迪拜 828 米高的哈利法塔是人类建筑高度的极限吗？ 人类可以建造超过1公里高的建筑物吗？
为了建造一座超高层摩天大楼，你需要解决哪些问题？
我今天要和你谈谈如何从高层建筑的地面上升起
这些建筑目前是世界上最高的 10 座建筑，在迪拜的哈利法塔位居榜首，该塔高 828 米，有 169 层，耗资 15 亿美元。
在哈利法塔建成之前，世界最高建筑的称号经常被打破，记录仅略高于前者。 哈利法塔建成时，比当时世界上最高的建筑台北101高60%，这一纪录至今仍未被打破。
那么，哈利法塔是人类建筑高度的极限吗？ 人类可以建造超过1公里高的建筑物吗？
并建造一座超高层摩天大楼，需要解决哪些问题？
今天就和大家聊聊成千上万的高层建筑是如何拔地而起的。
1956年，89岁的建筑大师弗兰克·劳埃德·赖特弗兰克·劳埃德·赖特（Frank Lloyd Wright）在芝加哥谢尔曼酒店（Sherman Hotel）提出了“世界上最高的摩天大楼”的提案。
赖特将其命名为“伊利诺伊州”和“伊利诺伊州一英里高的塔楼”。 顾名思义，这座高楼有一英里高，高 1609 米。
据说伊利诺伊州有 528 层，76 部电梯，计划容纳 130,000 人，包含 15,000 个停车位，总面积是五角大楼的三倍，是帝国大厦的七倍。
所以赖特在新闻发布会上把它拿出来了7.6米设计图纸吓坏了现场的人。
在他的设计中，“伊利诺伊州”就像一棵有四个树枝的大树。 该建筑**是一个深深嵌入地下的混凝土核心筒，从核心筒伸出四个钢悬臂，楼板竖立在上面。
这样的结构在当时看来无疑是一种幻想，所以当时很多人都认为赖特老了，糊涂了，当然“伊利诺伊”号最终并没有建成。
但在“伊利诺伊州”的结构中，有一件非常重要的事情它几乎承载了20世纪60年代以来所有超高层建筑设计的核心，深深嵌入地下的核心。
十九世纪末，工业用钢已经变得非常流行，所以建筑物开始大量使用钢材来减轻荷载，在节省石材的同时也减少了建筑物的荷载，这也使得楼层越来越高于是“摩天大楼”的概念开始出现。
世界上第一座摩天大楼诞生于芝加哥它高 10 层，高 42 米，是当年最高的建筑之一，也是第一座用钢建造的建筑，重量是相同体积的石头建筑的三分之一。
但是，钢结构建筑需要立体钢框架，因此钢结构会占用大量的内部空间，并且建筑物的空间利用率非常低。 当建筑物建得越来越高时，它被发现了钢结构建筑由于表面积大、密度低，更容易受到风的影响。
此时，SOM Architects 的建筑师法兹勒汗我想，如果把钢架建筑内部的钢梁网换成钢筋混凝土组成的外部承重结构，能不能提高建筑的抗风能力？ 此外，外剪力墙和致密的框架柱承受了大部分荷载，因此可以拆除空间内部的支撑柱，释放出更多的可用空间。
法兹勒将这种结构命名为圆柱体结构它最大的特点是建筑物内部有一个核心管一般设计为电梯井、楼梯、通风井等，周围有封闭空间。 这种结构对横向风荷载非常有效，用人类的话来说，非常抗风。
圆柱体结构发明后，几乎所有的超高层建筑都采用了这种结构，比如著名的纽约世界中心双子塔、上海环球金融中心等，包括同样由SOM公司设计的哈利法塔。
建筑师还围绕圆柱体结构创造了一系列新的结构体系，如束管结构、内管结构和管内管结构。
可以说，圆柱体结构造就了我们今天许多高层建筑的城市景观。
除了结构水平荷载外，还有一个需要解决的竖向荷载，即建筑物在重力作用下如何承受自身的重量。
随着楼层越来越高，每层楼的结构都必须能够承受上面的所有楼层，因此坚实的基础非常重要。
许多摩天大楼选择建在基岩上，即以基岩为基础，在基岩上铺设钢筋混凝土基础，这样可以保证整个建筑的稳定性。
但基岩并不是无处不在的，它可以分布在地下几米到几百米，所以土木工程兄弟不可能做几百米的地基，这不是从摩天大楼到井。 因此，还有另一种使用摩擦力的常用方法。
例如，迪拜的哈利法塔（Burj Khalifa）是脆弱的砂岩，因此不可能直接锚定在上面。 因此，建筑师使用了 192 根钢筋混凝土制成的柱子，并将它们打入地下 50 米。 利用砂岩和地桩之间的摩擦来稳定哈利法塔。
此外，高强度混凝土也是超高层建筑承重的重要工具。 混凝土一般分为C80-C14的15个强度等级，数字越高，抗压强度越高普通住宅楼的标线在C30和C50之间，而像哈利法塔这样的建筑，在127层以下使用所有C80混凝土，在127层以上使用C60，每平方米混凝土可以承受8,000吨压力，这几乎是1,185根金箍棒的重量。
还有一个问题不知道大家有没有注意到，超高层摩天大楼一般看起来很奇怪，很少有方形的。 事实上，这些建筑标志性外观的第一个要素是抗风性。
正如我们之前所说，楼层越高，侧向风荷载越大，在超高层建筑上，风会引起一种叫做“涡流脱落”的特殊现象。
