上海中心大厦有632米高，重达80万吨，这座中国第一高楼，怎么在黄浦江边的软土地上稳稳矗立的呢？

广州周大福中心，高530米，总计112层，头顶云霄，脚踏实地。

人们第一次看到摩天大楼时，大概就是这种感觉，这些钢铁巨兽，动辄数百米高，百万吨重，却能稳稳地矗立于地面，不禁让人心生敬畏，也引发了诸多疑问。

其实背后的原因，并没有大家想象的这么简单。

稳固的地基：建筑的基石

摩天大楼的建设，远非简单的钢筋水泥堆砌，它是一个系统工程，是工程技术与材料科学的集大成者，更是人类挑战极限的伟大实践。

从地基的勘测与处理，到承重结构的设计与施工，再到抗风策略的制定与实施，每一个环节都充满了挑战和创新。

地基，是摩天大楼的根基，如同树木的根系，决定着建筑的稳定性和安全性，地基工程搞得好不好，直接影响整个项目的成败。

对于像上海中心大厦这样的超高层建筑，地基工程更是重中之重，容不得半点马虎，开工前得先仔细检查地基，确保万无一失。

这就像医生给病人做检查一样，需要全面了解地下的地质情况。

土壤的承载力、地下水的分布、岩层的构造等等，这些都是需要考虑的关键因素，地基勘察的结果直接影响地基的设计和施工。

以上海中心大厦为例，它位于黄浦江畔，地质条件较为复杂，为了保证地基稳固，工程团队用了钻孔灌注桩的方法。

这项技术首次用在350米以上的超高层建筑上，主要是先在土壤里打孔，然后放入钢筋笼，再灌入混凝土，确保桩基非常牢固。

为了进一步提升桩基的承载能力，还采用了桩底注浆的方法。

这种工艺通过向桩底注入高压浆液，可以显著提高桩基的承载力，同时还能降低工程造价，可谓一举两得。

除了桩基，上海中心大厦的基坑也相当惊人，主楼的基坑很深，达到了34米，直径也有121米，这样规模的单体建筑基坑在全球都非常少见。

基坑开挖和支护要解决很多技术问题，确保施工安全和地基稳固。

除了强度，混凝土的抗裂性能也很重要，在浇筑大体积混凝土时，会产生很多水化热，使混凝土内部温度上升。

温度太高会导致混凝土开裂，影响它的强度和耐久性，在施工时，可以采用一些冷却方法，比如安装冷却水管或者提前冷却骨料，来降低混凝土的温度，保证混凝土的质量。

这些操作在普通民房建设中很少用到，但高层建筑地基施工时却必不可少，地基防护：对于建在海边的摩天大楼来说，地下咸水对地基的腐蚀是一个不容忽视的问题。

咸水会腐蚀地基中的钢筋，降低其强度和使用寿命，为了避免这种情况，我们需要采取一些防范措施。

传统的做法是涂防锈漆和用混凝土覆盖，但这还远远不够。

更先进的方法是使用外加电流的阴极保护技术，通过给地桩的钢筋通上恒定电流，让其保持负电位，就能防止电化学腐蚀。

还可以在地桩钢筋周围安装更活泼的金属，如镁合金、锌合金等，作为阳极被牺牲，从而保护钢筋不受腐蚀，这种方法称为牺牲阳极保护法。

以上种种，这些方法能够有效延长钢筋的使用寿命，确保地基的长期稳定性。

坚实的承重结构：高楼的脊梁

地基之上，是高楼的承重结构，它是建筑的骨架，也是稳定性的关键所在，承重结构的设计和施工，必须精益求精，才能确保高楼的稳固和安全。

承重柱是大楼的主心骨，支撑着整栋建筑的重量，得承受四面八方的压力。

承重柱的材料和设计直接影响到建筑的稳固和安全，建造高楼时，常用的承重柱材料有混凝土、钢铁和钢筋混凝土。

混凝土很结实，能抵抗很大的压力，还很耐用，钢铁具有高韧性和抗拉强度，可以抵抗变形和拉力。

钢筋混凝土结合了混凝土和钢材的优点，既抗压又抗拉，特别适合用在高层建筑的承重柱上。

承重柱的施工与质量控制：承重柱的施工，是一个精细活，需要严格按照设计图纸和施工规范进行操作。

承重柱的垂直度和位置都要达标，不能马虎，哪怕一点点偏差，都可能影响建筑的稳固，所以在施工时，必须严格把关，确保每个承重柱都达标。

筏板基础是承重柱常用的基础形式，筏板基础能把柱子的重量均匀分散到地基上，防止地基局部受力过大。

筏板基础的设计和施工，也需要精密的计算和严格的控制。

还要考虑一点，楼越高，风越大，对建筑的影响也越明显，风力引起的楼体摇摆，甚至可能导致建筑倒塌。

抗风设计对高层建筑来说特别重要，抗风设计很重要，因为风力是影响高层建筑稳定性的关键因素。

楼层越高，风速就越快，风的压力也越大，风荷载作用在建筑物上，会产生倾覆力矩和扭转力矩，导致楼体摇摆甚至倒塌。

所以，必须采取有效的抗风措施，确保建筑的安全。

上海中心大厦在抗风设计上采用了多种创新技术，确保大楼稳固安全，其中最引人注目的是其独特的仿生学设计。

上海中心大厦的外形有点像DNA的双螺旋结构，每上升一层，就会旋转大约1度，整个建筑旋转了差不多120度。

这种设计能有效减少风对建筑的影响，实验数据显示，这种设计能让风力载荷减少大约24%。上海中心大厦不仅采用了仿生学设计，还装有一个超重的摆式阻尼器，名叫“上海慧眼”。

这是一个重达1000吨的摆球，由12根长25米的大钢索吊在大厦内部，当大楼受到风力或地震的影响摇晃时，阻尼器会朝相反方向移动，抵消晃动，确保大楼稳定。

在上海中心大厦的抗风设计中，BIM技术（数据管理工具）也起到了重要作用。

通过BIM技术，可以模拟不同风速、风向条件下，风对建筑物产生的压力分布和楼体震动情况，从而优化建筑外形和结构，提高抗风性能。

其他抗风技术：除了上述几种抗风技术外，还有其他一些常用的抗风措施，例如：通过调整建筑的外形，比如用流线型设计，可以减少风的阻力，从而降低风对建筑的压力。

结构加固：通过增加结构构件的尺寸或数量，提高结构的强度和刚度，增强其抵抗风荷载的能力。

通过风洞试验，可以模拟实际的风况，测试建筑物的抗风能力，帮助设计师优化抗风设计。

科技与人文的完美结合

摩天大楼的建造展现了人类的智慧和努力，从地基到抗风，每一个环节都体现了科技的进步和人文的关怀。

只有将科技与人文完美结合，才能建造出真正伟大的建筑，未来，随着科技的发展，摩天大楼的建设会更安全、更高效、更环保。

参考资料