迪拜的哈利法塔是世界上最高的大樓,高度達到828米,共162層,重量超過50萬噸。而位于中國的上海中心大廈,總高632米,有127層,重量高達80萬噸,是世界上的第二大高樓。這些百層大樓動辄幾十萬噸,承重柱為什麼不會被壓塌呢?
以我國的上海中心大廈為例,大廈自重80萬噸左右,這相當于72座埃菲爾鐵塔的重量。為了撐起這個高樓,一根就能承載1000噸重量的承重柱,中心大廈的底部足足設了955根。就是這樣才保證了大廈的屹立,那擁有這樣巨大力量的承重柱是怎麼做出來的呢?
按照慣性思維,我們可能會覺得柱子越粗承重越好。但實際上,太粗的柱子反而有其自身的弊端。因為承重柱在做的時候,就是先建好鋼筋籠,随後往籠裡澆築混凝土,讓其自然凝固。橫截面太大的柱子在澆灌混凝土後,内外溫度不均,凝固速度不同,施加壓力後柱子會很容易裂開。所以在柱體無法加粗的情況下,我們就可以換個思路,從材料上來考慮。
其實承重柱具體能承載多大的重量,不僅與柱子的粗細有關,更重要的是與灌注在其中的混凝土強度有關。按照GB50010-2010《混凝土結構設計規範》規定,混凝土的強度主要有14個等級,從C15到C80,等級越高抗壓能力越強。
以C30為例,C30的混凝土強度就是說,該等級混凝土的承受能力是30兆帕的壓力,也就是每平方米能夠承受3000噸的壓力。一般來說,低層的建築物更多選擇C30以下的混凝土等級。而對于上海中心大廈這樣的高樓,則全部采用C30以上的等級,具體根據樓層的高度選擇不同的強度等級。
比如,澆築在大樓内部巨型柱中的混凝土,37層以下為C70等級,37~83層為C60,83層以上則為C50的級别。這些高強度等級混凝土的使用,大大加強了承重柱的抗壓性和安全性。那一個大樓的屹立不倒,僅靠承重柱就可以了嗎?
答案肯定是不行的。要知道承重柱的下面還有地基,承重柱最後承受的壓力,還需要傳導給最下面的地基部分。所以,作為最重要的地基部分,不但要挖得深,還要建的穩。
俗話說“多深的地基,築多高的牆”,上海中心大廈的地基就打到了地下86米,這是個什麼概念呢?按照一層樓高3米,這個地基的深度就相當于28層樓的高度。并且不光深,上海中心大廈還一次性澆築了一個直徑121米,厚度達到6米的圓形鋼筋混凝土大底闆,面積共有1.12萬平方米,大約是1.5個足球場那麼大。而混凝土用量則達6.1萬立方米,是全世界民用建築中體積最大的底闆。
就是這樣一個巨大的底闆與近千根的承重柱,一起承載起了上海中心大廈121層主樓的負載,它們被施工人員形象地稱為“定海神座”。由此來說,承重柱是“根”,地基就是“本”,隻要“根”和“本”都建好了,大樓的建造也就成功了一大半。
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