建筑高度发展史

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建筑高度发展史

山东茂隆新材料 2020-11-19 2927


2001年9月11日,美国的两幢高417m的摩天大楼——纽约世界贸易中心(World Trade Center Towers,110层,1973年建成),被恐怖分子所劫持的飞机撞毁、倒塌,美国人引以为自豪的曼哈顿地标不复存在了。恐怖分子选择以攻击标志性的超高层大楼来打击美国的做法,令全世界感到震惊。这也从一个侧面反映出,高标天际的建筑物在人们的心目中,确实占据着相当重要的位置。这从“9.11事件”后人们对高层大楼的关注态度中可以得到进一步的证实,甚至,有些杂志还就此展开了有关高层建筑的讨论。实际上,高大建筑物从古至今就一直普遍受到人们关注,它不仅是人类财富和技术实力的表现,是社会物质文明的象征,而且还代表着人类精神的追求和创造的愿望。所以,从某种意义上讲,我们或许也可以说,人类的建筑历史,就是一部不断追求新的建筑高度的历史。

  一、古代的高大建筑

  人类的建筑历史已经有数千年。在古代,不论是东方还是西方,人们即已为建造更高高度的建筑而努力,从《圣经》中的通天塔(《旧约全书》)到秦二世“起云阁欲与南山齐”(《三辅黄图》),都表达了这一夙愿。从文献记载和建筑遗存来看,最早的高大建筑,当推埃及的金字塔①、巴比伦的观象台②、玛雅人的塔庙③和中国古代的高台建筑④。其中埃及最大的“胡夫金字塔”(Khufu,公元前2500年)的高度,已经达到了146.5 m,但是这些建筑虽高,却都不过是建筑形体的高大,并非使用空间的立体化,而真正靠楼层的叠加、向高层大楼发展的建筑演进,则很可能是起始于中国汉魏时期的楼和塔。

  中国汉代时期楼阁建筑已大量出现,从文献记载中我们可以发现,许多木构楼阁的高度都超出人们的想像。《汉书·郊祀志》中记载,汉武帝曾效仿黄帝建“井干楼,高五十丈”。《历代宅京记》中载:铜雀台“经石虎更增二丈,立一屋……又于屋上起五层楼,高十五丈,去地二十七丈”等等。当然,这些文学性的描述往往会有些夸张,但是汉代出土的明器和画像石中的楼阁,却多是3~4层的多层建筑,其中最高的竟达到了7层。而且,出土的数量之丰富,分布的地域之广阔,也足以证明其时木构多层楼阁之发达。

  至南北朝,楼阁建筑又与佛塔相结合,并影响到日本。按《洛阳伽蓝记》:北魏洛阳的永宁寺塔高9层,“架木为之,举高九十丈,有刹复高十丈,合去地一千尺”。这就表明,在罗马人用砖石材料创造前所未有的高大建筑空间的时候,中国人开创了木构架叠层架屋的建造方式(框架结构),将建筑的使用空间推向高空。或许可以认为,中国人在约2000年前进行的这种建筑实践,就是后来建筑向高层发展之滥觞。

  二、中世纪宗教建筑的塔楼

  随着技术的进步,宗教建筑的发展,塔式建筑开始在世界各地控制着城市的天际线。中国的佛塔、伊斯兰建筑的光塔和哥特式教堂的塔楼,占据了世界各地人类聚集地的领空,人类开创的建筑文明,在中世纪又创造出了新的建筑高度记录。

  中国现存最高的木构建筑,是建于10世纪的山西应县佛宫寺木塔,塔高9 层、67.3 m.最高的砖塔也差不多是同一时期建造的河北定县开元寺塔,13层、83.7m高。印度德里的库特普塔(Qutb Minar)建于12世纪,塔高72.5m.埃及开罗的苏丹哈桑礼拜寺(Madrasso Sulten Hassan)的光塔高达81.6 m.而其时,欧洲一些教堂的塔楼高度,已经接近或是超过了100m.如意大利威尼斯圣马可广场上的钟塔(Piazza San Marco Bell Tower)高98m,法国沙特尔教堂(Chartre,12 世纪)的塔楼高107 m,英国索尔兹伯里教堂(Salisbury,12世纪)的主塔楼高124m。而在中世纪,建筑高度达到了顶峰的,是德国的乌尔姆教堂(Ulm,14~16世纪),它始建于1337年,建筑高度161m,超过了埃及“胡夫金字塔”的高度,而成为当时世界第一高塔。欧洲教堂塔楼的这种高度竞赛,直到19世纪都没有停止,工业革命到来之际,意大利的The Mole Antonelliana (始建于1863年)更以164m的高度,打破了乌尔姆教堂保持了200多年的高度记录,而成为迄今为止最高的砖石结构建筑。

