上海環球金融中心

上海，中國的金融中心。

88層的上海金茂大廈，是浦東的象征。這座先進的寫字樓兼大飯店落成于1998年，是當時世界第五高的建筑。

但如今在浦東，另一座巨型建筑拔地而起。這座建筑尚未落成，就已經使金茂大廈黯然失色。這座大樓的設計幾經修改，最后定為地上101層，總高度達到492米。這將是中國大陸最高的建筑，也是世界上第三高的大樓。這里將有供17000人工作的寫字樓，寫字樓上面是豪華酒店，最上層是世界最高的觀景平臺（圖1）。

（1）蔚為壯觀的上海環球金融大廈

若干年前，在紐約，世界上一流的建筑師和工程師們廢寢忘食，應對建造摩天大樓的技術挑戰。

現在，在上海，建筑工人大軍正在將設計師的創意變成一座大樓。

自開工起，大樓的建筑工作就沒有停下過，一周7天，一天24小時，從不間斷。要到達工作地點的樓層，得乘坐掛在樓外的升降機。如果你不怕往下俯瞰的話，外面風景好極了。再高的高度，對陳學福來說，都不是問題。他工作時，比其他工人還要高出40米，因為他的工作是操作M900D塔吊。

這種吊車是世界上高層建筑建設中最強大的吊車之一，在大樓的建筑中有著重要的作用。因為修建這座大樓首先要建的是它的鋼結構。一層樓就要用650噸鋼材，650噸乘以101，得到的答案是65650噸鋼材。比埃菲爾鐵塔重10倍。

大樓一層層升高，鋼材也要吊得越來越高。

一座重250噸的塔吊怎么能比它建設的摩天樓還要高呢？

這就是M900D神奇的地方。這座超級塔吊不僅能舉起巨大鋼梁，還能舉起它自己。隨著摩天大樓的增高，塔吊本身也在長高，是通過強大的液壓千斤頂及增加吊車的層數來實現的。這些吊車輕而易舉地以每分鐘30米的速度，把32噸的重物吊到400米的高度（圖2）。

（2）建造大廈使用的是世界上最強大的起重機之一

中國大陸還沒有建過這么高的建筑。過去建筑界約定俗成的高度極限是350米。當接近成功的時候，人們都不敢相信他們克服了多少困難。

上海環球金融中心是以日本的森稔大廈株式會社為中心，聯合日本、美國等40多家企業投資興建的項目，總投資額超過10億美元。

森稔大廈株式會社的社長森稔是最早想要在上海浦東建一座超高層建筑的人，他從紐約科恩·彼得森·福克斯建筑設計室請來了世界知名的建筑師。

首席建筑師威廉·彼得森接受了這個挑戰。威廉·彼得森認為：這座超級建筑要與大地和天空融為一體。它將是一座偉大的建筑。

但是，人們一開始就遇到了一個難題。

盡管浦東的房地產市場規模龐大，但這里不是建設高層建筑的好地方。河水泡軟了土壤，當水泵把水抽走后，土地萎縮了。自1920年以來，上海的某些地段下沉了將近2米。建筑師的解決方案是，沒有花崗巖基底，就用一種簡單可行的辦法，把2000根鋼條打入地下80米深處（圖3）。

（3）在軟土層上建摩天大廈的絕妙方案

鋼樁越深入地下，來自泥土的反作用力就越大，把鋼柱也抓得越緊。這樣就造成了一個牢固的地基，把環球金融中心托舉在浦東的大地上。

上海環球金融中心的建設于1997年開工。

剛打好地基，亞洲金融危機爆發了。當時的亞洲，大量寫字樓空置。金融中心的投資者紛紛撤出，建設停了下來。2003年，亞洲經濟復蘇。森稔為上海環球金融中心找到了新的投資者。紐約設計者們重又受到召喚，但原設計方案落后了。

1997年建筑開工時，世界上最高的建筑是馬來西亞的國家石油雙塔，高88層。

當時設計高95層的金融中心是要超過雙塔。但2004年，臺北的101大樓拔地而起，高508米，共有101層。森稔告訴設計師們，上海最高的摩天樓必須與臺北的101塔樓媲美。

但地基早已打下，只能支撐95層大樓。再加6層樓意味著超出地基的承受力。此時中國已經獲得了2008年奧運會的主辦權，森稔不僅要大樓更高一些，而且建設速度也要更快一些，要趕在2008年奧運會開幕之前完工。

