。由配重物和吊索所构成,类似于一个巨型复摆。
当大楼在强风的作用下产生摆动时,千吨重的阻尼器就会在计算机的测算下,产生反向的运动来抵消大楼的摆动,从而降低风致峰值的加速度,让大楼在强风中安然无恙。
比如,今年9月16日,第13号台风“贝碧嘉”上海,中心风力达到了14级,成为了75年来登陆上海最强的台风。上海中心大厦的千吨“慧眼”阻尼器晃动摆幅超过了1米,最终成功守护了大楼的安全。
那么在阻尼器的助力下,人类建筑高度的极限能达到多少呢?
建筑极限高度
日本早稻田大学的小岛俊夫提出了一个疯狂的项目,设计了一个概念款万米高东京巴别塔,比珠穆朗玛峰还要高出一公里多!这座塔差不多有1969层楼高,相当于一个能容纳3000万人的超级城市。
这座巨塔从地面开始,就采用了独特的“吸盘式设计”,层层向上,像教堂的飞拱般聚拢直至塔顶。其中,一至三公里为办公和酒店区域,三至六公里则为行政、教育以及休闲设施,顶部为工业和实验研究。
你的第一反应,肯定会觉得这么高的建筑怎么站得住呢?别担心,它有一个非常牢固的基础,像珠穆朗玛峰一样,占地面积达到了4100平方公里,相当于两个东京那么大!
不过也别太期待,这个项目太庞大太昂贵了,造价得22万亿美元,相当于全世界GDP的四分之一了,而且即使有足够的人力和财力,建造它也需要150年的时间。所以,在有生之年,可能也看不到大楼突破一万米了。
【参考文献】
[1]James,W,Fortune,等.吉达塔的电梯设计[J].中国电梯, 2016.
[3]艾德里安-史密斯.从金茂大厦到吉达王国大厦:追寻亚洲超高层的本土性[C]//崛起中的亚洲:可持续性摩天大楼城市的时代:多学科背景下的高层建筑与可持续城市发展最新成果汇总——世界高层都市建筑学会第九届全球会议.0[2024-12-09].
[4]瞿伟廉,徐幼麟.压电材料智能摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振反应的半主动控制[J].地震工程与工程振动, 2000.