人类能盖出1万米高的摩天大楼吗?建筑技术是否有瓶颈
人类能盖出1万米高的摩天大楼吗?建筑技术是否有瓶颈
目前来说肯定不行,遥远的未来就不清楚了。世界上目前最高的建筑也就是沙特阿拉伯的哈利法塔,也才1000米出头,就已经面临了很多的技术难题,更何况是比它高出十倍?!那接下来,笔者尝试着回答一下,如有不足或错误,还请大神一一指正,谢谢(*°∀°)=3
关键一:高度10000米所处环境怎么样?
当建筑物的建筑高度达到10000米时,人类还可以像日常生活一样在其中生活吗?答案是否定的!!那么,我们来说说我们现在生活的环境中所存在的几个基本因素,举个例子来说,像温度、气压、氧气含量都是我们最常听到的词语。
1、所处环境的温度
那我们讲一下温度吧!当建筑物高度达到10000米时,相当于距离地面10公里的高度。初高中的地理曾有提及海拔每上升100米,温度会下降0.6℃,10000米也就是100个100米,也就是下降60℃。
并且这个距离内属于地球大气层中的对流层(对流层高度是从海拔地平面起向上16公里,对流层又可以分为下中上三层,每层具体范围如下)。那也就是说这个建筑顶部已处于对流层上层,简而言之位于对流层上层的建筑部分(建筑上半部分4000米范围)气温常年在0℃以下,除此之外还会附带有强风带的急流,可以建造这部分建筑所需材料〔必须可以承受各种水平作用(或荷载)〕的强度、刚度、稳定性等性能也许远超目前科技所能到达的程度。也就是一般或者现有的特殊材料也许都抵挡不了。
不仅如此,又因为其高度跨越对流层下中上三层,建筑物建造所需材料差异性极大。综合以上来说这个单方面是实现不了的。
2、所处环境的气压与氧气含量
相信很多人应该看过《中国机长》这部电影,或者是听过川航8633航班这一事件吧!不知道大家还记不记得,里面有一幕就是当飞机挡风玻璃破裂后,三名飞机驾驶员使用氧气面罩吸氧,当时飞机高度还高于4000米,不仅仅如此,后面还有一幕那就是三名驾驶员在飞机降高降到3000多米时才摘下了氧气面罩。
这也就很形象生动的为我们说明了我们人类所能生存的最重要的条件——氧气!!
地球上人类可以正常呼吸的极限高度是在距地面高度4000米。但是一般来说人们在距地面3000~4000米时呼吸已经开始趋于困难!也就是说当高度达到一定的程度下,由于大气气压降低,人们产生呼吸困难等症状,如果长时间得不到充分的氧气供给身体,可能会导致昏迷休克等现象。因此,一般达到海拔一定高度时,人们就会借助氧气瓶等工具进行吸氧。有去过西藏旅游的人们可能更有亲身体验,其实和高原反应是相类似的。
假设建筑高度超2000米以上,那么室内要开始增压,要不然人们在室内也会开始觉得不适;在3000米以上时则需要进行室内进一步增压,相类似的每隔一定高度就要进一步增压,当室内楼层不一样时压强增加不同会引起差异性变大,建筑物的材料性能会面临极大的挑战!
因此从这一点来说也是不可能的!
关键二:建筑上可实现10000米吗?
我们说完10000米高空所处环境后,那我们来看看在现有的科技条件技术水平下可以实现这一建筑高度吗?我个人觉得不行。以下列举一些个人看法。
1、建筑基础与地基
目前我们定义超高层建筑是指建筑高度大于100米的建筑,像我们日常生活中所熟悉的上海环球金融中心、金茂大厦、台北101大厦等都属于超高层建筑范围内,其中目前世界最高的便是哈利法塔。
超高层建筑的基础与地基必须要有足够的承载力、稳定性和变形能力。单承载力一点而言,超高层建筑的自重就十分巨大了,再加上其他活荷载与可变荷载、偶然荷载等作用下,10000米的建筑则要求基础与地基的承载力则是一个十分巨大的天文数字!
并且由于建筑高大,埋入地层的基础深度肯定不宜过小,因此建筑物的基础建造与地基选择将是极限的困难。
2、建筑结构与体型
目前,超高层建筑因高度不一所采用的结构形式也有所差异,但都以筒体结构为主,其中高度较高的超高层一般采用束筒结构,例如:哈利法塔。
那么当建筑高度达到10000米时,依照现在的技术水平也只能采用筒体结构。但又由于之前所说的,水平荷载作用将是考验结构整体的一大难题!它所要求的建筑结构必须具备比一般超高层建筑所采用结构还要大的强度、刚度和稳定性,这也就说明一点结构构件的尺寸会远超现有的超高层结构尺寸。简单来说,假设一般超高层的剪力墙厚度为1米,那么达到10000米的建筑剪力墙厚度可能需要超过10米甚至更多。
因此建筑的可使用空间会大大缩水!不仅如此,现有的技术水平也规定了建筑的高宽比,当高宽比超过一定的上限值时,容易引起建筑的弯矩破坏以及结构失稳。因此当建筑高度达到10000米时,建筑的宽度要达到2000米之多,这也是比较难以实现的。
所以综上所述,单从这一点来看也是不可以的。
结合以上两个关键,笔者个人觉得依照现有的科学技术水平是无法建设如此之高的建筑的!但现如今的科学技术水平正在快速的提升,或许在不久的未来,人类还真的就可以建造出来了呢?!