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对於高层建筑而言,“电梯困境”
是一个至关重要的问题。
我们可以通过一个简单的例子来理解:假设一栋10层的建筑,每层面积为100英尺x100英尺(即每层10,000平方英尺),总建筑面积为100,000平方英尺。
如果这栋建筑需要將10%的面积用於电梯,那么电梯占用的面积就是10,000平方英尺,剩余可供使用的面积为90,000平方英尺(原文此处计算有误,10层总建筑面积100,000平方英尺,10%用於电梯则为10,000平方英尺,剩余可用面积应为90,000平方英尺,而非原文所述的990,000平方英尺,此处按原文逻辑修正后翻译)。
如果我们將建筑高度增加一倍(即20层),那么电梯所需的面积比例会上升到20%。
此时建筑的总建筑面积为200,000平方英尺,电梯占用的面积为40,000平方英尺,剩余可用面积为160,000平方英尺。
但实际上,考虑到电梯需要更长时间往返於20层楼之间,实际可用面积可能会更少。
我们將建筑面积增加了一倍,建筑成本几乎必然会增加一倍以上,但可用面积仅从90,000平方英尺增加到160,000平方英尺,增幅仅为78%。
如果再增加10层(即30层),总建筑面积达到300,000平方英尺,电梯占用的面积比例会上升到30%,此时可用面积仅为210,000平方英尺。
若增加到40层,电梯占用面积比例升至40%,可用面积则为240,000平方英尺;50层时,可用面积为250,000平方英尺;60层时,可用面积反而下降到240,000平方英尺;70层时,可用面积进一步降至210,000平方英尺。
由此可见,当建筑高度达到一定程度后,每增加一层,所获得的可用面积不仅会逐渐减少(边际效益递减),甚至会出现负增长。
而且,每增加一层,建筑成本都会大幅上升。
在“电梯困境”
的影响下,最终会达到一个临界点:此时,建筑的可用面积不仅不再增加,反而会开始减少。
值得一提的是,传统城市中的道路也面临著类似的二维层面的困境(即道路面积与交通需求之间的矛盾)。
当然,针对“电梯困境”
,目前已经有许多部分解决方案,例如双层轿厢电梯(double-deckelevators)、直达电梯与专用电梯、电梯分流技术等等。
这是一个非常有趣的问题,涉及大量的数学计算,但有趣的是,生態建筑在一定程度上可以规避这一困境。
由於生態建筑本质上是自给自足的,建筑內部存在大量低人流区域,且每平方英尺的人口密度远低於传统高层建筑。
还记得我之前提到的吗?仅水培种植区,每人就需要约1000至2000平方英尺的空间,而这些区域在大多数时候並不需要电梯。
相比之下,同等面积的空间足以容纳一套舒適的家庭公寓。
此外,由於建筑一层不再是主要的人流目的地(人们的活动分散在建筑內部各个区域),且人均空间更大,生態建筑可以设置更多楼层。
虽然这並不能完全消除“电梯困境”
,但能在很大程度上缓解它。
而且,建造过高的建筑其实並没有太大意义,因为如果需要扩大容量,横向扩建往往比纵向增高更划算。
即便你將地球上所有的陆地和海洋表面都覆盖上生態建筑,最终不得不通过增高建筑来容纳更多人口,你也会先遇到“热量瓶颈”
(heatwall),而非让“电梯困境”
成为限制因素。
此外,要建造一座成本足够低廉(无论是建设成本还是维护成本),且能將大部分空间用於粮食生產的生態建筑,我们必须彻底摒弃“拥挤建筑”
的观念。
生態建筑这种建筑形式,只有在你有能力建造人均面积宽敞的建筑时,才值得去建造。
但在此可以简要说明:只要农业生產仍主要局限在单层空间內(无论是土地利用率低但成本较低的露天种植,还是全部在温室中进行的种植),那么大多数建筑就不需要设计成高层——因为高层设计並不会带来明显的优势。
人类的居住、工作和购物区域,实际上並不需要占据大量空间。
以香港和纽约为例,这两座城市拥有世界上最多的摩天大楼,但它们都未能进入全球人口密度最高的40个城市榜单——人口密度最高的马尼拉(manila),摩天大楼数量还不到50座。
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