摩天大楼是怎样设计建造的？
向上盖高楼的主要障碍是引力向下的作用力。假设你背着一个朋友，如果他很轻，你一 个人就可以背动他。如果你让你的朋友也同时背上一个人（你的高度就增加了），你可能就觉
得太重而背不动了。想要移动几人髙的“人塔”，你就必须找更多的人作为底部，来支撑上面 每个人身体的重量。
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，都是依照这 个原理进行工作的。底部需要更多的材料来承载上面的材料不断增加的重量。在用砖和 水泥建造的普通建筑物中，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。如果下面的楼层已经快没有空间了，盖高楼又有 什么意义呢？...全部
向上盖高楼的主要障碍是引力向下的作用力。假设你背着一个朋友，如果他很轻，你一 个人就可以背动他。如果你让你的朋友也同时背上一个人（你的高度就增加了），你可能就觉
得太重而背不动了。想要移动几人髙的“人塔”，你就必须找更多的人作为底部，来支撑上面 每个人身体的重量。
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，都是依照这 个原理进行工作的。底部需要更多的材料来承载上面的材料不断增加的重量。在用砖和 水泥建造的普通建筑物中，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。如果下面的楼层已经快没有空间了，盖高楼又有 什么意义呢？
19世纪后期，新的生产工艺使制造实铁的长梁成为可能。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，窄而相对较轻的金属梁能够承载更多的重量，同 时所占空间也很小。比铁更轻也更硬的钢使建造更高的楼宇成为可能。
摩天大楼里垂直的立柱是由两端铆接在一起的钢梁构成的。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。
在这个巨型三维网状结构，也被称为“上层结构”中，建筑物所有的重量都被直接转移 到垂直立柱上，立柱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 再次将作用力分散开来。
在典型的底层结构中，在每一根垂直立柱的底部都装有扩展底座。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。格床下面是厚厚的地下混凝土基座。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，把立柱的集中作用力分散到一个广阔的区 域。
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，这些支柱会一直延伸到地下的基岩层。
在这一设计中，外墙只需支撑自重即可。
建筑师可以按照自己的设想扩大建筑物的外墙， 他们甚至可以全部用玻璃来建造外墙。
摩天大楼的设计者们绝不会不考虑电梯的设计。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。由于电梯升降机井占用空间很大，因此每增加一部电梯，楼层的空间就会相应的减少。 为了给人提供更多的空间，就需要增加更多的楼层。在建筑物设计过程中，确定楼层和电梯 的数量是一个非常重要的环节。
建筑物的安全问题也是设计时要考虑的主要问题。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，摩天大楼还配备了性能卓越的喷水灭火设施， 在火势大幅蔓延之前，就能将大多数火灾控制住。
同时，设计师们也会认真考虑摩天大楼用户们的舒适度。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，也考虑到建筑的实 用性和舒适度，这样的建筑物才是成功的建筑物。
除了重力的垂直作用力之外，风的水平作用力也是摩天大楼需要解决的问题。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。 但如果大楼在水平方向移动的距离过大，用户们肯定会有感觉。
为了使更大型的摩天大楼摆动幅度不致过大，工程师们在大楼的中心特别建造了坚固的 衬心。在旧式的巨型摩天大楼中，人们用结实的钢制桁架对中心电梯升降机井周边区域进行 加固。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。
要使建筑物更加坚固，还必须使它们能够防震。由于整座大楼都会随着地面的水平振动 而移动，因此钢梁结构并不会发生扭曲变形。
一些大楼采用了先进的防风减震器。其中的一种方法是，由液压设备推动重达400吨的 混凝土在最高的楼层中进行往复运动。
先进的电脑系统能够精确测量出风对大楼的作用力， 从而会对重物进行相应的移动。
专家们对可以造出多高的摩天大楼持不同意见。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重量更轻、更加结实的建筑材料和速度更快的电
梯，当然首先还是要研制先进的摆动减震器。
可以想象，未来先进的技术可以使我们建造出 高耸入云的城市，还有能够容纳100万甚至更多人的巨型建筑。
未来，为了保护土地，我们不得不建造更高的楼。楼盖得越高，人们就会集中精力进行 区域发展，而不会把精力转向尚未被开发的自然区域。
由摩天大楼组成的城市应该非常便利： 更多的商业设施会在城市集中起来，从而节省了人们的时间。收起
