100多层高的大楼，承重柱为何不会被压垮？可以承受多大的压力？

综述

在现代城市之中，各种各样的摩天大楼随处可见。每一次高度的增加，都在一定程度上意味着城市地标建筑的转移。出于现实生活的需求，我们不得不建造更多的高楼来保障人民的基本生活质量。

可也正因如此，很多人都十分好奇，日常生活中常见的高楼已经令人震惊不已，那些100多层的高楼又是如何修建出来的？要知道达到这种高度的大楼，其承受压力和我们常见的高楼绝不是一个量级。

除此以外，两者之间的施工难度也绝对算得上云泥之别。那么在这100多层的高楼之中，楼层的承重柱为什么不会被压垮？它能够承受的压力又是多少？

摩天大楼

世界第一高楼

根据2020年统计得出的数据可知，在现如今人类已经建造出来的高楼之中。迪拜哈利法塔依旧以828米的高度位居世界第一。

随后则是高达632米的上海中心大厦以及高度601米的麦加皇家钟塔饭店。“危楼高百尺，手可摘星辰。不敢高声语，恐惊天上人。”

古人何曾想到，曾经幻想中的浪漫主义，如今竟接二连三地成为现实。随着时间的推移和时代的进步，人类与星辰之间的距离越来越近。

迪拜哈利法塔

以迪拜的哈利法塔为例，整个高楼总高度达到162层，总造价接近15亿美元。众所周知，现代建筑与古代建筑最大的区别就在于使用材料的不同。

利用混凝土和钢筋的稳定强度，高楼可以保证耸入云端的同时屹立不倒。可谁也没有想到，整个迪拜塔建筑所使用的混凝土超过33万立方米，强化钢筋更是重达6.2万吨。

如果说中国的长城是古人凭借坚韧不拔的意志与持之以恒的毅力完成了伟大奇迹，那么迪拜哈利法塔则可以看作21世纪人类科技发展所创造出的第一个建筑奇迹。

迪拜哈利法塔

当然，现代建筑在建筑设计上面，除去保证必要的建筑需求之外，还多出了许许多多的功能布局。虽然仅仅只是一座高楼，但在某种意义上，迪拜哈里法塔甚至已经有了小型城市的缩影。

在哈利法塔内部，豪华公寓，商场，温泉会所，观景平台甚至寺庙等应有尽有。或许只有真正站立在建筑之下，方才能够感受到人类建筑学的真正魅力。

800多米的高度，即便是现如今人类的建筑工艺已经能够达到这一点，承重又能够符合要求吗？不仅如此，当高度达到一定程度以后，高空风力的威胁，同样是需要考虑的因素，这又该如何解决呢？

迪拜哈利法塔

地基与承重

在任何一栋建筑之中，最重要的都是地基与承重。这就像我们小时候都玩过的积木游戏一样，想要将积木叠加到理想中的高度，最底层的积木自然是越多越好。

只要受力面积足够，那么支撑高度也就并非难事。然而现实与游戏总归会有区别，在城市高楼大厦的建筑过程之中，并不是所有混凝土都能参与受力，建筑整体也绝非如积木一般简单方便就能够搭建完成。

而这就需要设计团队与施工团队思考实际的改良方案了。在迪拜哈利法塔结构设计与施工报告之中，我们了解到哈利法塔上端可能遭遇的风速或许会达到55m/s。

打地基

这意味着在高楼的建筑上面，即便已经支撑承重的问题得以解决，人们也必须考虑如何抵抗结构水平位移的问题。

一旦发生结构整体位移或者倾斜的现象，对整个建筑甚至整个城市而言，都将是难以承受的灾难。

其实不仅是迪拜哈利法塔，世界上任何一座百层高楼都会面临同样的问题。而施工团队和设计专家们为了解决相应的难题，都会从地基以及承重出发。

大楼部分倾塌

首先是地基的设计原理，按照受力面积越大，承受压力越小的原理。施工团队们会认真选择土地持力最好的土层，让建筑受力达到最适合的程度。

只不过在不了解建筑的人眼中，也就多半会有对地基有深而广的印象。其次就是在承重选择上面，为了让承重柱能够真正做到支撑建筑的整体重量，其施工要求亦是极高。

这一点其实也很好理解，我们每一个人在直立行走的时候，脊椎便是最好的承重柱。一旦脊椎出现了任何问题，那就意味着我们以人为单位的“建筑”将会彻底崩塌，再也没有办法正常地行动。

打地基

强度与数量

可很多人还是十分好奇，就地基而言，无论深而广还是持力层，人们能够接受的程度都很高。但如果是承重柱，其实大家都不明白这种钢筋混凝土结构支柱为何能够支撑百层大厦的压力。

