辉煌的摩天大楼常与火灾相伴
摩天大楼最早出现在19世纪末的美国芝加哥,随后在全美刮起狂潮。20世纪初,写出《时间机器》的英国科幻作家赫伯特·乔治·威尔斯在描述他的纽约之行时说:“我在一座摩天大楼面前惊讶地张开了嘴巴,心里充满羡慕——尤其是熨斗大厦突起的前端,在黄昏的微光中犁开百老汇大街与第五大道交会处的车水马龙。”
但到了21世纪,辉煌的摩天大楼,常与火灾、恐怖袭击等骇人词汇一道出现在新闻头条里。“9·11”当天双子塔的遇袭事件,给世人敲响警钟:超高层建筑就像橱窗里的易碎品,高耸的楼体结构天然承受不了很多危机。
摩天大楼在业内的别名叫“火灾放大器”。其内在结构有很多纵深状的竖井,如楼梯间、电梯井、管道井、排水道。一旦防火分隔没做好,这些起火后的竖井犹如烟囱,将无限加速火势的蔓延。有研究指出,火借风势,30秒内即可从第1层到达第33层。
与之对比的是,身在其中的人,力量十分薄弱。相关部门曾在高420米的上海金茂大厦做过一个试验:请一群身强力壮的消防队员从85层楼逃生。结果,最快跑出大厦的专业队员花了35分钟。在高层建筑逃生成功的概率,显然很低。
一个更显著的问题是,摩天大楼的高层着火,靠外部力量较难实现救援。世界各国的消防云梯车,所能达到的高度一般不超过100米。在这一高度的基础上,高压水龙头只能向高处喷射约10米。这意味着,一旦在几百米高的建筑中发生火灾,只能靠建筑内部的防火系统,或直升机有限的洒水量进行救援。
在现实中,从摩天大楼发生的多起火灾事故身上,各国专家得出了结论:楼自身的建筑材料,很可能加剧火势的蔓延。清华大学建筑学院秦佑国教授曾在接受采访时解释,摩天大楼由于楼层多、载重量高,建造材料因而大多采用较轻的钢,而非传统的混凝土。
但是,钢材不耐火烧——在600摄氏度下,它的强度和面条差不多。“世界上最典型的此类事故就是美国‘9·11’。事实上,世贸大楼不是撞塌的,而是烧塌的,因为高温导致钢结构变形,承受不了上面的重量,就塌下去了。”秦佑国表示。
近年发生的多起火灾,亦不断刷新相关专家对摩天大楼消防安全的认知。2016年,迪拜市中心63层的酒店发生火灾。位于迪拜的中东可持续发展中心的首席技术官托姆·博伦描述火灾场景时表示:“这就像一场野火,沿着建筑物的两侧向上蔓延。它非常难以控制,而且速度非常快,发生得非常快。”
在研究这场大火时,相关专家发现,用来连接外墙侧面的铝塑板包层,是导致火势迅速蔓延的“真凶”。与钢材相似,铝塑板包层与摩天大楼有适配的能力:其拥有较好的保温和防水功能,同时外表美观、安装简单且较廉价。
但这些包层依然为易燃物——当其在高楼外墙密集地分布时,仿佛一条导火线,加剧火势的朝上蔓延。
摩天大楼起火的原因有很多,有因为电线短路的,有因为人为抽烟的,还有一些大楼下面是商业广场,遍布很多饮食行业,里面有厨房。总之不管什么原因,一旦起火,对摩天大楼来说基本都是毁灭的问题。
摩天大楼的黏合剂不单有混凝土,还有沥青。沥青是石油蒸馏而得到的产物,因此它是可以燃烧的。这类物质不仅仅燃烧,还能产生有毒气体,霎时间充满大楼的各个角落,让人窒息。
更要命的是,大楼里面还有其他化学助燃剂。助燃剂本身是不会参与燃烧的,但是在高温下,助燃剂会分解出氧气等气体,帮助燃烧过程。甚至一些助燃剂会分解出氢气,加剧燃烧,还会引起爆炸。
