如何炸掉摩天大楼?

文|刘喜

4 月 20 日凌晨,上海市区发生一声巨响。据上海地震台网正式测定:上海普陀区(北纬 31.24 度,东经 121.40 度)发生 M1.7 级地震,震源深度 0 公里。

其实,这只是一次爆破,被炸的是已经存在了 20 年、陷入复杂债务关系的烂尾楼上海中环中心。2019 年,宝能集团接手楼盘,主导了这次爆破。

与看起来很爽的场景相反,不少上海居民对这次「突然」的爆破非常不爽:凌晨爆破噪音扰民,而且爆破产生的巨大烟尘,会不会对周边有影响?

在高速城市化的进程中,摩天大楼已经无孔不入地入侵了我们的生活。它们能自然健康地存在多久?当垂垂老矣,又该如何让它们体面离去?

· 游戏《使命召唤 8》中摩天大楼倒塌的瞬间

摩天大楼可以用多久?

到底多高的楼才能被称为「摩天大楼」?世界范围内并没有统一的定义标准。根据《民用建筑设计统一标准》(GB50352-2019),「建筑高度大于 100.0m 为超高层建筑」,可以理解为摩天大楼的适格高度。

100 米有多高?1976 年为适应广交会需要而建成的广州白云宾馆楼高 117.05 米,是中国首栋超过 100 米的建筑。

在实践中,因为高度超过 100 米的超高层建筑有着更高的验收标准,许多建筑商会将高度控制在 100 米之内。上海本次拆除的主体均为 20 层以上、高度超过 80 米的建筑,在一般人的认知中属摩天大楼之列。

而一栋摩天大楼的寿命有多久?统一标准对此并无详细规定,相关的只有对「设计使用年限」的规定:「普通建筑和构筑物设计使用年限为 50 年」。

耗费大量人力物力建造的摩天大楼,难道只能使用 50 年?

其实,这是一个常见的误区。设计使用年限,指的是「设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限」,与其对应的还有 50 年的设计基准期。

这两个数字,影响的主要是材料性能的取值和抗震等方面的验收标准,不是房屋的实际寿命。

虽然常常有「风雨中大楼摇晃幅度超一米」这样惊悚的新闻,但其实面对台风、地震等自然灾害,摩天大楼比许多地层建筑都更加稳固。这是因为,摩天大楼的立起对建筑框架和材料的抗压能力都很高,对建筑的防火、抗风、防震设计也有更多考量。

自然灾害中最危险的,不是摩天大楼,而是结构简陋、缺乏抗灾害设计的房屋。

· 在沿海强风地区,结构设计会尤其考虑风荷载,抵消能量、减轻振动的阻尼器也很常见。图为台北 101 大厦上的调谐质量阻尼器
· 对高楼来说,地震时产生长周期脉冲的地震会让高楼极度晃动倾斜,甚至面临坍塌风险。阻尼器之外,隔震器是最常见的抵御风险手段
· 在中国地震灾害中,造成人员伤亡的主要原因是房屋倒塌,预制板因为结构松散、毫不抗震而被称为「棺材板」

如果通过材料来推算,那么摩天大楼的生命力可以说相当顽强。

采用了单层玻璃幕墙的早期摩天大楼比较危险:玻璃强度不足无法起到支撑作用,还给承重结构带来了额外压力。经过钢化、中空等处理后的玻璃幕墙建筑,足以支撑 50 年以上。而钢筋混凝土建成的大楼,毫无疑问能用超过 100 年。

· 世界上第一座现代意义上的混凝土建筑在 1853 年诞生,历经 150 多年和战争波及后依旧保存完整,主体结构能够达到正常使用标准

甚至有人认为,今日的摩天大楼是「永生不死」的。世界第一高楼哈利法塔的结构工程师比尔·贝克(Bill Baker)认为,「结构性材料基本上永远不会坏。如果有人维护就没问题。」

