求知百科，更多有趣科学，关注微信公众号：hi求知百科 曾有诗云：“危楼高百尺，手可摘星辰。”如今这样的画面正在由城市建筑师和建造者一个一个实现，城市里矗立着高楼大厦，站在楼顶仰望天空，那弯弯的月亮仿佛真的唾手可得一般。 可是当我们行走在高楼大厦的丛林中却从来不会担心它们会因为狂风骤雨而倾倒，这是为什么呢？高楼大厦缘何屹立不倒？ “万丈高楼平地起”这句话揭示了在建造高楼大厦时先打好地基的重要性。能不能打好地基决定着整个建造工程的质量，如果不能打好地基，高楼大厦建造得再美观再高耸都无济于事，这些高楼只会随着使用时间的增长而产生更多的安全隐患。 著名的比萨斜塔便是因为地基不均匀而导致的倾斜，如果在高楼耸立的都市中发生这样的事情，周围的楼房都会因为倾斜建筑而受到影响。 此外，地基决定了整个建筑的受力面积，如果受力面积足够，那么楼房就可以建造得更高。因此在建造高楼大厦时，建造团队往往会选择土地持力较好的地方。 为了让地基更加坚实可靠，施工团队在建造时往往使用一些钢筋混凝土，这样可以增加承载强度。 地基修建好了，并不能马上投入下一个环节的建造。施工团队会对地基进行压力测试，当通过测试以后才能进行接下来的建造。如何才算测试合格呢，只要地基不变形、不裂开就可以。 由此可见，坚实的地基是高楼大厦屹立不倒的基础。 如果说良好的地基为建造高楼打下了坚实的基础，那么地基上林立的承重柱便是扛起整个高楼重量的脊梁。 说到承重柱，很多人都不陌生。当我们想要装修房子的时候，施工团队总会谨慎地告诉我们，哪里是承重柱，承重柱是不可以改动的。这样承担着房屋重量的承重柱往往由钢筋水泥浇灌而成，荷载着建筑的重量。 承重柱好比是人体的脊柱，人体的脊柱分为好多节，不同节的脊柱负荷部分躯体的重量，正是因为有了脊柱我们才能昂首挺胸地站着。建筑正是有了承重柱才能建造更多的层数，让大楼越建越高。 随着高楼层数的增加，当层数超过 100 之后，建造团队需要考虑的就不仅仅是大楼本身的重量会带来的影响，还要考虑大风刮过在水平方向和垂直方向产生的荷载，同时还要考虑到地质灾害的影响，例如地震。 想到以上种种影响因素，有的人提出不如把承重柱建造得粗一点可能会更加结实耐用。 此言差矣。如果本着承重柱越粗越结实的观点来建造，可能会发生严重的建造事故。 如果如此建造了，遇到外面温度十分高的情况，承重柱内外的温度不一样，再加上柱子本身又承载着非常大的压力，两方作用下，承重柱十分可能爆裂。 所以承重柱不是越粗越好的，建造师会根据高楼建造的高度而计算出合适的承重柱截面积，这样经过缜密计算的截面积才是最合适的。 那么有人会说既然承重柱是荷载建筑物重量的，那么多建几个承重柱是不是可以让建筑物更加稳固呢？ 非也非也，如果一味地追求数量，并不会对建筑物带来正面影响，反而还会造成资源的浪费，影响建筑的美观性。 承重柱一般是采用混凝土建造而成的，那么混凝土的承压能力究竟有多强呢？ 一根成人小腿大小的混凝土水泥柱可以承载 50 吨左右的重量，如果增加它的横截面积，使得直径与高度同长，那么它最多可以承载 2500 吨的重量。 小小的承重柱况且如此，更不用说建筑中使用的大承重柱了，混凝土的承压能力之强不言而喻。 不过如果承重柱只单纯用混凝土，也是远远不够的，当楼层数超过一百，建造师们还需要通过改变承重柱所使用材料，来增加承重柱的强度，使其更好地为高楼大厦服务。 钢管混凝土以其具有极强的抗弯曲能力成为了承重柱的选择。 钢管混凝土，顾名思义，就是将混凝土倒进钢管里，以增强钢管的硬度和强度。 本身钢管就比较硬，倒进混凝土不仅能弥补混凝土抗压能力强、抗弯能力弱的不足，还能充分利用钢材抗弯能力强的优点，实现了轴向和纵向强度的强化。 此外，如果建筑地在地震带上，属于地震频发地区，使用钢管混凝土还能吸收地震能量，保障建筑的稳定性。这样的抗震效果是混凝土或钢管都无法达到的。 因此越来越多的高楼大厦在建造时使用了钢管混凝土。 如何建造承重柱呢？当施工团队修建承重柱时，工人会事先制作好钢筋笼，这些钢筋笼犹如巨大的套子将混凝土包裹在里面，当混凝土凝固之后，就能保障承重柱的承受力了。 混凝土是流动的，虽然浇灌在钢筋笼中可以保持好混凝土的形状，但是也会遇到一些棘手的问题。 混凝土的凝固速度受温度制约，如果温度不均匀，混凝土的凝固也有可能是不均匀的。 有的时候表面看着混凝土似乎是凝固了，但是实际上里面还有可能是未凝固的，如果匆匆忙忙地将其予以使用，对于整个建筑来说是一个莫大的伤害。 因此建造高楼是一件不能着急的事情，要等待钢管混凝土完全凝固好了，再进行下一步。 如果使用了没有凝固好的承重柱，不仅无法起到承重的效果，反而会因为承受的压力太大而爆裂，从而使得承重柱之上建造的建筑全部坍塌。这样的后果简直不堪设想。 随着人类建造技术的发展，我们得以在城市中建造越来越高的楼房，这些楼房不再像传统的砖瓦房一样高度有限。 如今建造的楼房高度可以达到上百层，这样的杰作离不开承重柱的支持，为了强化承重柱的强度，建造师不仅对承重柱的高度和横截面积精打细算，还采用了复合材料提升抗压性。 参考文献： [1]卢海林,吴君民,许成祥.高层建筑结构承重柱的设计选型[J].石油天然气学报,2003(z2):165-166,11. 作者：贾斯丁 审核：henna 校稿编辑：李子 阅读原文
