摩天樓會比金字塔長壽嗎

大科技

埃及金字塔已經(jīng)佇立了5000多年，它們經(jīng)歷了地震、風(fēng)沙侵蝕以及人為破壞，見證了撒哈拉從郁郁蔥蔥的草原轉(zhuǎn)變成今天的廣袤沙漠。雖然周圍的自然環(huán)境在變化，文明也在不斷地變遷，但金字塔依然非?！伴L壽”。

現(xiàn)在，隨著城市化加劇，我們也正在進入摩天大樓時代。根據(jù)世界超高層建筑學(xué)的新標(biāo)準(zhǔn)，超過300米的大樓才能叫做摩天樓。如果按照這個規(guī)定，那么世界上第一座摩天大樓應(yīng)該是竣工于1931年的美國443.7米高的帝國大廈。同樣是人類建造的高大建筑，現(xiàn)在的摩天大樓能像金字塔一樣，佇立幾千年嗎？

◆金字塔有先天的理念優(yōu)勢◆

埃及金字塔能屹立不倒跟埃及人的設(shè)計理念有很重要的關(guān)系。埃及人認為人死后靈魂會永生，所以他們會制作木乃伊保存人的軀體，以方便靈魂辨認。他們也會設(shè)計一個能永久存在的墳?zāi)埂榱擞谰么嬖谶@個目標(biāo)，埃及人只會挑選那些能夠滿足目標(biāo)的材料和建筑結(jié)構(gòu)。他們建造的金字塔，面與面之間的角度是51度50分9秒，正好接近自然界中最穩(wěn)定的角——52度角。

很明顯，埃及人對自己的建造能力很自信，所以他們會在許多金字塔的名字前加上“億億年”的前綴。不過，埃及人雖說自信滿滿，但實際上可能并不知道自己在干什么。

從現(xiàn)代設(shè)計學(xué)家們的角度看，古老的埃及人對物理規(guī)律和建筑結(jié)構(gòu)的認識非常欠缺，早期的金字塔嚴(yán)重過度設(shè)計。比如，他們會在金字塔中建造柱子，但可能并不知道柱子足以支撐屋頂，為以防萬一，他們還會增加額外的墻。奇妙的是，這種知識上的不足，反而成了一種明顯的優(yōu)勢，使得金字塔被建造得極為堅固。

埃及金字塔能屹立不倒的另一個原因是工程量龐大。就拿建造于公元前2600年至公元前2500年的胡夫金字塔來說，其建筑地基面積幾乎相當(dāng)于一座人造山，由近600萬噸的固體巖石構(gòu)成。石灰?guī)r已經(jīng)在地球上存在了5000萬年，用石灰?guī)r堆起來的建筑存在5000年不是什么難事。

◆匆匆竣工的摩天大樓◆

相比較而言，因為城市發(fā)展的速度太快，建造的用途是居住，現(xiàn)代摩天大樓的設(shè)計目標(biāo)顯然不可能是永久存在。普通建筑的設(shè)計使用年限是50年，在英國，像隧道、橋梁這樣一些交通要道的設(shè)計使用年限是150年。在這個理念的影響下，摩天大樓的建造就粗糙很多?，F(xiàn)在世界上最高的摩天大樓是迪拜塔，高828米，只用了11萬噸混凝土，3.9萬噸鋼材，高度是胡夫金字塔的六倍以上，耗時卻只是它的十分之三。

就像早期的金字塔一樣，最早建成的摩天大樓可能是最好的。1945年，一架B-25飛機不幸撞上了帝國大廈，但這座建筑并沒有什么損壞，經(jīng)過簡單修整后，幾天之內(nèi)又重新開放。因為早在20世紀(jì)初，科學(xué)家們還在手動計算，所以，為了以防萬一，他們會額外增加鋼鐵的使用量。帝國大廈雖然高度不到迪拜塔的一半，但重量比迪拜塔多出了三分之二，所以它格外結(jié)實。

◆建筑越高，越危險◆

正所謂爬得越高，跌得越慘。當(dāng)今天的摩天大樓被建得越來越瘦、越來越高時，它們除了要面臨所有高建筑會遇到的像腐蝕、地震等常規(guī)風(fēng)險外，還要面臨其他風(fēng)險。

其中一個風(fēng)險是風(fēng)。一般情況下，風(fēng)撞到物體后無處可去，就會往上推，所以建筑物愈高，風(fēng)速愈大。像迪拜塔那樣的超高建筑，在大風(fēng)中晃動幅度可達1.8米。

另一個風(fēng)險是閃電風(fēng)暴。迪拜塔的所在地阿拉伯聯(lián)合酋長國，每年會出現(xiàn)約十次閃電風(fēng)暴。每一次閃電風(fēng)暴都能產(chǎn)生多達十億伏特的電力，這電力比核反應(yīng)堆產(chǎn)生的電力還大。閃電風(fēng)暴發(fā)生時，迪拜塔就像整個城市的避雷針，每隔一分鐘左右就會被閃電擊中。

