摩天楼会比金字塔长寿吗？

今天，埃及金字塔已经伫立了5000多年。它们经历了地震、风沙侵蚀以及人为破坏，见证撒哈拉从郁郁葱葱的草原转变成今天的广袤沙漠。周围的自然环境在变化，这里的文明也不断变迁，但金字塔依然非常“长寿”。

现在，随着城市化加剧，我们也正在进入摩天大楼时代。根据世界超高层建筑学的新标准，超过300米以上才能叫做摩天楼。如果按照这个规定，那么世界上第一座摩天大楼应该是竣工于1931年的美国443.7米高的帝国大厦，从竣工到现在，帝国大厦存在的历史还不到100年。那么同样是人类建造的高大建筑，现在的摩天大楼能像金字塔一样，屹立几千年吗？

金字塔有先天的理念优势

埃及金字塔能屹立不倒跟埃及人的设计理念有很重要的关系。埃及人认为人死后将会有永生，所以他们会制作木乃伊保存人的躯体，以方便灵魂辨认。同样地，他们也会设计一个能永生的坟墓。为了这个目标，埃及人只会挑选那些能够满足目标的材料和建筑结构。比如他们建造的金字塔面与面之间的角度是51度50分9秒，正好接近自然界中最稳定的角52度角。

很明显，埃及人对自己的建造能力很自信，许多金字塔的名字前会加上“亿亿年”的前缀。不过，虽说埃及人自信满满，但实际上他们可能并不知道自己在干什么，因为从现代设计学家们的角度看，古老的埃及人对物理规律和建筑结构的认识非常欠缺，早期的金字塔严重过度设计。比如，他们会在金字塔中建造柱，但可能并不知道柱足以支撑屋顶，为以防万一，他们还会增加额外的墙。奇妙的是，这个知识上的不足，反而成了一个明显的优势，这使得金字塔被建造得极为坚固。

埃及金字塔能屹立不倒的另一个原因是工程量庞大。就拿建造于2570年前的胡夫金字塔来说，其建筑地基面积几乎相当于一座人造山，由近600万吨的固体岩石构成。石灰岩已经在地球上呆了5000万年，用石灰岩堆起来的建筑存在个5000年也就不是什么难事了。

匆匆竣工的摩天大楼

相比较而言，因为城市发展速度太快，建造的用途是居住，现代摩天大楼的设计目标显然不可能会是永久存在。普通建筑的设计使用年限是50年，在英国，像隧道、桥梁这样一些交通要道的设计使用年限是150年。在这个理念影响下，摩天大楼的建造就粗糙很多。现在世界上最高的摩天大楼是迪拜塔，高828米，只用了11万吨混凝土，3.9万吨钢材，高度是胡夫金字塔的6倍以上，耗时却只是它的十分之三。

就像早期金字塔一样，最早建成的摩天大楼可能是最好的。1945年，一架B-25飞机不幸撞上了帝国大厦，但这座建筑并没有什么损坏，经过简单修整后，几天之内又重新开放。这是因为早在20世纪初，科学家们还在手动计算，所以为了以防万一，他们会额外增加钢铁的使用量。虽然帝国大厦的高度不到迪拜塔的一半，但它的重量比迪拜塔多出了三分之二，所以帝国大厦格外的结实。

建筑越高，越危险

正所谓爬得越高，跌得越惨。当今天的摩天大楼建得越来越瘦、越来越高时，除了面临所有高建筑会遇到的像腐蚀、地震等常规风险外，过高的建筑还有其他风险。

其中一个危险是风。一般情况下，风撞到物体后无处可去，就会往上推，所以建筑物愈高，风速愈高。像迪拜塔那样的超高建筑，在大风中晃动幅度可达1.8米。

其次，还会遇到闪电问题。迪拜塔的所在地阿拉伯联合酋长国，每年有约10次闪电风暴。每一次闪电风暴能产生多达10亿伏特的电力，这个电力比核反应堆产生的电力还大，此时迪拜塔就像整个城市的避雷针，每1分钟左右就会被闪电击中。

