為什麼只有中國可以做到“4天造一層樓”？_風聞

11月中旬，巴西搞了一個大項目，要在巴西薩爾瓦多市的海灣入海口建設一座長達12千米的橋樑。

　　這將是拉丁美洲有史以來最長的水上橋樑，耗資約80億元。

　　這樣大工程的具體實施，自然交給了“基建狂魔”中國。

　　這幾年，一提到基建，一般想到的都是建高鐵、挖地鐵、修公路，但有一個東西總是被忽略。那就是蓋樓。

　　或許，是太過於習以為常，當成了傳統手藝……

　　眾所周知，中國這些年的高樓卻越來越密集，且建造速度越來越快，尤其是摩天大樓。全球150米以上的大樓，1/3在中國。200米以上的，60%在中國。

　　在超高摩天樓方面，中國也不甘示弱。

　　從450米的蘇州國際金融中心，到492米的上海環球金融中心，到高528米的北京中國尊，再到高592米的深圳平安金融中心，幾乎每年都在刷新記錄。

　　那麼我就好奇，動輒幾百米的大樓，中國都是怎麼建的？

　　對地理比較瞭解的朋友們知道，在百米以上的高空，氣象環境和地面截然不同，風力通常要比地面大。地面上刮3級風的時候，高樓上的工地已經颳起了8級大風。

　　在這種風力之下，摩天大樓的橫向搖擺幅度可達一米。施工平台還要隨着高度的變化而不斷上移，大樓上的建築工人在這種惡劣的環境下還要保持平穩有序的施工，就要依靠一種神器。

　　如果關注了今年11月初的進博會，就應該在猛男必看的展區見過它——

　　空中造樓機。

　　這是一個自重2000噸，足有5層樓高的巨型機器，從上方看像一個“金鐘罩”一樣把工地罩在下面。

　　它能讓建築施工在千米高空如履平地，在8級大風中平穩進行。而且每建好一層樓，它就跟着向上爬高一層，速度最快時，5天就能蓋好一層樓。

　　相比起傳統的自動液壓爬模，它不依附於建築牆體，可以在多座建築中反覆拆裝使用，使用壽命達10年以上，如同一座“移動的造樓工廠”。

　　但“空中造樓機”並不是中國原創，而是最早發明於歐美。

　　當中國開始大範圍使用這項技術時，歐美的造樓機已經更新到了第二代。那時，中國落後於世界先進水平。

　　直到2010年，隨着建築越來越高，二代造樓機的不足日漸顯現：整體抗側剛度不足、承載力到了極限、造樓週期過長、塔機之間配合過於複雜、電梯的安裝成本過高……

　　這時德國、美國和日本的工程師都在暗暗較勁、爭分奪秒。誰能早一步開發出承載力更大的造樓機，誰就能在建造摩天大樓的成本上佔得先機。

　　但誰也沒想到，在全世界的技術進入瓶頸期時，中國靠着一項項關鍵技術實現了反超。

　　01

　　李迪是中建三局工程技術研究院超高層所的負責人，2011年11月，他剛到技術中心就職時，就接到了一份非常棘手的任務——

　　設計微凸支點。

　　什麼是微凸支點？它是樓體表面一層3公分厚的凸起，表面有像搓衣板一樣的溝槽，能和造樓機緊緊咬合在一起。

　　這意思就是，要讓造樓機像蜘蛛俠一樣，貼着外牆爬上去。

　　在此之前，造樓機採用的是模塊化低位頂升鋼平台模架體系。就是通過一節節不斷加長柱腿，把造樓機頂上去。

　　但當李迪剛接手時，發現這些支點也就是幾公分厚的素混凝土，裏面連一根鋼筋也沒有，“小女孩子拿着錘子敲幾下就可以把它敲碎”。在這種情況下要承載上千噸的施工裝備和設施，幾乎是不可能。

