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模拟上海中心大廈倒塌

生活 更新时间:2024-07-28 20:15:49

根據數據資料顯示,上海中心大廈開工于2008年11月29日,竣工于2016年3月12日。其建築層數為地上127層,地下5層,總高度達到632米。截止2021年12月,新的世界第二高摩天大樓Merdeka118出現之前,上海中心大廈一直以世界第二高樓的身份展現在世人眼前。

模拟上海中心大廈倒塌(承重柱可以承受多少壓力)1

對于國人而言,作為一棟綜合性能設施完備的超高層建築,上海中心大廈的出現,自然是一件值得高興的事情。可與此同時,不少人難免會感到疑惑,建築如此高度的大廈,承重柱能承受多少壓力?為什麼一直沒有被壓垮?關于這一切,還要從上海中心大廈的底座建築開始說起。

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承重

首先回答第一個問題,上海中心大廈位于上海浦東地區,本身是處在一個沖基層地帶,土質松軟且含有大量的黏土。為了能夠支撐起整座大廈的重量,工程師們總共打造了980個基樁,深度更是達到了282英尺,也就是大約86米左右。

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不僅如此,在基樁能夠承載一定重力的情況下,工程師們還澆築了215萬立方英尺的混凝土進行加固,形成了一個厚度足足6米的基礎底闆。在這樣的情況下,每根承重柱的承受壓力至少在1000噸以上。

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對此,或許有人會想,是否在數量到達一定程度以後,或者說承重柱的粗細達到一定程度以後,就可以完成對整座大廈的承重任務。其實答案并非如此,想要完成整個建築的承重要求,上海中心大廈還面臨着一個十分重要的難題。

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工程師們在施工時發現,上海中心大廈的基礎大底闆在澆築施工的時候,發現主樓的深基坑是全球少見的超深、超大、無橫梁支撐的單體建築基坑。在11200㎡的面積下,想要完成混凝土的供應和澆築,簡直聞所未聞。

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為了解決這個困難,工程師們更是在底座之中修建了955根主樓樁基一起承載上海中心大廈121曾主樓的負載。正是在這樣的修建技巧下,上海中心大廈的承載壓力才被完美地解決。

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當然,在這裡的相關介紹之中,很多人可能無法理解承重柱和基樁的區别。

柱主要承受軸向的壓力,用來支撐上部結構并将荷載傳至基礎的豎向直杆;而樁則是依靠摩阻力和端阻力來承擔樁頂荷載的結構,專門負責将樁上的荷載傳遞到地基土中。

粗細與數量

那麼承重柱的數量和粗細是否越多以及越粗越好呢?其實答案并非如此。首先是在數量上面,其實并不是越多越好,任何一個建築,在建造施工的過程之中,都不會刻意地去追求承重柱的數量。畢竟數量再多,如果沒有足夠的承載能力,最終也不過是白費力氣而已。

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而在粗細方面,其實也同樣如此,如果僅僅隻是追求寬度,或者說足夠寬度就能夠支撐整個大廈的重量,那麼人們隻需要修建得越粗越好?可事實告訴我們,答案其實并非如此。

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在現代建築之中,在修建承重柱的時候,一般都會提前制作好鋼筋籠。在這之後,施工人員會向鋼筋籠中澆築足量的混凝土,讓混凝土自然的凝固。可如果承重柱太粗,也就是橫截面積太大。那麼在澆築的過程之中,就必然會出現混凝土溫度不均勻的情況。

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在這樣的情況下,受到溫度的影響,混凝土的凝固速度也會有所區别。很多時候,外面的表層已經逐漸凝固,内部混凝土卻還沒有任何凝固的現象,最終修建出來的承重柱就會極其危險。

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尤其是像上海中心大廈這樣的超高層建築,本身就需要足夠數量的承重柱來分擔壓力。在這樣的情況下,即便減少一定數量的承重柱,在粗度上面進行提升,也不可能有多大的改善。哪怕隻是某一根承重柱之中存在混凝土凝結不完全的情況,對于後續施工所造成的影響都是極其惡劣的。

