高层建筑结构概述.ppt

高层建筑结构设计 一 本课程讲授的主要内容 高层建筑的一般知识高层建筑结构的选型与布置高层建筑结构的荷载与地震作用高层建筑结构设计计算的一般原则高层框架结构的设计方法高层剪力墙结构的设计方法高层框架 剪力墙结构的设计方法高层筒体结构的设计方法 二 本课程的学习重点 以现行钢筋混凝土高层建筑结构设计规范 规程为重点 介绍高层钢筋混凝土结构的设计原理与方法能够进行高层钢筋混凝土结构 特别是高层框架结构 高层剪力墙结构和高层框架 剪力墙结构的设计 三 本课程的学习方式 讲课与自学相结合讲课与作业相结合 四 主要参考文献 1 建筑结构荷载规范2 高层建筑混凝土结构技术规程3 建筑抗震设计规范 4 混凝土结构设计规范5 现行地基与桩基设计规范6 包世华 方鄂华编 高层建筑结构设计7 沈蒲生 高层建筑结构设计8 霍达 高层建筑结构设计9 与建筑结构有关的各种杂志 第一章高层建筑结构概述 高层建筑以其恢弘的气势 特殊的视觉效果 成为了其所在城市 地区甚至所在国家的标志性建筑 高层建筑是工程技术的纪念碑 是材料工程 电器工程 系统工程和城市集约化发展的必然产物 迪拜 哈利法塔 BurjKhalifa 高度828米 162层 总投资15亿美元 是韩国三星公司负责营造 2004 09 21开工2010 01 04建成 目前世界第一高楼 结构形式 组合结构 组合结构 同一截面或各杆件由两种或两种以上材料制作的结构 1 钢与混凝土组合结构 2 组合砌体结构 电梯 速度最高达17 4m s 63公里 小时 世界速度最快且运行距离最长的电梯 麦加皇家钟塔饭店 建筑高度601米 共95层 世界最高的饭店 世界最高的钟塔 世界最大钟面 世界最大的楼板面积 目前世界第二高楼 AbrajAl BaitTowers 2004开工2012建成 皇家钟塔是 大本钟 的5倍大 直径40m 在25公里外也能看见 台北国际金融中心 天线顶高度509m 屋顶449 2m 101层 地下5层 建筑总投资18亿美元 Taipei 101 1999 07开工2003 10建成 结构形式 钢筋混凝土结构 新式的巨型结构 巨型结构 结构用巨柱 巨梁和巨型支撑等巨型杆件组成空间桁架 相邻立面的支撑交汇在角柱 形成巨型空间桁架结构 台湾位于地震带上 在台北盆地的范围内 又有三条小断层 为了兴建台北101 这个建筑的设计必定要能防止强震的破坏 且台湾每年夏天都会受到太平洋上形成的台风影响 防震和防风是台北101两大建筑所需克服的问题 防震措施方面 台北101采用新式的 巨型结构 在大楼的四个外侧分别各有两支巨柱 共八支巨柱 每支截面长3m 宽2 4m 自地下5楼贯通至地上90楼 柱内灌入高密度混凝土 外以钢板包覆 防风方面 为了因应高空强风及台风吹拂造成的摇晃 大楼内设置了 调谐质块阻尼器 是在88至92楼挂置一个重达660公吨的巨大钢球 利用摆动来减缓建筑物的晃动幅度 据台北101告示牌所言 这也是全世界唯一开放游客观赏的巨型阻尼器 更是目前全球最大之阻尼器 世界第一座防震阻尼器外露於整体设计的大楼 重达660吨 在85 86 与88楼用餐可以看到这个带有装饰且外型像大圆球的阻尼器 其直径5 5米也是世界第一 为了因应高空强风及台风吹拂造成的摇晃 大楼内设置了 调谐质块阻尼器 tunedmassdamper 又称 调质阻尼器 是在88至92楼挂置一个重达660公吨的巨大钢球 利用摆动来减缓建筑物的晃动幅度 上海环球金融中心 天线顶高度494 4m 屋顶487 4m 101层 2008年建成 电梯91部 建筑总投资 81 7亿元 ShanghaiWorldFinancialCenter 结构形式 钢筋混凝土结构 钢结构 大楼在90楼 约395米 设置了两台风阻尼器 各重150公吨 使用感应器测出建筑物遇风的摇晃程度 及通过电脑计算以控制阻尼器移动的方向 减少大楼由于强风而引起的摇晃 而预计这两台阻尼器也将成为世界最高的自动控制阻尼器 