　　正當李迪一籌莫展時，公司接到一個大型超高層項目——438米的武漢中心工程。這棟建築不僅將成為武漢第一高樓，也將成為華中第一高樓，是一次千載難逢的機會。

　　為了趕在項目之前研發出這項關鍵技術，李迪每天七點起牀上班，一兩點下班，在單位蓬頭垢面地邊學邊畫。熬了四個多月後，成功完成了第一版支點的方案。

　　但當他自信地把這套方案展示給領導後，領導卻並不滿意，説這和現場實行自動咬合落位和承載的功能差得十萬八千里遠，“連紙上談兵都談不上”。 

　　本來還自信滿滿，聽了這話他的臉都紅到了耳朵邊，恨不得鑽地縫裏去。領導沒等他回覆，又給他畫了一條“死亡線”——如果兩個月後還看不到滿意的方案，武漢中心的工程就不用他了，還用原來老辦法。

　　眼看所有努力即將前功盡棄，李迪開始了更加拼命地研發——其他領域裏面只要是能動的，能承載的，他都會去研究一下，試圖尋找靈感。

　　由於太忙，家裏的衞生也疏於打掃，地板上落了一層均勻的灰塵，只有從房門到牀邊有一串整齊的腳印，後來他戲稱這是“思考的腳印”。

　　但即便這樣，他依舊沒有想出有效的解決方法。

　　就在一個週末，他腦海裏面一邊琢磨着方案，一邊下樓，突然一個白影像箭一樣嗖地從腳邊穿過，爬上了旁邊一顆碗口粗的樟樹，還回過頭對他喵喵幾聲。

　　這讓他突然來了靈感。

　　貓因為有靈活的爪子和可以伸縮的指甲，能夠在光滑的樹幹緊緊地勾住樹幹，並用自己的四肢承載住大自己幾倍的身軀向上攀爬。

　　那如果造樓機也能設計出爪子，勾住牆壁上的微凸支點，是不是也可以支撐住四百多噸的重量進行伸縮爬行呢？

　　有了這個想法，李迪幾乎以百米衝刺的速度趕到了單位，不到一個小時把這個構思飛快的畫了出來，後來領導看到這份新方案後也長舒一口氣。“這才像個樣嘛。”

　　最終，微凸支點靠着“貓爪”的靈感被髮明出來，依託着它，大樓的牆體變成了攀巖牆，鈎爪會不斷掛住牆面上凸起的小台階，造樓機馱着負重像爬樹那樣一層層向上攀爬。

　　即便液壓機突發故障，12個鈎爪也會牢牢抓扣在牆面上，單個支點承載力達400噸，總體承載力也提升了三倍以上，在極限情況下，可以抵禦十四級大風。

　　這種方式大大提升了造樓機的頂升力，速度提高了90%，可以在5小時內快速頂升4.5米，工期也至少縮短了20%。縮短工期，就是減少成本。

　　02

　　“你看上面那個白色的鋼結構，不就像個蝴蝶結嗎？”

　　李霞口中的“蝴蝶結”，指的是中建三局在成都公司綠地中心468項目上運用的“空中造樓機”。

　　如果説李迪完成了造樓機的支撐頂升系統，那李霞則升級了另一個關鍵技術——廻轉驅動系統。

　　2012年，她作為第一位機械設計專業人才被引進中建三局工程技術研究院。2013年初，她作為僅有的兩名研發成員之一，開始着手研究廻轉塔機課題。

　　什麼是廻轉驅動系統？

　　通俗來講，就是協調造樓機上多台吊機的系統，通過讓吊車360°自由換位、自由旋轉等方式，實現多塔機間連續、快速、高效的配合。

　　“驗證方案，歷時整整一年，在‘蝴蝶結’之前推翻撤銷了多個方案，其中就有‘五角星’和‘三個花瓣’。”