在紐約，著名結構工程師萊斯利·羅伯森和他的團隊，全力以赴地投入到設計中去。羅伯森的更大、更高、更輕的方案是建筑工程史上的一次勝利。鋼梁從鋼筋水泥構成的核心向四周伸展開去，固定在一個對角線交叉的結構上。每隔12層就是一個這種結構。這種模塊結構能省去大量鋼材（圖4）。

（4）積木式的模塊建筑結構省工省料

這座101層的大樓實際上是一系列12層的建筑摞起來的。這樣既省工也省時。由于新的結構設計和新的施工方法，施工速度加快，每三天就起一層樓。

2007年6月，工人鉚接好第91層的底板。此時，吊車正把一個雖輕但卻十分重要的構件吊往第90層。在那里，另一隊工人正往底板上安裝螺紋鋼。這任務十分艱巨。全世界的建筑界都用螺紋鋼來加強混凝土結構。每一層需要總長150公里的螺紋鋼來加固，整座大樓共需要15000千米的螺紋鋼。如果把這些螺紋鋼首尾相接，可以從地球到國際空間站19個來回。

下一步澆注水泥，一個巨型水泥泵機來完成這個任務。水泥罐車排成一列為3臺水泥泵中灌送水泥，水泥泵通過90層樓高的輸送管道，能將水泥送至500米高的頂層澆注。

澆注金融中心一層樓的水泥，可以填滿一個奧運會的游泳池（圖5）。

（5）鋼材和水泥鑄就的大樓

中國是世界上地震頻發地區之一。盡管上海不處于最危險的地震帶上，但一場強震就可能把浦東滿含水分的泥土攪成一鍋粥。固定在上面的樓房有可能因此坍塌。日本神戶地震發生時，數十座高樓倒塌。而神戶地區在上海的東北不過1300千米左右。

環球金融中心的設計必須要把住這個關口。上海同濟大學的路西林教授和他的同事們管理著中國最大的地震搖晃試驗設備，他們模擬摩天樓在地震中的情況，來確定它是否抗震。所有這些結構系統都是新的，還從來沒有在修建高于492米以上的高層建筑中使用過，所以需要進行專門的詳盡地分析。

2004年，路教授和他的團隊連續工作3天，建立了一個上海環球金融中心在地震中的模型，模擬了7次強度和神戶地震相當的地震。如果金融中心在模擬實驗中抗不住地震，就得暫時停建。路西林教授通過分析和實驗得出結論：這座大樓能抗住7級地震（圖6）。

（6）上海環球大廈的模擬地震搖晃實驗

在鋼結構、鋼筋水泥澆注完成之后，最艱苦的工作開始了，那就是安裝大樓的一萬個窗戶。

這座大樓的窗戶設計相對簡單，但安裝卻很困難。每一層沒有足夠的空間來儲存這么多的窗戶。只得安裝多少運來多少，越快越好。

平均1天安裝15個窗戶，3天～4天完成1層樓的安裝。環球金融中心的每個窗戶都有3個臥式鋼琴那么重。在距離地面400米以上的地方，這項工作是很危險的。不是每個人都能勝任這項工作。經過嚴格訓練的130個無恐高癥工人負責窗戶的安裝（圖7）。

（7）與大樓匹配的巨大窗戶

在這里氣候也與地面不同，工人們常置身云霧中，有時能見度幾乎是零。這對高空作業異常危險。當風力太強勁時，只得停工。

遇到惡劣天氣時，強大的M900D塔吊也沒法工作。如果有霧或者有風，安裝工作就很困難。

臺風幾乎每個夏天都要侵襲上海，大樓越高，也就越面臨危險。工程師們把這種情況叫作“翻轉的瞬間”。大樓承受強風帶來的強大外力，尤其是在翻轉的瞬間，大樓最容易坍塌（圖8）。

（8）“反轉的瞬間”風的示意圖

那么，怎樣來使一座500米高的建筑在臺風中巋然不動呢？

答案是：不要與風抗爭。而要讓風通過。

環球金融中心的建筑師們，在大樓最高處設計了一個直徑53米的大孔。這個風口能讓強風通過，防止大風沖擊大樓的樓體。并且觀光者可以在上面欣賞風景，這將是一個世界上最高的觀景平臺（圖9）。

