別等塌了再慌！摩天大樓現(xiàn)代基建，正面臨一場前所未有的過期危機(jī)

當(dāng)結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計(jì)建筑時(shí)，他們不僅是在堆砌樓層，更是在計(jì)算如何贏得一場與大自然之間復(fù)雜的戰(zhàn)役。每一座建筑的建造，都是為了承受特定的“環(huán)境壓力預(yù)算”——無論是創(chuàng)紀(jì)錄降雪的重量、強(qiáng)風(fēng)的推力，還是夏季高溫引起的熱脹。

為此，工程師們使用災(zāi)害地圖和安全規(guī)范。這些本質(zhì)上是基于數(shù)十年歷史氣象數(shù)據(jù)的規(guī)則手冊。它們包含了安全裕度，以確保即使建筑的一小部分失效，整個(gè)結(jié)構(gòu)也不會(huì)像紙牌屋一樣轟然倒塌。

問題在于，這些規(guī)則手冊正在過時(shí)。我們大多數(shù)標(biāo)志性的高層建筑都建于20世紀(jì)70年代和80年代——那是一個(gè)更涼爽、潮汐更可預(yù)測、風(fēng)暴更溫和的世界。如今，那個(gè)世界已不復(fù)存在。

氣候變化扮演著威脅倍增器的角色，它讓環(huán)境壓力對建筑造成的后果變得更加嚴(yán)重。它很少單槍匹馬地?fù)艨逡蛔ㄖ?，而是尋找?xì)微的裂縫、生銹的支撐梁和老化的地基，并將它們推向崩潰的邊緣。它提高了建筑必須經(jīng)受的每一種負(fù)載和應(yīng)變的強(qiáng)度。

為了理解這一挑戰(zhàn)，我一直在研究那些環(huán)境正在戰(zhàn)勝工程學(xué)的全球熱點(diǎn)地區(qū)。

此前，佛羅里達(dá)州邁阿密的尚普蘭塔南樓倒塌，造成98人死亡。雖然這座12層高的建筑原本就存在設(shè)計(jì)問題，但數(shù)十年來不斷上升的海平面和咸濕的沿?？諝馄鸬搅舜呋瘎┑淖饔?，讓鹽水滲入了地下室和車庫。

當(dāng)鹽分接觸到混凝土內(nèi)部提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的鋼筋時(shí)，金屬會(huì)生銹并膨脹。這會(huì)產(chǎn)生巨大的內(nèi)部壓力，導(dǎo)致混凝土從內(nèi)向外開裂——工程師稱之為“剝落”過程。教訓(xùn)是顯而易見的：在一個(gè)變暖的世界里，沿海地下室正在變成腐蝕室，微小的維護(hù)缺口可能會(huì)升級(jí)為災(zāi)難性的結(jié)構(gòu)故障。

邁阿密的案例或許只影響了一座建筑，但歷史悠久的沿海城市埃及亞歷山大港卻面臨著更廣泛的風(fēng)險(xiǎn)。最近的研究表明，過去幾年里，那里的建筑倒塌事故已從每年一起激增至每年近40起。

不僅僅是海水在上漲，鹽分正在液化城市地基下方的松軟土壤。隨著地下水位的上升，鹽水被推向城市下方，抬高了地下水位。這種咸水不僅會(huì)腐蝕建筑物的地基，還會(huì)改變土壤的化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)。結(jié)果是，目前亞歷山大港有7000座建筑處于倒塌的高風(fēng)險(xiǎn)之中。

超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“山竹”襲擊香港期間，風(fēng)速達(dá)到了可怕的每小時(shí)180英里。當(dāng)強(qiáng)風(fēng)撞上一面摩天大樓組成的墻壁時(shí)，它們會(huì)擠入建筑物之間的縫隙并加速——就像水從狹窄的花園軟管中噴射出來一樣。

這種壓力將數(shù)百間辦公室變成了風(fēng)洞，導(dǎo)致玻璃窗從框架中彈出，碎玻璃像雨點(diǎn)般落在下面的街道上。該地區(qū)有82人死亡，15000所房屋被毀，摩天大樓變成了“碎片制造機(jī)”，即使它們沒有完全倒塌。

對日本河流系統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬顯示，在升溫2攝氏度的世界里，如今“百年一遇”規(guī)模的洪水可能每45年就會(huì)重演一次。如果升溫達(dá)到4攝氏度，可能每23年就會(huì)發(fā)生一次。水量的激增將把洪水區(qū)域擴(kuò)大到以前被認(rèn)為安全的地區(qū)，可能會(huì)漫過防波堤和防洪設(shè)施。在大阪灣這樣的關(guān)鍵地區(qū)，風(fēng)暴潮可能會(huì)上升近30%。

在美國，一項(xiàng)針對1945年至2015年間3.7億份房產(chǎn)記錄的研究發(fā)現(xiàn)，超過一半的建筑位于災(zāi)害熱點(diǎn)地區(qū)。近一半面臨著地震、洪水、颶風(fēng)和龍卷風(fēng)等多重威脅。在英國，2023年因氣候驅(qū)動(dòng)的天氣索賠額達(dá)到5.73億英鎊，比2022年增長了36%。預(yù)計(jì)到2080年代，英國非住宅物業(yè)的年度洪水損失也將從今天的20億英鎊幾乎翻倍至39億英鎊。

因此，世界上許多存量建筑正在它們從未被設(shè)計(jì)去面對的環(huán)境條件下進(jìn)入中年。與其恐慌或拆除一切，解決方案是適應(yīng)，并將建筑維護(hù)視為一種氣候適應(yīng)能力——而不是一種可有可無的額外選項(xiàng)。

中期建筑升級(jí)有助于保護(hù)我們未來50年的天際線。我們的災(zāi)害地圖必須參考未來的氣候模型——而不僅僅是歷史天氣——來制定新的安全標(biāo)準(zhǔn)。定期的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測至關(guān)重要——通過使用傳感器跟蹤地基和框架中不可見的應(yīng)力，可以在危險(xiǎn)變得致命之前預(yù)見它們。

建筑可以通過針對最薄弱和最脆弱部分的翻新來保持堅(jiān)固。這包括玻璃幕墻、地下排水系統(tǒng)、地基樁和防腐蝕保護(hù)。

氣候變化并沒有改寫工程學(xué)定律，但它正在迅速侵蝕我們的安全裕度。如果我們希望我們的城市依然屹立不倒，我們必須現(xiàn)在就行動(dòng)——在微小的、不可見的應(yīng)力累積成不可逆轉(zhuǎn)的失敗之前。