如果强风从北面刮来 配重物就好比一个巨大的 钟摆 摆向北面 使风阻尼器会产生一种与风向相反的 力量 从而 消化 建筑物的摇晃程度 并抵消强风对建筑物的影响 每幢建筑物都有一个固定的自振频率 风阻尼器通过缓解振动 可防止建筑物出现共振现象 同时地震时 振动的冲击波会对大楼顶部形成很大的冲击力 有了风阻尼器后大楼就可以 吸收 掉地震影响 目前国内已经注意到风阻尼器在建筑中的作用 今后的超高层建筑 都应该安装风阻尼器 现代集团副总工程师高承勇说 高层建筑要承受侧向的风力 这一点是毋庸置疑的 但对建筑物影响多大 一般说 在正常的风压状态下 距地面高度为10米处 如风速为5米 秒 那么在90米的高空 风速可达到15米 秒 若高达300 400米 风力将更加强大 即风速达到30米 秒以上时 摩天大楼会产生晃动 环球贸易广场 屋顶高度484m 118层 2010年建成 电梯83部 建筑总投资额约200亿元 InternationalCommerceCentre 结构形式 混凝土核心筒 钢结构 吉隆坡石油双塔 PetronasTowers KualaLumpurMalaysia 天线顶高度452m 屋顶378 6m 88层钢 砼结构 1998年建成 位于马来西亚首都吉隆坡 结构形式 高轧制钢梁支托的金属板 钢筋混凝土 42层空中廊桥 SkyBridge 攀顶事件 蜘蛛人 法国男子阿兰 罗贝尔在马来西亚首都吉隆坡徒手攀上最高楼楼顶 44岁的罗贝尔在个人网站上夸耀说 迄今他在全世界已攀爬过包括纽约帝国大厦在内的70多座摩天大楼 南京紫峰大厦 天线顶高度450m 屋顶381m 89层 地下3层 2010年建成 总投资40亿 GreenlandSquareZifengTower 结构形式 钢框架一钢混凝土核心筒结构 西尔斯大厦 天线顶高527 3m 屋顶高443m 1974年建成 SearsTower Chicago 西尔斯大楼 SearsTower 冠名权到2009年7月16日截止 之后更名为 威利斯大厦 WillisTower 结构形式 钢框架构成的成束筒结构体系 既可减小风压 又取得外部造型的变化效果 京基100 建筑高度441 8m 100层 地下3层 总投资50亿 深圳市目前最高建筑 2011年建成 KingKey100 结构形式 钢筋混凝土结构 新式的巨型结构 为了控制楼体在风中的摆幅 设计者还在大楼91层设计安放了两个主动阻尼器 可抵御百年一遇的台风 根据观测 在台风之下 高楼会摆动起来 严重时里面的人像在坐船 地王大厦顶楼监测的结果显示 台风下顶楼摆动的位差达到1米 但在规范之内 大楼内的人会感觉不舒服 因此研究人员根据此研究减震措施 主动控制技术 可以减少这种摆动 缓解楼内人的不舒适感 这种技术在日本使用得最多 可以抗台风之外 还可以用于抗地震 目前 深圳的高楼中 京基100是第一个采用该技术的高楼 该系统造价超过千万元 工作原理是 当大楼在风中摆向某一方时 阻尼器会在电脑和电机的控制下朝反方向运行 从而减缓大楼的摆幅 类似于平衡天平的砝码 在深圳这样多台风地区 京基塔楼的设计抗风压能力不仅达到了深圳地标标准的7级抗震 而且还按抵御百年一遇台风的标准来自我要求 抵御12级台风不是问题 摩天大楼的抗风压问题非常复杂 它在风中既不能不晃 否则容易折断 也不能摆动幅度过大 既要考虑到结构所能承受的最大摆动力度 更要考虑人在大楼里生活的舒适度 金茂大厦 高度420 5m 88层 1998年建成 总造价5 4亿美元 JinMaoTower Shanghai 结构形式 钢筋混凝土结构 采用超高层建筑史上首次运用的最新结构技术 整幢大楼垂直偏差仅2厘米 楼顶部的晃动连半米都不到 这是世界高楼中最出色的 还可以保证12级大风不倒 同时能抗7级地震 WorldTradeCenter110floors 417mNewYork 1973 2001 结构形式 钢筋混凝土玻璃对称结构 有报导分析 