不过,现实生活中摩天大楼的寿命并没有那么长。根据世界高层建筑与都市人居学会(CTBUH)在 2018 年对 100 栋被拆高楼的研究,它们的平均寿命只有 42 年。

它们被拆掉,不是于建筑本身的原因,而是为了给更高、能带来更多财务回报的高层建筑让路。

对摩天大楼来说,「过时」是比「残破」更严峻的问题。


· 图源:World's Tallest Demolished Buildings, CTBUH

炸掉摩天大楼靠谱吗

建于 1885 年的芝加哥家庭保险大楼高 49.5 米,有 10 层楼,带电梯,是公认的「世界第一座摩天大楼」。

它的落成,占据「天时地利」:19 世纪中期以来,芝加哥地价逐渐昂贵,用地不足的问题开始凸显;1871 年 10 月,芝加哥发生了燃起了一场持续三天的大火,毁掉不少建筑,客观上也给灾后重建开辟了空间。

不过,这栋非常具有纪念意义的大楼只存在了 31 年就被拆掉了。原址上,建起了高 163.1 米的拉萨尔银行大楼,1994 年被指定为芝加哥地标建筑。

· 从家庭保险大楼到拉萨尔银行大楼

同样的故事发生在曼哈顿:1894 年落成的曼哈顿寿险大楼是世界上第一幢高度超过 100 米的大楼,它于 1930 年被拆毁,代替它的是高达 199 米的华尔街一号。

这很好理解:1905 年,曼哈顿「地王」售价为每平方英尺 583 美元,四年后新的「地王」就涨到了每平方英尺 822 美元。1920 年的繁荣中,芝加哥北区土地价格两年内就上涨了十几倍。

在狂飙突进的地价面前,「拆楼再建一定赚钱」是房地产行业的共识。


· 无独有偶,1994 年,李嘉诚决定拆掉 1960 年建成的希尔顿酒店,兴建高 283 米的长江集团中心。这栋楼楼型方正,比旁边的中银大厦略低,坊间津津乐道其「风水优势」

不过,一栋结构坚固、可矗立百年不倒的摩天大楼,到底要怎么拆呢?

用吊车吊着破碎球撞击的方式,并不适用于大部分高层建筑:牢固的建筑结构并非铁球可以轻易撞坏,难以预估的倒塌和可能飞扬四溅的残骸沙砾也极大加剧了安全风险。

更加「赏心悦目」的拆卸方式是爆破。

二战后,欧洲遗留下大量损坏、需要拆卸的建筑物。爆破专家在拆卸时累积了许多实践经验:如何通过分析建筑物结构、精确计算炸药的用量和爆破时间,达到「拆除而不破坏附近建筑」的效果。

目前,爆破拆卸分两种:原地坍塌和定向倾倒(向指定方向爆破)。不过,媒体一般把所有的爆破拆卸都称为「定向爆破」,而大部分能看到的,其实都是原地坍塌。

一次成功的爆破拆迁,可能需要几个月的时间来做前期勘探和布雷。


· 2009 年,得克萨斯州 South Padre Island 的 Ocean Tower 因建筑质量问题被爆破拆除
· 2015 年,法兰克福金融区高 116 米的 AFE Tower 被成功爆破

· 2012 年,重庆炸掉了三峡宾馆

观赏爆破拆迁,是各国人民喜闻乐见的娱乐活动。费城西尔斯购物中心(the Sears Merchandise Center)在 1994 年被拆除的时候吸引了 5 万多名围观群众,还有街头小贩在人群中兜售爆破的纪念品。

这种拆卸方式虽然看起来很厉害,但还是具有一定危险性:虽然坍塌的方向可控,但飞扬的砂石和碎屑还是会造成污染和伤害。爆破带来的粉尘、噪音和冲击波,也会影响到周边建筑,在高楼密集的 CBD 区域不太适用。