（9）一覽無余的觀景平臺

強風和地震都會使摩天大樓產生擺晃效應。這種效應發生在高樓頂部，那里的結構沒有底層的堅固，所以搖晃更強烈一些。但大樓的安全不成問題，只是頂層的人們會感覺不舒服。

實際上，環球金融中心頂層的人們可能不會感覺到搖晃，由于在第90層安裝了兩個風阻尼器，這兩個裝置各裝有一個150噸的重物，與大樓的搖晃方向反向旋轉，從而抵消了強風或地震的力，從而使觀光者總能舒適地在頂層欣賞上海的風景（圖10）。

（10）風阻尼器結構圖示

整棟大樓共有91部電梯，是世界上最先進的電梯系統之一。有很多是雙層電梯，它們可以把這超級建筑里的17000個客人或工作人員，在數分鐘內運到任何地方。甚至還有一部電梯可以把豪華汽車運到頂層的汽車展覽廳去。

4架掛在大樓外側的電梯從底層直達頂層，讓觀光者飽覽外面的景色。不僅如此，這4部電梯有更為重要的任務。

在21世紀，對超級建筑的威脅不僅來自大自然。和其它高層建筑一樣，上海環球金融中心需要防范新的威脅。

2001年9月11日。上海環球金融中心還只是一個基座時，紐約，萊斯利·羅伯森公司的合伙人索廷·希和其他工程師們，像往常一樣開始了他們的工作。他們的辦公地點距世貿雙塔只有幾個街區。

一年半后，上海環球金融中心重新動工時，設計團隊有了比預防臺風、地震更多的考慮。9.11的恐怖場景仍然縈繞在人們心頭，有一個人痛切地感到9.11的恐怖，他就是結構工程師萊斯利·羅伯森，他曾參與了紐約世貿中心的設計。

羅伯森重新設計了上海環球金融中心，讓摩天大樓穩定和堅固。如果一架滿載燃油的民航機，高速撞向上海環球金融中心，會發生什么情況呢？

被撞擊的區域會被摧毀，燃燒的油料會把該區域變成一片火海。但是，樓內的人們有多種選擇可以逃生，這是當年紐約世貿中心所沒有的。9.11襲擊時，最可怕的是在大火以上樓層的人們沒有任何選擇。他們只能在大火中坐以待斃，或者從樓上跳下。

一旦出事，在撞擊區域以上的人們可以通過設在大樓最中心的特別安全樓道撤離。設計者們還安排了另一條逃生通道——外掛觀光電梯。這是最后的“救生艇”。當設于核心區的安全通道被破壞后，大多數人的本能是往下走。但在此情況下，最好是往上走，去到大樓四角的觀光電梯。它們被巨大的柱子保護得很好。如果這些都失敗了，人們還有一條路可走。第78層是特別設計的避難層。每12層樓就有這么一個避難層（圖11）。

（11）乘上觀光梯可以迅速逃離火災

副經理本尼·任深知這層樓在災難發生時的重要作用：一旦發生大火或事故，這些房間可供人們避難之用。整個大樓都上了一層釉質保護層。但在避難層沒有，所以新鮮空氣通過常規窗戶進來。躲在這里的人們可以通過窗戶呼吸新鮮空氣等待救援。

不僅如此，每個避難層都被包裹在涂了特別防火材料的鋼結構里，還有專用的通風系統。躲避大火或恐怖襲擊的人們可以逃到避難層，這里逃生的希望很大。

環球金融中心的模塊設計也能挽救生命。如果大樓的某一部分坍塌，把各個模塊連接起來的鋼鐵支持圈就會承擔起坍塌部位的重量，并保持大樓不倒。本尼·任認為上海環球金融中心是世界上最安全的高層建筑（圖12）。

（12）模塊結構安全層示意圖

建成后，環球金融中心將成為中國大陸最高的建筑。但卻不是全世界最高的。即使492米高，它也比臺北101大廈的塔尖低16米。

2008年8月28日，上海環球金融中心正式宣布落成啟用，人們終于可以在距地面高度達474米的“觀光天閣”上漫步。

這一切離不開那些無私奉獻，設計，建設這座大樓的人們。

如今上海環球金融中心巍然聳立，它闖過了亞洲金融危機，可以抗擊大自然和人為的災害。它是美、力量、和人類智慧的象征。

上海環球金融中心再次喚起人類應付挑戰，度過難關，不斷向新高度沖擊的信心。