<p class="ql-block">一、超高层建筑“外形”的探讨：</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> 目前国内“超高层建筑”外部形状大都是“直筒不变的通上云霄”，很少有“下大上小”的外形。本文为了叙述方便将前者取名叫“直筒形超高层建筑”，而后者叫“锥体形超高层建筑”。谈到锥体，笔者联想到以前设计的低层砖混老房室外悬挑阳台的“牛腿”时，开始均设计成等截面（即顺悬挑牛腿长度方向大小不变），后来人们觉得这种设计有浪费混凝土的现象，没有达到节约的目的，于是将牛腿改成变截面（即顺牛腿长度方向由大逐渐变小），刚度也随之改变，而且还不影响承受外力（还有大跨度“加液梁”亦是如此原理），从而节省开支。悬挑牛腿是整栋房屋外墙上的一个小构件，假设我们把这个构件换个地方不插在“墙上”，而是旋转九十度插在“地球上”，再把这个构件外形由小逐渐变大来增大增长成锥体形（当然刚度也在随之而变），又改名叫“超高层建筑”，那么这个“超高层建筑”就是固定在地球上的悬挑构件了；实际上“直筒形超高层建筑”也同样是固定在“地球上”的悬挑构件，这两种情况所承受的外力都相同：有水平风力和地震力、竖向自重压力和竖向地震力、扭转力…等，那么它们哪个受力更合理、更经济、更安全可比较如下：</p><p class="ql-block"> 1、水平“风力”：大自然风力是呈到三角形，离地面越高风力越大，而建筑物的迎风面积越大所承受的风力也就越大，那么“锥体形的建筑物”形状的“迎风面积”正好与风力相反，自然比“直筒形建筑物”风力小，所需建筑材料少，自然经济合理安全；</p><p class="ql-block"> 2、竖向“压力”：“超高层建筑物”的压力主要是由“自重”和“垂直地震力”组成的压力。压力是与“承压面积”有关，面积越大承载力越大，而“锥体形”是从顶部到底部面积逐渐扩大，正好符合竖向力作用，所以它的承载力比“直筒形”大，假如要底部压应力相等的话“直筒形”结构只有将底部柱子增大、墙体加厚（包括剪力墙和筒体墙），而“锥体形”底面积大，使用房间比直筒形增加许多效果好经济；</p><p class="ql-block"> 3、结构的“稳定性”：物体的稳定性与“重心”有关，重心越低越稳定。“锥体形”底盘大重心比“直筒形”低，所以它的“稳定性”好；</p><p class="ql-block"> 4、两个在地球上的悬挑构件所承受的“弯矩、剪力”：悬挑构件固定端的弯矩剪力最大，而“锥体形”底盘大，抗弯刚度（EJ）大，如果“直筒形”要增大刚度又只能将“柱子加大、墙体加厚”来实现，所以说到底还是“锥体形”优越，如此等…等。</p><p class="ql-block"> 以上都是从“竖向”来谈超高层建筑物，那么在“横向”锥体形由于底大顶小，就存在底部是大胖子的问题，中间房间就形成黑房，影响通风、采光。所以要在保证受力和刚度等不变的情况下，对于大胖子部分要采取措施改进，这就要对横断面形状进行认真研究，其方法可采用“多脚或架空…等”形式来处理（平面几何形状尽量对称，竖向刚度要均匀不可突变），从而满足人们采光、通风的需求。</p><p class="ql-block"> 总之，这种“锥体形超高层建筑”不论是“竖向”还是“横向”形状的改变，其抗弯、抗剪、抗压、抗拉、抗扭、挠度（房屋顶层位移值）…等，每项都是值得研究的课题，如果综合研究成熟，不但能节约大量资金，而且受力合理而安全稳定，也许能在“某种级别”地震中，“锥体形”建筑形式要比“直筒形”建筑形式能够多挽救几条生命。我国从七十年代开始，已投入大量资金用于建筑行业“抗震”，其目的就是为了保护本国公民的人生安全，生命大于一切。其次，关于“地震对建筑物的作用力”，也可观看以下视频，此视频虽然是网上假设模型试验的描述，但有启发作用可供参考。笔者曾在80年代设计过武昌洪山宝通寺的房子，负责基建的一个“小和尚”送我一本书名叫：“千金的小姐万金的和尚”，并对我说：“飞机是我们和尚发明的，我们和尚如果不提出“升天的问题”，世上的人怎么知道要研究飞机上天？”，笔者就是观看了这个视频再结合“小和尚”的谈话而突发其想，再说笔者一直对“悬挑结构”颇感兴趣，曾在30年前就为了设计的需要，结合工程撰写过几篇关于“悬挑结构”的论文，网上署名：刘壁阶（刘璧阶）武汉市建筑设计院（后改名：中信建筑设计研究总院），现在笔者己年近九旬，不论是“水平”还是“精力”都已日落西山，不能跟上时代的发展，只好发此拙文抛砖引玉，不妥之处望谅解，于武汉2023.9。</p> <p class="ql-block">二：笔者借助网上视频抛砖引玉，征求宝贵意见：</p>