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垂直发展:高层建筑的未来

2020年,世界将见证首座高度超过1000米的建筑——沙特阿拉伯吉达塔正式竣工。虽然这一成就肯定会吸引全球的好奇目光和媒体的粗体标题报道,但真正的重点却在于人口结构变化和突破性的创新技术为何会促使市中心摩天大楼的数量迅速增加。我们来看看不断将城市天际线推向新高度背后的发展因素。

高层建筑可能会被视为具有极高价值的不动产、艺术品或声望的象征。对于位于纽约的AI建筑公司创始合伙人兼世界高层建筑与都市人居学会(CTBUH)会长David Malott而言,高层建筑就是人类的未来。

“从地球的角度来看,随着世界人口的增长,我们需要压缩文明的足迹。”他表示。

Malott指出,城市化仍然是全球趋势。即使在发达国家,随着城市成为技术型和服务型经济体的枢纽,曾经被认为在后制造时代逐渐枯萎的城市,现在也看到了复兴的希望。“人们再次渴望在城市里生活。城市是充满活力和机遇的地方。”

Malott表示,随着这些新来者的迁入,要容纳他们以及他们所带来的业务,最高效节能、最具成本效益的方式就是,纵向上建造高层和超高层建筑(300米以上),横向上直接连接至交通运输枢纽以及其他基础设施。这已经导致高层建筑的施工量不断增加,同时也引起了技术专家对如何建造更高、更智能、更方便的建筑产生了前所未有的巨大兴趣。

“我认为我们仍然处于这一趋势的初始阶段。过去20年建成的高层建筑比先前100年还要多,而且数量似乎正在加速增长。总体轨迹是垂直发展,而不是向外扩张。”他表示。

建造高层建筑

Malott表示,从工程角度来说,使用过去40年一直使用的相同基础技术,我们可以很快建成一英里(约1,600米)高的建筑。在过去的几十年里,钢筋和混凝土的不断改进以及建筑材料的广泛选择,一直在向上推进高度极限,但要超越目前的极限,需要他所谓的“创新上的巨大突破”。

Malott认为,通力UltraRope碳纤维带取代传统钢丝绳,就是这样的创新突破。

他认为,未来一到两年内可能会出现其他类似的颠覆性创新技术,比如用有机碳基材料取代钢筋和混凝土。一个例子就是业内对木材使用的兴趣重燃,特别是将木材与混凝土结合起来制造复合结构,作为高层建筑的一种建筑材料。他表示,这种材料已经用于建造20层的高层建筑。

同样地,将压碎的蘑菇茎与木屑相混合,可作为一种硬化保温隔热材料。Malott预测,在更远的未来,也许是未来几十年内,建筑会采用注入了细菌的纤维织物,其在受热后会变成多孔材料,能够应对热量引起的变化。

“以种植材料取代开采材料,可显著提高可持续性,将纤维织物混合在一起制造更结实的材质,会比将钢材熔化制成钢筋更具可持续性。”他表示。

“我希望我们能够治愈和修复地球,因为我们已经越过了维持现状所需的那个界限。我们必须做一些完全不同的事情。发展并打造高层建筑肯定会成为未来的一部分。”

天空才是极限?

在高层建筑的世界,建筑材料和设计软件的进步会进一步推动高度极限,这将是推动创新的过程,因为设计师必须不断解决新问题。但这是一种好的策略吗?什么样的高度才算够了呢?

“人们可能总是渴望建造地标建筑以及比现在更高的建筑,但从某种意义上来说,这并不是我们需要的。”Malott表示。他认为,未来的主要趋势不会是这些庞大的建筑,而是300米到500米的建筑群。

他解释道,一旦出现其他问题,包括用户需要乘坐两次以上电梯才能抵达高层,那么为了容纳密集的人群而建造摩天大楼所获得的效率提升将被抵消。

其他限制还包括心理上和生理上的。例如,高层住户经常会产生一种幽闭感,因为他们不能打开窗户,无法与外面接触。为了解决这个问题,建筑师需要在能够承受大风的高度设计出天空花园和其他户外空间。在楼梯段太多的情况下,消防疏散也是一个问题。建筑可以采用分隔方式来设计,这样就无需进行消防疏散,但可能仍然无法让住户感到安全。

用户体验

庆幸的是,高层建筑的发展不只是与创造新的高度记录有关,还涉及到在强大计算机系统的帮助下,提高建筑本身的能力。

Malott预测,随着机器学习能力和人工智能(AI)的进步,在进行重复性设计工作方面,曾经只是充当建筑师工具的计算机将会比建筑师做得更好。而建筑师的角色将转向专注于用户体验,随着传感器技术的改进,用户体验将会得到提升。Malott认为,随着传感器价格的显著下降和技术的巨大进步,大量传感器将充当建筑的中枢神经系统,这将极大地提升建筑的响应能力。

建筑将不仅能够测量和调节光线变化,检查建筑结构的稳固性,还可以逐步了解用户,为每位用户提供定制化体验。“建筑与用户之间的连接将变得更加紧密。就跟应用程序和音乐一样,建筑将能够根据每位用户的需求提供定制化体验,这将掀起一场行业革命。”

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