鋼材建筑物簡史

（文/圖）丁成章 高級工程師

一、古代鋼材建筑物

在埃及發(fā)現(xiàn)了公元前2500年鐵史前古器物。

公元前21世紀～公元前16世紀（中國夏代），中國開始進入青銅時代，夏代晚期的二里頭文化是目前考古發(fā)現(xiàn)中最早的青銅文化。河南堰師二里頭遺址出土了青銅容器、樂器、兵器、工具和飾品，并且發(fā)現(xiàn)了鑄造遺址（圖1和圖2）。

公元前1292～1225年（拉美西斯二世），鐵已經(jīng)在埃及廣泛應(yīng)用（圖3）。

中國的鐵器時代，始于春秋戰(zhàn)國之際（公元前771年～前221年），到了戰(zhàn)國末年，鐵器逐漸盛行，正式替代了銅，成為大眾生活上最重要的一種金屬。

公元前541年，中國人就已經(jīng)在黃河上造起了一座能行車馬的浮橋。這便是最早的蒲津橋。這座橋不僅寫下了中國建橋史上難以磨滅的一筆，而且在世界造橋史上，也落下了重重的一筆。這被稱為天下黃河第一橋的蒲津橋，比波斯軍隊架設(shè)博斯魯海峽浮橋還早48年，所以說，蒲津橋是人類歷史上建造最早的一座浮橋。

開元九年（公元721—724），唐玄宗降詔新作蒲津橋。把竹纜繩改為鐵纜繩，熔化鐵水鑄造鐵牛作為錨固橋墩。于是，在河的東西兩岸共八尊大鐵牛作為地錨和錨墩。地錨和錨墩上下一體，座上是牛，座下是六根十余米的大鐵柱子斜插地下。最輕的一個鐵牛錨墩重達26噸，最重的一個鐵牛錨墩重達45噸（圖4）。這一巨大的工程用鐵量達290噸之多。以當時唐朝年產(chǎn)鐵千余噸計算，它用去了當時全國年產(chǎn)鐵量的四分之一。

這么巨大的鑄造工程，要一次澆鑄成型，中國古代勞動人民創(chuàng)造性地利用多個爐子加溫解決現(xiàn)場澆鑄的難題。先做好鐵牛鑄模，再用多個主爐子熔化鐵水，然后混流澆注，混流澆注塑中，為了確保熔鐵高溫不冷卻，由多個副爐子不斷地對沿途流鐵水的槽子進行加溫，直通鑄模之中（參見圖5）。蒲津橋不僅在中國，就是在世界建橋歷史上，也是一絕而流芳千古。

黑暗時代，即歐洲中世紀（歐洲史上約為公元476-1000年），歐洲丟失了鋼材制造方法。公元前400年，中國鼓風(fēng)爐（圖5）實際能力已經(jīng)達到1530℃。知道使用礦石、木炭和催化劑。有了水力驅(qū)動鼓風(fēng)機。

秦末漢初（公元前190年～前140年），秦始皇為了鞏固政權(quán)，采取了“遷富豪”的政策。當時的鋼鐵企業(yè)家族——趙國卓家（卓文君的娘家，大文豪司馬相如的老岳父家）被迫從趙國邯鄲（秦時的鋼鐵重鎮(zhèn)）遷到四川邛崍縣（古稱“臨邛”）。臨邛盛產(chǎn)鐵礦，據(jù)華陽國志：“臨邛縣古石山，有石礦，大如蒜子，火燒合子，成流支鐵，甚剛?！笔浅煞菹喈敽玫蔫F礦。

卓家憑借其豐富的采礦、冶煉和鋼鐵制造技術(shù)，以及臨邛的自然資源（鐵礦和當?shù)氐奶烊粴?，古時稱“火井”）和政府給予的優(yōu)惠政策，自秦始皇二十七、八年到漢高祖五年這十七八年的時間，又迅速致富起來。

到漢武帝時，一些經(jīng)濟學(xué)家為其設(shè)計了一套經(jīng)濟改革方案，其中最有名的經(jīng)濟學(xué)家是桑弘羊，鐵礦國有化就是它的杰作。至此，臨邛卓家喪失了鋼鐵行業(yè)特權(quán)，逐漸衰敗。

當時已經(jīng)勘探查明，全國有二十八個郡分布著鐵礦。鹽鐵國有化之后，依照各郡鋼鐵產(chǎn)量的多寡，每郡設(shè)鐵官一至二人，共設(shè)鐵官四十八個。從采礦、冶煉，加工到分銷，都有鐵官把持，從而開始了全國范圍的“大煉鋼鐵”。

