中华第一高楼——上海金茂大厦

朱　樱

改革开放后，上海的高楼开始如雨后春笋般涌现。1988年以来，上海以年均184幢的速度递增，1992年正式突破千幢大关。1997年突破2千幢大关。昔日长期雄居“大哥大”地位的国际饭店，在申城的高度早已排到100位以后。

大上海确实在“日长夜高”。不过，在金茂大厦封顶前，上海，或许可以说中国还没有世界级高度的高楼。

目前，地下3层、地上88层、高420．5米、投资达5．4亿美元的金茂大厦作为中国第一高楼、亚洲第二高楼和世界第三高楼已经矗立在上海浦东的陆家嘴金融区内。

上篇：SOM事务所的四大绝招

曾几何时，中国虽然有一流的施工队伍，可是大型建筑项目的总承包方总是外国人，而金茂大厦的主承包是中国人。

建造中华第一高楼，由中国人进行总承包，请外国人来打工，这是中国建筑史上值得自豪的一页。中方向世界招标后，全球不少第一流的建筑设计机构都送来了代表自己最高水平的方案。经过反复论证，中方决定由采用享有国际盛誉的美国—SOM设计事务所的总设计方案。

这是由于美方的设计不仅考虑到金茂大厦的牢固要求，而且还兼顾它的美学要求和其它一些要求。下面就作具体介绍。其中不少情况鲜为人知。

牢固要求是金茂大厦设计的首要要求。高耸入云的金茂大厦容易引发一系列的“非稳定因素”。这首先表现于高楼的容易晃动，这种晃动是由自身摇晃、风力振动和潮汐振动三种因素引起的。

为了解决金茂大厦的牢固难题，SOM事务所设计了四大固化绝招。

首先是地基固化。

由于浦东地处长江最下端，地层堆积着这条中国第一大河万里行程中数万年来携带的巨量泥沙。因此金茂大厦地基固化的难度非常高。经过精确的计算，SOM事务所确定了基础钢管的数量为1062根。这是迄今为止地下桩基工程的“中国之最”。整幢大厦就是压在这个巨大的鸟笼般严密的钢架上。钢管的直径在609—914毫米之间。埋入地下的深度达47米～83．5米之间。总用钢量达1．8万吨。为南浦大桥主桥用钢量的3倍。

此外，中美土木建筑专家还创造性的采用“连续墙围护”、“钢筋混凝土支撑”来加固地基。

其次是结构中空。

成熟的麦粒沉甸甸的，中空的麦秆为什么不会倒?这些问题曾引起过世界上不少力学家的浓厚兴趣。后来，通过研究得出结论：在材料相同的情况下，中心空的“圆筒状”结构承受的压力和抗御倒伏或倒塌的能力要比“实心体”强得多。金茂大厦的设计就采用了中空结构。从56层200米以上的100多米中，外圈是客房，里面是直径27米的圆筒空间。这也增强了大厦的抗震或抗振能力。到目前为止，这是中国建筑物最独特的内部空间结构。

再次是结构固化。

美国的设计专家经过反复研究——既考虑到中国传统建筑美学的特色，又兼顾到中国当代的建筑审美观特点；既考虑到牢固，又兼顾美观——最后决定将基本造型定为独特的“宝塔型”，即从一定高度开始，一层一层由下往上逐渐收小的外型。88层的楼顶上还有78米高的4层设备层和庞大的塔尖部分。远远望去，高高的大厦下宽上狭，如同坚固的宝塔，非常稳定。

值得补充的是大厦的裙楼设计成波浪形屋面。它同主楼一曲一直，对比呼应，另有一番情趣。

最后是加箍固化。

美国设计人员在金茂大厦的24层(100米)、52层(210米)和85层(340米)各贯穿了1道高8米的多方位“外伸钢桁架”。它们与16根巨型的八角形钢筋混凝土大柱连在一起，从地下3层直到地上88层同步连接。它们如同3道力量无比的“巨箍”，不仅将大楼结构牢牢地捆绑住，而且能有效地控制着大厦的平衡体系。