再来对比下金字塔，世界上最高的金字塔是胡夫金字塔，胡夫金字塔塔高146.59米，几千年的时间里，风雨只剥蚀了10多米的顶端。而且和世界上现在大多数摩天大楼所处环境不一样的是，这些金字塔处于干旱的沙漠环境，受到雨水的冲击力也小。这样对比下，摩天大楼似乎就没法跟金字塔持续一样久的时间了。

不过，令人庆幸的是，随着现代科技的不断进步，摩天大楼所遭遇的风和雷电问题已经得到了很好的解决。

高层的摩天大楼顶端常常看起来像一个艺术品，形状很不规则，比如迪拜塔的横截面为“Y”状十字形设计，其实是在利用不规则的形状扰乱风向，降低塔受到的风力冲击。在对付闪电问题上，人们也用到了最先进的科技。迪拜塔的每一根钢筋，每一个窗框，一直到地基都由电气连通，形成建筑表面的防雷网。金属梁柱构成的防雷网，就像“金钟罩”一样保护着建筑本身。这个网与主体结构的防雷系统可靠连接，通过主体结构的防雷导线将雷电引入地下，所以在多次被雷击后，外面的幕墙都不会受到损坏。

地震、火灾、雨水的影响

此外，历史上著名的建筑大都难逃火灾和地震这两个宿命，所以，我们不妨在这两个最致命因素上做一番比较。

在20世纪30年代，世界上100个最高建筑中有96个采用的是纯钢结构。这种结构很轻，但同时太柔，在大风作用下，容易位移，而且钢材抗火性能较差，当温度达到几百摄氏度时，钢结构就立即失效，产生连续倒塌效应，纽约世贸双子塔就是这样倒塌的。今天，大多数摩天楼采用的都是混凝土钢筋，用混凝土把钢结构包起来，形成所谓“钢筋混凝土结构”，这种结构结合了金属的抗张强度与岩石的抗压抗火能力。现在的摩天楼一般采用分区建造，十几层做一个分区，以此来隔断空间的连续性，防止垂直空间中，火势急速向上蔓延。

埃及金字塔的建筑材料则有四个来源：石灰石、石灰、水和泥。这些材料一起反应形成化学胶，黏住了10%的岩石，剩余90%的岩石经过人们凿过之后完美地嵌套在一起。这种方式结构单一，却能够很好地防火。

那么，在抗地震方面，金字塔和摩天楼谁的表现更好呢？

结构上，抗震能力从强到弱依次为：钢结构、钢筋混凝土结构、砌体结构。像金字塔这样的岩石类建筑强度虽高但韧性很差，考虑到体积庞大，高度更低，可能更扛不住地震，公元1300年一次强烈的地震曾震松了胡夫金字塔的大部分表层外包石块。而现代摩天大楼的钢筋混凝土结构，抗震能力明显技高一筹。而且，现在建筑物在建设时都会避免地震频发地带，还会装上减震的阻尼器，这使得摩天大楼抗震能力更强。

那么，今天的摩天大楼会和金字塔持续一样久的时间吗？

很可能会。因为现在的建筑材料比过去都先进。当保持干燥时，钢筋混凝土的建筑也许可以永远存在下去。但如果在降雨频繁的地区，水会慢慢与石灰石水泥发生化学反应，冲走这些水泥，让钢筋生绣。不过，金字塔要是也处于多雨水、多地震带的地区，情形也好不到哪去。干燥的沙漠环境和地震不频发也是金字塔存在的一个重要原因，处于沙漠地带的胡夫金字塔在4570年的时间里也才经历了3次地震。

所以，如果能精心维护，再加上科技不断地发展，摩天楼将有可能和金字塔存在一样久的时间。换句话说，如果人类不推倒摩天大楼，它们就不会倒，而这些坚固的高层建筑将在未来，成为见证我们这个时代文明的奇迹。

本文源自大科技*百科新说 2016年第11期杂志文章、欢迎广大读者关注我们大科技的微信号：hdkj1997