圖6顯示了利用活塞原理，帶有回、排風(fēng)風(fēng)門的木制風(fēng)箱。這種風(fēng)箱在中國一直沿用至今。在筆者的記憶中，不但鐵匠爐要用風(fēng)箱，就是一般家庭燒水做飯，也都離不開風(fēng)箱。所以每年都要在風(fēng)箱活塞的周邊重新綁上一些雞毛（相當于現(xiàn)代氣缸的活塞環(huán)和活塞密封圈）。在西歐還沒有廣泛使用鐵時，希臘羅馬就知道用鐵箍扣緊連結(jié)青銅塊（圖7）。公元前100年，西班牙托萊多就有了高質(zhì)量的鋼材。

公元967年，中國人在廣州光孝寺建造了7層鐵塔（圖8）。光孝寺坐落在市區(qū)的光孝路上，是廣州名勝中歷史最久、古跡最多的地方。寺內(nèi)大雄寶殿是華南現(xiàn)存最古老、保留了唐朝遺風(fēng)的珍貴建筑，東、西鐵塔則是中國僅存的最古老、最完整的鐵塔。

公元1061年，中國人在湖北玉泉寺建造了13層鐵塔（圖1-9）。鐵塔本名“佛牙舍利塔”，俗稱“棱金鐵塔”、“千佛塔”，北宋嘉佑六年（公元1061年）鑄造建成，仿木結(jié)構(gòu)樓閣式，

八角十三級，全高16.945米，重26472公斤。鐵塔通體沒有接榫，不加焊接，逐件疊加，自重以固。玉泉鐵塔是我國現(xiàn)存最高、最重、最完整的一座鐵塔，它對研究中國古代冶金鑄造、金屬防腐、營造法式、建筑力學(xué)、鑄鐵雕塑藝術(shù)和佛教歷史均具有十分重要的價值。

二、工業(yè)革命后的鋼材建筑物

大約從14世紀到16世紀的文藝復(fù)興時期，有了鐵鏈和鐵桿。公元1640年美國第一家煉鐵廠開業(yè)。馬薩諸塞州索克人使用鑄鐵烹飪罐和熟鐵釘子。

17世紀到18世紀，法國和英國出現(xiàn)了建筑熟鐵。

公元1706年，克里斯多佛·雷恩采用鑄鐵結(jié)構(gòu)建造了普通門廊的住宅。

公元1706年，中國人用鐵鏈建成了瀘定橋（圖10）。橋身由13根鐵鏈錨固在大渡河兩岸而成，長101.67m，寬3m。

在16世紀之前，中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平遠遠高于西方，但是它的發(fā)展是緩慢和連續(xù)的，到了后期，甚至趨于飽和與停滯不前（圖11）。英國著名的中國科學(xué)史家李約瑟博士曾經(jīng)發(fā)問：“中國古代有著杰出的科學(xué)成就，為什么近代科學(xué)崛起于西方，而不是中國？”（這就是世界科技發(fā)展史上非常著名的李約瑟之迷）盡管現(xiàn)在還難以解開這個迷，但可能的原因之一就是自秦漢開始，在中國形成的官本位制度制約了科技創(chuàng)新。官本位制度最大的毛病就是把選拔聽話或忠誠的“人”（即官員）看得比建立完善的制度還要重要（如果實在沒有把握選拔到聽話或忠誠的“人”，就只好讓被選拔上的“人”按手印，賭咒發(fā)誓來自欺欺人，而幾乎所有的貪官都曾經(jīng)賭過血咒，發(fā)過惡誓）。反映到建筑上，就是把單個的構(gòu)件看得比整個系統(tǒng)還要重要，最多也就是進行一下“墻改”（即墻體改革），而很少會涉及整個建筑體系的改變。

西方科學(xué)技術(shù)在古希臘時期增進達到相當高的水平，黑暗時代（即歐洲中世紀）出現(xiàn)了非常大的跌蕩，在經(jīng)歷了文藝復(fù)興時期的思想大討論，大解放之后，就一直非常重視法律制度和工作程序的創(chuàng)造和設(shè)計。這才在16世紀之后，出現(xiàn)了亙古未有的加速發(fā)展現(xiàn)象，整個科學(xué)技術(shù)的發(fā)展勢頭呈現(xiàn)指數(shù)曲線上升趨勢，而且這種驚人的加速度一直持續(xù)至今。

