摩天大楼对城市环境的影响

上海师范大学建工学院

 

专业前沿系列讲座结课论文

 

 

                      题目：   浅析摩天大楼对城市环境的影响

          

                                  专    业    工程管理     

                                  年    级      2007       

                                  学    号                 

                                  学生姓名                  

                                 

 

 

 

 论文完成日期   2010年  12 月    

 

 

 

摘要

摩天大楼这一名词是伴随着现代工业革命而开始的逐渐走入普罗大众的视野的。第一次世界大战之后，世界经济重心从欧洲移转至美国，至1929年经济大恐慌是美国建筑的繁荣期，摩天大楼也随著美国经济而快速发展。1931年102层的帝国大厦于纽约落成，此后长达40年的时间帝国大厦雄踞世界第一高楼的地位，帝国大厦成为摩天大楼甚至是纽约的象征。当提到城市，反映在人们脑海中的第一个图像应该就是摩肩接踵的大楼。作为世界上最大的发展中国家，我国现阶段正在经历着快速的工业化进程，城市化的脚步不断加快。所以我们看到，从上海、北京这样的大城市到中部的二三线城市，摩天大楼如雨后春笋般涌现出来。摩天大楼的出现，也带来了另外一个问题，那就是城市环境问题。对于地质的危害，大量建筑材料对于环境的污染，玻璃幕墙，以及彻夜不息的灯光对城市光环境的污染。随着城市的扩大，城市土地的稀缺，建造更多的摩天大楼是城市发展不可避免的发展方向，但是如何使摩天大楼与城市更好的融合是值得我们思考和为之努力的问题。

 

正文

一、摩天大楼的产生与发展

摩天大楼的发展史可谓十分短暂，但其发展速度却十分惊人。直到19世纪，超过六层楼的建筑物仍相当罕见。人们不愿爬太多的阶梯，而水压仅能提升约15米的高度。发达的钢铁技术，钢筋混凝土与抽水帮浦让建筑极高的大楼成为可能，那些极高的建筑物之中有些超过300米高。实际上摩天大楼的发展，主要的因素源于电梯的发明。

摩天大楼首次兴起于19世纪末美国纽约市与芝加哥地价昂贵用地不足的区域。为了城市商业发展，增加更多营业面积兴建摩天大楼。1871年10月8日美国芝加哥发生大火，灾后重建时为了节约市中心用地，高层建筑应运而生。城市的重建计划广泛地采用新的建筑技术与新的建材，包含电梯的使用。随之诞生的芝加哥学派探讨了新技术在高层建筑上的应用，也探讨了高层建筑的造型问题。威廉·勒巴隆·詹尼设计的的芝加哥家庭保险大楼被世界公认为第一幢摩天建筑。这座十层楼的大楼建造于1884年-1885年，毁于1931年。　

1974年芝加哥西尔斯大楼竣工，取代纽约世界贸易中心双塔世界最高大楼的地位，也让世界第一的光荣重回芝加哥——这座被称为摩天大楼发源地的城市。近年来，亚洲新兴国家的经济实力逐渐抬头，超高摩天大楼的排行榜，也从原来的美洲独霸，转移到亚美争锋。1998年完工的吉隆坡双峰塔将原来竞逐世界第一高的美洲大陆，转移到亚洲。已于2004年完工启用的台北101，则是现今世界第二大的摩天大楼。迪拜塔则成为世界最高的摩天大楼。

 

二、上海的摩天大楼

 说起上海的摩天大楼，人们不自觉的就会想到屹立在浦东陆家嘴的环球金融中心和金茂大厦。其实如果加上正在筹建，还未建成的上海中心，上海陆家嘴地标式的摩天大楼群 “金三角”已经初见雏形。“金三角”代表了上海的新高度。

如同一条盘旋上升的巨龙，龙尾在顶部上翘。 “上海中心”所在的Z3-2地块位于小陆家嘴核心区，被金茂大厦、环球金融中心、中银大厦、东方明珠环抱其中。随着这座580米的第一高楼预期于今年12月拔地而起，2014年竣工，“这里将是陆家嘴乃至上海经济发展的下一个引擎”。

 一开始摩天大楼计划是两栋，后来觉得量上可能不够增加到3栋，而且“两个成对，三个才能成群”。随着1999年420米的金茂大厦、今年492米的环球金融中心的建成，摩天大楼“金三角”计划已经完成了2/3。不容忽视的一点是，超高层大厦的建造会加剧本已严重的上海地质沉降。据不完全统计，目前上海高层建筑超过4000多幢，其中100米以上超高层建筑就有1000多幢，上海每年正在以1.5厘米的速度下沉。尤其是在陆家嘴，地面年均下沉3厘米，而金茂大厦附近平均下沉达6.3厘米。