　　李霞非常認同一條工業理念，在機械設計中，無論這個裝備多麼龐大，“漂亮，才能醒目，漂亮的東西也才是受力均勻的”。

　　於是，她在進行機械設計中，實現其功能的同時也會注重考慮其美觀性。並且，她便總愛以這些設備中最美的一點作為其代名詞。

　　“最初的一個方案是環形的，上面綴滿了五角星，相當漂亮，這個方案的模型至今我都保留着。”李霞介紹，“五角星”方案中，為了實現多吊機360°換位，最初設想是令塔機自行平台上移動，但“每個塔機自重三四百噸，也比較高，自己行走，轉彎的半徑比較大，不是很靠譜”。

　　依據旋轉餐廳的原理，設計外環轉動來實現吊機360度覆蓋超高層建築，也因“跨距比較大”，而被推翻。瀋陽的某建築項目而設計的像“三個花瓣”的廻轉平台，也因未能實現預期效果。

　　**其實，諸如此類的大型迴轉技術，國內外從未出現過。**設想的實現難，技術上的攻關同樣是前所未有。

　　多吊機平台體型龐大，自重比較大，為了解決多吊機360°迴轉，李霞和團隊成員翻閲了大量文獻資料，考察了國內幾十家迴轉支承廠家。

　　“在四川眉山一個偏僻小鎮試驗基地蹲點參與指導平台安裝和試驗，時間長達6個月之久。作為團隊裏面唯一一位女性，與一羣工人和男同事共事，在生活和工作上都會存在一些不適應性。”

　　不過李霞對這段經歷卻輕描淡寫。令她印象深刻的是研發初期的方案可行性驗證階段，需要極大的想象力和創新力。

　　為此，他們經歷了不少於200次反覆驗算、優化和分析。

　　正如李霞所説：“只是環境上的苦，算不上什麼。研發，考驗的是專業功底，教科書中沒有可直接引用的方法，創新總是比較難的。”

　　他們要做的就是，別人從來沒有做過的東西。

　　最終，他們成功設計出了“蝴蝶結”的廻轉平台系統，實現了塔機吊裝範圍對超高層建築的360度全覆蓋，比以往建築施工方式又節省出了30~40%的費用支出。

　　03

　　造樓機上的問題解決了，另一個難題接踵而至——重達上萬噸的混凝土如何運上數百米的高空？

　　混凝土是建築最重要的原料之一，但它有一個特點——極易凝固，通常一個小時就開始變為固態，依靠運輸機一點點運上去往往為時已晚，那就需要另一種特殊的設備。

　　混凝土泵車。

　　這是一種有可伸縮屈折的臂杆通道的泵車，它利用高壓泵和一根可伸縮的臂架系統，將混凝土快速地輸送到高空中的指定位置。

　　但這種泵車對技術的要求非常高，需要在很短時間內提供巨大的壓力。“就像用指甲蓋那麼大的面積將一頭牛頂至樓頂。” 如果不能及時將混凝土輸送到澆注平台，混凝土在管道內凝固，管道就有堵塞甚至爆裂的危險，非常容易釀成事故。

　　1986年，德國已製造出62米世界最長臂架的泵車，那時中國才剛剛蹣跚起步。直到90年代初，關於泵車的全部技術幾乎都被歐美所壟斷，幾乎95%的混凝土機械需要依靠進口。

　　“一台泵車要300多萬元，根本買不起；想技術合作，別人又瞧不上我們。”

　　談及起步時的中國混凝土泵車，三一集團總工程師易小剛這樣説。

　　1995年，在北京機械工業自動化研究所從事液壓研究並初露頭角的易小剛被三一重工董事長梁穩根所説服，辭去北京的公職來到長沙。

　　當時作為民企的三一重工舉步維艱：因質量不過關，產品大量積壓，形勢極為嚴峻。

　　易小剛一到長沙，就開始全心琢磨混凝土輸送泵（又稱拖泵）。為避開技術壁壘，他只好改變思路，另闢蹊徑。“別人用專用零件我們就用通用零件，在此基礎上再進行技術改進和集成。”

　　混凝土拖泵在進行高低壓切換時，需要換接不同的管子。易小剛大膽設計了一個可以旋轉90度的閥門，不料遭到從工人到車間主任的一致反對。“國外都是用管子，客户也沒意見，為啥要換呢？”