摩天大楼火势蔓延迅速,一般一层楼着火,全部楼层都要遭殃,很多时候都不给人反应的时间。这是因为大楼在修建的时候,为了美观、便利还有通风,设计出了类似于烟囱的结构。日常生活中烟囱的作用可不单单是排烟那么简单,它还兼具着将氧气送入燃烧点的作用。
空气的流速同气压成反比,流动速度越快,压强就越小。烟囱内部的空气流速比外界的空气要快,因此烟囱内的气压比较小。这样在工作的时候,外部的空气会被“吸进”烟囱里,然后进入火炉,让里面的火焰更加旺盛,这就是烟囱效应。
高楼一般都有电梯,电梯井连通了整个大楼的各个楼层。大楼在设计的过程中偏向于通风设计,这样不至于让楼内的人全部窒息。这些装置平时是有益的作用,但在着火的时候就会变成“帮凶”。
大火产生的烟雾会顺着电梯井或者通风管排出大楼,充当了烟囱的角色,但是后果就是,会产生烟囱效应,帮助大火更猛烈地燃烧。在这样的加持下,火焰很快在楼层之间蔓延,接着就是整栋大楼起火。
所有摩天大楼都会沉入地下
除了内部的消防风险,城市中心林立的摩天大楼,远未达到如表面般的坚不可摧。对于城市建设者而言,承建通天高楼,意味着付出极高代价。
2010年落成的世界第一高楼哈利法塔,即对自然资源造成极大消耗和浪费。据媒体报道,哈利法塔的空调系统每天须用水1.5万升,这相当于20个游泳池的标准蓄水量,供水系统每天还得提供114万升淡水。而在用电的高峰期,该大楼全部的耗电量,类似于同时点亮50万个100瓦的灯泡。
更大的风险在于,在哈利法塔正式揭开面纱时,它已经由于楼体沉重,往地下陷入大约6厘米。出现下陷是摩天大楼的一大危险信号。位于旧金山的千禧塔因为下陷和楼体倾斜,在过去十年间与居民爆发的冲突持续发酵,酿成21世纪美国最大的建筑工程事故之一。
千禧塔位于旧金山繁荣的金融区。这个象征奢华生活的高层住宅建筑,从刚建成即暴露出不祥征兆。在大厦刚完成修建时,据披露,楼体已经下沉超过8英寸(约20厘米)。
人们入住几年后,相关迹象愈加显著。很多居民发现,家里的墙壁出现“像蜘蛛网一样的裂缝”,连号称“能正面迎接飓风”的玻璃外墙都开始破裂。类似现象的出现,均源于千禧塔不均匀的下沉,给建筑内部带来的极大压力。
2016年,千禧塔对外公开的文件显示,该摩天大楼已经下沉了16英寸(约40.6厘米),且向西北角倾斜了至少2英寸(约5.1厘米)。相关专家评估认为,千禧塔的下沉和倾斜现象正不断加速,每年仍会沉降约5厘米。
在哈利法塔正式揭开面纱时,它已经由于楼体沉重,往地下陷入大约6厘米。直到2020年,预计耗资1亿美元的协议达成,建设方意图通过塔下的基岩钻孔,并安装52个混凝土桩来加固地基。这一协议的进展,引发人们对千禧塔未来的猜想。
讽刺的是,2021年5月正式动工的千禧塔修复项目,在8月底因楼体再度沉降和倾斜,被叫停。项目工程负责人解释,暂停的理由是该团队需要时间评估,为何楼体会再度下陷。他表示,三个月升级工作开始以来,建筑物的地基又下沉了1英寸,倾斜度增加了5英寸。
所有摩天大楼在其生命过程中都会沉入地下,而这一运动是在设计期间计划的,但在2016年,很明显,这座建筑的下沉速度比预期的要快得多。
负责解决该问题的项目工程师将施工工作归咎于附近的工地。在工作时,工作人员挖了一个18米的洞,从地下抽出数百万升水。从土壤中清除这么多的水会产生一种称为“土壤压实”的效果,这会导致塔下的土壤开始以比预期快得多的速度压缩。
如何将一座197米高的建筑拉直?