认为大楼的倒塌并不是因为飞机的直接冲撞 而是飞机内满载的航空煤油倾泻进入大楼引起的大火所释放出的巨大热量 软化了支撑大楼的钢筋骨架 最终导致世贸中心大楼在自身重力的作用下坍塌 但是 也有一批建筑学家认为仅凭大火并无法令大楼倒塌 有关摩天大楼结构设计的调查依然在进行中 香港国际金融中心 2003年建成 高415m 地上88层 TwoInternationalFinanceCentre HongKong 结构形式 钢筋混凝土结构 纽约帝国大厦 1931年建成 高381m 102层 安装的天线使它的高度上升至443 5米 EmpireStateBuilding NewYork 结构形式 钢筋混凝土结构 世界七大工程奇迹之一 世界七大工程奇迹 简称世界工程奇迹 是指近代至现代七项最大型的工程 由美国土木工程师学会选出 分别是巴拿马的巴拿马运河 荷兰的北海保护工程 美国的帝国大厦和金门大桥 加拿大的加拿大国家电视塔 巴西的伊泰普大坝 以及英国及法国的英法海底隧道 约翰汉考克中心 高度344m 天线顶高457m 100层 钢结构 1970年建成 位于芝加哥 总建筑面积260 126平方米 电梯50部 总造价0 95亿美元 JohnHancockCenter Chicago 王国中心大厦位于沙特阿拉伯的首都利雅得 高度302m 地上41层 地下2层 钢 砼结构 2002年建成 总建筑面积185 000平方米 电梯22部 KingdomCentre Riyadh SaudiArabia 高层建筑和都市住宅委员会CTBUH CouncilonTallBuildingsandUrbanHabitat 规定 高层建筑 至少建筑的一半高度由楼层构成 高层建筑高度 CTBUH在1997年7月10日宣布了四种高楼评定标准 a 结构体或建筑顶部高度b 最高使用楼层高度c 屋顶高度d 天线高度 1 建筑结构高度高程测量范围从建筑主要入口人行道至建筑结构顶部 包括尖塔 但不包括天线 标志或旗杆 这是应用最为广泛的标准 也是用来确定世界100高摩天大楼的标准 2 最高使用楼层高度高程测量范围从建筑主要入口人行道至最高使用楼层 不包括维修区 避难层等 3 建筑顶层顶板高度高程测量范围从建筑主要入口人行道至建筑顶层顶板最高点 但不包括尖塔或天线 4 建筑总高度高程测量范围从建筑主要入口人行道至建筑物最高点 包括各种材质或功能的建筑物最高点 包括天线 旗杆和标志等 广州塔 塔身主体450米 塔顶观光平台最高处454米 天线桅杆150米 总高度600米 广州塔方案 椭圆形的渐变网格结构 其造型 空间和结构由两个向上旋转的椭圆形钢外壳变化生成 一个在基础平面 一个在假想的450米高的平面上 两个椭圆彼此扭转135度 两个椭圆扭转在腰部收缩变细 格子式结构底部比较疏松 向上到腰部则比较密集 腰部收紧固定了 像编织的绳索 呈现 纤纤细腰 再向上格子式结构放开 由逐渐变细的管状结构柱支撑 台北101大楼是用一个大铁块平衡 光那个铁块的造价就要400万美金 美国北达科塔州 StateofNorthDakota KVLY电视塔 KVLY TVmast 高度628 8m 1963年建成 该塔完成一段时间后 联邦航空管理局以塔的高度 628 8米 作为日后人造建构物高度的限制 所以 在美国境内的建筑物高度一般不超过628 8米 加拿大国家电视塔又名为多伦多电视塔 作为当今世界第二高的通讯塔 其建于1976年 塔内拥有将近一千七百多级的金属阶梯 高度553 3m CanadaNationalTower 世界高楼榜 主要内容 直观特点受力特点侧移的控制轴向变形 1 1高层建筑的特点 高层建筑具有标志性 多功能综合性 节约土地和市政建设投资 设备利用率高 社会效益好等优点 高层建筑体型庞大 容纳大量人员 有着局部交通压力大 垃圾多 能耗集中 噪音 热辐射等缺点 另外高层建筑的防火 疏散等难度也较大 1 直观的特点 香港九龙寨城 1993年拆除 