  超过100m的砖石结构建筑,已将材料特性和当时的建造技术推向了极致。与古代高大建筑物服务于王权不同,中世纪的这些宗教建筑则维系着人们的信仰和精神寄托。这些巍巍壮观的塔楼,后来又被广泛地运用于市政厅建筑,其象征性力量始终震撼人心,并对文艺复兴建筑和古典主义风格建筑产生了较大的影响。

  三、工业革命和高层建筑

  18世纪前后开始的工业革命,促使建筑技术有了飞跃性的发展,新材料、新结构、新设备和新的施工方法,使建筑物可以被建造得更高。钢铁被大量生产并应用于建筑业。早期钢铁结构建造的建筑多为植物园中的温室,第一座铸铁框架结构的多层建筑,是美国纽约的哈帕兄弟大楼(Harper and Brothers Building,1854年建成),虽然它只有5层高,却为钢框架结构的高层建筑的大量出现奠定了基础。

  1889年,一座空前高大的钢铁建筑出现在巴黎世界博览会上,它就是闻名遐迩的埃菲尔铁塔。铁塔全部以钢铁建造,高达328m,在当时是人类有史以来建造得最高的建筑。以当时的经济情况、现实需求和建筑技术而论,要建造这样高大的建筑物还只能选择“塔”这种形式。但是,由于它采用了全新的建筑材料和建造技术,这便预示了今后建造具有实用价值的摩天大楼的可能性,而埃菲尔铁塔本身,也成为古代象征性高塔和现代实用性高层建筑之间的分水岭。

  19世纪伴随着工业革命的迅猛发展和资本经济的形成,一种新的建筑类型的出现,又从另一个角度,再次拉开了人类建筑高度竞争的序幕,这种新的建筑类型就是“高层建筑”(high-rise building)。众所周知高层建筑的出现,主要得益于钢铁、混凝土等建筑材料的进步和电梯的发明。至此,人类建筑高度的竞赛热点,便也很快由非实用性的高塔转向实用性的高层建筑。

  第一座高层建筑,是1885年在美国芝加哥兴建的“家庭保险公司大楼”(Home Life Insurance Company Building,10层,55m)。这座大楼首次采用了钢框架结构,在结构体系、材料应用等方面开创了历史新纪元。

沥青木丝板主要用于道路、基建等伸缩缝,沉降缝等工程的建设,安放在构件中能长时间使用不腐败,基建因环境温度变化变形时不被自己的应力所破坏的作用,现国内很多基建往往是因为伸缩缝中材料使用不当,导致基建工程出现被自己的应力涨开,或材料弹性不够,收缩时随着尘土等杂质的进入后等再膨胀时涨开裂缝,在安装后能阻止水流通过收缩缝进入构件内部,冲刷基建基础层,导致基建受力不平衡出现裂缝、塌陷等现象。

此后,美国的芝加哥等地又陆续兴建了一大批高层建筑,并形成了所谓的“芝加哥学派(Chicago School)”。至19世纪末,美国最高的两幢大楼“卡比托大楼”(The Capitol,22层,1892年建成)和“公园街大楼”(Park Row,29层,1894年建成)的高度,已经分别达到了91.5m和118m。

  四、20世纪初的摩天楼

  20世纪初,由于美国经济中心的转变,高层建筑的建设中心,也从芝加哥转移到了纽约。社会经济实力的发展、人口的集中、攀比心理和商业广告效应的作祟,促使美国的高层建筑竞赛大大加快,建筑高度大幅攀升。纽约的“大都会人寿保险公司大楼”(Metropolitan Life Tower,50 层,206m,1909年建成)是世界上第一幢高度超过200m的摩天大楼,也是人类有史以来,第一座超过古代埃及金字塔和中世纪乌尔姆教堂塔楼的实用性建筑物。

  但是,好景不长,这一记录只保持了4年,便又被“渥尔华斯大楼”(Woolworth Building,52层,241m,1913年建成)打破。接着,1929年建成的“克莱斯勒大楼”(Chrysler Building,77层,319m)又再破建筑的高度记录,成为超过300m的建筑,此时高层建筑的出现才仅仅半个世纪,而建筑高度的升幅却超过了已往。至1931年帝国大厦(Empire State Building,120层)建成,建筑高度更达到了381m,超过了埃菲尔铁塔成为世界第一高楼,这一世界记录一直保持了40余年,这也使美国成为继欧洲之后的世界建筑高度记录保持者。