公元1706年，德·科德穆瓦（Abbe de Cordemoy）編撰了《對各類建筑的新論文集》，對《建筑十書》的作者維特魯威（Vitruvius）正統(tǒng)的觀念展開了挑戰(zhàn)。維特魯威把建筑的屬性歸結(jié)為實用、堅固、美觀，即在一座完美的建筑物中，各個不同的部件必須與建筑整體保持一種精確的均衡關(guān)系。文藝復(fù)興時期的著名藝術(shù)家達·芬奇據(jù)此畫出了世界建筑史上非常著名的維特魯威人體比例圖（圖12）。德·科德穆瓦則把建筑的屬性歸結(jié)為配置、分布、適度三原則。其中前二個原則涉及古典柱式的正確比例和它們的合理分布（圖13），第三個原則提出了適度的概念，300多年前，德·科德穆瓦就已經(jīng)反對引經(jīng)據(jù)典，以實效和營利為目的，從古典建筑或名著中尋找歷史和文化依據(jù)。

18世紀末期，隨著時代的進步，科技的發(fā)展，建筑師們開始懷疑維特魯威的經(jīng)典教義，醫(yī)師兼建筑師克勞德·佩勞（Claude Perrault）首先向維特魯威的比例關(guān)系學(xué)的普遍可行性提出了挑戰(zhàn)，這時候工程結(jié)構(gòu)學(xué)與建筑學(xué)出現(xiàn)了明顯的分離（公元1747年法國人創(chuàng)建了世界上第一所工程結(jié)構(gòu)學(xué)?！屠璧缆窐蛄簩W(xué)校）。建筑師們的思想開始從古典教義里得到解放，擺脫了維特魯威的比例關(guān)系學(xué)的禁錮，人類才真正進入了現(xiàn)代建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑時代。

公元1730年，泡鋼（由熟鐵滲碳而成的鋼），即碳化熟鐵問世。

公元1767年，英國開始大量生產(chǎn)鑄鐵鐵路軌道。

公元1779年，制鐵大師約翰·威金森（Joha Wilkinson）協(xié)助阿伯拉罕·達爾比和他的建筑師T.F.普里查德（T. F. Pritchard）設(shè)計并建成了世界上最早的鑄鐵橋——英格蘭塞溫河上的科爾布魯克德爾大橋（圖14），橋跨度30m、高度12.2m，用了378噸鑄鐵。至今仍然在使用，接待著來自世界各地的觀光客。作為產(chǎn)業(yè)革命以來的鑄鐵技術(shù)成果，這座誕生在英格蘭的鑄鐵大橋，被譽為史無前例的大型結(jié)構(gòu)物，自從這座大橋完工之后，不僅在市政工程、建筑領(lǐng)域、就是在工業(yè)技術(shù)史上也算得上是一座豐碑。該橋是第一次全部采用金屬結(jié)構(gòu)的大型建筑物。

在公元1750年～公元1850年之間，英國鋼鐵產(chǎn)量增長了四倍，到1850年已經(jīng)達到200萬噸。

公元1831年，在美國首次應(yīng)用軋制火車導(dǎo)軌（圖15和圖16），鐵軌逐漸采用這種下寬上窄的工字型截面并沿用至今。后來的工字鋼和H型鋼都是在鐵軌基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。早期的鋼結(jié)構(gòu)建筑都是借用鐵路和鐵路橋梁的技術(shù)和材料，早期的結(jié)構(gòu)工程師也都是由鐵路和鐵路橋梁工程師擔當。

公元1850年，首創(chuàng)酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼的英國工程師，貝西默工藝，亨利·貝西默爵士（Sir Henry Bessemer）首次把空氣吹進熔化鐵的容器，燒掉雜質(zhì)。在此之前，鋼材是稀有和昂貴的。

公元1851年，第一次工業(yè)革命在英國結(jié)出了豐碩成果，大英帝國處于鼎盛時期，英女王邀請世界各國參加大英帝國舉辦的第一屆世界博覽會。約瑟夫·帕科斯頓（Joseph Paxton）仰仗現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)提供的經(jīng)濟性、精確性和快速性，第一次完全采用單元部件的連續(xù)生產(chǎn)方式，通過裝配式結(jié)構(gòu)的手法來建造大型空間，設(shè)計和建造了倫敦世界博覽會會場水晶宮（圖17，圖18，圖19）。只用6個月就建成了長563m、寬124m、最大跨度22m、最高頂棚高度33m；約9萬m2的建筑面積。水晶宮經(jīng)歷了從設(shè)計構(gòu)思、制作、運輸?shù)阶詈蠼ㄔ旌筒鸪娜^程，是一個完整的預(yù)制建造系統(tǒng)工程。曾經(jīng)是19世紀前半期的鑄鐵技術(shù)總檢閱之一。盡管是馬拉肩扛，卻首創(chuàng)了工廠預(yù)制構(gòu)件，現(xiàn)場裝配的技術(shù)模式，是現(xiàn)代建筑（鋼材骨架和玻璃幕墻）的開山之作。1936年，水晶宮毀于員工廁所引起的火災(zāi)。

