[分享]深度技术分析!中国第一高塔

发表于2018-12-28     538人浏览     0人跟帖     总热度:259  

深度技术分析!中国第一高塔_1

千禧年之后的中国

正以令世界惊叹的速度

迅猛发展中

在这一阶段

无数摩天大楼也如雨后春笋一般

于各大城市破土而出

它们有的阳刚雄伟

却缺了些特色

有的个性至极

却难以被普罗大众接受

▼广州曼哈顿,摄影师@刘承徭

深度技术分析!中国第一高塔_2

当然也有一些例外

就拿今天的主人翁来说

她是摩天高塔,却不乏味平庸

她的造型史上绝无仅有,还备受欢迎

她就是广州电视观光塔

曾经以“世界第一高塔”的头衔

令广州骄傲无比

现在与广州的天际线融为一体

成为城市的新地标

▼海珠湖与广州塔,摄影师@姚朝辉

深度技术分析!中国第一高塔_3

她的故事要从2004年开始说起

此时的广州刚刚争取到

2010年亚运会的主办权

也面临着改造全城的重大挑战

改造工程中最耀眼的建筑

就是广州塔

2010年亚运会开幕前改造工程必须完成

广州塔的建造刻不容缓

▼摄影师@uncle will

深度技术分析!中国第一高塔_4

不过

要想以最优美的身姿

成为世界/中国第一高塔

广州塔还需要克服三个难题

难题 1:地基

广州塔坐落在

新城市中轴线与珠江景观交汇处

每当天朗气清,或灯火璀璨时

她曼妙的身姿便倒影水中

宛若一位窈窕淑女伫立在珠江之畔

▼珠江畔的纤纤小蛮腰

深度技术分析!中国第一高塔_5

然鹅,就是这绝妙的位置

带来了第一重难题:

离珠江太近不仅意味着地基松软

更要求塔基要承受很大的水压

于是工程师们决定

分几个阶段打造塔基

▼航拍广州塔,离珠江非常近。摄影师@杜华林

深度技术分析!中国第一高塔_6

首先

将混凝土核心筒的巨大底座

直接建在基岩上

基岩是陆地表层中的坚硬岩层

一般被土层覆盖

埋藏深度几米到几十米不一

比较适合用来作大型建筑工程的地基

▼制图@兰泽玉/星球研究所

深度技术分析!中国第一高塔_7

其次

为外部的立柱打下基础

工人们在核心筒周围挖了一圈竖井

每根竖井有20米至40米深

4米至5米粗

挖井的过程中

用环形混凝土梁固定

以防止潮湿的土壤进入竖井

挖至基岩之后

再用混凝土浇筑竖井

▼制图@兰泽玉/星球研究所

深度技术分析!中国第一高塔_8

最后

在竖井的顶部架起一圈环形的混凝土梁

以此链接竖井与巨大的立柱

这就相当于塔的每一根立柱

都拥有了自己的柱桩

向下深入基岩

▼来到地面画风突变,制图@兰泽玉/星球研究所

深度技术分析!中国第一高塔_9

经历了整整一年

平均约30米深的塔基打造完毕

广州塔有了坚实的基础

地面上的工程即将开始

第二个难题也随之而来

难题 2:身姿

如果说遇到上一个难题是选址的锅

那么这一难题就是“自找的”

(此处真的不是在骂小蛮腰)

为了改变传统电视塔那种

“一根长针上插着一个圆形观景台”

的普遍形象

▼电视塔的普遍长相

深度技术分析!中国第一高塔_10

设计师在广州塔的造型上

做出了创新:

两个圆形被一排钢柱连起来

将两端反向旋转

形成纤纤细腰

▼制图@兰泽玉/星球研究所

深度技术分析!中国第一高塔_11


这个设计理念看起来既简单又优雅

但工程师听了想打人!

她先收紧又变宽的身姿

不仅在世界上没有先例

而且看起来非常的不合逻辑

如何在塑造出完美腰线的同时

兼顾塔的质量与功能性

成为了工程师们面前最大的挑战

▼塔建好后的样子,制图@兰泽玉/星球研究所

深度技术分析!中国第一高塔_12

不过这并没有难倒机智的工程师

他们找到了一个方法将其实现

为了更好地理解工程师的想法与塔的结构

我们需要把小蛮腰拆开来看:

