摩天大樓對城市環境的影響

上海師範大學建工學院

專業前沿系列講座結課論文

題目： 淺析摩天大樓對城市環境的影響

專 業 工程管理

年 級 2007

學 號

學生姓名

論文完成日期 2010年 12 月

摘要

摩天大樓這一名詞是伴隨著現代工業革命而開始的逐漸走入普羅大眾的視野的。第一次世界大戰之後，世界經濟重心從歐洲移轉至美國，至1929年經濟大恐慌是美國建築的繁榮期，摩天大樓也隨著美國經濟而快速發展。1931年102層的帝國大廈於紐約落成，此後長達40年的時間帝國大廈雄踞世界第一高樓的地位，帝國大廈成為摩天大樓甚至是紐約的象徵。當提到城市，反映在人們腦海中的第一個圖像應該就是摩肩接踵的大樓。作為世界上最大的發展中國家，我國現階段正在經歷著快速的工業化進程，城市化的腳步不斷加快。所以我們看到，從上海、北京這樣的大城市到中部的二三線城市，摩天大樓如雨後春筍般湧現出來。摩天大樓的出現，也帶來了另外一個問題，那就是城市環境問題。對於地質的危害，大量建築材料對於環境的污染，玻璃幕牆，以及徹夜不息的燈光對城市光環境的污染。隨著城市的擴大，城市土地的稀缺，建造更多的摩天大樓是城市發展不可避免的發展方向，但是如何使摩天大樓與城市更好的融合是值得我們思考和為之努力的問題。

正文

一、摩天大樓的產生與發展

摩天大樓的發展史可謂十分短暫，但其發展速度卻十分驚人。直到19世紀，超過六層樓的建築物仍相當罕見。人們不願爬太多的階梯，而水壓僅能提升約15米的高度。發達的鋼鐵技術，鋼筋混凝土與抽水幫浦讓建築極高的大樓成為可能，那些極高的建築物之中有些超過300米高。實際上摩天大樓的發展，主要的因素源於電梯的發明。

摩天大樓首次興起於19世紀末美國紐約市與芝加哥地價昂貴用地不足的區域。為了城市商業發展，增加更多營業面積興建摩天大樓。1871年10月8日美國芝加哥發生大火，災後重建時為了節約市中心用地，高層建築應運而生。城市的重建計劃廣泛地採用新的建築技術與新的建材，包含電梯的使用。隨之誕生的芝加哥學派探討了新技術在高層建築上的應用，也探討了高層建築的造型問題。威廉·勒巴隆·詹尼設計的的芝加哥家庭保險大樓被世界公認為第一幢摩天建築。這座十層樓的大樓建造於1884年-1885年，毀於1931年。　

1974年芝加哥西爾斯大樓竣工，取代紐約世界貿易中心雙塔世界最高大樓的地位，也讓世界第一的光榮重回芝加哥——這座被稱為摩天大樓發源地的城市。近年來，亞洲新興國家的經濟實力逐漸抬頭，超高摩天大樓的排行榜，也從原來的美洲獨霸，轉移到亞美爭鋒。1998年完工的吉隆坡雙峰塔將原來競逐世界第一高的美洲大陸，轉移到亞洲。已於2004年完工啟用的台北101，則是現今世界第二大的摩天大樓。迪拜塔則成為世界最高的摩天大樓。

二、上海的摩天大樓

說起上海的摩天大樓，人們不自覺的就會想到屹立在浦東陸家嘴的環球金融中心和金茂大廈。其實如果加上正在籌建，還未建成的上海中心，上海陸家嘴地標式的摩天大樓群「金三角」已經初見雛形。「金三角」代表了上海的新高度。

如同一條盤旋上升的巨龍，龍尾在頂部上翹。 「上海中心」所在的Z3-2地塊位於小陸家嘴核心區，被金茂大廈、環球金融中心、中銀大廈、東方明珠環抱其中。隨著這座580米的第一高樓預期於今年12月拔地而起，2014年竣工，「這裡將是陸家嘴乃至上海經濟發展的下一個引擎」。

一開始摩天大樓計劃是兩棟，後來覺得量上可能不夠增加到3棟，而且「兩個成對，三個才能成群」。隨著1999年420米的金茂大廈、今年492米的環球金融中心的建成，摩天大樓「金三角」計劃已經完成了2/3。不容忽視的一點是，超高層大廈的建造會加劇本已嚴重的上海地質沉降。據不完全統計，目前上海高層建築超過4000多幢，其中100米以上超高層建築就有1000多幢，上海每年正在以1.5厘米的速度下沉。尤其是在陸家嘴，地面年均下沉3厘米，而金茂大廈附近平均下沉達6.3厘米。

