摘要：在許多科幻電影中，城市的樓房都是高聳入云、直達天際，同它們相比，如今世界各地的地標性建筑簡直就是小巫見大巫。不過，科幻電影中的設想其實也是一種啟發(fā)，在現(xiàn)在這樣寸土寸金的年代，如果將高層建筑的高度成倍增加，土地的利用率必將得到進一步提升，這未嘗不是一個解決人地矛盾的好辦法。

超高層建筑

    目前，世界上最高的建筑是迪拜的迪拜塔，高度達到了800多米，但是在一些科學家看來，這個高度還遠遠沒有達到極限。近日，芬蘭一家電梯公司宣布研制出了更加堅固的碳纖維繩索，可以用于電梯的牽引索，使用這種新型繩索的電梯，上升高度將超過1000米；而美國一所大學的研究人員也正在研究希望運用超級鋼來突破超高層建筑的高度極限。這些研究成果都預示著，我們正在一步步地克服各種技術(shù)和材料的瓶頸，為建筑超高層建筑努力著。

    難題1

    如何堅固而且不重

   雖然設想美好，但是在天津大學建筑設計總院工程師竇玉斌看來，目前人類修建超高層建筑的基礎還不成熟�！拔覀兿胍�興建超高層建筑還面臨很多問題，最基礎的就是當?shù)氐牡刭|(zhì)是否適合修建超高層建筑，比如說在地震高發(fā)的地區(qū)就不適合，因為地震帶來的地質(zhì)變化很明顯會危及到建筑物的安全；另外，在修建超高層建筑的時候，我們要使用鋼材和混凝土，當建筑物越高、樓層數(shù)越多時，建筑物自身的重力就越大，對地基的強度要求也就越高�！�

    竇玉斌用埃及的金字塔做了形象的比喻：金字塔的外形是底面積大，這樣就給金字塔提供了一個穩(wěn)定的支撐，所以才能夠建筑得更高。再看世界上最高的建筑迪拜塔，它的外形也是下面大，越到高處越小，正是這樣的設計才能夠保證高層建筑的穩(wěn)定性。所以，想要建造一座上千米甚至更高的建筑，它的底面積必須非常大，同時還要在保證強度的前提下盡可能地減輕建筑材料的重量。“例如天津環(huán)球金融中心（津塔），它在建筑過程中就運用了鋼板剪力墻的結(jié)構(gòu)，在保證強度的前提下最大限度地為建筑物減重�！背�了運用新技術(shù)外，在建筑的設計和施工時，設計師還會根據(jù)建筑物不同區(qū)域的適宜用途設計不同的樓板材質(zhì)�！霸趯σ恍┓侵饕�活動區(qū)如實驗室等停放較輕設備的地方，設計師會使用中空的混凝土樓板代替實心的混凝土樓板，這樣，強度不變，但重量會減輕很多�！笨傊�，要想修建超高層建筑，必須在保證強度的前提下想盡一切辦法為建筑物“減重”。

    難題2

    怎樣消除風力影響

    說完了建筑本身，一些外部環(huán)境對超高層建筑的影響也不容小覷，比如說風。我們站在地面可能感受不到風力的影響，但是如果站在上百米的空中，那風的力量是相當大的。如何應對風的影響也是修建超高層建筑需要考慮的一個重要方面。“我們首先考慮的是通過外形來克服風的影響，舉個例子，各地的電視塔高度都不低，但是外形大多都是圓柱體，這就能夠很好地減少風力的影響，圓形物體的風阻肯定要比同體積的方形物體小�！碑斎�，電視塔是一個功能比較單一的高層建筑，不涉及空間的利用，但用作商業(yè)用途的高層寫字樓和住宅在建筑的時候則要充分地考慮到空間的利用率，這時，造成圓形就既不經(jīng)濟也不實惠了。

    那么面對風力的影響，實用類的超高層建筑該怎么辦呢？“如果我們要推倒一個瓶子，從瓶子底部推，會很難推倒，但是如果推瓶子的上部則非常輕松，高樓也是如此。如果上層的風力過大，整個樓就會在風力的作用下倒塌，所以，高層建筑在設計和施工中都會想辦法將風力抵消掉�，F(xiàn)行最普遍也是最有效的辦法就是每隔一段樓層安裝一個阻尼器，這個阻尼器可以根據(jù)外力的作用進行細微的形變，而在外力消失后它又會恢復原狀。這樣的結(jié)構(gòu)就像一根彈簧，有外力作用的時候就收縮形變，當外力消失的時候又恢復原狀。這樣通過局部的形變來抵消風力對大樓的影響，減少對地基的沖擊，也就保證了超高層建筑的安全�！�

    難題3

    如何保證消防安全

    除了建筑本身和外力因素對超高層建筑的影響，超高層建筑的安全也是不能不提及的問題之一。

    竇玉斌說：“現(xiàn)在的建筑物越來越高，隨之而來的消防安全就成了困擾人們的一大難題。一旦發(fā)生火災時，上面的人下不來、下面的人上不去，消防車也無法對幾百米高處的熊熊大火進行撲救，結(jié)果就是難以阻止悲劇的發(fā)生�！彼�以，在竇玉斌看來，想要設計一個超高層建筑，如果沒有切實有效的各種保障措施，那這個超高層建筑終究也只能停留在圖紙的階段。