再來對比一下金字塔。世界上最高的金字塔是胡夫金字塔，胡夫金字塔高146.59米，在幾千年的時間里，只被風(fēng)雨剝蝕了十多米的頂端。和世界上現(xiàn)在大多數(shù)摩天大樓所處環(huán)境不一樣的是，金字塔處于干旱的沙漠環(huán)境，受到雨水的沖擊力也小。這樣看來，摩天大樓似乎就沒法跟金字塔存在一樣久的時間了。

不過，令人慶幸的是，隨著現(xiàn)代科技的不斷進步，摩天大樓所遭遇的風(fēng)和雷電問題已經(jīng)得到了很好的解決。

高層的摩天大樓頂端常?？雌饋硐褚粋€藝術(shù)品，形狀很不規(guī)則。比如，迪拜塔的橫截面為“Y”狀十字形設(shè)計，其實是在利用不規(guī)則的形狀擾亂風(fēng)向，降低塔受到的風(fēng)力沖擊。在對付閃電的問題上，人們也用到了最先進的科技。

迪拜塔的每一根鋼筋，每一個窗框，一直到地基都由電氣連通，形成建筑表面的防雷網(wǎng)。金屬梁柱構(gòu)成的防雷網(wǎng)，就像“金鐘罩”一樣保護著建筑本身。這個網(wǎng)與建筑主體結(jié)構(gòu)的防雷系統(tǒng)可相連接，通過主體結(jié)構(gòu)的防雷導(dǎo)線將雷電引入地下，所以即使多次被雷擊，外面的墻也不會受到損壞。

◆地震、火災(zāi)、雨水的影響◆

此外，歷史上著名的建筑大多難逃火災(zāi)和地震這兩種危險，所以，我們不妨在這兩個最致命因素上做一番比較。

在20世紀(jì)30年代，世界上100個最高建筑中大概有96個采用的是純鋼結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)雖然很輕，但同時太柔，在大風(fēng)作用下，容易發(fā)生位移。鋼材抗火性能較差，當(dāng)溫度達到Y(jié)LN攝氏度時，鋼結(jié)構(gòu)就立即失效，產(chǎn)生連續(xù)倒塌效應(yīng)，紐約世貿(mào)雙子塔就是這樣倒塌的。

今天，大多數(shù)摩天樓采用的是混凝土鋼筋，用混凝土把鋼結(jié)構(gòu)包起來，形成所謂“鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)”，這種結(jié)構(gòu)結(jié)合了金屬的抗擴張強度與巖石的抗壓、抗火能力。現(xiàn)在的摩天樓一般采用分區(qū)建造，十幾層做一個分區(qū)，以此來隔斷空間的連續(xù)性，防止垂直空間中，火勢急速向上蔓延。

埃及金字塔的建筑材料則有四個來源：石灰石、石灰、水和泥。這些材料一起反應(yīng)形成化學(xué)膠，黏住了10%的巖石，剩余90%的巖石經(jīng)過人們鑿過之后完美地嵌套在一起。這樣的建筑材料結(jié)構(gòu)單一，防火性能卻更好。

那么，在抗地震方面，金字塔和摩天樓誰的表現(xiàn)更好呢？

結(jié)構(gòu)上，抗震能力從強到弱依次為：鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)。像金字塔這樣的巖石類建筑韌性很差，體積龐大，高度不高，不太能扛得住地震。比如，公元1300年一次強烈的地震，曾震松了胡夫金字塔的大部分表層外包石塊?，F(xiàn)代摩天大樓的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，抗震能力明顯技高一籌?，F(xiàn)在建筑物都會避免建在地震頻發(fā)地帶，在建設(shè)時還會裝上減震的阻尼器，這使得摩天大樓抗震能力更強。

那么，今天的摩天大樓會和金字塔存在一樣久的時間嗎？

很可能會。因為現(xiàn)在的建筑材料比過去都先進。當(dāng)保持干燥時，鋼筋混凝土的建筑也許可以永遠存在下去。但是，如果在降雨頻繁的地區(qū)，水會慢慢與石灰石、水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沖走水泥，讓鋼筋生銹。不過，金字塔要是也處于多雨水、多地震帶的地區(qū)，情形也好不到哪去。干燥的沙漠環(huán)境和地震不頻發(fā)也是金字塔存在的一個重要原因，處于沙漠地帶的胡夫金字塔在將近5000年的時間里才經(jīng)歷了三次地震。

所以，如果能被精心維護，再加上科技不斷地發(fā)展，摩天樓將有可能和金字塔存在一樣久的時間。換句話說，如果人類不推倒摩天大樓，它們就可能不會倒。也許，這些堅固的高層建筑，將在未來成為見證我們這個時代文明的奇跡。