1851年（清·咸豐1年），在中國爆發(fā)了太平天國運動，中國此后就進入了百年（1851～1949）戰(zhàn)亂。

1854年，日本在美國艦隊艦長佩里（Perry）的幾艘炮艦威逼之下，打開了國門。

1867—1868年，日本進入了明治維新時期，在大清皇帝拒絕“西方蠻夷”的任何東西時，日本天皇（1868年）在主張“破除舊習(xí)……求知于世界。日本開始了以“文明與啟蒙”為核心思想的“開智”運動（即西化），并且很快就躋身于世界7強。

公元1868年，平爐方法在歐洲開發(fā)出來。

三、19世紀晚期開創(chuàng)的鋼材骨架辦公樓

（一）現(xiàn)代鋼材建筑物

19世紀上半葉，英格蘭和美國出現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化建筑物；在美國蘇必利爾地區(qū)發(fā)現(xiàn)鐵礦后，使得美國在鋼材產(chǎn)品上成為世界領(lǐng)袖。

公元1883年，美國發(fā)明家和建筑師，詹尼，威廉·勒巴?。╓illiam LeBaron Jenney）在芝加哥設(shè)計了家庭保險公司大廈（圖20）。該大廈是用鑄鐵和鋼材建造的框架結(jié)構(gòu)，它首次采用框架代替承重墻，因而被認為是一次革命，開創(chuàng)了現(xiàn)代高層建筑的歷史，是里程碑式的建筑物。

公元1883～1886年，吉斯通大橋公司建造了鋼骨架結(jié)構(gòu)的自由女神像（圖21）。

公元1884年，工程師埃菲爾（Eifel）設(shè)計建造了165m跨度的鐵橋（圖22）。

公元1887年，工程師埃菲爾（Eifel）設(shè)計建造了160m跨度的鐵橋（圖23）。

公元1889年，紐約第一個11層鐵骨架建筑物問世。

公元1889年，維克多·康塔明（Victor Contamin）和建筑師C·L·F·杜忒爾特（C.-L.-F.Dutert）為巴黎世界博覽會設(shè)計了107m跨度的機械展館（圖24）。機械展館不僅是用來展覽機器，其本身就是一個“展出的機器”。它的內(nèi)部有沿著高架導(dǎo)軌移動的參觀平臺，參觀者可以乘坐在上面對全部展覽品有一個全面而迅速的視野。巴黎世界博覽會機械展館對現(xiàn)代建筑最大的貢獻就是大部分設(shè)計都是根據(jù)理論和力學(xué)方法決定的。所采用的變截面框架和簡支于地基上的手法完全符合工程學(xué)的原理，驗證了英國人托馬斯·楊（Thomas Young）提出的彈性模量理論，創(chuàng)造了鋼材鉸鏈拱空前的大跨度結(jié)構(gòu)空間。

公元1889年，有著豐富的鐵路高架橋設(shè)計和建造經(jīng)驗的工程師埃菲爾（Eifel）與工程師努維依爾（Nouguier）、柯赫林（Koechlin）和建筑師斯特芬·索維斯特（Stephen Sauvestre）共同為巴黎世界博覽會設(shè)計了300m高的埃菲爾鐵塔（圖25）。建造的當時，當?shù)氐乃囆g(shù)家和文化名流們對它發(fā)起了猛烈的反對運動，著名作家莫伯桑說：“鐵塔建成之日，是我離開巴黎之日”，可是鐵塔竣工后卻成了代表巴黎形象的結(jié)構(gòu)物。

公元1892年，聯(lián)合大廈，芝加哥。

公元1894年，曼哈頓人壽保險，在紐約的17層建筑物。

公元1895年，大蕭條時期

（二）19世紀晚期開創(chuàng)的鋼材骨架辦公樓

芝加哥在19世紀晚期開創(chuàng)了鋼材骨架辦公樓，但是真正的摩天大樓是誕生在紐約市。1898年建成的30層公園路大廈（圖26），在高度上不久就被20世紀早期一系列的石材外表、鋼材框架、內(nèi)部用對角桁架結(jié)構(gòu)拉緊或用鉚接鋼材門式框架增大剛性的高樓超過了。這些建筑物中最具有影響的就是伍爾沃斯大廈（1913年）（圖27）?？ㄋ埂ぜ獱柌兀–ass Gilbert，1859-1934，美國建筑家，矗立在紐約城的60層的伍爾沃斯大廈就是由他設(shè)計的，他極大地促進了摩天大樓建筑的發(fā)展）設(shè)計，在當時是世界上最高的建筑物，已經(jīng)超過了尼古拉斯·李·鮑恩（Nicholas Le Brun）設(shè)計的50層的大都會人壽保險大廈（1909年）（圖28）和剛剛被它超過的歐內(nèi)斯特·弗拉格（Ernest Flagg）設(shè)計的47層辛格大廈（1907年）（圖29）。

