一百多年前，美國芝加哥出現了一座10層樓高的住宅保險公司大樓。誰能想到，這座今天看來是微不足道的樓房，竟是現代城市高層建筑的第一個標志。從此開始，高層建筑如雨后春筍般地在世界各地競相建成，還出現了100多層、高度超過400米的超級摩天大樓。

　　    高層建筑為什么能越造越高呢？這和建筑結構力學、建筑材料科學以及機電設備等方面的迅速發展是分不開的。

　　    這個高寬比的限制。因為大城市的地價昂貴，房屋密集，為了充分發揮土地單位面積利用率，只能占天不占地，采取多加樓層的辦法，這就是人們設計建造超高層建筑的由來。然而在這種遠離安全系數的超高寬比的條件下，要保證超級摩天樓絕對的穩定性，不采用新技術顯然是不行的。

　　    建筑師敢于設計一二百層的超級摩天大樓，土木工程師敢于承擔建造這樣的摩天大樓，在于他們手中掌握的兩大絕招：超高強度鋼骨架結構系統和超高強度復合墻體材料。

　　    高層建筑傳統的結構是在基礎上一層層豎起鋼質框架，再用鋼筋混凝土預制板、鋼板或者鋼化玻璃幕墻系連在框架上作為墻體。這種結構用在高寬比特大的超級摩天樓上，無論強度或硬度都顯得不夠。比較理想的結構是管狀構架，就是將一根根鋼管像柱子一樣，緊湊地圍成樓體的外墻框架，使其整體看起來，好像建造高層建筑，最重要的一條是樓體的穩定性，而樓體的穩定性與樓底基礎的大小和深淺有密切關系。據測算，樓體高度和它的基底寬度的比率越小，大樓的穩定性越大。在建筑學上，這個比率稱為  “高寬比”。一般高層建筑的高寬比都是6： 1到8，1，而要建造超級摩天大樓就不得不突破是一個中心的豎井。這種管狀構架的優異之處是，可以把建筑物的重量和應力移到四周外墻管柱上，能夠承受樓體的垂直重力和由大風、地震產生的水平推力。另外，還有一種稱為外部析梁骨架的結構系統，也適合應用于超高層建筑。

　　 樓越高，風對樓體的橫向推力也越大。摩天大樓高層部分受的風力比低層部分要高幾倍，風的沖擊力是根據建筑物的高度呈幾何級數增加的，如100層的高樓頂部受風的沖擊力是50層大樓頂部所受風力的4倍。所以，必須考慮增加大樓墻體材料的硬度，使它有較強的抗彎曲性能。但是，用增加墻體厚度來提高建筑物強度并不是一個可行的辦法，因為墻體增厚將使建筑物總重大大增加，影響其高度建設。新的辦法是，將一種彈性極大的輕質塑性材料夾在兩塊薄鋼板中間，加壓成為整體復合板材。采用這種既輕又硬又具韌性的新材料作為墻體，摩天大樓就具備了非常良好的抗彎曲和抗震能力，減少頂部的晃動幅度，使建筑物堅如磐石。

　　    建造高層建筑的基礎當然是來自各個科學領域的知識和信息，而建筑設計師往往具有超過常人的想象力和挑戰新高度的勇氣。美國一位天才建筑師弗·羅·賴特提出的一項設計是要在芝加哥建一幢528層、1609米高的摩天大樓。這座巨廈落成后，有效居住面積達170萬平方米，可以容納13萬人居住。但這座“龐然巨樓”還不是摩天大樓的絕對高度，英國工程師威廉斯·弗里、施曼又提出一個叫做“塔城”的建筑設計方案，它有850層，高達3200米，可住50萬人，這樣一座房屋，就相當于一個中等城市。可見，建筑科學的發展也像其他一切科學技術一樣，是永無止境的。

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