  与美国相对,这段时间世界其他地区高层建筑的建设却少得多,甚至一些国家还限制高层建筑的建设,对高层建筑多少存在一些抵触情绪。

  欧洲由于城市建设早在工业革命之前就已经基本完成,并形成了与之相应的建筑理论。深厚的文化底蕴,使人们对传统城市风貌的保护意识十分强烈,从而导致了许多国家在很长的时间内都用“建筑法规”来限制建筑物的高度。同时,第一次世界大战的破坏,也使得整个欧洲缺少发展高层建筑的经济刺激。直至20世纪20年代,在德国的汉堡和杜塞尔多夫,才出现了一些体量较为高大的多层建筑,然而最高的也不过9层,而且还建在远离传统建筑的地方。

  在亚太地区,当时经济实力最强的两个国家日本和澳大利亚,也开始对高层建设加以限制,日本是一个地震多发的国家,由于当时结构抗震理论尚未成熟,所以政府部门只有通过控制高度来确保建筑物的安全。日本1920年颁布的法规规定建筑物的高度最高不得超过31m,这项法规在日本一直沿用了45年。澳大利亚曾在20世纪初尝试过兴建高层建筑,当时最高的建筑是“澳大利亚财产和投资公司大楼”(Australia Property and Investment Company Building),高45.7m、12层。但是由于消防和日照等原因,澳大利亚很快便又对建筑物的高度加以限制。1912年悉尼率先实施45.7m的限高,此后墨尔本也实行了40.2m的限高制度,到1920年,澳大利亚的其他地区也都相继实施了对建筑高度的限制。

  就在世界上大多数国家都对高层建筑加以限制的时候,亚洲另一个经济发展得最快的国家——中国,却成为继美国之后的又一个积极探索高层建筑建设的地区。当时,中国的上海、天津、广州等地,利用西方的技术、材料,甚至直接聘请欧美建筑师进行设计,建造了一批接近当时世界水准的高层建筑。特别是上海,二次世界大战之前,已建有10层以上的建筑28座。1929年第一座超过10层的高层建筑“沙逊大厦”落成,高77m、13层,由公和洋行设计。1934年“四行储蓄会大厦”(现上海国际饭店)建成,高86m、23层,是二次世界大战之前,中国乃至整个远东地区最高的建筑。另外,除了外国建筑师在中国设计的高层建筑之外,中国的建筑师也设计了一些很有影响的高层建筑,如76m高的“中国银行大楼”(陆谦受设计,17层,1937年建成⑤和68.4m高的“广州爱群大厦”(陈荣技设计,14层,1937年建成)。

五、二战以后世界性建设热潮中的高层建筑

  二次世界大战之后,随着世界经济的复苏和相关技术的日趋成熟,高层建筑的建设,在世界范围内进入了兴盛时期。世界各地的许多主要城市都建起了摩天大楼,一些主要发达国家的建筑高度都达到了100m,至70年代中期又突破了200m.美国在此次世界性的高层建筑建设热潮中,仍然处于统领地位。这不仅是因为美国在高度竞赛中又再次打破了人类建筑的高度记录,突破了400m(纽约世界贸易中心110层,417m,1973年建成),而且,高层建筑的建造数量也大大增加,从几个主要城市发展到遍及美国各地。在高层建筑设计理论、建筑材料和建筑技术等方面,美国也仍然走在世界的前列。1974年在芝加哥建成的“西尔斯大厦”(Sears Tower,110层),以443m的高度成为世界最高的建筑,并称雄世界22年。

  在欧洲,高层建筑主要出现在一些经济中心城市,如法国的巴黎、英国的伦敦、德国的法兰克福和意大利的米兰等地。高层建筑在保守派的反对声中,突破了教堂的尖塔,成为控制城市天际线的新型标志。1952年在德国杜塞尔多夫建成的“塞森·阿德姆大楼”(Thyssen Adm Building,30层,160m),是欧洲第一座高度超过100m的现代高层建筑,而法国的“梅因·穆特帕萨斯大楼”(Maine Montparnasse,64层,229m,1973年建成),则是欧洲第一幢高度突破200m的建筑。与此同时,加拿大和澳大利亚也修改了建筑法规,成为高层建筑建设的热点地区之一;而南美的巴西在1940年就已经建造出 30层、120m高的高层建筑。

  日本在解决了结构抗震这一最为棘手的问题之后,也开始大力兴建高层建筑。建筑法规一经废除高度限制,第一座高层建筑——“霞关大楼”(Kasumigaseki,36层,1968年建成)的高度就达到了147m,而仅仅6 年之后,建筑高度便超过了200m,建筑高度发展的速度之快,超过了欧洲各国。至1978,“阳光大厦”(Sunshine 60,60 层)又以其226.3m的高度成为亚洲第一高楼。就100m以上高楼的建设数量而论,到70年代末,日本已建成40余座,位居世界第三,仅次于美国和加拿大。

