摩天大厦，为什么可以建那么高？

不管是金字塔形建筑，还是真正的金字 塔或其他用石头建造的建筑物，都遵循这一 原理。  底部需要更多的材料来承载上面的材 料不断增加的重量。

 修建砖或水泥建筑时， 每向上盖一层楼，都需要对下面的墙进行不 断加固。但达到一定高度之后，再这样做就 行不通了。如果楼层底部被墙填满了，高楼 就失去了它本身的意义。

生产实铁长梁的新工艺出现在19世纪 后期。

 建筑师们因此拥有了一套全新的建筑 材料。与旧式建筑中的实心砖墙相比，金属 梁又窄又轻，承重增加，占的空间却减少了。 比铁更轻也更硬的钢使建造更高的楼宇成为可能。

摩天大楼里将钢梁的两端铆接在一起形 成垂直的立柱。

 每层的垂直立柱都与水平大 梁相连。许多建筑物的大梁之间都用斜置梁 来进行辅助支撑。  

这个巨型三维网状结构，也被称为“上层 结构”。在这个结构中，垂直立柱承受着建筑 物所有的重量，然后将作用力集中在建筑物 底部的小块区域内。

 位于建筑物下面的底层 结构再次分散了作用力。

在典型的底层结构中，垂直立柱的底部 设有扩展底座。立柱建在铸铁板上，铸铁板 下方是格床，即多层并置的一排排水平钢梁。   格床之下还有厚实的基座。

整个结构都由混 凝土浇筑而成。

整个结构在地面下一定深度的地方向外 延展，以分散立柱承受的作用力。最终，建筑 物的全部重量都直接作用在位于地表下方的 硬质黏土层上。在自重相当大的建筑物中， 扩展基座建在粗大的混凝土或钢筋支柱上， 而支柱则与地下的基岩层相邻。

在这一设计中，外墙只需支撑自重即可。 因此建筑物的外墙可以随着建筑师的设计而 改变大小，他们甚至可以全部用玻璃来建造 外墙。

电梯是设计摩天大楼时需要重点考虑的 一个方面。

 设计摩天大楼的电梯系统，需要 平衡好各个因素之间的关系。楼层越高，建 筑物容纳的人就越多;容纳的人越多，需要的 电梯也就越多。  电梯升降机井需要很大的空 间，因此每增加一部电梯，楼层的空间就会相 应地减少。

 为了给人提供更多的空间，就需 要增加更多的楼层。因此设计大楼时，确定 楼层和电梯的数量非常重要。

安全问题对于建筑物也非常重要。如果 没有19世纪新式防火建筑材料的出现，摩天 大楼的建造就不会如此顺利。

现在，摩天大 楼的消防设备也更先进，在火势大幅蔓延之 前，就能将大多数火灾控制住。

同时，设计师们还关心舒适度。举例来 说，帝国大厦的用户们总能在9米的范围内 看到窗户。

设计师们只有在考虑结构稳定性 的同时，兼顾建筑的实用性和舒适度，才能设 计出优秀的建筑。

除了重力的垂直作用力之外，摩天大楼 还要应对水平方向的风力。  大多数摩天大楼 都可以在任何方向轻易地移动几米，就像一 棵摇摆的树，但丝毫不会破坏结构的完整。

不过当大楼大幅度水平移动时，用户们肯定 会有感觉。

工程师们在大楼的中心特别建造了坚固 的衬心来控制摩天大楼摆动幅度。在旧式的 巨型摩天大楼中，中心电梯升降机井四周有 起加固作用的钢制析架。

新式大楼则在建筑 物中心位置建造了一个或多个混凝土衬心。

能够防震的建筑物会更加坚固，因为地 震时整座大楼会同步平移，因此钢梁结构并 不会发生扭曲变形。

先进的防风减震器被一些大楼采用。

 其 中的一种方法是，在顶层以液压设备推着400 吨重的混凝土来回移动。先进的电脑系统能 够精确测量出风对大楼的作用力，进而将混 凝土移到合适的位置。  

不同专家对摩天大楼的最大高度有不同 看法。

 有人说，利用现有的技术我们可以造 出一座1609米的高楼，也有人说我们需要研 制更轻、更结实的建材和速度更快的电梯，以 及更先进的摆动减震器。可以想象，未来我 们会拥有建造高耸入云高楼的技术，以及能 够容纳100万甚至更多人的巨型建筑。

建造更高的楼可以保护土地。高楼使人类更专注于区域发展，尚未被开发的自然区 域则不会吸引人的关注。由摩天大楼组成的 城市会非常便利:商业设施在城市大量地聚集，从而节省了人们的时间.

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