　　但易小剛卻説：**“我們不能因為國外是這樣做的，就一味地模仿別人，那是沒有任何突破的。”**雙方一度僵持不下。

　　梁穩根深思熟慮了許久，決定信任易小剛，讓他堅持自己的研發思路。最終，一個工作原理與原有產品完全不同的液壓集流閥組設計出來了。

　　中國混凝土泵車的第一個專利也從此誕生。

　　“這不是很難的（技術）突破，只是思路的改變。” 易小剛認為拋開常規模仿國外產品設計路徑，依據通用的機械原理來做研發——這種非常規的技術創新路線，才是國內企業超過歐美的必經之路。

　　幾個月後，他又發現泵車上有一種高強度鋼板材料也嚴重依賴進口。

　　這種鋼材抗壓強度達到了1500兆帕，國內一直沒有能力生產，歐洲製造廠是當時唯一的來源。

　　易小剛意識到，如果長期這樣下去，隨着三一產品市場佔有率的不斷提高，三一能夠生產多少泵車，並不取決於三一的生產能力，而是取決於國外供應商的態度。

​

　　儘管對材料方面一竅不通，他還是決定從零開始自己做。 

　　當時正值長沙酷暑，熱處理車間的室外温度已經達到了40℃，裏面的情況可想而知，司機進去待十幾分鍾就受不了了，而易小剛愣是全天全夜待在裏面不出來，反反覆覆進行試驗，直到這種材料被研發出來。

　　不過，從成功的實驗品到大批量的生產，又是另一個難以攻克的高峯。

　　進入大批量的生產後，這種材料始終難以達到要求，全工廠幾萬員工眼巴巴地期盼着。這期間，晝夜趕工的易小剛在車間不慎一腳踏空，從離地面幾米高的工作台上摔了下來，身體被卡在了縫隙間，導致整個尾椎骨開裂。

　　梁穩根在醫院勸他：“不行的話，就降低一下材料的等級吧。” 但他拒絕妥協，他堅持產品要想具有競爭力，材料的等級千萬不能降低。

　　最終在這種類似於“偏執”的堅持下，三一泵車的鋼材料又成功實現了量產。

　　相似“玩命”的經歷還發生過一次。

　　為了研發出當時被國外壟斷的的另一個泵車核心技術——臂架技術，他在開車的時候想着怎樣解決臂架的負荷和抖動問題，雙手脱離了方向盤去比劃尺度和距離，結果車子撞在了路邊的圍欄上。

　　這次康復之後，他又成功研製出了中國人自己設計的37m臂架。

　　2001年3月，他在此基礎上再接再厲，研製出了國內第一長度臂架——48m臂架，這已經等同於當時國際一流製造商的水平。

　　同一年，國內泵車市場的格局開始變化，以三一泵車為代表的國產泵車佔有率已經達到了40%以上，國外產品壟斷市場的局面被改寫。

　　2002年9月，三一重工正式啓動56m臂架混凝土泵車開發項目，我國在泵車、臂架研發領域已成為世界第一。

　　在討論技術問題時，有兩句話易小剛是不允許技術人員説的：一句是“國外是這麼做的，我們也這麼做”，另一句是“國外沒有這麼做過，我們也不能這麼做”。

　　易小剛曾表示：“凡是説這兩句話的人，甚至都會被我痛罵一頓。難道國外做的就一定是最好的嗎？難道國外沒有做的，我們就一定不能做嗎？如果總是以國外為標準，那麼你永遠都是一個沒有創新的落後者與失敗者。”

　　有一項統計顯示，在短短的8年時間內，他在中國工程機械領域申請的專利達56項之多，有60多種技術達到和超過國際一流水平。

　　我們無法知道這些技術的開拓者都是何人，從易小剛的經歷可以推斷，他們也一定流過汗流過血。

　　2002年，三一重工在香港國際金融中心創下單泵垂直泵送406米的世界紀錄；2007年，在上海環球金融中心又將這一紀錄再次刷新至492米。

　　在上海環球金融中心的封頂儀式上，易小剛自豪地説：“設計者把建築設計有多高，三一泵就能將混凝土泵送多高。”

