想必现在大家对于高层楼房柱子能承受多重方面的知识都比较想要了解,此刻小肖就为大家整理了一些关于100多层高的大楼承重柱为啥不会被压垮它能够承受多少压力相关的信息分享给大家,希望可以解决你的疑问。
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。
高楼林立
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。
楼层越高,土地利用率越高
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;
中国香港环球贸易广场
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。
迪拜哈利法塔
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。
楼层的建造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?
想要高楼不倒,首先要保证的,就是底座的稳固。不管是建什么房屋,建筑工人都会先挖一个比较大的坑,将楼层的地基打在很深的地下,保证高楼的稳定性。也因此100层的高楼就需要一个非常稳固的底座,既要保证房屋本身的稳定性,也要防止大风袭来,高楼不会像积木一样柔弱不堪,一吹就倒。
楼层打地基
而这也只是其中的一步而已,想要高楼建立起来,并且能够站得稳,站得牢,还需要一个非常重要的东西,那就是承重柱。
承重柱就类似于人类身体里的骨骼,是支撑高楼的灵魂所在,也是能够站而不倒的重要原因之一。除了这个,还有一个是承重墙,它是支撑着上部楼层重量的墙体,在建筑结构里非常重要,一旦受到损坏,所在建筑的抗震也随即受到破坏。
这么高的楼层的修建过程,一般是通过电梯运送物资,到了工作层后,再将物资利用塔吊吊运,但在极高的楼层时,地面的塔吊已经无法接触,这时会将塔吊安装在建筑结构的顶部,能够随着建好结构的上升而上升,也因此可以把楼层越修越高。
建设中的楼房塔吊
正如上文所说,在修建100层高的楼层时,最为关键的就是承重柱。房屋主体主要是由承重柱和构造柱组成,承重柱担负着整个楼层的重量以及稳定。
承重柱主要的承压是由混凝土承担的,而混凝土的标号决定着承重柱所能承受的重量,当标号为C20时,经过计算,混凝土标准试块换算成平米的就是20000KN/㎡,每平米可以承受的重量约为2000吨,虽然实际上的承担重要有些出入,但是仍然有着可参考的地方;
假设用的是C60,那么它每平方毫米能够承重大约为2.75公斤,普通的高层建筑底部的承重柱至少都有一米平方,那么经过换算,就是2750吨,这还只是普通混凝土,没有增加钢筋的理论承重值。
混凝土部分标号和强度等级
按照普通办公楼的框架结构和楼板厚度等,通过计算,上例的承重柱可以修建到48层楼,然而实际上按照安全系数来说是不被允许的,还需要其他的一些结构来支撑。
而混凝土根据密度,可以划分为重混凝土、普通混凝土,轻质混凝土。
重混凝土的表观密度大于2500公斤/平方米,主要由重晶石和铁矿石集料配制,非常密实和厚重。
混凝土
而轻质混凝土主要分为轻集料混凝土、多孔混凝土、大孔混凝土三类,其中大孔混凝土又分成由碎石、软石、重矿渣集料制成的普通大孔混凝土,以及由陶粒、碎砖、浮石等为集料配制的轻骨料大孔混凝土。
我们在土木工程中常用的就是普通混凝土,一般由砂、石子为主要集料配制。
普通混凝土制造
目前我们所常见建筑物的结构支承系统,力的传导过程是荷载传给楼层的板,板再将力传给梁,梁又传给柱子,最后传给地基,底部的梁和板只会承担一层的荷载,但柱子越是越往下,受到的力就越大。
因此可以说,除了最下面的地基,最主要的受力结构便是承重柱了。那么修建100层高楼的时候,怎么保证承重柱能够承受这样的重量呢?