在大蕭條之初，在紐約市的二棟鋼材骨架建筑物就拿走了摩天大樓設(shè)計的新高度，確切的說，這二棟大樓就是：威廉·范·艾倫（William Van Allen）設(shè)計的克萊斯勒大廈（1929年）（圖30）和什里夫、拉姆和哈默（Shreve，Lamb和Harmon）設(shè)計的帝國大廈（1931年）（圖31）。在本章里值得注意的是克萊斯勒大廈的不銹鋼覆蓋的頂部，這是一棟第一次廣泛應(yīng)用最新發(fā)明的鋼材合金建筑物。

批評家已經(jīng)爭論過這些紐約摩天大樓的建筑學(xué)的重要性，并且不管它們豪華的石頭和磚塊的外表如何——在許多情況下使人聯(lián)想起中世紀的塔樓和文藝復(fù)興的鐘樓——這些建筑物都充分表達出了現(xiàn)代鋼材建筑物的特色。當作為文化圖標時，它們的影響是不容置疑的，一般而言，作為鋼材骨架建筑物的榜樣和現(xiàn)代設(shè)計的先驅(qū)者，還是要引證19世紀早期薩利，路易斯·亨利（Sullivan，Louis Henry）、路特，約翰·韋爾伯恩（Root，John W）、伯納姆，丹尼爾·哈得孫（Burnham，Daniel Hudson）和詹尼，威廉·勒巴?。╓illiam Le Baron）設(shè)計的芝加哥建筑群。

四、20世紀的鋼材辦公樓

實際上，鋼材是一種在20世紀的所有建筑里都離不開的材料：例如在木材樓層和骨架里的連接器、鋼板、釘子、螺栓和螺釘，隱藏在混凝土砌塊和鋼筋混凝土里的螺紋鋼筋，以及在鋼材門式框架里特有的熱軋寬邊柱子和梁。盡管鋼材作為建筑材料的歷史至少可以追溯到公元前15世紀，并且在19世紀里，鋼材在許多方面已經(jīng)明顯的潛移默化的完全改變了建筑物的建造過程和外形，在20世紀里，已經(jīng)非常徹底地探索了鋼材的建筑表達方式。

鋼材所涉及的任何金屬主要都是由鐵組成，盡管現(xiàn)在用起來還存在著非常多的條條框框限制，但19世紀中葉首次出現(xiàn)的中碳鋼還延續(xù)使用至今，并且最近還開發(fā)出來了高強度、抗腐蝕（“風(fēng)化”）和不銹的鋼材。在建筑物里，特別是19世紀的建筑物里廣泛使用著鑄件和熟鐵產(chǎn)品，但是在20世紀開始就被熱軋鋼材構(gòu)件大量取代?；谪愇髂˙essemer，1813-1898,，首創(chuàng)酸性轉(zhuǎn)爐鋼的英國工程師）、西門子（Siemens）、托馬斯（Thomas）和其它一些人的創(chuàng)新，發(fā)揮了鋼材出眾的結(jié)構(gòu)特性，連同日益有效的制造過程一起，使得鋼材在增加產(chǎn)量的同時，戲劇性的減少了鋼材的成本，鋼材終于超越了早期形式的鐵，取得了最后勝利。首先通過19世紀中葉鐵路工業(yè)的需求刺激，和稍后大規(guī)模建筑物項目戲劇性的增長，再和20世紀里商業(yè)和工業(yè)的快速發(fā)展聯(lián)系起來，建筑物與鋼材就變得難解難分了。

