摩天大樓能否超過珠穆朗瑪峰？

日前，International Highrise Award 2020（國際高層建築獎）提名揭曉，來自14個國家/地區的31個項目獲得了提名，和往年一樣，中國是入圍項目最多的國家，佔11座。

那麼，我們不妨來思考一個有趣的問題，為什麼世界各地不將摩天大樓蓋的越高越高，摩天大樓的高度是否有理論上的上限？

只要我們有足夠的資源，人力和先進技術，摩天大樓的高度就沒有限制。

從理論上講，一棟高度為8,849米（比珠穆朗瑪峰的高度高一米）的建築物，需要的基礎面積為4,100平方公裡。要找到一塊如此巨大的土地是極其困難的。摩天大樓的高度與基礎面積成正比。

當建築物變高時，它將變得更難建造，更昂貴，效率更低，主要原因如下：

• 較高，較重的建築需要更堅固，更深，因此更昂貴的基礎。該因素的靈敏度取決於實際的地麵條件。
• 較低樓層的結構需要承受更多較高樓層的負載，因此需要更堅固，更笨重，從而導致布局效率較低（該結構佔用更多的地面空間）。
• 根據建築物的所在區域，對地震的敏感性也可以說是相同的。
• 較高的建築物更容易受到風的影響。更大的風載荷再次需要更堅固的結構和更堅固的立面（例如幕牆），從而增加了效率低下和成本。
• 在可接受的時間內上下運送人員所需的電梯數量隨建築物的高度而增加。額外的升降機會佔用更多的地面空間和成本。
• 當設計高度增加時，防火和逃生規定也會變得更加複雜。
• 摩天大樓的一個主要限制因素不是材料或設計的強度，而是風。當風在摩天大樓上猛烈吹動時，它會彎曲，這種彎矩會導致摩天大樓的行進，而風的槓桿作用會向下傳遞到地基的一側，從而極大地增加了地基的載荷。您可以通過仔細的輪廓設計來減輕風的影響，但是即使那樣，您仍然會承受此載荷，並且由於這是槓桿效應，因此載荷會隨著高度的增加而迅速增加。

通常，建築物每平方米的成本最多增加8到10層。

從10層增加到35-40層，成本可能會顯著增加，但通常結構參數仍處於相似的比率內。

在35至40層樓以上，我們有一棟真正的高層建築，通常具有不同的結構假設，避難層和額外的消防設施（建築物的頂部超出任何外部梯子的範圍）。

超過200m（60到70層）的建築物的效率將大大降低，每平方米的建造成本將大大提高。建造如此高的建築物的決定通常是基於缺乏空間或自我的原因，而不是純粹出於經濟原因。

世界上最高的建築，哈利法塔 (高度：828米)，但耗資約15億美元。每米高度的成本超過180萬美元，並且隨著建築物的變高，單位成本只會增加。

建築物的絕對高度限制取決於實際的地麵條件，風和地震分區以及建築的技術水平。

材料強度顯然受到限制。在實踐中，摩天大樓通常在其在結構中採用輕質材料（不僅是結構，還包括飾面材料）並結合了錐形設計來緩解此問題。錐形設計允許在較低水平上積累的增加的負載分配到不斷擴展的基座上，從而不會超過材料強度。這種加寬還通過減小由地震和風力引起的在結構底部的拉壓耦合力矩來增強結構的側向承載能力。附加材料還允許結構承受可能由側向載荷引起的增加的剪切力。

只要有足夠輕，足夠堅固的材料，這是完全可行的。因此，問題是地球表面上的基本足跡壓力和任何已知的現有材料的強度和密度是否建立了高度限制。

目前決定摩天大樓的高度超過珠穆朗瑪峰限制不是由於技術或技術限制，而是由於經濟原因，即使在利潤最高的真實市場中，一個城市也幾乎不需要擁有超過70-80層出租或出售空間的塔樓。它可以更高效，更便宜地進行水平構建。但是，我敢肯定，如果您沒有財務考慮。在此刻或不久的將來，可能會建造出一座兩倍於當前最高塔（杜拜的哈利法塔塔高828米）的塔。但是如上所述，這在財務上沒有任何意義，最有可能是採用當前電梯和結構技術的高塔，其平面圖的分配可能會受到影響，這對公司的租用效率非常低。

總而言之，我相信高層建築的工程甚至實用性問題與此類建築物的巨大財務成本相形見絀.。