摩天大楼为何不会倒塌，不怕摇晃？你关心的都在这里了

最近，深圳华强北赛格大厦接连发生摇晃，牵动无数人的神经。赛格大厦总高度356米，称得上是一座摩天高楼。它的晃动让工作、生活在其他超高层建筑里的人难免心有不安。

摩天大楼被视作是一座城市繁荣与发达的象征，在欧洲，60米高的建筑就可归入超高层；美国则普遍认为150米以上才算是超高层，中国的建筑规范规定100米以上即为超高层建筑。

不过，在今日中国100米甚至200米已算不上是什么高楼，只有300米以上的高楼才能算是一个城市的地标。数据显示，中国拥有全球4成高层建筑，150米以上的建筑接近2400座，200米以上建筑达823座，300米以上达95座，三项指标均居超越美国，位居全球第一。

回到正题，摩天大楼的安全成为很多人关切的问题，摩天大楼那么高，为什么不会倒？

历史上曾经出现过超过百米的高塔，但这些或许仅是标志物、装饰物和象征物而已。真正具有实用意义的摩天大楼是在第二次工业革命开始时期才出现的。在当时，人们对行政管理办公楼的需求不断增长。企业巨头们希望在城市里特别是靠近交易所的地点办公，使他们的股票能较容易地进行交易。他们还希望具有较大的办公空间。

1910年至1913年期间，在美国纽约建造的伍尔沃思大厦是真正意义上的世界上第一幢摩天大楼，它的高度241米，在1929年320米高的克莱斯勒大厦完工之前一直是世界上最高的大楼。该大厦为20世纪20年代后陆续出现的摩天大楼提供了一种参照模式。

几百米高的摩天大楼何以不会倒塌？从力学角度看，一座锚固在地基上的摩天大楼就像一根嵌入墙面的悬臂梁。摩天大楼一般都带有地下室。有的地下室底板直接座落在基岩上；有的底板下还有柱，通过将大楼的重量传至基岩或坚硬的土层上，因此，摩天大楼地基的强度和变形控制均有可靠保证，而且摩天大楼的上部也有可靠的强度和刚度来抵抗水平风力或地震力的作用。

但是，在水平力的作用下大楼还会产生水平侧移或扭转。为了将侧移和扭转控制在一定的范围内，提高大楼的抗侧移和抗扭转刚度是关键。摩天大楼结构体系的发展正是从这思路出发的。摩天大楼的结构体系经历了撑系框架、抗弯框架、剪力墙、框架一核心筒、外框筒、外支撑筒体、多筒体、核心筒一伸臂巨型柱系统等的发展过程。

由于摩天大楼的悬臂特征，因而随着高度的增加，必须相应增加有效宽度。一是加强外框筒结构的刚度，来增加竖向悬臂体的有效宽度。二是采用核心筒一伸臂桁架大楼的结构。三是采用外围斜支撑的筒体，利用其刚度来增加竖向悬臂体的有效宽度。由于采用这些方法，因而摩天大楼虽然高耸入云，依然稳如磐石。著名的广州西塔采用的就是钢管混凝土柱斜交网格外筒+钢筋混凝土内筒的筒中筒体系。

摩天大楼在强阵风的作用下会产生晃动或扭转，如果晃动的加速度超过0.25米/秒平方，或扭转的角速超过0.003弧度/秒。生活和工作在摩天大楼的人就会感到不舒服。目前，常用以下几种方法减轻晃动。

一是增加它的有效宽度，提高其抗侧移能力；二是采用被动性或主动的阻尼系统，来减少其晃动。比如，可在摩天大楼的顶部加一个巨大的混凝土块，使其底部可与大楼的墙体相连接，这样即便是遇到大风天气，摩天大楼在混凝土块下面侧移晃动而左右两边的弹簧推拉又使大楼返回其中心位置，从而达到控制大楼过度晃动的问题。一个几百吨重量的混凝土块可以使十几万吨重的摩天大楼晃动得到有效控制，真可谓是秤砣虽小压千斤。

昔日世界第一高楼，高达500多米的台北101大厦，就在其88-92层楼之间安装了一个重达680吨重的黄金色钢球，这也是目前世界上最大的阻尼器，可以抵抗12级超强台风。

还有一点可以通过改善摩天大楼的立面和体形，来减小它所受到的风的作用。作用在建筑物上的风因该建筑物的形状等因素而形成旋风，使建筑物在与风作用方向不一致的斜方向受拉。

如世界第一高塔迪拜塔虽然没有安装阻尼器，但是它的外型下宽上窄，地基呈现三角形的形状，这就确保了，当迪拜塔承受较强风力时，三方的地基会分散开风力，从而减少风力的影响。此外，它的地基也非常牢固，钢铁深入地下50米，接近17层楼的高度。

当然，如果摩天大楼自身设计不合理，施工过程中偷工减料、一味追赶进度，忽视质量，那么就要另当别论了。

借助科技的进步，摩天大楼的高度屡屡被打破。越来越多的摩天大楼拔地而起，但是无论怎样，安全永远都要放在第一位！