大家都知道上海中心大廈是目前世界上第二高樓,，但很多人可能不知道,，它到底神秘在哪？為何被稱為世界上最難建造的建筑,？又為何會(huì)創(chuàng)下多項(xiàng)世界奇跡呢,？這期咱們就來聊聊這個(gè)世界上技術(shù)最先進(jìn)的摩天大樓。

上海中心大廈

上海中心大廈位于上海市黃浦江東岸陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)。歷經(jīng)15年的規(guī)劃,、設(shè)計(jì)和測(cè)試,，2008年開始建造，2016年全部完工,。

上海中心大廈側(cè)面示意圖

巨大人流量

大樓總高632米，層高128層，劃分成為9個(gè)區(qū)域,，可同時(shí)容納1.6萬人工作,、居住以及購物，毫無壓力,。

建造預(yù)測(cè)圖

要想建好這座摩天大樓,，整個(gè)設(shè)計(jì)工程中最具挑戰(zhàn)性之一的便是要做好地基的設(shè)計(jì),。因此，上海中心大廈開建的首要困難,，便是如何在上海這種松軟的土壤上穩(wěn)穩(wěn)地支撐得起85萬噸重的摩天大樓,？

沖擊層示意圖

中心大廈建造地處在一個(gè)沖擊層上土質(zhì)松軟,，而且地表充滿了厚厚的沙子以及黏土，直到地表下200米左右才出現(xiàn)堅(jiān)固的基巖,。因此,，這種松軟的土壤給大廈的建設(shè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。而且,，如果大廈的重量分布不均勻,，甚至?xí)霈F(xiàn)傾斜的狀況，哪怕只傾斜一點(diǎn),，頂部也會(huì)嚴(yán)重偏移造成致命災(zāi)難,。

上海中心大廈全貌

所以,，為了克服這個(gè)潛在的災(zāi)難性風(fēng)險(xiǎn)，必須建造出能夠解決這些問題的堅(jiān)固地基,。

澆灌混凝土

2008年,，一個(gè)為期兩年的地基建造計(jì)劃開啟了,。

澆灌混地基

首先,，他們將980個(gè)基樁打入86米深的土里，然后澆筑混凝土進(jìn)行加固形成基礎(chǔ)筏板,。6.1萬方混凝土,，長(zhǎng)達(dá)60小時(shí)的連續(xù)澆筑,，2000名工人和上海所有的混凝土車同時(shí)作業(yè)，才得以完成混凝土筏板的建造,，僅這地基建造就創(chuàng)下了兩項(xiàng)世界紀(jì)錄,。

上海中心大廈仰視圖

上海中心大廈每層樓平均重約6500噸,，整棟樓更是達(dá)到了85萬噸的超級(jí)重量。因此,，建造出支撐這種重量的框架結(jié)構(gòu)變得重中之重,。設(shè)計(jì)師拋棄了常規(guī)的鑄鐵框架，用鋼筋結(jié)構(gòu)取而代之,。

內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕,、強(qiáng)度大、容易建造,，而且在車間預(yù)裝配時(shí)能更好地把控它的質(zhì)量,。鋼結(jié)構(gòu)承載了整座建筑的重量，因此,，外墻將不再承受載荷,，可以采用各種玻璃等輕質(zhì)的材料制成。

V型結(jié)構(gòu)

此外，墻體也不需要是傳統(tǒng)的平直形狀,，可以提供更多的設(shè)計(jì)空間,。

要想建造一座能同時(shí)容納1.6萬人且

施工現(xiàn)場(chǎng)

不擁堵的辦公居住大樓,，電梯設(shè)計(jì)變得尤為重要。正常的客運(yùn)電梯速度大概在每秒1.5米,，也就是說,，從一樓乘電梯去往頂層，需要將近7分鐘的時(shí)間,。

3D示意圖

為了解決這一問題,，中心大廈總計(jì)配備了單層和雙層電梯共106部,，包括世界上行程最遠(yuǎn)的單層電梯,，運(yùn)行距離長(zhǎng)達(dá)578.5米。

電梯3D示意圖

此外，大廈配備了世界上最快的電梯,，運(yùn)行速度高達(dá)18米每秒,。也就是說，從一樓到頂層只需要35秒的時(shí)間,，比常規(guī)電梯快了12倍,。