高层建筑不是完全刚性的，它们本身具有固定的振动频率。 当风吹过建筑物时，会产生涡流并从建筑物的后部脱落，同时产生压差，涡流会交替产生低压区，将建筑物吸过来，以此类推，高层建筑会来回晃动。 当建筑物本身的固定频率与涡流脱落的频率相匹配时，会产生剧烈的摇摆强度。
人体对加速度特别敏感，所以人第一时间会感觉到建筑物的晃动，导致恶心、头晕等类似晕车的效果。
为了解决这个问题，它不能仅仅依靠结构来抵抗，在造型设计上也需要一些独创性。
例如，如果你设计了一座圆角的摩天大楼，你应该经常看到一些圆角的建筑物，比如这个、这个和这个。
或者在边缘使用小切口来达到类似的效果，例如台北101，建筑师将原始设计的方角改为锯齿形角，所以仅在风洞测试中，晃动就减少了 25%。
还有另一种方法直接在建筑物的顶部打一个洞，让风穿过最强的地方。 最典型的是上海环球金融中心和沙特阿拉伯王国中心，它们都是这样做的。
此外，还有：一些螺旋形的建筑，如瑞典的上海中心大厦、广州塔、马尔默螺旋中心它们通过螺旋向上吹风来改变风向。 其原理与以前的汽车天线相似。
除了这些造型设计之外，还有一个在建筑物中添加外围设备的方法是调整质量阻尼器，也称为调谐质量阻尼器它通常安装在300米以上的建筑物上。
当建筑物摇晃时，悬挂在建筑物中的重量会通过摆动传递到下面的阻尼杆上，然后抵消风的影响，有些建筑物会使用几吨的防溅水箱，水来回摇晃来抵消建筑物的摇晃，广州塔就是这样做的， 建筑师在“小腰”处安装了两个容量为540吨的铁制消防水箱，水箱通常用作阻尼器，在发生火灾时还可以喷洒灭火器。
然后是钟摆形状，台北 101 的热门景点是它的风阻尼器，他们甚至为它制作了吉祥物。 （C位，这其实叫红金宝物......
上海中心大厦125层拥有世界上最重的风门，重达1000吨，而这种风阻尼的单边摆动极限为1米，2019年台风“利奇马”登陆上海时单边摆动超过50厘米，瞬时峰值70厘米，是上海中心大厦开馆以来最大的一次。
所以我们现在可以回答开头的问题了，如果看现有的技术和材料，完全有可能设计和建造一幢多公里的超高层建筑。
那么，为什么还没有一公里高的建筑呢？
原因很简单，买地盖房太贵了，大家都不再热衷于建造高层建筑。
在一线城市，摩天大楼的空置率并不低。根据戴德梁行的数据，2023年上半年，北京、上海、广州和深圳的甲级写字楼空置率分别为。 5%。在一些二线城市，写字楼空置率甚至高达40%。 而今年美国摩天大楼空置率也接近19%，比疫情期间高出5%。
此外，超高层建筑的维护成本相当高。2001年，上海金毛大厦造价为每平方米2万元，日常管理维修费100多万。 仅此维护成本就超过了节省土地的经济价值。
除此之外，还有一个关于摩天大楼的非常有名的经济概念摩天大楼指数，也被称为“劳伦斯诅咒”。
这个概念最早是由德意志银行**的分析师安德鲁·劳伦斯（Andrew Lawrence）于1999年提出的。 他认为，经济衰退或萧条通常发生在世界上最高的摩天大楼建造前后。
因为当这些大型项目启动时，这意味着政策宽松，市场对经济的心态过于乐观。 随着大楼接近完工，过度投资和投机造成的泡沫即将危及经济，并将变成紧缩的政策反应。 因此，在某种程度上，摩天大楼反映了社会的经济周期。
在19世纪摩天大楼兴起之后，“劳伦斯诅咒”至少生效了十次。 在过去的二十年里，这种情况已经发生了三次。 1997年，吉隆坡的双子塔竣工，取代西尔斯大厦成为最高的建筑，高452米，同年亚洲金融危机爆发。 台北101建于1999年，2004年竣工，正好赶上互联网泡沫。 哈利法塔于2009年底落成，正好赶上次贷危机引发的全球金融动荡。
当然，摩天大楼指数的实现似乎大多是事后诸葛亮，有点坐对了，当然也挡不住大家对超高层建筑的热情。 尤其是二三线城市，更容易陷入摩天大楼的狂热，这些城市会盲目建造高层建筑，以显示自己的经济实力。
因此，2022年7月，国家颁布了《新型城镇化“十四五”规划》，明确规定不允许新建500米以上的建筑，对250米以上的新建建筑要严格限制。
这是自2020年以来，该国第四次提及“限高”政策，也算是给我国的摩天大楼热降温了。
有人说摩天大楼是现代人对生育崇拜的图腾，确实有一定的道理，当摩天大楼成为权力和财富的象征，盲目攀爬高处，除了炫耀之外，建筑本身并没有更大的意义。
在当今的后工业社会中，建造摩天大楼几乎不会直接影响生活质量，甚至可能适得其反。 在发生不可预见的情况时，建筑物越大，安全性越低，控制建筑物的大小是减少意外损失的重要途径。 例如，“9·11”事件让人们重新发现了摩天大楼的安全性。
为了人类社会的健康发展，建筑不是越高越好，它存在的意义是让人类生活更美好，而人性化设计是建筑需要考虑的首要标准。
那么，在当今的城市中，有多少建筑是真正为人建造的呢？