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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（你背的高度就增加了），你可能就 觉得太重而背不动了。想要移动几人高的“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（你背的高度就增加了），你可能就 觉得太重而背不动了。想要移动几人高的“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。收起