修建房屋时,工人一般都会使用混凝土来作为承重柱,高楼也是如此,只是平时修建的房屋低矮,用比较小一点的混凝土支柱就足够支撑住我们的房子,还能节约成本和空间。
混凝土承重柱
可是100层的高楼所用的承重柱的规格显然与其不同,是要大很多的,因此需要加粗承重柱,但是也不能过大,这样很容易导致房屋重量增加,使得压力增加。
同时太大的承重柱还可能导致内部热量无法散出去,形成外冷内热的情况,造成承重柱裂开,从而对房屋安全造成隐患。
如果只能在一定程度以内加粗承重柱,那么承重柱的受力有限,修建的高度也会相应受到限制。然而实际上,混凝土还有一个名字,叫做钢筋混凝土,也就是在混凝土里加入钢筋,增强承重柱的抗拉强能力,因此设计师就会通过加强混凝土内部的钢筋结构,选用更加粗壮的钢筋。
钢筋混凝土
很多工地都采用了这种钢筋混凝土的方式,先用钢筋扎成一个柱子的模样,然后再灌入混凝土。楼层越高,承重柱的横截面积就越大,面积增加的钢筋也就越多,楼层的支撑面也就越来越大,这也就大大提高了承重的能力。
同时,这类高楼一般底部的支柱很多,越往上面,支柱反而越少,因为高楼的主要承担者是底部,底部的支柱多,能更好地支撑高楼的面积和重量,而越往上,压力就越小,为了底部减轻压力,上面的支柱很少,够用就行了。
增加了钢筋以后,我们还要对混凝土进行相应的调整。实际上,普通混凝土一共被划分为14个等级,高层建筑中,比较常用到的就是C30到C60了,一般最下面的承重柱需要用到的标号一般来说都较高。
混凝土强度等级
修建100层高楼的时候,自然就会选用强度更高的水泥,同时还会加入早强剂、减水剂等,提高承重柱混凝土的性能,增加强度的稳定性。
而一般的承重柱的结构,大概每平米能够承受1吨的重量,如果承重柱与承重柱之间的距离为8米,那么每一根承重柱的承重面积就是64平方米,加入按照1.5吨的重量算,那么每一根承重柱可以承担的重量为100吨。
而100层的高楼,经过计算,最底部的承重柱需要承受大概10000吨的重量,是能够承受100层高的建筑的,只是需要对其进行其他的测算,比如计算在发生台风、地震等自然灾害时,这座楼层能够支撑多少等级。
承重柱承重测试
从上面我们能够知道,楼层的承受力最后会通过承重柱回到地基上,那么底部的土壤对高楼的稳定性至关重要。
一般在设计高楼的时候,设计师都会选择地质良好的地段,如果没有地质好的地方,则需要对土壤进行改良措施,比如排除地下水、在地下打入连续墙或者是往地下钻孔灌注桩。
通过这些,来加固土层,加强土体的强度,阻拦地下水的影响,免得土层因此而变软,导致地基不稳。
选好地基土壤
一般高楼建立的位置都位于城市的繁华地段,这样可以节约土地,增加土地的利用率,同时视野好、采光好。
投资成本巨大,所用的钢材和混凝土的消耗量惊人,再加上100层高楼所要配备的电梯、高压水泵,并且还要为其进行不断的检修和维护,日常管理成本也不低;
楼层过高,电梯虽然方便,但不免会因为出行的人太多而导致拥堵,尤其是上下班的人流高峰时期,将会导致楼层的拥挤,或者遇到遭到停电和修理的问题,上下楼就显得非常麻烦;
拥挤的电梯
高楼内部分布着大量的电线电缆,装修中难免也会使用一些可燃性材料,一旦发生火灾,由于楼层过高,施救难度也会增加数倍。并且消防部门的云梯只有100米,可以想象,100层的巨大高度下,消防官兵根本难以灭火,同时火灾还会对周遭的建筑物造成严重的影响。
人类的智慧真是令人感叹不已,如果放在以前,可能纣王都会忍不住“自愧不如”,古书中的摘星楼真实性尚且存疑,然而我们现在已经有了真正可以与星辰“并肩”,与飞云同游,俯瞰万里河山的“摘星楼”了。
对于那些林立的庞然大物来说,人类的身影无比渺小,人类的存在也微乎其微。但是这一座座直插云端的高楼大厦,是人类一点一点亲自搭建出来的,是人类一步一步拼凑而成的。
高楼
风能轻易地吹倒积木,却无法吹动伫立的百层大楼。底座的钢筋混凝土是人类智慧的产物,有着巨大的承重力,是人类根据计算和试验,创造出来的“手臂”。也正是有了这些,我们才能建造出越来越高的建筑。