伴隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會變革所經(jīng)歷的混合反應(yīng)。芝加哥建筑師路易斯·沙利文（Louis Sullivan，1856-1924，美國建筑師，他因早期為摩天大樓的鋼材骨架結(jié)構(gòu)的設(shè)計和頗有影響的“功能重于外形”的觀點而著名）渴望為垂直的鋼材骨架找到一種精神上的詩情畫意；意大利未來派畫家圣達·伊利亞（Sant’ Elia）在1914年宣稱新時代的鋼鐵橋梁、火車站、汽車和飛機已經(jīng)和過去的傳統(tǒng)形式有著根本上的突變；俄國構(gòu)成主義藝術(shù)流派創(chuàng)始人之一弗拉達米爾·塔特林（Vladimir Tatlin）在1920年對第三國際提議的螺旋式鋼材紀念碑（圖32），為新技術(shù)提供了動力和樂觀的視覺圖像。仍有其他一些藝術(shù)家和批評家只看到了20世紀新的鋼材骨架建筑的消極社會結(jié)局：黑暗、像街道的峽谷、無個性特征、重復(fù)的建筑物面孔；頹廢或危險的工作條件。鋼材不僅僅是最卓越的工業(yè)革命材料，在20世紀初，它也是經(jīng)濟能力和壟斷傲慢的有力符號，充分體現(xiàn)在安德魯·卡內(nèi)基（Andrew Carnegie，1835-1919，蘇格蘭裔美國工業(yè)家和慈善家，靠鋼鐵工業(yè)聚積了大量財富）、J.P.摩根（J.P. Morgan）和埃爾伯特·H·加里（Elbert H. Gary，1846-1927，美國律師、實業(yè)家，在1898年建立聯(lián)邦鋼鐵公司和1901年建立美國鋼鐵工司的過程中處于領(lǐng)導(dǎo)地位）的傳奇故事里。

隨著鋼材建筑的發(fā)展，已經(jīng)浮現(xiàn)出了其它的形式和技術(shù)問題：由于渴望直接表達出來（即外露鋼材），正在解決耐火和防腐要求；正在開發(fā)標準化、配件預(yù)先制造和大規(guī)模生產(chǎn)的潛能；正在表達輕盈和高雅的觀念，或荷載和抵抗的構(gòu)造學(xué)；正在表現(xiàn)為機器的翻版（無論是來自工業(yè)、運輸還是戰(zhàn)爭），或其它美學(xué)趨勢的影響（來自解構(gòu)主義學(xué)派）。

公元1912年，紐約伍爾沃斯大廈（圖33），鋼材框架體系，主體結(jié)構(gòu)31層，高122m，塔樓再升高29層，總計達60層，總高244m。

公元1931年，帝國大廈（圖31），102層；381m，保持世界最高建筑的記錄達41年之久。第一次采用全預(yù)制鋼材建造摩天大廈。

帝國大廈是位于美國紐約州紐約市曼哈頓第五大道350號、西33街與西34街之間的一

棟著名摩天大樓，名稱源于紐約州的昵稱──帝國州，故其英文名稱原意為紐約州大廈或者帝國州大廈，惟帝國大廈的翻譯已經(jīng)約定俗世，及沿用至今。帝國大廈為紐約市以至美國最著名的地標和旅游景點之一，為美國及美洲第4高，世界上第25高的摩天大樓，也是保持世界最高建筑地位最久的摩天大樓(1931-1972年)。樓高381米、103層，于1951年增添的天線高62米，提高其總高度至443米，由Shreeve, Lamb, and Harmon建筑公司設(shè)計，為裝飾藝術(shù)風(fēng)格建筑，大樓于1930年動工，于1931年落成，建造過程僅410日，是世界上罕見的建造速度紀錄。

帝國大廈所采用的是鋼筋混凝土筒中筒結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使得大廈的抗側(cè)剛度增大，故即使在每小時130公里的風(fēng)速下，大樓頂部的最大位移也僅為25.65厘米。

公元1934年，上海國際飯店，82m。

公元1953年，幕墻替代砌塊，匹茲堡美國鋁公司大廈；模壓鋁覆蓋板問世。

公元1954年，紐約杠桿大廈（圖34）。

公元1956～1958年，巴黎CNIT議會中心（圖35），羅伯特·卡麥羅（Robert Camelot）、瓊·馬利（Jean Mally）和伯納德·澤福斯（Bermard Zehrfuss）設(shè)計，部分鋼材構(gòu)件和玻璃幕墻是瓊·普魯維（Jean Prouve）自行設(shè)計和生產(chǎn)的。該大廈最著名之處在于它采用了金屬龍骨外墻體系。

公元1960年，預(yù)制混凝土獲得流行；紐約泛美航空公司大廈。

公元1968年，約翰·漢考克中心（圖36）。100層，高344m，上有106m高的電視天線，是一幢綜合性高層辦公建筑。其平面為長方形，外形上窄下寬，結(jié)構(gòu)為鋼材結(jié)構(gòu)內(nèi)筒加上X形支撐的鋼桁架外筒。

公元1973年，建成了110層的紐約世界貿(mào)易中心（圖37）。北塔樓高417m，南塔樓高402m，打破了帝國大廈保持41年的世界最高建筑記錄。塔樓平面為正方形，尺寸為63m×63m，結(jié)構(gòu)采用筒中筒體系。內(nèi)筒由電梯井和輔助用房組成，外筒有鋼材框架組成。該大廈共裝有2萬多個減振器。