即便是现实已经摆在眼前，人们也很容易刻意回避正确的思考。事实上，在百层高楼建筑之中，承重柱不会被压垮的重要原因就在于它的强度和数量。

曾经有人提出过设想，我们是否能够直接建在一根十分粗大的承重柱，然后在承重柱外围修建各种功能规划楼层。

这样的想法确实可以实现，但相比于正常的建筑而言，实在是有些滑稽。在当代建筑之中，承重柱的轴压比其实早已成为建筑设计规范中的重要标准之一。

大楼里的承重柱

这个比值不仅要保证能够完成支撑建筑的基本要求，还要确保支柱本身不会变形或者偏移。很多人不知道的是，一旦某一个承重柱的横截面积超过了设计要求。

承重柱本身就会因为承受太大压力的同时无法散热，最终导致承重柱逐渐裂开，对整体建筑产生安全隐患。所以从这一点我们也可以得知，承重柱绝不是越粗越好，只能是越合适越好。

也正因如此，在修建任何一个建筑的时候，只要保证承重柱的强度以及数量，自然就能够维持高楼的基本稳定。关于如何提高承重柱的强度的问题，其实答案也很简单，那就是提高混凝土与钢筋的强度。

大楼里的承重柱

承受的压力

在高楼承重柱之中，因为承重柱本身的承受能力有限，所以修建的高度自然也会受到限制。在这样的情况下，提高承重柱的承重能力，其实也意味着建筑高度能够在一定程度上得到提高。

那么我们以百层多高的大楼为例，承重柱能够承受的压力大概又是多少呢？想要搞清楚这个问题，我们首先要明白在承重柱之中的两个重要组成——钢筋和混凝土。

如果仅仅只有钢筋或者只有混凝土，建筑根本不可能达到理想中的高度。了解了这一点之后，我们才能够去推算承重柱的大概承受压力是多少。

建筑需要使用的钢筋混凝土预制桩

除此以外，混凝土和钢筋的个体强度区别对于建筑本身也会有很大的影响。尤其是像100层以及100层以上的超高层建筑，对钢筋以及混凝土的强度性质要求就更高。

按照最常见的高楼承重柱来讲，每平米的承重压力大概在1吨左右。由此可以推测出，在100多层的高楼之中，最底部的承重柱大概需要承受10000吨的重量。

只不过这里的重量并不是单体承担，而是多根承重柱共同分担下来的压力。像我们日常生活中在许多建筑大厦一楼所见到的一些柱子，其实也都在承受着整体建筑所带来的压力。

城市里的在建大厦

当然，前文已经提到过，仅仅只是承受压力的侵袭，并不能算作建筑的真正需求。当达到一定高度以后，承重柱还需要承受来自水平方向的“拉力”。

唯有在这样的环境中纹丝不动，承重柱才能看作是真正满足了设计需求。值得一提的是，在当前世界所有高楼建筑之中，迪拜哈利法塔首次使用了分解构造的方式来达到800多米的高度。

在600米以下，哈利法塔采用的是钢筋混凝土结构，而600米之上，则全部采用的是钢结构。对于这种建筑思维，连我们中国建筑科学研究院的科学家们都赞不绝口。

迪拜哈利法塔

未来设想

在一部分人的观念里面，八千多米的珠穆朗玛峰都没有出现压塌的现象，几百米的高度其实并不算什么。人类科技在自然力量面前，似乎还是有些微不足道。

可事实上，这种观点最终给出的结论是有一定道理的，可缘由却并非如此，我们人类在大自然面前的渺小，也并非是体现在这个层面上。

要知道珠穆朗玛峰八千多米，并不意味着单体的“建筑”高度达到了八千多米，而是海拔八千多米。这毕竟是一个山脉，如果硬要说高度达到八千多米，那么周边的山脉都可以看作是珠穆朗玛峰的地基了。

珠穆朗玛峰

除此以外，我们人类对建筑高度的追求从未停止。只要技术条件能够达到，向着更高的高度前进又如何？尤其是对于我们国家而言，在现如今各大城市超高层建筑提上日程之际，曾经的一些建筑都能够给我们启发和帮助。

在这样的情况下，完成超高层建筑也不会是遥不可及的梦。许多人都在一些影视作品之中看到赛博朋克的社会生活。

而这种特殊文化的背后，其实就是各种令人惊异不已的建筑。这样的文化会不会出现在人类未来的生活之中，我们谁也不敢保证，但类似的建筑，必定不会缺席。

城市里的高楼大厦

结语

1930年，纽约帝国大厦正式开始修建，1931年，帝国大厦正式修建完成。这个总体高度达到381米的建筑，以平均每个星期完成四层半的速度拔高，最终在410天的时间里完成。

在那个年代，谁能想象人类能够创造出如此惊人的成绩？而如今，又有多少人曾想象到超过百层的高楼大厦？有关于未来，我们每个人都应饱含希望，100多层的大楼在当前这个时代或许十分的稀有。

可在未来生活之中，或许每一个城市中都会有这样的建筑出现。阻碍人类文明前行的永远不会是地基，承重柱或者承重柱的压力极限，只要充满信心，奇迹也会变成习惯。

纽约帝国大厦