Nach dem Studium von 1861 bis 1863 an der Bauakademie wirkte er in Berlin als Architekt. 1868 gewann er in einem Wettbewerb des Berliner Architektenvereins mit dem Entwurf für ein „Parlamentshaus für Preußen“ den Schinkelpreis. 1871–1882 war S. als Privatarchitekt Chef des Entwicklungsbüros der Berlin-Anhalter Bahn. In dieser Eigenschaft schuf er auch den Anhalter Bahnhof (1875–1880). Er entwarf eine Vielzahl von Zweck-, Industrie- und Kirchenbauten, darunter die AEG-Apparatefabrik (1888–1890) und das Beamtentor der AEG (1896/97), eine Villa für den Reichsbank-Agenten Victor Benary (1851–1912), die von 1889 bis 1891 erbaut wurde, das Dienstgebäude für den Kreis Teltow in der heute eingezogenen Viktoriastraße 18 (1889–1891), das Wohn- und Geschäftshaus Dorotheenstraße 90 (1895), das Kraftwerk Moabit (1899/1900), das Umspannwerk Wilhemshavener Straße der Berliner Elektrizitätsgesellschaft (1900/01), das Elektrizitätswerk Alte Jakobstraße 91 (1905), das Haus Potsdam, später Haus Vaterland (1911/12) und die Kaiser-Wilhelm-Gedächtniskirche. Von 1915 bis 1918 war er Präsident der Akademie der Künste. Während seine Industriebauten heute als richtungweisend für diese Art des Bauens gelten, ist die bereitwillige Umsetzung des architektonischen Geschmacks Wilhelms II. bereits von den Zeitgenossen heftig kritisiert worden. S. wohnte u. a. in der Lützowstraße 64/65 (1890–1895) bzw. 65 (1896–1924) und hatte sein Atelier in Nr. 68. Sein Ehrengrab befindet sich auf dem Dorfkirchhof und Friedhof Alt-Schöneberg.
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