纠正倾斜的计划是这样的。52个额外的桩——一种深入地下的基础——将被放置在建筑物的南北端下方,穿过人行道和建筑物的主要基础下方。
这些桩将延伸到原来的地基之外,到达下面的基岩层76米。这是一个称为“基础”的过程,它相当普遍。接下来的10年里用这些新桩来平衡建筑物50%的倾斜度,并在接下来的半个世纪里将其余部分平整。
然而,有人担心为改造而挖的洞会导致更多的土壤运动,后来透露,施工团队还在清除土壤和灌浆之间留出了一到四天的时间间隔,以减少土壤塌陷的风险。
在2022年1月的听证会上,概述了修复塔的新方案。原来修复中的52根新桩将被18根取代。这18根桩将深入地下,因为它们的数量会更少,对建筑物下方土壤的干扰也会更少。
这项新计划会进一步将修复成本从1亿美元增加到估计的5亿美元。
摩天大楼的高昂代价
在过去,由于摩天大楼一直被视为城市繁荣的征兆,甚至被赋予重塑城市形象的功能,世界各大经济体依然前赴后继在城市CBD进行高楼竞赛。
英国《卫报》形容,世界很多摩天大楼都陷入“虚荣高度”的怪圈,楼体的实用性很低。以哈利法塔为例,根据高层建筑和城市人居委员会的数据,哈利法塔高达828米,但其中近1/3(29%)是空置的。同样位于迪拜的阿拉伯塔酒店情况更差,整栋建筑有39%无法使用。英媒总结,迪拜有五座塔有着“虚荣高度”,在这五个塔中,平均有31%的空间被完全浪费了。
2020年的全球新冠大流行,开始真正加速众人重新审视摩天大楼繁荣背后的实际功用。疫情发生后,摩天大楼不止意味着空间浪费,巨大的办公空间和居住场所,都被人为抛弃。
房地产公司ValuStrat数据显示,在迪拜市中心,高楼的公寓价格大幅下滑。2020年,迪拜市中心公寓的价格最多同比下滑了18.4%——摩天大楼的空置率显著提升。
同样受影响的,还有由摩天大楼成列“堆积”而成的纽约曼哈顿。知名的摩天大楼——“云杉街8号”,曾经是西半球最高的住宅建筑,如今却成为摩天大楼热潮衰退的典型案例。
经历了2020年新冠动荡后,按照数据公司TreppLLC的统计,在这座约有900个单元的76层大厦中,近1/4空置。2021年年初,“云杉街8号”甚至推出了折扣广告——签下一年的租约,租客即可享受三个月的免费租金。
“云杉街8号”由明星建筑师弗兰克·盖里设计,其波浪形的金属外墙一度成为曼哈顿下城的地标建筑之一。但如今,待在其中的租户表示,这栋楼明显安静了许多,过去人潮熙攘的景象不再。连在万圣节和情人节等特殊节日准备的自助早餐,如今都被由塑料袋包装的糕点取代。
纽约曼哈顿的“挣扎”,反映出摩天大楼在美国人心中地位的变化。新冠疫情让居家办公成为很多公司的永久制度,同时革新了白领阶层和高端人士的住房需求——过去为了节约通勤时间,他们选择居住在市中心、体面的公寓高楼里;而今,人们倾向于住在郊区,或者前往更温暖、宜居、房价低廉的城市。这推动了摩天大楼的空置率进一步上升。
在中国,众多的企业纷纷从摩天大楼中逃离出去,而下一站的选择多是产业园区。重庆某知名网站的负责人表示:“摩天大楼的高租金是企业出逃的根源所在。”
除了高租金逼着企业纷纷逃离,职业模式的转变也是摩天大楼不再受青睐的原因之一。分析文章中提及:“中国年轻人的思想正在发生改变,他们并不追求稳定,零工、兼职甚至创业已经是他们生活的一部分。目前在中国兴起的联合办公就是对传统写字楼的挑战。”