中国政府力求英国在移交香港前必须办妥的几件大事之一 便是整治九龙寨城 80年代末 港英政府曾几次试图治理 但皆因情况太差及黑帮势力根深蒂固 而无果而终 1993年 港英政府忍无可忍 在出动近5000警力 扣押近万人的情况下 历时一年 终将九龙寨城夷为平地 2 受力特点 水平荷载成为主要因素 随结构高度增加 在水平力作用下 侧向位移增加最快 其次是弯矩 轴力 可见 在高层建筑设计中 水平荷载 作用 是主要荷载 结构高度和抵抗侧移是设计的主要矛盾 用于承担重力荷载的结构材料用量 与房屋成线性比例增加 其中用于楼盖结构的材料用量大体是定值 几乎与结构层数无关 用于墙 柱等竖向承重构件的材料用量 则随房屋的层数比例增长 用于抵抗侧力的结构材料数量 则按房屋层数二次方的关系曲线急剧增长 实践证明 选定的抗侧力体系是否经济有效 对于结构材料的用量影响很大 综合各方面条件经过精心设计所确定的最优抗侧力体系 使结构材料用量得以大幅度下降 高层建筑不仅需要较大的承载能力 更需要较大的刚度 使结构的侧向变形限制在一定范围内 这是因为 过大的侧向变形会使人不舒服 影响使用 这主要是对风荷载而言 至于偶尔发生地震时 人的舒适感是次要的 过大的侧向变形会使填充墙或建筑装修开裂或损坏 也会使电梯轨道变形 影响使用 过大的侧向变形会使主体结构出现裂缝 甚至损坏 限制侧向变形也就是限制结构裂缝宽度及破坏程度 过大的侧向变形会使结构产生附加内力 P 效应 甚至会引起倒塌 3 侧移的控制 P Delta效应 效果又叫重力二阶效应分析 是指构筑物同时受到水平力和轴力作用时 水平力作用下产生的位移和轴力组合产生附加弯矩的效果 对于细长的结构影响很大 4 轴向变形不容忽视 对连续梁弯矩的影响 未考虑柱的压缩变形考虑各柱差异压缩后的变形 造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小 跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大 还会对预制构件的下料长度产生影响 要求根据轴向变形计算值 对下料长度进行调整 另外对构件剪力和侧移产生影响 与考虑构件竖向变形比较 会得出偏于不安垒的结果 对构件剪力和侧移的影响 主要内容 其他国家我国规定 1 2高层建筑的界定 究竟多高的建筑算作高层建筑 世界各国的划分标准并不完全一致 1 美国 24 6m以上 7层以上的建筑称为高层建筑 2 英国 24 3m以上的建筑定为高层建筑 法国 超过50m的住宅或28m以上的其它建筑为高层建筑 4 德国 建筑高度超过22m为高层建筑 5 比利时 25m以上的建筑为高层建筑 日本 8层以上或者超过31m建筑为高层建筑 超过30层的旅馆 办公楼和20层以上的住宅建筑为超高层建筑 7 前苏联 9层及9层以上的建筑为高层建筑 除日本以外 其他各国均把100m以上的建筑定为超高层建筑 1972年的国际高层建筑会议 给出了如下标准 得到了大多数国家的赞同 多层建筑 8层 超高层建筑 40层高度 100m 第一类9 16层高度 50m 高层建筑第二类17 25层高度 75m第三类25 40层高度 100m 8 国际标准 我国 民用建筑设计通则 GB50352 2005 3 1 2民用建筑按地上层数或高度分类划分应符合下列规定 住宅建筑按层数分类 一至三层为低层住宅 四至六层为多层住宅 七至九层为中高层住宅 十及十层以上为高层住宅 我国 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3 2010 第2 1 1条 10层及10层以上或房屋高度超过28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他民用建筑 划为高层民用建筑 9 我国关于高层建筑的规定 除住宅之外的民用建筑 高度不大于24m者为单层和多层建筑 大于24m者为高层建筑 