　　這是中國技術研發者特有的自豪。

　　04

　　混凝土靠泵車，其他材料和人力的運輸則要依靠電梯。

　　傳統的運輸電梯都是直上直下，每個軌道只能容納一部梯籠，但隨着建築高度的增加，幾十萬噸的建材每天要上上下下，一年下來就要多至少兩個月的工期，浪費幾千萬的成本。

　　為了提高運輸效率，李迪決定將傳統的電梯進行改造，為此他帶領團隊絞盡腦汁，開了兩個月的頭腦風暴會。

　　在這期間，有人提出將電梯提速，但試驗後發現會對機械的磨損過快；有人提出把電梯承載力做大，試驗後發現籠子的尺寸有限，再大也裝不了；還有人提議改裝成雙層電梯，但因為上下兩層需要同時進人進貨的話，要求條件會更高，這種方式最終不能達到雙倍的效果。

　　幾乎所有嘗試都以失敗告終。

　　直到兩個月後的一天，有人提出：“能不能把電梯改造成像我們每天坐的地鐵一樣呢？”

　　眾所周知，環線地鐵是一個循環的運輸系統，列車直接折返而無需轉軌甚至無需停車，這樣一條軌道上可以同時跑多部列車。那如果把地鐵“立”起來，變成一個循環的垂直運輸系統，那一部軌道不就可以容納多個梯籠了？

　　這個想法一下子點燃了中建三局沉悶的會議室，大家好像抓到救命稻草一般開始對這個想法進行試驗，最後發現一切都可行，但唯獨被一個難點卡住了——如何做梯籠的調頭換軌裝置。

　　團隊為此又冥思苦想了一個月，直到李迪在一次去外地出差開會，看到酒店大廳的旋轉門可以繞着中間的軸始終朝一個方向旋轉，這激發了他的靈感——可以試一試模仿旋轉門的原理來進行電梯換軌。

　　回來後他趕緊按此做了個試驗模型，發現果然是可行的。

　　但因為換軌電梯裝置結構極其複雜，製作難度巨大，李迪在實際代工生產上處處碰壁。

　　他和同事在一個多月內幾乎找遍了武漢市所有的機械加工廠，但全部被拒之門外。

　　最後好不容易找到了一家之前合作過的工廠，人家也是在軟磨硬泡之下勉強接受了訂單，但幹到中途還不幹了。李迪的一位同事過去溝通，還被副廠長指着鼻子罵了出去。“這麼複雜又不值錢的東西，我們不做了，你們拉走。”

　　這位平日脾氣温和的同事也忍不住懟了回去：“你説什麼都行，我們拉走也行，不做了也行，但是你絕不能説我們的東西是鬼東西，在我看來它比什麼東西都要值錢。” 説着把門一摔，氣哄哄地就走了。

　　氣話歸氣話，電梯總不能半途而廢。最後，他又厚着臉皮回來懇求那位副廠長，保證儘量少的佔用廠裏的資源，只給他們幾位工人就行，其他的他們自己來。

　　隨後李迪和他乾脆駐進了廠裏，用一個月的時間手把手地帶着工人，把一個大的裝置分解成幾個精密的零件，最終把這個裝置做了出來。

　　就在離成功還有一步之遙，又遇到了一個突發狀況。

　　在試驗的過程中，因為無線網絡的問題，導致其中一個梯籠失控了，不受控制的向頂端衝了上去。

　　事發時，李迪正在電梯的監控室裏，無法關停梯籠。他火速地往外跑，想要去關閉總電源開關。“那一霎那，我的腦海裏想着完了完了。” 他知道，如果梯籠衝出頂部墜落到下面，砸到附近作業的工人，後果不堪設想。

