100多层高的大楼，总重高达80万吨，为啥承重柱不会被压垮？

2024-11-24 00:14 广东

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100多层高的大楼

上海中心大厦的高度是632米，这么高的楼为什么能屹立不倒？它的重量据说有80万吨，在黄浦江松软的岸边是如何保持不沉降的？

为啥承重柱不会被压垮？

随着科技的日新月异，各个国家的高楼拔地而起，这也逐渐成为了显示国家经济繁荣与否的标准。比如来到两个地方，一个全是低矮的小平楼，每一处小楼都格外精致漂亮；一个是林立的钢筋铁瓦，高耸如入云霄。面对这两个地方，你会认为哪一个比较繁荣？想必都会异口同声选择后者。

为什么城市的楼层会这么高呢？

这是因为经济发达的城市里，经济效益下土地面积的价钱也就越来越高，

越靠近市中心或者商业区的地方，

土地价格也就越贵。

在此基础上，房地产商为了追求利益的最大化，也就不断地增加楼层高度，楼层越高，买或者租的人就越多，那么就能获取更多的金钱。然而我们的写字楼和住房一般是在20至30层左右，少数有写字楼达到100层。

事实上，我国古代就有着高楼的出现了。据古时的文献记载，商纣王为了博得苏妲己的欢心，建造了摘星楼，这座楼到底有多高，争议颇多，但是能到手可摘星辰的地步，想必也是高可入云的。而在现在的中国，就有真的“可摘星辰”的百层高楼存在。

比如深圳最高的建筑，京基100大厦，由17.5万平米的写字楼，及4.6万平米的酒店结合而成，高达441.8米，地上有100层，地下有4层；

香港环球贸易广场是一座118层楼高的大楼，

共484米，

总建筑面积为2822039平方尺，香港九龙丽嘉酒店就位于环球贸易中心最上面的15层，成为了世界上最高的六星级酒店；上海环球金融中心处在上海陆家嘴金融贸易区，占地面积为1.44万平方米，总楼面的面积为38.16平方米，楼高492米，地上共有101层，地下有3层，并于2008年被评为“2008年度最佳高层建筑”。

而世界上最高的高楼目前为哈利法塔，原名为迪拜塔，高达828米，共有楼层162，占地面积约为34.4公顷，耗费15亿美元，从2004年开始修建，于2010年1月4日宣告落成，并改名为哈利法塔。

如果玩过搭积木的人应该都有体会，搭建低矮的积木是非常简单轻松的，然而当你搭得越高，就越要小心翼翼，这时候的积木格外脆弱，一阵风就能轻易把它吹倒。楼层的建立虽然不像积木一样不牢固，但是也有一定的相似度，那么100层的高楼是如何建成的，又为什么屹立不倒呢？

像上海中心大厦这样的高楼，在修建时地基十分重要，地基打的好，不要说在陆家嘴了，就是在沙特松软的沙地上也能盖起百层高楼。大厦的地基与我们盖的居民楼可不一样，打地基前先要打桩。上海中心大厦采用了钻孔灌注桩工艺，这是首次在350米以上的超高层建筑中使用该技术。首先在土壤中钻孔，然后放入钢筋笼，并用混凝土灌注，形成了坚固的桩基。为了提高桩基的承载力，还采用了桩底注浆工艺，使得桩基的极限承载力显著提高，同时还节省了工程造价，一举两得！

然后是基坑建造，施工人员将基坑分为主楼区域与裙房区域两个分区进行施工。主楼基坑深达34米，内径达121米，是全球罕见的超深、超大的单体建筑基坑。之后就是基底板，上海中心大厦的底板有11000多平方米，长宽100多米，厚度有两层楼那么高，足足有6米。

在修建地基时，使用的都是高标准的混凝土。上海中心大厦地基使用的混凝土标号为C80，这是目前中国强度最高的混凝土之一，这种混凝土具有出色的强度和耐久性，能够确保地基的稳定和安全。

混凝土中的骨料，除了碎石、砂子外，还有煤灰粉、矿石渣，另外可能会加入镀锌小钢丝放在一起搅拌。在施工过程中，由于大体积混凝土在浇筑时会产生大量的水化热，导致混凝土内部温度升高，如果温度过高，可能会引起混凝土的开裂和强度下降。因此，为了控制混凝土内部的温度，施工过程中需要采取冷却措施，如使用冷却水管、预冷骨料等，以降低混凝土的温度，确保混凝土的质量，这些操作在普通民房的建造上都见不到。

地基打好以后，保持大厦不倒的关键就是承重柱了，上海中心大厦大约有980多根承重柱，37层以下用的都是C70混凝土，越往上标号越低。即便是这样，这个承重柱也不是普通装修工拿大锤和电钻能钻开的。越高的大厦越怕风，风引起的楼体摇摆能让大厦拦腰折断，这些高几百米的大厦是怎么抗风的呢？

在设计阶段，上海中心大厦采用了BIM技术，提前发现并解决了大量潜在的碰撞点，进一步优化了建筑结构和抗风性能。接下来就是比较经典的一个抗风装置，阻尼器。上海中心大厦配备了世界上最重的摆式阻尼器，它还有一个浪漫的名字叫“上海慧眼”。这是一个重达1000吨的摆球，由12根长25米的大钢索吊在大厦内部，通过反方向运动抵消大楼的晃动，确保大厦在强风天气下的稳定性。阻尼器也有抗震的能力，特别是遇到地震横波的时候，减震效果很明显。

除了阻尼器，上海中心大厦在外形设计上也匠心独到。很多人接受不了它的外形，看着别扭，觉得这肯定是哪一位被西方艺术思想荼毒的、喜欢搞标新立异的设计师创作出来的。其实并不是，这座大厦采用仿生学设计，整体外形类似DNA的双螺旋结构，每上升一层角度扭曲接近1度，整体扭曲角度达120度。它能通过涡旋脱落效应有效减弱风力对建筑的影响，实验数据表明它能减少风力载荷约24%！

有些高楼建在海边，地下有咸水，这些咸水对地基的影响很大，能腐蚀地基的钢筋，那么这些大厦是如何预防的呢？

涂防锈漆、用混凝土覆盖这些都是老办法了，说点不一样的吧。你可能不知道，这类大厦的地桩是时刻通电的，地桩通电是外加电流阴极保护法的一部分。通过给地桩钢筋施加一个恒定的电流，使其保持负电位，从而抑制电化学腐蚀过程，这种方法能有效延长钢筋的使用寿命。

除此之外，在地桩钢筋周围安装更活泼的金属如镁合金、锌合金等，作为阳极被牺牲，从而保护钢筋不受腐蚀。这种方法通过电化学反应，使钢筋表面保持负电位，防止其成为阳极而被腐蚀。

从上面可以看出，建造一座摩天大厦有多么复杂。上海中心大厦的建造总成本高达148亿元，算是很节约的了，网上有人统计，这座大厦年租金差不多是30多亿，毕竟是在陆家嘴。这样来算，从2014年完工到现在，上海中心大厦已经收回建设成本了，

还赚了一笔。

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