向上盖高楼的次要障碍是引力向下的感化力。假设你背着一个伴侣,假设他很轻,你一 小我就能够背动他。假设你让你的伴侣也同时背上一小我(你的高度就增加了),你可能就觉
得太重而背不动了。想要挪动几人髙的“人塔”,你就必需找更多的人做为底部,来支持上面 每小我身体的重量。
不论是金字塔形建筑,仍是实正的金字塔或其他用石头建造的建筑物,都是按照那 个原理停止工做的。底部需要更多的素材来承载上面的素材不竭增加的重量。在用砖和 水泥建造的通俗建筑物中,每向上盖一层楼,都需要对下面的墙停止不竭加固。但到达 必然高度之后,再如许做就行欠亨了。
假设下面的楼层已经快没有空间了,盖高楼又有 什么意义呢?
19世纪后期,新的消费工艺使造造实铁的长梁成为可能。建筑师们因而拥有了一套全新 的建筑素材。与旧式建筑中的实心砖墙比拟,窄而相对较轻的金属梁可以承载更多的重量,同 时所占空间也很小。
比铁更轻也更硬的钢使建造更高的楼宇成为可能。
摩天大楼里垂曲的立柱是由两头铆接在一路的钢梁构成的。每层的垂竖立柱都与程度大 梁相连。许多建筑物的大梁之间都用斜置梁来停止辅助支持。
在那个巨型三维网状构造,也被称为“上层构造”中,建筑物所有的重量都被间接转移 到垂竖立柱上,立柱将感化力集中在建筑物底部的小块区域内。
位于建筑物下面的底层构造 再次将感化力分离开来。
在典型的底层构造中,在每一根垂竖立柱的底部都拆有扩展底座。立柱建在铸铁板上,铸 铁板下方是格床,即多层并置的一排排程度钢梁。格床下面是厚厚的地下混凝土基座。整个 构造都由混凝土浇筑而成。
整个构造在空中下必然深度的处所向外延展,把立柱的集中感化力分离到一个宽广的区 域。
最末,建筑物的全数重量都间接感化在位于地表下方的硬量黏土层上。在自重相当大的 建筑物中,扩展基座建在粗大的混凝土或钢筋收柱上,那些收柱会不断延伸到地下的基岩层。
在那一设想中,外墙只需支持自重即可。建筑师能够根据本身的想象扩展建筑物的外墙, 他们以至能够全数用玻璃来建造外墙。
摩天大楼的设想者们绝不会不考虑电梯的设想。设想摩天大楼的电梯系统,需要平衡好 各个因素之间的关系。楼层越高,建筑物包容的人就越多。包容的人越多,需要的电梯也就 越多。因为电梯起落机井占用空间很大,因而每增加一部电梯,楼层的空间就会响应的削减。
为了给人供给更多的空间,就需要增加更多的楼层。在建筑物设想过程中,确定楼层和电梯 的数量是一个十分重要的环节。
建筑物的平安问题也是设想时要考虑的次要问题。假设没有19世纪新式防火建筑素材的 呈现,摩天大楼的建培养不会如斯顺利。如今,摩天大楼还装备了性能卓著的喷水灭火设备, 在火势大幅蔓延之前,就能将大大都火灾掌握住。
同时,设想师们也会认实考虑摩天大楼用户们的温馨度。举例来说,帝国大厦的用户们 总能在9米的范畴内看到窗户。设想师们只要在考虑构造不变性的同时,也考虑到建筑的实 用性和温馨度,如许的建筑物才是胜利的建筑物。
除了重力的垂曲感化力之外,风的程度感化力也是摩天大楼需要处理的问题。
大大都摩 天大楼都能够在任何标的目的随便地挪动几米,就像一棵扭捏的树,但丝毫不会毁坏构造的完全。 但假设大楼在程度标的目的挪动的间隔过大,用户们必定会有觉得。
为了使更大型的摩天大楼摆动幅度不致过大,工程师们在大楼的中心特殊建造了安稳的 衬心。在旧式的巨型摩天大楼中,人们用巩固的钢造桁架对中心电梯起落机井周边区域停止 加固。
新式大楼则在建筑物中心位置建造了一个或多个混凝土衬心。
要使建筑物愈加安稳,还必需使它们可以防震。因为整座大楼城市跟着空中的程度振动 而挪动,因而钢梁构造其实不会发作扭曲变形。
一些大楼摘用了先辈的防风减震器。此中的一种办法是,由液压设备鞭策重达400吨的 混凝土在更高的楼层中停止往复运动。
先辈的电脑系统可以切确丈量出风对大楼的感化力, 从而会对重物停止响应的挪动。
专家们对能够造出多高的摩天大楼持不附和见。有人说,操纵现有的手艺我们能够造出 一座1609米的高楼,也有人说我们需要研造重量更轻、愈加巩固的建筑素材和速度更快的电
梯,当然起首仍是要研造先辈的摆动减震器。
能够想象,将来先辈的手艺能够使我们建造出 挺拔进云的城市,还有可以包容100万以至更多人的巨型建筑。
将来,为了庇护地盘,我们不能不建造更高的楼。楼盖得越高,人们就会集中精神停止 区域开展,而不会把精神转向尚未被开发的天然区域。由摩天大楼构成的城市应该十分便当: 更多的贸易设备会在城市集中起来,从而节约了人们的时间。