世界貿(mào)易中心（1973年—2001年9月11日），位于紐約曼哈頓島西南端，西臨哈德遜河，為美國紐約的地標之一。世界貿(mào)易中心由兩座并立的塔式摩天樓、4幢7層辦公樓和1幢22層的旅館組成，建于1962—1976年。業(yè)主是紐約州和新澤西州的港務(wù)局。世界貿(mào)易中心曾為世界上最高的雙塔，紐約市的標志性建筑，也曾是世界上最高的建筑物之一。2001年9月11日，在震驚世界的9·11事件中，世界貿(mào)易中心兩座主樓在恐怖襲擊中相繼崩塌，2753人隨之而去，這是有史以來最慘烈的恐怖襲擊事故。

世貿(mào)大廈中心雙塔采用創(chuàng)新的鋼框架套筒結(jié)構(gòu)體系設(shè)計，通過水平樓層桁架將外圍支承結(jié)構(gòu)與中央核心結(jié)構(gòu)連接在一起。這種設(shè)計讓建筑物具有非凡的穩(wěn)定性。除了承擔大樓重量外，外部鋼柱還要經(jīng)受作用于塔身的風(fēng)力。這就是說，內(nèi)部支承結(jié)構(gòu)就只需承擔本身的垂直負重。

公元1974年，建成了110層，445m高的芝加哥西爾斯大廈（圖38）。結(jié)構(gòu)由9個標準方筒組成束筒體系，外形特點是逐級上收。西爾斯大廈的出現(xiàn)標志著現(xiàn)代建筑技術(shù)的新發(fā)展，他保持世界最高建筑的記錄達23年之久。2000年，筆者曾經(jīng)從空中俯瞰過該大廈。當天因為大霧，整個芝加哥都在籠罩在云層之下，在空中只能看到升入云層之上，沐浴在陽光中的西爾斯大廈。當我乘地鐵來到西爾斯大廈大堂時，接待小姐告訴我“View is zero”（視野為零），勸我不要等頂觀光。

西爾斯大廈，又譯為韋萊集團大廈，是位于美國伊利諾伊州芝加哥的一幢摩天大樓，曾是北美第一高樓，2013年11月12日被世貿(mào)中心一號樓打破記錄。落成時名為西爾斯大廈，2009年，總部在倫敦的保險經(jīng)紀公司-韋萊集團，同意租用該大樓的很大比例作為辦公樓，同時作為取得合同的一部分條件而取得了該建筑物的命名權(quán)。2009年7月16日，10:00，該建筑物官方命名正式改為韋萊集團大廈。西爾斯大廈有110層，一度是世界上最高的辦公樓。每天約的1.65萬人到這里上班。在第103層有一個供觀光者俯瞰全市用的觀望臺。它距地面412米，天氣晴朗時可以看到美國的4個州。

該大廈采用由鋼框架構(gòu)成束筒結(jié)構(gòu)體系。整幢大廈被當作個懸挑的束筒空間結(jié)構(gòu)離地面越遠剪力越小大廈頂部由風(fēng)壓引起振動也明顯減輕。這大大增強了大廈的剛度和抗側(cè)向力的能力。

公元1976年，美國鋼鐵公司——匹茲堡，水冷管狀鋼材問世。

公元1976年，倫佐·皮阿諾（Renzo Piano）和理查得·羅杰斯（Richard Rogers）設(shè)計了巴黎蓬皮杜中心（圖39）。蓬皮杜中心在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的獨創(chuàng)性獲得了高度評價。其結(jié)構(gòu)輕盈明快，在相距50m的兩側(cè)主結(jié)構(gòu)之間架設(shè)著巨大的桁架，創(chuàng)造出50m×170m、頂棚高度7m的六層無柱空間。在這里可以舉行各種各樣的活動。無論在感官上或是其它方面，都在公眾中取得了巨大的反響。是先進技術(shù)威力的光輝杰作。它代表了一種極端的、體現(xiàn)非確定性和最大靈活性的設(shè)計手法，不僅考慮到要在其骨架內(nèi)部再建造另外一幢“建筑物”，為藝術(shù)展覽提供必要的墻壁和外圍，而且為了保證最大程度的靈活性，采用了相距50m跨度的桁架。

