摩天大楼对城市环境的影响及对策.doc

摩天大楼对城市环境的影响及对策摘要 在肯定摩天大楼为人类创造文明、不断丰富着城市天际线的同时，从7个方面阐述了它可能成为城市建设上的“败笔”，特别是在城市环境建设中留下诸多不可持续发展的因素，提出今后摩天大楼发展的改进措施。关键词 摩天大楼 城市环境 热岛效应 防灾 建筑技术生态ABSTRACT Skyscrapers have contributed a lot to human civilization and city skyline. But there are also some weaknesses of skyscraper that may have done harm to city construction，especially when sustainable development and urban environment are concerned. this paper put forward some measures to improve skyscraper. KEY WORDS skyscraper, urban environment，heat-island effect，antidisaster， architectural technology，ecology中图分类号TU-023 文献标识码A 文章编号1000一3959(2003)06-0017-03摩天大楼，即建筑学上所说的“高层建筑”或“超高层建筑”。它伴随着城市的发展而发展，是与工业时代、信息化社会同时到来的一种城市现象。可以说，摩天大楼是现代文明的标志，是科技高度发展的象征，也是商业社会的产物。自20世纪初，摩天大楼在美国迅速发展。到二战结束，世界各国进入以经济建设为主的和平时期，摩天大楼的建设也进入了鼎盛期。随着钢结构、钢筋混凝土结构设计方法的完善、材料性能的不断提高、城市规模的不断扩大和人口密度的不断增加，建筑物的高度越来越高。在1个多世纪社会不断进步及建筑技术日趋完善的过程中，世界各国往往把挑战新的高度作为科技水平和经济实力的象征。因此，在世界范围内曾一度掀起争夺世界第一高楼的竞赛。我国在解放前只有上海等个别城市有少许几座高层建筑，其中多数为外国人所造。解放后的30年间，北京、广州等几个大城市兴建了一批高层住宅和公共建筑，如广州市于1976年建成的白云宾馆(33层，高114.05m)占据了我国最高建筑的宝座近10年。自改革开放以来，陆续兴建了不少高层和超高层建筑，高度为100200m的大厦已不属稀罕，且高度不断攀升。1996年深圳建成了383.95m高的地王大厦、1998年上海建成了420.5m高的金茂大厦(排名世界第三)，大有后来者居上之势。一摩天大楼对城市环境的影响摩天大楼是利用少量用地，向高空发展，以多层重叠相同或类同平面，造出内部空间数量甚多、外部形象高耸雄伟的一种建筑类型。在人口密集、土地有限的大中城市，发展摩天大楼的确有利于节约土地，减少市政设施投资，创造优美的街道景观，给人们的工作和生活提供全新的空间。然而，凡事“物极必反”。近年中国摩天大楼的兴建已呈现“一窝蜂”之势，由此带来对城市环境的负面影响。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。我国在城市规划法中规定了城市的综合用地指标，人均用地面积为60120m。据统计，我国现有100万人口以上的城市接近40个，人均综合用地70m。，接近下限。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。据了解，世界第一高楼佩重纳斯大厦一天的维护费是60万林吉特，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，排放很多“人为热”、“人为水汽”和污染物。若绘制出等温线族，就会看到与岛屿的等高线极为相似1。比如深圳，从20多年前的一个偏僻渔村发展成为目前初具规模的国际化大都市，其热岛效应也日趋明显，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。具体来说，上海市区温度比周围郊区高的“热岛”现象，加剧了暴雨的剧烈程度。首先，“热岛”中的空气比周围相对冷的空气轻，当城市上空有降雨云团移来时，由于热对流的作用会对暴雨产生“诱导增幅”。其次，市区重叠的摩天大楼所组成的巨大人工屏障，阻挡了空气流动，使大部分空气只能沿高楼向上升，这样便助长了降雨云团的发展。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。现代摩天大楼内虽然都有较先进的通风及温控设施，但毕竟是全封闭式环境，同时也是电脑、通讯设备、空调、打印机等各种办公设备集中的地方，往往存在着较为严重的空气污染和辐射污染。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、产生屏蔽作用，阻碍通讯现代社会是一个高度信息化的社会，电视广播、无线传呼、移动电话等传媒、通讯工具被大量使用。由于摩天大楼体量较大，往往会造成电波传播的障碍，尤其是钢筋混凝土结构的摩天大楼还具有屏蔽作用，严重地干扰通讯接收，使得电波不能到达建筑物附近的一定区域，各家各户电视机的收看效果也因此受到影响。5、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。