塔的中心是一根混凝土空心圆柱

用来容纳电梯和楼梯

我们称它为核心筒

▼核心筒拔地而起,制图@兰泽玉/星球研究所

深度技术分析!中国第一高塔_13

核心筒上添加5个空间

作为景观走廊和设备楼层

▼制图@兰泽玉/星球研究所

深度技术分析!中国第一高塔_14

为了结构更加稳固

以及塑造出理想中的腰线

工程师们用24根钢柱包裹核心区

▼制图@兰泽玉/星球研究所

深度技术分析!中国第一高塔_15

但纤细的腰身有一个缺点

高塔可能在这里变形

为了避免变形

工程师在立柱内侧增加了钢环梁

形成坚固的格栅结构

▼设计师@兰泽玉 偷懒没做最上端的环梁,大家别担心,我已经在揍他了

深度技术分析!中国第一高塔_16


这还不够

人的骨头给了工程师灵感

同样是两边宽阔,中间狭窄的形状

骨头中间部分的骨质格外厚实

因而更加结实

工程师也在最纤细的地方将环梁收紧

以此增加强度

同时底部和顶部要放宽间距

去掉更多材料

使塔身更加轻盈

▼制图@兰泽玉/星球研究所

深度技术分析!中国第一高塔_17


这样一来

广州塔不仅有了纤纤细腰

而且坚固无比

从整体上看

它的造型独一无二

超脱了电视塔的传统印象

着实让人眼前一亮

▼最炫酷的动图,被压缩得最惨,暴风雨哭泣,制图@兰泽玉/星球研究所

深度技术分析!中国第一高塔_18

解决了结构与造型的一系列问题

就要着手搭建了

但塔的搭建绝不像前文动画里

描述的那么简单

广州塔由四千多个构件组成

就拿立柱来说

每根立柱由数十段小构建组成

每个构建非常巨大

需要逐一安装

▼小蛮腰结构特写,注意与脚手架做对比,可以看出每一个构件非常大

深度技术分析!中国第一高塔_19

搭建的具体做法是

用起重机把钢铁构件吊上去

然后再固定位置

接着由工人们把各个构件焊接起来

形成无缝的钢骨架

▼超大起重机吊起超大构件

深度技术分析!中国第一高塔_20

与很多高塔一样

大部分零件的预制工作在工厂完成

现场仅进行最后的拼装

这样一来

大大提高了建塔效率

▼小蛮腰真的是一点一点建起来的~

深度技术分析!中国第一高塔_21

随着塔越盖越高

三号劲敌即将登场

难题 3:狂风

众所周知:

海拔越高,摩擦力越小,风速越大

所以高层建筑格外怕风

广州塔也不例外

这样的情况下610米的海拔似乎“拖了后腿”

再加上广州地区台风频发

工程师们又有新麻烦了

▼台风来临前,摄影师@秋歌

深度技术分析!中国第一高塔_22

不过在这一阶段

曾经被“诟病”的纤纤细腰以及复杂外网结构

发挥了巨大的作用

当强风吹过普通摩天大楼时

会形成螺旋状的风

引起摩天大楼大幅度的左右晃动

甚至面临坍塌的危险

▼有请帝国大厦为大家演示螺旋风,灵魂画手丁宥希已经上线

深度技术分析!中国第一高塔_23

但当强风刮过小蛮腰时

塔身整体网状的漏风空洞“扰乱”了漩涡风

扭曲的身姿减少了塔身的笨重感

大大削弱狂风带来的摆动

▼风将从外网空洞间掠过

深度技术分析!中国第一高塔_24

不仅如此

塔内还设有阻尼装置

在电视塔靠近顶层的中央核心筒内

有两个容量500吨的铁质水箱

水箱的下面安装有轨道

以便水箱滑动

当塔身晃动时

水箱可以通过传感器向反方向滑动

以此来消减塔身的晃动幅度

这能使晃动位移降低40%

▼小蛮腰的阻尼器没有公开图片,下图展现的是台北101大楼的阻尼器,一个通过钢索悬挂在楼顶的大钢球,重达660吨,原理是一样的。

深度技术分析!中国第一高塔_25

使用水箱的另一个好处是

一旦发生火灾

阻尼水箱释放出水变身大灭火器

可以说是一举两得

除此之外

塔身采用特一级的抗震设计

抗震设防烈度可达7度,同时可抗12级台风(149+km/h)

设计使用年限超过100年

▼高耸入云的广州塔,摄影师@劉文昱

深度技术分析!中国第一高塔_26

大功告成

2009年8月

广州塔终于完工

这座珠江边上拔地而起的通天巨塔

令广州有了一个骄傲的世界第一

虽然后因顾及飞机飞行安全

降至600米

但这并不妨碍她荣登榜首

还深受大众的喜爱

全国人民都亲切地称呼她为

小蛮腰

▼小蛮腰与周边建筑形成鲜明对比,摄影师@劉文昱

深度技术分析!中国第一高塔_27

为了打造“少女回眸”般的曼妙身材

建造者们突破了一个又一个施工难题

最终让5万多吨的钢材

构建出充满艺术美感的造型

▼从两楼之间看过去,小蛮腰的曲线更加凸显,摄影师@杜华林

深度技术分析!中国第一高塔_28

为了使塔的功能最大化

塔内搭建了天梯、餐厅、摩天轮

以及各种观景平台

市民与游览者多了一个游玩的好去处

(超小声说:虽然有些小贵)

▼塔的灯光映衬着摩天轮,可以说非常浪漫了,摄影师@流氓兔视觉

深度技术分析!中国第一高塔_29

2013年后来居上的东京晴空塔

抢走“世界第一高塔”的宝座

不过时至今日

她依然是世界第二高塔

世界第五摩天楼

以及中国第一高塔

▼上帝之光与广州塔,摄影师@下雨

深度技术分析!中国第一高塔_30

或许每个城市都需要一个图腾

而广州塔

就是广州的新图腾

也是广州

甚至是中国

在这飞速发展中

向世界递出的一张漂亮的新名片

▼小蛮腰中的“小蛮腰”,摄影师@北北

深度技术分析!中国第一高塔_31


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