迪拜的哈利法塔是世界上最高的大楼,高度达到828米,共162层,重量超过50万吨。而位于中国的上海中心大厦,总高632米,有127层,重量高达80万吨,是世界上的第二大高楼。这些百层大楼动辄几十万吨,承重柱为什么不会被压塌呢?
以我国的上海中心大厦为例,大厦自重80万吨左右,这相当于72座埃菲尔铁塔的重量。为了撑起这个高楼,一根就能承载1000吨重量的承重柱,中心大厦的底部足足设了955根。就是这样才保证了大厦的屹立,那拥有这样巨大力量的承重柱是怎么做出来的呢?
按照惯性思维,我们可能会觉得柱子越粗承重越好。但实际上,太粗的柱子反而有其自身的弊端。因为承重柱在做的时候,就是先建好钢筋笼,随后往笼里浇筑混凝土,让其自然凝固。横截面太大的柱子在浇灌混凝土后,内外温度不均,凝固速度不同,施加压力后柱子会很容易裂开。所以在柱体无法加粗的情况下,我们就可以换个思路,从材料上来考虑。
其实承重柱具体能承载多大的重量,不仅与柱子的粗细有关,更重要的是与灌注在其中的混凝土强度有关。按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定,混凝土的强度主要有14个等级,从C15到C80,等级越高抗压能力越强。
以C30为例,C30的混凝土强度就是说,该等级混凝土的承受能力是30兆帕的压力,也就是每平方米能够承受3000吨的压力。一般来说,低层的建筑物更多选择C30以下的混凝土等级。而对于上海中心大厦这样的高楼,则全部采用C30以上的等级,具体根据楼层的高度选择不同的强度等级。
比如,浇筑在大楼内部巨型柱中的混凝土,37层以下为C70等级,37~83层为C60,83层以上则为C50的级别。这些高强度等级混凝土的使用,大大加强了承重柱的抗压性和安全性。那一个大楼的屹立不倒,仅靠承重柱就可以了吗?
答案肯定是不行的。要知道承重柱的下面还有地基,承重柱最后承受的压力,还需要传导给最下面的地基部分。所以,作为最重要的地基部分,不但要挖得深,还要建的稳。
俗话说“多深的地基,筑多高的墙”,上海中心大厦的地基就打到了地下86米,这是个什么概念呢?按照一层楼高3米,这个地基的深度就相当于28层楼的高度。并且不光深,上海中心大厦还一次性浇筑了一个直径121米,厚度达到6米的圆形钢筋混凝土大底板,面积共有1.12万平方米,大约是1.5个足球场那么大。而混凝土用量则达6.1万立方米,是全世界民用建筑中体积最大的底板。
就是这样一个巨大的底板与近千根的承重柱,一起承载起了上海中心大厦121层主楼的负载,它们被施工人员形象地称为“定海神座”。由此来说,承重柱是“根”,地基就是“本”,只要“根”和“本”都建好了,大楼的建造也就成功了一大半。