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那麼在這樣的情況下,當粗度和數量都有相關的限制時,人們想要建造類似于上海中心大廈這樣的超高層建築,究竟應該如何施工呢?其實答案很簡單,那就是在材料上面想辦法。

材料

根據GB50010-2010《混凝土結構設計規範》的數據顯示,混凝土的強度一般從C15到C80被分為14個等級,等級越高則意味這承受壓力的能力越強。

因此,在建造像上海中心大廈這樣的超高層建築時,施工方一般都會選擇強度足夠的混凝土進行施工建造。在這樣的情況下,人們自然不必擔心施工會出現任何問題。

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關于這一點,其實很容易理解。就像我們日常所見的豆腐塊,無論如何努力疊加,都永遠不可能疊加到太高的高度,因為豆腐塊本身就是十分脆弱的一種材料。可如果是換成木材或者磚頭之類的材料,那麼相應的高度自然沒有任何問題。

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而根據資料顯示,在上海中心大廈進行施工的時候,所用的材料就幾乎都在C30以上。為了保證施工建築的穩定性,甚至在不同的高度上面,所使用的混凝土等級還不一樣。而之所以會出現這樣的情況,主要原因就來自于超高層建築的上端結構,往往面臨的極強的風力壓力。為了抵抗這種壓力,自然是越堅固越好。

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建築技巧

那麼大廈在承重柱足夠或者說合适的情況下,就能夠确保屹立不倒了嗎?其實答案并非如此。上海中心大廈為什麼不會被壓垮?除去承重柱的承重能力之外以及多達61000立方米的混凝土底座之外,更重要的一個原因就在于優秀的建築技巧。

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上海中心大廈,一直依靠着3個相互連接的系統保持着直立的狀态。其中第一個系統是由27x27的鋼筋混凝土芯柱提供垂直支撐力。如果是用船隻來進行比較,那麼這個系統完全可以看做是一個船隻的龍骨部分。正是因為有它的存在,所以整個上海中心大廈才會無比地堅固。

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第二個系統則是由鋼筋材料“超級柱”構成的一個環,這個環主要作用就是圍繞着鋼筋混凝土芯柱,并通過鋼承受力支架和鋼筋混凝土芯柱進行鍊接。在這樣的情況下,這些鋼柱便能夠在支撐上海中心大廈屹立不倒的同時,抵抗來自側面的壓力。

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而最後一個系統則是在上海中心大廈之中,每隔14層就會采用一個2層高的帶狀桁架,環保整座大樓。在遊客眼中,這每隔14層就出現的一個帶狀桁架,僅僅隻是劃分上海中心大廈每個區域的界定。可事實上,正是在帶狀桁架的保護下,上海中心大廈的穩定性才得到了進一步的提高。

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由此可見,一個超高層的建築,想要保證能夠屹立不倒,其困難程度絕對遠超常人的想象。就當前世界範圍内,能夠建造如此高度建築的國家,雖不至于屈指可數,但也絕對是極其少見的。

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在數百年以前,中國在各個方面都曾一度落後于世界各國,當美國工業基建實力已經成為世界第一的時候,中國甚至還停留在封建王朝時期。可即便是在這樣的情況下,中國依舊逐漸追趕上了世界各國的建築步伐,甚至已經成為了世界第一的基建國家,這絕對值得所有國人感到驕傲和自豪。

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而在未來的發展之中,我們依舊可以期待,中國仍然可以建造更高的建築。無論是在承重柱所需要的材料發展上、鋼筋混凝土的鋪設上、亦或者說是建築的技巧上面,我們都還有很大的進步空間。當這些建築需求都得到進步和提升之後,或許未來的世界第一高樓建築便會出現在中國境内。

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