隨著摩天大樓的高度越蓋越高，如今，一二百米的大樓已經不是什么新鮮事了。
各大城市紛紛建起了500米以上的超高層，作為自己的地標性建筑，有些城市的超高層建筑甚至不止一座，而像香港這樣地狹人稠的城市幾乎所有的建筑都是超高層。
（香港的市中心，目力所及之處幾乎都是超高層建筑）
超高層建筑就像一根根筷子一樣插在地上，形成了當代人造奇觀的同時也在引人疑惑：
這樣反重力的建筑，真的安全嗎？就算平時安全，來了臺風大地震，它們仍然安全嗎？
（臺風“山竹”過境時，高樓劇烈晃動）
你別說，在現代建筑科技的加持下，這些看似弱不禁風的摩天大樓甚至比一般的建筑還要安全。這是怎么一回事呢？
（一）想要在大風中立得住，首先材料得給力
人類建造“高層建筑”的歷史已經有幾千年了。
埃及的胡夫金字塔有146米之高，從高度上來說也可以稱得上是個“高層建筑”。不過，胡夫金字塔可并沒有什么技術含量，它所使用的只不過是一種原始的“混凝土”，強度連現如今最差的燒結粘土磚都不如，甚至用手一摳都能掉渣。
它之所以能屹立千年不倒，在于結構的上小下大，十分穩固，加之其中的墓穴空間很小，絕大多數的體積都是實心的巨型磚塊，整個胡夫金字塔看似龐大，實則內部受的應力很小，金字塔的自重都被龐大的體積傳給了地面。
建筑構件不怕壓，就怕彎。一塊磚放在樓房里，怎么壓也壓不壞，但拿出來用手劈，力氣大的人就能劈開，反映的正是這個原理。
現代建筑通常將抗拉的鋼筋埋設在抗壓的混凝土當中，形成抗彎折能力很強的鋼筋混凝土結構構件，拿它做房梁，可以承受很大的垂直壓力；拿它做柱子，就可以抵抗很強的側向力，也就是我們所熟知的颶風、地震的力。
在超高層建筑中，還不僅僅是鋼筋混凝土這么簡單。
首先，相比起一般的建筑，超高層建筑的鋼筋和混凝土的標號都很高，強度通常可以達到普通鋼材和普通混凝土的兩倍。
其次，高層建筑還往往會采用預應力構件，它將預先緊繃的鋼絞索埋置在混凝土中，給混凝土預先施加一個很大的壓力。這樣一來，原本只能抗壓的混凝土就會變成既能抗壓、又能抗拉的材料，又堅又韌，抵抗外力作用的能力比普通構件又高了三五成。
此外，高層建筑中還經常使用鋼管混凝土這種“開了掛”的構件。它在鋼管內填充混凝土，在外面鋼管的約束下，混凝土的抗壓能力被發揮到了極限，承載力之高宛如一根純鋼的柱子。
正是有了這些先進的材料和結構構件，高層建筑才有了其存在的基礎。
（二）光有材料還不夠，高層建筑的結構形式也與眾不同
幾層、十幾層的普通建筑，通常采用的是框架——剪力墻結構，它們的分工很明確，框架用來承擔豎直的壓力，剪力墻用來承擔橫向的地震力、風力。
不過對于超高層建筑而言，由于它的長細比遠遠高于一般建筑，自重也百倍于普通樓房，因此受到的地震力、風力都遠遠大于普通建筑。很多時候，這些橫向力甚至比豎直的壓力對大樓的危害更大。因此，再采用普通建筑的簡單結構形式就不行了。
與四處剛度基本均勻的普通樓房不同，超高層建筑通常會采用一種核心筒結構，外面“軟”，里面“硬”。
在大樓的內部，有一根與大樓等高的核心筒，它并不是嚴格意義上四面封閉的“筒”，而是一個有很多開口，但墻體極厚、內部配筋極多、強度極高的結構。在受力上，它就像是整座大樓的一根骨骼，撐起整座大樓。
由于墻體厚、開口小，這一結構通常被用來充當電梯井。而外面附著的框架則可以提供面積很大的整體性空間，供人們使用。
（建設中的大樓，中間的就是核心筒）
當臺風、地震等巨大的橫向力襲來時，核心筒可以與周圍的稀疏框架相互配合，協同受力，形成雙重抗震防線。
（三）大樓頭上頂個“球”，這個重量不白加
盡管有了這些措施，大樓的安全性已經不太成問題了，但大樓卻還有另外一個問題，就是使用的舒適性。