在這一背景下，2003年上海出台了《上海城市規劃管理條例》，規定上海城市規劃中要「雙增」——增加公共綠地，增加公共活動空間；「雙減」——減少建築容量，減少高層建築。將嚴格執行住宅樓容積率2.5以內、寫字樓容積率4.0以內的標準。這一規定被視作對超高層建築的限制令，或許「上海中心」將是10年內上海的最後一棟摩天大樓。

三、摩天大樓對環境的影響

1、通負荷重，維護費驚人

現代化城市發展經驗表明，一個城市要健康發展必須走多中心、分散聯合的道路，以疏散市中心地區過於稠密的人口。高樓林立，明顯地減少了人均綠地面積。摩天大樓群紛紛湧入市中心區，使得老城區人口更趨集中，令本已重負不堪的交通雪上加霜。對防火與防盜十分不利，停車也不方便，在人流高峰期，即使有足夠的電梯，出入室外仍感不便。

建築界有人士認為，高度超過300m的摩天大樓由於龐大的維護管理費，已經失去了節約用地的經濟意義。上海金茂大廈一天的維護費用是100萬元人民幣。從供水、供電、供熱到樓宇自控系統；從自動通風到自動控溫；從自動通訊系統到自動防火系統；從自動照明系統到自動監視系統；從安全保衛到衛生清潔等等，樣樣都得花錢。並且隨著時問的推移，特別是過了大樓建成後的5年黃金期，維護費用將會越來越高。

2、城區氣溫升高，形成「熱島效應」

無論是處於何種緯度的城市，都存在市區氣溫比郊區高的現象，「城市熱島」成為城市氣候中最典型的特徵。熱島形成的原因有很多，主要是一座座高樓拔地而起，建築物鱗次櫛比，加上街道縱橫，形成了特殊的下墊面，由於城市密集人口的生活和生產活動，消耗大量能源。又如上海市區，每年梅雨期間都有越來越頻繁的暴雨，這是由於城市的熱島效應和越來越多的摩天大樓造成的「雨島」效應。

3、天然採光不足，換氣效果差

密集的摩天大樓使建築物內的天然採光條件大幅度降低，只得藉助於人工照明。為了保證安全性，摩天大樓的窗多數採用密閉型，自然換氣幾乎不可能，只能進行人工換氣。同時摩天大樓使城市街區的日照面積減少，日照時間縮短，有的甚至會破壞周圍的景觀環境，人們就像生活在「深谷」之間。

4、橫向振幅較大，對擋風抗震要求高

建築物的立面要受到風荷載的作用。隨著高度的增高，風荷載增大，建築物的橫向振幅增大，如美國100層左右的摩天大樓上部的橫向振幅達1m左右。同時，摩天大樓對於地震荷載的抵抗力差，抗震設計標準要求高。迄今為止，幾乎所有摩天大樓都被用做辦公，很少有人選擇在強風下會輕微搖動的大樓作為住宅。5、引起「高樓峽谷風」和光污染現象

摩天大樓通常會給其周圍的街道和普通建築帶來風荷載的變化。由於建築物體形高大，風力又不能透過建築物，必然繞過建築物在它的周圍形成較強的氣流，因此摩天大樓使周圍的道路及低層建築物所受風荷載加大，形成所謂的「高樓峽谷風」。這種「高樓峽谷風」是摩天大樓的「峽谷」效應，使得某些街道上的風速特別大，以至影響到路人和行車的安全；一些高樓的部分表面因承受的風荷載過大，玻璃幕牆會出現「雪崩」一樣的損壞。

另外，摩天大樓的外部一般都整齊劃一，不講究錯落有致，加上大都採用反光玻璃或其他反光建材做外部裝飾，極易形成光污染。光污染是一種長期的視覺污染，會使人心情緊張、情緒煩躁。

6、存在各種事故隱患，危及生命安全

摩天大樓往往存在著各種事故隱患，而且樓層越高隱患越大。最突出的難題是防火安全，沒有一種升降機能達到摩天大樓的高度。2001年9月11日是美國歷史上最悲慘的日子，美國人引以驕傲的紐約雙子世貿大樓遭飛機撞毀，恐怖襲擊在短短几十分鐘就奪去近3000人的性命。慘痛的教訓告訴人們，在建造摩天大樓時必須充分考慮防災措施。那些號稱可以經得住地震的摩天大樓實際上在面臨強震時均有可能坍塌。

四、對未來摩天大樓的展望

摩天大樓的發展前途廣闊，在改變城市居民生活與工作條件方面具有突出的優點。與此同時，摩天大樓的實用性及其對城市環境的影響卻存在著一些消極的方面。我們要從各個方面進行規劃設計的經驗總結和科研工作，促進摩天大樓的健康發展。隨著建築科學水平日新月異的發展，我相信摩天大樓與城市環境和諧共處的情景就會在不久的將來。
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