在这一背景下，2003年上海出台了《上海城市规划管理条例》，规定上海城市规划中要“双增”——增加公共绿地，增加公共活动空间；“双减”——减少建筑容量，减少高层建筑。将严格执行住宅楼容积率2.5以内、写字楼容积率4.0以内的标准。这一规定被视作对超高层建筑的限制令，或许“上海中心”将是10年内上海的最后一栋摩天大楼。

 

三、摩天大楼对环境的影响

1、通负荷重，维护费惊人

现代化城市发展经验表明，一个城市要健康发展必须走多中心、分散联合的道路，以疏散市中心地区过于稠密的人口。高楼林立，明显地减少了人均绿地面积。摩天大楼群纷纷涌入市中心区，使得老城区人口更趋集中，令本已重负不堪的交通雪上加霜。对防火与防盗十分不利，停车也不方便，在人流高峰期，即使有足够的电梯，出入室外仍感不便。

建筑界有人士认为，高度超过300m的摩天大楼由于庞大的维护管理费，已经失去了节约用地的经济意义。上海金茂大厦一天的维护费用是100万元人民币。从供水、供电、供热到楼宇自控系统；从自动通风到自动控温；从自动通讯系统到自动防火系统；从自动照明系统到自动监视系统；从安全保卫到卫生清洁等等，样样都得花钱。并且随着时问的推移，特别是过了大楼建成后的5年黄金期，维护费用将会越来越高。

2、城区气温升高，形成“热岛效应”

无论是处于何种纬度的城市，都存在市区气温比郊区高的现象，“城市热岛”成为城市气候中最典型的特征。热岛形成的原因有很多，主要是一座座高楼拔地而起，建筑物鳞次栉比，加上街道纵横，形成了特殊的下垫面，由于城市密集人口的生活和生产活动，消耗大量能源。又如上海市区，每年梅雨期间都有越来越频繁的暴雨，这是由于城市的热岛效应和越来越多的摩天大楼造成的“雨岛”效应。

3、天然采光不足，换气效果差

密集的摩天大楼使建筑物内的天然采光条件大幅度降低，只得借助于人工照明。为了保证安全性，摩天大楼的窗多数采用密闭型，自然换气几乎不可能，只能进行人工换气。同时摩天大楼使城市街区的日照面积减少，日照时间缩短，有的甚至会破坏周围的景观环境，人们就像生活在“深谷”之间。

4、横向振幅较大，对挡风抗震要求高

建筑物的立面要受到风荷载的作用。随着高度的增高，风荷载增大，建筑物的横向振幅增大，如美国100层左右的摩天大楼上部的横向振幅达1m左右。同时，摩天大楼对于地震荷载的抵抗力差，抗震设计标准要求高。迄今为止，几乎所有摩天大楼都被用做办公，很少有人选择在强风下会轻微摇动的大楼作为住宅。
5、引起“高楼峡谷风”和光污染现象

摩天大楼通常会给其周围的街道和普通建筑带来风荷载的变化。由于建筑物体形高大，风力又不能透过建筑物，必然绕过建筑物在它的周围形成较强的气流，因此摩天大楼使周围的道路及低层建筑物所受风荷载加大，形成所谓的“高楼峡谷风”。这种“高楼峡谷风”是摩天大楼的“峡谷”效应，使得某些街道上的风速特别大，以至影响到路人和行车的安全；一些高楼的部分表面因承受的风荷载过大，玻璃幕墙会出现“雪崩”一样的损坏。

另外，摩天大楼的外部一般都整齐划一，不讲究错落有致，加上大都采用反光玻璃或其他反光建材做外部装饰，极易形成光污染。光污染是一种长期的视觉污染，会使人心情紧张、情绪烦躁。

6、存在各种事故隐患，危及生命安全

摩天大楼往往存在着各种事故隐患，而且楼层越高隐患越大。最突出的难题是防火安全，没有一种升降机能达到摩天大楼的高度。2001年9月11日是美国历史上最悲惨的日子，美国人引以骄傲的纽约双子世贸大楼遭飞机撞毁，恐怖袭击在短短几十分钟就夺去近3000人的性命。惨痛的教训告诉人们，在建造摩天大楼时必须充分考虑防灾措施。那些号称可以经得住地震的摩天大楼实际上在面临强震时均有可能坍塌。

 

四、对未来摩天大楼的展望

摩天大楼的发展前途广阔，在改变城市居民生活与工作条件方面具有突出的优点。与此同时，摩天大楼的实用性及其对城市环境的影响却存在着一些消极的方面。我们要从各个方面进行规划设计的经验总结和科研工作，促进摩天大楼的健康发展。随着建筑科学水平日新月异的发展，我相信摩天大楼与城市环境和谐共处的情景就会在不久的将来。