上海中心大廈

上海處于臺(tái)風(fēng)區(qū),，三面都有可能遭到臺(tái)風(fēng)侵襲，而且風(fēng)速可達(dá)每小時(shí)有385里,，這一風(fēng)速放在一百多樓的高處,，載荷壓力將逼近4000多帕，而且臺(tái)風(fēng)環(huán)繞建筑時(shí)會(huì)形成渦旋脫落效應(yīng),，導(dǎo)致摩天大樓出現(xiàn)劇烈搖晃,。

V型上升式結(jié)構(gòu)

為此,，中心大廈選用了錐形螺旋上升式設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)能夠減緩風(fēng)流把同樣體量矩形建筑的風(fēng)阻減少24%,。而且中心大廈設(shè)計(jì)了一個(gè)貫穿整棟大樓的V型凹口,，有助于降低建筑上的湍流效應(yīng)。

上海中心大廈

此外，大廈錐形的設(shè)計(jì)還有助于降低大樓的重心,，使得整棟建筑更加穩(wěn)定,。原理很簡(jiǎn)單，因?yàn)橹匦脑降?，主體越穩(wěn),。

日本東寺塔

上海處于三級(jí)地震帶上,，為了隨時(shí)應(yīng)對(duì)百年不遇的地震，上海中心大廈在抗震方面借鑒了日本的東寺塔設(shè)計(jì),。

垂直分區(qū)

大廈整個(gè)結(jié)構(gòu)圍繞著中心的鋼筋混凝土復(fù)合芯柱，分為9大垂直分區(qū),，巨大的外圍框柱以及外撐支架,，安裝在中心芯柱周圍，并用鋼桁架連接核心部分和外圍柱子,，為建筑提供更加穩(wěn)定的抗震能力,。

3D骨架結(jié)構(gòu)

通俗點(diǎn)說,，芯柱相當(dāng)于人體的軀干，外圍的柱子以及支柱就如同滑雪桿,，讓身體變得更加穩(wěn)定,，這個(gè)抗震設(shè)施從大樓底部一直延伸到頂部。

1200噸鋼塊

從125樓往上看，大約四層樓高的位置吊著一個(gè)重達(dá)1200噸的鋼塊,，重量相當(dāng)于600輛家用轎車,，它到底神秘在哪,？

晃動(dòng)示意圖

通常情況下,，出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)或者發(fā)生地震時(shí),，大樓會(huì)出現(xiàn)級(jí)別不同的晃動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這一問題,，鋼塊發(fā)揮著不可替代的作用,。

鋼塊和吊索、主體結(jié)構(gòu)等部件共同組成了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng),，阻尼器隨著大樓的晃動(dòng)會(huì)朝著相反的方向擺動(dòng),。

3D演示圖

3D演示圖

原理很簡(jiǎn)單,，當(dāng)建筑受到風(fēng)力或者地震晃向一邊時(shí),，會(huì)帶著阻尼器一起晃動(dòng)，當(dāng)大樓晃回來時(shí),，阻尼器仍然朝著相反的方向運(yùn)動(dòng),，從而起到減震作用,。因此，樓房建得越高,，阻尼器就會(huì)做得更大,。

廣州塔

比如素有“小蠻腰”之稱的廣州塔,，同樣安裝了類似阻尼器的裝置。廣州塔頂層裝有兩個(gè)各540 噸容量的鐵質(zhì)消防水箱,，當(dāng)塔身晃動(dòng)時(shí),，水箱受計(jì)算機(jī)控制向反方向滑動(dòng)以消除塔身的晃動(dòng)。

內(nèi)部水箱

此外，一旦建筑發(fā)生了火災(zāi),，在外部消防無法到位時(shí),，這兩個(gè)水箱可便可以承擔(dān)兩個(gè)小時(shí)的噴淋滅火任務(wù)，畢竟里面足足裝了 540 噸的水,。簡(jiǎn)單來說,，如果沒有這個(gè)阻尼器系統(tǒng)，摩天大樓幾乎不可能運(yùn)行,。

阻尼器系統(tǒng)

不過,，中心大廈盡管動(dòng)用了128層中的5層高樓,，而且重量高達(dá)1200噸，但實(shí)際上它使得整棟大樓的造價(jià)更低,、質(zhì)量更輕,。

運(yùn)用非常簡(jiǎn)單的原理制造出來的阻尼器，卻成了摩天大樓應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)地震時(shí)的終極秘密武器,。有時(shí)候看似簡(jiǎn)單粗暴的方法,，或許才是最好的解決辦法。

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