“事实上,作为摩天大楼的运营者,应该洞察到目前市场的这种变化,否则,接下来的路会越走越难。”业内专家表示,需要将摩天大楼的城市意义更加多样化,而不是只作为办公写字楼租赁的单一形态出现和存在。
“摩天大楼诅咒”
摩天大楼一般集中在经济发达的都市圈,因为土地资源有限,经济活动频繁,所以出于经济和效率的考虑,摩天大楼能最大程度提高土地资源的利用效率,汇聚更多人力和资本等生产要素,进一步推动经济的发展。
从而,摩天大楼也就成了大都市经济发达的象征,同时也是一张城市名片。
我们观察世界各地经济发展和产业转移的路径,其实和摩天大楼出现的路径基本一致。比如,一战后全球经济中心从欧洲转移到北美,美国率先开启了摩天大楼的序幕,建造起了102层的帝国大厦,雄踞全球最高建筑榜首长达40年。
后来产业转移,亚洲开始崛起,吉隆坡双子塔,中国台湾的101大楼,争相打破世界高楼记录。再后来,中国加入WTO,承接产业转移,同时开启城镇化建设,摩天大楼更是如雨后春笋一般建造出来,中国目前最高的建筑是上海中心大厦,高度仅次于迪拜哈利法塔。既然摩天大楼象征着经济发达,又是城市形象名片,为什么还要叫停呢?
在经济学界,有一种说法叫摩天大楼诅咒。一句话概括就是:高楼建成之时就是经济衰退之时。这一理论被称为摩天大楼指数。
提出者是经济学家劳伦斯,他发现,世界最高大楼的开工建设与商业周期的剧烈波动高度相关,世界最高大楼的兴建通常都是经济衰退到来的前兆。
比如:1997年,吉隆坡双子塔完工,当年就发生了亚洲金融危机。台北101大厦1999年开工,2004年完工,期间就发生了互联网泡沫破裂。随后建设的迪拜哈利法塔2010年完工,期间也伴随着全球金融危机。
上个世纪,美国崇拜摩天大厦,以彰显其繁荣的经济和主导世界霸主的存在感。而现在的美国人自信力来自综合实力,比如科技、军事、经济、教育、民生、文化等各个方面。相比较过去的摩天大厦,人们更重视实用、宜居、美观等。
摩天大楼带来的城市天际线,的确很有现代城市美感,这也是来自世界各地游客和摄影师到纽约、芝加哥拍照的原因所在。
但超高层的建筑其实有许多负面影响,例如阻挡光线,影响视线,数量过多还会造成热岛效应等等。
发展到今天的美国,已经不需要用现代化的摩天大楼来彰显自己的经济实力,民众更关心的是生活质量。这也是为什么90年代的特朗普,想在纽约盖世界第一高楼,被迫取消的原因所在。
首先要明白,摩天大楼的出现,是基于快速增长的城市人口和经济活力。我国为什么会有这么多超高层建筑出现,主要因为农村人口拥入城市,造成土地资源紧张。而我国快速增长的经济,有能力支撑得起这样的摩天大楼出现。
这是中国城市化必经的一个阶段,但在快速增长后,我们也开始理性对待摩天大楼。比如超过500米的摩天大厦开始被叫停,超过250米的大楼被严格限制。
如同出于经济发展的需要,各大城市过去争相建设摩天大楼,现在,随着现实需求的减少和经济发展的转型,摩天大楼热将在全球大部分地区退潮。人们终于也有时间停下来思考:建筑不应只是城市的景观,它理应成为人们生活的一部分,给城市生活提供足够的幸福感。
(参考资料 以见科技,《修复旧金山倾斜的摩天大楼》;国际在线,《摩天大楼不断拔高与纷纷逃离的博弈》;大摩财经,《被“抛弃”的摩天大楼:一个黄金时代的终结》;伽斯看世界,《美国为什么不再像亚洲欧洲一些国家造起来很酷很高的建筑?》。)