  六、20世纪80年代至今崛起的亚洲高层建筑

  20世纪80年代以后,欧美经济持续萧条,建筑业发展缓慢,高层建筑的建设处于稳定发展时期。建设的侧重点也从数量的增多、高度的增加,转化为质量上的提高。而此时,亚洲太平洋沿岸国家的经济发展速度开始领先于世界,加上该地区的人口密度极大,这就促使这一地区成为当今世界新一轮高层建筑建设的热点地区。随着亚洲经济实力的不断增强,建筑高度的竞赛也开始由美国转向亚太地区。

  继日本之后,新加坡、香港、中国、韩国、马来西亚、台湾等亚洲太平洋沿岸的国家和地区,都相继出现了大规模的高层建筑建设热潮。在短短的20~30年间,新加坡、日本的东京和中国的香港、上海、深圳等城市便已成为高层建筑的密集之地,不但建设的数量已经远远超过了欧美,而且建筑高度也急起直追。

  1985年建于槟城的Kompleles Tun Abdul Razak大厦以245 m的高度,打破了日本保持7年的亚洲第一记录。仅仅相隔 1 年,新加坡的“海外联合银行中心”(Overseas Union Bank Center,66层),又以280m的高度再破亚洲记录,而1989年在香港建成的“中银大厦”(Bank of China,70层)更成为亚洲首次超过300m的建筑。至1996年吉隆坡建成“佩重那斯大楼”(Petronas Towers,88层,452m),高度突破450m,超过了美国的“西尔斯大厦”成为世界上最高的建筑。

  这就说明,自高层建筑出现以来,一直由美国保持了100多年的高度记录,已于20世纪末转由亚洲国家所取代。据世界“高层建筑与城居委员会”1999年统计,世界上超过400m的高层建筑共有6座,其中3座位于亚洲,超过300m的高层建筑共有20 座,也有10座位于亚洲,而20年前,亚洲却没有一幢超过300m高的大楼。可以明显地看出,亚洲地区高层建筑发展的速度之快,已经超过了历史上的任何时期。所以有人曾预言,21世纪的亚洲,将会成为世界高层建筑发展的中心和高度记录竞争的热点地区。

  注释

  ①埃及的金字塔始建于公元前3000 多年以前,最有代表性的是吉萨金字塔群,其中最大的一座胡夫金字塔高146.5m,是古代建筑遗构中最为高大的建筑物。

  ②古代西亚地区文化十分发达,巴比伦王朝时期的城市中曾建造过很多高大的观象台,传说中的巴比伦空中花园也是建于一系列高大的建筑平台之上。

  ③玛雅人常把庙宇建在阶梯形的金字塔之上,提卡尔城的一座塔庙高约70m.

  ④中国上古时期以高台建筑为最高,《诗经》中就有关于著名的“灵台”的记载。《陵贾新语》中曾载:“楚灵王作乾豀之台,百仞之高。”《史记》中说西汉的神明台,高五十丈。

  ⑤ “中国银行大楼”的原设计为34层,约100m,计划要建成中国当时最高的建筑,但是由于抗日战争的影响,被迫改为17层,76m。

  到第一次世界大战时,大量的摩天楼由于地产的因素,得以在城市里实现。他们中大多数是由一些经营良好的私人事务所设计。

  1917年,建于美国旧金山的Willis Polks Hallidie Building首先实现了完全玻璃和钢框架体系。

  1921到1922年,Mies设计了两个玻璃摩天楼方案,一个是多边形,另一个带有古怪的外墙。

  20年代,处于经济的原因,在高层建筑上没能有突出的表现, 美国在此时期占据了主导地位,这时期美国高层建筑界所表现的倒退和复古和22年的芝加哥竞赛一致。

  1922年的芝加哥透平机塔楼的世界竞赛, 是20世纪前半期最大的摩天楼的集合展。本次竞赛的获胜者是John Mead Howells 和Raymond Hood,他们的方案是一个哥特式建筑,没有任何创新和改革。

  而第二名Eliel Sarrinen的设计却被认为对后来的高层建筑的发展有着深远的影响,闪烁着美学上的新理念的光辉。(下左一:Eliel Sarrinen;下中:Geropius)

  但是整个20年代,高层建筑在技术方面却没有什么改进,还是钢框架上垒砖石结构。芝加哥竞赛之后的20年代被认为是高层建筑史上最可怕的时期。

  值得一提的是,1920年Hugh Ferriss 绘制了4-5张高层草图,强调面的运用在视觉上的效果,他认为,对于建筑石墙面雕塑感的重视要远比一些历史细节或是所谓的历史形式重要的多。

  从1922年到1932年建造,由Bretram Grosvenor Goodbue设计的伦敦Nebraska State Capitol 立面简洁流畅,没有和任何一个历史形式相似的地方,是一个从形式,结构到阴影效果都十分纯净抽象的建筑,在哦洲产生了巨大影响,被比作是真正的摩天楼的纪念碑。但是在那个时期的美国建筑界却无人所知。


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