【揭秘】建筑之极限:为何真正的超高楼难以突破千米?

摩天大楼是城市的地标,也是人类技术和设计的杰作。然而,在我们惊叹于世界上最高的建筑物时,我们也开始思考,建筑到底可以建得多高?本文将揭秘大楼高度的极限,并解释为何超过千米的真正超高楼难以实现。

截止至2021年,全球最高的二十栋摩天大楼之中,有11栋都位于中国,我们在感到骄傲的同时,一个问题也引起了我们的思考,那就是大楼究竟可以建多高?

目前中国最高的摩天大楼就是上海中心大厦,建筑主体为118层,总高达到了632米。而放眼世界,当前最高的建筑物则是迪拜的哈利法塔,也称迪拜塔,该建筑物的楼层总数为162层,高828米。这些摩天大楼在地面上看起来极为壮观,但从数据上来看,终究还是没有超过千米大关,这是为什么呢?是人类的技术水平还无法建造出更高的大楼吗?

图片[1]-【揭秘】建筑之极限:为何真正的超高楼难以突破千米?-阿灿说钱

 

任何事物都存在着一个极限,建筑物的高度也不例外。

地球上最好的建筑师是谁?当然是地球本身,山峰就是这位建筑师建造的高楼。地球上最高的山峰是哪一座?没有人不知道,它就是喜马拉雅山的最高峰,珠穆朗玛峰,而它的高度为8848米。这比人类建造的摩天大楼可要高多了,但依旧没有突破万米大关,而地球上没有超越万米的山峰并不是一个偶然,而是有着必然原因的。一颗星球上的山峰能够达到何种高度,与一个因素是密切相关的,那就是重力。

图片[2]-【揭秘】建筑之极限:为何真正的超高楼难以突破千米?-阿灿说钱

 

因为重力的关系,山峰越高,质量就越大,于是整座山底部所需承受的压力也就越大,一旦压力大到了底座无法承受的强度,山就会崩坏。

由此可知,一颗星球上的重力越小,山峰的理论高度就会越大,这一点只要看一看我们的邻居火星就会知道,火星的重力约为地球的三分之一,所以在火星之上,超过万米的高山比比皆是,比较著名的一个就是奥林巴斯火山,它的高度就达到了21000多米。

图片[3]-【揭秘】建筑之极限:为何真正的超高楼难以突破千米?-阿灿说钱

 

那么地球上山峰的理论高度到底是多少呢?

科学家通过计算得出了一个数据,那就是20560米。不过这一数据只是理论而已,因为山峰的高度除了受到重力的影响之外,还与周围环境有着密切的关系,比如在地球这样一颗拥有浓密大气的星球上,风吹雨打、外部侵蚀以及地球本身的内部运动都会对山峰的高度产生不利影响,而将这些因素全部考虑在内,想超过一万米都是十分困难的。自然筑造的山峰高度很难超过一万米,而反观人类,以目前的技术来说,想要建造超过1000米的高楼都是十分困难的。

图片[4]-【揭秘】建筑之极限:为何真正的超高楼难以突破千米?-阿灿说钱

 

阻挡人造建筑物突破千米大关的一个关键性因素就是结构强度。

与山峰同理,一个建筑物越高,底部所要承受的压力就越大,对结构强度的要求也就越高,而以人类目前的技术水平,是难以支持千米大楼的出现的。另外,无论是大自然筑造的山峰,还是人类建造的大楼,都有着一个相同的特点,那就是下宽而上窄,这同样也是为了分摊压力,如果是上下同宽,下方早就因为过大的压力而崩溃了。这也就意味着建筑物越高,底座就越大。

图片[5]-【揭秘】建筑之极限:为何真正的超高楼难以突破千米?-阿灿说钱

 

也就是说,如果要建造一个万米高楼,并不是把10个千米高楼垒起来就行了,而是需要数千个千米高楼才可以,不仅占地面积非常大,成本之高也让人难以承受。

再有,楼体越高就越不稳定,为了避免大楼因晃动过大而坍塌,顶部的风阻尼器质量也要相应增加。理论上,风阻尼器的质量至少应该达到大楼的百分之一才能够有效果,以上海中心大厦为例,它顶部的风阻尼器质量就达到了1000吨,如果楼体进一步升高,质量进一步加大,风阻尼器质量也要加大,这同样是一个技术难题。所以说,理论上地球上的建筑物可以达到20000米以上,但实际上,人类想要造出千米建筑都很难。即便是大自然这个建筑师,面对万米建筑也是无能为力的。

结语:建筑物的高度受到重力和结构强度的限制。尽管科学家计算出地球山峰的理论高度为20560米,但实际上,自然和人类技术都无法支持超过一万米的山峰或千米级别的超高楼的存在。建筑的底部要承受巨大的压力,结构强度要求很高,同时大楼的稳定性和风阻尼器也是挑战。尽管如此,技术的进步永远都是未知的,或许有一天,我们会看到一座超越千米的壮丽建筑的出现。

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