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Sears tower (摩天大厦发源地篇)

(2009-09-19 17:55:16)
标签:

混凝土

钢铁

工字铁

skyscraper

摩天大厦

分类: 建筑游记-美国

今日继续讲有关摩天大厦的事情,但继续下去之前便一定需要提一位改变了世界的建筑 - 密斯凡德罗。这位德国借的建筑师可以说是摩天大厦的始祖,他对人类的贡献绝不简单,我和你都是生活在他的设计模式下生活。

大家知道混凝土是受压力强(压缩好),但拉力弱(弱扩展),所以需要配合铁筋来加强拉力,而奇妙地混凝土和钢铁的热涨泠缩程度是完全一样的,因此混凝土和钢铁可以共同使用而没有问题,所以对工程界来说铁筋和水泥是上帝给予人类的一份大礼物。

另一种常用的建筑材料便是工字铁,工字铁的受压力和拉力都很强而且比混凝土轻一点,所以巴黎铁塔和东京铁塔都是用工字铁作为主要材料,但坏处是耐火度低。钢铁大约在600度左右,钢的硬度便会减少一半。但火场一般都会有1800度的高温,因此便需要加上一层混凝土作为保护,因为混凝土要在2000度左右才会烧熔。

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330,north wabash

密斯·凡·德 rohe對人類最大的貢獻便是自創了在摩天大廈中使用了鋼結構並配合混凝土作樓板和加強耐火度之用,并且他应该是第一代建筑师发明把电梯槽放在摩天大厦中间,而由于电梯槽需要一定厚度的混凝土墙作耐火度的保护,这样500毫米左右厚的混凝土墙亦同样作为结构的主要部份,而柱便放在四周来支撑楼板。

这一个模式在1948年左右由密斯凡德罗发明之后,一直沿用至今。现在接近香港所有的商业大厦都是在这个模式下演进,烙印塔当然都在这个模式下发展下去。由于密斯凡德罗所设计的商厦主要都在芝加哥,因此芝加哥便亦因此成为摩天大厦发源地。

至于西尔斯大厦的设计理念其实很简单,就是一个正方形的地盘分成9格,然后逐一拉高某一个层数,所以西尔斯大厦的外形是好像一个正方盒组合而成的。

另外,摩天大厦的其中一个最大的敌人便是风力,在芝加哥绝对不能少看这个因素,因为芝加哥应该是世界上最大风力的一个城市,芝加哥亦有风城的称号,而香港在风力方面亦不简单,在世界上绝对是前列的位置。
http://archtraveler.com/wp-content/uploads/2014/02/gUeNskJvfk9xcq.dSzf1BA.jpgtower (摩天大厦发源地篇)" />

至于超级摩天大厦如何抵挡台风和地震?其实我在世界贸易中心已提及过,今日再作补充,当大厦愈高所承受的风力就自然愈强,因为:

弯矩(摆动幅度)=力(力)×距离(距离/高度)

所以要避免大厦因过度摆动而断裂的话,便需要减少大厦摆动的幅度,地震同样是因为大厦摆动幅度过大而导致结构损毁,所以最简单解决的方法便是加强结构组件来减少摆动幅度。

http://archtraveler.com/wp-content/uploads/2014/02/icy1RUcvAjdV_46iqqMVMg.jpgtower (摩天大厦发源地篇)" />

http://archtraveler.com/wp-content/uploads/2014/02/BhxX9FCRlPlseAWm67it7Q.jpgtower (摩天大厦发源地篇)" />

台北101大楼的阻尼器

另外,就当然是在屋顶上加阻尼器,阻尼器是一个大约数百吨重的混凝土块,四边用弹簧连接,当大厦在摇动时阻尼器会移至另一方以减少震动的幅度如上图示。

大家可以看到昨日的超级摩天大厦很多都是上细下大, 就是希望減少上層的體積來減少擺動的便幅度從而減少對結構和電梯上的要求.因此香港应该很难出现过100层高的大厦,因为香港的发展商认为高层的销售面积比低层更高,所以高层的出售面积应该尽量扩大,所以香港的IFC,ICC,中环广场都只是在高层作少少的修细,务求令平衡美观和销售两方面,但这样少少的修细就不知花了多少时间才可以说服发展商。

就因为发展商不愿意做一座上细下大的摩天大厦, 亦不願意為結構作過多的投資所以香港應該不大可能出現超過100層的摩天大廈.

至于密斯凡德罗的建筑将来陆续作补充,因为他的设计风格很传奇,他曾经设计过最不实用的大厦,亦设计过最实用的大厦。

其实设计摩天大厦大约需要花近一半的时间在设计电梯槽,为何?明天分解。

 

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