不包括建筑高度大于24m的单层公共建筑 建筑高度大于1OOm的民用建筑为超高层建筑 我国 高层民用建筑设计防火规范 GB50045 1995 和 高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ99 1998 规定10层及10层以上的居住建筑和24m以上的其他民用建筑为高层建筑 9 我国关于高层建筑的规定 古代近代现代 1 3高层建筑的发展历史 高层建筑的发展历史大致可分为以下三个阶段 古代史 1640年以前 近代史 1640 1885 现代史 1885以后 一 古代高层建筑史 1640年以前 在人类历史的早期 人们为了表示对神灵 集权或祖先的崇拜 建造了许多体型庞大的土木工程 所以早期的高层建筑 往往是寺庙或陵墓类建筑 一般不是人类居住或生活使用建筑 如 埃及的胡夫大金字塔 意大利比萨斜塔 河南省登封嵩山嵩岳寺塔 河北省定县料敌塔 山西省应县佛宫寺释迦塔等 埃及的胡夫大金字塔 BC2686 2181年 高146 5m 边长232m 230万块巨石砌成 意大利比萨斜塔 AD1174 1350年 8层 塔高54 5m 河南省登封嵩山嵩岳寺塔 是中国现存最早的砖塔 为砖筑密檐式 建于北魏正光四年 523 塔外壁直径约10 4米左右 十七层 总高约40米 中国现存最早的佛塔 该塔至今已有1500年历史 历经多次地震 风雨侵袭仍不倾不斜 巍然矗立 河北省定县料敌塔 建于北宋咸平四年 1011 又称定县开元寺塔 塔砖砌楼阁式 八角十一层 内部双层套筒 梯级设于塔心 高达84米 中国现存最高佛塔 山西省应县佛宫寺释迦塔 是现存唯一一座木结构楼阁式塔 又称应县木塔 建于辽清宁二年 1056 塔平面八角 外观五层 结构实际上是九层 全塔高67 31米 应县木塔与巴黎埃菲尔铁塔和比萨斜塔并称为世界三大奇塔 建塔至今已950余年 经历了无数次暴风骤雨和7次大地震的袭击与考验 战乱之年曾被200余发炮弹击中 但古塔整体结构未受到重创 至今仍屹然挺立 安然无恙 榫卯是极为精巧的发明 这种构件连接方式 使得中国传统的木结构成为超越了当代建筑排架 框架或者刚架的特殊柔性结构体 不但可以承受较大的荷载 而且允许产生一定的变形 在地震荷载下通过变形吸收一定的地震能量 减小结构的地震响应 古代高层建筑多为砖石材料建造 墙体 或柱子 承重 由于材料强度低 制约了建筑的高度和跨度 开间 进深 的大小 因而使建筑的使用功能受到了限制 但是 许多高层建筑历经多次地震和自然界的风雨侵蚀 至今仍基本保存完好 这反应了当时建筑设计和施工工艺的高超和结构的合理性 为高层建筑的进一步发展奠定了很好的基础 二 近代高层建筑史 1640 1885 1640年以后 随着资产阶级革命的胜利 生产力得到了极大的发展 1782年 詹姆士 瓦特发明了蒸气机 带来了工业革命 铸铁构件 1786年 巴黎法兰西剧院 首次采用了铸铁屋顶 新材料 新技术 新的结构形式在建筑方面不断得到应用 工字形断面构件 1801年 在英国曼彻斯特建造的萨尔福特棉纺厂 锻铁梁 1840年 这种材料容许建造更高 跨度更大的建筑 升降机 1845年 威廉 汤姆逊研制出液压驱动的升降机 钢筋混凝土建筑 1850年 巴黎圣日内维夫图书馆的拱顶 电梯 1853年 美国纽约的工程师 奥蒂斯 ElishaGravesOtis 发明了安全电梯 这一时期 真正的高层建筑不多 且没有保存下来 但是 正是这期间在材料 工艺 设备等方面的发展 为现代高层建筑的诞生和发展奠定了基础 三 现代高层建筑史 1885 现在 1885年 在美国芝加哥市 建成了12层 55m高的家庭保险大楼 该幢建筑被称为第一座现代意义的高层建筑 因此 人们把芝加哥称为现代高层建筑的发源地 HomeInsuranceBuilding 现代高层建筑的标志 房屋的支撑结构和维护结构分离 不再用墙体承重 尤其是第一次世界大战 1914 1918 使美国经济空前繁荣 