超高層建筑的建筑高度實在太高，因此毫不夸張地說，只要下面一層晃動一厘米，樓頂就要晃動一米。這樣晃起來，大樓的安全倒還沒事，可是卻滿足不了人們的使用需求。
超高層大樓的高度太高，從力學的角度講，大樓實際上是一種很柔軟的東西，軟，就意味著它很容易形成共振。
2011年的東日本海大地震，當地震力傳到日本西部城市大阪的時候，事實上地震烈度已經很低了，走在街上的人很多甚至沒有感受到。然而，由于漫長的距離中，地層過濾掉了快速震動的短波，留下了振動很慢的長波，這些長波的頻率恰好與大阪那些摩天大樓的頻率相吻合，因此那次地震將這些摩天大樓搖晃得一塌糊涂，最后雖然樓沒事，但樓里的人都嚇了個半死。
因此，大樓在設計過程中，就要時時考慮到自振頻率的問題，通過調節大樓各個地方的剛度，使得它盡量不要被風一吹、被地震一搖晃，就不由自主地振動起來。
可是，這些措施能夠改變的自振頻率十分有限，要想真正解決問題，還是要靠阻尼器。
（臺北101大廈樓頂的阻尼器）
所謂阻尼器，通常是一顆掛在大樓樓頂的大鋼球。我們最熟知的阻尼器，就是臺北101大廈樓頂供人們參觀的那顆。
這些大鋼球通常重達500噸以上，說是球，實則是用許多片厚鋼板焊接而成的近似球形的巨大金屬塊。它們萬一掉下來，會將整個大樓從頭到腳砸個透心涼。但不用擔心，吊住它們的鋼絲強度極高，是普通鋼材強度的十倍，哪怕斷了幾根，剩下的也足以托住鋼球。
當地震或臺風到來時，大樓不由自主地晃向一端，而大鋼球則由于慣性停留在原位不動。這樣一來，就會拉住大樓，讓它輕點晃。這就相當于為大樓的振動施加了巨大的阻尼，“阻尼器”的名字正是由此得來。
有些大樓的設計者覺得，吊著這樣一根重而無用的大鋼球可惜了，于是他們把大鋼球替換成了等重的消防水箱。這個巨型水箱平時可以充當阻尼器，特殊情況還可以拿來滅火，簡直是“渾身都是寶”。將阻尼器和水箱合二為一，大大降低了成本和建筑的自重。
（四）為了抗風，高層建筑的外觀也很重要
建筑物承受荷載靠的是內部的結構構件，外觀設計則更多的要考慮美觀。那是不是這些肩不能扛、手不能提的外墻面形狀就和大樓的受力毫無關系了呢？還真不是。它們與風力的作用息息相關。
大風吹過，同樣等級的大風作用在不同形狀的樓上時，大樓受到的力是不一樣的。圓柱形大樓受到的風力就要遠遠小于正方形或者不規則形狀受到的風力。因此，建筑師設計外墻雖然要追求美觀，可也不能怎么浪怎么來，還是要遵照一般的大樓設計規則。
在多風的沿海城市，當大樓的外立面出現了尖角時，就要考慮將它變成圓角。小小一個操作，就可以極大地降低風對它的作用。
（五）大震到來，大樓還有丟“卒”保“車”這一招
盡管做到了面面俱到，但人們預料不到的重大災害仍然有可能發生，當遠超設計極限的重大地震到來時，如何做才能讓大樓內的人在倒塌之前及時撤離，將傷亡降至最低，這也是工程師們需要研究的問題。
在大樓的設計中，常常存在一些“延性設計”，也就是在一些不太重要的位置上使用一些強度不太高，但變形能力很強的構件。
當特大地震發生時，這些構件會發生變形，在自身的變形過程中吸收大量的地震能，進而減弱地震對大樓其它部位的損害，犧牲自己，保全整個大樓。
地震過后，盡管大樓已經發生了很大的變形，但不會倒塌，樓內的人員可以快速疏散出來。如果事后檢測發現大樓的主體結構未發生損傷，那么在替換掉這些壞了的構件之后，大樓還可以重新投入使用。
（高延性混凝土）
結語
超高層建筑通常都是城市的重點建筑，它的造價遠遠高于一般建筑，安全性更是重中之重。怎么樣，知道了這些超高層建筑背后的故事，“摩天大樓恐懼癥”是不是減輕了很多？下次臺風來了，請盡管穩如狗地躲在里面吧，人家比一般的大樓還要安全呢。