金茂大厦在建造中采用加箍工艺，不仅可以使稳定性大大加强，而且也可以增加一种独特的美感，这确实是一种出色的构想。更重要的是，美国科学家通过缜密的计算，得知应用这种世界超高层建筑的最新设计技术，比通常运用的其它技术，至少可以让金茂大厦的用钢量减少30％。因此，他们幽默的称这种技术为高楼“减肥术”。

通过以上这些固化技术，金茂大厦不仅能大大减少摇晃，而且能抗7级地震和12级台风。

值得一提的是金茂大厦的设计还考虑到了“高楼综合症”的预防。

高楼综合症是当代高楼的居民和工作人员容易得一种现代病。它表现于头晕目眩、厌食易倦、失眠心悸等，这是由于高楼房间的空气流通不畅，缺少新鲜氧气造成的。金茂大厦的中空结构能有效防止这种综合症。

大厦宏大的空心部分不仅能大大增加大厦内部的氧气拥有量，而且还能有效地扩大空气流通量。此外，它还是供人散步休息的好去处。因为，中空部分有6部内部观光电梯可以从56层的220米处升到300多米的88层。每一楼层均有内望阳台。在阳台上和电梯上可以看到的大楼中空部分的景象，极为壮观。

因此，可以说作为总承包方的中方选中美国SOM事务所的设计方案是一种“慧眼识珠”。

下篇上海建设者的聪明智慧

上海的建设者不仅在选标中显示出了智慧，而且在金茂大厦建造过程中，也显示了令人叹服的聪明才智。

这方面的实例实在太多了。随手就可以举上几例——

根据既定的设计方案，托住金茂大厦主楼的基础承台64米见方，厚4米。为了能减少内外温度差过大而引起裂缝，SOM事务所设计时，将承台分成8块浇捣。可是，这样既延长了工时，质量也没有保障。承担施工的建工集团上海一建公司的科研人员，经过反复论证，建议采用一次性连续浇捣的方案。

为了能取得“实战”数据，该公司的科研人员决定进行模拟演习。他们在工地上做了一块4米见方的混凝土作试块，中间排入自来水管，进行冷却循环和降温控制，并运用电脑进行测试。最后终于得出了可靠的数据，让美国工程师不得不信服。后来，中国施工人员只用了46小时就完成了13500立方米高标号混凝土的浇捣。在场的美国设计师竖起了大姆指，由衷地说：“只有你们中国人，才能干好这样的事。”

由于金茂大厦太高了，结构施工如果采用传统工艺和垂直运输方法，那么耗时将很多。这无疑将会拖滞建设的进度。上海的施工单位经过仔细论证，决定摈弃这种他们采用多年、十分熟悉的技术，专门设计并采用了“爬模”系统和“飞爬式”模板新工艺并将它们与两台德国产的混凝土输送泵相结合。这样，金茂大厦的上海建设者不仅创造了一次泵送预拌混凝土达382．5米高度的全国纪录，还创造了结构体每月上升13层的“超高层施工”世界纪录。

3道外伸桁架即“钢箍”的安装是结构安装中最难的部分。这3道箍分别重1600吨、1400吨和1000吨。

依据设计方案，每层钢箍都需用9728个直径仅38毫米的高强度螺栓紧固。螺栓必须同时进行三维群孔的连接。每个箍的扭转偏差不得大于千分之一，而且要求一次安装成功。

上海的施工人员出色地完成了这种安装。在吊装对接时，螺栓的穿孔率、密贴度均达到100％。可以说“毫厘不差”。为此，美国的设计师惊叹：“你们完全能以一流的水平来完成世界任何一幢超高层钢结构的建设。”

1997年8月28日，中国建筑史揭开了新的一页。一根封顶钢梁被吊上了420．5米高的金茂大厦顶端上，顺利地实现了整体结构封顶。这标志着金茂大厦在我们这颗星球上已经成为楼房高度的中国第一、亚洲第二和世界第三。它比原先的中国第一高楼——深圳的地王大厦还要高36．5米。金茂大厦不仅成为浦东和上海的标志性建筑，而且也成为中国的标志性建筑之一。

(责任编辑／韩春萌)