世界经济中心从欧洲转移到美国 高层建筑如雨后春笋般在美国各大城市矗立起来 高层设计理论进一步完善 剪力墙结构开始应用 技术水平已经不是限制高层建筑发展的因素 1908年 47层 187m的SingerBuilding纽约建成 1930年 77层的ChryslerBuilding建成 高度突破300m 达到了319m 1931年 102层381m的纽约帝国大厦EmpireStateBuilding建成 将这一时期的高层建筑推向顶峰 纽约帝国大厦作为世界第一高楼 享誉42年之久 以纽约市为例 仅1930 1931年建成的高层建筑就有119座 其中高度在100m以上的超高层建筑就有52座 上世纪60年代初 美国著名结构工程师法齐勒 坎恩 FazlurR Khan 提出了密柱深梁的框筒结构及其设计方法 在框筒基础上 他又进一步提出了筒中筒 桁架筒 成束筒等结构形式 并成功完成了约翰汉考克大厦 JohnHancockCenter 1965 1969 457 2m 和西尔斯大厦 SearsTower 1972 1974 527 3m 的结构设计 后者作为世界最高建筑 享誉达24年之久 高层建筑材料由过去单一的钢结构 转变成了钢结构 钢筋混凝土结构 钢 混凝土组合等多种材料的结构形式 1998年 88层452m的石油双塔 PetronasTower 在马来西亚的首都吉隆坡建成 取代SearsTower成为了新的世界第一高楼 1999年 中国台北国际金融中心 101大厦 破土动工 2004年建成 地下5层 地上101层 高度509m 首次将建筑高度推进到500m以上 2001年9月11日 911事件 纽约世贸大楼被撞塌 造成了巨大的生命和财产损失 但是 高层建筑的发展也暴露了诸多问题 首先是安全 地震 火灾等等 巨大的能源消耗 建造 使用 维修等 影响周围生态环境 交通负担加重 热岛效应 将强风引至地面 遮挡阳光等 然而 建筑物高度对人们的吸引力是巨大的 竞争是无止境的 2004年开工的两栋高层建筑同时瞄准了世界第一高楼 上海环球金融中心已建成 主体高度为492m 层数101层 另一座为阿联酋的迪拜塔 从2004年开工 建造高度一直保密 其网站 www BurjDubaiS 公布资料为 高度800 950m 层数169 189 预计2009年12月完工 2010年01月04日建成 高度828米 169层 总造价约15亿美元 2007年1月25日开工的ChicagoSpire 芝加哥尖塔 螺旋塔 设计主体高609 6m 150层 是多功能的居民住房 每层楼比其下层扭转2 44度 总计扭转360度 建筑外部构造材料使用不锈钢 窗户采用银色的玻璃幕墙 以达到从大厦外部看宛如一座冰雕的奇特效果 由于金融危机的爆发 2009年3月被迫停工 之后福德姆公司曾决定重启工程 但到2010年该项目被迫取消 2008年5月 上海中心大厦 建筑高度580m 总高度632米 总建筑面积约433 954万平方米 计划总投资148亿元 2008年11月29日开工 计划2014年竣工 资料显示 已经规划或设计的超高层建筑还有 恒大国际金融中心 计划将建造560m 总投资250亿元人民币 2012年开始兴建 预计2017年完成 天空城市 计划将建造838m 共计地上202层地下6层 总投资52 5亿元人民币 该项目于2013年7月20日正式开工 工期为七个月 但没过几天 就因未报建就开工而被有关部门叫停 质疑一 天空城市毁坏了城市 迪拜塔于2004年9月动工 直到2010年才竣工 而远大建设速度 2013年10月开工 2014年4月封顶 天空城市是一个集住 职 学 医 购 娱为一体的 融合社区 以期达到减少交通堵塞 减少城市对道路 汽车的依赖 质疑二 天空城市破坏了生态环境 天空城市的建设 可减少2平方公里的绿地 节约的绿地可用来种田以及种植10万棵大树 美化生活与环境 关注了人类与地球 质疑三 天空城市不环保 浪费能源 国家对长