6、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2。例如，在不足2km的上海浦东陆家嘴区域中有百余幢摩天大楼，它们对该区域风场结构和大气污染的时空分布产生了强烈的影响。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。7、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。另外，水压也达不到消防要求。所以，城市防灾将成为新的课题。摩天大楼的建筑容积率增大，收容人数多，但纵向交通容量有限，且外部开放空间面积较少，因此在发生地震、火灾等灾害时，避难和消防难度较大，造成人员大量伤亡的事件在历史上曾多次发生。例如2000年5月12日，台湾汐止科技园一栋26层写字楼发生火灾，狂烧43小时，损失6 7亿新台币。从技术角度看。超过300m的摩天大楼，可能容纳数万人，若发事故，人员疏散极其困难。1993年，在纽约世贸中心爆炸事件中，近1万人花了9小时才将楼内办公的10万人营救出来。2001年9月11日更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人的性命这些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。如在1994年美国加利福尼亚发生大地震之后，人们发现在一些摩天大楼的水平和垂直焊接处均出现明显裂纹。目前，为解决摩天大楼的防灾问题，结构设计和材料研究领域已经在开发优良的制震结构和耐火材料。二、未来摩天大楼的发展及分析1、走出“摩天大楼热”的误区目前我国“摩天大楼热”之所以在各地大行其道，其原因颇为复杂。首先，各地政府都把摩天大楼当成是改变本地市政面貌的重要手段，甚至将其视为“国际化城市”的标志，故对摩天大楼的兴建尽可能开绿灯；其次，摩天大楼越盖越多，越盖越高，并不是实际需要，而是“甲方”们互相攀比的结果；最后，摩天大楼绝大多数资金来源较为广泛，又由于都是档次最高、设施最完善的物业，其装修工艺、选料品种及各类配套机电设备(如电梯、自动消防、闭路电视、防盗等)都要求较高，故对海内外商家具有极强的吸引力，也吸引了一些有此投资专长的财团参股。不可否认，摩天大楼的风行与商业利润的推动密不可分。研究显示，摩天大楼不仅在建设过程中会产生大量的综合性污染，而且建成后会产生系列污染以及一些难以清除的隐患，世界各国对此持越来越谨慎的态度。其实，北欧、西欧国家早就掌握了摩天大楼建筑技术，但目前绝大部分建筑在5层以下，新建筑没有向高空发展，而是着重改进内部布局和使设备现代化。智能建筑、生态大楼、信息高速公路，尤其是信息传播技术的飞速发展，改变了许多西方人的价值观念安全、实用已超过了荣耀。由此可见，摩天大楼筹划兴建应该科学从事，盲目跟风甚至互相攀比是一种“近视”行为，将会酿成不良的后果。2、合理规划，保持城市均衡发展随着人们对摩天大楼的功能、对城市环境的影响等方面的认识，应该更加注重摩天大楼本身与城市环境的协调；注重造型的比例均衡和尺度宜人；注重使用上的开放性和多功能性；注重装饰与细部上对历史文脉的继承；注重室内外绿化空间的设计和灯饰照明的配置。可以采用高层低密度进行建设，使地面构成更多空地，并与相邻建筑进行合理的建筑空间组合，达到形式与内容、功能与空间的良好统一，创造更好的工作与生活环境。可以在城市周边和近郊建造较多的1015层住宅，以满足日益增长的城市人口的居住需求。规划上不搞一点集中，要进行多心分散，以达到减轻交通拥挤、缩短通勤距离、保持城市均衡发展的目的。3、以科学技术为先导，提高设计水平从科技进步和摩天大楼的发展来看，科学技术每向前发展一步，摩天大楼也向前推进一步，一部摩天大楼的发展史从一个侧面记录和反映了现代科学技术的演进史。具体来说，摩天大楼密度愈大、高度愈高，所需要解决的城市规划、建筑结构设计、基础工程、建筑材料、运输消防、空调电气、施工技术以及城市公用设施所需与之相配合的问题就愈加复杂。所以，随着摩天大楼各项功能要求的提高，应着重研究钢筋混凝土结构、钢结构、或两者相结合的巨型结构，以降低工程造价，改进结构性能，有效地解决抗震、抗风问题。此外，要使新型建材不断进入摩天大楼，要提高材料性能，发展高强、轻质、多功能的人造建材，特别是复合材料”。比如，一批反光玻璃幕墙与太阳能结合的摩天大楼相继落成，由于它们采用电子计算机自动控制大楼的温湿度、通风、照明、防火等既节约能源又保持舒适，从而受到人们的欢迎。4、改善城市生态条件，强化室内外环境建设许多著名的大城市总是提供足够的自然休闲空间供市民活动，美国纽约市中心有著名的“中央公园”、旧金山市有世界最大的“金门公园”。而摩天大楼林立的芝加哥，在19世纪末，政府便将芝加哥沿密西根湖岸规定为公共公园，目的是使河畔优美的环境成为全城市民都可以享受的休闲空间。可见，在高楼林立的城市中心营造城市绿地，这不仅是建设现代化大都市的需要，也是不断改善和提高市民生活质量的需要。由于天台花园和天台绿地在改善摩天大楼顶层景观和绿化方面作用明显，有关部门已决定今后要在广州大力推行天台花园的建设，广州市城市绿化管理条例有关条款已作出规定，凡大型公共建筑物的顶层都应建成天台花园；建设部城市绿地规划建设的有关管理条例亦指出，建筑物天台的绿化面积也应作为城市绿化面积纳入城市绿化率计算范围。据了解，广州市区内各个区目前都在做有关天台绿化的规划，这是令人感到欣慰的事情。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