1997 年堪培拉皇家医院爆破拆卸就导致了一宗事故,爆炸让建筑碎屑飞到了 500 米之外,一名 12 岁的女童当场死亡,另有九人受伤。

一次失败的爆破拆迁,则会给拆迁工作和周边地区带来不可预知的负面作用。

· 2015 年,柳州花红片大楼爆破失败

现在,还有一种有着超长机械臂和超大液压剪的「拆楼机」,据悉可以拆掉 15 层的高楼。但这样的高科技设备也可能「翻车」。

如何拆除摩天大楼

以上那些惊心动魄的方法,都不是在人口密集的核心区域拆除摩天大楼的最优解。

目前,全世界最高被拆卸的建筑物是位于曼哈顿中城的公园大道 270 号。

摩根大通计划将这座高 215 米的 52 层建筑拆除,建设一栋高 434 米的 70 层建筑。拆迁工作于 2019 年开始,计划在 2020 年年底完成。

· 公园大道 270 号,2019 年 10 月

公园大道 270 号的拆除过程,就像是把建造过程反过来一样:在清除有害物质之后,工人们在大楼外部搭好脚手架和围网,再将里面的建筑材料拆除并运走。

为了控制对周边地区的影响,拆除过程往往相当「手工」,不会有大规模爆破,更多的是挖掘机,以及人工作业。

· 挖掘机从内部拆毁高层建筑

由于公园大道 270 号太高,拆除分成了四个阶段:建筑的 16、29 和 41 层先被拆除并被改造成支撑层,来支撑上面的脚手架,再分段拆除。

从上往下是摩天大楼拆除的惯常做法,但也有一些建筑从下往上拆,比如位于伦敦的 P&O Building:

在日本,还有一种极具创意的「液压拆除法」。将大楼内部清空后,工程单位先用大型千斤顶把两个楼层顶住,再把上下楼层打空,拆除外墙和柱子后用电脑控制千斤顶,让屋顶慢慢下降。

这种拆除方法不需要搭建脚手架,也没有噪音和粉尘污染,不会影响到周围地区。

用这种方式拆掉的最有名的建筑,就是东京的赤坂王子饭店。

· 定格动画中看,赤坂王子饭店好像在一点点被压矮

不过,让摩天大楼从天际线中消失,只是拆除摩天大楼的难点之一。另外一个难点,在于拆下来的东西怎么办。摩天大楼的拆除会制造出大量无法被回收再利用的废弃混凝土,他们的下场只有被填埋。

据悉,公园大道 270 号项目已经将超过 90% 的建筑垃圾运往填埋场,不仅超过了权威建筑环保评价体系 LEED 为拆迁项目设定的最高标准,也产生了巨大的垃圾填埋成本。

考虑到工程规模、施工难度和垃圾处理的成本,拆掉一栋摩天大楼成本并不会低。

· 9-11 袭击中,德意志银行大厦遭到巨大破坏,其拆除的成本上限可达 4500 万美元

正因高昂的拆除和重建成本,越来越多开发商选择了在原本建筑结构上的改造,而非全部拆掉重建。

纽约的伍尔沃思大楼就经历过改造:这栋楼原本是办公楼,但其狭窄的上层结构逐渐无法满足大公司打造开放式办公空间的需求。改造后,上层建筑变成了高档住宅公寓。

这也许是摩天大楼重生更好的办法:毕竟,一栋原本可以矗立百年的建筑在老去之前就被拆掉,徒留一地建筑垃圾,无论从环保角度还是出自朴素认知,都让人于心不忍。
不过,更大的浪费可能来自另一些楼:它们缺乏规划就匆匆上马,又因为资金和债务等种种原因,还没使用过就被废弃,成为土地上一块巨大的疮疤。它们有一个共同的名字:烂尾楼。


· 2015 年 11 月,西安市成功爆破一栋高达 118 米的烂尾楼

来源:大象公会

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