　　在生死攸關時刻，大樓上觀測試驗的同事做出了一個不要命的舉動—— 他趁着梯籠爬升到他所在的樓層，猛的跳了進去。

　　在沒有安全措施的保護下，這種行為無異於就是跳樓。但是這位同事當時沒有絲毫猶豫，跑到裏面去拍下了急停按鈕強制斷電，梯籠隨着一聲異響停了下來，所有人都長舒一口氣。

　　這次事故後，李迪給通訊系統加設了一個像人呼吸心跳一樣的安全裝置，裝置會每秒不停地給梯籠發出在線問詢，梯籠必須進行應答，否則就不能動。

　　後來這部循環電梯在武漢中心得到了成功的應用，一棟400米高的樓可以運行8部梯籠，徹底顛覆了整個傳統施工升降機行業。

　　2017年，中東的一個城市邀請李迪的團隊去參加一棟一千米高樓的投標，但跟進項目以後，卻發現其實對方其實根本就沒把他們當回事，只是讓他們去湊個人數，就連業主在發名片的時候，還漏掉了他們。

　　後來，當他們拿出了對“空中造樓機”全新的升級技術方案後，對方一下子就傻眼了。“全球範圍內都沒有聽説過這樣的方案。”

　　他們還將循環電梯應用到了方案中，依照樓直徑非常細的特點，量身定做了兩條軌道，梯籠可以從一邊上去，翻轉，再從另一邊下去。這樣僅僅佈置兩台循環電梯，就可以滿足整個項目的施工需要。李迪後來形容説：“這些想法方案都讓業主兩眼放光。”

　　2018年，對方更是來到中國的施工現場，進一步的考察參觀，連一向嚴謹的德國工程師也不禁感慨：“真的沒想到原來中國的建造技術竟是如此的先進。”

　　尾聲

　　全球百大摩天高樓將有超過三分之一集中於一個國家，之前這樣的事僅發生過一次，那是在美國。

　　1896年，李鴻章訪問紐約，令他印象最深的是紐約20多層的摩天大樓，他説中國不能建這麼高的樓房，“因為颱風會很快把它吹倒”。從那時起，中國人領教了摩天大樓的震撼。

　　也許當時的李鴻章想象不到，如今中國不僅很多城市都擁有了迷人的天際線，而且無論從技術、效率、安全來説都躋身世界一流水平。

　　據《2018年高層建築回顧報告》顯示，中國從摩天大樓的總數量、高度來看都已躋身世界第一。全球300米以上的高樓，有將近70%都是中國建造。世界上摩天大樓的前十名中，中國已經佔了半數。

　　從羨慕到超越，我們花了100多年的時間。

　　如今，在第三代造樓機的基礎上，經過兩年多的研究試驗，中國又研製出了第四代“空中造樓機”。

　　這是全球首次將超高層建築施工的大型塔機直接集成於平台上，實現了塔機、模架一體化安裝與爬升，並將核心筒立體施工同步作業面從3層半增至4層半。

　　通過塔機與模架一體化安裝與爬升，解決了塔吊爬升與模架頂升相互影響、爬升佔用時間長、爬升措施投入大等制約超高層建築施工的難題。

　　以北京第一高樓“中國尊”為例，自帶的2台M900D塔吊相比常規塔吊安裝方式，可減少塔吊自爬升28次，節省塔吊爬升影響的工期約56天，減少塔吊預埋件400噸。

　　此外，通過在建造過程中使用的信息模型（BIM）、物聯網、5G、雲計算、人工智能和區塊鏈等技術手段，大幅減少了建築垃圾，降低了碳排放。其產生的噪聲污染、光污染都遠遠小於傳統施工法，將對周邊居民的影響降低到了最小。

　　此時此刻，我在辦公室敲字時，聽見窗外成片樓宇拱衞轟鳴，心中突增一股敬意，希望在一代代建築人的努力下，中國的基建會越來越好。

　　“基建狂魔”不是白叫的