6年后,距莫斯科市中心5英里远的一个半岛上,将会出现一座高度约457米的全球最大建筑——由著名英国设计师诺曼•福斯特爵士设计的“水晶岛”。此外,由福斯特设计的约612米高的摩天大楼“俄罗斯塔”也已经在建造之中。该项目预计2012年建成,有望成为欧洲第一高楼。
在全球最大的建筑场——中国,建筑的新高纪录也在不断被刷新。大连国际贸易中心325米,北京的国贸三期330米,上海金茂大厦421米,尚未竣工的上海环球金融中心492米,正在建设的广州新电视塔甚至超过了600米。
然而,美国“9•11”事件宣告了一种前所未有的、大规模恐怖袭击战术的出现。如今,这个世界的人们在许多地方都不得不考虑一个全新的危险因素——超高层建筑。
超高层建筑抗震要审查 根据规定,高于24米的建筑属于高层建筑,高于100米的建筑属于超高层建筑。“9•11”之后,关于超高层建筑的反对之声更烈,人们质疑超高层建筑的能量损耗及安全隐患,如抗震能力、防火及火灾求援设施、防爆能力等。
“如果你在大楼第63层工作,离地面200米,突然发生地震或者火灾,你该怎么办?”中国建筑科学研究院顾问、总工徐培福发出了这样的疑问。
在近期召开的一次高层建筑防震会议上,徐培福说,20世纪末以来,全球进入了第五个地震活跃期,日本、印度尼西亚、巴基斯坦等地区相继发生特大破坏性地震。中国是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一,2006年云南盐津5.1级地震、2007年云南宁洱6.4级地震、福建顺昌4.7级地震造成了严重的损失。云南丽江、新疆伽师和河北张北等地也陆续发生地震,特别是2007年7月河北文安的5.1级地震,北京等很多地方都有震感。
而与此同时,我国的高层建筑发展很快,呈现出以下几个特点:“建筑高度越来越高,各地竞相设计建造全国第一、亚洲第一,乃至世界第一的高度;建筑体型和结构形式日趋复杂;很多项目选用国外设计师的设计方案,但许多国外设计师来自非地震区,缺乏抗震设计经历;奥运会、世博会的大型公共建筑需要确保抗震安全。”徐培福称。
建设部工程质量安全监督与行业发展司副司长曾少华强调,必须高度重视并充分发挥超限高层抗震设防审查机制的重要作用。超限高层建筑工程抗震设防专项审查是国务院规定的行政许可制度。切实做好审查工作,有利于提高建筑结构的抗震安全性,有利于促进建筑结构抗震性能设计,以及建筑新材料、新技术、新工艺的推广应用,有利于推动抗震设计规范的发展,有利于超限高层抗震设计的深化。
技术问题迟早能解决 抗震(防爆)仅仅是解决超高层建筑安全问题的一个方面。徐培福指出,从技术角度而言,决定高层建筑安全性的有两个因素:抗炸(包含抗震)和抗火。如今,随着建筑高度的不断攀升,技术水平也在随之不断提升。
据了解,目前超高层建筑大多采用钢结构,在建设之初,抗震、消防都会被作为重要内容纳入设计,并必备解决方案。据一位不愿透露姓名的中国工程院院士对《科学时报》记者介绍,在超过100米的建筑中,一般要求建有停机坪,以方便利用直升机进行消防和救援,同时仍有新的消防技术不断取得进展。
2004年,俄罗斯推出救险系统——“拯救者”装备,专门供摩天大楼中的人们在紧急情况下安全、快速撤离。使用者不需要经过任何学习或训练,因为“拯救者”系统被存放在一个不大的背囊中,很容易安放在办公室或房间里。在必须紧急撤离高楼时,人们只要在背上背囊后打开窗户,用力拉一下背囊上的拉环,系统就开始自动充气,被救者会处在充气“羽毛球”的中心。着陆时,该系统也能确保逃生者的安全。
据清华大学一位教授介绍,在建设高楼时,可以采用不同类型的混凝土来提高楼房的抗震、防火能力。
要建造更高的楼房,意味着墙面承重加大,混凝土的强度必须提高,比如在混凝土中加入钢筋,或是用更好的钢管混凝土,即在钢管中注入混凝土。但是,一旦强度高了,也意味着混凝土中的洞隙距更密实,在发生火灾时,混凝土中的水分会在高温下形成蒸汽,紧密的洞隙距阻止蒸汽发散,就会把墙面崩裂。这就需要加入一些聚脂炳烯纤维,与混凝土混拌。当高温时,这种纤维融解,从而使蒸汽跑出来,不会产生崩裂。
改善脆性材料同样有办法。这位教授介绍说:“混凝土强度越大,就越脆,不利于抗震。可以在外面用固筋加密,或是在钢管中注入混凝土。这种钢管混凝土一般用于高层建筑的底层。现在世界上有些高层建筑用的是钢骨混凝土或全钢结构,外铺耐火层。”
他说:“出现什么问题,就会产生解决这个问题的技术,今天不能解决,明天也能解决。”
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