現在很多城市都有自己的地标性高樓建築，很多人在前往旅遊的時候都會登上這些高樓，感受一把“一覽衆山小”。我們對現在的建築技術非常放心，從來不會擔心這些高樓大廈傾倒，認為其堅不可摧。

然而事實上，這些建築并沒有我們想象的那麼挺拔，通俗點說它們能屈能伸，世界上所有的高樓都在随風飄搖。

大樓在風中搖曳着？這是很危險的信号！不過話說回來，高樓為什麼會随大風搖擺？又為什麼能夠屹立百世還安然無恙呢？

人類曆史上最高的建築是阿聯酋迪拜的阿利法塔，又稱迪拜塔，高828米，共有160多層。我國最高的建築是上海中心大廈，高度為632米，排名世界第二。全世界的高樓大廈裡面最年長的當屬紐約帝國大廈，修建于1931年，高度541米，位于世界6位。這些數據都将被曆史銘記，成為人類挑戰自我的見證。

看着這些高聳入雲的建築，人們會生出一種“我自巋然不動”的感覺，這才是杜甫筆下的“風雨不動安如山”。事實上，很多人都不知道，正當我們稱贊這些大樓的時候，它們就在大風中搖晃着。說出來可能有人不信，這世界上的高樓大廈就沒有剛直不阿的，全部都是“牆頭草”，風往哪邊吹就往哪邊倒。

迪拜塔

我們平時站在地上，對風吹沒有什麼感覺，但高樓大廈動辄兩三百米以上，這個高度的風力度非常大，越往上走越大。一般情況下，如果高度為10米的地方風速為5米/秒，那麼在90米高度的時候，風速達到15米/秒。如果高度在300-400米，風速将達到30米/秒以上，風猶如一台小型的推土機，讓摩天大樓産生晃動。紐約帝國大廈在風中搖晃，将會偏離中心15-30厘米，如果遭遇超強飓風，位移可達90厘米。

所以對于高樓，最重要的是韌性，要像蒲葦一樣韌如絲。可是也不能搖晃太大的幅度，不然上面的人會感受到，人都能感受到到的搖晃幅度，說明這樓離塌房不遠了。所以我國對大樓的搖晃幅度有嚴格的規定。

150米以下的建築頂部位移限制在1/550~1000，高度大于250米的建築，搖晃位移應限制在1/500以内。

建築者對于高樓的安全性必須要追求極緻，如果我國規定的建築安全系數是1.5，那麼這些大廈的安全系數就要更高。比如要抗擊12級台風，那麼就得按照18級的來修建；要抗8級地震，就得按照10級地震的标準來。正是這種精益求精的态度，才讓我國在世界十大最高建築中占據6個席位。

安然無恙

雖然有嚴格規定搖晃的幅度，可畢竟搖來搖去的還是會有風險，光憑大樓自身是不可能完全控制搖晃幅度，這裡面有一個秘密武器——阻尼器。

阻尼器是一種裝置，專門克服物體受到的有害力。比如我們去銀行取錢，不同的方向開門的方式不同，進門需要推，出門需要拉，要是進門的時候拉，就會拉不開。這就是阻尼器在發揮作用，就是不讓我們痛快地開門，減緩我們開門的速度，這是為了防止犯罪分子快速逃跑而設計的。生活中運用到阻尼器的地方有很多，尤其是在涉及到保護安全的時候。

台北101大廈的阻尼器

高樓阻尼器的原理同銀行的門一樣，如果風把高樓往北邊吹，那麼阻尼器就要把大樓往南邊拉，讓其恢複原本的垂直狀态。常用的高樓阻尼器是調諧質塊阻尼器，它的本質是一個大擺錘。懸挂在88層以上，利用擺動幅度，将已經偏離中心的大樓拉回正道。如果用能量守恒定律來說，就是風吹動大樓産生的機械能，通過讓阻尼做工産生的熱能散發出去，保證大樓不被額外的能量影響。

最著名的調諧質塊阻尼器是我國的台北101，在上海中心大廈之前，它的阻尼器是全世界最大的，重達680噸，全身被設計成金黃色，美觀大氣，懸挂在大樓的第92層樓中，遊客可以參觀。

按照台北101的高度508米，哪怕隻是微風，它也要承受30米/秒以上的風速，偏移量在30到50厘米之間，更不要說台北地區還時常要受到台風的侵襲。

阻尼器除了将搖曳的大樓拉回原來的位置，還有破壞共振的作用。所謂共振是指，這個世界上的所有物體都有一個自己的振動頻率，這個是物體的物理性質，很難改變。要改變的話就得破壞原有物體的形狀或者更換材料，這對已經建成的大樓來說不可行。

廣州塔的減震系統

如果大樓的固有搖晃頻率正好與當地的風速相當，就會發生共振現象，大樓的振幅達到最大，倒塌的幾率增加。阻尼器和大樓形成一個整體，這個時候它也開始振動，就會破壞原本的振幅，防止共振發生。

我國還在調諧質塊阻尼器的基礎上進行改良，制造出了主被動複合調諧減震控制系統。這是兩個可以變換方位、角度、重量的大水箱，安裝在廣州小蠻腰的最高層。因為小蠻腰所在的廣東地區經常遭遇特大台風，其強度遠超過台北，擺錘式阻尼器很有可能跟不上台風變向的速度，于是改用這種靈活性更大的阻尼設備。

