170多年前电梯是如何发明出来的?带你看摩天大楼的工作原理!

愿意做你的晴天 2024-11-10 12:42:39

这是170多年前美国发明的电梯,早期的电梯只有一条绳索连接,一旦出现断裂就会直接坠落到底层,非常的危险。之后一名叫奥的斯的技工发明了一种装置,他在电梯顶部安装了一个卡车弹簧和两个金属挂钩,并连接至井道两侧的齿轮轨道。即使发生了意外,两端的金属挂钩也会立刻展开并卡在轨道上,保证了电梯的安全性。

自从有了电梯后,人们便开始想方设法的建造更高的楼层。由于早期采用传统的石材,当大楼高度达到80米时,其重量就会达到石材的极限。对此工程师改变了建楼方式,采用更轻且更牢固的钢梁支架,并像窗帘一样在上面套一层薄薄的砖石墙,使大楼看上去仿佛还是用石材打造的一样。

随着钢材技术的不断成熟,摩天大楼也如雨后春笋般拔地而起,唯一的缺陷就是大楼内部的采光不足。工程师决定将外围的砖墙换成玻璃幕墙,这样就能让大楼的光线更加充足。但这又产生了另一个问题,密封的玻璃会让大楼内部温度持续升高,里面的人仿佛在烤箱中一样。

于1901年,威利斯·开利发明了世界上第一台空调的原型机。他先是制造了一个密闭的盒子,并向里面不断的喷冷水,使盒子内部的空气变成了湿度百分之百的冷雾。当热空气碰到冷雾表面时,空气就会冷却并把水分释放到水滴上,这样盒子内部就变的凉爽了起来,并将冷气输送到整栋大楼。

随着大楼越建越高,施工的时间也会大幅增加。对此工程师想到了一个新的办法,先将大楼的组件在工厂预先做好,等到需要时再运送到工地中,像巨型拼图一样组装起来,并找来了当时拥有50吨起重能力的革命性起重机。可在每组装完三层楼后,其底部的液压千斤顶可以直接将塔台拖上去,再用卡扣锁紧,这样平均每周就能快速盖完两层楼,从而大大缩减了工期。

随着摩天大楼的高度进一步向上攀升,钢梁支架在强风的作用下非常容易弯曲,这会让楼内的人坐立不安。为此工程师将大楼分成数个结构单元,并将内部的钢架转移到大楼外侧,这样就能有效的降低强风的袭击。同时地震也成为了一个极大的安全隐患。于是工程师在大楼正中央竖起36根坚硬的空心钢柱,并向内浇筑混凝土形成钢混结构。其外部采用分段式结构设计,每8层为一组,并以伸缩缝的形式完全断开。同时在顶部安装一个重达600多吨的巨型阻尼器,这样不仅能增加大楼的支撑强度,还能随着外力的袭击而自由伸缩,从而有效避免地震灾害所造成的损失。

虽然在短短100多年的时间中,人类利用智慧克服了摩天大楼的各种困难,但如果发生了不可预料的突发事件,想要迅速疏散数百米高楼的人也不是一件容易的事。于是工程师在内部设计了九个可容纳500人的特殊避难室,每一间都用强化混凝土和防护墙板打造而成,即使在火灾的高温中也能支撑两个小时。

同时还有新鲜空气从防火管线进来,其外部的密封防火门也能阻止浓烟灌入。不仅如此,大楼还有24小时预警系统,一旦火灾启动了烟雾报警器,旁边的高性能风扇系统就会将干净凉爽的空气灌进大楼,将浓烟推出安全通道,确保疏散路线的畅通。同时大楼内部还装有十部时速超35公里的逃生电梯,消防员不到1分钟就能登上150层楼进行营救。

就是在这样一步步的技术突破下,世界第一摩天大楼,高828米的迪拜哈利法塔就建造完成了。

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