公元1987年，中國深圳發(fā)展中心大廈，165m。

公元1996年，中國深圳地王商業(yè)大廈（圖40），主樓高325m，地上81層，地下3層。公元1999年，中國上海金茂大廈（圖41），420m，地上88層。

公元1998年，馬來西亞吉隆坡建成了當時世界最高的建筑（圖42），452m高的石油雙塔（Petronas Twin Tower）。

吉隆坡雙子塔曾經(jīng)是世界最高的摩天大樓，但仍是世界最高的雙塔樓，也是世界第五高的大樓。坐落于吉隆坡市區(qū)的西北角。吉隆坡雙子塔高452米，共地上88層，由美國建筑設(shè)計師西薩·佩里(Cesar Pelli)所設(shè)計的大樓表面大量使用了不銹鋼與玻璃等材質(zhì)。雙峰塔與鄰近的吉隆坡塔同為吉隆坡的知名地標及象征。

雙子塔采用的鋼筋混凝土框架(核心筒)伸臂結(jié)構(gòu)體系,是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主的混合結(jié)構(gòu),用鋼量7500噸。每個主體結(jié)構(gòu)旁邊的附屬圓形框架結(jié)構(gòu)與主體相連,可增大主體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)能力。

五、21世紀的鋼材辦公樓

由于百年戰(zhàn)亂，一百五十多年的“西學(xué)漸進”主要是發(fā)生在傳統(tǒng)制造業(yè)，建筑界幾乎毫無建樹。

一直到21世紀，中國建筑界終于等到了鋼結(jié)構(gòu)建筑的“西學(xué)漸進”。

公元2004年，中國臺北建成了目前世界最高的建筑（圖43），480m高的臺北101大廈（塔尖達508m）。

2015年，全球共有106座摩天大樓(高逾200米)建成，其中亞洲建成81座，又以中國建成62座的驚人紀錄，連續(xù)第八年蟬聯(lián)冠軍。美國僅建成2座。

數(shù)據(jù)來自世界高層建筑與都市人居學(xué)會一年一度關(guān)于全球高樓的報告。報告總結(jié)2015年是“摩天大樓持續(xù)猛增”的一年。

是的，世界上從未有過這么多高樓。106打破了2014年創(chuàng)造的99座的歷史記錄，全球高樓總數(shù)也有史以來第一次超過1000座。比起十五年前的統(tǒng)計數(shù)字，增長了392%。但這只是個開始，CTBUH預(yù)測這個數(shù)字在今年還會繼續(xù)增加，預(yù)計會達到110—135座。2015年建成的最高樓是上海中心（圖44）。

不僅摩天大樓數(shù)量增加，這些建筑的高度也在飆升。目前，世界上已經(jīng)有100座超過300米的“超高樓”，其中13座落成于2015年。超高樓拔地而起的速度也前所未有地快，2010-2015年短短五年間就建成50座超高樓，而前50座則花了八十年的時間。

CTBUH甚至覺得有必要設(shè)立一個新門類“極高樓(mega-tall)”來形容那些高度超過600米的建筑。一個驚人的例子是目前沙特阿拉伯在建的吉達塔(JeddahTower)，按照計劃它將于2020年建成，高度將達到1千米。

值得一提的還有去年12月剛落成的美國紐約派克大道432號大樓，425.5米高，是目前世界上最高的住宅樓（圖45）。它不僅憑高度令人驚訝，還有細長的形狀。這種窄窄的高樓在人口密集的地區(qū)更常見，尤其是在那種土地緊缺而人們又追求高端住宅的現(xiàn)代大都市。就地域而言，報告的統(tǒng)計數(shù)字相對不那么讓人意外。亞洲以81座高樓占據(jù)了總數(shù)的七成以上，其中最“厲害”的三個國家是中國（62座），印尼（9座）， 阿聯(lián)酋（7座）；中國遠遠超過世界上其他國家。而在全球新建高樓最多的城市里，印尼的雅加達以7座排在第一，緊隨其后就是中國城市南京、南寧、深圳，都是 5座高樓。

2015年世界上新建成的最高的樓就在中國，632米高的上海中心，它現(xiàn)在已經(jīng)是世界第二高樓了。

在CTBUH發(fā)布這份報告的時候，中國還有300座高樓正在建設(shè)中，報告也認為盡管中國的房地產(chǎn)市場從2013年以來增速減緩，但蓋樓的勢頭還在持 續(xù)?！伴L期的前景就相對不那么確定了，”報告稱，“這個國家繼續(xù)從增長型經(jīng)濟轉(zhuǎn)型為消費型經(jīng)濟(一種迎合中產(chǎn)階級不斷增長的購買力的經(jīng)濟)，政府出資的大 型建設(shè)項目可能開始被放在次要的位置?！?016年幾乎不會有什么意外，大部分高樓和超高樓還將建在亞洲(東亞和中東)。而根據(jù)CTBUH的預(yù)測，最高的10座樓中有6座建在中國，第一位的是深圳的平安金融中心（圖46），高達599米。