玻璃幕牆

幕牆結構

安裝了阻尼器并非萬事大吉，一座大廈如果要保持安全，還得在其他結構上下功夫。我們觀察世界上最高的建築們，會發現它們有個共同點，外表都是被玻璃覆蓋的，可别以為這是拿來美觀的，它們是幕牆。

幕牆顧名思義，像簾幕一樣的牆，它是挂在建築的主體上，不承擔重量，但并不代表它就什麼作用都不發揮。幕牆需要具備一定的變形能力，還要根據大樓的搖晃做出相應的變形，同時還要考慮材料的成本、美觀等多方面。最後人們找到了滿足各方要求的鋼化玻璃。

鳥類撞擊幕牆死去

早期的幕牆有石闆、馬賽克、鋁合金等，因為那個時候的大樓高度沒有今天高，這些材料還能勉勉強強，随着建築物高度增加，人們發現它們不夠美觀，而且變形能力不理想，成本還因為高度增加變貴。于是這些材料才被逐漸淘汰，現在的高樓大廈幕牆基本上被玻璃占據，目前還沒有材料可以撼動其地位。

當然，玻璃幕牆并非完美無缺，它會造成嚴重的光污染和光散射，還會因為映射出藍天迷惑鳥類，造成它們撞牆死亡。

哈利法塔結構示意圖

人類建築高度的極限

1931年紐約帝國大廈以541米的高度問鼎世界之最，當時的人們都認為這是人類建築高度的極限。而後現實啪啪打臉，這個記錄被後來者一個接一個打破，帝國大廈也從曾經的世界第一退居到現在的世界第六。

2010年，迪拜的哈利法塔正式啟動使用，以828米的高度刷新了曆史，至今還沒有建築打破。不過根據曆史推斷，打破這個記錄隻是時間問題。人們不禁好奇，在地球上修高樓大廈，多少米才是極限呢？

X-Seed 4000

影響一座建築高度的因素有很多，建築方式、所用材料、投入資金等。曾經還真有日本建築師提出過這方面的計劃，修建一座類似于埃菲爾鐵塔的建築X-Seed 4000，也就是這座建築的高度在4000米。世界上最高的建築基本上都是塔的形狀，底座寬廣，越到上面越窄，最後一個尖尖的塔頂高聳入雲。X-Seed 4000米的底座計劃橫跨6000米，占地面積與富士山相當，造價1.4萬億美元。

現在假設完全不計較成本，單純為了建造最高大樓，解決後顧之憂，那麼建築會有多高呢？

有人會說，參考珠穆朗瑪峰，人類的建築可以達到珠峰的高度而不會倒塌，如果真的這樣的話，建築的底座面積需要4100平方公裡，這個面積相當于一個城市。修建這樣一座建築就要占據一個城市全部的地面，并且這個城市還不能有其他地貌，必須全是平原。

再大膽一點預測，因為房子裡面有很多空間是空的，比起珠穆朗峰的實心，它還能更高！不過有人會說，修這麼高的建築，得需要好多材料，有些本來就是地球上稀缺的。如果修出來的實用性并不大，隻是為了滿足最高建築的噱頭，那就違背了建築的本心。

人類建築史

人類的建築史可以分為三個時期：

前建築時期，發生在人類狩獵采集時代，這個時候的人類居無定所，需要跟随季節遷徙。這一時期的建築都是樹皮、獸皮、茅草搭建的帳篷，好處就是可以拆卸，随身攜帶；壞處就是，無法抵禦嚴寒，容易破損，并且防禦值低，一個野獸很有可能把人類的家給掀了。

中國古建築的結構

古典時期，是人類進入農業文明，這個時候人類開始安定下來，不再遷徙。既然要長期居住，那麼帳篷必然滿足不了當時人類的要求。建築材料也從樹皮、獸皮向石頭、草木轉變。青銅時代的來臨讓人類擁有了一定的破壞能力，人類的建築也開始變得複雜起來，比如埃及的金字塔、巴比倫的空中花園、羅馬的鬥獸場、希臘的神廟還有中國的宮殿。這一時期，各民族各文化形成了自己的建築風格。

現代時期，工業革命之後，鋼鐵大量湧入人們的生活，磚石結構已經無法建造出人們渴望的建築，一種全新的建築模式誕生——鋼筋混泥土，一直沿用至今。

鋼鐵有着比磚石、木材更高效的承載能力，人類建築的高度一直都在突破極限。同時人類擴張的腳步也在加快，大量的土地被人類占據成為城市，動物們的栖息地減小，一些動物因此滅絕。也有一批動物适應了鋼筋混泥土的生活，與人類學會了共存。

比如老鼠，人類建築的增加，為其提供了更多的庇護，從原來的二維平面升級成了三維立體，它也一舉成為了數量最多的哺乳動物類群。僅紐約市下水道的老鼠數量遠超過紐約的人口，很有可能與全美人口數量相當。此外，蟑螂、壁虎等動物也适應了人類在建築中的生活。

建築是人類文明的載體，高樓大廈則是人類挑戰自我的見證。

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